乳酸傳感器的製作方法
2023-05-09 03:54:21 3
專利名稱：乳酸傳感器的製作方法
技術領域：
本公開涉及ー種含有乳酸氧化酶及媒介體的乳酸傳感器。
背景技術：
已知乳酸是運動後在體內生成的疲勞物質。由此，為了掌握訓練效果或訓練狀態，在競技場或者現場，乳酸傳感器得到廣泛的使用，另外對其還要求可以簡便地檢測、計測。但是，由於乳酸傳感器中所用的乳酸氧化酶與葡萄糖傳感器中所用的葡萄糖氧化酶相比每個單元的單價更高，因此存在傳感器的單價升高的問題。為此，為了解決該問題，例如提出了在反應層中為提高乳酸氧化酶的活性而包含磷酸鹽的乳酸傳感器(日本專利第3498105 號公報)等。另外，作為乳酸傳感器等生物傳感器的製造方法，例如有包括在具有電極的基板上表面形成至少包含媒介體、表面活性剤、緩衝劑及層狀無機化合物的無機凝膠層的エ序的方法(日本專利第4088312號公報)。如上所述，由於乳酸是疲勞度的標誌，因此乳酸傳感器在運動領域的訓練等中得到廣泛的使用。另ー方面，在訓練的情況下，需要迅速地計測疲勞度而確認疲勞度，以確定接下來的運動負荷。由此，要求有能夠在短時間內精度優良地計測的乳酸傳感器。但是，就以往的乳酸傳感器而言，由於酶反應速度慢，因此測定中所需的時間長，要求進ー步縮短測定時間。
發明內容
所以，本公開，作為一個實施方式，提供一種可以在短時間內精度優良地測定乳酸濃度的乳酸傳感器。本公開，作為一個實施方式，還涉及一種如下的乳酸傳感器(以下也稱作「本公開的乳酸傳感器」)，即，具備絕緣性基板、配置於所述基板上的至少包括作用極和對電極的電極系、以及配置於所述電極系上的試劑層，所述試劑層含有乳酸氧化酶、媒介體、以及N-(2-こ醯胺基)-2-氨基こ磺酸(以下也稱作「ACES」)。本公開，作為其他的實施方式，涉及ー種乳酸濃度的測定方法(以下也稱作「本公開的乳酸濃度測定方法」)，即，包括使含有乳酸氧化酶、以及N-(2-こ醯胺基)-2-氨基こ磺酸的試劑與試樣接觸；以及藉助媒介體電化學地測定所述試樣中的乳酸與所述乳酸氧化酶的反應。本公開，作為另ー個其他的實施方式，涉及ー種乳酸傳感器的製造方法(以下也稱作「本公開的製造方法」)，即，包括在配置有至少包括作用極和對電極的電極系的絕緣性基板的所述電極繫上，形成含有乳酸氧化酶、媒介體、以及N-(2-こ醯胺基)-2-氨基こ磺酸的試劑層。根據本公開，作為一個實施方式，可以提供能夠在短時間內精度優良地測定乳酸濃度的乳酸傳感器。
圖1是說明乳酸傳感器的製造方法的一個例子的示意圖。圖2是說明乳酸傳感器的構成的一個例子的示意圖，是圖1F中所示的乳酸傳感器的1-1剖面圖。圖3是表示在用實施例1及比較例I到6的乳酸傳感器測定試樣時檢出的電流值的曲線圖的ー個例子。圖4是表示在用實施例1及2的乳酸傳感器測定試樣時檢出的電流值與試樣的乳酸(Lac)濃度的關係的曲線圖的ー個例子。圖5是表示在用實施例2及比較例7的乳酸傳感器測定試樣時檢出的電流值與試樣的乳酸濃度的關係的曲線圖的ー個例子。
圖6是表示在用實施例4中製作的乳酸傳感器測定試樣時檢出的電流值與試樣的乳酸濃度的關係的曲線圖的ー個例子。
具體實施例方式本公開作為一個實施方式，基於如下的見解，S卩，就以往的乳酸傳感器而言，由於酶反應速度慢，因此特別是在試樣中的乳酸濃度高的情況下，在短時間的測定中無法獲得足夠的靈敏度。另外，本公開作為一個實施方式，還基於如下的見解，即，如果作為緩衝劑使用ACES，則可以提高乳酸氧化酶的酶反應速度，因此可以縮短反應所需的時間，優選即使在試樣中的乳酸濃度高的情況下，也可以在短時間內精度優良地測定乳酸濃度。雖然對於通過使用ACES作為緩衝劑可以縮短反應所需的時間、可以在短時間內測定乳酸濃度的機理的詳情並不清楚，然而可以如下所示地推定。即，因ACES使乳酸氧化酶的活性提高，而提高了試樣中的乳酸與乳酸氧化酶的反應速度。由此可以認為，從酶反應開始到結束的時間被縮短，從而可以縮短反應所需的時間，另外，即使在試樣中的乳酸濃度高的情況下，也可以在短時間內精度優良地測定乳酸濃度。然而，本公開也可以不被限定為這些機理地解釋。