电化学检测体液样品中至少一种被分析物的方法和测试元件转让专利

申请号 : CN201680035088.8

文献号 : CN107743584B

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相似专利:

发明人 : M.马尔宽特

申请人 : 豪夫迈·罗氏有限公司

摘要 :

本发明涉及电化学检测体液样品中至少一种被分析物的方法和测试元件。本发明公开了电化学检测体液样品(126)中被分析物的方法和测试元件(110),其中所述方法包括:a)提供测试元件(110),其中测试元件(110)包括接触测试化学物质(122)的第一电极(112),以及第二电极(114);b)使第一电极(112)和第二电极(114)均与包含氯离子的体液样品(126)接触;c)在作为阴极的第一电极(112)和作为阳极的第二电极(114)之间施加第一电压(V1)一段时间,其中氧化还原介体的氧化形式转化为还原形式;d)在作为阳极的第一电极(112)和作为阴极的第二电极(114)之间施加第二电压(V2);和e)测定第一电极(112)和第二电极(114)之间的电信号,由此检测包含氯离子的体液样品(126)中的被分析物。本发明还公开了生产测试元件(110)的方法、在测试元件(110)的电极表面生成氯化银层的方法、以及测定体液样品(126)的性质的系统,其中该系统包括该测试元件(110)。

权利要求 :

1.电化学检测包含氯离子的体液样品(126)中的至少一种被分析物的方法,所述方法包括下述步骤:

a) 提供至少一个测试元件(110),其中所述测试元件(110)包括接触测试化学物质(122)的至少一个第一电极(112),以及至少一个第二电极(114),其中测试化学物质(122)是或包含氧化形式的氧化还原介体,其中在体液样品(126)不存在时,适用于接触体液样品(126)的第二电极(114)的表面(120)由银金属构成;

b) 使第一电极(112)和第二电极(114)均与包含氯离子的体液样品(126)接触;

c) 在作为阴极的第一电极(112)和作为阳极的第二电极(114)之间施加第一电压(V1)一段时间,且电压足以在第二电极(114)的表面(120)形成氯化银层,其中氧化还原介体的氧化形式转化为还原形式;

d) 在作为阳极的第一电极(112)和作为阴极的第二电极(114)之间施加第二电压(V2);

e) 施加第一电压(V1)在步骤c)之后终止,并且在根据步骤d)施加第二电压(V2)之前经过一段时间,其中在这段时间期间第一电极(112)和第二电极(114)均中断电极化,且以还原形式存在的所述氧化还原介体从第一电极(112)的表面(118)扩散离开;

f) 测定第一电极(112)和第二电极(114)之间的电信号,由此检测包含氯离子的体液样品(126)中的被分析物,其中检测被分析物包括再氧化所述氧化还原介体。

2.根据权利要求1所述的方法,其中使用适用于与所述测试元件(110)相互作用的测量设备在所述第一电极(112)和所述第二电极(114)之间施加所述第一电压(V1)和/或第二电压(V2)。

3.根据权利要求1或2所述的方法,其中在步骤c)期间在作为阴极的第一电极(112)和作为阳极的第二电极(114)之间施加第一电压(V1)的时间为至少0.2秒。

4.根据权利要求1所述的方法,其中第二电极(114)包括布置在第二电极载体层上的银层,其中第二电极载体层包括第二电极载体箔,其中所述银层的厚度为10nm至1000nm。

5.根据权利要求1所述的方法,其中所述体液样品(126)包括血液、血浆、血清、尿液,唾液或细胞间液。

6.测定包含氯离子的体液样品(126)中的至少一种被分析物的系统,所述系统包括用于电化学检测包含氯离子的体液样品(126)中的至少一种被分析物的至少一个测试元件(110),其中所述测试元件(110)包括接触测试化学物质(122)的至少一个第一电极(112),其中测试化学物质(122)是或包含氧化形式的氧化还原介体,以及至少一个第二电极(114),其中,在体液样品(126)不存在时,适用于接触体液样品(126)的第二电极(114)的表面(120)由银金属构成,所述系统进一步包括配置用于通过使用所述测试元件(110)进行至少一种电测量的至少一个测量设备,其中所述测量设备用于在作为阴极的第一电极(112)和作为阳极的第二电极(114)之间施加第一电压(V1)一段时间,且电压足以在第二电极(114)的表面(120)形成氯化银层,其中氧化还原介体的氧化形式转化为还原形式,其中所述测量设备还用于在作为阳极的第一电极(112)和作为阴极的第二电极(114)之间施加第二电压(V2),并且其中所述测量设备适用于在施加第一电压(V1)之后并且在施加第二电压(V2)之前经过一段时间,其中在这段时间期间第一电极(112)和第二电极(114)均中断电极化,且以还原形式存在的所述氧化还原介体从第一电极(112)的表面(118)扩散离开。

7.根据权利要求6所述的系统,其中第二电极(114)包括布置在第二电极载体层上的银层,其中第二电极载体层包括第二电极载体箔,其中所述银层的厚度为10nm至1000nm。

8.根据权利要求6或7所述的系统,其进一步包括适用于接受体液样品(126)的至少一个毛细管,其中第一电极(112)和第二电极(114)布置在所述毛细管的相对侧上。

说明书 :

