CN116698943A - 乳酸传感器的测试方法 - Google Patents

乳酸传感器的测试方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种乳酸传感器的测试方法，乳酸传感器包括具有乳酸酶的传感层和能够减少乳酸进入传感层的量的半透膜，测试方法包括：准备乳酸传感器；准备多个不同浓度的测试液，测试液为含有不同浓度待测物的磷酸缓冲液，所述待测物能够在所述乳酸酶的作用下发生氧化还原反应，磷酸缓冲液自身的浓度不低于500mmol/L；将乳酸传感器置于多个测试液中，向乳酸传感器施加工作电位并记录乳酸传感器的电流值；以及对乳酸传感器进行评估。根据本公开，能够提供一种对乳酸传感器测试范围较大、更准确地对乳酸传感器进行测试的测试方法。

Description

乳酸传感器的测试方法
技术领域
本公开大体涉及化工新材料领域，具体涉及一种乳酸传感器的测试方法。
背景技术
乳酸，作为人体中重要的新陈代谢物质，其在血液中的浓度值具有重要的生理学意义。一般来说，当组织的能量无法通过有氧呼吸得以满足时(例如氧气供给量不足或者氧气处理速率过低)，人体内乳酸的浓度会上升。通常情况下，血液中的乳酸浓度在不运动时为1mmol/L至2mmol/L，在运动时可以上升到10mmol/L，在强烈运动时可以上升到25mmol/L，因此监测人体血液中的乳酸浓度，尤其是对于运动人士而言，具有重要意义。另一方面，乳酸浓度监测还可以在医疗领域进行应用，比如在出现休克、败血症等疾病的患者中，部分患者体内乳酸水平会升高。
近年来，用于临床诊断和个人护理的体内乳酸浓度监测的相关医疗设备的需求成倍增加，方便、快捷、精准的乳酸监测设备蓬勃发展，备受人们关注，尤其是某些植入式连续乳酸监测装置，更是受到运动人士和各大医院的青睐。随着科技水平的发展，出现了许多通过乳酸响应酶和氧化还原电子介体催化乳酸反应并进行电化学检测的乳酸传感器。在人体的体液中可能存在会影响乳酸传感器电流信号的干扰物(例如尿酸、抗坏血酸等)，酶的稳定性、电子介体的传递性能也均有可能会影响乳酸传感器的电流信号，从而对检测准确性造成影响。
因此，在制备乳酸传感器后有必要对乳酸传感器进行测试，以对乳酸传感器的性能稳定性进行检测。
发明内容
本公开有鉴于上述现状而完成，其目的在于提供一种乳酸传感器的测试方法。
为此，本公开提供了一种乳酸传感器的测试方法，所述乳酸传感器包括具有乳酸酶的传感层和能够减少待测物进入所述传感层的量的半透膜，所述测试方法包括：准备乳酸传感器；准备多个不同浓度的测试液，所述测试液为含有不同浓度所述待测物的磷酸缓冲液，所述待测物能够在所述乳酸酶的作用下发生氧化还原反应，所述磷酸缓冲液自身的浓度不低于500mmol/L；将所述乳酸传感器分别置于所述多个不同浓度的测试液中，向所述乳酸传感器施加电压以使所述乳酸传感器具有工作电位并记录所述乳酸传感器的电流值；以及对所述乳酸传感器进行评估。在这种情况下，乳酸传感器的待测物发生氧化还原反应会导致pH值的下降，但pH值下降可能导致半透膜的透过性发生改变，从而半透膜对于待测物的透过倍率发生波动，最终影响乳酸传感器的响应值，无法更加真实地反映检测浓度，导致乳酸传感器的检测准确性受影响；在这种情况下，通过调高磷酸缓冲液的浓度，使磷酸缓冲液自身的浓度不低于500mmol/L，能够提高在乳酸或乳酸钠反应过程中的测试液的pH的稳定性，从而减少反应产物对半透膜的影响，进而能够更准确地对乳酸传感器进行检测。此外还发现，使磷酸缓冲液自身的浓度不低于500mmol/L，能够使乳酸传感器的测试范围更大，也即待测液的浓度范围能够更大。由此，能够提供一种对乳酸传感器测试范围较大、更准确地对乳酸传感器进行测试的测试方法。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，所述磷酸缓冲液自身的浓度为500mmol/L。由此，能够提供良好的缓冲作用。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，对所述乳酸传感器进行评估包括：得到不同浓度的测试液对应的电流值，并进行线性拟合；通过线性拟合得到的相关系数R2来对所述乳酸传感器进行评估。由此，能够通过浓度与电流的线性相关系数这一指标来对乳酸传感器进行评估。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，若线性拟合得到的相关系数R2大于预设值，则判断所述乳酸传感器线性性能合格；若线性拟合得到的相关系数R2不大于预设值，则判断所述乳酸传感器线性性能不合格。由此，能够评估乳酸传感器的线性性能是否合格。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，所述预设值为0.97。由此，能够对乳酸传感器的线性性能进行评估。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，所述待测物为乳酸或乳酸盐。在这种情况下，乳酸或乳酸盐均能够在乳酸酶的作用下发生氧化还原反应，乳酸或乳酸盐用于对乳酸传感器进行测试，均能够使乳酸传感器产生电流响应。