使用电化学式生物传感器的物质测定方法和测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供使用电化学式生物传感器的物质测定方法和测定装置，可降低基于酶活性和酶量的传感器间的测定值的偏差，以良好精度和简便系统进行测定。该测定方法包括：将包含测定对象物质的试样导入到包含绝缘性基板和形成于该绝缘性基板上的电极系统的电化学测定池内的步骤，该电极系统包含2个以上的电极且至少1个电极包含氧化还原酶；第一电压施加步骤；第二电压施加步骤；在第一电压施加步骤中，获取取决于可有助于氧化还原反应和与电极之间的电子转移的氧化还原酶的量的第一信号的步骤；在第二电压施加步骤中，获取取决于试样中的测定对象物质的量的第二信号的步骤；利用第一信号对第二信号进行校正，确定试样中的测定对象物质的浓度的步骤。

Substance determination method and measuring device using electrochemical biosensor

The present invention provides the use of electrochemical biosensor material measurement method and device, can reduce the deviation of the measuring sensor enzyme activity and enzyme amount between the value based on the system with good precision and simple determination. The method includes: the determination of sample will contain substances to import objects including an insulating substrate and the determination of the pool steps in the insulation system of electrochemical electrode on the substrate to form the electrode, electrode system consists of more than 2 and at least 1 electrodes containing oxidoreductase; applying a first voltage step; second voltage step in the first step; voltage is applied, the first signal electron transfer oxidoreductase obtained depends on can contribute to the redox reaction and electrode and the amount of steps; in the second step of applying voltage, by the determination of amount of substance of the second objects in the sample depends on the signal to take steps to correct; second signals of the first signal, determine the object of concentration determination steps in the sample.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于对生物体成分等中包含的测定对象物质进行分析的、使用利用了酶反应的电化学式生物传感器的测定方法和测定装置。
技术介绍
专利文献1中记载了下述内容：在电化学式生物传感器的测定中，使用含有氧化还原酶、氧化剂、缓冲剂的电极，进行至酶反应实质上结束的阶段后，在电极与试样之间施加电位并测定Cottrell电流，基于该Cottrell电流来测定物质的浓度。该Cottrell电流会受到物质扩散的影响，因而在反应速率理论中公开了扩散控速电流的计测。另一方面，在专利文献2中公开了下述方法：检测出基于电荷迁移过程、而不是基于物质扩散过程的电流，基于该电流测定物质的浓度。由于能够不受物质扩散的影响而进行测定，因而与专利文献1的方法相比，能够以低成本进行短时间的测定。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第2901678号说明书专利文献2：WO2015/020149
