一种多功能电化学生物传感器及分析物测试系统

摘要

本发明属于样本测试传感器技术领域，涉及一种多功能电化学生物传感器及分析物测试系统，包括外接于分析仪的传感器本体，传感器本体包括依次层叠设置的基材层、电极层以及中隔层，中隔层上形成有进样通道和至少两个相互独立的分流通道，各分流通道连接于进样通道的末端并与进样通道相通，电极层包括至少两个反应电极、一个参比电极以及至少两个连接电极，反应电极和连接电极共用一个参比电极，各反应电极设置于对应的分流通道上，各分流通道设置有参比电极；反应电极位于参比电极的前端；各连接电极连接对应的反应电极，并与分析仪对应的外接端口相连，该多功能电化学生物传感器及分析物测试系统的功能多，电极少，具有较大的临床意义。

说明书

技术领域

本发明涉及样本测试传感器技术领域，尤其涉及一种多功能电化学生物传感器及分析物测试系统。

背景技术

电化学生物传感器是一种固定化的生物体成分或生物体本身在电极表面发生具有电子转移的生物化学反应，以将生物化学反应产生的电子转移转化为可用于检测的电信号的分析测试装置。电化学生物传感器是最早问世的一类生物传感器，因其具有灵敏度高，易微型化，能在复杂体系样品中进行检测等性能，已广泛应用于医疗保健、食品工业、农业、环境检测等领域中。

以医疗保健领域中的血液检测为例，众所周知，临床血液检测通常分为多种检测类别，主要在于检查血液中各成分是否合格、凝血四项、血糖、血脂、血胆固醇以及各种贫血等项目。具体以血糖检查项目为例，目前在各医院内通常采用电化学血糖试纸或一般的传感器来检查血糖，考虑到现有的医疗资源紧张，无论是大医院还是小医院，均是常年患者流量较大，而血液检查通常为医生诊断患者是否有某些疾病的常规手段，故此，经常可以看到患者在医院排队等候抽完血后，还需再等候几个小时甚至第二天才能拿到验血结果的情况。发明人发现导致验血结果出来较慢的原因之一在于临床血液检测的产品，如电化学血糖试纸的检查项目比较单一，从而不利于提高血液检测效率。

发明内容

本发明实施例的目的在于解决现有临床血液检测产品的检查项目较单一，导致血液检测效率较低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种多功能电化学生物传感器，采用了如下所述的技术方案：

所述多功能电化学生物传感器包括具有至少两个外接端口的分析仪和外接于所述分析仪的传感器本体，所述传感器本体包括依次层叠设置的基材层、电极层以及中隔层；

所述中隔层上形成有进样通道和至少两个相互独立的分流通道，各所述分流通道连接于所述进样通道的末端并与所述进样通道相通，各所述分流通道内具有供分析物生化反应的反应区；

所述电极层包括至少两个反应电极、一个参比电极以及至少两个连接电极，所有的所述反应电极和所述连接电极共同配对一个所述参比电极；

各所述反应电极设置于对应的所述分流通道上，各所述分流通道设置有所述参比电极；于各所述分流通道上，所述反应电极位于所述参比电极的前端；各所述连接电极连接对应的所述反应电极，并与所述分析仪对应的所述外接端口相连。

在一些实施例中，各所述反应电极沿对应的所述分流通道的宽度方向设置，且各所述反应电极的宽度大于对应的所述分流通道的宽度。

在一些实施例中，所述参比电极包括至少两个一体设计的第一参比子电极，各所述参比子电极沿对应的所述分流通道的宽度方向设置、位于对应的所述反应电极的后端，且各所述参比子电极的宽度大于对应的所述分流通道的宽度。

