提供了一种根据由激发光产生的荧光测量葡萄糖的针式荧光传感器330。针式荧光传感器330包括针本体区段333和连接器335，所述针本体区段333包括布置在针远端部332中的传感器部310和从传感器部310至针近端部334布置的金属线321、322和323，所述连接器与针本体区段333形成整体并且金属线321、322和323在其中延伸。传感器部310包括具有第一和第二主表面的硅基片311、将荧光转换为电信号的PD装置312、透射荧光并发射激发光的LED装置315、以及在激发光作用下与分析物相互作用以产生荧光的指示层317。PD装置312、LED装置315和指示层317在硅基片311的第一主表面上方彼此交叠。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及荧光传感器，包括荧光传感器的针式荧光传感器以及利用荧光传感器测量分析物的方法，所述荧光传感器是用于测量活体中的分析物浓度的精密或微小荧光光度计，尤其涉及利用半导体制造技术和精密机加工技术制造的荧光传感器、包括荧光传感器的针式荧光传感器以及利用荧光传感器测量分析物的方法。
技术介绍
目前已经研制了各种分析设备以检验分析物、即液体中待测物质的存在，或者测量其浓度。例如，存在一种已知荧光光度计，其通过将含有荧光染料和分析物(所述荧光染料根据分析物的存在改变其性质以发出荧光)的待测溶液注入固定容积的透明容器中，利用激发光辐照该容器并且测量来自荧光染料的荧光强度。另一方面，专用于特定分析物检测的小型荧光光度计包括光源、光电探测器和含有荧光染料的指示层，所述荧光染料与待测溶液中的特定分析物相互作用。当利用来自光源的激发光辐照指示层(待测溶液中的分析物可以进入其中)时，指示层中的荧光染料发射荧光，其数量取决于待测溶液中特定分析物的浓度，并且光电探测器接收荧光。光电探测器是光电转换装置并且根据所接收光的数量输出电信号。使用电信号确定待测溶液中的分析物浓度。近年来，为了测量微量样品中的特定分析物，已经提出了通过利用半导体制造技术和精密(微细)机加工技术制造的精密荧光光度计。例如，美国专利No. 5，039，490公开了图1和2所示的荧光传感器110。应当注意， 下面的附图中示意性地示出了分析物2。如图1和2所示，荧光传感器110包括透光支撑基片101(来自外部光源的激发光E可透过该基片)、光电转换装置单元103 (其为用于将荧光F转换为电信号的光电探测器)、板状光学单元105 (其具有用于收集激发光E的集光区段105A)、指示层106 (其与分析物2相互作用，以在激发光E入射时发射荧光F)和覆盖层109。光电转换装置单元103具有形成在例如由硅制成的基片103A上的光电转换装置。 基片103A不透射激发光E。考虑到该事实，荧光传感器110具有围绕光电转换装置单元103 的中空区域(透光区域)120，激发光E可以从中穿过。也就是说，只有穿过中空区域120并照射到板状光学单元105上的激发光E通过板状光学单元105的作用收集到位于光电转换装置单元103的上部附近的指示层106中。 收集的激发光E2与已经进入指示层106的分析物2相互作用，并且产生荧光F。产生的荧光F的一部分入射到光电转换装置单元103上，所述光电转换装置单元产生与荧光强度、即分析物2的浓度成比例的电流或电压信号或者其它任何适当类型的信号。应当注意，由于设置在光电转换装置单元103上的滤光器(未示出)的作用，激发光E不会入射到光电转换装置单元103上。如上所述，荧光传感器110以这样的方式配置，以使得作为光电转换装置单元103的光电二极管形成在透光(透明)支撑基片101上和具有中空区域120 (其是激发光E的通道)的基片103中，并且板状光学单元105和指示层106布置在基片103A上方。然而，在如上所述的已知荧光传感器110中，作为激发光E的通道的中空区域120 和光电转换装置单元103布置在同一平面中。因此，增大中空区域120(其是激发光E的通道)的面积以将更多的激发光E引入指示层106中将导致光电转换装置单元103的面积减小，从而不会提高荧光传感器的灵敏度。