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，在多个所述测试液中，待测物的浓度为从0mmol/L至25mmol/L。换言之，乳酸传感器测试的乳酸浓度范围为0mmol/L至25mmol/L。通常人体血液中的乳酸浓度在不运动时为1mmol/L至2mmol/L，在运动时可以上升到10mmol/L，在强烈运动时可以上升到25mmol/L，在这种情况下，将待测物的浓度配置为从0mmol/L至25mmol/L的测试范围能够更满足实际使用需求。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，测试时保持所述乳酸传感器的工作电位为+50mV。由此，能够给予一个合适的电位，有利于氧化还原反应的进行。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，将所述乳酸传感器置于多个所述测试液时，使多个所述测试液温度保持于36℃至37℃。由此，能够模拟人体的体温环境来对乳酸传感器进行测试。
另外，在本公开所涉及的测试方法中，可选地，所述半透膜包括由第一膜液形成的第一膜层，所述第一膜液的溶质包括聚乙烯基吡啶和二甲基硅氧烷，所述第一膜液的溶剂为纯乙醇。由此，能够有利于形成具有限制透过作用的半透膜。
根据本公开，由此，能够提供一种对乳酸传感器测试范围较大、更准确地对乳酸传感器进行测试的测试方法。
附图说明
图1是示出了本公开所涉及的乳酸传感器的使用状态的示意图。
图2是示出了本公开所涉及的乳酸传感器的结构示意图。
图3是示出了本公开所涉及的乳酸传感器的另一实施例的示意图。
图4是示出了本公开所涉及的乳酸传感器的测试方法的流程图。
图5是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在30mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图。
图6是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在30mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
图7是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在100mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图。
图8是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在100mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
图9是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在300mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图。
图10是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在300mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
图11是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在500mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图。
图12是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在500mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
图13是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在800mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图。
图14是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在800mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
附图标记说明：
1…传感器，10…监测探头，11…衬底，12…工作电极，13…酶传感层，131…传感点，14…半透膜，141…第一膜层，142…第二膜层，15…参比电极，16…对电极，17…绝缘层，20…电子系统。
具体实施方式
本公开引用的所有参考文献全文引入作为参考，如同完全阐述的那样。除非另有定义，本公开所使用的技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。
以下，参考附图详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
