-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle mit Mikroelektroden
zum elektrochemischen Nachweis, ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen Zelle und ein Verfahren zur elektrochemischen Testung einer
Substanz unter Verwendung der Mikroelektrode.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Mikroelektroden
werden für
den elektrochemischen Nachweis verschiedener Parameter einer Substanz
eingesetzt. Beispielsweise kann eine Mikroelektrode zum Nachweis
oder zum Messen der Konzentration einer bestimmten Verbindung in
einer Testsubstanz verwendet werden. Typischerweise enthalten Mikroelektroden
eine Elektrode, die mindestens eine Dimension aufweist, die gleich
oder kleiner ist als 50 μm
und häufig
eine Dimension von 1 bis 25 μm
aufweist. Die Verwendung dieser Systeme als Probennamevorrichtung
bringt eine Anzahl von potentiellen Vorteilen mit sich, einschließlich Betriebsgeschwindigkeit,
Genauigkeit und möglichst geringe
Probenerfordernis.
-
Die üblichen
Formen von großtechnisch
gefertigten Mikroelektroden sind entweder Mikroscheiben-, Mikroband-
oder ineinander greifende Elektroden. Eine Mikroscheibenelektrode
ist eine plattenartige Elektrode mit einem Durchmesser von weniger als
etwa 25 μm,
wohingegen die Mikrobandelektrode aus einem Streifen mit einer Dicke
oder einer kleinsten Dimension von weniger als etwa 25 μm besteht. Die
ineinander greifende Elektrode besitzt eine komplexere Form von
zwei Kämmen,
wobei ihre Zähne ineinander
verzahnt sind.
-
Unter
Verwendung dieser Mikroelektroden in Verbindung mit Enzymen oder
anderen elektroaktiven Substanzen ist es möglich, Sensoren zu schaffen,
die eine quantitative Messung von Zielparametern durch Reaktionen
mit der entsprechenden elektroaktiven Substanz bereitstellen.
-
Allerdings
treten bei der Verwendung der Mikroelektroden, die auf dem Fachgebiet
bekannt sind, in Verbindung mit einer elektroaktiven Substanz mehrere
Probleme auf. Erstens treten häufig
Schwierigkeiten bei der Fixierung der elektroaktiven Substanz an
den Elektroden auf, und eine Bewegung der Substanz von ihrer gewünschten
Lokation hinweg wird oft festgestellt. Systeme, die mehrere Mikroelektroden
auf einem einzigen Substrat enthalten, sind für Probleme in dieser Hinsicht
besonders anfällig,
da Enzyme, die nicht ausreichend an ihrer Elektrode befestigt sind,
gelockert werden und von einem Sensor zu einem anderen wandern und
Kreuzverunreinigung hervorrufen. Dieser Problemtyp wird durch die
Wirkung der Probe, die über
die Mikroelektrode fließt verstärkt, was
zum Auswaschen der elektroaktiven Substanz aus der Elektrode neigt.
-
Eine übliche Weise
der Immobilisierung der elektroaktiven Substanz, mindestens zu einem
gewissen Ausmaß,
besteht darin, sie in Position auf der Elektrode zu trocknen. Allerdings
reicht dies typischerweise nicht aus, um die elektroaktive Substanz an
Ort und Stelle zu halten. Außerdem
kann das Trocknen der elektroaktiven Substanz auf der Mikroelektrode
elektrisches Fouling der Elektrode hervorrufen.
-
WO 99/46585 beschreibt
eine elektrochemische Zelle, die einen Spacer (
3), der
von einer Öffnung
durchbohrt ist, die eine Zellwand definiert, eine erste Metallelektrode
(
2) auf einer Seite des Spacers, die sich über eine
Seite der Öffnung
erstreckt, eine zweite Metallelektrode (
4) auf der anderen
Seite des Spacers, die sich über
die Seite der Öffnung
gegenüber
der ersten Elektrode erstreckt, Mittel zum Zugang einer Probe zu
dem Zellvolumen, das zwischen den Elektroden und der Zellwand definiert
ist, und Mittel zum Erwärmen
einer innerhalb der Zelle (
10) enthaltenen Probe umfasst.
-
US 5,725,747 beschreibt
eine elektrochemische Messzelle, die in der Lage ist, die Konzentration von
gasförmigen,
geladenen oder neutralen Verbindungen in einer Flüssigkeit
zu messen.
-
US 5,863,400 beschreibt
eine elektrochemische Zelle, die eine poröse Membran (
8) von
elektrisch isolierender Zusammensetzung, wobei die Membran Poren
aufweist, die von einer Seite der Membran zu einer anderen eine
Kommunikation herstellen, eine Arbeitselektrode (
5), die
auf einer Seite angeordnet ist, und ein Gegenstück einer Pseudo-Referenzelektrode
(
7), die auf der anderen Seite angeordnet ist, umfasst.
-
US 6,110,354 beschreibt
einen Mikrobandelektroden-Array-Sensor in der Form eines planaren Substrats,
wobei Elektroden an seinem Rand angeordnet sind, oder einen Ring
oder Kanal mit Elektroden, die an dem inneren Rand exponiert sind.
-
Eine
elektrochemische Zelle mit 60 nm dicken Platinschichten, die als
Elektroden verwendet werden, ist aus
WO
97/00441 bekannt.
-
Es
ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrochemische
Zelle bereitzustellen, die eine Mikroelektrode umfasst, die in der
Lage ist, eine elektroaktive Substanz an der Elektrode bereit zur
Probentestung zu halten, und die die Bewegung von einer solchen
elektroaktiven Substanz einschränkt,
während
die Probe über
die Mikroelektrode fließt.
Es ist auch erwünscht,
dass die Probleme des Elektrodenfoulings, die auftreten, wenn eine
elektroaktive Substanz auf die Elektroden getrocknet wird, vermieden
oder vermindert wird.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die
vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass die vorstehend diskutierten
Probleme minimiert werden können,
wenn die Mikroelektrode in Form eines Aufnahmegefäßes vorliegt.
Das Aufnahmegefäß umfasst
eine Arbeitselektrode in der Wand des Aufnahmegefäßes mit
typischerweise einer kleinen spezifischen Oberfläche. Eine Gegenelektrode ist
ebenfalls vorhanden, wobei diese Elektrode typischerweise eine viel
größere spezifische
Oberfläche
aufweist als diejenige der Arbeitselektrode, im Allgemeinen eine
spezifische Oberfläche,
die mindestens eine Größenordnung
größer ist
als diejenige der Arbeitselektrode. Die elektroaktive Substanz kann
in das Aufnahmegefäß verbracht
werden und wird gegebenenfalls in Position getrocknet. Die Probe
wird dann auf das Aufnahmegefäß aufgebracht,
damit die Testung durchgeführt
werden kann.
-
Eine
solche Mikroelektrode ist somit ideal geeignet, um die elektroaktive
Substanz zu enthalten und um ihre Bewegung von den Elektroden hinweg zu
verhindern. Außerdem
ist die Wirkung des Probenfließens über die
Mikroelektrode stark herabgesetzt und es ist unwahrscheinlich, dass
das Enzym zum Auswaschen aus seiner Position in der Basis des Aufnahmegefäßes gebracht
wird.
-
Die
elektroaktive Substanz kontaktiert typischerweise nicht die Arbeitselektrode
in der Wand des Aufnahmegefäßes während der
Lagerung, und darum wird das Fouling dieser Elektrode minimiert. Außerdem kontaktiert
die elektroaktive Substanz typischerweise nur einen kleinen Teil
der Gegenelektrode, und bei einigen Ausführungsformen (nachstehend diskutiert)
kann der Kontakt mit der Gegenelektrode vollkommen vermieden werden.
Wenn darum Fouling auftritt, erfolgt dies nur in einem relativ kleinen
Bereich der Elektrode. Die restlichen unbefallenen Bereiche der
Gegenelektrode können
immer noch normal arbeiten.
-
Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung eine elektrochemische Zelle in Form eines
Behälters bereit,
wobei die Zelle eine Gegenelektrode und eine Arbeitselektrode umfasst,
wobei die Gegenelektrode und die Arbeitselektrode durch einen minimalen
Abstand von 50 μm
getrennt sind, wobei mindestens eine Elektrode eine Mikroelektrode
mit einer Dimension ist, die 50 μm
nicht übersteigt
und mit einer Dimension von weniger als 50 μm, wobei die Arbeitselektrode
sich in einer Wand des Behälters
befindet und wobei der Behälter
eine elektroaktive Substanz enthält.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung
einer elektrochemischen Zelle bereit, wie sie vorstehend beschrieben
ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- (a)
Bilden eines ersten Teils, der ein Isoliermaterial umfasst, das
gegebenenfalls mit einer Gegenelektrodenschicht bedeckt ist;
- (b) Bilden eines zweiten Teils der ein Laminat aus einer Arbeitselektrodenschicht
zwischen zwei Schichten eines Isoliermaterials umfasst;
- (c) Schaffen eines Loches in dem zweiten Teil; und
- (d) Verbinden des ersten Teils mit dem zweiten Teil unter Bildung
eines Behälters,
wobei
das Verfahren weiterhin das Anordnen einer elektroaktiven Substanz
in dem Behälter
und gegebenenfalls das Trocknen der elektroaktiven Substanz umfasst.
