生物传感器制造技术

本发明专利技术提供一种使滤除血球的血浆迅速达到电极系的经改良的以全血为测定对象的生物传感器。本发明专利技术生物传感器具有绝缘性基板、在此基板上配置的含有测定极和对电极的电极系、至少含有氧化还原酶和电子介质的反应层、含有前述电极系和反应层的试液供给通路、试样供给部分和在此试样供给部分和试液供给通路之间设置的过滤血球的过滤器，并可以将经上述过滤器过滤了血球的血浆利用毛细现象吸引到上述的试液供给通路内。上述过滤器，其特征在于此过滤器的截面积比上述的试液供给通路的开口部截面积大。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能迅速、高精度并且简便地定量试液中特定成分的生物传感器，尤其是胆固醇传感器。
技术介绍
作为现有的生物传感器的一例，说明葡萄糖传感器。一般，广为人知的葡萄糖定量法是将葡萄糖氧化酶和氧电极或者过氧化氢电极相组合的方法。葡萄糖氧化酶以氧作为电子介质选择地氧化基质β-D-葡萄糖而生成D-葡糖酸-5-内酯，同时，氧被还原为过氧化氢。对葡萄糖的定量可以通过氧电极来测定这时的氧消耗量，或是通过由铂电极等构成的过氧化氢电极来测定过氧化氢的生成量。但是，用上述方法，根据测定对象，会受溶氧浓度的很大影响且在无氧的条件下不可能进行测定。因此，开发了不用氧作为电子介质，而用铁氰化钾、二茂铁衍生物、醌衍生物等的金属络合物和有机化合物来作为电子介质的类型的葡萄糖传感器(日本公开特许公报1990年第062952号)。此生物传感器具有用丝网印刷等方法在绝缘性基板上形成的由测定极、对电极和参照极构成的电极系和在此电极系上形成的含有亲水性高分子、氧化还原酶和电子介质的酶反应层。必要时可以添加缓冲剂在此酶反应层中。如将含有基质的试液滴在此生物传感器酶反应层上，酶反应层即溶解，酶和基质反应，同时电子介质被还原。酶反应结束后，可以从电化学氧化此被还原了的电子介质而生成的氧化电流值求出试液里的基质浓度。用此类型传感器可以以氧化电流值求得葡萄糖的浓度。此电流是在电极上氧化由酶反应结果生成的电子介质的还原体而生成的。这样的生物传感器因为用了以测定对象作为基质的酶，所以，对于各种物质，在原理上都可能进行测定。例如，如用胆固醇氧化酶或胆固醇脱氢酶及胆固醇酯酶作为氧化还原酶，就可以测定用作各种医疗机构诊断指标的血清中胆固醇值。因为胆固醇酯酶的酶反应进行得非常慢，所以通过添加适当的表面活性剂，来提高胆固醇酯酶的活性，可以缩短整个反应所需要的时间。但是，由于在反应系内含有表面活性剂，此活性剂就会对血球产生不良影响，就不可能用全血测定。如上面所述，在测定血液中的胆固醇值的情况下，因为在反应系中含有表面活性剂，所以此活性剂就对血液中的红血球产生不良影响。因为此原因，就不能像葡萄糖传感器一样测定全血。因此，就提出为了迅速地仅提供滤除了红血球的血浆给传感器，在试液供给通路的开口部附近配置过滤部件。但是，因为过滤后的血浆流入传感器的速度慢，不能保证恒定，所以应答值有波动，且血浆进入传感器时，常常有气泡生成，使测定变得不可能。本专利技术目的为提供一种避免上述弊端，使过滤了血球的血浆迅速地到达电极系的经改良的生物传感器。本专利技术还有提供一种高精度和应答性优异的以全血作为测定对象的胆固醇传感器的目的。
技术实现思路
本专利技术生物传感器具有绝缘性基板、在此基板上配置的含有测定极和对电极的电极系、至少含有氧化还原酶和电子介质的反应层、含有前述电极系和反应层的试液供给通路、试样供给部分和在此试样供给部分和试液供给通路之间设置的过滤血球的过滤器，并可以将经上述过滤器过滤了血球的血浆利用毛细现象吸引到上述的试液供给通路内。上述过滤器，其特征在于此过滤器进口侧的截面积比上述的试液供给通路的开口部截面积大。这里用的过滤器由三维连接的具有空隙部的多孔体构成，此多孔体具有利用毛细作用将血液从上述试样供给部分向试液供给通路一侧移动、利用血浆和血球之间的流通阻力差来过滤血球的作用。用由玻璃纤维、纤维素、纸浆等最好是的亲水性的纤维构成的无纺布、滤纸和其它的多孔质体制作此过滤器。上述过滤器，其进口侧截面积最好等于或大于位于试液供给通路的开口部的输出侧截面积。附图说明图1是本专利技术一实施方式的生物传感器纵向剖面图。图2是同一传感器除去反应层、隔离物和盖板的平面图。图3是同一传感器的分解立体图。图4是同一传感器的重要部分的放大剖面图。