RU2713587C1 - Biosensor, resistant to coffee stain effect - Google Patents
Biosensor, resistant to coffee stain effect Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713587C1 RU2713587C1 RU2019118420A RU2019118420A RU2713587C1 RU 2713587 C1 RU2713587 C1 RU 2713587C1 RU 2019118420 A RU2019118420 A RU 2019118420A RU 2019118420 A RU2019118420 A RU 2019118420A RU 2713587 C1 RU2713587 C1 RU 2713587C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- width
- reaction
- electrode
- biosensor
- gap
- Prior art date
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 26
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 26
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 18
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 7
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 7
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 7
- 230000003345 hyperglycaemic effect Effects 0.000 description 5
- 230000002218 hypoglycaemic effect Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 108010050375 Glucose 1-Dehydrogenase Proteins 0.000 description 3
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 3
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 description 3
- 238000004082 amperometric method Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 description 3
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 3
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 3
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001213 Polysorbate 20 Polymers 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 description 1
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- YAGKRVSRTSUGEY-UHFFFAOYSA-N ferricyanide Chemical compound [Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] YAGKRVSRTSUGEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002908 osmium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 1
- 235000010486 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
- G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
- G01N27/3273—Devices therefor, e.g. test element readers, circuitry
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Hematology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[1] Настоящая заявка испрашивает приоритет по Корейской патентной заявке № 10-2017-0137669, поданной 23 октября 2017 г. в Республике Корея, раскрытие которой включено сюда по ссылке.[1] This application claims priority to Korean Patent Application No. 10-2017-0137669, filed October 23, 2017 in the Republic of Korea, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
[2] Настоящее раскрытие относится к электрохимическому биодатчику, а точнее, к биодатчику, устойчивому к эффекту кофейного пятна, который возникает, когда реагент, вызывающий электрохимическую реакцию с целевым биоматериалом, покрывает электрод биодатчика.[2] The present disclosure relates to an electrochemical biosensor, and more specifically, to a biosensor that is resistant to the coffee stain effect that occurs when a reagent that causes an electrochemical reaction with the target biomaterial covers the biosensor electrode.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
[3] Как правило, электрохимический биодатчик представляет собой устройство, которое выдает электрический сигнал в соответствии с электрохимической реакцией между используемым биоматериалом и реагентом, путем использования электрода, покрытого обладающим биологической специфичностью реагентом, таким как фермент, антиген, антитело, гормон или т.п. То есть, электрохимический биодатчик дает специфическую информацию о биоматериале, такую как значение тока или значение напряжения. Поскольку в последнее время биодатчик применяется в системах измерения глюкозы в крови или в различных системах точной медицинской диагностики, возрастает интерес и спрос на методы повышения точности и воспроизводимости значений, измеренных биодатчиком.[3] Typically, an electrochemical biosensor is a device that emits an electrical signal in accordance with an electrochemical reaction between the biomaterial used and the reagent, by using an electrode coated with a biological specificity reagent, such as an enzyme, antigen, antibody, hormone or the like . That is, an electrochemical biosensor provides specific information about a biomaterial, such as a current value or a voltage value. Since the biosensor has recently been used in blood glucose measurement systems or in various systems of accurate medical diagnostics, there is growing interest and demand for methods to increase the accuracy and reproducibility of the values measured by the biosensor.
[4] Однако, как раскрыто в Корейской нерассмотренной патентной публикации № 10-2004-0028437 и Корейской нерассмотренной патентной публикации № 10-2014-0005156, существующий метод фиксации реагента для электрохимической реакции с целевым биоматериалом к электроду биодатчика требует процесса нанесения жидкого реагента на электрод и высушивания жидкого реагента в ходе реального процесса изготовления. По этой причине, из-за эффекта кофейного пятна, возникающего в ходе сушки, частицы реагента неравномерно смещаются по краю области нанесения реагента, а количество и плотность смещенных частиц также различаются для каждого биодатчика. Это ухудшает точность и воспроизводимость измеренных с использованием биодатчика значений и не позволяет гарантировать надежность измеренных значений.[4] However, as disclosed in Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2004-0028437 and Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2014-0005156, an existing method for fixing a reagent for an electrochemical reaction with a target biomaterial to a biosensor electrode requires a process for applying a liquid reagent to the electrode and drying the liquid reagent during the actual manufacturing process. For this reason, due to the effect of the coffee stain that occurs during drying, the reagent particles are unevenly displaced along the edge of the reagent application area, and the number and density of displaced particles also differ for each biosensor. This impairs the accuracy and reproducibility of the values measured using the biosensor and does not guarantee the reliability of the measured values.
РАСКРЫТИЕDISCLOSURE
Техническая проблемаTechnical problem
[5] Настоящее раскрытие направлено на обеспечение биодатчика, который может улучшить точность и воспроизводимость измеренных с использованием биодатчика значений и обеспечить надежность измеренных значений, несмотря на эффект кофейного пятна и производственные допуски, вызванные в ходе реального процесса изготовления биодатчика.[5] The present disclosure is intended to provide a biosensor that can improve the accuracy and reproducibility of values measured using a biosensor and ensure the reliability of the measured values, despite the coffee stain effect and manufacturing tolerances caused by the actual biosensor manufacturing process.
Техническое решениеTechnical solution
[6] В одном аспекте настоящего раскрытия предложен устойчивый к эффекту кофейного пятна биодатчик, содержащий: подложку; по меньшей мере один рабочий электрод и по меньшей мере один электрод сравнения, соответственно структурированные на одной поверхности подложки проводящим материалом; слой реагента, имеющий материал, вызывающий электрохимическую реакцию с целевым биоматериалом и нанесенный на заданную площадь одной поверхности подложки, на которой структурированы рабочий электрод и электрод сравнения, так что часть слоя реагента расположена на части рабочего электрода, а другая часть слоя реагента расположена на части электрода сравнения; и слой пленки, расположенный на одной поверхности подложки, на которой структурированы рабочий электрод и электрод сравнения, причем слой пленки имеет щель, простирающуюся с заданной шириной так, что слой реагента обнажен через нее, при этом каждый из рабочего электрода и электрода сравнения включает в себя: выводную часть, расположенную во внешней области щели; реакционную часть, расположенную во внутренней области щели и простирающуюся с заданной шириной в направлении по ширине щели на заданную длину так, что оба продольных вывода реакционной части отделены заданным интервалом от боковых стенок щели, которые обращены друг к другу в направлении по ширине щели; и соединительную часть, имеющую меньшую ширину, чем реакционная часть, и простирающуюся от реакционной части до соединения с выводной частью.[6] In one aspect of the present disclosure, a coffee spot-resistant biosensor is provided, comprising: a substrate; at least one working electrode and at least one reference electrode, respectively structured on one surface of the substrate with a conductive material; a reagent layer having an electrochemical reaction with the target biomaterial and deposited on a predetermined area of one substrate surface on which the working electrode and the reference electrode are structured, so that part of the reagent layer is located on the part of the working electrode, and the other part of the reagent layer is located on the part of the electrode comparisons and a film layer located on one surface of the substrate on which the working electrode and the reference electrode are structured, the film layer having a slit extending with a predetermined width so that the reagent layer is exposed through it, each of the working electrode and the reference electrode includes : lead part located in the outer region of the gap; a reaction part located in the internal region of the gap and extending with a predetermined width in the direction along the width of the gap to a predetermined length such that both longitudinal leads of the reaction part are separated by a predetermined interval from the side walls of the gap, which face each other in the direction along the width of the gap; and a connecting part having a smaller width than the reaction part, and extending from the reaction part to the connection with the output part.