而且，本說明書中，所謂「試樣中的乳酸濃度高的情況下」，在ー個或多個的實施方式中，是指試樣中的乳酸濃度為lOmmol/L以上、12mmol/L以上、或者20mmol/L以上。[試樣]本公開的乳酸傳感器及本公開的乳酸濃度測定方法中的測定對象試樣在ー個或多個實施方式中，既可以是血液、體液、尿等生物試樣，也可以是其他的液體試樣。[乳酸傳感器]本公開的乳酸傳感器是如下的構成，S卩，具備絕緣性基板、至少包括作用極和對電極的電極系、以及試劑層，所述電極系配置於所述基板上，所述試劑層配置於所述電極繫上。電極系在一個或多個實施方式中，只要至少包括作用極和對電極即可，此外也可以還包括參照極等。所述電極可以使用以往或今後開發的乳酸傳感器或葡萄糖傳感器等生物傳感器中所用的電極，沒有特別限制。作為作用極及對電極，沒有特別限制，在一個或多個實施方式中，既可以使用碳電極，也可以使用金屬電極。作為碳，在一個或多個實施方式中，可以舉出熱解石墨碳、玻璃碳、碳糊、以及全氟碳(PFC)等。作為金屬,在ー個或多個實施方式中，可以舉出鉬、金、銀、鎳、以及鈀等。參照極沒有特別限制，可以應用在電化學實驗中普遍使用的電極，在一個或多個實施方式中，可以舉出飽和甘汞電極、銀-氯化銀電極等。電極系可以根據所要形成的電極的材質利用以往公知的方法來形成，沒有特別限定，然而在ー個或多個實施方式中，可以利用光刻技術、蒸鍍法、濺射法、以及印刷技術等來形成。作為印刷技術，在一個或多個實施方式中，可以舉出絲網印刷、凹版印刷、以及柔版印刷等。絕緣性基板的材質可以使用以往或今後開發的生物傳感器中所用的材料，沒有特別限制，在一個或多個實施方式中，可以舉出矽、玻璃、玻璃環氧樹脂、陶瓷、聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚苯こ烯、聚甲基丙烯酸酷、聚丙烯、丙烯酸樹脂、聚氯こ烯、聚こ烯、聚丙烯、聚酷、以及聚醯亞胺等。本公開的乳酸傳感器中，試劑層含有乳酸氧化酶、媒介體、以及ACES。
乳酸氧化酶沒有特別限制，可以使用以往或今後開發的乳酸傳感器中所用的公知的乳酸氧化酶或市售的乳酸氧化酶等。對於乳酸氧化酶在每I片乳酸傳感器中的含量，在一個或多個實施方式中，可以是以往或今後開發的乳酸傳感器中所配置的量，從生產性(成本)及檢測靈敏度的維持的觀點考慮，優選為1. 0 3. 0UU. 6 2. 4U、或1. 8 2. 2U。而且，本說明書中U是酶單位，IU是乳酸氧化酶將I U mo I的乳酸在30°C以I分鐘氧化的酶量。本說明書中所說的「每I片乳酸傳感器中的含量」，在一個或多個實施方式中，是指在具有I個至少包括作用極和對電極的電極系的乳酸傳感器中所用的量，在進ー步的一個或多個實施方式中，是指配置於I個電極系上的試劑層中所含的量，在更進一歩的ー個或多個實施方式中，是指以包含在因添加試樣時(使用吋)將試劑層利用試樣溶解而形成的反應體系中的方式配置的量。另外，本說明書中說到「每I片乳酸傳感器中的含量」時的乳酸傳感器，在一個或多個實施方式中，是針對血液試樣使用的通常的尺寸的傳感器，所添加的血液試樣例如是指0.1 5. OiU、或0. 3 1. OiU的試樣。另外，乳酸傳感器在進ー步的ー個或多個實施方式中，是指血液試樣與試劑層接觸而形成的反應體系的容量，例如為0.1 5. 0 Ii1、或0. 3 1. 0 Ii I的傳感器。所以，對於「姆I片乳酸傳感器中的含量」，在一個或多個實施方式中，可以根據電極系的數目、和/或試樣或者反應體系的容量，適當地調節本說明書中公開的範圍。ACES (N-(2-こ醯胺基)-2_氨基こ磺酸、C4HltlN2O4S)是Good’s緩衝劑之一，可以使用市售的材料。對於ACES在每I片乳酸傳感器中的含量，在一個或多個實施方式中，從縮短測定時間及提高測定靈敏度的方面考慮，例如為0.1 10重量％、或0. 5 5. 0重量％。本公開的乳酸傳感器中，也可以包含ACES以外的緩衝劑。在一個或多個實施方式中，從縮短測定時間及提高測定靈敏度的方面考慮，全部緩衝劑中的ACES的比例優選為50重量％以上、80重量％以上、或者實質上由ACES構成。