RU53018U1 - ELECTROCHEMICAL ASSEMBLY OF AMPEROMETRIC Biosensor - Google Patents
ELECTROCHEMICAL ASSEMBLY OF AMPEROMETRIC Biosensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU53018U1 RU53018U1 RU2005134526/22U RU2005134526U RU53018U1 RU 53018 U1 RU53018 U1 RU 53018U1 RU 2005134526/22 U RU2005134526/22 U RU 2005134526/22U RU 2005134526 U RU2005134526 U RU 2005134526U RU 53018 U1 RU53018 U1 RU 53018U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- membrane
- electrochemical
- reference electrode
- amperometric biosensor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для электрохимических методов анализа и может быть использована при создании ферментных датчиков определения различных субстратов, в частности концентрации глюкозы в биологических материалах (кровь, сыворотка крови, плазма крови, моча, ликвор). Техническим результатом полезной модели является создание нового электрохимического узла амперометрического биодатчика, обладающего высокой точностью анализа электрохимической реакции. Технический результат достигается в конструкции электрохимического узла амперометрического биодатчика, содержащего платиновый анод 1, серебряный электрод сравнения 2 и многослойную мембрану 3, в котором, согласно полезной модели, анод 1 выполнен в виде диска, а электрод сравнения 2 - в виде кольца, окружающего диск, при этом площадь соприкосновения анода 1 и электрода 2 сравнения с мембраной 3 находится в следующих пределах:The utility model relates to devices for electrochemical methods of analysis and can be used to create enzyme sensors for determining various substrates, in particular, the concentration of glucose in biological materials (blood, blood serum, blood plasma, urine, cerebrospinal fluid). The technical result of the utility model is the creation of a new electrochemical node amperometric biosensor with high accuracy analysis of the electrochemical reaction. The technical result is achieved in the design of the electrochemical assembly of an amperometric biosensor containing a platinum anode 1, a silver reference electrode 2 and a multilayer membrane 3, in which, according to a utility model, the anode 1 is made in the form of a disk, and the comparison electrode 2 is in the form of a ring surrounding the disk, the contact area of the anode 1 and the electrode 2 of comparison with the membrane 3 is in the following limits:
- анода с мембраной 1÷3 мм2,- anode with a membrane 1 ÷ 3 mm 2 ,
- электрода сравнения с мембраной 5÷8 мм2.- reference electrode with a membrane of 5 ÷ 8 mm 2 .
Description
Полезная модель относится к устройствам для электрохимических методов анализа и может быть использована при создании ферментных датчиков определения различных субстратов, в частности концентрации глюкозы в биологических материалах (кровь, сыворотка крови, плазма крови, моча, ликвор).The utility model relates to devices for electrochemical methods of analysis and can be used to create enzyme sensors for determining various substrates, in particular, the concentration of glucose in biological materials (blood, blood serum, blood plasma, urine, cerebrospinal fluid).
Известен электрохимический узел амперометрического биодатчика, содержащий индикаторный и вспомогательный электроды, нанесенные на керамическую подложку, при этом электроды выполнены из проводниковых паст, закрепленных на подложке, причем индикаторный электрод выполнен из платиносодержащей пасты в виде диска, а вспомогательный - из серебросодержащей пасты в виде Known electrochemical node amperometric biosensor containing indicator and auxiliary electrodes deposited on a ceramic substrate, while the electrodes are made of conductive pastes mounted on the substrate, and the indicator electrode is made of platinum-containing paste in the form of a disk, and the auxiliary is made of silver-containing paste in the form
полукольца, окружающего диск, при соотношении площадей электродов 1:3 соответственно (патент РФ №2115113, кл. G 01 N 27/28, опубл. 10.07.1998 г).half rings surrounding the disk, with the ratio of the areas of the electrodes 1: 3, respectively (RF patent No. 2115113, CL G 01 N 27/28, publ. 10.07.1998 g).
Недостатками известной конструкция электрохимического узла амперометрического биодатчика являются:The disadvantages of the known design of the electrochemical node amperometric biosensor are:
- сложность технологии изготовления электродов на керамической подложке с нанесенной на нее проводниковой пастой;- the complexity of the technology for the manufacture of electrodes on a ceramic substrate with a conductive paste deposited on it;
- непродолжительный ресурс работы электродов из-за постепенного уменьшения слоя проводящей пасты на керамической подложке в процессе эксплуатации.- short life of the electrodes due to the gradual decrease in the layer of conductive paste on the ceramic substrate during operation.
Известен электрохимический узел амперометрического биодатчика, содержащий платиновый катод, серебряный анод, газопроницаемую мембрану (Ю.Ю.Кулис. «Аналитические системы на основе иммобилизованных ферментов», МОКСЛАС, Вильнюс, 1981, с.54-55).Known electrochemical node amperometric biosensor containing a platinum cathode, a silver anode, a gas-permeable membrane (Yu.Yu. Kulis. "Analytical systems based on immobilized enzymes", MOXLAS, Vilnius, 1981, pp. 54-55).
Основным недостатком известного электрохимического узла амперометрического биодатчика является недостаточная точность анализа электрохимической реакции, протекающей на электродах, из-за отсутствия рациональной формы катода и анода и оптимальной площади соприкосновения катода и анода с мембраной.The main disadvantage of the known electrochemical assembly of the amperometric biosensor is the insufficient accuracy of the analysis of the electrochemical reaction occurring on the electrodes, due to the lack of a rational shape of the cathode and anode and the optimal contact area of the cathode and anode with the membrane.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является ферментный датчик для определения The closest to the claimed technical essence and the achieved result is an enzyme sensor for determining
лактозы, включающий платиновый анод, покрытый разделительной, ферментной и микропористой мембранами и электрод сравнения, который изготовляется из серебра, при этом с целью повышения селективности определения, ферментная мембрана содержит совместно иммобилизованные глюкозооксидазу и - галактозидазу соответственно (патент СССР №1502995, кл. G 01 N 27/30, опубл. 23.08.1989 г - прототип).lactose, including a platinum anode coated with a separation, enzyme and microporous membranes and a reference electrode, which is made of silver, while in order to increase the selectivity of determination, the enzyme membrane contains co-immobilized glucose oxidase and galactosidase, respectively (USSR patent No. 1502995, class G 01 N 27/30, publ. 08/23/1989 g - prototype).
Основным недостатком известного ферментного датчика для определения лактозы является недостаточная точность анализа электрохимической реакции, протекающей на электродах, из-за отсутствия рациональной формы анода и электрода сравнения и оптимальной площади соприкосновения анода и электрода сравнения с многослойной мембраной.The main disadvantage of the known enzyme sensor for determining lactose is the insufficient accuracy of the analysis of the electrochemical reaction occurring on the electrodes, due to the lack of a rational shape of the anode and the reference electrode and the optimal contact area of the anode and the reference electrode with a multilayer membrane.
Техническим результатом полезной модели является создание нового электрохимического узла амперометрического биодатчика, обладающего высокой точностью анализа электрохимической реакции.The technical result of the utility model is the creation of a new electrochemical node amperometric biosensor with high accuracy analysis of the electrochemical reaction.
Технический результат достигается в конструкции электрохимического узла амперометрического биодатчика, содержащего платиновый анод, серебряный электрод сравнения и многослойную мембрану, в котором, согласно полезной модели, анод выполнен в виде диска, а электрод сравнения - в виде кольца, окружающего диск, при этом площадь соприкосновения анода и электрода сравнения с The technical result is achieved in the design of the electrochemical assembly of an amperometric biosensor containing a platinum anode, a silver reference electrode and a multilayer membrane, in which, according to a utility model, the anode is made in the form of a disk and the reference electrode is in the form of a ring surrounding the disk, while the contact area of the anode and reference electrode with
мембраной находится в следующих пределах: анода с мембраной 1÷3 мм2, электрода сравнения с мембраной 5÷8 мм2.the membrane is in the following limits: the anode with the membrane 1 ÷ 3 mm 2 , the reference electrode with the membrane 5 ÷ 8 mm 2 .
В таком электрохимическом узле амперометрического биодатчика выполнение анода в виде диска, а электрода сравнения - в виде кольца, окружающего диск при площади соприкосновения анода и электрода сравнения с мембраной в следующих пределах: анода с мембраной 1÷3 мм2, электрода сравнения с мембраной 5÷8 мм2 повышает точность анализа электрохимической реакции в процессе его работы.In such an electrochemical node of the amperometric biosensor, the anode is made in the form of a disk, and the reference electrode is in the form of a ring surrounding the disk with the contact area of the anode and the reference electrode with the membrane within the following limits: anode with a membrane 1 ÷ 3 mm 2 , reference electrode with a membrane 5 ÷ 8 mm 2 increases the accuracy of the analysis of the electrochemical reaction during its operation.
Указанные выше преимущества выгодно отличают заявляемую полезную модель от прототипа.The above advantages distinguish the claimed utility model from the prototype.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого электрохимического узла амперометрического биодатчика по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».A comparative analysis of the claimed utility model and prototype reveals the distinctive features of the claimed electrochemical node amperometric biosensor compared with the closest analogue, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty."
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового электрохимического узла амперометрического биодатчика, обладающего высокой точностью анализа электрохимической реакции в процессе его работы.The presence of distinctive features makes it possible to obtain a positive effect, expressed in the creation of a new electrochemical node amperometric biosensor with high accuracy analysis of the electrochemical reaction during its operation.
Применение заявляемой полезной модели в качестве электрохимического узла амперометрического биодатчика в The use of the claimed utility model as an electrochemical unit of an amperometric biosensor in
производстве приборов для определения концентрации глюкозы в биологических материалах (кровь, сыворотка крови, плазма крови, моча, ликвор) обеспечивает ей соответствие критерию «промышленная применимость».the production of devices for determining the concentration of glucose in biological materials (blood, blood serum, blood plasma, urine, cerebrospinal fluid) ensures that it meets the criterion of "industrial applicability".
Полезная модель изображена на чертеже, на котором на фиг.1 представлен общий вид электрохимического узла амперометрического биодатчика заявляемого в поперечном разрезе, на фиг.2 - схематическое изображение работы электрохимического узла амперометрического биодатчика.A utility model is depicted in the drawing, in which Fig. 1 shows a general view of the electrochemical assembly of the amperometric biosensor claimed in cross section, Fig. 2 is a schematic representation of the operation of the electrochemical assembly of the amperometric biosensor.
Электрохимический узел амперометрического биодатчика содержит платиновый анод 1, серебряный электрод сравнения 2 и многослойную мембрану 3, при этом анод 1 выполнен в виде диска, а электрод сравнения 2 - в виде кольца, окружающего диск, причем площадь соприкосновения анода 1 и электрода сравнения 2 с мембраной 3 находится в следующих пределах: анода 1 с мембраной 3 1÷3 мм2, электрода сравнения 2 с мембраной 3 5÷8 мм2. Платиновый анод 1 и электрод сравнения 2 вмонтированы в полиамидную втулку 4, установленную в металлический корпус 5.The electrochemical node of the amperometric biosensor contains a platinum anode 1, a silver reference electrode 2 and a multilayer membrane 3, while the anode 1 is made in the form of a disk, and the comparison electrode 2 is in the form of a ring surrounding the disk, and the contact area of the anode 1 and the reference electrode 2 with the membrane 3 is in the following limits: anode 1 with a membrane 3 1 ÷ 3 mm 2 , a reference electrode 2 with a membrane 3 5 ÷ 8 mm 2 . The platinum anode 1 and the reference electrode 2 are mounted in a polyamide sleeve 4 mounted in a metal housing 5.
В электрохимическом узле амперометрического биодатчика анод изготавливается из платины чистотой 99,9%, электрод сравнения - из серебра чистотой 99,9%. Мембрана представляет собой термически закрепленную на резиновом кольце многослойную конструкцию, In the electrochemical unit of the amperometric biosensor, the anode is made of 99.9% pure platinum, and the reference electrode is made from 99.9% pure silver. The membrane is a multilayer structure thermally fixed on a rubber ring,
пропитанную по особой технологии составом, состоящим из глюкозооксидазы и сывороточного альбумина.impregnated by a special technology with a composition consisting of glucose oxidase and serum albumin.
Проиллюстрируем работу электрохимического узла амперометрического биодатчика на примере измерения концентрации глюкозы в сыворотке крови.We illustrate the operation of the electrochemical unit of the amperometric biosensor using the example of measuring the concentration of glucose in blood serum.
На электрохимический узел амперометрического биодатчика надевается глюкозооксидазная мембрана 3 так, чтобы было ее полное прилегание к платиновому аноду 1 и серебряному электроду сравнения 2. В таком виде электрохимический узел амперометрического биодатчика помещается в 0,01 М, рН 7,2 буферный раствор, представляющий собой раствор хлористого калия, в который вводится исследуемая сыворотка крови 6. В мембране, на поверхности биодатчика, происходит химическая реакция между ферментом глюкозооксидазой и глюкозой сыворотки крови. Химическая реакция происходит по следующей схеме:A glucose oxidase membrane 3 is put on the electrochemical node of the amperometric biosensor so that it is fully adhered to the platinum anode 1 and the silver reference electrode 2. In this form, the electrochemical node of the amperometric biosensor is placed in 0.01 M, pH 7.2 buffer solution, which is a solution potassium chloride, into which the test blood serum is introduced 6. In the membrane, on the surface of the biosensor, a chemical reaction occurs between the enzyme glucose oxidase and glucose in blood serum. The chemical reaction occurs as follows:
Одним из продуктом метаболизма данной химической реакции является перекись водорода Н2О2, содержание которой пропорционально концентрации глюкозы в сыворотке крови.One of the metabolic products of this chemical reaction is hydrogen peroxide H 2 O 2 , the content of which is proportional to the concentration of glucose in the blood serum.
На платиновом аноде 1 и серебряном электроде сравнения 2 поддерживается электрический потенциал, который запускает электрохимическую реакцию разрушения перекиси водорода Н2О2. Реакция происходит по следующей схеме:An electrical potential is maintained at the platinum anode 1 and the silver reference electrode 2, which triggers the electrochemical destruction of hydrogen peroxide H 2 O 2 . The reaction proceeds as follows:
где Н+ - протон водорода, е-- - электрон.where H + - hydrogen proton, e - - electron.
В результате на платиновом аноде 1 появляется анодный ток, который с помощью специального электронного устройства усиливается и обрабатывается. По величине и скорости нарастания тока на платиновом аноде 1 можно судить о концентрации глюкозы в сыворотке крови. Существует линейная зависимость между величиной анодного тока биодатчика и концентрацией глюкозы в сыворотке крови.As a result, an anode current appears on the platinum anode 1, which is amplified and processed using a special electronic device. By the magnitude and rate of increase of the current at the platinum anode 1, one can judge the concentration of glucose in the blood serum. There is a linear relationship between the anode current of the biosensor and the concentration of glucose in the blood serum.
Электрохимический узел амперометрического биодатчика имеет ресурс работоспособности не менее 5000 часов.The electrochemical unit of the amperometric biosensor has a service life of at least 5000 hours.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005134526/22U RU53018U1 (en) | 2005-11-01 | 2005-11-01 | ELECTROCHEMICAL ASSEMBLY OF AMPEROMETRIC Biosensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005134526/22U RU53018U1 (en) | 2005-11-01 | 2005-11-01 | ELECTROCHEMICAL ASSEMBLY OF AMPEROMETRIC Biosensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU53018U1 true RU53018U1 (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=36656199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005134526/22U RU53018U1 (en) | 2005-11-01 | 2005-11-01 | ELECTROCHEMICAL ASSEMBLY OF AMPEROMETRIC Biosensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU53018U1 (en) |
-
2005
- 2005-11-01 RU RU2005134526/22U patent/RU53018U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5916156A (en) | Electrochemical sensors having improved selectivity and enhanced sensitivity | |
| Wu et al. | Fabrication of miniature Clark oxygen sensor integrated with microstructure | |
| CN1205474C (en) | Biosensor | |
| CN1265193C (en) | Electrochemical detector | |
| Pohanka | Screen printed electrodes in biosensors and bioassays. A review | |
| Keedy et al. | Determination of urate in undiluted whole blood by enzyme electrode | |
| DK1119637T3 (en) | In vitro analyte sensor for small volumes with diffusible or non-leachable redox mediator | |
| Wu et al. | Amperometric cholesterol biosensor based on zinc oxide films on a silver nanowire–graphene oxide modified electrode | |
| Chen et al. | Development of micropillar array electrodes for highly sensitive detection of biomarkers | |
| CN1404575A (en) | Enzymatic-electrochemical measuring device | |
| Anik et al. | An effective electrochemical biosensing platform for the detection of reduced glutathione | |
| Rodriguez et al. | Highly selective first generation glucose biosensor based on carbon paste containing copper and glucose oxidase | |
| RU53018U1 (en) | ELECTROCHEMICAL ASSEMBLY OF AMPEROMETRIC Biosensor | |
| Noda et al. | Diffusion-controlled detection of glucose with microelectrodes in mediated bioelectrocatalytic oxidation | |
| Salimi et al. | Disposable amperometric sensor for neurotransmitters based on screen-printed electrodes modified with a thin iridium oxide film | |
| JP4566064B2 (en) | Biosensor using bamboo carbon nanotube | |
| Kaewket et al. | Electrochemical detection of creatinine: exploiting copper (ii) complexes at Pt microelectrode arrays | |
| JP3973657B2 (en) | Continuous separation detection chip | |
| Nair et al. | Microfluidic Flexible Device for Real-Time Enzyme Free Uric Acid Detection | |
| Kim et al. | Reference Electrode-Free Electrochemical Detection Using a Bare Interdigitated Array Electrode and Initial Counterbalancing O2 Reduction | |
| JPS5967452A (en) | Biosensor | |
| Zhang et al. | A Self‐Sampling‐and‐Flow Biosensor for Continuous Monitoring | |
| JP4089975B2 (en) | Electrode for electrochemical measurement, method for producing the same, and electrochemical biosensor | |
| RU2682568C1 (en) | Method for determining concentration of hydrogen peroxide in solution | |
| Ali et al. | Nanobiotechnology for Enzymatic Sensors |