HUT58915A - Method and apparatus for detecting one of the components of a liquid sample - Google Patents

Description

A találmány tárgya közelebbről megjelölve, eljárás valamely folyadékminta legalább egy összetevőjének, például glukóznak, valamely glukóztartalmú vizes közegben, így testfolyadékban, különösen teljes vérmintában, történő mérésére.

A találmány kiterjed egy elektródkészülékre is, amely az öszszetevő koncentrációjának a mérésére használható elektródokat foglal magában, továbbá egy a találmány szerinti eljárásnál használható érzékelő /szenzor/ elektródra és a mintában lévő összetevő koncentrációjának a méréséhez használható berendezésre, amely előnyösen hordozható.

A szakterületen ismertek olyan elektródkészülékek és módszerek, amelyek bizonyos vegyületeknek folyékony elegyekben való meghatározására alkalmasak. így az EP 78 636B. és az EP 125 137A. számú európai szabadalmi leírásokban olyan érzékelő elektródot ismertetnek, amely alkalmas folyadékelegyben lévő alkotóanyag mennyiségének in vivő mérésére, amelynél egy töltésátvivő közvetítőt, így ferrocént, alkalmaznak töltésátvivő közvetítőként valamely enzimmel katalizált reakciónál az enzim és egy a folyédékban lévő alkotóanyag közötti reakció során felszabaduló elektronok átvitelére. A ferrocén töltésátvivő közvetítő rátapad az elektród felületére vékony filmréteg vagy bevonat formájában, például rárakódik valamely oldatból. Ez az ismert készülék komoly hátrányokkal rendelkezik, például a töltésátvivő közvetítő a mérés során meglehetősen gyorsan elhasználódik a bevonatból, amely a mérés megismételhetőségének /reprodukálhatóságának/ a romlásához vezet. Erre a későbbiekben részletesebben kitérünk. Hasonló készüléket írnak le az EP 127 958A. számú európai szabadalmi leírásban. Az

- 3 elektródkészülék előnyösen a vérben lévő glukóznak in vivő mérésére szolgál.

A WO 89/10395. közzétételi számú PCT találmányi bejelentésben egy enzimes elektródot ismertetnek, amely vezetőképes porból és töltésátvivő közvetítőből álló mátrixot foglal magában. A készüléknek az a hátránya, hogy a töltésátvivő közvetítő koncentrációja meglehetősen kicsi. Éppen ezért szükséges az elektródot meglehetősen nagy alkalmazott feszültség mellett működtetni, és ez a mintában lévő más oxidálható anyagok közbeavatkozásához vezet.

A találmány olyan elektródkészüléket szolgáltat, amely kiküszöböli az előző elektródkészülékekből származó hátrányokat.

A találmány eljárást ad emellett valamely folyadékminta legalább egy összetevőjének a mérésére olyan elektródkészülék segítségével, amely legalább egy mérő elektródot foglal magában, amely az elektródkészülék szabad végszakaszánál egy kiemelt felületrésszel rendelkezik és hosszanti irányban túlnyúlik ezen a végszakaszon. Az eljárás abban áll, hogy a szabad végszakasz külső zárórészét eltávolítjuk úgy, hogy a mérőelektród egy új kiemelt felületét alakítjuk ki és ezt követően a mérő elektródnak azt a kiemelt felület részét a folyadék egy mintájával érintkeztet jük annak érdekében, hogy olyan mérőjelet létesítsünk, amely a minta említett összetevőjére jellemző. Abban az esetben, ha a mérőelektród vagy elektródok kiemelt felületrészét egy első folyadékminta hatásának tesszük ki a minta egy összetevőjének a mérése végett, a folyadékminta egy része elkerülhetetlenül rátapad a kiemelt felületrészre. Annak érdekében, hogy elkerüljük a követke ző folyadékminta szennyeződését, szükséges annak a biztosítása, hogy az első folyadékminta valamennyi maradékát hatásosan eltávolítsuk. Ezen túlmenően egy friss érzékelő elektródfelület szükséges a mérések reprodukálhatóságának a biztosítására. Ezt a találmány szerinti eljárásnak megfelelően úgy kapjuk, hogy a mérőelektród vagy elektródok mindenkor egy új kiemelt felületrészt szolgáltatnak új mérés elvégzéséhez egy új folyadékmintában azáltal, hogy az elektród vagy elektródok szabad végszakaszának a legfelső zár árészét eltávolítjuk.

Egy ilyen legfelső zárórész eltávolítását bármilyen alkalmas eszközzel végezhetjük. Egy előnyös kiviteli alakban az elektródkészülék egy mérőberendezésben van elhelyezve, amelynél a mérőelektród kiemelt felületrésze kinyúlik a tartójából. A mérőberendezés egy mérőáramkört foglal magában, egy elektronikus kapcsolási vázlat formájában a mérőjel vagy mérőjelek felvételére. A mérésnél az elektródkészüléket hosszirányban kifelé mozgatjuk a tartójából megfelelő növekménnyel mindegyik elvégzendő méréshez, és az elektródkészülék külső zárórészét ezt követően eltávolítjuk olyan eltávolító eszközzel, amely mozgathatóan van rászerelve a mérőberendezésre. A mérőberendezés mérőáramköre elektromosan kapcsolódik az elektródkészülék elektródjához vagy az elektródjaihoz, ha az elektródkészülék úgy van elrendezve a mérőberendezésben, hogy a mérőáramkör fogadhatja, illetve megkaphatja és feldolgozhatja a mérési jeleket, amelyeket az elektród vagy az elektródok szolgáltatnak, és a mérés eredménye például közvetlenül bemutatható a mérőkészülék vizuális képernyőjén. Mindenkor, ha mérést végzünk, az elektródkészüléket hosszanti irányban ki- 5 felé mozgathatjuk olyan szakasszal, amely megfelel a külső zárórész vastagságának, amelyet el kell távolítani az elektródkészülék szabad végszakaszáról. Ezután az elektródkészülék külső zárórészét úgy távolítjuk el, hogy az eltávolító eszközt elmozdítjuk a mérőberendezéshez viszonyítva.

Az az eszköz, amely az elektródkészülék külső végszakasza szabad zárórészének az eltávolítására szolgál, bármilyen alkalmas típusú eszköz lehet, így vágó és dörzsölő eszközök használhatók. Más változatban az elektródkészülék szabad végszakaszát hosszanti részekre oszthatjuk keresztirányú felületi bevágásokkal és így előre meghatározott törőfelületeket biztosítunk. Ebben az esetben az eltávolító eszköz valamely törőszerszám vagy hajlít ószerszám lehet, amelynek a segítségével az előre meghatározott eltávolít and ó fel ül etet a legkülső bevágás mentén letörhetjük.

Egy előnyös kiviteli alaknál azonban az elektródkészülék zárórészét levághatjuk valamely maróvágóval vagy egypengés vágókéssel. Előnyösen egy vékony szeletet például egy sikvágóhoz hasonló vágókéssel távolítunk el az elektródkészülék külső végszakaszából.

Az elektródkészülék végének a felülete, amely úgy van kialakítva, hogy a külső zárórész ezután eltávolítható belőle, konvex vagy konkáv görbületü lehet, de rendelkezhet egy konkáv vagy konvex kónuszos vagy csonkakúp alakkal is. Az utóbbi esetben az eltávolító eszköz úgy működhet, mint egy ceruzahegyező. Egy előnyös kiviteli alak esetében azonban az elektródkészülék végének a felülete, ide számítva az elektród vagy elektródok kiemelt felület··«· 4 4· 4 • · 4 4· • · ·4 4 : ·..♦·..·

- 6 részét is, lényegében sík.

A találmány szerinti eljárás használható bármilyen típusú gázalakú vagy folyékony anyagminta összetevője koncentrációjának a mérésére. A találmány szerinti módszer különösen a gyógyászati és állat gyógyászati területen szokásosan számbajöhető folyadékminták mérésére alkalmazható. így a folyadékminták például állati és humán testfolyadékot tartalmazó minták lehetnek, különösen úgynevezett teljes vérminták jönnek számításba. A találmány szerinti eljárás különösen a vérben lévő glukóztartalom mérésével kapcsolatban használható.

A találmány szerinti eljárás testfolyadékokban, mégpedig a teljes vérben, vérpl az mában, szérumban, vizeletben vagy nyálban, különösen pedig teljes vérben, lévő glukózkoncentráció mérésére használható, amely egy megbízható és reprodukálható in vitro módszer és azon az új kémiai elven alapszik, hogy egy töltésátvivő közvetítőt használunk nem-poláros közegben valamely érzékelő elektródban, amely állandó potenciállal működik és ez elég kicsi ahhoz, hogy lényegében elkerüljük más olyan oxidálható anyagok, így az acetil-szalicilsav /aszpirin/, paracetamol /acetaminofén/, aszkorbinsav és a szulf onil-karb ami dók /tolbutamid, glibencilamid/, oxidációjából származó anyagok befolyását, amelyek jelen vannak a vizes mintában, így valamely testfolyadék-mintában, különösen pedig teljes vérmintában.

A találmány szerinti eljárás különösen glukóznak vizes közegü mintában történő meghatározására alkalmas módszer. A módszer előnye abban van, hogy ez lényegében a glukózkoncentráció specifikus mérését teszi lehetővé anélkül, hogy bármilyen jelentős bi zonytalanság keletkezne olyan közbeavatkozó anyagok vele együtt történő meghatározásából, amelyek általában jelen lehetnek a vizes közegben, különösen a vérben.A módsszer azon alapszik, hogy jelezzük az áramfolyást egy elektromos vezető érzékelő elektródon, amikor valamely glukóz-oxidáz katalizálja a glukóz redoxreakcióját valamely töltésátvivő közvetítő, előnyösen egy ferrocénszármazék, így l,l’-difenil-ferrocén jelenlétében.

A találmány kiterjed elektródkészülékre is, amely a fent leírt módszernél kerül alkalmazásra. Az elektródkészülék magában foglal egy elektródtest-tagot /elektródkészüléktestet/, amely szabad végszakasszal rendelkezik, és legalább egy mérő vagy érzékelő elektródot, amely tengelyirányban túlnyúlik ezen a végszakaszon és lényegében egységes keresztmetszeti felületű ezen a végszakaszon. Mivel mindegyik érzékelő vagy mérő elektródnak a keresztmetszeti felülete, amely az elektródtest szabad végszakaszában van elhelyezve, lényegében egységes,!gr mindegyik elektród kiemelt aktiv felülete lényegében változatlan marad, amikor egy . külső zárórészt vagy szeletet leveszünk a végszakaszból. Az elektródtest, amelybe a mérőelektród be van ágyazva, magában egy külső elektródot képvisel és ez a külső elektród elektromosan eléggé el van szigetelve a másik belső elektródtól vagy elektródoktól. Az előnyös kiviteli formában az elektródkészülék lényegében egyenesvonalú. Az elektródkészülék azonban hajlított is lehet, például egy körívet határoz meg.

Az előnyös kiviteli formában a találmány olyan elektródkészülékre vonatkozik, amely egy elektródtestet, egy érzékelő elektródot, összehasonllító elektródot és egy ellenelektródot foglal ma- 8 gában. Az elektródok előnyösen elkülönített csatornákban vannak elhelyezve az elektródkészüléktestben, mimellett az elektródkészüléktest előnyösen hengeres rúd és az elektródcsatomák előnyösen hosszantilag vannak elhelyezve az elektrődkészüléktestben.

Az elektródkészüléktest szeletelhető polimer anyagból készül és az érzékelőelektródalkotók egyenletesen vannak diszpergálva lényegében vízoldhatatlan vivőközegben és egyenletesen vannak elosztva a csatornákban mindenütt, szeletelhető nagy viszkozitású paszta formájában. A következőkben erre részletesebben is kitérünk. Ez a felépítés lehetővé teszi az elektródkészülék újbóli felhasználását számos meghatározáshoz, és friss érzékelő felületet kapunk akkor, ha minden meghatározás előtt levágunk egy keresztmetszeti szeletrészt. A mérést úgy végezzük, hogy az elektródkészülék felületét, azaz olyan felületet, amely megfelel az elektródkészülék egy keresztmetszeti szeletrészének, így egy függőleges kereszt metsz éti szelet résznek, és valamennyi jelenlévő elektród kereszt metszeti szeletrészét magában foglalja, érintkeztetjük a vizes közeg egy mintájával, mimellett a minta előnyösen testfolyadék-minta, különösen pedig teljes vércsepp, amelyet egy betegtől vettünk le, vagy előnyösen a beteg maga vette le, lényegében közvetlenül a mérés elvégzése előtt. Minden mérés előtt az elektródkészülék érzékelő felületét megújítjuk olymódon, hogy az elektródkészülék egy vékony szeletét levágjuk annak érdekében, hogy biztosítsuk az összes szennyező anyag eltávolítását, amely az érzékelő felületen van, és az elektródkészülék egy friss érzékel őfelül étét alakítsuk ki. Ezenkívül az érzékelő elektród ér• ·

- 9 zékelő felületének az eltávolítása, amelyet a szóbanforgó vizes közeg hatásának tettünk ki az előző mérés folyamán, arra szolgál, hogy biztosítsa azt, hogy a kívánt mennyiségű glukóz-oxidáz és a töltésátvivő közvetítő jelen legyen az elektród vagy elektródok felületén. Ilymódon valamely vizes közeg mintájában, így egy testfolyadékban, különösen például teljes vérmintában, lévő glukózkoncentráció megbízható és reprodukálható meghatározását érjük el anélkül, hogy a korábbi mérésekből származó szennyezőanyag zavaró hatása jelentkezne.

Elvileg mindegyik elektród érintkezhet az elektródtesttel bármilyen alkalmas módon és például kapcsolható az elektródtest külső perifériás felületéhez. Előnyösen mindegyik elektród egy furatban /csatornában/ van befogva és hosszanti irányban kinyúlik az elektródtest szabad végszakaszán túl, mimellett az elektród be van ágyazva és az elektródtest védi.

Mindegyik elektród pélca vagy rúdalakú lehet és mindegyik saját furatban van rögzítve, például ragasztóanyag segítségével. Más változatban az elektródoknak legalább egyike be lehet öntve a furatba olymódon, hogy pasztaszerü elektródanyagot viszünk be a furatba.

A találmány tárgya továbbá mérőberendezés a fent leírt módszer alkalmazásához, amely a következő alkotórészekből áll: egy berendezéstestből, pontosan leírva egy kifelé nyitott üregből az elektródkészülék befogadására, egy leválasztó eszközből vagy eszközökből, amelyek a testtagra vannak rászerelve úgy, hogy ahhoz viszonyítva mozgatható egy pályán, amely átszeli az üreget és arra szolgál, hogy leválassza a külső zárórészt egy az üreben befogott elektródkészülék szabad végszakaszáról, továbbá egy elektronikus mérő áramkörből az elektródkészülék elektródájától vagy elektródáitól kapott mérési jelek feldolgozására, és összekötő /kapcsoló/ eszközökből az elektródkészülék elektródjának vagy elektródjainak az elektronikus mérő áramkörhöz való csatlakoztatására, amikor az elektródkészüléket kivesszük az említett üregből. A mérőberendezés készíthető zsebben hordható méretben, amelyet a beteg magánál tarthat, így a beteg magával viheti azt és használhatja szükséges esetben a vérében lévő glukóztartalom mérésére. Abban az esetben, ha az elektródkészüléket a berendezés üregében helyezzük el és az elektródkészülék elektródját csatlakoztatjuk a berendezés elektronikus mérőáramköréhez, akkor az elektródkészülék használható nagy mennyiségű vérminta mérésére és vizsgálatára. Abban az esetben, ha mérést vagy vizsgálatot végzünk, akkor a leválasztó eszközök úgy működnek, hogy leválasztják a külső záróvéget az elektródkészülék szabad végszakasz ár ól. A berendezés előnyösen el van látva az elektródkészülék kifelé való mozgatására szolgáló eszközökkel és növekmény esetén a leválasztó eszközök mindig úgy működnek, hogy mindegyik elektród kiemelt aktív felületrészét lényegében mindig ugyanabban a helyzetben tartják a berendezéshez viszonyítva, ha mérést végzünk. Ahogy fent említettük, az elektródkészülék felülete konkáv módon görbülhet. Ilymódon az elektródkészülék zárófelülete magában és/vagy a mérőberendezés szomszédos,falrészével kombinációban egy csésze vagy kehely alakú tartályt alakít ki valamely vizsgálandó folyékony minta, így vércsepp, befogadására.

A leválasztó eszköz például motorral meghajtott köszörükorong vagy másfajta köszörülő vagy dörzsölő eszköz lehet. Előnyösen azonban a leválasztó eszközök legalább egy vágóéllel rendelkeznek a külső zárórésznek az elektródkészülék külső végszakaszáról való levágására, amikor a leválasztó eszközöket mozgatjuk az elmített pálya hosszában. Ilymódon a leválasztó eszközök egy motorhajtású maróvágót vagy egy sajtvágó késhez hasonló vas gyalukést foglalnak magukban.

Azok a leváasztó eszközök, amelyek köszörükorongot, forgó maró- vagy vágószerszámot, vas gyalukést vagy vágckést foglalnak magukban, úgy lehetnek felszerelve, hogy oda-vissza mozgathatói az említett pálya mentén. Más változatban a leválasztó eszközök a készüléktestre lehetnek rászerelve olymódon, hogy forgathatok ahhoz viszonyítva. Ez utóbbi esetben, ha a leválasztó eszközök egy vágókést tartalmaznak, akkor a leválasztó eszközök hasonlóan lehetnek kialakítva, mint egy ceruzahegyező vagy egy vágókés, amely hasonlóan működik, mint egy kenyérsz ele telő. Megjegyezzük, hogy a leválasztó eszközök nem mechanikus típusúak is lehetnek és a külső zárórészek az elektródkészülék szabad végszakaszáról való levágására szolgáló szerszámok lézer-sugaras vagy hasonló nem-mechanikus eszközök is lehetnek.

Abban az esetben, ha a leválasztó eszközök a berendezéstesthez viszonyítva forgathatóan vannak felszerelve, a készülék még rendelkezhet olyan eszközökkel is, amelyek lehetővé teszik a leválasztó eszközök csak egyírányaban való forgását, és így a forgást lehetővé tevő eszközök például forgácsoló szerkezettel lehetnek ellátva.

A mozgató eszközök az elektródkészüléknek egy mérőkészülék üregében kifelé való fokozott mozgatására, ha a leválasztó eszköz működik, mindenkor tartalmaznak egy meghajtó tagot, amelyet a leválasztó eszközök mozgása hajt. Ilymódon a leválasztó eszköz ide-oda történő vagy forgó mozgatása automatikusan azt okozza, hogy az elektródkészülék kifelé mozog olyan mértékben, amely megfelel a zárórész vagy szelet olyan vastagságának, amelyet le kell választani az elektódkészülék szabad végszakaszáról.

A leválasztó eszközöket kupakhoz vagy fedőhöz hasonló tagra szereljük rá, amely mozgatható egy záró nem-müködő helyzetig, amelynél a mérőelektród vagy -elektródok kiemelt felületrésze fedve és védve van egy kupakhoz hasonló taggal olymódon, hogy az aktív kiemelt elektród!elületrész jól védett akkor, amikor a mérőberendezést szállítjuk, például zsebben vagy kézitáskában.

Abban az esetben, ha a berendezést valamely összetevő, így glükóz mérésére használjuk a beteg vérében, így cukorbetegnél, akkor a berendezés még el van látva egy bőrátszúró vagy pungáló taggal, amely a berendezéstestre van rászerelve olymódon, hogy mozgatható kinyújtott és visszahúzott helyzetek között, el van látva továbbá elhajlító eszközökkel azért, hogy a bőrátszúró vagy pungáló tagot elhajlítsuk a kinyújtott helyzete felé, valamint rendelkezik kioldható rögzítő eszközökkel a pungáló tagnak visszahúzott helyzetben való megtartására az elhajtító eszközök hajlító hatása ellenében, mimellett a pungáló tag hirtelen bőrpungáló mozgást végezhet a visszahúzott helyzetéből a kinyújtott helyzetébe, amikor a rögzítő eszközök kioldódnák. A készülék el lehet látva egy bőrrel érintkező felülettel és a pungáló tag teljesen a berendez és testben vagy házban lehet elhelyez- 13 ve visszahúzott helyzetében, miközben a pungáló tag kiugrik a berendezés bőrrel érintkező felületéből a kinyújtott helyzetbe. Abban az esetben, ha a készüléket használjuk, a beteg az ujja hegyét vagy más bőrfelületrészét kapcsolatba hozza a készülék bőrrel érintkező felületével,amely után a rögzítő eszközök felszabadulnak. Azesetben, ha a beteg bőrét pungáltuk, egy csepp vért rácseppentíink az elektródkészülék kiemelt zárófelületére.

A berendezés egy vizuális kijelzővel is el lehet látva az elektródkészülék elektródjával vagy elektródjaival végzett mérés eredményének a bemutatására, amely olymódon történik, hogy az egyes mérések eredményét vagy eredményeit közvetlenül leolvashatjuk a képernyőről.

