生物传感器及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物传感器及其制造方法，特别地，本发明涉及能够以良好的精度测 定葡萄糖之类的血液成分的生物传感器。
【背景技术】
[0002] 生物传感器是利用微生物、酶、抗体、DNA、RNA等生物材料的分子识别能力，对样品 中的基质含量进行定量的传感器。在各种生物传感器中，利用酶的传感器的实用化正在推 进，其可测定（例如）基质中的葡萄糖、乳酸、胆固醇、氨基酸等。
[0003] 例如，下述专利文献1公开了一种生物传感器，其特征在于，由电绝缘性基板、具 有形成于所述绝缘性基板上的工作电极和对电极的电极体系、以及设置在所述电极体系上 的试剂层构成，所述试剂层以第一层和第二层依次层叠而成的结构作为主体，所述第一层 含有亲水性高分子、酶和电子受体，所述第二层含有非水溶性高分子和水溶性高分子。
[0004] 另外，下述专利文献2公开了这样一种方法：作为血糖值测定用的生物传感器，主 要利用电化学反应，以（例如）铁氰化钾等试剂作为介质，使血液中的葡萄糖与传感器中担 载的葡萄糖氧化酶等酶发生反应，并对所得电流值进行测定，从而获得血糖值。
[0005] 另一方面，作为血液的粘性指标，血细胞比容值是已知的。血细胞比容值是红细胞 的容积在血液中所占的比例（％)，一般而言，健康成年人的血细胞比容值为40%~50%。 另一方面，贫血患者的血细胞比容值降低，有时会出现降至15%的状态。已知的是，像这样 的血细胞比容值的变动会对利用生物传感器对血液成分（特别是葡萄糖浓度）的定量产生 不良影响。然而，现有技术均不能应对血细胞比容值的变动，在血中葡萄糖浓度的测定精度 方面存在问题。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开平6-213858号公报
[0009] 专利文献2 :日本特表2005-512027号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 因而，本发明的目的在于提供一种生物传感器及其制造方法，即便血细胞比容值 发生变动，该生物传感器也能以良好的精度测定多种血液成分、特别是血中葡萄糖浓度。
[0012] 解决问题的手段
[0013] 本发明人经过潜心研宄，结果发现，在利用电化学反应的生物传感器中，通过在电 极体系（其具有在电绝缘性基板上形成的工作电极和对电极）上设置亲水性高分子层，并 在所述亲水性高分子层外设置包含氧化还原酶和氧化还原介质的试剂层，可以解决上述现 有的问题，从而完成了本发明。
[0014] 即，本发明如下所述。
[0015] 1. -种生物传感器，其通过氧化还原酶将试样中的血液成分氧化，并用电极检测 其反应产物的氧化电流，从而对所述血液成分进行测定，其特征在于，
[0016] 所述生物传感器具有：电绝缘性基板、具有形成于所述电绝缘性基板上的工作电 极和对电极的电极体系、以及包含氧化还原酶和氧化还原介质的试剂层，
[0017] 所述电极体系由金形成，
[0018] 在所述电极体系上设有亲水性高分子层，
[0019] 所述亲水性高分子层与所述包含氧化还原酶和氧化还原介质的试剂层分开配置。
[0020] 2.前述1所述的生物传感器，其特征在于，所述亲水性高分子层由光交联性聚合 物形成。
[0021] 3.前述2所述的生物传感器，其特征在于，所述光交联性聚合物是以聚乙烯醇为 骨架的聚合物。
[0022] 4.前述1~3中任意一项所述的生物传感器，其中在所述亲水性高分子层上设置 所述试剂层。
[0023] 5.前述1~4中任意一项所述的生物传感器，其特征在于，在电绝缘性基板上依次 设置具有工作电极和对电极的电极体系以及亲水性高分子层，另行在覆盖膜上设置包含氧 化还原酶和氧化还原介质的试剂层，以所述亲水性高分子层和所述试剂层相对的方式将所 述电绝缘性基板、所述电极体系以及所述覆盖膜一体地贴合而成。