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，在专利文献2中，虽然不依赖于物质扩散地测定了电荷迁移控速电流，但测定电流值会受到酶活性和酶量的影响，因而传感器间的测定值的偏差成为课题。因此，本专利技术的课题在于提供一种方法和装置，在利用电化学式生物传感器的物质测定中，能够降低基于酶活性和酶量的传感器间的测定值的偏差，能够以良好的精度和简便的系统进行测定。用于解决课题的手段本专利技术人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，通过进行传感器的自校准，能够降低传感器间的测定值的偏差，能够以良好的精度对物质进行测定，由此完成了本专利技术。上述自校准如下所述：对电极施加第一电位和第二电位，除了试样中的物质浓度的测定以外，还在传感器中测定实际反映可有助于上述物质的氧化还原反应和与电极之间的电子转移的氧化还原酶的量或活性的信号，利用反映上述氧化还原酶的量或活性的信号对试样中的物质浓度的测定结果进行校正。本专利技术的方法包括下述步骤：将包含测定对象物质的试样导入到电化学测定池内的步骤，该电化学测定池包含绝缘性基板和形成于该绝缘性基板上的电极系统，该电极系统包含2个以上的电极且至少1个电极包含氧化还原酶；对电极系统施加第一电压的第一电压施加步骤；对电极系统施加第二电压的第二电压施加步骤；在上述第一电压施加步骤中获取第一信号的步骤，该第一信号取决于可有助于氧化还原反应和与电极之间的电子转移的上述氧化还原酶的量；在上述第二电压施加步骤中获取第二信号的步骤，该第二信号取决于上述试样中的测定对象物质的量；和利用上述第一信号对上述第二信号进行校正，确定试样中的测定对象物质的浓度的步骤。此处，优选的是，上述第一电压为上述氧化还原酶的还原电位以下的电压，上述第二电压为上述氧化还原酶的氧化电位以上的电压。另外，优选的是，使用预先按第二信号的每个水平区域制作的上述第一信号和上述第二信号的校正曲线，由上述第一信号的测定值与该校正曲线的背离度计算出校正系数，利用上述校正系数对上述第二信号的测定值进行校正，基于校正后的第二信号的值来确定物质浓度。上述第二信号优选为电荷迁移控速电流，电荷迁移控速电流优选为通过双电层的充电产生瞬态电流后的稳态电流，更优选由下式(2)表示。另外，优选的是，氧化还原酶包含吡咯并喹啉醌或黄素腺嘌呤二核苷酸、或者具有包含血红素的亚单元或结构域。更具体而言，优选的是，上述氧化还原酶为具有葡萄糖氧化活性的酶、例如葡萄糖脱氢酶，测定对象物质为葡萄糖。本专利技术的装置由下述部件构成：生物传感器，包含电化学测定池，该电化学测定池包含绝缘性基板和形成于该绝缘性基板上的电极系统，该电极系统包含2个以上的电极且至少1个电极包含氧化还原酶；控制部，控制向生物传感器进行的第一电压施加和第二电压施加；检测部，检测通过向生物传感器进行的第一电压施加和第二电压施加而得到的第一信号和第二信号；运算部，利用上述第一信号对上述第二信号进行校正，确定试样中包含的物质的浓度；和输出部，输出上述计算出的上述物质的浓度。测定装置中，优选的是，测定对象物质为葡萄糖，氧化还原酶为具有葡萄糖氧化活性的酶、例如葡萄糖脱氢酶。专利技术的效果根据本专利技术，在利用电化学式生物传感器的物质测定中，酶活性和酶量的影响得到改善，能够抑制传感器间的测定值的偏差。迄今为止，生物传感器的校准通常是按照传感器的每个制造批次进行的，但根据本专利技术，能够进行各个传感器的校准，有助于进一步提高测定精度。附图说明图1是示出本专利技术的生物传感器的结构的一个方式的图。(A)表示整体立体图，(B)表示分解立体图。图2是示出对2个以上的传感器施加还原电位并进行还原电流的测定的结果的图。试样使用了包含600mg/dL的葡萄糖的全血样品。图3是示出对2个以上的传感器施加氧化电位并进行计时安培分析法测定的结果的图。试样使用了包含600mg/dL的葡萄糖的全血样品。图4是对在各传感器中使用包含600mg/dL的葡萄糖的全血样品进行测定时的还原电流的测定值和氧化电流的测定值进行作图而得到的图。图5是对使用包含134mg/dL或600mg/dL的葡萄糖的全血样品对各传感器进行测定时的校正前与校正后的葡萄糖浓度测定值进行作图而得到的图。图6是示出本专利技术的测定装置的一个方式的示意图。