A találmány szerinti berendezés előnyösen használható a glukóz koncentrációjának a meghatározására vizes közegben. A berendezés magában foglal egy elektródkészüléket, amely egy érzékelő elektródot tartalmaz, a készülék előnyösen hordozható és jól alkalmazhatják azok a betegek, akik cukorbetegségben szenvednek és maguk ellenőrizhetik a glukózszintet valamely testfolyadékban, különösen pedig teljes vérben. Ezen túlmenően a találmány szerinti berendezés bizonyos kiviteli alakokban különösen jól használhat de diagnosztikai eszközként kórházi osztályokon intenzív megelőzésre vagy gyógyításra, vagy a belgyógyászatban vagy az általános gyógyászatban, továbbá az állatgyógyászatban.

A találmány szerinti előnyös módszer elvét a következőkben ismertetjük.

A találmány szerinti előnyös módszernek az alapja az, hogy mérjük a glukózkoncentrációt valamely glukóztartalmú vizes közeg

- 14 mintájában, és amelyet olyan berendezés segítségével végezhetünk, amely egy találmány szerinti elektródkészüléket foglal magában, és a mérés glukóz és glukóz-oxidáz enzim /GOD/ közötti reakción alapszik. Az ennél az ©xidációs reakciónál keletkező elektronokat továbbítjuk egy töltésátvivő közvetítőre, például valamely metallocénre vagy ennek származékára és végül befogjuk egy vezető anyaggal egy érzékelő elektródba, például grafitrészecskékbe. Az utóbbi enzimmel katalizált glukózoxidáció glukonsavhoz vezet és a glukóz-oxidáz redukált formáját kapjuk, például olyan glukóz-oxidázhoz jutunk, amelyben legalább egy funkciós csoport redukálva van. A redukált enzim reagál a töltésátvivő közvetítő oxidált formájával, amely egy elektronnak a töltésátvivő közvetítőből az elektrolitikusan vezető érzékelő elektródhoz való átadásánál képződött, és a glukóz-oxidáz eközben regenerálódik a töltésátvivő közvetítő redukált formájával együtt. Az eljárásnál az elektrolit ikusan termelt áram arányos a mintában lévő glukóz koncentrációjával.

A reakciót vázlatosan a következő egyenletek mutatják be:

glukóz + glukóz-oxidáz-FAD + HgO ---* --->· glukonsav + glukóz-oxidáz + FADH^	I.
glukóz-oxidáz-FADH + 2 CTM* —> ----> glukóz-oxidáz-FAD + 2 c™re(^ +2H+	II
2 CTMred 2 CTMox+ + 2e”	III

Ezekben az egyenletekben FAD a glukóz-oxidáz-flatvin-adenin-

- 15 -dinukleotid részének az oxidált formáját jelenti, FADl·^ a glukóz-oxidáz-flavin-adenin-dinukleotid részének a redukált formáját képviseli;

CTM a töltésátvivő közvetítő oxidált formája, és

CTM , red a töltésátvivő közvetítő redukált formája.

A reakciók egyszerűbb módon való kifejezése a következő:

glukóz + GOD ----·> glukonsav + GOD”IV

GOD” + CTM* ----> GOD + CTM .V oxred ^C™red —> ^CMo_X ⁺®'

A két első reakció /1, II vagy IV, V/ a minta folyadékának és az érzékelő elektród kiemelt felületének az érintkezésénél játszódik le, míg a CTM reakciója /III vagy IV/ az elektrolitban megy végben.

A fenti forma töltésátvivő közvetítő használatára vonatkozik, amely egy-elektron redoxfolyamat során történik. Olyan töltés átvivő közvetítők, amelyek például két-elektron redoxfolyamaton mennek át, szintén használhatók a találmánnyal összefüggésben.

Elméletileg ez a rendszer egy olyan rendszer, amelyben a glukóz-oxidáz és a töltésátvivő közvetítő elhasználódik a folyamatban, ezt követően pedig az eredeti anyagok olyan mennyiségben regenerálódnak, mint amilyen mennyiségben elhasználódták. Elvben ez egy ciklusosán működő rendszerhez vezethet, amely hosszú ideig működik.

Olyan elektródok, amelyek a fenti általános elven alapszanak, ismertek a szakterületen, de ezek olyan problémákkal terheltek, amelyeket a töltésátvivő közvetítő kimerülése okoz, amely viszont a töltésátvivő közvetítő oxidált formája viszony• »

- 16 lagnagy vízoldhatóságának köszönhető.

A töltésátvivő közvetítő jelentős mértékű kimerülése számos hátránnyal jár, így például /1/ csupán egy mérés végezhető el egy adott mintában a töltésátvivő közvetítő gyors vesztesége következtében a minta közegébe való átvitelnél;

/2/ a mérés reprodukálhatósága gyenge, mivel a töltésátvivő közvetítő kimerülésének a mértéke előre nem jósolható meg és függ attól az időtől, amely eltelik a mintának a szóbanforgó elektróddal való érintkezése és a tényleges mérés között;

/3/ az érzékenység kis gLukózkoncentráci ó esetén nagyon gyenge; és /4/ az alkalmazott feszültség az érzékelő elektród és összehasonlító elektród között elég nagy, amely a vizes mintában lévő más oxidálható anyagok közbeavatkozásához vezet.

Feltétlenül szükséges valamely testfolyadékban, különösen pedig teljes vérben lévő glukóz fajlagos koncentrációjának a sikeres és reprodukálható mérése, amely a fent megadott elven alapszik, ha valamely olyan alkalmas berendezést használunk, amely érzékelő elektródot, egy összehasonlító elektródot és megfelelő ellenelektródot foglal magában, továbbá megfelelően jól meghatározott mennyiségű töltésátvivő közvetítő van jelen a mérés folyamán. Ezenkívül előnyös az is, ha a mérést anélkül ismételjük meg, hogy új vérmintát alkalmaznánk és kicserélnénk • · ·»· · · · · * ·· ·· • · · · * · · · · az érzékelő elektródot.

A találmány kidolgozásával olyan módszert szolgáltatunk, amely a fent említett elektrokémiai elven alapszik, a glukózkoncentráció mérésére valamely vizes közegü mintában, például testfolyadékban, különösen a teljes vérmintában, vérplazmában, szérumban, vizeletben vagy nyálban, de az érzékelő elektró/ok/ összetétele és szerkezete olyan, amely biztosítja azt, hogy a töltésátvivő közvetítő elegendő mennyiségben legyen jelen és rendelkezésre álljon ahhoz, hogy biztosítsuk az oxidált formájának a koncentrációját és lényegében állandó értéken tartsuk a mérés folyamán, mimellett az érzékelő elektród vagy elektródok 0 - 250 mV tartományban lévő potenciálnál működik illetve működnek az ezüst/ezüst-klorid összehasonlító elektródhoz viszonyítva, amely körülbelül 145 meq/liter kloridion-koncentrációnál működik /az utóbbi koncentráció ugyanolyan nagyságrendű, mint a humán plazmában, amely körülbelül 100 meq/liter. Ezen túlmenően a mérést megismételhetjük ugyanazzal a mintával és elektródkészülékkel anélkül, hogy további terhelést okoznánk a betegnek.

Azt találtuk, hogy viszonylag kis potenciálon működő érzékelő elektród jobb jel/hang arányt biztosít és a mérések nagyobb pontosságát, valamint jobb reprodukálhatóságát eredményezi.

Ezenkívül az érzékelő elektród viszonylag kis és állandó feszültségen történő működése nagyon fontos, ha a glukóztól eltérő, a vérben lévő más oxidálható anyagok beavatkozását is el kell kerülnünk., Ezt kifejtjük a következőkben, de megjegyezzük, hogy a redox-potenciál« megnevezés a redox-pot énei álnak az összehasonlító elektródhoz való olyan viszonyát jelenti, amely hasonlítható az ősz»»H4 ti

- 18 szehasonlító elektródhoz, amelyet a találmány szerint használunk.

Olyan anyagokat, amelyek olyan redox-poténeiálokkal rendelkeznek, amelyek kisebbek, mint a töltésátvivő közvetítő, például az Ι,Ι’-dimetil-ferrocén redox-poténeiálja, amelynél az érzékelő elektród működik, ha azok jelen vannak a mintában, együtt határozzuk meg a találmány szerinti módszerrel. Ismereteink szerint csupán nagyon kevés olyan oxidálható anyag - ha egyáltalán van -, amelynek a redox-potenciálja az l,l*-dimetil-ferrocén potenciáljánál kisebb, általában valamely testfolyadékban, különösen a vérben lehet jelen, amely olyan egyénektől, például betegektől, származik, akik diabetes mellitus-ban szenvednek. A találmány szerinti eljárás előnye az, hogy az a potenciál, amelynél az elektródkészülék működik, viszonylag kis értéken tartható, mivel a glukóznak glukonsawá történő oxidálása enzimesen inkább elérhető, mint elektrolitikusan, és a töltésátvivő közvetítő olyan nagy mennyiségben van jelen,hogy/a/ a redukált forma százalékos kimerülése az oxidált fonna veszteségének köszönhetően a vizes közeghez viszonyítva nagyon kicsi, így a redukált forma koncentrációja az érzékelő elektródban lényegében állandónak tekinthető, és /b/ az alkalmazott potenciál, amely szükséges körülbelül, a redox-folyamat létrehozásához a CTM/CTM⁺ számára, viszonylag kicsi.

Egy út bármely lehetséges közbeavatkozó anyagból származó közreműködés megszüntetéséhez az, hogy olyan módszert használunk, amely lehetővé teszi, hogy minden egyes közbeavatkozó anyagból származó közreműködést leszámítsunk az egész jelből annak érdekében, hogy a glukózkoncentráció megbízható mérését biztosítsuk.

Az előnyös találmány szerinti módszer az, amelyet viszony• ·

- 19 lag kis és lényegében állandó feszültség mellett vitelezünk ki és ugyanakkor reprodukálható, továbbá nagy mértékű az érzékenysége. Ezenkívül a találmány szerinti módszer lehetővé teszi két különböző érzékelő elektród használatát, például inaktivált glukóz-oxidázt magában foglaló vak érzékelő elektródot, amelyet melegítéssel denaturáltunk, és egy mérőelektródot, amely aktív glükóz-oxidázt tartalmaz, alkalmazhatunk, mimellett a vizes mintában jelenlévő közbeavatkozó anyagokból keletkező jelek a vak érzékelő elektród útján, míg a glukóz és a közbeavatkozó anyagok összkoncéntrációjának megfelelő Jelek annak az érzékelő elektródnak az útján kerülnek kijelzésre, amely az aktív glukózt tartalmazza. így tehát, ha kivonjuk a korábbi jeleket a későbbi jelekből, akkor a mintában lévő glukózkoncentráció fajlagos nagyságát kapjuk.

Mostanáig ilyen érzékeny és lényegében fajlagos módszert még nem írtak le a glukózkoncentrációnak testfolyadékban, különösen valamely teljes vérben, töténő meghatározására.

Az elektródkészülék

A találmány szerinti elektródkészülék egy elektródkészülék-testet /amelyet elektródtest-tagnak is nevezünk/ és elektródokat tartalmaz. A következőkben az elektródkészülék előnyös kiviteli alakjának a felépítését ismertetjük.

Az elektródkészül éktest

Az elektródkészüléktest egy hengeres rudalakú test lehet, ·»<

- 20 amely szeletelhető polimer anyagból készült és szükség esetén adalékanyagokat zárhat magában annak érdekében, hogy olyan polimer anyagot kapjunk, amely elég hidrofil ahhoz, hogy előnyös érintkezést biztosítson a vizes minta és az elektródkészülék között.

Az elektródtest-tag alkalmas módon valamely műanyagból, így polimer anyagból készült. Ilyen anyag valamely elektromosan szigetelő vagy elektromosan vezető típusú lehet. Az utóbbi esetben az elektródtest-tag magában elektródként működhet, ahogy fent említettük.

Az elektródkészüléktest alkalmas módon polimer anyagokból készül, ilyenek a polietilének, az ÉVA, poliuretán vagy a polivinilklorid/ok/. Egy előnyös anyag a polietilén, így a nagy sűrűségű polietilén vagy a kis sűrűségű polietilén, különösen elegyben, mimellett az arány a nagy sűrűségű polietilén és a kis sűrűségű polietilén között 1:10 és 1:01 közötti, előnyösen 1:5 és 1:0,5 közötti tartományban van, különösen pedig 1:1 nagyságú. Megfelelő adalékok használhatók az elektródkészülék felületének a jobb nedvesítésére, például jobb érintkezés létesítésére a vizes közeg mintája és az elektródkészülék felülete között. Megfelelő adalékok a polietilén-oxid, a glicerol-zsírsavészterek vagy az N,N-bisz/2-hidroxi-etil/-dodekán-amid,

Az elektródkészüléktest legalább két hosszanti csatornával rendelkezik, amelyekben elektródokat helyezünk el. Két csatorna esetében azok az elektródok, amelyeket a csatornákban helyezünk el a következők: egy érzékelő elektród, valamint egy kombinált öszszehasonlitó elektród és egy ellenelektród. Három csatorna esetén az érzékelő elektród, az összehasonlító elektród, és az ellenelektród van külön-ktilön elhelyezve az egyes csatormékban, vagy két érzékelő elektród, amelyek azonosak vagy különbözők lehetnek, és egy kombinált összehasonlító elektród és egy ellenelektród van elhelyezve a csatornában. Egy előnyös kiviteli alaknál az elektr ókészül éktest négy csatornát tartalmaz, amelyekből kettő egy-egy érzékelő elektródot /ahol az érzékelő elektródok azonosak vagy különbözők lehetnék/ és a másik kettő egy összehasonlító elektródot és egy ellenelektródot foglal magában.

Azok a hosszanti csatornák, amelyek az érzékelő elektródo/ka/t fogadják be, lényegében ugyanolyan keresztmetszeti átmérővel rendelkeznek a csatorna egész hosszában annak biztosítása érdekében, hogy minden elektród kiemelt érzékeny felülete állandó maradjon egyik méréstől a másikig. így az elektródkészülék egy vékony szeletének a levétele egy új mérés előtt, amelynek eredményeként egy friss felület létesül, nem hozza magával az elektródkészüléktestben bezárt érzékelő elektród/ok/ kiemelt felülete/i/ területének vagy területeinek a változását. Ez a jellemző tulajdonság nagyon fontos, mivel az érzékelő elektród/ok/ kiemelt felületének vagy felületeinek a területében vagy területeiben beállott változás egyik méréstől a másikig megfelelő - közelítőleg lineáris - változáshoz vezet a folytonos jelben és így teljesen új mérési állapotot hoz létre, amely a rendszer más kalibrációjához vezet, például lineáris viszonosságot létesít a mintában lévő glukózkoncentráció és az árán között amelyet az érzékelő elektród paramétereinek a változásai okoznak /például hajlás és metszés alakúi ki/. Abban az esetben, ha • ·

- 22 az érzékelő elektród/ok/ kiemelt felülete/i/ területét vagy területeit lényegében állandónak tartjuk, például mindegyik csatorna átmérője lényegében állandó az egész hosszában, a viszonosság a folyó jelzés és a glukóz között lényegében állandó marad.

Elektródok

A találmány szerinti elektródkészülék előnyösen egy érzékelő elektródot, egy összehasonlító elektródot és egy elleneiektródót foglal magában. Egy előnyös kiviteli formában két érzékelő elektród van jelen.

Az érzékelő elektród

A találmány szerinti érzékelő elektród előnyös kiviteli formában valamely elektromosan vezető anyagot tartalmaz glukóz oxidázzal és a töltésátvivő közvetítővel együtt.

Az elektromosan vezető anyag előnyösen valamely szénalapú anyag, így felületén oxidált grafitrészecskékből álló anyag. A részecskék nagysága legfeljebb 50 yum, előnyösen azonban 1-20 /um nagyságrendben van.

Egy előnyös változatban az elektromosan vezető anyag valamely szénalapú paszta, amely pasztásító anyagot tartalmaz. Használható pasztásító anyagok olyan nem-poláros anyagok lehetnek, amelyek lényegében nem elegyíthetők vízzel, így paraffin, paraffinolaj, szilikonolaj és hasonlók, elsősorban paraffinolaj,jönnek számításba.

A nem-poláros pasztásító anyag mennyisége a pasztában elő• ·

- 23 nyösen körülbelől 30 - 40 %, főképpen pedig 30 - 45 % a szénalapú anyag, például a grafitbázisú anyag, a részecskék és a pasztásító anyag össztömegére számítva.

A pasztásító anyag hordozóanyagként és diszpergálóanyagként szolgál valamely töltésátvivő közvetítő számára és szabályozza a töltésátvivő közvetítő felszabadulását ellenőrzött módon a mérés folyamán. Ezen túlmenően a pasztásító anyag összetartó anyagként is szolgál azzal, hogy kitölti a grafitrészecskék közötti hézagokat.

A töltésátvivő közvetítő, amely jelen van az érzékelő elektródban, előnyösen olyan szerves fémvegyület, amelynek az Eq redő x-pot énei ál ja 0 - 150 mV tartományban van, a szerves fémvegyület előnyösen jól oldódik valamely nem-poláros pasztásító anyagban, így paraffinolajban és lényegében oldhatatlan vízben. A szerves fémve gyűl etek egy előnyös típusa valamely met all oc én-származék, amelynek a redukált formája oldható a nem-poláros pasztásító anyagban. A metállocén-származék alkalmasint egy ferrocén-származék, például bisz/ciklopentadienil/-vas/±l/, de más metallocének vagy metallocén-származékok is számításba jöhetnek, így a nikkel Ni/ll/-ként vagy a ruténium Ru/ll/-kén is alkalmazható.

Előnyös töltésátvivő közvetítők a találmány szerinti használatra a ferrocén-szármázékok, különösen az 1,1*-dimetil-ferrocén.

Az érzékelő elektródban a töltésátvivő közvetítő redukált formában /például 1,1’-dimetil-ferrocénként/ van jelen. A redukált formában lévő töltésátvivő közvetítő viszonylag nem-poláros természetének és vízben való csekély oldhatóságának köszönhetően, az túlnyomóan a nempoláros pasztásító anyagban van jelen, így a

- 24 pasztásító anyag a töltésátvivő közvetítő nagy befogadképességű tartályaként működik.

Ezenkívül a töltésátvivő közvetítő, annak a nem-poláros pasztásító anyagban való oldhatóságától függően, szilárd részecskén formájában is jelen lehat.

Egy előnyös kiviteli formában a pasztásító anyag paraffinolaj és a töltésátvivő közvetítő l,l’-dimetil-ferrocén, amely utóbbi körülbelül 0,01 - 1,5 M, előnyösen körülbelül 0,05 - 1,0 M, különösen körülbelül 0,07 - 0,7 M, elsősorban pedig körülbelül 0,4 - 0,7 M koncentrációban van jelen a paraffinolajban.

A töltésátvivő közvetítő mennyisége a grafitrészecskékhez viszonyítva, 1,1 Mimé til-f errocén töltésátvivő közvetítő esetében, 1 - 550 mg l,l’-dimetil-ferrocén/gram GOD-tartalmú grafit, előnyösen 1 - 100 mg l,l’-dimetil-ferrocén/gram GOD-tartalmú grafit, különösen pedig 10 - 75 mg Ijl’-dimetil-ferrocén/gram GOD-tartalmú grafit nagyságrendben van.

Egy más előnyös változat esetén az l,l*-dimetil-ferrocén koncentrációja a paraffinolajban körülbelül 0,1 M,és 12,85 mg l,l’-dimetil-ferrocén van jelen 1 gram GOD-tartalmú grafitra számítva.

Az enzim a találmány szerinti eljárásnál a glukóz-oxidáz, amely az EC 1.1.3.4, osztályozás szerint egy oxido-reduktáz enzim. Ezenkívül más olyan enzimek is használhatói, amelyek oxido-reduktázok, így például a glukóz-dehidrogenáz, az L-aminosav-oxidáz vagy egy glikolát-oxidáz.

A glukóz-oxidáz, mint enzim előnyösen az érzékelő elektródban az oxidált gráfitrészecskék felületéhez kötődik és/vagy rög- 25 zítve van ez utóbbi részecskéken valamely karbodiimid reagenst, például 1-ciklohexil-3-/2-morfolino-etil/-karbodiimid-meto-p-toluol-szulfonát /N-ciklohexil-N’ -/S /N-metil-morfolino/-etil7-karbodiimid-p-toluol-szulfonátsó/ reagenst tartalmazó anyag segítségével. A glukóz-oxidáz az érzékelő elektródban legalább körülbelül 500 IU/gram grafit, így legalább körülbelül 1000 IU/gram grafit, különösen legalább 2000 IU/ gram grafit, főképpen körülbelül 4000 IU/gram grafit, előnyösen legalább körülbelül 6000 IU/ gram grafit és elsősorban körülbelül 8000 IU/gram grafit mennyiségben van jelen.

