CN112782246A - 一种电化学检测试纸、电化学检测系统及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低干扰的电化学检测试纸、电化学检测系统及其操作方法。所述电化学检测试纸，包括依次连接的进样口、抗干扰区和检测区，所述抗干扰区和检测区之间设置有相变阀。本发明在抗干扰区和检测区之间设置有相变阀，相变阀可以根据需去除的干扰物的不同精确控制打开时间，确保检测结果的准确性，且相变阀不会引入新的干扰，确保检测结果的稳定性。本发明还公开了包含上述电化学检测试纸的检测系统及其操作方法。
Description
技术领域
本发明涉及电化学检测试纸条领域，具体涉及一种降低干扰的电化学检测试纸、电化学检测系统及其操作方法，能降低干扰物对血样中待检分析物的影响。
背景技术
随着社会经济的发展，人们生活方式及饮食结构的改变，我国慢性疾病的患病率逐年升高，高血糖、高血压、高血脂以及高尿酸等成为危害人们身体健康的最常见疾病。因此这些指标的快速即时检测成为慢性疾病人群的迫切需求，而最常用的微型快速的即时检测方法是电化学试纸条，电化学试纸条主要是通过敏感膜识别待测分析物并将其生物量转化成可接收的电信号，患者只需在家利用这些一次性电化学检测试纸就能获得被测者血液中当时的分析物水平。电化学检测试纸不仅能在居家场所短时间内进行相关分析物的检测，还方便对某些疾病的长期监测和即时性检查。
但是电化学试检测试纸存在抗干扰能力差的问题，抗坏血酸、胆红素、甲基多巴、多巴胺和葡萄糖等干扰物都会对其检测结果的准确性产生影响。
实验室中常对电极进行化学修饰以达到抗干扰的目的，例如用Nafion修饰电极表面，它可以排斥所有带负电荷的化学物质。一般情况下，大部分干扰物例如抗坏血酸盐带有负电，Nafion膜能阻止这些干扰物到达电极表面产生干扰信号，但是有些干扰物例如扑热息痛不带负电荷，这种情况就起不到抗干扰的作用。并且，这些化学修饰电极的制作方法复杂，且不容易量产，也不适合用于自我监测，只适合实验室测定。
CN104569088B中所涉及的技术是于样品吸入口处设置了一具有尺寸选择的筛膜，用于过滤掉样品中的某些物质，如红血球等。这种方式可以有效的去除一部分干扰物，但是这种筛膜只能阻隔分子量大于网孔的干扰物。
CN1902479A中的策略是设置两个工作电极，第一电极用于测试待测分析物和干扰物产生的电信号，第二电极用于测试干扰物产生的电信号，通过测量两个工作电极的电信号，来得到待测分析物的真实电信号。这种策略可以很好的去除干扰物产生的电信号，但是待测分析物的存在会影响第二工作电极测试干扰物的电信号，以致第二工作电极得到的电信号准确性低。
CN101349667B发明的电化学传感器，把催化待测分析物的活性物质和消除干扰的活性物质混合涂布在测试电极上。但是这种方法降低干扰影响的效果有限，因为血液吸进电极检测区时，检测时间只有很短的时间，干扰物中只有一部分干扰物被去除，还有一部分干扰物干扰分析物的测定。
CN104777194B发明的一种抗干扰流道流速控制电化学检测试纸在检测区前设有一个控速区和阻断区，样品先进入控速区，控速区涂布有抗干扰试剂盒流速控制物质，再进入阻断区后停止流动，等到溶解阻断区的粉末后进到检测区。这种预先去除干扰物的手法，可以大幅度提高检测结果的准确性，但是使用流速控制和溶解阻断的方法重复性差，降低了结果的可信度。
因此，有必要对现有的电化学检测试条进行改进，提高其抗干扰性能。
发明内容
本发明旨在至少解决电化学检测试条存在的上述问题的之一，为此，本发明提供一种电化学检测试纸、电化学检测系统及其使用方法，通过相变阀控制抗干扰区和检测区的连通，以确保抗干扰物反应完全，且不会引入新的干扰物。
具体地，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种电化学检测试纸，包括依次连接的进样口、抗干扰区和检测区，所述抗干扰区和检测区之间设置有相变阀。
