DE3805773A1

DE3805773A1 - Enzymelektrodensensoren

Info

Publication number: DE3805773A1
Application number: DE3805773A
Authority: DE
Inventors: Stephen John Churchouse
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1988-09-22
Also published as: GB2201248B; FR2611272A1; AU1212988A; US4935105A; GB2201248A; JPH01219661A; FR2611272B1; GB8804038D0; IT8819511A0; IT1215946B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Enzymelektrodensensoren und insbesondere auf analytische Verfahren unter Verwendung sol cher Sensoren.

Enzymelektroden werden zunehmend in medizinischen und anderen Laboratorien verwendet, insbesondere zur Bestimmung von Mate ralien, wie z.B. Glucose oder Harnstoff, in Blutproben und anderen physiologischen Flüssigkeiten. Solche Elektroden sind in vielen Publikationen beschrieben, insbesondere in einem Artikel von Clark & Lyons (Annals of the New York Academy of Science, 102, 29-45, 1962) und US-PSen 35 39 455 und 39 79 274 im Namen von Clark bzw. Newman. Enzymelektroden werden im all gemeinen zum Bestimmen von Materialien verwendet, die selbst nicht elektrochemisch aktiv sind, die aber in Gegenwart von geeigneten Enzymen an Reaktionen teilnehmen, welche Spezies erzeugen, die leicht durch die Elektroden bestimmt werden können. Bei Enzymelektroden sind die Enzyme häufig innerhalb polymerer Materialien in dichter Nachbarschaft zur darunter liegenden Elektrode angeordnet.

Es wurde eine beträchtliche Forschungsarbeit ausgeführt, um die Eigenschaften von Membranen für die Verwendung in Enzym elektroden zu verbessern, und viele Membranen wurden für diesen Zweck veröffentlicht. Ein Beispiel für einen Membrantyp, der oftmals verwendet wird, ist die laminierte Membrane, die von Newman in der US-PS 39 79 274 beschrieben wird. Diese Membrane besitzt eine erste oder innere Schicht aus einem im wesent lichen homogenen Material, wie z.B. Celluloseacetat, das den Durchgang von Materialien mit niedrigem Molekulargewicht ver hindern kann, welche das Enzymsignal stören könnten, eine dicht haftende Schicht des Enzyms selbst (das gegebenenfalls auch andere Materialien enthalten kann, die eingemischt sein können), und eine zweite Schicht (dies ist in diesem Fall die äußere Schicht) aus einem porösen Trägerfilm, der den Durchgang von cellularen oder kolloidalen Materialien verhindern kann.

Die Bestimmung von Glucose kann als Beispiel für die Bestim mung eines Materials durch eine Enzymelektrode angesehen wer den. In Anwesenheit des Enzyms Glucoseoxidase findet die folgende Reaktion statt:

Das bei dieser Reaktion gebildete Wasserstoffperoxid geht durch die erste Schicht der Membran, wie z.B. derjenigen der US-PS 39 79 274, hindurch und kann unter Verwendung der Elek trode bestimmt werden. Da das gebildete Wasserstoffperoxid von der in der Probe anwesenden Glucose abhängt, kann die Glucosekonzentration unter Verwendung eines geeigneten kali brierten Sensors bestimmt werden.

Bis jetzt haben eine Anzahl von Schwierigkeiten die Verwendung von Enzymelektroden beschränkt, und die Skala ihrer Verwendung bei Routineanalysen, wie z.B. Blutproben, verringert.

Eine dieser Schwierigkeiten ist die beschränkte Linearität des Ansprechens der Elektrode auf Analyten, wie z.B. Glucose oder Lactate, wobei es sich um Substrate für die enzymkata lysierte Reaktionen handelt. Das Ansprechen ist nur in einem beschränkten Bereich niedriger Konzentrationen der Analyte linear, und infolgedessen müssen die Konzentrationen der zu bestimmenden Materialien niedrig sein, so daß im allgemeinen verdünnte Proben bei der Analyse unter Verwendung von Enzym elektroden verwendet werden müssen. Es ist nicht immer prakti kabel, für Routineanalysen außerhalb des Labors verdünnte Proben herzustellen, und dies wäre für ausgedehnte Bestimmun gen unmöglich. Diese Schwierigkeit kann in gewissem Ausmaß zumindest durch geeignete Behandlung der äußeren Schichten der Enzymelektrodenmembranen, wie es in der EU-PA 2 04 468 beschrie ben ist, oder durch Verwendung von Enzymmembranen erleichtert werden, welche polymere Schichten beschränkter Durchlässig keit zwischen den Enzymschichten und zu analysierenden Proben enthalten, wie es in der EU-PA 2 16 577 beschrieben ist.