Az érzékelő elektród egy fontos jellemzője szerint a glukóz-oxidáz és a töltésátvivő közvetítő lényegében egyenletesen vagy homogénen van eloszolva a széntartalmú pasztában. Ilymódon lehetséges az elektród egy vékony kereszt metsz éti szeletének a levágása és ugyanakkor biztosítva van az, hogy a glukóz-oxidáz és a töltésátvivő közvetítő elegendő mennyiségben legyen jelen az elektród felületén, mi mellett az érzékelő elektród felülete az a felület lesz, amely ki van téve a glukóztartalmú vizes közegnek így valamely vérmintának.

Az érzékelő elektród egy előnyös változatánál a glukóz meghatározásához két érzékelő elektród van jelen az elektródkészülékben. A két érzékelő elektród hasonló vagy különböző lehet. Abban az esetben, ha az érzékelő elektródok különbözőek, akkor az egyik elektród glukóz-oxidázt foglal magában aktív formában, míg a másik elektród a glukóz-oxidázt inaktív formában tartalmazza, amelyet 50 C°-on 24 óra hosszat hőkezeléssel inaktiváltunk.

- 26 Két hasonló érzékelő elektród használatának az előnye a mérésekhez abban van, hogy ilymódon lehetőség nyílik arra, hogy két reagálást kapjunk ilymódon mindegyik érzékelő elektródtól. A reagálás lényegében egyenlő lehet, ha a mérést pontosan végezzük. Két hasonló elektródtól kapott különböző reagálás irreális mérést jelent, amely például azt jelzi, hogy az érintkezés nem megfelelő a minta és az elektródok között.

Két olyan különböző érzékelő elektród használatának az előnye, amelyek közül az egyik aktív enzimet és a másik nem-aktivált enzimet tartalmaz, abban van, hogy ilymódon lehetővé válik az, hogy egy vak reagálást kapjunk a nem-aktivált enzimet tartalmazó elektródtól, mimellett a beavatkozó anyagokból származó reagálásokat kivonhatjuk az aktív glukóz-oxidázt tartalmazó elektróddal végzett mérésből.

A találmány szerinti eljárásnál a glukózkoncentráció mérését valamely vizes közeg mintájában az érzékelő elektród és egy összehasonlító elektród közötti feszültségnél végezzük, amelyek érintkeznek a vizes közeg mintájával. Ez a feszültség körülbelül 0 - 250 mV tartományban van amikor az összehasonlító elektród olyan Ag/AgCl összehasonlító elektród, amely körülbelül 145 meq/liter kloridion-koncentrációnál dolgozik, vagy amikor az összehasonlító elektród különbözik attól, amely abban a tartományban van, amely köiíllbelül 0 - 250 mV tarománynak felel meg egy Ag/AgCl összehasonlító elektród ellenében,amely körülbelül 145 meq/liter kioridi on-konc éntrác i ónál dolgozik·

Abban az esetben, ha például az alkalmazott potenciál az alkalmazott érzékelő elektródnál olyan összehasonlító elektród- 27 dal szemben, amely Ag/AgCl-t tartalmaz 1 mólos KCl-oldatban / 7 /, 160 mV, ez az érték megfelel 110 mV alkalmazott feszültségnek, ha a mérést egy Ag/AgCl elektróddal végezzük körülbelül 145 meq/liter / 7^ / klóridion-kloncentradónál. Ez az összefüggés a következő egyenletből származtatható le, amely megfelel a Nerstian-féle képletnek:

E - E_o - /RT/nF In / £Cl“_7_a/ZCl“J7_b / Behelyettesítve a megfelelő értékeket az egyenletbe, az eredmény a következő:

Ε = E - 50 mV o

Az összefüggés azt mutatja, hogy a feszültség az összehasonlító elektródban 160 rnV-rcl 110 mV-ra változik egy összehasonlító elektródtól·, amely Ag/AgCl-t tartalmaz 1 mólos agarózgéles KCloldatban, olyan összehasonlító elektródig, amely Ag/AgCl-t tartalmaz és 145 meq/liter kloridion-koncentrációnál dolgozik.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös változatában a feszültség az érzékelő elektród és az Ag/AgCl összehasonlító elektród között,amely mintegy 145 meq/liter kloridion-koncentrációnál dolgozik, körülbelül 0 - 200 mV tartományban, előnyösen körülbelül 10 - 150 níZ tartományban, különösen 20 - 120 mV tartományban van, így 30 mV, 50 mV vagy 110 mV.

Az érzékelő elektród készítése

Egy előnyös érzékelő elektródot glukóz meghatározására a következőkben ismertetésre kerülő módon készíthetünk, amelynek során az elektródanyag előállítását, valamint az elektródtestben • · ·· · ··· • · « ·a ♦ · ·· · • · · ·« • · ·· ·

-28 lévő érzékelő elektród csatornájának vagy csatornáinak a töltését elvégezzük.

A szénrészecskéket, előnyösen a grafitrészecskéket, felületileg oxidáljuk melegítéssel, például 100 C°-on előre meghatározott ideig valamely jól szellőztetett, folytonosan köbeforgatott edényben száraz légköri levegő jelenlétében. Ezeket az oxidált grafitrészecskéket aktiváljuk l-ciklohexil-3-/2-morfolinoetil/-karbodiimid-meto-p-toluol-szulfonáttal /N-ciklohexil-N*-/N-metil-morf olino/-etil7-karbodiimid-p-toluol-szulf onáts óval/, például 42,3 mg/gram felület-oxidált grafitrészecske menynyi s éggel. Az aktiválást úgy végezzük, hogy a grafitrészecskéket az l-ciklohexil-3-/2-morfolinoetil/-karbodiimid-meto-p-toluol-szulf onáttal, amelyet vizes puffer-oldatban, például 4,76 pH-jú acetát-puff erben , oldunk, az egészet összekeverjük és ezt követően tovább keverjük folyamatosa 2-4 óra hosszat szobahőmérsékleten. Keverés után az elegyet néhányszor /például 4-7 alkalommal/ desztillált vízzel mossuk megközelítően semleges /5 - 7/ pH-ig és a karbodiimiddal aktivált grafitrészecskéket szárítjuk a víz elpárologtatósa útján, például fokozott lepárlással szellőztetés közben vagy csökkentett nyomáson szobahőmérsékleten vagy liofilizáljuk. A glukóz-oxidáznak a karbodiimiddel aktivált grafitra történő rögzítése előtt a gluk óz-oxidázt vizes pufferben oldjuk, amely megfelelő pH-val rendelkezik ahhoz, hogy az enzim elég stabilis legyen, és tartalmaz egy kapcsoló reagenst az enzimnek a karbodiimiddel aktivált grafithoz való kapcsolására, például olyan foszfát-pufferben oldjuk, amelynek a pH-ja 7,3 és 4 tömeg % glutáraldehidet /például glutár-dialdehidet/ tartalmaz.

- 29 Az alkalmazott puffer mennyisége például 2 ml/gram karbodiimiddel aktivált grafitrészecske és az alkalmazott enzim mennyisége például legalább 4000 IU, előnyösen 8000 IU 1 gram karbodiimiddel aktivált grafit részecskére vonatkoztatva. A rögzítést úgy végezzük, hogy a karbodiimiddel aktivált grafitrészecskéket szuszpendáljuk a pufferben, amely az enzimet és a kapcsoló reagenst tartalmazza. A szuszpenziót folytonosan keverjük 16 óra hosszat 4 C°“On, utána a vizet lepárlással, például csökkentett nyomáson és szobahőmérsékleten való lepárlással,vagy liofilizálássál , eltávolítjuk. Abban az esetben, ha glut áraldehidet használunk kapcsoló reagensként, akkor az enzim, előnyösen a glukóz-oxidáz, kovalensen kötődik a grafitrészecskékhez. Az enzim fizikai adszorpciója a részecskék felületére bizonyos mérvű fontossággal bir az enzimnek a részecskéken való rögzítésénél.

A következőkben a GOD-tartalmú grafit” megnevezést olyan karbodiimiddel aktivált grafitrészecskék jelölésére használjuk, amelyek a glukóz-oxidázt foglalják magukban, és a részecskéket a fent leírt módon állítjuk elő.

A GOD-tartalmú grafitot átengedjük egy 48 mesh méretű szitán /a mesh méret olyan szitának felel meg, amely 297 yum lyukbőséggel rendelkezik/ és a szitált anyagot ezután összekeverjük elegendő mennyiségű pasztásító anyaggal, például paraffinolajjal, amelyben a töltésátvivő közvetítőt,például az l.l'-dimetil-ferrocént feloldottuk. Előnyösen az l,l’-dimetil-ferrocén-oldat koncentrációja körülbelül 0,01 - 1,5 M, különösen körülbelül 0,05 - 1,0 M, főképpen körülbelül 0,07 - 0,7 M,, elsősorban körülbelül 0,1 - 0,7 M és legfőképpen 0,4 - 0,7 M paraffinolaj bán. Az l,l’-dimetil-ferrocén mennyisége a paraffinolajban nagyobb, mint a kívánt és végső mennyiség az érzékelő elektródban. Ennek az az értelme, hogy lehetőleg olyan GOD-tartalmú grafitdiszpérzi ót kapjunk az 1,1' -dimetil-ferrocén-oldatban, amely olyan állagú, hogy lehetővé teszi az elekt ódeszköztestben lévő megfelelő csatorná/k/ba való töltést. A felesleges mennyiségű l,l’-dimetil-ferrocén-oldatot könnyen visszanyerjük centrifugálással az elektródkészüléktestben lévő érzékelő elektród csatornájába vagy csatornáiba történő töltés után. Az alkalmazott 1,1*-dimetil-ferroc én mennyisége előnyösen 3 - 4-szer nagyobb, mint az a mennyiség, amely szükséges ahhoz, hogy kialakítsunk körülbelül 10 - 75 mg végső l,l*-dimetil-ferrocén-koncentrációt egy gram GOD-tartalmú grafitra vonatkoztatva az érzékelő elektródban és körülbelül 23 ml mennyiségű, előnyösen körülbelül 0,07 - 0,7 M koncentrációjú, különösen pedig körülbelül 0,4 - 0,7 M koncentrációjú 1,1*-dimetil-ferrocént alkalmazunk rendszerint egy gram GOD-tartalmú grafitra számítva.

Annak érdekében, hogy megtöltsük az érzékelő elektródcsatorná/ká/t^ az elektródkészüléktestet egy speciális tartóba helyezzük, amelynek a tétjén egy kis tölcsér alakú tartály van elhelyezve. A diszperziót, amely GOD-tartalmú grafitot és 1,1’-dimetil-ferrocént tartalmaz paraffinolajos oldatként, ezután tartályba töltjük. A töltött tartállyal ellátott elektródkészüléktestet ezután centrifugáljuk körülbelül 15 000 - 50 000 x g mellett körülbelül 5-30 percig, előnyösen azonban a centrifugál ást 20 000 x g-nél végezzük 10 percig, az elektródkészüléktestet fordított helyzetbe állítjuk a centrifugál ás alatt /például olymódon, hogy a készüléknek az a vége, amelyről a szeleteket később levágjuk, lég• ·4· * · · · · • « ·· 9 • · · ·4 < ··9 ·

- 31 felül legyen, a tölcsér alakú tartályt pedig behelyezzük ebbe a végébe. A centrifugál ásnál a levegő eltávozik a csatornából és a GOD-tartalmú grafitrészecskék leülepednek, a térközök a részecskék között megtelnek a paraffinolajban lévő l,l*-dimetil-ferrocénnel és a paraffinolajban lévő felesleges l,l’-dimetil-ferrocén felülúszóként fennmarad a felső részben. Centrifugálás után a paraffinolajban lévő felesleges 1,1’-dimetil-ferrocén könynyen eltávolítható és az érzékelő elektród felülete egyszinten lesz az elektródkészüléktestnek a felületével az elektródkészülék egy megfelelő kereszt metsz éti részének a levágása esetén.

Azok az előnyök, amelyeket elérünk a fent említett módszerrel, amelyet az elektródkészüléktestben lévő érzékelő elektród csatornája vagy csatornái készítésére és töltésére használunk, abban mutatkoznak meg, hogy az érzékelő elektród/ok/ alkotóit egyenletesen és homogénen helyeztük el a grafittartalmú pasztában, a GOD-tartalmú részecskék között lévő közti részek a paraffinolajban lévő l,l’-dimetil-ferrocénnel vannak kitöltve úgy, hogy lényegében nem maradnak levegőbuborékok az érzékelő elektród/ok/ban.

Az elektródkészülékben lévő érzékelő elektród csatornájának vagy csatornáinak más töltési módja abban áll, hogy az elektródkészüléktestet megfelelően rögzítjük és ezt követően vákuumban megtöltjük; például az érzékelő elektródcsatomá/ka/t megtölthetjük GOD-tartalmú pasztának a csatomá/k/ba való préselése útján megfelelő készülék és présszerszám használatával is.

Egy más út az érzékelő elektród előállítására abban áll, hogy a GOD-tartalmú grafitrészecskéket, a töltésátvivő közve-32títőt, előnyösen az l,l’-dimetil-ferrocént, magában foglaló oldattál, amely oldatot n-pentánt és pasztásító anyagot, például paraffinolajat tartalmazó el eggyel készítettünk, összekeverjük. Alapos keverés után az n-pentánt lepárlással eltávolítjuk és a pasztát vákuum alatt a csatornákba töltjük. Az n-pentánt más illékony, nem-reagáló, szerves oldószerekkel helyettesíthetjük, amelyekben a töltésátvivő közvetítő oldódik, például petroléterrel.

Megfelelő mennyiségek például az utóbbi módszerrel végzendő készítéshez: körülbelül 10 - 15 mg l,l*-dimetil-ferrocén, előnyösen 12,85 mg l,l’-dimetil-f errocén, 0,2 - 1,0 ml paraffinolaj, előnyösen 0,6 ml paraffinolaj, és 4 - 5 ml n-pentán egy gram GODtartalmú grafitra számítva.

Más változatban a megfelelő mennyiségek a következők: körülbelül 50 - 75 mg 1,1’-dimetil-ferrocén, előnyösen 64,25 mg 1,1*-dimetil-f errocén, 0,2 1,2 ml paraffinolaj, előnyösen 0,6 ml paraffinolaj és 4 - 5 ml n-pentán egy gram GOD-tartalmú grafitra számítva.

összehasonlító elektród

Az összehasonlító elektród bármely hagyományos típusú, fizikailag alkalmas összehasonlító elektród lehet. így például ezüst/ezüst-klorid összehasonlító elektród vagy ennek változata, amely kálium-klorid vizes oldatát /például 1 mólos oldatát/ foglalja magában valamely gélben /például agarózgélben/ és a fenéken egy ezüst/ezüst-klorid elektróddal. A találmány szerinti eljárásnál az ezüst/ezüst-klorid elektród előnyös. Ez az elektród

- 35 olyan ezüsthuzalt tartalmaz, amelyen egy ezüst-klorid réteget f erri-klorid-oldatba való bemárt ássál vagy elektrolitikus kezeléssel 0,1 mólos hidrogénklorid-oldatban alakítunk ki. Az ezüsthuzal meglehetősen vékony, előnyösen körülbelül 100 - 300 /Um, különösen 200 /um átmérőjű. Más változatban az összehasonlító elektród megfelelő számú, ezüsklorid bevonattal ellátott ezüsthuzalt foglal magában, ahol a huzalok átmérője körülbelül 20 ym és 200 /Um között van, előnyösen körülbelül 30 yum.

Azt követően, hogy leválasztottuk az elektródkészülék keresztmetszeti szeletét a mérés megvalósítása előtt, magától értetődően az ezüsthuzal frissen kiemelt keresztmetszeti felületét nem sokáig fedi be az ezüst-klorid. Olyan vizes közeg mintájának a kitétele esetében,amely legalább mérsékelt koncentrációban tartalmaz kloridionokat /így teljes vérmintában vagy vizeletben/ az utóbbi kereszt metszeti felület gyorsan bevon ódik az ezüst-klorid azonos értékű rétegével az ezüsthuzalból származó ezüst és a vizes közegben jelenlévő klorid közötti reakció következtében. A vizes közegben jelenlévő klorid az összehasonlító elektród kiemelt ezüstfelületének a széléről származó ezüst-klorid oldódásánál szabadulhat fel és/vagy a mintában lévő kloridion-tartalomból származhat. Olyan esetben, ahol a vizes minta maga tartalmaz csupán kis mennyiségű kloridiont, akkor előnyös olyan összehasonlító elektród használata, amely nagyobb számú ezüsthuzalt tartalmaz, mivel ekkor nagyobb ezüst-kloridot tartalmazó felület áll rendelkezésre ahhoz, hogy az összehasonlító elektród felületének a széléről kloridionok szabaduljanak fel és jussanak a vizes mintába, amelynek eredményeként kialakul a szükséges ezüst-klorid- 34 réteg az ezüsthuzal keresztmetszeti felületén.

Más változatban az összehasonlító elektród bármilyen szeletelhető műanyagból készíthető, amelybe olyan por van beágyazva, amely kis mennyiségű ezüstrészecskét és ezüst-klorid részecskét foglal magában.

Az összehasonlító elektródot előnyösen úgy készítjük, hogy az ezüsthuzalt vagy -huzalokat, amely/ek/en az ezüst-klorid réteget kialakítottuk, besüllyesztjük az elektródkészüléktest öszszehasonlító elektródcsatornájába. Az ezüst/ezüst-klorid elektródot ezután megfelelő helyzetben rögzítjük a csatornában, például olymódon, hogy kétkomponensű epoxiragaszt ót nyomunk be a csatorna szabad résébe.

ÉLI enel ektr ód

Az ellenelektród előnyösen körülbelül 100 - 300 /Um átmérőjű ezüsthuzal /hasonlóan az összehasonlító elektród előnyös kiviteli alakjában alkalmazott huzalhoz/. Ez is készíthető bármely elektromosan vezető, szeletelhető, polimer-alapú anyagból., például műanyagból, vagy valamely elektromosan vezető szénalapú pasztából, például grafit bázisú pasztából.

A mérésnél az ellenelektród olyan elektromos áramot szolgáltat amely ellensúlyozza az érzékelő elektródnál fejlődő áramot, amely a minta hatásának kitett felületnél az elektrokémiai reakciónak az eredménye, és eredményként meghatározott, állandó feszültség tartható fenn az érzékelő elektród és az összehasonlító elektród között.

- 35 Elméleti magyarázat

Nagyon fontos az, hogy egy a találmány szerinti elektródkészülék érzékelő elektródjának a működése viszonylag kis és állandó feszültségen menjen végbe, ha el kell kerülni a vérben lévő, a glukóztól különböző oxidálható anyagok közbeavatkozását.

Ezenkivül a mérésnek reprodukálhat ónak és a pontosságnak nagyon jónak kell lennie, különösen kis glukózkonc ént ráci cknál /ez lehet az eset például tiypoglycaemias /alacsony vércukorszintü/ kómában lévő betegeknél/. A betegnek magának képesnek kell lennie arra, hogy ellenőrizze az elektródkészülék pontos működését egy egyszerű teszt-oldat használatával és végül lehetséges legyen az, hogy az érzékelő széles skálán dolgozzék pontos és fajlagos meghatározás céljából.

Annak megértése érdekében, hogy miképpen teljesítsük ezeket a találmánnyal kapcsolatos feltételeket, szükség van a találmány szerinti elektródkészülék, különösen az érzékelő elektród, működési mechanizmusának a megismerésére.

Anélkül, hogy bármilyen különleges elmélethez ragaszkodnánk, egy modellen bemutatjuk a működés elvét, amely a következő:

A főbb pontokat az alábbiakban foglaljuk össze:

- A pasztásító anyag /PM/ és a vizes közeg közötti érintkező felületnél a pasztásító anyagban lévő töltésátvivő közvetítő koncentrációja és ugyanennek az anyagnak a vízben lévő koncentrációja közötti arányt a megfelelő megoszlási hányados határozza meg. így abban az esetben, ha rögzítjük a koncentrációt a pasztásító anyagban, akkor jól meghatározott a koncentráció a vizes közeg• · · • · • · · · · « · · · ·

- 36 ben az érintkező felületnél.

- A töltésátvivő közvetítő /CTM/ redukált formája a pasztásító anyagból abba a reakciórétegbe diffundál, amely az érzékelő elektród kereszt metszeti felületének a közvetlen közelében van. Az áramlás arányos a pasztásító anyag /PM/ felülete és a szén /grafit/ felülete közötti gradienssel, amelyhez a GOD kötődik vagy amelyen adszőrbeál ódik. Az összefüggés az áramlás /F/ és a gradiens között a következő képlettel írható le:

F = P /M_p - M_c/ /1/ ahol

P = a látszólagos áteresztőképesség /cm.sec^-1/;

M « a közvetítő koncentrációja a PM felületénél, feltételezett £7 állandó;

M ss a közvetítő koncentrációja a szénfelületnél.

c

A szén/grafit/felületnél az érzékelő elektródban a CTM oxidálódott CTM⁺-vá. Ahogy feltételezhető ez egy Nerstian változás és közelítőleg a következő összefüggéssel írható le:

E - E_q =s RT/nF lóg / £CTM⁺__7 / ΓCTM_7 /2/ ahol E az elektródpotenciál egy választott referenciaponthoz viszonyítva és E_q a standard elektródpotenciál ugyanahhoz a referenciaponthoz viszonyítva, és /n = 1/: például /~CTM⁺_7 / /“CTM_7 = exp /”/E-E_q/F/RT

Megjegyezzük, hogy az E potenciál érték a /“CTMJ7 / /”CTM_7 aránynak és nem a CTM⁺ / /~CTM⁺ J / abszolút koncentrációjának a függvénye.

