TWI610077B - 基於電化學的分析試驗帶及用於測定一體液取樣中之一分析物的方法 - Google Patents

Abstract

一種用於測定一體液取樣(例如一全血取樣)中之一分析物(如葡萄糖)及/或該體液取樣之一特徵(例如血容比)之基於電化學的分析試驗帶，其包括一第一取樣接受腔，該第一取樣接受腔具有第一及第二加樣口和第一及第二電極。該第一及第二電極係配置於該第一取樣接受腔中且位於該第一及第二加樣口之間。該基於電化學的分析試驗帶亦包括一第二取樣接受腔及複數個配置於該第二取樣接受腔中之電極。此外，該第二取樣接受腔與該第一取樣接受腔在該第一及第二電極之間交叉，藉此定義一腔交集區。

Description

基於電化學的分析試驗帶及用於測定一體液取樣中之一分析物的方法

本發明一般係關於醫療裝置，特別是關於分析試驗帶及相關方法。

一流體樣本中之一分析物的測定(例如，偵檢及/或濃度測量)，在醫療領域中特別受到關。例如，需(如尿液、血液、血漿或間質液)之樣本中的葡萄糖、酮體、膽固醇、脂蛋白、三酸甘油酯、乙醯胺苯酚及/或HbA1c濃度。這類測定可使用例如目視、光測定或電化技術為基礎的分析試驗帶加以實現。習知基於電化學的分析試驗帶在例如美國專利第5,708,247號及第6,284,125號中敘述，該等案各者之全文以引用方式併入本文中。

本發明係一種用於測定一體液取樣(例如一全血取樣)中之一分析物(如葡萄糖)及/或該體液取樣之一特徵(例如血容比)之基於電化學的分析試驗帶，其包括一第一取樣接受腔，該第一取樣接受腔具有第一及第二加樣口和第一及第二電極。該第一及第二電極係配置於該第一取樣接受腔中且位於該第一及第二加樣口之間。該基於電化學的分析試驗帶亦包括一第二取樣接受腔及複數個配置於該第二取樣接受腔中之電極。此外，該第二取樣接受腔與該第一取樣接受腔在該第一及第二電極之間交叉，藉此定義一腔交集區。

100‧‧‧基於電化學之分析試驗帶

110‧‧‧電絕緣基材層

120‧‧‧圖案化導體層

120a‧‧‧第一電極

120b‧‧‧第二電極

120c‧‧‧工作電極

120d‧‧‧工作電極

120e‧‧‧相對/參考電極

130‧‧‧酶試劑層

140‧‧‧圖案化間隔物層

150‧‧‧親水性層

160‧‧‧頂層

162‧‧‧第一取樣接受腔

164‧‧‧第二取樣接受腔

166‧‧‧第一加樣口

168‧‧‧第二加樣口

170‧‧‧腔交集區

600‧‧‧方法

610‧‧‧步驟

620‧‧‧步驟

630‧‧‧步驟

640‧‧‧步驟

650‧‧‧步驟

併入本文且構成此說明書之一部分的附圖繪示本發明之目前較佳的實施例，並連同上文給定的先前技術及下文給定的實施方式共同用於解釋本發明的特徵，其中：圖1為根據本發明之一實施例之一基於電化學之分析試驗帶的簡化分解圖；圖2為圖1之基於電化學之分析試驗帶的各層之一系列簡化俯視圖；圖3為一簡化俯視圖，其代表圖1之基於電化學的分析試驗帶之圖案化導體層的一部分；圖4為該圖案化導體層之一部分與圖1之基於電化學的分析試驗帶之一酶試劑層的簡化俯視圖，其中該試劑層係經繪示為部分透明以強調位於其下之圖案化導體層；圖5係該圖案化導體層之一部分、該酶試劑層及圖1之基於電化學的分析試驗帶之一圖案化間隔物層之一部分的簡化俯視圖；以及圖6為一流程圖，其繪示用於根據本發明之一實施例測定一體液取樣中之一分析物之方法的各階段。