Eine weitere Schwierigkeit ist der Einfluß störender Spezies in der zu testenden Probe, welche selbst zu einem Signal An laß geben können, wodurch das Gesamtsignal verstärkt wird und eine Elektrode dazu veranlaßt wird, eine zu hohe Ablesung zu ergeben. Wenn beispielsweise eine Enzymelektrode verwendet wird, um Glucose im Blut zu messen, dann kann das über das Enzym erzeugte Signal geeignet sein, aber das beobachtete Signal kann durch eine Anzahl von anderen Spezies im Blut, wie z.B. Ascorbinsäure, erhöht sein, welche direkte elektrochemi sche Signale an der Wasserstoffperoxidmeßelektrode geben kön nen. Diese Schwierigkeit kann zumindest in gewissem Ausmaß durch die Verwendung von Membranen in Elektroden erleichtert werden, in denen die Membranen aus anderen polymeren Materia lien hergestellt sind, wie es in der EU-PA 86 308 918.1 beschrie ben ist. Darüber hinaus beschreibt die britische Patentanmeldung 20 19 580A ein Verfahren zur Bestimmung des Zuckergehalts in einer Flüssigkeit, die eine störende Fremdsubstanz enthält, indem ein elektrokatalytischer Zuckersensor verwendet wird, der eine Meßelektrode aufweist, der alternativ ein statisches Reaktivierungspotential und ein statisches Meßpotential zuge führt wird, wobei der fließende Strom während der Meßperiode gemessen wird, und indem anschließend die störende Fremdsub stanz zur Meßelektrode geleitet wird, die durch eine Membrane abgeschirmt wird, die vor der Meßelektrode angeordnet ist, so daß ein die Diffusion beschränkender Strom in der Reaktivie rungsphase während der Oxidation der Fremdsubstanz eingestellt wird, wobei die Messung des Stroms nach einer Zeitverzögerung bezüglich des Beginns der Meßperiode durchgeführt wird.

Eine weitere Entwicklung von Enzymelektroden könnte die Massen produktion von billigen Instrumenten möglich machen, die bei spielsweise Wegwerfelektroden oder Wegwerfmembranen besitzen. Dies würde rasche Routinemessungen, z.B. Glucose im Blut, er möglichen, die regelmäßig zu Hause oder in der Praxis des Doktors, in Gesundheitszentren und Tageskliniken durchgeführt werden, und würde eine raschere Diagnose von vielen ernsten Zuständen erleichtern. Eine solche Entwicklung ist jedoch be hindert, da, wenn Messungen unter Verwendung von Enzymelek troden gemacht werden, Probleme auftreten, und zwar hinsicht lich der Länge der erforderlichen Zeit bis zur Erzielung eines stabilen Signals. Mit den gegenwärtigen Enzymelektroden sind Zeiten von 10 min und darüber oftmals erforderlich, bevor eine stabile Basislinie erzielt werden kann. Dies ist akzeptabel, wenn das Instrument ein Sensor für vielfache Verwendung ist, der konstant aktiv gehalten wird. Dies ist jedoch für inter mittierende Messungen auf einer regelmäßigen Basis nicht akzeptabel, wenn Elektroden/Membrane-Sets für mehrfache Ver wendung zur Verwendung gelangen.

Es wurde nunmehr gefunden, daß Enzymelektroden in einer solchen Weise betrieben werden können, daß die zur Erzielung eines stabilen Signals erforderliche Zeit stark verringert wird, wo durch ein verbessertes analytisches Verfahren unter Verwendung von Enzymelektroden geschaffen wird. Es ist hervorzuheben, daß zwar die Erfindung der GB-PS 20 19 580A auf die konstante Entfer nung von verstopfenden Absorptionsprodukten von der Elektroden oberfläche während der Reaktivierung der Elektrodenoberfläche durch anodische Oxidation gerichtet ist, wodurch ein Langzeit betrieb ermöglicht wird, die vorliegende Erfindung jedoch auf die Verringerung der vor der analytischen Messung erforder lichen Zeit gerichtet ist, bevor ein ausreichend stabiles Signal erreicht wird, um die Messung durchführen zu können.

