專(zhuān)利名稱(chēng)：生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠簡(jiǎn)單、快速和高精度地對(duì)試樣中的基質(zhì)進(jìn)行定量的生物傳感器。
作為蔗糖、葡萄糖等糖類(lèi)的定量分析方法，已開(kāi)發(fā)了使用光度計(jì)法、比色法、還原滴定法及各種色譜法等方法。但是，由于這些方法對(duì)糖類(lèi)的特異性都不太高，所以，精度較差。在這些方法中，光度計(jì)法雖然操作較簡(jiǎn)單，但操作時(shí)受溫度影響較大。所以，光度計(jì)法作為一種在一般家庭等對(duì)糖類(lèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的定量方法是不適合的。
因此，近年來(lái)利用酶所具有的特異催化劑作用的各種類(lèi)型的生物傳感器被開(kāi)發(fā)了。
以下，作為一種對(duì)試樣溶液中的基質(zhì)進(jìn)行定量的方法，對(duì)葡萄糖的定量法進(jìn)行說(shuō)明。作為電化學(xué)葡萄糖定量法，眾所周知的方法是使用葡萄糖氧化酶(EC1.1.3.4以下略稱(chēng)為GOD)和氧化電極或過(guò)氧化氫電極來(lái)進(jìn)行定量的方法(例如，鈴木周一編《生物傳感器》講談社)。
GOD以氧為電子傳遞體可選擇性地將作為基質(zhì)的β-D-葡萄糖氧化為D-葡萄糖-δ-內(nèi)酯。在氧存在下GOD進(jìn)行的氧化反應(yīng)過(guò)程中，氧被還原為過(guò)氧化氫。利用氧電極，可測(cè)定氧的減少量，或者利用過(guò)氧化氫電極能夠測(cè)定過(guò)氧化氫的增加量。由于氧的減少量及過(guò)氧化氫的增加量與試樣溶液中的葡萄糖含量呈正比，所以，根據(jù)氧的減少量或過(guò)氧化氫的增加量能夠?qū)ζ咸烟沁M(jìn)行定量。
上述方法雖然能夠在反應(yīng)過(guò)程中推測(cè)出結(jié)果，但其欠缺點(diǎn)是結(jié)果受試樣溶液中含氧濃度的影響很大，如果試樣溶液中不含氧，則不能夠進(jìn)行測(cè)定。
因此，開(kāi)發(fā)了不是以氧為電子傳遞體，而是以鐵氰化鉀、二茂鐵衍生物、苯醌衍生物等有機(jī)化合物和金屬絡(luò)合物作為電子傳遞體的新型葡萄糖傳感器。該類(lèi)型的傳感器使酶反應(yīng)產(chǎn)生的電子傳遞體的還原體在電極上氧化，通過(guò)氧化電流量求得試樣溶液中所含葡萄糖的濃度。用上述有機(jī)化合物和金屬絡(luò)合物代替氧作為電子傳遞體使用時(shí)，可以使已知量的GOD和這些電子傳遞體在穩(wěn)定狀態(tài)下正確地負(fù)載在電極上，并能夠形成試藥層。此時(shí)，試藥層能夠在接近干燥的狀態(tài)下與電極系統(tǒng)合為一體。以此技術(shù)為基礎(chǔ)的一次性葡萄糖傳感器近年來(lái)正倍受矚目。這種一次性葡萄糖傳感器，只要在與測(cè)定器裝卸連接方便的傳感器中導(dǎo)入試樣溶液，就能夠容易地用測(cè)定器對(duì)葡萄糖濃度進(jìn)行測(cè)定。該方法不僅可對(duì)葡萄糖進(jìn)行定量，還能夠?qū)υ嚇尤芤褐械钠渌|(zhì)進(jìn)行定量。
用上述傳感器進(jìn)行測(cè)定時(shí)，還原型電子傳遞體在工作電極上氧化，利用此時(shí)的氧化電流值能夠求得基質(zhì)濃度。但是，在測(cè)定血液和果汁等試樣時(shí)，因這些試樣中含有抗壞血酸、尿酸等易氧化性物質(zhì)，可與還原型電子傳遞體同時(shí)在工作電極上被氧化。所以有時(shí)這些易氧化性物質(zhì)的氧化反應(yīng)會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。