-
Wo
eine Gegenelektrodenschicht in dem ersten Teil vorhanden ist, umfasst
Schritt (d) das Binden der Gegenelektrodenschicht des ersten Teils
an den zweiten Teil unter Bildung eines Behälters.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
stellt einen einfachen und wirksamen Weg zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikroelektroden
bereit. Außerdem
kann der Schritt des Schaffens eines Loches in dem Teil, der die
Arbeitselektrode enthält,
das Erfordernis nach einem getrennten Schritt zur Aktivierung des
Kohlenstoffs oder einer anderen Arbeitselektrode beseitigen.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch eine Mehranalyten-Vorrichtung
bereit, welche eine Vielzahl von Mikroelektroden in einer einzigen
Vorrichtung umfasst. Diese Vorrichtung ermöglicht es, dass verschiedene
Typen einer Messung für
eine einzige Probe unter Verwendung verschiedener elektroaktiver
Substanzen in den verschiedenen Mikroelektroden vorgenommen werden.
Alternativ kann die Mehranalyten-Vorrichtung zur Durchführung des
gleichen Tests an einer einzigen Probe mehrmals eingesetzt werden,
um Irrtümer
in den Ergebnissen nachzuweisen oder zu beseitigen. Die erfindungsgemäße Mehranalyten-Vorrichtung
gewährleistet
auch eine vollständige
Segregation von verschiedenen elektroaktiven Substanzen, da jede
Mikroelektrode in sich geschlossen ist.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur elektrochemischen
Testung einer Substanz bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfasst:
- (a) Insertion der Probe in eine elektrochemische Zelle
oder Mehranalyten-Vorrichtung der Erfindung;
- (b) Anlegen einer Spannung oder eines Stroms zwischen der Arbeits-
und Gegenelektrode der Mikroelektrode; und
- (c) Messen des resultierenden Stroms, der resultierenden Spannung
oder der resultierenden Ladung an der Mikroelektrode.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
1 beschreibt
eine elektrochemische Zelle nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 beschreibt
eine elektrochemische Zelle, die getrennte Gegen- und Referenzelektroden
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung enthält;
-
3 beschreibt
eine elektrochemische Zelle mit mehreren Arbeitselektroden gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 beschreibt
eine elektrochemische Zelle mit kapillaren Durchflusskanälen gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung;
-
5 beschreibt
eine elektrochemische Zelle, in der die Gegenelektrode sich in einer
Wand oder in Wänden
der Zelle befindet;
-
6 beschreibt
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, in der die Zelle an sich nicht in der Form eines
Behälters
vorliegt, sondern einen Behälter
bildet bei Anordnung auf einem Substrat;
-
Die 7, 8 und 9 zeigen
eine Mehranalyten-Vorrichtung, die 4 elektrochemische Zellen der
vorliegenden Erfindung enthält;
-
10 erläutert ein
Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zellen;
-
11 erläutert ein
modifiziertes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrochemischen
Zellen; und
-
12 bis 20 erläutern die
Ergebnisse von amperometrischen und Zyklovoltammetrie-Experimenten, die
unter Verwendung der erfindungsgemäßen elektrochemischen Zellen
durchgeführt
wurden.
-
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
-
Eine
elektrochemische Zelle umfasst eine Arbeitselektrode und eine Gegenelektrode,
die elektrisch miteinander verbunden sind. Bei Gebrauch verursachen
die an jeder der Elektroden auftretenden elektrochemischen Reaktionen,
dass Elektronen zu und von den Elektroden fließen, und somit einen Strom
erzeugen. Eine elektrochemische Zelle kann eingestellt werden entweder
um den erzeugten elektrischen Strom zu speichern, beispielsweise
in der Form einer Batterie oder um elektrochemische Reaktionen nachzuweisen,
die von einem angelegten Strom oder einer angelegten Spannung ausgelöst werden.
-
Ausführungsform
1
-
Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform
besitzt die elektrochemische Zelle eine Mikroelektrode. Eine Mikroelektrode
weist eine Dimension auf die 50 μm
nicht übersteigt.
Mikroelektroden zeigen eine typische Mikroelektrodenreaktion, wenn
Zyklovoltammetrie verwendet wird. Die erfindungsgemäßen Mikroelektroden
weisen eine Dimension auf, die im Makrogrößenbereich liegt, d. h. die größer ist
als 50 μm.
Auf Grund dieser Makrodimension können die erfindungsgemäßen elektrochemischen
Zellen einige Merkmale aufweisen, die im Allgemeinen nicht mit Mikroelektroden
zusammenhängen.
Beispielsweise können
die erfindungsgemäßen elektrochemischen
Zellen ein gewisses Ausmaß an Cottrell-Strom
aufweisen.
-
Typischerweise
ist die Mikroelektrode zum Screening von Wasser (wie Flusswasser),
Blut, Urin oder anderen biologischen Fluiden oder Flüssigkeiten,
wie Bier und Wein, zum Bestimmen ihrer Inhalte geeignet. Die Zelle
liegt in Form eines Aufnahmegefäßes oder
eines Behälters
vor. Der Behälter
kann jede beliebige Form aufweisen, solange er in der Lage ist,
eine Flüssigkeit,
die in ihm angeordnet wird, aufzunehmen. Beispielsweise kann der
Behälter
zylindrisch sein. Im Allgemeinen enthält ein Behälter eine Basis 1 und
eine Wand oder Wände 2,
die die Basis umgeben.
-
Typischerweise
besitzt der Behälter
eine Tiefe (d. h. von oben nach unten) von 50 bis 1.000 μm, vorzugsweise
von 200 bis 800 μm,
beispielsweise von 300 bis 600 um. Die Länge und Breite (d. h. von Wand
zu Wand), oder im Falle eines zylindrischen Aufnahmegefäßes der
Durchmesser, des Behälters beträgt typischerweise
0,1 bis 5 mm, beispielsweise 0,5 bis 1,5 mm, wie 1 mm, z. B. mindestens
etwa 1 mm.
-
Das
offene Ende des Behälters 3 kann
teilweise von einem undurchlässigen
Material bedeckt sein, solange mindestens ein Teil des offenen Endes unbedeckt
ist oder von einem durchlässigen
Material bedeckt ist, wie eine durchlässige Membran. Vorzugsweise
ist das offene Ende des Behälters
im Wesentlichen mit einer durchlässigen
Membran 4 bedeckt. Die Membran 4 dient dazu, Staub
oder andere Verunreinigungen am Eintritt in den Behälter zu
hindern, und hilft dabei, jede elektroaktive Substanz, die in den
Behälter
eingebracht werden könnte,
in Position zu halten.
-
Die
Membran 4 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt,
durch welches die zu testende Probe hindurchgehen kann. Wenn beispielsweise
die Probe eine Blutprobe ist, sollte die Membran für Blut durchlässig sein.
Geeignete Materialien zur Verwendung als die Membran umfassen Polyester,
Zellulosenitrat, Polycarbonat, Polysulfon, mikroporöse Polyethersulfonfolien,
PET, Baumwolle- und Nylon-Gewebestoffe, beschichtete Glasfasern
und Polyacrylnitril-Stoffe. Diese textilen Stoffe können gegebenenfalls
eine hydrophile oder hydrophobe Behandlung vor Gebrauch erfahren.
Weitere Oberflächenmerkmale
der Membran können
ebenfalls geändert
werden, sofern gewünscht.
Beispielsweise können
Behandlungen zur Modifizierung des Kontaktwinkels der Membran in
Wasser eingesetzt werden, um den Fluss der gewünschten Probe durch die Membran
zu erleichtern. Die Membran kann eine, zwei oder mehr Schichten
von Material umfassen, die jeweils gleich oder verschieden sein
können.
Beispielsweise können
herkömmliche
Doppelschicht-Membranen, die zwei Schichten umfassen, oder verschiedene
Membranmaterialien verwendet werden.
-
Die
Membran kann auch verwendet werden, um einige Komponenten der Probe
herauszufiltrieren, von denen nicht erwünscht ist, dass sie in die Zelle
eintreten. Beispielsweise können
einige Blutprodukte, wie rote Blutzellen oder Erythrozyten, auf diese
Weise abgetrennt werden, derart, dass diese Teilchen nicht in die
Zelle eintreten. Geeignete Filtrationsmembranen, einschließlich von
Blutfiltrationsmembranen, sind auf dem Fachgebiet bekannt. Ein Beispiel
für eine
Blutfiltrationsmembran ist Presence 200 oder die Pall-Filtration.
-
Die
erfindungsgemäße elektrochemische Zelle
enthält
eine Arbeitselektrode 5, die in einer Wand des Behälters angeordnet
ist. Die Arbeitselektrode liegt beispielsweise in der Form eines
kontinuierlichen Bandes um die Wand (Wände) des Behälters vor.
Die Dicke der Arbeitselektrode beträgt typischerweise 0,01 bis
25 μm, vorzugsweise
0,05 bis 15 μm,
beispielsweise 0,1 bis 20 μm,
stärker
bevorzugt 0,1 bis 10 μm.