相反，增大光电转换装置单元103的面积以提高其检测灵敏度将导致中空区域120 (其是激发光E的通道)的面积减小，从而减少了引入指示层106的激发光E的数量，这也不会提高荧光传感器的灵敏度。也就是说，在具有如上所述的层状结构的荧光传感器中，难以获得高检测灵敏度。另一方面，针式传感器是这样一种传感器，其通过利用针远端部刺入受验者身体以使传感器单元(其为荧光传感器)插入受验者体内，从而确定受验者血液或体液中的分析物，即待测物质的浓度。短期留置的针式传感器能够在例如一周的预定周期内连续确定受验者体内的待测物质的浓度。图3和4所示针式荧光传感器是国际公开No.06/090596中披露的生物传感器 210。应当注意，下面的附图中示意性地示出了分析物2。生物传感器210包括针形空心容器212、插入空心容器212中的载体管214和光纤218，所述光纤的端部插入载体管214中。 空心容器212具有一个尖端和一个开口端。多个通孔220穿过空心容器212的侧部。载体管214由圆形薄膜制成。传感器单元216仅由指示区段形成，所述指示区段是覆盖有钌有机络合物薄膜224(其为荧光染料)的光纤218的端部。分析物2穿过通孔220进入传感器单元216。生物传感器210利用光纤218将来自位于生物传感器210外部的光源(未示出)的激发光辐照传感器单元216，利用光纤218 接收在传感器单元216中产生的荧光，其数量取决于分析物浓度。位于生物传感器210外部的光电探测器(未示出)对荧光进行分析。如上所述，生物传感器210采用光纤传输系统，其中，光纤218用于传输激发光和荧光。由于光纤218插入针形空心容器212中，制造采用光纤传输系统的针式传感器的步骤变得繁琐。此外，当经由光纤218传输的荧光通过设置在下游位置的光电二极管或任何其它适当的光电探测器转换为电信号时，因为能够穿过小直径光纤218的光量有限，使得信号需要显著放大。因此，被检测信号的信噪比降低，从而在一些情况下降低了检测灵敏度。另外，在生物传感器210中，当载荷作用在内部插有光纤218的空心容器212时， 光纤218的光导损失的变化会改变光信号的强度，从而导致分析物浓度信息的误差。为了校正误差，例如，需要参考光纤，从而导致更复杂的构造。此外，为了通过另一光纤传送来自设置在传感器单元216附近的温度传感器的信号，所用光纤数量增加，导致更为复杂的构造。另一方面，美国专利Nos. 7，388，110和7，524，985披露了植入受验者身体的糖化物(糖类)测量传感器。每个传感器使用荧光传感器物质和使用该荧光传感器物质的指示单元。荧光传感器物质通过使荧光单体化合物和可聚合单体进行共聚获得，所述荧光单体化合物具有疏水性基团，所述疏水性基团结合到糖化物上以发出荧光，并且亲水基引入其中，所述可聚合单体具有(甲基)丙烯酰胺残留。本专利技术的一个目的是提供一种具有高检测灵敏度的荧光传感器。本专利技术的另一目的是提供一种具有高检测灵敏度的针式荧光传感器。本专利技术的又一目的是提供一种以高检测灵敏度测量分析物的方法。
技术实现思路
解决问题的手段为了实现上述第一目的，根据本专利技术的一实施例的荧光传感器包括具有第一和第二主表面的基底构件、发射激发光的发光装置、在激发光作用下与活体内的分析物相互作用以产生荧光的指示层、以及将荧光转换为电信号的光电转换装置。光电转换装置、发光装置和指示层在基底构件的第一主表面上方彼此交叠(部分重叠)。根据本专利技术的另一实施例的包括如上所述荧光传感器的针式荧光传感器包括针体区段以及与所述针体区段形成整体并且多个金属线在其中延伸的连接器，所述针体区段包括作为设置在针远端部中的荧光传感器的传感器部和从传感器部至针近端部布置的多个金属线。传感器部包括具有第一和第二主表面的基底构件、发射激发光的发光装置、在激发光作用下与活体中的分析物相互作用以产生荧光的指示层、以及将荧光转换本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：清水悦朗，松本一哉，太田亮，松本淳，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，泰尔茂株式会社，
类型：发明
国别省市：
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