DE69117958T2 - Elektrochemische biosensorstabilität - Google Patents

Elektrochemische biosensorstabilität

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Description

  • Diese Erfindung betrifft einen elektrochemischen Biosensor von der Art, bei dem ein enzymhaltiges Reagenziensystem auf ein leitfähiges Trägerteil aufgebracht ist und der amperometrisch auf die katalytische Wirkung des Enzyms in Gegenwart seines Substrats anspricht.
  • Die Immobilisierung eines Enzyms auf einer Elektrode behindert die Leitung der Elektronen zwischen der Wirkstelle des Enzyms und der Elektrode. Elektronenträger oder Mediatoren wurden verwendet, um diesen Nachteil zu überwinden und um die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit des Elektronentransfers zu vergrößern. [Biosensor, Bd. 4, Nr. 2, S. 109-119 offenbart einen Glucosesensor, der aus einem Enzym und einem Mediator besteht, der an einer Elektrode angebracht ist, und eine Dialysemembran, die die Elektrode bedeckt.)
  • Biosensoren, die von Mediatoren unterstützt werden, ergeben bei wiederholter Verwendung keine gleichmäßigen Ergebnisse, insbesondere solche, die mit Siebdruckverfahren hergestellt wurden. Kommerzielle Produkte sind nur für eine ein- oder zweimalige Anwendung ausgebildet und müssen dann verworfen werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein elektrochemischer Biosensor folgendes auf:
  • - ein leitfähiges Trägerteil;
  • - ein Enzymsystem, das einen Mediator enthält, der auf dem Trägerteil immobilisiert ist; und
  • - eine Abdeckmembran,
  • und ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Membran eine Teilmenge eines Mediators eingelagert ist.
  • Der Mediator, der in der Membran eingelagert ist, kann der gleiche oder ein anderer als der des Enzymsystems sein. Vorzugsweise sind die Mediatoren gleich.
  • Wir haben überraschenderweise gefunden, daß die Bereitstellung einer Mediatorteilmenge in der Membran einen Biosensor ergibt, der wiederholt verwendet werden kann, wobei die bevorzugten Biosensoren 1000mal oder mehr ohne signifikante Verringerung des quantitativen und amperometrischen Ansprechverhaltens verwendet werden können. Die Biosensoren gemäß dieser Erfindung können in automatische Analysengeräte eingebaut werden, zum Beispiel zur Überwachung von Analyten in einem Probenstrom, oder durch Implantation eingesetzt werden, um eine metabolische Analyse in vivo zu ermöglichen. Zu weiteren Anwendungsbereichen gehören Blutanalyse, zum Beispiel für Glycose, Lactat, Kreatinin, Harnstoff, Pyruvat etc. Die Erfindung kann auch für die Verfahrenskontrolle der industriellen Fermentation und beim Brauen, bei der Aminosäureherstellung und bei der Lebensmittelverarbeitung verwendet werden, zum Beispiel zur Überwachung des Glucosegehaltes in Fleisch. Die Überwachung von Säugerzellkulturen wird auch erleichtert.
  • Membrane, die auf die enzymhaltige Schicht des Biosensors aufgebracht werden können, wirken als Diffusionsbarriere, die den Verlust der Komponenten der enzymhaltigen Schicht verhindern.
  • Die Membran kann aus verschiedenen Materialien bestehen. Zu den bevorzugten Materialien gehören Ethylhydroxyethlcellulose, Ethylcellulose, Acetylcellulose, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polycarbonat, Cellulosenitrat, Polyurethan, Acetylcellulose, Arylpolyether, zum Beispiel Polyethersulfon oder Polyetherketon, einschließlich funktionalisierte Polyarylether, wie z.B. sulfoniertes Polyethersulfonat.
  • Es können anionische oder kationische Austauschmembran- Materialien verwendet werden. Es können zum Beispiel Nafion- Membranen verwendet werden, um den Mediator in geladenem Zustand festzuhalten.
  • Bei den meisten Ausführungsformen werden nichtionische Membrane bevorzugt.
  • Membrandicken von 0,1 bis 100 µm können verwendet werden.
  • Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, in denen das Enzymsystem in wässrigen Lösungsmitteln teilweise löslich ist, sind die Membran und der Mediator vorzugsweise in einem nichtwässrigen Lösungsmittel löslich. Dadurch wird das Herauslösen des Enzymreagenz während des Gießens der Membran verhindert. Es verhindert auch die Solubilisierung der gedruckten Elektrodenmatrix. Die Lösungsmittel für die Membran und den Mediator können ein Gemisch aus zwei oder mehr Lösungsmittel sein, das eine von ihnen kann ein gutes Lösungsmittel für den Mediator und das andere kann ein gutes Lösungsmittel für das Membranmaterial sein, wobei die Flüchtigkeiten der Lösungsmittel so gewählt werden, daß die Konzentration des Mediators über die Membran selektiv gesteuert werden kann.