Dickere Arbeitselektroden sind ebenfalls vorgesehen, beispielsweise
Elektroden mit einer Dicke von 0,1 bis 50 μm, vorzugsweise von 5 bis 20 μm. Die Dicke
der Arbeitselektrode ist ihre Dimension in vertikaler Richtung,
wenn der Behälter
auf seine Basis gestellt wird. Die Arbeitselektrode ist vorzugsweise aus
Kohlenstoff, Palladium, Gold oder Platin, beispielsweise in der
Form einer leitenden Druckfarbe, ausgebildet. Die leitende Druckfarbe
kann eine modifizierte Druckfarbe sein, die zusätzliche Materialien enthält, beispielsweise
Platin und/oder Grafit. Zwei oder mehr Schichten können zur
Bildung der Arbeitselektrode verwendet werden, wobei die Schichten
aus dem gleichen oder aus verschiedenen Materialien gebildet werden.
Beispielsweise kann eine Schicht aus Silber unterhalb der Arbeitselektrodenschicht
vorhanden sein.
-
Die
Gegenelektrode 6 bildet typischerweise mindestens einen
Teil entweder der Basis oder des oberen Teils des Behälters, obwohl
die Gegenelektrode auch in der Wand oder in den Wänden des
Behälters
vorhanden sein kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet die Gegenelektrode 6 die
Basis des Behälters.
Die Gegenelektrode ist typischerweise aus Ag/AgSO4,
Kohlenstoff, Ag/AgCl, Palladium, Gold, Platin, Cu/CuSO4,
Hg/HgCl2 oder Hg/HgSO4 hergestellt. Sie
ist vorzugsweise aus Kohlenstoff, Ag/AgCl, Palladium, Gold, Platin,
Cu/CuSO4, Hg/HgCl2 oder
Hg/HgSO4 hergestellt. Jedes dieser Materialien
kann in der Form einer leitenden Druckfarbe vorgesehen sein. Die
leitende Druckfarbe kann eine modifizierte Druckfarbe sein, die
zusätzliche Materialien
enthält,
beispielsweise Platin und/oder Grafit. Typischerweise enthält die erfindungsgemäße elektrochemische
Zelle nur eine Gegenelektrode.
-
Die
Gegenelektrode 6 besitzt typischerweise eine spezifische
Oberfläche,
die von einer ähnlichen Größe ist oder
die größer ist,
beispielsweise wesentlich größer ist,
als diejenige der Arbeitselektrode 5. Typischerweise beträgt das Verhältnis der
spezifischen Oberfläche
der Gegenelektrode zu derjenigen der Arbeitselektrode mindestens
1:1, wie etwa 1:1, zwischen 1:1 bis 25:1, mindestens 5:1, 10:1,
vorzugsweise mindestens 20:1, stärker
bevorzugt mindestens 25:1. Die Gegenelektrode kann beispielsweise
eine Makroelektrode sein. Bevorzugte Gegenelektroden besitzen eine
Dimension von 0,01 mm oder größer, beispielsweise
0,1 mm oder größer. Dies
kann beispielsweise ein Durchmesser von 0,1 mm oder größer sein.
Typische Flächen
der Gegenelektrode sind 0,001 mm2 bis 10
mm2, vorzugsweise etwa 5 mm2.
Der minimale Abstand zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode
beträgt
mindestens 50 μm,
vorzugsweise 50 bis 1.000 μm,
beispielsweise 50 bis 300 μm.
-
Bei
einer typischen erfindungsgemäßen Zelle
ist jede Elektrode von der benachbarten Elektrode durch einen Abstand
von 50 bis 1.000 um, beispielsweise von 50 bis 200 um oder von 75
bis 150 um, getrennt. Damit die Zelle arbeiten kann, müssen die Elektroden
jeweils durch ein Isoliermaterial 7 getrennt sein. Das
Isoliermaterial ist typischerweise ein Polymer, beispielsweise eine
Acrylat, Polyurethan, PET, Polyolefin, Polyester oder jedes andere
stabile Isoliermaterial. Polycarbonat und andere Kunststoffe und
Keramiken sind ebenfalls geeignete Isoliermaterialien. Die Isolierschicht
kann durch Verdampfen eines Lösungsmittels
aus einer Polymerlösung
gebildet werden. Flüssigkeiten,
die nach Aufbringen härten,
können
ebenfalls verwendet werden, beispielsweise Lacke. Alternativ können vernetzbare
Polymerlösungen
verwendet werden, die beispielsweise durch Exposition gegenüber Wärme oder
UV oder durch gegenseitiges Vermischen der aktiven Teile eines zweikomponentigen
vernetzbaren Systems vernetzt werden. Dielektrische Druckfarben
können ebenfalls
zur Bildung von Isolierschichten, wo angemessen, eingesetzt werden.
-
Die
Elektroden der elektrochemischen Zelle können miteinander und mit allen
erforderlichen Messinstrumenten durch jedes geeignete Mittel verbunden
sein. Typischerweise werden die Elektroden mit elektrisch leitenden
Bahnen verbunden, die wiederum miteinander und mit den erforderlichen
Messinstrumenten verbunden sind.
-
Die
Zelle der vorliegenden Erfindung enthält eine elektroaktive Substanz
B. Die elektroaktive Substanz 8 kann jede Substanz sein,
die in der Lage ist, eine elektrische Reaktion herbeizuführen, wenn
sie mit einer Probe in Kontakt kommt. Somit kann bei Insertion der
Probe in die Zelle und bei Kontakt der Probe mit der elektroaktiven
Substanz eine elektrochemische Reaktion eintreten und ein messbarer
Strom, eine messbare Spannung oder eine messbare Ladung können in
der Zelle auftreten.
-
Die
elektroaktive Substanz 8 umfasst einen Elektrokatalysator.
Typischerweise umfasst die elektroaktive Substanz 8 einen
Elektrokatalysator und einen Mediator. Ein Mediator ist eine chemische
Spezies, die zwei oder mehr Oxidationszustände mit verschiedenen elektroaktiven
Potentialen aufweist, die einen reversiblen Mechanismus des Übertragens von
Elektronen/Ladung auf eine Elektrode zulassen. Der Mediator reagiert
mit der Probe in der elektrochemischen Reaktion, wobei die Reaktion
durch den Elektrokatalysator katalysiert wird. Typische Beispiele
für einen
Elektrokatalysator sind Enzyme, beispielsweise Lactatoxidase, Cholesterindehydrogenase,
Lactatdehydrogenase, Glycerinkinase, Glycerin-3-phosphatoxidase
und Cholesterinoxidase. Ionische Spezies und Metallionen, beispielsweise
Kobalt, können ebenfalls
als Elektrokatalysator verwendet werden. Beispiele für geeignete
Mediatoren sind Ferricyanid, Ferrocyanid und Rutheniumverbindungen,
wie Ruthenium(III)-hexamin.
-
Die
elektroaktive Substanz 8 wird typischerweise in den Behälter in
eine solche Position eingebracht, dass die elektroaktive Substanz
nicht mit der Arbeitselektrode in Kontakt ist. Dies gewährleistet, dass
Fouling der Arbeitselektrode minimiert oder vermieden wird. Die
elektroaktive Substanz kann getrocknet werden um sicherzustellen,
dass sie in Position verbleibt. Die elektroaktive Substanz kann
auf das Substrat zuvor, welches die Basis des Behälters bildet,
durch Bilden einer Vertiefung in dem Substrat und Abgeben einer
elektroaktiven Substanz in die Vertiefung aufgebracht werden. Typischerweise
wird dann die elektroaktive Substanz in Position getrocknet, und
das so beschichtete Substrat wird mit den Wänden des Behälters verbunden.
Die Vertiefung besitzt typischerweise einen Querschnitt, der mit demjenigen
der fertigen elektrochemischen Zelle identisch ist. Somit erzeugt
die Vertiefung den Bodenteil des durch die elektrochemische Zelle
gebildeten Behälters.
-
Diese
Ausführungsform
besitzt den Vorteil, dass die elektroaktive Substanz von der Arbeitselektrode
zu allen Zeiten während
der Herstellung der Zelle entfernt gehalten wird. Der Kontakt zwischen elektroaktiver
Substanz und Arbeitselektrode wird darum minimiert, bevor die Zelle
verwendet wird. Dies wiederum minimiert das Fouling der Arbeitselektrode.
-
Die
elektroaktive Substanz ist in dem Behälter vorhanden, obwohl auch
eine Membran mit ihr getränkt
werden kann, die auf dem Substrat entweder vor oder nach, vorzugsweise
bevor das Substrat mit den Wanden des Behälters verbunden wird, angeordnet
wird. Die Membran 4, die die Zelle bedeckt, kann ebenfalls
mit der elektroaktiven Substanz imprägniert werden. Dies vermeidet
den Kontakt zwischen der elektroaktiven Substanz und der Arbeitselektrode
und minimiert das Fouling.
-
Der
Behälter,
der die Mikroelektrode der vorliegenden Erfindung bildet, kann beispielsweise
ein oder mehr kleine Luftlöcher
in seiner Basis oder in seiner Wand oder in seinen Wänden (in 1 nicht gezeigt)
enthalten. Diese Löcher
lassen Luft aus dem Behälter
entweichen, wenn eine Probe in den Behälter eintritt. Wenn solche
Luftlöcher
nicht vorhanden sind, kann die Probe nicht in den Behälter eintreten, wenn
sie über
das offene Ende fließt,
oder sie kann in den Behälter
nur mit Schwierigkeiten eintreten. Die Luftlöcher besitzen typischerweise
kapillare Dimensionen, beispielsweise können sie einen ungefähren Durchmesser
von 1 bis 25 μm
aufweisen. Typischerweise können
1 bis 4 Luftlöcher
vorhanden sein.
-
Ausführungsform
2
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung, die die gleiche ist wie die erste Ausführungsform,
mit der Ausnahme, wie hier beschrieben, ist in 2 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform
enthält
die Zelle eine oder mehrere Referenzelektroden 9 zusätzlich zu
der Arbeitselektrode und Gegenelektrode. In dem Fall, dass keine
Referenzelektrode vorhanden ist (wie bei der ersten vorstehend beschriebenen
Ausführungsform)
wirkt die Gegenelektrode als Referenz- oder Pseudoreferenzelektrode.
Typischerweise ist die Referenzelektrode in einer Wand des Behälters 2 angeordnet.
Beispielsweise kann die Referenzelektrode in der Form eines Endlosbandes
vorliegen. Die Gegenelektrode und die Arbeitselektrode 6 und 5 können so
positioniert sein, dass die Referenzelektrode 9 zwischen
ihnen angeordnet ist, wie in 2 gezeigt,
oder die Gegenelektrode und die Arbeitselektrode 6 und 5 können nebeneinander
liegen. Die Referenzelektrode ist typischerweise aus Ag/AgSO4, Kohlenstoff, Ag/AgCl, Palladium, Gold, Platin,
Cu/CuSO4, Hg/HgCl2 oder
Hg/HgSO4 hergestellt. Sie ist vorzugsweise
aus Kohlenstoff, Ag/AgCl, Palladium, Gold, Platin, Cu/CuSO4, Hg/HgCl2 oder Hg/HgSO4 hergestellt. Jedes dieser Materialien kann in
der Form einer leitenden Druckfarbe vorgesehen sein. Die leitende
Druckfarbe kann eine modifizierte Druckfarbe sein, die zusätzliche
Materialien, beispielsweise Platin und Grafit, enthält.
-
Ausführungsform
3
-
Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung, die die Gleiche ist wie entweder die erste oder zweite Ausführungsform,
mit der Ausnahme, wie nachstehend beschrieben, ist in 3 gezeigt.
Diese Ausführungsform
der Erfindung ist eine Mehrring-Elektrode, die eine oder mehrere
weitere Elektroden 10, 10', zusätzlich zu der Arbeitselektrode,
Gegenelektrode und gegebenenfalls der Referenzelektrode enthält. Die
eine oder die mehreren weiteren Elektroden 10, 10' wirken typischerweise
als zusätzliche
Arbeitselektroden. Vorzugsweise wirkt die Gegenelektrode 6 sowohl
als Gegenelektrode als auch als Referenzelektrode, und eine getrennte
Referenzelektrode, wie bei Ausführungsform
2 beschrieben, ist nicht vorhanden.
-
Typischerweise
umfasst der Behälter
nicht mehr als 10 Elektroden insgesamt, einschließlich von Arbeitselektrode,
Gegenelektrode und Referenzelektrode. Vorzugsweise sind nicht mehr
als 7 Elektroden, stärker
bevorzugt nicht mehr als 5 Elektroden vorhanden. Stärker bevorzugte
Behälter
enthalten 2, 3 oder 4 Elektroden. Wenn mehr als eine Arbeits- und/oder
Referenzelektrode vorhanden sind, sind diese typischerweise übereinander
in der Wand (den Wänden)
des Behälters
angeordnet.
-
Die
zusätzlichen
Arbeitselektroden 10, 10' erlauben, dass verschiedene Messungen
gleichzeitig an der selben Probe durch Anlegen verschiedener Potentiale
an zwei oder mehr der Arbeits/Gegenelektrodenpaare durchgeführt werden.
Alternativ kann das gleiche Potential an jeder Arbeitselektrode
angelegt werden, und die gleiche Messung mehrmals für die gleiche
Probe aufgezeichnet werden. Dies hilft, Fehler in den vorgenommenen
Messungen zu beseitigen oder nachzuweisen.
-
Bei
einem bestimmten Beispiel dieser Ausführungsform ist eine der Arbeitselektroden
an der Basis des Behälters
vorhanden, d. h. in der Position, in der die Gegenelektrode 6 in 3 dargestellt
ist. In diesem Fall ist die Gegenelektrode entweder in der Wand
(den Wänden)
des Behälters,
wie nachstehend beschrieben, unter Bezugnahme auf die Ausführungsform
5, oder im oberen Teil des Behälters,
wie nachstehen mit Bezug auf die Ausführungsform 4 beschrieben, vorhanden.
-
Ausführungsform
4
-
Eine
vierte Ausführungsform
der Erfindung, die die Gleiche ist wie die erste, zweite oder dritte Ausführungsform,
außer
wie nachstehend beschrieben, ist in 4 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform umfasst
die Zelle eine oder mehrere Kapillarkanäle 11, um einen Eintritt
der Probe in den Behälter
zu ermöglichen.
Die Kapillarkanäle
sind beispielsweise mit einer Kapillarfolie bedeckt. Beispiele für geeignete
Kapillarfolien sind PET-Folien, wie Melinex oder ARcare®, adhäsiv beschichtete
Folien von Adhesive Research und hydrophile beschichtete Folien,
wie ARcare® 8877,
die eine bessere Kapillarleistung bieten können. Bei dieser Ausführungsform
ist der Behälter
vorzugsweise mit einem im Wesentlichen undurchlässigen Material 12 bedeckt.
Das undurchlässige
Material 12 ist typischerweise eine Kapillarfolie, wie vorstehend
beschrieben. Ein oder mehrere Kapillarkanäle 11 sind vorgesehen,
beispielsweise in einer Wand oder in Wänden des Behälters 2,
durch die die Probe in den Behälter
eintreten kann.
-
Typischerweise,
wie in 4 gezeigt, ist der Kapillarkanal 11 an
dem Punkt angeordnet, wo die Wand 2 auf das undurchlässige Material 12 trifft.
-
Damit
Luft aus dem Behälter
entweichen kann und damit der Eintritt der Probenflüssigkeit
erlaubt ist, müssen
ein oder mehr Luftlöcher
bei dieser Ausführungsform
vorhanden sein. Typischerweise ist ein Luftloch an dem Punkt angeordnet,
wo die Basis auf die Wand des Behälters trifft, wie durch die
Markierung 12a in 4 angedeutet.
Das Luftloch (die Luftlöcher)
besitzen vorzugsweise die Dimensionen, die vorstehend beschrieben
sind, und vorzugsweise sind 1 bis 4 Luftlöcher vorhanden.
-
Diese
Ausführungsform
besitzt den Vorteil, dass der obere Teil des Behälters geschlossen ist, und
dass somit die Gegenelektrode entweder am oberen Teil 3,
an der Basis 1 oder in der Wand (den Wänden) 2 des Behälters angeordnet
sein kann. Die Gegenelektrode 6 ist am oberen Teil des
Behälters
in 4 angegeben. Dies wird durch Verbinden der Gegenelektrode 6 mit
dem undurchlässigen
Material 12 vor ihrem Anbringen an dem Behälter erreicht.
Auf diese Weise ist die elektroaktive Substanz 8, die typischerweise
auf der Basis 1 des Behälters
angeordnet ist, weder mit der Arbeitselektrode oder der Gegenelektrode
in Kontakt, und somit ist das Elektroden-Fouling signifikant herabgesetzt
oder beseitigt.
-
Ein
weiterer Vorteil des Anordnen der Gegenelektrode am oberen Teil
des Behälters
besteht darin, dass die Basis des Behälters beschichtet oder auf
eine andere Weise daran angepasst sein kann, um sie geeigneter zur
Aufnahme der elektroaktiven Substanz zu machen, die typischerweise
auf die Basis getrocknet wird. Beispielsweise kann die Basis aus
einem bestimmten Material hergestellt werden, wie Kohlenstoff (mit
der Maßgabe,
dass der Kohlenstoff elektrisch von den Elektroden isoliert ist),
welcher zur Ablagerung von Enzymen darauf geeignet ist. Alternativ
kann die Basis mit einer hydrophilen Beschichtung beschichtet sein.
-
Sofern
gewünscht,
kann die Basis der Zelle aus einer durchlässigen Membran gebildet sein,
die von dem gleichen Typ wie die Membran 4, die vorstehend
besprochen ist, sein kann. Der Behälter enthält elektroaktive Substanz,
obwohl die Membran auch mit einer elektroaktiven Substanz vor dem
Anbringen an die Zelle imprägniert
werden kann. Dies vermeidet, dass Elektrodenfouling durch Kontakt
zwischen elektroaktiver Substanz und Arbeitselektrode während des
Einbringen der elektroaktiven Substanz verursacht wird.
-
Ausführungsform
5
-
Eine
alternative Ausführungsform
der Erfindung ist in 5 dargestellt. Diese Ausführungsform ist
die Gleiche wie jede der Ausführungsformen
1 bis 4, die vorstehend besprochen sind, mit der Ausnahme wie nachstehend
beschrieben. Die Gegenelektrode 6 in der Zelle dieser Ausführungsform
ist in einer Wand oder in Wänden 2 des
Behälters
angeordnet. Die Gegenelektrode liegt beispielsweise in der Form eines
Endlosbandes um die Wand (die Wände)
des Behälters
vor.
-
Die
Dicke der Gegenelektrode bei dieser Ausführungsform beträgt typischerweise
0,1 μm bis
1 mm, vorzugsweise 5 bis 500 μm,
beispielsweise 5 bis 100 μm,
stärker
bevorzugt 5 bis 50 μm.