Gegenstand der Erfindung ist also ein analytisches Verfahren unter Verwendung eines Sensors vom Typ der Enzymelektrode zur Bestimmung der Konzentration eines Analyts in einer Probe, wobei der Analyt mit einem auf dem Sensor vorhandenen Enzym reaktiv ist, um eine elektrochemisch aktive Spezies zu er zeugen, die durch den Sensor nachweisbar ist, bei welchem Verfahren ein Potential an den Sensor angelegt wird, um einen elektrischen Strom hindurchfließen zu lassen, der Sensor mit der Probe in Berührung gebracht wird, wodurch eine Änderung im Stromfluß hervorgerufen wird, und, wenn ein Arbeitspotential an den Sensor angelegt ist, die Konzentration des Analyts als Funktion der Änderung im Strom bestimmt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß eine gewisse Zeit vor dem Anlegen des Arbeits potentials und der Bestimmung der Konzentration des Analyts ein Potential beträchtlich über dem Arbeitspotential angelegt wird, wodurch die Zeitdauer verringert wird, die erforderlich ist, ein ausreichend stabiles Signal für die Durchführung der Bestimmung zu erzeugen.

Es wird hervorgehoben, daß, wenn eine zeitabhängige Kurve erhalten wird, die vorhersehbar ist, es dann möglich ist, die gewünschte Bestimmung unter Verwendung bekannter numerischer Analysentechniken durchzuführen, wie z.B. Kurvenstrippen und nicht-lineare Optimierungstechniken.

In geeigneter Weise wird der Sensor mit der Probe in Berührung gebracht, bevor das angelegte Potential auf den Wert wesent lich über dem Arbeitspotential erhöht wird und hierauf auf das Arbeitspotential zur Bestimmung der Konzentration des Analyts gesenkt wird. Jedoch kann das Potential über dem Arbeitspotential angelegt werden, bevor der Sensor mit der Probe in Berührung gebracht wird.

Die vorliegende Erfindung ist somit insbesondere auf ein rasches Adaptieren des elektrochemischen Verhaltens einer frischen Elektrode für die Verwendung in einem oben definier ten analytischen Verfahren gerichtet. Eine solche frische Elektrode wird im allgemeinen die Charakteristiken, insbe sondere die Oberflächencharakteristiken, einer Elektrode haben, die nicht irgendeiner wesentlichen elektrischen Akti vität unterworfen worden ist und welche somit nicht die ge wünschte oxidierte Oberfläche aufweist, die nötig ist, ein ausreichend stabiles Signal zu erzeugen, um die gewünschte Bestimmung durchzuführen. Im allgemeinen wird die Elektrode außer dem Test vor dem Verkauf keiner elektrischen Aktivität unterworfen worden sein. Beispielsweise in bezug auf Metall elektroden, insbesondere Platinelektroden, kann die oxidierte Oberfläche nicht mehr als ungefähr 1 Molekül Sauerstoff je 2 Moleküle Metall, insbesondere Platin, enthalten.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein bevorzugtes ana lytisches Verfahren unter Verwwendung eines Sensors vom Typ der Enzymelektrode zur Bestimmung der Konzentration eines Analyts in einer Probe, wobei der Analyt mit einem auf dem Sensor vorhandenen Enzym reaktiv ist, um eine elektrochemisch aktive Spezies zu erzeugen, die durch den Sensor nachweisbar ist, bei welchem Verfahren ein Potential an den Sensor ange legt wird, um einen elektrischen Strom hindurchfließen zu lassen, der Sensor mit der Probe in Berührung gebracht wird, wodurch eine Änderung im Stromfluß hervorgerufen wird, und, wenn ein Arbeitspotential an den Sensor angelegt ist, die Konzentration des Analyts als Funktion der Änderung im Strom bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Inberüh rungbringen des Sensors mit der Probe das angelegte Potential auf Null verringert wird und dann ausreichend erhöht wird, worauf es dann auf Arbeitspotential zur Bestimmung der Kon zentration des Analyts verringert wird.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Ausdruck "das angelegte Potential wird auf Null verringert" sowohl ein Abschalten als auch einen Kurzschluß der elektrischen Verbindungen umfaßt.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Steuervorrichtung für einen Sensor vom Typ der Enzymelektrode mit einer elektri schen Schaltung, die an den Sensor und an eine Aufzeichnungs einrichtung anschließbar ist, wobei die Schaltung folgendes aufweist: a) eine programmierbare konstante Spannungsquelle (PCVS), b) eine Steuerschaltung für die PCVS, c) eine Strom meßschaltung (CMC) und d) einen Schalter, der den Sensor in die Schaltung einschalten kann, wobei a), b), c) und d) in einer geeigneten Weise in der Schaltung verbunden sind, wobei das Kennzeichen darin liegt, daß, wenn die Vorrichtung mit dem Sensor verbunden ist, diese folgende Programmstufen automatisch ausführen kann:

1) Anlegen eines Potentials an den Sensor, um einen elektri schen Stromfluß durch diesen zu veranlassen;
2) beträchtliches Erhöhen des Potentials, wenn eine Änderung im Stromfluß festgestellt worden ist, nachdem der Sensor mit einer Probe in Berührung gebracht worden ist, die einen durch den Sensor zu bestimmenden Analyt enthält; und
3) Verringern des Potentials auf ein vorbestimmtes Arbeits potential und Bestimmen der Konzentration des Analyts;
wobei die Erhöhung des Potentials und die Zeitdauer, während der das erhöhte Potential angelegt ist, derart sind, daß beim Ge brauch die zur Einstellung eines ausreichend stabilen Signals für die durchzuführende Bestimmung erforderliche Zeitdauer ver ringert wird.

Bei der Anwendung der Erfindung wird die zur Erzielung eines stabilen Signals erforderliche Zeit in den meisten Fällen auf eine Zeitdauer von 20 s bis 3 min reduziert.

Die Stufen beim bevorzugten Verfahren der Erfindung können wie folgt aufgelistet werden:

1) Anlegen einer Spannung an den Sensor;
2) Aufbringen der Probe auf den Sensor;
3) nach Feststellung durch die Steuerschaltung, daß die Probe auf den Sensor aufgebracht worden ist, jegliche Spannung am Sensor auf Null (die Verbindung kann auch abgebrochen oder kurzgeschlossen werden) während einer Zeitdauer ein gestellt wird und hierauf auf einen Wert wesentlich über der vorgesehenen Arbeitsspannung während einer vorbestimm ten Zeit erhöht wird;
4) nach der vorbestimmten Zeit die an den Sensor angelegte Spannung auf Arbeitsspannung gesenkt wird; und
5) der Analyt in der Probe bestimmt wird,
wobei die Stufen 1) und 2) in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden.

In der Stufe 3) des oben definierten zweiten Verfahrens sollte die Zeitdauer, während der die Spannung auf Null gehalten wird, kurz sein, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3 s.

Der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Enzymelektroden sensor besitzt im allgemeinen eine Anode, die eine Arbeits elektrode ist, und eine Kathode, die eine "Pseudobezugs"- Elektrode ist. Diese Elektroden werden üblicherweise aus iner ten Materialien hergestellt, wie z.B. Platin und Silber, auf denen unstabile Oxidschichten und Kohle sich bilden. Zwischen den Elektroden und der Probe, die den zu bestimmenden Analyt enthält, befindet sich eine Membrane, die in sich eine enzym haltige Schicht aufweist. In ihrer einfachsten Form besteht die Membrane in einem solchen Sensor aus einer Enzym enthal tenden Schicht und einer Schicht, die üblicherweise aus einem polymeren Material gebildet wird, mit beschränkter Permeabili tät. Die Schicht mit beschränkter Permeabilität ist in dieser einfachsten Membranform die äußere Schicht und wird beim er findungsgemäßen Verfahren direkt mit der Probe in Berührung gebracht, in welcher der Analyt bestimmt wird. Vorzugsweise ist die Membrane jedoch eine laminierte Membrane solcher Type, wie sie in der US-PS 39 79 274 beispielsweise beschrieben ist. Eine solche Membrane, wie bereits festgestellt, besitzt eine erste oder innere Schicht aus einem Material, das zwischen der enzymhaltigen Schicht und der Elektrode angeordnet ist, nämlich die enzymhaltige Schicht, und eine zweite Schicht aus einem Material auf der anderen Seite der enzymhaltigen Schicht, welche zweite Schicht die Schicht mit beschränkter Permeabili tät ist. Die Membranen in den Enzymelektroden können mehr als zwei Materialschichten zusätzlich zur enzymhaltigen Schicht enthalten. Beispielsweise ist die zweite Schicht nicht not wendigerweise die äußerste Schicht der Membrane. Es kann eine weitere Schicht oder können weitere Schichten aus einem Mate rial, d.h. dritte, vierte usw. Schichten, zwischen der zweiten Schicht und der Probe vorliegen. Oftmals wird jedoch die zweite Schicht die äußere Schicht sein, wobei ihre äußere Oberfläche mit der Probe in Berührung kommt.

