生物传感器制造技术

本发明专利技术涉及的生物传感器具备绝缘性基板，包含配置在前述基板上的工作电极和配极的电极系统，至少含有氧化还原酶、亲水性高分子及电子传递体的试剂系统。前述试剂系统中包含可使作为测定对象的底物和前述氧化还原酶直接反应而生成的有机生成物转变为其他化合物的物质。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够以高精度迅速地对试样中包含的葡萄糖等底物进行定量测定的生物传感器。
技术介绍
以实现一般的人体体液组分的简单定量为目的，近年开发了利用酶所具有的特异催化剂功能的各种类型的生物传感器。以下，作为对试样溶液中的组分进行定量的法之一，对葡萄糖定量法进行说明。众所周知，电化学葡萄糖定量法一般是组合使用葡萄糖氧化酶(以下简称为GOD)和氧电极或过氧化氢电极的方法。GOD以氧为电子传递体选择性地将作为底物的β-D-葡萄糖氧化为D-葡糖酸-δ-内酯。在氧存在下，GOD所进行的氧化反应过程中，氧被还原为过氧化氢。用氧电极对氧的减少量进行测定，或利用过氧化氢电极对过氧化氢的增加量进行测定。由于氧的减少量和过氧化氢的增加量与试样溶液中的葡萄糖含量成比例，所以由氧的减少量或过氧化氢的增加量可对葡萄糖进行定量。此外，还开发了不用氧而是以铁氰化钾、二茂铁衍生物、醌衍生物等有机化合物或金属配合物为电子传递体的新型葡萄糖传感器。这种传感器通过酶反应生成的电子传递体的还原体在电极上的氧化，可由氧化电流量求得包含在试样溶液中的葡萄糖浓度。用以上有机化合物或金属配合物代替氧作为电子传递体使用时，这些电子传递体能够以精确的用量和稳定的状态与GOD一起负载于电极上，形成试剂层。此外，试剂层也可以接近干燥的状态和电极系统一体化。近年来以上述技术为基础开发的一次性葡萄糖传感器正倍受瞩目。其代表例如日本专利公报第2517153号所揭示的生物传感器。使用该一次性葡萄糖传感器时，只要将试样溶液导入与测定器以可脱卸状态连接的传感器中，就能够用测定器容易地测得葡萄糖浓度。使用上述葡萄糖传感器的测定方法中，利用1～10μA/cm2级的感应电流，能够在30秒钟左右的时间内求得试样中的葡萄糖浓度。但是，近年从各方面的情况考虑，希望开发出能够以更高的灵敏度和精度以更快的速度对葡萄糖进行定量的方法。此外，传统的电化学葡萄糖传感器中，通过在试剂层中添加羧甲基纤维素等亲水性高分子，可使测定结果不受来自外部并施加于测定器的振动的影响。该亲水性高分子还具有作为粘合剂的将酶慢慢固定在电极上的优点。但是，由于存在亲水性高分子，所以有时GOD催化剂活性或D-葡糖酸-δ-内酯水解为葡糖酸的反应热力学会发生变化，造成作为GOD反应生成物的D-葡糖酸-δ-内酯的蓄积。其结果是，出现逆反应，葡糖酸化反应的速度减慢，电子传递体的还原体在较短的反应时间内的生成量下降，传感器的对应于葡萄糖的感应电流(灵敏度)也下降。特别是对于高浓度的葡萄糖，要以高精度获得足够的灵敏度，必须大量生成电子传递体的还原体，这样就需要延长反应时间，可能使测定所需时间增加。专利技术的揭示本专利技术涉及生物传感器，该生物传感器具备绝缘性基板，包含配置在前述基板上的工作电极和配极的电极系统，至少含有氧化还原酶、亲水性高分子及电子传递体的试剂系统；前述试剂系统中包含可使作为测定对象的底物和前述氧化还原酶直接反应而生成的有机生成物转变为其他化合物的物质。本专利技术提供了生物传感器，该生物传感器具备绝缘性基板，包含配置在前述基板上的工作电极和配极的电极系统，配置在前述基板上的覆盖部件、在该部件和前述基板间形成了向前述电极系统提供试样溶液的通道，设置在前述试样溶液供给通道的露出部分的试剂系统；前述试剂系统中至少包含氧化还原酶、亲水性高分子、电子传递体及可使作为测定对象的底物和前述氧化还原酶直接反应而生成的有机生成物转变为其他化合物的物质。对附图的简单说明附图说明图1为本专利技术的实施例之一的葡萄糖传感器的分解立体图(不包括试剂系统)。图2为上述葡萄糖传感器的主要部分的纵剖面图。