  • Die Konzentration des Mediators in der Membran kann bis zu 50 mg g&supmin;¹ sein, vorzugsweise 5 bis 20 mg g&supmin;¹, zum Beispiel 10 mg g&supmin;¹.
  • Die Mediatoren, die verwendet werden können, können aus mehreren Klassen ausgewählt werden:
  • i) Heterofulvalen Pi-Donatoren, zum Beispiel Tetrathiafulvalen und Tetraselenafulvalen;
  • ii) Metallocene, zum Beispiel Ferrocen, Nickelocen und Selenocen;
  • iii) Chinone, zum Beispiel Benzochinon;
  • iv) Metallkomplexen auf der Basis von Metallen der Platingruppe oder Elementen der Übergangsmetallgruppe, und organischen Liganden: zum Beispiel Platinaten, Ruthenaten oder Wolframaten;
  • v) Metallorganische Komplexen, zum Beispiel TCNQ-Komplexe, TCNQ-Derivaten und Donator-Akzeptor-Komplexen der NMP&spplus;NCNQ&supmin;- und TTF&spplus;TCNQ&supmin;-Art.
  • Die enzymhaltige Schicht kann leitfähige Kohlenstoffpartikel aufweisen, die mit dem Enzym, dem Mediator und einem Bindemittel beschichtet sind. Das Bindemittel kann dem Membranmaterial chemisch ähnlich sein. Es kann zum Beispiel ein Hydroxyethylcellulose-Bindemittel in Verbindung mit einem Ethylhydroxyethylcellulose-Membranmaterial verwendet werden. Dadurch wird eine Kompatibilität zwischen der Enzymschicht und der Membran und eine gute Adhäsion gewährleistet.
  • Eine dünne Schicht aus einem Nicht-Mediator Membranmaterial (EHEC) kann vor der mediatorhaltigen Membran über die Elektrode gegossen werden. Dadurch wird eine gute Adhäsion zur Verfügung gestellt, aber es wird verhindert, daß überschüssiger Mediator von der Membran in die Elektrode ausgelaugt wird. Abdeckmembrane können auch benötigt werden, um Biokompatibilität, Antifäulnis oder Diffusionseigenschaften zu verleihen, die für die Anwendungsart benötigt werden.
  • Membrane können durch Schleuder- oder Tauchbeschichtung oder durch Tintenstrahldruck aufgebracht werden. Der Tintenstrahldruck hat den Vorteil, daß die mit dem Mediator dotierte Membran nur auf bestimmte Bereiche des Substrats aufgebracht wird. Der Mediator kann auch in vorgegossenen Membranen eingeschlossen sein, die anschließend auf die Elektrode aufgebracht werden. Solche vorgegossenen Membranen können aus Cellulosenitrat, Celluloseacetat-Polycarbonat, Polyamid oder anderen kommerziell verwendeten Membranmaterialien bestehen. Vorgegossene Membranen können mit der Elektrode nach herkömmlichen Verfahren befestigt werden, z.B. durch Klebstoff oder unter Verwendung physikalischer Befestigungsmittel.
  • Die Erfindung wird weiter durch die Beispiele, die aber nicht in einem begrenzenden Sinne sind, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
  • Fig. 1 den Wiederholungstest einer mit einer TTF-Membran bedeckten TTF/GOD-Elektrode in Übereinstimmung mit dieser Erfindung in 11 mM Glucose zeigt;
  • Fig. 2 die Kalibrierung von mit einer TTF-Membran bedeckten und freien bedruckten TTF/GOD-Elektroden zeigt;
  • Fig. 3 den Wiederholungstest einer mit einer mediatorfreien Membran bedeckten TTF/GOD-Elektrode in 11 mM Glucose zeigt;
  • Fig. 4 bis 7 die Kalibrierungskurven und die Ergebnisse der Wiederholungstests für die Elektroden zeigen;
  • Fig. 8 drei Kalibrierungskurven und die Ergebnisse der Wiederholungstests für die Elektroden von Beispiel 3 zeigt;
  • Fig. 9 die Draufsicht und die Querschnittsansicht einer bevorzugten nach dem Schleuder- oder Tauchverfahren beschichteten Elektrode in Übereinstimmung mit dieser Erfindung zeigt; und
  • Fig. 10 die Draufsicht und Querschnittsansicht einer zweiten bevorzugten Elektrode zeigt.
  • Graphitpulver der Körnung T&sub1;&sub0; wurde von Morganite Elektrical Carbon Ltd. Swansea, Wales, erhalten. Micronisiertes Silberchlorid wurde von MCA Services, Cambridge, England erhalten. Das Polyvinylchlord-Substrat (0,650 mm dick) wurde von Mazzucchelli Limited, Wallington, England erhalten. Silber- (Electrodag 477 SS RF) und Kohlenstoff- (Electrodag 423 SS) Tinten wurden von Acheson Colloids Co., Plymoth, England gekauft. Hydroxyethylcellulose, Ethylenglykol und Diethylenglykol-monoethyletheracetat wurden von Fluka Chemicals Limited, Glossop, England erhalten. Ethylhydroxyethylcellulose (Sorte mit hoher Viskosität) wurde von Polysciences, Inc., Warrington, USA gekauft. Alle anderen Chemikalien waren analysenrein.
  • 1. Die Tinte der Arbeitselektrode (working electrode, WE) wurde wie folgt hergestellt:
  • (i) Wiege 133,6 mg TTF (Aldrich) in eine Glas-Allzweckflasche (30 ml Volumen) ein und gib etwa 5 ml Diethylether (Fluka) zu.
  • (ii) Wiege 2 g T&sub1;&sub0;-Graphit (Morganite) in eine Petrischale mit hohem Rand ein.
  • (iii) Gib das in Diethylether gelöste TTF zu dem Graphit. Wasche verbliebenes TTF aus der Allzweckflasche mit etwa 4 ml Diethylether aus und gib die Waschfraktionen zu dem Graphit.
  • (iv) Vermische unter Verwendung eines Spatels in einem Abzug das TTF und das Graphit bis der gesamte Diethylether verdampft ist, und das TTF auf dem Graphit abgeschieden ist.
  • (v) Wiege 536 mg GOD (Glucox-PS; Sturge) in eine Weithalsflasche mit Schraubverschluß und geraden Seiten (Volumen 100 ml) ein. Gebe 4,67 g einer zweiprozentigen (Gewicht/Volumen) wässrigen Hydroxyethylcellulose- Lösung (HEC) (Fluka), die sechs Prozent (Gewicht/Volumen) Ethylenglykol (Fluka) enthält, zu und vermische, um das GOD aufzulösen.
  • (vi) Mische das Graphit/TTF in die GOD-Lösung, und lasse sie auf einem abgewinkelten (45º) Drehmischer zwei bis drei Stunden bei Raumtemperatur mit 4 Upm rotieren.
  • Zur Beachtung: a) Das vorstehende Verfahren wurde mit Dimethylferrocen (DMF) wiederholt, aber TTF wurde dem Gewicht entsprechend gegen DMF ausgetauscht.
  • b) Das vorstehende Verfahren wurde mit Tetracyanchinodimethan (TCNQ) wiederholt, aber TTF wurde dem Gewicht entsprechend gegen TCNQ ausgetauscht. Zusätzlich wurde das TCNQ in 200 ml Toluol aufgelöst (anstatt in Diethylether wie im vorstehenden Schritt (iii) ). In diesem Fall wurden die TCNQ/Toluol-Waschfraktionen (etwa 20 ml) auch zu dem T&sub1;&sub0;-Graphitpulver zugegeben.
  • 2. Die Tinte der Referenzelektrode (RE) wurde wie folgt hergestellt:
  • Micronisiertes Silberchlorid wurde zu der Silbertinte bis zu einem Gehalt von fünfunddreißig Prozent (Gewicht/Gewicht) zugegeben und gründlich vermischt. Das Gemisch wurde durch Zugabe von neun Prozent (Gewicht/Gewicht) Diethylenglykolmonoethyletheracetat auf Druckkonsistenz verdünnt.
  • 3. Das Silber, der Kohlenstoff und die Isoliertinten wurden so verwendet wie sie erhalten wurden.
  • Der Sensor bestand aus einem PVC-Substrat (0,65 mm dick), auf den eine Reihe von Schichten (siehe Figur 9) aufgedruckt wurden. Alle Schichten wurden unter Verwendung einer Model 245 Siebdruckmaschine (DEK Printing Machines Ltd., Weymouth, England) durch Polyestersiebe gedruckt. Der elektrische Kontakt zu den WE- und RE-Anschlußflächen wurde durch Silberleiterbahnen zur Verfügung gestellt. Eine Kohlenstoffschicht wurde über die Leiterbahnen gelegt, um sicherzustellen, daß das Silber nicht mit der Analytlösung in Kontakt kam. Die WE- und RE-Anschlußflächen wurden über die Kohlenstoffschichten gelegt. Eine Isolierschicht mit Öffnungen, durch die der externe elektrische Kontakt mit einem Ende des Streifens und der Analyt-Zutritt zur WE und RE am anderen Ende ermöglicht wurde, wurde über den ganzen Streifen gedruckt. Vier solcher Sensoren wurden auf jedes Substrat gedruckt.