Das in der Enzymelektrode vorhandene Enzym kann in der Membrane in jeder geeigneten Weise angeordnet sein. Vorzugsweise ist es in einer laminierten Membrane zwischen der ersten und zweiten Schicht aus porösem Material anwesend und bildet die Bindung zu den beiden. In dieser Situation und auch allgemein wird das Enzym vorzugsweise durch Mischen mit einem Material immo bilisiert, welches eine Vernetzung verursacht. Ein sehr geeig netes Material für diesen Zweck ist Glutaraldehyd; Proteine, wie z.B. Albumin und andere Materialien können ebenfalls ein geschlossen werden. Um die Erzielung einer raschen stabilen Ablesung vom Sensor zu erleichtern, wird es bevorzugt, daß die enzymhaltige Schicht dünn ist, d.h. nicht mehr als 5 µm dick ist. Das im Sensor zu verwendende Enzym hängt vom Analyt ab, dessen Konzentration bestimmt werden soll. Wenn der Analyt aus Glucose besteht, dann wird das Enzym beispielsweise Glucoseoxidase sein. Andere Enzyme die anwesend sein können, sind z.B. Uricase und Lactatoxidase zur Bestimmung von Harn säure bzw. Milchsäure. Enzymsysteme, die zwei oder mehr Enzyme enthalten, können ebenfalls vorliegen. Enzymelektroden sind näher in bezug auf die porösen Materialien beschrieben, die in den Membranen in den europäischen Patentanmeldungen EP 2 04 468A und 2 16 577A, in der europäischen Patentanmel dung 86 308 918.1 und in der GB-PA 86 26 026 verwendet werden.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf verschiedene Weise verändert werden, aber eine sehr geeignete Reihe von Operationen ist wie folgt: Zuerst wird die Enzym elektrode oder ein anderer Sensor und eine Aufzeichnungsein richtung mit dem Steuerapparat verbunden, hierauf wird, vor zugsweise unter Verwendung eines Schalters, die Arbeits- und die Bezugselektrode (d.h. die Pseudobezugselektrode, die oben erwähnt wurde) verbunden. Es fließt kein Strom, und keine Spannung wird zu diesem Zeitpunkt angelegt. Hierauf wird eine Spannung angelegt, vorzugsweise positiv an der Anode, und der Strom wird überwacht. Diese Spannung kann entweder Wechselstrom oder Gleichstrom sein, und ihre Größe ist nicht kritisch. Beispielsweise kann es sich um die Ar beitsspannung oder um eine niedrigere Spannung handeln. Die Probe, die den zu bestimmenden Analyt enthält, wird dann auf den Sensor aufgebracht. Alternativ kann dies getan werden, bevor die Spannung angelegt wird. Nach einer Verzögerung wird, um die Nässe auf dem Sensor diffundieren zu lassen, die durch Aufbringen der Probe verursacht wird, eine wesentliche Änderung im Strom festgestellt. Jetzt wird die angelegte Spannung auf nahe Null während einer bestimmten Zeit abgesenkt, worauf eine Zunahme der Spannung folgt. Die Spannung, die nunmehr angelegt wird, ist Gleichspannung. Nach einer vorbestimmten Zeit, wenn die Oxidschicht auf der Elektrode abgeschieden ist, vorzugsweise in einem Ausmaß, die abschließend bei der Arbeitsspannung erreicht wird, wird die Spannung auf die Arbeitsspannung abgesenkt. Die Ablesung am Schreiber ist nunmehr ausreichend stabil für die Durchführung einer Messung.