需要说明的是，本发明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本公开涉及一种乳酸传感器的测试方法(以下有时简称为“测试方法”)。乳酸传感器是对乳酸进行监测的传感器，包括传感层和半透膜。其中，传感层具有乳酸酶，能够催化乳酸发生氧化还原反应；半透膜够减少乳酸进入至传感层的量，以将乳酸浓度控制在传感器的可感测范围内。在本公开中，乳酸传感器也可以称为乳酸监测传感器、乳酸传感器、生理参数传感器或传感器。半透膜也可以称为乳酸传感器的半透膜、扩散限制膜、选择透过膜、乳酸半透膜等。
根据本公开的测试方法，对乳酸传感器测试范围能够较大，且能够更准确地对乳酸传感器进行测试。
以下，结合附图，对本公开第一方面涉及的乳酸传感器的测试方法进行说明。
图1是示出了本公开所涉及的乳酸传感器1的使用状态的示意图。
在本实施方式中，乳酸传感器1可以包括监测探头10和电子系统20。在一些示例中，监测探头10可以被植入于例如人体的体表而与体内的组织液接触，从而能够感测组织液的乳酸浓度信号。在一些示例中，监测探头10可以与电子系统20相连接。在这种情况下，通过监测探头10与人体的组织液或血液接触，能够使乳酸传感器1感测与组织液中乳酸浓度相关的信号，通过将该乳酸浓度信号传递给电子系统20，从而能够获得相应的乳酸浓度。尽管图1示出了乳酸传感器1的配置位置，但是本实施方式不限于此，例如乳酸传感器1也可以配置在腹部、腰部、腿部等。
在本实施方式中，乳酸传感器1可以直接检测血液中的乳酸，也可以检测组织液中的乳酸。另外，组织液的乳酸浓度与血液的乳酸浓度具有强关联性，通过组织液的乳酸浓度可以判断出血液的乳酸浓度。
在一些示例中，监测探头10产生的电流信号可以传输至电子系统20。在这种情况下，通过将工作电极12获得的电流信号输送至电子系统20中进行分析，能够便于乳酸传感器1获得乳酸浓度信号。
在一些示例中，电子系统20可以通过无线通信方式，例如蓝牙、wifi等发射给外部的读取设备。读取设备可以接收电子系统20发出的乳酸浓度信号，并且显示乳酸浓度值。在一些示例中，读取设备可以是读取器或手机APP。
图2是示出了本公开所涉及的乳酸传感器1的结构示意图。图2的视角为侧视视角。图3是示出了本公开所涉及的乳酸传感器1的另一实施例的示意图。图3的视角为从上往下看的俯视视角。其中，为了更清晰地示意本公开所涉及的乳酸传感器1的另一实施例中监测探头10的结构，图3省略了部分可能造成遮挡的线条和结构。
在本实施方式中，乳酸传感器1可以包括工作电极12、酶传感层13、以及半透膜14(参见图2)。在一些示例中，工作电极12、酶传感层13、以及半透膜14可以设置于监测探头10。在这种情况下，通过将监测探头10植入皮下，能够便于乳酸传感器1感测组织液中与乳酸浓度相关的信号。在本公开中，酶传感层13也可以称为乳酸酶传感层。
在一些示例中，工作电极12可以由纳米浆料形成。在一些示例中，纳米浆料为具有纳米颗粒的导电浆料。在一些示例中，纳米颗粒可以促进乳酸的氧化还原作用。在这种情况下，通过向工作电极12中加入纳米颗粒，能够提高工作电极12的导电性，从而提升乳酸传感器1的灵敏度。在一些示例中，纳米颗粒可以均匀分布在工作电极12中。由此，能够进一步提高工作电极12的导电性。
在一些示例中，纳米颗粒可以为金纳米颗粒、银纳米颗粒或铂纳米颗粒中的至少一种。由此，能够有利于进一步促进乳酸的氧化还原作用。
在一些示例中，酶传感层13可以设置在工作电极12上。在一些示例中，酶传感层13可以包括乳酸酶。在一些示例中，酶传感层13可以与乳酸发生反应。由此，能够便于催化乳酸进行氧化还原反应。在一些示例中，乳酸酶可以为乳酸氧化酶。在一些示例中，乳酸酶也可以为乳酸脱氢酶。
在一些示例中，酶传感层13可以由乳酸敏感溶液形成。例如，可以将乳酸敏感溶液涂布在工作电极12上，干燥形成酶传感层13。在一些示例中，乳酸敏感溶液可以包括乳酸酶。由此，能够便于催化乳酸进行氧化还原反应。
在一些示例中，乳酸敏感溶液还可以包括血清白蛋白。由此，能够有利于维持乳酸酶的生物活性，提高乳酸反应的稳定性，从而能够有利于提高酶传感层13的稳定性。在一些示例中，血清白蛋白可以为牛血清白蛋白。在一些示例中，血清白蛋白也可以为人血清白蛋白。由此，能够有利于降低人体对乳酸传感器1的免疫反应，从而有利于进一步提高酶传感层13的稳定性。
在一些示例中，乳酸敏感溶液还可以包括金属聚合物。在这种情况下，通过在酶传感层13掺入金属聚合物，能够有利于催化乳酸进行氧化还原反应，从而能够提高乳酸传感器1对乳酸反应的灵敏度。
在一些示例中，金属聚合物可以选自聚(乙烯基二茂铁)、铁氰化物的季铵化聚(4-乙烯基吡啶)、铁氰化物的季铵化聚(1-乙烯基咪唑)、亚铁氰化物的季铵化聚(4-乙烯基吡啶)、亚铁氰化物的季铵化聚(1-乙烯基咪唑)、锇2，2'-双吡啶络合物配位到聚(1-乙烯基咪唑)、锇2，2'-双吡啶络合物配位到聚(4-乙烯基吡啶)、钴2，2'-双吡啶络合物配位到聚(1-乙烯基咪唑)或钴2，2'-双吡啶络合物配位到聚(4-乙烯基吡啶)中的至少一种。由此，金属聚合物能够通过共价键、配位键或离子键参与氧化还原反应。在一些示例中，优选地，金属聚合物可以为锇2，2'-双吡啶络合物配位到聚(4-乙烯基吡啶)。
在一些示例中，乳酸敏感溶液还可以包括交联剂。在一些示例中，酶传感层13可以由乳酸敏感溶液涂覆在工作电极12上再经过交联而形成。由此，能够便于乳酸氧化还原所产生的电子在工作电极12上移动以形成电流。
在一些示例中，乳酸敏感溶液中还可以添加石墨烯、多孔二氧化钛或导电有机盐。由此，能够更好地促进乳酸酶进行反应。
在一些示例中，半透膜14可以设置在酶传感层13上。在一些示例中，半透膜14可以至少覆盖酶传感层13。在一些示例中，半透膜14可以减少乳酸的进入量。具体而言，半透膜14能够有效地将扩散至酶传感层13的乳酸的数量按一定比例缩小。在这种情况下，通过使半透膜14至少覆盖酶传感层13，能够有利于减少外部环境中的乳酸扩散至酶传感层13的数量，能够有利于提高乳酸传感器1监测乳酸浓度的线性范围。也就是说，通过半透膜14能够使传感器监测到的电流大小可以更准确地反映出乳酸的浓度。
在一些示例中，半透膜14减少乳酸进入量的倍率可以为10倍至200倍。由此，能够将扩散至酶传感层的乳酸的数量按一定比例缩小，限制与酶传感层13接触的乳酸的量，将其控制在传感器的线性范围内。在一些示例中，优选地，半透膜14减少进入物的倍率可以为100倍至150倍。例如，半透膜14减少物质进入量的倍率可以为100、110、120、130、140或150倍。在这种情况下，能够减少乳酸扩散至酶传感层13的数量。在本公开中，半透膜14减少乳酸进入量的倍率可以是指乳酸的透过率，例如，以半透膜14减少乳酸进入量的倍率为10倍为例，此时半透膜14的乳酸透过率为10％。
在一些示例中，半透膜14可以包括由第一膜液形成的第一膜层141。在一些示例中，第一膜液的溶质可以包括聚乙烯基吡啶。在这种情况下，通过在第一膜层141中掺入聚乙烯基吡啶，能够有利于在第一膜层141中形成网络结构，从而便于减少物质的进入量。
在一些示例中，第一膜液的溶剂可以为纯乙醇。在这种情况下，由于纯乙醇为聚乙烯基吡啶和聚二甲基硅氧烷的良好溶剂，通过将第一膜液的溶剂设置为纯乙醇，能够有利于形成形貌一致性良好、形态致密且具有限制透过作用的第一膜层141，从而有利于提升乳酸传感器1的线性范围和稳定性。
在一些示例中，第一膜液中的聚乙烯基吡啶的浓度可以为100mg/mL至150mg/mL。例如，第一膜液中的聚乙烯基吡啶的浓度可以为100mg/mL、110mg/mL、120mg/mL、130mg/mL、140mg/mL或150mg/mL。由此，能够有利于形成具有限制透过作用的第一膜层141，并且能够有利于提高乳酸传感器1在持续监测时的稳定性。
在一些示例中，第一膜液的溶质还可以包括聚二甲基硅氧烷。由此，能够有利于形成具有限制透过作用的第一膜层141。在一些示例中，在第一膜液中，聚二甲基硅氧烷的浓度可以为50mg/mL至150mg/mL。例如，聚二甲基硅氧烷的浓度可以为50mg/mL、60mg/mL、80mg/mL、100mg/mL、120mg/mL或150mg/mL。
在一些示例中，第一膜液的溶质还可以包括第一交联剂。在一些示例中，第一膜层141可以由第一膜液交联形成。在一些示例中，第一膜层141可以由第一膜液涂覆在酶传感层13上再经过而交联形成。由此，能够有利于减少乳酸扩散至酶传感层13的数量。
在一些示例中，第一交联剂可以为聚乙二醇二缩水甘油基醚(PEGDGE400)。由此，能够便于第一膜液经过交联而形成第一膜层141。
在一些示例中，第一膜液中的聚乙烯基吡啶的分子量可以为10000Da至500000Da。由此，能够有利于提高第一膜层141的成膜性能。
在一些示例中，当第一膜液中的聚乙烯基吡啶的分子量为150000Da至200000Da时，例如，当第一膜液中的聚乙烯基吡啶的分子量为150000Da、160000Da、170000Da、180000Da、190000Da、或200000Da时，第一膜液可以经过不低于24小时的交联而形成稳定性良好的第一膜层141，例如，第一膜液经过24小时、36小时、48小时、或60小时的交联，可以形成稳定性良好的第一膜层141。在这种情况下，相较于第一膜液中的聚乙烯基吡啶的分子量为10000Da至100000Da的情况而言，通过将聚乙烯基吡啶的分子量设置在一个较大的范围，能够减少形成稳定的第一膜层141所需要的交联时间，从而有利于提升乳酸传感器1的制备效率。
在一些示例中，当第一膜液中的聚乙烯基吡啶的分子量为150000Da至200000Da时，例如，当第一膜液中的聚乙烯基吡啶的分子量为150000Da、160000Da、170000Da、180000Da、190000Da、或200000Da时，第一膜液可以在常温条件下经过不低于24小时的交联而形成稳定性良好的第一膜层141。在一些示例中，常温条件可以是指25℃±5℃。在这种情况下，通过将聚乙烯基吡啶的分子量设置在一个较大的范围，能够降低交联的所需要的温度条件，由此能够降低交联所需要的环境条件，从而有利于降低乳酸传感器1的制作难度。
