[发明专利]生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及能够迅速且简便地对试样中的测定对象进行高精度定量的生物传感器。

背景技术

以往，作为不用对试样溶液进行稀释和搅拌等处理就能够对试样中的特定成分进行定量的方法，揭示了以下所述的生物传感器(日本专利公开公报平2-062952号)。

该生物传感器的绝缘性基板上通过丝网印刷等方法形成了由测定电极、工作电极、配极及参考电极组成的电极系，该电极系上则形成了包含亲水性高分子、氧化还原酶及导电体的酶反应层。根据需要可在该酶反应层中添加缓冲剂。

如果在以上制得的生物传感器的酶反应层上滴加含有底物的试样溶液，则酶反应层溶解，酶与底物反应，导电体随之还原。酶反应结束后，该被还原的导电体又通过电化学方法氧化，由此时获得的氧化电流值可求得试样溶液中的底物浓度。

上述生物传感器的原理是以测定对象物质为底物，通过对酶进行选择对各种不同的物质进行测定。例如，如果使用葡萄糖氧化酶为氧化还原酶，则能够构成可对血液中的葡萄糖浓度进行测定的生物传感器。该传感器作为葡萄糖传感器被广泛使用。此外，如果使用胆甾醇氧化酶，则能够构成可对血清中的胆甾醇进行测定的生物传感器。

通常，作为诊断基准使用的血清胆甾醇值是胆甾醇和胆甾醇酯的浓度合计值。胆甾醇酯不会成为因胆甾醇氧化酶而进行的氧化反应的底物。因此，要对作为诊断基准的血清胆甾醇值进行测定，就必须有使胆甾醇酯转变为胆甾醇的过程。该过程中以胆甾醇酯酶作为催化剂。

使用酶反应层中包含胆甾醇酯酶和胆甾醇氧化酶的生物传感器，可测定血清中的总胆甾醇浓度。

但是，在进行胆甾醇的测定时会受到细胞膜中存在的胆甾醇的影响。此外，反应试剂中的胆甾醇酯酶最好与可提高反应性的表面活性剂共存。在大多数情况下，由于表面活性剂会破坏细胞膜，所以细胞内的物质可能会直接或间接地对酶反应或电极产生影响。基于此，胆甾醇传感器的酶反应及其后的电极反应都最好在血浆或血清中进行。除了胆甾醇传感器之外，有时血液中血细胞的存在会对感应值产生影响，理想的情况是在不含血细胞的溶液中进行酶反应和电极反应。

从全血中分离出血浆或血清时一般采用离心分离的方法。但是，进行离心分离需要时间，且操作复杂。

美国专利第3,607,092号揭示了血液试验中的膜片。该膜片具有可使溶液透过但无法使血细胞等固体和蛋白质等大分子透过的薄膜层，因此，利用该薄膜可除去血细胞。但是，随着血液的透过薄膜上蓄积了大量固体成分，所以为了获得上述生物传感器的反应所必须的滤液，需要面积更大的薄膜层。因此，前述薄膜并不一定适用。    

美国专利第4,477,575号揭示了利用玻璃纤维滤膜使全血通过以分离出血清的装置及方法。这种利用纤维和多孔体形成的滤膜从全血中分离出血清的方法可能适用于上述生物传感器。但是，该方法中的滤膜并不能够阻挡血细胞，只能够简单地减慢其流速，实际上只完成了血细胞和血浆的分离。因此，为了使该方法适用于上述生物传感器，在血细胞未从滤膜流出的过程中必须获得生物传感器的反应所必须的量以上的通过滤膜过滤的血浆或血清。这样就必须使滤膜的血液流动方向的长度的设定满足上述条件。

将满足上述条件的滤膜设置在生物传感器的配置了电极系及反应试剂系统的部位及供给作为试样的血液的部位之间，就能够构成具有血细胞过滤能力的生物传感器。图9所示即为该传感器的一个例子，图9为除去了反应试剂层的分解立体图。

图9中，在由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的绝缘性基板101上通过丝网印刷法涂布银糊，形成导电片102和103及电极系的底层。然后，在基板101上涂布含有树脂粘合剂的导电性碳糊形成包括工作电极104和配极105的电极系。此外，通过涂布绝缘糊形成绝缘层106。工作电极104和配极105分别与导电片102和导电片103相连。工作电极104及配极105的露出部分面积一定，且绝缘层106覆盖部分导电片。

以上形成了电极系的绝缘性基板101、具有气孔109的罩子108、隔板107及具有血细胞过滤功能的滤膜111按照图中点划线所示的位置关系相连形成生物传感器。滤膜111嵌合在罩子108和绝缘性基板101间由隔板107的狭缝110形成的试样溶液供给通道中。113a表示滤膜111的与绝缘性基板接触的部分。滤膜111不覆盖前述试样溶液通道中的由工作电极104和配极105形成的电极系，而是被设置在电极系和基板上的试样供给部位112间。