專(zhuān)利名稱：一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物傳感器芯片/試條，具體涉及一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物
傳感器芯片/試條，屬醫(yī)用生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)用生物傳感器芯片/試條進(jìn)行生物指標(biāo)檢測(cè)已為人所知所用。最大的優(yōu)點(diǎn) 是簡(jiǎn)單快速，一滴指血，就可以即測(cè)即得所需要的結(jié)果。需要說(shuō)明的是，這樣測(cè)得的結(jié)果，都 依據(jù)醫(yī)院用靜脈血的血清/血漿的結(jié)果為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，從而聲稱其指血測(cè)得的結(jié)果'等同與' 醫(yī)院血清/血漿測(cè)得的結(jié)果。已經(jīng)廣泛使用的這類(lèi)生物傳感器芯片/試條用于血糖檢測(cè)， 最近又有用指血檢測(cè)膽固醇，甘油三酯等與健康有關(guān)的參數(shù)。但是血液中存在紅白血球占 有相當(dāng)?shù)捏w積，這些因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果有直接的影響，這也是用生物傳感器芯片/試條測(cè)指 血是得不到真正等同醫(yī)院用靜脈血的血清/血漿(去掉紅白血球)的測(cè)試結(jié)果，只是用類(lèi) 比法校正到'等同'的結(jié)果。這也是造成測(cè)試結(jié)果有誤差的主要原因所在。在醫(yī)院里，通常 是用離心的方法把血液中的紅白血球去掉。雖然該方法簡(jiǎn)便快捷，但是測(cè)試即能得到結(jié)果 的生物傳感器芯片/試條測(cè)試法不具備實(shí)現(xiàn)直接測(cè)試血清/血漿的條件，而只能測(cè)試指血 全血，即測(cè)試混合有紅白血球的全血。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的
生物傳感器芯片/試條，它包括一個(gè)由兩片膜/片之間的空間形成的微型血液室，其中一個(gè)
具有空洞的親水性的膜/片，另一個(gè)是疏水性的膜/片；一個(gè)可進(jìn)行化學(xué)和生化反應(yīng)的工作
區(qū)間，該區(qū)間和親水膜/片相連接或鄰近；一個(gè)可以使血液進(jìn)入微型血液室的入口。在使用
全血時(shí)，血液可以通過(guò)該入口進(jìn)入介于疏水和親水膜/片之間微型血液室，借助兩個(gè)膜/片
之間的表面張力的不同迫使至少部分血漿通過(guò)親水膜/片而流到酶工作區(qū)間。 本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試
條，其特征是它包括一個(gè)由兩片膜/片之間的空間形成的微型血液室，其中一個(gè)具有空洞
的親水性的膜/片，另一個(gè)是疏水性的膜/片，一個(gè)可進(jìn)行化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間，該
區(qū)間和親水膜/片相連接或鄰近， 一個(gè)可以使血液進(jìn)入微型血液室的入口 。 所述的生物傳感器芯片/試條含有一個(gè)基片，所述基片上附著不少于一個(gè)工作電
極、不少于一個(gè)參比電極，所述工作電極和參比電極分別自基片的采樣端延伸到檢測(cè)端，所
述采樣端具有不少于一個(gè)干酶活性特征的反應(yīng)區(qū)域。 所述的工作電極和參比電極之上覆蓋有多孔親水膜/片材料，該親水材料和其上 方的另一個(gè)疏水性的膜/片形成微型血樣室。 所述的夾在親水和疏水膜/片之間形成的微型血樣室的高度不小于30微米。
所述的多孔親水膜/片，其孔洞尺寸為0. 2-5微米，親水膜/片和純水的接觸角度 不大于30度。