- 37 Mindkét fajta CTM és CTM* bediffundál a vizes közegbe az érzékelő elektród felületének a közelében olymódon, hogy azok tényleges koncentrációit a reakciórétegben nem lehet előre pontosan megmondani.

Mindkét fajta diffúziót az F árammal kell kiegyenlíteni.

Ez nem meríti ki a PM-ben lévő közvetítő-készletet, és ezért a töltésátvivő közvetítőnek oldhatóbbnak kell lennie a PM-ben, mint a vizes közegben. Glukóz hiánya esetén a CTM* folyamatos termelése a grafitfelületen és beszivárgása a körülvevő vizes közegbe /ömledékbe/ felelős az 1^ háttér-diffúziós áram egy részéért. A háttéráram fennmaradó része főként a vérben és éppen magában a GOD-ban lévő nem meghatározott idegen vegyianyagok jelenlétének köszönhető. A CTM fajták diffúziója nem termel semmiféle áramot.

Abban az esetben, ha az alkalmazott feszültség fokozatosan emelkedik nulláról kiindulva, akkor a CTM* mennyisége megfelelően növekszik az érzékelő elektród felületén, növelve a CTM* elszivárgását és így az I^-t. Mihelyt az áramlás /flux/ növekszik, a koncentrációgradiens kialakul a PM-felület és a szénfelület között és az M csökken, és ennek a gradiensnek korlátozó értéc ke van, amikor nullára csökken.

Ez a viselkedés kiszámítható és zárt formaoldat kapható. Más változatban ez szimulálható. Az összehasonlítást az elmélet és a kísérlet között a 27. ábra szemlélteti.

Valamely tényleges elektródra megközelítő értékek találhatók P és Mp számára az 1^ maximum-ért ékből és annak f élhull ámpotenciáljából, /E = I^/max//2-nél/. Ez a két paraméter jellemzi az érzékelő elektródnak ezt a részét.

- 38 Glukóz jelenlétében az enzim /GOD/ szerepet kezd játszani. Mind a glukóz oxidációjának, mind az elektronátvitelnek a pontos mechanizmusa, amely végbemegy az enzim redukált formájából a töltésátvivő közvetítőhöz való átmenetnél nem ismert. A meglévő adatok azonban mind minőségileg, mind mennyiségileg -szerintünk - legalább részben - magyarázhat & a következő kinetikai összefüggéssel, amely összeegyeztethető az ismert sztöchiometriával:

A glukóz átalakulási sebessége a következő egyenlettel írható le:

V max

V sa ............ - — .............. -x /3/ ¹ + Kn/Zglukóz/ + K_f/ /~CTM⁺_7^ ^Vmax egy amplitúdó-paraméter /kitérési paraméter/ /például egy ⁿmaximumⁿsebesség/ és

K„ valamint K~ állandók m 1

A katalitikus /reakciógyorsító/ áram a glukózoxidációnak köszönhetően ilymódon jellemezhető a fenti három paraméterrel, amelyek a V_max> K_m és a K^. Ezek közül csak az első manipulálható gyakorlati úton. A katalitikus áram rárakódik az 1^ háttéráramra.

A 28. ábra a katalitikus áram rárakódását és a háttéráramot mutatja be, amelyek mindegyikét szimulálva és kísérletileg határoztuk meg.

A 28. ábrából látható világosan, hogy az I katalitikus áram c erősíti a diffúziós áramot, más szavakkal amikor az utóbbi már elért egy vízszintes szakaszt /platót/. A fentiekből látható, hogy ilyen körülmények között a CTM koncentrációnak a szénfelületnél

- 39 /Μ / nagyon kicsinek kell lennie, és a CTM újraf el töltését a PMV fázisból teljes energiá-nál, például maximálisan elvégezzük, mert az - M_c gradiens nem emelkedhet tovább az ívnél, például az érzékelő elektródfelület vizes közegben történő vezetése esetében. Látható mind elméletileg, mind gyakorlatilag, hogy a reprodukálhatóság és/vagy a jel/hang-arány gyenge ebben a működési tartományban.

Annak érdekében, hogy még jobb reprodukálhatóságot érjünk el, arra van szükség, hogy szétválasszuk a feszültség-abcissza mentén a katalitikus hullámot a diffúziós hullámtól. Az előbbinek kisebb feszültségnél kell kialakulnia olyan tartományban, amelyben a diffúziós áram messze van az elérhető maximumától. Szerencsére ezt könnyen elérhetjük, ha növeljük a töltésátvivő közvetítő koncentrációját. Az ³² ^d ^szamara koncentrációtól független, míg az E_cl/₂ /E = I_c/max//2-nél/ az I_c számára elmozdul a kisebb feszültségek felé, amikor a töltésátvivő közvetítő koncentrációja növekszik. Ez a pont rendkívül fontos. Az I elválasztása I^-től ennek az érzékelő elektródelvnek messze a legfontosabb szempontja. A megbízhatóság elérhető azzal is, hogy a CTM⁺-konc ént ráció szokásos szabályozását, amelyet a feszültségváltoztatás segítségével végeztünk, a pasztásító anyag szakszerű megválasztásával helyettesítjük.

Az I_c-nek az I^-től való elválasztását mind tapasztalati /kísérleti/, mind szimulációs úton a 29. ábrán mutatjuk be.

Ennek a technikának két fontos előnye a nagyon kis háttéráram nulla glukózkoncentrációnál, amely lehetővé tesz egy egypontos” kalibrálást, és az hogy javított linearitáshoz vezet

- 40 /nagy /”CTM⁺_7 -nál/, ahogy a /3/ összefüggéstől várható és a

30. ábrából kitűnik.

A jelen módszereket alkalmazó meghatározások a következők:

/1,1 *-dimetil-ferrocénnel, mint CTM-mel, és Ag/AgCl összehasonlító elektróddal 145 meq/liter klorid-koncentrációnál, például olyan klorid-koncéntrációnál működő módszer, amely nem különbözik lényegesen attól, amelyet a normál, humán teljes vérplazmában találtunk/ ^Edl/2

1^ számára

225 mV felső határ 225 + 20 mV alsó határ 225 - 50 mV

I_c számára kisebb, mint 0

Előnyös üzemi feszültség 20 - 100 mV, különösen 20 - 30 mV;

működési tartomány 20-tól 200 mV-ig.

Azt találtuk, hogy az 1,1’-dimetil-ferrocén megoszlási koefficiense paraffinolaj és tiszta víz között 1000 - 5000 tartományban van.

Módszer annak bizonyítására, hogy a töltésátvivő közvetítő elegendő mennyiségben van jelen az érzékelő elektródban

A töltésátvivő közvetítőnek az érzékelő elektródban való jelenléte nagyon fontos jellemzője a találmánynak. A mennyiségnek az elektródkészülék életének az idejében elég nagynak kell lennie annak biztosítása érdekében, hogy a töltésátvivő közvetítő oxidált formájának a koncentrációja a vizes mintában lényegében állandó legyen a mérés folyamán.

A találmány szerinti érzékelő elektród fent megadott részle* ·· · · • · · · · » Μ «♦

- 41 tes meghatározásához a következő módszer használható annak bizonyítására, hogy elegendő mennyiségű l,l^r-dimetil-ferrocén van jelen az érzékelő elektródban.

Azt, hogy a töltésátvivő közvetítő, például az l,l’-dimetilferrocén redukált formája elegendő mennyiségben rendelkezésre áll-e, azzal az elektródárammal határozzuk meg, amelyet akkor gerjesztettünk, amikor egy szabványos glukózmentes mintán, például polivinil-pirrolidon oldaton végezzük a mérést. A gerjesztett folyóáram egy Nerstian-féle összefüggéshez igazodik és a háttéráramra történő korrigálás után az összefüggés megküzelítően a következő:

^x+25 mV ¹ as e ^Tx / ahol e a természetes logaritmus alapja/ a feszültség letapogatás alapján 0 - 25 m^ /0 x 250 mV/ tartományban van. Az adott feszültség az érzékelő elektród és egy megfelelő összehasonlító elektród, így Ag/AgCl elektród, közötti feszültség, és jellemző továbbá, hogy a mérést olyan feszültségnél végezitík, ahol az áram/feszültség görbe hajlásának abszolút értéke lényegében nulla és kisebb, mint 0,01 yuA/πΛΓ.

A találmányt a következőkben a csatolt ábrákra hivatkozva mutatjuk be.

Az 1. ábra a találmány szerinti mérőberendezés első kiviteli alakjának távlati képe;

a 2. és 3. ábrák egy elektródegyüttes vagy elektródkészülék nagyított változatai oldalnézetben, amelyeken egy vágó ellentag

- kJ a 21 - 24. ábrák a 20. ábrán látható alaptípus /prototípus/ egyes részlegei elektronikus áramköreinek a blokkdiagramképeit mutatják be, a 25. ábra egy próbapadkészülék segítségével létesített reakció blokkdiagramképe, amely egy a találmány szerinti berendezéssel gerjesztett áramreakció függő viszonyát szemlélteti egyrészt a berendezés két elektródjához szállított polarizáló áram, másrészt a minta glukózt art; almának a függvényében, a 26. ábra két olyan reakciógörbe diagramját mutatja be, amelyet a találmány szerinti berendezés elektródkészülékének két komponensét alkotó két érzékelő elektród gerjesztett, a 27A. és 27B. ábrák feszültség/különböző áram elméleti és kísérleti görbéit szemléltetik különböző 1,1’-dimetil-ferrocén- konc ént rác i ókr a, a 28A. és 28B. ábra a feszültség/diffűziós+katalitikus áram elméleti és kísérleti görbéit mutatja be különböző glukóz-koncentrációkra, a 29A. és 29B. ábrák a fészültség/diffűzi ós+ katalitikus áram elméleti és kísérleti görbéit tüntetik fel különböző glukózkoncentráci ókra, a 30A. és 30B. ábrák a feszültség/diffűzi ós+katalitikus áram elméleti és kísérleti görbéit mutatják be különböző glukóz-koncentrációra , a 30C. ábra kalibrációs görbéket mutat be glukóz-konc entrrációra humán teljes vérre integrált áram függvényében két különböző feszültségnél.

• ·

- 44 Az 1. és 5 - 7. ábrákon bemutatott mérőberendezés egy 10 keretrészt vagy házat és egy 11 kupakszerü /fedélhez hasonló/ tagot foglal magában, amely a 10 házra van rászerelve olymódon, hogy elfordítható ahhoz viszonyítva egy 12 tengely körül az 1. ábrán a 13 nyíllal jelzett irányba. A 10 ház, valamint a 11 kupakszerü tag két vagy több külön előállított részből készíthető, amelyek például műanyagból fröccsöntései állíthatók elő. A ház meghatároz egy üreget /fészket/, ahogy az 5. és 6. ábrák szemléltetik egy 15 elektródkészülék vagy elektródegyüttes befogadására, amelyet a 2 - 4. ábrák szemléltetnek.

A 2 - 4. ábrákon bemutatott elektródegyüttes egy hengeres rúd- vagy pálcaszerü 16 elektródtestet foglal magában, amely gallérhoz hasonló 17 kiszélesedéssel rendelkezik egyik végén. A 16 elektródtest műanyagból vagy más elektromosan szigetelő anyagból készíthető és számos viszonylagosan szakaszokban elosztott rúd vagy pélca alakú 18 - 20 elektród van beágyazva a 16 elektródtestbe és hosszanti irányban kinyúlik a 16 elektródtesten át egy 21 zár ófel ül étből szemben a 17 kiszélesedéssel. A 18 - 20 elektródok mindegyike egy 22 záróretesthez kapcsolódik. A 22 záróretesfek , amelyek a gallérhoz hasonló ki szélesedésben vannak elrendezve, egy elektromos csatlakozó dugaszolót alkotnak. Az elektródok mindegyike, amelyek rendelkeznek egy olyan szabad zárófelülettel, amely túlnyúlik a 16 elektródtest 21 zárófelületén, egy pár 18 érzékelő elektródot, egy 19 összehasonlító elektródot és egy 20 el len elektródot foglalhat magában. Ezeknek a 18 - 20 pálcaalakú elektródoknak mindegyike lényegében egyenletes keresztmetszettel rendelkezik a 15 elektródkészülék hosszá- 45 nak legalább jelentős része mentén a 21 zárófelülettől kezdődően.

A 15 elektródegyüttes gallérhoz hasonló 17 kiszélesedése 23 sudárirányú kiemelkedéseket alkot azon, és a 10 ház tetőfalán egy 24 bemenőnyílás /7. ábra/ olyan körvonalú, amely megfelel a 17 kiszélesedés külső körvonalának, így a 15 elektródegyüttes besüllyeszthető a 14 üregbe vagy fészekbe a 24 nyíláson át éppen a megfelelő forgáshelyzetbe. Mielőtt az elektródegyüttest beszerelnénk a 10 ház 14 üregébe, az elektród hengeres végszakaszát besüllyesztjük egy 25 vágó ellentagban lévő körkörös nyíláson át, ahogy a 2 - 4. ábrák mutatják. A 25 ellentag egy pár tengelyirá.nyúan lefelé nyúló 26 lábbal rendelkezik, amelyeknek a sugárirányú külső felülete olyan, hogy lényegében egyvonalban van a 17 kiszélesedés 23 kiemelkedéseinek a sugárirányú külső felületeivel. így abban az esetben, ha a 15 elektródegyüttes a rászerelt 25 ellentaggal besüllyed a 24 nyíláson keresztül, ahogy a 8. ábra szemlélteti, akkor a 25 ellentag alsó felülete összekapcsolódik a 10 ház felső falfelületével és a 15 elektródegyüttes 21 zárófelülete lényegében egyvonalban van a 25 ellentag alsó felületével vagy kissé kiemelkedik abból, Egy 27 vágótag vagy vágópenge, amely egy 28 vágóéllel rendelkezik, amely a forgatható 11 kupakba van beszerelve olyan helyzetben, hogy a 28 vágóéi egy körkörös pálya mentén mozogva átmetszi a 15 elektródegyüttest akkor, amikor a 11 kupak forog a ÍJ nyíllal jelzett irányban, ahogy az 1. ábra mutatja. Ez azt jelenti, hogy a 11 kupak a forgómozgása során levág a 15 elektródegyüttes felső végszakaszából egy vékony szeletet, ha egy ilyen végszakasz /zárószakasz/ kissé kinyúlik a 25 vágó ellentag felülete fölé. Valójában a készülék

- 46 alkalmas arra, hogy mozgassa a 15 elektródegyüttest hosszanti irányban kifelé egy kis növekménnyel akkor, ha a 11 kupak 36O⁰kal elforog úgy, hogy egy vékony szeletet levág az elektródegyüttes külső végéből a 11 kupak minden egyes forgásánál, ahogy ezt részletesebben ismertetjük az 5 - 7. ábrákra hivatkozva.

Ahogy az 5. ábra mutatja, a 11 kupak egy 29 nyél felső végéhez van erősítve, amely a 12 forgótengelyt alkotja és egy 30 meghajtó fogaskerékkel rendelkezik, amely annak a belső végére van rászerelve. A 30 fogaskerék egy 31 üresjárati fogaskerékkel, amely egy 32 meghajtott fogaskerékkel kapcsolódik, amely egy 33 /alsó/ csavarorsó egyik végére van rászerelve, amely forgathatóan van beszerelve a 10 házba és lényegében párhuzamosan emelkedik ki a 14 üregbe süllyesztett 15 elektródegyüttessel. Egy 3^ elektromos csatlakozó aljazat van elhelyezve a 14 üregben és egyvonalba van állítva a 24 bemenőnyílással úgy, hogy a 15 elektródegyüttes 22 záróreteszeit befogadja a 34 aljazat akkor, ha a 15 elektródegyüttes be van süllyesztve a 14 üregbe, ahogy fent leírtuk. Ez azt jelenti, hogy a 18 - 20 elektródok elektromosan kapcsolódnak egy 35 elektrchikus kapcsolási vázlat mérőáramköréhez, amely a 10 házban van elrendezve, ahogy a 6. ábra vázlatosan szemlélteti. Ilyen mérőáramkör egy 36 vizuális kijelzőt /képernyőt/ foglal magában.

A 34 aljazat egy hajlékony U-alakú 38 összekötő rész útján egy 37 csavar befő gadó taghoz van kapcsolva. A csavarbefogadó tag egy 39 üreges csavarmenetes felületrésszel rendelkezik, amely egy hengerfelület részét képezi és kapcsolatban van a 38 összekötő rész útján a 33 csavarorsó külső csavarmeneteivel.

• ·

- 47 A 11 kupak forgása a 30 meghajtó fogaskerék forgását is okozza, mimellett a 33 csavarorsót is forgatják a 31 és 32 fogaskerekek. A csavarmenetes kapcsolat a 33 csavarorsó és a 37 csavarónsót összekötő tag között a 37 összekötő tag és a 34 aljazat elmozdulását okozza és következésképpen a 15 elektródegyüttes is elmozdul a hosszanti irányba, amikor a 33 csavarorsó fogadja a 11 kupakot vagy fedőt. Egy 40 kilincs /7. ábra/ kapcsolatba hozható a 30 - 33 fogaskerekek egyikével úgy, hogy az egy kilincses zárómüvet létesítsen, amely lehetővé teszi a 11 kupak csak egyirányba való forgását, nevezetesen olyan irányba, amely a 34 aljazat felfelé való mozgását okozza. A fogaskerékforgás úgy választható meg, hogy a 15 elektródkészülék szabad végéről levágott szelet a kívánt vastagságú legyen. A jelenleg előnyös kiviteli alaknál a fogaskerékforgást úgy választjuk meg, hogy a 11 kupak egy forgása a 15 elektródegyüttest felfelé mozgassa egy olyan növekménnyel, amely megfelel a 33 csavarorsó csúcsa felének. Ilymódon a szelet vastagsága például 0,2 - 0,4 mm, előnyösen 0,3 mm.

A 33 csavarorsó alsó vége egy 41 csapágyházban van rögzítve és egy 42 bütyköstárcsa alsó felülete, amely a 33 csavarorsóhoz van erősítve, kapcsolatban van egy hordozótömb szomszédos felső bötyköstárcsaf elülettel. Az együttműködő bütyköst áros afelül etek úgy vannak kialakítva, hogy mozgassák a 33 csavarorsót és ennek következtében a 34 aljazatot és a 15 elektródegyüttest egy kissé tengelyirányban egy kiemelt helyzet - amelyben a 15 elektródegyüttes 21 felső zárófelülete egy kissé kiemelkedik a 25 ellentag külső felülete felett - és egy visszahúzott helyzet között, amely- 48 ben a 15 elektródegyüttes 21 zárófelülete kissé, például 1 mmre vissza van húzva a 25 ellentag külső felületéhez viszonyítva úgy, hogy a 21 zárófelület egy felfelé nyitott , seglegalakú üreget vagy egy 21a mérőkamrát alkot, ahogy az 5. ábra mutatja. A közbekapcsolódó bütyköstárcsafelületek úgy vannak kialakítva, hogy a 15 elektródegyüttes végszakasza visszahúzott helyzetben van akkor, amikor a 11 kupak nyitott helyzetet foglal el, ahogy az 5, 8. és a 14 - 17. ábrák szemléltetik, és kinyújtott helyzetben van akkor, ha a 27 vágópenge 28 vágóéle áthalad a 15 elektródegyüttes felett.

