PL70037Y1 - Sensor do elektrochemicznej analizy materiałów biologicznych - Google Patents

Abstract

Sensor do elektrochemicznej analizy materiałów biologicznych, składający się z podłoża (6), elektrody referencyjnej (3), elektrody zamykającej (2) i elektrody pracującej oraz warstwy izolującej (5), charakteryzuje się tym, że ma dwie trójwarstwowe elektrody pracujące (1) w postaci dwóch rozdzielonych kół o średnicy 0,2 mm, wokół których znajduje się dwuwarstwowa elektroda zamykająca (2) w postaci wycinka okręgu, zaś elektroda referencyjna (3) ma postać wycinka okręgu i jest pięciokrotnie mniejsza od elektrody zamykającej (2), przy czym sensor ma jednowarstwowe złącze (4) w postaci pięciu, a w środkowej części czterech równoległych linii połączonych z każdą z elektrod. Płytka podłoża (6) ma postać prostopadłościanu o wymiarach 35 x 10 x 0,5 mm, wykonanego z polimeru. Pierwsza warstwa elektrody pracującej (1) wykonana jest ze srebra, druga warstwa wykonana jest z materiału węglowego elektroprzewodzącego, a trzecia warstwa wykonana jest z nanokompozytu w postaci zredukowanego tlenku grafenu, pokrytego nanocząstkami platyny. Złącze (4) stanowią linie o szerokości od 0,7 do 1,0 mm, wykonane ze srebra.

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest sensor do elektrochemicznej analizy materiałów biologicznych, zwłaszcza do badania stężenia glukozy we krwi lub do detekcji DNA bakterii Streptococcus aga-lactiae. Z czeskiego opisu patentowego 291411 znany jest detektor elektrochemiczny służący jako bio-sensor. Elektrody detektora są rozmieszczone koncentrycznie w taki sposób, że elektroda robocza jest położona w środku, otoczona przez elektrodę odniesienia, która ma powierzchnię co najmniej dziesięć razy większą od powierzchni elektrody roboczej. Elektrody wykonane drukowalną warstwą dyspersji materiału na bazie platyny i/lub złota i/lub srebra i/lub renu. Z opisu patentowego US 7811431 znana jest nanostrukturyzowana elektroda robocza czujnika elektrochemicznego, sposób jej wytwarzania i czujnik zawierające tę elektrodę roboczą, w którym elektroda robocza składa się z materiału w postaci filmu i jest umieszczona na czujniku. Elektrody mogą być wytwarzane z materiałów, których stosowanie było niemożliwe w elektrodach roboczych znanych ze stanu techniki (na przykład metale wysokiej czystości).

Sensor według wzoru użytkowego składający się z podłoża, elektrody referencyjnej, elektrody zamykającej i elektrody pracującej oraz warstwy izolującej, charakteryzuje się tym, że ma dwie trójwar-stwowe elektrody pracujące w postaci dwóch rozdzielonych kół o średnicy 0,2 mm, wokół których znajduje się dwuwarstwowa elektroda zamykająca w postaci wycinka okręgu, zaś elektroda referencyjna ma postać wycinka okręgu i jest pięciokrotnie mniejsza od elektrody zamykającej. Biosensor ma jednowarstwowe złącze w postaci pięciu, a w środkowej części czterech, równoległych linii połączonych z każdą z elektrod. Płytka podłoża ma postać prostopadłościanu o wymiarach 35 x 10 x 0,5 mm i jest wykonana z polimeru. Pierwsza warstwa elektrody pracującej wykonana jest ze srebra, druga warstwa wykonana jest z materiału węglowego elektroprzewodzącego, a trzecia warstwa wykonana jest z nano-kompozytu w postaci zredukowanego tlenku grafenu pokrytego nanocząstkami platyny. Nanokompozyt otrzymuje się znaną metodą opisaną w publikacji M. Onyszko, K. Urbaś, M. Aleksandrzak, E. Mijowska „Reduced graphene oxide and inorganic nanoparticles composites - synthesis and characterization” Polish Journal of Chemical Technology, 17, 4, 95-103, 10.1515/pjct-2015-0074. Złącze stanowią linie o szerokości od 0,7-1,0 mm wykonane ze srebra.

Sensor według wzoru użytkowego przedstawiony jest w przykładzie realizacji i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sensorw widoku perspektywicznym, w którym pokazane są jego poszczególne warstwy, fig. 2 przedstawia sensor w widoku perspektywicznym.