实施专利技术的最佳方式如前所述，本专利技术的生物传感器的特征是，具备包含配置在绝缘性基板上的工作电极及配极的电极系统及至少包含氧化还原酶、亲水性高分子及电子传递体的试剂系统；前述试剂系统中包含可使作为测定对象的底物和前述氧化还原酶直接反应而生成的有机生成物转变为其他化合物的物质。前述可使有机生成物转变为其他化合物的物质可减少或除去酶反应系统中的有机生成物，使作为测定对象的底物和前述氧化还原酶的酶反应顺利进行，这样就能够以高精度对底物进行迅速测定。当然，前述可使有机生成物转变为其他化合物的物质不能够使有机生成物又转变为原来的底物或转变为对酶反应有不良影响的化合物。此外，该物质本身也不能够对酶反应产生不良影响。本专利技术的较好实施方式中，由作为测定对象的底物和前述氧化还原酶的直接反应生成的有机生成物为底物通过氧化还原酶被氧化而获得的氧化生成物。根据伴随前述酶反应而被还原的电子传递体的氧化电流可求得底物浓度。上述实施方式中，作为测定对象的底物为D-葡萄糖时，所用氧化还原酶为β-D-葡萄糖氧化酶(EC 1.1.3.4)，将作为有机氧化生成物的D-葡糖酸-δ-内酯转变为其他化合物的物质为葡糖酸-δ-内酯酶(EC 3.1.1.17，以下称为GLN)。前述氧化还原酶为吡咯并喹啉醌(以下用PQQ表示)依赖型葡萄糖脱氢酶(EC 1.1.99.17)时，采用GLN作为可使氧化生成物D-葡糖酸-δ-内酯转变为其他化合物的物质。前述氧化还原酶为辅酶I(以下用NAD表示)或辅酶II(以下用NADP表示)依赖型葡萄糖脱氢酶(EC 1.1.1.47)(EC 1.1.1.118)(EC 1.1.1.119)时，采用GLN作为可使有机氧化生成物D-葡糖酸-δ-内酯转变为其他化合物的物质。氧化还原酶为乳酸氧化酶时，采用丙酮酸氧化酶作为可使氧化生成物丙酮酸转变为其他化合物乙酰磷酸和二氧化碳的物质。以下实施例中，虽然采用作为酶的GLN作为可使生成物转变为其他化合物的物质，但并不一定要采用酶等生物体试剂。例如，作为测定对象的底物为一元醇，氧化还原酶为醇氧化酶或醇脱氢酶时，采用能够与作为氧化生成物的醛迅速结合的肼或具有氨基残基的有机化合物等作为前述可使氧化生成物转变为其他化合物的物质。本专利技术的其他实施方式中，由作为测定对象的底物和前述氧化还原酶直接反应而生成的有机生成物为底物通过氧化还原酶被还原成的还原生成物，根据伴随前述酶反应而被氧化的电子传递体的还原电流可求得底物浓度。该实施方式中，作为测定对象的底物为谷胱甘肽二硫化物，氧化还原酶为谷胱甘肽还原酶(EC 1.6.4.2)时，作为使有机生成物谷胱甘肽转变为其他化合物的物质，可采用能够选择性地与硫醇反应的物质，例如马来酰胺化合物。本专利技术所用的氧化还原酶可根据试样溶液中包含的底物进行适当选择。可使用的氧化还原酶除了以上所例举的酶之外，还包括醇脱氢酶、乳酸氧化酶、胆甾醇氧化酶、黄嘌呤氧化酶、氨基酸氧化酶、天冬氨酸氧化酶、酰基CoA氧化酶、尿酸酶、谷氨酸脱氢酶、果糖脱氢酶等。为了使由底物和氧化还原酶反应而生成的有机生成物有效地转变为其他化合物，最好在试剂系统中添加pH缓冲剂。使用pH缓冲剂时必须考虑到氧化还原酶的最适pH范围。pH缓冲剂除了后述的实施例中与磷酸盐并用的缓冲剂之外还可使用含有选自磷酸盐、乙酸盐、硼酸盐、柠檬酸盐、邻苯二甲酸盐及甘氨酸的1种或数种的缓冲剂。也可采用上述盐的1种或数种氢盐的缓冲剂。此外，还可使用所谓的“标准缓冲液”。这些pH缓冲剂包含在传感器中的形态可根据传感器的结构变化，例如，可以是固体也可以是溶液。缓冲剂所能够体现的对本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物传感器，具备绝缘性基板，包含配置在前述基板上的工作电极和配极的电极系统，至少含有氧化还原酶、亲水性高分子及电子传递体的试剂系统；其特征在于，前述试剂系统中包含可使作为测定对象的底物和前述氧化还原酶直接反应而生成的有机生成物转变为其他化合物的物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中南贵裕，渡边基一，池田信，南海史朗，
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[]