采样单元和生物传感器制造技术

本发明专利技术的特征在于，具有用于接收样品液体并彼此分开设置的第一接收单元(16)和第二接收单元(18)，并且所述第一接收单元(16)包含与待检测物质结合且将在样品液体内的待检测物质与不待检测的物质分开的识别物质(22)，并且所述第二接收单元(18)经由盐桥部(25)与参比电极(21)连接。

Sampling unit and biosensor

The invention is characterized in that a liquid sample and for receiving a first receiving unit configured separately from each other (16) and second receiving unit (18), and the first receiving unit (16) to identify substances to be detected and separated containing substances with and will be detected in the sample material in liquid and the detected material the (22), and the second receiving unit (18) via the bridge (25) and of the reference electrode (21) connection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采样单元和生物传感器。
技术介绍
近年来，已经公开了能够在分析中非侵入性地利用活细胞的作为生物传感器的技术(例如，专利文献1)。专利文献1公开了具有这样结构的生物传感器，其中用与唾液酸样品(细胞本身或来源于细胞的糖链)结合的苯硼酸基团覆盖用于检测负电荷之物理性质变化的检测表面。引用列表专利文献专利文献1：日本特许公开号2010-107496。
技术实现思路
技术问题专利文献1中描述的上述生物传感器虽然对细胞等没有侵入性，但是在从生物传感器采集细胞时不能说对人体不具有侵入性。也就是说，期望开发能够减轻人体负担的生物传感器，例如能够检测基于泪液、汗液、唾液等检测靶标的生物传感器。应注意，泪液等不仅包含作为待检测物质的葡萄糖，还含有蛋白质(例如白蛋白)，并且因此，这样的泪液的问题在于其中包含的蛋白质将变成噪音并降低测量灵敏度。因此，本专利技术的一个目的是提供采样单元和生物传感器，其能够基于非侵入性地从人体采集的样品来进行分析。问题解决方案根据本专利技术的采样单元具有接收样品溶液并且彼此分开设置的第一接收部和第二接收部，其中所述第一接收部包含与待检测物质结合且将所述待检测物质与样品溶液中不待检测的物质分开的识别物质，并且第二接收部经由盐桥部与参比电极连接。根据本专利技术的生物传感器包含上述采样单元和场效应晶体管，在场效应晶体管中第一接收部分与栅极电极电连接。本专利技术的有利效果根据本专利技术，通过抑制不待检测物质与第一接收部中包含的识别物质的结合，可以提高测量灵敏度。因此，可以基于非侵入性地从人体采集的样品溶液更可靠地测量待检测物质的浓度。此外，通过彼此分开地设置第一接收部和第二接收部，并且通过形成所述接收部使得所采集的样品溶液不彼此混合，泪液可以经由盐桥部与参比电极电连接，从而实现小型化。附图说明图1是示意性地示出根据第一实施方案的生物传感器的结构的纵截面图。图2是示出通过测量根据第一实施方案的生物传感器的电学性质获得的结果的图。图3是示意性地示出根据第二实施方案的生物传感器的结构的局部俯视图。图4是示意性地示出根据第二实施方案的生物传感器的结构的截面图。图4A是用图3所示的A-A线制成的截面图，且图4B是用图3所示的B-B线制成的截面图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细描述本专利技术的一些实施方案。[第一实施方案](整体结构)图1所示的生物传感器10包含采样单元12和场效应晶体管(FET：FieldEffectTransistor)14。生物传感器10识别包含在采样单元12中的样品溶液中作为待检测物质的葡萄糖，并将所识别的信息转换为FET14中的电信号，以便其检测样品溶液中的葡萄糖的量。在本文中，样品溶液是非侵入性采集的样品溶液，即，除了血液之外的生物溶液，例如汗液、泪液和唾液。这些样品溶液不仅包含葡萄糖，还包含作为蛋白质如白蛋白的不待检测的物质。采样单元12具有彼此分开设置的两个接收部，即，第一接收部16和第二接收部18。第一接收部16和第二接收部18各自如此形成，使得样品溶液可以从其尖端移动到其基端，并且两个接收部通过分隔部20彼此分开。分隔部20可以防止样品溶液各自从尖端移动到基端而彼此混合。当第一接收部16允许样品溶液从其尖端移动到其基端的同时，其使葡萄糖与样品溶液中包含的蛋白质分开。在本实施方案的情况下，第一接收部16由被切割成矩形形状的滤纸形成。第一接收部16在基端侧与FET14电连接。第一接收部16包含识别物质22。识别物质22具有与样品溶液中所含的葡萄糖结合的功能。可以使用苯硼酸作为该识别物质22，并且识别物质22的另一些例子包括苯硼酸的衍生物(例如具有乙烯基的苯硼酸等)、葡萄糖结合蛋白(GBP)，及其衍生物。