作為媒介體，在一個或多個實施方式中，可以舉出鐵氰化鉀、細胞色素C、吡咯喹啉醌(PQQ)、NAD+、NADP+、銅絡合物、釕化合物、以及吩嗪硫酸甲酷及其衍生物等，它們既可以単獨使用，也可以以2種以上並用。它們當中，從縮短測定時間及提高測定靈敏度的方面考慮，優選釕化合物、或者釕化合物與吩嗪硫酸甲酷或其衍生物的並用。作為釕化合物，可以使用在生物傳感器中一直作為媒介體使用的或者今後所要使用的釕化合物。釕化合物在一個或多個實施方式中，優選為能夠作為氧化型的釕絡合物存在於所述反應體系中的化合物。作為所述釕絡合物，在一個或多個實施方式中，只要是作為媒介體(電子傳遞體)發揮作用，其配體的種類就沒有特別限定，然而氧化型的配體優選使用以下述化學式表示的配體。[Ru(NH3)5X]11+作為所述化學式中的X，在一個或多個實施方式中，可以舉出NH3、滷素離子、CN、批啶、煙醯胺、或H2O等，它們當中優選NH3或滷素離子(例如Cl—、F—、Br—、I—)。所述化學式中的n+表示氧化型釕(III)絡合物的價數，可以根據X的種類適當地確定。對於釕化合物在每I片乳酸傳感器中的含量，在一個或多個實施方式中，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，優選為0.1 100 i! g、l 80 i! g、或者10 50 i! g。作為吩嗪硫酸甲酷及其衍生物(以下也稱作「PMS」)，在一個或多個實施方式中，可以舉出吩嗪硫酸甲酯及1-甲氧基-5-甲基吩嗪硫酸甲酯鹽(1-甲氧基PMS)等，從試劑 穩定性的觀點考慮，優選1-甲氧基PMS。對於PMS在姆I片乳酸傳感器中的含量,在一個或多個實施方式中，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，優選為I 2000pmol、10 lOOOpmol、或者100 500pmol。試劑層在一個或多個實施方式中，從進一歩提高測定靈敏度的觀點考慮，優選包含多糖類和/或寡糖(以下也簡稱為「糖」)。本說明書中所謂「多糖類」，是指結合了 10個以上的單糖的物質，在一個或多個實施方式中，可以舉出葡聚糖、環糊精、糊精、澱粉、纖維素、以及瓊脂糖等。本說明書中所謂「寡糖」，是指結合了小於10個的單糖的物質，在ー個或多個實施方式中，可以舉出結合了 2個單糖的ニ糖類、結合了 3個單糖的三糖類、以及結合了 4個單糖的四糖類等。作為ニ糖類，在一個或多個實施方式中，可以舉出麥芽糖、以及蔗糖等。作為糖，尤其是從提高低溫下的測定中的測定靈敏度的觀點考慮，優選葡聚糖、以及麥芽糖，從提高低溫下的測定以及試樣中的乳酸濃度高時的測定靈敏度的觀點考慮，更優選葡聚糖。如果是試劑層含有葡聚糖的形態的乳酸傳感器，則在試樣中的乳酸濃度高的情況下、或測定時的氣氛溫度低的情況下可以進一歩提高測定靈敏度，因此在冬季運動等領域的訓練等中十分有用。葡聚糖沒有特別限制，在一個或多個實施方式中，可以使用作為增稠劑使用的公知的葡聚糖。葡聚糖的分子量沒有特別限制，在一個或多個實施方式中，為100 20000，從溶解性的方面考慮，優選為1000 20000。對於葡聚糖在每I片乳酸傳感器中的含量，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，優選為0.1 10 ii g、0. 5 5. 0 ii g、或1. 0 g。而且，本說明書中所謂「低溫下的測定」，在一個或多個實施方式中，是指使用乳酸傳感器進行測定時的氣氛溫度的上限為10°C以下、或5°C以下，其下限為_5°C以上、(TC以上、或1°C以上。在所述試劑層中，從提高測定靈敏度的觀點考慮，在一個或多個實施方式中，也可以還含有層狀無機化合物、和/或表面活性劑等。作為層狀無機化合物，可以使用以往或今後開發的生物傳感器中所用的化合物，沒有特別限制，然而從相同的觀點考慮，優選具有離子交換能力的膨潤性粘土礦物。在膨潤性粘土礦物當中，從相同的觀點考慮，優選膨潤土、蒙脫石、蛭石、合成氟雲母等，更優選合成水輝石或合成皂石等合成蒙脫石；合成氟雲母等膨潤性合成雲母；Na型雲母等合成雲母(天然的雲母通常是非膨潤性的粘土礦物)等。這些層狀無機化合物既可以単獨使用，也可以並用2種以上。