在使用上述傳感器進(jìn)行測(cè)定時(shí)，形成試藥層的電子傳遞體在被還原的同時(shí)，還進(jìn)行了作為電子傳遞體的溶存氧生成了過(guò)氧化氫的反應(yīng)。而且，這一反應(yīng)中生成的過(guò)氧化氫使還原型電子傳遞體再被氧化。其結(jié)果是，基于還原型電子傳遞體的氧化電流對(duì)基質(zhì)濃度進(jìn)行測(cè)定時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)溶存氧使測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生負(fù)誤差的情況。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生物傳感器，該生物傳感器具備以下3部分，即電絕緣性基板，具有形成于前述基板的工作電極、配極及作為檢測(cè)雜質(zhì)的電極的第3電極的電極系統(tǒng)，以及至少含有氧化還原酶和電子傳遞體的試藥層。第3電極被設(shè)置在工作電極或配極的任一方的對(duì)面，或兩者的對(duì)面，前述試藥層被設(shè)置在除第3電極以外的規(guī)定位置上。
試藥層和第3電極的位置關(guān)系是一般在試樣溶液供給通道中，試藥層設(shè)置在第3電極的下游。但是，如果試樣溶液在試藥溶解前提供給傳感器時(shí)，即溶解試藥，將含有因酶反應(yīng)而被還原的電子傳遞體的試樣溶液傳遞到第3電極前，此時(shí)第3電極中的試樣溶液不含有前述被還原的電子傳遞體，如果試樣溶液含有氧化物質(zhì)，并利用氧化電流能夠?qū)Υ搜趸镔|(zhì)進(jìn)行測(cè)定，則在這種情況下試藥層不一定非設(shè)置在第3電極的下游。
以卵磷脂為主成分的層設(shè)置在與前述第3電極不相連的位置，最好是設(shè)置在與試藥層相連接的位置。
另外，前述試藥層中最好還含有親水性高分子。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的葡萄糖傳感器在除去了試藥層后的分解斜視圖。
圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施例中的葡萄糖傳感器在除去了試藥層后的分解斜視圖。
圖3為本發(fā)明的其它實(shí)施例中的葡萄糖傳感器在除去了試藥層后的分解斜視圖。
本發(fā)明的生物傳感器具備包含了工作電極和配極的電極系統(tǒng)，含有氧化還原酶和電子傳遞體的試藥層，以及支承上述兩個(gè)部分的電絕緣性基板。是對(duì)使在上述試藥層中加入試樣溶液而發(fā)生的酶反應(yīng)所產(chǎn)生的還原型電子傳遞體在工作電極上氧化，由此時(shí)的氧化電流值求得基質(zhì)濃度的生物傳感器進(jìn)行改良后的產(chǎn)品。另外，附加了作為檢測(cè)雜質(zhì)的電極的第3電極，該第3電極設(shè)置在工作電極或配極的至少一方的對(duì)面，而且，試藥層被設(shè)置在與第3電極不相連的規(guī)定位置上。
本發(fā)明理想的狀態(tài)是生物傳感器由電絕緣性基板，夾在基板間的形成試樣溶液供給通道的電絕緣性覆蓋部件，以及暴露在試樣溶液供給通道中形成于基板或覆蓋部件之間的電極系統(tǒng)及試藥層構(gòu)成。試樣溶液供給通道內(nèi)的第3電極位于工作電極及配極的至少一方的對(duì)面，而且，試藥層被設(shè)置在與第3電極不接觸的位置。
本發(fā)明的另一較理想的狀態(tài)是前述覆蓋部件由絕緣性基板和可形成試樣溶液供給通道的具有槽的間隔層構(gòu)成。即，傳感器由2塊電絕緣性基板和間隔層構(gòu)成。具備該結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1中，在一塊基板上設(shè)置了工作電極和配極，在另一塊基板上設(shè)置了第3電極。實(shí)施例2中，在一塊基板上設(shè)置了工作電極，在另一塊基板上設(shè)置了配極和第3電極。實(shí)施例3中，在一塊基板上設(shè)置了工作電極和第3電極，在另一塊基板上設(shè)置了配極。上述實(shí)施例1和2中，試藥層在具備工作電極的基板上形成，實(shí)施例3中，試藥層在設(shè)置了配極的基板上形成。
