专利名称：血糖测试仪配套试纸及其制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种试纸及其制作方法，特别是一种血糖测试仪配套试纸及其制作方法，属于生物传感技术领域。
背景技术：
据统计我国糖尿病病人已超过4000万，每年还以1.5％的发展速度增加。控制糖尿病发展的有效手段之一是实施血糖测试达到严格控制用药和饮食，维持病人血糖指数的稳定。目前市场上出现的一些血糖仪其配套试纸采用复合丝印技术，这种血糖试纸制作工艺复杂，需要特殊材料，成本和废品率都较高，难以在国内实现产业化。经文献检索发现，美国专利号为6241862，专利名称为Disposable teststrips with integrated reagent/blood separation layer(具有复合试剂及血液分层作用的抛弃式试纸)，该专利中介绍了一种多层膜法制备血糖电极的系统，其目的是让受测葡萄糖液能够方便的扩散至反应区间，以达到提高测试精度和较少溶血性影响的目的。但是该方法采用多层丝印技术，并且需用不同性质的丝印油墨印制在同一基片上，造成复杂的丝印制作工艺，给试纸的后期加工和封装带来一定困难，且不利于规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种血糖测试仪配套试纸及其制作方法，使该试纸一旦接触人体体液后，可在相应的配套测试仪器上方便直观的读出测试结果，其制作方法简单，方便后期加工和封装，有利于规模化生产。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明试纸包括一个基片，如PVC基片；基片上印有一个工作电极；基片上印有一个参考电极；基片上印有电回路，以便于同测试仪器相连完成血糖测试；在基片的一端印有同读出仪表相连的导线。工作电极和参考电极分别是印在基片导电银层上形成的碳涂层，工作电极上喷涂有催化血液葡萄糖反应的生物酶，如葡萄糖氧化酶，以及一种能在酶催化反应中心和电极之间进行电子传递的介质和黏合剂，如此构成一个电路回路，反应时根据血液中葡萄糖浓度的高低，产生相应大小的电流信号，并被测试仪检测读出。本试纸省略了隔离层和绝缘层，结构简单，被测试的物质可以是乳酸、胆固醇或葡萄糖，使用的酶可以是乳酸氧化酶、胆固醇氧化酶和葡萄糖氧化酶。
工作电极是一种丝网印刷在支持物上的双层导电薄膜，在导电薄膜上喷涂印刷包含催化生化反应的酶和能在酶催化反应同电极之间进行电子传递的介质。这种工作电极能传递酶催化反应后产生的电流。工作电极与参比电极靠近，两个电极构成一个有效反应区域，在同测试仪连接后，组成有效体液成分测试系统。
本发明采用生物传感及电化学原理，通过丝网和喷涂印刷相结合的方法制作上述试纸，丝网印刷局限于印制导电线路，仅起导通作用，将比较敏感的生物元件如酶、导电介质和黏合剂等从丝印材料中分离，采用非接触的喷涂方式印刷在电极支持物上，喷涂材料的喷涂量和喷涂面积完全由电脑精确控制。
以下对本发明方法作进一步的说明，具体步骤如下(1)在丝印导电碳墨中加入1.2-2.5％的羟乙基纤维素，加入10-20％的电子导电载体材料，如苯醌或铁氰化钾，混匀备用；(2)将200-400目数的金属或尼龙聚酯材料丝网固定在方型轻质金属框加上，在暗室内涂上柯达感光胶，干燥备用；(3)将计算机绘制的工作电极和参考电极负片置于感光胶上，于20-40瓦紫外灯下暴光15-30分钟，用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶，干燥后形成丝印模板；(4)将带有工作电极和参考电极图形的丝印模板安装于自动丝印机上备用；(5)将活性为10-30国际单位的乳酸氧化酶或活性为12-25国际单位的胆固醇氧化酶或活性为200-500国际单位的葡萄糖氧化酶，配入50-120毫摩尔每升的磷酸缓冲液中，同时添加苯醌或铁氰化钾每升200-800毫克，充分溶解后搁置4℃冰箱备用。