电化学检测体液样品中至少一种被分析物的方法和测试元件

发明领域

[0001] 本发明公开了电化学检测体液样品中至少一种被分析物的方法和测试元件。进一步,本发明公开了生产测试元件的方法、在测试元件的电极表面生成氯化银层的方法、以及测定体液样品的至少一种性质的系统,其中该系统包括该测试元件。
[0002] 相关领域
[0003] 在医疗技术和诊断领域,用于检测体液中至少一种被分析物的大量设备和方法是已知的。所述方法和设备可以用于检测身体组织或体液中存在的至少一种被分析物,特别是在体液例如血液,优选全血、血浆、血清,尿液,唾液,细胞间液或其他体液中的一种或多种被分析物,例如葡萄糖、乳酸盐/酯、甘油三酯、胆甾醇或其他被分析物,优选代谢产物。进一步的设备已知用于测量激活时间,例如凝血酶激活时间测量,以便监测凝血(coagulation)。不限制本发明的范围,在下面参照检测葡萄糖作为示例性和优选的被分析物。
[0004] 测定血糖浓度以及相应的药物治疗是许多糖尿病患者日常事务的必要部分。为了提高方便性以及为了避免限制日常事务超过容忍程度,便携式设备和测试元件在本领域已知例如用于在工作、休闲或其他远离家庭的活动期间测量血糖浓度。已知大量的基于使用测试条形式的测试元件的测试设备和测试系统。已知由料盒(magazine)提供多样的测试条的应用,其中来自料盒的测试条可自动提供给测试设备。然而,已知使用单一测试条的其他应用,所述测试条由使用者手动插入测试设备。为了施加样品至测试元件,典型的测试元件提供至少一个样品施加位点,例如毛细管测试元件中的毛细管开口。替代家庭护理应用,这样的测试元件可以用于专业诊断,例如在医院应用中。
[0005] 在许多情况下,为了检测被分析物,使用包括具有一种或多种测试化学物质的一个或多个测试域(test fields)的测试元件,例如测试条。测试化学物质适用于在待检测的被分析物存在下改变一种或多种可检测的性质。因此,测试化学物质的电化学可检测的性质和/或测试化学物质的光学可检测的性质可以由于被分析物存在的影响而改变。对于可以应用于本发明的测试化学物质,可以参考J. Hönes 等人,Diabetes Technology and Therapeutics, 第10卷, 增刊1, 2008, S-10至 S-26。
[0006] 一般地,可以通过使用电化学测试元件进行至少一种被分析物的检测。这里,测试元件通常包括与合适的电路连接的至少两个单独的电极。通常,至少一个电极,经常称为工作电极,用于检测被分析物。为此目的,工作电极通常覆盖有电化学变换器,其配置用于将关于被分析物的参数转化为电极的可测量性质,特别是转化为电流或电势。通常,工作电极包含至少一种检测试剂,特别是至少一种酶,例如葡萄糖氧化酶(GOD),其适用于与被分析物进行氧化反应和/或还原反应。在检测反应包括在工作电极的氧化反应的情况下,对电极通常提供还原反应,以通过测试元件的测量单元使电路闭合。为此目的,第二电极被设计为在工作电极可检测的最大电流可以通过第二电极,从而支持足够的电极反应。由用于检测体液样品中被分析物浓度或生理激活时间的一次性检测元件的应用,已知两种不同的测试条构造。
[0007] 在第一种已知构造中,测试化学物质用于覆盖测试元件中的至少两个电极。这里,两个电极包括相同的材料,其选自贵金属,优选银、或碳材料。在这种构造中,测试化学物质适用于支持在工作电极的分析检测反应和同时在对电极的电极反应。因此,电流可以通过电化学测试元件。为了生产测试元件,通常将测试化学物质施加至以共平面方式布置的电极,随后干燥。在测试元件的应用期间,测试化学物质则被包含体液的液体样品溶解,通过此过程,两个电极被电连接。如上所述,电化学变换器适用于支持检测反应。然而,不是所有可能的电化学变换器均可以同时支持在对电极的反应。此外,特别是由于干扰反应或不足的试剂稳定性,一些测试化学物质不能与否则配置用于支持对电极反应的化合物结合。
[0008] 因此,包括分离的Ag/AgCl电极作为对电极的第二种已知构造通常用于一次性测试条生物传感器。这里,至少两个电极以分离的方式定位,覆盖有不同种类的试剂,并且仅通过包含充当液体电解质的体液的样品连接。在这种构造中,经常使用银-氯化银电极(Ag/AgCl电极)。Ag/AgCl电极支持阳极反应
[0009]
[0010] 其中,由于银离子Ag+与氯离子Cl-的沉淀,获得包含氯化银AgCl的覆盖物,或者阴极反应
[0011]
[0012] 其中通过溶解氯化银AgCl产生银离子Ag+,其中银离子随后在对电极的带负电荷的银层上恢复为银原子。因此,该电极反应的电势仅仅取决于电解液的氯化物浓度,其对于血液样品十分恒定。包括沉淀和再溶解步骤的这种电极反应提供相当恒定的电极电势,其进一步非常独立于可具有将电极去极化的可能性的电极电流。
[0013] 这里,工作电极上的试剂层可以包含具有氧化还原活性酶辅因子的酶以支持体液中的被分析物的特定氧化。试剂层可以进一步包含提供氧化还原循环的物质,其可以充当电子受体。提供氧化还原循环的物质或者氧化还原介体可以与酶辅因子反应,并且可以将取自酶辅因子的电子通过扩散传输至电极表面。在电极表面,氧化还原介体可以被氧化,并且转移的电子可以作为电流被检测,其中电流可以与体液中被分析物的浓度成比例。该实施方案的实例可以见于US 2003/0146113 A1或US 2005/0123441 A1。作为进一步的实例,用于测量凝血酶原激活时间的商业上以商标名Roche CoaguChek® XS测试可获得的检测试剂测试条包含人工肽底物,其中蛋白酶凝血酶可以特异性切除连接的氧化还原标记(tag)。通过施加合适的电压,然后可以通过产生的电流检测氧化还原标记的分裂(cleavage)。这里,Ag/AgCl电极用作对电极。
[0014] 然而,已知的Ag/AgCl电极的制造方法伴有许多缺点。通常,氯化银材料,例如墨水或糊料形式,被涂覆或印刷在导电迹线上,使得其可以不与导电迹线的材料例如通过腐蚀反应,导电迹线特别使用贵金属,包括银,或者碳。不利地,氯化银墨水或糊料相当昂贵,相应的产生Ag/AgCl电极的制造方法复杂,特别是由于涉及涂覆和干燥的步骤。进一步,氯化银涂层展示粗糙表面,因此难以将测试条层层压在一起以使层压的测试条展示足够的稳定性。
[0015] 此外,氯化银墨水或糊料是导电的。因此,所得的电极结构可能在作为条带涂覆在有结构的共平面电极上之后短路(short cut)。为了避免这个缺点,可以例如通过卷至卷(reel-to-reel)方法在只有一个导电路径与氯化银糊料或墨水保持接触的位置涂覆条带。然而,这仅能够在测试条的给料侧(dosing side)进行。例如,在上面提及的Roche CoaguChek® XS测试条的情况下(其中使用长样品毛细管以能够移动样品至位于计量器内的加热器位置),Ag/AgCl对电极因此保持远离工作电极,并且尤其在恒温控制的测试区之外。为了将Ag/AgCl电极放置在不同的位置,糊料或墨水必须限制在电极表面,以致单纯的卷至卷方法将不适用。