試藥層最好與第3電極對(duì)面的電極相連。但是，由于在試樣溶液供給通道中，試藥層能溶于供給的試樣溶液中，從而導(dǎo)致酶反應(yīng)所產(chǎn)生的生成物在被傳遞到第3電極前存在一定的時(shí)間差，所以在試藥層配置時(shí)，須假設(shè)試樣液已到達(dá)第3電極為好。
本發(fā)明的生物傳感器中如果試樣溶液中含有易氧化性物質(zhì)，則試樣添加后的初期階段，即因酶反應(yīng)而生成的還原型電子傳遞體被傳遞到第3電極前的階段，第3電極和配極間可產(chǎn)生氧化電流，此電流只反映易氧化性物質(zhì)的濃度。在經(jīng)過(guò)足夠的時(shí)間后，如果對(duì)工作電極和配極間的氧化電流進(jìn)行測(cè)定，則會(huì)引起存在于試樣中的易氧化性物質(zhì)的氧化反應(yīng)和因酶反應(yīng)而生成的還原型電子傳遞體的氧化反應(yīng)。所以，如果用先前測(cè)得的氧化電流值來(lái)修正后來(lái)測(cè)得的氧化電流值，就能夠求得試樣中基質(zhì)的確切濃度。
試樣溶液中如果含有溶存氧，則在添加與前述同樣的試樣后的初期階段，通過(guò)在第3電極施加適當(dāng)?shù)碾妷?，能夠測(cè)得反映溶存氧濃度的氧化電流。利用由酶反應(yīng)產(chǎn)生的還原型電子傳遞體在氧化時(shí)產(chǎn)生的氧化電流，來(lái)求得試樣溶液中基質(zhì)的濃度時(shí)，試樣溶液中的溶存氧會(huì)使測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生負(fù)誤差。但是，如前所述用反映溶存氧的氧化電流值對(duì)其進(jìn)行修正，就能夠不受溶存氧的影響而求得確切的基質(zhì)濃度。
本發(fā)明中，試藥層中含有的氧化還原酶可根據(jù)試樣溶液中含有的基質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。例如，果糖脫氫酶、葡萄糖氧化酶、乙醇氧化酶、乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶、黃嘌呤氧化酶、氨基酸氧化酶等。
電子傳遞體包括鐵氰化鉀、對(duì)苯醌、吩嗪メトサルフェ-ト、亞甲藍(lán)、二茂鐵衍生物等。作為電子傳遞體，可使用其中的1種或2種以上。
上述酶和電子傳遞體可溶于試樣溶液，或者因試藥層是固定在基板等上的，所以也可不溶于試樣溶液。在酶和電子傳遞體固定的情況下，試藥層中最好含有以下列舉的親水性高分子。
試藥層中所含的親水性高分子包括羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羧甲基乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚賴(lài)氨酸等聚氨基酸、聚苯乙烯磺酸、明膠及其衍生物、丙烯酸或其鹽的聚合物、甲基丙烯酸或其鹽的聚合物、淀粉及其衍生物、馬來(lái)酸酐或其鹽的聚合物等。其中，較好的是羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羧甲基乙基纖維素。
以下的實(shí)施例中，為檢測(cè)供給的試樣溶液中的抗壞血酸，或者為檢測(cè)出溶存氧而在第3電極上施加了500mV或-1300mV的電壓，對(duì)此施加電壓并沒(méi)有特別限定。此外，為了獲得應(yīng)答電流而在工作電極上施加500mV的電壓，對(duì)此施加電壓也沒(méi)有特別的限定。只要能夠達(dá)到使一系列反應(yīng)所產(chǎn)生的電子傳遞體的還原體被氧化的電位即可。關(guān)于測(cè)定電流值的時(shí)間，也不局限于實(shí)施例中記載的特定值。
另外，用圖表示了實(shí)施例中的電極系統(tǒng)，但電極形狀、電極及導(dǎo)線配置、傳感器部件的組裝方法等都不僅限于此。
在實(shí)施例中，作為第3電極的電極材料，對(duì)碳極進(jìn)行了說(shuō)明，但并不僅限于此，也可使用其他導(dǎo)電性材料和銀/氯化銀電極等。
