JP2658769B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料中の特定成分につ
いて、迅速かつ高精度な定量を簡便に実施することので
きるバイオセンサに関する。
いて、迅速かつ高精度な定量を簡便に実施することので
きるバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】試料中の特定成分について、試料液の希
釈や撹拌などを行なう事なく簡易に定量しうる方式とし
て、つぎのようなバイオセンサが提案されている（特開
平１−２９１１５３号公報）。
釈や撹拌などを行なう事なく簡易に定量しうる方式とし
て、つぎのようなバイオセンサが提案されている（特開
平１−２９１１５３号公報）。
【０００３】このバイオセンサは、絶縁性の基板上にス
クリーン印刷等の方法で電極系を形成し、上記電極系上
に親水性高分子と酵素と電子受容体からなる酵素反応層
を形成し、スペーサー、カバーと共に一体化したもので
ある。
クリーン印刷等の方法で電極系を形成し、上記電極系上
に親水性高分子と酵素と電子受容体からなる酵素反応層
を形成し、スペーサー、カバーと共に一体化したもので
ある。
【０００４】このようなバイオセンサの動作を以下に説
明する。試料液を試料供給口より酵素反応層上へ導入す
ると、反応層が溶解し、試料液中の基質との間で酵素反
応が進行し、電子受容体が還元される。酵素反応終了
後、この還元された電子受容体を電気化学的に酸化し、
このとき得られる酸化電流値から試料液中の基質濃度を
求めるものである。
明する。試料液を試料供給口より酵素反応層上へ導入す
ると、反応層が溶解し、試料液中の基質との間で酵素反
応が進行し、電子受容体が還元される。酵素反応終了
後、この還元された電子受容体を電気化学的に酸化し、
このとき得られる酸化電流値から試料液中の基質濃度を
求めるものである。
【０００５】さらに、絶縁性の基板の一面上に複数個の
電極系および酵素反応層を設置し、複数基質の定量を１
つのバイオセンサで実施する形態についても開示されて
いる。
電極系および酵素反応層を設置し、複数基質の定量を１
つのバイオセンサで実施する形態についても開示されて
いる。
【０００６】一方、試料液中の電極反応妨害物質を除去
する方法として、以下のようなバイオセンサが提案され
ている（特開平２−３１０４５７号公報）。絶縁性の基
板上に形成した電極系上に親水性高分子と酵素および電
子受容体からなる酵素反応層を形成し、さらに妨害物質
除去用の電極部を付加したものである。試料液を上記バ
イオセンサへ供給すると妨害物質除去用の電極部で試料
液中に存在する還元性の物質は電解酸化される。この後
に酵素反応層が溶解し、試料液中の基質との間で酵素反
応が進行し、電子受容体が還元される。試料液中の還元
性の物質は予め妨害物質除去用の電極部で除去されるた
めに安定したセンサ応答を得るものであった。
する方法として、以下のようなバイオセンサが提案され
ている（特開平２−３１０４５７号公報）。絶縁性の基
板上に形成した電極系上に親水性高分子と酵素および電
子受容体からなる酵素反応層を形成し、さらに妨害物質
除去用の電極部を付加したものである。試料液を上記バ
イオセンサへ供給すると妨害物質除去用の電極部で試料
液中に存在する還元性の物質は電解酸化される。この後
に酵素反応層が溶解し、試料液中の基質との間で酵素反
応が進行し、電子受容体が還元される。試料液中の還元
性の物質は予め妨害物質除去用の電極部で除去されるた
めに安定したセンサ応答を得るものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のバイ
オセンサでは、試料液中の複数成分を一度に定量する場
合に次のような課題を有していた。複数の電極系が絶縁
性の基板の同一面上に形成されているために、酵素およ
び電子受容体が試料液に溶解した際に、互いに異なる電
極系上へ移動し、正確な基質定量ができなくなることが
あり、これは特に酵素および電子受容体を電極系上へ固
定化しなかった場合によく見うけられていた。
オセンサでは、試料液中の複数成分を一度に定量する場
合に次のような課題を有していた。複数の電極系が絶縁
性の基板の同一面上に形成されているために、酵素およ
び電子受容体が試料液に溶解した際に、互いに異なる電
極系上へ移動し、正確な基質定量ができなくなることが
あり、これは特に酵素および電子受容体を電極系上へ固
定化しなかった場合によく見うけられていた。
【０００８】さらに、従来の妨害物質除去方法について
は、次のような課題を有していた。試料液中の還元性の
物質濃度が高い場合には、前記還元性の物質が妨害物質
除去用の電極部において全て電解酸化される前に試料液
が酵素反応層に到達し、電極反応に影響を与える。その
結果、センサ応答に誤差が生じ、測定精度が低下すると
いった問題があった。
は、次のような課題を有していた。試料液中の還元性の
物質濃度が高い場合には、前記還元性の物質が妨害物質
除去用の電極部において全て電解酸化される前に試料液
が酵素反応層に到達し、電極反応に影響を与える。その
結果、センサ応答に誤差が生じ、測定精度が低下すると
いった問題があった。
【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、迅速