必須參考圖式來閱讀以下的詳細說明，其中不同圖形中的相同元件具有相同編號。不必按照比例繪製的圖式繪示僅用於解釋目的的例示性實施例，且並未打算限制本發明的範圍。此詳細說明是以範例方式而非以限制方式來說明本發明的原理。此說明能使熟悉此項技術者得以製造並使用本發明，且其敘述本發明之若干實施例、改變、變異、替代與使用，包括當前咸信為實行本發明之最佳模式者。

如本文所述，針對任何數值或範圍之「大約」或「近乎」的詞係指一適當的尺寸公差，其允許部件或部件之集合以在本文所述之意圖產生作用。

如本文所述，用語「交叉」指稱彼此形成交叉、彼此相交或彼此重疊之實體(如第一取樣接受腔與第二取樣接受腔)。此外，如本文中所使用，用語「交叉」係指二或多個幾何實體(如二個取樣接受腔)共同的一點或多點之組。

通常，用於測定一體液取樣(例如一全血取樣)中之一分析物(如葡萄糖)及/或該體液取樣之一特徵(例如血容比)之基於電化學的分析試驗帶包括一第一取樣接受腔，該第一取樣接受腔具有第一及第二加樣口和第一及第二電極。該第一及第二電極係配置於該第一取樣接受腔中且位於該第一及第二加樣口之間。該基於電化學的分析試驗帶亦包括一第二取樣接受腔及複數個配置於該第二取樣接受腔中之電極。此外，該第二取樣接受腔與該第一取樣接受腔在該第一及第二電極之間交叉，藉此定義一腔交集區。

根據本發明之實施例的基於電化學之分析試驗帶的優點在於，例如使用相對少量之體液取樣(例如約1.3微升之體液取樣)即可充滿該第一及第二取樣接受腔。能使用如此少量之體液取樣，是因為該腔交集區作為該第二取樣接受腔之體液取樣入口，且該第一及第二加樣口之任一者皆可被用來施加體液取樣以充滿該第一及第二取樣接受腔。此外，由於配置於該第一取樣接受腔中之第一及第二電極係位於該腔交集區之兩側，因此該第一及第二電極之間可具有有利之較大分開距離，同時又能維持較低之體液取樣體積。另外，根據本發明之實施例的基於電化學之分析試驗帶可利用相對便宜及簡單之習用方法及材料製造。

圖1為根據本發明之一實施例的一基於電化學之分析試驗帶100的簡化分解圖。圖2為基於電化學之分析試驗帶100的各層之一系列簡化俯視圖。圖3為基於電化學的分析試驗帶100之一圖案化導體層的一部分之簡化俯視圖。圖4為該圖案化導體層之一部分與基於電化學的分析試驗帶100之一酶試劑層的簡化俯視圖，其中該酶試劑層係經繪示為部分透明以強調位於其下之圖案化導體層。圖5係該圖案化導體層之一部分、該酶試劑層及基於電化學的分析試驗帶100之一圖案化間隔物層之一部分的簡化俯視圖。

參考圖1至5，用於測定一體液取樣(例如，全血取樣)中之一分析物(例如，葡萄糖)之基於電化學的分析試驗帶100包括電絕緣基材層110、圖案化導體層120、酶試劑層130、圖案化間隔物層140、親水性層150及頂層160。

該基於電化學之分析試驗帶100的電絕緣基材層110、圖案化導體層120(其包括第一電極120a、第二電極120b、工作電極120c、工作電極120d及相對/參考電極120e，特別見圖4及5)、圖案化間隔物層140、親水性層150及頂層160之配置及排列，將能定義在該基於電化學之分析試驗帶100內之第一取樣接受腔162及第二取樣接受腔164。另外，第一取樣接受腔162包括第一加樣口166及第二加樣口168。

在圖1至5之實施例中，第一電極120a係配置於該第一取樣接受腔162中且位於該第一加樣口166及該第二加樣口168之間，第二電極120b係配置於該第一取樣接受腔162中且位於該第一加樣口166及該第二加樣口168之間。另外，第二取樣接受腔164與該第一取樣接受腔162在該第一電極120a及該第二電極120b之間交叉，藉以定義基於電化學之分析試驗帶100中之腔交集區170。此外，電極120c、120d及120e係可操作性配置於第二取樣接受腔164中。