工作电极先采用丝网印刷技术将导电银材料和导电碳材料印在基片上；然后喷涂印刷酶和电子传递体如苯醌或铁氰化钾，参考电极也以相同的方法制作。
用于喷涂印刷的油墨中包括液体粘合剂、导电物溶液和酶。基片的材料可以是一种韧性好，绝缘度高的聚合材料，比如聚氯乙烯，聚酯或聚碳酸酯。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明方法将丝网印刷局限于印制导电线路，仅起导通作用，从而降低了工艺制作要求；丝印材料和丝印设备不必特殊加工，通过市售渠道即可获得，成本很低；将比较敏感的生物元件如酶、导电介质和黏合剂等从丝印材料中分离，以非接触的喷涂方式印刷在电极支持物上，消除了复合丝印方式因反复接触式印刷对生物敏感材料带来的不利影响；由于喷涂印刷技术已臻于完善，所要喷涂的材料完全可由电脑精确控制其喷涂量和面积，使最终产品的精度和重复性得到充分保障。本发明试纸一旦接触人体体液后，可在相应的配套测试仪器上方便直观的读出测试结果，制作方法简单，精度高，成本低，方便后期加工和封装，有利于规模化生产。
图1本发明试纸结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明试纸包括一个基片1，基片1上印有一个工作电极2，基片1上印有一个参考电极3，基片1上印有电回路，在基片1的一端印有同读出仪表相连的导线4，工作电极2和参考电极3分别是印在基片1导电银层上形成的碳涂层，工作电极2上喷涂有催化血液葡萄糖反应的生物酶，如葡萄糖氧化酶，以及一种能在酶催化反应中心和电极之间进行电子传递的介质和黏合剂，如此构成一个电路回路，反应时根据血液中葡萄糖浓度的高低，产生相应大小的电流信号，并被测试仪检测读出。被测试的物质可以是乳酸、胆固醇或葡萄糖，使用的酶可以是乳酸氧化酶、胆固醇氧化酶和葡萄糖氧化酶。
工作电极2是一种丝网印刷在支持物上的双层导电薄膜5，在导电薄膜5上喷涂印刷包含催化生化反应的酶和能在酶催化反应同电极之间进行电子传递的介质。工作电极2与参比电极3靠近，两个电极构成一个有效反应区域，在同测试仪连接后，组成有效体液成分测试系统。
结合本发明方法的内容提供以下实施例，对本发明作进一步的说明。
实施例1聚乙烯(PVC)板材，预先切成150×150公分基板备用。
(1)在1克丝印导电碳墨(埃奇森Acheson423 SS)中加入1.2％的羟乙基纤维素，加入10％的电子导电载体材料苯醌，混匀备用。
(2)将200目数的金属或尼龙聚酯材料丝网固定在方型轻质金属框加上，在暗室内涂上柯达感光胶，干燥备用。
(3)将计算机绘制的工作电极和参考电极负片置于感光胶上，于20瓦紫外灯下暴光15分钟。用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶。干燥后形成丝印模板。
(4)将带有工作电极和参考电极图形的丝印模板安装于(德克DEK-245)型自动丝印机上备用。
(5)将活性为10国际单位的乳酸氧化酶配入50毫摩尔每升的磷酸缓冲液中，同时添加苯醌每升200毫克。充分溶解后搁置4℃冰箱备用。
在上述自动丝网印刷机上添加导电银墨(埃奇森Acheson 427 SS)进行导电线路的印刷；干燥后在自动丝网印刷机上加入上述混合导电丝印碳墨，将先前印制的银墨线路覆盖，分别制成工作电极和参考电极。印制完的电极需搁置于60℃烘箱内固化30分钟，在每一片PVC基片上形成50对工作和参考电极，然后取出备用。制作可测试乳酸，胆固醇和葡萄糖的酶试纸时，取出已制成的基础工作电极和参考电极，将上述(5)中的混合液加入百道自动精密喷涂仪(BIODOT-3000)的存储瓶中，通过计算机设置间距和液滴大�。缓缶扰缤吭谥瞥傻墓ぷ鞯缂筒慰嫉缂纳瓒ú课弧８貌课晃挥诠ぷ鞯缂筒慰嫉缂墓ぷ鞣从Χ嗽�5×5mm的区间内。