[0016] 替代地,直接构建氯化银材料层以形成Ag/AgCl电极的至少一个表面、导电路径和接触垫(contact pads)也是可行的。取决于所选择的构建方法的性质,涉及局部印刷方法的这种程序可显著提高生产成本,同时降低生产率和生产稳健性。
[0017] 在银表面上生成氯化银层的另一种已知的方法包括在包含氯离子的电解液中阳极极化涂覆银的聚合物箔。然而,该方法要求电解液浴,以及在生产过程中的相应的电接触。因此,允许产生长度超过500m的测试条的优选的卷至卷方法也在此不适用。
[0018] WO 2003/076648 A1公开了这样一种制造Ag/AgCl电极的方法,其中在用聚合物膜涂覆银电极以固定氧化还原介体和酶之前,阳极电流传导通过放置在包含氯离子的溶液中的银电极,通过该步骤,在Ag电极表面上获得薄的氯化银层。
[0019] US 2009/0294306 A1和US 2009/298104 A1各自公开了原位更新Ag/AgCl参比电极的AgCl层的方法,其中Ag/AgCl参比电极在之前已通过本领域现有技术的方法例如US 2006/0016700 A1中描述的方法产生。这里,被皮下植入患者中的电化学传感器的Ag/AgCl参比电极上的氯化银水平通过在参比电极和另一电极上施加短暂的电势一段时间得到补充,该段时间足以将银转化为氯化银以补充参比电极上存在的氯化银水平,从而在植入的电化学传感器的寿命期间保持稳定的电势。因此,只有通过自然发生的AgCl层的溶解初始以少量产生的Ag+离子转化为额外的氯化银,其随后沉积在参比电极的已经存在的AgCl层上。
[0020] US 2002/112969 A1和EP 1 343 007 A1各自公开了产生AgCl层的方法,其中通过自然发生的Ag层的溶解而没有施加电势,产生少量Ag+离子。因此,通过使用体液中存在的带负电荷的Cl-离子,产生的带正电荷的Ag+离子因此可以形成AgCl沉淀物,但仅仅是微小程度。
[0021] US 6 153 069 A公开了在银电极上原位产生AgCl层的方法,其中,在具体的实施方案中,合适的反应物例如铁氰化物用于初始产生Ag+离子,其可以在不施加电势的情况下随后与样品流体中存在的Cl-离子反应,以形成氯化银(AgCl)沉淀物。在进一步的实施方案中,Ag/AgCl电极初始通过经由反应性溅射至Ag膜上沉积氧化银层产生。在随后的试验中,当测试元件接触包含氯离子的体液时,氧化银层在没有施加电势的情况下原位转化为氯化银。
[0022] 待解决的问题
[0023] 因此,本发明的一个目标是提供用于电化学检测体液样品中的至少一种被分析物的方法和测试元件,其可以在容易和成本有效的方法中进行制造,从而避免了与根据现有技术的生产方法相关的至少一些缺点。
[0024] 发明概述
[0025] 该问题通过以下解决:电化学检测体液样品中的至少一种被分析物的方法和测试元件、生产测试元件的方法、在测试元件的电极表面生成氯化银层的方法、以及测定体液样品的至少一种性质的系统,其中该系统包括该测试元件,其具有独立权利要求的特征。在从属权利要求中列出了以单独的方式或以任何任意组合可以实现的优选实施方案。
[0026] 如在下面使用的,术语“具有”、“包括”或“包含”或其任何任意语法变型以非排他方式使用。因此,这些术语可以指其中除了由这些术语引入的特征外,在此上下文中描述的实体中不存在进一步的特征的情形和其中存在一个或多个进一步的特征的情形。作为实例,表达“A具有B”、“A包括B”以及“A包含B”可以指其中除了B,A中不存在其他要素的情形(即,A唯一且排他地由B组成的情形),和其中除了B,实体A中存在一个或多个进一步的要素,例如要素C、要素C和D或者甚至进一步的要素的情形。
[0027] 进一步,如在下面使用,术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似术语结合任选的特征使用,不限制可替代的可能性。因此,通过这些术语引入的特征是任选的特征,并不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的,本发明可通过使用可替代的特征进行。类似地,通过“在本发明一个的实施方案中”或类似表达引入的特征旨在是任选的特征,没有对本发明的替代性实施方案的任何限制,没有对本发明范围的任何限制,以及没有对以这种方式引入的特征与本发明其他特征组合的可能性的任何限制。
[0028] 在本发明的第一方面,公开了在测试元件的电极表面生成氯化银层的方法,其中所述方法包括以下步骤:
[0029] a’) 提供至少一个测试元件,其中所述测试元件包括至少一个第一电极和至少一个第二电极,其中第一电极接触测试化学物质,其中测试化学物质是或包含氧化形式的氧化还原介体,其中第二电极的表面由银金属构成;
[0030] b’) 至少使第二电极的表面与包含氯离子的体液样品接触;和
[0031] c) 在作为阴极的第一电极和作为阳极的第二电极之间施加第一电压一段时间,电压足以在第二电极的表面形成氯化银层,其中氧化还原介体的氧化形式转化为还原形式。
[0032] 这里,指出的步骤优选地可以以给出的顺序、以步骤a’)开始进行。然而,任何或所有指出的步骤,特别是步骤b’)和c),也可以至少部分同时进行,例如在明确的时间段内,和/或重复数次。进一步强调,步骤a’)和b’)以指出的方式命名,因为它们与下面在电化学检测体液样品中至少一种被分析物的方法中描述的步骤a)和b)相比展示类似的特征,而步骤c)的命名表示它对于这里提到的两种方法展示相同特征。
[0033] 根据步骤a’),测试元件包括至少一个第一电极和至少一个第二电极。如这里使用的,术语“测试元件”指能够检测体液中被分析物的任意设备,优选地通过包含至少一种组分,当体液中存在被分析物时该组分可以改变至少一种可检测的性质,例如测试化学物质,例如上面在现有技术中描述的一种或多种测试化学物质。另外,测试元件可以包括至少一个参比电极,例如组合的对电极/参比电极系统。特别地,用于本发明的测试元件优选地可以是一次性单次使用测试元件,优选地为如下面更详细描述的测试条的形式。
[0034] 进一步,术语“电极”指适用于与体液直接或者经由至少一个半透膜或层接触的测试元件的实体。每个电极可以具体化为电化学反应可以在电极的至少一个表面发生。因此,电极可以具体化为氧化反应和/或还原反应在电极处发生。第一电极和第二电极可以具有相同的尺寸,其中术语“尺寸”指第一和第二电极的宽度、长度、表面积、形状的一种或多种。具体地,第一和第二电极可以设计为具有非构造的电极形状,例如没有结构例如入口、缺口等的形状。电极的形状可以由制造方法例如切割方法确定。因此,形状可以是基本上矩形的,其中术语“基本上矩形”表示偏离矩形形状在制造容差之内可以是可能的。如本文使用的,术语电极的“表面”指电极上的区域,其优选地展示基本矩形形状,适用于与一种或多种样品接触,优选直接接触。