在一些实施例中，各所述参比子电极的长度大于对应的所述分流通道底部的长度。

在一些实施例中，所述参比电极还包括至少两个第二参比子电极，各所述第二参比子电极与所述第一参比子电极一体设计，各所述第二参比子电极与各所述连接电极一一对应。

在一些实施例中，各所述连接电极交错布置。

在一些实施例中，所述多功能电化学生物传感器还包括上盖层，所述上盖层与所述中隔层层叠设置，且与所述电极层相对。

在一些实施例中，各所述分流通道的大小和形状相同。

在一些实施例中，所述分流通道、所述反应电极和所述连接电极一一对应，且数量均为3个，所述参比电极的数量为1个。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种分析物测试系统，采用了如下所述的技术方案：该分析物测试系统包括上述的多功能电化学生物传感器。

与现有技术相比，本发明实施例提供的多功能电化学生物传感器及分析物测试系统主要有以下有益效果：

该多功能电化学生物传感器通过将中隔层设计为从进样通道中分支出至少两个相互独立的分流通道，并在每个分流通道中设置对应的反应电极，且设置至少两个连接电极，各连接电极与反应电极一一对应，以及将所有的反应电极和连接电极共用一个参比电极，以此可以实现通过一次加样将反应物分流到不同的分流通道内发生不同的生化反应，进而在分析仪中一次性显示出至少两个项目的生化指标，且通过多功能电路共用简化了整体结构，总之，该多功能电化学生物传感器及分析物测试系统的功能多，电极少，利于扩大临床应用范围，具有较大的临床意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明一个实施例中多功能电化学生物传感器的包含有电路结构的整体设计的结构示意图，其中，该图已去掉上盖层和分析仪；

图2是图1中多功能电化学生物传感器的结构分解示意图，其中，该图有上盖层；

图3是图1中多功能电化学生物传感器的A处的局部放大图，其中，该图主要用于体现该传感器的反应区结构；

图4是图1中多功能电化学生物传感器的B处的局部放大图，其中，该图主要用于体现传感器本体与分析仪连接的电极布局图。

附图中的标号如下：

100、多功能电化学生物传感器；10、传感器本体；

1基材层；

2、电极层；21、反应电极；22、参比电极；221、第一参比子电极；222、第二参比子电极；23；连接电极；

3、中隔层；31、进样通道；32、分流通道；33、反应区；

4、上盖层；41、沟槽。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需说明的是，该多功能电化学生物传感器100归属于干式电化学生物传感器技术，主要用于在体外快速检测血液样本的生化指标，当然实际上，还可以用于检测其它合适的分析物样本，如尿液等液态样本。其中，以检测血液样本为例，该多功能电化学生物传感器100可在医疗机构、家庭医生或患者本人等场景中操作使用。

本发明实施例提供一种多功能电化学生物传感器100，如图1所示，该多功能电化学生物传感器100包括分析仪(图未示)和传感器本体10，其中，分析仪具有至少两个外接端口(图未示)，传感器本体10外接于分析仪。需说明的是，分析仪是根据传感器本体10的功能进行设计的。具体地，分析仪中的各外接端口与传感器本体10下述的各连接电极23及参比电极22(具体为下述的第二参比子电极222)对应电性连接，这样，传感器本体10检测的电化学信号可以通过分析仪转换方法显示在分析仪的显示器上，以此可以实现反应物多个项目的检测。

在本发明实施例中，如图1和图2所示，在结构上，传感器本体10包括依次层叠设置的基材层1、电极层2以及中隔层3。另外实际上，在本发明实施例中，多功能电化学生物传感器100还包括上盖层4，其中，上盖层4与中隔层3层叠设置，且与电极层2相对，也即上盖层4设置在中隔层3的顶面上。可以理解地，基材层1、电极层2、中隔层3和上盖层4依次层叠设置。在本实施例中，基材层1可以作为支撑基材，电极层2可以作为电路的设计层，中隔层3可以作为通道的设计层，通过上盖层4和中隔层3之间的层叠配合设计可以最终形成完整的供反应物进样和反应的通道结构。

具体在本实施例中，基材层1可以采用PET材质的材料制成，当然，还可采用其它合适的材料制成。电路层通过丝网印刷设置在基材层1上，当然，还可采用其它合适的方式设置在基材层1上。另外，具体在本实施例中，为简化结构，该多功能电化学生物传感器100的传感器本体10可以呈片状，也即外观上可以跟常规的电化学血糖试纸的形状相似。