作為所述表面活性劑，可以使用以往或今後開發的生物傳感器中所用的材料，沒有特別限制，然而可以適當地使用非離子性、陰離子性、陽離子性、兩性的表面活性劑。它們當中，從提高測定靈敏度的觀點考慮，優選兩性表面活性劑。作為兩性表面活性劑，在一個或多個實施方式中，可以舉出羧基甜菜鹼、磺基甜菜鹼、以及磷酸酯甜菜鹼等，從相同的觀點考慮，優選磺基甜菜鹼。作為磺基甜菜鹼，在一個或多個實施方式中，可以舉出CHAPS(3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基氨基]丙磺酸)、CHAPSO(3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基氨基]-2-羥基-1-丙磺酸內鹽)、以及烷基羥基磺基甜菜鹼等，從相同的方面考慮，優選CHAPS0所述試劑層既可以是包含全部的試劑的單層結構，也可以是多層的層疊結構。在一個或多個實施方式中，也可以是通過形成含有媒介體的第一試劑層、並在其上形成含有乳酸氧化酶以及ACES的第二試劑層而形成的構成的試劑層。另外，在媒介體並用了釕化合物和PMS的情況下，在一個或多個實施方式中，也可以是通過形成含有釕化合物的第一試 劑層、並在其上形成含有乳酸氧化酶、ACES以及PMS的第二試劑層而形成的構成的試劑層。在試劑層含有多糖類等糖的情況下，優選第二試劑層含有多糖類等糖。從保存穩定性的觀點考慮，優選將乳酸傳感器中的試劑層以乾燥狀態配置於電極繫上。本公開的乳酸傳感器的大小沒有特別限制，可以根據所供給的試樣的量等適當地設定，在一個或多個實施方式中，也可以是整體長度為5 50mm,整體寬度為I 50mm,最大厚度為2000 500 μ m,最小厚度為50 500 μ m。而且，所謂「長度」是指乳酸傳感器的長邊方向的長度，所謂「寬度」是指乳酸傳感器的寬度方向的長度。本公開的乳酸傳感器在一個或多個實施方式中，可以與具備以某個一定的時間施加給定的電壓的單元、測定從乳酸傳感器傳遞的電信號的單元、將所述電信號運算為測定對象物濃度的運算單元等各種單元的測定機器組合使用。[乳酸傳感器的製造方法]本公開作為另一個其他的方式，涉及一種乳酸傳感器的製造方法，其包括在配置有至少包括作用極和對電極的電極系的絕緣性基板的所述電極繫上，形成含有乳酸氧化酶、媒介體、以及ACES的試劑層。根據本公開的製造方法，能夠製造本公開的乳酸傳感器。作為乳酸氧化酶、媒介體、以及ACES，可以使用與本公開的乳酸傳感器相同的物質。在一個或多個實施方式中，試劑層可以通過將試劑液配置在電極系上而形成。對於試劑液中的ACES的含量，在一個或多個實施方式中，從縮短測定時間及提高測定靈敏度的方面考慮，例如為O.1 10重量％、或O. 5 5. O重量％。對於試劑液中的乳酸氧化酶的含量，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，例如為O. 5 10kU/mL、或I 5U/mL。在本公開的製造方法的其他的實施方式中，對於媒介體，從縮短測定時間及提高測定靈敏度的方面考慮，優選釕化合物、或者釕化合物與吩嗪硫酸甲酯或其衍生物的並用。對於試劑液中的釕化合物的含量，在一個或多個實施方式中，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，例如為1. O 15重量％、或5. O 10重量％。對於試劑液中的PMS的含量，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，例如為10 lOOOpmol、或100 500pmol。在本公開的製造方法的其他的實施方式中，對於所述試劑液，從製造提高了測定靈敏度的乳酸傳感器的觀點考慮，優選含有多糖類等糖，從製造提高了低溫下的測定及試樣中的乳酸濃度高時的測定靈敏度的乳酸傳感器的觀點考慮，更優選含有葡聚糖。