[0035] 根据本发明,第二电极展示金属银表面,其中银表面适用于接触包含至少一种体液的至少一种样品。因此,第二电极的表面由银金属构成,银金属因此被布置以直接接触至少一种体液。如本文使用的,术语“银金属”指以元素形式存在的化学元素银。这与银离子形成对比,银离子可以容易地进入具有另一种化学元素的化合物例如盐中。因此,第二电极可以是块状银电极,或者,特别是由于显著减少的材料费用,优选地包含可以布置在第二电极载体层(优选地为第二电极载体箔)上的金属银层。在一个优选的实施方案中,银层可以完全覆盖第二电极载体层。在此实施方案中,银层的宽度对应于第二电极载体层的宽度,其中术语银层和第二电极载体层的“宽度”指垂直于细长测试元件方向的最大延伸。关于第二电极的更多细节在下面描述。
[0036] 根据步骤b’),至少第二电极的表面与体液样品接触。如本文使用的,术语“体液”指在患者的身体组织例如在间质组织中存在的流体成分。因此,优选地,体液样品可以选自血液,特别是全血;血浆;血清;尿液;唾液;或细胞间液。然而,另外地或替代地,可以使用一种或多种其他类型的其他体液或这些体液的衍生物。
[0037] 根据本发明,用于与第二电极接触的体液包含氯离子。对于所有提及的优选的体液是这种情况,因为氯化物存在于人体中,这是由于其需要用于代谢和维持身体的酸碱平衡。作为实例,健康成人的血浆包含一定量的氯化物,其浓度非常恒定,在95 mmol/L至110 mmol/L的范围内。
[0038] 由于步骤b’),由体液样品提供的至少少量的氯离子可能接近第二电极的表面。但是,只要不在测试元件内包括的两个电极上施加合适的电势,结果可忽略不计。因此,根据本发明的步骤c),在作为阴极的第一电极和作为阳极的第二电极之间施加第一电压,技术人员已知该电压足以在第二电极的表面形成氯化银层。在一个特别优选的实施方案中,也可以使用适用于与测试元件相互作用的测量设备,以在第一电极和第二电极之间施加任何电压,具体地但不限于第一电压。为此目的,具体地,可以将测试元件插入测量设备,将在下面更详细描述该测量设备。
[0039] 因此,合适的电势最初可以引起银离子的产生,其中特别是由于银离子的相反电荷,银离子可以与体液样品中可用的氯离子凝聚(congregate),以形成氯化银,其随后可以作为氯化银层沉淀在第二电极的表面。如技术人员已知的,氯化银层的厚度的增加可导致通过相应电极的电流降低。因此,氯化银层的沉淀可以在特定的时间之后减少,最后终止,该特定的时间通常可以在开始施加合适的电势之后持续0.2 s至10 s、优选地0.5 s至5 s,例如1 s至1.5 s。
[0040] 因此,当在第一电极和第二电极之间施加第一电压的时间可以选自具有下限和上限的时间间隔时,可以特别有利。这里,以此方式施加第一电压的下限可以选自至少0.2s,优选地至少0.5s,更优选至少1s的时间。进一步,上限可以优选地以下面方式限定:在第一电极和第二电极之间施加第一电压优选地可以在测量的电流可已经下降至或者接近稳定的电流水平、特别是至稳定的低电流水平之后终止。如本文使用的,术语“稳定的电流水平”可以指一组随后测量的电流值,其展示低于选择的阈值,特别是低于在稳定的电流水平之外的随后测量的电流值之间的差异的它们之间的相对差异。如已经通过实验研究发现的,以此方式施加第一电压的上限因此优选地可以选自至少1.5s、2s、3s、5s、或10s的时间。因此,代替已经在生产过程中根据现有技术生成Ag/AgCl电极,当用包含氯离子的液体样品润湿时,通过在至少一个选择的时间期间施加至少一个合适的电压,在测试元件内生成氯化银层。
[0041] 由于以所述方式施加第一电压,产生了通过测试元件的第一电极和第二电极二者的电流流动。因此,进行至少在第二电极的表面包括的银层的阳极极化,即银氧化[0042]
[0043] 根据下式沉淀为期望的氯化银层的氯离子由体液的液体样品,特别是血液样品提供
[0044]
[0045] 为了保持电流通过测试元件的第一和第二电极二者,优选地第一电极提供补充的电化学还原过程
[0046]
[0047] 其中S分别表示氧化形式Sox 和还原形式Sred的可还原物质。因此,第一电极可以涂覆有包含合适的可还原物质的试剂层。
[0048] 在一个特别优选的实施方案中,第一电极接触测试化学物质,其中测试化学物质可以是或者包含氧化形式的氧化还原介体。如本文使用的,术语“氧化还原介体”指一种或多种分子或复杂化合物,其配置用于帮助电荷转移,因为其在产生电子的第一位置为电子受体,在电子从第一位置转移至第二位置中为电子穿梭体(shuttle),在第二位置,电子用于实现进一步的反应。在这种转移过程中,氧化还原介体可以通过接受和释放一个或多个电子,尤其是通过对氧化还原介体施加电力(electrical force),例如通过电势发生改变。在本发明中,氧化还原介体的氧化形式因此可以在步骤c)期间通过在作为阴极的第一电极和作为阳极的第二电极之间施加第一电压一段时间转化为氧化还原介体的还原形式,电压如上所述。因此,氧化还原介体在这里可以用于两种不同的作用,即,在生成氯化银层的方法中作为可还原的物质,同时作为在如下所述的检测被分析物的方法中的检测步骤中涉及的物质。
[0049] 在本发明的另一方面,公开了电化学检测包含氯离子的体液样品中的至少一种被分析物的方法,其中所述方法包括以下步骤:
[0050] a) 提供至少一个测试元件,其中所述测试元件包括接触测试化学物质的至少一个第一电极,以及至少一个第二电极,其中测试化学物质是或者包含氧化形式的氧化还原介体,其中在样品不存在时,适用于接触体液样品的第二电极的表面由银金属构成;
[0051] b) 使第一电极和第二电极均与包含氯离子的体液样品接触;
[0052] c) 在作为阴极的第一电极和作为阳极的第二电极之间施加第一电压一段时间,电压足以在第二电极的表面形成氯化银层,其中氧化还原介体的氧化形式转化为还原形式;
[0053] d) 在作为阳极的第一电极和作为阴极的第二电极之间施加第二电压;和
[0054] e) 测定第一电极和第二电极之间的电信号,由此检测包含氯离子的体液样品中的被分析物,其中检测被分析物包括再氧化所述氧化还原介体。
[0055] 这里,指出的步骤优选地可以以给出的顺序、以步骤a)开始进行。然而,任何指出的步骤,具体地,一方面步骤b)和c),另一方面步骤d)和e),也可以至少部分同时进行,例如在明确的时间段内,和/或重复数次。如上已经提及的,步骤a)和b)与上面在生成氯化银层的方法中描述的步骤a’)和b’)相比,展示相似的性质,而对于这里提到的两种方法,步骤c)展示相同的特征。鉴于步骤a)至c)如上所述用于生成氯化银层,并因此可以命名为“制备阶段”,本方法的进一步步骤d)和e)应用于通过使用步骤a)至c)提供的氯化银层检测体液样品中的被分析物,并因此可以命名为“检测阶段”。因此,对于制备阶段,也可以参考上面的描述。
[0056] 如本文使用的,术语“被分析物”可以指体液中存在,并且其浓度受到使用者或患者关注的任意元素、组分或化合物。优选地,被分析物可以是或者可以包含可以参与患者的代谢的任意化学物质或化合物,例如至少一种代谢产物。作为实例,至少一种被分析物可以选自葡萄糖、胆甾醇、甘油三酯、乳酸盐/酯。然而,另外地或替代地,可以使用其他类型的被分析物,和/或可以测定被分析物的任何组合。如本文通常使用的,术语“患者”可以指人类或动物,与人类或动物各自可能处于健康状态或者可能患有一种或多种疾病的事实无关。作为实例,患者可以是患有糖尿病的人类或者动物。然而,另外地或替代地,本发明可以应用于其他类型的使用者或患者。
[0057] 一方面的步骤a’)和b’)与另一方面的步骤a)和b)之间的差别显示,对于检测体液样品中的被分析物,第一电极适用于接触体液,并且为此目的,接触测试化学物质。这里,术语“测试化学物质”指适用于在至少一种被分析物存在下改变至少一种可检测性质的任意的材料或者材料的组合物。一般地,这种性质可选自光学可检测的性质,例如颜色变化和/或缓解(remissive)性质的变化,和/或电化学可检测的性质。如本文使用的,术语“电化学检测”指检测被分析物的电化学可检测性质,例如电化学检测反应。因此,电化学检测反应优选地可以通过比较一种或多种电极电势进行检测,尤其是比较第一电极的静电势与一个或多个其他电极例如第二电极或参比电极的静电势。
[0058] 对于测试化学物质,可以参考上面提及的现有技术。具体地,至少一种测试化学物质可以是高度选择性的测试化学物质,其仅在被分析物存在于施加至测试元件的体液样品中时改变性质,而如果被分析物可能不存在,则不发生改变。更优选地,至少一种性质的程度或改变可以取决于体液中被分析物的浓度,以允许被分析物的定量检测。这里,测试化学物质可以包含一种或多种酶,例如葡萄糖氧化酶(GOD)和/或葡萄糖脱氢酶(GDH),优选其本身和/或与检测物质的其他组分组合适用于与待检测的至少一种被分析物进行氧化和/或还原反应的酶。另外地或替代地,测试化学物质可以包含一种或多种辅助组分,例如一种或多种辅酶,和/或可以包含一种或多种如上提及的氧化还原介体。另外,测试化学物质可以包含一种或多种染料,其优选地与一种或多种酶相互作用,在待检测的至少一种被分析物存在下可以改变它们的颜色。
[0059] 优选地,第一电极可以包括至少一个电极导电层和与第一电极导电层接触的至少一种测试化学物质。这里,术语“电极导电层”指具有导电性质的层,其中术语“导电”描述电导率,其通常以S/m或1/Ωm给出,为至少100 S/m、优选地至少103 S/m和更优选地至少105 S/m。第一电极导电层可以包括以下的至少一个:金属层,特别是选自钯、银或金的贵金属层;导电碳层,特别是碳糊料层。如本文进一步使用的,术语“糊料”指无定型物质,其包含一种或多种颗粒组分,例如一种或多种导电组分和/或粉末,以及一种或多种粘合剂材料,例如一种或多种有机粘合剂材料。另外地或替代地,第一电极导电层可包括铝层,例如溅射铝层,其与导电碳糊料组合。
[0060] 根据本发明,在根据步骤d)和e)的检测阶段期间,在作为阳极的第一电极和作为阴极的第二电极之间施加第二电压,并且测定第一电极和第二电极之间的电信号。关于步骤c)期间施加的第一电压和步骤d)期间施加的第二电压之间的差别,强调的是通过各步骤,在两个电极上提供合适的电势,但是分别是两个相反的方向。因此,在步骤c)之后但在步骤d)之前,施加的电压的极性可以切换到相反的方向。为此目的,将第一电极和第二电极的极化中断一段时间可以是有利的,优选地中断持续0.5至30秒,更优选地3至10秒的持续时间,其中该时间段可以称为任选的“静止阶段”,然后再次重新连接以施加第二电压。在静止阶段期间,可以在步骤c)之后以还原形式存在的氧化还原介体因此可以从第一电极的表面扩散离开。
[0061] 在步骤c)过渡至步骤d)期间切换施加的电压的极性之后,还原形式的氧化还原介体优选地可以在第一电极被再氧化,从而用于根据步骤e)检测被分析物。为此目的,可以与检测试剂一起提供还原形式的氧化还原介体,使得它可以从与被分析物的酶促反应获取电子并将电子传输至第一电极,例如通过扩散过程。在第一电极,当在电极之间施加足够的电压时,还原的氧化还原介体可以被再氧化。为了在步骤e)期间提供两个电极之间的电流流动,第一电极的氯化银层中的银离子被还原为银原子,由此银离子可以通过氯化银的分解被替代,该氯化银层在制备阶段期间产生。
[0062] 在本发明的另一方面,公开了电化学检测包含氯离子的体液样品中的至少一种被分析物的测试元件。如已经在上面描述的,测试元件包括接触测试化学物质的至少一个第一电极,其中测试化学物质是或者包含氧化形式的氧化还原介体,以及至少一个第二电极,其中,在样品不存在时,适用于接触体液的第二电极的表面包含银。如上所述,第二电极可以是块状银电极,或者,优选地包括布置在第二电极载体层(优选地为第二电极载体箔)上的银层。为此目的,第二电极载体箔可以包括聚合物箔,特别是溅射银的聚酯箔,在其上银层的厚度为10nm至1000nm,优选地50nm至250nm。
[0063] 测试元件可以进一步包括至少一个毛细管,其可以适用于接受样品。如本文使用的,术语“毛细管”指适用于接受体液样品和/或通过毛细力传输体液样品的元件。毛细管元件可包括配置用于接受体液样品的至少一个容积,例如一个或多个毛细管帽和/或一个或多个毛细管狭缝和/或一个或多个毛细管管件,其具有任意横截面,例如矩形横截面和/或圆形横截面和/或多边形横截面。
[0064] 在一个特别优选的实施方案中,第一电极和第二电极可以布置在毛细管的相对侧上,使得第一电极的表面面对第二电极的表面。第一电极和第二电极可以平行对齐,特别是作为至少在由毛细管的长度限定的方向上彼此平行的表面。进一步,如上概括的,第一和第二电极可以具有相同的尺寸,并且可以具有非构造的形状。此外,第一电极和第二电极均可以在毛细管的整个长度上延伸。如本文使用的,术语“毛细管的长度”指在测试元件内的一个维度上毛细管的最大延伸。进一步,测试元件可包括第一电极接触区和第二电极接触区,其适用于使第一电极和第二电极与其他设备,特别是下面描述的测量设备接触。
[0065] 在本发明的另一方面,公开了生产如上或如下所述的测试元件的方法。因此,该方法包括提供接触测试化学物质的至少一个第一电极,其中测试化学物质是或者包含氧化形式的氧化还原介体,以及至少一个第二电极,其中,适用于接触体液的第二电极的表面包含银。可以优选形成第一电极、第二电极和毛细管,使得第一电极和第二电极布置在毛细管的相对侧上。这里,可以特别优选的是将银作为薄膜或层布置在基底上,优选地通过将银溅射在聚合物基底上,特别是聚酯箔上,使得银层获得10nm至1000nm,优选50nm至250nm的厚度。
[0066] 以一个有利的方式,测试元件可以在连续方法中生产。如本文使用的,术语“连续方法”指与分批方法相比,连续进行生产而没有中断支撑带例如载体带的任意方法。连续方法可以是卷至卷方法。例如,支撑带可以从起始辊提供,并且在其上层压其他的带之后可以卷缠在其他的辊上。
[0067] 进一步,该方法可以包括将测试元件切割为测试条。如本文使用的,术语“条”指具有细长的形状和厚度的元件,其中元件在侧向维度上的延伸超过元件的厚度,例如至少2倍,优选地至少5倍,更优选地至少10倍,最优选地至少20倍或更多。因此,测试元件可以是测试条。术语“切割”可以包括将层压的带分为单独的测试条,使得单独的测试条可以单独使用。
[0068] 在进一步方面,公开了测定包含氯离子的体液样品的至少一种性质的系统。该系统包括如上公开的或如下进一步详细公开的至少一个测试元件。该系统进一步包括至少一个测量设备,其适用于通过使用测试元件进行至少一种电测量。如本文使用的,术语“测定至少一种性质”指检测体液中的至少一种被分析物。如本文使用的,术语“测量设备”指可以独立于测试元件进行操作的任意设备,特别是电子设备。测量设备可以适用于与测试元件相互作用,以检测由第一和第二电极的一个产生的至少一个信号,以及施加电压至第一和第二电极的另一个。测量设备进一步可以适用于从这种检测得到关于体液样品中被分析物的存在和/或浓度的至少一项信息。为此目的,测量设备可以包括与第一和第二电极相互作用的至少一个电子评估设备,以从至少一个信号得到至少一种被分析物的至少一种信息和/或浓度。因此,测量设备可以包括至少一个评估单元,其包括至少一个数据处理设备,例如微控制器。
[0069] 测量设备可以配置用于使用第一电极和第二电极进行至少一种阻抗测量。测量设备可以进一步配置用于使用第一电极和第二电极进行至少一种电流测量,特别是检测AC信号和/或DC信号。为此目的,测量设备可以配置用于对第一电极和第二电极施加AC信号并且检测响应,尤其是连续检测。
[0070] 测量设备可以配置用于在施加体液样品之前进行至少一种初始故障保险(failsafe)测量。故障保险测量可以包括使用第一电极和第二电极的至少一种电测量。电测量可以用于得到至少一个电测量值,其中故障保险测量可以进一步包括将电测量值与至少一个阈值比较。故障保险测量可以包括检测第一电极和/或第二电极的至少一个导电层的至少一种损坏和/或劣化。
[0071] 本发明相对于现有技术的明确的优点涉及在测试元件的第二电极的表面生成氯化银层。尽管,通常,氯化银材料,尤其是墨水或糊料的形式,被涂覆或印刷在第二电极的导电层上,其作为测试元件的生产场所的制造步骤,但本发明提供了提供氯化银层的不同方法。因此,不要求将包含氯化银的墨水或糊料布置在第二电极的导电层上,因此,允许在更容易和更成本有效的方法中制造测试元件。
[0072] 此外,根据本发明在测试元件的电极表面生成氯化银层的方法也可以应用于可以使用氯化银层的其他种类的测试元件。特别优选的实例可以涉及Roche CoaguChek® XS测试,其中采用涂覆有氯化银层的参比电极/对电极。
[0073] 总结本发明的发现,下面的实施方案是优选的:
[0074] 实施方案1:在测试元件的电极表面生成氯化银层的方法,所述方法包括以下步骤:
[0075] a’) 提供至少一个测试元件,其中所述测试元件包括至少一个第一电极和至少一个第二电极,其中第一电极接触测试化学物质,其中测试化学物质是或包含氧化形式的氧化还原介体,其中第二电极的表面由银金属构成;
[0076] B’) 至少使第二电极的表面与包含氯离子的体液样品接触;和
[0077] c) 在作为阴极的第一电极和作为阳极的第二电极之间施加第一电压一段时间,电压足以在第二电极的表面形成氯化银层,其中氧化还原介体的氧化形式转化为还原形式。
[0078] 实施方案2:根据前一实施方案的方法,其中适用于与测试元件相互作用的测量设备用于在第一电极和第二电极之间施加第一电压。
[0079] 实施方案3: 电化学检测包含氯离子的体液样品中的至少一种被分析物的方法,所述方法包括以下步骤:
[0080] a) 提供至少一个测试元件,其中所述测试元件包括接触测试化学物质的至少一个第一电极,以及至少一个第二电极,其中测试化学物质是或者包含氧化形式的氧化还原介体,其中在样品不存在时,适用于接触体液样品的第二电极的表面由银金属构成;
[0081] b) 使第一电极和第二电极均与包含氯离子的体液样品接触;
[0082] c) 在作为阴极的第一电极和作为阳极的第二电极之间施加第一电压一段时间,电压足以在第二电极的表面形成氯化银层,其中氧化还原介体的氧化形式转化为还原形式;
[0083] d) 在作为阳极的第一电极和作为阴极的第二电极之间施加第二电压;和
[0084] e) 测定第一电极和第二电极之间的电信号,由此检测包含氯离子的体液样品中的被分析物,其中检测被分析物包括再氧化所述氧化还原介体。
[0085] 实施方案4:根据前一实施方案的方法,其中适用于与测试元件相互作用的测量设备用于在第一电极和第二电极之间施加第一电压和/或第二电压。
[0086] 实施方案5:根据前述两个实施方案的任一项的方法,其中在步骤c)期间在作为阴极的第一电极和作为阳极的第二电极之间施加第一电压的时间为至少0.2s。
[0087] 实施方案6:根据前述三个实施方案的任一项的方法,其中施加第一电压在步骤c)之后终止,并且在根据步骤d)施加第二电压之前经过一段时间。
[0088] 实施方案7:根据前一实施方案的方法,其中所述一段时间包括范围在0.5至30秒的值。
[0089] 实施方案8:根据前一实施方案的方法,其中所述一段时间包括范围在3至10秒的值。
[0090] 实施方案9:根据前述实施方案任一项的方法,其中第二电极包括布置在第二电极载体层上的银层,其中第二电极载体层包括第二电极载体箔。
[0091] 实施方案10:根据前一实施方案的方法,其中银层的厚度为10nm至1000nm。
[0092] 实施方案11:根据前一实施方案的方法,其中银层的厚度为50nm至250nm。
[0093] 实施方案12:根据前述实施方案任一项的方法,其中体液样品包括血液,优选全血、血浆、血清,尿液,唾液或细胞间液。
[0094] 实施方案13: 用于电化学检测包含氯离子的体液样品中的至少一种被分析物的测试元件,其中所述测试元件包括接触测试化学物质的至少一个第一电极,其中测试化学物质是或者包含氧化形式的氧化还原介体,以及至少一个第二电极,其中,在样品不存在时,适用于接触样品的第二电极的表面由银金属构成。
[0095] 实施方案14:根据前一实施方案的测试元件,其中第一电极包括至少一个第一电极导电层,其中测试化学物质与第一电极导电层接触。
[0096] 实施方案15:根据前一实施方案的测试元件,其中第一电极导电层包括以下至少一个:金属层,优选选自钯、铂或金的贵金属层;导电碳层,特别是碳糊料层。
[0097] 实施方案16:根据前述两个实施方案任一项的测试元件,其中第一电极导电层布置在第一电极载体层上,优选地第一电极载体箔上。
