CN101842698A

CN101842698A - 分析工具

Info

Publication number: CN101842698A
Application number: CN200880114182.8A
Authority: CN
Inventors: 佐藤义治
Original assignee: Arkray Inc
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: US20100244862A1; EP2214007A4; EP2214007B1; CN101842698B; US8384402B2; JPWO2009057792A1; EP2214007A1; JP5081249B2; WO2009057792A1; KR20100101590A; TW200938837A; KR101460837B1; TWI435076B

Abstract

本发明涉及具备试剂部(7)和电极(3、5)的分析工具(1)。电极(3、5)包括形成有试剂部(7)的多孔导体部。多孔导体部是例如在多孔体的表面和内表面的至少一部分上涂覆导体膜而成的。多孔体例如是绝缘纤维网眼布。优选地，电极(3、5)形成为板状。

Description

分析工具

技术领域

本发明涉及具备试剂部和电极的分析工具。

背景技术

在测量血液中的葡萄糖浓度等时，作为简单的方法采取利用一次性结构的分析工具的方法。作为分析工具，例如有如图9和图10所示的电极式的生物传感器9(例如参照专利文献1)。该生物传感器9是具备设置于基板90上的电极91、92和用于使血液等试样移动的流路93的装置。

电极91包括在其与血液中的特定成分之间进行电子授受的工作电极94。电极92包括在其与工作电极94之间产生电势差的对电极95。工作电极94和对电极95在流路93中露出并且与试剂部96接触。

在这样的生物传感器9中，在将试样供给到流路93的状态下将电压施加到工作电极94和对电极95之间时，能够输出与试样中的特定成分的浓度相应的响应电流。因此，生物传感器9通过利用工作电极94(电极91)和对电极95(电极92)来测量响应电流，由此测量葡萄糖浓度等。

在此，生物传感器9的电极91、92，例如通过使用含有碳或银等导体成分的墨的丝网印刷、金属溅射、或对基板90埋入金属片而形成。因此，电极91、92的厚度小或实质上没有厚度、工作电极94的面积，实质上会对生物传感器9的灵敏度产生很大影响。另一方面，生物传感器9为了减少试样的所需量而存在减小流路93的尺寸的倾向，也有还减小电极91、92进而减小工作电极94和对电极95的面积的倾向。因此，在减小了流路93的尺寸时，由于存在将试样供给到流路93时的试样与工作电极94的接触面积变小的倾向，因此不仅生物传感器9的输出变小而且传感器的灵敏度也容易产生误差。

另外，试剂部96例如以覆盖工作电极94和对电极95的方式点施含有试剂的溶液后，干燥含有试剂的溶液而形成。在干燥含有试剂的溶液时，与含有试剂的溶液的点施部位的中心部相比，越在点接部位的周围干燥越快。因此，点接部位的周围先结晶化，试剂部96的周围与中央部相比试剂浓度增高。其结果，会因试样使试剂部96溶解时的试剂部96的溶解性降低、或产生试剂浓度不均匀，因此有时测量精度下降。为了消除这样的缺陷，需要能够适当地控制湿度和温度等环境条件的干燥装置，因此需要高价的设备，并且为了装置的运转和维护也需要劳动力。

此外，在将金属片埋入基板90形成电极91、92时，需要确保整个基板的厚度较大。因此在制造生物传感器9时，不能一边将基板90等的材料从料卷中抽出一边进行制造。即，由卷到卷的制造变得困难，因此不仅制造方法受限制而且也难以提高制造效率。

专利文献1：日本特开平6-109688号公报

发明内容

本发明以在确保使生物传感器等分析工具与试样接触的电极面积较大的同时能够高效且低成本地进行制造、还能够适当地应对分析工具小型化作为课题。

本发明提供一种分析工具，具备试剂部和1个以上电极，上述1个以上电极包括形成有上述试剂部的多孔导体部。

上述多孔导体部，例如是至少在多孔体的表面和内表面的一部分上涂覆导体膜而成的。上述多孔体例如是绝缘纤维网眼布。

上述1个以上电极，例如形成为板状，优选地包括第一电极板和第二电极板。

本发明的分析工具也可以还具备介于上述第一电极板和第二电极板之间的绝缘板。上述绝缘板例如是绝缘纤维网眼布。

本发明的分析工具，例如还具备将上述第一电极和第二电极在其间层压的第一盖板和第二盖板，并具有将上述第一盖板、上述第一电极、上述绝缘板、上述第二电极以及上述第二盖板按上述顺序层叠的形态。在这样的分析工具中，上述第一盖板和第二盖板中的至少一方，具有用于使上述第一电极和第二电极露出的孔部。

例如，在上述第一盖板上形成有用于使上述第一电极露出的孔部，在上述第二盖板上形成有用于使上述第二电极露出的孔部。

本发明的分析工具可以在上述第一盖板、上述第一电极和上述绝缘板上形成有用于使上述第二电极露出的孔部，并具有在上述第二盖板、上述第二电极和上述绝缘板上形成有用于使上述第一电极露出的孔部。此时的第一电极可以是在上述多孔体中的上述第二盖板侧选择性地形成上述导体膜而成的。另一方面，上述第二电极可以是在上述多孔体中的上述第一盖板侧选择性地形成上述导体膜而成的。

本发明还在上述第一盖板、上述第一电极和绝缘板上形成有用于使上述第二电极露出的孔部，并还在上述第一盖板上形成有用于使上述第一电极露出的孔部。

优选地，本发明的分析工具以包围上述试剂部的周围的方式实施疏水处理，并对形成有上述试剂部的部分实施亲水处理。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的生物传感器的整体立体图。

图2是图1所示的生物传感器的分解立体图。

图3是沿图1的III-III线的剖视图。

图4是用于说明图1所示的生物传感器的制造方法的简略构成图。

图5是表示本发明的第二实施方式涉及的生物传感器的分解立体图。

图6是图5所示的生物传感器的与图3相当的剖视图。

图7是表示本发明的第三实施方式涉及的生物传感器的分解立体图。

图8是图7所示的生物传感器的与图3相当的剖视图。

图9是表示相当于现有的分析工具的一例的生物传感器的整体立体图。

图10是图9所示的生物传感器的分解立体图。

附图标记的说明

1、1′、1″…生物传感器；2、2′、2″…盖板；20、21、22′、22″…贯通孔；3、3′、3″…电极板；30′、30″…贯通孔；4、4′、4″…隔板；40′、40″…贯通孔；5、5′、5″…电极板；50′…贯通孔；6、6′、6″…盖板；6、61、62′…贯通孔；7…试剂部。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明。

首先，参照图1至图4对本发明的第一实施方式进行说明。

图1至图3所示的生物传感器1是一次性结构的装置，是安装于浓度测量装置等分析装置上，用于分析试样(例如血液或尿液等生化试样)中的特定成分所使用的传感器。该生物传感器1具有将盖板2、电极板3、隔板4、电极板5和盖板6层叠而成的形态，整体被形成为板状。生物传感器1还具有试剂部7，通过向试剂部7点施试样而能够进行试样的分析。

盖板2、6是用于保护电极板3、5并且限制试样的点施区域和移动区域的部件，具有贯通孔20、21、60、61。贯通孔20、60用于使分析装置的连接器80、81能够与电极板3、5接触，其使电极板3、5的一部分露出。贯通孔21、61作为供给到生物传感器1的试样的点施口和排气孔发挥作用。这样的盖板2、6例如利用PET等绝缘树脂材料以厚度为150～300μm的方式形成。

电极板3、5是通过分析装置的连接器80、81施加电压的部件，例如，形成为厚度10～50μm的板状。电极3、5整体多孔地形成并且至少表面具有导电性。电极3、5中的多孔的程度只要是在供给试样时不发生堵塞，且能够使移动试样所需的足够的毛细管力作用的程度即可，以网径或孔径为基准，设定为例如10～300μm。这样的电极板3、5能够通过在导电性低的多孔体的表面设置导体膜而形成。

作为多孔体，例如能够使用绝缘纤维布的材料。作为绝缘纤维布，例如能够使用将绝缘纤维平织而成的材料。作为绝缘纤维，例如能够使用由聚乙烯或尼龙将纤维直径形成为5～100μm的材料。当然，作为绝缘纤维布，除了斜纹组织或缎纹组织等其他组织的织物以外，还能够采用无纺布。

作为多孔体，除纤维布以外，还可以使用将发泡体、多个颗粒变为一体进行多孔化的材料。

另一方面，在多孔体上形成导体膜，例如是能够通过使用了金属等导体材料的公知的成膜方法来进行的。

作为金属材料，例如能够使用铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)或镍(Ni)。

作为成膜方法，例如可以采用溅射、蒸镀或者电镀。

电极板3、5无需整体以多孔体为母材来形成，只要至少形成试剂部8的部分(使试样移动的部分)为多孔即可，另外也可以是整体利用导体形成为多孔。

隔板4是用于保持电极板3、5之间的绝缘状态的部件，形成为例如厚度10～50μm的板状，并且整体由绝缘材料形成为多孔。隔板4只要是在供给试样时不产生堵塞，且能够使移动试样时所需的足够的毛细管力作用即可，例如可以采用网径或孔径为10～300μm的多孔体。作为多孔体，可以使用与电极板3、5中可采用的多孔体同样的材料。

电极3、5以及隔板4，还在形成有试剂部7的区域进行亲水处理，并且以至少包围试剂部7的周围的方式进行疏水处理。亲水处理能够通过涂敷磷脂等界面活性剂、或照射紫外光和真空紫外光来进行。疏水处理可通过氟涂层处理等来进行。

通过在形成有试剂部7的区域预先实施亲水处理，从而在形成试剂部7时，可以选择性地让实施了亲水处理的部分浸渍用于形成试剂部7的试剂液。由此，能够适当地限定试剂部7。另外，在将试样供给到试剂部7时，能够使试样积极地移动到实施过亲水处理的部分，并抑制试样向试剂部7以外渗透。因此，能够选择性并且高效地向试剂部7供给试样。

另一方面，在电极3、5和隔板4中，通过以包围试剂部7的方式预先实施疏水处理，从而在将试样供给到试剂部7时，能够抑制试样向试剂部7的周围渗透。由此，能够选择性并且高效地对试剂部7供给试样。

试剂部7是用于使其与试样进行反应的部分，在盖板2、6的贯通孔21、61之间连续形成在电极板3、隔板4以及电极板5中。该试剂部7，例如包含氧化还原酶和电子传递物质等试剂，通过让电极板3、隔板4以及电极板5中的规定区域承载这些试剂而形成。

氧化还原酶是根据试剂中的特定成分的种类进行选择，例如在分析葡萄糖时，能够使用葡萄糖氧化酶(GOD)和葡萄糖脱氢酶(GDH)，代表性地使用PQQGDH。作为电子传递物质，例如可以使用钌络化物和铁络化物，代表性地可以使用[Ru(NH₃)₆]Cl₃和K₃[Fe(CN)₆]。

在以上说明的生物传感器1中，由于在形成为多孔的电极板3、5以及隔板4上形成有试剂部7，因此能够确保试剂部7或试样与电极3、5以及隔板4之间的接触面积较大。其结果，能够提高生物传感器1的输出进而可提高传感器灵敏度。另外，由于使多孔体承载试剂地形成试剂部7，因此与以往那样将试剂部形成为平板状的情况相比，能够提高试剂部7的溶解性，能够使供给试样时的试剂浓度变得均匀。因此，在生物传感器1中能够适宜地确保测量精度，并且适宜地应对生物传感器1小型化的问题。

接下来，参照图4说明生物传感器1的制造方法的一个例子。

在制造生物传感器1时，首先准备多个材料卷2A、3A、4A、5A、6A。

材料卷2A、6A是生物传感器1中作为盖板2、6的部分，形成有与盖板2、6的贯通孔20、21、60、61对应的多个贯通孔。这些材料卷2A、6A，例如是通过将预先形成有多个贯通孔的长板2B、6B卷绕于芯材2C、6C而形成的。长板2B、6B，例如由PET等绝缘树脂材料形成为厚度150～300μm，贯通孔例如能够通过冲孔加工而形成。

用于形成多个贯通孔的冲孔加工，可以与后述的材料板2A～6A的层叠工序或含有试剂的溶液的点施工序在同一制造生产线上，在进行材料板2A～6A的层叠工序之前进行。

材料卷3A、5A是生物传感器1中作为电极板3、5的部分，形成为在表面和内表面的至少一部分上具有导电性的多孔状。这些材料板3A、5A例如是通过在芯材3C、5C上卷绕形成有导体膜的厚度为10～50μm的绝缘纤维布的长板3B、5B而形成的。导电膜的形成能够通过使用了金属等导体材料的公知的成膜方法来进行。

材料卷4A是生物传感器1中作为隔板4的部分，其形成为多孔状。该材料卷4A，例如通过在芯材4C上卷绕厚度10～50μm的绝缘纤维布的长板4B而形成。

在长板3B～5B中，根据需要预先对形成试剂部7的区域(长板2B、6B中的与规定的贯通孔对应的区域)实施亲水处理，并以包围实施了亲水处理的部分的方式，整体或局部地实施疏水处理。亲水处理例如通过界面活性剂处理或紫外线照射来进行，疏水处理例如通过氟涂层处理来进行。

然后，将材料卷2A～6A定位，从材料卷2A～6A中抽出长板2B～6B，并将这些长板2B～6B相互层叠。此时，在相邻的长板之间形成粘结层而形成为层叠板8。粘结层例如通过使双面胶带或热熔胶膜介于长板2A～6A之间而形成。层叠长板2B～6B后，通过压焊或热压接使长板2B～6B相互粘结。

然后，对长板2B的规定的贯通孔点施含有试剂的溶液。含有试剂的溶液例如是包含氧化还原酶和电子传递物质的液体，利用公知的分配器82进行点施。在此，由于长板3B～5B形成为多孔，因此经由贯通孔被点施的含有试剂的溶液渗透到长板3B～5B中。因此，与在平坦面上点施含有试剂的溶液的情况相比，由于含有试剂的溶液均匀地干燥，因此在将试样供给到试剂部7并使试剂部7溶解时，能够使试剂浓度均匀。

另外，如果预先对长板3B～5B与长板2B的贯通孔对应的位置实施亲水处理，则经由长板2B的贯通孔点施含有试剂的溶液时，能够选择性地使含有试剂的溶液渗透到实施了亲水处理的部分中。此外，如果预先在实施了亲水处理的区域周围实施疏水处理，由于能够抑制含有试剂的溶液渗透到亲水处理区域的周围，因此能够更有选择性地使含有试剂的溶液渗透到实施了亲水处理的部分。

然后，根据需要对含有试剂的溶液使用加热器或送风机等干燥单元83，使含有试剂的溶液干燥后，在芯材84上卷绕层叠板8。最后，通过对层叠板8实施冲孔加工和切断加工，从而能够得到图1至图3所示的生物传感器1。另外，层叠板8的冲孔和切断，是可以在将层叠板8卷绕到芯材83上之前，与含有试剂的溶液的涂敷工序在同一制造生产线上进行。

这样，由于生物传感器1可以用多个材料卷2A～6A来形成，因此能够进行所谓的从卷到卷的制造。因此，生物传感器1在制造方法上限制较少，并且能够高效低成本地进行制造。

接下来，参照图5和图6对本发明的第二实施方式涉及的生物传感器进行说明。在图5和图6中，对于与先前说明的本发明的第一实施方式同等或实质上同等的要素，标记相同附图标记以省略以下的重复说明。

图5和图6所示的生物传感器1′，形成为具有将盖板2′、电极板3′、隔板4′、电极板5′以及盖板6′层叠而成的形态的板状。

盖板2′、电极板3′和隔板4′具有相互连通的贯通孔22′、30′、40′。这些贯通孔22′、30′、40′用于使电极板5′露出，并容许连接器80与电极板5′接触。

隔板4′、电极板5′和盖板6′具有相互连通的贯通孔41′、50′、62′。这些贯通孔41′、50′、62′用于使电极板3′露出，并容许连接器81与电极板3′接触。

这些电极板3′、5′，与隔板4′粘结的面31′、51′选择性地具有导电性。即，由于电极板3′、5′在面31′、51′中与连接器80、81接触，因此无需对面32′、52′积极地附加导电性。这样的电极板3′、5′是能够通过对绝缘纤维布等的多孔体，只在单面侧形成导体膜而形成的。

当然，电极板3′、5′可以在包括面31′、51′和32′、52′全部形成有导体膜，也可以在包括形成试剂部7的区域和接触连接器80、81的区域的规定部分上形成导体膜。

在这样的生物传感器1′中，由于形成试剂部7的区域多孔，因此能够确保试剂部7或试样与电极板2′、4′和隔板3′之间的接触面积较大。其结果，是能够提高生物传感器1′输出进而可提高传感器的灵敏度，能够适宜地确保测量精度、并且适宜地应对生物传感器1′小型化的问题。

接着，参照图7和图8对本发明的第三实施方式涉及的生物传感器进行说明。在图7和图8中，对于与先前说明了的本发明的第一实施方式同等或实质上同等的要素，标记相同附图标记以省略以下的重复说明。

图7和图8所示的生物传感器1″形成为具有将盖板2″、电极板3″、隔板4″、电极板5″以及盖板6″层叠而成的形态的板状。

盖板2″、电极板3″和隔板4″具有相互连通的贯通孔22″、30″、40″。这些贯通孔22″、30″、40″用于使电极板5″露出，并容许连接器81与电极板5″接触。

另一方面，电极板3″通过盖板2″的贯通孔20而露出。由此，容许连接器80接触到电极板3″。即，电极板3″、5″通过盖板2″露出。因此，在分析装置中连接器80、81在盖板2″侧并列配置。

对电极板3″来说，与隔板4″粘结的面31″相反侧的面32″选择性地具有导电性。对电极5″来说，与隔板4″粘结的面51″选择性地具有导电性。即，由于电极板3″、5″在面32″、51″上与连接器80、81接触，因此无需对面31″、52″积极地附加导电性。这样的电极3″、5″，通过仅在绝缘纤维布等多孔体的单面侧形成导体膜而形成为多孔。另外，在选择性地对面32″、51″附加导电性时，在面31″、52″获得足够的绝缘性的情况下也可以省略隔板4″。

当然，电极板3″、5″可以在包括面31″、51″和32″、52″的全部中形成导电膜，也可以在包括形成试剂部7的区域和接触连接器80、81的区域的规定部分上形成导电膜。

在这样的生物传感器1″中，由于形成试剂部7的区域多孔，因此能够确保试剂部7或试样与电极板2″、4″或隔板3″之间的接触面积较大。其结果，能够提高生物传感器1″的输出进而可提高传感器的灵敏度，适宜地确保测量精度并适宜地应对生物传感器1″小型化的问题。

本发明不限定于上述实施方式还能够进行各种变更。例如，形成于盖板的贯通孔，也可以形成为连续延伸到盖板边缘的孔部。

另外，生物传感器中电极板的数量不一定是两张。例如作为试剂，在使用全血的生物传感器中，也可以具备用于测量血球比率的影响量的修正用电极板。此外，电极不一定形成为板状而是可以适当地进行设计。

Claims

1.一种分析工具，具备试剂部和1个以上电极，其中，

上述1个以上电极包括形成有上述试剂部的多孔导体部。

2.根据权利要求1所述的分析工具，其中，

上述多孔导体部是在多孔体的表面和内表面的至少一部分上涂覆了导体膜而成的。

3.根据权利要求2所述的分析工具，其中，

上述多孔体是绝缘纤维网眼布。

4.根据权利要求1所述的分析工具，其中，

上述1个以上电极形成为板状。

5.根据权利要求4所述的分析工具，其中，

上述1个以上电极包括第一电极板和第二电极板，

该分析工具还具备介于上述第一电极板和第二电极板之间的绝缘板。

6.根据权利要求5所述的分析工具，其中，

上述绝缘板是绝缘纤维网眼布。

7.根据权利要求4所述的分析工具，其中，

还具备使上述第一电极板和第二电极板介于其间的第一盖板和第二盖板，而且，具有将上述第一盖板、上述第一电极板、上述绝缘板、上述第二电极板以及上述第二盖板按该顺序层叠的形态，

上述第一盖板和第二盖板中的至少一方，具有用于使上述第一电极板和第二电极板露出的孔部。

8.根据权利要求7所述的分析工具，其中，

在上述第一盖板上形成有用于使上述第一电极板露出的孔部，

在上述第二盖板上形成有用于使上述第二电极板露出的孔部。

9.根据权利要求7所述的分析工具，其中，

在上述第一盖板、上述第一电极板和上述绝缘板上形成有用于使上述第二电极板露出的孔部，

在上述第二盖板、上述第二电极板和上述绝缘板上形成有用于使上述第一电极板露出的孔部。

10.根据权利要求9所述的分析工具，其中，

上述第一电极板是在上述多孔体中的上述第二盖板侧选择性地形成了上述导体膜而成的，

上述第二电极板是在上述多孔体中的上述第一盖板侧选择性地形成了上述导体膜而成的。

11.根据权利要求7所述的分析工具，其中，

在上述第一盖板、上述第一电极板和绝缘板上形成有用于使上述第二电极板露出的孔部，

在上述第一盖板上还形成有用于使上述第一电极板露出的孔部。

12.根据权利要求1所述的分析工具，其中，

以包围上述试剂部的周围的方式实施疏水处理。

13.根据权利要求1所述的分析工具，其中，

对形成上述试剂部的部分实施亲水处理。