以下，參考實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1作為生物傳感器的一個(gè)例子，對(duì)葡萄糖傳感器進(jìn)行說(shuō)明。圖1為除去了試藥層的葡萄糖傳感器的分解斜視圖。
在絕緣性基板1上設(shè)置了工作電極2和配極4，還分別設(shè)置了與它們通電相連的導(dǎo)線3和5。在另一塊絕緣性基板11上設(shè)置了第3電極7，還設(shè)置了與電極7通電相連的導(dǎo)線8。為了覆蓋基板1上的工作電極2和配極4，沿配極4的外周設(shè)置了外周為圓形的試藥層(圖中未顯示)。圖中，6和9為絕緣層。
該葡萄糖傳感器由2塊聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯絕緣性基板1和11，以及夾在上述兩塊基板間的間隔層12構(gòu)成。它們按照?qǐng)D1中的虛線所表示的相關(guān)位置連接構(gòu)成了葡萄糖傳感器。
在間隔層12上形成了構(gòu)成試樣溶液供給通道的槽13，另外在絕緣性基板11上形成了氣孔10。間隔層12夾在兩基板1和11間，層疊相連，兩基板1、11和間隔層12形成了試樣溶液供給通道的空間部分(圖中未顯示)。在該空間部分中槽的開(kāi)口端14是起始端，它是試樣溶液供給的通道口，而終端部分與氣孔10連通。
基板11和間隔層12組合在一起相當(dāng)于上述覆蓋部件。本實(shí)施例是由2個(gè)部件構(gòu)成的，也可以?xún)H由設(shè)置了相當(dāng)于間隔層12的槽13那樣的溝槽的部件來(lái)構(gòu)成。
按照以下步驟可制得上述葡萄糖傳感器。
利用網(wǎng)版印刷法在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯形成的絕緣性基板上涂上含銀糊狀物，分別形成導(dǎo)線端3和5。在另一絕緣性基板11上也涂上含銀糊狀物，形成導(dǎo)線端8。然后，在絕緣性基板1上涂上含有樹(shù)脂粘合劑的導(dǎo)電性碳糊，形成工作電極2。同樣，在另一絕緣性基板11上形成第3電極7。工作電極2和第3電極7分別與導(dǎo)線端3和8通電接觸。
接著，在絕緣性基板1和11上涂上絕緣性糊狀物，分別形成絕緣層6和9。絕緣層6和9分別覆蓋工作電極2和第3電極7的外周部，這樣就可確保工作電極2和第3電極7露出部分的面積一定。絕緣層6和9分別覆蓋一部分導(dǎo)線端3、5和8。
然后，在絕緣性基板1上涂上含有樹(shù)脂粘合劑的導(dǎo)電性碳糊，形成配極4。配極4與導(dǎo)線端5通電接觸。
接著，在工作電極2和配極4上滴下含有作為酶的GOD和作為電子傳遞體的鐵氰化鉀的水溶液，干燥后形成試藥層。
為使試樣溶液能夠更順利地提供給試藥層，可從試樣溶液供給口14開(kāi)始在試藥層上涂上卵磷脂的有機(jī)溶劑溶液，例如甲苯溶液，干燥后形成卵磷脂層。
但是，如果卵磷脂層與第3電極7接觸，則應(yīng)答的誤差就較大。這是因?yàn)槁蚜字瑢咏o第3電極7表面帶來(lái)變化，所以，就導(dǎo)致了上述情況的發(fā)生。
然后，按照?qǐng)D1所示的點(diǎn)劃線位置，連接兩基板1、11及間隔層12，便制得了葡萄糖傳感器。
第3電極7與工作電極2和配極4設(shè)置在同一平面上時(shí)，第3電極7的一部分被試藥層覆蓋，有時(shí)會(huì)給測(cè)定結(jié)果帶來(lái)誤差。但是，在上述傳感器中由于第3電極7是與工作電極2及配極4對(duì)向設(shè)置的，所以，因上述試藥層的形成而引起的測(cè)定誤差會(huì)大幅度減小。
將上述傳感器裝在專(zhuān)用測(cè)定器上，以配極4為基準(zhǔn)，在第3電極7上施加500mV的電壓，在施加了該電壓的狀態(tài)下，從試樣溶液供給口14導(dǎo)入3μl含有抗壞血酸雜質(zhì)的葡萄糖水溶液。該試樣溶液經(jīng)過(guò)空間部分到達(dá)氣孔10，并溶解電極系統(tǒng)上的試藥層。