图7是示出使用本专利技术的测定装置的测定程序的一个方式的流程图。具体实施方式下面对本专利技术的实施方式进行说明，但以下举出的实施方式分别为例示，本专利技术并不限于以下的实施方式。本专利技术的使用生物传感器的物质测定方法包括下述步骤：将包含测定对象物质的试样导入到电化学测定池内的步骤，该电化学测定池包含绝缘性基板和形成于该绝缘性基板上的电极系统，该电极系统包含2个以上的电极且至少1个电极包含氧化还原酶；对电极系统施加第一电压的第一电压施加步骤；对电极系统施加第二电压的第二电压施加步骤；在上述第一电压施加步骤中获取第一信号的步骤，该第一信号取决于可有助于氧化还原反应和与电极之间的电子转移的上述氧化还原酶的量；在上述第二电压施加步骤中获取第二信号的步骤，该第二信号取决于上述试样中的测定对象物质的量；和利用上述第一信号对上述第二信号进行校正，确定试样中包含的物质的浓度的步骤。此处，作为测定对象物质，只要是可通过使用本专利技术的生物传感器的测定方法进行测定的物质就没有特别限制，优选为来源于生物体且可作为疾病或健康状态的指标的物质，例如可以举出葡萄糖、胆固醇、乳酸等。试样只要是包含测定对象物质的试样就没有特别限制，优选为生物体试样，可以举出血液、尿等。下面对可在本专利技术的测定方法中使用的电化学式生物传感器的电化学测定池的构成要素进行说明。<工作电极>工作电极例如可通过在绝缘性基板上配置电极材料、在所得到的电极的附近配置至少包含氧化还原酶的试剂层而得到。电极例如使用碳之类的碳材料来形成。或者也可以使用金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、钯(Pd)、钌(Ru)之类的金属材料。绝缘性基板例如由聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)之类的热塑性树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂之类的各种树脂(塑料)、玻璃、陶瓷、纸之类的绝缘性材料来形成。电极和绝缘性基板的尺寸、厚度可以适当设定。<氧化还原酶>氧化还原酶只要是可将测定对象物质氧化还原的酶即可，可以包含吡咯并喹啉醌(PQQ)、黄素腺嘌呤二核苷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用生物传感器的测定方法，其包括下述步骤：将包含测定对象物质的试样导入到电化学测定池内的步骤，该电化学测定池包含绝缘性基板和形成于该绝缘性基板上的电极系统，该电极系统包含2个以上的电极且至少1个电极包含氧化还原酶；对电极系统施加第一电压的第一电压施加步骤；对电极系统施加第二电压的第二电压施加步骤；在所述第一电压施加步骤中获取第一信号的步骤，该第一信号取决于可有助于氧化还原反应和与电极之间的电子转移的所述氧化还原酶的量；在所述第二电压施加步骤中获取第二信号的步骤，该第二信号取决于所述试样中的测定对象物质的量；和利用所述第一信号对所述第二信号进行校正，确定试样中的测定对象物质的浓度的步骤。

【技术特征摘要】
2016.03.16 JP 2016-0530711.一种使用生物传感器的测定方法，其包括下述步骤：将包含测定对象物质的试样导入到电化学测定池内的步骤，该电化学测定池包含绝缘性基板和形成于该绝缘性基板上的电极系统，该电极系统包含2个以上的电极且至少1个电极包含氧化还原酶；对电极系统施加第一电压的第一电压施加步骤；对电极系统施加第二电压的第二电压施加步骤；在所述第一电压施加步骤中获取第一信号的步骤，该第一信号取决于可有助于氧化还原反应和与电极之间的电子转移的所述氧化还原酶的量；在所述第二电压施加步骤中获取第二信号的步骤，该第二信号取决于所述试样中的测定对象物质的量；和利用所述第一信号对所述第二信号进行校正，确定试样中的测定对象物质的浓度的步骤。2.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，第一电压为所述氧化还原酶的还原电位以下的电压，第二电压为所述氧化还原酶的氧化电位以上的电压。3.如权利要求1或2所述的测定方法，其特征在于，使用预先制作的所述第一信号和所述第二信号的校正曲线，由所述第一信号的测定值与该校正曲线的背离度计算出校正系数，利用所述校正系数对所述第二信号的测定值进行校正，基于校正后的第二信号的值来确定物...

【专利技术属性】
技术研发人员：胜木幸治，
申请(专利权)人：爱科来株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP