Устройство и способ для определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе

Устройство и способ для определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к устройству и способу для определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества (аналита) в жидкой пробе с использованием электрохимической ячейки. В частности, оно относится к электрохимическому биосенсору для определения концентрации глюкозы в крови, но оно не ограничено этим частным применением и может быть использовано для других целей анализа.

Предпосылки создания изобретения

Электрохимические биосенсоры обычно содержат ячейку, имеющую рабочий электрод, противоэлектрод и электрод сравнения. Иногда функции и противоэлектрода, и электрода сравнения выполняются одним единственным электродом, называемым «противоэлектродом сравнения» или «псевдоэлектродом сравнения». Поэтому используемый в данном изобретении термин «электрод сравнения» охватывает также противоэлектрод сравнения, если контекст это допускает.

В такой ячейке содержащую аналит пробу приводят в контакт с реагентом, содержащим фермент и окислительно-восстановительный медиатор. При этом либо медиатор восстанавливается (принимает по меньшей мере один электрон), а аналит окисляется (отдает по меньшей мере один электрон), либо наоборот.Обычно именно аналит окисляется, а медиатор восстанавливается. Настоящее изобретение будет описываться далее именно в отношении такой системы, но оно также применимо и к системам, в которых аналит восстанавливается, а медиатор окисляется.

Электрохимические анализаторы глюкозы, такие как используемые диабетиками для контроля уровней содержания глюкозы в крови или же такие, которые используются в клиниках и больницах, обычно основываются на использовании фермента, такого как глюкозооксидаза-дегидрогеназа (GOD), и окислительно-восстановительного медиатора, такого как феррицианид или ферроцианид. В случае такой известной из уровня техники системы пробу (например, кровь), содержащую аналит (например, глюкозу), приводят в контакт с реагентами внутри ячейки. Глюкоза окисляется до глюконовой кислоты, при этом глюкозооксидаза восстанавливается. Затем медиатор повторно окисляет глюкозооксидазу и в ходе этого процесса сам восстанавливается. Восстановленный медиатор затем снова окисляют, при этом он передает электроны рабочему электроду. По истечении заданного времени, достаточного для получения точной оценки фарадеевского тока, оценивают концентрацию глюкозы, исходя из величины этого тока или измеренного сигнала напряжения.

Известные из уровня техники электрохимические ячейки состоят из двух (или трех) смежных электродов, отделенных друг от друга некоторым расстоянием на одной стороне изолятора и приспособленных для соединения с измерительным прибором. На этих электродах или между ними задается целевая область, на которую наносится проба крови.

В поданной тем же заявителем заявке №PCT/AU95/00207 (опубликованной 26.10.1995 г. под №WO 95/28364) описывается ячейка, в которой электроды расположены на противоположных сторонах пористой мембраны, причем один из этих электродов имеет проницаемую для жидкости целевую область.

Согласно уровню техники необходимо отделять рабочий электрод от противоэлектрода (или противоэлектрода сравнения) достаточно большим расстоянием с тем, чтобы избежать вмешательства продуктов электрохимической реакции на одном электроде в реакции на другом электроде. На практике для достижения приемлемой точности требуется разделение электродов расстоянием, большим чем 500 мкм.

Каждую партию ячеек необходимо предварительно калибровать, что приводит к неточностям во время эксплуатации из-за отклонений в пределах одной партии по составу пробы и по окружающим условиям.

Поэтому требуется улучшить точность и достоверность таких биосенсоров. Достижение этих целей затруднено в случае сенсоров, предназначенных для определения концентрации аналитов в крови, поскольку в состав крови входят растворенные газы, ионы, коллоиды, комплексные мицеллы, мелкоразмерные продукты распада клеток и компоненты живых клеток в преимущественно водной среде. Любые из перечисленных могут мешать определению. Существующие сенсоры также подвержены влиянию других мешающих веществ, которые могут присутствовать в пробе и которые могут быть окислены на рабочем электроде и ошибочно идентифицированы как интересующий аналит. Альтернативно, эти мешающие вещества могут восстанавливать окисленную форму окислительно-восстановительного медиатора. Эти явления будут давать искусственно завышенные оценки концентрации аналита. В дополнение к этому, всегда имеется немного восстановленного окислительно-восстановительного медиатора, присутствующего до того, как вводится аналит, и его концентрация должна быть известна и должна вычитаться из измеренного количества восстановленного медиатора для получения точной концентрации аналита. Более того, присутствующий в крови кислород может действовать в качестве окислительно-восстановительного медиатора для глюкозооксидазы-дегидрогеназы (GOD), конкурируя с ферроцианидом. Поэтому высокие концентрации кислорода могут приводить к низким оценочным значениям концентрации глюкозы. Помимо этого, такие измерения являются чувствительными к таким факторам, как изменения влажности, температуры, вязкости раствора и гематокритного числа.

