TW201439528A - 生物感測器及其製造方法 - Google Patents

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TW201439528A
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TW103101757A
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Yuka Inose
Junko SHIMAZAKI
Masaaki Kurita
Takashi Nishimori
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Tanaka Precious Metal Ind
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Abstract

本發明之目的在於提供一種生物感測器，即使血球容積值變動，亦可精準地測定各種血液成分，特別是血液中的葡萄糖濃度。為達成上述之目的，本發明之生物感測器10包含：電絕緣性的基板102；電極系統104，其具有形成於該電絕緣性基板102上的作用極1042以及對極1044；及試劑層204，其含有氧化還元酵素以及氧化還原媒介；該電極系統104係由金所形成，該電極系統104上設有親水性高分子層202；該氧化還元酵素以及氧化還原媒介在與該試樣接觸之後，移動至該親水性高分子層202；該試劑層204設於該親水性高分子層202外。

Description

生物感測器及其製造方法
本發明係關於一種生物感測器及其製造方法，特別係關於一種可精準測定如葡萄糖之血液成分的生物感測器。
生物感測器，係利用微生物、酵素、抗體、DNA、RNA等的生物材料的分子辨識能(Molecular Recognition)，來將樣本中的基質含量定量的感測器。各種生物感測器中使用酵素之感測器的實用化正發展中，例如可測定基質中的葡萄糖、乳酸、膽固醇、胺基酸等。
例如，下列專利文獻1中所揭示之生物感測器，其特徵為：由電絕緣性的基板、具有形成於該絕緣性之基板上的作用極與對極的電極系統、及設於該電極系統上的試劑層所構成；該試劑層，係將依序層積第一層及第二層的構造作為主體；該第一層含有親水性高分子、酵素及電子受體；該第二層含有非水溶性高分子與水溶性高分子。
又，下列專利文獻2中揭示一種方法，作為用於測定血糖值的生物感測器，主要係使用電化學反應，例如以鐵氰化鉀等的試劑為媒介，使血液中的葡萄糖與感測器中所載持的葡萄糖氧化酵素等的酵素反應，並量測所得之電流值，藉此求得血糖值。
另一方面，以血球容積值(Hematocrit)作為血液黏性的指標已為人所知。血球容積值，係紅血球的容積在血液中所佔的比例(%)，一般 而言，健康的成人其血球容積值為40~50%。另一方面，貧血患者的血球容積值低落，亦有低於15%之狀態的情況。這種血球容積值的變動，對於使用生物感測器進行血液成分，特別是葡萄糖濃度的定量，具有不良的影響，此已為人所知。然而，以往的技術，皆無法對於血球容積值的變動有所對策，在血液中之葡萄糖濃度的測定精準度方面有問題。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：日本特開平6-213858號公報
專利文獻2：日本特表2005-512027號公報
因此，本發明之目的係提供一種生物感測器及其製造方法，即使血球容積值改變，亦可精準測定各種血液成分，特別是血液中的葡萄糖濃度。
本案發明人詳細反覆研究的結果，發現在使用電化學反應的生物感測器中，在具有形成於電絕緣性基板上之作用極與對極的電極系統上，設置親水性高分子層，並在該親水性高分子層外，設置包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介之試劑層，藉此可解決如上所述之以往的課題，進而可完成本發明。