根据本发明的提供的一些实施方式，所述抗干扰区内设置有抗干扰试剂层，所述抗干扰试剂层上涂布有能与干扰物反应的活性物质。
根据本发明的提供的一些实施方式，所述抗干扰区内设置有满血电极。
根据本发明的提供的一些实施方式，所述相变阀设置有熔融电极、相变材料和凹槽。
根据本发明的一些具体实施方式，所述相变材料为石蜡。
根据本发明的一些具体实施方式，所述石蜡熔点为50-60℃。
根据本发明的提供的一些实施方式，所述熔融电极包括电极粗端和电极细端，所述电极细端靠近所述相变材料。
根据本发明的提供的一些实施方式，所述电极细端的材料为银浆，所述电极粗端的材料为碳浆。
第二方面，本发明提供一种电化学检测系统，包括以上所述的电化学检测试纸和和电化学测试仪。
根据本发明的提供的一些实施方式，所述电化学测试仪具有插口，用于插入所述电化学检测试纸。
第三方面，本发明提供一种电化学检测系统的操作方法，包括步骤：将电化学检测试纸插入电化学测试仪，然后将检测样品从电化学检测试纸的加样口流入抗干扰区，待抗干扰反应结束后打开相变阀，检测样品流入检测区完成检测反应。
根据本发明的提供的一些实施方式，电化学检测系统的操作方法，包括步骤：
S1：提供电化学检测试纸，插入电化学测试仪；
S2：检测开机电极组的阻抗值，得到开机信号；
S3：将检测样品加入电化学检测试纸的加样口；
S4：检测满血电极组的阻抗值，得到充满信号；
S5：提供直流电压给熔融电极组，打开相变阀；
S6：提供直流电压给反应电极组，检测反应电极组的电流，得到检测结果。
本发明具有以下技术效果：
本发明提供的电化学检测试纸中，在检测区之前设置有抗干扰区，抗干扰区能够对检测样品进行预处理去除其中的干扰物；抗干扰区内还设置有满血电极，利用满血电极接收到检测样品填满信号再开始计时干扰反应时间，可以确保干扰反应时间足够，干扰物去除更完全；在抗干扰区和检测区之间设置有相变阀，相变阀可以根据需去除的干扰物的不同精确控制的打开时间，确保检测结果的准确性，且相变阀不会引入新的干扰，确保检测结果的稳定性。
附图说明
图1显示了本发明实施例的电化学检测试纸的结构示意图；
图2显示了本发明实施例的电化学检测试纸的结构分解图；
图3显示了本发明实施例的电化学检测试纸相变阀的结构示意图；
图4显示了本发明实施例的电化学检测试系统的结构示意图；
图5显示了本发明实施例的电化学检测系统的检测方法流程图。
图中：10-进样口，20-抗干扰区，21-抗干扰试剂层，30-检测区，31-检测试剂层，40-相变阀，41-相变材料，42-凹槽，50-电极系统，51-参比电极，52-满血电极，53-熔融电极，54-工作电极，55-开机电极，60-透明观察窗口，61-第一气孔，62-第二气孔，100-电化学测试仪，101-插口，A-绝缘基板，B-绝缘层，C-亲水层。
具体实施方式
除非另外说明，本发明所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解相同的含义。本发明涉及的所有专利和公开出版物通过引用方式整体并入本发明。术语“包含”或“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例一
本实施例提出一种电化学检测试纸，如图1、图2所示，包括：依次连接的进样口10、抗干扰区20和检测区30。所述抗干扰区20内设置有抗干扰试剂层21，所述抗干扰试剂层21上涂布有能与干扰物反应的活性物质，所述检测区30设置有检测试剂层31，所述检测试剂层31上涂布有检测试剂，用于测试检测样品中是否含有目标标志物。检测样品从进样口10进入，经过抗干扰区20，使检测样品中包含的干扰物与抗干扰区20内的活性物质发生反应而被消除，之后检测样品再流入检测区30中进行检测，由此达到电化学检测试纸检测的抗干扰效果。
