DE202005020335U1 - Biosensor for simultaneous determination of several biochemical materials has micro channel connected to specimen carrier, various reaction enzyme zones at ends, working, counter electrodes on substrate connected to reaction enzyme zones - Google Patents

Biosensor for simultaneous determination of several biochemical materials has micro channel connected to specimen carrier, various reaction enzyme zones at ends, working, counter electrodes on substrate connected to reaction enzyme zones Download PDF

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Abstract

The device has a micro channel for simultaneous determination of several biochemical materials. It consists of a substrate in the form of a flat insulating plate, a covering coating applied to the substrate with an opening (11) for the specimen, a specimen carrier arranged in the opening, a micro channel (12) connected to the specimen carrier at one end and to various reaction enzyme zones (13,132-134) at the other end and several working and counter electrodes (19,192-194) arranged on the substrate and connected to the reaction enzyme zones.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft einen Biosensor mit einem Mikrokanal zur gleichzeitigen Bestimmung von mehreren biochemischen Stoffen, der zur Bestimmung der Konzentration eines biochemischen Stoffs in einer Flüssigkeit (wie Blut) des menschlichen Körpers dient und einen Mikrokanal verwendet, der durch die Kapillarwirkung die Flüssigkeitsprobe in verschiedene Reaktionsenzymzonen führen kann, wodurch mehrere biochemische Stoffe gleichzeitig bestimmt werden können.The The invention relates to a biosensor with a microchannel for simultaneous Determination of several biochemical substances used for determination the concentration of a biochemical substance in a liquid (like blood) of the human body serves and uses a microchannel by the capillary action the liquid sample can lead to different reaction enzyme zones, causing several biochemical substances can be determined simultaneously.

Stand der TechnikState of technology

Die Gesundheit der modernen Menschen wird durch die Zivilisationskrankheiten (chronische Krankheiten), wie Diabetes, Hypertonie, Hyperlipämie, Gicht usw., bedroht. Um diese Krankheiten zu vermeiden, ist neben der richtigen Ernährung und dem geeigneten Sport auch eine regelmäßige Gesundheitsuntersuchung erforderlich. Daher wurden verschiede tragbare bioglogische Meßgeräte, wie Blutzuckermeßgerät, elektronisches Ohr-Thermomenter, elektronisches Blutdruckmeßgerät, Cholesterinmeßgerät usw., entwickelt, die von dem Benutzer zuhause selbst betätigt werden können.The Health of modern people is caused by the civilization diseases (chronic diseases), such as diabetes, hypertension, hyperlipemia, gout etc., threatened. To avoid these diseases is next to the proper diet and the appropriate sport also a regular health examination required. Therefore, various portable bioglogic meters, such as glucose meter, have become electronic Ear thermometer, electronic blood pressure meter, cholesterol meter etc. developed by the user himself at home can.