Ahogy alább részletesen leírjuk, a 11 kupakot úgy forgatjuk, hogy egy vékony szeletet vágjon le a 15 elektródegyüttes szabad felső végéből mielőtt kitesszük az elektródegyüttes 21 zárófelületét a mérendő folyadékminta hatásának. Ez azt jelenti, hogy azt ki kell cserélni, ha bizonyis számú mérést végeztünk és a 34 aljazat elmozdult egy felső helyzetbe a ház 14 üregében, ahogy a 6. ábra mutatja. Ebben a helyzetben a 25 ellentag 26 lábainak a szabad kampóalakú végei bekapcsolódnak a 15 elektródegyüttes 17 kiszélesedése mögé úgy, hogy a 15 elektródegyüttes fennmaradó része kivehető a 10 házban lévő 14 üregből úgy, hogy levesszük a 25 vágóellentagot a ház felső faláról. Mielőtt egy új 15 elektródegyüttest süllyesztünk be a 14 üregbe, a 34 aljazatot és a 37 öszszekapcsoló csavart hozzákapcsol juk ahhoz egy 3θ kacsoló résszel, vissza kell fordítani annak alsó helyzetébe. Egy 43 feszítő tag egyik vége, így egy feszítő szalag vagy zsinór egyik vége, össze van kötve a 37 összekötő taggal vagy a 3Ö kapcsoló résszel, és a 43 feszítő szalag vagy zsinór másik vége rá van tekerve egy 44 • ·

- 49 tekerő tagra, amely forgathat óan van rászerelve a 10 ház fenékfalának a belső felületére. A 44 tekerőtag egy 45 fejescsavarhoz kapcsolódik, amely túlnyúlik a 10 ház fenékfalán, amely egy külső nyílással van ellátva, és ez úgy van kialakítva, hogy a tekerő taggal csak egy irányban forgatható, például egy pénzérme segítségével. Abban az esetben, ha a tekerő tag a megadott irányba forog, a 43 feszítő szalag feltekeredik a tekerő tagra, miközben a tekerő tag megfeszül úgy, hogy egy lefelé irányuló erőt hoz létre a 37 összekapcsoló csavar felé. Mivel a 34 aljazat és a 37 összekötő csavar között kialakított rést a 15 elektródegyüttes 17 kiszélesedése nem hosszú ideig foglalja el, a 37 összekapcsoló csavar kilazíthatja az összekötésből azt a 33 csavarorsóval úgy, hogy a 34 aljazat és a 37 összekapcsoló csavar lefelé mozgatható az alsó helyzet felé, ahogy az 5. ábra szemlélteti. Ilymódon egy új 15 elektródegyüttes szerelhető be a 10 ház 14 üregébe a fent leírt módon.

Ahogy az alábbiakban részletesebben leírjuk, a mérőberendezés felhasználható olyan kis folyékony minták alkotóinak a mérésére, amelyek elhelyezhetők a 15 elektródegyüttes 21 zárófelülete és a 25 vágóellentag körbezáró fala által meghatározott serleg alakú mérőkamrában. A mérendő folyékony minták testfolyadékok vagy bármilyen más folyadékok lehetnek. A berendezés előnyös kiviteli formája azonban vérminták mérésére van kialakítva. Ilymódon a berendezést használhatjuk a cukorbetegektől vett vérminta glukóztartalmának a meghatározására és ez a minta egyetlen csepp vér is lehet. Ennélfogva a berendezés magában foglal egy 46 bőrpungáló /szúrcsapoló/ mechanizmust a beteg bőrének a megszúrására és így egy

- 50 csepp vér vehető a pungálással. Ezt a bőrpungáló mechanizmust a

9. ábra mutatja be. Egy 47 bőrátszúró tü van beszerelve egy 48 hajlítható rugalmas karba egy 49 tükamrában. A tü pontozó /pungáló/ vége a 49 tükamrában egy a 10 ház fenékfalában kialakított 50 nyílással szemben van elrendezve. Egy 51 ütőtengely van felszerelve a 47 tűvel egyvonalban úgy, hogy axiálisan elmozdítható egy 52 erős nyomórugó hatására, amely körülfogja az 51 ütőtengely felső végét és egy 53 gyengébb nyomórugó körülveszi az 51 ütőtengely alsó végét. Az 51 ütőtengely egy 54 felső kampó alakú vége összeköthető egy 55 benyomható gombbal, amely a ház egy 56 falrészébe van beszerelve. Ebben a kapcsolási helyzetben, amelyet a 9. ábra szemléltet, az 52 erős nyomórugó, amelynek a végei kapcsolatban vannak az 55 benyomható gombbal és az 51 ütőtengely egy 57 meghosszabbított részével, meg van feszítve, miközben az 53 gyengébb nyomórugó, amely elhajlítja az 51 ütőtengelyt az ellenkező irányba, felszabadul. Az 51 ütőtengely 57 meghosszabbított része együttműködik egy 59 tartó fémlemezben lévő 58 megszakítóval, amely a 10 házhoz van erősítve úgy, hogy gátolja az 51 ütőtengely lefelé irányuló mozgását.

Abban az esetben, ha az 51 ütőtengely a 9. ábrán bemutatott helyzetben van, a berendezést használó egyén az újjá hegyét úgy helyezi el, hogy befedje a 10 ház fenékfalában lévő 50 nyílást. Ezután a használó egyén megnyomja az 55 gombot és megszakítja a kapcsolatot az 54 kampó alakú véggel. így az 51 ütőtengely hirtelen lefelé mozog az 52 nyomórugó rugóerejének a hatására. Abban az esetben, ha az 51 ütőtengely alsó végének a felülete ráüt a 47 tü felső végére, akkor a 48 rugalmas kar meghajlik olymódon, hogy a tü pontozó vége kifelé mozog az 50 nyíláson át, eközben átszúrja az újjhegy bőrét a tü segítségével és egy mérendő, illetve vizsgálandó vércseppet felvesz a pungálásból. Abban az esetben, ha a 46 bőrpungáló mechanizmust működésbe hozzuk, az 56 falrész és a rászerelt nyomógomb lefelé mozog, ahogy a 10. ábra mutatja. Az 55 gomb lefelé mozgása az 51 ütőtengelyhez viszonyítva az 52 nyomórugó összenyomódását és a kampó alakú végnek az 55 gombbal történő összekapcsolódását okozza. Abban az esetben, ha az 56 elmozdítható falrész visszafelé mozog a 10. ábrán bemutatott helyzetből a kiindulási helyzet felé, akkor a 46 mechanizmus készen áll a további használatra. Az 56 elmozdítható falrész lefelé mozgása egy mikrokapcsol ót működtet, amely egy jelet küld a 35 elektronikus mérőáramkörhöz és így az utóbbi mérés mérési eredménye látható a 36 kijelző képernyőn. A 35 elektronikus mérőáramkört egy elem működteti /nincs feltüntetve/, amely egy a 10 házban kialakított 61 elemtartóban van elhelyezve, ahogy a 10. ábra szemlélteti.

Egy külső darabot vagy szeletet minden alkalmas módon levehetünk vagy levághatunk a 15 elektródegyüttesből a mérés elvégzése előtt. A 11. ábra a mérőberendezés egy módosított kiviteli alakját mutatja be, amelyben a 11 kupakszerü tag ide-oda is mozgatható a 10 házhoz viszonyítva és nem csak körbe forgatható. Ebben az esetben is egy mechanizmus mozgatja kifelé a 15 elektródegyütest a 11 kupakszerü tag mindenegyes váltakozó mozgásának a megvalósításához. A 11. ábrán látható kiviteli alaknál az elemkamra a 10 ház alsó részében lehet elhelyezve és az elemkamrába úgy juthatunk be, hogy levesszük a ház egy 62 kupakszerüen kiala- 52 kitett részét. Egyébként a 11. ábrán bemutatott berendezés hasonló módon működik, mint az 1 - 10. ábrákkal leírt berendezés.

Az 1. és az 5 - 10. ábrák szerinti berendezés használatát a 12 - 18. ábrákra hivatkozva írjuk le. Ahogy az előzőekben említettük, a 15 elektródegyüttes a berendezés alkalmazása folyamán elhasználódik, mivel minden egyes méréshez egy vékony szeletet vágunk le az elektródegyüttes szabad végéből. Abban az esetben, ha az elektródegyüttes elhasználódott, amely körülbelül 100 mérés után következik be, vagy ha a berendezés 36 kijelző képernyője azt mutatja, hogy az elektródegyüttest ki kell cserélni, például túlságosan magas vagy túlságosan alacsony hőmérsékleten történt tárolás miatt, a 15 elektródegyüttest egy új együttessel helyettesítjük, ahogy az előzőekben leírtuk. Előnyösen a 27 vágópenge is cserélhetően van beszerelve, és így a 27 vágópenge szintén kicserélhető. A 15 elektródegyüttes vagy a 25 rászerelt vágó ellentag tartalmazhat kódolt információt a berendezés 35 elektronikus mérőáramkörének a kalibrálására az új típusú 15 elektródegyütteshez. A berendezést a 12. ábrán bemutatott módon tároljuk, ahol a 11 kupak teljesen zárt helyzetben van, amelynél a 15 elektródegyüttes vagy elektródkészülék kiemelt vége védve van. A berendezést a felhasználó magánál hordhatja zsebben vagy kézitáskában.

A mérés végzése során a 11 kupakot tengelyírányban felfelé mozgatjuk és egy a 13. ábrán látható helyzetbe hozzuk olymódon, hogy elmozduljon a 11 kupak egy 63 kis tömb alakú szakasszal, amely kiemelkedik a 10 ház tetőfaláboL. A kupakszerü tagot most 180°-kal elfordítjuk a 14 ábrán látható helyzetig, miközben a 11 • ·

- 53 kupakba szerelt 27 vágópenge 28 vágóéle levágja a 15 elektródegyüttes felső szabad végszakaszát úgy, hogy például 0,2 - 0,4 mm , előnyösen körülbelül 0,3 mm vastagságú szeletet vág le az elektródegyüttesből és így egy 21 friss, nem szennyezett kiemelt végszakaszt /zárófelületet/ kapunk. A 11 kupak forgó mozgása azt is okozza, hogy a 35 elektronikus mérőáramkör feszültség alá kerül és egy látható jel tűnik fel a 36 kijelző képernyőn, ahogy a 19. ábra mutatja. A képernyő jelezheti a várakozási időt másodpercekben, ahogy a 15. ábrán látható. Abban az esetben, ha a berendezés rendkívül magas vagy rendkívül alacsony tárolási hőmérsékletet mutat, például 40 C° feletti vagy 0 C° alatti hőmérsékletet, a 15 elektródegyüttesnek a berendezésbe vitele óta, egy figyelmeztető jel tűnhet fel a képernyőn, például egy 64 jel jelenik meg, ahogy a 19. ábrán látható és/vagy egy 65 villanójel látható akkor, amikor egy új elektródegyüttest kell beszerelni a berendezésbe a mérés elvégzése előtt. Abban az esetben, ha a berendezés azt állapítja meg, hogy a tényleges hőmérséklet elfogadhatatlan tartományban van, például 0 C° és 15 C° között vagy 35 C° és 40 C° között, akkor ezt a 65 jelnek a képernyőn való megjelenése jelzi, és a mérést ilyenkor el kell halasztani addigameddig a hőmérséklet 15 C° és 35 C° közötti tartományban nem lesz. Abban az esetben ha a berendezés áramforrásának vagy elemének a feszültsége egy elfogadható legkisebb érték alatt van, akkor ezt egy 66 villanójel mutatja a 36 képernyőn. Azesetben, ha csak a 64 jel villan fel, ez azt jelentheti, hogy a 15 pélca- vagy rudalakú elektródegyüttes megmaradt hossza bizonyos határ alatt van, például a még meglévő elektródhossz nem elég tíznél kevesebb • ·

- 54 méréhez. Abban az esetben, ha a 15 elektródegyüttes teljesen elfogyott, a 64 jel megjelenik és egy új elektródegyüttest kell beszerelni.

Azesetben, ha a 36 képernyő azt mutatja, hogy a mérési körülmények kielégítőek a 68 jel megjelenése szerint, az alkalmazó páciens megszűrhet ja a bőrt az újjá hegyén a 46 pungáló mechanizmus segítségével, ahogy előbb leírtuk, és így egy csepp vért vesz. Ahogy már említettük, az elektródegyüttes záróvégének a levágása után, az elektródegyüttes 21 friss zárófelületét kissé visszahúzhatjuk, körübelül 1 mm-el a 25 vágó ellentag külső felületéhez viszonyítva. Ilymódon egy kis serleg alakú mérőkamrát kapunk, amelynek a fenékrészét a 21 felület alkotja. A 67 vércseppet /25 - 50/Ul/ most bevihetjük a mérőkamrába, ahogy a 15. és 16. ábrák szemléltetik, miközben a vércsepp betakarja a 15 elektródegyüttes 21 zárófelületét. Abban az esetben, ha a vér nem takarja be egészen a 18 - 20 elektródok kiemelt végét, akkor azt a 36 képernyő 68 jelének a felvillanása jelzi. Ilyenkor több vért kell bevinni a mérőkamrába vagy a mérést újra kell kezdeni. Abban az esetben, ha a 21 zárófelületet eléggé takarja a vér, a 68 jel kioltódik és a várakozási idő csökkenésének a jelzése a 36 képernyőn megkezdődik. Azesetben, ha a várakozási idő jelzése nullára csökken, akkor a várakozási idő jelzése kioltódik a képernyőn és a mérési eredmény jelzése lép a helyébe, például az összetevő, így a glukóz-konc ént ráció mérése végbemegy. A 17. ábra szerint a 36 képernyő azt jelzi, hogy a glukózkoncentráció a 67 vércsppben 12,6 mmól/liter. A mérés befejezése után a vért eltávolítjuk a mérőkamrából. és a 11 kupakot visszaállítjuk a zárt kiindulási helyze* · · • · · ·

- 55 tébe, ahogy a 18. ábra mutatja. A mérési eredmény jelzése megmarad a 36 képernyőn bizonyos előre meghatározott ideig, például öt percig. Amennyiben új mérést kívánunk végezni, megismételjük a fent leírt folyamatot, és mielőtt egy új vércseppet vinnénk be a mérőkamrába, egy vékony szeletet levágunk a 15 elektródegyüttes szabad zárószakaszából azért, hogy friss, nem-szennyezett elektródfelületet létesítsünk, mielőtt az új folyékony mintát bevisszük a mérőkamrába.

A 20. ábra a találmány szerinti berendezés elektronikus áramköri vázlatának egy prototípusát bemutató blokkdiagram vagy vázlat. Az elektronikus áramköri vázlat összesen hét blokkot foglal magában, ahol a blokkok jelzése Bl, B2, BJ, B4A, B4B, B4C és B4D. Az elektronikus áramköri vázlat, amely világosan érthető a találmány szerinti eljárás fenti leírásától, egy elektródkészülék összesen négy elektródjához kapcsolódik, amelyeknek a jelzése SÍ, S2, SJ és s4.Ezek egy első mérő- vagy érzékelő elektródot, egy tápelektródot vagy ellenelektródot, amely egy ezüstpálca, egy második mérő-vagy érzékelő elektródot és egy összehasonlító elektródot, amely klórozott ezüstpálca, képviselnek. Az SÍ - SA elektródok, ahogy a 20. ábrából látható, a Bl blokkhoz kapcsolódnak, amely egy analóg erősítő és impedancia átalakító szekciót alkot, és amelyet részletesebben mutat be a 20. ábra, és amely a B, C és G vonalak útján kapcsolódik a B4A blokkhoz és a B2 blokkhoz. A B2 bioik egy összehasonlító feszültség-generátor blokk, amely részletesen a 21. ábrán látható, és amely tovább kapcsolódik a D, E és F vonalak útján a B4A és a BJ blokkokhoz. A BJ blokk részletesebben a 24. ábrán látható és egy hőmérsékletérzé• · ♦ I • · » · · · ♦ • · · · · • · · · ·

Λ

- 56 kelő szekciót alkot, amely tovább kapcsolódik a B4A blokkhoz az A vonalon keresztül valamely hőmérsékletmérő jelnek a B4A blokkhoz történő szállítására. A B4A blokk részletesebben a 24. ábrán látható a B4B, B4C és B4D blokkokkal együtt és egy központi mikroprocesszort alkot, amely szabályozza a berendezés egész működését. A B4B blokk egy kijelző részleget képvisel, amely egy folyadékkristályos kijelző, és amelyen információ jut el a berendezést kezelő személyhez. A B4B blokk olyan blokk, amelybe az adatok a Pll és P12 vonalakon át jutnak, amely adatok olyan további adatokat alkothatnak, amelyek fontosak a berendezés működéséhez, például olyan adatokat, amelyek az SÍ - S4 elektródok komponenseinek vagy anyagainak a paramétereit vagy jellemzőit képviselik. A B4D blokk egy hangjelzőeszközt, így egy X₂ hangszórót vagy zümmögőt jelent. A B4B, B4c és B4D blokkok kizárólag a B4A központi mikroprocesszorhoz kapcsolódnak, ahogy a 20. és a 24. ábrákból· kitűnik.

A 21. ábrán a B1 blokk részletes blokkdiagramja látható. A Rl blokk az IC4A, IC4B, IC5A és IC5B négy működési erősítő egészét foglalja magában. Az IC5A és IC5B működési erősítők áram-feszültség átalakítókat képeznek, amelyek átalakítják az SÍ és SJ érzékelő elektródok által gerjesztett áramlökéseket feszültséglökésekké, amelyeket a B4A mikroprocesszorhoz továbbítanak a B és a C vonalak útján. Az áramlökés-át alakít ókat inverterek alkotják, így az SÍ és S3 érzékelő elektródok az IC5A és IC5B működési erősítők áraminvertáló bemenetéhez csatlakoznak. Az IC5A és IC5B működési erősítők nem-invertáló bemenetel földelve vannak. Az IC5A működési erősítő kimenete az IC5A működési erősítő áraminvertáló bemenetéhez van kapcsolva egy RIO visszacsatolási ellenálláson • · ·

- 57 és egy 03 kondenzátoron /sürítőn/ keresztül. Hasonóan az IC5B működési erősítő kimenete az IC5B működési erősítő invertáló bemenetéhez van kötve egy Rll visszacsatolási ellenálláson és egy C4 kondenzátoron keresztül. A C3 és C4 kondenzátorok arra szolgálnak, hogy gátolják az IC5A és IC5B működési erősítők nagyfrakvenciás növekedését. Az IC5A működési erősítő kimenete a B vonalhoz van kapcsolva egy R12 ellenállás és egy C5 kondenzátor által alkotott alul áteresztő szűrőn keresztül. Hasonlóan az IC5B működési eresítő kimenete a C vonalhoz van kapcsolva egy R13 ellenállás és egy C6 kondenzátor által alkotott alul áteresztő szűrőn keresztül.

A B1 blokk az IC4A és IC4B működési erősítőket foglalja magában, továbbá befogad egy feszültségjelet a G vonalon át a B2 blokkból, és ez az összehasonlító jel bemegy az IC4A működési erősítő nem-invertáló bemenetéhez, amelynek a kimenete kapcsolódik a tápelektródhoz vagy az S2 ellenelektródhoz. Az S4 összehasonlító elektród kapcsolódik az IC4B működési erősítő nem-invertáló bemenetéhez, amely egységnyi feszültsénövekedés-követőt képez, amint az IC4B működési erősítő invertáló kimenete az IC4B működési erősítő bemenetéhez kapcsolódik egy rövid áramköri kapcsolaton keresztül. Az egységnyi feszültségnövekedés-követő kimenete, amelyet az IC4B működési erősítő képez, kapcsolódik az IC4A működési erősítő invertáló bemenetéhez, amely egy nagy kiegyenlítő erősítőt alkot. Az IC4A működési erősítő arra szolgál, hogy kapcsolja a tápelektródot vagy az S2 ellenelektród áramának apotenciálját egy az összehasonlító feszültség által meghatározott potenciálhoz, amely az IC4A működési erősítőhöz jut a G vo-

- 58 nal útján , továbbá egy kimenő feszültséget gerjeszt válaszként az IC4A működési erősítő nem-invertáló bemenete és invertáló bemenete között bármely feszültségkülönbségre, amely kimeneti feszültségjel abból származik, hogy áram jut a tápelektródhoz vagy az S2 ellenelektródhoz. Az IC4A működési erősítő nem-invertáló bemenetéhez a G vonal által szállított összehasonlító feszültségjel 0 - 110 mV nagyságú. Az SÍ és S3 mérő- vagy érzékelő elektródok által gerjesztett áramlökések 0-15 uA tartományban vannak és az IC5A és IC5B áram-feszültség átalakítók által gerjesztett feszültségek 0 -2,5 V tartományban vannak válaszként a fenti 0-15 yuA tartományban lévő áramlökésekre.

A 22. ábrán részletesen bemutatott B2 összehasonlító feszült ségblokk olyan feszültséginvertál ó áramkörrel rendelkezik, amely egy IC1 integrált elektronikus áramkört foglal magában, amely VCC pozitív tápfeszültséget kap a 8. számú kivezetésnél és VEE negatív tápfeszültséget kap az 5. számú kivezetésnél. A VEE negatív tápfeszültség egy 02 kondenzátor feszültség által egy Cl kondenzátor kisütése útján keletkezik, amelyet eredetileg közvetlenül a tápfeszülség tölt fel. A VCC pozitív és VEE negatív tápfeszültségek az elektronikus áramkör aktív komponenseihez jutnak, így a fent leírt műveleti erősítőkhöz és az alább ismertetésre kerülő műveleti erősítőkhöz.