在一些示例中，第一膜液的溶质还可以包括聚乙烯基吡啶-聚苯丙乙烯共聚物。由此，能够有利于形成具有限制透过作用的第一膜层141。
在一些示例中，半透膜14还可以包括第二膜层142。在一些示例中，第二膜层142可以具有生物相容性的。在一些示例中，第二膜层142可以由第二膜液形成。在一些示例中，第二膜液的溶质可以包括聚乙烯基吡啶-共聚-聚苯乙烯。在这种情况下，通过在第二膜层142中掺入聚乙烯基吡啶-共聚-聚苯乙烯，能够有利于提升第二膜层142的机械强度和生物相容性。
在一些示例中，第二膜液中的聚乙烯基吡啶-共聚-聚苯乙烯的浓度可以为50mg/mL至150mg/mL。例如，第二膜液中的聚乙烯基吡啶-共聚-聚苯乙烯的浓度可以为50mg/mL、80mg/mL、100mg/mL、120mg/mL或150mg/mL。由此，能够有利于进一步提高第二膜层142的机械强度和生物相容性。
在一些示例中，第二膜液的溶剂可以为纯乙醇。在这种情况下，通过将第二膜液的溶剂设置为纯乙醇，能够有利于提高第二膜层142的形貌一致性，从而能够便于进一步提升乳酸传感器1的稳定性。在一些示例中，第二膜液的溶剂可以与第一膜液的溶剂相同。在这种情况下，通过将第二膜液的溶剂与第一膜液的溶剂设置为同一种物质(乙醇)，能够有利于第二膜层与第一膜层在交联的过程中相配合以形成稳定的半透膜，进而有利于提高第二膜层与第一膜层接合处的稳定性。
在一些示例中，第二膜层142可以设置在第一膜层141上。在一些示例中，第一膜层141可以厚于第二膜层142。在一些示例中，第一膜层141与第二膜层142的厚度比可以为1.5:1至2.5:1。例如，第一膜层141与第二膜层142的厚度比可以为1.5:1、1.8:1、2:1、2.2:1、或2.5:1。在这种情况下，能够有利于第一膜层141和第二膜层142在交联和干燥的过程中形态变化较为匹配(即两个膜层的形变比例比较接近)，从而能够抑制半透膜14在形成过程中两个膜层出现分层而引起皱缩或张裂，进而有利于提高乳酸传感器1的半透膜14形态的一致性和稳定性。
在一些示例中，第一膜层141的厚度可以为30μm至80μm。由此，能够有利于获得具有限制透过作用且形态一致性良好的第一膜层141。
在一些示例中，第二膜层142的厚度可以为10μm至40μm。由此，能够有利于获得形态一致性良好的第二膜层142。
在一些示例中，第二膜液的溶质还可以包括第二交联剂。在一些示例中，第二膜层142可以由第二膜液交联形成。在一些示例中，第二膜层142可以由第二膜液涂覆在第一膜层141上再经过而交联形成。在这种情况下，通过在第一膜层141上设置具有生物相容性的第二膜层142，能够便于获得具有生物相容性的乳酸传感器1。
在一些示例中，第二交联剂可以为聚乙二醇二缩水甘油基醚(PEGDGE400)。由此，能够便于第二膜液经过交联而形成第二膜层142。
本实施方式获得的半透膜，pH对于该半透膜的透过性会存在影响，由此，对乳酸传感器进行测试时(后面详细描述)，提高测试液中的缓冲液浓度，能够有利于稳定pH值，减少pH对于半透膜的透过性的影响，进而能够更准确地对乳酸传感器进行检测。
在一些示例中，乳酸传感器1还可以包括衬底11(参见图2)。在一些示例中，衬底11可以具有绝缘性。在一些示例中，衬底11可以是柔性衬底11。在一些示例中，衬底11可以是柔性绝缘衬底11。在一些示例中，柔性绝缘衬底11的材质可以为聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对二甲苯(Parylene)、硅树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙二醇(PEG)或聚四氟乙烯树脂(Teflon)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的至少一种。由此，能够使衬底11兼具柔性和绝缘性，从而有利于减轻植入体内后的不适感。
在一些示例中，乳酸传感器1还可以包括参比电极15和对电极16(参见图2)。由此，能够便于形成稳定的电流通路。在一些示例中，工作电极12、参比电极15和对电极16可以层叠设置(参见图2)。由此，能够有利于降低乳酸传感器1的制作难度。
在一些示例中，工作电极12和参比电极15可以层叠设置在衬底11的同一面。在一些示例中，工作电极12和参比电极15之间可以设置绝缘层17(参见图2)。由此，能够便于形成稳定的电流通路。
本公开不限于此，在另一些示例中，工作电极12、参比电极15和对电极16可以设置在同一平面。也就是说，工作电极12、参比电极15和对电极16可以以彼此不堆叠的方式设置在衬底11的同一面上(参见图3)。在这种情况下，通过使工作电极12、参比电极15和对电极16设置在同一平面，能够减少监测探头10的厚度，从而有利于减轻植入体内后的不适感。
在一些示例中，对电极16可以由铂、银、氯化银、钯、钛或铱制成。由此，可以在具有良好导电性的情况下不影响工作电极12处的电化学反应。
