RU209089U1

RU209089U1 - Электрохимический биосенсор для определения концентрации глюкозы в крови

Info

Publication number: RU209089U1
Application number: RU2021131051U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Владимирович Романенко; Виктор Александрович Быбин
Original assignee: Кирилл Владимирович Романенко; Виктор Александрович Быбин
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-02-01

Abstract

Полезная модель относится к технике исследования и анализа материалов путем определения электрохимических параметров и может быть использована для определения концентрации глюкозы в крови.Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является повышение воспроизводимости результатов измерения количества глюкозы биосенсором в крови.Технический результат достигается тем, что предлагается электрохимический биосенсор для определения концентрации глюкозы в крови с областью для размещения исследуемого материала, выполненный в виде подложки с нанесенными на нее измерительным, опорным и контрольным электродами, выполненными из карбона и меди, причем область для размещения исследуемого материала выполнена в виде камеры, сформированной между указанной подложкой и расположенной с зазором над ней гидрофильной покрывающей пленкой, зазор между подложкой и покрывающей пленкой сформирован за счет приклеиваемой гидрофобным клеем к ним гидрофобной прокладки, выполненной с вырезом над зоной измерений, при этом прокладка выполнена в виде плоской пластины, а электробиохимический реагент, выполненный в виде гомогенной пленки, состоящей на 10% из флавин-аденин-динуклеотидзависимой глюкозодегидрогеназы, на 70% из феррицианида калия и на 20% из связующего органического вещества, полученной высушиванием в конвекционной камере при 50°С, расположен локально над зоной измерений, в то время как измерительный и опорный электроды находятся в контакте с областью размещения исследуемого материала, а измерительный электрод, опорный электрод и контрольный электрод состоят из карбонового слоя, при этом измерительный и опорный электроды покрыты в зоне измерений нанослоем меди, полученным путем нанесения дисперсионного раствора металла меди в этаноле на карбоновый слой измерительного и опорного электродов в зоне измерений с помощью дозатора в количестве 0,005 мл и его высушивания в конвекционной камере при 50°С перед нанесением электробиохимического реагента без нанесения медного слоя электродов. Нанесение нанослоя меди на карбоновый слой измерительного и опорного электродов в зону измерений улучшает контакт между электробиохимическим реагентом и материалом карбонового слоя измерительного и опорного электродов, в связи с чем снижается аннигиляция электрического импульса при его переходе из зоны измерений в карбоновый слой измерительного и опорного электродов. В результате повышается воспроизводимость результатов измерения глюкозы в крови.

Description

Полезная модель относится к технике исследования и анализа материалов путем определения электрохимических параметров и может быть использована для определения концентрации глюкозы в крови.

Известен измеритель концентрации глюкозы (патент РФ на полезную модель №197895) с областью для размещения исследуемого материала, выполненный в виде подложки с нанесенными на нее измерительным, опорным и контрольным электродами, причем область для размещения исследуемого материала выполнена в виде камеры, сформированной между указанной подложкой и, расположенной с зазором над ней, гидрофильной покрывающей пленкой, зазор между подложкой и покрывающей пленкой сформирован за счет приклеиваемой гидрофобным клеем к ним гидрофобной прокладки, выполненной с вырезом над зоной измерений, при этом прокладка выполнена в виде плоской пластины, отличающийся тем, что измерительный электрод, опорный электрод и контрольный электрод состоят из двух слоев: нижний слой выполнен из меди, верхний слой - из карбона, а сверху карбонового слоя измерительного и опорного электродов локально над зоной измерений расположен электробиохимический реагент, выполненный в виде гомогенной пленки, состоящей на 10% из флавин-аденин-динуклеотидзависимой глюкозодегидрогеназы, на 70% из феррицианида калия и на 20% из связующего органического вещества, полученной высушиванием в конвекционной камере при 50°С, и верхние слои измерительного и опорного электродов находятся в контакте с областью размещения исследуемого материала.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая воспроизводимость результатов измерения из-за нестабильности электрического импульса в связи с аннигиляцией электронов при их переходе из зоны измерений в карбоновый слой измерительного и опорного электродов, а также отсутствием прямого контакта между электробиохимическим реагентом и медным слоем электродов - они разделены карбоновым слоем электродов, а проводниковые свойства у карбона ниже, чем у меди.

Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является повышение воспроизводимости результатов измерения количества глюкозы биосенсором в крови.

Технический результат достигается тем, что электрохимический биосенсор для определения концентрации глюкозы в крови с областью для размещения исследуемого материала выполнен в виде подложки с нанесенными на нее измерительным, опорным и контрольным электродами, выполненными из карбона и меди, причем область для размещения исследуемого материала выполнена в виде камеры, сформированной между указанной подложкой и, расположенной с зазором над ней, гидрофильной покрывающей пленкой, зазор между подложкой и покрывающей пленкой сформирован за счет приклеиваемой гидрофобным клеем к ним гидрофобной прокладки, выполненной с вырезом над зоной измерений, при этом прокладка выполнена в виде плоской пластины, а электробиохимический реагент, выполненный в виде гомогенной пленки, состоящей на 10% из флавин-аденин-динуклеотидзависимой глюкозодегидрогеназы, на 70% из феррицианида калия и на 20% из связующего органического вещества, полученной высушиванием в конвекционной камере при 50°С, расположен локально над зоной измерений, в то время как измерительный и опорный электроды находятся в контакте с областью размещения исследуемого материала, а измерительный электрод, опорный электрод и контрольный электрод состоят из карбонового слоя, при этом измерительный и опорный электроды покрыты в зоне измерений нанослоем меди, полученным путем нанесения дисперсионного раствора металла меди в этаноле на карбоновый слой измерительного и опорного электродов в зоне измерений с помощью дозатора в количестве 0,005 мл и его высушивания в конвекционной камере при 50°С перед нанесением электробиохимического реагента без нанесения медного слоя электродов.

Нанесение нанослоя меди на карбоновый слой измерительного и опорного электродов в зону измерений улучшает контакт между электробиохимическим реагентом и материалом карбонового слоя измерительного и опорного электродов. В связи с чем снижается аннигиляция электрического импульса при его переходе из зоны измерений в карбоновый слой измерительного и опорного электродов. В результате повышается воспроизводимость результатов измерения количества глюкозы в крови.

Нанослой меди в зоне измерения эффективнее улавливает и транслирует поток электронов на электроды. Нанослой меди, покрытый сверху электробиохимическим реагентом и снизу карбоном, не контактирует с атмосферным воздухом и влагой и не окисляется. Использование только карбонового слоя электродов без медного слоя электродов, который имеется в прототипе, достаточно для передачи электрического импульса, поскольку нанотрубки карбона обладают регулярной структурой, обеспечивающей достаточные сопротивление и электропроводность в электрохимическом биосенсоре, а величина электрического импульса не уменьшается в связи со снижением уровня аннигиляции электронов при нанесении нанослоя меди на карбоновый слой измерительного и опорного электродов в зоне измерений биосенсора.

На фиг. 1 представлена схема электрохимического биосенсора для определения концентрации глюкозы в крови с выделением отдельных слоев.

Устройство может быть реализовано в следующем виде. На подложке 1 электрохимического биосенсора глюкозы, вставляемого при измерении в аналитический блок измерителя концентрации глюкозы, выполненного из изолирующего материала, расположен измерительный электрод 2, опорный электрод 3 и контрольный электрод 4, выполненные из карбона. Под зоной измерений 5 сверху на опорном и измерительном электродах расположен нанослой меди 6. Над зоной измерений 5 локально помещается электробиохимический реагент 7, выполненный в виде гомогенной пленки, состоящей на 10% из флавин-аденин-динуклеотидзависимой глюкозодегидрогеназы, на 70% из феррицианида калия и на 20% из связующего органического вещества; полученной высушиванием в конвекционной камере при 50°С. При этом поверхности измерительного 2 и опорного 3 электродов находятся в контакте с областью для размещения исследуемого материала 8 в зоне измерений 5 с электробиохимическим реагентом 7. При этом верхняя часть нанослоя меди 6 контактирует с электробиохимическим реагентом 7 в зоне измерений 5. Область для размещения исследуемого материала 8 выполнена в виде камеры, сформированной между подложкой 1, с нанесенными на нее электродами 2 и 3, гидрофобной прокладкой 9 с вырезом 10 и гидрофильной покрывающей пленкой 11, обеспечивающей за счет капиллярного эффекта втягивание исследуемого материала. Прокладка 9 соединена с покрывающей пленкой 11 и подложкой 1. Для беспрепятственного удаления воздуха из области для размещения исследуемого материала 8 при втягивании за счет капиллярного эффекта в нее исследуемого материала в покрывающей пленке 11 выполнено технологическое отверстие 12.

Электрохимический биосенсор для определения концентрации глюкозы в крови работает следующим образом.

В блок аналитический измерителя концентрации глюкозы вставляют электрохимический биосенсор глюкозы, выполненный в виде электрохимической тест-полоски, между электродами 3 и 4 устанавливается опорное напряжение, которое формирует разность потенциалов в зоне измерений 5, при этом наличие потенциала на электроде 4, совпадающего с потенциалом электрода 3 свидетельствует о правильности подключения электрохимической полоски к блоку аналитическому. Область для размещения исследуемого материала 8 приводят в контакт с каплей крови, при этом за счет капиллярного эффекта обеспечивается втягивание исследуемого материала в область 8, где он взаимодействует с электробиохимическим реагентом 7, который покрывает зону измерений 5, и приводит к протеканию реакции восстановления феррицианида калия до ферроцианида калия электронами из молекулы глюкозы флавин-аденин-динуклеотидзависимой глюкозодегидрогеназой и появлению между измерительным 2 и опорным 3 электродами напряжения, свидетельствующего о покрытии зоны измерений 5, а через время, определяемое объемом области 8, появлению на измерительном электроде 2 напряжения, пропорционального концентрации глюкозы в исследуемом материале.

Claims

Электрохимический биосенсор для определения концентрации глюкозы в крови с областью для размещения исследуемого материала, выполненный в виде подложки с нанесенными на нее измерительным, опорным и контрольным электродами, выполненными из карбона и меди, причем область для размещения исследуемого материала выполнена в виде камеры, сформированной между указанной подложкой и расположенной с зазором над ней гидрофильной покрывающей пленкой, зазор между подложкой и покрывающей пленкой сформирован за счет приклеиваемой гидрофобным клеем к ним гидрофобной прокладки, выполненной с вырезом над зоной измерений, при этом прокладка выполнена в виде плоской пластины, при этом локально над зоной измерений расположен электробиохимический реагент, выполненный в виде гомогенной пленки, состоящей на 10% из флавин-аденин-динуклеотидзависимой глюкозодегидрогеназы, на 70% из феррицианида калия и на 20% из связующего органического вещества, полученной высушиванием в конвекционной камере при 50°С, а измерительный и опорный электроды находятся в контакте с областью размещения исследуемого материала, отличающийся тем, что измерительный электрод, опорный электрод и контрольный электрод состоят из карбонового слоя, при этом измерительный и опорный электроды покрыты в зоне измерений нанослоем меди, полученным путем нанесения дисперсионного раствора металла меди в этаноле на карбоновый слой измерительного и опорного электродов в зоне измерений с помощью дозатора в количестве 0,005 мл и его высушивания в конвекционной камере при 50°С перед нанесением электробиохимического реагента.