在供給試樣溶液的同時(shí)，根據(jù)第3電極7和配極4之間的電變化，即根據(jù)試樣溶液引起的前述兩電極間的鹽橋，可啟動(dòng)溶液供給的檢測(cè)系統(tǒng)，使測(cè)定定時(shí)器開(kāi)始工作。此時(shí)，繼續(xù)在第3電極7和配極4間施加電壓，檢測(cè)試樣溶液的供給后，再經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，測(cè)定第3電極7和配極4間的電流值。該電流值會(huì)引起作為雜質(zhì)的抗壞血酸的氧化反應(yīng)，并與其濃度呈比例關(guān)系。測(cè)定第3電極7和配極4間的電流值之后，解除施加在兩電極間的電壓。
如上所述，第3電極7設(shè)置在工作電極2和配極4的對(duì)面，第3電極7上未配置試藥層。因此，酶反應(yīng)生成的亞鐵氰化離子在到達(dá)第3電極7附近時(shí)需要一定的時(shí)間。即，在亞鐵氰化離子到達(dá)第3電極7附近的這段時(shí)間內(nèi)，第3電極7和配極4間的電流值主要只反映抗壞血酸的濃度。
檢測(cè)試樣溶液的供給后再過(guò)25秒鐘，以配極4為基準(zhǔn)對(duì)工作電極2施加500mV的電壓，測(cè)定5秒鐘后工作電極2和配極4間的電流值。
溶解了試藥層的試樣溶液中的鐵氰化離子、葡萄糖及GOD進(jìn)行反應(yīng)后產(chǎn)生的結(jié)果是，葡萄糖被氧化成葡萄糖酸內(nèi)酯，鐵氰化離子被還原成亞鐵氰化離子。該亞鐵氰化離子的濃度與葡萄糖濃度呈比例。檢測(cè)試樣溶液的供給后再過(guò)30秒鐘，工作電極2和配極4間的電流會(huì)引起亞鐵氰化離子和預(yù)先存在的抗壞血酸的氧化反應(yīng)。即，抗壞血酸會(huì)給測(cè)定結(jié)果帶來(lái)正誤差。但是，如上所述，第3電極7和配極4間的電流值主要只反映抗壞血酸的濃度。因此，以此為基準(zhǔn)對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行修正，能夠除去抗壞血酸帶來(lái)的影響，求得正確的葡萄糖濃度。
實(shí)施例2除了試藥層中含有羧甲基纖維素(以下略稱(chēng)為CMC)之外，其他操作與實(shí)施例1相同，制得葡萄糖傳感器。進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)定。
首先，在基板1的工作電極2和配極4上滴下CMC水溶液，干燥后便形成CMC層。然后，在上述CMC層上滴下含有酶和電子傳遞體的混合水溶液，使CMC層溶解，在隨后的干燥過(guò)程中與酶等混合形成試藥層。但是，由于未進(jìn)行攪拌，所以不可能形成完全的混合狀態(tài)，電極系統(tǒng)表面只被CMC覆蓋。也就是說(shuō)，酶和電子傳遞體未與電極系統(tǒng)表面接觸，所以，能夠防止蛋白質(zhì)等吸附在電極系統(tǒng)表面。
其結(jié)果是，傳感器應(yīng)答的數(shù)據(jù)誤差有所減弱。
實(shí)施例3圖2是除去了試藥層的葡萄糖傳感器的分解斜視圖。
利用與實(shí)施例1同樣的方法，分別在絕緣性基板1上形成工作電極2和碳層15，在另一塊絕緣性基板11上形成第3電極7和配極4。然后，與實(shí)施例2同樣，在工作電極2和碳層15上形成試藥層和卵磷脂層。這里的碳層15沒(méi)有電極功能。但是，在工作電極2周?chē)渲锰紝?5，能夠使試藥層的形成變得容易。與實(shí)施例1同樣，將兩基板1、11和間隔層12組合在一起，便制得葡萄糖傳感器。
接著，與實(shí)施例1同樣，采用混合有抗壞血酸的葡萄糖溶液，對(duì)葡萄糖濃度進(jìn)行測(cè)定.其結(jié)果是，能夠除去抗壞血酸帶來(lái)的影響，求得正確的葡萄糖濃度。
葡萄糖濃度在高濃度范圍內(nèi)(約1000mg/dl以上)的情況下，工作電極2和配極4間的電流值也有所增加。即，由于配極4上生成的副產(chǎn)物增多，所以，在工作電極周?chē)O(shè)置了配極的情況下，副產(chǎn)物有時(shí)會(huì)影響傳感器的應(yīng)答。如果導(dǎo)入本實(shí)施例的電極裝置，就可減弱這種影響。
實(shí)施例4圖3是除去了試藥層的葡萄糖傳感器的分解斜視圖。
