TWI322007B - Biosensor, biostrip, and manufacture method of determination of uric acid by non-enzymatic reagent - Google Patents

Description

1322007 的價格昂貴之問題。換句話說，本發明係開發一種 尿酸生物感測裴置，亦即利用尿酸（Uricacid)與四豳2 (Tetraz〇liumsalts)反應，且由於尿酸在鹼性條件°下== 生烯胺醇（eneaminol)之結構，此還原結構即能與四： 產生一反應，進而透過一電子傳遞物進行其電子 = 以達到所需之量測目的。 轉移’

此外，在本發明的量測過程中，亦不受血氧濃 也不受到血液中離子濃度的影響。 的干擾， 再者，目前坊間提供四唑鹽類之種類相當多，自麸 選擇性較大，使其於應用上彈性較大，&，本發明採用、四吐 鹽類來獲得所需的感測效果。 根據本發明之上述目的，所提出的非酵素式尿酸試劑之 生物感測裝置包含有-感測器、—生物感測試片以及一非酵 >素式尿酸試劑。其中，生物❹彳試壯至少設有兩作用電極 及至少-反應作用區。而非酵素式尿酸試綱設於生物感測 試片上之反應作用區且至少具有四唑鹽類及活性電子媒介 ，物（Mediator)。請注意，這裡的生物感測試片可藉由一人 、體體液作為一檢體，如全血（wholeblood ;包含微血管血、 靜脈血）、血漿（plasma)、血清（serum)或尿液，在生物 感測試片上之反應作用區啟動四唑鹽類之氧化還原反應，續 藉由活性電子媒介物依據其氧化還原反應且經由生物感測 試片上之兩作用電極來傳遞電子信號予感測器，以對應產生 一微電流強度值，進而反由感測器計算反映出其檢體中之尿 酸濃度。 另外’上述非酵素式尿酸試劑更包含賦型緩衝液 (Excipients Buffer Solution)，以提供四唑鹽類及活性 電子媒介物溶於其中。且其賦型緩衝液包含為至少一緩衝鹽 類（Buffer salts ;如適當比例的碳酸鈉、碳酸氫鈉等）及 至少一水溶性賦型劑（Water—s〇lubleExcipients;如丙羥 基曱基纖維素等）溶解混合形成。 再者，依據上述所提出的非酵素式尿酸試劑之生物 裝置及其生物感測試片，本發明進而歸納衍生出 式尿酸試劑之生物感測試^{之製作方法，且至少包含下列步 (a)设置兩作用電極於一生物感測試片上。 ⑹取至少一緩衝鹽類（如碳酸鈉、碳酸氮納等 少一水溶性賦型劑（如丙羥基甲基纖維素等 純水中，以形成一賦型緩衝液。 奋； ⑷=时鹽類及活性電子媒介物（如吩嗓 該賦型緩衝液t，以溶解形成一非= ⑷將非酵素式尿酸試劑以—孔徑介於Q心 m間之過濾、膜（如醋酸纖維膜等）過濾後，點= 1322007 佈於該一生物感測試片之反應作用區上。 (e)烘烤生物感測試片於一乾燥狀態。 茲為使貴審查委員對本發明之技術特徵及所達成之 - 功效有更進一步之瞭解與認識’謹佐以較佳之實施例及配人 • 詳細之說明如後。 σ 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之 素式尿酸試劑之生物感測裝置、生物感測試片及i 日。 ^ f及法: 請參閱第一圖 一Μ- 一六吓巧个赞明非酵素式尿酸試劑之生, 置之方塊不意圖。圖中’本發明之生物感 少包含-感測器10、-生物感測試片u以 ; =劑12。感測器10係接收來自生物感測試片u的2 ，⑴。對此，故生物感測試片u至少設有兩作二= 12則設於反應作用區113上且主素式尿酸試! 鹽化合物/紐奸較物122料料及， 生物感測試片U操作電位較佳 、·成° =本例中自 人體體液U稱為檢體)13(如全血(含 並供乡 血黎、血清、尿液等），以啟動四唾鹽靜脈血） 而活性電子媒介物122職可由作用類電H氧化還原反應 反應之電子信號m傳遞予感測：，以丄=此氧化還月 iU以產生微電流強度 1322007 並經過換算’反映出檢體13中尿酸的濃度。在本例中較佳的 測試時間為1〜30秒’所能測試的尿酸較佳濃度範圍則為i 〜30 mg/dL。 ' 承上所述，賦型緩衝液一般可包括為一碳酸緩衝液 • (Carbonate Buffer Solution)、一科爾索夫緩衝液 (Kolthoff Buffer Solution)、一硼酸緩衝液（B0rate

