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煞诌M(jìn)行迅速、高靈敏度且簡(jiǎn)便的定量分析的生物傳感器，特別是涉及膽固醇傳感器。
背景技術(shù)：
下面作為現(xiàn)有技術(shù)的生物傳感器的例子，對(duì)葡萄糖傳感器進(jìn)行說明。
作為具有代表性的這種傳感器，具有利用在絕緣性基板上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷的方法，形成至少包括測(cè)定電極和對(duì)電極的電極系統(tǒng)，能夠在該電極系統(tǒng)上，形成包含親水性高分子、氧化還原酵素以及電子媒質(zhì)的酵素反應(yīng)層的葡萄糖傳感器。對(duì)于氧化還原酵素，可以采用葡萄糖氧化酶，對(duì)于電子媒體可以采用鐵氰化鉀，二茂鐵電介質(zhì)，醌電介質(zhì)等金屬絡(luò)合物及有機(jī)化合物等。根據(jù)需要，可以在酵素反應(yīng)層上加入緩沖劑。
當(dāng)在酵素反應(yīng)層上滴下含有基質(zhì)的試樣液體時(shí)，酵素反應(yīng)層溶解，酵素和基質(zhì)反應(yīng)，伴隨著該反應(yīng)，電子媒體還原。酵素反應(yīng)結(jié)束后，從電化學(xué)氧化所述已被還原的電子媒體的氧化電流值可以求出試樣液體中的基質(zhì)濃度。
在這種類型的葡萄糖傳感器中，用電極將氧化酵素反應(yīng)的結(jié)果生成的電子媒質(zhì)的還原體氧化，從該氧化電流值求出葡萄糖的濃度。
這種生物傳感器，通過使用以測(cè)定對(duì)象物質(zhì)作為基質(zhì)的酵素，在原理上可以對(duì)各種物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。例如，對(duì)于氧化還原酵素，采用膽固醇氧化酶或膽固醇脫氫酶的話，在各醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，可以測(cè)定作為診斷指示的血清中的膽固醇值。
由于膽固醇酯酶的酵素反應(yīng)的進(jìn)行非常緩慢，通過添加適當(dāng)?shù)慕缑婊钚詣梢蕴岣吣懝檀减ッ傅幕钚裕s短整個(gè)反應(yīng)所需的時(shí)間。
但是，由于反應(yīng)系統(tǒng)中含有界面活性劑，界面活性劑會(huì)對(duì)血球產(chǎn)生惡劣影響，所以，不可能象葡萄糖傳感器那樣對(duì)全血進(jìn)行測(cè)定。
因此，為了迅速地將過濾了血球的血漿供應(yīng)到傳感器內(nèi)，提出了在試樣液體供應(yīng)通路的開口部附近設(shè)置過濾器(血球過濾部)的方案。但是，當(dāng)不適合于向傳感器中裝入過濾器時(shí)，收集到過濾器內(nèi)的血球被破壞，血紅蛋白溶解析出。當(dāng)縮小到血紅蛋白的程度時(shí)，很難將血球成分過濾，血紅蛋白流入試樣供應(yīng)通路，成為測(cè)定誤差的原因。
可以認(rèn)為，這是由于吸收試樣液體之前的過濾器的厚度與吸收試樣液體之后的膨脹的過濾器的厚度之差，與從上下保持過濾器的壓緊部的間隔不匹配造成的。當(dāng)從上下保持過濾器的壓緊部的間隔相對(duì)于膨脹的過濾器的厚度過窄時(shí)，會(huì)妨礙過濾器的膨脹。同時(shí)，膨脹受到妨礙的過濾器的孔徑不能充分?jǐn)U展，破壞浸透的血球。
與此相對(duì)地，因試樣液體的不同，血細(xì)胞比容值(紅血球容積比)各異，由此造成的過濾器的膨脹的程度也不同，所以當(dāng)預(yù)先假定膨脹的過濾器的厚度、將前述壓緊部的上下間隔設(shè)定得較寬時(shí)，在保存期間內(nèi)，過濾器會(huì)發(fā)生偏移。