亦即，本發明係如下所述。
1.一種生物感測器，以氧化還元酵素使試樣中的血液成分氧化，並以 電極檢測出該反應生成物的氧化電流，以測定該血液成分，其特徵為包含：電絕緣性的基板；電極系統，其具有形成於該電絕緣性基板上的作用極與對極；及試劑層，其包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介；該電極系統係由金所形成；該電極系統上設有親水性高分子層；該親水性高分子層與包含該氧化還元酵素以及氧化還原媒介之試劑層係分開配置。
2.如前述1之生物感測器，其中，該親水性高分子層係由光交聯性聚合物所形成。
3.如前述2之生物感測器，其中，該光交聯性聚合物係聚乙烯醇為骨架的聚合物。
4.如前述1~3中任一項之生物感測器，其中，於該親水性高分子層上設有該試劑層。
5.如前述1~4中任一項之生物感測器，其中，於電絕緣性的基板上，依序設有具備作用極與對極之電極系統，以及親水性高分子層，此外，於覆膜上另設置包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層；並以使該親水性高分子層與該試劑層對向的方式，使該電絕緣性的基板、該電極系統以及該覆膜貼合為一體。
6.如前述1~5中任一項之生物感測器，其中，該血液成分為葡萄糖。
7.一種生物感測器之製造方法，該生物感測器係如前述1~6中任一項之生物感測器，該方法之特徵為包含：第一步驟，於電絕緣性的基板上，依序設置具有作用極與對極的電極 系統，及親水性高分子層；第二步驟，於覆膜上，設置包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層；及第三步驟；以使該親水性高分子層與該試劑層對向的方式，使該電絕緣性的基板、該電極系統以及該覆膜貼合為一體。
根據本發明，在使用電化學反應測定試樣中之血液成分的生物感測器中，包含在電絕緣性基板上具有金所形成之作用極與對極的電極系統，及含有氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層；並以該氧化還元酵素以及氧化還原媒介在與該試樣接觸之後，移動至設於該電極系統上之親水性高分子層的方式，將該試劑層設於該親水性高分子層外。
藉此，將可迅速檢測出電化學反應的金作為電極使用，且在親水性高分子層外配置氧化還元酵素以及氧化還原媒介，因而得使含有血液成分的試樣與氧化還元酵素以及氧化還原媒介的一部分或全部一起在親水性高分子層外混合並到達親水性高分子層，親水性高分子層具有與分子篩層析相同的功能，可在紅血球與氧化還元酵素等的生物高分子成分到達電極之前，測定如葡萄糖的血液成分。藉此，可提供一種生物感測器及其製造方法，即使血液中的血球容積值變動，亦可精準地測定各種血液成分。
10‧‧‧生物感測器
102‧‧‧絕緣性基板
104‧‧‧電極系統
108‧‧‧間隔器
109‧‧‧覆膜
202‧‧‧親水性高分子層
204‧‧‧試劑層
1042‧‧‧作用極
1044‧‧‧對極
A‧‧‧吸引口
C‧‧‧孔洞
V‧‧‧空氣孔
第一圖係顯示本發明之生物感測器之一例的分解立體圖。
第二圖係顯示本發明之生物感測器之一例，其係沿著第一圖中之B-B線的剖面圖。
第三圖係用以說明本發明中所使用之電極的俯視圖。
第四(a)圖~第四(d)圖係顯示藉由使用以網版印刷所形成之印刷遮罩的方法來製造電極之步驟的圖。
第五(a)圖~第五(g)圖係藉由使用以光微影形成之遮罩的方法來製造電極之步驟的圖。
第六(a)圖~第六(c)圖係顯示實驗例1之結果的圖。
第七(a)圖~第七(d)圖係顯示實驗例2之結果的圖。
第八(a)圖~第八(d)圖係顯示實驗例2之結果的圖。
第九(a)圖~第九(d)圖係顯示實驗例2之結果的圖。
第十(a)圖~第十(c)圖係顯示實驗例3之結果的圖。
第十一(a)圖~第十一(c)圖係顯示實驗例3之結果的圖。
第十二(a)圖~第十二(c)圖係顯示實驗例3之結果的圖。
第十三圖係顯示實驗例4之結果的圖。
第十四(a)圖~第十四(c)圖係顯示實驗例4之結果的圖。