Buffer Solution)、或一等效之緩衝液等，用以提供pH值為 • 8. 5〜12. 3之鹼性條件。其中，賦型緩衝液包括為至少一緩 衝鹽類及至少一水溶性賦型劑。緩衝鹽類一般可包括為碳酸 鈉（sodium carbonate)、碳酸氫鈉（s〇dium hydrogen carbonate)、碳酸鋰（lithium carbonate)、碳酸氫鐘 (lithium acid carbonate)、硼酸（boric acid)、棚酸鋼 (borax)、或前述之組合、或等效之鹽類等，又或，其重量 體積比（W/V)較佳可為〇·〇5%〜2.0%。而水溶性賦型^一般 可包括為纖維素（cel lulose)及其衍生物、人工合成高分子、 水溶性尚分子、水溶性高分子鹽類、或前述之組合、或等效 • 之高分子賦型劑等。而，纖維素及其衍生物較佳可包括為甲 基纖維素（Me thy 1 ce 11 u 1 ose，MC )、羧甲基纖維素（Car boxy Methyl cellulose，CMC)、丙經基甲基纖維素（Hydr〇xypr〇pyl Methyl Cel lulose, HPMC)、丙經基纖維素（fjydroxypropyl

Ceilul〇s^HPC)、經乙基纖維素（Hydr〇xyethylCellul〇se， HEC)、或前述之組合、或等效之纖維素賦型劑等；又或，人 工合成之水溶性高分子較佳可包括為聚乙烯吡咯烷酮（p〇ly vinyl pyrrolidone，PVP)、聚 τ基丙烯醯胺 (Polymethacrylamide，PMA)、聚丙稀酿胺（p〇iyacryiamide， 1322007 PAM)、聚稀丙胺（p〇iy allylamine，PAA)、或前述之組合、 或等效之纖維素賦型劑等；又或，如藻酸（alginate)、或等 效之天然水溶性高分子賦型劑等；而’其水溶性賦型劑之重 量體積比或可為〇· 〇1 %〜8. 〇%。四嗤鹽類較佳可包括為氯化 新四°坐（Neotetrazolium chloride, NT)、氣化四嗤四氮藍 (Tetranitroblue tetrazolium chloride, TNBT)、四唾鹽 (Blue tetrazolium chloride, BT)、氣化蛾確基四峰 (Iodonitrotetrazoilum chloride)、氣化四π坐氮藍 (Nitroblue tetrazolium chloride, ΝΒΤ)、四唾漠鹽 (Thiazolyl blue tetrazolium bromide salt, MTT salt)' 氣化單四嗤氮藍（Nitro Blue Monotetrazolium Chloride)、 紫四唾（Tetrazolium violet)、氣化三苯氫四唾 (2, 3, 5-Tripheny卜2-H-tetrazolium chloride)、硫代氨曱 醯氯化四唑氮藍（Thiocarbamyl nitro blue tetrazolium chloride, TCNBT)、TetrazoliumXTT、苯曱基唑苯乙稀酞酸 醯拼（2-2’-6〇1^〇1:1^&2〇171-5-3七771-3-(4，- phthalhydrazidyl) tetrazolium chloride，BSPT)、氣化四 唑雙氮藍（Distyryl nitroblue tetrazolium chloride, DSNBT)、或前述之組合、或等效之四唑鹽類等，又或，其重 量體積比一般可為0· 1%〜10%。活性電子媒介物較佳可包括 為鐵氰化卸（potassium ferricyanide)、對苯醌 (parabenzoqu i none )、醌苯醌（qu i none )、醌氯亞胺（qu i none chlorimide)、酿亞胺（quinone imide)、吩嗓硫酸甲脂 (phenazine methosulfate, PMS)、吩嗪硫酸乙脂（phenazine ethosulfate，PES)、或前述之組合、或等效之活性電子媒介 物等，又或，其重量體積比一般可為〇. 02%〜5. 0%。 12 感測; 步㈣··取緩衝鹽類，如範圍二;::下:步禅: 步㈣：::溶◦。至2。。毫克的丙 步称22 :!^=ί於室溫下混合授拌至完全溶解，並將其 ^值調整成介於8.5〜12.3，以形成—賦^ 4 23 ·取四：鹽類’如範圍介於6至10毫克的四唑鹽於 上述的賦型緩衝液。 ,4取'舌性電子媒介物，如範圍介於15至20毫克的吩 嗪硫酸乙脂於上述的賦型緩衝液。 步驟25 ·將上述賦型緩驗於室溫下混合獅至完全溶解。 步驟26 ·以如1· 〇#m醋酸纖維膜之過濾膜過濾後，點膠塗 佈於生物感測試片之反應作用區上。 步驟27 ·將上述點膠塗佈過後的生物感測試片，以4〇艺〜 65°C烘烤至乾燥備用。 承上所述，生物感測試片上更設置有兩作用電極，可藉 由電極傳遞氧化還原反應之電子信號，以產生微電流強度值 並經過換算，反映出檢體中尿酸的濃度，並供給人體體液（或 稱為檢體）’如全血（包含微血管血、靜脈血）、血漿、血清、 13 尿酸較佳濃的測試時間為1〜3G秒，所能測試的 般較佳可為圍為1〜3〇呢胤。且，過遽膜之孔經一 型緩衝液2般可，如醋酸纖維膜等高分子膜。㈣ -硼酸ί衡ί ϊ為一碳酸緩衝液、一科爾索夫緩衝液、 〜12. 3之驗之緩衝液等，用以提供ΡΗ值為8. 5 類m _件。其中’賦型緩衝液包括為至少—緩衝晦 碳酸氫i — 性賦型劑。緩衝鹽類一般可包括為碳酸鈉： 合、或ί效：碳酸氫鋰、硼酸、硼酸鈉、或前述之組 〇的％〜2 〇。/ : =t，又或’其重量體積比（w/v)較佳可為 物、人工人性賦型劑：般可包括為纖維素及其衍生 ., σ问刀子、水溶性高分子、水溶性高分子鹽類、 其审其她抓?甲土纖維素（MC)、羧甲基纖維素（CMC)、丙經