進(jìn)而，為了減少試樣液體的量，使過濾器的厚度比以前薄時(shí)，則如現(xiàn)有的方法(特愿2000-399056號(hào))所述的那樣，只從過濾器的初級(jí)側(cè)部分的端部吸引試樣液體，則在一定時(shí)間內(nèi)能夠吸收的試樣液體的量減少。因此，從過濾器的次級(jí)側(cè)部分出來的血漿的流出速度變得緩慢，在傳感器內(nèi)，特別是試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)血漿飽和的速度變慢，所以，測(cè)定時(shí)間加長。
與此相對(duì)，當(dāng)為了增加在一定時(shí)間內(nèi)能夠吸收的試樣液體的量而擴(kuò)大吸引面積，從過濾器的上部滴下試樣液體時(shí)，試樣液體流過過濾器表面的速度比試樣液體浸透過濾器的速度快。因此，流過過濾器表面的試樣液體從連接試樣供應(yīng)通路和過濾器的試樣液體供應(yīng)通路的開口部流入試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)，成為引起測(cè)定誤差的原因。
本發(fā)明的目的是，提供一種消除上述不適當(dāng)之處，使過濾了血球的血漿迅速地達(dá)到電極系統(tǒng)的改進(jìn)的生物傳感器。
本發(fā)明的目的是提供以高精度、響應(yīng)性優(yōu)異、以全血作為測(cè)定對(duì)象的膽固醇傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的生物傳感器為一種具備有絕緣性基板，具有設(shè)于前述基板上的作用電極和對(duì)電極的電極系統(tǒng)，至少含有氧化還原酵素和電子媒質(zhì)的試劑，含有前述電極系統(tǒng)和前述試劑、在終端部側(cè)具有空氣孔的試樣液體供應(yīng)通路，試樣液體供應(yīng)部，以及設(shè)于前述試樣液體供應(yīng)通路和試樣液體供應(yīng)部之間的過濾血球的過濾器，利用毛細(xì)管現(xiàn)象將用前述過濾器將血球?yàn)V除的血漿吸引到前述試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)的生物傳感器中，其特征為，所述生物傳感器具有從下方保持前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分的第一壓緊部，從上下保持前述過濾器次級(jí)側(cè)部分的第二壓緊部，從上方保持前述過濾器的中央部分的第三壓緊部，在前述第二壓緊部和第三壓緊部之間包圍前述過濾器的空隙部，前述第三壓緊部和第一壓緊部配置成在前述過濾器的下側(cè)、相當(dāng)于前述第三壓緊部的下側(cè)的部分上具有空隙部。
前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分從生物傳感器的上面露出到外部是有效的。此外，前述過濾器的次級(jí)側(cè)部分與前述作用電極不接觸是有效的。



圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施形式的生物傳感器的分解透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施形式的生物傳感器的透視圖。
圖3是圖2所示的生物傳感器的簡(jiǎn)略縱剖面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另外一種實(shí)施形式的生物傳感器的電極系統(tǒng)附近的放大剖面圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的膽固醇傳感器的響應(yīng)特性的圖示。
具體實(shí)施方式
如上所述，本發(fā)明的生物傳感器具備包括電極系統(tǒng)和試劑、設(shè)于在終端側(cè)有空氣孔的試樣液體供應(yīng)通路和試樣液體供應(yīng)部之間的過濾血球的過濾器，利用毛細(xì)管現(xiàn)象將用前述過濾器將血球?yàn)V除的血漿吸引到前述試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)，其特征為，所述生物傳感器具備從下方保持前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分的第一壓緊部，從上下保持前述過濾器次級(jí)側(cè)部分的第二壓緊部，從上方保持前述過濾器的中央部分的第三壓緊部，以及壓緊在前述第二壓緊部和第三壓緊部之間包圍前述過濾器的空隙部。利用這種結(jié)構(gòu)，即使從上下保持過濾器的壓緊部的間隔不適合于膨脹的過濾器的厚度，也可以防止由于妨礙過濾器的膨脹引起的血球的破壞。此外，通過將試樣液體直接滴下到過濾器上，血球在過濾器表面上流動(dòng)，可以抑制流入試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)產(chǎn)生的測(cè)定誤差。
在本說明書中，所謂過濾器的“初級(jí)側(cè)部分”是指接近供應(yīng)試樣的試樣供應(yīng)部的部分，所謂過濾器的“次級(jí)側(cè)部分”是指靠近設(shè)置電極系統(tǒng)的試樣供應(yīng)通路的部分。此外，過濾器的基板側(cè)為“下”，與過濾器的基板相反側(cè)為“上”。
即，在前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分，由于第一壓緊部只接觸下側(cè)，所以，前述過濾器在吸引試樣液體時(shí)可以向上側(cè)膨脹。此外，在前述過濾器的中央部分，由于第三壓緊部只接觸上側(cè)，所以，前述過濾器在吸引試樣液體時(shí)可以向下側(cè)膨脹。進(jìn)而，在前述第二壓緊部和第三壓緊部之間，在以包圍前述過濾器的方式存在的空隙部，吸引了試樣液體的過濾器也可以膨脹。并且，當(dāng)沒有包圍過濾器的空隙部時(shí)，不通過過濾器而沿著過濾器壓緊部傳遞的血球有流入電極系統(tǒng)的可能性。這樣，保持過濾器的構(gòu)件，通過盡可能地減少妨礙因膨脹引起過濾器的尺寸變化的部分，可以使過濾器的孔徑自由地變化，并且能夠不破壞血球進(jìn)行過濾。
此外，由于在本發(fā)明的生物傳感器的前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分，第一壓緊部只與下側(cè)接觸，所以，可以在上部設(shè)置開口部，使初級(jí)側(cè)露出到生物傳感器的外部，借此，可以將試樣液體直接滴到過濾器上。
進(jìn)而，存在于前述過濾器的中央部分的上側(cè)的第三壓緊部起著防止從前述開口部滴下的試樣液體在過濾器的上側(cè)表面上流動(dòng)的圍堰的作用。借此，可以防止試樣液體不經(jīng)過過濾工序侵入試樣液體供應(yīng)通路。
在本發(fā)明中，作為電子媒質(zhì)，除鐵氰化鉀之外，還可以從具有與膽固醇氧化酶等氧化還原酵素的電子傳輸能的氧化還原化合物中選擇。
氧化還原酵素是以測(cè)定對(duì)向物作為基質(zhì)的酵素，在把葡萄糖作為測(cè)定對(duì)象的傳感器中，使用葡萄糖氧化酶。為了測(cè)定用作診斷指標(biāo)的血清中的膽固醇值，使用作為膽固醇氧化反應(yīng)觸媒的酵素的膽固醇氧化酶，或者作為使膽固醇脫輕酶與膽固醇酯變化成膽固醇的過程的觸媒的酵素的膽固醇酯酶。由于膽固醇酯酶的酵素反應(yīng)進(jìn)行得非常緩慢，所以通過添加適當(dāng)?shù)慕缑婊钚詣?，提高膽固醇酯酶的活性，可以縮短整個(gè)反應(yīng)所需的時(shí)間。
這些作為反應(yīng)層配置在傳感器內(nèi)電極系統(tǒng)上或者其附近?；蛘撸部梢詫?gòu)成電極的導(dǎo)電性與試劑混合，形成電極系統(tǒng)。把電極系統(tǒng)組合到基板上、在其基板與之間，具有形成向電極系統(tǒng)供應(yīng)試樣液體的試樣液體供應(yīng)通路的蓋的傳感器中，可以設(shè)置露出到前述試樣液體供應(yīng)通路的部分或試樣液體供應(yīng)通路的開口部等。在任何一個(gè)位置上，最好是，可以利用導(dǎo)入的試樣液體很容易地將試劑溶解而到達(dá)電極系統(tǒng)。為了保護(hù)電極、抑制形成的試劑的剝離，優(yōu)選地，形成與電極系統(tǒng)接觸的親水性高分子層。此外，在電極系統(tǒng)之外，優(yōu)選地，作為形成試劑時(shí)的襯底，形成親水性高分子層，或者，在最下層的試劑中含有親水性高分子。
