DE202005011798U1

DE202005011798U1 - Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays

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Publication number: DE202005011798U1
Application number: DE200520011798
Authority: DE
Original assignee: Health and Life Co Ltd
Current assignee: Health and Life Co Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2015-07-28

Abstract

Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays, um den Gehalt der biochemischen Stoffe in einer zu prüfenden Probe zu messen, weist im wesntlichen ein Paar Substrate (Träger) 10 und eine Isolierungsschicht 20 sowie eine hydrophile Reaktionsfolie 40 auf, die miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Substrate (Träger) 10 elektrisch isolierbar sind und ein Klebstoff jeweils auf der den beiden Substraten 10 gegenüberliegenden Innenoberflächen aufweist und der Abschnitt ohne Kleber hydrophilisch ist, um einen Reaktionsbereich 11 zu haften sowie sich die Größe dieses Reaktionsbereiches 11 zu beschränken;
daß der Reaktionsbereich 11 transparent ausgeformt ist,
daß die Isolierungsschicht 20 zwischen den beiden Substraten 10 eine Sandwichkonstruktion ausgebildet ist und auf den beiden Oberflächen der Isolierungsschicht 20 jeweils eine Elektrode 30 aufweist,
daß die hydrophile Reaktionsfolie 40 die beiden Elektroden 30 bedeckt und zwar im Raum des Reaktionsbereichs 11 ausbildet, um diese hydrophile Reaktionsfolie 40 sich mit der...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays, damit eine Elektronenübertragung nach einer chemischen Sonderreaktion zwischen einem oxidierten Reduktionsstoff und einer zu prüfenden Probe herstellen zu können, um die Konzentration der geprüften Probe durch ein Messgerät zu entdecken, wobei ein vorteilhafter rundstrahlender Reaktionsbereich des erfindungsgemäßen Teststreifens vorgesehen ist, damit eine zu prüfende Probe ohne Richtungsbeschränkungen in den Reaktionsbereich des verwendeten Testsstreifens bevorzugt erreichen kann.
Stand der Technik
Arrays aus individuell ansprechbaren elektrochemischen Sensoren eröffnen eine Reihe neuer Perspektiven. Die Anwendung sollte kostengünstig und einfach durchzuführen sein, so daß die Messung kein hochwissenschaftliches Personal erfordert. Heutzutage sind eine Reihe neuer kompakten Handgeräte für Gesundheitsversorgungen im Handel, z.B. ein Blutzuckermessgerät, ein Elektronisches Ohrenthermometer, und ein Blutdruckmesser usw.
Zum Beispiel, die zur Zeit im Handel verfügbaren Wegwerfteststreifen für Blutzuckermessung dient zur Bestimmung eines Blutzuckerspiegels mittels eines elektrochemischen Biosensors.
Bekanntlich sind zur Zeit zwei Typen von Wegwerfteststreifen für Blutzuckermessung im Handel, eine davon dient zum Tropfenarray und die andere zum quantitativen Kapillararray. Generell wird der Reaktionsbereich eines Teststreifens zum Tropfenarray mit einem Kunststoffnetz zum Schmutzschutz abgedeckt und benötigt eine Blutmenge von größer als 3 μl für ein sicheres Messergebnis, was für die älteren Menschen bzw. die schweren Diabetes-Patienten sehr unangenehm wäre, Blut mittels einer Nadel abzunehmen, anschließend ein tröpfchen Blut zu aggregieren und in den Reaktionsbereich genau abzutropfen. Daher ist das Anbrigen eines Tröpfchen Blut mit genauer Dosierung nicht stets ralative mühsam und eher unpraktisch, sondern ebenfalls eine Verschwendung des Teststreifens, da eine Blutzuckermessung mittels dieser Methode eine Messungstoleranz oft führen kann.
Blutzuckermessung mit einem Teststreifen (Reagenzpapier) zum Kapillarassay benötigt eine Blutmenge von kleiner als 3 μl und solange sich die zu prüfende Blutprobe die Absaugöffnung berüht, wird die Blutprobe automatisch in den Reaktionsbereich abgesaugt. Jedoch kommt das Design eines handelsüblichen Teststreifens zum Kapillarassay von Nachtiel, daß dessen Abmessungen zu klein ist und bei Anwendung unangenehm ist, und zwar die saugfähige Öffnung leicht zu verschmutzen. Ausserdem gibt es nur eine saugfähige Öffnung, die mit einer örtlich festgelegten Richtung angebracht wird, die den Betrieb ungünstig bildet. Der Teststreifen (das Reagenzpapier) dieser Art erfordert eine Blutprobe von kleiner als 3 μl, und solches Resultat wird erzielt, indem man den Bereich einer Elektrode im Reaktionsbereich verringert. Jedoch bildet das Verringern des Reaktionsbereichs auch die Signalintensität sehr schwach, und es ist notwendig, ein Präzisionsinstrument zu benutzen, um die Signaldetektion zu erleichtern.
Bezugnehmend auf 1 und 2, enthält ein handelsüblicher Wegwerfteststreifen für Blutzuckermessung zum Tropfenarray ein elektrisch isolierendes Substrat (loslierungsträger) mit einem Anode-Kathode Elektrodensystem darauf, wobei eine Isolierungsschicht auf diesem Elektrodensystem zugedeckt ist, um einen Reakytionsbereich und ein Anode-Kathode-Stecker zu begrenzen, der an einen Sensor angeschlossen ist; ein reagierender Film im Reaktionsbereich ausbreitet wird und ein Kuststoffnetz auf dem Reaktionsbereich bedeckt wird, und schließlich ein Klebeband im ungeschützten Bereich des Reaktionsbereichs zu versehen, um das Kunststoffnetz zu befestigen. Jedoch erfordert diese Anwendungsmethode für den Benuzter eine Blutprobe genau auf den Reaktionsbereich abzutropfen und die benötige Blutmenge kann nur bis zu 9μl abtropgen.
Bezugnehmend auf 3 und 4, bezieht es sich auf die in der Patenschrift Nr. 573735 der Republik China (Taiwan) beschriebene Streifenstruktur für Blutzuckermessung, umfasst im wesentlichen:
ein erstes Substrat (Träger);
eine erste Elektrode, die auf dem ersten Substrat angebracht ist und ein Ende davon als der Anschlußteil der Elektrode dient und an anderes Ende davon als der Reaktionsbereich für die Elektrodenenzyme dient;
eine Isolierungsschicht, die auf das erste Substrat abgedeckt wird und eine Öffnung im Reaktionsbereich der Elektrodenenzyme aufweist;
eine Enzyme-Reaktionsfolie, die im Elektrodenenzyme-Reaktionsbereich und zwar an der Öffnung der Isolierungschicht beschichtet;
ein zweites Substrat, das auf die äußerste obere Schicht der Streifenstruktur für Blutzuckermessung abgedeckt wird und zwar an der Unterseite des zweiten Substrates eine zweite Elektrode aufweist, die auf dem zweiten Substrat angebracht ist und ein Ende davon als der Anschlußteil der Elektrode dient und an anderes Ende davon als der Reaktionsbereich für die Elektrodenenzyme dient, und
die Isolierungsschicht der Streifenstruktur für Blutzuckermessung ist zusätzlich mit einem Spalt ausgebildet, um eine Kapillarwirkung zu erleichtern, und weist dabei auch eine Öffnung auf, die sich in der Nähe zu einem Ende des Spaltes als Luftaustritteöffnung befindet.
Nachteilig bei o.g. bekannten Konstruktion sind alleridngs, daß die Öffnung der Streifenstruktur an einer spezifischen Richtung ortgerichtet ist und deswegen der Oberflächenbereich entsprechend verringert wird, und die zu prüfende Probe unbedingt in die ortsgerichtete Richtung und zwar in den kleinsten beschränkten Bereich abtropgen soll. Außerdem muß solche Struktur eine Öffnung bilden, die sich in der Nähe zu einem Ende des Spaltes als Luftaustritteöffnung zur Kalliparwirkung befinden soll, was schwierig zu herstellen und zu verwenden ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen drei-dimensionalen Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays zu schaffen, der eine freie Öffnung am Umfang der Reaktionebereich aufweist, damit eine prüfende Probe in den Reaktionsbereich ohne Richtungsbeschränkung zu erleichtern, um ein einfaches und schnelles Verfahren zur Probenahme zu ermöglichen.
Neben der vereinfachten Bedienung wurde besonders viel Wert auf ein niedrigste nötige Blutmenge, 3 μl an Sicherheit gelegt, um den Schmerz der Diabetes-Patienten bei der Blutabnahme zu lindern. Da die erforderloiche Probeentnahme konstant ist, können die folglich sich ergebenen Messtoleranzen, die durch unterschiedliche Probeentnahmen verursacht werden, beseitigt werden.
Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, einen drei-dimensionalen Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays zu schaffen, daß dessen Umfang der Öffnung einen bogenförmigen Vorsprung aufweist, um eine Dosierungserkennung zu erleichtern sowie die zu prüfende Probe leicht auszubreiten und genau in den Reaktionsbereich abzutropen, um eine eventuelle Dosiszögerung zu verringern.
Diese Aufgaben wird im wesentlichen mit den Merkmalen im Hauptanspruch und Nebenansprüchen gelöst.
Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel und an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese Zeichnungen dienen nur zur Darstellung der Erfindung und haben keine beschränkende Bedeutung für die Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines konventionellen Teststreifens;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines konventionellen Teststreifens unter praktischer Anwendung;
3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines anderen konventionellen Teststreifens in auseinandergezogener Anordnung;
4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines anderen konventionellen Teststreifens in zusammengestellter Anordnung;
5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teststreifens in zusammengestellter Anordnung;
6 zeigt eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teststreifens in auseinandergezogener Anordnung;
6A zeigt eine schematische Darstellung einer Reaktionsfolie, die auf einer Elektrode entsprechend der vorliegenden Erfindung bedeckt wird;
7 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teststreifens in zusammengestellter Anordnung;
8 zeigt eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teststreifens in zusammengestellter Anordnung, und
9 zeigt eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teststreifens unter praktischer Anwendung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays, damit eine Elektronenübertragung nach einer chemischen Sonderreaktion zwischen einem oxidierten Reduktionsstoff und einer zu prüfenden Probe herstellen zu können, um die Konzentration der geprüften Probe durch ein Messgerät zu entdecken, wobei ein vorteilhafter rundstrahlender Reaktionsbereich des erfindungsgemäßen Teststreifens vorgesehen ist, damit eine zu prüfende Probe ohne Richtungsbeschränkungen in den Reaktionsbereich des verwendeten Testsstreifens bevorzugt erreichen kann und ein sicheres und präzises Messergebnis mittels eines Messgeräts sicherstellen zu können.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Teststreifens gemäß der Erfindung, wie er in 5, 6, 6a, 7 und 8 dargstellt ist, weist im wesentlichen ein Paar Substrate (Träger) 10 und eine Isolierungsschicht 20 sowie eine hydrophile Reaktionsfolie 40 auf, die miteinander verbunden sind.
Die beiden Substrate (Träger) 10 sind plattenförmig ausgeformt und sind elektrisch isolierbar, wobei ein Klebstoff jeweils auf der den beiden Substraten 10 gegenüberliegenden Innenoberflächen vorgesehen ist und der Abschnitt ohne Kleber hydrophilisch ist, um einen Reaktionsbereich 11 zu haften sowie sich die Größe dieses Reaktionsbereiches 11 zu beschränken. Der Reaktionsbereich 11 ist transparent ausgeformt, und die Peripherie des Reaktionsbereich 11 ist bogenförmig ausgeformt und hat auch eine Öffnung 12. Der Rand der Öffnung 12 ist herausragend und bogenförmig ausgeformt. Diese Öffnung 12 dient sowohl zur leichten Kennzeichnung bei Verwendung als auch um die zu prüfende Probe leicht aufzusaugen und zu verbreiten, sowie eine Dosiszögerung zu verringern, wenn die zu pründe Probe im Reaktionsbereich 11 eindringt (siehe hierzu 8).
Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine Isolierungsschicht 20 zwischen den beiden Substraten 10 so ausgebildet, daß eine Sandwichkonstruktion zwischen der Isolierungsschicht 20 und den Substraten 10 bildet, wobei ein Ende der Isolierungsschicht 20 aus dem Substrat 10 herausragend ausgedehnt und auf den beiden Oberflächen der Isolierungsschicht 20 jeweils eine Elektrode 30 aufweist, und diese Elektroden 30 wenigstens eine Arbeitselektrode und eine Vergleichselektrode einschliessen. Außdem wird ein Ende dieser Elektroden 30 vollständig in den Reaktionsbereich 11 verlängert und das andere Ende wird von einem anderen Ende der Substrate 10 herausgeragen.
Darüber hinaus sind die beiden Elektroden 30 (eine Arbeitselektrode und eine Vergleichselektrode) jeweils durch eine hydrophile Reaktionsfolie 40 bedeckt und zwar diese hydrophile Reaktionsfolie ist im Raum des Reaktionsbereichs 11 ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel ist diese hydrophile Reaktionsfolie 40 ein hydrophiles Enzym, das von einer Formel eines oxidierten Reduktionsstoffs, eines hydrophilen Polymers, eines Elektrodenmediums, eines oberflächenaktiven Stoffs und eine Pufferlösung zusammengesetzt ist, um das hydrophiles Enzym sich mit der zu prüfenden Probe zur Erzeugung einer biochemnischen Reaktion zu berühren.