Ihec")、ii、(HPMC)、丙減纖維素（HPC)、經乙基纖維素 人工人^ 7述之組合、或等效之纖維素賦型辦；又或， 高分子較佳可包括為聚乙烯吼咯烧酮 丙胺(二甲？丙烯醯胺（PMA)、聚丙烯醯胺（腿)、聚烯 或，如:^ 之組合、或等效之纖維素賦型劑等；又 ginate)、或等效之天然水溶性高分子賦型劑 四唑趟類二性賦型劑之重量體積比或可為0.01%〜8.0%。 (tnbI) 包括為氣化新时⑽、氣化四相氮藍 坐鹽⑽、氯化蛾確基四唾、氣化四峻氮藍 氣化Λ心域鹽（MTTsait)、氣化單时氮藍'紫四唾、 虱化一本虱四唑、硫代氨甲醯氣化四唑

Tetraz〇u咖χττ、笨甲基吐苯乙稀㈣^ (τ ::雙ϊ;，或前述之組合、或等:之=類等 或八重置體積比-般可為〇.1%〜1〇%。活性電子媒介物 1322007 較佳可包括為鐵氰化鉀、對苯醌、醌苯醌、醌氯亞胺、醌亞 胺、吩嗪硫酸甲脂（PMS)、吩嗪硫酸乙脂（PES)、或前述之 組合、或等效之活性電子媒介物等，又或，其重量體積比一 般可為0. 02%〜5. 〇%。 請參閱第三圖，其係取靜脈全血並添加不同比例之尿 酸，並與其感測器的電流反應強度之示意圖。圖中，設定操 作電位為100毫伏特，並將血液檢體離心後取出企漿，再用' • aBA-Corning ExpressPlus進行濃度分析，且以血^濃度對 尿酸反應強度圖作圖即為校正曲線。這裡的^果 Y=19.325X+8971，相關係數（R2)為 0.9584。 … 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本 發明之精神與範，而對其進行之等效修改或變更，包含作 不限定將本發明實施例中所述元件以軟體或硬體或韌體 任何組合’均應包含於後附之申請專利範圍中。 、 【圖式簡單說明】 第一圖係為本發明非酵素式尿酸試劑之生物感測裝置之方 塊示意圖； 第二圖係為本發明非酵素式尿酸試劑之生物感測試片製作 方法之流程示意圖；以及 第三圖係為本發明中不同比例之尿酸與感測器的電流反應 強度之示意圖。 〜 15 1322007 【主要元件符號說明】 I :生物感測裝置； 10 :感測器； II :生物感測試片， III :電子信號； 112 :作用電極； 113 :反應作用區； 12 :非酵素式尿酸試劑； 121 :賦型緩衝液； • 122 :四唑鹽化合物/活性電子媒介物； 13 :人體體液或檢體；以及 20〜27 :流程步驟。