含有電子媒質(zhì)的層為了提高容溶解性而優(yōu)選地與界面活性劑分離。此外，為了保存時(shí)的穩(wěn)定性，優(yōu)選地，使膽固醇的氧化反應(yīng)的觸媒的膽固醇氧化酶及膽固醇酯酶分離。
在測(cè)定血糖值的生物傳感器中，為了容易將試樣液體導(dǎo)向試劑，可以被覆形成在電極系統(tǒng)上的層等，作為例子，形成含有脂質(zhì)的層(例如特開平2-062952號(hào)公報(bào))。在本發(fā)明的測(cè)定膽固醇的生物傳感器中，優(yōu)選地，可以利用凍結(jié)干燥法形成試劑的一部分(例如特愿2000-018834號(hào)公報(bào)說明書)，或者在蓋構(gòu)件的表面上。利用界面活性劑或等離子體照射等進(jìn)行處理，賦予親水性。當(dāng)制成這種結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以不設(shè)脂質(zhì)層。
作為親水性高分子，例如，可以采用水溶性纖維素衍生物，特別是，除乙基纖維素，羥基纖維素，羧甲基纖維素之外，還可以采用聚乙烯咯吡烷酮，聚乙烯醇，明膠，瓊脂糖，聚丙烯酸及其鹽，淀粉及其衍生物，無水馬來酸的聚合物及其鹽，聚丙烯酰胺，異丁烯酸酯樹脂，聚-2-羥乙基異丁烯酸酯樹脂等。
作為界面活性劑，例如，可以列舉出，n-辛基-β-D-硫代葡萄糖苷，聚乙烯酸單十二烷基醚，膽酸鈉，十二烷基-β-麥芽苷，蔗糖-月桂酸酯，羥基膽酸鈉，牛磺脫氧膽酸鈉，N，N-二(3-D-葡萄糖酰胺丙基)脫氧膽酸酰胺，以及聚氧乙烯(10)辛基二苯醚等。
作為脂質(zhì)，在使用時(shí)，最好是采用卵磷脂，磷脂酰膽堿，磷脂酰乙醇胺等雙親媒性脂質(zhì)。
作為氧化電流的測(cè)定方法，有只有測(cè)定電極和對(duì)電極的雙電極方式，以及加入?yún)⒄针姌O的三極方式，三極方式能夠更正確地進(jìn)行測(cè)定。
下面，利用具體的實(shí)施形式，更詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
圖1是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施形式的生物傳感器的分解透視圖。
絕緣性基板1例如由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等絕緣性樹脂構(gòu)成。在圖1中的基板1上的左側(cè)部分上，利用濺射或蒸鍍形成鈀薄膜，并且，利用激光調(diào)整，形成包括作用電極2和對(duì)電極3的電極系統(tǒng)。電極的面積對(duì)應(yīng)于后面描述的形成于襯墊6上的狹縫9的寬度決定。此外，在基板1上形成孔4。
組合到前述基板1上的襯墊6上形成容納過濾器5的輔助狹縫7，構(gòu)成試樣液體供應(yīng)通路9’的狹縫9，以及從輔助狹縫7通過狹縫9的開口部8。
此外，在蓋10上，形成孔11和空氣孔12，在輔助板13上形成向過濾器5供應(yīng)試樣液體用的孔14，進(jìn)而，形成孔15和成為第三壓緊部的間隔部18。
在輔助上蓋16上形成構(gòu)成向過濾器5滴下試樣液體用的試樣液體供應(yīng)部的孔17，鋪助下蓋20用平板構(gòu)成。
在把圖1所示的各構(gòu)件形成一個(gè)整體時(shí)，圖1中輔助狹縫7的右側(cè)部分，形成于蓋10上的孔11的右側(cè)部分，形成于輔助板13上的孔14，以及形成于輔助上蓋16上的孔17連通。