第十五(a)圖~第十五(e)圖係顯示藉由使用金屬遮罩之方法來製造梳狀電極之步驟的圖。
第十六(a)圖~第十六(d)圖係顯示藉由剝離(Liftoff)法來製造梳狀電極之步驟的圖。
以下，進一步詳細說明本發明。
第一圖係顯示本發明之生物感測器之一例的分解立體圖(其中省略電極系統上之親水性高分子層以及試劑層)。第一圖中，生物感測器 10係藉由氧化還元酵素將血液成分氧化，並以電極檢測出該反應所造成的氧化電流，進而測定血液成分；具體而言，在電絕緣性的基板102上，形成由作用極1042及對極1044所構成的電極系統104。
更進一步，生物感測器10中，於電絕緣性的基板102上設有 間隔器108以及覆膜109，而該等構件係設置為一體。又，間隔器108設有缺口，而形成孔洞C。
在測定血液成分時，將未滿1μl，例如0.1~0.25μl的血液試 樣，藉由毛細現象從吸引口A導入孔洞C內，並將其引導至電極系統104與下述之試劑層的位置。接著，以電極系統104上的血液與試劑層內的試劑反應所產生的電流值，通過圖中未顯示的導線112、114，而由外部的測定裝置所讀取。
本發明之特徵係在於，在以金形成電極系統104的同時，具 有形成於電極上之親水性高分子層，及包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層，且在使該氧化還元酵素以及氧化還原媒介與該試樣接觸之後，移動至親水性高分子層；而該試劑層設於該親水性高分子層外(分離)。
第二圖係本發明之生物感測器之一例，其顯示第一圖中之 B-B線的剖面圖。
如此，本發明之生物感測器10中，具有電絕緣性的基板102， 及具有形成於其上之作用極1042以及對極1044的電極系統104，且在電極系統104上，設有親水性高分子層202。又，親水性高分子層202上，設有包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層204，試劑層204中的氧化還元酵素及氧化還原媒介在與血液等的試樣接觸之前，不移動至親水性高分子層 202。此外，符號V為氣孔。
作為形成親水性高分子層202的聚合物，從本發明之效果的觀點，以及易於製造的觀點來看，以光交聯性聚合物所形成者為佳，特別以下列感光性樹脂組成物所形成者為更佳。
亦即，上述態樣中所使用的感光性樹脂組成物，雖係含有水溶性高分子以作為主成分並且具有感光性基的組成物，但亦可為包含具有感光性基之水溶性高分子的組成物，亦可為包含水溶性光交聯劑、即感光性基之化合物及不具有感光性基之水溶性高分子的組成物。此外，亦可為包含具有感光性基的水溶性高分子、不具有感光性基的水溶性高分子及水溶性光交聯劑的組成物。
此外，在感光性樹脂組成物的固體成分中，水溶性高分子的含有率宜為70wt%以上，特別宜為85wt%以上。
用於形成親水性高分子層202之感光性樹脂組成物所具有的感光性基並未特別限定，雖得以周知的材料作為感光性的官能基，但特別宜為具有疊氮基的感光性基。
具有疊氮(Azide)基的感光性基，特別宜具有下列式(1)或式(2)中的任一結構。
此外，式(1)表示1價的基，式(2)表示2價的基；式中，R1及 R2分別表示氫原子、磺酸基或磺酸鹽基。磺酸鹽基係以-SO3M表示，而作為M，可列舉鈉、鉀等的鹼金屬。又，感光性基，可與水溶性光交聯劑或水溶性高分子直接鍵結，亦可透過伸烷基等的軟鏈段(spacer)或胺鍵來鍵結。
作為水溶性高分子，可使用熟知的化合物作為感光性樹脂組 成物的成分，可舉例如：聚乙酸乙烯酯皂化物(聚乙烯醇)、聚乙烯吡咯啶酮、聚(甲基)丙烯醯胺-二丙酮(甲基)丙烯醯胺共聚物、聚N-乙烯基甲醯胺、聚N-乙烯基乙醯胺。其中，適合使用聚乙酸乙烯酯皂化物。聚乙酸乙烯酯皂化物的聚合度與皂化度雖未特別限定，但宜使用平均聚合度為200~5000、皂化度為60~100%者。平均聚合度小於200者將難以得到充分的感測度，又，平均重合度大於5000者，感光性樹脂組成物的黏度變高，而容易發生塗布性變差的不良情形，更進一步地，因為黏度下降導致濃度降低，則難以得到預期的塗布膜厚。又，若皂化度小於60%，則難以得到充分的水溶性及水顯影性(Water Development)。
欲得到具有感光性基的水溶性高分子，只要將具有例如感光 性基的化合物(感光基單元)與水溶性高分子反應即可。作為用以將感光性基導入水溶性高分子的具有感光性基的化合物，可列舉例如：3-(4-疊氮基苯基)-N-(4,4’-二甲氧基丁基)-2-苯基羰基胺基-丙-2-烯胺(3-(4-azidophenyl)-N-(4,4-dimethoxybutyl)-2-phenylcarbonylamino-propa-2-enamide)、2-(3-(4-疊氮基苯基)丙-2-烯醯胺)-N-(4,4-二甲氧基丁基)-3-(3-砒啶基)丙-2-烯胺)(2-(3-(4-azidophenyl)prop-2-enoylamino)-N-(4,4-dimethoxybutyl)-3-(3-pyridyl)prop-2-enamide)、3-(4-疊氮基苯基)-N-(4,4’-二甲氧基丁基)-2-[(3-砒啶基) 羰基胺基]-丙-2-烯胺(3-(4-azidophenyl)-N-(4,4-dimethoxybutyl)-2-[(3-pyridyl)carbonylamino]-propa-2-enamide)等的日本特開2003-292477號公報等所記載的感光基單元，以及3-(2-二甲氧基丁基)-(4-疊氮基苯亞甲基-2-磺酸鈉)玫瑰寧(3-(2-dimethoxybutyl)-(4-azide-benzylidene-2-sodium sulfonate)rhodanine)、3-(2-二甲氧基乙基)-(4-疊氮基苯亞甲基-2-磺酸鈉)玫瑰寧(3-(2-dimethoxyethyl)-(4-azide-benzylidene-2-sodium sulfonate)rhodanine)等日本專利第3163036號說明書等所記載的感光基單元等。
作為水溶性光交聯劑，只要具有感光性基者則無特別限定， 但如上所述，以具有疊氮基作為感光性基者為佳。可舉例如：4,4’-二疊氮二苯乙烯-2,2’-二磺酸、4,4’-二疊氮亞苄基苯乙酮-2-磺酸、4,4’-二疊氮二苯乙烯-α-羧酸以及該等的鹼金屬鹽、銨鹽(ammonium salt)、有機胺鹽(organic amine salt)等。
又，感光性樹脂組成物宜為溶液狀態。作為感光性樹脂組成 物的溶劑，只要可溶解組成物所含有之成分則未特別限定，可使用水或與水具有相溶性之有機溶劑的混合溶液。作為與水具有相溶性之有機溶劑的非限定例，可舉例如：丙酮等的酮類、甲醇等的低級醇類、乙腈，四氫呋喃等。此外，固體成分濃度宜為10wt%以下。
更進一步，在不損及光硬化性的範圍內，亦可將添加物混合至感光性樹脂組成物中。
所塗布之感光性樹脂組成物的厚度，只要可進行塗布則未特別限定，但較佳的膜厚為50μm~300μm。膜厚若未滿50μm，則具有無法充 分抑制血球容積之影響的情況；若超過300μm，則具有信號強度低落的情況。
所塗布之感光性樹脂組成物，亦可因應需求進行加熱處理。 加熱處理雖為任意而無特定條件，但一般係在30~150℃之下1分鐘到10小時左右，宜為35~120℃之下3分鐘~1小時左右。
曝光時的光源，只要係可使所使用之感光性基感光的光源即 可，並未特別限定。例如，可使用X光、電子束、準分子雷射(F2、ArF、KrF雷射等)以及高壓水銀燈作為光源。可在該等光源之中，適當選擇感光效率良好的波長。曝光能量，宜對應感光性基之構造、所使用之光源的能量進行適當設定。一般為0.1mJ/cm2~10J/cm2，宜為1mJ/cm2~1J/cm2左右。
在曝光之後，亦得於因應需求加熱之後以水進行洗淨。加熱 處理雖為任意而無特別的條件，但一般係在30~150℃之下1分鐘~10小時左右，宜為在35~120℃之下3分鐘~1小時左右。
