[go: up one dir, main page]

DK170103B1 - Electrochemical biosensor and biosensor membrane - Google Patents

Electrochemical biosensor and biosensor membrane Download PDF

Info

Publication number
DK170103B1
DK170103B1 DK209990A DK209990A DK170103B1 DK 170103 B1 DK170103 B1 DK 170103B1 DK 209990 A DK209990 A DK 209990A DK 209990 A DK209990 A DK 209990A DK 170103 B1 DK170103 B1 DK 170103B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
layer
membrane
sensor
cellulose
glucose
Prior art date
Application number
DK209990A
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK209990A (en
DK209990D0 (en
Inventor
Anne Rosengaard Eisenhardt
Original Assignee
Radiometer Medical As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Radiometer Medical As filed Critical Radiometer Medical As
Priority to DK209990A priority Critical patent/DK170103B1/en
Publication of DK209990D0 publication Critical patent/DK209990D0/en
Priority to AU85213/91A priority patent/AU8521391A/en
Priority to PCT/DK1991/000248 priority patent/WO1992004438A1/en
Publication of DK209990A publication Critical patent/DK209990A/en
Application granted granted Critical
Publication of DK170103B1 publication Critical patent/DK170103B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description

i DK 170103 B1in DK 170103 B1

ELEKTROKEMISK BIOSENSOR SAMT BIOSENSORMEMBRANELECTROCHEMICAL BIOSENSOR AND BIOSENSOR MEMBRANE

Opfindelsen angår en elektrokemisk biosensor af den i 5 krav l's indledning nævnte art.The invention relates to an electrochemical biosensor of the kind mentioned in the preamble of claim 1.

Elektrokemiske biosensorer har været genstand for megen opmærksomhed siden en glucosesensor første gang blev beskrevet af Clark et al. i "Annals of the New York 10 Academy of Science" 102 (1962) 29-45.Electrochemical biosensors have been the subject of much attention since a glucose sensor was first described by Clark et al. in "Annals of the New York 10 Academy of Science" 102 (1962) 29-45.

I elektrokemiske biosensorer indgår et immobiliseret enzym, som anvendes til at nedbryde en biokemisk analyt eller et substrat - oftest under forbrug af oxygen.Electrochemical biosensors include an immobilized enzyme that is used to degrade a biochemical analyte or substrate - most often when consuming oxygen.

15 Koncentrationen eller aktiviteten af substratet måles med sådanne biosensorer ved at bestemme den forbrugte mængde oxygen eller den dannede mængde af et reaktionsprodukt fra substratets omsætning med oxygen, for eksempel hydrogenperoxid. En forudsætning for at der kan 20 opnås en lineær sammenhæng mellem biosensorens signal og substratkoncentrationen er dels, at der er overskud af oxygen til stede ved enzymet, da oxygen - og ikke substratet - ellers-bliver den begrænsende faktor, og dels at substratkoncentrationen ved enzymet er væsent-25 ligt mindre end enzymets Km-værdi, hvor Km er Michae-lisMenten konstanten.The concentration or activity of the substrate is measured with such biosensors by determining the amount of oxygen consumed or the amount of reaction product produced from the substrate's reaction with oxygen, for example hydrogen peroxide. A prerequisite for achieving a linear relationship between the signal of the biosensor and the substrate concentration is partly that there is excess oxygen present at the enzyme, since oxygen - and not the substrate - otherwise - becomes the limiting factor and partly that the substrate concentration at the enzyme is substantially less than the Km value of the enzyme, where Km is the Michae lisMenten constant.

Et eksempel på elektrokemisk biosensor er en elektrokemisk glucosesensor, hvor enzymet glucoseoxidase anven-30 des til at nedbryde glucose ifølge reaktionsskemaet: glucose + 02 + gluconsyre + H202 DK 170103 B1 2An example of electrochemical biosensor is an electrochemical glucose sensor in which the enzyme glucose oxidase is used to break down glucose according to the reaction scheme: glucose + 02 + gluconic acid + H202 DK 170103 B1 2

Som det fremgår af reaktionsskemaet er det muligt at måle koncentrationen eller aktiviteten af glucose i en prøve ved at bestemme enten den forbrugte mængde oxygen eller den dannede mængde hydrogenperoxid. Den dannede 5 mængde hydrogenperoxid kan måles polarografisk ved oxidationsreaktionen: H202 ->· 2H+ + 02 + 2e* 10 Under førnævnte forudsætning af at der er overskud af oxygen til stede, og at substratkoncentrationen ved enzymet er væsentlig mindre end enzymets Km-værdi, kan H202-oxidationsstrømmen benyttes som et udtryk for glu-coseindholdet.As shown in the reaction scheme, it is possible to measure the concentration or activity of glucose in a sample by determining either the amount of oxygen consumed or the amount of hydrogen peroxide formed. The amount of hydrogen peroxide formed can be measured polarographically by the oxidation reaction: H 2 O 2 -> 2 H + + O 2 + 2e * 10 Under the aforementioned assumption that excess oxygen is present and that the substrate concentration at the enzyme is substantially less than the enzyme Km value, The H 2 O 2 oxidation stream is used as an expression of the glucose content.

1515

Der har været meget udviklingsarbejde forbundet med at tilvejebringe biosensorer, der ved måling direkte på helblod har et lineært respons over hele det klinisk relevante koncentrationsområde for den biokemiske ana-20 lyt. Glucosesensorer med lineært respons over hele det klinisk relevante glucoseområde (0,5-30 mM) er nu beskrevet, dels i beskrivelsen til US patent nr. US 4759828 (Young) og dels af Shichiri M. et al. i "We-arable-type Artifical Endocrine Pancreas with Needle-25 type Glucose Sensor", Lancet 2 (1982) 1129-1131 og af Abe H. et al. i beskrivelsen til USA patent nr. US 4515584. Disse sensorers særlige responsegenskaber er opnået som følge af, at der mellem enzymet og den prøve, hvis glucoseindhold ønskes bestemt, er tilvejebragt 30 en membran, der begrænser diffusionen af glucosemoleky- * ler.There has been much development work on providing biosensors which, when measured directly on whole blood, have a linear response over the entire clinically relevant concentration range of the biochemical analyte. Glucose sensors with linear response over the entire clinically relevant glucose range (0.5-30 mM) are now described, partly in the description of US Patent No. US 4759828 (Young) and partly by Shichiri M. et al. in "We-arable-type Artificial Endocrine Pancreas with Needle-25 Type Glucose Sensor", Lancet 2 (1982) 1129-1131 and by Abe H. et al. in the specification to US Patent No. US 4515584. The special response properties of these sensors have been obtained because a membrane is provided between the enzyme and the sample whose glucose content is desired to be determined which limits the diffusion of glucose molecules.

Det har nu vist sig, at biosensorer, der i lighed med glucosesensoren ifølge Shichiri eller Abe har en po-35 lyurethanmembran eksponeret over for prøven, ganske 4 DK 170103 B1 3 vist giver stort set sensoruafhængige måleresultater ved måling på vandige prøver, men derimod ikke er i stand til at give sensoruafhængige måleresultater, når prøven er helblod. Sensorerne giver i varierende grad 5 for lave målinger på helblod og også på vandige opløsninger, der efterfølger en helblodsmåling, uanset at de var i stand til at måle ens på vandige opløsninger, inden de blev benyttet til helblodsmåling.It has now been found that biosensors which, similar to the glucose sensor of Shichiri or Abe, have a polyurethane membrane exposed to the sample, show quite a large number of sensor independent measurement results when measured on aqueous samples, but not is capable of providing sensor independent measurement results when the sample is whole blood. The sensors to varying degrees give too low measurements on whole blood and also on aqueous solutions that follow a whole blood measurement, even though they were able to measure similarly on aqueous solutions before being used for whole blood measurement.

10 Opfindelsens formål er derfor at tilvejebringe en biosensor, som i højere grad end de hidtil kendte biosensorer giver sensoruafhængige måleresultater ved helblodsmålinger .The object of the invention is therefore to provide a biosensor which, to a greater extent than the known biosensors, gives sensor independent measurement results in whole blood measurements.

15 Dette opnås med en biosensor, der er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte.This is achieved with a biosensor which is peculiar to the characterizing part of claim 1.

Kombinationen af substratbegrænsende lag og et beskyttelseslag, som omfatter eller består af et cellulose-20 eller et cellulosederivatmateriale er hidtil ukendt og gør det som nævnt muligt at tilvejebringe en biosensor, som er væsentligt forbedret i forhold til biosensorer uden dette beskyttelseslag. Således elimineres med beskyttelseslaget den store sensor til sensor varia-25 tion, som sensorerne uden beskyttelseslag udviser i forbindelse med helblodsmålinger. Dette vil også fremgå af nedenstående sammenligningseksempel.The combination of substrate-limiting layers and a protective layer comprising or consisting of a cellulose or cellulose derivative material is novel and allows, as mentioned, to provide a biosensor which is substantially improved over biosensors without this protective layer. Thus, with the protective layer, the large sensor to sensor variation eliminated by the sensors without protective layers in connection with whole blood measurements is eliminated. This will also be apparent from the comparative example below.

Det mest foretrukne materiale til beskyttelseslaget 30 omfatter regenereret cellulose, såsom cellofan, men en række celluloseplastmaterialer, såsom celluloseethere eller celluloseestere, for eksempel celluloseacetat, cellulosebutyrat, cellulosepropionat, blandingsestere af disse og ethylcellulose og andre cellulosealkyl- og 35 arylethere, forventes også at være egnede. Blandt andre DK 170103 B1 4 hydrofile materialer, som forventes at være egnede som beskyttelseslag, kan nævnes polyhydroxyethylmethacry-lat.The most preferred material for the protective layer 30 comprises regenerated cellulose such as cellophane, but a variety of cellulosic plastic materials such as cellulose ethers or cellulose esters, for example, cellulose acetate, cellulose butyrate, cellulose propionate, mixed esters thereof and ethyl cellulose, and . Among other DK 170103 B1 4 hydrophilic materials which are expected to be suitable as protective layers may be mentioned polyhydroxyethyl methacrylate.

5 Biosensorer anvendes såvel til in vitro målinger som til in vivo målinger, herunder ekstrakorporeale målinger, hvor prøven føres fra patienten til et målekammer og derefter tilbage til patienten. Et beskyttelseslag af cellofan er særdeles egnet til sådanne in vivo må-10 linger, da materialet er stærkt, tåler desinfektion, er ugiftigt og har god biokompabilitet.Biosensors are used for both in vitro and in vivo measurements, including extracorporeal measurements, where the sample is passed from the patient to a measuring chamber and then back to the patient. A cellophane protective layer is particularly suitable for such in vivo measurements as the material is strong, resistant to disinfection, is non-toxic and has good biocompatibility.

Beskyttelseslaget har fortrinsvis en tykkelse på op til 100 jLtm, navnlig 10-50 μια og især 12-25 μια. Det fore-15 trækkes af hensyn til blandt andet biosensorens responstid at anvende det tyndest mulige beskyttelseslag.The protective layer preferably has a thickness of up to 100 µL, in particular 10-50 µια and especially 12-25 µια. It is preferred to use, among other things, the response time of the biosensor to the thinnest possible protective layer.

I biosensoren ifølge opfindelsen kan dette eventuelt opnås ved at tilvejebringe beskyttelseslaget ved kemisk modifikation af det substratbegrænsende lags væk fra 20 enzymet vendende overflade, således at overfladen ved denne kemiske modifikation bibringes de hydrofile egenskaber ifølge opfindelsen. I en foretrukket udførelsesform ligger beskyttélseslaget og det substratbegrænsende lag tæt sammen. Det foretrukne substratbegrænsende 25 lag er et polyurethanlag, hvis let klæbende overflade er i stand til at fastholde celluloselaget.Optionally, in the biosensor of the invention, this can be achieved by providing the protective layer by chemically modifying the substrate-limiting layer away from the enzyme-facing surface, so that the surface of this chemical modification imparts the hydrophilic properties of the invention. In a preferred embodiment, the protective layer and the substrate-limiting layer are close together. The preferred substrate-limiting layer is a polyurethane layer whose lightly adherent surface is capable of retaining the cellulose layer.

Anvendelse af en cellulosemembran i glucosesensorer er i sig selv velkendt, for eksempel fra nedenstående 30 artikler, patenter og patentansøgninger.Use of a cellulose membrane in glucose sensors is well known in the art, for example, from the following 30 articles, patents and patent applications.

I Clark 1962-artiklen, jvf. ovenfor, er sensormembranen en Cuprophane"-glucoseoxidase-Cuprophanemembran, og det primære formål med Cuprophanemembranerne er at fast-35 holde enzymet glucoseoxidase ved en elektrodeoverflade.In the Clark 1962 article, cf. above, the sensor membrane is a Cuprophane "glucose oxidase-Cuprophane membrane, and the primary purpose of the Cuprophane membranes is to hold the enzyme glucose oxidase at an electrode surface.

DK 170103 B1 5 I beskrivelsen til USA patent nr. US 3539455 (Clark) omtales en elektrokemisk glucosesensor, hvor en cellofanmembran indgår. Glucosesensoren er beregnet til måling på blod, og membranen tjener til at holde en-5 zymet glucoseoxidase på samme side af membranen som anoden og holde blodets enzymer, for eksempel det H202 spaltende katalase, fra det ved den enzymatiske gluco-seomsætning dannede h202.In the specification to US Patent No. US 3539455 (Clark) an electrochemical glucose sensor is disclosed which includes a cellophane membrane. The glucose sensor is intended for measurement on blood, and the membrane serves to keep enzyme glucose oxidase on the same side of the membrane as the anode and to keep the enzymes of the blood, for example, the H 2 O 2 cleavage catalase, from the H2 O 2 formed by the enzymatic glucose reaction.

10 I beskrivelsen til engelsk patent nr. GB 1442303 (Christiansen) omtales en elektrokemisk glucosesensor med en flerlaget membran, hvor det ene lag er et tyndt, tæt lag, som hindrer lavmolekylære stoffer, der ligesom H202 er oxiderbare ved glucosesensorens anodepotential, 15 i at komme i kontakt med anodens arbejdsoverflade.In the disclosure of English Patent GB 1442303 (Christiansen), an electrochemical glucose sensor having a multilayer membrane, wherein one layer is a thin, dense layer which prevents low molecular weight, which, like H202, is oxidizable by the anode potential of the glucose sensor, come into contact with the anode's working surface.

Eksempler på sådanne oxiderbare lavmolekylære stoffer er urinsyre, ascorbinsyre og forskellige medikamenter, især paracetamol. Af hensyn til elektroderesponstiden er det nødvendigt, at det tynde lag er så tyndt, at et 20 mindre tæt lag må anvendes som bærelag. Til dette lag foreslås blandt andet Cuprophane, celluloseacetat eller polymeriseret protein, og til det tynde, tætte lag foreslås et hydrofobt materiale såsom siliconegummi eller et hydrofilt materiale såsom celluloseacetat.Examples of such oxidizable low molecular weight substances are uric acid, ascorbic acid and various drugs, especially paracetamol. For the sake of electrode response time, it is necessary that the thin layer be so thin that a less dense layer may be used as a carrier layer. For this layer, among others, Cuprophane, cellulose acetate or polymerized protein is proposed, and for the thin, dense layer a hydrophobic material such as silicone rubber or a hydrophilic material such as cellulose acetate is proposed.