所述的多孔親水膜/片，是一種PC (polycarbonate)，或PET，或PS (polystyrene)， 或其它材料做成，也可以是一種以上材料做成的復(fù)合材料。 所述的疏水性膜/片，其材料是PET，或其它疏水性材料，疏水性膜/片和純水的接 觸角度不小于50度。 所述的疏水性和親水性膜/片，其厚度不小于20微米。 所述的基片、工作電極、參比電極，其基片的材質(zhì)是PET，厚度0.05-2mm，所述電極 的材質(zhì)為Au、 Pt、 Pd、石墨之一，其厚度在5nm-30 y m。 所述的化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間和干酶活性特征的反應(yīng)區(qū)域，酶體系由如下但 不限于如下酶組成的體系脂蛋白脂肪酶；甘油激酶，磷酸甘油氧化酶，膽固醇酯酶，膽固 醇脫氫酶，膽固醇氧化酶，葡萄糖氧化酶，血紅蛋白酶，葡萄糖氧化酶，乳酸脫氫酶，蘋(píng)果酸 脫氫酶，膽紅素氧化酶，抗壞血酸氧化酶，過(guò)氧化物酶，尿酸酶，膠原酶，透明質(zhì)酸酶，蛋白 酶，蛋白水解酶，淀粉酶，脂肪酶，酵母抽提物等；非酶體系類(lèi)如，纖維素，淀粉，親水性高分 子和親水性有機(jī)無(wú)機(jī)物等，進(jìn)行不少于以下一種參數(shù)的測(cè)試膽固醇，甘油三酯，血糖，血糖 蛋白，乳酸，尿酸，血液pH，血氧，血液中離子鉀，鈉，鈣，鎂，HC03—， P043—，氧分壓，C02分壓。
所述的化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間和干酶活性特征的反應(yīng)區(qū)域，其幾何形狀可以 是一個(gè)或多個(gè)形狀，包括矩形、梯形、三角形、圓、半圓、圓弧、橢圓、橢半圓、橢圓弧之一，或 其組合。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該生物傳感器芯片/試條包括一個(gè)由兩片膜/片之間的空間形 成的微型血液室，其中一個(gè)具有空洞的親水性的膜/片，另一個(gè)是疏水性的膜/片；一個(gè)可 進(jìn)行化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間，該區(qū)間和親水膜/片相連接或鄰近；一個(gè)可以使血液進(jìn) 入微型血液室的入口 。在使用全血時(shí)，血液可以通過(guò)該入口進(jìn)入介于疏水和親水膜/片之 間微型血液室，借助兩個(gè)膜/片之間的表面張力的不同迫使至少部分血漿通過(guò)親水膜/片 而流到酶工作區(qū)間，從而得到直接測(cè)試血清/血漿的結(jié)果。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 圖1是一個(gè)生物傳感器芯片/試條的微型血液室的分層次的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是從有進(jìn)血口端的俯視圖； 圖3是過(guò)濾紅白血球的理論模型示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2所示，該發(fā)明涉的生物傳感器芯片/試條結(jié)構(gòu)有4個(gè)層面。基材10上形 成分析電極(如酶電極)，上面有兩個(gè)電極IIA和IIB。電極基本材料可以含有C， Au， Ag， Pt，Pd，Cu，Al，AgCl或其混合物。電極IIA和11B的寬度不小于O. 001mm，厚度不小于5nm。 電極制作的方法可以多種，包括等離子化學(xué)沉積法，絲網(wǎng)印刷法，定量狹縫液體沉積法，噴 吐法等等。分析用電極，如生物(以酶為基礎(chǔ)的)工作漿料12，分布在如圖所示的電極IIA， 或11B，或同在11A和11B上。至于采用哪種形式，取決于實(shí)際應(yīng)用需要，如根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的 需要和/或配方的需要決定。 親水多孔膜20置于基材10之上。其材料可以是PET或PC (polycarbonate),
4PS (polystyrene)，或其它材料，孔尺寸以0. 2-5微米為準(zhǔn)。親水多孔膜20材料的另外一種 結(jié)構(gòu)形式也可以是由PET， PC， PS或其它材料復(fù)合組合，要求是其形成復(fù)合材料具有0. 2-5 微米的多孔存在，使得液體，如血漿可以通過(guò)，但是大于0. 2-5微米的固體或半固體不能通 過(guò)。親水多孔材料20正好置于工作的酶材料之上將其覆蓋，其尺寸一定要大于含酶材料面 積。在多孔材料之上是疏水性絕緣材料30把含酶材料之外的面積覆蓋同時(shí)也把分析工作 電極(如酶工作電極)有效面積，即測(cè)量血液的面積固定了。疏水性膜/片材料50覆蓋在 親水的材料20之上，其材料可以是PET，或其它材料。血液入孔就開(kāi)在材料50上。起到墊 片作用的片材40A和40B置于疏水材料50和親水材料20 (包括絕緣材料30)之間，并留出 空間41使得液體可以通過(guò)此空間，再通過(guò)親水膜20進(jìn)入到酶工作材料12上。這樣全部的 結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，就形成微型血液工作室60 了 ?？锥?1為微型血液工作室60提供進(jìn)樣(如 血液)的必備結(jié)構(gòu)。