[7] В варианте воплощения, предполагая, что ширина щели составляет Ws, а интервал между продольным выводом реакционной части, который обращен к боковой стенке щели, и боковой стенкой составляет d, биодатчик может быть выполнен удовлетворяющим нижеприведенному Уравнению 1.[7] In an embodiment, assuming that the gap width is Ws and the interval between the longitudinal terminal of the reaction portion that faces the side wall of the gap and the side wall is d, the biosensor may be configured to satisfy
[8] [Уравнение 1][8] [Equation 1]
[9] 0,075Ws ≤ d ≤ 0,2Ws[9] 0.075Ws ≤ d ≤ 0.2Ws
[10] В варианте воплощения, предполагая, что ширина реакционной части составляет Wr, а ширина соединительной части составляет Wc, и боковая стенка составляет d, биодатчик может быть выполнен удовлетворяющим нижеприведенному Уравнению 2.[10] In an embodiment, assuming that the width of the reaction portion is Wr and the width of the connecting portion is Wc and the side wall is d, the biosensor may be configured to satisfy
[11] [Уравнение 2][11] [Equation 2]
[12] 0,2Wr ≤ Wc ≤ 0,5Wr[12] 0.2Wr ≤ Wc ≤ 0.5Wr
[13] В варианте воплощения каждый из рабочего электрода и электрода сравнения может дополнительно включать в себя выступающую часть, которая имеет ту же ширину, что и соединительная часть, и простирается от реакционной части так, что вывод выступающей части расположен во внешней области щели, а соединительная часть и выступающая часть могут простираться от реакционной части вдоль направления по ширине щели в противоположных направлениях соответственно.[13] In an embodiment, each of the working electrode and the reference electrode may further include a protruding part that has the same width as the connecting part and extends from the reaction part so that the output of the protruding part is located in the outer region of the gap, and the connecting part and the protruding part can extend from the reaction part along the direction along the width of the gap in opposite directions, respectively.
[14] В варианте воплощения, предполагая, что ширина щели составляет Ws, а длина выступающей части составляет Le, биодатчик может быть выполнен удовлетворяющим нижеприведенному Уравнению 3.[14] In an embodiment, assuming that the slot width is Ws and the length of the protruding portion is Le, the biosensor may be configured to satisfy Equation 3 below.
[15] [Уравнение 3][15] [Equation 3]
[16] 0,2Ws < Le ≤ 0,4Ws[16] 0.2Ws <Le ≤ 0.4Ws
[17] В варианте воплощения ширина щели может находиться в диапазоне от 1,5 мм до 3 мм.[17] In an embodiment, the slot width may be in the range of 1.5 mm to 3 mm.
Выгодные эффектыBeneficial effects
[18] Согласно настоящему раскрытию реакционная часть электрода, покрытого реагентом и расположенного в области щели биодатчика, в который введен целевой биоматериал, отделена от боковых стенок щели заданным интервалом, не входя в контакт с кромкой реагента, расположенной вблизи боковых стенок щели. Таким образом, можно повысить точность и воспроизводимость измеренных с использованием биодатчика значений и обеспечить надежность измеренных значений, несмотря на эффект кофейного пятна, под действием которого частицы реагента неравномерно смещаются вдоль кромки реагента, нанесенного на электрод.[18] According to the present disclosure, the reaction portion of the electrode coated with the reagent and located in the region of the slit of the biosensor into which the target biomaterial is inserted is separated from the side walls of the slit by a predetermined interval without coming into contact with the edge of the reagent located near the side walls of the slit. Thus, it is possible to increase the accuracy and reproducibility of the values measured using the biosensor and to ensure the reliability of the measured values, despite the effect of the coffee stain, under the influence of which the reagent particles are unevenly displaced along the edge of the reagent deposited on the electrode.
[19] Также, поскольку соединительная часть простирается в направлении по ширине щели от реакционной части электрода и соединена с выводной частью электрода, а также предусмотрена выступающая часть, простирающаяся в противоположном соединительной части направлении от реакционной части электрода, вследствие чего его вывод располагается во внешней области щели, можно поддерживать зону электрода постоянно находящейся во внутренней области щели, даже когда в направлении по ширине щели возникает допуск в то время, как имеющий щель слой пленки помещают на подложку, с дополнительным повышением тем самым точности и воспроизводимости измеренных с использованием биодатчика значений.[19] Also, since the connecting part extends in the direction along the width of the slit from the reaction part of the electrode and is connected to the lead part of the electrode, a protruding part extending in the direction opposite to the connecting part from the reaction part of the electrode is also provided, as a result of which its output is located in the outer region the gap, it is possible to maintain the area of the electrode constantly located in the inner region of the gap, even when a tolerance occurs in the direction along the width of the gap while the film layer having the gap and placed on a substrate, with a further increase in the accuracy and reproducibility of the values measured using the biosensor.
[20] В дополнение, что касается конструктивного соотношения между щелью и электродом биодатчика и конструктивного соотношения между реакционной частью, соединительной частью и выступающей частью электрода, предусмотрен оптимизированный диапазон числовых значений, пригодный для сохранения воспроизводимости измеренных с использованием биодатчика значений на высоком уровне, без применения нового материала или вещества, способствуя тем самым конструированию биодатчика и снижая время и затраты, требуемые на изготовление биодатчика.[20] In addition, with regard to the structural relationship between the slit and the electrode of the biosensor and the structural relationship between the reaction part, the connecting part and the protruding part of the electrode, an optimized range of numerical values is provided, which is suitable for maintaining the reproducibility of the values measured using the biosensor at a high level, without using new material or substance, thereby contributing to the design of the biosensor and reducing the time and cost required for the manufacture of the biosensor.
[21] Далее, специалистам в данной области техники должно быть с очевидностью понятно, что различные технические проблемы, не упомянутые здесь, могут быть решены с помощью различных вариантов воплощения согласно настоящему раскрытию.[21] Further, it should be readily apparent to those skilled in the art that various technical problems not mentioned here can be solved by various embodiments according to the present disclosure.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
[22] ФИГ. 1 представляет собой перспективное изображение, показывающее устойчивый к эффекту кофейного пятна биодатчик согласно варианту воплощения настоящего раскрытия.[22] FIG. 1 is a perspective view showing a coffee stain resistant biosensor according to an embodiment of the present disclosure.
[23] ФИГ. 2 представляет собой перспективное изображение в разобранном виде, показывающее биодатчик по ФИГ. 1.[23] FIG. 2 is an exploded perspective view showing the biosensor of FIG. 1.
[24] ФИГ. 3 представляет собой схематичное изображение, показывающее структуру электрода биодатчика согласно варианту воплощения настоящего раскрытия.[24] FIG. 3 is a schematic view showing the structure of a biosensor electrode according to an embodiment of the present disclosure.
[25] ФИГ. 4 представляет собой схематичное изображение, показывающее слой реагента, нанесенный на электрод, имеющий общую структуру.[25] FIG. 4 is a schematic view showing a reagent layer deposited on an electrode having a common structure.
[26] ФИГ. 5 представляет собой схематичное изображение, показывающее слой реагента, нанесенный на электрод биодатчика согласно варианту воплощения настоящего раскрытия.[26] FIG. 5 is a schematic view showing a reagent layer deposited on a biosensor electrode according to an embodiment of the present disclosure.
[27] ФИГ. 6 представляет собой схематичное изображение, показывающее пример, где слой пленки расположен на подложке, на которой структурирован электрод, не имеющий выступающей части.[27] FIG. 6 is a schematic view showing an example where a film layer is located on a substrate on which an electrode having no protruding portion is structured.
[28] ФИГ. 7 представляет собой схематичное изображение, показывающее другой пример, где слой пленки расположен на подложке, на которой структурирован электрод, не имеющий выступающей части.[28] FIG. 7 is a schematic view showing another example where a film layer is located on a substrate on which an electrode having no protruding portion is structured.
[29] ФИГ. 8 представляет собой схематичное изображение, показывающее пример, где слой пленки расположен на подложке, на которой структурирован электрод, имеющий выступающую часть.[29] FIG. 8 is a schematic view showing an example where the film layer is located on a substrate on which an electrode having a protruding portion is structured.
[30] ФИГ. 9 представляет собой схематичное изображение, показывающее другой пример, где слой пленки расположен на подложке, на которой структурирован электрод, имеющий выступающую часть.[30] FIG. 9 is a schematic view showing another example where a film layer is located on a substrate on which an electrode having a protruding portion is structured.
[31] ФИГ. 10 представляет собой график, показывающий коэффициент изменчивости биодатчика согласно интервалу между боковой стенкой щели и реакционной частью электрода.[31] FIG. 10 is a graph showing a coefficient of variability of a biosensor according to an interval between a side wall of a slit and a reaction portion of an electrode.
[32] ФИГ. 11 представляет собой график, показывающий коэффициент изменчивости биодатчика согласно ширине соединительной части электрода.[32] FIG. 11 is a graph showing a coefficient of variability of the biosensor according to the width of the connecting portion of the electrode.
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[33] Здесь и далее варианты воплощения настоящего раскрытия будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи для прояснения решения технической проблемы настоящего раскрытия. Однако, при разъяснении настоящего раскрытия, пояснения о соответствующих технологиях будут опущены, если из-за таких пояснений суть настоящего раскрытия становится неясной. В дополнение, термины, используемые в данной заявке, определяются с учетом функций в настоящем раскрытии, и их можно заменить, в зависимости от намерения или заказа конструктора, изготовителя и т.п. Поэтому определения описанных ниже терминов могут быть даны исходя из содержания всей данной заявки.[33] Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify a solution to the technical problem of the present disclosure. However, when clarifying the present disclosure, explanations of the related technologies will be omitted if, due to such explanations, the essence of the present disclosure becomes unclear. In addition, the terms used in this application are defined taking into account the functions in this disclosure, and they can be replaced, depending on the intention or order of the designer, manufacturer, etc. Therefore, the definitions of the terms described below can be given based on the contents of this entire application.
[34] ФИГ. 1 представляет собой перспективное изображение, показывающее устойчивый к эффекту кофейного пятна биодатчик 100 согласно варианту воплощения настоящего раскрытия.[34] FIG. 1 is a perspective view showing a coffee stain-
[35] Как показано на ФИГ. 1, биодатчик 100 согласно варианту воплощения настоящего раскрытия включает в себя подложку 110, электроды 120, 130, слой 140 реагента, слой 150 пленки и т.д., а в некоторых вариантах воплощения может дополнительно включать в себя внешний слой 160 пленки. Биодатчик 100 может иметь ламинированную структуру, в которой электроды 120, 130, слой 140 реагента, слой 150 пленки, внешний слой 160 пленки и т.д. расположены на одной поверхности подложки 110.[35] As shown in FIG. 1, a
[36] Расположенный на подложке 110 слой 150 пленки имеет щель 152, в которую вводят анализируемый целевой биоматериал. В дополнение, во внешнем слое 160 пленки, расположенном на слое 150 пленки, может быть образовано выпускное отверстие 162 для выпуска воздуха изнутри щели 152 по мере введения целевого биоматериала в щель 152. Слой 140 реагента, содержащий материал, осуществляющий электрохимическую реакцию с целевым биоматериалом, расположен на части подложки, соответствующей внутренней области щели 152, среди всей подложки 110.[36] Located on the
[37] При этом термин «биоматериал», используемый в этой заявке, включает все виды биоматериалов, свойства которых могут быть количественно измерены путем применения амперометрии среди электрохимических методов. Например, целевым биоматериалом может быть биологический материал, такой как кровь, слюна, клетка и ген, биохимический материал или материал, полученный из биоматериала или биохимического материала.[37] In this case, the term “biomaterial” used in this application includes all types of biomaterials whose properties can be quantified by applying amperometry among electrochemical methods. For example, the target biomaterial may be biological material, such as blood, saliva, a cell and a gene, biochemical material, or material derived from a biomaterial or biochemical material.
[38] ФИГ. 2 представляет собой перспективное изображение в разобранном виде, показывающее биодатчик 100 по ФИГ. 1.[38] FIG. 2 is an exploded perspective view showing the
[39] Как показано на ФИГ. 2, подложка 110 соответствует основному слою биодатчика 100 и может быть изготовлена из изоляционного материала. По меньшей мере один рабочий электрод 120 и по меньшей мере один электрод 130 сравнения структурированы на одной поверхности подложки 110 проводящим материалом. Например, рабочий электрод 120 и электрод 130 сравнения могут быть образованы на одной поверхности подложки 110 с помощью процесса трафаретной печати, с использованием углеродных чернил.[39] As shown in FIG. 2, the
[40] Слой 140 реагента включает в себя материал, который вызывает электрохимическую реакцию с целевым биоматериалом и нанесен на заданную площадь на одной поверхности структурированной подложки 110, на которой структурированы рабочий электрод 120 и электрод 130 сравнения, так что часть слоя 140 реагента расположена на части рабочего электрода 120, а другая его часть расположена на части электрода 130 сравнения.[40] The
[41] Слой 150 пленки расположен на одной поверхности подложки 110, на которой структурированы рабочий электрод 120 и электрод 130 сравнения, и имеет щель 152, простирающуюся с заданной шириной так, что слой 140 реагента обнажен через нее. В этом случае щель 152 может представлять собой U-образный паз, имеющий отверстие на кромке слоя 150 пленки и углубленный к центру слоя 150 пленки с заданной шириной, исходя из горизонтального сечения слоя 150 пленки. Порядок ламинирования слоя 140 реагента и слоя 150 пленки может быть подходящим образом изменен в зависимости от вариантов воплощения.[41] The