25 I beskrivelsen til USA patent nr. US 4073713 (Newman) beskrives en glucosesensor med en flerlaget membran, hvor det nærmest anoden liggende lag eller inderlaget er et lag af siliconegummi, methylmethacrylat eller 30 celluloseacetat, som jvf. ovenfor hindrer at oxiderbare stoffer kommer i kontakt med anoden. Laget nærmest prøven eller yderlaget er en diffusionsbarriere, som dels hindrer passage af højmolekylære stoffer og dels giver mekanisk styrke. Der foreslås porøst polycarbonat DK 170103 B1 6 eller methylmethacrylat. Et enzympræparat findes mellem inderlaget og yderlaget. » I beskrivelsen til USA patent nr. US 4172770 (Semersky) 5 omtales et system, hvor en enkeltlaget eller dobbeltlaget membran af cellulosematerialet Spectrapor™ adskiller et reaktionskammer og en elektrokemisk sensor.In U.S. Patent No. 4073713 (Newman), U.S. Pat. contact with the anode. The layer closest to the sample or outer layer is a diffusion barrier which partly prevents the passage of high molecular weight substances and partly gives mechanical strength. Porous polycarbonate DK 170103 B1 6 or methyl methacrylate is proposed. An enzyme preparation exists between the inner layer and the outer layer. »In the US Patent Specification No. 4172770 (Semersky) 5, a system is disclosed wherein a single layer or double layer membrane of the Spectrapor ™ cellulosic material separates a reaction chamber and an electrochemical sensor.

Denne membran i kombination med en kontrolleret strømningshastighed af prøve forbi membranen hindrer inter-10 fererende species i at komme i kontakt med sensorens aktive elektrodeflade.This membrane in combination with a controlled flow rate of sample past the membrane prevents interfering species from contacting the active electrode surface of the sensor.

I beskrivelsen til europæisk patentansøgning nr. EP 25110 (Suzuki) omtales en glucosesensor med en flerla-15 get membran bestående af en indre filtermembran, en enzymmembran og en ydre asymmetrisk semipermeabel membran fremstillet af celluloseacetat omfattende et tyndt semipermeabelt yderlag og et tykt porøst inderlag. Den asymmetriske semipermeable membran angives at forbedre 20 sensorens stabilitet ved måling på helblod i forhold til en sensor med en traditionel semipermeabel ydre membran af reproduceret cellulose eller polycarbonat. Glucosesensorens linearitetsområde er ikke omtalt, og der er kun beskrevet målinger på blod indeholdende 0,2 25 mM glucose, det vil sige et glucoseindhold langt under de klinisk interessante værdier.In the specification of European Patent Application No. EP 25110 (Suzuki), a glucose sensor is disclosed with a multilayer membrane consisting of an inner filter membrane, an enzyme membrane and an outer asymmetric semipermeable membrane made of cellulose acetate comprising a thin semi-permeable outer layer and a thick porous inner layer. The asymmetric semipermeable membrane is stated to improve the stability of the sensor when measured on whole blood relative to a sensor with a traditional semipermeable outer membrane of reproduced cellulose or polycarbonate. The linearity range of the glucose sensor is not discussed, and only measurements on blood containing 0.2 25 mM glucose have been described, that is, a glucose content well below the clinically interesting values.

I beskrivelsen til USA patent nr. US 3948745 (Guil-bault) beskrives en amperometrisk sensor, for eksempel 30 en glucosesensor med en ydre cellofanmembran og et lag af en polymer indeholdende kemisk bundet glucoseoxida-se. Sensoren angives som egnet til blodanalyse og cel- .U.S. Patent No. 4,948,745 to Guilbault discloses an amperometric sensor, for example, a glucose sensor having an outer cellophane membrane and a layer of a polymer containing chemically bound glucose oxidase. The sensor is indicated as suitable for blood analysis and cell.

lofanmembranen angives at være permeabel for den kemiske forbindelse, som bestemmes med sensoren, men be-35 skrivelsen indeholder ingen data for sensoren.The lofan membrane is stated to be permeable to the chemical compound determined by the sensor, but the description contains no data for the sensor.

DK 170103 B1 7DK 170103 B1 7

Endelig omtales i beskrivelsen til USA patent nr. US 4005002 (Racine) en sensor for glucose eller lactat med en mod prøven vendende cellofanmembran. Der måles på en fortyndet biologisk væske, hvilket angives at være 5 nødvendigt af hensyn til sensorens levetid. Sensoren måler ikke på reoxidation af H202, men på reoxidation af en reduceret acceptor.Finally, US Patent No. 4005002 (Racine) discloses a glucose or lactate sensor with a cellophane membrane facing the sample. A diluted biological fluid is measured, which is stated to be necessary for the life of the sensor. The sensor does not measure reoxidation of H2O2, but reoxidation of a reduced acceptor.

Ingen af de ovenfor omtalte litteratursteder leder til 10 at det skulle være ønskeligt eller nærliggende at benytte et ydre hydrofilt beskyttelseslag i en glucose-sensor af den type, som har en membran omfattende et substratbegrænsende lag, og som på grund af tilstedeværelsen af dette lag har et til kliniske anvendelses-15 formål relevant linearitetsområde.None of the above-mentioned literature points to the desirability or proximity of using an outer hydrophilic protective layer in a glucose sensor of the type having a membrane comprising a substrate-limiting layer and which, due to the presence of this layer, has a linearity range relevant for clinical use.

Der findes flere typer elektrokemiske biosensorer.There are several types of electrochemical biosensors.

Specielt kan nævnes potentiometriske, polarografiske, konduktometriske, redoxmediatorbaserede og FET-baserede 20 sensorer, og blandt de polarografiske findes så vel sensorer, der baserer substratbestemmelsen på en bestemmelse af 02 og sensorer, der baserer substratbestemmelsen på en bestemmelse af H202. Gronow M. et al. har givet en nærmere beskrivelse af de forskellige 25 typer elektrokemiske biosensorer i "Biosensors", Royal Society of Chemistry Special Publication, Molecular Biology and Biotechnology £4 (1985) 295-324.Particular mention may be made of potentiometric, polarographic, conductometric, redox mediator-based and FET-based sensors, and among the polarographic are also sensors which base the substrate determination on a determination of 02 and sensors which base the substrate determination on a determination of H 2 O 2. Gronow M. et al. has given a detailed description of the various 25 types of electrochemical biosensors in "Biosensors", Royal Society of Chemistry Special Publication, Molecular Biology and Biotechnology £ 4 (1985) 295-324.

Selv om opfindelsen her kun er eksemplificeret ved en 30 glucosesensor, anses den for at være i lige så høj grad nyttig i forbindelse med andre biosensorer, der måler koncentrationen eller aktiviteten af en biokemisk ana-lyt eller et substrat ved hjælp af et immobiliseret enzym. I særdeleshed anses opfindelsen for anvendelig i 35 forbindelse med biosensorer for følgende biokemiske DK 170103 B1 8 analytter, idet de respektive immobiliserede enzymer er nævnt umiddelbart efter analytten: lactat/lactatoxida- * sef cholesterol/cholesteroloxidase, hypoxanthin/hypo-xanthinoxidase og pyruvat/pyruvatoxidase.Although the invention is exemplified here only by a glucose sensor, it is considered equally useful in connection with other biosensors which measure the concentration or activity of a biochemical analyte or substrate by an immobilized enzyme. In particular, the invention is considered useful in connection with biosensors for the following biochemical analytes, the respective immobilized enzymes being mentioned immediately after the analyte: lactate / lactate oxidase * cholesterol / cholesterol oxidase, hypoxanthine / hypoxanthine oxidase / pyruvate oxidase .

