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[摘 要]目前，在血糖仪在对糖尿病的诊断中起到关键作用，而其所面临的最大问题就是酶电极的生物电催化活性较低，且稳定性差，容易失活。国内外的申请人就酶电极的改性进行了研究并申请了相关的发明专利，文章从专利视角出发，全面、深入地介绍了电化学法血糖仪电极的改性的专利技术改进方向，以及各个时期的技术重点，该领域的重要申请人。
[关键词]酶电极 改性 聚合物 碳材料 雅培 血糖仪
中图分类号：R318.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0084-01
一 引言
糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，通过血糖仪的检测可以有效的控制血糖，预防糖尿病。其中，血糖仪中的酶在该领域具有非常重要的地位，催化反应结束后，酶与底物以及产物不易分离，并且酶的纯化、分离不仅过程复杂，而且成本昂贵，所以酶的重复再利用率往往较低。因此，使得酶的广泛应用受到了极大地限制。为了解决这一系列的问题，酶的固定化技术用于电化学法血糖电极的相关专利也应运而生。
二 国内外专利申请概况
1申请量分析
自从1973年，Guilbault等人提出了用于血糖检测的葡萄糖氧化酶电极，该酶电极通过检测酶催化反应产物过氧化氢在阳极发生电化学反应时所产生的电流，从而实现对血糖的检测，从那时开始，从全球发展来看，生物酶电极的发展经历了三个阶段（如图1所示），从1970年以前到1975年为萌芽期，国外开始有公司研发固定酶电极应用于检测血糖仪中，从1970年-2005年为平稳发展期，酶电极的改性相关领域专利的申请量平稳发展，从2005年以后为快速发展期，国内外专利申请量剧增。
2申请人类型分析
本节数据来源于中文数据库CNABS、CNTXT，本节从选取分类号和关键词进行检索，并对检索结果进行了分析。从图2可以看出，从专利的申请人类型来看，高校及科研院所拥有较大优势，占全部专利申请量的73%，说明生物酶电极的改性技术属于较为前言的研究领域，并且技术发展的非常迅速；其次为公司与企业，占全部专利申请量的22%，个人以及其他拥有的份额较少，仅占5%。通过以上的数据分析，为何在血糖仪电极的改性中，高校申请量比公司企业数量上要多，这也是由酶电极自身特点所决定，公司和企业所追求的是产品投入市场中所获得的利益，而酶对环境温度和酸碱条件要求较为苛刻，这些条件的改变可能导致酶催化活性的降低甚至丧失。催化反应结束后，酶与底物以及产物不易分离，并且酶的纯化、分离不仅过程复杂，而且成本昂贵，前期实验条件十分严格，而对酶电极改性的最终目的是获得更高的灵敏度、检出限以及血糖仪电极相对的稳定性，前期的研究所需要的人才投入较大，而酶的生物特性也较为复杂，那么这些都是高校以及科研院所的优势，因此，在高校以及科研院所的申请量占较大份额，并且改性方法相对于企业而言更加的多样化。
从国内外专利申请人分析，国外以大公司和企业为主，而中国申请主要以高校及科研院所为主，从图2可以看出，电化学法血糖仪电极的改性申请以美国的雅培公司（申请人为雅培股份有限两合公司、雅培制药有限公司、雅培糖尿病护理公司等子公司）、日本的索尼公司，德国的拜尔公司等为主要国外申请人，国内申请以高校和科研机构为主要申请人，而在国内企业中，无锡百灵传感技术有限公司在电化学法血糖仪电极改性方面的申请量较大。但是从数据分析中可以看出，无论是公司还是高校，酶电极改性方面的专利申请的数量并不多。
三 重要专利申请人分析
1 雅培公司
雅培公司在1986年开发了第一台电化学血糖仪，其在血糖仪领域占有举足轻重的位置，其在1995年曾收购致力于电化学血糖仪研究的Medisense公司，其原理与上述的葡萄糖传感器一样，其可以检测血液中的葡萄糖浓度，根据电流或电压的变化实时监测血糖的变化，
