生物传感器的制作方法
专利名称：生物传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及能迅速、高灵敏度且简便地定量试样中的特定成分的生物传感器。
背景技术：
以葡萄糖传感器为例，在典型的生物传感器中，在绝缘性基片上通过丝网印刷等方法形 成至少包括测定电极和对电极在内的电极系统，在此一电极系统上，形成含有亲水性高分子 、氧化还原酶和电子介体的酶反应层。在氧化还原酶中用葡萄糖氧化酶，在电子介体中用铁 氡化钾、环铁衍生物、醌衍生物等金属配位化合物或有机化合物等.在酶反应层中，根据需 要加入缓冲剂。如果在此一葡萄糖传感器的酶反应层上滴下含有酶解物的试样液，则醇反应 层容解，酶与酶解物进行反应。随着此一反应，电子介体被还原。酶反应结束后，根据对此 一还原了的电子介体进行电化学氧化时产生的氧化电流值可以求出试样液中的酶解物的浓度
也就是说，在这类葡萄糖传感器中，靠电极来氧化酶反应的结果产生的电子介体的还原 体，根据其氧化电流值来求出葡萄糖浓度。这种生物传感器通过用以测定对象物质为酶解物 的酶。
上述传感器反应系统中含有的界面活性剂对血球蛋白有不良的影响，因此不适合测量全 血本身。中国专利01805717. 9公开的一种可以将滤掉了血球蛋白的血将迅速送达电极系统的 生物传感器。但该传感器系统的反应试剂部分是被设计压在传感器内部的，那么在传感器制 造过程中就要有添加反应性剂这一步骤，并且生物传感器在后面的制造过程中很容易污染到 反应试剂，如有高温制造状态等一切理化因素还会造成反应试剂中的酶失去生物活性或变性 ，影响使用效果，还造成了原料的浪费。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种响应性高且精度好， 能够测定全血的生物传感器。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现 一种生物传感器，包括绝缘性基板、含有氧 化还原酶和电子介体的反应层、绝缘层和上盖，其特征在于，所述反应层包括电极系统和酶 膜；所述绝缘层和上盖之间设有两层用于滤掉血球蛋白的过滤膜。
为更好的实施本发明
3所述电极系统是直接印刷在酶膜上的，作为氧化电流的测定方法，更优选采用包括测定 电极、对电极和参比电极的三电极方式，三电极方式能够更正确地测定。
所述绝缘性基板和上盖的外侧分别设有对应的试样吸入口 ，并通过绝缘性基板、绝缘层 和上盖上对应的通孔相连通。上盖侧的吸入口可连接注射器针头，吸入血液试样。基板侧的 吸入口可连接注射器的针管部分，吸收经过两层过滤膜滤过后与酶膜反应层发生化学酶解反 应测试后的血浆，利于临床操作。
本发明中所用的过滤膜是由有空隙部的多孔体半透膜组成的。试样液通过毛细现象从上 盖侧吸入口进入，经过两层过滤膜向包含酶膜和电极系统的反应层移动，有通过血浆和血球 的流通阻力之差来过滤血球的作用。过滤膜的材质，可以用由玻璃纤维、纤维素或纸浆等的 纤维组成的无纺布、滤纸或其他多孔质体。此外，半透膜最好是具有亲水性。
所述绝缘性基板设有适合酶膜放入的凹部，所述通孔位于凹部内；所述上盖上设有适合 过滤膜放入的凹部，通孔位于凹部内。
本发明的生物传感器酶膜上所带的反应试剂，是在传感器组装制造好后，通过基板侧的 吸入口滴到酶膜上干燥而成的，不会影响试剂的生物活性，大大提高了血液经过时的反应速 率与反应效率，因而可以减小测试结果的误差。并且试剂在反应过程中被消耗后，仍可以通 过基板侧的吸入口继续往酶膜添加反应试剂。
反应试剂采用将生物活性分子包埋在凝胶或聚合物结构的格子里的方法。该法要求的条 件温和，有各种可利用的凝胶或聚合物(如聚丙烯酰胺、淀粉、明胶和琼脂等凝胶)，适用 于各种生物活性分子，为公知技术。
此外，为了保护电极，抑制所形成的反应层的剥离，最好是接着电极系统上形成亲水性 高分子层。也可以不仅电极系统上，而且作为反应层的底子形成亲水性高分子层，或者在 最下层的反应层上含有亲水性高分子层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