5 I en foretrukket udførelsesform for sensoren ifølge opfindelsen er arbejdselektroden en platinanode med en blotlagt arbejdsoverflade, hvorpå der er tilvejebragt en belægning af celluloseacetat. Denne belægning hin-10 drer, at lavmolekylære stoffer såsom for eksempel as-corbinsyre og paracetamol, der er oxiderbare ved arbe jdselektr odens potential, når frem til arbejdselektroden, oxideres og dermed interfererer med substratbestemmelsen. Det har vist sig, at et ganske tyndt 15 lag af for eksempel 2-25, fortrinsvis 3-15 og især 5-10 μιη's tykkelse er tilstrækkeligt til at hindre de interfererende stoffer i at genere glucosebestemmelsen.In a preferred embodiment of the sensor according to the invention, the working electrode is a platinum anode with an exposed working surface on which a coating of cellulose acetate is provided. This coating prevents low molecular weight substances such as, for example, ascorbic acid and paracetamol, which are oxidizable by the potential of the working electrode, reach the working electrode, and thus interfere with the substrate determination. It has been found that a quite thin layer of, for example, 2-25, preferably 3-15, and especially 5-10 μιη in thickness is sufficient to prevent the interfering substances from interfering with the glucose determination.

Laget ønskes så tyndt som muligt af hensyn til sensorens responstid, som stiger med stigende tykkelse af 20 celluloseacetatlaget.The layer is desired as thin as possible for the response time of the sensor, which increases with increasing thickness of the cellulose acetate layer.

I en yderligere foretrukket udførelsesform for opfindelsen er det substratbegrænsende lag et hydrofobt plastlag, især et polyurethanlag. Tykkelsen af de hy-25 drofobe plastlag er fortrinsvis 0,1-10 μιη, navnlig 0,2-5 μιη og især 0,5-3 μη.In a further preferred embodiment of the invention, the substrate-limiting layer is a hydrophobic plastic layer, in particular a polyurethane layer. The thickness of the hydrophobic plastic layers is preferably 0.1-10 μιη, in particular 0.2-5 μιη and most preferably 0.5-3 μη.

Opfindelsen angår også en sensormembran af den i indledningen til krav 7 angivne type og med de ejendomme-30 ligheder, der er angivet i krav 7, 8, 9 og 10.The invention also relates to a sensor membrane of the type set forth in the preamble of claim 7 and having the properties set forth in claims 7, 8, 9 and 10.

Opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret i forbindelse med tegningen, hvor DK 170103 B1 9 FIG. 1 viser et billede af sensoren ifølge opfindelsen anbragt i et målekammer; FIG. 2 et eksploderet billede af en udførelsesform for 5 sensoren ifølge opfindelsen, og FIG. 3 et billede af sensormembranen i sensoren ifølge opfindelsen.The invention will now be explained in more detail in connection with the drawing, in which DK 170103 B1 9 FIG. 1 is a view of the sensor of the invention located in a measuring chamber; FIG. 2 is an exploded view of one embodiment of the sensor of the invention; and FIG. 3 is a view of the sensor membrane of the sensor of the invention.

10 På tegningen anvendes i de forskellige figurer samme referencenumre til at betegne samme dele.10 In the drawings, the same reference numbers are used in the various figures to denote the same parts.

Den i FIG. 1 viste sensor 1 ifølge opfindelsen er anbragt således, at sensorens frontflade 2 danner den ene 15 væg i et målekammer 3. En tilførselskanal 4 munder ud i målekammeret 3, og en fraførselskanal 5 udgår fra målekammeret. Herudover står målekammeret 3 ikke i forbindelse med omgivelserne, når sensoren 1 er monteret.The one shown in FIG. 1, sensor 1 according to the invention is arranged such that the front face 2 of the sensor forms one wall of a measuring chamber 3. A supply channel 4 opens into the measuring chamber 3 and a delivery channel 5 exits the measuring chamber. In addition, the measuring chamber 3 does not communicate with the surroundings when the sensor 1 is mounted.

Sensoren 1 er monteret i en rørformet del 6, som udgår 20 fra en overflade 7 af den blok, hvori målekammeret 3 er tilvejebragt. Målekammeret 3 ligger i overfladen 7 og omsluttes af den rørformede del 6.The sensor 1 is mounted in a tubular portion 6 which exits 20 from a surface 7 of the block in which the measuring chamber 3 is provided. The measuring chamber 3 lies in the surface 7 and is surrounded by the tubular part 6.

Den i FIG. 1 viste blok 8 med målekammeret 3 er af den 25 type, som anvendes i blodgasanalysatoren ABL500, som fremstilles og sælges af RADIOMETER A/S, København,The one shown in FIG. 1, block 8 with the measuring chamber 3 is of the type used in the blood gas analyzer ABL500 manufactured and sold by RADIOMETER A / S, Copenhagen,

Danmark. Blokken indeholder flere serielt forbundne målekamre med tilførselskanaler og fraførselskanaler i samme konfiguration som målekammeret 3, tilførselskana-30 len 4 og fraførselskanalen 5.Denmark. The block contains several serially connected measuring chambers with supply channels and delivery channels in the same configuration as the measuring chamber 3, supply channel 4 and delivery channel 5.

FIG. 2 viser mere detaljeret en udførelsesform for sensoren 1 ifølge opfindelsen. Sensoren består af en basisdel 9, en kappe 10, en membran 11, en membranring 35 12. Når bortses fra membranen 11 og den nedenfor om- DK 170103 B1 10 talte celluloseacetatbelægning, og at Pt-tråden har en afvigende tykkelse, er sensoren opbygget ganske iden- t tisk med en sensor, der fremstilles og forhandles under betegnelsen E909 fra RADIOMETER A/S, København, Dan-5 mark.FIG. 2 shows in more detail an embodiment of the sensor 1 according to the invention. The sensor consists of a base member 9, a jacket 10, a membrane 11, a membrane ring 35 12. Except for the membrane 11 and the cellulose acetate coating mentioned below, and the Pt thread has a different thickness, the sensor is built up quite identically with a sensor manufactured and marketed under the designation E909 from RADIOMETER A / S, Copenhagen, Denmark, 5 mark.

Basisdelen 9 omfatter en arbejdselektrode 13 i form af en 250 μτη platintråd 17 indsmeltet i en glasstav 16.The base member 9 comprises a working electrode 13 in the form of a 250 μτη platinum wire 17 fused to a glass rod 16.

Basisdelen omfatter ligeledes en Ag/AgCl referencee-10 lektrode 14 i form af en ringformet belægning på glasstaven 16. Ved den forreste del af glasstaven 16 er platintråden 17 blotlagt, og på denne ende af glasstaven 16 er påført en ikke-vist celluloseacetatbelægning som nærmere beskrevet nedenfor i Eksempel 1. Ved sin 15 bageste ende har sensoren 1 en kontaktdel 5 med elektrisk ledende forbindelse til arbejdselektroden 13 og referenceelektroden 14. Basisdelen har endvidere et fikseringsorgan 18 med en flange 19, som tjener til at fastholde kappen 10 på basisdelen 9 efter snaplåsprin-20 cippet. Endelig er der ved den mod sensorens frontflade 2 vendende side af fikseringsorganet 18 en gummipakning 20, som tætner det rum 21, der dannes, når kappen 10 er monteret på basisdelen 9.The base member also comprises an Ag / AgCl reference electrode 14 in the form of an annular coating on the glass rod 16. At the front of the glass rod 16, the platinum wire 17 is exposed, and on this end of the glass rod 16 is applied a non-shown cellulose acetate coating which described below in Example 1. At its rear end, the sensor 1 has a contact portion 5 with electrically conductive connection to the working electrode 13 and the reference electrode 14. The base member further has a fixing member 18 with a flange 19 which serves to hold the cover 10 on the base member 9 after snap lock pin. Finally, at the side of the sensor face 2 of the fixing member 18, there is a rubber gasket 20 which seals the space 21 formed when the casing 10 is mounted on the base member 9.