過濾器(血球過濾部)5由玻璃纖維過濾紙構(gòu)成，在與基板1相同的平面上的投影圖上，如圖1所示，具有底邊為3mm，高度為5mm的等腰三角形的形狀。同時(shí)，在次級(jí)側(cè)的前端上形成半徑為0.4mm的半圓部(圖未示出)。過濾器5的厚度約為300～400μm。
在組裝這種傳感器時(shí)，首先，以用圖1中點(diǎn)劃線所示的位置關(guān)系，分別將各自的右側(cè)，即，在和基板1同一平面中的投影圖上，使孔11及與形成于輔助狹縫7上的等腰三角形的底邊側(cè)相當(dāng)?shù)牟糠窒嘁恢碌姆绞竭M(jìn)行組合，獲得組合體基板B。這時(shí)，在蓋10面對(duì)狹縫9的部分上，即，在試樣供應(yīng)通路9’的上側(cè)部分上形成后面所述的反應(yīng)層。
進(jìn)而，將由基板1和輔助下蓋20構(gòu)成的組合體基板A和蓋10及襯墊6構(gòu)成的組合體B以圖中的點(diǎn)劃線表示的位置關(guān)系組合，以在向與基板1同一個(gè)平面上的投影圖上，具有等腰三角形形狀的過濾器5的初級(jí)側(cè)的右端(底邊側(cè))與前述孔11和輔助狹縫7的右端部分一致的方式設(shè)置過濾器5。換言之，過濾器5配置在基板1上，并且，成為嵌入襯墊6的輔助狹縫7和蓋10的孔11中的狀態(tài)。
此外，過濾器5的次級(jí)側(cè)部分的前端進(jìn)入由狹縫9形成的試樣供應(yīng)通路9’內(nèi)，夾持基板1和蓋10，該部分構(gòu)成第二壓緊部。此外，后面進(jìn)行詳細(xì)的描述。
最后，在蓋10上，以圖1中虛線表示的位置關(guān)系，以使孔14和孔17的右端與蓋10的孔及襯墊6的輔助狹縫17的右端一致的方式，將輔助板13及輔助上蓋16配置在蓋10上。
按上述方式獲得的本發(fā)明的生物傳感器的簡(jiǎn)略透視圖示于圖2。此外，其剖面圖示于圖3。圖3是本發(fā)明的生物傳感器的簡(jiǎn)略縱剖面圖，相當(dāng)于圖2的X-X線的剖面圖。在圖2所示的本發(fā)明的生物傳感器中，如圖3所示，形成過濾器5和其它部分非接觸的孔15及4。
即，如圖3所示，形成從下方保持過濾5的初級(jí)側(cè)部分的第一壓緊部a，從上下保持過濾器的次級(jí)側(cè)部分的第二壓緊部b及b’，從上方保持過濾器5的中央部分的第三壓緊部c，以及在第二壓緊部b和b’與第三壓緊部c之間包的圍過濾器5的孔(空隙部)15。這樣，在過濾器5的下側(cè)，相當(dāng)于第三壓緊部的下側(cè)的部分上存在空洞，其形成與孔15相連的孔(空隙部)4。
這里，圖4是表示本發(fā)明的生物傳感器的另外一種形式的簡(jiǎn)略縱剖面圖。在圖2中省略了反應(yīng)層及電極系統(tǒng)，但圖4中表示出了反應(yīng)層和電極系統(tǒng)。在基板1的電極系統(tǒng)(2及3)上形成親水性高分子層21和反應(yīng)層22a。此外，在相當(dāng)于試樣液體供應(yīng)通路的頂板的蓋10的下面?zhèn)壬闲纬煞磻?yīng)層22b。圖4所示的其它構(gòu)件和圖3所示的相同。
如圖1～4所示的本發(fā)明的生物傳感器，為易于理解的對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，用六種構(gòu)件進(jìn)行制造，但輔助上蓋16和輔助板13也可以用一個(gè)構(gòu)件構(gòu)成，此外，也可以將它們和蓋10用同一個(gè)構(gòu)件構(gòu)成。進(jìn)而，也可以用一個(gè)構(gòu)件構(gòu)成輔助下蓋20和基板1。