上述电极制成干燥后，将一约10mm宽的聚酯网膜覆盖在反应区上，然后用绝缘丝印油墨印制在工作和参考电极的非反应部位，露出反应区间。喷涂印刷完的电极片在干燥条件下室温干燥3小时。用剪切机将干燥的测试片切成35mm长，0.8mm宽的测试条成品。
将已制成的测试条，置于测试仪中并在工作电极和参考电极两段施加220mV工作电压，测定不同浓度的乳酸，结果表明反应发生10秒后，显示制作电极良好的测试重复性和相关性。经同生化分析仪比较，分别取50份乳酸质控液和50份病人血样乳酸对照测试，其相关性γ达到0.9567测试条的相对标准误差为CV≤6.5％。
实施例2聚酯(PET)板材，预先切成150×150公分基板备用。
(1)在丝印导电碳墨(埃奇森Acheson423 SS)中加入1.8％的羟乙基纤维素，加入15％的电子导电载体材料苯醌，混匀备用。
(2)将300目数的金属或尼龙聚酯材料丝网固定在方型轻质金属框加上，在暗室内涂上柯达感光胶，干燥备用。
(3)将计算机绘制的工作电极和参考电极负片置于感光胶上，于20瓦紫外灯下暴光25分钟。用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶。干燥后形成丝印模板。
(4)将带有工作电极和参考电极图形的丝印模板安装于(德克DEK-245)型自动丝印机上备用。
(5)将活性为25国际单位的胆固醇氧化酶配入50毫摩尔每升的磷酸缓冲液中，同时添加苯醌每升800毫克。充分溶解后搁置4℃冰箱备用。
喷涂等制作方法同实例1，将制成的测试条，置于测试仪中并在工作电极和参考电极两段施加300mV工作电压，分别测定不同浓度的胆固醇，结果表明反应发生20秒后，显示制作电极良好的测试重复性和相关性。经同生化分析仪比较，取30份胆固醇质控液和20份病人血样胆固醇对照测试，其相关性γ达到0.967，测试条的相对标准误差为CV≤5.7％。
实施例3聚酚酯(PP)板材，预先切成150×150公分基板备用。
(1)在丝印导电碳墨中加入2.5％的羟乙基纤维素，加入20％的电子导电载体材料铁氰化钾，混匀备用；(2)将400目数的金属或尼龙聚酯材料丝网固定在方型轻质金属框加上，在暗室内涂上柯达感光胶，干燥备用；(3)将计算机绘制的工作电极和参考电极负片置于感光胶上，于40瓦紫外灯下暴光30分钟，用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶，干燥后形成丝印模板；(4)将带有工作电极和参考电极图形的丝印模板安装于自动丝印机上备用；(5)将活性为30国际单位的葡萄糖氧化酶配入120毫摩尔每升的磷酸缓冲液中，同时添加铁氰化钾每升600毫克。充分溶解后搁置4℃冰箱备用。
喷涂等制作方法同实施例1，将制成的测试条，置于测试仪中并在工作电极和参考电极两段施加400mV工作电压，分别测定不同浓度的葡萄糖，结果表明反应发生30秒后，显示制作电极良好的测试重复性和相关性。经同医院生化分析仪比较，分别取50份葡萄糖质控液和50份糖尿病人血样葡萄糖对照测试，其相关性γ达到0.97，测试条的相对标准误差为CV≤8.1％。
权利要求
1.一种血糖测试仪配套试纸，主要包括一个基片(1)，基片(1)上印有一个工作电极(2)，基片(1)上印有一个参考电极(3)，基片(1)上印有电回路，在基片(1)的一端印有同读出仪表相连的导线(4)，其特征在于，工作电极(2)和参考电极(3)分别是印在基片(1)导电银层上形成的碳涂层，工作电极(2)上喷涂有催化血液葡萄糖反应的生物酶，以及一种能在酶催化反应中心和电极之间进行电子传递的介质和黏合剂，如此构成一个电路回路，反应时根据血液中葡萄糖浓度的高低，产生相应大小的电流信号，并被测试仪检测读出。
