发明名称 测量液体中过氧化氢浓度及过氧化氢先驱物浓度之电化学感测器及方法
摘要 一种适用于电化学法的过氧化氢感测器,其基本上系由一电极及附着于该电极的一暴露表面上的混价化合物所组成。该混价化合物具有Myz+[Fe(II)(CN)6]的化学式,式中M可以为Co、Ni、Cr、Sc、V、Cu、Mn、Ag、 Eu、Cd、Zn、Ru或Rh;z为其价数;及y=4/z。本发明亦揭示一种过氧化氢先驱物电化学感测器,其进一步在该附着于电极上的混价化合物之结构(matrix)中或一暴露表面上固定有一催化剂,此催化剂(例如葡萄糖氧化酵素)可催化一物质(例如血液中之血糖)产生反应而产生有过氧化氢。
申请公布号 TW344029 申请公布日期 1998.11.01
申请号 TW086105885 申请日期 1997.05.02
申请人 行政院国家科学委员会 台北巿和平东路二段一○六号十八楼 发明人 吴易聪;林孟山;施伟中;曾达峰;詹博渊;赖荣生
分类号 G01N27/26 主分类号 G01N27/26
代理机构 代理人 林圣富 台北巿和平东路二段二○三号四楼;陈展俊 台北巿和平东路二段二○三号四楼
主权项 1.一种电化学感测器,其包含一可传导电流之传感器,及一附着在该传感器的一表面上之具下列化学式的混价化合物:Myz+[Fe(II)(CN)6] (I)式中M为Co、Ni、Cr、Sc、V、Cu、Mn、Ag、Eu、Cd、Zn、Ru或Rh;z为M之价数;及y=4/z.2.如申请专利范围第1项的电化学感测器,其中式(I)之混价化合物中的M为Co,z=2及y=2。3.如申请专利范围第1项的电化学感测器,其中式(I)之混价化合物中的M为Ni,z=2及y=2。4.如申请专利范围第1项的电化学感测器,其中式(I)之混价化合物中的M为Cr,z=2及y=2。5.一种适于测量液体中一过氧化氢先驱物浓度之电化学感测器,该过氧化氢先驱物能在适当反应条件下于该液体中被反应而产生过氧化氢,该过氧化氢先驱物电化学感测器包含一可传导电流之传感器,及一附着在该传感器的一表面上的组合物,该组合物包含一催化剂及申请专利范围第1项的混价化合物(I),其中该催化剂能催化该反应。6.如申请专利范围第5项的电化学感测器,其中式(I)之混价化合物中的M为Co,z=2及y=2。7.如申请专利范围第5项的电化学感测器,其中式(I)之混价化合物中的M为Ni,z=2及y=2。8.如申请专利范围第5项的电化学感测器,其中式(I)之混价化合物中的M为Cr,z=2及y=2。9.如申请专利范围第5项的电化学感测器,其中该过氧化氢先驱物为葡萄糖,而该催化剂为葡萄糖氧化酵素。10.如申请专利范围第5项的电化学感测器,其中该过氧化氢先驱物为尿素,而该催化剂为尿素氧化酵素。11.如申请专利范围第5项的电化学感测器,其中该过氧化氢先驱物为胆固醇,而该催化剂为胆固醇氧化酵素。12.一种测量一液体中过氧化氢浓度的电化学方法,包含下列步骤:a)将一辅助电极、一参考电极及申请专利范围第1项的化学感测器作为一工作电极置于一被维持在操作条件的待测液体中;b)藉由进行电化学安培法而从该工作电极获得一稳定状态电流,其中当该参考电极为3MKClAg/AgCl参考电极时,该工作电极与该参考电极之标准还原电位间被维持一介于+0.1V至-0.2V之间的固定电位差;c)量取进入该工作电极之稳定状态(steady state)的电流;d)将步骤c)量取得到之电流与已知过氧化氢浓度之液体在相同操作条件及相同固定电位差下所测得之电流进行比对而计算出该待测液体中的过氧化氢浓度;其中该操作条件的维持包含以一固定搅拌速度搅拌该待测液体使得该待测液体呈一均匀相,及加入一定量缓冲溶液至该待测液体中使该待测液体具有一实质上固定之pH値,及选择性地加入一定量的电解质至该待测液体,其中该pH値介于3-7。13.