本发明的生物传感器是由于血液被直接吸入接触到过滤膜整个表面。根据这种构成，当 血液经上盖侧吸入口的孔径到达过滤膜时，开始向四周及第二层的过滤膜扩散，血液扩散到 周围的速度相同，因此能均匀的扩散覆盖到整个过滤膜，并最后与酶膜上的反应试剂充分接 触反应，测试结果精度高。不存在分布不均匀造成酶解等一系列化学反应不均匀，影响氧化 还原电流的现象。
本发明的生物传感器，可以把血球去除后的血浆均匀迅速向电极系统供给，并能及时、 快捷、简便地向反应层补充反应试剂且没有污染。
4图l是本发明生物传感器的一种优选实施方式的的分解透视图。
图2是
图1的侧视图。
具体实施例方式
下面参照附图和实施例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实现方式并不局限 于此。
1、 生物传感器的结构
如图l和图2所示，本发明的生物传感器主要由基板l、酶膜2、电板3、绝缘层4、过滤 膜5、过滤膜6和上盖7组成。
基板l由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等绝缘性树脂制成。基板1的左侧中央有一小孔8并 且连通到基板1底侧的吸入口9，小？L8外围为一凹部10，大小、形状与过酶膜2相同。凹部 10放入酶膜2，在酶膜2上表面通过丝网印刷来印刷银糊剂，而形成带有三条引线11的电极系 统，三个电极的涂层范围在基板凹部10内的酶膜2上，即直接印刷在酶膜层上，三条引线ll 延伸到基板l右端。此电极系统的涂层形成电板3。
此外，在电板3上面的特定区域上覆盖涂层，即绝缘层4。绝缘层4把三个电极所在的凹 部10面积取为恒定，此圆形面积内没有印刷绝缘性糊剂，因而没有形成绝缘层。绝缘层4从 基板l左边至右边多半部分地覆盖三条引线ll。三条引线ll的末端引脚没有绝缘层，以便连 接到测试仪上。
进而在三个电极上面覆盖过滤膜5和过滤膜6。此过滤膜5、 6均为半透膜。 此后是上盖7，上盖7的外周与绝缘层的外周大小一致。在上盖7的底侧对应两层过滤膜 的部分有类似凹部10的的上凹部，此凹部是为了方便电极上面两层过滤膜的固定，以及上盖 7与绝缘层4的紧密结合。同时，上盖7凹部中央也有与基板1相类似且对应的孔，与上盖上侧 的吸入口12相连接。
2、 生物传感器的组装
为要组装此一传感器，取基板l，把酶膜覆盖住基板1的孔8并置于凹部10内后固定，采 用丝网印刷来印刷银糊剂，形成带有三条引线的电极系统，三个电极的涂层范围印刷在基板 1凹部10内，三条引线ll印刷延伸到基板右端。从而印刷形成电板3，此时，酶膜2与电极系 统形成反应层。进而在指定范围内印刷绝缘层4。取过滤膜5、过滤膜6置于并固定在电极系 统所在的凹型面积上，此凹形面积内没有印刷绝缘性糊剂，过滤膜5、过滤膜9完全重叠放置 。最后加上盖7，使上盖7的凹部正好对应电极板3上面的两层过滤膜5和6，此凹部深度与两层过滤膜厚度相同。
3、生物传感器的使用
为要用此一传感器来测定血液中的某种成分，把试样的血液从吸入口 12的开口供给到两 层过滤膜所在的凹部。供给到这里的血液经过滤膜6、过滤膜5向其内浸透。由于在过滤膜 5和6内，血球的浸透速度比作为液体成分的血浆要慢，所以血浆从过滤膜5的底部渗出。然 后，此一渗出的血浆溶解电极系统位置下方的酶膜2所携带的凝胶反应试剂，酶膜2上发生氧 化还原等一系列化学反应，电极上既有电流通过引线11传输到所连接的分析仪上。
经过这种血球过滤的过程，发生被血浆所溶解的酶膜2与血浆中的测定成分的化学反应 ，经过一定时间后，通过电极反应来测定电流值，可以定量血浆中的成分。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应 为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种生物传感器，包括绝缘性基板、含有氧化还原酶和电子介体的反应层、绝缘层和上盖，其特征在于所述反应层包括电极系统和酶膜，酶膜上有反应试剂；所述绝缘层和上盖之间设有两层用于滤掉血球蛋白的过滤膜。
2 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述电极系统 是直接印刷在酶膜上的。
3 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述绝缘性基 板和上盖的外侧分别设有对应的试样吸入口 ，并通过绝缘性基板、上盖上对应的通孔分别与 过滤膜和酶膜连通。
4 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述绝缘性基 板设有适合酶膜放入的凹部，所述通孔位于凹部内；所述上盖上设有适合过滤膜放入的凹部 ，通孔位于凹部内。
5 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所用的过滤膜 是由有空隙部的多孔体半透膜组成的。
6 根据权利要求5所述的生物传感器，其特征在于所述半透膜具有亲水性。
7 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述酶膜上的 反应试剂，是在传感器组装好后，通过基板侧的吸入口滴到酶膜上干燥而成的。
全文摘要
本发明公开了一种生物传感器，包括绝缘性基板、含有氧化还原酶和电子介体的反应层、绝缘层和上盖，所述反应层包括电极系统和酶膜，酶膜上有反应试剂；所述绝缘层和上盖之间设有两层用于滤掉血球蛋白的过滤膜，靠压在电板上的两层过滤膜滤掉了血球的血浆通过毛细现象被吸引到前述生物传感器。使用本发明的生物传感器，试样液能均匀的扩散覆盖到整个过滤膜，并与酶膜上的反应试剂充分接触反应。不存在分布不均匀造成酶解等一系列化学反应不均匀、影响氧化还原电流的现象。试剂在反应过程中被消耗后，仍可以通过吸入口继续给酶膜添加反应试剂，方便快捷。
文档编号G01N27/31GK101561411SQ20091030210
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者尹良红 申请人:尹良红
技术领域：
本发明涉及能迅速、高灵敏度且简便地定量试样中的特定成分的生物传感器。
背景技术：
以葡萄糖传感器为例，在典型的生物传感器中，在绝缘性基片上通过丝网印刷等方法形 成至少包括测定电极和对电极在内的电极系统，在此一电极系统上，形成含有亲水性高分子 、氧化还原酶和电子介体的酶反应层。在氧化还原酶中用葡萄糖氧化酶，在电子介体中用铁 氡化钾、环铁衍生物、醌衍生物等金属配位化合物或有机化合物等.在酶反应层中，根据需 要加入缓冲剂。如果在此一葡萄糖传感器的酶反应层上滴下含有酶解物的试样液，则醇反应 层容解，酶与酶解物进行反应。随着此一反应，电子介体被还原。酶反应结束后，根据对此 一还原了的电子介体进行电化学氧化时产生的氧化电流值可以求出试样液中的酶解物的浓度
也就是说，在这类葡萄糖传感器中，靠电极来氧化酶反应的结果产生的电子介体的还原 体，根据其氧化电流值来求出葡萄糖浓度。这种生物传感器通过用以测定对象物质为酶解物 的酶。
上述传感器反应系统中含有的界面活性剂对血球蛋白有不良的影响，因此不适合测量全 血本身。中国专利01805717. 9公开的一种可以将滤掉了血球蛋白的血将迅速送达电极系统的 生物传感器。但该传感器系统的反应试剂部分是被设计压在传感器内部的，那么在传感器制 造过程中就要有添加反应性剂这一步骤，并且生物传感器在后面的制造过程中很容易污染到 反应试剂，如有高温制造状态等一切理化因素还会造成反应试剂中的酶失去生物活性或变性 ，影响使用效果，还造成了原料的浪费。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种响应性高且精度好， 能够测定全血的生物传感器。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现 一种生物传感器，包括绝缘性基板、含有氧 化还原酶和电子介体的反应层、绝缘层和上盖，其特征在于，所述反应层包括电极系统和酶 膜；所述绝缘层和上盖之间设有两层用于滤掉血球蛋白的过滤膜。