[42] Внешний слой 160 пленки расположен на слое 150 пленки для защиты внутреннего пространства щели 152, где расположен слой 140 реагента. Образованное во внешнем слое 160 пленки выпускное отверстие 162 может быть образовано в положении, сообщающемся с выводом щели 152, так чтобы воздух изнутри щели 152 выходил наружу при введении целевого биоматериала во внутреннее пространство щели 152 за счет капиллярного явления или т.п. Внешний слой 160 пленки может быть изготовлен из гидрофильного материала. Если внешний слой 160 пленки изготовлен из гидрофильного материала, можно легче ввести целевой биоматериал, содержащий влагу.[42] The
[43] Измерительная система для измерения характеристик целевого биоматериала путем использования описанного выше биодатчика 100 может количественно измерять характеристики целевого биоматериала за счет применения амперометрии, среди различных электрохимических методов. То есть, измерительная система может давать количественные значения измерений целевого биоматериала за счет приложения заданного напряжения к рабочему электроду 120 биодатчика 100 и измерения величины окислительно-восстановительного тока, генерируемого в биодатчике 100, в зависимости от концентрации или содержания целевого биоматериала, введенного в биодатчик 100.[43] A measuring system for measuring the characteristics of the target biomaterial by using the
[44] Например, если биодатчик 100 выполнен как датчик глюкозы, используемый в системе измерения глюкозы в крови, то слой 140 реагента может быть изготовлен из реагента, в котором смешаны фермент, такой как GOx (глюкозооксидаза) или GDH (глюкозодегидрогеназа), который реагирует с содержащейся в крови глюкозой, и медиатор переноса электронов, восстанавливаемый за счет приема электрона, когда фермент вступает в реакцию. В этом случае реагент может включать в себя фермент, такой как GOx или GDH, который выполняет функцию подачи электронов к медиатору при реакции с глюкозой, при концентрации 1000-5000 U/мл, и может включать в себя феррицианидное, рутениевое или осмиевое соединение, которое действует как медиатор передачи электронов между ферментом и рабочим электродом 120, в диапазоне 100-500 мМ. В дополнение, реагент может включать в себя 0,1-10 мас.% BSA (бычий сывороточный альбумин), который поддерживает активность фермента, 0,1-2 мас.% поверхностно-активного вещества (ПАВ), такого как Triton X-100 или Tween-20, которое способствует хорошему растеканию жидкого реагента по электродам 120, 130, и 0,1-1 мас.% фиксирующего агента, такого как ПЭГ (полиэтиленгликоль), ПВП (поливинилпирролидон) или агароза, который способствует фиксации реагента.[44] For example, if the
[45] Система измерения глюкозы в крови с использованием описанного выше биодатчика 100 измеряет содержание глюкозы в крови не путем непосредственного измерения электронов, генерируемых в ходе реакции глюкозы и фермента в биодатчике 100, а путем измерения величины окислительно-восстановительного тока, возникающего тогда, когда медиатор переноса электронов, восстановленный за счет приема соответствующих электронов, окисляется снова, а именно, величины тока, выходящего через рабочий электрод 120 биодатчика 100.[45] The blood glucose measurement system using the
[46] При этом значение тока i(t) с течением времени у биодатчика, в котором применяется амперометрия, может быть рассчитано по следующему уравнению Коттрелла.[46] In this case, the value of current i (t) over time at the biosensor in which amperometry is used can be calculated using the following Cottrell equation.
[47] [Уравнение Коттрелла][47] [Cottrell equation]
[48] i(t)=(nFAD1/2C0)/(πt)1/2 [48] i (t) = (nFAD 1/2 C 0 ) / (πt) 1/2
[49] В уравнении Коттрелла n - число электронов, задействованных в электрохимической реакции, F - постоянная Фарадея, A - площадь электрода, D - коэффициент диффузии, C0 - исходная концентрация материала (восстановленного медиатора), π - круговая постоянная, а t - время.[49] In the Cottrell equation, n is the number of electrons involved in the electrochemical reaction, F is the Faraday constant, A is the electrode area, D is the diffusion coefficient, C 0 is the initial concentration of the material (reduced mediator), π is the circular constant, and t is time.
[50] Как показано в уравнении Коттрелла, значение тока биодатчика определяют, взяв как сомножители, соответственно, число (n) задействованных в реакции электронов и площадь (A) электрода. Таким образом, для повышения точности и воспроизводимости измеренных с использованием биодатчика значений требуется предотвратить участие в электрохимической реакции кромки слоя 140 реагента, где частицы реагента непредсказуемо смещаются из-за эффекта кофейного пятна, а также поддерживать постоянной площадь электрода, используемого для электрохимической реакции.[50] As shown in the Cottrell equation, the biosensor current is determined by taking, as factors, the number (n) of electrons involved in the reaction and the area (A) of the electrode. Thus, in order to increase the accuracy and reproducibility of the values measured using the biosensor, it is necessary to prevent the edges of the
[51] Для этой цели рабочий электрод 120 и электрод 130 сравнения биодатчика 100 согласно варианту воплощения настоящего раскрытия могут включать в себя, соответственно, выводные части 122, 132, реакционные части 124, 134 и соединительные части 126, 136, и могут дополнительно включать в себя выступающие части 128, 138, в зависимости от вариантов воплощения.[51] For this purpose, the working
[52] Выводные части 122, 132 расположены во внешней области щели 152, образованной в слое 150 пленки, расположенном на подложке 110, и выполнены с возможностью их электрического соединения с внешней цепью. Формы выводных частей 122, 132 можно изменять различным образом.[52] The lead-out
[53] Реакционные части 124, 134 расположены во внутренней области щели 152 и простираются с заданной шириной на заданную длину в направлении по ширине щели 152 так, что оба продольных вывода реакционных частей 124, 134 разнесены на заданный интервал от боковых стенок щели 152, которые обращены друг к другу в направлении по ширине щели 152.[53] The
[54] Соединительные части 126, 136 имеют меньшую ширину, чем реакционные части 124, 134, и простираются от реакционных частей 124, 134 до соединения с выводными частями 122, 132. В этом случае один конец соединительных частей 126, 136 расположен во внутренней области щели 152, а другой конец соединительных частей 126, 136 расположен во внешней области щели 152.[54] The connecting
[55] Если рабочий электрод 120 и электрод 130 сравнения дополнительно включают в себя выступающие части 128, 138 соответственно, эти выступающие части 128, 138 имеют ту же ширину, что и соединительные части 126, 136, и простираются от реакционных частей 124 так, что их выводы расположены во внешней области щели 152. В этом случае соединительные части 126, 136 и выступающие части 128, 138 выполнены простирающимися вдоль направления по ширине щели 152 от реакционных частей 124, 134, соответственно, в противоположных направлениях.[55] If the working
[56] ФИГ. 3 представляет собой схематичное изображение, показывающее структуру электрода биодатчика 100 согласно варианту воплощения настоящего раскрытия.[56] FIG. 3 is a schematic view showing the structure of an electrode of a
[57] Как показано на ФИГ. 3, реакционные части 124, 134 электродов 120, 130 расположены во внутренней области щели 152 и простираются с заданной шириной на заданную длину в направлении по ширине щели 152 так, что оба продольных вывода реакционных частей 124, 134 отделены от боковых стенок щели 152, которые обращены друг к другу в направлении по ширине щели 152, на регулярные интервалы d1, d2.[57] As shown in FIG. 3, the