Die Dicke der Gegenelektrode bei dieser Ausführungsform ist ihre Dimension
in einer vertikalen Richtung, wenn der Behälter auf seine Basis gestellt
wird. Das Verhältnis der
spezifischen Oberfläche
der Gegenelektrode zu derjenigen der Arbeitselektrode kann bei dieser
Ausführungsform
geringer sein als der bevorzugte Wert von 25:1, der für die Gegenelektroden
zutrifft, die in der Basis oder im oberen Teil des Behälters angeordnet
sind. Bevorzugte Verhältnisse
für diese
Ausführungsform
liegen im Bereich von 1:1 bis 10:1, vorzugsweise von 2:1 bis 5:1.
-
Mehranalyten-Vorrichtung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch eine Mehranalyten-Vorrichtung
bereit, die zwei oder mehrere erfindungsgemäße Mikroelektroden umfasst, beispielsweise
gemäß einer
der Ausführungsformen 1
bis 6 vorstehend. Die Mikroelektroden der Mehranalyten-Vorrichtung
können
jeweils vom gleichen Aufbau oder verschiedenen Aufbaus sein. Typische erfindungsgemäße Mehranalyten-Vorrichtungen
sind in den 7, 8 und 9 beschrieben.
Die Mehranalyten-Vorrichtung umfasst typischerweise eine Platte
oder einen Streifen 14, der eine oder mehrere Mikroelektroden 13a,
b, c und d enthält.
-
Jede
Mikroelektrode kann die gleiche oder verschiedene elektroaktive
Substanzen enthalten, so dass bei Einführung einer Probe in jeden
Behälter mehrere
verschiedene Tests durchgeführt
werden können,
oder der gleiche Test mehrmals wiederholt werden kann, um Fehler
an den vorgenommenen Messungen nachzuweisen oder zu beseitigen.
Weiterhin können
die Mikroelektroden auf verschiedene Potentiale eingestellt sein,
was wiederum verschiedene Messungen für die gleiche Probe liefert.
-
Die
Mikroelektroden sind typischerweise durch einen Abstand von 250 μm bis 550 μm beispielsweise
von 250 μm
bis 425 μm,
getrennt.
-
Eine
Mehranalyten-Vorrichtung kann auch mit einer „vertikalen" Anordnung von Zellen
als eine Alternative zu Ausführungsform
3 hergestellt sein.
-
Bei
dieser Anordnung läuft
die Probe in der ersten Mikroelektrode zu einer weiteren Mikroelektrode
unterhalb von ihr, beispielsweise unter Verwendung einer durchlässigen Membran
in der Basis der ersten Mikroelektrode für eine Bestimmung einer unterschiedlichen
Komponente in der Probe. Die durchlässige Membran kann mit einer
elektroaktiven Substanz imprägniert
sein.
-
Die
elektrischen Bahnen 15 der Mehranalyten-Vorrichtung befinden
sich typischerweise auf der oberen Oberfläche der Vorrichtung. Gefüllte Durchgänge werden
zur Verbindung der Gegenelektrode, der fakultativen Referenz- und
Arbeitselektrode mit den Oberflächenbahnen 15 verwendet,
die dann mit einem Messinstrument 16 verbunden werden,
oder der laminierte Rücken/das
laminierte Gegenstück kann
angeordnet sein, um direkt mit dem Instrument verbunden zu werden.
-
Die
Mehranalyten-Vorrichtung kann eine oder mehrere Blindelektroden 17 enthalten,
wie in 8 dargestellt. Die Blindelektrode(n) enthält keine Gegenelektrode.
Diese Ausführungsform
kann beispielsweise geeignet sein, wo die elektroaktive Substanz
ein Arbeitspotential aufweist, das mit demjenigen des Gegenelektrodensystems
in Konflikt gerät. Bei
dieser Ausführungsform
können
Reduktion oder Oxidation des in der elektroaktiven Substanz enthaltenen
Mediators auftreten. Somit, wo beispielsweise die Gegenelektrode
ein Ag/AgCl-Elektrodenpaar und der Mediator Ferricyanid ist, ist
der Redoxzustand des Mediators so, dass er mit dem Ag/AgCl wechselwirkt
und ein Batteriesystem oder eine galvanische Zelle bildet, in der
Reaktionen spontan auftreten, sobald eine Flüssigkeitsverbindung zwischen
ihnen besteht.
-
Die
Mehranalyten-Vorrichtung kann auch Kapillarkanäle 18 umfassen, wie
sie in 9 dargestellt sind. Diese Kapillarkanäle sind
vorzugsweise des in Ausführungsform
4 vorstehend beschriebenen Typs. Somit ist jeder Behälter mit
einem Kapillarkanal vorgesehen, der gegebenenfalls mit einem einzigen Kanal
verbunden sein kann, aus dem die Probe gezogen wird.
-
Verfahren zur Herstellung
elektrochemischer Zellen
-
Ein
Verfahren zur Herstellung der elektrochemischen Zellen der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 10 gezeigt.
Die Zellen können
durch ein Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte
umfasst:
- (a) Bilden eines ersten Teils 18,
der ein Isoliermaterial 18a umfasst, das gegebenenfalls
mit einer Gegenelektrodenschicht 18b überzogen ist;
- (b) Bilden eines zweiten Teils 19, der ein Laminat aus
einer Arbeitselektrodenschicht 19a zwischen zwei Schichten 19b und
c eines Isoliermaterials umfasst;
- (c) Schaffen eines Loches 19d in dem zweiten Teil;
und
- (d) Verbinden des ersten Teils 18 mit dem zweiten Teil 19 unter
Bildung eines Behälters,
wobei
das Verfahren weiterhin das Verbringen der elektroaktiven Substanz
in den Behälter
und gegebenenfalls das Trocknen der elektroaktiven Substanz umfasst.
-
Die
Materialien, Dimensionen und andere Eigenschaften der elektrochemischen
Zelle sind wie vorstehend beschrieben.
-
Wo
sich die Gegenelektrode in der Basis des Behälters befindet, umfasst der
erste Teil ein Isoliermaterial 18a, das mit einer Gegenelektrodenschicht 18b überzogen
ist, wie in 10 dargestellt. In diesem Fall
umfasst Schritt (d) das Verbinden der Gegenelektrodenschicht 18b des
ersten Teils 18 mit dem zweiten Teil 19 unter
Bildung eines Behälters. Alternativ,
wenn die Gegenelektrode sich in einer Wand oder in Wänden der
Elektrode befindet, wie bei Ausführungsform
5 vorstehend beschrieben, kann die Gegenelektrodenschicht in dem
ersten Teil fehlen, und der zweite Teil umfasst eine Gegenelektrodenschicht
zwischen den beiden Schichten von Isoliermaterial.
-
Schritt
(c), in dem ein Loch in dem zweiten Teil geschaffen wird, kann durch
jedes beliebige geeignete Mittel durchgeführt werden. Beispielsweise kann
das Loch gestanzt oder gebohrt oder durch Stanzen, Ultraschallschneiden
oder Laserbohren geformt werden. Dieser Schritt besitzt den Vorteil,
dass die Elektrodenoberflächen
automatisch durch die Wirkung des Schaffens des Loches gereinigt
werden und somit die Anforderung für einen getrennten Schritt
des Reinigens der Elektroden herabsetzen.
-
Eine
geeignete Technik zum Schaffen des Loches besteht darin, den zweiten
Teil mit einem pneumatischen oder hydraulischen Presswerkzeug zu
durchstoßen.
Löcher
von 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm, stärker bevorzugt
von etwa 1 mm Durchmesser sind bevorzugt. Das Loch sollte sich nach
unten durch alle der gedruckten Schichten und das Substrat erstrecken.
Das Stanzwerkzeug kann mit härtenden
Materialien überzogen
sein, wie Titan, und kann eine angewinkelte Schneidekante aufweisen
oder nicht. Beispielsweise kann das Werkzeug Tiüberzogen sein mit einem Winkel
von 2° von der
horizontalen Schneidekante.
-
Der
Verbindungsschritt (d) kann durch jede geeignete Verbindungstechnik
durchgeführt
werden. Beispielsweise kann das Verbinden unter Verwendung von Druckwalzen
durchgeführt
werden. Ein Heißklebstoff
kann verwendet werden, in welchem Fall eine erhöhte Temperatur benötigt wird.
Raumtemperatur kann für
einen Haftklebstoff verwendet werden.
-
Sofern
gewünscht
können
Luftkanäle
in der Mikroelektrode an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten
Teil 18 und dem zweiten Teil 19 geschaffen werden.
Dies kann beispielsweise durch Schaffen von Rillen in entweder der
Bodenseite des zweiten Teils 19b oder der oberen Seite
des ersten Teils 18a vor dem Verbinden dieser beiden Teile
miteinander erreicht werden.
-
Kohlenstoff
oder andere Druckfarben können
beispielsweise auf das Isoliermaterial
18a,
19b,
19c unter
Verwendung eines Siebdruckes, Tintenstrahldruckes, Wärmeübertragungsdruckes
oder lithografischen Druckes oder durch Tiefdrucktechniken, beispielsweise
die Techniken, die in
GB 0106417.9 beschrieben
sind, aufgedruckt werden. Die Isolierschicht
19c kann auch
durch Drucken eines Isoliermaterials auf die Arbeitselektrodenschicht gebildet
werden. Weitere Techniken zum Bilden der Isolierschicht umfassen
Verdampfen eines Lösungsmittels
aus einer Lösung
des Isoliermaterials oder Bilden eines isolierenden Polymers durch
einen Vernetzungsmechanismus.