如申请专利范围第12项的方法,其中当该电化学感测器之混价化合物的M为Co,y=2及z=2时,该缓冲溶液为pH値为3-6之磷酸盐缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液、过氯酸盐缓冲溶液或醋酸盐缓冲溶液,及一硷金属卤化物作为该电解质被加到该待测液体。14.如申请专利范围第13项的方法,其中该硷金属卤化物为KC1。15.如申请专利范围第13项的方法,其中该缓冲溶液为pH値为6之磷酸盐缓冲溶液。16.如申请专利范围第12项的方法,其中当该电化学感测器之混价化合物的M为Ni,y=2及z=2时,该缓冲溶液为pH値为3-6之磷酸盐缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液或醋酸盐缓冲溶液,并且该电解质未被加入到该待测液体。17.如申请专利范围第16项的方法,其中该缓冲溶液为pH値为4之醋酸盐缓冲溶液。18.如申请专利范围第12项的方法,其中当该电化学感测器之混价化合物的M为Cr,y=2及z=2时,该缓冲溶液为pH値为3-6之琥珀酸盐缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、醋酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液、咪唑(imidazole)缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、氯化铵(ammonium chloride)缓冲溶液及甘胺酸(glycine)缓冲溶液,并且该电解质未被加入到该待测液体。19.如申请专利范围第18项的方法,其中该缓冲溶液为pH値为6之琥珀酸盐缓冲溶液。20.如申请专利范围第12项的方法,其中该待测液体被保持在室温。21.如申请专利范围第12项的方法,其中该固定电位差介于0至-200mV之间。22.一种测量一液体中过氧化氢先驱物浓度的方法,包含下列步骤:a)将一辅助电极、一参考电极及申请专利范围第5项的过氧化氢先驱物电化学感测器作为一工作电极置于一被维持在操作条件的待测液体中;b)藉由进行电化学安培法而从该工作电极获得一稳定状态电流,其中当该参考电极为3M KCl Ag/AgCl参考电极时,该工作电极与该参考电极之标准还原电位间被维持一介于+0.1V至-0.2V之间的固定电位差;c)将步骤b)量取得到之电流与已知过氧化氢先驱物浓度之液体在相同操作条件及相同固定电位差下所测得之电流进行比对而计算出该待测液体中的过氧化氢先驱物浓度;其中该操作条件的维持包含以一固定搅拌速度搅拌该待测液体使得该待测液体呈一均匀相,及加入一定量缓冲溶液至该待测液体中使该待测液体具有一实质上固定之pH値,及选择性地加入一定量的电解质至该待测液体,其中该pH値介于3-7。23.如申请专利范围第22项的方法,其中当该电化学感测器之混价化合物的M为Co,y=2及z=2时,该缓冲溶液为pH値为3-6之磷酸盐缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液、过氯酸盐缓冲溶液或醋酸盐缓冲溶液,及一硷金属卤化物作为该电解质被加到该待测液体。24.如申请专利范围第23项的方法,其中该硷金属卤化物为KCl。25.如申请专利范围第23项的方法,其中该缓冲溶液为pH値为6之磷酸盐缓冲溶液。26.如申请专利范围第22项的方法,其中当该电化学感测器之混价化合物的M为Ni,y=2及z=2时,该缓冲溶液为pH値为3-6之磷酸盐缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液或醋酸盐缓冲溶液,并且该电解质未被加入到该待测液体。27.如申请专利范围第26项的方法,其中该缓冲溶液为pH値为4之醋酸盐缓冲溶液。28.如申请专利范围第22项的方法,其中当该电化学感测器之混价化合物的M为Cr,y=2及z=2时,该缓冲溶液为pH値为3-6之琥珀酸盐缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、醋酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液、咪唑(imidazole)缓冲溶液、柠檬酸盐缓冲溶液、氯化铵(ammonium chloride)缓冲溶液及甘胺酸(glycine)缓冲溶液,并且该电解质未被加入到该待测液体。29.如申请专利范围第28项的方法,其中该缓冲溶液为pH値为6之琥珀酸盐缓冲溶液。30.如申请专利范围第22项的方法,其中该待测液体被保持在室温。31.如申请专利范围第22项的方法,其中该固定电位差介于0至-200mV之间。32.如申请专利范围第22项的方法,其中该过氧化氢先驱物为葡萄糖,而该催化剂为葡萄糖氧化酵素。33.如申请专利范围第22项的方法,其中该过氧化氢先驱物为尿素,而该催化剂为尿素氧化酵素。34.如申请专利范围第22项的方法,其中该过氧化氢先驱物为胆固醇,而该催化剂为胆固醇氧化酵素。35.一种测量一液体中过氧化氢浓度的电化学方法,包含下列步骤:a)将一待测液体滴在一表面上,该表面包含一辅助电极的区域及申请专利范围第1项的化学感测器的区域,使得该待测液体同时接触该辅助电极的区域及该化学感测器的混价化合物;b)藉由进行电化学安培法而从该化学感测器的传感器获得一瞬间电流;c)将步骤b)量取得到之瞬间电流与已知过氧化氢浓度之液体在以该电化学安培法所测得之电流进行比对而计算出该待测液体中的过氧化氢浓度。36.一种测量一液体中过氧化氢先驱物浓度的电化学方法,包含下列步骤:a)将一待测液体滴在一表面上,该表面包含一辅助电极的区域及申请专利范围第5项的化学感测器的区域,使得该待测液体同时接触该辅助电极的区域及该化学感测器的组合物;b)藉由进行电化学安培法而从该化学感测器的传感器获得一瞬间电流;c)将步骤b)量取得到之瞬间电流与已知过氧化氢先驱物浓度之液体在以该电化学安培法所测得之电流进行比对而计算出该待测液体中的过氧化氢先驱物浓度。图式简单说明:第一图显示了以安培法测量一被分批定量注入过氧化氢水溶液之缓冲溶液的工作电极之响应(response),其中该工作电极为依本发明之一较佳实施例完成的Co2[Fe(II)(CN)6]含钴赤血盐过氧化氢电化学感测器,及其中的横轴为时间,纵轴为电流(A),而BKG代表空白背景値。第二图为第一图之电化学感测器的校正曲线,其中电流讯号(A)与浓度以对数-对数方式作图。第三图为依本发明之一较佳实施例完成的Co2[Fe(II)(CN)6]含钴赤血盐葡萄糖生化感测器的校正曲线,其中纵轴为电流讯号(nA)而横轴为葡萄糖浓度(mM)。第三图a显示了以安培法测量一被分批定量注入葡萄糖水溶液之缓冲溶液的工作电极之响应(response),其中该工作电极为为第三图之葡萄糖生化感测器,及其中的横轴为时间,纵轴为电流(nA),而BKG代表空白背景値。第四图为依本发明之一较佳实施例完成的Ni2[Fe(II)(CN)6]含镍赤血盐葡萄糖生化感测器的校正曲线,其中纵轴为电流讯号(nA)而横轴为葡萄糖浓度(mM)。第四图a显示了以安培法测量一被分批定量注入葡萄糖水溶液之缓冲溶液的工作电极之响应(response),其中该工作电极为为第四图之葡萄糖生化感测器,及其中的横轴为时间,纵轴为电流(nA),而BKG代表空白背景値。第五图为依本发明之一较佳实施例完成的Cr2[Fe(II)(CN)6]含铝赤血盐葡萄糖生化感测器的校正曲线,其中纵轴为电流讯号(nA)而横轴为葡萄糖浓度(10-4M)。第五图a显示了以安培法测量一被分批定量注入葡萄糖水溶液之缓冲溶液的工作电极之响应(response),其中该工作电极为为第五图之葡萄糖生化感测器,及其中的横轴为时间,纵轴为电流(nA),而BKG代表空白背景値。
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