[发明专利]电极、电化学传感器和设备以及其操作方法

说明书

相关申请

本申请要求于2008年11月13日提交的GB 08208175.5的优先权，将其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及利用电极、传感装置和传感设备的过程、用途和方法以及传感系统。本发明特别地，但不完全是，涉及收集生物医学数据和/或信息。

背景技术

一些胃肠道(GI)病症难于检测，当前的检测系统将摄像传感器装入可吞咽的丸剂中，但其通常不足以精确地在早期检测问题。胃肠道出血是一些疾病例如克罗恩氏病、溃疡性结肠炎、溃疡和癌症的常见症状。除非其达到出现其它症状(例如贫血)的程度或者如果粪便中带有鲜血，胃肠道中的出血不会引起注意。到此时，疾病通常已经达到了晚期。在肠癌的情况下，息肉在癌变之前通常会出血。因此，如果可在早期检测出息肉，就可安全地除去息肉并且成功地治疗癌症。现有一些已知的粪便潜血(FOB)测试用于测试粪便中存在的血。这些试验通常基于血红蛋白的类似过氧化物酶的行为或基于免疫测定。

一种已知的FOB测试使用愈创木树脂浸渍的卡片。愈创木树脂(提取自树木)会在存在氧化剂时变色。该测试利用了这样的事实：血红蛋白通过过氧化氢催化愈创木树脂中的酚类化合物(α-愈创木酯酸)的氧化，从而形成高度共轭的蓝色苯醌类化合物。在基于愈创木树脂的FOB测试中，由患者将粪便样品涂抹在浸渍了愈创木树脂的卡片上。在将卡片送往分析之前，通常需要对三份粪便中的每一份收集两个样品。在分析实验室中，将过氧化氢显色溶液应用于该卡片上，如果样品中存在血液，结果会出现蓝绿色。

上述FOB测试可用于筛选测试，其中患者通过邮件或者本地医生接受测试，患者采集自己的粪便样品并将其涂敷在卡片上，然后将卡片送回实验室进行分析。对这些测试的接受因人而异，尤其是在老年人和不同种族或社会背景的人中，其原因可能是由于采集样品并将其涂于卡片上的令人不快的性质。

作为上述筛选卡片的替代，WO2006/0805087公开了一种传感设备，该设备包括具有传感器元件阵列的可吞咽丸，其中每个元件都是用于检测将传感器阵列设置在其中的环境中相同分析物的存在的生物传感器。阵列中的传感器元件的活化使得存在于传感器元件的环境中的分析物，例如血红蛋白，催化第一试剂例如α-愈创木酯酸与第二试剂间的化学反应，并通过传感器元件检测化学反应，从而确定传感器元件的输出。第一试剂一般包含在传感器的试剂空间内，传感器的试剂空间是加盖的，并且如果需要的话，可以通过移除盖子将试剂暴露到局部环境中以提供第一试剂。

提供包括带有可移动盖子的试剂空间的传感器使得可吞咽的丸剂的设计变得复杂。需要一种替代的传感器，其具有易于操作和易于制造的设计。

本发明特别适用于这样的系统，在其中带有传感器的可吞咽的胶囊被病人吞咽并且通过无线电或其它通信连接将从体内收集的数据发送到体外的基站。然而，本发明不仅限于这种应用，其也可用于为植入人体所设计的传感装置。本发明还可用于局部应用，例如，在伤口敷料中。本发明还可用于动物，特别是但不限于农业家畜，例如牛羊和猪。不仅是针对哺乳动物的应用，针对非哺乳动物的应用，例如养鱼场的鱼，也是可以的。

本发明还可以用于受试者取样的分析。具有传感器的分析装置可用于样品的快速、定性测定，特别是用于一种确定蛋白质例如血红蛋白处于生理水平或临床水平。

虽然本发明的一些方面涉及设备例如可吞咽的丸子，其它方面提供了用于分析生物样品的改进的传感器。这些传感器可用于作为市场上的例如上面讨论的卡片的那些传感器的替换物。本发明的传感器提供了更快的结果而且不需要适当经验的分析技术人员。

发明概述

本发明采取了三种相关开发的形式，即电极、电化学传感器和传感设备，其将在下文中说明。每个开发都具有数个方面。应该理解，除非上下文另有要求，可以将任意开发的方面相互结合。与此类似，除非上下文另有要求，优选和/或任选的特征可单独或一起与任何开发的任何方面相结合。

本发明第一个方面提供了用于检测蛋白质的电极，该电极包括：

具有含有碳或石墨的导电基质的工作电极，所述导电基质含有第一试剂和第二试剂，所述第二试剂是第一试剂的氧化剂或其前体，

其中所述第一试剂与所述氧化剂的反应是可由蛋白质催化的，以在所述工作电极提供可检测信号。

本发明第二个方面提供了用于检测蛋白质的电极，该电极包括：

具有导电多孔基质的工作电极，所述导电多孔基质含有第一试剂和第二试剂，所述第二试剂是第一试剂的氧化剂或其前体；