為了用傳感器測(cè)定血液中的膽固醇，從用輔助上蓋16的孔17構(gòu)成的試樣液體供應(yīng)部將作為試樣液體的血液供應(yīng)給保持過濾器5的部分(試樣供應(yīng)部)。供應(yīng)給這里的血液從過濾器5的初級(jí)側(cè)部分的上表面向其內(nèi)部浸透。在過濾器5內(nèi)，由于血球的浸透速度比作為液體成分的血漿的浸透速度慢，所以，血漿從過濾器5的次級(jí)側(cè)部分的端部滲出。同時(shí)，滲出的血漿一面溶解載置于覆蓋電極系統(tǒng)的位置及/或蓋10的背面上的反應(yīng)層，一面充滿電極系統(tǒng)附近、進(jìn)而充滿一直延伸到空氣孔12的部分的用狹縫9構(gòu)成的整個(gè)試樣供應(yīng)通路9’。當(dāng)用液體充滿整個(gè)試樣液體供應(yīng)通路9’時(shí)，過濾器5內(nèi)的液體也停止流動(dòng)，在這個(gè)時(shí)刻，血球未到達(dá)過濾器5的次級(jí)側(cè)部分的端部，殘留在過濾器5內(nèi)。從而，有必要對(duì)過濾器5進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在血漿和血球的流通阻力具有即使僅通過充滿整個(gè)試樣液體供應(yīng)通路9’的量的血漿，血球也達(dá)不到過濾器5的次級(jí)側(cè)部分的程度的差值。作為本發(fā)明的過濾器，孔徑為1～7μm左右的深層過濾器比較合適。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例的情況下，過濾器的厚度可以是300～400μm。
經(jīng)過這種血球過濾過程，被血漿溶解的反應(yīng)層和血漿中的測(cè)定成分(在膽固醇傳感器的情況下為膽固醇)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過一定時(shí)間后，測(cè)定由電極反應(yīng)產(chǎn)生的電流值，可以進(jìn)行血漿中的成分的定量測(cè)定。
圖4表示在試樣液體供應(yīng)通路9’的電極系統(tǒng)附近的反應(yīng)層的配置的例子。在基板1的電極系統(tǒng)上，形成羧甲基纖維素的鈉鹽(下面簡(jiǎn)單地表示為“CMC”)等親水性高分子層21，以及例如包括電子媒質(zhì)等的反應(yīng)試劑的反應(yīng)層22a。此外，在組合成蓋10和襯墊6的蓋構(gòu)件的背面上，在露出在試樣液體供應(yīng)通路9’的面上形成包括氧化還原酵素的反應(yīng)層22b。
如圖1～4所示，構(gòu)成狹縫9的試樣液體供應(yīng)通路9’的、垂直于液體流動(dòng)方向的方向上的截面面積小于過濾器5的初級(jí)側(cè)部分的截面面積，但在距過濾器5的次級(jí)側(cè)部分1mm的部分壓縮設(shè)置在試樣液體供應(yīng)通路9’的開口部8附近。這里，過濾器5的被壓縮的部分，在本發(fā)明的實(shí)施例中的傳感器尺寸的吸引力的情況下，優(yōu)選地距離次級(jí)側(cè)部分的端部約1mm左右。此外，對(duì)于壓縮過濾器5的次級(jí)部分的程度，可以將次級(jí)側(cè)部分壓縮到初級(jí)側(cè)部分的約1/4～1/3。在這種壓縮條件下，難以用數(shù)值表示傳感器的吸引力，但當(dāng)厚度為100μm的情況下，過濾器厚度為370μm的測(cè)定結(jié)果(流入速度)良好。此外，在過濾器厚度在310μm以下的情況下，流入速度緩慢。
這樣，通過使試樣液體供應(yīng)通路9’的截面面積小于過濾器5的初級(jí)側(cè)部分的截面面積，可以利用毛細(xì)管現(xiàn)象使利用過濾器5過濾了血球的血漿迅速地被吸引到試樣液體供應(yīng)通路9’內(nèi)。
一般地，在反應(yīng)層上具有容易溶解的部分和難以溶解的部分。容易溶解的部分為試樣液體供應(yīng)通路9’的邊緣，即沿著襯墊6的狹縫9的壁面的部分，以及在液體的流動(dòng)方向的中央部分難以溶解。由于通過過濾器5的試樣液體優(yōu)先地沿襯墊6流動(dòng)，所以無論中央部分是否完全溶解，試樣液體會(huì)堵塞空氣孔。通過使過濾器5的次級(jí)側(cè)部分的中央部分比左右兩端向試樣液體供應(yīng)通路9’內(nèi)突出，優(yōu)先地流過試樣液體供應(yīng)通路9’內(nèi)的中央部分，借此，使氣泡不殘留在試樣液體供應(yīng)通路9’的中央部分內(nèi)，可以使血漿迅速地流入傳感器內(nèi)。
測(cè)定時(shí)，當(dāng)將作為試樣液體的血液從用輔助上蓋16的孔17構(gòu)成的試樣液體供應(yīng)部向過濾器5供應(yīng)時(shí)，血液從過濾器5的初級(jí)側(cè)部分的上表面向其內(nèi)滲透。這時(shí)，由于有成為隔板的第三壓緊部c，所以，即使試樣液體滴到過濾器5的表面上，試樣液體也優(yōu)先地流過過濾器5的表面，不會(huì)直接流入試樣液體供應(yīng)通路9內(nèi)。此外，在和基板1同一個(gè)平面上的投影圖中，由于第三壓緊部c和第一壓緊部a的位置不一致，所以不會(huì)妨礙過濾器5的膨脹，不會(huì)有破壞血球的危險(xiǎn)。
前述電極系統(tǒng)優(yōu)選地為貴金屬電極。由于前述試樣液體供應(yīng)通路的寬度優(yōu)選地為1.5mm以下，用絲網(wǎng)印刷的電極，決定電極面積的精度差。與此相對(duì)，貴金屬電極能夠進(jìn)行0.1mm寬度的激光調(diào)整，高精度地決定電極面積。
下面，說明本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于此。
實(shí)施例制作在反應(yīng)層22a上含有電子媒質(zhì)，在反應(yīng)層22b上含有膽固醇氧化酶，膽固醇酯酶及界面活性劑、具有圖1～4的結(jié)構(gòu)的膽固醇傳感器。
首先，在基板1的電極系統(tǒng)上，滴下5μl的CMC的0.5wt％的水溶液，在50℃的溫風(fēng)干燥機(jī)中干燥10分鐘，形成CMC層21。
接著，在CMC層21上滴下鐵氰化鉀水溶液4μl(相當(dāng)于鐵氰化鉀70mM)，通過在50℃的溫風(fēng)干燥機(jī)中干燥10分鐘，形成包含鐵氰化鉀的反應(yīng)層18a。
將溶解有由諾卡菌引起的膽固醇氧化酶(EC1.1.3.6)和由假單胞菌引起的膽固醇酯酶(EC3.1.1.13)的水溶液中，添加作為界面活性劑的聚氧乙烯(10)辛基二苯醚(TritonX-100)。將該混合液0.64μl滴到將蓋10和襯墊6成一整體地形成的狹縫9的部分(試樣供應(yīng)通路9’)上，在用-196℃的液氮進(jìn)行預(yù)冷凍之后，通過用干燥機(jī)使之干燥2小時(shí)，形成含有570U/ml膽固醇氧化酶，1425U/ml膽固醇酯酶以及2wt％的界面活性劑的反應(yīng)層22b。
狹縫9的寬度為0.8mm，狹縫9的長度(從試樣液體供應(yīng)通路9’的開口部到空氣孔的長度)為4.5mm。此外，襯墊6的厚度(基板1與蓋10之間的距離)為100μm。
作為過濾器5，采用由厚度約為370μm的玻璃纖維濾紙構(gòu)成，底邊為3mm，高度為5mm的等腰三角形。將次級(jí)側(cè)部分的前端(與試樣液體供應(yīng)通路9’的開口部8接觸的部分)的角加工成圓形，設(shè)置在基板1與輔助下蓋20構(gòu)成的組合基板A和蓋10與襯墊6構(gòu)成的組合基板B之間。
然后，通過粘結(jié)在組合基板A和組合基板B之間設(shè)置過濾器5而成的構(gòu)件和輔助板13與輔助上蓋16成一整體而成的構(gòu)件，制作具有圖1、2和4中所示的結(jié)構(gòu)的膽固醇傳感器。
將作為試樣液體的全血10μl導(dǎo)入到該傳感器的試樣液體供應(yīng)部，3分鐘后以對(duì)電極作為基準(zhǔn)，在測(cè)定電極上向陽極方向上外加+0.2V的脈沖電壓，5秒鐘之后，測(cè)定在作用電極和對(duì)電極之間流過的電流值。其結(jié)果示于圖5。圖5是表示膽固醇的濃度和響應(yīng)電流的關(guān)系的曲線圖。
如從圖5中可以看出的，根據(jù)本發(fā)明的傳感器，在膽固醇濃度和響應(yīng)電流值之間獲得良好的直線性關(guān)系。在圖5中，×是紅血球容積比為0％的血漿的結(jié)果，○是紅血球體積比為35％的全血的結(jié)果，口是紅血球容積比為60％的全血的結(jié)果。