Задачи изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые позволяют избежать или частично преодолеть по меньшей мере некоторые из недостатков предшествующего уровня техники. Задачей предпочтительных вариантов изобретения является создание биосенсора с улучшенной точностью и/или достоверностью, и/или скоростью и способа его применения.

Раскрытие изобретения

Описываемое здесь изобретение является усовершенствованием или модификацией изобретения, раскрытого в нашей совместно поданной заявке PCT/AU96/00365, содержание которой полностью включено в данную заявку.

Изобретение будет описываться ниже применительно к биосенсору, приспособленному для измерения концентрации глюкозы в крови, однако, при этом предполагается, что оно не ограничено этим частным применением и может быть использовано для других аналитических определений.

Как указывалось выше, известно измерение концентрации подлежащего анализу компонента (аналита) в водной жидкой пробе посредством помещения пробы в зону реакции электрохимической ячейки, содержащей два электрода, имеющих полное сопротивление (импеданс), которое позволяет их использовать для амперометрических измерений. Подлежащему анализу компоненту дают возможность прореагировать, непосредственно или опосредованно, с окислительно-восстановительным реагентом, при этом образуется способное к окислению (или способное к восстановлению) вещество в количестве, соответствующем концентрации подлежащего анализу компонента. Затем электрохимическим путем оценивают присутствующее количество способного к окислению (или способного к восстановлению) вещества. В целом, этот способ требует достаточного разделения электродов, так чтобы продукты электролиза на одном электроде не могли достигать другого электрода и влиять на процессы на этом другом электроде во время периода измерения.

В упомянутой совместно поданной заявке описан новый способ определения концентрации восстановленной (или окисленной) формы окислительно-восстановительного вещества в электрохимической ячейке того типа, что содержит рабочий электрод и противоэлектрод (или противоэлектрод сравнения), отделенный от этого рабочего электрода заданным расстоянием. Этот способ включает в себя приложение разности электрических потенциалов между электродами и выбор потенциала рабочего электрода таким, что скорость электроокисления восстановленной формы анализируемого вещества (или электровосстановления его окисленной формы) лимитируется диффузией. Расстояние между рабочим электродом и противоэлектродом выбирают так, что продукты реакции с противоэлектрода достигают рабочего электрода. Посредством определения тока как функции времени после приложения потенциала и перед достижением установившегося тока и затем оценки величины установившегося тока описанный ранее способ позволяет оценить коэффициент диффузии и/или концентрацию восстановленной (или окисленной) формы анализируемого вещества.

В упомянутой совместно поданной заявке этот способ проиллюстрирован на примере использования «тонкослойной электрохимической ячейки», в которой используется система GOD/ферроцианид. При этом под используемым здесь термином «тонкослойная электрохимическая ячейка» понимают ячейку, имеющую близко расположенные электроды, так что продукт реакции с противоэлектрода достигает рабочего электрода. На практике расстояние между электродами в такой ячейке для измерения глюкозы в крови будет составлять менее 500 мкм, а предпочтительно - менее 200 мкм.

В приведенной в качестве примера электрохимической ячейке используют следующие химические реакции:

глюкоза+GOD→глюконовая кислота+GOD* (реакция 1)

GOD*+2феррицианид→GOD+2ферроцианид (реакция 2),

где GOD является ферментом глюкозооксидазой, a GOD* является «активированным» ферментом.