在本发明实施例中，如图1至图3所示，在结构设计上，中隔层3上形成有进样通道31和至少两个分流通道32，其中，各分流通道32连接于进样通道31的末端，并与进样通道31相通，为使检测结果不发生关联，各分流通道32相互独立，另外，各分流通道32内具有供分析物生化反应的反应区33，这样，从进样通道31的入口进入的反应物可以分流到分流通道32内，分别独立地发生生化反应，以此即可通过一次加样，方便快速地一次性对同一反应物检测出多种生化指标，也即，进行多个项目的检测。

需说明的是，为实现生化反应，各分流通道32的反应区33内涂布有生化活性物质，通常，为对同一反应物的一次性检测出多种生化指标，各分流通道32内的生化活性物质的成分不同，这样，反应物如血液中的特性成分可以与各生化活性物质发生生化反应，以此获得不同的生化结果。当然实际上，也可以相同。一般这些生化活性物质可以为蛋白质类、酶类等活性物质。

在本发明实施例中，如图1、图2和图4所示，在电路设计上，电极层2包括至少两个反应电极21、一个参比电极22以及至少两个连接电极23，其中，所有的反应电极21和所有的连接电极23共同配对一个参比电极22。也即，所有的反应电极21共用一个参比电极22，所有的连接电极23共用一个参比电极22，进而所有的反应电极21和所有的连接电极23共用一个参比电极22，换句话说，传感器本体10上只设置1个参比电极22，同一反应物不同参数的检测共用一个参比电极22。这样，因在现有设计中，每检测一种参数中，通常需涉及到如满足检测功能、启动功能、满血侦测功能等，这些一般至少需要有4个电极，故此，若要检测3种参数则需要12个电极，显然，本发明实施例中的此种共用电极结构可以大大地减少电极的数量，从而简化整体的电路结构。

在本发明实施例中，如图1和图3所示，为实现生化反应，各反应电极21设置于对应的分流通道32上，各分流通道32设置有参比电极22。其中，于各分流通道32上，反应电极21位于参比电极22的前端，也即，反应物从进样通道31分流到对应的分流通道32内后，反应物需先经过对应的反应电极21，再经过参比电极22。对应地，为方便将生化反应的结果传递到分析仪上，各连接电极23连接对应的反应电极21，并与分析仪(图未示)对应的外接端口相连。

可以理解地，分流通道32、反应电极21和连接电极23一一对应，且各反应电极21和参比电极22一起共同检测一种参数，故此，分流通道32、反应电极21和连接电极23的个数等于该多功能电化学生物传感器100能检测的参数或项目的个数。

具体在本实施例中，分流通道32、反应电极21和连接电极23的数量均为3个，参比电极22的数量为1个。以反应物为血液为例，具体在本实施例中，该多功能电化学生物传感器100可以用于检测血液的血糖、血脂和血胆固醇这三项指标。当然实际上，也可以根据不同的需求设计其它不同的功能指标，比如可以同时检测血脂四项、肝功能、肾功能等。

为方便介绍，以可以检测三种参数为例，如图1和图3所示，将进样通道31和各分流通道32分别编号为1、2、3和4，其中，1号通道为进样通道31，这样，反应物从1号通道进样后可以分流进入到2、3和4号通道中。对应各分流通道32，各反应电极21分别为a、b和c电极，且a、b和c电极共同对应一个参比电极d(也即下述的第一参比子电极221)，另外，与分析仪连接的各连接电极23分别为a1、b1和c1电极，这样，在2号分流通道32中，反应物先后经过反应电极a和参比电极d，然后通过连接电极a1将对应的反应信号通过对应的外接端口传递给分析仪，以此可以检测一种参数；在3号分流通道32中，反应物先后经过反应电极b和参比电极d，然后通过连接电极b1将对应的反应信号通过对应的外接端口传递给分析仪，以此可以检测另一种参数；在4号分流通道32中，反应物先后经过反应电极c和参比电极d，然后通过连接电极c1将对应的反应信号通过对应的外接端口传递给分析仪，以此可以检测再一种参数。

综上，相比现有技术，该多功能电化学生物传感器100至少具有以下有益效果：该多功能电化学生物传感器100通过将中隔层3设计为从进样通道31中分支出至少两个相互独立的分流通道32，并在每个分流通道32中设置对应的反应电极21，且设置至少两个连接电极23，各连接电极23与反应电极21一一对应，以及将所有的反应电极21和连接电极23共用一个参比电极22，以此可以实现通过一次加样将反应物分流到不同的分流通道32内发生不同的生化反应，进而在分析仪中一次性显示出至少两个项目的生化指标，且通过多功能电路共用简化了整体结构，总之，该多功能电化学生物传感器100功能多，电极少，利于扩大临床应用范围，具有较大的临床意义。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图1至图4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在一些实施例中，如图1和图3所示，各反应电极21沿对应的分流通道32的宽度方向设置，且各反应电极21的宽度大于对应的分流通道32的宽度。这样，即可保证印刷的误差不会影响到各反应电极21的面积大小。

在一些实施例中，如图1和图3所示，参比电极22包括至少两个一体设计的第一参比子电极221，其中，各参比子电极沿对应的分流通道32的宽度方向设置、位于对应的反应电极21的后端，且各参比子电极的宽度大于对应的分流通道32的宽度，这样，可以杜绝印刷误差的影响。

在一些实施例中，如图1和图3所示，各参比子电极的长度大于对应的分流通道32底部的长度。这样，参比电极22可以同时侦测进样是否足量，即可以进行满血侦测。

在一些实施例中，如图1和图4所示，为方便将不同的生化反应结果传递到分析仪中，参比电极22还包括至少两个第二参比子电极222，其中，各第二参比子电极222与第一参比子电极221一体设计，各第二参比子电极222与各连接电极23一一对应。可以理解地，各第二参比子电极222和各第一参比子电极221实际属于同一个参比电极22。另外，在本实施例中，任意两个第二参比子电极222之间可以作为启动分析仪的启动电极，这样，可以进一步减少电极的数量。

具体在本实施例中，三个第二参比子电极222分别为d1、d2和d3，当然，实际上它们为与参比电极d同为一个参比电极22。

在一些实施例中，如图1和图4所示，各连接电极23如a1、b1和c1电极交错布置，这样，可以防止不同功能的电极发生误接触或短路。

在一些实施例中，如图1和图3所示，各分流通道32的大小和形状相同。这样，可以方便进行等量分样检测，当然实际上，各分流通道32的大小可以不同，对应地，各分流通道32的形状也可以不同，具体可根据实际需要而定。需说明的是，上盖层4上靠近中隔层3的一侧形成有沟槽41，这样，方便与中隔层3上形成的进样通道31和分流通道32适配，以共同形成完整的通道。

需说明的是，实际上，该多功能电化学生物传感器100还可以包括生物识别元件，信号转换器等确保该传感器能实现完整的检测作用的零部件，但因这些零部件的结构等可以采用现有结构，且本发明要保护的重点并不在此，故此，在此不再赘述。

由上可以理解地，具体在本实施例中，该多功能电化学生物传感器100大致具有以下特点：1)多功能，可以一次性检测多种生化指标；2)整体只采用一个参比电极22，通过电极共用，确保使用的电极数量减少，不仅利于简化整体结构，降低制作成本，且使该参比电极22可作为共用的参比电极22，作为启动分析仪的启动电极，还可以作为侦测样本进样量的满血检测电极。

基于上述的多功能电化学生物传感器100，本发明实施例还提供一种分析物测试系统，其中，该分析物测试系统包括上述的多功能电化学生物传感器100，需说明的是，该分析物测试系统可以用于对血液各项功能指标的检测，还可对尿液等其它液流的各项指标检测。

综上，相比现有技术，该分析物测试系统至少具有以下有益效果：该分析物测试系统通过采用上述的多功能电化学生物传感器100，功能多样，结构简单，制作成本低，利于扩大临床应用范围，具有较大的临床意义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。