抗干扰区20内还设置有满血电极52。当检测样品填充满整个抗干扰区20后，满血电极52与参比电极51接通可以检测到充满信号，然后再开始计时干扰物与活性物质反应时间，待抗干扰反应结束后再将检测样品流入检测区30中进行检测。干扰物与活性物质反应的时间为15-60s。
所述检测区30内还设置工作电极54，工作电极54与参比电极51接通可以显示检测信号，并通过检测信号判断检测样品中是否含有目标标志物。
所述抗干扰区20和检测区30之间设置有相变阀40。在使用电化学检测试纸进行检测前，相变阀40处于关闭状态，在开始进行检测后，检测样品从进样口10进入抗干扰区20，此时关闭的相变阀40可以阻隔检测样品，以防止检测样品流入检测区30内，待检测样品在抗干扰区20完成去除干扰物反应后，再控制相变阀40为打开状态，此时已经去除干扰物的检测样品由虹吸力流入检测区30，并在检测区30完成目标标志物的检测。
所述相变阀40设置有熔融电极53、相变材料41和凹槽42。相变阀40为封闭状态时，相变材料41为固体形态，通过熔融电极53可以使得相变材料41受热转变为液体形态并在检测样本的推力下流入凹槽42内，使相变阀40转变为打开状态。相变材料41不与检测样品、抗干扰试剂以及检测试剂等物质反应，或被溶解，因此采用相变阀40的形式不会干扰检测过程，确保检测结果的稳定性。通常不同的检测样品含有的干扰物质也不完全相同，相变阀40可以根据需去除的干扰物的不同精确控制打开时间，使得检测样品内干扰物在抗干扰区20内被去除完全，确保检测结果的准确性。
本实施例的相变材料41为石蜡，所述石蜡熔点为50-60℃。
本实施例的熔融电极53包括电极粗端和电极细端，所述电极细端靠近所述相变材料41。电极细端的截面积较小，可以使得熔融电极53和参比电极51接通后电极细端发热而迅速升温，达到熔融相变材料41的效果，电极粗端的截面积较大，使得熔融电极53和参比电极51接通后电极粗端发热少，确保电化学检测试纸的安全使用。所述电极细端的材料为银浆，所述电极粗端的材料为碳浆，进一步提升电极细端发热性能和减少电极粗端的发热。因此，本发明中通过熔融电极53可以快速、简单、有效的实现相变阀40的打开效果。
本实施例的电化学检测试纸还设置有电极系统50，所述电极系统50位于电化学检测试纸上远离进样口10的一端。其中，满血电极52一端位于抗干扰区20内，另一端位于电极系统50内；熔融电极53一端位于相变阀40内，另一端位于电极系统50内；工作电极54一端位于反应区30内，另一端位于电极系统50内；参比电极51一端分别与满血电极52、熔融电极53和工作电极54连通，另一端位于电极系统50内。
本实施例的电化学检测试纸还设置有开机电极55，开机电极55一端与参比电极51连通，另一端于电极系统50内。
具体的，满血电极52和参比电极51构成满血电极组，熔融电极53和参比电极51构成熔融电极组，工作电极54和参比电极51构成反应电极组，开机电极55和参比电极51构成开机电极组。
继续参考图2，所述电化学检测试纸包括绝缘基板A、绝缘层B和亲水层C。各电极及电极系统50设置于绝缘基板A上。绝缘层B在进样口10、抗干扰区20和检测区30对应位置为贯穿的槽，当绝缘基板A、绝缘层B和亲水层C叠合在一起时，形成进样口10、抗干扰区20、检测区30以及连通其间供检测样品流通的通道。绝缘层B和亲水层C不覆盖绝缘基板A上的电极系统50。亲水层C在进样口10、抗干扰区20和检测区30对应位置设置有透明观察窗口60。透明观察窗口60上设置有气孔，以确保检测样品在电化学检测试内流通。透明观察窗口60在抗干扰区20对应位置设置有第一气孔61，在检测区30对应位置设置有第二气孔62。
图3为本实施例的相变阀40的剖面示意图。相变材料41位于绝缘基板A、绝缘层B和亲水层C叠合形成的通道上，凹槽42位于绝缘基板A上，在检测样品流通的方向上，相变材料41位于凹槽42的前端，凹槽42在朝向相变材料41的方向为斜坡结构，便于相变材料41熔融后流入凹槽42内。
实施例二
