使用電化學(xué)感測(cè)片測(cè)量樣本的方法技術(shù)

一種使用電化學(xué)感測(cè)片測(cè)量樣本的方法，其包括下列步驟：在樣本偵測(cè)期，施加偵測(cè)電壓至該電化學(xué)感測(cè)片的兩電極之間；經(jīng)靜置期后，在去干擾期，施加第一電壓至該兩電極之間；以及在測(cè)量期，施加第二電壓至該兩電極之間，其中該第一電壓大于該第二電壓，該第一電壓為固定電壓或復(fù)數(shù)脈沖電壓，該第二電壓為固定電壓。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本案提出一種測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x，特別是ー種電化學(xué)感測(cè)片的測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x及其操作方法。
技術(shù)介紹
電化學(xué)感測(cè)系統(tǒng)(Electrochemical Sensor Systems)目前已被廣泛地應(yīng)用在生物樣本分析物的分析檢測(cè)上，例如檢測(cè)血液中的葡萄糖濃度、膽固醇濃度等等。一般來(lái)說(shuō)，這種電化學(xué)感測(cè)系統(tǒng)包含一感測(cè)試片和ー測(cè)量?jī)x，特別是該感測(cè)試片被設(shè)計(jì)為單一次使用、可拋棄式，以供民眾居家生活方便使用。目前已發(fā)展出好幾代分析測(cè)量血液樣本中葡萄糖濃度的酵素方法然而以一般葡 萄糖測(cè)量?jī)x，主要在試劑中使用了葡萄糖氧化酶(簡(jiǎn)稱G0D)與中介物M(mediator)，中介物M—般典型地使用鐵氰化鉀(potassium ferricyanide)。在使用中介物M的感測(cè)試片中，樣本中葡萄糖和酵素和中介物間的反應(yīng)機(jī)制，及后續(xù)的偵測(cè)反應(yīng)式如下Glucose+G0D(M) — Gluconic acid+G0D(red)---(I)G0D(red)+2M(ox) — 2M(red)+G0D(ox)+2H+— (2)2M(red) (Apply Voltage) — 2M(0X)+2e----(3)在上面的反應(yīng)式中，M(m)代表中介物的氧化狀態(tài)，而M(red)代表中介物的還原狀態(tài)。反應(yīng)式⑴ (3)顯示葡萄糖被GOD(M)氧化，將電子傳遞至氧化態(tài)GOD(M)，同時(shí)GOD(M)接收電子變?yōu)檫€原態(tài)GOD(red)，接著，被還原之GOD(red)再將電子轉(zhuǎn)移至上述之氧化態(tài)M(m)，意即M(ox)被還原成M(ral)，該M(ral)會(huì)擴(kuò)散至電極表面，在此固定電壓之施加下，M(red)與電極之間進(jìn)行電訊號(hào)交換，意即電化學(xué)氧化還原反應(yīng)。在一循環(huán)反應(yīng)中產(chǎn)生一感測(cè)電流，該電流將與血液樣本中的葡萄糖濃度成正比。以測(cè)量感測(cè)電流的方式來(lái)測(cè)定樣品中分析物的濃度，此感測(cè)電流稱為柯特雷爾電流(Cottrell current),根據(jù)以下公式i (t) = KnFAC DO. 5t-0'5其中，i為感測(cè)電流的瞬間值；K為ー常數(shù)；n為電子傳遞的數(shù)量(例如，方程式(3)中的n為2)；F為法拉第常數(shù)；A為工作電極的表面積；C為樣本中待測(cè)分析物的濃度；D為試劑的擴(kuò)散系數(shù)；t為ー預(yù)設(shè)電壓施加至電極后的一特定時(shí)間。待測(cè)物的濃度C應(yīng)被檢測(cè)，此濃度與感測(cè)電流i成正比，因?yàn)楦袦y(cè)電流也和工作電極表面積A成正比，因此對(duì)ー準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)x來(lái)說(shuō)，精確定義的感測(cè)試片之工作電極表面積為ー關(guān)鍵因素。