2.根据权利要求1所述的血糖测试仪配套试纸，其特征是，被测试的物质是乳酸、胆固醇或葡萄糖，使用的酶是乳酸氧化酶、胆固醇氧化酶和葡萄糖氧化酶。
3.根据权利要求1所述的血糖测试仪配套试纸，其特征是，工作电极(2)是一种丝网印刷在支持物上的双层导电薄膜(5)，在导电薄膜(5)上喷涂印刷包含催化生化反应的酶和能在酶催化反应同电极之间进行电子传递的介质。
4.根据权利要求1所述的血糖测试仪配套试纸，其特征是，工作电极(2)与参比电极(3)靠近，两个电极构成一个有效反应区域，在同测试仪连接后，组成有效体液成分测试系统。
5.根据权利要求1所述的血糖测试仪配套试纸，其特征是，基片的材料是一种韧性好、绝缘度高的聚合材料，如聚氯乙烯，聚酯或聚碳酸酯。
6.一种血糖测试仪配套试纸的制作方法，其特征在于采用生物传感及电化学原理，通过丝网和喷涂印刷相结合的方法制作上述试纸，丝网印刷局限于印制导电线路，仅作为导通，将比较敏感的生物元件从丝印材料中分离，采用非接触的喷涂方式印刷在电极支持物上，喷涂材料的喷涂量和喷涂面积完全由电脑精确控制。
7.根据权利要求6所述的血糖测试仪配套试纸的制作方法，其特征是，具体步骤如下(1)在丝印导电碳墨中加入1.2-2.5％的羟乙基纤维素，加入10-20％的电子导电载体材料，如苯醌或铁氰化钾，混匀备用；(2)将200-400目数的金属或尼龙聚酯材料丝网固定在方型轻质金属框加上，在暗室内涂上柯达感光胶，干燥备用；(3)将计算机绘制的工作电极和参考电极负片置于感光胶上，于20-40瓦紫外灯下暴光15-30分钟，用高压水枪冲洗去被电极负片覆盖的未硬化感光胶，干燥后形成丝印模板；(4)将带有工作电极和参考电极图形的丝印模板安装于自动丝印机上备用；(5)将活性为10-30国际单位的乳酸氧化酶或活性为12-25国际单位的胆固醇氧化酶或活性为200-500国际单位的葡萄糖氧化酶，配入50-120毫摩尔每升的磷酸缓冲液中，同时添加苯醌或铁氰化钾每升200-800毫克，充分溶解后搁置4℃冰箱备用。
8.根据权利要求6或7所述的血糖测试仪配套试纸的制作方法，其特征是，工作电极先采用丝网印刷技术将导电银材料和导电碳材料印在基片上；然后喷涂印刷酶和电子传递体，如苯醌或铁氰化钾，参考电极以相同的方法制作。
9.根据权利要求6和7所述的血糖测试仪配套试纸的制作方法，其特征是，用于喷涂印刷的油墨中包括液体粘合剂、导电物溶液和酶。
全文摘要
血糖测试仪配套试纸及其制作方法属于生物传感技术领域。试纸的基片上印有工作电极和参考电极以及电回路，基片一端印有同读出仪表相连的导线，工作电极和参考电极分别是印在基片导电银层上形成的碳涂层，工作电极上喷涂有生物酶以及介质和黏合剂。方法采用生物传感及电化学原理，通过丝网和喷涂印刷相结合制作上述试纸，丝网印刷局限于印制导电线路，将比较敏感的生物元件从丝印材料中分离，采用非接触的喷涂方式印刷在电极支持物上，喷涂材料的喷涂量和喷涂面积完全由电脑精确控制。本发明试纸一旦接触人体体液后，可在相应的配套测试仪器上方便直观的读出测试结果，制作方法简单，精度高，成本低，方便后期加工和封装，有利于规模化生产。
文档编号G01N33/52GK1447113SQ0311617
公开日2003年10月8日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者胡军, 陈滋青, 周娟 申请人:上海斯坎生物传感技术有限公司
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