-
Jede
Elektrode wird typischerweise in einem gewählten Muster auf die relevante
Isolierschicht aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht. Für die Arbeitselektrode
oder die anderen Elektroden, die in der Wand des Behälters gebildet
werden sollen, sollte das gewählte
Muster so sein, dass mindestens ein Teil der Elektrodenschicht exponiert
ist, wenn das Loch 19d erzeugt wird. Vorzugsweise ist das
gewählte
Muster so, dass die Elektrodenschicht um den gesamten Durchmesser
von Loch 19d exponiert ist.
-
Bei
einer Ausführungsform
werden zwei oder mehr Druck- oder andere Beschichtungsschritte durchgeführt, um
eine Elektrodenschicht zu erzeugen. Einer oder mehrere Schritte,
vorzugsweise ein Schritt, verwendet ein Muster, das leitendes Material in
dem Bereich ablagert, der den Durchmesser des Loches 19d bildet,
sowie beispielsweise in Bereichen, die leitende Bahnen bilden sollen.
Diese Schicht wird exponiert, wenn das Loch 19d erzeugt wird,
und bildet die Elektrode. Ein oder mehrere weitere Schritte verwenden
ein Muster, das leitendes Material ablagert, beispielsweise in Bereichen,
die leitende Bahnen bilden sollen, jedoch kein Material in dem Bereich
ablagert, der den Durchmesser von Loch 19d bildet. Diese
Bereiche werden nicht exponiert, wenn das Loch 19d hergestellt
wird. Somit wird eine dünne
Elektrodenschicht um das Loch 19d gebildet, was zu einer
dünnen
Elektrode in der Wand des fertigen Behälters führt, während eine dickere Schicht
beabstandet von Loch 19d gebildet wird. Diese dickere Schicht
besitzt einen niedrigeren Widerstand und führt somit zu einem wirksameren
Funktionieren der elektrochemischen Zelle. Diese Verwendung einer
Doppelschicht ist besonders hinsichtlich der Arbeitselektrode bevorzugt.
-
Falls
gewünscht
können
eine oder mehrere Schichten aus verschiedenen Materialien gebildet werden.
Beispielsweise kann die Schicht, die bei Loch 19d exponiert
wird, aus Kohlenstoff gebildet sein, während eine weitere Schicht,
beispielsweise eine Unterschicht aus einem verschiedenen Material, verwendet
werden kann.
-
Die
Arbeitselektrode, Gegenelektrode und Referenzelektrode können alle
durch Drucken von Druckfarbe, die das gewünschte Material enthält, auf das
Substrat hergestellt werden.
-
Isolierschichten
können
auch auf diese Weise durch Drucken einer Druckfarbe, die ein Isoliermaterial
enthält,
auf ein Substrat oder auf eine leitende Schicht hergestellt werden.
Siebdruck ist eine bevorzugte Art, auf die dies durchgeführt wird.
Typischerweise wird eine leitende Schicht auf ein Substrat aufgedruckt,
und eine dielektrische Schicht wird auf die leitende Schicht aufgedruckt.
-
Siebdrucken
wird im Allgemeinen auf Polyester, Polykarbonat oder ein anderes
Kunststoff-/Keramiksubstrat
durchgeführt.
Typen von Substraten, die verwendet werden, sind beispielsweise
die Folien von DuPont, Mylar A, Mylar ADS, Melinex, Kaladex, Tejin
Tetoron, Purex, Teonex. Substrate, die verwendet werden, sind vorzugsweise
oberflächenbehandelt,
um die Haftung der Druckfarbe auf dem Substrat zu verbessern, beispielsweise
durch Corona-Entladung
oder chemische Modifikation. Die Substrate sind auch vorzugsweise
auf einer Seite laminiert, beispielsweise mit einem Heiß- oder
Haftklebstoff in dem Dickebereich von 20 μm bis 200 μm, vorzugsweise von etwa 40 μm. Eine bevorzugte
Austührungsform
schließt
250 μm dicke
Mylar ST535-Folie mit einem 40 μm
Wärme-aktiviertem
Klebelaminat als ein Substrat ein.
-
Ein
Sieb wird aus einem Bestand gewählt
mit definierter Kohlenstoff-Druckschablone mit Fotoempfindlicher
Emulsion mit einer Dicke von 10 μm
bis 20 μm,
vorzugsweise von etwa 13 μm.
Die erforderliche Dicke des Drucks wird durch die Maschenzahl des Siebs
bestimmt. Typischerweise liegt diese innerhalb des Bereiches von
83 t/in. bis 330 t/in., vorzugsweise bei 305 t/in. sowohl für Kohlenstoff-
und Ag/AgCl-Druckfarben und bei etwa 195 t/in. für dielektrische Druckfarben.
Die Druckfarbe wird typischerweise durch die Masche unter Verwendung
einer Quetschwalze einer Shore-Härte
von 65 bis 85, vorzugsweise 75 Shore-Härte gepresst.
-
Geeignete
Maschenzahlen sind wie folgt:
Ungefähre Dicke des Druckes bei Verwendung
von
330 t/in./ = 7 μm
305
t/in./120 t/cm = 10 μm
195
t/in./77 t/cm = 15 μm
156
t/in./61 t/cm = 20 μm
83
t/in./ = 25 μm
-
Die
gedruckte Schicht wird typischerweise unter Anwendung der Empfehlungen
des Druckfarbenherstellers getrocknet. Sie wird typischerweise in einem
Ofen 2 min bis 4 h, vorzugsweise 1 h bei etwa 70 bis 130°C getrocknet.
Lufttrocknen oder ein Luftkanaltrocknen für 2 bis 3 min bei 90 bis 130°C können ebenfalls
verwendet werden.
-
Die
dielektrische Siebdruckschicht kann durch ein Laminat von Polyerster,
Polykarbonat oder ähnlichem
(vorzugsweise Mylar ST535), welches die Kohlenstoffschicht bedeckt
und mit einer Dicke im Bereich von 10 μm bis 200 μm, vorzugsweise von 10 μm bis 30 μm, ersetzt
werden.
-
Geeignete
Druckfarben zur Verwendung bei den Siebdruckverfahren sind wie folgt:
-
Kohlenstoffdruckfarben:
-
- 1. Coates carbon 26-8203
- 2. Ercon G449
- 3. Du Pont L881
-
Dielektrische Druckfarben:
-
- 1. Ronseal ultrazäher Hartglanz-Klarlack
- 2. Ercon E6165-116 Blau-Isolator
- 3. Du Pont 5036 Verkapseler
- 4. Coates screen flex Deckschicht.
-
Silber/Silberchlorid-Druckfarben:
-
- 1. Gem Ag/AgCl
- 2. Ercon E0430-128
- 3. Du Pont 5874 Conductor
-
Nach
dem Bilden des Behälters
wird eine elektroaktive Substanz, wie vorstehend beschrieben, in
die Mikroelektrode eingeführt,
beispielsweise unter Verwendung von Mikropipettieren oder Enzym-Düsendrucken.
Die elektroaktive Substanz kann anschließend durch jedes geeignete
Verfahren getrocknet werden. Die elektroaktive Substanz kann zusätzlich in
eine Membran imprägniert
werden, die auf die Schicht 18b vor oder nach dem Verbindungsschritt (d)
angeordnet oder darauf fixiert werden kann.
-
Sofern
gewünscht
kann anschließend
eine durchlässige
Membran über
dem Behälter
angeordnet werden (wie in 1). Membranstrukturen
werden auf die Deckfläche
der Vorrichtung unter Verwendung von doppelseitigem Klebstoff oder
von Siebdruck-Haftklebstoff aufgebracht. Das Anbringen der Membran 20 kann
beispielsweise unter Verwendung eines Haftklebstoffes (der gegossen
wurde) durchgeführt
werden, die zur Entfernung des Klebstoffes in dem Bereich über dem
Behälter
gestanzt wurde. Bei den Ausführungsformen,
wobei die elektroaktive Substanz in die Membran 4 getränkt wird,
wird das Imprägnieren
mit der gewünschten
Substanz typischerweise durchgeführt,
bevor die Membran an dem Behälter
angebracht wird.
-
Falls
ein oder mehrere Kapillarkanäle
erwünscht
sind, werden diese bevorzugt durch Schaffen von einer oder mehreren
Rillen im oberen Teil des zweiten Teils 19c gebildet, wobei
die Rillen mit dem Loch 19d oder dem oberen Teil des Behälters verbunden
sind. Die Rillen können
zweckmäßigerweise während des
gleichen Verfahrens wie das Schaffen des Lochs in dem zweiten Teil
erzeugt werden. Beispielsweise unter Verwendung einer Technik des Pressens,
Stanzens, Ausstanzen, Ultraschallschneidens oder einer anderen geeigneten
Folien-Fertigungstechnik.
Der zweite Teil kann dann mit einem undurchlässigen Material beschichtet
werden, beispielsweise einer Kapillarfolie, wie vorstehend beschrieben,
wodurch ein Kapillarkanal geschaffen wird, der mit dem Behälter verbunden
ist und der den Eintritt einer Probe in den Behälter zulässt.
-
Ein
modifiziertes Verfahren kann angewandt werden, wenn die elektroaktive
Substanz in eine Vertiefung in dem Substrat, welches die Basis des
Behälters
bildet, zuvor aufgebracht werden soll. Dieses modifizierte Verfahren
ist in 11 beschrieben.
-
Bei
diesem Verfahren umfasst der Schritt (a), sofern gewünscht, die
isolierende Überzugsschicht 18a mit
der Gegenelektrode 18b, wie vorstehend beschrieben. Eine
weitere Isolierschicht 18c ist vorgesehen, die ein zuvor
geformtes Loch 18d aufweist. Das Loch 18d ist
typischerweise von der gleichen Größe wie das Loch 19d und
kann durch die Techniken gebildet werden, die vorstehend mit Bezug
auf Loch 19d erwähnt
wurden. Die Isolierschicht 18c ist mit Schicht 18b verbunden
und erzeugt somit eine Vertiefung in der Position von Loch 18d.
Anschließend
wird in diese Vertiefung eine elektroaktive Substanz abgegeben,
beispielsweise unter Verwendung von Mikropipetieren oder Enzym-Strahldrucken.
Die elektroaktive Substanz kann dann durch jede geeignete Technik
getrocknet werden. Im Anschluss an die Zugabe der elektroaktiven
Substanz kann der Teil B (18) in dem Verbindungsschritt (d) auf
die vorstehend beschriebene Weise verwendet werden.
-
Ein
alternatives Verfahren kann angewandt werden, wenn die Erfindung
gemäß Ausführungsform
4, vorstehend, ausgeführt
werden soll. Bei dieser Ausführungsform
umfasst das Verfahren die Schritte:
- (a) Bilden
des ersten Teils, der ein Isoliermaterial umfasst;
- (b) Bilden eines zweiten Teils, der ein Laminat aus einer Arbeitselektrodenschicht
zwischen zwei Schichten eines Isoliermaterials umfasst;
- (c) Schaffen eines Loches in dem zweiten Teil und eines Kapillarkanals
um den Eintritt einer Probe in das Loch zu ermöglichen;
- (d) Verbinden des ersten Teils mit dem zweiten Teil unter Bildung
eines Behälters;
- (e) Anordnen einer elektroaktiven Substanz, wie vorstehend beschrieben,
in dem Behälter
und gegebenenfalls Trocknen der elektroaktiven Substanz; und
- (f) Verbinden mit dem offenen Ende des Behälters einer Schicht, die gegebenenfalls
mit einem Gegenelektrodenmaterial beschichtet ist.
-
Die
Materialien, Dimensionen und weitere Eigenschaften der elektrochemischen
Zelle sind wie vorstehend beschrieben. Schritt (c), welcher das
Bilden eines Loches und eines Kapillarkanals in dem zweiten Teil
umfasst, kann wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden.
Bei diesem Verfahren wird typischerweise das undurchlässige Material
oder die Kapillarfolie an der Unterseite mit einem Gegenelektrodenmaterial
beschichtet, bevor es verbunden wird. Wenn somit diese Schicht auf
die Oberseite des Behälters
aufgebracht wird, wird eine Gegenelektrode gebildet. Wenn alternativ
die Gegenelektrode sich in einer Wand oder in Wänden der Elektrode, wie bei Ausführungsform
5 vorstehend beschrieben, befindet, kann die Gegenelektrodenschicht
in der in Schritt (f) eingesetzten Schicht fehlen, und statt dessen
umfasst der zweite Teil eine Gegenelektrodenschicht zwischen zwei
Schichten von Isoliermaterial.
-
Bei
einer Ausführungsform
ist das Isoliermaterial des ersten Teils eine durchlässige Membran, wie
vorstehend beschrieben. Die Membran wird gegebenenfalls vor dem
Verbindungsschritt (d) mit einer elektroaktiven Substanz imprägniert.
-
Um
die erfindungsgemäßen Mehranalyten-Vorrichtungen
zu bilden, wird der Schritt (c), der bei einem der beiden Verfahren
vorstehend beschrieben wurde, ausgedehnt, um die Bildung von zwei oder
mehreren Löchern
in dem zweiten Teil einzuschließen.
Wenn somit der Verbindungsschritt (d) durchgeführt wird, werden zwei oder
mehr Behälter gebildet.
Wo Kapillarkanäle
eingesetzt werden, können
diese wie zuvor beschrieben jeweils in den Behältern gebildet werden. Somit
können
Proben in jede Mikroelektrode durch die Kapillarwirkung hineingezogen
werden.
-
Typische Anwendungen der elektrochemischen
Zelle
-
Die
erfindungsgemäße elektrochemische Zelle
ist im Prinzip zur Verwendung als Mikroelektrode für Screening-Zwecke
gedacht, d. h. zum Screening flüssiger
Proben. Beispielsweise kann die Zelle zur Bestimmung des Gehaltes
verschiedener Substanzen in Wasser-, Bier-, Wein-, Blut- oder Urinproben
oder in Proben anderer biologischer oder nicht biologischer Fluide
verwendet werden. Die Zellen können
beispielsweise zur Bestimmung des Pentachlorphenol-Gehaltes einer
Probe zur Umweltbewertung, zum Messen des Cholesterin-, HDL-, LDL-
und Triglycerid-Spiegels zur Verwendung bei der Analyse von kardialem
Risiko oder zum Messen der Glucose-Spiegel, beispielsweise zur Verwendung
durch Diabetiker, eingesetzt werden.
-
Ein
weiteres Beispiel für
eine geeignete Anwendung für
die erfindungsgemäßen Zellen
ist als ein Nierenmonitor zum Messen des Zustandes eines Patienten,
der an einer Nierenkrankheit leidet. In diesem Fall könnten die
Zellen zur Überwachung
der Spiegel von Creatinin, Harnstoff, Kalium und Natrium im Urin eingesetzt
werden.
-
Obgleich
die Hauptanwendung, die für
die erfindungsgemäßen elektrochemischen
Zellen vorgesehen ist, in einem Mikrosensor besteht, können die
Zellen auch für
jeden anderen Zweck verwendet werden, wobei eine elektrochemische
Messung oder das Speichern von elektrochemischer Energie stattfindet.
Beispielsweise kann die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle als
Batterie eingesetzt werden. Die Zelle kann auch zur Verarbeitung
einer elektroaktiven Substanz verwendet werden, wie eines Interkalationsmaterials,
das zum Nachweis von Elektrolyten, wie Natrium, Kalium, Kalzium
und Phosphate, verwendet wird. Eine solche Verarbeitung kann Elektrocycling
der Substanz umfassen, um eine beständige Dünnschicht auf den Elektroden
zu entwickeln.
-
Beispiele
-
Beispiel 1: Herstellung der elektrochemischen
Zelle
-
Eine
Basisfolie von 125 μm
dickem PET wurde mit der Gegen/Referenzelektrode unter Verwendung
einer Silber/Silberchloridruckfarbe gedruckt und anschließend 30
min bei 90°C
getrocknet.
-
Eine
mittlere Folie aus 250 μm
PET wurde durch Warmsiegeln aufgebracht. Die Folie wurde anschließend auf
die Rückseite
der Warmgesiegelten Beschichtung mit einer leitenden Kohlenstoffdruckfarbe
in einem Muster aufgedruckt, das die leitenden Bahnen definiert.
Dies wurde dann 1 h bei 90°C
getrocknet. Der Kohlenstoff-Druckfarbendruck wurde anschließend mit
einer dielektrischen Druckfarbe überdruckt,
mit der Ausnahme des Teils der Bahnen, die erforderlich waren, um
mit dem Verbindungsstück in
dem Messinstrument verbunden zu werden, wo das Überdrucken nicht durchgeführt wurde.
Die dielektrische Druckfarbe wurde anschließend 20 min bei 60°C getrocknet.
-
Anschließend wurden
in der Mittelschicht unter Verwendung eines Stanzgerätes, das
die Löcher unter
Verwendung einer Scherwirkung bildet, mehrere Löcher gebildet. Dieses Stanzgerät umfasst
einen Metall-Stempel oder -stifte mit einem Durchmesser entsprechend
demjenigen der erforderlichen Löcher. Die
Metall-Stempel oder -stifte wurden zum Scheren der Folie verwendet,
die von Metall- oder Holzplatten mit Löchern, die mit der Bildung
der Stanzung übereinstimmen,
gestützt
wurde, um ein Gleiten des Stanzwerkzeugs zu ermöglichen.
-
Nach
dem Stanzen der Löcher
wurde die mittlere Folie auf die Basisfolie unter Verwendung von
Wärme laminiert.
Während
des Erwärmungsschrittes
schmilzt die Warmversiegelung auf der Unterseite der mittleren Folie
und verbindet sich mit der Basisfolie.
-
Anschließend wurden
die gewünschten
elektroaktiven Substanzen in die gebildeten Vertiefungen abgegeben.
Dann wurden die Substanzen unter Verwendung eines Luftstroms von
Raumtemperatur über
der Oberfläche
getrocknet.
-
Über einige
der Vertiefungen wurde eine Blut-Trennmembran hinzugefügt, die
in der Lage ist, die größeren Zellpartikel
aus Vollblut zu entfernen. Für
diese Elektroden wurde eine Blut-Trennmembran,
wie Presence 200 durch Pall-Filtration auf der obersten Oberfläche der
Elektroden, die die Vertiefungen bedeckt, angebracht. Das Anbringen
der Membranen wurde unter Verwendung eines Siebdruck-Haftklebstoffes
erreicht, der um die Vertiefungen auf die Mittelschicht gegossen
wurde.
-
Beispiel 2: Verwendung der elektrochemischen
Zelle
-
Aus
einer 250 μm
PET-Schicht, auf die eine 15 μm
Coates Kohlenstoffdruckfarben 26-8203-Schicht durch Siebdruck aufgebracht
wurde, gefolgt von einer 30 μm
Schicht von Ronseal ultrazähem
Hartglanz-Klarlack (ein Polyurethan auf der Basis von Baxenden trixine,
enthaltend Polyurethan und Isocyanate) wurden Elektroden konstruiert.
Diese Schicht wurde gestanzt, um ein Loch mit 1 mm Durchmesser herzustellen.
Eine PET-Basisschicht wurde hergestellt, die aus einer 125 μm PET-Schicht mit
einer üblichen
Ag/AgCl Gegenreferenz auf der Oberseite bestand. Die PET-Basisschicht
wurde dann an der gestanzten Schicht unter Verwendung eines ARcare
7841-Folien-Klebstoffes angebracht. Verschiedene Tests wurden unter
Verwendung dieser elektrochemischen Zelle, wie nachstehend in den Beispielen
2a bis 2f beschrieben, durchgeführt.
-
Beispiel 2a
-
Ein
Zyklovoltammetriestrom wurde bei –0,45 V vs. Ag/AgCl nach Zugabe
von Konzentrationen von 2, 5, 10, 15 und 20 mmol dm–3 Rutheniumhexamin
in 0,1 mol dm 3 Tris-Puffer bei pH 9, enthaltend
0,1 mol dm 3 KCl, gemessen. Die Ergebnisse
sind in 12 gezeigt.
-
Beispiel 2b
-
Ein
amperometrischer Strom wurde 1 s nach Anlegen einer Spannung von –0,50 V
vs. Ag/AgCl-Potentialschritt
nach Zugabe von Konzentrationen von 2, 5, 10, 15 und 20 mmol dm
Rutheniumhexamin in 0,1 mol dm–3 Tris-Puffer bei pH
9, enthaltend 0,1 mol dm–3 KCl, gemessen. Die
Ergebnisse sind in 13 gezeigt.
-
Beispiel 2c
-
Ein
Zyklovoltammetriestrom wurde bei 0,15 V vs. Ag/AgCl unmittelbar
nach Zugabe von 2, 4, 6, 8 und 10 mmol dm–3 NADH
in 0,1 mol dm–3 Tris-Puffer bei
pH 9, enthaltend 0,1 mol dm–3 KCl zu Elektroden, auf
denen 0,2 ml einer Lösung,
enthaltend 0,2 mol dm–3 Rutheniumhexamin und
650 KU/ml Putadiaredoxinreduktase, getrocknet wurde, gemessen. Die Ergebnisse
sind in 14 gezeigt.
-
Beispiel 2d
-
Ein
amperometrischer Strom wurde 1 s nach dem Anlegen von 0,15 V vs.
Ag/AgCl nach der Zugabe von 2, 4, 6, 8 und 10 mmol dm–3 NADH
in 0,1 mol dm–3 Tris-Puffer
bei pH 9, enthaltend 0,1 mol dm–3 KCl,
zu Elektroden, auf die 0,2 ml einer Lösung, enthaltend 0,2 mol dm–3 Rutheniumhexamin
und 650 KU/ml Putadiaredoxinreduktase, getrocknet wurde, gemessen.
Die Ergebnisse sind in 15 gezeigt.
-
Beispiel 2e
-
Ein
amperometrischer Strom wurde 60 s nach dem Anlegen eines 0,20 V
vs. Ag/AgCl-Potentialschrittes
nach Zugabe von Konzentrationen von 2, 5, 7,5, 10, 12,5 und 15 mmol
dm–3 Glycerin
in 0,1 mol dm–3 Tris-Puffer
bei pH 9, enthaltend 0,1 mol dm–3 KCl,
erhalten an Elektroden, auf die 0,3 ml einer Lösung, enthaltend 150 U/ml Glycerindehydrogenase, 100
mmol dm–3 NAD,
100 mmol dm–3 Rutheniumhexamin,
100 mmol dm–3 Ammoniumsulfat,
100 mmol dm–3 Kaliumchlorid,
getrocknet wurde, gemessen. Die Ergebnisse sind in 16 gezeigt.
-
Beispiel 2f
-
Das
Verhältnis
eines amperometrischen Stroms wurde 60 s nach dem Anlegen eines –0,50 V vs.
Ag/AgCl-Potentialschrittes nach Zugabe von Konzentrationen von 2,
5, 7,5, 10, 12,5 und 15 mmol dm–3 Glycerin
in 0,1 mol dm–3 Tris-Puffer
bei pH 9, enthaltend 0,1 mol dm–3 KCl,
erhalten an Elektroden, auf die 0,3 ml einer Lösung, enthaltend 150 U/ml Glycerindehydrogenase,
100 mmol dm–3 NAD,
100 mmol dm–3 Rutheniumhexamin,
100 mmol dm–3 Ammoniumsulfat,
100 mmol dm–3 Kaliumchlorid,
getrocknet wurde, gemessen. Die Ergebnisse sind in 17 gezeigt.
-
Beispiel 3
-
Elektroden
wurden aus einer 250 μm PET-Schicht
konstruiert, auf die eine 7 μm
Coates Kohlenstoff-Druckfarben 26-8203-Schicht durch Siebdruck und
anschließend
eine 30 μm
Ronseal-Schicht aufgebracht wurde. Diese Schicht wurde gestanzt,
um ein Loch mit 1 mm Durchmesser herzustellen. Eine Basisschicht
wurde durch Drucken einer 10 μm
Ag/AgCl-Schicht
auf eine 125 μm
PET-Basisschicht gebildet. Die Basisschicht wurde dann auf die gestanzte
Schicht unter Verwendung von ARcare 7841-Folienldebstoff angebracht.
Verschiedene Tests wurden unter Verwendung dieser elektrochemischen
Zelle durchgeführt,
die in den Beispielen 3a und 3b nachstehend beschrieben sind.
-
Beispiel 3a
-
Ein
amperometrischer Strom wurde 120 s nach Anlegen eines –0,25 V
vs. Ag/AgCl-Potentialschrittes
gemessen. Die Auswirkung der Zugaben von 1,5, 2,25, 3,0, 4,5, 6,0
mmol dm–3 Cholesterin
zu einer Lösung,
umfassend 1 KU/ml Cholesterinoxidase, 200 KU/ml Meerrettichperoxidase,
33 mmol dm–3 Kaliumferrocyanid
in 0,1 mol dm–3 Kaliumphosphatpuffer
bei pH 7,4, enthaltend 0,1 mol dm–3 KCl,
zu Elektroden mit einer üblichen
Gegen/Referenzelektrode, die am Boden der Vertiefung konfiguriert
ist, wurde gezeigt. Die Ergebnisse sind in 18 gezeigt.
-
Beispiel 3b
-
Ein
amperometrischer Strom wurde 120 s nach Anlegen eines –0,25 V
vs. Ag/AgCl-Potentialschrittes
gemessen. Es wurde die Auswirkung der Zugaben von 1,5, 2,25, 3,0,
4,5, 6,0 mmol dm–3 Cholesterin zu einer
Lösung,
umfassend 1 KU/ml Cholesterinoxidase, 200 KU/ml Meerrettichperoxidase,
33 mmol dm–3 Kaliumferrocyanid
in 0,1 mol dm–3 Kaliumphosphatpuffer
bei pH 7,4, enthaltend 0,1 mol dm–3 KCl,
zu Elektroden mit einer üblichen
Gegen/Referenzelektrode, die auf der Oberseite des Streifens konfiguriert
war, gezeigt. Die Ergebnisse sind in 19 gezeigt.
-
Beispiel 4
-
Elektroden
wurden aus einer 250 μm PET-Schicht
konstruiert, auf die eine 7 μm
Ercon-Kohlenstoff-Druckfarben
G449C-Schicht durch Siebdruck und anschließend eine 30 μm Ercon E65615-116D-dielektrische
Schicht aufgedruckt wurde. Anschließend wurde dies zur Herstellung
eines Lochs mit 1 mm Durchmesser gestanzt. Eine 125 μm PET-Basisschicht
wurde mit einer üblichen
Ag/AgCl-Gegen-Referenzschicht (unter Verwendung von Ercon E6165-128)
beschichtet. Die Basisschicht, wie gebildet, wurde dann an die gestanzte
Schicht unter Verwendung von Wärmelaminieren
angebracht.
-
Ein
amperometrischer Strom wurde 1 s nach dem Anlegen von 0,15 V vs.
Ag/AgCl nach Zugabe von 2, 4, 6, 8 und 10 mmol dm–3 NADH
in 0,1 mol dm 3 Tris-Puffer bei pH 9, enthaltend
0,1 mol dm 3 KCl, zu Elektroden, auf die
0,2 ml einer Lösung,
enthaltend 0,2 mol dm Rutheniumhexamin und 650 KU/ml Putadiaredoxinreduktase
getrocknet wurde, gemessen. Die Ergebnisse sind in 20 gezeigt.