Феррицианид ([Fe(CN)₆]^3-) является «медиатором» (посредником), который возвращает GOD* в его каталитическое состояние. GOD, т.е. ферментный катализатор, не расходуется во время реакции, пока в избытке присутствует медиатор. Ферроцианид ([Fe(CN)₆]^4-) является продуктом суммарной реакции. В идеальном случае вначале ферроцианид не присутствует, хотя на практике он часто присутствует в небольшом количестве. После того как реакция завершена концентрация ферроцианида (измеренная электрохимическим путем) указывает на первоначальную концентрацию глюкозы. Суммарная реакция является суммой реакций 1 и 2:

GOD

глюкоза+2феррицианид→глюконовая кислота+2ферроцианид (реакция 3).

Термин «глюкоза» относится, в частности, к β-D-глюкозе.

Однако описанный в упомянутой совместно поданной заявке способ также имеет ряд недостатков. Во-первых, требуемый размер пробы больше желательного размера. В целом, было бы предпочтительно иметь возможность проведения измерений на пробах уменьшенного объема, так как это позволяет, в свою очередь, использовать менее инвазивные методы получения проб.

Во-вторых, было бы желательно повысить точность измерений и исключить или сократить разброс измерений, обусловленных, например, асимметричностью ячейки или другими факторами, возникающими при массовом производстве микроячеек. Также желательно сократить эффекты «кромки» электродов.

В-третьих, так как ячейки после использования подлежат выбрасыванию (т.е. являются одноразовыми), желательна возможность их массового производства при относительно низких затратах.

Согласно одному аспекту изобретения предложен способ определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе, включающий в себя:

(a) обеспечение полой электрохимической ячейки, имеющей рабочий электрод и противоэлектрод или противоэлектрод сравнения, при этом рабочий электрод отделен от противоэлектрода или противоэлектрода сравнения расстоянием менее 500 мкм;

(b) приложение разности электрических потенциалов между электродами; и

(c) электрохимическое определение концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе, включающее в себя:

(i) определение изменения тока во времени после приложения разности электрических потенциалов и перед достижением установившегося тока;

(ii) оценку величины установившегося тока; и

(iii) получение, исходя из изменений тока во времени и величины установившегося тока, величины, являющейся показателем концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества.

В одном предпочтительном варианте этого способа ячейка дополнительно содержит гнездо, имеющее первую контактную площадку в электрическом соединении с рабочим электродом и вторую контактную площадку в электрическом соединении с противоэлектродом или противоэлектродом сравнения.

В другом предпочтительном варианте этого способа стадия (b) также включает в себя стадию (i) обеспечения автоматизированного прибора для приложения разности электрических потенциалов между электродами.

В еще одном предпочтительном варианте этого способа ячейка содержит по существу плоскую полоску, имеющую некоторую толщину, причем эта полоска имеет по меньшей мере две боковые кромки, и при этом через стенку электрохимической ячейки и через всю толщину полоски на по меньшей мере одной из ее боковых кромок проходит прорезь, посредством которой жидкая проба может быть введена в ячейку.

В еще одном предпочтительном варианте этого способа жидкая проба содержит кровь.

В еще одном предпочтительном варианте этого способа окислительно-восстановительное вещество содержит глюкозу.

При этом рабочий электрод и противоэлектрод могут быть образованы проводниками или полупроводниками и могут быть одинаковыми или различными. Предпочтительными являются электроды слои из благородных металлов.

Измеренная таким способом концентрация является по существу независимой от колебаний, если они есть, коэффициента диффузии восстановленной формы и поэтому скомпенсирована по колебаниям температуры и вязкости. Измеренная таким образом концентрация является независимой от колебаний гематокрита и других веществ, которые влияют на коэффициент диффузии восстановленной формы окислительно-восстановительного вещества.

Как будет очевидно, способ по изобретению применим равным образом и к определению концентрации восстановленной формы окислительно-восстановительного вещества или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в ячейке. В том случае, когда определению подлежит концентрация восстановленной формы, потенциал рабочего электрода должен поддерживаться таким, что на стадии (b) скорость электроокисления восстановленной формы лимитируется диффузией, и в результате на стадии (с) получают именно концентрацию восстановленной формы. В том случае, когда определению подлежит концентрация окисленной формы, потенциал рабочего электрода должен поддерживаться таким, что на стадии (b) скорость электровосстановления окисленной формы лимитируется диффузией, и в результате на стадии (с) получают именно концентрацию окисленной формы.

Окислительно-восстановительное вещество может быть аналитом или же может быть окислительно-восстановительным медиатором.

В предпочтительных вариантах реализации способа используют медиатор, и концентрация восстановленной (или окисленной) формы этого медиатора является, в свою очередь, показателем концентрации аналита, и при этом в качестве «предшественника» определению концентрации аналита определяют меру коэффициента диффузии восстановленной (или окисленной) формы этого медиатора.

Предпочтительно, ячейка содержит рабочий электрод и противоэлектрод сравнения. Если используется электрод сравнения, отдельный от противоэлектрода, то в этом случае электрод сравнения может находиться в любом удобном месте в этом датчике, где он находится в контакте с пробой.

В противоположность уровню техники, при проведении способа по изобретению электроды размещены достаточно близко для того, чтобы продукты электрохимической реакции на противоэлектроде мигрировали к рабочему электроду во время периода исследования. Например, в случае системы фермент-феррицианид, полученный на противоэлектроде феррицианид диффундирует к рабочему электроду.

Это обеспечивает возможность достижения установившегося профиля концентрации между электродами, приводя к достижению установившегося тока. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность измерения коэффициента диффузии и концентрации окислительно-восстановительного вещества (медиатора) независимо от отклонений в пробе и поэтому сильно повышает точность и достоверность.

Этот способ также позволяет определять концентрацию гематокрита крови исходя из коэффициента диффузии путем использования справочных таблиц (или путем отделения красных кровяных телец от плазмы и измерения коэффициента диффузии фракции красных кровяных телец и фракции плазмы и их сравнения).

Согласно другому аспекту изобретения предложено устройство для определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе, содержащее:

(a) полую электрохимическую ячейку, имеющую рабочий электрод и противоэлектрод или противоэлектрод сравнения, при этом рабочий электрод отделен от противоэлектрода или противоэлектрода сравнения расстоянием менее 500 мкм;

(b) средство для приложения разности электрических потенциалов между электродами; и

(c) средство для электрохимического определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе, содержащее:

(i) средство для определения изменения тока во времени после приложения разности электрических потенциалов и перед достижением установившегося тока;

(ii) средство для оценки величины установившегося тока; и

(iii) средство для получения, исходя из изменения тока во времени и величины установившегося тока, величины, являющейся показателем концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества.

В предпочтительном варианте этого устройства ячейка дополнительно содержит гнездо, имеющее первую контактную площадку в электрическом соединении с рабочим электродом и вторую контактную площадку в электрическом соединении с противоэлектродом или противоэлектродом сравнения, посредством чего ячейка может быть электрически соединена с по меньшей мере одним из средства для приложения разности электрических потенциалов между электродами и средства для электрохимического определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе.

В другом предпочтительном варианте этого устройства по меньшей мере одно из средства для приложения разности электрических потенциалов между электродами и средства для электрохимического определения концентрации восстановленной формы или окисленной формы окислительно-восстановительного вещества в жидкой пробе содержит язычковый штекер.

В еще одном предпочтительном варианте этого устройства ячейка содержит по существу плоскую полоску, имеющую некоторую толщину, причем эта полоска имеет по меньшей мере две боковые кромки, и при этом через стенку электрохимической ячейки и через всю толщину полоски на по меньшей мере одной из ее боковых кромок проходит прорезь, посредством которой жидкая проба может быть введена в ячейку.

В еще одном предпочтительном варианте этого устройства жидкая проба содержит кровь.

В еще одном предпочтительном варианте этого устройства окислительно-восстановительное вещество содержит глюкозу.

В предпочтительных вариантах ячейка имеет эффективный (полезный) объем в 1,5 микролитра или менее. Устройство по изобретению может содержать пористую мембрану, рабочий электрод на одной стороне этой мембраны и противоэлектрод сравнения на другой ее стороне, причем эти электроды вместе с некоторой зоной мембраны между ними образуют электрохимическую ячейку, и при этом мембрана простирается вбок от ячейки до области нанесения пробы, отделенной от зоны ячейки расстоянием, большим, чем толщина мембраны.

Предпочтительно, пористую мембрану, расстояние целевой области от участка ячейки и толщину мембраны выбирают в комбинации так, что при помещении крови (содержащей плазму и красные кровяные тельца) на целевую область фронт плазмы диффундирует вбок к зоне электрохимической ячейки впереди красных кровяных телец.

Таким образом возможно заполнить тонкослойную электрохимическую ячейку плазмой, по существу свободной от гематокрита, который вызывал бы разброс в коэффициенте диффузии окислительно-восстановительного медиатора и который влиял бы на точность исследования, как будет пояснено далее.

В предпочтительных вариантах реализации биосенсора согласно изобретению задается зона мембраны со второй электрохимической ячейкой с помощью второго рабочего электрода и второго противоэлектрода сравнения на стороне мембраны, противоположной относительно этого второго рабочего электрода. Эта зона второй электрохимической ячейки располагается промежуточно между зоной первой ячейки и областью нанесения пробы или, иначе говоря, «целевой» областью или же располагается сбоку от целевой области, удаленной от зоны первой электрохимической ячейки. В этих вариантах реализации плазма приходит в контакт с ферментом в или по пути к первой электрохимической ячейке, в то время как достигающая второй ячейки плазма - нет. Таким образом, при применении первая ячейка измеряет концентрацию восстановленного медиатора в присутствии плазмы (включающей электрохимически мешающие вещества) и фермента, в то время как вторая ячейка измеряет ее в присутствии плазмы (включающей электрохимически мешающие вещества) и в отсутствие фермента. Это обеспечивает возможность определения концентрации восстановленных мешающих веществ во второй ячейке и концентрации восстановленных мешающих веществ плюс аналита в первой ячейке. Вычитание одного значения из другого дает абсолютную концентрацию аналита.

В очень предпочтительном варианте реализации изобретения используется полая ячейка, в которой рабочий электрод и электрод сравнения (противоэлектрод сравнения) отделены друг от друга расстоянием менее 500 мкм, а предпочтительно - от 20 до 200 мкм.

Описание чертежей

Изобретение раскрыто ниже на конкретных примерах со ссылками на соответствующие чертежи, на которых:

фиг.1 - продукт второй стадии производства, вид сверху;

фиг.2 - продукт по фиг.1, вид сбоку;

фиг.3 - продукт по фиг.1, вид с торца;

фиг.4 - продукт третьей стадии производства, вид сверху;

фиг.5 - продукт по фиг.4 в разрезе по линии 5-5 на фиг.4;

фиг.6 - продукт пятой стадии производства, вид сверху;

фиг.7 - продукт по фиг.6, вид сбоку;

фиг.8 - продукт по фиг.6, вид с торца;

фиг.9 - продукт седьмой стадии производства, вид сверху;

фиг.10 - продукт по фиг.9 в разрезе по линии 10-10;

фиг.11 - продукт по фиг.9, вид с торца;

фиг.12 - ячейка согласно изобретению, вид сверху;

фиг.13 - ячейка по фиг.12, вид сбоку;

фиг.14 - ячейка по фиг.12, вид с торца;

фиг.15 - частичный разрез второго варианта реализации изобретения в увеличенном масштабе.

Фиг.1' - схематичный чертеж (не в масштабе) первого варианта реализации согласно изобретению на виде сбоку.

Фиг.2' - вариант реализации по фиг.1' на виде сверху.

Фиг.3' - вариант реализации по фиг.1' на виде снизу.

Фиг.4' - вариант реализации по фиг.1' на виде с торца.

Фиг.5' - схематичный чертеж (не в масштабе) второго варианта реализации согласно изобретению на виде сбоку.

Фиг.6' - вариант реализации по фиг.5' на виде сверху.

Фиг.7' - схематичный чертеж (не в масштабе) второго варианта реализации согласно изобретению на виде сбоку.

Фиг.8' - вариант реализации по фиг.7' на виде сверху.

Фиг.9' - схематичный чертеж (не в масштабе) согласно изобретению на виде сверху.

Фиг.10' - вариант реализации по фиг.9' на виде с торца.

Фиг.11' - вариант реализации по фиг.9' на виде сбоку.

Фиг.12' - схематичный чертеж (не в масштабе) варианта реализации полой ячейки согласно изобретению на виде в разрезе.

Фиг.13' - график, показывающий кривую тока (ось ординат) в зависимости от времени (ось абсцисс) во время выполнения способа согласно изобретению.

Фиг.14' - еще один график, используемый при пояснении способа по изобретению.

Следует отметить, что все элементы, показанные на фиг.1'-14', помечены символом «'» с целью обеспечения их отличия от элементов, показанных на фиг.1-15. Элементы на фиг.5'-12', соответствующие по своей функции элементам варианта реализации по фиг.1'-4', обозначены идентичными позициями или символами.

Описание предпочтительных вариантов реализации

Способ производства электрохимической ячейки

Ниже будет описана конструкция тонкослойной электрохимической ячейки на примере усовершенствованного способа ее производства.

Стадия 1: лист 1 мелинекса® (химически инертный и электрически резистивный полиэтилентерефталат [ПЭТФ]) с размерами примерно 13 см × 30 см и толщиной 100 мкм плоско накладывали на лист 2 разделительной бумаги и покрывали с использованием бруска MYLAR номер 2 до толщины 12 мкм во влажном состоянии (примерно 2-5 мкм в сухом виде) активируемым нагревом клеем 3 на водной основе (система ICI Novacoat с использованием катализатора: клея). Затем воду испаряли посредством сушилки горячим воздухом, получая контактную клеевую поверхность. Затем лист переворачивали на разделительную бумагу и покрывали аналогичным образом противоположную сторону тем же клеем 4, сушили и накладывали защитную разделительную бумагу 5 на открытую клеевую поверхность. Кромки подрезали для получения листа, равномерно покрытого с обеих сторон липким контактным клеем, защищенным разделительной бумагой.

Стадия 2: лист с защитной разделительной бумагой разрезали на полоски 7 размером примерно 18 мм × 210 мм каждая (фиг.1-3).

Стадия 3: покрытую клеем полоску 7 из ПЭТФ со стадии 2 с разделительной бумагой 2, 5 на соответствующих сторонах помещали в матричную сборку (не показана) и закрепляли. Матричная сборка была выполнена с возможностью пробивания в полоске установочных отверстий 10 на каждом ее конце и, например, 37 круглых отверстий 11 с диаметром 3,4 мм каждое и расстоянием 5 мм между центрами, равномерно распределенных вдоль линии между установочными отверстиями 10. Площадь каждого отверстия 11 составляет примерно 9 квадратных миллиметров (мм²).

Стадия 4: лист милара® ПЭТФ площадью примерно 21 см² и толщиной 135 мкм помещали в камеру металлизирования напылением для нанесения палладиевого покрытия 13. Напыление покрытия происходило в вакууме от 4 до 6 миллибар и в атмосфере газа аргона. Палладий наносили на ПЭТФ до толщины 100-1000 ангстрем (А). Таким образом получали лист 14 с напыленным на него палладиевым покрытием 13.

Стадия 5: затем покрытый палладием лист 14 ПЭТФ со стадии 4 разрезали на полоски 14 и 15 и с помощью штампа пробивали два установочных отверстия 16 по концам каждой полоски (фиг.6, 7 и 8). Полоски 14 и 15 отличаются только размерами: полоска 14 имеет размеры 25 мм × 210 мм, а полоска 15 - 23 мм × 210 мм.

Стадия 6: полоску-разделитель 7, подготовленную согласно стадии 3, помещали затем в зажимное приспособление (не показано), имеющее два установочных штифта (каждый соответствует установочному отверстию 10 полоски 7), и снимали верхнюю разделительную бумагу 2. Полоску 14 покрытого палладием ПЭТФ, подготовленную согласно стадии 5, накладывали затем на клеящий слой палладиевым покрытием вниз, используя штифты зажимного приспособления для совмещения установочных отверстий 16 с нижележащей полоской 7 ПЭТФ. Затем эту комбинацию пропускали через ламинатор, содержащий набор прижимных роликов, один из которых был выполнен с возможностью нагревания стороны, несущей покрытую палладием полоску 14 ПЭТФ. Ролик на противоположной стороне полоски 7 охлаждали. Благодаря этому активировали только клей между палладием полоски 14 и ПЭТФ полоски 7.

Стадия 7: полоску 7 ПЭТФ переворачивали и размещали в зажимном приспособлении разделительным покрытием вверх. Разделительное покрытие отслаивали и накладывали вторую покрытую палладием полоску 15 палладиевой стороной вниз на открытую клеящую поверхность с использованием установочных штифтов для выравнивания полосок. Затем эту сборочную единицу снова пропускали через ламинатор со стадии 6, при этом горячий ролик соприкасался с покрытым палладием миларом®, введенным на стадии 7, для того, чтобы активировать расположенный между ними клей (фиг.9, 10 и 11).

Стадия 8: полученную на стадии 7 сборочную единицу возвращали в матричную сборку и пробивали прорези 16, расположенные в таких местах, чтобы они проходили между пробитыми ранее в мелинексе® ПЭТФ круглыми отверстиями 11 и кромкой 17 полоски. Прорези 16 проходят так, что они прорезают окружность каждой круглой ячейки. Затем эту полоску разрезали для получения 37 индивидуальных «сенсорных полосок», при этом каждая полоска имела ширину примерно 5 мм и каждая содержала одну тонкослойную ячейку-полость (фиг.12, 13 и 14).

Таким образом получают ячейку, представленную на фиг.12, 13 или 14. Эта ячейка содержит первый электрод, состоящий из слоя 12 ПЭТФ, слоя 13 палладия, слоя 3 клея, листа 1 ПЭТФ и второго слоя 4 клея, и второй электрод, содержащий слой 13 палладия и слой 12 ПЭТФ. Лист 1 образует цилиндрическую ячейку 11, имеющую толщину в осевом направлении ячейки, соответствующую толщине листа 1 мелинекса® ПЭТФ вместе с толщиной слоев 3 и 4 клея. Ячейка имеет круглые палладиевые торцевые стенки. Доступ к ячейке обеспечивается на боковой кромке ячейки, где с ячейкой 11 пересекаются прорези 16.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения подлежащую анализу пробу вводят в такую ячейку с помощью капиллярного эффекта. Пробу размещают в соприкосновении с прорезью 16, и она самостоятельно втягивается с помощью капиллярного эффекта в ячейку, а вытесненный из ячейки воздух выходит через противоположную прорезь 16. В капиллярном пространстве может быть помещено поверхностно-активное вещество (ПАВ) для способствования втягиванию пробы.

Сенсоры снабжены соединительными средствами, например краевыми соединителями, с помощью которых сенсоры могут быть включены в измерительную схему. В предпочтительном варианте реализации изобретения это достигается за счет выполнения разделителя 1 более коротким, чем несущие палладий листы 14, 15, выполнения одного листа 15 меньшим по длине, чем другой лист 14. Таким образом формируется гнездо 20, имеющее контактные площадки 21, 22, электрически соединенные, соответственно, с рабочим электродом и противоэлектродом. Таким образом, для обеспечения электрического соединения можно использовать простой язычковый штекер, с соответствующими зацепляющимися проводящими поверхностями. Могут быть разработаны соединители другой формы.

Химикалии, предназначенные для использования в такой ячейке, могут удерживаться на электродах или стенках ячейки, могут удерживаться на независимой опоре, размещенной внутри ячейки, или могут быть самоподдерживающимися.

В одном варианте реализации химикалии, предназначенные для использования в ячейке, отпечатывают на палладиевой поверхности электрода непосредственно после стадии 1, на которой свеженанесенный палладий является более гидрофильным. Например, на палладиевой поверхности можно отпечатать раствор, содержащий 0,2 моля феррицианида калия и 1 мас.% глюкозооксидазы-дегидрогеназы. Желательно, чтобы химикалии отпечатывали только на те области, которые будут образовывать стенку ячейки, и, предпочтительно, химикалии отпечатывают на этой поверхности с помощью струйного принтера. Таким образом можно точно управлять нанесением химикалий. При желании, химикалии, которые желательно держать раздельно до тех пор, пока они не потребуются для использования, могут быть отпечатаны, соответственно, на первый и второй электроды. Например, композиция GOD/ферроцианид может быть отпечатана на один электрод, а буфер - на другой. Хотя очень предпочтительным является нанесение химикалий на электроды перед сборкой их в ячейку, химикалии могут быть также введены в ячейку в виде раствора после стадии 6 или стадии 8 с помощью пипетки традиционным образом, а впоследствии растворитель удаляют с помощью испарения или сушки. Химикалии не обязательно должны быть отпечатаны на стенке ячейки или на электродах, а могут быть вместо этого введены пропитыванием марли, мембраны, нетканого материала или т.п., находящихся внутри полости или заполняющих эту полость (т.е. введенных в ячейку 11 перед стадией 6 или 7). В другом варианте реализации химикалии формуют в пористую массу, которая может быть введена в ячейку в виде таблетки или гранул. В альтернативном варианте химикалии могут быть введены в виде геля.

Во втором варианте реализации изобретения вначале изготавливают слоистую конструкцию 20 из полоски 14, полученной на стадии 5 и вклеенной между двумя полосками 7, полученными на стадии 3. Слоистой конструкцией 20 заменяют лист 1 на стадии 5 и собирают вместе с электродами согласно стадиям 6 и 7.

Таким образом получают ячейку, показанную на фиг.15, которая отличается от ячейки по фиг.9-11 тем, что имеет кольцевой электрод, расположенный между первым и вторым электродами. Этот электрод может быть использован, например, в качестве электрода сравнения.

Следует отметить, что при массовом производстве ячеек упомянутые части могут быть собраны в слоистую конструкцию на поточной производственной линии. Например, непрерывный лист 1 из ПЭТФ может быть сперва пробит, а затем на оставшемся листе может быть непрерывным образом отпечатан клей. Электроды (с предварительно отпечатанным и высушенным раствором химикалий) могут быть поданы непосредственно в виде слоистой конструкции на покрытую слоем клея сторону. Затем клей может быть нанесен на другую сторону пробитого среднего листа, и затем электроды могут быть поданы в виде слоистой конструкции на вторую сторону.

Клей можно наносить в виде расплавленной прокладочной пленки. В альтернативном варианте средний лист может быть сперва покрыт слоем клея и затем пробит.

С помощью сушки химикалий на каждом электроде перед стадией наклеивания поверхность электродов защищают от загрязнения.

Хотя была описана ячейка на основе милара® и мелинекса® ПЭТФ, можно использовать другие химически инертные и электрически резистивные материалы, а также выбрать другие размеры. Эти материалы, используемые для изготовления листа-разделителя 1 и для изготовления опоры электрода сравнения и противоэлектрода, могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга. Хотя изобретение описано применительно к палладиевым электродам, можно использовать другие металлы, такие как платина, серебро, золото, медь или т.п., причем серебро может реагировать с хлоридом с образованием хлорсеребряного электрода (серебро/хлорид серебра) или с другими галогенидами. Электроды не обязательно должны быть выполнены из одинакового металла.

Хотя было описано использование активируемых нагревом клеев, упомянутые части могут быть собраны с использованием термоплавких клеев, сплавленных слоистых материалов или других способов.

Размеры сенсоров можно легко изменять в зависимости от требований.

Хотя в большинстве случаев предпочтительно, чтобы электроды закрывали торцевые отверстия ячейки, в других вариантах реализации (не изображены) электроды не полностью закрывают торцевые отверстия ячейки. В этом случае желательно, чтобы электроды находились в по существу совмещаемом при наложении друг на друга положении.

Предпочтительные варианты изобретения, в которых электроды закрывают отверстия 11 ячейки, имеют преимущества, заключающиеся в том, что площадь электродов точно задается просто путем пробивания отверстия 11. Кроме того, образованные таким образом электроды являются параллельными, перекрывающимися, имеют одинаковую площадь и по существу или полностью свободны от «краевых» эффектов.

Хотя в описанных вариантах реализации каждый сенсор имеет одну ячейку-полость, могут быть также предусмотрены сенсоры с двумя или более полостями. Например, может быть предусмотрена вторая полость с заданным количеством анализируемого вещества, которая может служить в качестве ячейки сравнения.

Для специалиста в данной области из приведенных здесь пояснений будет очевидно, что признак одного описанного здесь варианта реализации может быть скомбинирован с признаками других описанных здесь вариантов реализации или с другими вариантами реализации, раскрытыми в вышеупомянутой совместно поданной заявке и описанными ниже. Хо