  • Eine elektrochemische Schnittstelle mit IBM-kompatibler Rechnersteuerung wurde verwendet, um gleichzeitig den Strom von vier Streifensensoren zu messen, die in einer thermostatisch gesteuerten Glaszelle gehalten wurden, die 20 ml unbewegte Testlösung enthielt. Ein Potential von 200 mV wurde an die Arbeitselektrode gegen die Ag/AgCl-Referenzelektrode (gedruckt) angelegt, und der Strom wurde nach dreißig Sekunden gemessen.
    • Beispiel 1
  • Gedruckte Standard-TTF/GOD-Elektroden (HEC- Bindemittel: siehe Experimentelles Verfahren) wurden durch Drehbeschichtung mit einer 6%igen (Gewicht/Gewicht) EHEC-Lösung (Ethylhydroxyethylcellulose) in Toluol, das 10 mg g&supmin;¹ TTF enthielt, modifiziert. Die Schleuderbeschichtung wurde bei etwa 1000 Upm über zwei bis fünf Sekunden durchgeführt. Die mit der Membran beschichteten Elektroden wurden schnell (zwei bis fünf Sekunden) in einem Luftstrom getrocknet.
  • Wiederholungstests wurden bei 25ºC in 11 mM Glucose in 20 mM Natriumphosphat (pH-Wert 7,4), das 0,1 M KCl enthielt, durchgeführt. Die Tests dauerten dreißig Sekunden bei einem Potential von +200 mV gegen Ag/AgCl (gedruckt).
  • Es wurde kein merklicher Aktivitätsverlust der beschichteten Elektroden nach 100 Versuchen beobachtet. Die unbehandelten Elektroden jedoch verloren etwa neunzig Prozent ihrer Aktivität beim fünfzigsten Versuch. Die Ergebnisse sind in Figur 1 veranschaulicht.
  • Die Kalibrierungskurve zwischen Null und 44,41 mM Glucose hatte einen höheren Nullwert als die unbehandelte Elektroden, und es wurde zwischen Null und 2,22 mM Glucose nur eine geringe Signaländerung beobachtet. Dies kann durch die hohe TTF-Konzentration verursacht sein, oder es kann durch das Erfordernis für einen gewissen Grad an Vorbehandlung verursacht sein. Die beschichteten Elektroden zeigten zwischen 22,2 und 44,41 mM Glucose erhöhte Meßwerte, die unbehandelten Elektroden dagegen nicht. Es wurde angenommen, daß dies Abflachen der Kalibrierungskurve durch die Diffusionsbegrenzung von Glucose verursacht wurde; ein erwartetes Ergebnis (Figur 2).
  • Eine einfache Behandlung mit einer EHEC-Membran, in der kein zusätzliches TTF vorhanden war, zeigte nicht den gleichen Stabilitätsgrad (Figur 3), und in den Kalibrierungskurven (Figuren 4 und 5) war der Glucose-Nullwert nicht hoch, wie bei den Elektroden, die mit der TTF beladenen Membran beschichtet waren.
    • Beispiel 2
  • Gedruckte Standard-TTF/GOD-Elektroden (HEC-Bindemittel; siehe vorstehende Beschreibung des Basis-Sensors) wurden durch Schleuderbeschichtung mit einer 6%igen Lösung (Gewicht/Gewicht) EHEC (Ethylhydroxyethylcellulose) in Toluol, die 10 mg g&supmin;¹ TTF enthielt, modifiziert. Die Schleuderbeschichtung wurde mit einer langsamen Geschwindigkeit von etwa 1000 Upm für fünf Sekunden durchgeführt. Die mit der Membran beschichteten Elektroden wurden schnell (zwei bis fünf Sekunden) in einem Luftstrom mit anschließender Vakuumlagerung bei Raumtemperatur in Gegenwart von Kieselgel-Trocknungsmittel bis zu zwei Tage vor Verwendung getrocknet.
  • Wiederholungstests zur Stabilitätscharakterisierung wurden in 6,67 mM Glucose in 20 mM Natriumphosphat, pH-Wert 7,40, durchgeführt, das 100 mM Kaliumchlorid enthielt. Die Tests dauerten dreißig Sekunden bei einem Potential von 200 mV gegen Ag/AgCl (gedruckt) bei 25ºC in einer ungerührten Lösung.
  • Die Elektroden behielten nach 500 Tests in wässriger 6,67 mM Glucose über 50% ihrer anfänglichen Aktivität bei. Eine Kalibrierungskurve nach 500 Proben zeigte, daß die Elektroden auch ihre Sensitivität gegenüber Glucose im Bereich von Null bis 44 mM beibehielten.
    • Beispiel 3
  • Gedruckte Elektroden wurden unter Verwendung von DMF anstelle von TTF als Mediator hergestellt. Es wurde unter Verwendung der gleichen Methode in den gleichen Mengen wie TTF (siehe experimentelle Verfahren) eingesetzt.