A B2 blokk továbbá el van látva két IC3A és ICJB műveleti erősítővel, amelyek egy kaszkádba kapcsolódnak. Az IC3A műveleti erősítő egy öszehasonlító feszültséget kap a nem-invertáló bemenetnél, amely pozitív összehasonlító feszültséget a VCC po- 59 zitiv tápfeszültség gerjeszti egy IC2 feszültség-összehasonlító áramkör segítségével, amelyhez egy Rl ellenálláson keresztül jut az áram a VCC pozitív tápfeszültségből. Az IC2 integrált áramkör által gerjesztett összehasonlító feszültség kimenet az F vonalhoz. Az IC3A műveleti erősítő nagy mértékű nem-invertál ó áramkört képez, amelynek a kimenete az IC3A műveleti erősítő invert aló bemenetével van összekötve egy R2 visszakapcsoló ellenálláson keresztül. Az ICJA műveleti erősítő invert ál ó bemenete földelve van egy R3 ellenállás és egy R4 változtatható ellenállás sorozat konfigurációja útján, amelynek a segítségével az IC3A műveleti erősítő növekedési tényezőjét szabályozhatjuk. Az IC?A műveleti erősítő a D vonalhoz és tovább az IC}B műveleti erősítő invertáló bemenetéhez van kapcsolva két R5 és R6 ellenállás sorozat konfiguráció útján. Az R5 és R6 ellenállások csomópontja egy NPN TI tranzisztor kollektorához van kötve, amelynek az emittere földelve van, és amalynek az alapja az E vonalhoz kötődik az R8 ellenálláson át. A TI tranzisztor-tekercsen keresztül az R5 és Ró ellenállások csomópontja földelve van, ebből eredően földeli az IC3B műveleti erősítő invertáló bemenetét. Az IC3B műveleti erősítő nem-invertáló bemenete földelve van és az IC3B műveleti erősítő kimenete a G vonalhoz kapcsolódik és tovább az IC3B műveleti erősítő invertáló bemenetéhez kötődik egy R7 változtatható ellenálláson át, amelynek a segítségével az ICJB műveleti erősítő növekedési tényezőjét szabályozhatjuk. Az IC3B invertáló műveleti erősítő negatív tápfeszültséget gerjeszt a G vonalnál a pozitív őszszehasonlító feszültségből, amelyet kezdetben az IC2 integrált áramkör gerjesztett és az IC3A nem-invertáló műveleti erősítő erő*··· «« *t • * > • ···« • « 9 ·· • ·«·<

sített. Az R5 és R6 ellenállások csomópontjával áthidaljuk az IC3A műveleti erősítő kimenetét és az ICJB műveleti erősítő bemenetét, az ICJB műveleti erősítő által gerjesztett negatív öszszehasonlító feszültség a G vonalnál kiküszöbölhető, mihelyt a G vonal átváltott földpotenciálra, amikor az R5 és R6 ellenállások csomópontja földelve van, amint a TI tranzisztor bekapcsol.

A 23. ábrán részletesebben bemutatott B3 blokk, ahogyan fent említettük, egy hőmérsékletérzékelőt tartalmazó hőmérszékletérzékelő szekciót alkot, amelyet egy IC6 integrált elektronikus áramkör képvisel, és ebben az előzőekben leírt elektródkészülék elektródteste csatlakoztatva van elrendezve, és amely a VCC pozitív tápfeszültséghez és a földhöz kapcsolódik. Az IC6 integrált áramkör a kimenetnél egy DC-jelet gerjeszt, amely megfelel annak a hőmérsékletnek, amelyet az integrált áramkör határoz meg. Az IC6 integrált áramkör kimenete egy IC7A műveleti erősítő neminvertáló bemenetéhez csatlakozik egy RÍ5 ellenálláson keresztül, amely R 15 ellenállás továbbá egy feszültségelosztó vezetékág /fázis/ egy alkotóját képezi, amely egy R14 ellenállást és egy R17 ellenállást foglal magában, és a feszültségelosztó vezetékág összeköti a VCC pozitív tápfeszültséget és földelést, így kiegyenlíti az IC6 integrált áramkör kimenetét és az IC7A műveleti erősítő bemenetét olyan kiegyenlítő feszültségnél, amelyet a feszültségelosztó vezetékág határoz meg.

Az IC7A műveleti erősítő kimenete ennek az invertáló bemenetéhez van kötve egy R18 változtatható ellenállás és egy R19 állandó ellenállás, továbbá egy C7 kondenzátor sorozaton keresztül, amely csökkenti az IC7A műveleti erősítő nagy-frakvenciás növeke• · · · « • ·· ··

- 61 dési tényezőjét. Az IC7A műveleti erősítő invertáló bemenete kapcsolódik az F vonalhoz egy R16 ellenálláson keresztül az IC2 integrált áramkör által gerjesztett összehasonlító feszültség fogadására, ahogy a 22. ábra mutatja. Az IC7A műveleti erősítő a kimenetelénél egy feszültségjelet létesít, amely abból a hőmérsékletből származik, amely az IC6 integrált áramkör által gerjesztett jelet képviseli. Az IC7A műveleti erősítő kimenete kapcsolódik egy második IC7B möveleti erősítő nem-invertáló bemenetéhez, amely nagy nem-invertáló erősítő áramköri tényezőt alkot és a kimenete annak invertáló bemenetéhez kapcsolódik egy R22 ellenálláson keresztül, amely invertáló bemenet földelve van egy R20 változtatható ellenállás és egy R21 állandó ellenállás sorozaton keresztül.

Az IC7B műveleti erősítő kimenete továbbá kapcsolódik az A vonalhoz egy feszültségjel keltésére, amely az IC6 integrált elektronikus áramkör által mutatott hőmérsékletet határoz meg a B4A blokk mikroprocesszorához.

A 24. ábra a B4A, B4B, B4C és B4D blokkokat mutatja be részletesebben. A B4A blokkban egy IC8 integrált áramkör van beépítve, amely egy mikroprocesszorral ellátott központi szabályozó eszközt képez. Az IC8 mikroprocesszor megfelelő bemeneteknél egy a B3 blokkból az A vonalon át érkező hőmérséklet jelet, a RÍ blokkból a B és C vonalon át jövő mérőjeleket, a B2 blokk IC3A műveleti erősítőjének a kimenetéből a D vonalon érkező Összehasonlító feszültsége elet és megfelelő kimenetnél az E vonalon át érkező szabályozó /ellenőrző/ jelet fogadja. Az IC8 mikroprocesszor magában foglal egy belső 8-bites anal óg/digitális átalakítót, amelyben a B és C vonalak útján kapott mérőjeleket átalakítjuk analóg • ·

- 62 formából digitális formává és összehasonlítjuk egyiket a másikkal annak megállapítására, hogy a mérőjelek különböznek-e egymástól, és ha igen, akkor itt történik annak a meghatározása, hogy a különbség túllép-e egy előre beállított elfogadható küszöböt. A mikroprocesszor át is alakítja a hőmérséklet jelet digitális formává annak érdekében, hogy - egy az alábbiakban részletesebben ismertetendő integrációs gyakorlatnak megfelelően - kiszámítsunk egy az IC8 mikroprocesszorba a B és C vonalak útján bejutott mérőjelek és az A vonal útján érkezett hőmérséklet jel alapján egy mérőjelet. Az IC8 mikroprocesszor kapcsolódik továbbá egy XI kristálydetektorhoz megfelelő csatlakozásokon keresztül, amelyek földelve vannak a C8 és C9 sürítőkön át. A két R23 és R24 ellenállás feszültségelosztóként szolgál úgy, hogy a tápfeszültség ellenőrizhető a 8-bites analóg digitális átalakító útján. Az IC8 mikroprocesszor továbbá földelve van megfelelő kivezetésen keresztül és megfelelő kimeneteknél gerjeszt kijelzőt vezérlő jeleket, amelyeket a B4B blokkhoz továbbítunk, amely egy /LCD jelű/ folyadékkristályos kijelzőt foglal magában.

A 24. ábra alsó balkézfelőli részén lévő B4C blokk egy IC9 tárolót foglal magában , amelyet egy E^PROM /Electrically Erasable Programmable Read Only Memory/ képvisel, és amely csatlakozik a B4A blokk IC8 mikroprocesszorának a megfelelő bemenetelhez, továbbá a Pll és P12 vonalakhoz egy külső adatbeviteli forrásból származó adatok befogadására. A kialakított prototípusnál a Pll és p

P12 adatszállít ó vonalak adatok bevitelére használatosak az E PROM IC9-be, amely az elektródkészülék elektródjainak a jellemzőit képviseli a mérési munkamenet kalibrálására, amelyet az IC8 mik- 63 roprocesszorban vitelezünk ki, és a mérés eredményét azoknak a mérőjeleknek az alapján számítjuk, amelyeket az elektródkészülék mérő- vagy érzékelő elektródjától az IC8 mikroprocesszorhoz továbbítottunk a B1 blokk útján, továbbá a hőmérsékletjelet visszaszállítjuk az IC8 mikroprocesszorához a B3 blokkból.

A 24. ábra alsó jobbkézfelőli részén lévő B4D blokk egy zümmögőt /bérrégőt/ foglal magában, amelyet a 20. ábrán bemutatott X2 hangszóró képvisel, mimellett a zümmögő egy T2 kapcsoló tranzisztorhoz van kötve, amelynek az alapja az IC8 mikroprocesszor szabályozó kivezetéséhez kapcsolódik, amelynek az emittere földelve van, és amelynek a kollektora a zümmögő egy első kivezetéséhez, és ezen, valamint az L1 induktoron át a VCC pozitív tápfeszültséghez van kötve. A zümmögő második kivezetése földelve van.

A 25. ábra olyan diagramot mutat be, amely három görbét foglal magában, amelyek a találmány szerinti elektródkészülék érzékelő vagy mérő elektródja által gerjesztett áramreakcióit képviselik az összehasonlító elektród polarizáló feszültségének a tápelektródhoz vagy az ellenelektródhoz való függvényeként, például a táp elektródhoz vagy az ellenelektródhoz szállított összehasonlító feszültség függvényében, továbbá a vérmintában lévő glukóztartalom függvényeként mg/dl-ben kifejezve. A 25. ábrából kitűnik, hogy a körülbelül 100 - 150 mV egy optimális polarizáló feszültség, amikor a reakció-/jelleg/-görbék lényegében horizontálisak ebben a tartományban a 25. ábra esetén alkalmazott érzékelő elektród paraffinolajban lévő 0,1 M koncentrációjú l,l*-dimetil-ferrocénnek köszönhetően. Ilymódon bármely árammérési eredmény egyértelműen egy fajlagos vércukortartalmat képvisel tekintet

- 64 nélkül a polarizáló feszültség bármilyen változására.

A 26. ábra a találmány szerinti elektródkészülék két elektródjának, így a mérőelektródnak vagy érzékelőelektródnak a reakciógörbéit mutatja be. A 26. ábra továbbá az elektrónikus áramkör mikroprocesszorával végzett szokásos mérését szemlélteti. Egy vérmintának az elektródkészülék kiemelt külső zárófelületén történt elhelyezése után 10 másodpercig hagyjuk, hogy az elektródkészülék elérjen egy egyensúlyi helyzetet, amely időtartam alatt a vérminta is eléri az elektródkészülék hőmérsékletét. Tíz másodperc után az ellenelektród vagy tápelektród, aktiválódik és egy polarizáló feszültséget létesít az összehasonlító elektródhoz viszonyítva, amelynek eredményeképpen áramcsúcs keletkezik. A vizsgálati minta polarizációjánál áram keletkezik, amely csökken, ahogy az F és G görbék mutatják, és 30 másodperc elteltével a mikroprocesszor megindítja az F és G görbék alatti terület integrálását, amely területek a mérőelektródhoz szállított töltéseket képviselik a következő x Zlt = Q egyenlet szerint és kiszámítja a mérőelektródhoz szállított átlagos töltést. A mérési időszak tartama idején a mikroprocesszor folyamatosan ellenőrzi azt, hogy a mérőelektródok által gerjesztett reakciók különböznek-e egymástól. Abban az esetben, ha a reakciók közötti különbség meghalad egy előre megállapított küszöböt, a mikroprocesszor megállapítja, hogy a mérés téves mérés volt és értesíti a kezelőjét a képernyő útján, valamint egy X2 zümmögő által létesített hallható riasztóhanggal.

Úgy véljük, hogy a mérési időtartam és az integrációs időszak, amelyet a 25. ábra mutat, és amely 60 másodperc, illetve « ·

- 65 30 másodperc, a fent leírt prototípus használatával körülbelül másodpercre, illetve 15 másodpercre csökkenthető abban az esetben, ha az l,l*-dimetil-ferroc én-tart álmát növeljük. A mérési időtartam csökkenésénél az az időszakasz, amely alatt a minta eléri az elektród hőmérsékletét, magát ól értetődően szintén csökken. Úgy véljük, hogy bármilyen eltérés a hőmérsékletérzékelő által kimutatott hőmérséklet és a vérminta hőmérséklete között, amely akkor jelentkezik, amikor a mikroprocesszor alkalmazásával végzett rutinméréseknél a hőmérsékletérzékelő által kimutatott hőmérsékletváltozás csökkenését értékeljük, kiegyenlíthető.

27. ábra. A. Elméleti potenciál görbét /mV/ kontra háttér /diffuzi-

ós/ áram/ A görbék:	Id //UAZ.
a: 0,0125 M	1,1’-dimetil-f erroc én p araff inolajban
b: 0,025 M	1,1’-dimetil-ferrocén paraffinolajban
c: 0,05 M	1,1’-dimetil-ferrocén paraffinolajban
d: 0,1 M	1,1*-dimetil-ferrocén paraffinolajban

B. Kísérleti potenciál görbék /mV/ kontra 1^/ /uA/

A kísérleti körülmények a következők:

- hőmérséklet: 23 C°

- vizsgálati közeg: foszfát-puffer /pH =7,3/ 4,5 % polivinil-pirrolidonnal

- elektródok: 4 elektród müanyagpálcában ágyazva /hossz = 50 mm/ • · • ·

- 66 2 érzékelő elektród 2,5 mm átmérővel összehasonlító elektród 1,5 mm átmérővel ellenelektród 1,5 mm átmérővel

- érzékelő elektródok: grafitpaszta oszlopok, amelyek rozsdamentes befogócsapban végződnek. A paszta összetétele: enzim /6000 IU glukóz-oxidáz/g karbodiimiddel aktivált grafitrészecskék/ kovalensen kötődve, ahogy a 3. példában le van írva paraf inolaj pasztásító anyag /PM/ töltésátvivő közvetítő: 1,1’-dimetil-ferrocén PM-ben oldva.

A görbék:

a; 0,01 M 1,1'-dimetil-ferrocén paraffinolajban b: 0,05 M 1,1’-dimetil-ferrocén paraffinolajban c: 0,1 M l,l’-dimetil-ferrocén paraffinolajban

- összehasonlító elektród: aragózgél-oszlop, 1 M KC1 ezüst/ezüst-klorid befogócsapban végződve

- ellenelektród.: agar óz gél-oszlop, 1 M KC1 rozsdamentes befogócsapban végződve

A 27A. ábrából látható, hogy az ^a háttér /diffúziós/ áram számára független az érzékelő elektródban lévő 1,1’-dimetil-ferrocén- konc ént rációt ól, amely paraffinolajos oldat alakjában van jelen az érzékelő elektródban. Az Ε^/₂ ^az számára megközetlítően 225 mV.

28. ábra. A. Az elméleti potenciálgörbék/mV/ kontra háttér /dif-

- 67 A görbék különböző glukóz-koncentrációkat szimulálnak:

a	0
b	0,25	m
c	0,50	K m
d	0,75	Km
e	1,00	Km
f	1,25	Km

ahol K a Michaelis-Menten állandó glukóz m glukóz-oxidázzal való reakcióra.

B. Kísérleti potenciálgörbék /mV/ kontra I_d+I_c /yuA/.

A kísérleti körülmények a következők:

- hőmérséklet 23 C°

- vizsgálati közeg:

a görbe: f oszf át-puf fér /pH = 7,3/ ^,5 % polivinil-pirrolidonnal b görbe: humán teljes vér /89 mg/dl glukóz/ c görbe: humán teljes vér /245 mg/dl glukóz/ elektródok: 4 elektród beágyazva 50/50 arányban kis sürüségü/nagy sűrűségű polietilén pálcában azesetben a /hossz = 50 mm/ érzékelő elektród 2,5 mm átmérővel összehasonlító elektród 1,5 mm átmérővel ellenelektród 1,5 mm átmérővel

-működő elektródok: pasztaoszlopok rozsdamentes acél befogócsapban ágyazva. Paszta-összetétel: enzim//6000 IU/g karbodiimiddel aktivált grafit• *

- 69 hőmérséklet 23 C° vizsgálati közeg: a görbe: foszfát-puffér /pH = 7,3/ 4,5 % polivinil-pirrolidonnal és 145 meq/liter NaCl b görbe: humán teljes vér /90 mg/dl glukóz/ c görbe: humán teljes vér /210 mg/dl glukóz/ d görbe: humán teljes vér /347 mg/dl glukóz/ e görbe: humán teljes vér /466 mg/dl glukóz/ elektródok: 4 elektród beágyazva 50/50 arányban kis sürüségü/nagy sűrűségű polietilén pálcában akkor a /hossz = 50 mm/ érzékelő elektród, 2,5 mm átmérővel összehasonlító elektród 1,5 mm átmérővel ellenelektród 1,5 mm átmérővel érzékelő elektródok: pasztaoszlopok rozsdamentes acél befogócsapban végződve. Paszta-összetétel: enzim /8000 IU/g karbodiimiddel aktivált grafitrészecskék/ kovalensen kötődbe, ahogy a 3. példában le van írva paraffinolaj pasztásító anyag /PM/ töltésátvivő közvetítő: 0,1 M. l,l*-dimetil-f errocén PM-ben oldva összehasonlító elektród: ezüsthuzal /100 átmérő/ ezüst-klóriddal bevonva és ezután megfelelő helyzetben rögzítve poliuretán ragasztóval ·««· •♦ 9 ··· « »· · *«·*

- 68 részecskék/ kovalensen kötődve, ahogy a

3. példában le van írva paraffinolaj pasztásító anyag /PM/ töltésátvivő közvetítő: 4 x 10 M 1,1’-óimé til-ferroc én PM-ben oldva

- összehasonlító elektród: agarózgél-oszlop, 1 M KC1 ezüst/ezüst-klorid befogócsapban végződve

- ellenelektród: agarózgél-oszlop, 1 M KC1 rozsdamentes befogócsapban végződve.

A 28A. és

28B.

ábrákbál látható, hogy /l_d+I_c/ számára eltolódik körülbelül 120 mV-ig glükóz jelenlétében és abban az esetben, ha még az l,l’-dimetil-f errócén-koncentráci ó viszonylag kicsi és 4 x 10 ^J M-nek felel meg.

29. ábra A. Az elméleti potenciálgörbék /mV/ kontra I_H+I

CL C //uA/. A görbék különböző glukóz-konc ént rációkat szimulálnak:

a	0
b	0,25	m
c	0,50	Km m
d	0,75	m
e	1,00	Km m
f	1,25	K™
g	1,50	Km
h	1,75	K m

B. Kísérleti pót énei ál görbék /mV / kontra I_H+I Cl c //UA/. A kísérleti körülmények a következők:

* ·«♦· * « · ·* • · ·* ····

- 70 - ellenelektród.: ezüsthuzal /100 /Um átmérő/ megfelelő helyzetben rögzítve poliuretán ragasztóval.

A 29A. ábrából világosan látható, hogy számára eltolódik körülbelül 50 mV-ig az érzékelő elektródban jelenlévő nagy 1,1’-dimetil-ferrocén-koncentrációnak köszönhetően.

A 29A. ábrából látható,hogy a műveleti vízszintes szakaszol ató/-ért ékek körülbelül 100 - 110 mV potenciára megfelelőek, ha az l,l’-dimetil-ferrocén-koncentráció körülbelül 0,1 M paraffinolajban.

30» ábra A. Elméleti potenciálgörbék /mV/ kontra I_d+I_c //uA/.

A görbék különböző glukóz-koncentrációkat szimulálnak:

a 0

b	0,25	K m
c	0,50	Km m
d	0,75	K m
e	1,00	Km m
f	1,25	Km m
g	1,50	Km
h	1,75	Sn

B.Kísérleti potenciálgörbék /mV/ kontra I^+I_c //UA/. A kísérleti körülmények ugyanolyanok, mint amilyeneket megadtunk a 29B. ábránál, de az 1,1’ -dimetil-f errocén-koncentráci ó paraf inéi aj- 71 bán 0,5 Μ.

30· ábra C. Kalibrációs görbék glukóz-koncentrációra humán teljes vérben kontra integrált áram /l_d+I_c/ //uA szék/

A felső görbét 110 mV alkalmazott potenciál használata mellett, míg az alsó görbét 30 mV alkalmazott potenciál használata mellett kaptuk. Az érzékelő elektród 0,5 M l,l*-dimetil-ferrocént tartalmaz, az összehasonlító elektród pedig Ag/AgCl elektród, amely 145 meq/liter kloridionnál dolgozik.

A JOA. ábra azt mutatja, hogy az ^Id^+Ic ^szamara nulla felé vagy nulla alá tolódik el, az l,l*-dimetil-ferrocén koncentrációja paraffinolajban 0,5 M az érzékelő elektródban. Ez a pont rendkívül fontos, mivel az első előfeltétel az érzékelő elektród és az összehasonlító elektród közötti kis feszültségnél való üzemeléshez az, hogy az részéről gerjesztett áramhoz a hozzájárulás nagyon kicsi legyen. Ahhoz, hogy nulla hozzájárulást vagy nagyon kis hozzájárulást érjük el az 1^ részéről, az E^^-nek az számára Ideális esetben nullának vagy nullánál kisebbnek kell lennie.

A 30B. ábra azt mutatja, hogy a műveleti feszültségek 0,5 M l,l’-dimetil-ferrocén használata esetén nagyon alacsonyak, így körülbelül 20 - 100 mV nagyságúak.

A 30C. ábra azt mutatja, hogy a kalibrációs görbék lineárisak a 0 - 350 mg/dl gluk óz-t art ományban. Egy 30 mV-os alkal• ·

- 72 mázott feszültségnek megfelelő görbe ordinátakülönbsége nullával egyenlő, amely azt mutatja, hogy nincs észrevehető közbeavatkozás a vérben lévő más oxidálható anyagok jelenlétéből eredően.

A találmányba következőkben kiviteli példákon is bemutatjuk. Megjegyezzük, hogy a leírásban, a példákban és az igénypontokban a részek, százalékok és arányok tömegrészeket, tömegszázalékokat és tömegarányokat jelentenek, amennyiben másként nem adjuk meg.

1. példa

A találmány szerinti berendezés elektronikus áramköre prototípusának a megvalósítását, amelyet a 20 - 24. ábrákra hivatkozva a szövegben leírtunk, a következő komponensek felhasználásával végezzük:

Cl tantál kondenzátor /sürítő/ SMD; 10 yuF/6,3 V

C2 tantál kondenzátor /sürítő/ SMD; 10 /uF/6,3 V

C3 kerámia többrétegű CAP; 33 nF /CAP = capacitor = sürítő/

C4 kerámia többrétegű CAP; 33 nF

C5 tantál kondenzátor SMD; 4,7 /UF/6,3V

C6 tanták kondenzátor SMD; 4,7 /uF/6,3 V

C7 kerámia többrétegű CAP; lOnF

C8 kerámia többrétegű CAP; 22pF

C9 kerámia többrétegű CAP; 22pF

C10 tantál kondenzátor SMD; 1 /UF/10 V

Dl Shottky dióda /SMD/; ΒΑΓ54

LCD folyadékkristályos kijelző; rendelésre készítve • ·

- 73 -
IC1	kapcsolt kondenzátor-feszültség konverter; LTC1044
IC2	mikroteljesítményü feszültség referencia; LT1004
IC3	kisteljesítményű bifet OP-AMP;	AD 648
	/bifet β bipoláros térvázérelt tranzisztor/
IC4	kisteljesítményű bifet OP-AMP;	AD 648
IC5	kisteljesítményű bifet OP-AMP;	AD648
IC 6	hőmérsékletérzékelő; S8100
IC7	kisteljesítményű bifet OP-AMP;	AD 648
IC8	egyszeres chip mikrocomputer 4-	•bit; /UPD75328
IC 9	E2PR0M; X24LC16
TI	tranzisztor; BC849
T2	tranzisztor; BC849
L1	indít ótekercs
Rl	100 kilóohm
R2	100 kilóohm/1%
R3	90.1 kilóohm/1%
R4	10 kilóohm/TRIM
R5	47 kolóohm/1%
R6	47kil óohm/1%
R7	10 kilóohm/TRIM
R8	100 kilóohm/1%
R9	47 kilóohm/1%
RIO	240kil óohm/1%
Rll	240 kil óohm/1%
R12	47 kilóohm/1%
R13	47 kilóohm/1%
R14	1 Mohm/1%

R15 lMohm/1%

R16 lMohm/1%

R17 lMohm/1%

R18 200 kilóohm/TRIM

R19 l,2Mohm/l%

R20 10 kilóohm/TRIM

R21 39 kilóohm/1%

R22 200 kilóohm/1%

R23 100 kil óohm/1%

R24 100 kilóohm/1%

R25 120 kilóohm/1%

R26 100 kilóohm/1%

R27 100 kil óohm/1%

R28 47 kilóohm/1%

R29 lMohm/1%

XI rezonátor-kristály 4.1943MHz /rezgő kvarc/

X2 piezo-zümmögő

A találmány szerinti berendezés elektronikus áramköre fent leírt prototípusának megrendelésre történő nagy méretű integrált áramkörré való átalakítása esetén a komponensek és a funkciók azonosak vagy hasonlót a prototípusnál megadottakkal. A következő jellemzőket hangsúlyozzuk.

Az elektónikus áramkör adaptálásánál a rutinmunkából kapott analóg mérési eredmény alapján nyugvó mérőjelek számításának a végzéséhez, amelynek során először a hőmérsékletérzékelő által mutatott hőmérsékleteknek és másodszor a mérőegyüttesnek, amely • ·· · ·* · · • · ♦ · · · * · · • · · · · • · · · ·

- 75 a berendezésbe van beszerelve, azokat a fajlagos jellemzőit vesszük figyelembe, amelyek a B4C blokk E PROM IC9-éből a mikroprocesszorba kerülnek. A számítási rutinmunkának a találmány szerinti elektródkészülék jellemzőihez való hozzáigazításánál az elektródkészüléket legalább olyan kritikus tűréstartományok-; kai kell készíteni, amelyeket kiegyenlítenek egy specifikus mérőberendezésben a számítási rutinmunkát végző találmány szerinti elektródkészülék jellemzői vagy paraméterei által történő módosításai és különösen a mérőelektródanyag anyagösszetételében való változásai. A találmány értelmében az elektronikus áramkör továbbá hozzáigazítható a folytonos hőmérséklet méréshez annak érdekében, hogy meghatározzuk azt, hogy az elektródkészülék mikor van kitéve túlságosan alacsony vagy túlságosan magas hőmérsékleteknek olyan hőmérséklettartományon túl, amelyben az elektródkészüléket hosszú ideig tarthatjuk annak biztosítására, hogy a mérő- és érzékelő elektródok anyaga ne károsodjék az alacsony vagy magas hőmérséklet miatt. Ezen időszaknak a végéig a teljes elektronikus áramkör tartósan be van kapcsolva, azonban kis energiafogyasztásnál, amelynél a hozzákapcsolt hőmérsékletérzékelő és az elektronikus áramkör tartósan el van látva energiával, közben a mikroprocesszor szabályos időközökben átvált egy kisebb energiafogyasztási módról normál működési módra, és ennél a mikroprocesszor ellenőrzi, hogy a hőmérsékletérzékelő gerjesztett-e olyan jelet, amely rendkívül alacsony vagy magas hőmérsékletet képvisel. Abban az esetben, ha a hőmérsékletérzékelő és az elektródkészülék ki van téve túlságosan

- 76 alacsony vagy túlságosan magas hőmérsékleteknek, akkor az IC8 mikroprocesszor riasztó jelet juttat a B4B kijelző blokkba és olyan blokkoló helyzetbe fordul, amelyben a mikroprocesszor visszautasítja a mérési eredmény kiszámításának a végzését, ha a kezelő személy megpróbálja a berendezést a vérminta glukózt art almának a meghatározására használni.

Az IC8 mikroprocesszor függetlenül regisztrál akkor, ha a mintát rávisszük az érzékelő elektródra és jelzi a rövid keringési helyzetet az elektródkészülék elektródjai között, ezáltal elkerülünk minden olyan problémát, amely akkor jelenik meg, ha egy specifikus időrendet kell követni.

Abban az esetben, ha nagy mértékű megrendelésnél az elektronikus áramkör integrált kivitelezésre kerül, akkor a mikroprocesszort egy belső tárolóhoz csatlakoztatjuk, így egy top vábbi E PROM-hoz jutunk, amelyben az egyedi műveleti erősítők, összehasonlító feszültségek, hőmérsékletérzékelők és hasonlók adatait, valamint a mérési eredményeket tároljuk.

Megvalósítottuk továbbá azt, hogy egy nagyon pontos hőmérsékletérzékelőt, amely kristály-oszcillátorként működik, mivel a kristályoszcillátor egy hőmérséklettől függő eszköz, amely egy a hőmérséklettől függő órafrekvenciát gerjeszt, amelynek a kristály ki van téve. A kísérletek megerősítették, hogy egy nagyon pontos hőmérséklet érzékelőt olyan kristály-oszcillátor szolgáltat, amelynek a kimenő jele azt a hőmérsékletet képviseli, amelynek a kristály ki van téve. A fent említett E^PROM továbbá olyan adatokat tartalmaz, amelyek hőmérséklet érzékeny kristály-oszcillátor kalibrációs paramétereket képviselnek.

2. példa

Az érzékelő elektród gráf it paszta jónak a készítése

1. lépés: a grafitpor f elül etoxidáci ója:

A gráfitrészecskéket 100 C°-on 40 óra hosszat melegítjük egy folyamatosan forgatott palackban, amelyet jól szellőztetünk tiszta, száraz légköri levegő segítségével.

2. lépés: a szén aktiválása:

42,3 mg l-ciklohexil-3-/2-morfolinoetil/-karbodiimid-meto-p-toluol-szulf onátot /N-ciklohexil-N’-/^ -/N-metil-morfolino/-etil7-karbodiimid-p-toluol-szulfonátsót/ feloldunk 3 ml 4,76 pH-jú ecetsav/acetát-pufférbén. Az oldatot összekeverjük 1 gram oxidált grafitrészecskével, amelyet az 1. lépésben készítettünk.

Az elegyet folyamatosan keverjük szobahőmérsékleten óra hosszat. Ezután az elegyet 7-szer mossuk desztillált vízzel és az oldószert lepárlással szobahőmérsékleten eltávolítjuk vagy liofilizálással kivonjuk és így szárítjuk a maradékot.

3. lépés: az enzim rögzítése

Egy gram grafitra számítva 8000 IU glukóz-oxidázt feloldunk 2 ml 7,3 pH-jú foszfát-pufferben egy gram karbodiImiddel aktivált grafitra számítva. Az elegyet folyamatosan keverjük 4 C°-on 16 óra hosszat.

Ezután az elegyet az oldószernek szobahőmérsékleten • »· · · • · · · · • » · · «

- 78 történő lepárlásával vagy liofilizál ássál szárítjuk.

4. lépés: 0,6 ml paraffinolajat összekeverünk 4 - 5 ml petrol- éterrel vagy n-pentánnal 1 gram aktivált grafitra számítva. Ezután 12,8 mg l,l'-dimetil-ferrocént oldunk az elegyben.

5. lépés: a 3. lépésben előállított rögzített enzimet tartal- mazó aktivált grafitrészecskéket összekeverjük a 4. lépésben készített eleggyel és ezt követően szobahőmérsékleten lepároljuk a petrolétert vagy az n-pentánt.

6. lépés: az elektródtestben lévő csatornák megtöltése

Az 5. lépésben kapott elegyet vákuumban betöltjük az érzékelő elektród csatornájába vagy csatornáiba.

3. példa

Az érzékelő elektród, az összehasonlító elektród és az ellenelektród készítése és az elektródkészüléktest elektródjaiba való töltése

A következőkben leírjuk egy olyan elektródkészülék elektródjainak a készítését, amely négy elektródot tartalmaz, és mindegyiket betöltjük az elektródeszköztest valamely csatornájába. Az elektródok a következők: két érzékelő elektród, egy összehasonlító elektród és egy ellenelektród.

Az ellenelektród és az összehasonlító elektród készítése

Az ellenelektród és az összehasonlító elektród csatornákat ·>Η ·» * · · » β • ·· ·· • · · ^ · * · ««

- 79 megtöltjük 0,2 mm-es ezüsthuzallal és 0,2 mm-es olyan ezüsthuzallal, amely ezüst-klorid réteggel van bevonva. Az ezüsthuzalnak ezüstkloriddal való bevonását az összehasonlító elektród készítéséhez úgy végezzük, hogy az ezüsthuzalt 1 %-os olyan ferri-klorid-oldatba /Merek art. 3943/ helyezzük körülbelül 30 percre, amelyet 1 mólos hidro génki őri d-oldattal /Merek art. 317/ készítettünk. Ezután az ezüst-kloriddal bevont ezüsthuzalt /összehasonlító elektród/és a sima ezüsthuzalt /ellenelektród/ az öszszehasonlító elektródcsatorna és az elleneiektródcsatorna aljában egy sárgaréz záródugóban rögzítjük az elektródkészüléktestben. A csatornákban történő rögzítést egy kétkomponensű epoxiragaszt óval végezzük, amelyhez egy 5 ml-es fecskendőt és egy 18G jelű tüt használunk, és óvatosan járunk el annak érdekében, hogy a csatornában lévő valamennyi gázt eltávolítsuk. A kétkomponensű epoxiragaszt ót lényegében közvetlenül a felhasználás előtt készít jük el úgy, hogy 4 rész ragasztót és 1 rész edzőt összekeverünk egymással.

Egy nap múlva a kétkomponensű epoxiragaszt ó megmerevedik, ezután az ellenelektródot és az összehasonlító elektródot magában foglaló elektródkészül éktestet megtölthetjük az érzékelő el ektr ód anyaggal ·

Grafittartalmú paszta

A grafitrészecskék oxidálása

Megfelelő mennyiségű gráfitrészecskét /Fluka art. 50870/ megmérünk és egy palackba töltünk, amelyet egy Rotatvaporba /forgó bepárlóba/ helyezünk. A gráfitrészecskéket száraz lég- 80 köri levegő segítségével oxidáljuk legalább 48 óra hosszat, de ezt a levegőt helyettesíthetjük 99,9 %-os tisztaságú légköri levegővel nyomás alkalmazása közben. Az oxidálást 100 C°-on termosztált szilikonolaj-fürdőben végezzük. Annak érdekében, hogy biztosítsuk a gráfitrészecskék mozgását, teflongolyócskákat viszünk be a grafit részecskéket tartalmazó palackba.

Karbodiimiddel való aktiválás

A karbodiimidet, amely l-ciklohexil-3-/2-morfolinoetil/-karbodiimid-meto-p-toluol-szulfonát /Sigma art. 0-1011/,

0,1 mcl/gram f elületoxidált gráfitrészecske mennyiségben használjuk, amely egyenértékű 42,36 mg karbodiimid/gram felületoxidált grafit részecskével.

A megfelelő mennyiséget feloldjuk 2 - 3 ml 0,05 mólos acetát-pufferben 1 gram oxidált grafitra számítva.

Az acetát-puffert 2,05 g nátrium-acetátból /Merek art. 6268/ és 1,50 g /1,43 ml/ jégecetből /Merek art. 63/ állítjuk elő 1 liter puff erre számítva. Az oldat pH-ját 4,76-ra állítjuk be nátrium-hidroxid vagy ecetsav hozzáadásával.

A karbodiimid oldásához használható mennyiség nem kritikus, de a pH-nak körülbelül 4,76-nak kell lennie annak érdekében, hogy a karbodiimid megfelelően kötődjék a gráfitrészecskékre.

Az oldott karbodiimidet hozzáadjuk az oxidált grafitrészecskékhez és az elegyet folytonosan keverjük Rotavaporon körülbelül 2 óra hosszat szobahőmérsékleten. A felesleges karbodiimidet úgy távolítjuk el, hogy az elegyet 5 percig centrifugál juk 1500-as fordulat mellett és ezt követően s felülúszót

- 81 eltávolítjuk. A maradékot desztillált vízzel mossuk és újracentrifugáljuk a maradékot. Az utolsó lépést megismételjük, ameddig a pH a mosóvízben 4,76-ról 5 - 6-ra nem emelkedik.

Az oxidált és karbodiimiddel aktivált gráf itrészecskéket, amelyeket a fent megadott módon állítottunk elő, levegőn szárítjuk ventilátor segítségével és amikor a por száraz, a grafitrészecskéket megterhelhetjük az enzimmel. A gráfitrészecskék megfelelő szárazságát úgy ellenőrizzük, hogy 10 perces időközben két egymást követően megmérjük a súlyukat. Lényegében egyenlő eredmények azt mutatják, hogy a részecskék szárazak.

A karbodiimiddel aktivált grafitrészecskéket nem tárolhatjuk, hanem fel kell használnunk azokat röviddel a készítés után.

Az enzim rögzítése a grafitrészecskéken

A következőkben valamennyi reagenst, oldatot és edényt 4 o

C -os hőmérsékleten kell tartanunk annak érdekében, hogy elkerüljük az enzim bármilyen bomlását és aktivitásának a csökkenését a készítés során.

A glukóz-oxidázt /typ IV, Sigma art. G-2133/ 8000 IU/g karbidiimiddel aktivált grafitrészecske mennyiségben használjuk. A megfelelő mennyiséget feloldjuk 1 ml 0,05 mólos foszfát-pufférben és 0,1 ml 4 %-os vizes gLutáraldehid-oldatot adunk az oldathoz 1 g karbidiimiddel aktivált grafitrészecskére számítva.

A foszfát-puffért 4,45 g Na2HP0^-ből /Merek art. 6580/ és 3,45 g Na^PO^-ből /Merek art. 6346/ készítjük 1 liter pufferoldatra számítva. A pH-t 7,30-ra állítjuk be.

A 4 %-os glutáraldehid-oldatot úgy készítjük, hogy egy 25 %-os oldatot /Serva art. 23114/ desztillált vízzel hígítunk.

A szárított karbodiimiddel aktivált grafitrészecskéket megmérjük, palackba töltjük és az enzimet tartalmazó oldatot hozzáadjuk, majd az egészet legalább 16 óra hosszat keverjül 4 C°-on és utána a glukóz-oxidázt tartalmazó grafitrészecskéket /GODtartalmú grafitrészecskéket/ levegőn szárítjuk.

A GOD-tartalmú grafitrészecskéket, amelyeket ilymódon kezeltünk, 4 C°-on tárolhatjuk.

A tölt és átvivő közvetítőt tartalmazó pasztásító anyag

Végül a GOD-tartalmú grafitrészecskéket óvatosan összekeverjük az 1,1'-dimetil-ferrocént tartalmazó paraffinolajjal.

A paraffinolajat /Merek art. 7161/ 0,6 ml /0,55 g/ mennyiségben adjuk 1 gram COD-tartalmú grafitra számítva az l,l’-dimetil-ferrocénhez /Stream Chemical Inc. art. 26-1500/ olyan mennyiségben, amely 12,86 mg/gram GOD-tartalmú grafitnak felel meg.

Az l,l’-dimetil-ferrocént feloldjuk a paraffinolajban és összekeverjük a GOD-tartalmú grafitrészecskékkel. Megfelelő mennyiségű n-pentánt adunk a keverékhez annak érdekében, hogy megkönnyítsük a komponensek alapos összekeverését és biztosítsuk, hogy az 1,1’-dimetil-ferrocén paraffinolajos oldata egyenletesen legyen eloszolva a GOD-tartalmú grafitrészecskékben.

Az összekeverés után a pasztát 1 napig állni hagyjuk azért, hogy az n-pentán elpárologjon és megfelelő Időközökben megkever-

- 83 jük a párolgás megkönnyítése céljából, és ezután a paszta kész arra, hogy az elektródkészülékbe töltsük, például vákuumban.

4. példa

A glukóz-oxidázt inaktív formában tartalmazó érzékelő elektród készítése

Az olyan érzékelő elektród készítését, amelyben a glukóz-oxidáz inaktivált formában van jelen, a fent leírt módon végezzük, de a glukóz-oxidázt a grafitrészecskéken való rögzítés után inaktiváljuk olymódon, hogy a GOD-tartalmú grafitot 50 C° hatásának tesszük ki 24 óra hosszat.

5. példa

Az érzékelő elektród készítése és az érzékelő elektródnak az elektródkészüléktest csatornájába való töltése

A GOD-tartalmú részecskéket a 2. példában leírt módon készítjük.

A GOD-tartalmú grafitot összekeverjük elegendő mennyiségű nem-poláros pasztásító anyaggal, például paraffinolajjal, amelyben a töltésátvivő közvetítő, például az l,l*-dimetil-ferrocén oldva van. Előnyösen az ljl’-dimetil-ferrocén oldata 0,1 mólos paraffinolajos oldat.A körülbelül 0,1 mólos l,l*-dimetil-ferrocén paraffinolajos oldatának a mennyisége nagyobb, mint a

- 84 kívánt és végső mennyiség az érzékelő elektródban. Ennek az a magyarázata, hogy lehetséges olyan GOD-tartalmú grafitdiszperzió elérése az l,l*-dimeti-ferrocén-oldatban, amely diszperzió olyan állagú , amely lehetővé teszi annak betöltését az elektródtest csatornájába vagy csatornáiba. A felesleges l,l’-dimetil-ferrocén-oldatmennyiség könnyen eltávolítható centrifugálással az elektródtestben lévő érzékelő elektród csatornájába vagy csatornáiba történ töltés után. Az lyl’-dimetil-ferrocén használt mennyisége előnyösen 3 - 4-szer nagyobb annál, mint a szükséges mennyiség egy körülbelül 10 - 15 mg l,l*-dimetil-ferrocén végső koncentrációhoz 1 gram GOD-tartalmú grafitra számítva az érzékelő elektródban, és körülbelül 2 - 3 nü. menynyiségü l,l*-dimetil-ferrocén-oldat kerül normálisan felhasználásra 1 gram GOD-tartalmú grafitra számítva.