雖然，僅為了解釋目的，基於電化學的分析試驗帶100係繪示為包括共五個電極，但基於電化學之分析試驗帶的實施例(包括本發明之實施例)可包括任何適用數目的電極。第一及第二電極120a及120b可分別具有例如0.23平方毫米之面積。工作電極120c及120d可各自具有例如0.28平方毫米之面積，相對/參考電極120e可具有例如0.56平方毫米之面積。該第一及第二電極的中點之間的距離(即圖5中之左右方向)為例如4.60mm。

分析試驗帶100之圖案化導體層120(包括電極120a、120b、120c、120d及120e)可由任何適用的材料形成，包括例如金、鈀、鉑、銦、鈦鈀合金及導電性碳基材料包括碳墨。特別參考圖5，第一工作電極120c、第二工作電極120d及相對/參考電極120e以及酶試劑層130之配置，能使分析試驗帶100之結構適用於電化學測定充滿第二取樣接受腔164之體液取樣(全血)中之分析物(葡萄糖)。

另外，第一電極120a及第二電極120b係配置於第一取樣接受腔162中，以使基於電化學之分析試驗帶100之結構適用於測定充滿第一取樣接受腔162之全血取樣的血容比。在使用期間，體液取樣係經施加至基於電化學之分析試驗帶100，並經轉移至第一取樣接受腔162(藉以可操作性接觸第一及第二電極120a及120b)及第二取樣接受腔164(藉以可操作性接觸電極120c、120d及120e)。使用分析試驗帶之電極測定血容比係描述於例如美國專利申請案61/581,100、61/581,097、61/581,089、61/530,795及61/530,808號，上述各案完整內容均於此合併參照。

腔交集區170係經建構以作為第一取樣接受腔162之一部分及第二取樣接受腔164之取樣入口。該結構有利地最小化該第一及第二取樣接受腔之體積。另外，由於第一取樣接受腔162為無試劑(即酶試劑層130並不配置於第一取樣接受腔162內)，因此不會有流經第一取樣接受腔之體液取樣意外攜帶非所欲之試劑進入第二取樣接受腔之風險。

在圖1至5之實施例中，該第一取樣接受腔162及第二取樣接受腔164係配置為基本上T型之結構。該T型結構使得第一及第二加樣口166及168得以被配置於基於電化學之分析試驗帶100之相對側邊。因此使用者可選擇任一加樣口以施加體液取樣。在圖5之透視圖中，第一取樣接受腔162具有例如0.75微米之寬度(圖5透視圖之垂直方向)，而第二取樣接受腔164在靠近電極之寬度(圖5透視圖之水平方向)為例如1.3微米。

例如圖1、2及5所繪示之T型結構的一個優點在於，該T型係對稱於該基於電化學的分析試驗帶之垂直中心線(圖5之透視圖)。因此，可假定(但不受束縛)的是，不論是利用該第一加樣口166或該第二加樣口168來施加取樣，基於電化學的分析試驗帶100之表現將有利地一致。

電絕緣基材層110可為一熟悉此項技術者已知的任何適用的電絕緣基材層，包括例如耐綸基材、聚碳酸酯基材、聚醯亞胺基材、聚氯乙烯基材、聚乙烯基材、聚丙烯基材、甘醇酸鹽化聚酯 (PETG)基材或聚酯基材。電絕緣基材層可具有任何適用的尺寸，包括例如約5mm的寬度尺寸、約27mm的長度尺寸及約0.5mm的厚度尺寸。

電絕緣基材層110提供基於電化學的分析試驗帶100容易拿取之結構，亦作為用於施加(例如，印刷或沉積)後續層(例如，圖案化導體層)的基底。須注意用在根據本發明之實施例之分析試驗帶中的圖案化導體層可採取任何適用的形狀，並由任何適用的材料形成，包括例如金屬材料及導電碳材料。

圖案化間隔物層140可由例如可網版印刷的感壓黏著劑形成，其商業上可購自Apollo Adhesives,Tamworth,Staffordshire,UK。在圖1至5之實施例中，圖案化間隔物層140定義該第一取樣接受腔162及該第二取樣接受腔164之外壁。圖案化間隔物層140可具有例如約130微米之厚度。