Bei der Untersuchung der chronischen Kranheiten wird üblicherweise eine Blutprobe verwendet. Vorher muß eine Blutentnahme von dem Ohrläppchen oder Finger durchgeführt werden. Die Blutprobe wird in die Ausparung 101 des Biosensors 100 getropft, in der eine Reaktionsenzymzone 102 vorgesehen ist, durch die ein biochemischer Stoff bestimmt werden kann. Der Biosensor 100 umfaßt ein isoliertes Substrat, das aus Material mit guter Wärmebeständigkeit, wie PC, PVC, PP, Glasfaser, Keramik, Glas usw. hergestellt ist und auf dem eine Arbeitselektrode und eine Gegenelektrode 103 vorgesehen sind, die an einem Ende mit der Reaktionsenzymzone 102 verbunden sind und am anderen Ende mit einem Biosensor-Meßgerät (nicht dargestellt) verbunden werden können, das die Analytkonentration in der Blutprobe errechnen kann. Jede Messung benötigt eine Blutprobe. Um eine Blutprobe zu gewinnen, muß eine schmerzhafte Blutentnahme durchgeführt werden. Z. B. der Biosensor 100 zur Messung von Glukose weist nur eine Aussparung 101 und eine Reaktionsenzymzone auf und kann nur zur Messung von Glukose verwendet werden. Zur Messung von Gesamtcholesterol, Hochdichte-Lipoprotein, Harnsäure usw. ist ein anderer entsprechender Biosensor erforderlich, der jeweils eine neue Blutprobe benötigt.In the examination of chronic diseases, a blood sample is usually used. Before, blood must be taken from the earlobe or finger. The blood sample gets into the gap 101 of the biosensor 100 dropped, in which a reaction enzyme zone 102 is provided, by which a biochemical substance can be determined. The biosensor 100 comprises an insulated substrate made of material having good heat resistance such as PC, PVC, PP, glass fiber, ceramics, glass, etc. and having a working electrode and a counter electrode 103 provided at one end with the reaction enzyme zone 102 and connected at the other end to a biosensing meter (not shown) that can calculate analyte concentration in the blood sample. Each measurement requires a blood sample. To get a blood sample, a painful blood sample has to be taken. Eg the biosensor 100 for the measurement of glucose has only one recess 101 and a reaction enzyme zone and can only be used to measure glucose. To measure total cholesterol, high density lipoprotein, uric acid, etc., another appropriate biosensor is needed, each requiring a new blood sample.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Biosensor mit einem Mikrokanal zur gleichzeitigen Bestimmung von mehreren biochemischen Stoffen zu schaffen, der einen Mikrokanal verwendet, der durch die Kapillarwirkung die Flüssigkeitsprobe in verschiedene Reaktionsenzymzonen führen kann, wodurch mehrere biochemische Stoffe gleichzeitig bestimmt werden können.Of the Invention is based on the object, a biosensor with a Microchannel for the simultaneous determination of several biochemical To create substances that uses a micro-channel, which through the Capillary action the fluid sample can lead to different reaction enzyme zones, causing several biochemical substances can be determined simultaneously.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 eine perspektivische Darstellung der herkömmlichen Lösung, 1 a perspective view of the conventional solution,

2 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, 2 a perspective view of the first embodiment of the invention,

3 eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, 3 an exploded view of the first embodiment of the invention,

4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, 4 a perspective view of another embodiment of the invention,

5 eine Explosionsdarstellung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, 5 an exploded view of the further embodiment of the invention,

6 eine schematische Darstellung der Erfindung beim Einsatz. 6 a schematic representation of the invention in use.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

