CN106940339A - 生物传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够抑制电极特性劣化的生物传感器。所述生物传感器包括：工作电极；对电极；参比电极；以及检测层，该检测层接触所述工作电极并且包含交联剂、导电聚合物、以及向所述工作电极传递电子并从所述工作电极接收电子的酶，所述参比电极是极化电极。

Description

生物传感器

技术领域

本实施方式涉及用于测量电荷传递限制电流的生物传感器。

背景技术

存在酶电极，其包括作为基础材料的电极，和利用交联剂和粘合剂通过将酶和导电颗粒固化在该电极表面上而构造的检测层。该酶电极具有传递和接收通过酶促反应而生成的电子的结构。存在这样的酶电极，其包括包含酶、导电颗粒以及交联剂的检测层(例如，专利文献1)。存在另一酶电极，其包括包含酶、导电颗粒以及导电聚合物的检测层(例如，专利文献2)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开专利公报No.2014-006154

[专利文献2]日本特开专利公报No.2014-006155

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1和专利文献2的酶电极中，将银-氯化银(Ag/AgCl)电极用作参比电极。该银-氯化银电极具有电极特性在氧化时劣化的问题。在这种情形下设计的本实施方式的一个目的是提供能够抑制电极特性劣化的生物传感器。

[用于解决这些问题的手段]

根据该实施方式的一方面，本发明提供一种生物传感器，其包括：工作电极；对电极；参比电极；以及检测层，该检测层接触所述工作电极并且包含交联剂、导电聚合物，以及向所述工作电极传递电子并从所述工作电极接收电子的酶，所述参比电极是极化电极。

所述工作电极和所述对电极可以是极化电极，并且所述工作电极、所述对电极以及所述参比电极可以由相同材料制成。所述参比电极可以是碳、金、铂、钯或钌。

[本发明的效果]

根据该实施方式，可以提供一种能够抑制电极特性劣化的生物传感器。

附图说明

图1是根据实施方式的生物传感器的示意图。

图2是根据该实施方式的酶电极的示意图。

图3是例示根据该实施方式的测量装置的构造的一个实例的图。

图4是例示通过控制计算机来测量测量目标物质的浓度的过程的一个实例的流程图。

图5是指示测试1中的测量结果的图形。

图6是指示比较例1中的测量结果的图形。

图7是指示测试1和比较例1的测量结果的图形。

图8是指示测试2中的测量结果的图形。

图9是指示比较例2中的测量结果的图形。

图10是指示测试2和比较例2的测量结果的图形。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行描述。下面举例说明的实施方式是一例证，并且本发明不限于下面的实施方式的构造。

(生物传感器)

图1是根据该实施方式的生物传感器1的示意图，例示了被局部放大的生物传感器1。如图1中描绘，生物传感器1包括：基板2、工作电极3、对电极4、参比电极5，以及检测层6。该工作电极3、对电极4以及参比电极5形成在基板2的上表面上。检测层6形成在工作电极3上。该生物传感器1还包括未例示的间隔体和未例示的盖子。该间隔体设置在基板2上，而该盖子设置在该间隔体上，由此在生物传感器1内构造出毛细管。引线7电连接至工作电极3，引线8电连接至对电极4，而引线9电连接至参比电极5。引线7、8以及9电连接至稍后要描述的测量装置的端子。

基板2、间隔体以及盖子由绝缘材料组成，例如，热塑性树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、玻璃、陶瓷以及纸。该热塑性树脂涵盖聚醚酰亚胺(polyether-imide(PEI))、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate(PET))、聚乙烯(polyethylene(PE))以及其它等同材料。所有已知材料可应用为基板2、间隔体以及盖子的材料。可以适当设置基板2、间隔体以及盖子的尺寸、厚度以及其它等同物的尺度。

该工作电极3、对电极4以及参比电极5利用金属材料(例如，金(Au)、铂(Pt)、钯以及钌)或者碳材料(例如，碳)来构造。这些电极材料具有特性，即，极性。因此，该工作电极3、对电极4以及参比电极5是极化电极。该极化电极是根据某一电位范围内的外部设备和其它等同装置而容易极化(其意指电位改变)的电极。相比之下，非极化电极是因在极化时引起大量电流流动而难于根据外部设备或其它等同装置极化的电极。银-氯化银电极是非极化电极的一个示例。迄今已知的是，参比电极涉及利用非极化电极，然而，作为刻苦研究的结果，本申请的发明已经发现极化电极可用作参比电极。根据本实施方式的生物传感器1使用极化电极作为参比电极5，而不使用银-氯化银电极作为参比电极5。与银-氯化银电极相比，利用金属材料(例如，金、铂、钯以及钌)或者碳材料(例如，碳)构造的电极(极化电极)具有更高的抗氧化性。与银-氯化银电极相比，利用金属材料(例如，金、铂、钯以及钌)或者碳材料(例如，碳)构造的电极(极化电极)因此更能抑制电极特性劣化。

工作电极3、对电极4以及参比电极5的材料可以相同，也可以彼此不同。例如，该工作电极3、对电极4以及参比电极5可以利用金、铂、钯、钌以及碳中的任一种来构造。例如，工作电极3和对电极4可以利用金来构造，而参比电极5可以利用碳来构造；并且另选地，工作电极3和对电极4可以利用碳来构造，而参比电极5可以利用金来构造。另外，工作电极3、对电极4以及参比电极5可利用其它过渡金属构造。

(酶电极的构造)

图2是根据该实施方式的酶电极的示意图。在图2中，酶电极11包括工作电极3和形成在工作电极3的表面(图1中的上表面)上的检测层6。

(检测层)

检测层6接触工作电极3，并且包含酶12、导电聚合物13、糖14以及交联剂15，但不包含电子介质。

根据该实施方式的酶电极11被用于基于向该电极传递从测量目标物质(要测量的物质)导出的电子来测量电荷传递限制电流。该电荷传递限制电流是因酶12与测量目标物质之间的反应而在电子从酶12向该电极传递时产生的电流。而且，该电荷传递限制电流是不随时间改变的稳态电流，并且优选的是在因电双层充电而产生瞬态电流之后观察到的稳态电流。

为了测量电荷传递限制电流，优选的是，将“直接电子传递型酶电极”用作工作电极3。如在此使用的“直接电子传递型酶电极”指这样类型的酶电极：电子在酶与电极之间传递，从而使通过试剂层中的酶反应而产生的电子被直接传递至电极(包括其中导电聚合物13介导电子传递的情况)，而不涉及诸如电子传递介质等氧化还原物质。对于使用电子传递介质的情况来说，如果电子传递介质的分子被固定化从而不扩散，则可以测量电荷传递限制电流。

如图2所示，检测层6中的结构是：酶12的分子用交联剂15交联，并且该交联分子还通过导电聚合物13复杂地纠缠。通过酶反应产生的电子能够直接传递至工作电极3或者经由导电聚合物13传递至工作电极3。换句话说，设置根据该实施方式的酶电极11，从而使酶12通过检测层6中的直接电子传递向工作电极3传递电子和从工作电极3接收电子。

在生理反应系统中可以方式的直接电子传递的限制距离被报告为至在包括电极和酶的电化学反应系统中的电子传递方面，如果电极与酶之间的距离大于上述限制距离，则检测电极上的电子传递是困难的，除非其涉及介质的传递(例如，通过扩散来传递)。因此，在检测层6中，酶12的活性位点(因酶反应而产生电子的位点)和导电聚合物13的导电位点位于适于电子传递的距离内，换句话说，该导电位点和活性位点足够靠近，以使电子以合适方式在其间传递。

(酶)

酶12的示例包括氧化还原酶。氧化还原酶的示例包括：葡萄糖氧化酶(GOD)、半乳糖氧化酶、胆红素氧化酶、丙酮酸氧化酶、D-或L-氨基酸氧化酶、胺氧化酶、胆固醇氧化酶、胆碱氧化酶、黄嘌呤氧化酶、肌氨酸氧化酶、L-乳酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、细胞色素氧化酶、醇脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、胆固醇脱氢酶、醛脱氢酶、葡萄糖脱氢酶(GDH)、果糖脱氢酶、山梨醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、丙三醇脱氢酶、17β羟基类固醇脱氢酶、雌二醇17β脱氢酶、氨基酸脱氢酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、3-羟基类固醇脱氢酶、心肌黄酶、细胞色素氧化还原酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶等。其中，酶12优选糖的氧化还原酶。糖的氧化还原酶的示例包括：葡萄糖氧化酶(GOD)、半乳糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶(GDH)、果糖脱氢酶以及山梨糖醇脱氢酶。

而且，氧化还原酶可以包含吡咯喹啉醌(PQQ)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)中的至少一种，作为催化亚单元和催化结构域。包含PQQ的氧化还原酶的示例包括PQQ葡萄糖脱氢酶(PQQGDH)。包含FAD的氧化还原酶的示例包括细胞色素葡萄糖脱氢酶(Cy-GDH)和葡萄糖氧化酶(GOD)，其具有含FAD的α-亚单元(α-subunit)。另外，氧化还原酶可以包含电子传递亚单元或电子传递域。电子传递亚单元的示例包括包含具有给予和接收电子功能的血红素的亚单元。具有包含血红素的亚单元的氧化还原酶的示例包括那些包含细胞色素的酶。例如，可以使用葡萄糖脱氢酶或PQQGDH与细胞色素的融合蛋白。

而且，包含电子传递域的酶的示例包括胆固醇氧化酶和喹啉并血红素(quinoheme)乙醇脱氢酶(QHEDH(PQQ Ethanol dh))。作为电子传递域，优选的是，使用包含细胞色素的域，该细胞色素包含具有给予和接收电子的功能的血红素。其示例包括：“QHGDH”(融合酶；具有QHGDH的血红素域的GDH)、山梨醇脱氢酶(山梨醇DH)、D-果糖脱氢酶(果糖DH)、来源于根癌农杆菌的葡萄糖-3-脱氢酶(来自根癌农杆菌的G3DH)，以及纤维二糖脱氢酶。例如，在WO 2005/030807中公开了PQQGDH与细胞色素的融合蛋白(其是包含细胞色素的上述亚单元的示例)和PQQGDH的细胞色素域(其是包含细胞色素的域的示例)。而且，作为氧化还原酶，优选使用寡聚酶，其包括至少催化亚单元和包含细胞色素(包含具有作为电子受体的功能的血红素)的亚单元。

(导电聚合物)

导电聚合物13的示例包括：聚吡咯、聚苯胺、聚苯乙烯磺酸酯、聚噻吩、多异硫茚、聚乙烯二氧噻吩(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))，及其组合。其商业可获产品的示例，具体来说，聚吡咯的商业可获产品的示例包括：“SSPY”(乙基-3-甲基-4-吡咯羧酸酯)(由KAKEN INDUSTRY Co.,Ltd.制造)。聚苯胺的商业可获产品的示例包括“AquaPASS01-x”(由TA Chemical Co.,Ltd.制造)等。聚苯乙烯磺酸酯的商业可获产品的示例包括“Poly-NaSS”(由TOSOH ORGANIC CHEMICAL CO.,LTD.制造)。聚噻吩的商业可获产品的示例包括“Espacer 100”(由TA Chemical Co.,Ltd.制造)。多异硫茚的商业可获产品的示例包括“Espacer 300”(由TA Chemical Co.,Ltd.制造)。聚乙烯二氧噻吩(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))的商业可获产品的示例包括“PEDOT-PSS”(由Polysciences Inc.制造)。而且，作为导电聚合物13，可以使用具有各种属性(例如，水溶性)的导电聚合物。优选的是，导电聚合物13包含羟基或磺基作为官能团。

(糖)

糖14是不充当酶12的底物的糖。糖14例如包含1-6个构成糖，优选为2至6个构成糖。糖14可以是D-糖或L-糖，或其混合物，并且这些糖可以单独使用或者两个或更多个组合使用。然而，对于诸如葡萄糖等糖是要测量的目标的情况来说，将不同于要测量的糖并且不充当酶12的底物的糖用作糖14。双糖的示例包括：木二糖、琼脂二糖、角叉藻二糖、麦芽糖、异麦芽糖、槐二糖、纤维二糖、海藻糖、新海藻糖、异海藻糖、菊粉二糖(inulobiose)、巢菜糖、异樱草糖(isoprimeverose)、山姆卜二糖(sambubiose)、樱草糖、茄双糖、蜜二糖、乳糖、番茄二糖、表纤维二糖(epicellobiose)、蔗糖、松二糖、麦芽酮糖、乳果糖、表位二糖(epigentibiose)、洋槐二糖、硅烷二糖(silanobiose)、芸香糖等。三糖的示例包括：葡糖基海藻糖、纤维三糖、马铃薯三糖、龙胆三糖、异麦芽三糖、异潘糖(isopanose)、麦芽三糖、甘露三糖、松三糖、潘糖、车前糖、棉子糖、茄三糖、伞形糖等。四糖的示例包括：麦芽糖基海藻糖、麦芽四糖、水苏糖等。五糖的示例包括：麦芽三糖海藻糖、麦芽五糖、毛蕊花糖等。六糖的示例包括麦芽六糖等。

(交联剂)

交联剂15的示例，具体来说，要被用作交联剂15的含醛基化合物的示例包括：戊二醛、甲醛、丙二醛、对酞醛、异丁醛、戊醛、异戊醛、肉桂醛、烟碱醛、甘油醛、乙醇醛、丁二醛、己二醛、间酞醛、对酞醛等。作为含碳二亚胺基的化合物，示例包括：六亚甲基二异氰酸酯、氢化亚二甲苯基二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,12-二异氰酸酯十二烷、降冰片烷二异氰酸酯、2,4-双-(8-异氰酸酯辛基)-1,3-二辛基环丁烷、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等。含碳二亚胺基的化合物可在下列名称之下商业获得：CARBODILITE V-02、CARBODILITE V-02-L2、CARBODILITE V-04、CARBODILITE V-06、CARBODILITE E-02、CARBODILITE V-01、CARBODILITE V-03、CARBODILITE V-05、CARBODILITE V-07以及CARBODILITE V-09(由Nisshinbo Chemical,Inc.制造)。含马来酰亚胺基的化合物的示例包括：间马来酰亚胺苯甲酰基-N-羟基琥珀酰亚胺酯、磺基琥珀酰亚胺4-(对-马来酰亚胺苯基)丁酸酯、间马来酰亚胺苯甲酰磺基琥珀酰亚胺酯、N-γ-马来酰亚胺丁酰氧基琥珀酰亚胺酯、琥珀酰亚胺4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-甲酸酯、N-琥珀酰亚胺-2-马来酰亚胺基乙酸、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺丁酸、N-琥珀酰亚胺基-6-马来酰亚胺己酸、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺甲基环己烷-1-羧酸、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺甲基环己烷-1-羧酸、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺二甲基苯甲酸、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺苯甲酸、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺苯基-4-丁酸、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺苯基-4-丁酸、N，N-'-氧二亚甲基-二马来酰亚胺、N，N'-邻亚苯基二马来酰亚胺、N，N'-间亚苯基二马来酰亚胺、N，N'-对亚苯基二马来酰亚胺、和N，N'-六亚甲基二马来酰亚胺、N-琥珀酰亚胺马来酰亚胺羧酸等。作为含马来酰亚胺基的化合物的商业可获产品的示例，可以提到SANFEL BM-G(SANSHIN CHEMICAL INDUSTRY Co.,Ltd.制造)。含噁唑啉基的化合物的示例包括噁唑啉化合物，如：2,2'-双-(2-噁唑啉)、2,2'-亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2,2'-乙烯-双(2-噁唑啉)、2,2'-三亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2,2'-四亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2'-六亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2,2'-八亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2,2'-乙烯双-(4,4'-二甲基-2-噁唑啉)、2,2'-对-亚苯基-双-(2-噁唑啉)、2,2'-间亚苯基-双(2-噁唑啉)、2,2'-间亚苯基-双-(4,4'-二甲基-2-噁唑啉)、双-(2-噁唑啉基环己烷)硫醚、双-(2-噁唑啉基降冰片烷)硫醚。而且，加成聚合噁唑啉化合物的示例包括：2-乙烯基-2-噁唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-2-噁唑啉、2-异丙基-4-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-5-乙基-2-噁唑啉等。还可以使用通过聚合或共聚这些化合物中的一种或更多种而获取的化合物。含噁唑啉基的化合物可在下列名称之下商业获得：Epocros WS-500、Epocros WS-700、Epocros K-1010E、Epocros K-1020E、Epocros K-1030E、Epocros K-2010E、Epocros K-2020E、Epocros K-2030E、Epocros RPS-1005以及Epocros RAS-1005(上述全部由NIPPON SHOKUBAI Co.,Ltd.制造)；和NK linker FX(由SHIN-NAKAMURA CHEMICALCo.,Ltd.制造)。含环氧基的化合物的具体示例包括：山梨糖醇聚缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、双甘油聚缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚等。还可以组合使用这些化合物中的两种或更多种。并且，含环氧基的化合物可在下列名称之下商业获得：Denacol EX-611、Denacol EX-612、Denacol EX-614、Denacol EX-614B、Denacol EX-512、Denacol EX-521、Denacol EX-421、Denacol EX-313、Denacol EX-314、Denacol EX-321、Denacol EX-810、Denacol EX-811、Denacol EX-850、Denacol EX-851、Denacol EX-821、Denacol EX-830、Denacol EX-832、Denacol EX-841、Denacol EX-861、Denacol EX-911、Denacol EX-941、Denacol EX-920、Denacol EX-145以及Denacol EX-171(由Nagase ChemteX Corporation制造)，SR-PG、SR-2EG、SR-8EG、SR-8EGS、SR-GLG、SR-DGE、SR-4GL、SR-4GLS以及SR-SEP(以上全部是产品名称，由Sakamoto Yakuhin Kogyo Co.,Ltd.制造)；和Epolite 200E、EEpolite 400E以及Epolite 400P(以上全部由KYOEISHACHEMICAL Co.,LTD制造)等。交联剂15的类型不限于上述化合物和商业可获产品。交联剂15还可以是包含选自醛基、马来酰亚胺基、碳二亚胺基、噁唑啉基和环氧基中的至少一种官能团的化合物。交联剂15的形式也不受限。交联剂15可以采用单体或聚合物等形式。

(导电颗粒)

优选的是，检测层6还包括导电颗粒。作为导电颗粒，可以使用诸如金、铂，银或钯等金属的颗粒；或者由碳材料制成的高级结构体。该高级结构体例如可以包含从导电炭黑、Ketjenblack(注册商标)、碳纳米管(CNT)以及富勒烯导电颗粒中选择的一种或更多种精细颗粒(碳精细颗粒)。

而且，检测层6的表面可以覆盖有由醋酸纤维素等制成的外层膜。用于外层膜的原料的示例除了醋酸纤维素以外还包括：聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯、聚醚醚酮等。

(制造酶电极的方法)

酶电极11例如按以下方式制造。具体地说，在基板2的单一表面上形成充任工作电极3、对电极4以及参比电极5的金属层。例如，通过物理气相沉积(PVD，例如，溅射)或者通过化学气相沉积(CVD)将金属材料沉积在具有预定厚度(例如，约100μm)的膜状基板2的单一表面上，由此形成皆具有希望厚度(例如，约30nm)的金属层。代替金属层，还可以形成由碳材料(例如，碳)组成的电极层，其通过丝网沉积(screendeposition)来沉积。

该工作电极3、对电极4以及参比电极5由相同材料制成，在该情况下，可以在相同步骤中构造工作电极3、对电极4以及参比电极5。例如，工作电极3和对电极4利用碳来构造，而参比电极5利用银-氯化银来构造，在该情况下，用于构造工作电极3和对电极4的沉积步骤不同于用于构造参比电极5的沉积步骤。另一方面，如果利用碳来构造工作电极3、对电极4以及参比电极5，则该工作电极3、对电极4以及参比电极5经由相同沉积步骤来构造，而能省略用于构造银-氯化银电极的沉积步骤。因此，可以通过相同步骤构造工作电极3、对电极4以及参比电极5来降低生物传感器1的制造成本。

接下来，将检测层6形成在工作电极3上。即，制备包含酶12、导电聚合物13、糖14以及交联剂15的溶液(试剂)。在此，糖14的浓度优选为0.1重量％至2重量％，并且更优选为0.2重量％至2重量％。该溶液(试剂)滴落至工作电极3的表面。该溶液(试剂)通过在工作电极3上干燥而固化，由此使能获得检测层6构造在工作电极3上的酶电极11。

利用根据该实施方式的酶电极11，可以基于电荷传递限制电流来测量包含在样本中的要测量的物质的浓度。该测量目标物质没有特别限制，只要其可以通过利用该实施方式的酶电极11的测量方法来测量即可。然而，该测量目标物质优选为源自活体的物体，其可以用作疾病和/或健康状况的指示物，并且其示例包括：葡萄糖和胆固醇等。该样本没有特别限制，只要其包含该测量目标物质即可。然而，优选诸如血液或尿液等生物样本。

(装置)

随后，对根据该实施方式的测量装置进行描述。图3是例示根据该实施方式的测量装置20的构造的一个实例的图。图3描绘了容纳在测量装置20内的主要电子组件的架构。该测量装置20包括：控制计算机21、恒电位仪22、电源装置23，以及显示装置24。该控制计算机21、恒电位仪22以及电源装置23被设置在容纳在外壳25中的板上。

该控制计算机21包括硬件方式的处理器(例如，中央处理单元(CPU))、存储装置(例如，存储器(随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM))，以及通信单元。该处理器将存储在ROM上的程序加载到RAM上，并且运行所加载程序，由此发挥包括输出单元30、控制单元31、算术单元32以及检测单元33的装置的功能。应注意到，控制计算机21可以包括辅助存储装置，例如，半导体存储器(电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪速存储器)和硬盘。

控制单元31控制施加电压的时机和要施加的电压的值。电源装置23包括电池26，并且向控制计算机21和恒电位仪22供电以供运行。还可以将电源装置23设置在外壳25之外。恒电位仪22是相对于参比电极5的电位保持工作电极3的电位恒定的装置。通过控制单元31控制的恒电位仪22利用端子CR和W在生物传感器1的工作电极3与对电极4之间施加预定量的电压；测量可以在端子W处获取的、工作电极3的响应电流；并将测量结果发送给检测单元33。

算术单元32根据检测的电流值来计算测量目标物质的浓度，并将测量目标物质的浓度的计算结果存储在存储装置中。输出单元30执行与显示装置24的数据通信，并将测量目标物质的浓度的计算结果发送给显示装置24。显示装置24能够按预定格式在显示屏上显示测量目标物质的浓度的计算结果。

图4是例示通过控制计算机21进行该测量目标物质的浓度测量处理的一个实例的流程图。控制单元31在接受到开始测量测量目标物质的浓度的指令时，控制恒电位仪22通过向工作电极3施加预定电压而开始测量来自工作电极3的响应电流(步骤S101)。应注意到，开始测量浓度的指令还可以被制成为通过检测生物传感器1与测量装置20接合来触发。

接下来，恒电位仪22测量通过施加该电压而获取的响应电流，并将所测量的响应电流值发送给检测单元33(步骤S102)。由此，检测单元33检测该响应电流。该响应电流是电荷传递限制电流，其基于从样本内的测量目标物质(其在此是葡萄糖)导出并传递至该电极的电子。该响应电流优选为自施加该电压起，在通过向电双层充电而产生瞬态电流之后，在经过例如1至20秒钟之后的稳态电流。

算术单元32通过基于该响应电流值执行算术处理来计算葡萄糖水平(步骤S103)。例如，该算术单元32预先保持与设置在工作电极3上的葡萄糖脱氢酶对应的葡萄糖水平计算公式或者葡萄糖水平校准曲线数据。该算术单元32通过利用该葡萄糖水平计算公式或者葡萄糖水平校准曲线数据来计算葡萄糖水平。

输出单元30经由建立在控制计算机21与显示装置24之间的通信链路将葡萄糖水平的计算结果发送给显示装置24(步骤S104)。此后，控制单元31检测是否出现测量错误(步骤S105)。如果未检测到错误(步骤S105：否)，则控制单元31完成该测量，并且在显示装置24上显示该葡萄糖水平。完成基于图4中的处理流程的处理。而如果检测到错误(步骤S105：是)，则控制单元31在显示装置24上显示该错误(步骤S106)。此后，完成基于图4中的处理流程的处理。

控制单元31将计算结果保存在存储装置上，并且还可以通过在任意时机从存储装置读取该计算结果而将该计算结果显示在显示装置24上。用户能够在任意时机检查该计算结果。应注意到，控制单元31在将计算结果发送给显示装置24(步骤S104)之后检查该处理错误(步骤S105)，然而，这些步骤的顺序也可以彼此替换。上面进行的讨论已经举例说明了当测量目标物质是葡萄糖时的浓度测量处理，然而，该实施方式不限于该浓度测量处理。该测量目标物质可以涵盖其它物质，而不限于葡萄糖。

[工作例]

下面，对用于测量葡萄糖水平的测试进行描述。在下面的测试1和比较例1中，利用3电极系统(工作电极、对电极以及参比电极)来测量葡萄糖水平调节成0mg/dL、100mg/dL、300mg/dL、600mg/dL以及800mg/dL的样本的响应电流值。在下面的测试2和比较例2中，利用3电极系统来测量葡萄糖水平调节成0mg/dL、100mg/dL以及600mg/dL的样本的响应电流值。而且，在测试1、2和比较例1、2中，基于计时安培分析法利用3电极系统在温度26℃(±1℃)下向该电极系统施加200mV电位差来测量响应电流值。

<测试1>

下面是测试1中的相应电极的材料。

工作电极(WE)：碳(平面尺度为0.5mm²)

对电极(CE)：碳(平面尺度为4.8mm²)

参比电极(RE)：碳(平面尺度为0.5mm²)

<比较例1>

下面是比较例1中各电极的材料。

工作电极(WE)：碳(平面尺度为0.5mm²)

对电极(CE)：碳(平面尺度为4.8mm²)

参比电极(RE)：银-氯化银(平面尺度为0.5mm²)。

<测量结果>

图5是指示测试1的测量结果的图形。图6是指示比较例1的测量结果的图形。在图5和6中，将响应电流值随时间(时间过程)的变化图形化。图7是指示测试1和比较例1的测量结果的图形。在图7中，针对测试1和比较例1的测量结果，自开始施加电压起，在经过8秒钟之后(自达到电流峰值起，在经过了5秒钟之后)，标绘每个葡萄糖水平的响应电流值。如图5到7所描绘，当参比电极的材料是碳时，测量到与参比电极的材料是银-氯化银时相同的响应电流值。

<测试2>

下面是测试2中的相应电极的材料。

工作电极(WE)：碳(平面尺度为0.5mm²)

对电极(CE)：碳(平面尺度为4.8mm²)

参比电极(RE)：金(平面尺度为0.5mm²)

<比较例2>

下面是比较例2中的各电极的材料。

工作电极(WE)：碳(平面尺度为0.5mm²)

对电极(CE)：碳(平面尺度为4.8mm²)

参比电极(RE)：银-氯化银(平面尺度为0.5mm²)。

<测量结果>

图8是指示测试2的测量结果的图形。图9是指示比较例2的测量结果的图形。在图8和9中，将响应电流值随时间(时间过程)的变化图形化。图10是指示测试2和比较例2的测量结果的图形。在图10中，针对测试2和比较例2的测量结果，自开始施加电压起，在经过了5秒钟之后，标绘每个葡萄糖水平的响应电流值。如图8到10所描绘，当参比电极的材料是金时，测量到与参比电极的材料是银-氯化银时相同的响应电流值。

测试1举例说明了参比电极的材料是碳的实例，而测试2举例说明了参比电极的材料是金的实例。根据本实施方式的参比电极的材料在不限于碳和金的情况下，还可以是其它金属性材料(例如，铂、钯以及钌)，或者其它碳材料。

附图标记的描述

1 生物传感器

2 基板

3 工作电极

4 对电极

5 参比电极

6 检测层

7、8、9 引线

11 酶电极

12 酶

13 导电聚合物

14 糖

15 交联剂

20 测量装置

21 控制计算机

22 恒电位计

23 电源装置

24 显示装置

25 外壳

26 电池

30 输出单元

31 控制单元

32 算术单元

33 检测单元

Claims (3)

1.一种生物传感器，该生物传感器包括：

工作电极；

对电极；

参比电极；以及

检测层，该检测层接触所述工作电极并且包含交联剂、导电聚合物，以及向所述工作电极传递电子并从所述工作电极接收电子的酶，

所述参比电极是极化电极。

2.根据权利要求1所述的生物传感器，其中，所述工作电极和所述对电极是极化电极，并且

所述工作电极、所述对电极以及所述参比电极由相同材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的生物传感器，其中，所述参比电极是碳、金、铂、钯或钌。