親水性層150可為例如具有親水性質的清透薄膜，其促進流體取樣(例如，全血取樣)的潤濕及填充基於電化學之分析試驗帶100。該清透薄膜可購自例如3M(Minneapolis,Minnesota U.S.A.)及Coveme(San Lazzaro di Savena,Italy)。親水性層150可為例如塗覆界面活性劑之聚酯膜，該界面活性劑提供<10度之親水性接觸角。親水性層150亦可為塗覆界面活性劑或其他表面處理例如MESA塗覆之聚丙烯膜。親水性層150可具有例如約100um之厚度。另外，在圖1至5之實施例中，親水性層150係經圖案化以提供通氣孔給第二取樣接受腔164(如圖1及2中該圖案化親水性層150與圖案化間隔物層140之排列所示)。

酶試劑層130可包括任何適用的酶試劑，惟該酶試劑的選擇取決於欲測定之分析物。例如，若欲測定血液取樣中之葡萄糖，酶試劑層130可包括葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶與針對功能性操作所必需的其他組分。酶試劑層130可包括例如葡萄糖氧化酶、三檸檬酸鈉、檸檬酸、聚乙烯醇、羥乙基纖維素、亞鐵氰化鉀、消泡劑、膠態氧化矽、PVPVA及水。關於酶試劑層及基於電化學的分析試驗 帶之一般性的進一步細節在美國專利第6,241,862號及第6,733,655號中，該等全文內容以引用方式併入本文中。

基於電化學的分析試驗帶100可藉由例如在電絕緣基材層110上循序對準地形成圖案化導體層120、酶試劑層130、圖案化間隔物層140、親水性層150及頂層160來製造。一熟悉此項技術者已知之任何適用的技術可用於實現這類循序對準的形成，包括例如網版印刷、微影、凹版印刷、化學蒸氣沉積及捲帶層壓技術。

圖6之流程圖說明本發明之一實施例之方法600的各階段，該方法係用於測定一體液取樣(例如，全血樣本)中之分析物(諸如葡萄糖)及/或該體液取樣之一特徵(例如血容比)。方法600包括(見圖6之步驟610)施加一體液取樣至一基於電化學的分析試驗帶之一第一取樣接受腔的一第一加樣口及一第二加樣口之任一者，以使該施加之體液取樣充滿該第一取樣接受腔及該基於電化學的分析試驗帶之一第二取樣接受腔。

方法600亦包括測量該基於電化學的分析試驗帶之一第一反應(例如來自該第二取樣接受腔中之電極的一電化學反應)及基於該測量的第一反應測定該體液取樣中之一分析物(見圖6之步驟620及630)。

方法600之步驟640及650亦包括測量該基於電化學的分析試驗帶之一第二反應(例如來自該第一取樣接受腔中之電極的一電反應)及基於該測量的第二反應測定該體液取樣之一特徵(如血容比或其他可利用無試劑方式測定之體液取樣特徵)。或者，由於該第一取樣接受腔為無試劑，因此步驟640及650可被用來以無試劑方式測量該體液取樣之一第二分析物(例如尿酸、乙醯胺苯酚或多巴胺)。上述測量及測定步驟(若有需要)可利用適當之相關儀表進行，測量步驟620及630可以任何適當順序或重疊方式進行。

一旦獲悉本揭示內容，熟悉此項技術者將理解到可輕易修改方法600，以併入根據本發明之實施例以及在本文中所述之基於電化學之分析試驗帶的任何技術、優點與特性。

雖然已在本文顯示及敘述本發明的較佳實施例，但是熟悉此項技術者當明白此類實施例僅經由實例提供。在不偏離本發明的情況下，熟悉此項技術者現將發想眾多變異、改變及置換物。須了解本文所述之本發明之實施例的各種替代可用於實行本發明。吾人意欲以下文的專利申請範圍定義本發明的範疇，並藉此涵蓋屬於專利申請範圍內的裝置、方法及其等同物。

110‧‧‧電絕緣基材層

120‧‧‧圖案化導體層

130‧‧‧酶試劑層

140‧‧‧圖案化間隔物層

150‧‧‧親水性層

160‧‧‧頂層

162‧‧‧第一取樣接受腔

164‧‧‧第二取樣接受腔

166‧‧‧第一加樣口

168‧‧‧第二加樣口

170‧‧‧腔交集區

Claims (21)