作為葡聚糖可以使用與上述的本公開的乳酸傳感器相同的物質。對於試劑液中的葡聚糖的含量，在一個或多個實施方式中，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，例如為0.01 I重量％、或O. 05 O.1重量％。在本公開的製造方法的其他的實施方式中，所述試劑也可以還包括層狀無機化合物和/或表面活性劑。作為層狀無機化合物及表面活性劑，在一個或多個實施方式中，可以使用與上述的本公開的乳酸傳感器相同的物質。在本公開的製造方法的其他的實施方式中，所述試劑層的形成例如也可以通過如下操作來進行，即，在所述電極系上配置含有釕化合物的第一試劑液而形成第一試劑層，以及在所述第一試劑層上配置含有乳酸氧化酶、PMS、及ACES的第二試劑液而形成第二試劑層。該情況下，優選第一試劑液還含有層狀無機化合物和/或表面活性劑，所述第二試劑液還含有多糖類等糖。對於第一試劑液中的釕化合物的含量，在一個或多個實施方式中，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，例如為O. 05 1. O重量％、或O.1 O. 5重量％。對於第二試劑液中的ACES的含量，在一個或多個實施方式中，從縮短測定時間及提高測定靈敏度的方面考慮，例如為O.1 10重量％、或O. 5 5. O重量％。對於第二試劑液中的PMS的含量，在一個或多個實施方式中，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，例如為10 lOOOpmol、或100 500pmol。對於第二試劑液中的乳酸氧化酶的含量，在一個或多個實施方式中，從生產性(成本)及檢測靈敏度的觀點考慮，例如為O. 5 10kU/mL、或I 5U/mL。[乳酸濃度的測定方法]本公開在其他的方式中，涉及一種乳酸濃度的測定方法，其包括使含有乳酸氧化酶及ACES的試劑與試樣接觸；以及藉助媒介體電化學地測定所述試樣中的乳酸與所述乳酸氧化酶的反應。根據本公開的乳酸濃度測定方法，由於可以縮短反應中所需的時間，因此能夠實現短時間內的測定，優選即使在試樣中的乳酸濃度高的情況下，也可以在短時間內精度優良地測定乳酸濃度。作為本公開的乳酸濃度測定方法的一個實施方式，可以舉出使用了本公開的乳酸傳感器的乳酸濃度測定方法。本說明書所謂「電化學地測定」，是指應用電化學的測定手法的測定，在一個或多個實施方式中，可以舉出電流測定法、電位差測定法、電量分析法等，其中特別優選利用電流測定法來測定因對被還原了的電子傳遞物質施加電壓而受到氧化時所產生的電流值的方法。本公開的乳酸濃度測定方法在其他的實施方式中，也可以包括在與所述試劑接觸後對所述電極系施加電壓、測定所述施加時所發出的響應電流值、以及基於所述響應電流值算出所述試樣中的乳酸濃度。作為所施加的電壓沒有特別限制，然而在一個或多個實施方式中，優選為10 700mV、50 500mV、或100 400mV。本公開的乳酸濃度測定方法在其他的實施方式中，既可以在與所述試劑接觸後以非施加的狀態保持給定的時間後對電極系施加電壓，也可以在與所述試劑接觸的同時對電極系施加電壓。作為以非施加的狀態保持的時間，在一個或多個實施方式中，是超過O秒且在30秒以下、或超過O秒且在10秒以下。本公開的乳酸濃度測定方法中的對電極系的電壓的施加、響應電流值的測定、以及乳酸濃度的算出可以使用以往或今後開發的乳酸濃度測定裝置等恰當地進行。