1982年10月21日Medisense申请的公开号为EP0078636A1的专利，介绍了电化学传感器电极检测血液中的葡萄糖，包含酶和介质层，所使用的酶为葡萄糖氧化酶或者脱氢酶，介质层包括polyviologens； o-chloranil； ferrocene； 1，1'-ferrocenedicarboxylic acid； dimethylferrocene and polyvinylferrocene，该传感器可以与氧快速反应，省去了稀释的步骤，反应时间仅需24-36秒，可检测葡萄糖的线性范围宽度到2-40mM葡萄糖。
之后，雅培公司又申请了一系列关于电化学法血糖仪电极改进专利，其主要是通过聚合物的改进增加酶分子的固定，如专利CN102165070A，CN103748459A，US2014/0237813A1，US2008/0029391A1等都是通过聚合物对酶分子进行固定，提高电极的性能，由于聚合物高的导电性以及其具有的特殊官能团对生物酶分子的固定化起到了决定性的作用。
2 无锡百灵传感技术有限公司
无锡百灵传感技术有限公司是在电化学传感器电极改性方面的申请数量属于国内企业的领军，其致力于通过多种方法对电极进行改性，增加对生物分子的固载能力，其中包括Gr-FeS/GC、Fe3O4/NaTSA-PPy/GC、电还原氧化石墨烯膜改性玻璃碳电极、电还原氧化石墨烯膜改性玻璃碳电极、氧化锌（ZnO）纳米棒、介孔氧化硅等，可以看出，该公司申请的改性电极非常多样化，虽然其申请的专利并不都是直接应用于血糖仪的电极改性，但其核心技术依然是生物分子的固载，目的是提高对底物的快速检测能力，因此，其与酶电极的固载技术实质上是共通的。
四 总结
通过以上的专利技术分析，希望能给相关企业指引方向，让他们了解现在本领域哪些是热门的申请，而哪些又是其他申请人还未涉及的范畴，企业可以通过以上分析，对自己生产的产品进行专利的保护，也可以开发新的领域，能够进一步促进经济的发展。
参考文献
[1]. 张先恩 ， 生物. 生物传感技术原理与应用 [M]. 吉林科学技术出版社， 1991.
[2]. Updike S ， Hicks G. The enzyme electrode [J]. Nature， 1967， 214 ：986-988.
[3] 聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，专利，刘洋，中国，申请号201110101337，公开号CN102262114A
[关键词]酶电极 改性 聚合物 碳材料 雅培 血糖仪
中图分类号：R318.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0084-01
一 引言
糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，通过血糖仪的检测可以有效的控制血糖，预防糖尿病。其中，血糖仪中的酶在该领域具有非常重要的地位，催化反应结束后，酶与底物以及产物不易分离，并且酶的纯化、分离不仅过程复杂，而且成本昂贵，所以酶的重复再利用率往往较低。因此，使得酶的广泛应用受到了极大地限制。为了解决这一系列的问题，酶的固定化技术用于电化学法血糖电极的相关专利也应运而生。
二 国内外专利申请概况
1申请量分析
自从1973年，Guilbault等人提出了用于血糖检测的葡萄糖氧化酶电极，该酶电极通过检测酶催化反应产物过氧化氢在阳极发生电化学反应时所产生的电流，从而实现对血糖的检测，从那时开始，从全球发展来看，生物酶电极的发展经历了三个阶段（如图1所示），从1970年以前到1975年为萌芽期，国外开始有公司研发固定酶电极应用于检测血糖仪中，从1970年-2005年为平稳发展期，酶电极的改性相关领域专利的申请量平稳发展，从2005年以后为快速发展期，国内外专利申请量剧增。
2申请人类型分析