[0098] 实施方案17:根据前一实施方案的测试元件,其中第一电极导电层完全覆盖第一电极载体层。
[0099] 实施方案18:根据前述五个实施方案任一项的测试元件,其中第二电极包括布置在第二电极载体层上的银层,其中第二电极载体层包括第二电极载体箔,其中银层的厚度为10nm至1000nm。
[0100] 实施方案19:根据前一实施方案的测试元件,其中银层的厚度为10nm至1000nm。
[0101] 实施方案20:根据前一实施方案的测试元件,其中银层的厚度为50nm至250nm。
[0102] 实施方案21:根据前一实施方案的测试元件,其中第二电极载体层包括第二电极载体箔。
[0103] 实施方案22:根据前一实施方案的测试元件,其中第二电极载体箔包括聚合物箔,特别是溅射银的聚酯箔。
[0104] 实施方案23:根据前述五个实施方案任一项的测试元件,其中银层完全覆盖第二电极载体层。
[0105] 实施方案24:根据前述涉及测试元件的实施方案任一项的测试元件,其进一步包括适用于接受样品的至少一个毛细管,其中第一电极和第二电极布置在毛细管的相对侧上。
[0106] 实施方案25:根据前一实施方案的测试元件,其中第一电极在毛细管的整个长度上延伸。
[0107] 实施方案26:根据前述两个实施方案任一项的测试元件,其中第二电极在毛细管的整个长度上延伸。
[0108] 实施方案27:根据前述涉及测试元件的实施方案任一项的测试元件,其中测试元件是测试条。
[0109] 实施方案28:根据前述涉及测试元件的实施方案任一项的测试元件,其中测试元件包括第一电极接触区和第二电极接触区,其配置用于使第一电极和第二电极与其他设备,特别是测量设备接触。
[0110] 实施方案29: 生产根据前述涉及测试元件的实施方案任一项的测试元件的方法,其中所述方法包括提供接触测试化学物质的至少一个第一电极,其中测试化学物质是或者包含氧化形式的氧化还原介体,以及至少一个第二电极,其中,适用于接触样品的第二电极的表面由银金属构成。
[0111] 实施方案30:根据前一实施方案的方法,其中银作为银层布置在第二电极载体层上,其中第二电极载体层包括第二电极载体箔。
[0112] 实施方案31:根据前一实施方案的方法,其中银作为银层布置在聚合物箔上,特别是溅射在聚酯箔上。
[0113] 实施方案32:根据前述三个实施方案任一项的方法,其中测试元件在连续方法中,优选在卷至卷方法中生产。
[0114] 实施方案33:根据前述四个实施方案任一项的方法,其中所述方法进一步包括将测试元件切割为测试条。
[0115] 实施方案34:根据前述五个实施方案任一项的方法,其中形成第一电极、第二电极和毛细管,使得第一电极和第二电极布置在毛细管的相对侧上。
[0116] 实施方案35:测定包含氯离子的体液样品的至少一种性质的系统,所述系统包括根据前述涉及测试元件的实施方案任一项所述的至少一个测试元件,所述系统进一步包括配置用于通过使用测试元件进行至少一种电测量的至少一个测量设备,其中测量设备进一步包括用于在第一电极和第二电极之间施加电压的装置。
[0117] 附图简述
[0118] 本发明的进一步任选的特征和实施方案将在后面优选实施方案的描述中更详细地公开,优选地结合从属权利要求。其中,如技术人员认识到的,可以以单独的方式以及以任何任意的可行组合实现各个任选的特征。本发明的范围不受优选实施方案的限制。在附图中示意性描绘实施方案。其中这些附图中相同的附图标记指相同或功能相当的元件。
[0119] 在附图中:
[0120] 图1A和1B显示在制备阶段(图1A)和检测阶段(图1B)期间,使用测试元件的优选实施方案,根据本发明的电化学检测体液样品中至少一种被分析物的方法的示意图;
[0121] 图2显示在制备阶段、任选的静止阶段和检测阶段期间电流响应的实验结果;
[0122] 图3A和3B显示在前面的制备阶段之后(图3A)以及为了比较目的在故意省略前面的制备阶段之后(图3B),检测阶段期间的电流响应的实验结果;和
[0123] 图4A和4B显示在确定的时间(图4A中8s,图4B中10s)的电流响应值vs样品中葡萄糖浓度的图示。具体实施方案
[0124] 图1A和1B显示用于电化学检测体液样品中至少一种被分析物的测试元件110的优选实施方案的示意图。其中,在图1A中,显示在根据本发明电化学检测体液样品中至少一种被分析物的方法的制备阶段期间的测试元件110,图1B示意性描绘在所述方法的后面的检测阶段期间的测试元件110。
[0125] 在图1A和1B显示的示例性实施方案中,测试元件110配置为测试条的形式,作为电化学测量单元,并因此包括第一电极112和第二电极114,它们以面对面方式布置在测试室116的相对侧上,测试室116优选地布置为毛细管的形式,位于第一电极112和第二电极114之间,使得第一电极112的表面118面对第二电极114的表面120。如这里显示,第一电极112和第二电极114优选平行对齐,特别是作为至少在由测试室116的长度限定的方向上它们本身彼此平行的表面118、120。
[0126] 如图1A显示,在根据步骤a)提供的测试元件中,第一电极112的表面118接触测试化学物质122,其中测试化学物质是作为或者包含在制备阶段开始为氧化形式Mox的氧化还原介体M的试剂。同时,位于测量室116的另一侧上的第二电极114的表面120展示银原子Ag。为此目的,第二电极114优选地提供为纯银涂覆的聚合物箔124的形式,其中在此具体实例中银层的厚度为100nm。测量室116至少部分填充有血液作为体液样品126,使得样品126能够接触位于第二电极114的表面120的银原子Ag。这里,体液包含氯离子Cl-,因此充当配置为电化学测量单元的测试元件110的电解液。为了能够在第一电极112和第二电极114之间施加电压,将测试元件110连接至在独立的测量设备(这里未描绘)中的电路。
[0127] 如图1A中进一步显示,在制备阶段期间,在第二电极112的银表面120上产生氯化银AgCl层。为此目的,在步骤b)期间将体液样品126填充入测试室116,其中两个面对面布置的电极112、114的第二电极114是银电极,而第一电极112至少部分覆盖有试剂,其是或者包含氧化形式Mox的氧化还原介体。在步骤b)期间用体液样品126填充测试室116之后,以根据步骤c)的方式将两个电极112、114极化。随着时间并且以本领域技术人员已知足以产生期望的氯化银层的值,在第一电极112和第二电极114之间施加第一电压V1,由此第二电极114充当阳极,同时第一电极112充当阴极。因此,银离子Ag+从位于第二电极114的表面120上的银原子Ag生成,同时,位于第一电极112的表面118上的氧化形式Mox的氧化还原介体被还原为还原形式Mred。同时,在第二电极114的表面120上如此生成的银离子Ag+与体液样品126提供的氯离子Cl-一起形成化合物氯化银AgCl。以此方式形成的氯化银AgCl因此以期望的氯化银AgCl层的形式沉淀在第二电极114的银表面120上。因此,代替根据现有技术在生产过程中形成Ag/AgCl电极,氯化银AgCl层在常规使用测试元件期间在施加体液样品126至测试元件110之后生成。在氯化银AgCl层达到期望的尺寸之后,可以终止制备阶段。然后,第一电极112和第二电极114有利地可以中断极化,优选地在静止阶段期间,在此具体实例中其可以持续3秒。该段时间可以允许在步骤c)之后以还原形式Mred存在的氧化还原介体在静止阶段期间从第一电极120的表面118扩散离开。