測(cè)試液工作區(qū)域12和親水材料20相連或接近，距疏水材料50較遠(yuǎn)。 兩者之間的距離取決于材料30，40A和40B的厚度。 在應(yīng)用時(shí)，測(cè)試液(如血液)是通過(guò)孔洞51進(jìn)入工作室60的。這樣測(cè)試液(如 血液)正好置于親水20和疏水50材料之間。如果樣品是血液的話，紅白血球因其尺寸大 于5微米，將留在工作微型樣品空間60中，而血漿通過(guò)親水的膜/片20的孔洞滲透到酶工 作區(qū)域12上。以上敘述僅僅基于示意圖l和圖2，該發(fā)明并不限于此圖。如上述介于疏水 膜/片和印有工作漿料的基片間，可以用其它形式的具有類(lèi)似或同等功能的具有親水性能 的膜/片作為支撐物。又如，生物傳感器芯片/試條可以設(shè)計(jì)成不同圖示的'三明治'的樣 式。又如，血液入口可以不設(shè)置在疏水膜/片的上端而在側(cè)端、面的其它部位，如在圖示的 A或B的位置，或不設(shè)在圖示51的位置而在工作區(qū)域60的邊緣的位置。又如，本發(fā)明并不 限于兩個(gè)電極，可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上的電極(即，除了 IIA和11B之外，再加，11C，11D，等 等電極)。該發(fā)明也不限于一個(gè)酶體系測(cè)試一個(gè)參數(shù)，在同一個(gè)芯片/試條上可設(shè)置多個(gè)酶 體系從而一滴血測(cè)試多個(gè)血液參數(shù)。
發(fā)明物理原理 現(xiàn)在再來(lái)看看該發(fā)明的原理。圖3示意圖可以簡(jiǎn)要地說(shuō)明該該發(fā)明是如何借助于 物理自然力而能夠把液體從液體腔，通過(guò)親水的膜/片，從親水的膜/片的一面推到另一 面。 如圖3所示，膜/片40是疏水性材料，而膜/片20是親水性材料。物理原理可以 這樣來(lái)看表面張力的分布一滴液體滴到這兩個(gè)材料上，每個(gè)材料將會(huì)有三個(gè)表面張力存 在，l)固體-氣體界面張力Ysa，2)固體-液體界面張力Ysl，3)液體-氣體界面張力Yla，
讓我們用簡(jiǎn)單的方法來(lái)分析問(wèn)題。如果我們僅僅考慮與本發(fā)明相關(guān)的垂直于表面 的張力F1和F2，并定義張力向下為正張力，張力向上為負(fù)張力，用數(shù)學(xué)公式表示即是
Fl = Y la Sin 9 1
F2 = - Y la Sin 9 2 如果兩個(gè)基片40和20逐漸靠近，直到把液體夾在兩個(gè)片材之間，這樣在平衡是的 合力F是 F = Fl+F2 = Y la(Sin 9 1-Sin 9 2) 對(duì)于向圖1體系中的疏水材料50和親水材料20，按照以上分析原理，平衡的合力 F是正值(表明力向下)而且一定大于O，這是因?yàn)橐后w的接觸角ei> 9 2。
實(shí)際上，本發(fā)明的親水性材料的選擇，可以使得材料e 2角幾乎是0度。這樣使得 F2( = - y laSin 9 2^0) —定趨于0。因此，兩個(gè)張力Fl和F2的比值，即Fl/F2將是非常 大，這樣的力量自然就迫使液體從里面，并通過(guò)多孔的親水性膜/片流到外面。顯而易見(jiàn)， 以上示意圖過(guò)于簡(jiǎn)單，但其發(fā)明的真諦也非常明確，其它設(shè)計(jì)形式可以不同，但其工作原理 均此發(fā)明之中。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其特征是它包括一個(gè)由兩片膜/片之間的空間形成的微型血液室，其中一個(gè)具有孔洞的親水性的膜/片，另一個(gè)是疏水性的膜/片；一個(gè)可進(jìn)行化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間，該區(qū)間和親水膜/片相連接或鄰近；一個(gè)可以使血液進(jìn)入微型血液室的入口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其特征是 所述的生物傳感器芯片/試條含有一個(gè)基片，所述基片上附著不少于一個(gè)工作電極、不少 于一個(gè)參比電極，所述工作電極和參比電極分別自基片的采樣端延伸到檢測(cè)端，所述采樣 端具有不少于一個(gè)干酶活性特征的反應(yīng)區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其特征是 所述的工作電極和參比電極之上覆蓋有多孔親水膜/片材料，該親水材料和其上方的另一 個(gè)疏水性的膜/片形成微型血樣室。