ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ Российский патент 1997 года по МПК G01N27/327 G01N27/30 

Изобретение относится к технике исследования и анализа материалов путем определения электрохимических параметров и может быть использовано для определения концентрации глюкозы в биологических растворах, например в крови.

Известен электрохимический датчик [1] для определения концентрации глюкозы, состоящий из платинового анода с наложенной на нем разделительной мембраной, снабженной ферментной, диффузионной и микропористой мембранами.

Недостатком этого датчика является сравнительно слабый отдаваемый ток от 14 до 136 нА в представляющем интерес диапазоне концентраций глюкозы от 2 до 20 мМоль/л, а также низкое быстродействие (время установления стационарного тока электродов 1 1,5 мин).

Наиболее близким к предлагаемому датчику является электрохимический датчик для определения концентрации глюкозы [2]
Известный электрохимический датчик для определения концентрации глюкозы содержит подложку из изолирующего материала с расположенными на ней опорным электродом и многослойным индикаторным электродом, электроды покрыты полимерной сеткой, причем нижний слой индикаторного электрода выполнен из графита, а последующие из медиатора и фермента соответственно.

Недостатком известного датчика является невысокая точность, вследствие большого технологического разброса характеристик датчиков из-за сложного, плохо воспроизводимого, дорогостоящего и малопроизводительного процесса иммобилизации глюкозооксидазы на медиаторный слой и низкая чувствительность вследствие поверхностного взаимодействия ферментного и медиаторного слоев.

Техническим результатом от использования предложения по сравнению с известным техническим решением является повышение точности из-за снижения технологического разброса характеристик датчиков, повышение чувствительности и упрощение технологии изготовления датчиков.

Указанный технический результат достигается тем, что в электрохимическом датчике для определения концентрации глюкозы, содержащем подложку из изолирующего материала с расположенными на ней опорным электродом и многослойным индикаторным электродом, нижний слой которого выполнен из графита, и расположенную на электродах полимерную сетку, индикаторный электрод содержит два слоя, при этом верхний чувствительный слой выполнен из гомогенной пасты, содержащей порошок графита, раствор феpроцена в толуоле, pаствор глюкозооксидазы в смеси диметилсульфоксида с водой взятых в соотношении 1:4, и связующее органическое вещество.

На чеpтеже представлена конструкция электрохимического датчика для определения концентрации глюкозы.

В состав датчика входят подложка 1 из изолирующего материала, опорный электрод 2, многослойный индикаторный электрод 3 и соответствующие токопроводящие отводы 4, 5, графитовые слои 6 опорного и индикаторного электродов 2, 3 и соответствующих токопроводящих отводов 4, 5, слои 7 серебра опорного электрода 2 и токопроводящих отводов 4, 5 опорного и индикаторного электродов 2, 3, слой 8 А CI опорного электрода 2, чувствительный слой 9 индикаторного электрода 3, полимерная сетка 10.

При изготовлении электрохимического датчика для определения концентрации глюкозы методом трафаретной печати на подложку из изолирующего материала наносятся многослойные опорный и индикаторный электроды, при этом после одновременного нанесения на подложку графитовых слоев опорного и индикаторного электродов и соответствующих токопроводящих отводов, последующего одновременного нанесения на графитовые слои опорного электрода с токопроводящим отводом и токопроводящего отвода индикаторного электрода слоя серебра и нанесения на слой серебра опорного электрода слоя A CI и перед покрытием электродов полимерной сеткой, на графитовый слой индикаторного электрода наносится слой гомогенной ферментно-медиаторной пасты с последующим высушиванием при температуре 40^oC в течение одного часа, при этом гомогенная ферментно-медиаторная паста выполнена путем смешивания порошка графита с раствором ферроцена в толуоле с последующим растиранием до полного высыхания модифицированного медиатором порошка графита добавляется раствор глюкозооксидазы в смеси с H₂O: диметилсульфоксид в объемном соотношении 4:1 с последующим растиранием до полного высыхания и досушивается в течении 4-х ч при температуре 40^oC, полученный порошок смешивается с эквивалентным количеством связующего вещества в растворителе до получения гомогенной пасты.

Устройство работает следующим образом.

Капля раствора, содержащая глюкозу, например крови наносится на индикаторный и опорный электроды датчика, концы токопроводящих отводов которого помещены в контактное устройство аналитического прибора. Принцип работы основан на прямой регистрации реакции окисления глюкозы глюкозооксидазой. Электроды высвобождаемые в ходе реакции создают ток, протекающий в измерительной цепи аналитического прибора. Через заданный интервал времени от начала реакции необходимо произвести отсчет показаний прибора, который пропорционален концентрации глюкозы. Предложенный датчик является устройством одноразового применения.

Технический эффект достигается за счет более эффективного чем поверхностного, объемного взаимодействия фермента с медиатором в гомогенном чувствительном слое индикаторного электрода.

Изобретение относится к технике исследования и анализа материалов путем определения электрохимических параметров и может быть использовано для определения концентрации глюкозы в биологических растворах, например в крови. Техническим результатом от использования предложения по сравнению с известным техническим решением является повышение точности из-за снижения технологического разброса характеристик датчиков, повышение чувствительности и упрощение технологии изготовления датчиков. В сосав датчика входят подложка из изолирующего материала, опорный электрод, многослойный индикаторный электрод 3 и соответствующие токопроводящие отводы, графитовые слои 6 опорного и индикаторного электродов и соответствующих токопроводящих отводов слои серебра опорного электрода и токопроводящих отводов 4, 5 опорного и индикаторного электродов слой 8 AgCl опорного электрода, чувствительный слой индикаторного электрода, полимерная сетка. Технический эффект достигается за счет более эффективного чем поверхностного, объемного взаимодействия фермента с медиатором в гомогенном чувствительном слое индикаторного электрода. 1 ил.

Электрохимический датчик для определения содержания глюкозы, содержащий подложку из изолирующего материала с расположенными на ней опорным электродом и многослойным индикаторным электродом, нижний слой которого выполнен из графита и расположенную на электродах полимерную сетку, отличающийся тем, что индикаторный электрод содержит два слоя, при этом верхний чувствительный слой выполнен из гомогенной пасты, содержащей порошок графита, раствор ферроцена в толуоле, раствор глюкозооксидазы в смеси диметилсульфоксида с водой, взятых в соотношении 1:4, и связующее органическое вещество.