此外，如Cottrell公式所示，當(dāng)施加預(yù)設(shè)電流至電極后，以時(shí)間為函數(shù)的感測(cè)電流，會(huì)隨著時(shí)間的平方根而下降。因此當(dāng)ー電壓施加至電極的時(shí)點(diǎn)，對(duì)Cottrell current的實(shí)時(shí)測(cè)量的控制，是準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)x所需的另一重要因素。諸如此類的傳感器和測(cè)量?jī)x在專利文件中例如US 5，266，179，US 5，366，609或EP 1272 833 被揭露。在上述文件中所揭露的測(cè)量?jī)x操作方法大致相同。首先，插入ー感測(cè)試片至測(cè)量?jī)x中，在測(cè)量?jī)x中感測(cè)試片的適當(dāng)插入是由機(jī)械式和/或電子式的開關(guān)或接觸來(lái)偵測(cè)。當(dāng)一感測(cè)試片被適當(dāng)插入后，使用者被要求提供樣本，典型地為一滴血。血液樣本接著進(jìn)入感測(cè)試片的一反應(yīng)區(qū)，該反應(yīng)區(qū)具有至少ニ電極，且該電極被試劑所覆蓋。習(xí)知測(cè)量?jī)x的ー個(gè)缺點(diǎn)就是這種樣本存在的偵測(cè)問(wèn)題，在ー樣本存在偵測(cè)期，施加一電壓至電極以偵測(cè)樣本是否存在反應(yīng)區(qū)，然而此電壓會(huì)導(dǎo)致電流的消耗(即電子的消 耗)，此電流是因試劑和待測(cè)樣本間的反應(yīng)所造成。電流的消耗與樣本中待測(cè)分析物的濃度相關(guān)，因此在樣本存在偵測(cè)期的消耗電流會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的誤差，尤其是當(dāng)待測(cè)樣本分析物相當(dāng)小或是測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)時(shí)間相當(dāng)短時(shí)，電流消耗問(wèn)題則特別重要。ー但充分的樣本量已存在于反應(yīng)區(qū)，第二個(gè)步驟便是于ー特定期間混合樣本和試齊U。這個(gè)特定期間也叫做靜置期(incubation period),靜置完成后,第三步驟便開始測(cè)量，此期間稱為測(cè)量期。習(xí)知測(cè)量?jī)x的另一個(gè)問(wèn)題即與靜置期有夫，靜置期是為了使樣本和試劑能混合和溶解，需要一段特定的時(shí)間來(lái)完成此混合和溶解。溶解的完成會(huì)受ー些參數(shù)影響，例如室溫或使用者的血液樣本狀況，例如當(dāng)室溫較低或病人血液中的脂肪比例較高時(shí)，溶解就會(huì)比較慢。假如在溶解未完全之前就進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的感測(cè)電流，因此必須選擇足夠的靜置時(shí)間，例如溶解所需的最長(zhǎng)時(shí)間，以確保在所有情況下都能精確的測(cè)量。假如在靜置期間施加ー電壓，那么在靜置期就會(huì)開始消耗電流，因?yàn)槿芙獾臓顩r不同，電流的消耗量會(huì)不穩(wěn)定，因此若施加電壓就又會(huì)造成測(cè)量誤差，但若于靜置期間內(nèi)，不施加任何電壓雖可避免電流消耗，卻需要較長(zhǎng)之時(shí)間才得使樣本與試劑完全混合與溶解。且容易受到氧干擾(Oxygen interference),而影響測(cè)量之準(zhǔn)確度。例如習(xí)知技術(shù)美國(guó)專利US 4,224，125之血糖量測(cè)方法之電壓操作模式，其系于樣本進(jìn)入時(shí)，施加一預(yù)定電壓至電極系統(tǒng)，立即以不斷電方式再量測(cè)穩(wěn)定電流(steadycurrent)與濃度關(guān)系。雖然采取之不斷電方式，可有效幫助試劑溶解，但同時(shí)也增加電流消耗，因此于測(cè)量期中，無(wú)法累積分析物反應(yīng)強(qiáng)度而降低訊號(hào)強(qiáng)度，而造成測(cè)量偏差。另外ー些先前技術(shù)文件，美國(guó)專利US 5，108，564與US 5，352351揭露在ー開路(open circuit)中進(jìn)行靜置，雖靜置期未施加任何電壓，可避免電流消耗，但若不施加電壓，樣本中會(huì)有氧氣泡產(chǎn)生并堆積于電極表面，使電極的有效工作面積降低，而影響測(cè)量之準(zhǔn)確度，且需要較長(zhǎng)之時(shí)間才得使樣本與試劑完全混合與溶解。習(xí)知測(cè)量?jī)x的另一個(gè)缺點(diǎn)就是電化學(xué)生物感測(cè)片一直存在著干擾物問(wèn)題，如尿酸(uric acid)、維生素C(ascorbicacid)、こ烯基酹(acetaminophen)以及其它體內(nèi)代謝或體外攝入的物質(zhì)等，以影響著血糖以及其它待測(cè)物檢測(cè)的結(jié)果，雖然美國(guó)專利US 5653863則揭露一種電壓施加方式，其電壓施加模式為(I)于樣本進(jìn)入后，提供正電壓(稱burn-off脈沖)于兩電極間(0. I 0. 9V,1-15秒),以減少背景偏差；(2)進(jìn)入停滯期(delay period) (10-40秒)立即斷電形成開路，使介電化學(xué)氧化還原反應(yīng)中斷，(3)提供讀取電壓(read pulse)以量測(cè)分析物濃度，由樣本進(jìn)入后則立即施加burn-off電壓施加，除了可減少背景值干擾，同時(shí)利用所量測(cè)之電流，除了用以判斷樣本是否進(jìn)入，但由于較長(zhǎng)時(shí)間的burn-off電壓施加也造成較多的電流消耗，雖然于靜置期中，立即進(jìn)行斷電以減少耗電量之方法，但則需要較長(zhǎng)之時(shí)間才得使樣本與試劑完全混合與溶解，亦可能受到氧干擾影響，而產(chǎn)生量測(cè)誤差。綜合以上技術(shù)缺失，我再雖然于臺(tái)灣專利1334026作為此案之參考文獻(xiàn)揭露ー種測(cè)量?jī)x的操作方法，可于樣本存在偵測(cè)期與靜置期(incubation period)中，施加連續(xù)電壓脈沖的形式至感測(cè)試片之電極上，除了可減少電流的消耗與減少氧氣泡產(chǎn)生以提高檢測(cè)精準(zhǔn)度，同時(shí)可有效幫助試劑與樣本混合反應(yīng)，并減少混合時(shí)間，但靜置期所施加的電壓的最大值高到足以使該感測(cè)試片的ー試劑中的一中介物M自ー還原狀態(tài)Mtod)氧化為一氧化狀態(tài)M(m)，且該最大值低到足以避免該試劑中的H2O2被氧化，由于施加電位較低，因此較無(wú)法氧化掉樣本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種使用一電化學(xué)感測(cè)片測(cè)量一樣本的方法，包括下列步驟：在一樣本存在偵測(cè)期，施加一偵測(cè)電壓于該電化學(xué)感測(cè)片的兩電極之間；經(jīng)一靜置期后，在一去干擾期，施加一第一電壓于該兩電極之間；以及在一測(cè)量期，施加一第二電壓于該兩電極之間，其中該第一電壓大于該第二電壓，該第一電壓為固定電壓或復(fù)數(shù)脈沖電壓，該第二電壓為固定電壓。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐振騰，蘇俊瑋，陳界行，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華廣生技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：