Das hydrophile Polymer dient zur Stabilisierung eines oxidierten Reduktionsstoffs und eines Elektrodenmediums. Die Formel für dieses hydrophile Polymer und die Reaktionsfolie beträgt 0.1–5% Massenanteil in Prozent. Die verwendbaren hydrophilen Polymeren sind zum Beispiel: Hydroxypropyl-Methylzellulose, Stärke, Dextran, Polyacrylamid, 2-hydroxyethylmethacrylat, Gelatin, Chitin, albumni, Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylacetat (PVAc), Methylcellose und Karboxymethylcellose usw.
Eine andere Zusammensetzung der hydrophilen Reaktionsfolie ist ein Elektrodenmedium, das für eine engagierte biochemische Reaktion zwischen dem oxidierten Reduktionsstoff und der zu prüdenden Probe verwendet wird, um eine Elektronenübertragung zu unterstützen und zu empfangen. Das Elektron wird sich weiterhin durch das Elektrodensystem jeweils mit der Arbeitselektrode und eine Vergleichselektrode in Verbindung treten und wird anschließend in den jeweils am anderen Ende des Elektrodensystems angeordneten Anodenanschlußteil und Kathodenanschlußteil übertragen.
Nach Verbindung der an den herausragenden Substraten 10 des erfindungsgemäßen Teststreifens vorliegenden Elektroden 30 mit einem Messgerät und nach eine Spannungsanlegen an den Teststreifen, kann das Messergenis durch ein Signalempfänger an ein Datensichtgerät übertragen werden, um das Signal in den Konzentrationswert der geprüften Probe umzuwandeln.
Eine andere Zusammensetzung der hydrophilen Reaktionsfolie ist ein oberflächenaktiver Stoff, der für das Verbreiten und das Bedecken des Reaktants auf dem hydrophilen Reaktionsbereich benutzt wird, und die Rezeptur des oberflächenaktiven Stoffs beträgt < 0.25% Massenanteil in Prozent der Formel von Reaktionsfolie. Der verwendbare oberflächenaktiven Stoff ist einschließlich in jedoch sich nicht beschränkt auf einen Fettsäure-Acco Emulgator, Natriumlaurysulfat, Glycerin-Monostearat, Tween 20 (Polyoxyethylensorbitan monolaurat), Triton X-100 (t-octylphenoxypolyethoxyethanol), Polyoxyethylenglycerin, Fettsäure und Lezithin.
Eine weitere Zusammensetzung der hydrophilen Reaktionsfolie ist eine Pufferlösung, die beispielweise vom Kaliumcyanidphosphat, Kaliumphosphat (monobasic), Tri-Formaldehyd-aminomethan (Tris), Borat bzw. Zitronensäure, und entionisiertes Wasser (VE-Wasser) zusammengestezt werden kann. Die Rezeptur dieser Pufferlösung beträgt 72.25 ~ 98.8% Massenanteil in Prozent des Reaktants. Die Pufferlösung wird für das Beibehalten der besten Enzymaktivität in der vollständigen Reaktion zur Verfügung gestellt, wenn die Pufferlösung mit der zu prüfenden Probe in Verbindung steht.
Es wird nun Bezug auf die 9 genommen. Zum Einsatz eines erfindungsgemäßen Teststreifens kann die Isolierungsschicht 20 entsprechend durch die beiden Substrate 10 festgeklemmt werden, um eine dreidimensionale Struktur zu bilden. Da die Peripherie des Reaktionsbereichs 11 eine Öffnung 12 aufweist, kann eine zu prüfende Probe einfach und schnell in den Reaktionsbereich 11 bevorzugt verbreitet und angesaugt werden, ohne durch die Richtung der Öffnung 12 begrenzt zu werden und erleichtert eine Probeentnahme. Außerdem wird eine zu prüfende Probe durch die hydrophile Reaktionsfolie 40 in den Reaktionsbereich 11 zur biochemischen Wirkungen verbreitet, was sich von herkömmlichen Methoden zum Tropfenarray und zum quantitativen Kapillararray unterscheidet.
Vorteilhaft ist ferner, daß für ein sicheres Messergebnis die nötige Probeentnahmemenge nur ca. < 3 μl reichen, um den Schmerz der Diabetes-Patienten bei der Blutabnahme zu lindern. Da die erforderliche Probeentnahme konstant ist, können die folglich sich ergebenen Messtoleranzen, die durch unterschiedliche Probeentnahmen verursacht werden, beseitigt werden.
Aufgrund der obengenannten Tatsachen entspricht die Erfindung in ihrer Verfügbarkeit, Fortschrittlichkeit und Neuheit vollauf den Anforderungen für ein Gebrauchsmuster. Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
Die Erfindung betrifft einen Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays, um den Gehalt der biochemischen Stoffe in einer zu prüfenden Probe zu messen, weist im wesentlichen ein Paar elektrisch isolierbare Substrate (Träger) 10 und eine Isolierungsschicht 20 sowie eine hydrophile Reaktionsfolie 40 auf, die miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende dieser beiden Substraten 10 ein transparenter Reaktionsbereich 11 ausgebildet ist und ein Öffnung 12 am Umfang dieses Reaktionsbereichs 11 aufweist sowie in diesen beiden Substraten 10 jeweils eine Arbeitselektrode und eine Vergleichselektrode in unterschiedlichen Polaritäten aufweist; daß die Isolierungsschicht 20 zwischen den beiden Elektroden 30 ausbildet; daß ein hydrophilisches Enzym jeweils auf einem Ende des mit den Oberflächen der Substrate 10 gegenüberliegenden Elektroden 30 bedeckt. Zum Durchführen einer Messung wird das Ende der Elektroden 30, das nicht mit einem hydrophilen Enzym beschichtet, in ein Messgerät eingesteckt, und die zu prüfende Probe (beispielweise Blutprobe... usw) kann durch irgendeine Stelle der Öffnung 12 des Reaktionsbereichs 11 abgetropfen werden, damit das Enzym schnell darin aufgelöst wird. Durch die Isolierungsschicht 20 können die beiden an Seiten dieser Isolierungsschicht 20 angeordneten Elektroden elektrisch eingeschaltet, damit eine Elektronenübertragung nach einer chemischen Sonderreaktion zwischen einem oxidierten Reduktionsstoff und einer zu prüfenden Probe herstellen zu können, um die Konzentration der geprüften Probe durch ein Messgerät zu entdecken, wobei ein vorteilhafter rundstrahlender Reaktionsbereich des erfindungsgemäßen Teststreifens vorgesehen ist, damit eine zu prüfende Probe ohne Richtungsbeschränkungen in den Reaktionsbereich des verwendeten Testsstreifens bevorzugt erreichen kann.

Claims

Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays, um den Gehalt der biochemischen Stoffe in einer zu prüfenden Probe zu messen, weist im wesntlichen ein Paar Substrate (Träger) 10 und eine Isolierungsschicht 20 sowie eine hydrophile Reaktionsfolie 40 auf, die miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Substrate (Träger) 10 elektrisch isolierbar sind und ein Klebstoff jeweils auf der den beiden Substraten 10 gegenüberliegenden Innenoberflächen aufweist und der Abschnitt ohne Kleber hydrophilisch ist, um einen Reaktionsbereich 11 zu haften sowie sich die Größe dieses Reaktionsbereiches 11 zu beschränken; daß der Reaktionsbereich 11 transparent ausgeformt ist, daß die Isolierungsschicht 20 zwischen den beiden Substraten 10 eine Sandwichkonstruktion ausgebildet ist und auf den beiden Oberflächen der Isolierungsschicht 20 jeweils eine Elektrode 30 aufweist, daß die hydrophile Reaktionsfolie 40 die beiden Elektroden 30 bedeckt und zwar im Raum des Reaktionsbereichs 11 ausbildet, um diese hydrophile Reaktionsfolie 40 sich mit der zu prüfenden Probe zur Erzeugung einer biochemnischen Reaktion berühren zu können.
Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Elektrode 30 auf den beiden Oberflächen der Isolierungsschicht 20 aufweist, und diese Elektroden 30 wenigstens eine Arbeitselektrode und eine Vergleichselektrode einschliessen.
Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophilen Reaktionsfolie 40 aus einem oxidierten Reduktionsenzym, einem Hydrophilischen Polymer, einem Elektronmedium, einem oberflächenaktiven Stoff und einer Pufferlösung zusammengestellt ist.
Teststreifen für die Herstellung elektrochemischer Biosensor-Arrays nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Umfang der Öffnung 12 einen bogenförmigen Vorsprung aufweist, um eine Dosierungserkennung zu erleichtern sowie die zu prüfende Probe leicht zu auszubreiten und genau in den Reaktionsbereich abzutropen, um eine eventuelle Dosiszögerung zu verringern.