生物传感器、生物传感器芯片以及生物传感器装置制造方法及图纸

生物传感器包含：作用极（１０１）、与作用极（１０１）对置的对置极（１０２）、通过布线与作用极（１０１）连接的作用极端子（１０３）及作用极参照端子（１０），以及通过布线与对置极（１０２）连接的对置极端子（１０４）。通过采取至少三电极构造，可以不受作用极侧的布线电阻影响地进行目标物质的测量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电子方式检测低(聚)核苷酸，抗原，酶，肽，抗 体，DNA片段，RNA片段，葡萄糖，乳酸以及胆固醇等生物物质的结 合反应的生物传感器以及生物传感器装置。
技术介绍
近年来，使用一次性使用样片的生物敏感测量器年年增长，尤其是 期待着简单且短时间测量以及分析血液、血桨，尿以及唾液等的生物 体液中特定成分，或者某细胞在某时间点制造的全部蛋白质，即，蛋 白质。将来，期待基于一次性使用的DNA芯片的基因诊断，进行根据 个人的SNP ("Single Nucleotido Polymorphism,单核苷酸同质多晶现 象"的简略)信息的治疗或投药的专用医疗。以下，作为传统例，对特愿平11-509644号记载的血液样品中的葡 萄糖量，即血糖值检测中使用的生物传感器装置加以说明。在本说明 书中所谓「生物传感器」指的是包含生物物质检测部的可一次性使用 的部分，所谓「生物传感器芯片j指的是在基板上载置有生物传感器 以及测量电路等的可一次性使用的部分。此外，所谓「生物传感器装 置」指的是在生物传感器或生物传感器芯片上加上分析电路其它部分 的装置整体。图45是示出传统的生物传感器构造的平面图。在同一图上示出的 生物传感器1122具有作用极(阳极)1101和与作用极1101对置的对 置极(阴极)1102，在作用极1101以及对置极1102上涂布由与被测 量成分对应的酶、介质等形成的反应试剂(未图示)。作用极1101经 具有布线电阻Rpl的导电性布线而导向作用极端子1103。同样地，对 置极1102经具有布线电阻Rml的导电性布线而引导至对置极端子 1104。图43是示出传统的生物传感器装置一部分的电路图。如同一图所示，传统的生物传感器装置具有把图45所示的生物传感器1122的作 用极端子1103和对置极端子1104与测量电路1123连接的构成。测量 电路1123具有例如基准电压源1117、和对置极电压施加部1106、具有 电流计的作用极电压施加部1105、和信号处理电路1121。在传统的生 物传感器装置中由基准电压源1117产生的作用极基准电压Vprl通过 作用极电压施加部1105进行阻抗变换后，从作用极电压施加部1105 把作用极端子电压Vpl供给至作用极端子1103。这时下式成立。 Vpl=Vprl (1)在这里，式(1)中的Vpl、 Vprl示出电位或电压的值。对于以下 的Vml、 Vmr也是同样的。此外，由基准电压源1117产生的对置极基准电压Vmrl通过对置 极电压施加部1106进行阻抗变换后，从对置极电压施加部1106对对 置极端子1104供给对置极端子电压Vml。这时下式成立。Vml=Vmrl (2)向作用极端子1103流出的电流值通过作用极电压施加部1105测 定，示出其结果的作用极电流量信号sll20供给至信号处理电路1121。 在传统的生物传感器装置中，根据在这里所测量的电流量，换算被测 量成分的浓度并进行结果显示等。这时如果令作用极端子1103和对置 极端子1104之间电极施加电压为Vfl，则下式(3)成立。Vfl=Vprl-Vmrl (3)令作用极1101和对置极1102之间的传感器施加电压为Vf。此外， 血液样品一旦与生物传感器1122接触，则通过在作用极1101以及对 置电极1102内发生对应于葡萄糖量的电荷，在电极之间流过电流。在 这里，如果令在作用极1101侧流过的电流为Ifl,在对置极1102侧流 过的电流为If2,则下式成立Ifl=If2 (4)通过由测量电路1123对该电流Ifl进行的测量用于对葡萄糖量， 即血糖值进行测量。图44是示出包含作用极电压施加部1105和对置极电压施加部1106具体电路构成例的传统的生物传感器装置的电路图。如同一图所示，作用极电压施加部1105是使运算放大器的反馈电阻Rf进行负反 馈的电路构成，对置极电压施加部1106是通过使运算放大器作成Null 放大器构成，即缓冲电路构成，来实现上述功能。图46是示出在图44所示的传统生物传感器装置中生物传感器芯片 1124构造的平面图。在本例中，在同一基板上只形成一对生物传感器 1122和测量电路1123。在图43所示的传统的生物传感器装置中，在生物传感器1122测量 血糖值之际，通过布线电阻Rpl在作用极侧的导电性布线和布线电阻 Rml在对置极侧的导电性布线，对于电极施加电压Vfl以及作为作用 极电压Vp和对置极电压Vm之电压差的传感器施加电压Vf，下式成Vf=Vfl- (RplXIfl+RmlXIf2) (5)对作用极1101侧流过的电流Ifl和对置极1102侧流过的电流If2 通过基耳霍夫定律，下式成立。Ifl=If2 (6)把式(3)和式(6)代入式(5)，加以整理，成为下式。Vf= (Vprl-Vmrl) - (Rpl+Rml) XIfl (7)因而，可以看到通过测量电路1123供给至生物传感器1122的电 极施加电压(Vprl-Vmrl)只下降电位降(Rpl+Rml) XIfl，成为传 感器施加电压Vf。如上述所示，根据传统的生物传感器装置，可以简便地测量血液 中的葡萄糖量。 解决课题在这里，通过由反应试剂产生的电荷所引起的电流Ifl，通过葡萄 糖量Q和传感器施加电压Vf成为下式。 Ifl=f {Q， Vf} (8) 因而，如果把式(4)代入式(3)，则有 Ifl=f{Q， (Vprl-Vmrl)-(Rpl+Rml)XIfl} (9)艮P:由于通过作用极1101的导电性布线的布线电阻Rpl和对置极1102的导电性布线的布线电阻Rml产生电位下降，所以对电流Ifl产 生误差，最终地存在所谓对通过生物传感器测量的血糖值产生误差的 不良情况。历来，为了解决该不良情况，作为导电性布线使用了铂(Pt)，金 (Au)，银(Ag)等低电阻贵金属材料，然而却产生了使生物传感器 1122成为高价格的新的不合适情况。由于生物传感器部分基本上是一 次性使用的，所以要求尽可能低价格。因此，强烈要求新的手段来降 低布线电阻。此外，在把生物传感器装置形成为生物传感器芯片1124的情况下， 对导电性布线使用微细加工技术。考虑到将来生物传感器芯片的进一 步的微细化，在该情况下，布线电阻成为更高的电阻而产生大的误差， 由此，生物传感器装置的测量精度会显著降低。本专利技术的目的是谋求解决上述传统技术的不合适情况，提供可不受 导电性布线的布线电阻影响地进行测量的生物传感器以及生物传感器 装置。
技术实现思路
本专利技术的生物传感器包含测量时与被测定流体接触的作用极；测量 时与上述被测定流体接触，空出用于流过上述被测定流体的间隔，与 上述作用极对置的对置极；与上述作用极连接的作用极端子；与上述 对置极连接的对置极端子；以及与上述作用极和上述对置极任一方或 双方连接、在测量时实际上没有电流流过的参照端子。因为通过该构成，通过设置参照端子，不受在作用极和作用极端 子之间或者对置极和对置极端子之间电阻影响地进行被测定流体的测 量，所以可以实现能够高精度测量的生物传感器。通过上述作用极以及上述对置极中至少一方上使上述被测定流体 中包含的物质状态改变的生物物质或微生物固定化，使电检测例如由 酶引起的触媒反应，抗原抗体反应，遗传因子之间的结合反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物传感器，其特征在于，包含以下部件：　　　　能够与被测定体接触的第一电极；　　　　能够与所述被测定体接触，与所述第一电极相对并且空出间隔的第二电极；　　　　与所述第一电极连接的第一端子和第一参照端子；　　　　与所述第二电极连接的第二端子；　　　　与所述第一端子、第一参照端子和第二端子连接的计量电路，其中，　　　　所述计量电路生成第一基准电压和第二基准电压，对所述第一端子提供电压使所述第一基准电压与所述第一参照端子的电压一致，对所述第二端子提供所述第二基准电压，检测与流过所述第一电极和所述第二电极之间的电流对应的电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：上野博也，中塚淳二，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]