图5是显示传感器的试样供给部分结构实例的纵向剖面图。图6显示传感器的过滤器的变形例的平面简图。图7显示传感器的过滤器的变形例的纵向剖面简图。图8是本专利技术的其它实施方式的传感器的纵向剖面图。图9是同一传感器的分解立体图。图10是显示传感器的过滤器的变形例的纵向剖面简图。图11是比较例的传感器的纵向剖面图。图12是同一传感器的平面图。图13是显示本专利技术的实施例和比较例的胆固醇传感器应答特性的图。具体实施例方式如上面所述，本专利技术是利用过滤器除去干扰物质血球，快速地使血浆流入传感器电极系的生物传感器。即，本专利技术是在含有电极系和反应层的试液供给通路和试样供给部分之间，配置具有过滤血球作用且进口侧截面积比试液供给通路的开口部截面积大的过滤器，利用此过滤器通过毛细现象将过滤了血球的血浆吸引到试液供给通路内的生物传感器。本专利技术较好的实施方式是试液供给通路形成在上述基板和与此基板相组合的盖板部件之间。本专利技术其他的较好实施方式是至少覆盖于上述过滤器和试液供给通路上的上述盖板部件为透明。为了向电极系快速导入分离过血球的血浆，最好还要满足以下任一条件1)试液供给通路截面积等于或小于试液供给通路的开口部截面积。2)过滤器，其电极一侧的端部的截面积等于或小于导入试液一侧，即进口侧截面积。3)在不妨碍过滤器膨胀的情况下，将其用支持体支持。即，更好的构造是从面对试样供给部分的过滤器进口侧到在试液供给通路终端开口的空气孔一侧之间的传感器内的试液流动的中空部分和过滤器截面积慢慢变小。在过滤器电极一侧的前端部截面积小的情况下，过滤器整体形状为凸型、圆锥型、梯型等。过滤器的前端部截面积小指的是支持过滤器电极一侧的前端的部在试液供给通路中变窄。为了完全地除去干扰物质的血球，试液必须通过过滤器，为此过滤器配置于试样供给部分和试液供给通路之间的空间范围里，且最好有一个以上与过滤器支持部不接触的部位，即，环绕过滤器表面一周的空隙部位。如果没有此空隙部位，未通过过滤器的血球则有可能沿着过滤器支持部位流入电极系。另外，把过滤器输出侧的截面积比进口侧截面积小的情况和从过滤器进口侧到输出侧的截面积都相同的情况相比较，前者的血球分离位置更靠近进口侧；然而，后者的情况下，因为血球分离位置更靠近输出侧，因此，会出现试液供给通路内有血球混入的情况。由于有上述的结构和形状，就能除去试液中的干扰物且快速使血浆流入传感器内。就过滤器电极侧的前端部和电极的位置关系来说，过滤器最好不和电极接触。过滤部和电极式生物传感器的连接位置，通常可以在试液供给通路的开口部一侧的位置，但是，为了节省空间，也可以在空气孔一侧的位置。这时，试液供给通路开口部发挥了空气孔的作用。盖板部件和隔离物等过滤器的支持部件最好为透明的。为什么呢？因为可以通过目视以过滤器过滤试液的工序和将经过滤的试液通过毛细现象吸引到试液供给通路内的工序以确认过滤是否成功。作为电子介质，除了铁氰化钾以外，还可以选用胆固醇氧化酶等的氧化还原酶具有电子传递功能的氧化还原化合物。所用的氧化还原酶是以测定对象作基质的酶。在以葡萄糖为测定对象的传感器中，用葡萄糖氧化酶。在测定用来作为诊断指标的血清中的胆固醇值时，用催化胆固醇氧化反应的胆固醇氧化酶或胆固醇脱氢酶和催化使胆固醇酯变化为胆固醇的反应过程的胆固醇酯酶。因为胆固醇酯酶的酶反应进行很慢，所以通过添加适当的表面活性剂来提高胆固醇酯酶的活性，可以缩短整个反应所需的时间。以上所述的酶配置在传感器内电极系上或此电极系近旁的位置。跟配置电极系本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物传感器，它具有绝缘性基板、在此基板上配置的含有测定极和对电极的电极系、至少含有氧化还原酶和电子介质的反应层、含有前述电极系和反应层的试液供给通路、试样供给部分和在此试样供给部分和试液供给通路之间设置的过滤血球的过滤器，使得经上述过滤器过滤了血球的血浆能够通过毛细现象被吸引到上述的试液供给通路内，其特征在于，上述过滤器进口侧的截面积比上述的试液供给通路的开口部截面积大。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川美和，山本智浩，渡边基一，池田信，南海史郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]