[发明专利]一种用于在呼气中检测丙酮的感应器

说明书

本发明提供一种用于检测丙酮的组成物及其制备方法。该组成物包含γ‑氧化铁(γ‑Fe₂O₃)、锑(Sb)盐及铂(Pt)。使用该组成物制造的感应器在通常存在于呼气中的高水分存在下，对低浓度的呼气丙酮，即糖尿病的生物标记具有选择性。用于检测糖尿病的该半导体感应器价廉、坚固耐用、对患者友好且最重要的是非侵袭性的。

技术领域

本发明是关于快速诊断方法及组成物的领域。尤其是指关于适用于诊断糖尿病，在呼气中检测丙酮的组成物及其制备方法。本发明的组成物包含γ-氧化铁(γ-Fe₂O₃)、锑(Sb)盐及铂(Pt)。

背景技术

随着糖尿病患者的不断增加，糖尿病的威胁正遍及全世界。然而，糖尿病的早期检测可能会降低该致命疾病的潜在危险。血糖监测(空腹血浆葡萄糖及口服葡萄糖耐受试验)为检测糖尿病的可靠方法。然而，该方法昂贵，且最重要的是，其为侵袭性方法。为避开该问题，已研究了不同的非侵袭性及最小侵袭性技术，如IR光谱法、偏振光光学旋转、无线电波阻抗、眼泪分析、自皮肤提取液体的分析及一滴血液监测糖尿病等生物感应器。迄今为止，市场上还没有可用的能用于监测糖尿病的非侵袭性家用小器械。

目前已知在糖尿病患者中人类呼气中丙酮浓度增加。呼气中丙酮浓度小于0.9ppm可视为健康，浓度大于1.7ppm可能为糖尿病。在呼气丙酮浓度与血糖含量之间亦存在良好相关性。呼气丙酮测量的大多数研究已在如GC-MS、SFFT-MS及孔腔内共振衰减光谱术(cavity ring down spectroscopy)高度精密的仪器上进行。其他方法为基于经C-13标记的丙酮酸的量测(US7,118,919B2、USRE38575E及WO 1999/56790A2)、离子迁移分光光度计(US 6,794,645B2)、微电浆结合光谱仪(US7,417,730B2、US2004/137637A1)[6，7]等。近来已研究如SnO₂、WO₃、ZnO及TiO₂金属氧化物半导体用于检测低浓度丙酮(WO 2011/068976A1)，这是因为半导体感应器价廉、坚固耐用且便利。例如，经银纳米粒子改性的TiO₂感应器的丙酮蒸气检测极限可达到10ppm，且ZnO纳米线及哑铃状ZnO微晶的丙酮检测极限可分别低至5ppm及1ppm。使用未掺杂或经掺杂的γ-Fe₂O₃感应器在150℃等工作温度下具有次ppm丙酮敏感度。10摩尔百分比的SiO₂掺杂的WO₃组成物显示在400℃的工作温度下，对低浓度(100ppb至900ppb)的丙酮蒸气有足够敏感度。

迄今为止所研究的金属氧化物半导体感应器的缺点为：

1)低ppm或次ppm范围内的丙酮浓度的检测敏感度未高得足以制造装置。

2)先前技术所报导的感应器为湿敏性，因此在大量水分(通常存在于呼气中)存在下对丙酮无选择性。

考虑到先前技术感应器的缺点，本发明的组成物能克服先前技术感应器的缺点，对1ppm丙酮浓度下有明显的敏感度及高选择性，且同时对呼气中所存在的高水分量不敏感。

发明内容

本发明的主要目标为提供用于检测丙酮的组成物及其制备方法。

本发明的另一目标为提供用于检测呼气中的低浓度(约1ppm)丙酮的组成物及其制备方法。

本发明的另一目标为提供用于在呼气中存在高水分情况下选择性检测呼气中低浓度丙酮的基于金属氧化物半导体的组成物及其制备方法。

本发明的又一目标为提供用于在呼气中存在高水分情况下检测呼气中低浓度丙酮的基于金属氧化物半导体的组成物及其制备方法，该组成物适用于诊断糖尿病。