Sensor składa się z podłoża 6, które stanowi prostokątna płytka o wymiarach: 35 x 10 mm i grubości 0,5 mm wykonana z polimeru. Sensor ma dwie trójwarstwowe elektrody pracujące 1 w postaci dwóch rozdzielonych kół o średnicy 0,2 mm. Wokół nich znajduje się dwuwarstwowa elektroda zamykająca 2 w postaci wycinka okręgu. Elektroda referencyjna 3 ma postać wycinka okręgu i jest pięciokrotnie mniejsza od elektrody zamykającej. Biosensor ma jednowarstwowe złącze 4 w postaci pięciu, a w środkowej części czterech równoległych linii o szerokości od 0,7 do 1,0 mm, połączonych z każdą z elektrod, zabezpieczonych warstwą izolacyjną 5 i rozmieszczonych symetrycznie na szerokości płytki podłoża 6. Złącze 4 wykonane jest ze srebra. Pierwsza warstwa elektrody pracującej 1 wykonana jest ze srebra, druga warstwa wykonana jest z materiału węglowego elektroprzewodzącego, a trzecia warstwa wykonana jest z nanokompozytu w postaci zredukowanego tlenku grafenu pokrytego nanocząstkami platyny.

Sensor wykonany jest w czteroetapowym procesie. Na płaskie polimerowe podłoże 6 o wymiarach gotowego elementu nanoszone są kolejne warstwy funkcjonalne. Górna część sensora jest strefą aktywną i odpowiada za proces elektrochemicznej detekcji analitu. Dolna część posiada nadrukowane płaskie, krótkie odcinki srebrne stanowiące złącze 4 służące do przeniesienia sygnałów elektrycznych do urządzenia pomiarowego. Środkowa część sensora łączy elektrycznie część analityczną ze złączem 4. Pierwsza warstwa jest wykonana tuszem srebrnym i składa się na nią: złącze 4 oraz elektroda pracująca 1. Druga warstwa jest wykonana tuszem węglowym-elektroprzewodzącym i składa się na nią: elektroda zamykajaca 2 i elektroda pracująca 1. Trzecia warstwa to nanokompozyt w postaci zredukowanego tlenku grafenu pokrytego nanocząstkami platyny nałożony na elektrodę pracującą 1. Czwarta warstwa jest warstwą izolującą 5 to epoksydowa farba izolująca elektrycznie i chemicznie część środkową sensora. Jest wykonana w postaci prostokąta dopasowanego do okręgu części analitycznej oraz kończącego się przy złączu elektrody.

Detekcja polega na elektrochemicznym pomiarze elektrody zwilżonej analitem jedną z metod pomiarowych, m.in. cyklicznej woltamperometrii, chronoamperometrii, elektrochemicznej spektroskopii im-pedancyjnej.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia ochronne

   1. Sensor do elektrochemicznej analizy materiałów biologicznych składający się z podłoża, elektrody referencyjnej, elektrody zamykającej i elektrody pracującej oraz warstwy izolującej, znamienny tym, że ma dwie trójwarstwowe elektrody pracujące (1) w postaci dwóch rozdzielonych kół o średnicy 0,2 mm, wokół których znajduje się dwuwarstwowa elektroda zamykająca (2) w postaci wycinka okręgu, zaś elektroda referencyjna (3) ma postać wycinka okręgu i jest pięciokrotnie mniejsza od elektrody zamykającej (2), przy czym sensor ma jednowarstwowe złącze (4) w postaci pięciu, a w środkowej części czterech równoległych linii połączonych z każdą z elektrod.
2. 2. Sensor według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka podłoża (6) ma postać prostopadłościanu o wymiarach 35 x 10 x 0,5 mm wykonanego z polimeru.
3. 3. Sensor według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza warstwa elektrody pracującej (1) wykonana jest ze srebra, druga warstwa wykonana jest z materiału węglowego elektroprzewo-dzącego, a trzecia warstwa wykonana jest z nanokompozytu w postaci zredukowanego tlenku grafenu pokrytego nanocząstkami platyny.
4. 4. Sensor według zastrz. 1, znamienny tym, że złącze (4) stanowią linie o szerokości od 0,7 do 1,0 mm wykonane ze srebra.