1. 一種基於電化學的分析試驗帶，其係用於一體液取樣中之一分析物的測定，該基於電化學的分析試驗帶包括：一第一取樣接受腔，其具有：一第一加樣口；以及一第二加樣口；一第一電極，其係配置於該第一取樣接受腔中且位於該第一加樣口及該第二加樣口之間；一第二電極，其係配置於該第一取樣接受腔中且位於該第一加樣口與該第二加樣口之間；一第二取樣接受腔，其與該第一取樣接受腔在該第一電極及該第二電極之間交叉，藉此定義一腔交集區，以及至少一第三電極，其係配置於該第二取樣接受腔中，其中該至少第三電極包括一第一工作電極、一第二工作電極及一相對/參考電極。
2. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其中該腔交集區係位於該第一加樣口與該第二加樣口之間。
3. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其中該第一取樣接受腔及第二取樣接受腔係配置為一基本上T型之結構。
4. 如申請專利範圍第3項之基於電化學的分析試驗帶，其中該T型結構係對稱於該基於電化學的分析試驗帶之一垂直中心線。
5. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其中該第二取樣接受腔具有一取樣入口，且其中該腔交集區係建構為該第二取樣接受腔之該取樣入口。
6. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其進一步包括：一電絕緣基材層；一圖案化導體層，其係配置於該電絕緣基材層之上，該圖案化導體層包含該第一、第二及至少第三電極；一酶試劑層，其係配置於該圖案化導體層之上；一圖案化間隔物層；一親水性層；以及一頂層，其中該電絕緣基材層、該圖案化間隔物層、該親水性層及該頂層基本上定義該第一取樣接受腔、該第二取樣接受腔、該第一加樣口及該第二加樣口。
7. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其中該第一加樣口及該第二加樣口係位於該基於電化學的分析試驗帶之相對側邊。
8. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其中該第一取樣接受腔為一無試劑取樣接受腔。
9. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其中該第一電極及第二電極係建構以用於測定在該第一取樣接受腔中之一體液取樣的血容比。
10. 如申請專利範圍第1項之基於電化學的分析試驗帶，其中該第一工作電極、第二工作電極及相對/參考電極係建構以用於測定在該第二取樣接受腔中之一體液取樣的一分析物。
11. 如申請專利範圍第10項之基於電化學的分析試驗帶，其中該分析物為葡萄糖，且該體液取樣為血液。
12. 一種用於測定一體液取樣中之一分析物的方法，該方法包含以下步驟：施加一體液取樣至一基於電化學的分析試驗帶之一第一取樣接受腔的一第一加樣口及一第二加樣口之任一者，以使該施加之體液取樣充滿該第一取樣接受腔及該基於電化學的分析試驗帶之一第二取樣接受腔；測量該基於電化學的分析試驗帶之一第一反應，該第一反應取決於在該第二取樣接受腔中的體液取樣；基於該測量的電化學反應測定該分析物；測量該基於電化學的分析試驗帶之一第二反應，該第二反應取決於在該第一取樣接受腔中的體液取樣；以及基於該第二反應測定該體液取樣之一特徵。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該體液取樣為全血。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該分析物為葡萄糖。
15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該特徵為血容比。
16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中：一第一電極係配置於該第一取樣接受腔中且位於該第一加樣口及該第二加樣口之間，一第二電極係配置於該第一取樣接受腔中且位於該第一加樣口及該第二加樣口之間；該第二取樣接受腔與該第一取樣接受腔在該第一電極及該第二電極之間交叉，藉此定義一腔交集區，以及至少一第三電極，其係配置於該第二取樣接受腔中。
17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該腔交集區係位於該第一加樣口與該第二加樣口之間。
18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第一取樣接受腔及第二取樣接受腔係配置為一基本上T型之結構。
19. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該第二取樣接受腔具有一取樣入口，且其中該腔交集區係建構為該第二取樣接受腔之該取樣入口。
20. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該第一加樣口及該第二加樣口係位於該基於電化學的分析試驗帶之相對側邊。
21. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第一取樣接受腔為一無試劑取樣接受腔。