[乳酸濃度測定系統]本公開作為另一個其他的方式，涉及一種用於測定試樣中的乳酸濃度的乳酸濃度測定系統，包括本公開的乳酸傳感器、對所述乳酸傳感器的電極系施加電壓的單元、和用於測定電極系中的電流的單元。根據本公開的乳酸濃度測定系統，由於使用本公開的乳酸傳感器來測定試樣中的乳酸濃度，因此可以縮短反應中所需的時間，從而可以實現短時間內的測定。本公開的乳酸濃度測定系統在一個或多個實施方式中，即使在試樣中的乳酸濃度高的情況下或測定時的氣氛溫度是低溫，也可以在短時間內精度優良地測定乳酸濃度。作為施加單元，只要與乳酸傳感器的電極系導通，可以施加電壓，就沒有特別限制，可以使用公知的施加單元。作為施加單元，在一個或多個實施方式中，可以包括能夠與乳酸傳感器的電極系接觸的觸頭、以及直流電源等電源等。測定單元是用於測定施加電壓時產生的電極系中的電流的單元，在一個或多個實施方式中，只要是可以測定與從乳酸傳感器的試劑層的媒介體中放出的電子的量相關的響應電流值的單元即可，可以使用以往或今後開發的乳酸傳感器中所用的單元。對於本公開的乳酸傳感器及製造方法的一個實施方式，基於圖1及2進行說明。圖1的A F是表示出製造本實施方式的乳酸傳感器的一連串的工序的立體圖。另外，圖2是圖1的F中所示的乳酸傳感器的1-1方向剖面圖。而且，在圖1的A F及圖2中，對於同一部位使用同一符號。但是，以下的說明只不過是一個例子而已，本公開當然並不限定於此。如圖1的F及圖2所示，乳酸傳感器具備絕緣性基板11、由具有引線部12a的作用極12和具有引線部13a的對電極13構成的電極系、絕緣層14、第一試劑層16、第二試劑層17、具有開口部的間隔件18及具有貫穿孔20的外罩19。電極系形成於絕緣性基板11上。絕緣層14為電極系的上部，且形成於除去形成有電極系的引線部12a、13b及後述的第一試劑層16的部分以外的絕緣性基板11上。第一試劑層16及第二試劑層17在作用極12及對電極13上，依次形成於沒有形成絕緣層14的部分。該形成有第一試劑層16及第二試劑層17的部分成為檢測部15。間隔件18配置於絕緣層14上，與第二試劑層17及外罩19的貫穿孔20對應的部位成為開口部。外罩19配置於間隔件18上。如圖1的B所示，在乳酸傳感器中，屬於間隔件18的開口部的空間部分並且由第二試劑層17及絕緣層14與外罩19夾持的空間部分成為毛細管結構的試樣供給部21，外罩19的貫穿孔20成為用於將試樣利用毛細管現象吸入的空氣孔。作為絕緣層14的材質，在一個或多個實施方式中，可以舉出絕緣性樹脂。作為絕緣性樹脂，在一個或多個實施方式中，可以舉出聚酯、縮丁醛樹脂、以及酚醛樹脂等。作為間隔件18的材質，在一個或多個實施方式中，可以舉出樹脂薄膜或膠帶等。作為外罩19的材質，沒有特別限制，在一個或多個實施方式中，可以使用各種塑料等，優選為透明樹脂，更優選為PET。第一試劑層16及第二試劑層17中所含的試劑的構成沒有特別限定，然而在一個或多個實施方式中，也可以是如下的構成，即，第一試劑層16含有釕化合物以及層狀無機化合物，第二試劑層17含有乳酸氧化酶、PMS、表面活性劑、以及ACES。本實施方式的乳酸傳感器例如可以如下所示地製造。首先，如圖1的A所示，準備形成有由具有引線部12a的作用極12和具有引線部13a的對電極13構成的電極系的絕緣性基板11。既可以使用形成有電極系的市售的絕緣性基板，也可以在絕緣性基板11中形成電極系。絕緣性基板的材質、電極的材質以及電極的形成方法如上所述。然後，如圖1的B所示，在形成有電極系的絕緣基板11上形成絕緣層14。對於絕緣層14，在一個或多個實施方式中，可以通過將在溶劑中溶解了絕緣性樹脂的絕緣糊劑印刷在絕緣性基板11上、然後進行加熱或紫外線處理來形成。作為溶劑，在一個或多個實施方式中，可以舉出卡必醇乙酸酯、二元酸酯系混合溶劑(DBE溶劑)等。然後，如圖1的C及D所示，在沒有形成絕緣層14的檢測部15的電極系上以及絕緣性基板11上依次形成第一試劑層16及第二試劑層17。第一試劑層16及第二試劑層17可以通過分注包含各個層中所含有的試劑的試劑液、並使之乾燥來形成。試劑液的濃度如上所述。然後，如圖1的E及F所示，在絕緣層14上依次配置間隔件18及外罩19。對使用了本實施方式的乳酸傳感器的乳酸的測定方法的一個例子進行說明。但是，以下的說明只不過是一個例子而已，本公開當然並不限定於此。首先，使全血試樣接觸乳酸傳感器的試樣供給部21的一端。該試樣供給部21如前所述為毛細管結構，與其另一端對應的外罩19的開口部20為空氣孔，因此所述試樣因毛細管現象而被向乳酸傳感器的內部抽吸。