25 Kappen 10, som er fremstillet af et transparent plastmateriale, er rørformet og let konisk og har på den indre overflade ved sin brede ende fremspring 22, som er indrettet til at gå i indgreb med fikseringsorganet 18.The sheath 10, which is made of a transparent plastic material, is tubular and slightly tapered and has on its inner surface at its wide end projections 22 which are adapted to engage the fixing means 18.

30 '30 '

Membranen 11, som er vist mere detaljeret i FIG. 3, er en lamineret membran omfattende et 14 μτα. beskyttelseslag 24 af cellofan, et 1 μιη polyurethanlag 25, et ca. 1 μια glucoseoxidaselag 26 og et 1 μη polyurethan inderlag 35 27. Membranen har en større udstrækning end den lille DK 170103 B1 11 åbning i kappen 10, og kan således dække denne åbning og foldes op omkring ydersiden af kappen 10, hvor den fastlimes og yderligere fastholdes af membranringen 12.The diaphragm 11, which is shown in more detail in FIG. 3, is a laminated membrane comprising a 14 μτα. protective layer 24 of cellophane, a 1 μιη polyurethane layer 25, an approx. 1 μια glucose oxidase layer 26 and a 1 μη polyurethane inner layer 35 27. The membrane has a larger extent than the small opening in the casing 10, and can thus cover this opening and fold up around the outside of the casing 10 where it is glued and further is retained by the membrane ring 12.

Når membranen er korrekt monteret på kappen 10, vender 5 beskyttelseslaget 24 udad og inderlaget 27 ind mod lysningen i kappen 10. Membranen 11 fremstilles som beskrevet nedenfor i Eksempel 1.When the diaphragm is properly mounted on the casing 10, the protective layer 24 faces outward and the inner layer 27 faces the luminance of the casing 10. The diaphragm 11 is prepared as described below in Example 1.

Inden kappen 10 monteres på basisdelen 9 påfyldes en 10 elektrolyt med den i Eksempel 1 nærmere beskrevne sammensætning. Elektrolytten skaber den nødvendige elektriske kontakt mellem arbejdselektroden 13 og referenceelektroden 14.Prior to mounting the casing 10 on the base portion 9, an electrolyte 10 of the composition described in Example 1 is charged. The electrolyte creates the necessary electrical contact between the working electrode 13 and the reference electrode 14.

15 For til slut at anskueliggøre størrelsesordenen af sensoren ifølge opfindelsen og den tilhørende måleopstilling kan det nævnes, at den lille åbning i kappen 10, det vil sige den membrandækkede åbning, har en diameter på ca. 7 mm, og at membranen har en tykkelse 20 på ca. 17 jum. Yderligere kan det nævnes, at målekammeret 3 rummer ca. 5 /il prøve og har en cirkulær åbning med en største diameter på ca. 3,5 mm ved overfladen 7. Tilførselskanalen 4' og fraførselskanalen 5 er rørformede boringer med et cirkulært tværsnit med en diameter 25 på ca. 0,7 mm.Finally, to illustrate the order of magnitude of the sensor of the invention and the associated measurement array, it can be mentioned that the small aperture in the casing 10, i.e. the membrane-covered aperture, has a diameter of approx. 7 mm, and the membrane has a thickness 20 of approx. 17 yum. Furthermore, it can be mentioned that the measuring chamber 3 contains approx. 5 µl sample and has a circular aperture with a maximum diameter of approx. 3.5 mm at the surface 7. The supply duct 4 'and the discharge duct 5 are tubular bores having a circular cross-section with a diameter 25 of approx. 0.7 mm.

De nedenfor omtalte forsøgsresultater er opnået med den i FIG. 2 viste udførelsesform for sensoren ifølge opfindelsen anbragt i det i FIG. 1 viste målekammer.The test results discussed below are obtained with the one in FIG. 2 shows the embodiment of the sensor according to the invention arranged in the embodiment of FIG. 1.

30 I målesituationen lægges en polarisationsspænding på +0,625 V på arbejdselektroden i forhold til referenceelektroden, og måleopstillingen termostateres til 37°C. Efter at en prøve er blevet indført i målekam-35 meret 3 og bragt i kontakt med sensoren 1 registreres DK 170103 B1 12 på en ikke vist printer arbejdselektrodestrømmens forløb med tiden efter omsætning af elektrodestrømmen til et spændingssignal. Alternativt opsamles arbejdselek-trodesignalet hvert halve sekund fra 5 til 25 sekunder 'i 5 efter at målekammeret 3 er fyldt med prøve. Disse værdier for arbejdselektrodesignalet databehandles sammen med data fra en forudgående kalibrering og udprintes som mM glucose. Der kalibreres på vandige opløsninger indeholdende henholdsvis 0 mM og 10 mM glucose med den 10 i Eksempel 1 under afsnittet Materialer og metoder nærmere beskrevne sammensætning.In the measurement situation, a polarization voltage of +0.625 V is applied to the working electrode relative to the reference electrode and the measurement array is thermostated to 37 ° C. After a sample has been inserted into the measurement chamber 3 and brought into contact with the sensor 1, the course of the working electrode current is not recorded on a printer not shown, with time after the electrode current has been converted into a voltage signal. Alternatively, the working electrode signal is collected every 5 seconds from 5 to 25 seconds for 5 after the measuring chamber 3 is filled with sample. These values for the working electrode signal are processed together with data from a previous calibration and printed as mM glucose. Calibrate on aqueous solutions containing 0 mM and 10 mM glucose, respectively, with the 10 in Example 1 of the Materials and Methods described in the composition.

Opfindelsen illustreres yderligere af nedenstående eksempler.The invention is further illustrated by the following examples.

1515

Eksempel 1Example 1

Materialer og metoder 2 0 UdgangsmaterialerMaterials and Methods 2 0 Starting materials

High Rejective Cellulose Acetate Membrane; S-18914 fra Yellow Springs Instruments, Ohio, USA Nitromethan; Aldrich Chemie, Stenheim, Vesttyskland 25 Celluloseacetat/butyrat; Eastman 4623 fra Eastman Kodak Co., Rochester, USAHigh Rejective Cellulose Acetate Membrane; S-18914 from Yellow Springs Instruments, Ohio, USA Nitromethane; Aldrich Chemie, Stenheim, West Germany Cellulose acetate / butyrate; Eastman 4623 from Eastman Kodak Co., Rochester, USA

Celluloseacetat; Eastman 394-60 fra Eastman Kodak Co.,cellulose acetate; Eastman 394-60 from Eastman Kodak Co.,

Rochester, USARochester, USA

Polyurethan; Desmopan™ 786 fra Bayer AG, Dormagen, 30 Vesttyskland ?polyurethane; Desmopan ™ 786 from Bayer AG, Dormagen, 30 West Germany?

Tetrahydrofuran; E. Merck, Darmstadt, Vesttyskland Ν,Ν-Dimethylformamid; E. Merck, Darmstadt, Vesttyskland Glucoseoxidase; G-7141 fra Sigma, St. Louis, USA Glutaraldehyd, G-6257 fra Sigma, St. Louis, USAtetrahydrofuran; E. Merck, Darmstadt, West Germany Ν, Ν-Dimethylformamide; E. Merck, Darmstadt, West Germany Glucose oxidase; G-7141 from Sigma, St. Louis, USA Glutaraldehyde, G-6257 from Sigma, St. Louis, USA

DK 170103 B1 13DK 170103 B1 13

Na-EDTA, Titriplex™ III, Art. 8418 fra E. Merck, Darmstadt, VesttysklandPost-EDTA, Titriplex ™ III, Art. 8418 from E. Merck, Darmstadt, West Germany

Na-benzoat; M 6290 fra Bie og Bentsen A/S, Rødovre,Sodium benzoate; M 6290 from Bie and Bentsen A / S, Rødovre,

Danmark 5 NaH2P04, HjO Z.A.; Art. 6346 fra E. Merck, Darmstadt, VesttysklandDenmark 5 NaH 2 PO 4, HjO Z.A.; Nature. 6346 from E. Merck, Darmstadt, West Germany

Na2HP04, 2H20 z.A.; Art. 6580 fra E. Merck, Darmstadt, VesttysklandNa 2 HPO 4, 2H 2 O e.g. Nature. 6580 from E. Merck, Darmstadt, West Germany

NaCl z.A. ACS, ISO; Art. 6404 fra E. Merck, Darmstadt, 10 VesttysklandNaCl z.A. ACS, ISO; Nature. 6404 from E. Merck, Darmstadt, 10 West Germany

Kathon™ 886 MW; Rohm and Haas Co., Philadelphia, USA Glucose; D(+)-Glucose, wasserfrei Art. 8337, fra E.Kathon ™ 886 MW; Rohm and Haas Co., Philadelphia, USA Glucose; D (+) - glucose, washer-free Art. 8337, from E.

Merck, Darmstadt, VesttysklandMerck, Darmstadt, West Germany

Cellophane; Dialysierschlauch 44110 Visking 20/32 fra 15 Serva Feinbiochemica, Heidelberg, VesttysklandCellophane; Dialysierschlauch 44110 Whisking 20/32 from 15 Serva Feinbiochemica, Heidelberg, West Germany

Ovenstående udgangsmaterialer er anvendt ved den herefter beskrevne fremstilling af elektrolyt, kalibreringsvæsker og membraner.The above starting materials are used in the preparation of electrolyte, calibration fluids and membranes described hereinafter.

2020

Kalibreringsyæske 1-0 mM_ glucose En opløsning uden indhold af glucose anvendes dels som rensevæske i måleopstillingen og dels som kalibreringsvæske. Denne væske har følgende sammensætning: 25 0,56 g Na-EDTA 0,92 g Na-benzoat 1,52 g NaH2P04, 2H20 6,90 g Na2HP04, 2H20 30 2,72 g NaCl 60 μΐ Kathon™ 886 MW Ionbyttet vand ad 1 1 DK 170103 B1 14Calibration fluid 1-0 mM_ glucose A solution without glucose content is used partly as a cleaning fluid in the measuring system and partly as a calibration fluid. This liquid has the following composition: 0.56 g Na-EDTA 0.92 g Na-benzoate 1.52 g NaH2 PO4, 2H20 6.90 g Na2HPO4, 2H20 30 2.72 g NaCl 60 μΐ Kathon ™ 886 MW ion-exchanged water 1 1 DK 170103 B1 14

Kalibreringsvæske 2 - 10_mM glucose Denne væske har den samme sammensætning som kali-breringsvæske 1 bortset fra, at den yderligere indeholder glucose i en koncentration på 10 mM.Calibration Fluid 2 - 10 µM Glucose This fluid has the same composition as Calibration Fluid 1 except that it further contains glucose at a concentration of 10 mM.

5 55 5

Elektrolytelectrolyte

Som elektrolyt anvendes samme væske som kalibreringsvæske 1.The same fluid as calibration fluid 1 is used as the electrolyte.

10 Polyurethanmembran Først fremstilles en opløsning med sammensætningen: 1,9 g Polyurethan 41,0 ml Tetrahydrofuran 15 9,0 ml Ν,Ν-DimethylformamidPolyurethane Membrane First a solution of the composition is prepared: 1.9 g Polyurethane 41.0 ml Tetrahydrofuran 15 9.0 ml Ν, Ν-Dimethylformamide

Denne opløsning doseres på en glasplade gennem en 0,1 mm spalte i en metalklods, som langsomt med hånden føres hen over glaspladen. Efter en vis fordampningstid 20 (ca. 10 min.) aftages membranen fra glaspladen og udvaskes i ionbyttet vand og hænges til tørre. Tykkelsen . af den således fremstillede membran er ca. 1 ^m.This solution is dosed on a glass plate through a 0.1 mm slit in a metal block which is slowly passed by hand over the glass plate. After some evaporation time 20 (about 10 minutes), the membrane is removed from the glass plate and washed out in ion-exchanged water and hung to dry. The thickness. of the membrane thus prepared is approx. 1 ^ m.

Enzymoplgsning 25 Enzymopløsningen har sammensætningen: 1 mg Glucoseoxidase 100 μΐ Kalibreringsvæske 1 8 μΐ Glutaraldehyd 30Enzyme solution 25 The enzyme solution has the composition: 1 mg Glucose oxidase 100 μΐ Calibration fluid 1 8 μΐ Glutaraldehyde 30

CelluloseacetatbelægningCelluloseacetatbelægning

Til celluloseacetatbelægningen på glasstavens frontflade fremstilles en opløsning af High Rejective Cellulose Acetate Membrane S-18914 i Nitromethan. Den nær-35 mere sammensætning af opløsningen er en fabrikations- DK 170103 B1 15 hemmelighed, der tilhører producenten Yellow Springs Instruments, Ohio, USA.For the cellulose acetate coating on the glass face, a solution of High Rejective Cellulose Acetate Membrane S-18914 in Nitromethane is prepared. The near-35 more composition of the solution is a manufacturing secret of the manufacturer Yellow Springs Instruments, Ohio, USA.

Opløsningen påføres på glasstavens frontflade med en 5 fin pensel og tørrer ved henstand. Lagtykkelsen er 5-10 μχη.The solution is applied to the front surface of the glass rod with a 5 fine brush and wipe on standing. The layer thickness is 5-10 μχη.

Fremstilling_af sensormembranSensor membrane fabrication

Af det i afsnittet "Udgangsmaterialer" nævnte Cellopha-10 ne Dialysierschlauch udskæres et stykke på ca. 2x2 cm.Of the Cellophane 10 Dialysierschlauch mentioned in the "Starting materials" section, a piece of approx. 2x2 cm.

Dette stykke, hvis tykkelse er 14 μιη, lægges sammen med et stykke af den ovenfor beskrevne polyurethanmembran af tilsvarende størrelse. 2-3 μΐ enzymopløsning påføres på at andet stykke polyurethanmembran af tilsvarende 15 størrelse som det første. Den første membrandel bestående af cellofanlag og polyurethanlag og den anden membrandel bestående af polyurethanlag med enzymopløsning trykkes sammen, hvorved der dannes en membran bestående af et cellofanlag, et polyurethanlag, et 20 enzymlag og et polyurethanlag i nævnte rækkefølge.This piece, the thickness of which is 14 μιη, is added with a piece of the above-described polyurethane membrane of similar size. 2-3 μΐ of enzyme solution is applied to the second piece of polyurethane membrane of the same size as the first. The first membrane portion consisting of cellophane layer and polyurethane layer and the second membrane portion consisting of polyurethane layer with enzyme solution are compressed, thereby forming a membrane consisting of a cellophane layer, a polyurethane layer, an enzyme layer and a polyurethane layer in the order.

Polyurethanlaget i den anden membrandel kan om ønsket erstattes af et andet inderlag, for eksempel mikroporøs polypropylen af typen Celgard™ 3401.The polyurethane layer in the second membrane portion can be replaced, if desired, by another inner layer, for example, Celgard ™ 3401 microporous polypropylene.

25 Den således fremstillede membran tørres ved henstand og limes derefter på den i FIG. 2 viste kappe med Loctite™ (Cyanoacrylat Adhesive 414).The membrane thus prepared is dried on standing and then glued to the one of FIG. 2 with Loctite ™ (Cyanoacrylate Adhesive 414).

Resultater 30 2 sensorer af den i FIG. 2 viste type, og hvori sensor membranen var fremstillet som ovenfor beskrevet, blev monteret i to ens, tilstødende målekamre i den i forbindelse med FIG. 1 viste måleopstilling. Der måltes på en opløsning bestående af kalibreringsvæske 1 tilsat 5 16 DK 170103 B1 inM glucose (5 mM glucose) og på blod. Der opnåedes de i tabel 1 viste resultater.Results 30 2 sensors of the one shown in FIG. 2, in which the sensor membrane was made as described above, was mounted in two similar adjacent measuring chambers in the one in connection with FIG. 1. A solution consisting of calibration fluid 1 containing 5 in 1 glucose (5 mM glucose) and blood was measured. The results shown in Table 1 were obtained.

Tabel 1 $ 5Table 1 $ 5

Sensor SensorSensor Sensor

Prøve nr. 1 nr. 2Sample # 1 # 2

5 mM glucose 5,07 mM 5,12 mM5 mM glucose 5.07 mM 5.12 mM

Blod 3,96 mM 3,94 mMBlood 3.96 mM 3.94 mM

10 5 mM glucose 5,29 mM 5,25 mM5 5 mM glucose 5.29 mM 5.25 mM

5 mM glucose 5,10 mM 5,13 mM5 mM glucose 5.10 mM 5.13 mM

Det ses, at de to elektroder giver indbyrdes overensstemmende målinger både ved måling på blod og ved må-15 ling på vandig prøve, og at målingerne på de vandige prøver før og efter blodprøven stemmer pænt overens.It can be seen that the two electrodes provide mutually consistent measurements both in blood and in aqueous sample, and that the measurements on the aqueous samples before and after the blood test match nicely.

Sensoren har et linearitetsområde på 0,5-30 mM glucose og gode stabilitetsegenskaber. Langtidsforsøg viste 20 ingen forringelse i måleegenskaberne for membraner, der har været opbevaret tørt ved stuetemperatur i 2 1/2 måned. Membraner, der har været anvendt i den i FIG. 1 viste forsøgsopstilling og mellem målingerne hele tiden været i kontakt med kalibreringsvæske l, har vist sig 25 at bevare måleegenskaberne efter 4 ugers funktion ved 37eC.The sensor has a linearity range of 0.5-30 mM glucose and good stability properties. Long-term experiments showed 20 no deterioration in the measurement properties of membranes that have been stored dry at room temperature for 2 1/2 months. Membranes used in the embodiment of FIG. 1, and between the measurements have always been in contact with calibration fluid 1, 25 has been found to maintain the measurement properties after 4 weeks of operation at 37 ° C.

Sammenlianingseksempel 2 sensorer af den i FIG. 2 viste type, og hvori sensor-30 membranen var fremstillet som ovenfor beskrevet dog med udeladelse af celluloselaget i sensormembranen, blev monteret i den i forbindelse med FIG. 1 viste måleopstilling. Der måltes på henholdsvis 5 mM glucose og på blod. Der opnåedes de i tabel 2 viste resultater.Comparative Example 2 sensors of the one shown in FIG. 2, in which the sensor membrane was made as described above, however, excluding the cellulose layer in the sensor membrane, was mounted in it in connection with FIG. 1. 5 mM glucose and blood were measured, respectively. The results shown in Table 2 were obtained.

35 DK 170103 B1 1735 DK 170103 B1 17

Tabel 2Table 2

Sensor SensorSensor Sensor

Prove a bProve a b

5 5 mM glucose 5,15 mM 5,19 mM5 5 mM glucose 5.15 mM 5.19 mM

Blod 4,93 mM 4,16 mMBlood 4.93 mM 4.16 mM

Blod 3,98 mM 1,99 mMBlood 3.98 mM 1.99 mM

5 mM glucose 4,55 mM 2,17 mM5 mM glucose 4.55 mM 2.17 mM

5 mM glucose 4,70 mM 2,10 mM5 mM glucose 4.70 mM 2.10 mM

1010

Det ses, at de to elektroder giver indbyrdes overensstemmende målinger ved første måling på vandig prøve, men giver meget forskellige målinger på blod, især anden gang. Det bemærkes, at der er tale om samme blod-15 prøve. Målingerne på vandig prøve er indbyrdes overensstemmende før blodmålingerne, men derefter både for lave og forskellige fra elektrode a til elektrode b.It is seen that the two electrodes provide mutually consistent measurements at the first measurement on aqueous sample, but give very different measurements on blood, especially the second time. It is noted that this is the same blood sample. The measurements on the aqueous sample are mutually consistent before the blood measurements, but then both too low and different from electrode a to electrode b.

Claims (8)

1. Elektrokemisk biosensor omfattende en arbejds-elektrode, en referenceelektrode og en membran V 5 omfattende et substratbegrænsende lag og et enzym lag kendetegnet ved, at der ved det substratbegrænsende lag er tilvejebragt et mod prøven vendende beskyttelseslag, som 10 omfatter eller består af et cellulosemateriale eller et cellulosederivatmateriale.An electrochemical biosensor comprising a working electrode, a reference electrode and a membrane V 5 comprising a substrate-limiting layer and an enzyme layer characterized in that a substrate-limiting layer is provided with the sample-facing protective layer which comprises or consists of a cellulose material. or a cellulose derivative material. 2. Elektrokemisk biosensor ifølge krav 1, kendetegnet ved, 15 at beskyttelseslaget omfatter et lag af rege nereret cellulose eller en celluloseplast, såsom en celluloseether eller en celluloseester.Electrochemical biosensor according to claim 1, characterized in that the protective layer comprises a layer of regenerated cellulose or a cellulosic plastic such as a cellulose ether or a cellulose ester. 3. Elektrokemisk biosensor ifølge krav 1-2, 20 kendetegnet ved, at beskyttelseslaget har en tykkelse på op til 100 μιη, fortrinsvis 10-50 μιη og især 12-25 μιη. 1 2 Elektrokemisk biosensor ifølge krav 1-3, 25 kendetegnet ved, at arbejdselektroden er en platinanode, og at platinanoden har en blotlagt arbejdsoverflade, hvorpå -der er tilvejebragt en belægning af celluloseacetat. 30 x 2 Elektrokemisk biosensor ifølge krav 4, kendetegnet ved, at celluloseacetatbelægningen er i direkte kontakt med platinanoden og har en tykkelse på 2-25 μιη, 35 fortrinsvis 3-15 μιη og især 5-10 μιη. DK 170103 B1 19Electrochemical biosensor according to claims 1-2, characterized in that the protective layer has a thickness of up to 100 μιη, preferably 10-50 μιη and especially 12-25 μιη. An electrochemical biosensor according to claims 1-3, characterized in that the working electrode is a platinum anode and that the platinum anode has an exposed working surface on which a coating of cellulose acetate is provided. 30 x 2 Electrochemical biosensor according to claim 4, characterized in that the cellulose acetate coating is in direct contact with the platinum anode and has a thickness of 2-25 μιη, 35 preferably 3-15 μιη and in particular 5-10 μιη. DK 170103 B1 19 6. Elektrokemisk biosensor ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at det substratbegrænsende lag er et hydrofobt plastlag, fortrinsvis et polyurethanlag. 5Electrochemical biosensor according to claims 1-5, characterized in that the substrate-limiting layer is a hydrophobic plastic layer, preferably a polyurethane layer. 5 7. Biosensormembran omfattende et substratbegrænsende lag, et enzymlag og et inderlag, kendetegnet ved, at der ved det substratbegraensende lag er tilveje-10 bragt et mod prøven vendende beskyttelseslag, som omfatter eller består af et cellulosemateriale eller et cellulosederivatmateriale.A biosensor membrane comprising a substrate-limiting layer, an enzyme layer and an inner layer, characterized in that the substrate-limiting layer provides a sample-facing protective layer comprising or consisting of a cellulose material or a cellulose derivative material. 8. Biosensormembran ifølge krav 7, 15 kendetegnet ved, at beskyttelseslaget omfatter et lag af regenereret cellulose eller en celluloseplast, såsom en celluloseether eller en celluloseester.A biosensor membrane according to claim 7, 15, characterized in that the protective layer comprises a layer of regenerated cellulose or a cellulosic plastic such as a cellulose ether or a cellulose ester. 9. Biosensormembran ifølge krav 7-8 kendetegnet ved, at beskyttelseslaget har en tykkelse på op til 100 jum, fortrinsvis 10-50 μηι og især 12-25 μιη.Biosensor membrane according to claims 7-8, characterized in that the protective layer has a thickness of up to 100 µm, preferably 10-50 µηι and especially 12-25 µιη. 10. Biosensormembran ifølge krav 7-9, kendetegnet ved, at det substratbegrænsende lag er et hydrofobt plastlag, fortrinsvis et polyurethanlag.Biosensor membrane according to claims 7-9, characterized in that the substrate-limiting layer is a hydrophobic plastic layer, preferably a polyurethane layer.
DK209990A 1990-08-31 1990-08-31 Electrochemical biosensor and biosensor membrane DK170103B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK209990A DK170103B1 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Electrochemical biosensor and biosensor membrane
AU85213/91A AU8521391A (en) 1990-08-31 1991-08-27 Electrochemical biosensor
PCT/DK1991/000248 WO1992004438A1 (en) 1990-08-31 1991-08-27 Electrochemical biosensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK209990A DK170103B1 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Electrochemical biosensor and biosensor membrane
DK209990 1990-08-31

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK209990D0 DK209990D0 (en) 1990-08-31
DK209990A DK209990A (en) 1992-03-01
DK170103B1 true DK170103B1 (en) 1995-05-22

Family

ID=8110062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK209990A DK170103B1 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Electrochemical biosensor and biosensor membrane

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU8521391A (en)
DK (1) DK170103B1 (en)
WO (1) WO1992004438A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006122554A2 (en) 2005-05-17 2006-11-23 Radiometer Medical Aps Enzyme sensor with a cover membrane layer covered by a hydrophilic polymer

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766839A (en) * 1994-06-17 1998-06-16 Ysi Incorporated Processes for preparing barrier layer films for use in enzyme electrodes and films made thereby
US5611900A (en) * 1995-07-20 1997-03-18 Michigan State University Microbiosensor used in-situ
EP0857107B1 (en) * 1995-08-01 2004-09-29 Ysi Incorporated Improved laminated membrane structure for polarographic measurement and methods of making said structures
DK0889951T3 (en) * 1996-03-29 2004-07-26 Radiometer Medical As Sensor and modified menbran for this sensor
US6020052A (en) * 1996-07-30 2000-02-01 Ysi Incorporated Laminated membrane structure for polarographic measurement and methods of making said structures
KR100349000B1 (en) * 1998-07-09 2003-03-26 주식회사 아이센스 Manufacturing method of biosensor using hydrophilic polyurethane
US6960466B2 (en) * 2001-05-31 2005-11-01 Instrumentation Laboratory Company Composite membrane containing a cross-linked enzyme matrix for a biosensor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4418148A (en) * 1981-11-05 1983-11-29 Miles Laboratories, Inc. Multilayer enzyme electrode membrane
GB8522834D0 (en) * 1985-09-16 1985-10-23 Ici Plc Sensor
US4759828A (en) * 1987-04-09 1988-07-26 Nova Biomedical Corporation Glucose electrode and method of determining glucose
JPS6423155A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Daikin Ind Ltd Electrode refreshing device for biosensor
DE3824258C2 (en) * 1987-07-23 1999-04-29 Bst Bio Sensor Tech Gmbh Modified enzyme membrane for enzyme electrodes with high selectivity and process for their application
ATE122093T1 (en) * 1988-02-05 1995-05-15 Nova Biomedical Corp ENZYME ELECTRODE.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006122554A2 (en) 2005-05-17 2006-11-23 Radiometer Medical Aps Enzyme sensor with a cover membrane layer covered by a hydrophilic polymer

Also Published As

Publication number Publication date
DK209990A (en) 1992-03-01
DK209990D0 (en) 1990-08-31
AU8521391A (en) 1992-03-30
WO1992004438A1 (en) 1992-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Atanasov et al. Biosensor for continuos glucose monitoring
Coulet Polymeric membranes and coupled enzymes in the design of biosensors
US4671288A (en) Electrochemical cell sensor for continuous short-term use in tissues and blood
US6268161B1 (en) Biosensor
Chen et al. Glucose microbiosensor based on alumina sol–gel matrix/electropolymerized composite membrane
US5746898A (en) Electrochemical-enzymatic sensor
AU608875B2 (en) Sensor of the enzyme electrode type for the determination of an analyte
EP0025110B1 (en) Electrochemical measuring apparatus provided with an enzyme electrode
US6200772B1 (en) Modified polyurethane membrane sensors and analytical methods
JP3655587B2 (en) Small biosensor for continuous analyte monitoring
US20060121547A1 (en) Diffusion layer for an enzyme-based sensor application
Crumbliss et al. A carrageenan hydrogel stabilized colloidal gold multi-enzyme biosensor electrode utilizing immobilized horseradish peroxidase and cholesterol oxidase/cholesterol esterase to detect cholesterol in serum and whole blood
JPH04233446A (en) Electrochemical enzyme sensor
EP0204468A2 (en) Membrane
Palleschi et al. Ideal hydrogen peroxide-based glucose sensor
Morelis et al. Sensitive biosensor for choline and acetylcholine involving fast immobilization of a bienzyme system on a disposable membrane
DK170103B1 (en) Electrochemical biosensor and biosensor membrane
Wang et al. One-step electropolymeric co-immobilization of glucose oxidase and heparin for amperometric biosensing of glucose
Yang et al. An Integrated Needle‐Type Biosensor for Intravascular Glucose and Lactate Monitoring
US4354913A (en) Molecule selective enzyme electrode
Keyes et al. Glucose analysis utilizing immobilized enzymes
Santoni et al. Enzyme electrode for glucose determination in whole blood
Portaccio et al. Amperometric glucose determination by means of glucose oxidase immobilized on a cellulose acetate film: dependence on the immobilization procedures
Desai et al. Internal membranes and laminates for adaptation of amperometric enzyme electrodes to direct biofluid analysis
Popp et al. Sandwich enzyme membranes for amperometric multi-biosensor applications: improvement of linearity and reduction of chemical cross-talk

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Patent granted (law 1993)
PBP Patent lapsed

Country of ref document: DK