  • [(i) + (ii) = Behandlung A für DMF]
  • (i) Die Membran wurde wie folgt formuliert:
  • 10 mg DMF wurde in einen Szintillations-Ampulleneinsatz eingewogen, und es wurde 1 g von sechsprozentigem (Gewicht/Gewicht) EHEC in Toluol zugegeben. Die Ampulle wurde langsam gedreht, um das DMF durch Schleuderbeschichtung aufzulösen.
  • (ii) Die Membran wurde bei etwa 1000 Upm über zwei Sekunden aufgebracht.
  • (iii) Die Elektroden wurden als drei Doppelpaare getestet - d.h. Keine Behandlung. Kontrollbehandlung A (nur EHEC) und Behandlung A.
  • Die nachfolgenden Ergebnisse wurden beobachtet:
  • (i) Die unbehandelten DMF/GOD-Elektroden schienen bei den Wiederholungstests zu zerfallen und ergaben deshalb keine Kalibrierung.
  • (ii) Kontrollbehandlung A - EHEC (sechs Prozent (Gewicht/Gewicht)) allein schien den WE-Sensor zusammenzuhalten - ausreichend, um Kalibrierung und Wiederholungstests durchzuführen.
  • (iii) Die Behandlung A lieferte für über 100 Tests in gepufferter Glucose (6,67 mM, pH-Wert 7,40, 25ºC) Elektroden mit stabilem Ansprechverhalten, wobei etwa neunzig Prozent der Maximalaktivität verblieben. Die Kontrollelektroden hatten nach 100 Tests nur eine verbliebenen Aktivität von sechzig Prozent.
  • (iv) Die Kalibrierungskurve von durch Behandlung A modifizierten Elektroden hatte fünfzig Prozent Empfindlichkeit verloren, aber das gleiche Profil über den Glucose-Konzentrationsbereich beibehalten. Die Koktrollelektroden hatten jedoch mehr als neunzig Prozent Wirkung verloren und waren oberhalb 10 mM Glucose abgesättigt.
  • Die EHEC-Membran schien:
  • a.) den DMF-Verlust zu verringern; und
  • b.) die physikalische Struktur zusammenzuhalten.
  • Die EHEC/DMF-Schicht hat eine verstärkte Stabilität auf die Elektroden durch Bereitstellung eines DMF-Reservoirs übertragen.
  • Die in Figur 9 gezeigte gedruckte Streifenelektrode weist ein laminares PVC-Substrat 1 auf, das die Leiter 2 trägt, die mit dem Kontakt 3 auf herkömmliche Weise verbunden sind. Kohlenstoff-Anschlußflächen 4 überlagern die Leiter 2 und sind von den Anschlußflächen der Arbeitselektrode und der Referenzelektrode 5 bzw. 6 überdeckt. Die Isolierschichten 7 dichten die Kanten der Elektrode ab, und die mit dem Mediator beladene Membran 8 ist über den Elektroden 5 und 6 angebracht.
  • Figur 10 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei dem die den Mediator enthaltende Membran auf einen ausgewählten Bereich des Biosensors durch Tintelstrahldruck aufgebracht ist. Die Anordnung ist im allgemeinen ähnlich der unter Bezugnahme auf Figur 9 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß die den Mediator enthaltende Membranschicht 18 so aufgebracht ist, daß sie die Arbeitselektrode 15 überlagert, und der Rest des Biosensors unbeschichtet bleibt. Dies hat eine ökonomische Verwendung der Materialien zur Folge und ermöglicht es, daß nachfolgende Verfahrensschritte an den Referenzelektroden oder irgendwo anders am Biosensor durchgeführt werden können. Eine automatisierte Herstellung wird dadurch erleichtert.

Claims (7)

1. Elektrochmemischer Biosensor, der folgendes aufweist:
ein leitfähiges Trägerteil;
ein Enzymsystem, das einen Mediator enthält, der auf dem Trägerteil immobilisiert ist; und
eine Abdeckmembran;
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Membran eine Teilmenge eines Mediators eingelagert ist.
2. Biosensor nach Anspruch 1, bei dem der in dem Enzymsystem enthaltene Mediator der gleiche ist wie der in die Membran eingelagerte Mediator.
3. Biosensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mediator in einem nichtwässrigen Lösungsmittel löslich ist.
4. Biosensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mediator aus der Gruppe ausgewählt ist, die Heterofulvalen, pi-Donatoren, Metallocene, Chinone, Metallkomplexe auf der Basis von Elementen der Platingruppe oder der Übergangsmetallgruppe und organische Liganden aufweist.
5. Biosensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Membran ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die folgendes aufweist: Ethylhydroxyethylcellulose, Ethylcellulose, Acetylcellulose, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polycarbonat, Cellulosenitrat und funktionalisierte Arylpolyether.
6. Biosensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Konzentration des Mediators in der Membran 5 bis 50 mg g&supmin;¹ beträgt.
7. Biosensor nach Anspruch 6, bei dem die Konzentration 5 bis 20 mg g&supmin;¹ beträgt.
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Families Citing this family (110)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593852A (en) * 1993-12-02 1997-01-14 Heller; Adam Subcutaneous glucose electrode
US5710011A (en) * 1992-06-05 1998-01-20 Medisense, Inc. Mediators to oxidoreductase enzymes
GB9212010D0 (en) * 1992-06-05 1992-07-15 Medisense Inc Mediators to oxidoreductase enzymes
US5711861A (en) 1995-11-22 1998-01-27 Ward; W. Kenneth Device for monitoring changes in analyte concentration
DE19605583A1 (de) * 1996-02-15 1997-08-21 Bayer Ag Elektrochemische Sensoren mit verbesserter Selektivität und erhöhter Empfindlichkeit
DE69809391T2 (de) 1997-02-06 2003-07-10 Therasense, Inc. Kleinvolumiger sensor zur in-vitro bestimmung
US6036924A (en) 1997-12-04 2000-03-14 Hewlett-Packard Company Cassette of lancet cartridges for sampling blood
US6134461A (en) * 1998-03-04 2000-10-17 E. Heller & Company Electrochemical analyte
US6391005B1 (en) 1998-03-30 2002-05-21 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method for penetration with shaft having a sensor for sensing penetration depth
US6949816B2 (en) 2003-04-21 2005-09-27 Motorola, Inc. Semiconductor component having first surface area for electrically coupling to a semiconductor chip and second surface area for electrically coupling to a substrate, and method of manufacturing same
US8465425B2 (en) 1998-04-30 2013-06-18 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US8688188B2 (en) 1998-04-30 2014-04-01 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US8480580B2 (en) 1998-04-30 2013-07-09 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US6175752B1 (en) 1998-04-30 2001-01-16 Therasense, Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US8346337B2 (en) 1998-04-30 2013-01-01 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US8974386B2 (en) 1998-04-30 2015-03-10 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US9066695B2 (en) 1998-04-30 2015-06-30 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US6251260B1 (en) 1998-08-24 2001-06-26 Therasense, Inc. Potentiometric sensors for analytic determination
US6338790B1 (en) 1998-10-08 2002-01-15 Therasense, Inc. Small volume in vitro analyte sensor with diffusible or non-leachable redox mediator
US6591125B1 (en) 2000-06-27 2003-07-08 Therasense, Inc. Small volume in vitro analyte sensor with diffusible or non-leachable redox mediator
AU5747100A (en) 1999-06-18 2001-01-09 Therasense, Inc. Mass transport limited in vivo analyte sensor
DE19935523C2 (de) * 1999-07-28 2002-10-10 Stefan Endres Verfahren zur Mediator-Synthesekapazitäts-Bestimmung
US6616819B1 (en) 1999-11-04 2003-09-09 Therasense, Inc. Small volume in vitro analyte sensor and methods
US8641644B2 (en) 2000-11-21 2014-02-04 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Blood testing apparatus having a rotatable cartridge with multiple lancing elements and testing means
US6560471B1 (en) 2001-01-02 2003-05-06 Therasense, Inc. Analyte monitoring device and methods of use
AU2002309528A1 (en) 2001-04-02 2002-10-15 Therasense, Inc. Blood glucose tracking apparatus and methods
US8337419B2 (en) 2002-04-19 2012-12-25 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
WO2002100252A2 (en) 2001-06-12 2002-12-19 Pelikan Technologies, Inc. Blood sampling apparatus and method
US7041068B2 (en) 2001-06-12 2006-05-09 Pelikan Technologies, Inc. Sampling module device and method
US7699791B2 (en) 2001-06-12 2010-04-20 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for improving success rate of blood yield from a fingerstick
WO2002100460A2 (en) 2001-06-12 2002-12-19 Pelikan Technologies, Inc. Electric lancet actuator
US7749174B2 (en) 2001-06-12 2010-07-06 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for lancet launching device intergrated onto a blood-sampling cartridge
US9427532B2 (en) 2001-06-12 2016-08-30 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US9795747B2 (en) 2010-06-02 2017-10-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Methods and apparatus for lancet actuation
JP4209767B2 (ja) 2001-06-12 2009-01-14 ペリカン テクノロジーズ インコーポレイテッド 皮膚の性状の一時的変化に対する適応手段を備えた自動最適化形切開器具
US9226699B2 (en) 2002-04-19 2016-01-05 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Body fluid sampling module with a continuous compression tissue interface surface
US7981056B2 (en) 2002-04-19 2011-07-19 Pelikan Technologies, Inc. Methods and apparatus for lancet actuation
US7909778B2 (en) 2002-04-19 2011-03-22 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8579831B2 (en) 2002-04-19 2013-11-12 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7297122B2 (en) 2002-04-19 2007-11-20 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7976476B2 (en) 2002-04-19 2011-07-12 Pelikan Technologies, Inc. Device and method for variable speed lancet
US9795334B2 (en) 2002-04-19 2017-10-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7901362B2 (en) 2002-04-19 2011-03-08 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7708701B2 (en) 2002-04-19 2010-05-04 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for a multi-use body fluid sampling device
US7547287B2 (en) 2002-04-19 2009-06-16 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7648468B2 (en) 2002-04-19 2010-01-19 Pelikon Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8360992B2 (en) 2002-04-19 2013-01-29 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7175642B2 (en) 2002-04-19 2007-02-13 Pelikan Technologies, Inc. Methods and apparatus for lancet actuation
US7674232B2 (en) 2002-04-19 2010-03-09 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7331931B2 (en) 2002-04-19 2008-02-19 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7491178B2 (en) 2002-04-19 2009-02-17 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7232451B2 (en) 2002-04-19 2007-06-19 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7371247B2 (en) 2002-04-19 2008-05-13 Pelikan Technologies, Inc Method and apparatus for penetrating tissue
US7229458B2 (en) 2002-04-19 2007-06-12 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8267870B2 (en) 2002-04-19 2012-09-18 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for body fluid sampling with hybrid actuation
US9314194B2 (en) 2002-04-19 2016-04-19 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US8372016B2 (en) 2002-04-19 2013-02-12 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for body fluid sampling and analyte sensing
US7892183B2 (en) 2002-04-19 2011-02-22 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for body fluid sampling and analyte sensing
US7291117B2 (en) 2002-04-19 2007-11-06 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8702624B2 (en) 2006-09-29 2014-04-22 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Analyte measurement device with a single shot actuator
US7717863B2 (en) 2002-04-19 2010-05-18 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8221334B2 (en) 2002-04-19 2012-07-17 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US8784335B2 (en) 2002-04-19 2014-07-22 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Body fluid sampling device with a capacitive sensor
US9248267B2 (en) 2002-04-19 2016-02-02 Sanofi-Aventis Deustchland Gmbh Tissue penetration device
US8574895B2 (en) 2002-12-30 2013-11-05 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus using optical techniques to measure analyte levels
EP1578262A4 (de) 2002-12-31 2007-12-05 Therasense Inc Kontinuierliches blutzuckerüberwachungssystem und anwendungsverfahren
US7197967B2 (en) 2003-02-24 2007-04-03 Channellock, Inc. Locknut pliers
US7587287B2 (en) 2003-04-04 2009-09-08 Abbott Diabetes Care Inc. Method and system for transferring analyte test data
WO2004107975A2 (en) 2003-05-30 2004-12-16 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for fluid injection
WO2004107964A2 (en) 2003-06-06 2004-12-16 Pelikan Technologies, Inc. Blood harvesting device with electronic control
US8066639B2 (en) 2003-06-10 2011-11-29 Abbott Diabetes Care Inc. Glucose measuring device for use in personal area network
WO2006001797A1 (en) 2004-06-14 2006-01-05 Pelikan Technologies, Inc. Low pain penetrating
US8282576B2 (en) 2003-09-29 2012-10-09 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for an improved sample capture device
US9351680B2 (en) 2003-10-14 2016-05-31 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for a variable user interface
EP1706026B1 (de) 2003-12-31 2017-03-01 Sanofi-Aventis Deutschland GmbH Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der fluidströmung und der probennahme
US7822454B1 (en) 2005-01-03 2010-10-26 Pelikan Technologies, Inc. Fluid sampling device with improved analyte detecting member configuration
WO2005089103A2 (en) 2004-02-17 2005-09-29 Therasense, Inc. Method and system for providing data communication in continuous glucose monitoring and management system
US8828203B2 (en) 2004-05-20 2014-09-09 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Printable hydrogels for biosensors
US9775553B2 (en) 2004-06-03 2017-10-03 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for a fluid sampling device
EP1765194A4 (de) 2004-06-03 2010-09-29 Pelikan Technologies Inc Verfahren und gerät für eine flüssigkeitsentnahmenvorrichtung
US20070056852A1 (en) * 2004-07-23 2007-03-15 Canon Kabushiki Kaisha Enzyme electrode sensor fuel cell and electrochemical reactor
US8652831B2 (en) 2004-12-30 2014-02-18 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for analyte measurement test time
US8112240B2 (en) 2005-04-29 2012-02-07 Abbott Diabetes Care Inc. Method and apparatus for providing leak detection in data monitoring and management systems
JP2009500601A (ja) * 2005-06-29 2009-01-08 オックスフォード バイオセンサーズ リミテッド 電極プリコンディショニング
US7766829B2 (en) 2005-11-04 2010-08-03 Abbott Diabetes Care Inc. Method and system for providing basal profile modification in analyte monitoring and management systems
US7885698B2 (en) 2006-02-28 2011-02-08 Abbott Diabetes Care Inc. Method and system for providing continuous calibration of implantable analyte sensors
US8226891B2 (en) 2006-03-31 2012-07-24 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring devices and methods therefor
US7620438B2 (en) 2006-03-31 2009-11-17 Abbott Diabetes Care Inc. Method and system for powering an electronic device
US20080064937A1 (en) 2006-06-07 2008-03-13 Abbott Diabetes Care, Inc. Analyte monitoring system and method
US8930203B2 (en) 2007-02-18 2015-01-06 Abbott Diabetes Care Inc. Multi-function analyte test device and methods therefor
US8732188B2 (en) 2007-02-18 2014-05-20 Abbott Diabetes Care Inc. Method and system for providing contextual based medication dosage determination
US8123686B2 (en) 2007-03-01 2012-02-28 Abbott Diabetes Care Inc. Method and apparatus for providing rolling data in communication systems
US8665091B2 (en) 2007-05-08 2014-03-04 Abbott Diabetes Care Inc. Method and device for determining elapsed sensor life
US8461985B2 (en) 2007-05-08 2013-06-11 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring system and methods
US8456301B2 (en) 2007-05-08 2013-06-04 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring system and methods
US7928850B2 (en) 2007-05-08 2011-04-19 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring system and methods
US8197650B2 (en) 2007-06-07 2012-06-12 Sensor Innovations, Inc. Silicon electrochemical sensors
US9386944B2 (en) 2008-04-11 2016-07-12 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for analyte detecting device
US8103456B2 (en) 2009-01-29 2012-01-24 Abbott Diabetes Care Inc. Method and device for early signal attenuation detection using blood glucose measurements
US9375169B2 (en) 2009-01-30 2016-06-28 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Cam drive for managing disposable penetrating member actions with a single motor and motor and control system
US20100213057A1 (en) 2009-02-26 2010-08-26 Benjamin Feldman Self-Powered Analyte Sensor
US9226701B2 (en) 2009-04-28 2016-01-05 Abbott Diabetes Care Inc. Error detection in critical repeating data in a wireless sensor system
US9184490B2 (en) 2009-05-29 2015-11-10 Abbott Diabetes Care Inc. Medical device antenna systems having external antenna configurations
WO2011026147A1 (en) 2009-08-31 2011-03-03 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte signal processing device and methods
US8993331B2 (en) 2009-08-31 2015-03-31 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring system and methods for managing power and noise
WO2011041469A1 (en) 2009-09-29 2011-04-07 Abbott Diabetes Care Inc. Method and apparatus for providing notification function in analyte monitoring systems
US8965476B2 (en) 2010-04-16 2015-02-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
GB2500550A (en) * 2010-12-16 2013-09-25 Sensor Innovations Inc Electrochemical sensors
CA2840640C (en) 2011-11-07 2020-03-24 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods
US9968306B2 (en) 2012-09-17 2018-05-15 Abbott Diabetes Care Inc. Methods and apparatuses for providing adverse condition notification with enhanced wireless communication range in analyte monitoring systems

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH559912A5 (de) * 1971-09-09 1975-03-14 Hoffmann La Roche
US4820399A (en) * 1984-08-31 1989-04-11 Shimadzu Corporation Enzyme electrodes
CA1254945A (en) * 1986-02-27 1989-05-30 Marco F. Cardosi Application of tetrathiafulvalenes in bioelectrochemical processes
JPH06105237B2 (ja) * 1988-10-06 1994-12-21 松下電器産業株式会社 酵素およびメディエーターの固定化方法
JPH02240849A (ja) * 1989-03-15 1990-09-25 Ricoh Co Ltd 光磁気記録再生装置
JPH02298855A (ja) * 1989-03-20 1990-12-11 Assoc Univ Inc 固定化酵素とレドックス重合体を用いた電気化学的バイオセンサー
US5196340A (en) * 1989-08-04 1993-03-23 Nec Corporation Enzyme electrode containing an enzyme and a coenzyme immobilized in separate layers of a membrane

Also Published As

Publication number Publication date
WO1992004466A1 (en) 1992-03-19
GB9019126D0 (en) 1990-10-17
GR3019846T3 (en) 1996-08-31
US5525511A (en) 1996-06-11
ES2086552T3 (es) 1996-07-01
ATE135412T1 (de) 1996-03-15
EP0546019B1 (de) 1996-03-13
EP0546019A1 (de) 1993-06-16
DE69117958D1 (de) 1996-04-18
DK0546019T3 (da) 1996-04-15
AU8437791A (en) 1992-03-30

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