本节数据来源于中文数据库CNABS、CNTXT，本节从选取分类号和关键词进行检索，并对检索结果进行了分析。从图2可以看出，从专利的申请人类型来看，高校及科研院所拥有较大优势，占全部专利申请量的73%，说明生物酶电极的改性技术属于较为前言的研究领域，并且技术发展的非常迅速；其次为公司与企业，占全部专利申请量的22%，个人以及其他拥有的份额较少，仅占5%。通过以上的数据分析，为何在血糖仪电极的改性中，高校申请量比公司企业数量上要多，这也是由酶电极自身特点所决定，公司和企业所追求的是产品投入市场中所获得的利益，而酶对环境温度和酸碱条件要求较为苛刻，这些条件的改变可能导致酶催化活性的降低甚至丧失。催化反应结束后，酶与底物以及产物不易分离，并且酶的纯化、分离不仅过程复杂，而且成本昂贵，前期实验条件十分严格，而对酶电极改性的最终目的是获得更高的灵敏度、检出限以及血糖仪电极相对的稳定性，前期的研究所需要的人才投入较大，而酶的生物特性也较为复杂，那么这些都是高校以及科研院所的优势，因此，在高校以及科研院所的申请量占较大份额，并且改性方法相对于企业而言更加的多样化。
从国内外专利申请人分析，国外以大公司和企业为主，而中国申请主要以高校及科研院所为主，从图2可以看出，电化学法血糖仪电极的改性申请以美国的雅培公司（申请人为雅培股份有限两合公司、雅培制药有限公司、雅培糖尿病护理公司等子公司）、日本的索尼公司，德国的拜尔公司等为主要国外申请人，国内申请以高校和科研机构为主要申请人，而在国内企业中，无锡百灵传感技术有限公司在电化学法血糖仪电极改性方面的申请量较大。但是从数据分析中可以看出，无论是公司还是高校，酶电极改性方面的专利申请的数量并不多。
三 重要专利申请人分析
1 雅培公司
雅培公司在1986年开发了第一台电化学血糖仪，其在血糖仪领域占有举足轻重的位置，其在1995年曾收购致力于电化学血糖仪研究的Medisense公司，其原理与上述的葡萄糖传感器一样，其可以检测血液中的葡萄糖浓度，根据电流或电压的变化实时监测血糖的变化，
1982年10月21日Medisense申请的公开号为EP0078636A1的专利，介绍了电化学传感器电极检测血液中的葡萄糖，包含酶和介质层，所使用的酶为葡萄糖氧化酶或者脱氢酶，介质层包括polyviologens； o-chloranil； ferrocene； 1，1'-ferrocenedicarboxylic acid； dimethylferrocene and polyvinylferrocene，该传感器可以与氧快速反应，省去了稀释的步骤，反应时间仅需24-36秒，可检测葡萄糖的线性范围宽度到2-40mM葡萄糖。
之后，雅培公司又申请了一系列关于电化学法血糖仪电极改进专利，其主要是通过聚合物的改进增加酶分子的固定，如专利CN102165070A，CN103748459A，US2014/0237813A1，US2008/0029391A1等都是通过聚合物对酶分子进行固定，提高电极的性能，由于聚合物高的导电性以及其具有的特殊官能团对生物酶分子的固定化起到了决定性的作用。
2 无锡百灵传感技术有限公司
无锡百灵传感技术有限公司是在电化学传感器电极改性方面的申请数量属于国内企业的领军，其致力于通过多种方法对电极进行改性，增加对生物分子的固载能力，其中包括Gr-FeS/GC、Fe3O4/NaTSA-PPy/GC、电还原氧化石墨烯膜改性玻璃碳电极、电还原氧化石墨烯膜改性玻璃碳电极、氧化锌（ZnO）纳米棒、介孔氧化硅等，可以看出，该公司申请的改性电极非常多样化，虽然其申请的专利并不都是直接应用于血糖仪的电极改性，但其核心技术依然是生物分子的固载，目的是提高对底物的快速检测能力，因此，其与酶电极的固载技术实质上是共通的。
四 总结
通过以上的专利技术分析，希望能给相关企业指引方向，让他们了解现在本领域哪些是热门的申请，而哪些又是其他申请人还未涉及的范畴，企业可以通过以上分析，对自己生产的产品进行专利的保护，也可以开发新的领域，能够进一步促进经济的发展。
参考文献
[1]. 张先恩 ， 生物. 生物传感技术原理与应用 [M]. 吉林科学技术出版社， 1991.
[2]. Updike S ， Hicks G. The enzyme electrode [J]. Nature， 1967， 214 ：986-988.
[3] 聚吡咯-壳聚糖-酶复合膜修饰电极的电化学制备方法，专利，刘洋，中国，申请号201110101337，公开号CN102262114A