[0024] 6.前述1~5中任意一项所述的生物传感器，其特征在于，所述血液成分为葡萄 糖。
[0025] 7. -种制造前述1~6中任意一项所述的生物传感器的方法，其特征在于，包括以 下工序：
[0026] 在电绝缘性基板上依次设置具有工作电极和对电极的电极体系以及亲水性高分 子层的第一工序；
[0027] 在覆盖膜上设置包含氧化还原酶和氧化还原介质的试剂层的第二工序；以及
[0028] 以所述亲水性高分子层和所述试剂层相对的方式将所述电绝缘性基板、所述电极 体系和所述覆盖膜一体地贴合的第三工序。
[0029] 发明效果
[0030] 根据本发明，在利用电化学反应测定试样中的血液成分的生物传感器中，包括在 电绝缘性基板上具有由金形成的工作电极和对电极的电极体系、以及包含氧化还原酶和氧 化还原介质的试剂层，其特征在于，以这样的方式在所述亲水性高分子层外设置所述试剂 层：使所述氧化还原酶和氧化还原介质与所述试样接触之后，向设置在所述电极体系上的 亲水性高分子层移动。
[0031] 由此，将可以迅速检测电化学反应的金用作电极，并且在亲水性高分子层外配置 氧化还原酶和氧化还原介质，因而，含有血液成分的试样与氧化还原酶和氧化还原介质的 一部分或者全部一起在亲水性高分子层外混合，并到达亲水性高分子层，亲水性高分子层 起到分子筛色谱那样的作用，在红细胞或氧化还原酶等生物高分子成分到达电极之前，可 以对葡萄糖之类的血液成分进行测定。由此，可提供这样的生物传感器及其制造方法，即便 血液中的血细胞比容值发生变动，该生物传感器也能以良好的精度测定多种血液成分。
[0032] 附图简要说明
[0033] [图1]图1为示出本发明的生物传感器的一个例子的分解立体图。
[0034] [图2]图2为示出了本发明的生物传感器的一个例子的图1中的B-B截面图。
[0035] [图3]图3为用于说明本发明中使用的电极的平面图。
[0036] [图4]图4(a)~（d)为示出通过使用经丝网印刷形成的印刷掩模的方法来制造 电极的工序的图。
[0037] [图5]图5(a)~（g)为示出通过使用经光刻法形成的掩模的方法来制造电极的 工序的图。
[0038] [图6]图6(a)~（c)为示出实验例1的结果的图。
[0039] [图7]图7(a)~（d)为示出实验例2的结果的图。
[0040] [图8]图8(a)~（d)为示出实验例2的结果的图。
[0041] [图9]图9(a)~（d)为示出实验例2的结果的图。
[0042] [图10]图10(a)~（c)为示出实验例3的结果的图。
[0043] [图11]图11(a)~（c)为示出实验例3的结果的图。
[0044] [图12]图12(a)~（c)为示出实验例3的结果的图。
[0045] [图13]图13为示出实验例4的结果的图。
[0046] [图14]图14(a)~（c)为示出实验例4的结果的图。
[0047] [图15]图15(a)~（e)为示出通过使用金属掩模的方法来制造梳型电极的工序 的图。
[0048] [图16]图16(a)~（d)为示出通过剥离技术来制造梳型电极的工序的图。
【具体实施方式】
[0049] 以下对本发明进行更详细的说明。
[0050] 图1为示出本发明的生物传感器的一个例子的分解立体图（然而，省略了电极体 系上的亲水性高分子层以及试剂层）。在图1中，生物传感器10通过氧化还原酶将血液成 分氧化，并通过电极检测由该反应引起的氧化电流，从而对血液成分进行测定，具体而言， 在电绝缘性基板102上形成由工作电极1042以及对电极1044形成的电极体系104。
[0051] 此外，生物传感器10中，在电绝缘性基板102上设有隔板108以及覆盖膜109,这 些部件成一体地设置。另外，隔板108设置有切口，形成有空腔C。
[0052] 测定血液成分时，将少于1 μ 1 (例如为0. 1~0. 25 μ 1)的血液试样通过毛细管现 象经吸引口 A而导入到空