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其特 征是所述的夾在親水和疏水膜/片之間形成的微型血樣室的高度不小于30微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其特 征是所述的多孔親水膜/片，其孔洞尺寸為0. 2-5微米，親水膜/片和純水的接觸角度不 大于30度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1，3，4和5所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯 片/試條，其特征是所述的多孔親水膜/片，是一種PC (polycarbonate)，或PET，或 PS (polystyrene)，或其它材料做出。也可以是一種以上材料做成的復(fù)合材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、3、和4所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其 特征是所述的疏水性膜/片，其材料是PET，或其它疏水性材料，疏水性膜/片和純水的接 觸角度不小于50度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1和3-7所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其 特征是所述的疏水性和親水性膜/片，其厚度不小于20微米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其特征是 所述的基片、工作電極、參比電極，其基片的材質(zhì)是PET，厚度0. 05-2mm，所述電極的材質(zhì)為 Au、 Pt、 Pd、石墨之一，其厚度在5nm-30 y m。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，其特 征是所述的化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間和干酶活性特征的反應(yīng)區(qū)域，酶體系由如下但不 限于如下酶組成的體系脂蛋白脂肪酶；甘油激酶，磷酸甘油氧化酶，膽固醇酯酶，膽固醇 脫氫酶，膽固醇氧化酶，葡萄糖氧化酶，血紅蛋白酶，葡萄糖氧化酶，乳酸脫氫酶，蘋(píng)果酸脫 氫酶，膽紅素氧化酶，抗壞血酸氧化酶，過(guò)氧化物酶，尿酸酶，膠原酶，透明質(zhì)酸酶，蛋白酶， 蛋白水解酶，淀粉酶，脂肪酶，酵母抽提物等；非酶體系類(lèi)如，纖維素，淀粉，親水性高分子和 親水性有機(jī)無(wú)機(jī)物等，進(jìn)行不少于以下一種參數(shù)的測(cè)試膽固醇，甘油三酯，血糖，血糖蛋 白，乳酸，尿酸，血液pH，血氧，血液中離子鉀，鈉，鈣，鎂，HC03—， ￡Q43—，氧分壓，C02分壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1、2和10所述的一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條， 其特征是所述的化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間和干酶活性特征的反應(yīng)區(qū)域，其幾何形狀可 以是一個(gè)或多個(gè)形狀，包括矩形、梯形、三角形、圓、半圓、圓弧、橢圓、橢半圓、橢圓弧之一， 或其組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物傳感器芯片/試條，具體涉及一種自動(dòng)過(guò)濾紅白血球的生物傳感器芯片/試條，屬醫(yī)用生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域。它包括有一個(gè)由兩片膜/片之間的空間形成的微型血液室，其中一個(gè)是具有孔洞的親水性的膜/片，另一個(gè)是疏水性的膜/片，一個(gè)可進(jìn)行化學(xué)和生化反應(yīng)的工作區(qū)間，該區(qū)間和親水膜/片相連接或鄰近，一個(gè)可以使血液進(jìn)入微型血液室的入口。所述生物傳感芯片/試條，含有一個(gè)基片。所述基片上附著不少于一個(gè)工作電極、不少于一個(gè)參比電極。所述工作電極和參比電極分別自基片的采樣端延伸到檢測(cè)端。所述采樣端具有不少于一個(gè)干酶活性特征的反應(yīng)區(qū)域。
文檔編號(hào)C12Q1/44GK101710094SQ200910234120
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者張祥成 申請(qǐng)人:張祥成