利用與實(shí)施例1同樣的方法，分別在絕緣性基板1上形成工作電極2和第3電極7，在另一塊絕緣性基板11上形成配極4d。然后，與實(shí)施例2同樣，在配極4d上形成試藥層和卵磷脂層。與實(shí)施例1同樣，將兩基板1、11和間隔層12組合在一起，便制得葡萄糖傳感器。
接著，與實(shí)施例1同樣，采用混合有抗壞血酸的葡萄糖水溶液，對(duì)葡萄糖濃度進(jìn)行測(cè)定。其結(jié)果是，能夠除去抗壞血酸帶來(lái)的影響，求得正確的葡萄糖濃度。
在本實(shí)施例中，配極4d的電極面積比工作電極2和第3電極7的大。而且，由于在配極4d上設(shè)置了試藥層，所以，在施加電壓時(shí)基準(zhǔn)電極電壓將更穩(wěn)定。
利用上述效果，可減弱傳感器應(yīng)答的數(shù)據(jù)誤差程度。
實(shí)施例5與實(shí)施例2同樣，制得葡萄糖傳感器。
將傳感器裝在專(zhuān)用測(cè)定器上，以配極4為基準(zhǔn)，在第3電極7上施加-1300mV的電壓。在施加此電壓的狀態(tài)下，從試樣溶液供給口14導(dǎo)入3μl空氣飽和狀態(tài)的葡萄糖水溶液。該試樣溶液經(jīng)過(guò)空間部分到達(dá)氣孔10，溶解電極系統(tǒng)上的試藥層。
在供給試樣溶液的同時(shí)，根據(jù)配極4和第3電極7之間的電流變化，可啟動(dòng)溶液供給的檢測(cè)系統(tǒng)，使測(cè)定定時(shí)器開(kāi)始工作。此時(shí)，繼續(xù)在配極4和第3電極7間施加電壓，檢測(cè)試樣溶液的供給后，再經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，測(cè)定配極4和第3電極7間的電流值。該電流值會(huì)引起溶存氧的還原反應(yīng)，在供給用氬氣脫氫后的葡萄糖溶液時(shí)，上述還原電流激劇減少。測(cè)定配極4和第3電極7間的電流值之后，解除施加在兩電極間的電壓。
如上所述，第3電極7上未配置試藥層。因此，試藥層中含有的鐵氰化離子到達(dá)第3電極7附近需要一定的時(shí)間。也就是說(shuō)，在鐵氰化離子到達(dá)第3電極7附近的這段時(shí)間內(nèi)，配極4和第3電極7間的電流值主要只反映溶存氧的濃度。
在試樣溶液檢測(cè)后再過(guò)25秒鐘，以第3電極7為基準(zhǔn)對(duì)工作電極2施加500mV的電壓，測(cè)定5秒鐘后配極4和工作電極2間的電流值。
溶液中的鐵氰化離子、葡萄糖及GOD進(jìn)行反應(yīng)后的結(jié)果是，葡萄糖被氧化成葡萄糖酸內(nèi)酯，鐵氰化離子被還原成亞鐵氰化離子。另一方面，作為該反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行了以氧為電子傳遞體的葡萄糖酸內(nèi)酯和過(guò)氧化氫的酶反應(yīng)。而且，該反應(yīng)中生成的過(guò)氧化氫使亞鐵氰化離子再氧化為鐵氰化離子。其結(jié)果是，用亞鐵氰化離子的氧化電流來(lái)測(cè)定葡萄糖濃度時(shí)，溶存氧會(huì)給測(cè)定結(jié)果帶來(lái)負(fù)的誤差。
但是，如上所述，配極4和第3電極7間的電流值主要只反映溶存氧的濃度。因此，以此結(jié)果為基準(zhǔn)對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行修正，能夠除去溶存氧的影響，求得正確的葡萄糖濃度。
實(shí)施例6
與實(shí)施例2同樣，制得葡萄糖傳感器。
將傳感器裝在專(zhuān)用測(cè)定器上，以配極4為基準(zhǔn)，在第3電極7上施加500mV的電壓。在施加了此電壓的狀態(tài)下，從試樣溶液供給口14導(dǎo)入3μl含有空氣飽和狀態(tài)的抗壞血酸的葡萄糖水溶液。該試樣溶液經(jīng)過(guò)空間部分到達(dá)氣孔10，溶解電極系統(tǒng)上的試藥層。
在供給試樣溶液的同時(shí)，根據(jù)電極系統(tǒng)的配極4和第3電極7之間的電流變化，可啟動(dòng)溶液供給的檢測(cè)系統(tǒng)，使測(cè)定定時(shí)器開(kāi)始工作。此時(shí)，繼續(xù)在配極4和第3電極7間施加電壓。
在試樣溶液檢測(cè)后再過(guò)2秒鐘，將施加在第3電極7上的電壓改為-1300mV。測(cè)定電壓變?yōu)?1300mV前時(shí)，和改為-1300mV3秒鐘后時(shí)這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的配極4和第3電極7間的電流值。電壓變?yōu)?1300mV前時(shí)的電流值主要依賴(lài)于抗壞血酸的濃度，而電壓改為-1300mV3秒鐘后時(shí)的電流值則主要依賴(lài)于溶存氧的濃度。
測(cè)定試樣溶液供給2秒鐘后和5秒鐘后的配極4和第3電極7間的電流值，然后，解除施加在兩電極間的電壓。
試樣溶液檢測(cè)后再過(guò)25秒鐘，以第3電極7為基準(zhǔn)對(duì)工作電極2施加500mV的電壓，測(cè)定5秒鐘后配極4和工作電極2間的電流值。
如上所述，由于配極4和第3電極7間的電流值主要反映抗壞血酸和溶存氧的濃度，所以，能夠根據(jù)該電流值求得上述兩種物質(zhì)的濃度。因此，用該結(jié)果對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行修正，能夠除去抗壞血酸和溶存氧的影響，求得正確的葡萄糖濃度。
如上所述，本發(fā)明提供了對(duì)試樣溶液中除基質(zhì)以外的物質(zhì)無(wú)不良影響的信賴(lài)性較高的生物傳感器。
權(quán)利要求
1.一種生物傳感器，由具有工作電極、配極及作為檢測(cè)雜質(zhì)的第3電極的電極系統(tǒng)，至少含有氧化還原酶和電子傳遞體的試藥層，以及支承前述電極系統(tǒng)和試藥層的電絕緣性基板構(gòu)成；其特征在于，第3電極被設(shè)置在工作電極和配極的至少一方的對(duì)面，前述試藥層被設(shè)置與第3電極不接觸的規(guī)定位置上。
2.一種生物傳感器，具備電絕緣性基板，在基板間形成試樣溶液供給通道的電絕緣性覆蓋部件，具有工作電極、配極及作為檢測(cè)雜質(zhì)的第3電極的電極系統(tǒng)，以及試藥層；其特征在于，前述電極系統(tǒng)和試藥層形成于基板或覆蓋部件，并暴露在試樣溶液供給通道中，試樣溶液供給通道中的第3電極被設(shè)置在工作電極和配極的至少一方的對(duì)面，且試藥層被設(shè)置在與第3電極不接觸的位置上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的生物傳感器，其中，以卵磷脂為主成分的層被設(shè)置在除前述第3電極以外的規(guī)定位置上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的生物傳感器，其中，前述試藥層中還含有親水性高分子。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種可減少試樣溶液中的雜質(zhì)和溶存氧等的影響的信賴(lài)性較高的生物傳感器。該生物傳感器由具有工作電極、配極及作為檢測(cè)雜質(zhì)依賴(lài)的第3電極的電極系統(tǒng),至少含有氧化還原酶和電子傳遞體的試藥層,以及支承電極系統(tǒng)和試藥層的電絕緣性基板構(gòu)成。第3電極被設(shè)置在工作電極和配極的至少一方的對(duì)面,試藥層被設(shè)置在與第3電極不接觸的規(guī)定位置上。
文檔編號(hào)G01N33/487GK1246614SQ9911805
公開(kāi)日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1999年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月26日
發(fā)明者池田信, 吉岡俊彥, 南海史朗 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社