[发明专利]安培计检测优化的小型化生物传感器无效

专利信息
申请号: 200780012898.2 申请日: 2007-03-29
公开(公告)号: CN101421616A 公开(公告)日: 2009-04-29
发明(设计)人: F·雷蒙德;J·S·罗西亚;P·莫里尔 申请(专利权)人: 迪埃诺斯维斯股份有限公司;比奥梅里欧股份有限公司
主分类号: G01N33/487 分类号: G01N33/487;G01N27/49
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 代理人: 余 颖
地址: 瑞士*** 国省代码: 瑞士;CH
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摘要:
搜索关键词: 安培计 检测 优化 小型化 生物 传感器
【说明书】:

发明领域

本发明涉及分析和检测小体积样品中生物和化学化合物的安培计传感 器和这种传感器的制造与使用方法。

发明背景

分析仪器的小型化在分析化学领域变得非常吸引人主要有二个不同原 因,即减少了每次分析所需的时间和降低了样品和试剂的体积以及废物的 量。近年来,制造微流体装置和利用它们开发各种类型的试验已取得了许 多进展。

小型化的瓶颈之一是虽然微流体装置的容量甚小因而这些系统中存在 的分子少但也要确保检测下限。已成功实施了不同的检测方法,包括光学、 质谱、或电化学检测法,虽然检测的是浓度颇高的分析物。例如许多检测 葡萄糖的现有分析系统已明显倾向于减少(所需)样品的体积。实际上, Therasense(见US 2004/0225230 A1)开发的一种电化学葡萄糖感应器已可 认为是一种小型化装置,因为它能在只有0.3微升的毛细管血中进行葡萄糖 的库仑检测(coulometric detection)。但这些葡萄糖传感器只适合用于纯的酶 促反应(无需液体操作,除装填毛细管外)且局限于高浓度分析物。实际上, 在如此小的样品容积中,所述库仑检测比其它电化学检测技术更精确,因 为它能检测样品中所有可能的分析物。实际上大多数血糖监测系统采用安 培计技术,该技术只能检测血液样品中的葡萄糖组分,从而限制了可从小 体积样品获得的信号。因为库仑检测强烈依赖于装置的几何形状,因此对 于许多分析应用,优选安培计传感器具有足够灵敏度和准确性来探测、监 测或测定小体积(样品)中感兴趣分析物的含量。

检测低浓度分析物需要优化微流体装置的几何形状及检测方法。检测 窗口的几何形状和路径长度直接影响着光检测依赖性系统的灵敏度,而检 测性能直接取决于电极的形状和位置以及取决于电化学传感器中电极周围 的几何环境。这些因素代表了小型化分析系统,特别是电化学传感器性能 的重要限制因素,通常认为与荧光检测系统相比电化学微型传感器的灵敏 度相对较低。

影响电化学微型传感器性能的一种重要参数是因为缺乏自然对流一般 不能在电极上建立扩散层。与电极表面正交的微系统维度不是无限的,因 此电流不可能达到恒定值(稳态电流)而总是随时间推移而衰减。由于电极处 电活性物质的消耗导致浓度的整体情况不断演变,从而导致溶液(电流)减 弱,可测量的电流因此降低。这限制了检测的灵敏度,因此本发明的目的 是通过优化微型系统的几何形状和/或安培计检测方法从而提供能检测最大 可能电流的电化学微型传感器和方法。

鉴于葡萄糖检测中电化学传感器已被广泛接受(显然是由于此种装置 易于操作),进行试验所需的基础结构相对简单及平行分析的广泛可能性, 和鉴于因出结果的时间短、体积消耗低及多样化能力高而对采用微型化系 统有着广泛兴趣,若能开发出能对低浓度分析物执行精确灵敏分析的电化 学微型芯片是非常理想和方便的。还优选开发能优化可检测信号因而提高 试验检测下限、提高检测重现性的微型芯片电化学传感器的制造和使用方 法。

发明概述

本发明提供通过安培计测量来检测或定量测定小体积分析物的新型方 法,以及优化分析物的安培计检测的微型芯片电化学传感器。一般说,本 发明的方法和装置能检测出包含微型结构(通常是微型通道)的微流体系统 中低浓度的电活性化合物,所述微型结构的一个壁中至少有一个工作电极, 该电极与所述微型结构中的液体直接接触。本发明还包括适合提供优化安 培计检测的小型化微流体传感器的制造方法。本发明的分析装置可用于生 物和/或化学分析中的许多领域,它们特别适合酶、抗原、抗体、蛋白质、 肽、免疫学、寡核苷酸、DNA、细胞、病毒或病原体试验。

本发明中,所述术语的定义如下:

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