为更好的实施本发明
3所述电极系统是直接印刷在酶膜上的，作为氧化电流的测定方法，更优选采用包括测定 电极、对电极和参比电极的三电极方式，三电极方式能够更正确地测定。
所述绝缘性基板和上盖的外侧分别设有对应的试样吸入口 ，并通过绝缘性基板、绝缘层 和上盖上对应的通孔相连通。上盖侧的吸入口可连接注射器针头，吸入血液试样。基板侧的 吸入口可连接注射器的针管部分，吸收经过两层过滤膜滤过后与酶膜反应层发生化学酶解反 应测试后的血浆，利于临床操作。
本发明中所用的过滤膜是由有空隙部的多孔体半透膜组成的。试样液通过毛细现象从上 盖侧吸入口进入，经过两层过滤膜向包含酶膜和电极系统的反应层移动，有通过血浆和血球 的流通阻力之差来过滤血球的作用。过滤膜的材质，可以用由玻璃纤维、纤维素或纸浆等的 纤维组成的无纺布、滤纸或其他多孔质体。此外，半透膜最好是具有亲水性。
所述绝缘性基板设有适合酶膜放入的凹部，所述通孔位于凹部内；所述上盖上设有适合 过滤膜放入的凹部，通孔位于凹部内。
本发明的生物传感器酶膜上所带的反应试剂，是在传感器组装制造好后，通过基板侧的 吸入口滴到酶膜上干燥而成的，不会影响试剂的生物活性，大大提高了血液经过时的反应速 率与反应效率，因而可以减小测试结果的误差。并且试剂在反应过程中被消耗后，仍可以通 过基板侧的吸入口继续往酶膜添加反应试剂。
反应试剂采用将生物活性分子包埋在凝胶或聚合物结构的格子里的方法。该法要求的条 件温和，有各种可利用的凝胶或聚合物(如聚丙烯酰胺、淀粉、明胶和琼脂等凝胶)，适用 于各种生物活性分子，为公知技术。
此外，为了保护电极，抑制所形成的反应层的剥离，最好是接着电极系统上形成亲水性 高分子层。也可以不仅电极系统上，而且作为反应层的底子形成亲水性高分子层，或者在 最下层的反应层上含有亲水性高分子层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
本发明的生物传感器是由于血液被直接吸入接触到过滤膜整个表面。根据这种构成，当 血液经上盖侧吸入口的孔径到达过滤膜时，开始向四周及第二层的过滤膜扩散，血液扩散到 周围的速度相同，因此能均匀的扩散覆盖到整个过滤膜，并最后与酶膜上的反应试剂充分接 触反应，测试结果精度高。不存在分布不均匀造成酶解等一系列化学反应不均匀，影响氧化 还原电流的现象。
本发明的生物传感器，可以把血球去除后的血浆均匀迅速向电极系统供给，并能及时、 快捷、简便地向反应层补充反应试剂且没有污染。
4图l是本发明生物传感器的一种优选实施方式的的分解透视图。
图2是
图1的侧视图。
具体实施例方式
下面参照附图和实施例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实现方式并不局限 于此。
1、 生物传感器的结构
如图l和图2所示，本发明的生物传感器主要由基板l、酶膜2、电板3、绝缘层4、过滤 膜5、过滤膜6和上盖7组成。
基板l由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等绝缘性树脂制成。基板1的左侧中央有一小孔8并 且连通到基板1底侧的吸入口9，小？L8外围为一凹部10，大小、形状与过酶膜2相同。凹部 10放入酶膜2，在酶膜2上表面通过丝网印刷来印刷银糊剂，而形成带有三条引线11的电极系 统，三个电极的涂层范围在基板凹部10内的酶膜2上，即直接印刷在酶膜层上，三条引线ll 延伸到基板l右端。此电极系统的涂层形成电板3。
此外，在电板3上面的特定区域上覆盖涂层，即绝缘层4。绝缘层4把三个电极所在的凹 部10面积取为恒定，此圆形面积内没有印刷绝缘性糊剂，因而没有形成绝缘层。绝缘层4从 基板l左边至右边多半部分地覆盖三条引线ll。三条引线ll的末端引脚没有绝缘层，以便连 接到测试仪上。
进而在三个电极上面覆盖过滤膜5和过滤膜6。此过滤膜5、 6均为半透膜。 此后是上盖7，上盖7的外周与绝缘层的外周大小一致。在上盖7的底侧对应两层过滤膜 的部分有类似凹部10的的上凹部，此凹部是为了方便电极上面两层过滤膜的固定，以及上盖 7与绝缘层4的紧密结合。同时，上盖7凹部中央也有与基板1相类似且对应的孔，与上盖上侧 的吸入口12相连接。
2、 生物传感器的组装
为要组装此一传感器，取基板l，把酶膜覆盖住基板1的孔8并置于凹部10内后固定，采 用丝网印刷来印刷银糊剂，形成带有三条引线的电极系统，三个电极的涂层范围印刷在基板 1凹部10内，三条引线ll印刷延伸到基板右端。从而印刷形成电板3，此时，酶膜2与电极系 统形成反应层。进而在指定范围内印刷绝缘层4。取过滤膜5、过滤膜6置于并固定在电极系 统所在的凹型面积上，此凹形面积内没有印刷绝缘性糊剂，过滤膜5、过滤膜9完全重叠放置 。最后加上盖7，使上盖7的凹部正好对应电极板3上面的两层过滤膜5和6，此凹部深度与两层过滤膜厚度相同。
3、生物传感器的使用
为要用此一传感器来测定血液中的某种成分，把试样的血液从吸入口 12的开口供给到两 层过滤膜所在的凹部。供给到这里的血液经过滤膜6、过滤膜5向其内浸透。由于在过滤膜 5和6内，血球的浸透速度比作为液体成分的血浆要慢，所以血浆从过滤膜5的底部渗出。然 后，此一渗出的血浆溶解电极系统位置下方的酶膜2所携带的凝胶反应试剂，酶膜2上发生氧 化还原等一系列化学反应，电极上既有电流通过引线11传输到所连接的分析仪上。
经过这种血球过滤的过程，发生被血浆所溶解的酶膜2与血浆中的测定成分的化学反应 ，经过一定时间后，通过电极反应来测定电流值，可以定量血浆中的成分。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应 为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种生物传感器，包括绝缘性基板、含有氧化还原酶和电子介体的反应层、绝缘层和上盖，其特征在于所述反应层包括电极系统和酶膜，酶膜上有反应试剂；所述绝缘层和上盖之间设有两层用于滤掉血球蛋白的过滤膜。
2 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述电极系统 是直接印刷在酶膜上的。
3 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述绝缘性基 板和上盖的外侧分别设有对应的试样吸入口 ，并通过绝缘性基板、上盖上对应的通孔分别与 过滤膜和酶膜连通。
4 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述绝缘性基 板设有适合酶膜放入的凹部，所述通孔位于凹部内；所述上盖上设有适合过滤膜放入的凹部 ，通孔位于凹部内。
5 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所用的过滤膜 是由有空隙部的多孔体半透膜组成的。
6 根据权利要求5所述的生物传感器，其特征在于所述半透膜具有亲水性。
7 根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于所述酶膜上的 反应试剂，是在传感器组装好后，通过基板侧的吸入口滴到酶膜上干燥而成的。
全文摘要
本发明公开了一种生物传感器，包括绝缘性基板、含有氧化还原酶和电子介体的反应层、绝缘层和上盖，所述反应层包括电极系统和酶膜，酶膜上有反应试剂；所述绝缘层和上盖之间设有两层用于滤掉血球蛋白的过滤膜，靠压在电板上的两层过滤膜滤掉了血球的血浆通过毛细现象被吸引到前述生物传感器。使用本发明的生物传感器，试样液能均匀的扩散覆盖到整个过滤膜，并与酶膜上的反应试剂充分接触反应。不存在分布不均匀造成酶解等一系列化学反应不均匀、影响氧化还原电流的现象。试剂在反应过程中被消耗后，仍可以通过吸入口继续给酶膜添加反应试剂，方便快捷。
文档编号G01N27/31GK101561411SQ20091030210
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者尹良红 申请人:尹良红
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