試劑層204，包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介。氧化還 元酵素以及氧化還原媒介，只要根據需測定之血液成分的種類適當選擇即可，例如，作為氧化還元酵素，可列舉：葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、膽固醇氧化酶、膽固醇酯酶、尿酸酶、抗壞血酸氧化酶、膽紅素氧化酶、葡萄糖脫氫酶、乳酸脫氫酶等。作為氧化還原媒介，可列舉：鐵氰化鉀、對苯菎或其衍生物、吩嗪硫酸甲酯(PMS；Phenazine methosulfate)、亞甲藍、二茂鐵或其衍生物等。
本發明之生物感測器，特別適合用於測定血液中的葡萄糖濃 度。
試劑層204，係以氧化還原酵素及氧化還原媒介未與血液等 試樣接觸之前，不移動至親水性高分子層202的方式設置，例如，具有下述之方法。
首先，於電絕緣性的基板102上，設置電極系統104，其具有 作用極1042以及對極1044。電極系統104的形成方法，可從習知的方法中適當選擇。更進一步，以上述之方法在電極系統104上形成親水性高分子層202。此外，宜在形成親水性高分子層202之後進行乾燥。
有別於此，係以習知的塗布或印刷方法，於覆膜109上設置 含有氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層204。此外，宜在形成試劑層204之後進行乾燥。
接著，使電極系統104與試劑層204互相對向，並將絕緣性的 基板102、電極系統104以及覆膜109貼合為一體。
經由這樣的步驟製造生物感測器10，藉此在親水性高分子層 202外配置氧化還元酵素以及氧化還原媒介，而使得包含血液成分的試樣與氧化還元酵素以及氧化還原媒介的一部分或全部一起在親水性高分子層外混合而到達親水性高分子層，可使親水性高分子層具有如分子篩層析的功能，在紅血球及氧化還元酵素等的生物高分子成分到達電極之前，測定如葡萄糖之血液成分。藉此，即使血液中的血球容積變動，亦可精準測定各種血液成分。
又，本發明之電極系統104，雖係以一個作用極1042與一個對極1044所構成，但亦可由以複數作用極與複數對極所構成之電極而構成。
第三圖係用以說明本發明中所使用之電極的俯視圖。第三圖中，於電極104’，作用極1042以及對極1044分別形成平板狀，其具有該等作 用極1042以及對極1044為鄰接配置的形狀。
本發明所使用的電極104’，例如，可藉由下述方法形成。
(1)使用以網版印刷所形成之印刷遮罩的方法
第四圖係顯示藉由使用以網版印刷所形成之印刷遮罩的方法，來製造電極104’的步驟之圖式。
首先，準備絕緣性基板【第四(a)圖】，並對構成電極之貴金屬進行濺鍍、真空蒸鍍、鍍敷等的方法，藉此於絕緣性基板上形成貴金屬的膜【第四(b)圖】。
接著，應用網版印刷法，將光阻平板狀地印刷於該電極膜上【第四(c)圖】，並進行蝕刻【第四(d)圖】。
最後，藉由剝離液等去除光阻，而完成電極【第四(e)圖】。
(2)使用以光微影所形成之遮罩的方法
第五圖係顯示，藉由使用以光微影所形成之遮罩的方法，來製造梳狀電極104’之步驟的圖。
首先，準備電絕緣性基板【第五(a)圖】，藉由對構成電極之貴金屬進行濺鍍、真空蒸鍍、鍍敷等的方法，在電絕緣性的基板上形成貴金屬的膜【第五(b)圖】。
接著，使用旋轉塗布、噴塗、網版印刷、乾膜(Dryfilm)貼附等的方法，將光阻塗布或貼附於該貴金屬的膜上【第五(c)圖】，透過光罩進行曝光【第五(d)圖】。
接著，對形成電極之部分以外的光阻以及貴金屬的膜進行蝕刻【第五(e)圖以及第五(f)圖】。
最後，藉由以剝離液去除形成電極之部分的光阻，而完成電極【第五(g)圖】。
(3)使用金屬遮罩的方法
第十五圖係顯示，藉由使用金屬遮罩的方法，製造梳狀電極104’之步驟的圖。
首先，準備電絕緣性的基板【第十五(a)圖】，將欲製作於基板上之電極圖案被去除的樣板(稱為金屬遮罩)【第十五(b)圖】重疊於該基板上【第十五(c)圖】，藉由對構成電極的貴金屬進行濺鍍、真空蒸鍍、鍍敷等方法進行處理，以形成電極【第十五(d)圖】，而在電絕緣性的基板上形成貴金屬膜。
接著，藉由去除金屬遮罩，完成電極【第十五(d)圖】。
(4)剝離法
第十六圖係顯示藉由剝離法來製造梳狀電極104’之步驟的圖。
首先，準備絕緣性基板【第十六(a)圖】，使用網版印刷法，將光阻平面狀地印刷於未形成電極之部分【第十六(b)圖】，並使其乾燥。
接著，藉由對構成電極之貴金屬進行濺鍍、真空蒸鍍、鍍敷等的方法，而在經印刷光阻之基板上形成貴金屬的膜【第十六(c)圖】。
最後，以剝離液等去除光阻，以除光阻及形成於光阻上的貴金屬膜，而完成電極【第十六(d)圖】。
在複數作用極與複數對極之電極系統的情況中，從可精準形成預期之形狀的觀點來看，宜使用上述(2)之以光微影所形成之遮罩的方法。
此外，作為用以形成絕緣性基板102、間隔器108以及覆膜109的材料，可列舉：聚酯、聚烯徑、聚醯胺、聚酯醯胺、聚乙醚、聚醯亞胺、 聚醯胺-醯亞胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯硫醚、聚醚酯、聚氯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯等。其中，宜為聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene 2,6-naphthalate(PEN))、、聚對苯二甲酸丁二酯等所形成的膜。
實施例
以下，雖以實施例以及比較例進一步說明本發明，但本發明並不限於下列範例。
實驗例1.AWP濃度的探討
【方法】
在使用以網版印刷所形成之印刷遮罩所製作的金電極104上，塗布下列水溶液：(1)包含將疊氮系感光基懸滴至聚乙烯醇的化合物以及聚乙酸乙烯鹼化物的水溶性感光性樹脂組成物(東洋合成股份有限公司製，製品名：BIOSURFINE-AWP，以下稱為AWP)0.5%水溶液，1ml；(2)AWP1%水溶液，1ml；(3)AWP2%水溶液，1ml；接著在37℃之下乾燥45分鐘，進行60mJ/cm3的UV(352nm)照射(在CHIBI LIGHT model-1下照射30秒)，放入內有矽膠的箱體，並保存於室溫。將鐵氰化鉀100mM、葡萄糖脫氫酵素(以下稱為GDH)2unit/ml、100mM磷酸鉀緩衝液(以下稱為PPB)(pH7.5)、經洗淨之各種血球容積值(以下稱為Ht)的馬紅血球(Ht0、Ht20、Ht40)，及100mg/dL的葡萄糖溶液混合，並將其添加至(1)~(3)的金電極，或是未載置任何材料的金電極，在閉合電路中以5秒施 加0mV之後，在閉合電路中以各採樣時間施加+200mV，並測定電流值。
【結果】
第六(a)圖~第六(c)圖中顯示，在以Ht40作為100%之電流值時，各血球容積值中，採樣時間1、5、20秒的電流值進行作圖的圖式。塗布AWP的情況中，電流值大幅降低(1sec的值為1/10左右)。可得知在血球容積的影響中具有顯著的效果，藉由AWP可有效地排除血球容積的影響。在AWP的濃度為0.5%~2%的範圍內雖無太大的變化，但若考量0.5%的不平均稍大，並考量到易塗性，可得知宜為1%。
實驗例2
【方法】
在使用以網版印刷所形成之印刷遮罩所製作的金電極104上，塗布AWP1%水溶液1ml，於37℃之下乾燥45分鐘，進行60mJ/cm3的UV(352nm)照射(在CHIBI LIGHT model-1之下照射30秒)，放入內有矽膠的箱子，並保存於室溫。其中，添加鐵氰化鉀100mM、GDH 1unit/ml、100mM的PPB(pH7.5)，以及經洗淨的馬紅血球Ht0、20、40、55+葡萄糖20、100、400、800mg/dL，在閉合電路中以5秒施加0mV之後，於閉合電路中以各採樣時間施加+200mV，並測定電流值。
【結果】
第七(a)圖~第七(d)圖，第八(a)圖~第八(d)圖以及第九(a)圖~第九(d)圖，係顯示在將Ht40作為100%時，對各血球容積值中的採樣時間1、5、20秒的電流值進行作圖的圖式。在任何的葡萄糖濃度中，AWP皆具有效果，與不具有AWP者相比，血球容積的影響變少。
實驗例3
【方法】
1.在使用以網版印刷所形成之印刷遮罩所製作的金電極104上，塗布下列水溶液：1ml之(4)，其中包含AWP0.5%水溶液+葡萄糖脫氫酶(以下稱為GDH)冷凝成為0.8ml時濃度為2unit/ml的量；1ml之(5)，其中包含AWP1%水溶液+GDH冷凝成為0.8ml時濃度為2unit/ml的量
1ml之(6)，其中包含AWP 2%水溶液+GDH冷凝成為0.8ml時濃度為2unit/ml的量；在37℃下乾燥45分鐘，進行60mJ/cm3的UV(352nm)照射(在CHIBI LIGHT model-1之下照射30秒)，放入內有矽膠的箱體，並保存於室溫。將鐵氰化鉀100mM、GDH 2unit/ml、100mM的PPB(pH7.5)、經洗淨的馬紅血球Ht0、Ht20、Ht40，100mg/dL的葡萄糖溶液(已對於載置在電極上的感測器去除GDH的溶液)混合，並將其添加至(4)~(6)的金電極、及未載置任何材料的金電極，在閉合電路中以5秒施加0mV，並在閉合電路中以30秒施加+200mV，並測定電流值。
2.在使用以網版印刷所形成之印刷遮罩所製作的金電極104上，塗布AWP1%水溶液1ml，於37℃下乾燥45分鐘，進行60mJ/cm3的UV(352nm)照射(在CHIBI LIGHT mode-1之下照射30秒)之後，在已塗布AWP之電極，或作為對照組之未塗布AWP之電極上，塗布下述材料：鐵氰化鉀200mM、GDH 2unit/ml、100mM的PPB(pH7.5)，及以冷凝成為0.8ml時 Lucentite SWN之濃度為0.3%、蔗糖(Sucrose)的濃度為50mM的方法所調製的材料1ml，接著於37℃之下乾燥10分鐘、50℃之下乾燥5分鐘，將所得之成品放入內有矽膠的箱子，並保存於室溫。其中，添加經洗淨的馬紅血球Ht0、20、40、60+葡萄糖100mg/dL，並在閉合電路中以5秒施加0mV之後，在閉合電路中以各採樣時間施加+200mV，並測定電流值。
3.在使用以網版印刷所形成之印刷遮罩所製作的金電極104 上，塗布AWP1%水溶液1ml，於37℃之下乾燥45分鐘，進行60mJ/cm3的UV(352nm)照射(在CHIBI LIGHT model-1之下照射30秒)之後，在毛細封膠上，塗布下述材料：鐵氰化鉀200mM、GDH 2unit/ml、100mM的PPB(pH7.5)，及以冷凝成為0.8ml時Lucentite SWN之濃度為0.3%、蔗糖的濃度為50mM的方法所調製的材料1ml；接著以37℃乾燥10分鐘、50℃乾燥5分鐘，以使毛細封膠之試劑塗布面與塗布AWP之金電極或是未塗布之金電極的電極面對向的方式貼合，放入內有矽膠的箱體，並保存於室溫。其中，添加經洗淨的馬紅血球Ht0、20、40、60+葡萄糖100mg/dL，於閉合電路中以5秒施加0mV之後，在閉合電路中以各採樣時間施加+200mV，並測定電流值。
【結果】
1.第十(a)圖~第十(c)圖係顯示，在AWP中混和GDH並進行塗布的情況下，以Ht40作為100%之電流值時，各血球容積值中的採樣時間1、5、20秒的電流值。與實施例1的結果相比，關於血球容積的影響，皆顯示了以下結果：在僅塗布AWP的情況中幾乎未見血球容積的影響，但在與GDH混合塗布的情況中發現血球容積的影響，這可能是因為超過GDH 1.6unit/ml與AWP的可固定量，而具有過剩的量，故形成了使紅血球通過的間隙。
2.第十一(a)圖~第十一(c)圖係顯示，在以Ht40作為100%之電 流值時，對於各血球容積值中之採樣時間1、5、20秒的電流值進行作圖的圖式。若在AWP膜上塗布試劑並使其乾燥，則膜的狀態變差，相較於無AWP的情況，可發現極大的影響。
3.第十二(a)圖~第十二(c)圖係顯示，以Ht40作為100%之電流 值時，對於各血球容積值中的採樣時間1、5、20秒之電流值進行作圖的圖式。之前第2點中，於AWP膜上塗布試劑之情況，雖容易受到血球容積的影響，但只要是塗布於毛細封膠的方法即可進行測定，故能夠將其視為難以受到血球容積之影響的效果。