例如，当苯硼酸与葡萄糖结合时，其产生负电荷。在本实施方案的情况下，识别物质22承载在载体(图中未示出)上。可以使用导电性颗粒和非导电性颗粒作为这种载体。可以使用的导电性颗粒的实例包括金属颗粒如Au、Pt、Ag或Cu的颗粒，非金属颗粒如氧化铟锡(indiumtinoxide，ITO)和导电聚合物的颗粒。此外，本文中可以使用的非导电性颗粒的实例包括SiO2颗粒。例如，将硫醇基(-SH)或二硫基(-S-S-)引入到用作识别物质22的苯硼酸中以形成硫醇或二硫化物衍生物，从而使得苯硼酸可以承载在Au颗粒的表面上。在第一接收部16中，可以形成弹性部24。在本图的情况下，弹性部24形成在与面向第二接受部18的表面相反的表面上。此外，弹性部24不形成在第一接收部16的基端侧。弹性部24可以由具有生物相容性的材料(例如水凝胶)形成。水凝胶是具有优异吸水性的凝胶状材料，其由于亲水性聚合物链之间的交联而保留大量的水。水凝胶的实例包括琼脂糖、硅酮、聚甲基丙烯酸羟乙酯(Poly-HEMA，也称为聚甲基丙烯酸2-羟乙酯)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)。聚-HEMA可以是甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的均聚物，或者它也可以是与其他单体(例如甲基丙烯酸2,3-二羟丙酯、甲基丙烯酸甘油酯(GMA)等)的共聚物。应注意，当聚-HEMA呈共聚物的形式时，其倾向于具有较高的水含量百分比。此外，PVP可以是N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)的均聚物，或者其也可以是通过将HEMA、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等和交联剂添加到作为主要成分的NVP中然后使它们聚合而形成的共聚物。第二接收部18没有特别限制，例如，可以使用纸作为这样的第二接收部18。所述纸通过将例如植物纤维的纤维凝集而制备。植物纤维由纤维素或半纤维素构成。纤维素具有其中所包含的大量羟基通过氢键彼此结合的性质，由此构成纸的植物纤维彼此粘附。另一些纤维的实例包括由矿物、金属、合成树脂和其他材料制成的纤维制品。第二接收部18在基端侧经由盐桥部25与参比电极21连接。盐桥部25例如通过将氯化钾水溶液与琼脂等固结而形成。由于盐桥部25，移动通过第二接收部18的样品溶液与参比电极21电连接，而不直接与参比电极21接触。如在第一接收部16的情况下，弹性部24可以形成在第二接收部18中。在本图的情况下，弹性部24形成在与面向第一接收部16的表面相对的表面上。弹性部24不形成在第二接收部18的基端侧，第二接收部18的基端侧上设置盐桥部25。FET14包含：与形成在半导体基底28的表面上的源极(图中未示出)电连接的源极电极部30；与形成在其上的漏极(图中未示出)电连接的漏极电极部32；以及形成在半导体基底28、源极电极部30和漏极电极部32上的栅极绝缘膜(图中未示出)。n-MOS和p-MOS两者都可以用于FET14。在栅极绝缘膜上形成栅极电极34。栅极电极34可以由Au、Ag、Cu等形成。源极电极部30和漏极电极部32与电源和测量仪器电连接，尽管它们未在图中示出。半导体基底28可以由Si、Ga、As、ITO、IGZO、IZO等形成。或者，可以使用有机半导体、碳半导体(例如，碳纳米管、石墨烯半导体、金刚石半导体等)等作为这种半导体基底28。栅极绝缘膜可以由例如SiO2、Si3N4(SiNx)、Ta2O5或Al2O3的氧化物或氮化物形成。在本实施方案的情况下，生物传感器10包含容纳采样单元12和FET14的主体36。主体36是由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚四氟乙烯(P本文档来自技高网...

【技术保护点】
采样单元，其具有接收样品溶液并且彼此分开设置的第一接收部和第二接收部，其中所述第一接收部包含识别物质，其与待检测物质结合且将所述待检测物质与所述样品溶液中不待检测的物质分开，并且所述第二接收部经由盐桥部与参比电极连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.23 JP 2014-1278451.采样单元，其具有接收样品溶液并且彼此分开设置的第一接收部和第二接收部，其中所述第一接收部包含识别物质，其与待检测物质结合且将所述待检测物质与所述样品溶液中不待检测的物质分开，并且所述第二接收部经由盐桥部与参比电极连接。2.根据权利要求1所述的采样单元，其中在所述第一接收部与所述第二接收部之间设置有分隔部，并且所述盐桥部设置在所述第二接收部的基端侧。3.根据权利要求2所述的采样单元，其中所述样品溶液在所述第一接收部和所述第二接收部中通过毛细现象从尖端渗透到基端。4.根据权利要求2或3所述的采样单元，其中所述第一接收部和所述第二接收部在尖端侧具有弹性部。5.根据权利要求2至4中任一项所述的采样单元，其中所述识别物质承载在载体上。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂田利弥，加治佐平，宫泽雄弥，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP