[发明专利]光学式生物传感器

说明书

本申请是申请人于2004年7月30日提交的申请号为“200410055805.2”的、 发明名称为“光学式生物传感器”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及测定溶解在生物体内的体液中的物质的量的传感器，特别涉及用 光波导现象的光学式生物传感器。

背景技术

作为测量溶解于生物体内的体液中的物质的量的传感器，已知有利用光波导 现象的平面光波导型测定传感器。该平面光波导型测定传感器，如图7所示， 具有如下所述的构造，即在来自光源6的光入射的基板1上的位置上形成入射 侧光栅3，在从基板1向受光元件出射光的位置上形成出射侧光栅4，再在基 板1表面上形成使光透射的单一光波导层2，在该光波导层2上形成具有分子 识别功能和信息变换功能的膜、例如葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜5。该平 面光波导型侧定传感器在葡萄糖氧化酶(GOD)固定化膜5上滴下用注射器等 从生物体抽出的血液等的状态下，使激光通过入射侧光栅3入射到光波导层2， 发生易消失(evanescent)波，由光波导层2上的膜产生的，与血液等所含的生 物分子的反应引起的易消失波的变化量，利用接收从出射侧光栅4射出的光线 的受光元件7检测，对血液等所含的生物体分子进行分析(参照例如专利文献 1：日本特开平9-61346号公报)。

但是，为了在基板1上形成光波导层2，以便利用平面光波导型测定传感器 能高精度地测定易消失波的变化量，要使光一边有所希望的折射一边透过光波 导层2，因此精密的制造装置与高度的技术是必要的。

本发明的目的是，利用简单的制作方法提供能高精度地测定易消失波的变化 量的光学式生物传感器。

发明内容

本发明的光学式生物传感器，其特征在于，包含：使入射光在层内一边全 反射一边透过的全反射层；与所述全反射层相接，并相互保持间距地设置的 入射侧光栅和出射侧光栅；以及与所述全反射层相接地设置于所述入射侧光 栅和所述出射侧光栅之间的含有酶与发色试剂的感测膜，所述全反射层由玻璃 层与形成于所述玻璃层表面上的氧化钛层构成。

附图说明

图1为本发明的实施形态的光学式生物传感器的顶视图。

图2为本发明的实施形态的光学式生物传感器的图1的I-I剖面图。

图3为本发明的第1变形例的光学式生物传感器的剖面图。

图4为玻璃层的X射线光电子分光分析(XPS)的结果。

图5为二氧化硅层的X射线光电子分光分析(XPS)的结果。

图6为本发明的第2变形例的光学式生物传感器的剖面图。

图7为已有的平面光波导型测定传感器的剖面图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施形态。以下的附图的记载中，对相同或类似 的部分标注相同或类似的符号。应注意附图是示意图。

本发明实施形态的光学式生物传感器，如图2所示，包含：入射光一边在层 内全反射一边透过的全反射层10，与全反射层10的一方的表面相接，相互保 持距离地设置的入射侧光栅11a和出射侧光侧11b，与全反射层10的一方的表 面相接地设置于入射侧光栅11a和出射侧光栅11b之间的含有酶与发色试剂的 感测膜12。又如图1所示，还包含一面与全反射层10的一方表面相接且一边 包围感测膜12，一边介于入射侧光栅11a与出射侧光栅11b的光栅之间，且将 其覆盖的保护膜13。

下面接着说明各部分的材料和形成方法。

(A)全反射层10是将石英(二氧化硅)成型为平板形状形成的；

(B)入射侧光栅11a和出射侧光栅11b，利用化学蒸镀法(CVD)等将折 射率比全反射层10更高的材料，例如氧化钛、氧化锌、铌酸锂、砷化钾、铟 锡氧化物、聚酰亚胺、氧化钽等沉积到全反射层10上，通过用光刻技术与干 蚀刻技术构图形成。

(C)感测膜12，利用纤维素衍生物等将酶与发色试剂固定成胶状形成。例如在 测定的体液中的物质为葡萄糖时，用GOD、过氧化物酶(POD)以及mutarose(ム タロ-ゼ)等作为酶。用3，3’，5，5’-四甲基联苯胺等作为发色试剂。感测 膜利用葡萄糖发色的化学反应式如(1)～(3)所示。其右边只记述为理解本反应所 必要的事项，未记入所生成的物质等的全部。

葡萄糖+GOD  →  H₂O₂      ……(1)