[发明专利]电化学检测器

说明书

本申请系申请日为1996年6月19日的中国专利申请No.96194874.4的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种生物检测器，尤其涉及一种用于确定载液中分析物的浓度的电化学生物检测器。本发明尤其适用于确定血液中葡萄糖浓度，并且本文照此进行说明，但应该理解，本发明也可用于其它分析物的确定。

背景技术

电化学生物检测器一般包括具有工作电极，反电极和参考电极的电解槽。有时相反电极和参考电极的功能结合在一起而成为一个电极，称作“相反/参考”电极或“准参考电极”。本文使用的术语“反电极”一般包括相反/参考电极。

使含有分析物的试样和电解槽中的含有酶和氧化还原媒剂的试剂接触。媒剂被还原(接收至少一个电子)，同时分析物被氧化(放出至少一个电子)或反之。通常是分析物被氧化，媒剂被还原。本发明主要对这种情况进行说明，但也可用于分析物被还原，媒剂被氧化的系统。

电化学葡萄糖分析器例如由糖尿病人使用的用于监视血糖值的或在诊所或医院使用的那些通常根据利用酶例如葡糖氧化酶脱氢酶(GOD)和氧化还原媒剂例如氰铁酸盐或氰亚铁酸盐。在这种现有技术的系统中，含有分析物(例如葡萄糖)的试样(例如血)和电解槽内的试剂接触。葡萄糖被氧化成葡萄糖酸并借以使葡萄糖氧化酶还原。然后媒剂再氧化葡萄糖酸并在此过程中被还原。然后，当还原的媒剂把电子转移给工作电极时被再氧化。在经过足以获得能精确测量的法拉第电流的预定时间之后，从测得的电流或电压信号的大小计算葡萄糖的浓度。

现有技术的电解槽由两个(或三个)在绝缘体的一侧上被分开的并适用于和测量装置相连的相邻电极构成。在电极上或电极之间限定一个用于放置血试样的目标区域。共同的待审申请PCT/AU95/00207描述了一个电解槽，其中电极被设置在多孔膜的相对侧，其中一个电极具有可透液体的目标区域。

在现有技术中，需要使工作电极和反电极(或相反/参考电极)分开足够的距离，以避免在一个电极上的电化学反应产物干扰另一个电极上的电化学反应产物。在实际上，为了达到可接受的精度，需要使电极分开500μm。

要求电解槽的每一批被事先标定过，并在使用期间因为该批内的试样成分和环境条件的变化而导致测量不精确。

需要改善这种生物检测器的精度和可利用性。在检测器旨在用于确定血液中的分析物的浓度的情况下，实现这些目的是困难的，因为在基本透明的媒质中血液含有溶解的气体，离子，胶体，复合胶粒，小的细胞碎片，和活的细胞成分。其中任何一个都可干扰确定的结果。现有的检测器对来自可能存在于试样中并可在工作电极被氧化而被误认为是感兴趣的其它干扰物质的影响也很敏感。此外，干扰物质可以还原氧化还原媒剂的氧化物形式。这些影响会使分析物浓度的估算偏高。此外，在分析物被加入之前，总有一些还原的氧化还原媒剂存在，其浓度需要是已知的，以便从测量的被还原的媒剂中减去，给出分析物的精确浓度。另外，在血液中的氧对于葡糖氧化酶脱氢酶(GOD)在和氰亚铁酸盐竞争中可以作为氧化还原媒剂。这种高氧浓度可以导致低的葡萄糖浓度的估计值。此外，测量对于例如湿度，温度，溶液黏度和分血器容量的变化等因素也很敏感。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分析方法和使用该方法的装置，至少可以避免或减轻现有技术中的一些缺点。本发明的最佳形式的目的在于提供一种改进精度，与/或可靠性，与/或速度的生物检测器，及其使用方法。

按照一个方面，本发明提供一种用于确定在包括工作电极和与其分开预定距离的反电极的电化学电解槽中氧化还原剂的还原(或氧化)的形式的浓度的方法，所述方法包括下述步骤：

(1)在电极之间施加一个电位差，

(2)如此选择工作电极的电位，使得剂的还原形式的电氧化(或氧化形式的电还原)的速率是扩散控制的，

(3)如此选择工作电极和反电极之间的间距，使得来自反电极的反应产物到达工作电极，

(4)在施加电压之后并在达到稳态之前确定作为时间的函数的电流，

(5)计算稳态电流的幅值，以及

(6)由电流随时间的变化和稳态电流的幅值获得表示剂的还原形式(或氧化形式)的扩散系数与/或浓度的值。

用这种方法测量的浓度基本上和还原形式的扩散系数的变化无关，并因此而补偿温度和黏度的变化。这样测量的浓度基本上和分血器的变化以及其它影响氧化还原剂的还原形式的扩散系数的物质无关。