[58] В этом случае интервалы d1, d2 между реакционными частями 124, 134 и боковыми стенками щели 152 установлены в пределах диапазона, в котором кромки слоя 140 реагента, который наносят на внутреннюю область щели 152 и высушивают, не находятся в непосредственном контакте с реакционными частями 124, 134, но площади реакционных частей 124, 134 серьезно не снижены. Для этой цели интервал между продольными выводами реакционных частей 124, 134, которые обращены к боковым стенкам щели 152, и соответствующими боковыми стенками может быть определен в диапазоне, удовлетворяющем нижеприведенному Уравнению 1.[58] In this case, the intervals d1, d2 between the
[59] [Уравнение 1][59] [Equation 1]
[60] 0,075Ws ≤ d ≤ 0,2Ws [мм][60] 0.075Ws ≤ d ≤ 0.2Ws [mm]
[61] В уравнении 1 Ws - ширина щели 152, а d - интервал между продольными выводами реакционных частей 124, 134, обращенных к боковым стенкам щели 152, и соответствующими боковыми стенками. В этом случае ширина (Ws) щели 152 может составлять в диапазоне от 1,5 мм до 3 мм.[61] In
[62] На ФИГ. 3, d1 и d2 соответственно находятся в диапазоне от 0,075Ws до 0,2Ws. Если d1 и d2 составляют менее 0,075Ws, кромки слоя 140 реагента, неравномерно смещенные из-за эффекта кофейного пятна, могут входить в контакт с реакционными частями 124, 134, участвуя в окислительно-восстановительной реакции с целевым биоматериалом, тем самым ухудшая воспроизводимость измеренных с использованием биодатчика 100 значений. Также, если d1 и d2 составляют более 0,2Ws, площади реакционных частей 124, 134 сильно снижаются, уменьшая выходной ток биодатчика 100, что также ухудшает точность измеренных с использованием биодатчика 100 значений.[62] FIG. 3, d1 and d2, respectively, are in the range from 0.075Ws to 0.2Ws. If d1 and d2 are less than 0.075Ws, the edges of the
[63] Как было упомянуто выше, соединительные части 126, 136 электродов 120, 130 выполнены простирающимися от реакционных частей 124, 134 с меньшей шириной, чем реакционные части 124, 134, соединяемые соответственно с выводными частями 122, 132.[63] As mentioned above, the connecting
[64] В этом случае ширину (Wc) соединительных частей 126, 136 следует определять в диапазоне, в котором площадь контакта с кромкой слоя 140 реагента минимизирована, и это обеспечивает легкую реализацию, не вызывая отсоединение. Для этого ширину (Wc) соединительных частей 126, 136 можно определить в диапазоне, удовлетворяющем нижеприведенному Уравнению 2.[64] In this case, the width (Wc) of the connecting
[65] [Уравнение 2][65] [Equation 2]
[66] 0,2Wr ≤ Wc ≤ 0,5Wr [mm][66] 0.2Wr ≤ Wc ≤ 0.5Wr [mm]
[67] В уравнении 2 Wr - ширина реакционных частей 124, 134, а Wc - ширина соединительных частей 126, 136. В этом случае ширина реакционной части 124 рабочего электрода 120 может составлять от 0,2 мм до 3 мм, а ширина реакционной части 134 электрода 130 сравнения может составлять от 0,2 мм до 4,5 мм.[67] In
[68] На ФИГ. 3 ширина (Wc) соединительной части 126 имеет размер в диапазоне от 0,2Wr до 0,5Wr. Если ширина (Wc) соединительной части 126 составляет менее 0,2Wr, фактическая реализация затруднена, и возможен дефект изготовления или отсоединение. Также, если ширина (Wc) соединительной части 126 составляет более 0,5Wr, площадь контакта между кромкой слоя 140 реагента и соединительной частью 126 повышается, тем самым ухудшая воспроизводимость измеренных с использованием биодатчика 100 значений.[68] FIG. 3, the width (Wc) of the connecting
[69] При этом, если рабочий электрод 120 и электрод 130 сравнения дополнительно включают в себя выступающие части 128, 138, простирающиеся в противоположных направлениях до соединительных частей 126, 136 соответственно от реакционных частей 124, 134, эти выступающие части 128, 138 могут иметь ту же ширину, что и соединительные части 126, 136.[69] Moreover, if the working
[70] ФИГ. 4 представляет собой схематичное изображение, показывающее слой реагента 16, нанесенный на электроды 12, 14, имеющий общую структуру.[70] FIG. 4 is a schematic view showing a
[71] Как показано на ФИГ. 4, если раствор реагента, нанесенный на электроды 12, 14, имеющие общую структуру, образованную на подложке 10, высушивают с образованием слоя 16 реагента, частицы реагента неравномерно смещаются вдоль кромки слоя 16 реагента из-за эффекта кофейного пятна, и количество и плотность смещенных частиц различно для каждого биодатчика. Поскольку области (x1-x4) электродов 12, 14, имеющих общую структуру, в контакте с кромками слоя 16 реагента имеют большую площадь, кромки слоя 16 реагента участвуют в электрохимической реакции и окислительно-восстановительной реакции с целевым биоматериалом при значительной процентной доле, что ухудшает точность и воспроизводимость измеренных с использованием биодатчика значений, тем самым не гарантируя надежности измеренных значений.[71] As shown in FIG. 4, if the reagent solution deposited on the
[72] ФИГ. 5 представляет собой схематичное изображение, показывающее нанесенный на электроды 120, 130 слой 140 реагента биодатчика согласно варианту воплощения настоящего раскрытия.[72] FIG. 5 is a schematic view showing a
[73] Как показано на ФИГ. 5, в настоящем раскрытии, хотя частицы реагента, нанесенного на подложку 110, неравномерно смещаются вдоль кромок слоя 140 реагента из-за эффекта кофейного пятна, поскольку области (y1-y4) соединительных частей 126, 136 и выступающих частей 128, 138 в контакте с кромками слоя 140 реагента имеют небольшую площадь, в основном в окислительно-восстановительной реакции с целевым биоматериалом участвует центр слоя 140 реагента в контакте с реакционными частями 124, 134 электродов 120, 130, а кромки слоя 140 реагента участвуют в очень низкой степени, которая не влияет на измеренные значения. Таким образом, согласно настоящему раскрытию можно повысить точность и воспроизводимость значений, измеренных с использованием биодатчиков, и гарантировать надежность измеренных значений.[73] As shown in FIG. 5, in the present disclosure, although the reagent particles deposited on the
[74] Обращаясь снова к ФИГ. 3, рабочий электрод 120 и электрод 130 сравнения, структурированные на подложке 110 биодатчика согласно варианту воплощения настоящего раскрытия, могут дополнительно включать в себя выступающие части 128, 138, которые соответственно имеют ту же ширину, что и соединительные части 126, 136, и простираются от реакционных частей 124, 134 так, что их выводы располагаются во внешней области щели 152. В этом случае соединительные части 126, 136 и выступающие части 128, 138 могут простираться от реакционных частей 124, 134 вдоль направления по ширине щели 152 соответственно в противоположных направлениях.[74] Turning again to FIG. 3, a working
[75] Выступающие части 128, 138 приданы электродам 120, 130 биодатчика 100 для того, чтобы поддерживать постоянной площадь электрода, расположенную во внутренней области щели 152, даже когда в направлении по ширине (Ws) щели 152 возникает допуск в то время, как имеющий щель 152 слой 150 пленки помещают на подложку 110, с дополнительным повышением тем самым точности и воспроизводимости измеренных с использованием биодатчика значений.[75] The protruding
[76] Для этого длина (Le) выступающих частей 128, 138 может быть определена удовлетворяющей диапазону согласно нижеприведенному Уравнению 3.[76] For this, the length (Le) of the protruding
[77] [Уравнение 3][77] [Equation 3]
[78] 0,2Ws < Le ≤ 0,4Ws [mm][78] 0.2Ws <Le ≤ 0.4Ws [mm]
[79] В уравнении 3 Ws - ширина щели 152, а Le - длина выступающих частей 128, 138.[79] In equation 3, Ws is the
[80] Для поддержания постоянной площади электрода, расположенной во внутренней области щели 152, выступающие части 128, 138 должны иметь поле заданной длины (l0) во внешней области щели 152, даже если в направлении по ширине щели 152 (Ws) образуется допуск в то время, как слой 150 пленки помещают на подложку 110. Таким образом, длина (Le) выступающих частей 128, 138 должна быть по меньшей мере большей, чем 0,2Ws, т.е. максимальное значение d1 или d2. Также, поскольку допуск при ламинировании слоя 150 пленки допустим лишь тогда, когда реакционные части 124, 134 электродов 120, 130 расположены во внутренней области щели 152, длина (Le) выступающих частей 128, 138 не должна быть больше 0,4Ws, т.е. максимального значения d1+d2.[80] In order to maintain a constant electrode area located in the inner region of the
[81] Между тем, на ФИГ. 3, соединительная часть 126 рабочего электрода 120 должна быть короче, чем его выступающая часть 128, и должна быть длиннее, чем выступающая часть 138 электрода 130 сравнения. Также, соединительная часть 136 электрода 130 сравнения также должна быть образована не короче его выступающей части 138.[81] Meanwhile, in FIG. 3, the connecting
[82] ФИГ. 6 представляет собой схематичное изображение, показывающее пример, где слой 150a пленки расположен на подложке 110a, на которой структурирован электрод 120a, не имеющий выступающей части.[82] FIG. 6 is a schematic view showing an example where the
[83] ФИГ. 7 представляет собой схематичное изображение, показывающее другой пример, где слой 150a пленки расположен на подложке 110a, на которой структурирован электрод 120, не имеющий выступающей части.[83] FIG. 7 is a schematic view showing another example where the
[84] Если допуск образуется слева в то время, как слой 150a пленки помещают на подложку 110a, на которой структурирован электрод 120a, имеющий лишь выводную часть 122a, реакционную часть 124a и соединительную часть 126a, как показано на ФИГ. 6, площадь (Sa) соединительной части 126a, расположенной во внутренней области щели слоя 150 пленки, сужена, тем самым снижая площадь электрода, используемую для электрохимической реакции.[84] If a tolerance is formed on the left while the
[85] Между тем, если допуск образуется справа в то время, как слой 150a пленки помещают на подложку 110a, на которой структурирован электрод 120a, имеющий лишь выводную часть 122a, реакционную часть 124a и соединительную часть 126a, как показано на ФИГ. 7, площадь (Sa') соединительной части 126a, расположенной во внутренней области щели слоя 150 пленки, расширена, тем самым повышая площадь электрода, используемую для электрохимической реакции.[85] Meanwhile, if the tolerance is formed on the right while the
[86] Как описано выше, если электрод биодатчика не включают в себя описанную выше выступающую часть, используемая в электрохимической реакции площадь электрода изменяется в зависимости от биодатчиков из-за допуска, образующегося при изготовлении биодатчика.[86] As described above, if the biosensor electrode does not include the protruding portion described above, the area of the electrode used in the electrochemical reaction varies with the biosensors due to the tolerance created in the manufacture of the biosensor.
[87] ФИГ. 8 представляет собой схематичное изображение, показывающее пример, где слой 150 пленки расположен на подложке 110, на которой структурирован электрод 120, имеющий выступающую часть.[87] FIG. 8 is a schematic view showing an example where the
[88] ФИГ. 9 представляет собой схематичное изображение, показывающее другой пример, где слой 150 пленки расположен на подложке 110, на которой структурирован электрод 120, имеющий выступающую часть.[88] FIG. 9 is a schematic view showing another example where the
[89] Если допуск образуется слева в то время, как слой 150 пленки помещают на подложку 110, на которой структурирован электрод 120, имеющий выводную часть 122, реакционную часть 124, соединительную часть 126 и выступающую часть 128, как показано на ФИГ. 8, площадь (S2) соединительной части 126, расположенной во внутренней области щели слоя 150 пленки, сужена, но площадь (S1) выступающей части 128, расположенной во внутренней области щели слоя 150 пленки, расширена. Поскольку соединительная часть 126 и выступающая часть 128 имеют одинаковую ширину, используемая в электрохимической реакции площадь электрода поддерживается постоянной, несмотря на допуски.[89] If a tolerance is formed on the left while the
[90] В дополнение, если допуск образуется справа в то время, как слой 150 пленки помещают на подложку 110, на которой структурирован электрод 120, имеющий выводную часть 122, реакционную часть 124, соединительную часть 126 и выступающую часть 128, как показано на ФИГ. 9, площадь (S2') соединительной части 126, расположенной во внутренней области щели слоя 150 пленки, расширена, но площадь (S1') выступающей части 128, расположенной во внутренней области щели слоя 150 пленки, сужена. Поскольку соединительная часть 126 и выступающая часть 128 имеют одинаковую ширину, используемая в электрохимической реакции площадь электрода поддерживается постоянной, несмотря на допуски.[90] In addition, if the tolerance is formed on the right while the
[91] Как описано выше, если электрод биодатчика включает в себя описанную выше выступающую часть, используемая в электрохимической реакции площадь электрода поддерживается постоянной для всех биодатчиков, несмотря на допуск, образующийся при изготовлении биодатчика, тем самым гарантируя высокий уровень воспроизводимости значений, измеренных с использованием биодатчиков.[91] As described above, if the biosensor electrode includes the protruding portion described above, the electrode area used in the electrochemical reaction is kept constant for all biosensors, despite the tolerance created by the biosensor manufacturing, thereby guaranteeing a high level of reproducibility of the values measured using biosensors.
[92] Далее эффект повышения воспроизводимости биодатчика согласно варианту воплощения настоящего раскрытия будет проверен со ссылкой на экспериментальные результаты измерений коэффициента изменчивости.[92] Next, the effect of increasing the reproducibility of the biosensor according to an embodiment of the present disclosure will be tested with reference to the experimental results of measurements of the coefficient of variability.
[93] Коэффициент изменчивости указывает на стандартное отклонение у совокупности, состоящей из измеренных биодатчиком значений содержания глюкозы в крови, в виде процента от среднего значения у этой совокупности. Чем меньше отклонение, тем выше воспроизводимость.[93] The coefficient of variation indicates the standard deviation of the population consisting of blood glucose values measured by the biosensor as a percentage of the average value of this population. The smaller the deviation, the higher the reproducibility.
[94] В эксперименте по измерению коэффициента изменчивости были использованы биодатчики, имеющие в целом структуру по ФИГ. 2 и выполненные с использованием датчиков глюкозы в крови, а в качестве целевых биоматериалов была использована гипогликемическая кровь с содержанием глюкозы в крови 119 мг/дл и гипергликемическая кровь с содержанием глюкозы в крови 299 мг/дл.[94] In the experiment on measuring the coefficient of variation, biosensors having a generally structure according to FIG. 2 and performed using blood glucose sensors, and hypoglycemic blood with a blood glucose of 119 mg / dl and hyperglycemic blood with a blood glucose of 299 mg / dl were used as target biomaterials.
[95] ФИГ. 10 представляет собой график, показывающий коэффициент изменчивости биодатчика в зависимости от интервала между боковой стенкой щели и реакционной частью электрода. В эксперименте применительно к ФИГ. 10 содержание глюкозы в крови было измерено 30 раз для гипогликемической крови с содержанием глюкозы в крови 119 мг/дл и 20 раз для гипергликемической крови с содержанием глюкозы в крови 299 мг/дл, при поддержании постоянной ширины (Ws) реакционной части и изменении длины реакционной части электрода для каждого биодатчика.[95] FIG. 10 is a graph showing a coefficient of variability of a biosensor as a function of the interval between the side wall of the slit and the reaction portion of the electrode. In the experiment with reference to FIG. 10 blood glucose was measured 30 times for hypoglycemic blood with a blood glucose of 119 mg / dl and 20 times for hyperglycemic blood with a blood glucose of 299 mg / dl, while maintaining a constant width (Ws) of the reaction part and changing the length of the reaction parts of the electrode for each biosensor.
[96] Как показано на ФИГ. 10, если интервалы d1, d2 между боковыми стенками щели и реакционной частью электрода увеличиваются более 0,05Ws относительно ширины (Ws) щели, коэффициент изменчивости (CV) измеренных значений может иметь значение менее 4% не только для гипергликемической крови, но и для гипогликемической крови, таким образом демонстрируя высокий уровень воспроизводимости. В частности, если интервалы d1, d2 попадают в пределы диапазона от 0,075Ws до 0,2Ws относительно ширины (Ws) щели 152, то коэффициент изменчивости имеет значение менее 3%, и должно быть понятно, что при этом проявляется относительно более высокий уровень воспроизводимости. Однако, если интервалы d1, d2 увеличиваются более 0,2Ws, площадь реакционной части электрода избыточно понижена, что скорее ухудшает воспроизводимость.[96] As shown in FIG. 10, if the intervals d1, d2 between the side walls of the gap and the reaction part of the electrode increase more than 0.05Ws relative to the width (Ws) of the gap, the coefficient of variability (CV) of the measured values can be less than 4% not only for hyperglycemic blood, but also for hypoglycemic blood, thus demonstrating a high level of reproducibility. In particular, if the intervals d1, d2 fall within the range from 0.075Ws to 0.2Ws relative to the width (Ws) of the
[97] ФИГ. 11 представляет собой график, показывающий коэффициент изменчивости биодатчика в зависимости от ширины соединительной части электрода. В эксперименте применительно к ФИГ. 11 содержание глюкозы в крови было измерено 30 раз для гипогликемической крови с содержанием глюкозы в крови 119 мг/дл и 20 раз для гипергликемической крови с содержанием глюкозы в крови 299 мг/дл, при поддержании постоянной ширины (Wr) реакционной части и изменении ширины (Wc) соединительной части и выступающей части электрода для каждого биодатчика.[97] FIG. 11 is a graph showing a coefficient of variability of a biosensor as a function of the width of an electrode connecting portion. In the experiment with reference to FIG. 11, blood glucose was measured 30 times for hypoglycemic blood with a blood glucose of 119 mg / dl and 20 times for hyperglycemic blood with a blood glucose of 299 mg / dl, while maintaining a constant width (Wr) of the reaction part and changing the width ( Wc) the connecting part and the protruding part of the electrode for each biosensor.
[98] Как показано на ФИГ. 11, если ширина (Wc) соединительной части и выступающей части уменьшается менее 0,5Wr относительно ширины (Wr) реакционной части, то коэффициент изменчивости измеренных значений имеет значение менее 4% не только для гипергликемической крови, но и для гипогликемической крови, таким образом демонстрируя воспроизводимость на высоком уровне. Однако, если ширина (Wc) соединительной части и выступающей части уменьшается ниже 0,2Wr, фактическая реализация затруднена, и это может вызвать плохое изготовление и отсоединение.[98] As shown in FIG. 11, if the width (Wc) of the connecting part and the protruding part decreases less than 0.5 Wr relative to the width (Wr) of the reaction part, then the coefficient of variation of the measured values is less than 4%, not only for hyperglycemic blood, but also for hypoglycemic blood, thus demonstrating high reproducibility. However, if the width (Wc) of the connecting part and the protruding part decreases below 0.2 Wr, the actual implementation is difficult, and this may cause poor manufacture and disconnection.
[99] Как описано выше, согласно настоящему раскрытию реакционная часть электрода, покрытого реагентом и расположенного в области щели биодатчика, в которую введен целевой биоматериал, отделена от боковых стенок щели заданным интервалом, чтобы не входить в контакт с кромкой реагента, расположенного вблизи боковых стенок щели. Таким образом, можно повысить точность и воспроизводимость измеренных с использованием биодатчика значений, а также обеспечить надежность измеренных значений, несмотря на эффект кофейного пятна, при котором частицы реагента неравномерно смещаются вдоль кромки реагента, нанесенного на электрод.[99] As described above, according to the present disclosure, the reaction portion of the electrode coated with the reagent and located in the region of the slit of the biosensor into which the target biomaterial is introduced is separated from the side walls of the slit by a predetermined interval so as not to come into contact with the edge of the reagent located near the side walls cracks. Thus, it is possible to increase the accuracy and reproducibility of the values measured using the biosensor, as well as to ensure the reliability of the measured values, despite the effect of the coffee stain, in which the reagent particles are unevenly displaced along the edge of the reagent deposited on the electrode.
[100] Также, поскольку соединительная часть простирается в направлении по ширине щели от реакционной части электрода и соединена с выводной частью электрода, а также предусмотрена выступающая часть, простирающаяся в противоположном соединительной части направлении от реакционной части электрода, так что его вывод расположен во внешней области щели, можно поддерживать постоянной площадь электрода, расположенную во внутренней области щели, даже когда в направлении по ширине щели возникает допуск в то время, как имеющий щель слой пленки размещают на подложке, с дополнительным повышением тем самым точности и воспроизводимости измеренных с использованием биодатчика значений.[100] Also, since the connecting portion extends in a direction along the width of the slit from the reaction portion of the electrode and is connected to the lead portion of the electrode, a protruding portion extending in the direction opposite to the connecting portion from the reaction portion of the electrode is also provided, so that its lead is located in the outer region the gap, it is possible to maintain a constant electrode area located in the inner region of the gap, even when a tolerance occurs in the direction along the width of the gap, while the layer of film commoners on the substrate, with additional thereby increasing the accuracy and reproducibility of the measured values using the biosensor.
[101] В дополнение, что касается конструктивного соотношения между щелью и электродом биодатчика и конструктивного соотношения между реакционной частью, соединительной частью и выступающей частью электрода, предложен оптимизированный диапазон числовых значений, пригодный для поддержания воспроизводимости измеренных с использованием биодатчика значений на высоком уровне, без применения нового материала или вещества, способствуя таким образом конструированию биодатчика и снижая время и затраты, требуемые для изготовления биодатчика.[101] In addition, with regard to the structural relationship between the gap and the electrode of the biosensor and the structural relationship between the reaction part, the connecting part and the protruding part of the electrode, an optimized range of numerical values is proposed, which is suitable for maintaining the reproducibility of the values measured using the biosensor at a high level, without using new material or substance, thus contributing to the design of the biosensor and reducing the time and cost required for the manufacture of the biosensor.
[102] Далее, специалистам в данной области техники должно быть с очевидностью понятно, что различные технические проблемы, не упомянутые здесь, могут быть решены с помощью различных вариантов воплощения согласно настоящему раскрытию.[102] Further, it will be readily apparent to those skilled in the art that various technical problems not mentioned here can be solved by various embodiments according to the present disclosure.
[103] До этого настоящее раскрытие было описано со ссылкой на конкретные варианты воплощения. Однако специалистам в данной области техники должно быть с очевидностью понятно, что в рамках технического объема настоящего раскрытия могут быть реализованы различные модификации. Поэтому вышеприведенные варианты воплощения следует рассматривать не ограничительно, а иллюстративно. То есть, объем настоящего раскрытия определен в прилагаемой формуле изобретения, и все различия в рамках объема его эквивалентов следует считать включенными в настоящее раскрытие.[103] Prior to this, the present disclosure has been described with reference to specific embodiments. However, it will be readily apparent to those skilled in the art that various modifications may be implemented within the technical scope of the present disclosure. Therefore, the above embodiments should be considered not restrictively, but illustratively. That is, the scope of the present disclosure is defined in the attached claims, and all differences within the scope of its equivalents should be considered included in the present disclosure.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2017-0137669 | 2017-10-23 | ||
KR20170137669 | 2017-10-23 | ||
PCT/KR2018/012068 WO2019083206A1 (en) | 2017-10-23 | 2018-10-12 | Biosensor robust against coffee ring effect |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2713587C1 true RU2713587C1 (en) | 2020-02-05 |
Family
ID=66247555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019118420A RU2713587C1 (en) | 2017-10-23 | 2018-10-12 | Biosensor, resistant to coffee stain effect |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102197061B1 (en) |
CN (1) | CN110073206A (en) |
RU (1) | RU2713587C1 (en) |
WO (1) | WO2019083206A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006170631A (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Biosensor, its inspection device and its inspection method |
KR20070102858A (en) * | 2006-04-17 | 2007-10-22 | 주식회사 인포피아 | Biosensor and its manufacturing method |
RU2009115202A (en) * | 2006-09-22 | 2010-10-27 | БАЙЕР ХЕЛТКЭА ЭлЭлСи (US) | BIOSENSOR SYSTEM HAVING AN INCREASED STABILITY AND HEMATOCRITAL EFFICIENCY |
CN104641227A (en) * | 2012-09-19 | 2015-05-20 | 松下健康医疗控股株式会社 | Biosensor and method for manufacturing biosensor |
WO2015178912A1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Abbott Diabetes Care Inc. | Analyte sensors and methods of using same |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6736957B1 (en) * | 1997-10-16 | 2004-05-18 | Abbott Laboratories | Biosensor electrode mediators for regeneration of cofactors and process for using |
TW548095B (en) * | 2000-06-01 | 2003-08-21 | Chih-Hui Lee | Electrochemical electrode test piece and method for producing the same |
US20040009585A1 (en) * | 2001-02-21 | 2004-01-15 | Venancio Everaldo Carlos | Sensor for analysis of mixtures by global selectivity and its use in sensor system |
US7419573B2 (en) * | 2003-11-06 | 2008-09-02 | 3M Innovative Properties Company | Circuit for electrochemical sensor strip |
KR100739865B1 (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-16 | 주식회사 인포피아 | Biosensor |
CA2650949C (en) * | 2006-05-08 | 2018-06-12 | Bayer Healthcare Llc | Electrochemical test sensor with reduced sample volume |
KR200435115Y1 (en) * | 2006-09-30 | 2007-01-09 | 케이엠에이치 주식회사 | Biosensor for fast sample injection |
KR100829400B1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-05-15 | 주식회사 인포피아 | Biosensor |
KR20100006410A (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-19 | 주식회사 올메디쿠스 | Bio-sensor having sensing electrode and measuring method using the same |
TWI534426B (en) * | 2015-03-27 | 2016-05-21 | 國立清華大學 | A method for biological detection |
CN105548297A (en) * | 2015-12-11 | 2016-05-04 | 武汉璟泓万方堂医药科技股份有限公司 | Hemoglobin quantitative detection system and detection method based on electrochemical biosensor |
-
2018
- 2018-10-12 RU RU2019118420A patent/RU2713587C1/en active
- 2018-10-12 WO PCT/KR2018/012068 patent/WO2019083206A1/en active Application Filing
- 2018-10-12 CN CN201880004858.1A patent/CN110073206A/en not_active Withdrawn
- 2018-10-12 KR KR1020180122087A patent/KR102197061B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006170631A (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Biosensor, its inspection device and its inspection method |
KR20070102858A (en) * | 2006-04-17 | 2007-10-22 | 주식회사 인포피아 | Biosensor and its manufacturing method |
RU2009115202A (en) * | 2006-09-22 | 2010-10-27 | БАЙЕР ХЕЛТКЭА ЭлЭлСи (US) | BIOSENSOR SYSTEM HAVING AN INCREASED STABILITY AND HEMATOCRITAL EFFICIENCY |
CN104641227A (en) * | 2012-09-19 | 2015-05-20 | 松下健康医疗控股株式会社 | Biosensor and method for manufacturing biosensor |
WO2015178912A1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Abbott Diabetes Care Inc. | Analyte sensors and methods of using same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102197061B1 (en) | 2020-12-30 |
WO2019083206A1 (en) | 2019-05-02 |
KR20190045064A (en) | 2019-05-02 |
CN110073206A (en) | 2019-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7070680B2 (en) | Biosensor | |
US10866205B2 (en) | Method for measuring hematocrit value of blood sample, method for measuring concentration of analyte in blood sample, sensor chip and sensor unit | |
RU2305279C2 (en) | Device and method for determining concentration of reduced form or oxidized form of reduction-oxidation substance in liquid sample | |
US7063775B2 (en) | Biosensor and method for manufacturing the same | |
AU2008279274B2 (en) | Electrochemical test strip | |
JP3948627B2 (en) | Electrochemical biosensor | |
US6723371B2 (en) | Process for preparing an electrochemical test strip | |
US10352890B2 (en) | Biosensor system, sensor chip, and method of measuring analyte concentration in blood sample | |
JPH09101280A (en) | Biosensor | |
US6860978B2 (en) | Biosensor and method of producing the same | |
JP2010032552A (en) | Electrochemical biosensor strip for analysis of liquid sample | |
JPH10170471A (en) | Biosensor | |
WO2020094082A1 (en) | Potentiometric biosensor and detection method | |
JP2001330581A (en) | Substrate concentration determination method | |
US20060228254A1 (en) | Analyzing tool with exhaust port | |
RU2713587C1 (en) | Biosensor, resistant to coffee stain effect | |
JP4653870B2 (en) | Cholesterol measurement sensor | |
US20150027905A1 (en) | Reagent composition for biosensors and biosensor comprising reagent layer formed of the same | |
US20180231490A1 (en) | Method for calculating hematocrit in blood, method for calibrating biochemical index value in blood, and system thereof | |
US20250020612A1 (en) | Method and sensor for determining a plasma-related analyte concentration in whole blood | |
JP2548147B2 (en) | Biosensor | |
AU2017204379B2 (en) | Electrochemical test strip | |
JP3483930B2 (en) | Biosensor |