在一些示例中，参比电极15可以由银或氯化银(Ag或Ag/Cl)制成。在一些示例中，参比电极15可以与组织液或血液形成已知且固定的电势差。在这种情况下，可以通过参比电极15与工作电极12形成的电势差来测量工作电极12与组织液或血液间的电势差，从而准确掌握工作电极12所产生的电压。由此，电子系统20能够根据预先设定的电压值自动调节并维持工作电极12处电压的稳定，以保证测量的电流信号能够准确反映乳酸浓度值。
在本实施方式中，涉及一种乳酸传感器的测试方法，以下有时简称为测试方法。本实施方式的测试方法，可以对上述的乳酸传感器1进行测试。在另一些示例中，本实施方式的测试方法，也可以对其他的乳酸传感器进行测试。
根据本实施方式，能够提供一种对乳酸传感器测试范围较大、更准确地对乳酸传感器进行测试的测试方法。
在一些示例中，可以对相同生产批次的多个传感器进行测试。由此能够测试乳酸传感器的批次内差异。在一些示例中，可以对不同生产批次的传感器进行测试，由此能够测试乳酸传感器的批次间差异。在一些示例中，可以从一个生产批次中随机选取若干乳酸传感器进行测试。由此能够通过抽样测试的方式对一个批次的乳酸传感器进行质检。
在一些示例中，乳酸传感器的测试方法可以包括：准备乳酸传感器(步骤S10)；准备多个不同浓度的测试液(步骤S20)；将乳酸传感器置于多个不同浓度的测试液中，向乳酸传感器施加电压(步骤S30)；记录乳酸传感器的电流值(步骤S40)；对乳酸传感器进行评估(步骤S50)。
在一些示例中，步骤S10中的乳酸传感器，可以为前述的乳酸传感器1。换言之，步骤S10中的乳酸传感器，其构造可以参考前面关于乳酸传感器1的描述，在此不再赘述。
在一些示例中，在步骤S20中，多个不同浓度的测试液可以为含有不同浓度的待测物的磷酸缓冲液。
在一些示例中，待测物可以为乳酸或乳酸盐。换言之，可以将乳酸传感器置于乳酸或乳酸盐的磷酸缓冲液中，利用乳酸或乳酸盐的磷酸缓冲液来对乳酸传感器进行测试。在这种情况下，乳酸或乳酸盐均能够在乳酸酶的作用下发生氧化还原反应，乳酸或乳酸盐用于对乳酸传感器进行测试，均能够使乳酸传感器产生电流响应。优选地，待测物为乳酸盐。在一些示例中，待测物可以为乳酸钠、乳酸钾或乳酸镁等。在这种情况下，相较于使用乳酸来配制得到测试液的pH会降低，尤其是乳酸含量较高时(例如25mM)，而使用乳酸盐来配制得到测试液，测试液的pH则不会降低，由此能够减少测试液本身pH对半透膜的透过性的影响(pH值下降会导致半透膜的透过性发生改变，从而半透膜对于乳酸的透过倍率发生波动，最终影响乳酸传感器的响应值，无法更加真实地反映检测浓度，导致乳酸传感器的检测准确性受影响)，进而能够更准确地对乳酸传感器进行检测。
在一些示例中，在磷酸缓冲液中的乳酸或乳酸盐的浓度可以为0mmol/L至25mmol/L。换言之，可以准备多个不同浓度梯度的乳酸或乳酸盐的磷酸缓冲液，浓度可以在0mmol/L至25mmol/L之间。换言之，乳酸传感器测试的乳酸浓度范围为0mmol/L至25mmol/L。在这种情况下，能够提供一个较大的浓度范围，有利于对乳酸传感器的性能进行测试；此外，通常人体血液中的乳酸浓度在不运动时为1mmol/L至2mmol/L，在运动时可以上升到10mmol/L，在强烈运动时可以上升到25mmol/L，因此，这个测试范围更满足实际使用需求。
在一些示例中，可以设置梯度浓度的测试液来用于乳酸传感器的测试。例如，可以准备乳酸钠浓度为0mmol/L、0.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L的磷酸缓冲液，来用于对乳酸传感器进行测试。
在一些示例中，在乳酸或乳酸钠的磷酸缓冲液中，磷酸缓冲液(PBS)自身的浓度可以不低于500mmol/L。例如，磷酸缓冲液的浓度可以为500mmol/L、550mmol/L、600mmol/L、700mmol/L、800mmol/L等。由于乳酸发生氧化还原反应会产生丙酮酸，进而导致pH值的下降，但pH值下降会导致半透膜的透过性发生改变，从而半透膜对于乳酸的透过倍率发生波动，最终影响乳酸传感器的响应值，无法更加真实地反映检测浓度，导致乳酸传感器的检测准确性受影响；在这种情况下，通过调高磷酸缓冲液的浓度，能够提高在乳酸或乳酸钠反应过程中的测试液的pH的稳定性，从而减少反应产物对半透膜的影响，进而能够更准确地对乳酸传感器进行检测。
在一些示例中，在步骤S30中，可以使同一个乳酸传感器依次置于多个不同浓度的测试液中来进行测试。
在一些示例中，可以将乳酸传感器的电极部分置于多个不同浓度的测试液中来进行测试。由此，测试液中的待测物能够在电极的传感层的催化下发生氧化还原反应并生成电信号。
在一些示例中，对乳酸传感器进行测试时，可以向乳酸传感器施加电压以使乳酸传感器的工作电位为+40mV至+60mV。由此，能够给予一个合适的电位，有利于氧化还原反应的进行。优选地，对乳酸传感器进行测试时，乳酸传感器的工作电位可以为+50mV。在一些示例中，可以向乳酸传感器施加电压以使乳酸传感器的工作电极具有电位。由此能够有利于氧化还原反应的进行。在一些示例中，对乳酸传感器进行测试时，工作电极的工作电位可以相对于参比电极+40mV至+60mV。优选地，对乳酸传感器进行测试时，工作电极的工作电位可以相对于参比电极+50mV。
