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CN101427129A - 生物传感器 - Google Patents

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CN101427129A CNA2007800140486A CN200780014048A CN101427129A CN 101427129 A CN101427129 A CN 101427129A CN A2007800140486 A CNA2007800140486 A CN A2007800140486A CN 200780014048 A CN200780014048 A CN 200780014048A CN 101427129 A CN101427129 A CN 101427129A
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明的生物传感器的特征在于，使含有与葡萄糖特异反应的酶的试剂层中含有BSA，对作为样品液的全血中的葡萄糖浓度进行电化学计测。当对作为样品液使用全血时的传感器应答特性进行计测时，血细胞比容值在25～65％的范围内，添加BSA对于传感器应答特性没有效果，但当血细胞比容值处于25％以下范围时，相应于BSA的添加量，血细胞比容对传感器应答特性的影响被缓和。由此可降低血细胞比容的影响、温度的影响，能够进行高精度的测定。

Description

生物传感器
技术领域
本发明涉及对样品液中的特定成分进行分析的生物传感器，特别是涉及构成生物传感器的试剂层的试剂构成。
背景技术
生物传感器是利用微生物、酶、抗体等生物材料的分子识别能力，应用生物材料作为分子识别元件的传感器。即，是利用固定化的生物材料识别目标特定成分时发生的反应、微生物呼吸导致的氧的消耗、酶反应、发光等的传感器。
在生物传感器中，酶传感器的实用化也取得了进展，例如葡萄糖、乳酸、胆固醇、乳糖、尿酸、尿素、氨基酸用的酶传感器正被用于医疗计测和食品工业。酶传感器通过作为检品的样品液中含有的底物与酶反应生成的电子使电子受体还原，再通过测定仪器对该电子受体的氧化还原量进行电化学计测，由此进行检品的定量分析。
作为这样的生物传感器的一个例子，图5给出了3电极方式的生物传感器的分解立体图。
图5所示的生物传感器是在绝缘性基板1上通过溅镀法或丝网印刷法等形成导电层后，通过使用激光等设置狭缝，形成工作电极2、对电极3和检测电极4，在这些电极上形成含有与样品液中的特定成分反应的酶和电子传递介体的试剂层5。再在试剂层5以及电极2、3、4上通过使含有切口部6a的隔板6与盖板8贴合，形成供给样品液的空腔7。予以说明，由空腔7向生物传感器供给样品液是通过毛细管现象实现的，而通过在盖板8上设置了用于使空腔7内的空气排到生物传感器外部的气孔9，可实现样品液的流畅供给。
向这样构成的生物传感器的空腔7入口添加样品液时，样品液由空腔7的入口通过毛细管现象供给到空腔7内，当到达试剂层5的位置时，样品液中的特定成分与试剂层5中所含的试剂反应。由该反应产生的电流的变化量可通过经由工作电极2、对电极3、检测电极4的各个引线部10、11、12连接的外部的测定仪器读取。通过将读取的电流值换算为特定成分的浓度，可对样品液中的特定成分进行定量。
专利文献1：特开2000-171428号公报
专利文献2：特开2001-343350号公报
专利文献3：特开2002-207022号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而当样品液为血液时，以往的生物传感器存在着由于血细胞比容的影响，不能获得正确的检测结果的问题。特别是检测葡萄糖用的酶传感器大多用于饭前注射胰岛素时的测定或低血糖的评价，由于受到血细胞比容的影响葡萄糖浓度被过高显示，所以存在着导致胰岛素过量给予或低血糖的漏检的可能。因此，人们期盼着当样品液为血液时不受血细胞比容影响的高精度的生物传感器。
另外，以往的生物传感器还存在着由于受环境温度的影响不能获得正确的检测结果的问题。要解决这个问题，虽然可使用温度控制装置对检测结果进行修正，但当温度控制装置不能响应急剧的温度变化而误识别温度时，会导致错误的修正，从而不能获得正确的检测结果。因此，人们期盼着不易受环境温度影响的生物传感器。
本发明正是为了消除上述问题而完成的发明，目的在于提供能够避免血细胞比容影响和环境温度影响的高精度的生物传感器。
解决问题的手段
为了解决上述课题，本发明的第1方面的生物传感器，是计测样品液中特定成分的浓度的生物传感器，其特征在于，使含有与上述样品液中特定成分进行特异反应的试剂的试剂层中含有可溶性蛋白质。
本发明的第2方面的生物传感器，其特征在于，在第1方面所述的生物传感器中，上述可溶性蛋白质是牛血清白蛋白、卵清白蛋白、明胶或胶原。
本发明的第3方面的生物传感器，其特征在于，在第1方面所述的生物传感器中，相对于每1U酶，上述可溶性蛋白质的含量在0.0004～0.008mg的范围内。
本发明的第4方面的生物传感器，其特征在于，在第1方面所述的生物传感器中，相对于每个传感器，上述可溶性蛋白质的含量在0.0007～0.014mg的范围内。
本发明的第5方面的生物传感器，其特征在于，在第3方面所述的生物传感器中，相对于每1U酶，上述可溶性蛋白质的含量在0.0035～0.004mg范围内。
本发明的第6方面的生物传感器，其特征在于，在第4方面所述的生物传感器中，相对于每个传感器，上述可溶性蛋白质的含量为0.007mg。
本发明的第7方面的生物传感器，其特征在于，在第1方面所述的生物传感器中，使用设置在绝缘性基板上的至少由工作电极和对电极构成的电极测定上述特定成分的浓度。
另外，本发明的第8方面的生物传感器，其特征在于，在第7方面所述的生物传感器中，上述试剂层至少含有酶和电子传递介体，且上述试剂层在上述电极上形成、或者按照电极被配置在该试剂层的试剂溶解于样品液后扩散的扩散区域内的方式形成。
另外，本发明的第9方面的生物传感器，其特征在于，在第8方面的生物传感器中，上述酶是以黄素腺嘌呤二核苷酸为辅酶的葡糖脱氢酶，或是以吡咯并喹啉醌为辅酶的葡糖脱氢酶。
发明效果
在计测样品液中特定成分的浓度的生物传感器中，利用本发明的生物传感器，通过使含有与上述样品液中特定成分进行特异反应的试剂的试剂层中含有可溶性蛋白质，可实现降低血细胞比容的影响、温度的影响的高精度的生物传感器。
附图说明
图1是表示在本发明的实施方式1的生物传感器中，在试剂层中添加BSA时血细胞比容对传感器应答特性的影响的图。
图2是表示在上述实施方式1的生物传感器中，在试剂层中添加BSA时温度对传感器应答特性的影响的图。
图3是表示在本发明的实施方式2的生物传感器中，在试剂层中添加BSA时血细胞比容对传感器应答特性的影响的图。
图4是表示在上述实施方式2的生物传感器中，在试剂层中添加BSA时温度对传感器应答特性的影响的图。
图5表示以往的3电极方式的生物传感器的分解立体图。
符号说明
1 基板
2 工作电极
3 对电极
4 检测电极
5 试剂层
6 隔板
6a 切口部
7 空腔
8 盖板
9 气孔
10、11、12 引线部
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。予以说明，在以下说明的本发明的各实施方式中，以作为与样品液中特定成分进行特异反应的分子识别元件使用酶的酶传感器为例进行说明。
(实施方式1)
就本发明的实施方式1的生物传感器进行说明。
本实施方式1的生物传感器其特征在于，在图5所示的生物传感器的试剂层5中添加了可溶性蛋白质。其中，作为酶使用以黄素腺嘌呤二核苷酸为辅酶的葡糖脱氢酶(以下称为FAD-GDH)。另外，作为可溶性蛋白质，使用牛血清白蛋白(以下称为BSA)。
以下就本实施方式1的作用、效果进行说明。
图1是表示在本实施方式1的生物传感器中，在试剂层5中添加BSA时血细胞比容对传感器应答特性的影响的图。图1中，纵轴表示与血细胞比容值45％时的传感器灵敏度的偏差，横轴表示血细胞比容值。
样品液使用葡萄糖浓度配制成350mg/dL的全血。另外，FAD-GDH的酶量相对于每个传感器为2U(单位)。
在构成本实施方式1的生物传感器的试剂层5中添加的BSA的浓度，在上述试剂液中相对于每1U酶为0～0.0035mg，换言之，使每个传感器在0～0.007mg变化，计测传感器应答值。
计测结果表明，血细胞比容值在25～65％的浓度范围时，即使添加BSA也看不到传感器应答值有什么变化。而如果血细胞比容值在25％以下的低浓度范围时，相应于BSA的添加量，血细胞比容对传感器应答特性的影响降低。
综上，当试剂层5中含有FAD-GDH和BSA时，如果血细胞比容值在25％以上的浓度范围，则看不到BSA的添加效果，但如果血细胞比容值处于0～25％的低浓度范围，则可以看到BSA的添加效果。
图2是表示在本发明实施方式1的生物传感器中，试剂层5中添加BSA时温度对传感器应答特性的影响的图。在图2中，纵轴表示与温度25℃灵敏度的偏差，横轴表示温度。
样品液使用葡萄糖浓度配成350mg/dL的全血。另外，FAD-GDH的酶量为相对于每个传感器为2U(单位)。
在构成本实施方式1的生物传感器的试剂层5中添加的BSA浓度，在上述试剂液中相对于每1U酶，为0～0.0035mg，换言之，使相对于每个传感器在0～0.007mg变化来计测传感器应答值。
计测结果表明，在5～25℃的温度范围，即使添加BSA也看不到传感器应答值有什么变化。而如果在25℃以上的高温范围，相应于BSA的添加量，温度对传感器应答特性的影响被缓和。
综上，当试剂层5中含有FAD-GDH和BSA时，如果在温度25℃以下的温度范围，则看不到BSA的添加效果，但如果处于温度25℃以上的温度范围，则可以看到BSA的添加效果。
由上述结果可以判断，当使试剂层5中相对于每1U酶含有0.0035mg的BSA、或相对于每个传感器含有0.007mg的BSA时，血细胞比容和温度两者的特性都提高了。
使用实施方式1中那样的生物传感器，通过使含有酶FAD-GDH的试剂层5含有大量BSA，可以改善血细胞比容和温度对传感器应答特性的影响。
(实施方式2)
就本发明的实施方式2的生物传感器进行说明。
本实施方式2的生物传感器其特征在于，在图5所示的生物传感器的试剂层5中添加了可溶性蛋白质。其中，作为酶使用以吡咯并喹啉醌为辅酶的葡糖脱氢酶(以下称为PQQ-GDH)。另外，作为可溶性蛋白质，使用牛血清白蛋白(以下称为BSA)
以下就本实施方式2的作用、效果进行说明。
图3是表示在本实施方式2的生物传感器中，在试剂层5中添加BSA时血细胞比容对传感器应答特性的影响的图。图3中纵轴表示与血细胞比容值45％时的传感器灵敏度的偏差，横轴表示血细胞比容值。
样品液使用葡萄糖浓度配成350mg/dL的全血。另外，PQQ-GDH的酶量每个传感器为1.7U。
在构成本实施方式2的生物传感器的试剂层5中添加的BSA的浓度，在上述试剂液中相对于每1U酶为0～0.008mg，换言之，使每个传感器在0～0.014mg变化来计测传感器应答值。
测定结果表明，血细胞比容在25～65％的范围时，看不到添加BSA对传感器应答值的影响效果。而血细胞比容值在25％以下的低浓度范围时，相应于BSA的添加量，血细胞比容对传感器应答特性的影响被缓和了。
综上，当试剂层5中含有PQQ-GDH和BSA时，如果血细胞比容值在25％以上的范围，则看不到BSA的添加效果，但如果血细胞比容值处于0～25％的低浓度范围，可看到BSA的添加效果。
图4是表示在本实施方式2的生物传感器中，在试剂层5中添加BSA时温度对传感器应答特性的影响的图。在图4中，纵轴表示与温度25℃灵敏度的偏差，横轴表示温度。
样品液使用葡萄糖浓度配成350mg/dL的血浆。另外，PQQ-GDH的酶量每个传感器为1.7U。
在构成本实施方式2的生物传感器的试剂层5中添加的BSA的浓度，在上述试剂液中相对于每1U酶为0～0.008mg，换言之使每个传感器在0～0.014mg变化来计测传感器应答值。
计测结果表明，在25～45℃的温度范围，即使添加BSA也看不到传感器应答值有什么变化。但如果在25℃以下的低温范围，相应于BSA的添加量，温度对传感器应答特性的影响被缓和了。
综上，当试剂层5中含有PQQ-GDH和BSA时，在温度25℃以上的情况下，看不到BSA的添加效果，但如果处于温度25℃以下的情况时，则可看到BSA的添加效果。
由以上结果可以判断当使试剂层5中相对于每1U酶含有0.0004～0.008mg的BSA、或相对于每个传感器含有0.0007～0.014mg的BSA时，血细胞比容和温度双方的特性都提高了。另外，由于当相对于每1U酶添加0.004mgBSA、或每个传感器添加0.007mg以上BSA时的效果没有变化，因此可判断其最适值为，相对于每1U酶，为0.004mg；或相对于每个传感器，为0.007mg。
如果使用实施方式2那样的生物传感器，通过使含有酶PQQ-GDH的试剂层5含有大量BSA，可以改善血细胞比容和温度对传感器应答特性的影响。
予以说明，在上述实施方式1、2中，作为试剂层5中的酶，已经以FAD-GDH、PQQ-GDH为例进行了说明，除此之外还可以使用胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶、胆固醇脱氢酶、脂蛋白脂酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、乳酸氧化酶、乳酸脱氢酶、脲酶、尿酸酶、葡糖氧化酶、葡糖脱氢酶、己糖激酶、抗坏血酸氧化酶、抗坏血酸脱氢酶、心肌黄酶等临床检查中使用的酶。
另外，在上述实施方式1、2中，使用BSA作为可溶性蛋白质进行了说明，但使用卵清白蛋白、明胶、胶原等时，也可以得到同样的效果。可溶性蛋白质的添加量可判断为，其最适值，相对于每1U酶为0.004mg、或每个传感器为0.007mg。
另外，在上述实施方式1、2中，给出了3电极方式的生物传感器，但也可以使用2电极方式的生物传感器。
产业实用性
本发明的生物传感器能够缓和血细胞比容的影响、温度的影响，可以作为高精度的酶传感器被利用。

Claims (9)

1.一种生物传感器，它是计测样品液中特定成分的浓度的生物传感器，其特征在于，使含有与上述样品液中特定成分进行特异反应的试剂的试剂层中含有可溶性蛋白质。
2.权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，上述可溶性蛋白质是牛血清白蛋白、卵清白蛋白、明胶、或胶原。
3.权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，相对于每1U酶，上述可溶性蛋白质的含量在0.0004～0.008mg的范围内。
4.权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，相对于每个传感器，上述可溶性蛋白质的含量在0.0007～0.014mg的范围内。
5.权利要求3所述的生物传感器，其特征在于，相对于每1U酶，上述可溶性蛋白质的含量在0.0035～0.004mg范围内。
6.权利要求4所述的生物传感器，其特征在于，相对于每个传感器，上述可溶性蛋白质的含量为0.007mg。
7.权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，使用设置在绝缘性基板上的至少由工作电极和对电极构成的电极测定上述特定成分的浓度。
8.权利要求7所述的生物传感器，其特征在于，上述试剂层至少含有酶和电子传递介体，且上述试剂层在上述电极上形成、或者按照电极被配置在该试剂层的试剂溶解于样品液后扩散的扩散区域内的方式形成。
9.权利要求8所述的生物传感器，其特征在于，上述酶是以黄素腺嘌呤二核苷酸为辅酶的葡糖脱氢酶，或者是以吡咯并喹啉醌为辅酶的葡糖脱氢酶。
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