實驗例4
【方法】
在使用以網版印刷形成之印刷遮罩用所作成的金電極104上，塗布AWP1%水溶液1ml，在37℃下乾燥45分鐘，照射60mJ/cm3的UV(352nm)(在CHIBI LIGHT model-1照射30秒)之後，在毛細封膠上，塗布下述材料：鐵氰化鉀200mM、GDH 2unit/ml、100mM的PPB(pH7.5)，及以冷凝成為0.8ml時Lucentite SWN之濃度為0.3%、蔗糖的濃度為50mM的方法所調製的材料1ml；接著以37℃乾燥10分鐘、50℃乾燥5分鐘，將其以使毛細封膠之試劑塗布面與塗布AWP之金電極的電極面對向的方式貼合，放入內有矽膠的箱體，並保存於室溫。其中，添加各種濃度的葡萄糖溶液，在閉合電路中，以5秒鐘施加0mV之後，於閉合電路中以各採樣時間施加+200mV，以測定電流值。
【結果】
第十三圖顯示電流值的時程，第十四(a)圖~第十四(c)圖顯示 採樣時間1、5、20秒的電流值的結果。在高葡萄糖濃度中的不一致雖稍大，但到800mg/dL為止皆為線性。將AWP塗布於電極側，將酵素、媒介等的試劑塗布於毛細側，藉此可進行測定。
雖使用特定態樣詳細說明本發明，但只要不脫離本發明之意 圖與範圍，可進行各種變形及變化，此為本領域中具有通常知識者所清楚明瞭之情事。此外本申請案，係根據2013年1月17日提出申請的日本特願2013-006560，並將其所有內容引用至此。
10‧‧‧生物感測器
102‧‧‧絕緣性基板
104‧‧‧電極系統
108‧‧‧間隔器
109‧‧‧覆膜
1042‧‧‧作用極
1044‧‧‧對極
A‧‧‧吸引口
C‧‧‧孔洞

Claims (7)

  1. 一種生物感測器，其以氧化還元酵素氧化試樣中的血液成分，並以電極檢測出反應生成物的氧化電流以測定該血液成分，該生物感測器包含：電絕緣性的基板；電極系統，其具有形成於該電絕緣性基板上的作用極以及對極；及試劑層，其包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介；該電極系統係以金所形成；該電極系統上設有親水性高分子層；該親水性高分子層與包含該氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層係分開配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之生物感測器，其中，該親水性高分子層係由光交聯性聚合物所形成。
  3. 如申請專利範圍第2項之生物感測器，其中，該光交聯性聚合物係聚乙烯醇為骨架的聚合物。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之生物感測器，其中，該試劑層設於該親水性高分子層上。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之生物感測器，其中，電絕緣性基板上，依序設置具有作用極以及對極的電極系統及親水性高分子層，另外在覆膜上設有包含氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層；並以使該親水性高分子層與該試劑層對向的方式，使該電絕緣性基板、該電極系統以及該覆膜貼合為一體。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之生物感測器，其中，該血液成分為葡萄糖。
  7. 一種如申請專利範圍第1至6項中任一項之生物感測器之製造方法，其包含：第一步驟，於電絕緣性基板上，依序設置具有作用極與對極的電極系統及親水性高分子層；第二步驟，於覆膜上設置含有氧化還元酵素以及氧化還原媒介的試劑層；及第三步驟，以使該親水性高分子層與該試劑層對向的方式，使該電絕緣性的基板、該電極系統及該覆膜貼合為一體。
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