2 und 3 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann mit dem erfindungsgemäßen Biosensor gleichzeitig vier biochemische Stoffe bestimmt werden. Dafür weist der erfindungsgemäße Biosensor unterschiedliche Meßzonen auf. Der erfindungsgemäße Biosensor besteht aus einer Deckschicht 17, die eine Öffnung 11 für die Probe aufweist; einem Probeträger 14, der mit einem Mikrokanal 12 verbunden ist, der mehrere Abzweigkanäle aufweist, die mit einer ersten Reaktionsenzymzone 13, einer zweiten Reaktionsenzymzone 132, einer dritten Reationsenzymzone 133 und einer vierten Reationsenzymzone 134 verbunden sind, die die Meßzonen für Glukose, Gesamtcholesterol, Hochdichte-Lipoprotein und Harnsäure bilden; und einem Substrat 18, das eine isolierende Planplatte ist und auf der eine erste Arbeits- und Gegenelektrode 19, eine zweite Arbeits- und Gegenelektrode 192, eine dritte Arbeits- und Gegenelektrode 193 und eine vierte Arbeits- und Gegenelektrode 194 vorgesehen sind, wobei die erste Arbeits- und Gegenelektrode 19 mit der ersten Reaktionsenzymzone 13, die zweite Arbeits- und Gegenelektrode 192 mit der zweiten Reaktionsenzymzone 132, die dritte Arbeits- und Gegenelektrode 193 mit der dritten Reaktionsenzymzone 133, die vierte Arbeits- und Gegenelektrode 194 mit der vierten Reaktionsenzymzone 134 verbunden sind, wodurch die Signale der elektrochemischen Reaktion in der ersten Reaktionsenzymzone 13, der zweiten Reaktionsenzymzone 132, der dritten Reationsenzymzone 133 und der vierten Reationsenzymzone 134 über die erste Arbeits- und Gegenelektrode 19, die zweite Arbeits- und Gegenelektrode 192, die dritte Arbeits- und Gegenelektrode 193 und die vierte Arbeits- und Gegenelektrode 194 weitergeleitet werden können. 2 and 3 show the first embodiment of the invention. In the present embodiment, four biochemical substances can be determined simultaneously with the biosensor according to the invention. For this, the biosensor according to the invention has different measuring zones. The biosensor according to the invention consists of a cover layer 17 that have an opening 11 for the sample; a sample carrier 14 that with a microchannel 12 having a plurality of branch channels, which with a first reaction enzyme zone 13 , a second reaction enzyme zone 132 , a third reaction enzyme zone 133 and a fourth reaction enzyme zone 134 which form the measurement zones for glucose, total cholesterol, high-density lipoprotein and uric acid; and a substrate eighteen , which is an insulating plan plate and on which a first working and counter electrode 19 , a second working and counter electrode 192 , a third working and counter electrode 193 and a fourth working and counter electrode 194 are provided, wherein the first working and counter electrode 19 with the first reaction enzyme zone 13 , the second working and counter electrode 192 with the second reaction enzyme zone 132 , the third working and counter electrode 193 with the third reaction enzyme zone 133 , the fourth working and counter electrode 194 with the fourth reaction enzyme zone 134 connected, whereby the signals of the electrochemical reaction in the first reaction enzyme zone 13 , of the second reaction enzyme zone 132 , the third reation enzyme zone 133 and the fourth reaction enzyme zone 134 over the first working and counter electrode 19 , the second working and counter electrode 192 , the third working and counter electrode 193 and the fourth working and counter electrode 194 can be forwarded.

4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der erfindungsgemäße Biosensor dreidimensional ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die erste Arbeits- und Gegenelektrode 19 und die erste Reaktionsenzymzone 13 sowie die zweite Arbeits- und Gegenelektrode 192 und die zweite Reaktionsenzymzone 132 auf einer Seite des Substrates 18 angeordnet, während die dritte Arbeits- und Gegenelektrode 193 und die dritte Reaktionsenzymzone 133 sowie die vierte Arbeits- und Gegenelektrode 194 und die vierte Reaktionsenzymzone 134 auf der anderen Seite des Substrates 18 angeordnet sind. Dadurch kann die Breite des Biosensors reduziert werden. 4 and 5 show a further embodiment of the invention, in which the biosensor according to the invention is formed three-dimensionally. In this embodiment, the first working and counter electrodes 19 and the first reaction enzyme zone 13 as well as the second working and counter electrode 192 and the second reaction enzyme zone 132 on one side of the substrate eighteen arranged while the third working and counter electrode 193 and the third reaction enzyme zone 133 as well as the fourth working and counter electrode 194 and the fourth reaction enzyme zone 134 on the other side of the substrate eighteen are arranged. This can reduce the width of the biosensor.

Wie aus 6 ersichtlich ist, wird beim Einsatz zunächst der erfindungsgemäße Biosensor in das Biosensor-Meßgerät 20 gesteckt und anschließend wird die Probe auf den Biosensor aufgebracht. Das Biosensor-Meßgerät 20 führt eine Bestimmung der Probe durch und zeigt dann die Meßwerte für z.B. Glukose, Gesamtcholesterol, Hochdichte-Lipoprotein und Harnsäure an.How out 6 it can be seen, when used first the biosensor according to the invention in the biosensor meter 20 and then the sample is applied to the biosensor. The biosensor meter 20 performs a determination of the sample and then displays the readings for, for example, glucose, total cholesterol, high density lipoprotein, and uric acid.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Erfindung einen Mikrokanal verwendet, der durch die Kapillarwirkung die Flüssigkeitsprobe in verschiedene Reaktionsenzymzonen führen kann, wodurch mehrere biochemische Stoffe gleichzeitig bestimmt werden können.In summary It should be noted that the invention uses a microchannel, which by capillary action, the liquid sample can lead to different reaction enzyme zones, causing several biochemical substances can be determined simultaneously.

Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.The The above description represents only the preferred embodiments of the invention and should not be used as a definition of boundaries and serve the scope of the invention. All equivalent changes and modifications are included to the scope of this invention.

Die Erfindung betrifft einen Biosensor mit einem Mikrokanal zur gleichzeitigen Bestimmung von mehreren biochemischen Stoffen, der zur Bestimmung der Konzentration eines biochemischen Stoffs in einer Flüssigkeit (wie Blut) des menschlichen Körpers dient und einen Mikrokanal verwendet, der durch die Kapillarwirkung die Flüssigkeitsprobe in verschiedene Reaktionsenzymzonen führen kann, wodurch mehrere biochemische Stoffe (wie Glukose, Gesamtcholesterol, Hochdichte-Lipoprotein und Harnsäure) gleichzeitig bestimmt werden können.The The invention relates to a biosensor with a microchannel for simultaneous Determination of several biochemical substances used for determination the concentration of a biochemical substance in a liquid (like blood) of the human body serves and uses a microchannel by the capillary action the liquid sample can lead to different reaction enzyme zones, causing several biochemicals (such as glucose, total cholesterol, high density lipoprotein and uric acid) can be determined simultaneously.

Claims (4)

Biosensor mit einem Mikrokanal zur gleichzeitigen Bestimmung von mehreren biochemischen Stoffen, bestehend aus einem Substrat (18), das eine isolierende Planplatte ist, einer Deckschicht (17), die auf dem Substrat (18) aufliegt und eine Öffnung (11) für die Probe aufweist; einem Probeträger (14), der in Öffnung (11) angeordnet ist, einem Mikrokanal (12), der an einem Ende mit dem Probeträger (14) und am anderen Ende mit unterschiedlichen Reaktionsenzymzonen (13, 132, 133, 134) verbunden ist, und mehreren Arbeits- und Gegenelektroden (19, 192, 193, 194), die auf dem Substrat (18) angeordnet sind und mit den Reaktionsenzymzonen (13, 132, 133, 134) verbunden sind.Biosensor with a microchannel for the simultaneous determination of several biochemical substances consisting of a substrate ( eighteen ), which is an insulating plane plate, a cover layer ( 17 ), which are on the substrate ( eighteen ) and an opening ( 11 ) for the sample; a sample carrier ( 14 ) in the opening ( 11 ), a microchannel ( 12 ) at one end with the sample carrier ( 14 ) and at the other end with different reaction enzyme zones ( 13 . 132 . 133 . 134 ) and a plurality of working and counter electrodes ( 19 . 192 . 193 . 194 ), which are on the substrate ( eighteen ) and with the reaction enzyme zones ( 13 . 132 . 133 . 134 ) are connected. Biosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokanal (12) mehrere Abzweigkanäle aufweist, über die der Mikrokanal (12) mit den Reaktionsenzymzonen (13, 132, 133, 134) verbunden ist.Biosensor according to claim 1, characterized in that the microchannel ( 12 ) has a plurality of branch channels via which the microchannel ( 12 ) with the reaction enzyme zones ( 13 . 132 . 133 . 134 ) connected is. Biosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokanal (12) von den Reaktionsenzymzonen (13, 132, 133, 134) einen gleichen Abstand hat.Biosensor according to claim 1, characterized in that the microchannel ( 12 ) from the reaction enzyme zones ( 13 . 132 . 133 . 134 ) has an equal distance. Biosensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokanal (12), die Reaktionsenzymzonen (13, 132, 133, 134) und die Arbeits- und Gegenelektroden (19, 192, 193, 194) auf den beiden Seiten des Substrates (18) angedordnet sind.Biosensor according to claim 2 or 3, characterized in that the microchannel ( 12 ), the reaction enzyme zones ( 13 . 132 . 133 . 134 ) and the working and counter electrodes ( 19 . 192 . 193 . 194 ) on the two sides of the substrate ( eighteen ) are available.
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