工業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，通過利用過濾器將作為妨礙物質(zhì)的血球不溶血地除去，即使減薄過濾器的厚度也可以把除去血球后的血漿迅速地供應(yīng)給電極系統(tǒng)。從而，可以提供響應(yīng)性優(yōu)異的化學(xué)生物傳感器。
權(quán)利要求
1.一種生物傳感器，具備絕緣性基板，具有設(shè)于前述基板上的作用電極和對(duì)電極的電極系統(tǒng)，至少含有氧化還原酵素和電子媒質(zhì)的試劑，含有前述電極系統(tǒng)和前述試劑、在終端部側(cè)具有空氣孔的試樣液體供應(yīng)通路，試樣液體供應(yīng)部，以及設(shè)于前述試樣液體供應(yīng)通路和試樣液體供應(yīng)部之間的過濾血球的過濾器，利用毛細(xì)管現(xiàn)象將用前述過濾器將血球?yàn)V除的血漿吸引到前述試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)，其特征為，所述生物傳感器具有從下方保持前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分的第一壓緊部，從上下保持前述過濾器次級(jí)側(cè)部分的第二壓緊部，從上方保持前述過濾器的中央部分的第三壓緊部，以及在前述第二壓緊部和第三壓緊部之間包圍前述過濾器的空隙部，前述第三壓緊部和第一壓緊部配置成在前述過濾器的下側(cè)、相當(dāng)于前述第三壓緊部的下側(cè)的部分上具有空隙部。
2.如權(quán)利要求
1所述的生物傳感器，其特征為，前述過濾器的次級(jí)側(cè)部分的前端配置在前述試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)。
3.如權(quán)利要求
1所述的生物傳感器，其特征為，液體供應(yīng)通路的垂直于前述試樣液體流動(dòng)方向的方向上的截面面積小于前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分的截面面積。
4.如權(quán)利要求
1所述的生物傳感器，其特征為，前述過濾器構(gòu)成為，當(dāng)前述試樣液體供應(yīng)通路由血漿充滿時(shí)，血球未到達(dá)前述過濾器的次級(jí)側(cè)部分的端部。
5.如權(quán)利要求
4所述的生物傳感器，其特征為，前述過濾器的孔徑為1～7μm。
6.如權(quán)利要求
4所述的生物傳感器，其特征為，前述過濾器的厚度為300～400μm。
7.如權(quán)利要求
1～6中任一項(xiàng)所述的生物傳感器，其特征為，前述過濾器的初級(jí)側(cè)部分露出到生物傳感器的上面。
8.如權(quán)利要求
1～6中任一項(xiàng)所述的生物傳感器，其特征為，前述過濾器的次級(jí)側(cè)部分與前述作用電極是非接觸的。
專利摘要
提供一種使過濾掉血球的血漿迅速地達(dá)到電極系統(tǒng)，精度高，響應(yīng)性能優(yōu)異，以全血作為測(cè)定的對(duì)象的膽固醇傳感器。在利用毛細(xì)管現(xiàn)象將過濾除去血球的血漿吸引到前述試樣液體供應(yīng)通路內(nèi)的生物傳感器中，設(shè)置從下方保持過濾器的初級(jí)側(cè)部分的第一壓緊部，從上下保持過濾器的次級(jí)側(cè)部分的第二壓緊部，從上方保持過濾器中央部的第三壓緊部，以及在第二壓緊部和第一壓緊部之間包圍過濾器的間隙部。
文檔編號(hào)G01N27/416GKCN1207563SQ02801804
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2002年5月17日
發(fā)明者長谷川美和, 山本智浩, 渡邊基一, 中南貴裕, 池田信, 吉岡俊彥, 南海史朗 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan