專利名稱：生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠?qū)υ嚇又械奶囟ǔ煞挚焖?、高靈敏度、且簡(jiǎn)便地進(jìn)行定量的生物傳感器，特別涉及膽甾醇傳感器。
背景技術(shù)：
作為以往的生物傳感器的例子，對(duì)葡萄糖傳感器進(jìn)行說明。
具有代表性的葡萄糖傳感器是利用絲網(wǎng)印刷等方法在絕緣性基板上形成至少包含測(cè)定極和配極的電極系統(tǒng)，然后在該電極系統(tǒng)上形成包含親水性高分子、氧化還原酶和電子傳導(dǎo)體的酶反應(yīng)層而制得的。作為氧化還原酶，例如可使用葡萄糖氧化酶，此外，作為電子傳導(dǎo)體，例如可使用鐵氰化鉀、二茂鐵衍生物或苯醌衍生物等金屬絡(luò)合物或有機(jī)化合物等。另外，根據(jù)需要可在前述酶反應(yīng)層中加入緩沖劑。
該生物傳感器的酶反應(yīng)層上如果滴下含底物的試樣溶液，則酶反應(yīng)層溶解，酶與底物會(huì)發(fā)生反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行電子傳導(dǎo)體被還原。酶反應(yīng)結(jié)束后，被還原的電子傳導(dǎo)體又通過電化學(xué)方法被氧化，這樣就能夠通過氧化電流值求得試樣溶液中的底物濃度。
此外，由于該生物傳感器使用以測(cè)定對(duì)象物質(zhì)為基質(zhì)的酶，因此從理論上講能夠測(cè)定各種物質(zhì)。例如，如果使用膽甾醇氧化酶或膽甾醇脫氫酶作為氧化還原酶，則能夠測(cè)定各種醫(yī)療機(jī)構(gòu)中用于診斷指南的血清中的膽甾醇值。
這種情況下，由于膽甾醇酯酶的酶反應(yīng)進(jìn)行得非常慢，所以通過添加合適的表面活性劑能使膽甾醇酯酶的活性有所提高，并可縮短整體反應(yīng)所需的時(shí)間。但反應(yīng)系統(tǒng)中包含的表面活性劑會(huì)對(duì)血細(xì)胞產(chǎn)生不良影響，利用葡萄糖傳感器不能夠?qū)θ械哪戠薮贾颠M(jìn)行測(cè)定。
針對(duì)上述情況，提出了為了僅將全血過濾除去血細(xì)胞而獲得的血漿迅速地輸入傳感器內(nèi)(試樣溶液供給通路)，而在試樣溶液供給通路的開口部附近設(shè)置過濾片(血細(xì)胞過濾部)的方案。
但是，如果過濾片與傳感器的組合不合適，則被過濾片捕捉的血細(xì)胞會(huì)被破壞，導(dǎo)致血紅蛋白的溶出。這樣就很難用過濾片過濾血細(xì)胞成分，會(huì)有較小的血紅蛋白流入試樣溶液供給通路中，結(jié)果導(dǎo)致測(cè)定出現(xiàn)誤差。
這是因?yàn)槲赵嚇尤芤呵暗倪^濾片厚度和吸收試樣溶液后膨脹起來的過濾片的厚度差與自上而下保持過濾片的壓緊部的間隔不合適的緣故。自上而下保持過濾片的壓緊部的間隔對(duì)應(yīng)于膨脹后的過濾片的厚度如果過窄，則會(huì)阻礙過濾片的膨脹。這樣，膨脹受到阻礙的過濾片的孔徑不能夠擴(kuò)得足夠大，結(jié)果使?jié)B透的血細(xì)胞受到破壞。
針對(duì)上述情況，由于因試樣溶液而異的血細(xì)胞比容值(血細(xì)胞容積比)導(dǎo)致過濾片的膨脹程度的不同，所以如果預(yù)先假設(shè)膨脹后的過濾片的厚度，并擴(kuò)大設(shè)定前述壓緊部的上下間隔，就可能使過濾片在傳感器的保存過程中發(fā)生移位。
此外，為了抑制因試樣溶液的吸收而出現(xiàn)的膨脹，考慮將過濾片設(shè)計(jì)得比以往薄，但這種情況下，如日本專利特愿2000-399056號(hào)的說明書記載的，僅從過濾片的一次側(cè)的端部吸引試樣溶液可減少一定時(shí)間內(nèi)的吸收量，減慢來自過濾片的二次側(cè)部分的血漿的流出速度，特別是減慢傳感器內(nèi)的試樣溶液供給通路通過血漿達(dá)到飽和的速度，其結(jié)果是延長(zhǎng)了測(cè)定時(shí)間。
針對(duì)上述情況，如果為增加一定時(shí)間內(nèi)能夠吸收的試樣溶液的量而擴(kuò)大吸引面積，從過濾片上部滴下試樣溶液，則試樣溶液在過濾片表面的流動(dòng)速度比試樣溶液浸入過濾片的速度快。因此，在過濾片表面流動(dòng)的試樣溶液從連接試樣溶液供給通路與過濾片的試樣溶液供給通路的開口部流入試樣溶液供給通路內(nèi)，結(jié)果導(dǎo)致測(cè)定出現(xiàn)誤差。
所以，日本專利特愿2001-152868號(hào)的說明書中揭示了以下技術(shù)。即，設(shè)置從下保持前述過濾片的一次側(cè)部分的第1壓緊部、自上而下保持前述過濾片的二次側(cè)部分的第2壓緊部、從上保持前述過濾片的中央部分的第3壓緊部、以及在前述第2壓緊部和第3壓緊部之間包圍前述過濾片的空隙部，這樣即使自上而下保持過濾片的壓緊部的間隔與膨脹后的過濾片厚度不合適，也可防止因阻礙過濾片的膨脹而出現(xiàn)的血細(xì)胞被破壞。此外，還記載了通過將試樣溶液直接滴在過濾片上，可抑制血細(xì)胞在過濾片表面流動(dòng)、流入試樣溶液供給通路內(nèi)而出現(xiàn)的測(cè)定誤差的技術(shù)思想。
但是，使用了過濾片的傳感器，在經(jīng)過過濾的血漿流入試樣溶液供給通路內(nèi)達(dá)到飽和后，由于血漿的粘性和全血中的血漿量，應(yīng)該在空氣孔停留(堵住空氣孔)的血漿有時(shí)會(huì)從空氣孔溢出。作為試樣溶液的全血由血細(xì)胞成分和液體成分(血漿)構(gòu)成，雖然因人而異，但其比例(血細(xì)胞容積比)在約20～60％的范圍內(nèi)。此外，因全血中的膽甾醇濃度不同而使粘性有所不同。由于這些不同之處，導(dǎo)致即使添加相同的試樣溶液，不僅流入速度不同，而且有時(shí)出現(xiàn)粘性下降和血細(xì)胞容積比下降的現(xiàn)象，即使流入的血漿到達(dá)空氣孔，也會(huì)順著電極基板流過，出現(xiàn)溢出到試樣溶液供給通路外的情況。
因此，本發(fā)明的目的是提供能夠解決上述問題、與試樣溶液的血漿粘性和全血中的血漿量無關(guān)、血漿能夠停留在空氣孔的經(jīng)過改良的生物傳感器。此外，本發(fā)明的目的在于提供高精度、應(yīng)答特性優(yōu)異、以全血為測(cè)定對(duì)象的膽甾醇傳感器。
發(fā)明的揭示本發(fā)明的生物傳感器具備絕緣性基板，包含設(shè)置在前述基板上的測(cè)定極和配極的電極系統(tǒng)，覆蓋前述絕緣性基板的罩蓋，含有氧化還原酶及/或電子傳導(dǎo)體的至少1層反應(yīng)層，由前述絕緣性基板和前述罩蓋形成的包含前述電極系統(tǒng)及前述反應(yīng)層的試樣溶液供給通路，設(shè)置于前述試樣溶液供給通路中的前述罩蓋上的第1空氣孔，試樣溶液添加部，以及在前述試樣溶液供給通路和試樣溶液添加部之間設(shè)置的過濾血細(xì)胞的過濾片，用前述過濾片過濾了血細(xì)胞的血漿因毛細(xì)管現(xiàn)象被吸引入前述試樣溶液供給通路內(nèi)；該生物傳感器的特征是，在前述試樣溶液供給通路的前述絕緣性基板上設(shè)置了第2空氣孔。
前述生物傳感器中，前述第1空氣孔和前述第2空氣孔最好是連通的。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式之一的生物傳感器的分解立體圖。
圖2為本發(fā)明的實(shí)施方式之一的生物傳感器的合體立體圖。
圖3為除去了同一傳感器的反應(yīng)層等后的簡(jiǎn)單縱截面圖。
圖4為表示同一傳感器的電極系統(tǒng)附近的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單縱截面圖。
圖5表示本發(fā)明實(shí)施例的膽甾醇傳感器的應(yīng)答特性。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式如上所述，本發(fā)明的生物傳感器具備在包含電極系統(tǒng)和反應(yīng)層、在終端部具有第1空氣孔的試樣溶液供給通路與試樣溶液添加部之間設(shè)置的過濾血細(xì)胞的過濾片，通過前述過濾片過濾了血細(xì)胞的血漿因毛細(xì)管現(xiàn)象被吸引入前述試樣溶液供給通路內(nèi)。該傳感器的特征是，前述試樣溶液供給通路中具備與第1空氣孔不同的第2空氣孔。
此外，前述第1空氣孔和前述第2空氣孔最好是連通的。
采用上述構(gòu)成，可以不管試樣溶液的血漿的粘性、全血中的血漿量及血細(xì)胞容積比的不同，能使血漿停留在試樣溶液供給通路內(nèi)。以往，如果存在上述不同之處，則流入的血漿到達(dá)空氣孔后，不會(huì)停留在空氣孔中，而是順著絕緣性基板流過，與試劑一起溢出到試樣溶液供給通路外，導(dǎo)致測(cè)定出現(xiàn)誤差。但是，如果在絕緣性基板上設(shè)置與第1空氣孔連通的第2空氣孔，則血漿不會(huì)順著絕緣性基板流過而溢出到試樣溶液供給通路外，不管試樣溶液的粘性和試樣中被過濾的成分的比例如何，能夠自動(dòng)規(guī)定需進(jìn)行測(cè)定的試樣溶液的容量，因此能夠消除測(cè)定誤差。此外，由于試樣溶液僅存在于試樣溶液供給通路內(nèi)，所以還可減少對(duì)傳感器以外部分(測(cè)定機(jī)器及測(cè)定者等)的污染。
本發(fā)明所用的電子傳導(dǎo)體除了鐵氰化鉀之外，還可選自與膽甾醇氧化酶等氧化還原酶之間具有電子傳導(dǎo)能力的氧化還原型化合物。
氧化還原酶是以測(cè)定對(duì)象為底物的酶，以葡萄糖為測(cè)定對(duì)象的傳感器中使用葡萄糖氧化酶。測(cè)定用于診斷指南的血清中的膽甾醇值時(shí)，采用催化膽甾醇的氧化反應(yīng)的膽甾醇氧化酶或膽甾醇脫氫酶及催化膽甾醇酯轉(zhuǎn)變?yōu)槟戠薮嫉倪^程的膽甾醇酯酶。由于膽甾醇酯酶的酶反應(yīng)進(jìn)行得非常慢，所以可通過添加合適的表面活性劑等方法，使膽甾醇酯酶的活性有所提高，這樣就能夠縮短整體反應(yīng)所需時(shí)間。
含有電子傳導(dǎo)體的層及含有氧化還原酶的反應(yīng)層配置在傳感器內(nèi)的電極系統(tǒng)上或其近旁。具備與設(shè)置了電極系統(tǒng)的基板結(jié)合、與基板之間形成了向電極系統(tǒng)供給試樣溶液的試樣溶液供給通路的罩蓋構(gòu)件的傳感器中，可在露出于前述試樣溶液供給通路的部分和試樣溶液供給通路的開口部等處設(shè)置前述反應(yīng)層。最好不論在哪一個(gè)位置，反應(yīng)層都能夠容易地溶解于導(dǎo)入的試樣溶液中，直至電極系統(tǒng)。
此外，為了保護(hù)電極，抑制形成的反應(yīng)層的剝離，最好在電極系統(tǒng)上連接形成親水性高分子層。此外，除了電極系統(tǒng)之外，最好使親水性高分子層作為形成反應(yīng)層時(shí)的基底層形成，或使親水性高分子包含于最下層的反應(yīng)層中。
特別是為了提高含有電子傳導(dǎo)體的反應(yīng)層的溶解性，最好使該反應(yīng)層與表面活性劑分離。此外，為了獲得保存穩(wěn)定性，最好使催化膽甾醇氧化反應(yīng)的膽甾醇氧化酶及膽甾醇酯酶分離。
測(cè)定血糖值的生物傳感器中，有為了將試樣溶液導(dǎo)入反應(yīng)層而形成將電極系統(tǒng)上形成的層等覆蓋的含有脂質(zhì)的層的例子(例如，日本專利特開平2-062952號(hào)公報(bào))。本發(fā)明的測(cè)定膽甾醇的生物傳感器，最好采用冷凍干燥法形成反應(yīng)層的一部分(例如，日本專利特愿2000-018834號(hào)說明書)；或在罩蓋構(gòu)件表面用表面活性劑或通過等離子照射等進(jìn)行處理而賦予親水性。采用上述構(gòu)成的情況下，即使不設(shè)置脂質(zhì)層也沒關(guān)系。
親水性高分子可使用水溶性纖維素衍生物，特別是乙基纖維素，羥丙基纖維素，羧甲基纖維素，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，明膠，瓊脂糖，聚丙烯酸或其鹽，淀粉或其衍生物，馬來酸酐的聚合物或其鹽，聚丙烯酰胺，甲基丙烯酸酯樹脂或聚-2-羥乙基甲基丙烯酸酯等。
表面活性劑可使用正辛基-β-D-硫葡糖甙、聚乙二醇單十二烷基醚、膽酸鈉、十二烷基-β-麥芽苷、蔗糖單月桂酸酯、脫氧膽酸鈉、脫氧牛磺膽酸鈉、N，N-雙(3-D-葡糖酰胺丙基)脫氧膽酰胺或聚氧乙烯(10)辛基苯醚等。
此外，使用脂質(zhì)時(shí)，例如，可使用卵磷脂、磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺等磷脂質(zhì)，較好是使用親水親油性脂質(zhì)。
氧化電流的測(cè)定方法有僅包括測(cè)定極和配極的二電極方式，以及還增加了參考極的三電極方式，三電極方式能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)定。
以下，參考附圖，通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明的較好實(shí)施方式的生物傳感器的分解立體圖。
圖1所示的生物傳感器中，例如在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等絕緣性樹脂構(gòu)成的絕緣性基板1的左側(cè)部分噴鍍鈀，且通過激光修邊處理，形成包含工作極2和配極3的電極系統(tǒng)。電極面積由形成于后述的隔板7上的狹縫12的寬度決定。此外，在絕緣性基板1上形成粘著部4及孔5。作為粘著部4，例如可將雙面膠帶貼在絕緣性基板1上而形成。
隔板7上形成了裝入過濾片6的開口部10、構(gòu)成試樣溶液供給通路12’的狹縫12、為了在過濾片的一次側(cè)導(dǎo)入試樣溶液而在狹縫12的左右兩側(cè)設(shè)置的導(dǎo)軌9、以及從開口部10與狹縫12連通的連結(jié)部11。
罩蓋13具有空氣孔17及開口部16，為了在過濾片的一次側(cè)部分導(dǎo)入試樣溶液而在開口部16的左右兩側(cè)形成了導(dǎo)軌15。
隔板18上設(shè)置了裝入過濾片6的開口部21，為了將試樣溶液導(dǎo)入過濾片的一次側(cè)部分而在開口部21的左右兩側(cè)形成導(dǎo)軌20。
此外，在罩蓋22上設(shè)置了裝入過濾片6的開口部25、壓緊部(間隔部)26及孔27，為了將試樣溶液導(dǎo)入過濾片的一次側(cè)部分而在開口部25的左右兩側(cè)形成了導(dǎo)軌24。
在圖1所示的各構(gòu)件一體化時(shí)，圖1所示的隔板7上的開口部10、罩蓋13上的開口部16、隔板18上的開口部21及罩蓋22上的開口部25是連通的。此外，絕緣性基板1上的第1空氣孔17、隔板7上的狹縫12的終端部和罩蓋13上的第2空氣孔31是連通的。
過濾片6由玻璃纖維濾紙構(gòu)成，如圖1所示，在與絕緣性基板1相同的平面的投影圖中，過濾片6具有兩條邊相等的三角形的形狀。
在組裝傳感器時(shí)，首先，如圖1的點(diǎn)劃線所示的位置關(guān)系，在隔板7上載持罩蓋13，得到合體基板A。此時(shí)，在罩蓋13和隔板7合在一起通過狹縫12形成的凹狀部分形成后述的反應(yīng)層。
然后，如圖1的點(diǎn)劃線所示的位置關(guān)系，在隔板18上載持罩蓋22，得到合體基板B。
按照?qǐng)D1的點(diǎn)劃線所示的位置關(guān)系組合絕緣性基板1、合體基板A及合體基板B，在與絕緣性基板1相同的平面的投影圖中，具有兩邊大致相同的三角形的過濾片6的一次側(cè)部分的右端(底邊側(cè))與絕緣性基板1上的粘著部4相連而設(shè)置過濾片6。
換言之，過濾片6的一次側(cè)部分的右端(底邊側(cè))設(shè)置在絕緣性基板1上，且呈嵌入隔板7的開口部10、罩蓋13的開口部16、隔板18的開口部21及罩蓋22的開口部25的狀態(tài)。此外，過濾片6的二次側(cè)部分的左端(頂點(diǎn)側(cè))處于夾在合體基板A的凹狀部分的連結(jié)部11和絕緣性基板1之間的狀態(tài)。
以上制得的本發(fā)明的生物傳感器的簡(jiǎn)單立體圖如圖2所示。此外，其截面結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3為本發(fā)明的生物傳感器的簡(jiǎn)單縱截面圖，相當(dāng)于圖2所示的X-X線截面圖。圖3中省略了設(shè)置于試樣溶液供給通路12’的反應(yīng)層等。
圖1～3所示的本發(fā)明的生物傳感器中，如圖3所示，過濾片6及其他構(gòu)件形成了非接觸孔5和孔27。
即，如圖3所示，本發(fā)明的生物傳感器中形成了從下保持過濾片6的一次側(cè)部分的第1壓緊部a、自上而下保持過濾片6的二次側(cè)部分的第2壓緊部b及b’、以及從上保持過濾片6的中央部分的第3壓緊部c。
在第2壓緊部b及b’和第3壓緊部c之間，孔5和孔27通過開口部10、16及21(參考圖1)連通，形成與過濾片6和其他構(gòu)件不接觸的部分。
此外，圖1所示的開口端8、14、19及23連通，如圖2所示，形成作為凹狀部分的試樣溶液添加部30。本發(fā)明的生物傳感器中存在凹狀部分，且傳感器的端面開口(向外部開放)，作為試樣溶液的添加方法，能夠采用通過穿刺從指尖采血再擦拭于試樣溶液添加部30的方式。然后，試樣溶液暫時(shí)保存在凹狀部分，再迅速集中供給過濾片的一次側(cè)部分。
圖4為本發(fā)明的另一生物傳感器的簡(jiǎn)單縱截面圖。圖2中雖然省略了反應(yīng)層及電極系統(tǒng)，但圖4中示出了反應(yīng)層和電極系統(tǒng)。在絕緣性基板1的電極系統(tǒng)(2及3)上形成了親水性高分子層28及反應(yīng)層29。此外，在相當(dāng)于試樣溶液供給通路12’的頂部的罩蓋13的下面?zhèn)刃纬闪朔磻?yīng)層30。圖4所示的其他構(gòu)件與圖3所示相同。
為了便于對(duì)生物傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，圖1～4所示的本發(fā)明的生物傳感器由過濾片和各種基板的6種構(gòu)件組成，但罩蓋22和隔板18也可由1種構(gòu)件組成，或罩蓋13和隔板7也可由1種構(gòu)件組成。
采用傳感器對(duì)血液中的膽甾醇進(jìn)行測(cè)定時(shí)，由作為凹狀部分的試樣溶液添加部30向過濾片6供給全血。此時(shí)，由于導(dǎo)軌9、15、20及罩蓋22朝向隔板7、罩蓋13、隔板18及罩蓋22與試樣溶液添加部30連接的部分，所以能夠?qū)⑷行У毓┙o過濾片6。
然后，供給的血液從過濾片6的一次側(cè)部分的端面及上面向其內(nèi)部滲透。由于過濾片6內(nèi)血細(xì)胞的滲透速度比作為液體成分的血漿的滲透速度慢，所以血漿從過濾片6的二次側(cè)部分的前端滲出。滲出的血漿一邊溶解載持于覆蓋電極系統(tǒng)的位置及/或罩蓋13的內(nèi)面的反應(yīng)層，一邊填滿電極系統(tǒng)附近，甚至填滿延展到第1空氣孔17和第2空氣孔31的連通部分的整個(gè)試樣溶液供給通路12’。
如果整個(gè)試樣溶液供給通路12’被填滿，則過濾片6內(nèi)的液體的流動(dòng)也就停止，此時(shí)血細(xì)胞未到達(dá)過濾片6的二次側(cè)部分的端部而殘留在過濾片6內(nèi)。因此，為了即使通過僅填滿整個(gè)試樣溶液供給通路12’量的血漿，血細(xì)胞也不能夠到達(dá)過濾片6的二次側(cè)部分的程度，過濾片6需要設(shè)計(jì)成具有血漿和血細(xì)胞的流通阻力差的樣子。
本發(fā)明的過濾片最好使用孔徑為1～7μm左右的深度過濾片。此外，過濾片的厚度較好為300～400μm。
經(jīng)過上述血細(xì)胞過濾過程，被血漿溶解的反應(yīng)層和血漿中的測(cè)定成分(如果是膽甾醇傳感器，為膽甾醇)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一定時(shí)間過后，利用電極反應(yīng)測(cè)定電流值，能夠?qū)ρ獫{中的成分進(jìn)行定量。
此外，在表示試樣溶液供給通路12’的電極系統(tǒng)附近配置反應(yīng)層的例子的圖4中，在絕緣性基板1的電極系統(tǒng)上形成了含有羧甲基纖維素的鈉鹽(以下，簡(jiǎn)稱為“CMC”)等的親水性高分子層28及含有電子傳導(dǎo)體等反應(yīng)試劑的反應(yīng)層29。此外，由罩蓋13和隔板7組合形成的試樣溶液供給通路12’中，罩蓋13露出于試樣溶液供給通路12’的面上形成了含有氧化還原酶的反應(yīng)層30。
如圖1～4所示，試樣溶液供給通路12’的與液體流通方向垂直的方向的距離比過濾片6的一次側(cè)部分的厚度小，距離過濾片6的二次側(cè)部分1mm的部分在試樣溶液供給通路12’的連接部11附近壓縮而設(shè)置。