[0128] 如图1B显示,通过切换所施加电压的极性,开始后面的检测阶段。这里,在第一电极112和第二电极114之间施加第二电压V2,由此第一电极112现在充当阳极,而第二电极114现在充当阴极。因此,通过分析检测反应生成的还原形式Mred的位于第一电极112的表面
118上的氧化还原介体在此时充当工作电极的第一电极112处再氧化。因此,可以测定体液样品126中的被分析物的浓度,例如血液中的葡萄糖Gluc浓度。这里,通常地,测试化学物质用于覆盖第一电极112,所述测试化学物质包含适用于特异地氧化被分析物的酶Enz和作为电子受体和电子穿梭体的氧化还原介体。为了提供电流,在此时充当对电极的相对的第二电极114处,银离子Ag+被还原为银原子Ag。可以用于此目的的进一步的银离子Ag+通过在前面的制备阶段期间产生的层的氯化银Ag的分解提供。
[0129] 在下面,图2至4展示了通过使用葡萄糖传感器测试条作为面对面的构造的根据本发明的测试元件110获得的实验结果。在该具体的实施方案中,第一电极112包括金溅射的塑料箔,而第二电极114包括银溅射的聚酯箔。这里,第一电极112覆盖有干燥的试剂作为测试化学物质,其中测试化学物质包含FAD葡萄糖-脱氢酶体系和作为氧化还原介体的亚硝基苯胺-苯二胺。
[0130] 图2显示电流响应vs时间的实验结果,其通过连接至用作测试元件110的如上所述的葡萄糖传感器测试条的测量设备测量。这里,第一步骤128可以归于制备阶段,其中通过在两个电极112、114之间施加-800mV的值的第一电压V1,由此第二电极114充当阳极,而第一电极112充当阴极,在第二电极114的银表面120上生成氯化银AgCl层。然后,进行第二步骤130,在其期间,第一电极112和第二电极114均中断电极化,以便可以观察到零电压电极放电。该观察证实,以还原形式Mred存在的氧化还原介体在静止阶段期间从第一电极120的表面118扩散离开。然后,第三步骤132可以归于检测阶段,其中通过使用亚硝基苯胺-苯二胺作为氧化还原介体,在两个电极112、114上施加+200mV的第二电压V2,由此第二电极114充当阴极,而第一电极112充当阳极,测定血液样品中的葡萄糖浓度。
[0131] 在图3A中,对于包含30 mg/dl至1000 mg/dl的不同葡萄糖浓度的许多样品,展示了在归于检测阶段的第三步骤132期间的响应电流。如对于30 mg/dl至600 mg/dl的葡萄糖浓度所见,安培电流不受充当对电极的第二电极114限制。仅对于1000mg/dl的非常高的浓度,安培电流才展示失败(breakdown),因此表明在前面的制备阶段生成的AgCl层耗尽。
[0132] 图3B显示对比例,其中制备阶段由开路阶段代替。因此,在此阶段,可能没有生成AgCl层。这种假设由图3B中的观察证明,仅出现非常低的电流,与图3A相比低大约50倍。这些非常低的电流假设是由于反应产物从第一电极112扩散至相对的第二电极114产生。
[0133] 图4A和4B展示两个图,其中将在确定的时间——图4A中8s,图4B中10s——的响应值对血液样品的葡萄糖浓度作图。这里,确定的时间指从检测剂量起经过的时间。从两个图看,线性响应134可以在第一种情况下获得,其中根据本发明进行了制备阶段(“具有步骤1”)。比较而言,平坦的响应136可以在第二种情况下观察到,其中根据本发明的制备阶段被省略(“不具有步骤1”)。
[0134] 这里,平坦的响应136指类似于US 2002/112969 A1、EP 1 343 007 A1或US 6 153 069 A中描述的情形,如上提及,其各自公开了生成氯化银(AgCl)层的方法。没有在作为阴极的第一电极112和作为阳极的第二电极114之间施加第一电压V1,并且因此与本发明相比,仅可以生成少量的银离子Ag+。如可以从图4A中的线性响应134和平坦响应136之间的比较获得的,根据本发明在制备阶段期间施加电势允许提供显著增加的量的银离子Ag+,其导致电流响应的显著增加。因此,如图4A中图示说明的,线性响应134和平坦响应136的过程之间的明显差异清楚表明,仅本发明公开了通过在电极112、114之间施加电势来电化学生成Ag+离子的能力。
[0135] 在进一步的实施方案中,根据本发明的方法和设备可以应用于基于Roche CoaguChek® XS测试的改进的凝血测试条。这里,形成作为工作电极的第一电极112上的测试化学物质的一部分的具体氧化还原介体被还原,并测量形成的电流。这种氧化还原介体已经在此用于所谓的“OCB预步骤”,其用于确定测试元件110是否仍然可以适用,特别是因为它仅在允许的时间暴露于热和潮湿条件。为了维持检测电流并且与CoaguChek® XS测试比较,充当对电极的第二电极114现在包括溅射薄银层的聚合物箔,其与根据本发明的第一电极112面对面配置。因此,第一电极112上的氧化还原介体可以被还原,同时,可以通过氧化第二电极114上的银生成氯化银AgCl层。随后,氧化还原标记可以通过激活的凝血酶从肽底物上切掉,以测量凝血时间,即凝血酶原激活时间。然后,氧化还原标记可以通过在两个电极112、114之间施加合适的第二电压V2,通过阳极极化第一电极112,由此氧化还原标记被氧化进行检测。为了支持第一电极112处的氧化还原标记的氧化过程,第二电极114可以+提供还原过程,通过其,银离子Ag 可以被还原为银原子Ag,并且以前产生的氯化银AgCl层可以分解为银离子Ag+和氯离子Cl-。
[0136] 附图标记列表
[0137] 110       测试元件
[0138] 112       第一电极
[0139] 114       第二电极
[0140] 116       测试室
[0141] 118       第一电极的表面
[0142] 120       第二电极的表面
[0143] 122       测试化学物质
[0144] 124       涂覆银的聚合物箔
[0145] 126       体液样品
[0146] 128       第一步骤(制备阶段)
[0147] 130       第二步骤(静止阶段)
[0148] 132       第三步骤(检测阶段)
[0149] 134       线性响应
[0150] 136       平坦响应