在一些示例中，对乳酸传感器进行测试时，可以使多个测试液的温度保持在36℃至37℃。由此，能够模拟人体的体温环境来对乳酸传感器进行测试。例如，对乳酸传感器进行测试时，可以使多个测试液的温度保持在36℃、36.2℃、36.5℃、36.8℃或37℃。
在一些示例中，在步骤S40中，可以记录不同乳酸或乳酸钠浓度的测试液对应的乳酸传感器的电流值。在一些示例中，还可以记录不同时间点对应的乳酸传感器的电流值。由此，能够便于用于后续的数据分析。
在一些示例中，在步骤S50中，对乳酸传感器进行评估可以包括：得到不同浓度的测试液对应的电流值，并进行线性拟合；通过线性拟合得到的相关系数R2来对所述乳酸传感器进行评估。由此，能够通过浓度与电流的线性相关系数这一指标来对乳酸传感器进行评估。
在一些示例中，若线性拟合得到的相关系数R2大于预设值，则判断乳酸传感器性能合格；若线性拟合得到的相关系数R2不大于预设值，则判断乳酸传感器性能不合格。由此，能够评估乳酸传感器的线性性能是否合格。
在一些示例中，预设值可以为0.97。换言之，线性相关系数R2大于0.97，则判定乳酸传感器测试结果为合格；线性相关系数R2不大于0.97，则判定乳酸传感器测试结果为不合格。优选地，预设值可以为0.98。
以下，结合实施例和对比例对本公开提供的乳酸传感器的测试方法进行详细描述，但是不应把它们理解为对本公开保护范围的限定。
实施例和对比例：
首先，准备待测试的乳酸传感器。
配制测试液。也即分别配制含有不同浓度的乳酸钠(0mmol/L、0.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L)的磷酸缓冲液，其中磷酸缓冲液自身浓度分别为30mM、100mM、300mM、500mM、800mM。
然后将乳酸传感器在37℃下依次暴露于含不同浓度乳酸钠的不同浓度的磷酸盐缓冲液中，其中工作电位保持在相对于Ag/AgCl而言+40mV，进行电流检测并记录电流值。
其中，对比例1的测试液为含不同浓度乳酸钠(0mmol/L、0.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L)的30mM磷酸盐缓冲液。测试结果见图5和图6，图5是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在30mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图，图6是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在30mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
其中，对比例2的测试液为含不同浓度乳酸钠(0mmol/L、0.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L)的100mM磷酸盐缓冲液。测试结果见图7和图8，图7是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在100mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图，图8是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在100mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
其中，对比例3的测试液为含不同浓度乳酸钠(0mmol/L、0.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L)的300mM磷酸盐缓冲液。测试结果见图9和图10，图9是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在300mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图，图10是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在300mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
其中，实施例1的测试液为含不同浓度乳酸钠(0mmol/L、0.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L)的500mM磷酸盐缓冲液。测试结果见图11和图12，图11是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在500mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图，图12是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在500mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