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1. 一種非酵素式尿酸試劑之生物感測裝置，至少包含： 一感測器’接收一電子信號； 一生物感測試片’至少設有兩作用電極及至少—反應作 用區；以及 一非酵素式尿酸試劑（Determination of Uric acid by non-enzymatic reagent)，設於該反應作用區且至少 具有四峻鹽類（Tetrazolium salts)及活性電子媒 介物（Mediator); 其中，利用該反應作用區使一檢體啟動該四唾鹽類之氧 化還原反應’續藉由該活性電子媒介物依據該氧化還 原反應且經由該兩作用電極傳遞該電子信號，以計算 反映該檢體之尿酸（Uric acid)濃度。 2. 如申請專利範圍第1項所述之非酵素式尿酸試劑之生物感 測裝置，其中該非酵素式尿酸試劑更包含一賦型緩衝液 (Excipients Buffer Solution)，該賦型緩衝液包含為 至少一緩衝鹽類（Buffer salts)及至少一水溶性賦型劑 (Water-soluble Excipients)。 3. 如申請專利範圍第2項所述之非酵素式尿酸試劑之生物感 測裝置’其中該賦型緩衝液包括為一碳酸緩衝液 (Carbonate Buffer Solution)、一科爾索夫緩衝液 (Kolthoff Buffer Solution)、一爛酸缓衝液（β〇γ&_^ Buffer Solution)、或一等效之緩衝液。 4. 如申清專利範圍第2項所述之非酵素式尿酸試劑之生物感 測裝置，其中該水溶性賦型劑包括為纖維素（cellul〇se) 及其衍生物、人工合成之水溶性高分子、水溶性高分子鹽 類、或前述之組合、或等效之賦型劑。 5. 如申請專利範圍第1項所述之非酵素式尿酸試劑之生物感 測裝置’其中該活性電子媒介物包括為鐵氰化鉀 (potassium ferricyanide)、對笨酉昆 (parabenzoquinone)、醌苯醌（quin〇ne)、醌氯亞胺 (quinone chlorimide)、酿i 亞胺（qUin〇ne imide)、吩 嗪硫酸甲脂（phenazinemethosulfate，PMS)、吩嗪硫酸 乙月旨（phenazine ethosulfate, PES)、或前述之組合、 或等效之活性電子媒介物。 6. 如申請專利範圍第1項所述之非酵素式尿酸試劑之生物感 測裝置，其中該兩作用電極之操作電位範圍介於為〇.〇1 伏特至0. 6伏特之間。 7. 如申請專利範圍第1項所述之非酵素式尿酸試劑之生物感 測裝置’其中該電子信號藉由該感測器對應產生一微電流 強度值，以反映出該檢體中之尿酸濃度。 8. 如申請專利範圍第1項所述之非酵素式尿酸試劑之生物感 測裝置，其中該反應作用區之測試時間範圍介於1至3〇秒。 1322007 物感測試片，其中該活性電子媒介物包括為鐵氰化_ (potassium ferricyanide)、對苯酿 (parabenzoquinone)、醌苯醌（quinone)、醌氯亞胺 (quinone chlorimide)、醌亞胺（qUinone imide)、吩 嗪硫酸曱脂（phenazinemethosulfate，PMS)、吩嗪硫酸 乙脂（phenazine ethosulfate，PES)、或前述之組合、 或等效之活性電子媒介物。

   14·如申請專利範圍第9項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測則’其找兩作用電極之操作電位範圍介於為 0. 01伏特至0. 6伏特之間。 15.如申請專利範圍第9項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測試片，其中該電子錢對應—微電流強度值，以反 映出該檢體中之尿酸濃度。