過濾片6的被壓縮部分在本發(fā)明實(shí)施例的尺寸的傳感器產(chǎn)生吸引力的情況下，最好為從二次側(cè)部分的前端開始約1mm左右的地方。此外，過濾片6的二次側(cè)部分的壓縮程度是二次側(cè)部分為一次側(cè)部分的約1/4～1/3。
雖然傳感器的吸引力用數(shù)值表示較困難，但過濾片的壓縮程度在隔板7的厚度為100μm、過濾片的厚度為370μm的情況下的測(cè)定結(jié)果(流入速度)良好。但是，過濾片的厚度在310μm以下時(shí)，流入速度較慢。
這樣，由于試樣溶液供給通路12’的截面積小于過濾片6的一次側(cè)部分的截面積，所以用過濾片6過濾了血細(xì)胞的血漿利用毛細(xì)管現(xiàn)象能夠迅速被吸入試樣溶液供給通路12’內(nèi)。
反應(yīng)層中一般存在易溶解的部分和難溶解的部分。易溶解的部分為試樣溶液供給通路12’的邊緣部分，即沿隔板7的狹縫12的壁面的部分，液體流動(dòng)方向的中央部分為難溶解部分。由于通過過濾片6的試樣溶液沿狹縫12優(yōu)先流過，所以雖然中央部分未被完全溶解，但試樣溶液有時(shí)也會(huì)堵塞空氣孔。過濾片6的二次側(cè)部分的中央部分從左右兩端部分向試樣溶液供給通路12’內(nèi)突出，所以試樣溶液優(yōu)先流過試樣溶液供給通路12’內(nèi)的中央部分，這樣在試樣溶液供給通路12’的中央部分就沒有氣泡殘留，能夠使血漿迅速流入傳感器內(nèi)。
測(cè)定時(shí)，如果通過穿刺而出血的指尖上的血由試樣溶液添加部30供給過濾片6，則血液從過濾片6的一次側(cè)部分的端面和上面向其內(nèi)側(cè)滲透。此時(shí)，由于存在成為隔板的第3壓緊部c，所以血液優(yōu)先流過過濾片6的表面，并沒有直接流入試樣溶液供給通路12’內(nèi)。此外，與絕緣性基板1相同平面的投影圖中，由于第3壓緊部c和第1壓緊部a的位置不一致，所以不會(huì)妨礙過濾片6的膨脹，血細(xì)胞不可能被破壞。
前述電極系統(tǒng)最好為貴金屬電極。前述試樣溶液供給通路12’的寬度較好是在1.5mm以下，這是經(jīng)過絲網(wǎng)印刷電極的決定電極面積的精度不良的緣故。針對(duì)于此，貴金屬電極的寬度為0.1mm，能夠進(jìn)行激光修邊處理，決定電極面積的精度較高。
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不僅限于此。
實(shí)施例按照以下步驟制作具有圖1、2及4所示結(jié)構(gòu)的膽甾醇傳感器。反應(yīng)層29中包含電子傳導(dǎo)體，反應(yīng)層29’中包含膽甾醇氧化酶、膽甾醇酯酶及表面活性劑。
首先，在絕緣性基板1的電極系統(tǒng)上滴下CMC的0.5重量％水溶液5μl，在50℃的溫風(fēng)干燥機(jī)中干燥10分鐘形成親水性高分子層28。
然后，在親水性高分子層28上滴下鐵氰化鉀水溶液4μl(相當(dāng)于70mM的鐵氰化鉀)，在50℃的溫風(fēng)干燥機(jī)中干燥10分鐘，形成含有鐵氰化鉀的反應(yīng)層29。此外，在溶解了來自諾卡氏菌的膽甾醇氧化酶(EC 1.1.3.6ChOD)和來自假單胞菌的膽甾醇酯酶(EC 3.1.1.13ChE)的水溶液中添加作為表面活性劑的聚氧乙烯(10)辛基苯醚(Triton X-100)。