其中，实施例2的测试液为为含不同浓度乳酸钠(0mmol/L、0.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L)的800mM磷酸盐缓冲液，其按照下表5的组分和配比进行配制得到。测试结果见图13和图14，图13是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在800mM磷酸缓冲液中进行测试的时间-电流图，图14是示出了本公开所涉及的乳酸传感器在800mM磷酸缓冲液中进行测试的浓度-电流图。
根据图5和图6的测试结果，可以得知，磷酸盐缓冲液浓度为30mM的测试液用于乳酸传感器1的测试(对比例1)，各浓度下的电流响应均较高，尤其是高浓度(20mM、25mM)时的电流响应值激增，因而导致整体的线性不好，线性系数R2约为0.94。根据图7和图8，磷酸盐缓冲液浓度为100mM的测试液用于乳酸传感器1的测试(对比例2)，各浓度下的电流响应较不稳定，导致整体的线性也较差，线性系数R2约为0.967。根据图9和图10，磷酸盐缓冲液浓度为300mM的测试液用于乳酸传感器1的测试(对比例3)，各浓度下的电流响应较不稳定，导致整体的线性也较差，线性系数R2约为0.957。根据图11和图12，磷酸盐缓冲液浓度为500mM的测试液用于乳酸传感器1的测试(实施例1)，不同浓度的乳酸钠对应的电流值所拟合得到的曲线，其线性系数R2为0.9849，线性较好，且对于乳酸钠浓度在0mmol/L至25mmol/L这一范围内均具有稳定的响应值，乳酸传感器的测试浓度范围较大，更满足实际使用需求。根据图13和图14，磷酸盐缓冲液浓度为800mM的测试液用于乳酸传感器1的测试(实施例2)，不同浓度的乳酸钠对应的电流值所拟合得到的曲线，其线性系数R2为0.9703，线性较好，且对于乳酸钠浓度在0mmol/L至25mmol/L这一范围内均具有稳定的响应值。其中，最优实施例为实施例1，也即磷酸盐缓冲液浓度为500mM时，乳酸传感器的测试效果最优。
综上，使用浓度不低于500mM磷酸缓冲液来配制乳酸传感器的测试液，对于乳酸传感器的测试效果较好，具有更好的线性，在较大的待测物浓度范围内有稳定的响应。
虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种乳酸传感器的测试方法，所述乳酸传感器包括具有乳酸酶的传感层和能够减少待测物进入所述传感层的量的半透膜，其特征在于，所述测试方法包括：
准备乳酸传感器；
准备多个不同浓度的测试液，所述测试液为含有不同浓度所述待测物的磷酸缓冲液，所述待测物能够在所述乳酸酶的作用下发生氧化还原反应，所述磷酸缓冲液自身的浓度不低于500mmol/L；
将所述乳酸传感器分别置于所述多个不同浓度的测试液中，向所述乳酸传感器施加电压以使所述乳酸传感器具有工作电位并记录所述乳酸传感器的电流值；以及
对所述乳酸传感器进行评估。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，
所述磷酸缓冲液自身的浓度为500mmol/L。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，
对所述乳酸传感器进行评估包括：
对所述乳酸传感器在不同浓度的测试液中的电流值进行线性拟合；
通过线性拟合得到的相关系数R2来对所述乳酸传感器进行评估。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，
若线性拟合得到的相关系数R2大于预设值，则判断所述乳酸传感器线性性能合格；
若线性拟合得到的相关系数R2不大于预设值，则判断所述乳酸传感器线性性能不合格。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，
所述预设值为0.97。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，
所述待测物为乳酸或乳酸盐。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，
在多个所述测试液中，待测物的浓度为从0mmol/L至25mmol/L。
8.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，
测试时保持所述乳酸传感器的工作电位为+50mV。
9.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，
将所述乳酸传感器置于多个所述测试液时，使多个所述测试液温度保持于36℃至37℃。
10.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，
所述半透膜包括由第一膜液形成的第一膜层，所述第一膜液的溶质包括聚乙烯基吡啶和二甲基硅氧烷，所述第一膜液的溶剂为纯乙醇。
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