   瓜如”專利範圍第9項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測试片，其中該反應作用區之測試時間範圍介別至 生物感測試片之製作方法， 17. 一種非酵素式尿酸試劑之 包含·· 上；以及 〜生物感測試片之 設置兩作用電極於一生物感測試片 點膠塗佈-非酵素式树試 反應作用區上； 、該 20 <.s > 丄 JZZrW / 其中該非酵素式尿酸試劑至少混合有賦型緩衝液、四嗤 鹽類及活性電子媒介物。 18· ΐ ^專彻第17項所述之非酵素式尿酸試劑之生 滅測試片之製作方法，其中該_緩衝液包括為一碳酸 _ 缓驗、—科爾索夫緩衝液…猶緩衝液、或—等效之 缓衝液。 19. 如申切專利範圍第17項所述之非酵素式尿酸試劑之生 籲滅測試片之製作方法，其中該賦型緩衝液包含為至少一 緩衝鹽類及至少一水溶性賦型劑。 20. 如申請專利範圍第19項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測試片之製作方法，其中該水溶性賦型劑包括為纖維 素及其衍生物、人工合成之水溶性高分子、水溶性高分子 鹽類、或前述之組合、或等效之賦型劑。 21. 如申請專利範圍第17項所述之非酵素式尿酸試劑之生 • T感'則试片之製作方法，其中該活性電子媒介物包括為鐵 氰^钾、對苯職、酿苯、酿氣亞胺、職亞胺、吩唤硫酸 ΐ月旨、吩柄L酸乙脂、或前述之組合、或等效之活性電子 媒介物。 22. 如申請專利範圍第17項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測試片之製作方法，其中該兩作用電極之操作電位範 圍介於為0.01伏特至0.6伏特之間。 21 1322007 23.如申請專利範圍第17項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測試片之製作方法，其中該反應作用區之測試時間範 圍介於1至30秒。 B & 24. 包含： 種非酵素式尿酸試劑之生物感測試片之製作方法， 取至少一緩衝鹽類及至少一水溶性賦型劑溶於純水 中’以形成一賦型緩衝液； 取四唑鹽類及活性電子媒介物放入於該賦型緩衝液 中，以溶解形成一非酵素式尿酸試劑；以及 將非酵素式尿酸試劑以一過濾膜過濾後，點膠塗佈於該 一生物感測試月之反應作用區上。 25，如申睛專利範圍第24項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測試片之製作方法’其中該賦型緩衝液包括為一碳酸 緩衝液、一科爾索夫緩衝液、一硼酸緩衝液、或一等效之 緩衝液。 26. 如申請專利範圍第24項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測試片之製作方法，其中該水溶性賦型劑包括為纖維 素及其何生物、人工合成之水溶性高分子、水溶性高分子 鹽類、或前述之組合、或等效之賦型劑。 27. 如申清專利範圍第24項所述之非酵素式尿酸試劑之生 物感測試#之製作方法，其巾該讀電？媒介物包括為鐵 22 一匕却、對苯目昆、醌苯酿、醌氣亞胺、醌亞胺、吩嗓硫酸 甲月曰、吩嗪硫酸乙脂、或前述之組合、或等效之活性電子 - 媒介物。 28 ». •如申請專·_24柄述之麵素式級試劑之生 物感測試片之製作方法，其中該過濾膜之孔徑為0,22ym 〜10 // m。 29 ^ . • •申請專利範圍第24_述之非酵素式尿酸試劑之生 感測試片之製作方法’其中更包含設置兩作用電極於該 生物感測試片上。 3〇·^如中料利範園第29賴述之_素式尿賴劑之生 ^ K片之製作方法，其中該兩作用電極之操作電位範 ;丨於為0. 01伏特至〇. 6伏特之間。 ^申'^專㈣圍帛24項所叙转素絲酸試劑之生 感測試片之製作方法’其中更包含烘烤該生物感測試片 於一乾燥狀態。 32·如申請專利範圍第別項所述之非酵素式尿酸試劑之生 务感測試片之製作方法，其中該反應作用區之測試時間範 圍介於1至30秒。 33· 一種非酵素式尿酸試劑，包含： 一四唑鹽類；以及 一活性電子媒介物； 23 其中，利用該四唑鹽類與一檢體產生氧化還原反應，續 藉由該活性電子媒介物依據該氧化還原反應進行電 子交換，且傳遞該電子交換產生之一電子信號，以計 算反映該檢體之尿酸濃度。 34. 35. 如申請專利範圍第33項所述之非酵素式尿酸試劑，盆 中該非酵素式尿酸試劑更包含1型緩衝液，該賦型緩衝 液包括為至少一緩衝鹽類及至少一水溶性賦型劑。 如申請專利範圍第34項所述之非酵素式尿酸試劑，其 中該賦型緩衝液包括為-碳酸緩衝液、一科爾索夫緩衝 液、一硼酸緩衝液' 或一等效之緩衝液。 如·如申請專利範圍第34項所述之非酵素式尿酸試劑，其 或前述之組合、或等 中該水溶性賦型劑包括為纖維素及其街生物、人工合成之 水溶性高分子、水溶性高分子鹽類、 效之賦型劑。 37.如申料利㈣韻料减試劑 電子媒介物包括為鐵氛化卸、對轉、載笨載、、 =亞胺'㈣胺、吩錢酸吩魏衫脂、或前 述之，、且合、或等效之活性電子媒介物。 24