在試樣溶液供給通路12’中的罩蓋13的露出部分滴下0.4μl以上制得的混合溶液，于-196℃的液氮下進(jìn)行預(yù)備冷凍后，在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行2小時(shí)的干燥，形成含有450U/ml膽甾醇氧化酶、1125U/ml膽甾醇酯酶及2重量％表面活性劑的反應(yīng)層30。
此外，對(duì)厚度約300～400μm的玻璃纖維濾紙進(jìn)行沖孔獲得底邊為3mm高為5mm的二等邊三角形，沖孔片的二次側(cè)前端的角加工成圓形，獲得過濾片。然后，在絕緣性基板1和合體基板A之間設(shè)置兩條邊大致相等的三角形的過濾片6。
接著，使在前述絕緣性基板1和合體基板A之間設(shè)置過濾片6的構(gòu)件和隔板18及罩蓋22一體化而形成的合體基板B連接，制得具備圖1、2及4所示結(jié)構(gòu)的膽甾醇傳感器。
在該傳感器的試樣溶液添加部30中添加作為試樣溶液的具有各種濃度的全血10μl，3分鐘后以配極為基準(zhǔn)在陽極方向的測(cè)定極施加+0.2V的脈沖電壓，5秒鐘后測(cè)定流過工作極和配極之間的電流值，其結(jié)果示于圖5。圖5是表示全血的膽甾醇濃度和電流值關(guān)系的曲線圖。
從圖5可明顯看出，本發(fā)明的傳感器能夠在膽甾醇濃度和電流值之間獲得良好的線性。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明能夠提供與試樣溶液的血漿粘性和全血中的血漿量無關(guān)、血漿可停留在空氣孔中的經(jīng)過改良的生物傳感器。因此，本發(fā)明能夠提供高精度、應(yīng)答特性優(yōu)良的以全血為測(cè)定對(duì)象的膽甾醇傳感器。
權(quán)利要求
1.生物傳感器，所述傳感器具備絕緣性基板，包含設(shè)置在前述基板上的測(cè)定極和配極的電極系統(tǒng)，覆蓋前述絕緣性基板的罩蓋，含有氧化還原酶及/或電子傳導(dǎo)體的至少1層反應(yīng)層，由前述絕緣性基板和前述罩蓋形成的包含前述電極系統(tǒng)及前述反應(yīng)層的試樣溶液供給通路，設(shè)置于前述試樣溶液供給通路中的前述罩蓋上的第1空氣孔，試樣溶液添加部，以及在前述試樣溶液供給通路和試樣溶液添加部之間設(shè)置的過濾血細(xì)胞的過濾片，用前述過濾片過濾了血細(xì)胞的血漿因毛細(xì)管現(xiàn)象被吸引入前述試樣溶液供給通路內(nèi)；其特征在于，在前述試樣溶液供給通路的前述絕緣性基板上設(shè)置了第2空氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其特征還在于，前述第1空氣孔和前述第2空氣孔是連通的。
全文摘要
本發(fā)明提供了即使在通過指尖穿刺采血而進(jìn)行測(cè)定的情況下，也能夠方便地在傳感器中添加全血，再將添加的全血迅速供給過濾片的經(jīng)過改良的生物傳感器。該傳感器在包含電極系統(tǒng)及反應(yīng)層、與終端側(cè)的第1空氣孔連通的試樣溶液供給通路上設(shè)置了第2空氣孔。
文檔編號(hào)G01N33/49GK1498344SQ0280443
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川美和, 山本智浩, 池田信, 吉岡俊彥, 彥, 浩 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社