本实施例提出一种电化学检测系统，如图4所示，包括实施例一的电化学检测试纸和电化学测试仪100，所述电化学测试仪100具有插口101，用于插入所述电化学检测试纸，具体的，使用时将电化学检测试纸的电极系统50端插入电化学测试仪100的插口101处，使各电极组形成检测通路。所述电化学测试仪还具有处理器模块和显示器模块，处理器接受并处理各电极组的信号，然后将结果在显示器中显示。满血电极组的检测通路上还包括放大器模块和模式转换模块；熔融电极组的检测通路上还包括加热开关电路模块和电源模块；反应电极组的检测通路上还包括放大器模块和模式转换模块；开机电极组的检测通路上还包括插入感应模块。
参考图5所示，本实施例中该电化学检测系统的操作方法包括：
S1：提供电化学检测试纸，插入电化学测试仪。具体的，将电化学检测试纸的电极系统端插入电化学测试仪的插口处。
S2：检测开机电极组的阻抗值，得到开机信号。待阻抗值符合设定值时，判断为仪器开机正常，然后进入下一步。
S3：将检测样品加入电化学检测试纸的加样口。加入的检测样品会沿着加样口流入抗干扰区内。
S4：检测满血电极组的阻抗值，得到充满信号。当检测样品充满抗干扰区后，得到充满信号，然后开始计时抗干扰反应时间，确保抗干扰反应时间足够，干扰物被去除完全。
S5：提供直流电压给熔融电极组，打开相变阀。熔融电极接通后，电极细端快速升温，将相变材料熔融，打开相变阀，抗干扰区内已经去除干扰物的检测样品经虹吸力流入检测区。
S6：提供直流电压给反应电极组，检测反应电极组的电流，得到检测结果。检测样品在检测区与检测试剂发生反应，通过检测反应电极组的电流可以判断检测结果。
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施方式”、“另一些实施方式”、“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方案以及实施例，可以理解的是，上述实施方案、实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方案、实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电化学检测试纸，其特征在于，包括依次连接的进样口、抗干扰区和检测区，所述抗干扰区和检测区之间设置有相变阀。
2.根据权利要求1所述的电化学检测试纸，其特征在于，所述相变阀设置有熔融电极、相变材料和凹槽。
3.根据权利要求2所述的电化学检测试纸，其特征在于，所述相变材料为石蜡，所述石蜡熔点为50-60℃。
4.根据权利要求2所述的电化学检测试纸，其特征在于，所述熔融电极包括电极粗端和电极细端，所述电极细端靠近所述相变材料。
5.根据权利要求4所述的电化学检测试纸，其特征在于，所述电极细端的材料为银浆，所述电极粗端的材料为碳浆。
6.根据权利要求2所述的电化学检测试纸，其特征在于，所述电化学检测试纸包括绝缘基板、绝缘层和亲水层；所述相变材料位于所述绝缘基板、绝缘层和亲水层叠合形成的通道上，所述凹槽位于所述绝缘基板上，所述相变材料位于所述凹槽的前端。
7.根据权利要求1所述的电化学检测试纸，其特征在于，所述抗干扰区内设置有抗干扰试剂层，所述抗干扰试剂层上涂布有能与干扰物反应的活性物质。
8.根据权利要求1所述的电化学检测试纸，其特征在于，所述抗干扰区内设置有满血电极。
9.一种电化学检测系统，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的电化学检测试纸和电化学测试仪，所述电化学测试仪具有插口，用于插入所述电化学检测试纸。
10.一种权利要求9所述的电化学检测系统的操作方法，其特征在于，包括步骤：将电化学检测试纸插入电化学测试仪，然后将检测样品从电化学检测试纸的加样口流入抗干扰区，待抗干扰反应结束后打开相变阀，检测样品流入检测区完成检测反应。
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