Bei einer anderen, weniger bevorzugten Alternative des erfin dungsgemäßen Verfahrens ist die zuerst in der Stufe 1) an gelegte Spannung eine Spannung, die beträchtlich über der gewünschten Arbeitsspannung liegt. Diese Spannung wird dann während einer vorbestimmten Zeitdauer aufrechterhalten, bevor sie auf Arbeitsspannung abgesenkt wird.

Die Steuervorrichtung kann in nützlicher Weise eine Einrich tung zur Feststellung von Änderungen in der Leitfähigkeit oder irgendeines davon abgeleiteten Parameters umfassen, um anzuzeigen, wenn leitende Lösung die Elektrode im Sensor er reicht hat.

Eine bevorzugte Arbeitsspannung liegt im Bereich von 0,4 Volt bis 0,75 Volt. Die beträchtlich höhere Spannung liegt vor zugsweise im Bereich von 0,8 bis 1,9 Volt und wird vorzugs weise während eines Zeitraums von 15 s bis 1 min, insbeson dere annähernd 30 s, aufrechterhalten. Im allgemeinen sind kürzere vorbestimmte Perioden bei höheren Spannungen nötig.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, bei der es sich um ein vereinfachtes Schaltungs diagramm der Steuervorrichtung handelt, die mit einer Enzym elektrode und einem Schreiber verbunden ist.

Die Steuervorrichtung, die in den Zeichnungen dargestellt ist, besitzt eine programmierbare konstante Spannungsquelle (PCVS) 1 mit einem programmierbaren Eingang bei 2, eine Steuerschal tung 3 für die PVCS, eine Strommeßschaltung (CMC) 4 und einen Ausschalter 5. Ein Schreiber oder ein Datenverarbeiter 6 und eine Enzymelektrode 7 sind mit der Steuervorrichtung verbun den. Die durch die PCVS 1 zugeführte konstante Spannung fließt durch CMC 4 zur Elektrode 7. Ein Signal, das eine definierte Funktion des Stroms ist, der durch die Elektrode 7 hindurch geht, fließt zum Schreiber 6 und wird durch eine Steuerschal tung 3 überwacht, welche eine Interpretation des durch die Elektrode hindurchgehenden Stroms machen kann und in geeigneter Weise reagiert.

Bei Betrieb ist die Abfolge der Stufen wie folgt:

(i) Der Schalter 5 wird in die Stellung "ein" bewegt, wodurch eine Spannung an die Schaltung angelegt wird und eine Anfangsspannung an die Arbeitselektrode der Enzymelektrode 7 angelegt wird;
(ii) eine Probe wird auf die äußere Oberfläche der Membrane auf der Enzymelektrode 7 aufgebracht;
(iii) eine Zunahme der Spannung, die durch die Elektrode hindurchgeht, wird durch die Steuerschaltung 3 bemerkt, wenn die Membrane auf der Enzymelektrode 7 benetzt ist;
(iv) die Steuerschaltung 3 reprogrammiert die PCVS 1, so daß eine Spannung von nahezu Null während einer kurzen Zeit erzeugt wird, worauf eine wesentlich über der Arbeitsspannung während einer vorbestimmten Zeit liegende Spannung erzeugt wird.
(v) nach der vorbestimmten Zeit wird die Steuerschaltung 3 wieder auf PCVS 1 umprogrammiert, diesesmal auf die Arbeitsspannung;
(vi) die Messung des elektrischen Stroms, der durch die Enzymelektrode 7 fließt, wird durchgeführt und auf einem Schreiber oder einem Datenverarbeiter 6 festgehalten; und
(vii) die Schaltung schaltet sich ab. Wenn eine weitere Probe geprüft werden soll, dann kann die Vorrichtung wieder auf (i) oben zurückgebracht werden, oder wird, ohne daß das Instrument in der Stufe (vii) abgeschaltet wird, direkt zu (ii) zurückgebracht.

Bei dem obigen Verfahren kann die Betätigung des Schalters automatisch oder manuell erfolgen.