Az érzékelő elektród csatornájának vagy csatornáinak a megtöltéséhez az elektródkészül ék testet speciális tartóba helyezzük, amelynek egy kis tölcsér alakú tartály van a tetején. A GOD-tartalmú grafitot tartalmazó diszperziót és a paraffinolajos l,l*-dimetil-ferrocén-oldatot ezután betöltjük a tarályba. A töltő tartállyal felszerelt elektródtestet ezután körülbelül 15 000 - 50 000 x g-nél körülbelül 5-30 percig centrifugáljuk, előnyösen azonban a centrifugálást körülbelül 20 000 x g-nél körülbelül 10 percig végezzük, mimellett az elektródtestet fordított helyzetben tartjuk a centrifugálás idején /például úgy, hogy az elektródkészülék vége, amelyről a szeleteket később eltávolítjuk /levágjuk/ legfelül van. A centrifugál ásnál a levegő eltávozik a csatornákból és a GOD-tartalmú grafitrészecskék le- 85 ülepednek, a részecskék között lévő részeket kitölti a paraffinolajos Ι,Ι’-dimetil-ferrocén és a felesleges parafinolajos 1,1*dimetil-ferrocén-mennyiség felülúszóként visszamarad a felső részben. A centrifugálás után a felesleges l,l*-dimetil-ferrocén/paraffinolaj könnyen eltávolítható és az érzékelő elektród felületét egyszintbe hozzuk az elektródkészüléktest felületével olymódon, hogy az elektródkészülék megfelelő keresztmetszéti részét levágjuk.

6. példa

Egy Ag/AgCl elektródot magában foglald összehasonlító elektród készítése

Az elektródkészül éktest Összehasonlító elektródcsatornájának az aljánál elhelyezünk egy Ag/AgCl összehasonlító elektródot és a csatornát megtöltjük 1 mólos KCl-oldatot tartalmazó agarózgéllel.

Más változatban a csatornát megtölthetjük olyan műanyaggal, amelyben finom ezüstpor és ezüst-klorid részecskék vannak beágyazva.

7. példa

Mérőmódszer

A következőkben egy példát adunk meg a mérőmódszerre. A mérést egy a találmánynak megfelelő berendezéssel végezzük, amely olyan érzékelő elektróddal rendelkezik, amely 0,1 mól l,l*-dime- 86 til-ferrocént foglal magában paraffinolajban és egy Ag/AgCl összehasonlító elektródot tartalmaz 1,0 mól KCl-t magában fogla1 ó agarózgélben.

Miután levágtunk egy szeletet az elektródkészülékből, a vizes közeg egy mintáját rávisszük az elektródkészülék friss felületére. A minta előnyösen egy teljes vér mintája.

Mintegy 10 - 15 másodperc elteltével egy állandó feszültséget kapunk /amely 160 mV, ha olyan összehasonlító Ag/AgCl elektródot használunk/, amely 1,0 mól KCl-t tartalmaz. További 10 - 20 másodperc után az áramok ezután 30 másodperc alatt integrálódnak. A mért töltések arányosak a mintában lévő glukóz konc ént rác i ó j áv al.

Abban az esetben, ha 0,5 mól 1,1'-dimetil-ferrocént alkalmazunk paraffinolajban, akkor a mérési állapot változik. így az alkalmazott állandó feszültség /amely 30 mV, ha az Ag/AgCl öszszehasonlító elektród 14-5 meq/litér kloridion-koncentráci chál dolgozik/ légyegében közvetlenül adott. Körülbelül 1 másodperc múlva az áram integrálódik 5 másodperc alatt. A mért töltések arányosak a mintában lévő glukóz koncentrációjával.

A végső eredmény számításba veszi az ismert háttéráramot /diffúziós áramot/ és a 4,5 % hőmérsékleti állandót Celsius-fokónként.

Claims (62)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás állati vagy humán teljes vér folyadékmintája legalább egy összetevőjének amperometriás meghatározására olyan integrált elektródkészüléket tartalmazó mérőberendezés segítségével, amely legalább egy enzimérzékelő elektródot és egy összehasonlító elektródot foglal magában, amely egy kiemelt felületrésszel rendelkezik az integrált elektródkészülék szabad végszakaszánál és hosszanti irányban túlnyúlik ezen a végszakaszon, azzal jellemezve, hogy az összehasonlító elektród egy Ag/AgCl elektród, amely körülbelül 145 meq/liter kloridionkoncentrációnál dolgozik és mielőtt ráhelyezzük a mintát az elektródkészülék kiemelt felületére, az elektródkészüléket hosszanti irányban kifelé mozgatjuk egy növekménnyel és ezt követően az integrált elektródkészülék szabad végszakaszának a külső zárórészét eltávolítjuk a mérőberendezésre mozgathatóan rászerelt eltávolító eszköz segítségével azért, hogy az integrált elektródkészülék egy új kiemelt felület részét alakítsuk ki, és az integrált elektródkészülék új kiemelt felületrészét ezt követően a folyadékminta hatásának tesszük ki olyan mérőjel gerjesztése érdekében, amely a minta említett összetevőjére jellemző.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektródkészülék szabad végszakaszának a külső zárórészét levágással eltávolítjuk.

   - 88
3. 3· Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az említett összetevő glukóz.
4. 4. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy paszta formában lévő enzimérzékelő elektródot használunk, amely elektromosan vezető részecskéket és pasztásító anyagot, oxidáz-enzimet és egy töltésátvivő közvetítőt tartalmaz lényegében egyenletesen elosztva a pasztában.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a paszta grafitrészecskéket és olyan nem-poláros pasztásító anyagot foglal magában, amely lényegében nem elegyíthető vízzel, és amely képes oldani a töltésátvivő közvetítőt annak redukált formájában.
6. 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a glukóz-oxidáz rákötődik és/vagy adszorbeálódik a grafitrészecskékre és a töltésátvivő közvetítő redukált formájában oldódik a nem-poláros pasztásító anyagban olyan koncentrációban, amely legalább elegendő annak a biztosítására, hogy a töltésátvivő közvetítő koncentrációja oxidált formájában lényegében állandó az érzékelő elektród kiemelt felületénél a mérés folyamán, a töltésátvivő közvetítő redukált formájában pedig adott esetben nem-oldott formában van jelen a pasztában.
7. 7· Az 5· vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltésátvivő közvetítő redukált formájának a kon99*9

   - 89 centrációja a nem-pláros pasztásító anyagban 0,01 - 1,5 M, előnyösen 0,05 - 1,0 M, főképpen 0,07 - 0,7 M és elsősorban 0,4 - 0,7

   M. nagyságú.
8. 8. A 4 - 7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltésátvivő közvetítő valamely szerves fémvegyület, amelynek a redukált formája oldható valamely nem-poláros pasztásító anyagban.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szerves fémvegyület valamely metallocén vagy énnél származéka, előnyösen ferrocén-származék.
10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a ferrocén-származék l,l’-dimetil-ferrocén.
11. 11. Az 5 - 10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nem-poláros pasztásító anyag parraffinolaj.
12. 12. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nem-poláros pasztásító anyag paraffinolaj és a töltésátvivő közvetítő l,l*-dimetil-ferrocén, amely utóbbi 0,01 - 1,5 M, előnyösen 0,05 - 1,0 M, különösen 0,07 - 0,7 M, főként pedig 0,4 - 0,7 M koncentrációban oldott állapotban van jelen a paraffinolajban.
13. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az 1,1’-dimetil-ferrocén koncentrációja a paraffinolajban 0,1 M.
14. 14. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az 1,1’-dimetil-ferrocén koncentrációja a paraffinolajban 0,5 M.
15. 15. Az 5 - 14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nem-poláros pasztásító anyag tömegszázaléka a pasztában 30 - 40 %, előnyösen 30 - 35 %.
16. 16. A 4 - 15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérést az érzékelő elektród és az öszszehasonlító elektród a vizes közeg mintájával kapcsolatban olyan potenciálnál /feszültségnél/ végezzük, amely 0 - 250 mV tartományban van, 145 meq/liter kloridionkoncentrációnál dolgozó Ag/AgCl összehasonlító elektródhoz viszonyítva mérve.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összehasonlító elektród egy Ag/AgCl összehasonlító elektród, amely 145 meq/liter kloridionkoncentrációnál dolgozik.
18. 18. A 16. vagy 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a potenciál az érzékelő elektród és az Összehasonlító elektród között olyan tartományban van, amely megfelel a

    - 91 Ο - 200 mV, előnyösen 10 - 150 mV és különösen a 20 - 120 mV tartománynak, 145 meq/liter kloridionkoncentrációnál dolgozó Ag/AgCl összehasonlító elektródhoz viszonyítva mérve.
19. 19. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a potenciál 110 mV potenciálnak felel meg, egy 145 meq/liter kloridionkoncentrációnál dolgozó Ag/AgCl összehasonlító elektródhoz viszonyítva mérve.
20. 20. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a potenciál 50 mV potenciálnak felel meg, egy 145 meq/liter kloridionkoncentrációnál dolgozó Ag/AgCl összehasonlító elektrához viszonyítva mérve.
21. 21. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a potenciál 30 mV potenciálnak felel meg, egy 145 meq/liter kloridionkoncentrációiál dolgozó Ag/AgCl összehasonlító elektródhoz viszonyítva mérve.
22. 22. Az 5 - 21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltésátvivő közvetítő redukált formája 1,1*-dimetil-ferrocén és a nem-poláros pasztásító anyag paraffinolaj, az 1,1'-dimetil-ferrocén oldott formában van jelen a paraffinolajban 0,01 - 1,5 M, előnyösen 0,05 - 1,0, különösen 0,07 - 0,7 M, elsősorban pedig 0,4 - 0,7 M koncentrációban, a potenciál az érzékelő elektród és az összehasonlító elektród között 20 - 120 mV tartománynak megfelelő tartományban van, egy • ·

    - 92 145 meq/liter kloridkoncentrác iónál dolgozó Ag/AgCl összehasontító elektródhoz viszonyítva mérve.
23. 23» Az 5 - 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a paszta grafitrészecskéi legfeljebb 50 yum, előnyüsen 1-20 yum nagyságúak.
24. 24. Az 5 - 23» igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a glukóz-oxidáz legalább 500 IU/gram grafit mennyiségben van jelen az érzékelő elektródban.
25. 25. A 24. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a glukóz-oxidáz legalább 1000 IU, így legalább 2000 IU, előnyösen legalább 4000 IU, különösen legalább 6000 IU, így 8000 IU mennyiségben van jelen az érzékelő elektródban 1 gram grafitra számítva.
26. 26. A 16 - 25. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összehasonlító elektród egy ezüst/ezüst-klorid elektród, amely ezüstkioriddal bevont ezüsthuzalt foglal magában.
27. 27. Elektródkészülék az 1 - 26. igénypontok bármelyike szerinti eljárásnál való használatra, azzal jellemezv e , hogy az elektródkészülék egy szabad végszakasszal rendelkező elektródtestet, és legalább egy érzékelő elektródot foglal magában, amely

    -93tengelyírányban átnyúlik ezen a végszakaszon és lényegében egységes keresztmetszeti felülettel rendelkezik a végszakaszban.
28. 28. A 27. igénypont szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy magában foglal még egy összehasonlító elektródot és egy ellenelektródot, amelyek tengelyírányban átnyúlnak az elektródtestnek a szabad végszakaszán.
29. 29. A 27. vagy 28. igénypont szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy mindegyik elektródot olyan furat fogadja be, amely hosszanti irányban átnyúlik az elektródtestnek a szabad végszakaszán.
30. 30. A 29. igénypont szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy az elektródok legalább egyike be van öntve a furatba egy pasztaszerü elektródanyagnak a furatba való bevitele útján.
31. 31. A 28 - 30. igénypontok bármelyike szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy az elektródtest polimer anyagból készült.
32. 32. A 31· igénypont szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy a polimer anyag nagy sűrűségű polietilén és kis sűrűségű polietilén elegyét foglalja magában, amelyben a nagy sűrűségű és a kis sűrűségű polietilén mennyisége közötti tömeg arány előnyösen 1.
33. 33. A 27 - 23· igénypontok bármelyike szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy két érzékelő elektródot, egy Összehasonlító elektródot és egy ellenelektródot foglal magában.
34. 34. A 33. igénypont szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy a két érzékelő elektród azomos típusú.
35. 35. A 34. igénypont szerinti elektródkészülék, azzal jellemezve, hogy a két érzékelő elektród egymástól különböző, az egyik elektród glukóz-oxidázt tartalmaz katalitikusán aktiv formában, a másik elektród glukóz-oxidázt inaktív formában tartalmaz.
36. 36. Mérőberendezés az 1 - 26. igénypontok bármelyike szerinti eljárásnál való használatra, azzal jellmezv e , hogy a berendezés egy berendezéstestet foglal magában, amely kifelé nyitott üreget határoz meg az elektródkészülék befogadására, egy a testre olymódon rászerelt eltávolító eszközt tartalmaz, hogy az mozgatható legyen a testhez viszonyítva olyan pálya mentén, amely átszeli az üreget annak érdekében, hogy eltávolítsa az említett külső zárórészt az üregben lévő elektródkészülék szabad végszakaszáról, továbbá rendelkezik egy elektronikus mérő áramkörrel az elektródkészülék elektródjától vagy elektródjaitól kapott mérőjelek fogadására, valamint egy kapcsoló eszközzel az elektródkészülék elektródjának vagy elektródjainak az elektronikus mérő áramkörhöz történő csat- 95 lakoztatására, ha az Üregben lévő elektródkészülék megkapja a jeleket.
37. 37. A 36. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy eszözzel rendelkezik az elektródkészüléknek egy kis növekménnyel való elmozdítására kifelé mindenkor, ha az eltávolító eszköz már működött.
38. 38. A 36. vagy 57 · igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az eltávolító eszköz egy vágóéit határoz meg egy külső zárórésznek az elektródkészülék szabad végszakaszáról történő levágása, ha azt az említett pályán mozgatjuk.
39. 39. A 36 - 38. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az eltávolító eszköz úgy van felszerelve, hogy váltakozva ide-oda, mozgatható a pálya mentén.
40. 40. A 36 - 38. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az eltávolító eszköz úgy van felszerelve a berendezéstestre, hogy forgatható ahhoz viszonyítva.
41. 41. A 40. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy még olyan eszközt tartalmaz, amely az eltávolító eszköz csupán egy irányban való forgását teszi lehetővé.
42. 42. A 41. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemez·

    - 96 ve, hogy a forgást lehetővé tevő eszköz egy f ogaskerékmechanizmust foglal magában.
43. 43. A 37 - 43. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mozgató eszköz az említett eltávolító eszköz mozgása által meghajtott meghajtó tagot foglal magában.
44. 44. A 36 - 43 igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mozgató eszköz egy lábhoz hasonló tagra van rászerelve, amely egy záró, nem-müködő helyzetbe mozdítható el.
45. 45. A 36 - 44. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a berendezés magában foglal egy bőrpungáló tagot, amely úgy van beszerelve a berendezéstestbe, hogy mozgatható egy visszahúzott helyzet és egy kinyújtott helyzet között, egy hajlító eszközt a pungáló tagnak az elhajlítására annak kinyújtott helyzete felé, és egy kioldható záróeszközt a pungáló tagnak a visszahúzott helyzetében való megtartására a hajlító eszköz elhajlító hatása ellenében, mimellett a pungáló tag egy hirtelen bőrpungáló mozgást végez a visszahúzott helyzetéből a kinyújtott helyzetébe, ha a záróeszköz felszabadul.

    A 36 - 45. igénypontok bármelyike szerinti berende• · ·« 4 · ·· «V 4 · ·

    4 · * · * • 4 4 4 » dezés, azzal jellemezve, hogy magában foglal továbbá egy vizuális kijelzőt az elektródeszkö elektródja vagy elektródái által végzett mérések eredményének a kijelzésére.
46. 47. Érzékelő elektród a 4 - 26. igénypontok bármelyike szerinti eljárásnál történő használatra, azzal jellemezve, hogy az érzékelő elektród valamely elektromosan vezető elektród amely olyan felülettel rendelkezik, amely ki van téve a vizes közeg mintájának és magában foglal glukóz-oxidázt, töltésátvivő közvetítőt legalább az említett felületnél.
47. 48. A 47. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy az érzékelő elektród paszta formában van és magában foglal elektromosan vezető részecskéket és valamely pasztásító anyagot, a glukóz-oxidáz és a töltésátvivő közvetítő lényegében egyenletesen van elosztva a pasztában.
48. 49. A 48, igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy grafit részecskéket és nem-poláros pasztásító anyagot foglal magában, amely lényegében nem elegyíthető vízzel, és amely képes oldani a töltésátvivő közvetítőt annak redukált formájában.
49. 50. A 47 - 49. igénypontok bármelyike szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a glukóz-oxidáz rákötődik

    «. · · * ·

    - 98 és/vagy adsz őrbe ál ódik a grafitrészecskékre, és a töltésátvivő közvetítő readukált formájában oldódik a nem-poláros pasztásító anyagban olyan koncentrációban, amely legalább elegendő ahhoz, hogy biztosítsa azt, hogy a töltésátvivő közvetítő oxidált formájában lényegében állandó az érzékelő elektród kiemelt felületénél a mérés folyamán, a töltésátvivő mediátor redukált formájában adott esetben tovább nem-oldott formában van jelen a pasztában.
50. 51. A 49. vagy 50. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a töltésátvivő közvetítő redukált formájának a koncentrációja a nem-poláros pasztásító anyagban körülbelül 0,01 - 1,5 M, előnyösen körülbelül 0,05 - 1,0 M, különösen körülbelül 0,07 - 0,7 M és elsősorban körülbelül 0,4 - 0,7 M nagyságrendben vöh.
51. 52. A 47 - 51. igénypontok bármelyike szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a töltésátvivő közvetítő valamely szerves fémvegyület, amelynek a redukált formája oldható valamely nem-poláros pasztásító anyagban.
52. 53. Az 52. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a szerves fémvegyület valamely metallocén vagy ennek származéka, előnyösen ferrocén-származék.
53. 54. Az 53. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal • · • ·

    - 99 jellemezve, hogy a ferrocén-származék l,l’-dimetil-ferrocén.
54. 55. A 49 - 54, igénypontok bármelyike szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a nem-pláros pasztásító anyag paraffinolaj.
55. 56. Az 55. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a nem-poláros pasztásító anyag paraffinolaj és a töltésátvivő közvetítő l,l’-dimetil-ferrocén, és ez utóbbi oldott formában van jelen a paraffinolajban 0,01 - 1,5 M, előnyösen 0,05 - 1,0 M, különösen 0,07 - 0,7 M és elsősorban 0,4 - 0,7 M koncentrációban.
56. 57. Az 56. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy az l,l’-dimetil-ferrocén koncentrációja a paraffinolajban 0,1 M.
57. 58. Az 56. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy az 1,1’-dimetil-ferrocén koncentrációja a paraffinolajban 0,5 M.
58. 59. A 49 - 58. igénypontok bármelyike szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a nem-poláros pasztásító anyag százaléka a pasztában 30 - 40 %, előnyösen 30 - 35 %.
59. 60. A 49 - 59. igénypontok bármelyike szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a töltésátvivő közvetítő redu• ·4ί ·· ·· • Λ 9 ·

    4 · · * • ·· ··

    - 100 kált formája Ι,Ι’-dimetil-ferrocén és a nem-poláros paszt ásító anyag paraffinolaj, az l,l'-dimetil-ferrocén oldott formában van jelen a paraffinolajban 0,1 - 1,5 M, előnyösen 0,05 - 1,0 M, különösen 0,07 - 0,7 M és elsősorban 0,4 - 0,7 M koncentrációban.
60. 61. A 49 - 60. igénypontok bármelyike szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a paszta grafitrészecskéinek a mérete legfeljebb 50yüm, előnyösen azonban 1-20 yum.
61. 62. A 49 - 61. igénypontok bármelyike szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a glukóz-oxidáz legalább

    500 IU/g grafit mennyiségben van jelen az érzékelő elektródban.

    6j. A 62. igénypont szerinti érzékelő elektród, azzal jellemezve, hogy a glukóz-oxidáz legalább 2000 IU, előnyösen legalább 4000 IU, főként legalább 6000 IU, így 8000 IU mennyiségben van jelen 1 gram grafitra számítva az érzékelő elektródban.
62. 64. Berendezés az 1 - 26. igénypontok bármelyike szerinti eljárás kivitelezésére, azzal jellemezve, hogy olyan elektronikus áramköri vázlatot foglal magában, amilyet le írtuk az előzőekben a 20 - 26. ábrákra hivatkozva és az elektronikus áramköri vázlat minden olyan jellemzővel rendelkezik, amelyet megadtunk a 20 - 26. ábrákkal kapcsolatban.