受到抽吸的試樣向第二試劑層17滲透，將第二試劑層17中的乳酸氧化酶及ACES等溶解，繼而到達作為第二試劑層17的下層的第一試劑層16表面。此後，到達表面的試樣中的乳酸、乳酸氧化酶、PMS和釕化合物在ACES存在下發生反應。具體來說，作為測定對象物的乳酸被乳酸氧化酶氧化，因該氧化反應而移動了的電子經由PMS向釕化合物傳遞，形成還原型釕(II)絡合物。此後，在還原了的還原型釕(II)絡合物與位於第一試劑層16之下的電極系之間進行電子授受，由此就可以測定乳酸濃度。本發明可以涉及以下的一個或多個實施方式[I] 一種乳酸傳感器，其具備絕緣性基板、配置於所述基板上的至少包含作用極和對電極的電極系、以及配置於所述電極系上的試劑層，所述試劑層含有乳酸氧化酶、媒介體、以及N-(2-乙醯胺基)-2_氨基乙磺酸。[2]如[I]所述的乳酸傳感器，其中，所述試劑層還包含選自由寡糖及多糖類組成的組的糖。[3]如[2]所述的乳酸傳感器，其中，所述糖為葡聚糖或麥芽糖，優選為葡聚糖。[4]如[I]至[3]中任一項所述的乳酸傳感器，其中，所述試劑層還包含層狀無機化合物和/或表面活性劑。[5]如[I]至[4]中任一項所述的乳酸傳感器，其中，所述媒介體選自由鐵氰化鉀、細胞色素C、吡咯喹啉醌、NAD+、NADP+、銅絡合物、釕化合物、以及吩嗪硫酸甲酯及其衍生物組成的組。[6]如[5]所述的乳酸傳感器，其中，所述媒介體是釕化合物，或者，釕化合物和吩嗪硫酸甲酯或其衍生物。[7]如[5]或[6]所述的乳酸傳感器，其中，所述吩嗪硫酸甲酯的衍生物是1-甲氧基-5-甲基吩嗪硫酸甲酯鹽。[8] 一種乳酸濃度的測定方法，其包括
使含有乳酸氧化酶、以及N-(2-乙醯胺基)-2_氨基乙磺酸的試劑與試樣接觸；以及藉助媒介體電化學地測定所述試樣中的乳酸與所述乳酸氧化酶的反應。[9]如[8]所述的測定方法，其中，所述試劑還包含選自由寡糖及多糖類組成的組的糖。[10]如[9]所述的測定方法，其中，所述糖為葡聚糖或麥芽糖，優選為葡聚糖。[11]如[8]至[10]中任一項所述的測定方法，其中，使用[I]至[7]中任一項所述的乳酸傳感器來進行。[12]如[8]至[11]中任一項所述的測定方法，其中，包括在所述接觸後對所述電極系施加電壓、測定所述施加時發出的響應電流值、以及基於所述響應電流值算出所述試樣中的乳酸濃度。 [13] 一種乳酸傳感器的製造方法，其包括在配置有至少包含作用極和對電極的電極系的絕緣性基板的所述電極繫上，形成含有乳酸氧化酶、媒介體、以及N-(2-乙醯胺基)-2_氨基乙磺酸的試劑層。[14]如[13]所述的製造方法，其中，所述試劑層還包含選自寡糖及多糖類中的糖。[15]如[14]所述的製造方法，其中，所述糖為葡聚糖或麥芽糖，優選為葡聚糖。[16] 一種用於測定試樣中的乳酸濃度的乳酸濃度測定系統，其包括[I]至[7]中任一項所述的乳酸傳感器、對所述乳酸傳感器的電極系施加電壓的單元、用於測定電極系的電流的單元。下面，使用實施例及比較例對本公開進行進一步說明。但是，本公開並不限定於以下的實施例地解釋。實施例[實施例1]如下所示地製作出與圖1所示的乳酸傳感器相同的結構的實施例1的乳酸傳感器。首先，作為乳酸傳感器的絕緣性基板11，準備PET制基板(長50mm、寬6mm、厚250m)，在其一方的表面，利用絲網印刷，形成由分別具有引線部12a、13a的作用極12及對電極13構成的碳電極系。然後，如下所示地在電極系上形成絕緣層14。首先，以使濃度達到75重量％的方式將絕緣性樹脂聚酯溶解於溶劑卡必醇乙酸酯中而製備絕緣性糊劑，將其絲網印刷到所述電極繫上。印刷條件是300目絲網、刮刀壓力40kg，印刷的量是每Icm2的電極面積中設為0.002mL。而且，在檢測部15上和引線部12a、13a上，未進行絲網印刷。此後，通過將絕緣性糊劑在90°C下加熱處理60分鐘而形成絕緣層14。接下來，在未形成絕緣層14的檢測部15中，如下所示地形成第一試劑層16。首先，製備出含有合成蒙脫石(商品名「Lucentite SWN」、C0_0PChemical公司制)O. 3重量％、釕化合物([仙(順3)6](13、同仁化學研究所公司制)6. O重量％、乙酸鈉、以及琥珀酸的第一試劑液(PH7. 5)。將該第一試劑液1. O μ L分注到檢測部15中。檢測部15的表面積約為O.1cm2，檢測部15中的作用極12及對電極13的表面積約為O. 12cm2。此後，將其在30°C下乾燥，形成第一試劑層16。此外，在第一試劑層16上，形成第二試劑層17。首先，製備出含有乳酸氧化酶(商品名「LC0301」、束洋紡公司制)2U、1-甲氧基PMS(同仁化學研究所公司制)25重量％、ACES緩衝液(PH7.5)以及表面活性劑的第二試劑液。將該第二試劑液1. OyL分注到第一試劑層16上，在30°C下乾燥而形成第二試劑層17。最後，將具有開口部的間隔件18配置在絕緣層14上，再在間隔件18上配置具有成為空氣孔的貫穿孔20的外罩19而製作出實施例1的乳酸傳感器。將由外罩19與絕緣層14夾持的間隔件18的開口部的空間設為試樣供給部21。[比較例I 6]
作為比較例I 6，除了代替ACES而使用了下述表I中所示的緩衝劑以外，與實施例I相同地製作出乳酸傳感器。使用實施例1及比較例I到6的乳酸傳感器進行了試樣中的乳酸的測定。作為試樣使用了 2mmol/L乳酸調合液，測定裝置使用了乳酸測定夾具。測定是通過如下操作來進行的，即，在設定為25°C的環境試驗室內，在向乳酸傳感器提供試樣後，將樣品檢測後10秒設為不施加，在從10秒後到15秒後的5秒施加200mV的電壓。將其結果表不於表I及圖3的曲線圖中。[表 I]
權利要求
1.一種乳酸傳感器，具備絕緣性基板、配置於所述基板上的至少包括作用極和對電極的電極系、以及配置於所述電極系上的試劑層，所述試劑層含有乳酸氧化酶、媒介體、以及N-(2-乙醯胺基)-2-氨基乙磺酸。
2.如權利要求1所述的乳酸傳感器，所述試劑層還包含選自由寡糖及多糖類組成的組的糖。
3.如權利要求2所述的乳酸傳感器，所述糖為葡聚糖。
4.如權利要求1所述的乳酸傳感器，所述試劑層還包含層狀無機化合物和/或表面活性劑。
5.如權利要求1到4中任一項所述的乳酸傳感器，所述媒介體選自由鐵氰化鉀、細胞色素C、吡咯喹啉醌、NAD+、NADP+、銅絡合物、釕化合物、以及吩嗪硫酸甲酯及其衍生物組成的組。
6.如權利要求5所述的乳酸傳感器，所述媒介體是釕化合物，或者，釕化合物與吩嗪硫酸甲酯或其衍生物。
7.如權利要求5所述的乳酸傳感器，所述吩嗪硫酸甲酯的衍生物是1-甲氧基-5-甲基吩嗪硫酸甲酯鹽。
8.一種乳酸濃度的測定方法，包括使含有乳酸氧化酶、以及N-(2-乙醯胺基)-2-氨基乙磺酸的試劑與試樣接觸；以及藉助媒介體電化學地測定所述試樣中的乳酸與所述乳酸氧化酶的反應。
9.如權利要求8所述的測定方法，使用權利要求1到7中任一項所述的乳酸傳感器來進行。
10.如權利要求9所述的測定方法，包括在所述接觸後對所述電極系施加電壓、測定所述施加時發出的響應電流值、以及基於所述響應電流值算出所述試樣中的乳酸濃度。
11.一種乳酸傳感器的製造方法，包括在配置有至少包括作用極和對電極的電極系的絕緣性基板的所述電極繫上，形成含有乳酸氧化酶、媒介體、以及N-(2-乙醯胺基)-2-氨基乙磺酸的試劑層。
12.一種用於測定試樣中的乳酸濃度的乳酸濃度測定系統，包括權利要求1到7中任一項所述的乳酸傳感器、對所述乳酸傳感器的電極系施加電壓的單元、和用於測定電極系中的電流的單元。
全文摘要
本發明涉及一種乳酸傳感器。具體地，本發明提供一種可以在短時間內精度優良地測定乳酸濃度的乳酸傳感器。乳酸傳感器具備絕緣性基板、配置於所述基板上的至少包括作用極和對電極的電極系、以及配置於所述電極系上的試劑層。試劑層含有乳酸氧化酶、媒介體、以及N-(2-乙醯胺基)-2-氨基乙磺酸。
文檔編號G01N27/26GK103018291SQ201210377539
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者兼田悠, 山口武廣 申請人:愛科來株式會社