Claims

1. Analytisches Verfahren unter Verwendung eines Sensors vom Typ der Enzymelektrode zur Bestimmung der Konzentration eines Analyts in einer Probe, wobei der Analyt mit einem auf dem Sensor vorhandenen Enzym reaktiv ist, um eine elektrochemisch aktive Spezies zu erzeugen, die durch den Sensor nachweisbar ist, bei welchem Verfahren ein Potential an den Sensor ange legt wird, um einen elektrischen Strom hindurchfließen zu lassen, der Sensor mit der Probe in Berührung gebracht wird, wodurch eine Änderung im Stromfluß hervorgerufen wird, und, wenn ein Arbeitspotential an den Sensor angelegt ist, die Konzentration des Analyts als Funktion der Änderung im Strom bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewisse Zeit vor dem Anlegen des Arbeitspotentials und der Bestimmung der Konzentration des Analyts ein Potential beträchtlich über dem Arbeitspotential angelegt wird, wodurch die Zeitdauer ver ringert wird, die erforderlich ist, ein ausreichend stabiles Signal für die Durchführung der Bestimmung zu erzeugen.

2. Analytisches Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß nach dem Kontaktieren des Sensors mit der Probe das angelegte Potential auf Null (wie hier definiert) verringert und dann beträchtlich erhöht wird, bevor es auf ein Arbeits potential zur Bestimmung der Konzentration des Analyts abge senkt wird.

3. Analytisches Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Zeitdauer, während der das Potential auf Null ge halten wird, im Bereich von 1 bis 3 s liegt.

4. Analytisches Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor vom Typ der Enzymelektrode ein Wegwerfsensor ist.

5. Analytisches Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspannung im Bereich von 0,4 bis 0,75 V liegt.

6. Analytisches Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wesentlich über dem Arbeitspotential liegende Potential im Bereich von 0,8 bis 1,9 V liegt und während eines Zeitraums von 15 s bis 1 min aufrechterhalten wird.

7. Steuervorrichtung für einen Sensor vom Typ der Enzymelektrode mit einer elektrischen Schaltung, die an den Sensor und an eine Aufzeichnungseinrichtung anschließbar ist, wobei die Schaltung folgendes aufweist: a) eine programmierbare konstante Spannungs quelle, b) eine Steuerschaltung für die programmierbare konstante Spannungsquelle, c) eine Strommeßschaltung und d) einen Schalter, der den Sensor in die Schaltung einschalten kann, wobei a), b), c) und d) in einer geeigneten Weise in der Schaltung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Vorrichtung mit dem Sensor verbunden ist, diese folgende Programmstufen automatisch ausführen kann:

1) Anlegen eines Potentials an den Sensor, um einen elektrischen Stromfluß durch diesen zu veranlassen;
2) beträchtliches Erhöhen des Potentials, wenn eine Änderung im Stromfluß festgestellt worden ist, nachdem der Sensor mit einer Probe in Berührung gebracht worden ist, die einen durch den Sensor zu bestimmenden Analyt enthält; und
3) Verringern des Potentials auf ein vorbestimmtes Arbeits potential und Bestimmen der Konzentration des Analyts;
wobei die Erhöhung des Potentials und die Zeitdauer, während der das erhöhte Potential angelegt ist, derart sind, daß beim Ge brauch die zur Einstellung eines ausreichend stabilen Signals für die durchzuführende Bestimmung erforderliche Zeitdauer ver ringert wird.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie, wenn sie an den Sensor angeschlossen ist, folgende Programm stufen automatisch ausführen kann:

1) Anlegen einer Spannung an den Sensor;
2) Aufbringen der Probe auf den Sensor;
3) nach Feststellung durch die Steuerschaltung, daß die Probe auf den Sensor aufgebracht worden ist, jegliche Spannung am Sensor auf Null (wie hier definiert) während einer Zeit dauer eingestellt wird und hierauf auf einen Wert wesentlich über der vorgesehenen Arbeitsspannung während einer vorbe stimmten Zeit erhöht wird;
4) nach der vorbestimmten Zeit die an den Sensor angelegte Spannung auf Arbeitsspannung gesenkt wird; und
5) der Analyt in der Probe bestimmt wird,
wobei die Stufen 1) und 2) in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung so programmiert ist, daß die Zeitdauer, während der die Spannung auf Null gehalten wird, im Bereich von 1 bis 3 s liegt.