かつ高精度な定量を簡便にできるバイオセンサを提供す
ることを目的としている。
かつ高精度な定量を簡便にできるバイオセンサを提供す
ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、絶縁性の基板の異なる面上に複数組の電極
系を設けたものである。さらに、絶縁性の基板の異なる
面上に設けた複数組の電極系上にそれぞれ異なる酵素あ
るいは酵素の組合せを含有する反応層を直接または間接
的に形成したものである。
するために、絶縁性の基板の異なる面上に複数組の電極
系を設けたものである。さらに、絶縁性の基板の異なる
面上に設けた複数組の電極系上にそれぞれ異なる酵素あ
るいは酵素の組合せを含有する反応層を直接または間接
的に形成したものである。
【００１１】さらに、前記複数の電極系の一部を用い
て、センサ応答に影響を与える還元性の物質を定量する
構成である。
て、センサ応答に影響を与える還元性の物質を定量する
構成である。
【００１２】
【作用】この構成により、還元性の物質を含む試料液を
バイオセンサに供給すると、酵素を含む反応層が形成さ
れていない面上に形成された電極系において、試料液中
の還元性の物質を定量することができる。
バイオセンサに供給すると、酵素を含む反応層が形成さ
れていない面上に形成された電極系において、試料液中
の還元性の物質を定量することができる。
【００１３】酵素を有する反応層が形成された面上に形
成された電極系においては、試料液に溶解した反応層中
の酵素と測定対象となる基質との間で酵素反応が進行
し、電子受容体が還元される。一方、電子受容体は、試
料液中の還元性の物質によっても還元される。従って、
酵素を有する反応層が形成された面上に形成された電極
系上における電子受容体の還元体の生成量は、測定対象
となる基質濃度と還元性の物質濃度の双方に依存する。
成された電極系においては、試料液に溶解した反応層中
の酵素と測定対象となる基質との間で酵素反応が進行
し、電子受容体が還元される。一方、電子受容体は、試
料液中の還元性の物質によっても還元される。従って、
酵素を有する反応層が形成された面上に形成された電極
系上における電子受容体の還元体の生成量は、測定対象
となる基質濃度と還元性の物質濃度の双方に依存する。
【００１４】本発明によると、酵素を含む反応層が形成
されていない面上に形成された電極系により還元性の物
質定量が可能であり、それゆえ、複数の電極系を用いて
測定対象となる基質濃度を高精度に定量することが可能
なバイオセンサが実現できる。
されていない面上に形成された電極系により還元性の物
質定量が可能であり、それゆえ、複数の電極系を用いて
測定対象となる基質濃度を高精度に定量することが可能
なバイオセンサが実現できる。
【００１５】さらに、絶縁性の基板の異なる面上に、互
いに異なる酵素あるいは酵素の組合せを有する反応層と
複数の電極系を設置することで、試料液中の複数の基質
を同時にしかも高精度に定量することが可能なバイオセ
ンサが実現できる。
いに異なる酵素あるいは酵素の組合せを有する反応層と
複数の電極系を設置することで、試料液中の複数の基質
を同時にしかも高精度に定量することが可能なバイオセ
ンサが実現できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１７】（実施例１）本実施例ではバイオセンサの
一例として、グルコースセンサを説明する。
一例として、グルコースセンサを説明する。
【００１８】図１は本発明のバイオセンサの一実施例と
して作製したグルコースセンサの断面図、図２は同グル
コースセンサのうち反応層を除き、図１の上方向からみ
た分解斜視図、図３は同グルコースセンサのうち反応層
を除き、図１の下方向からみた分解斜視図、図４は同グ
ルコースセンサの、図１の上方向からみたベース平面図
である。
して作製したグルコースセンサの断面図、図２は同グル
コースセンサのうち反応層を除き、図１の上方向からみ
た分解斜視図、図３は同グルコースセンサのうち反応層
を除き、図１の下方向からみた分解斜視図、図４は同グ
ルコースセンサの、図１の上方向からみたベース平面図
である。
【００１９】以下、グルコースセンサの作製方法につい
て説明する。ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁
性の基板１に、スクリーン印刷により銀ペ−ストを印刷
しリ−ド２、３を形成した。つぎに、樹脂バインダーを
含む導電性カーボンペーストを印刷して測定極４を形成
した。測定極４はリード２と接触している。つぎに、絶
縁性ペーストを印刷して絶縁層１０を形成した。絶縁層
１０は、測定極４の外周部を覆っており、これによって
測定極４の露出部分の面積を一定に保っている。
て説明する。ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁
性の基板１に、スクリーン印刷により銀ペ−ストを印刷
しリ−ド２、３を形成した。つぎに、樹脂バインダーを
含む導電性カーボンペーストを印刷して測定極４を形成
した。測定極４はリード２と接触している。つぎに、絶
縁性ペーストを印刷して絶縁層１０を形成した。絶縁層
１０は、測定極４の外周部を覆っており、これによって
測定極４の露出部分の面積を一定に保っている。
【００２０】つぎに、樹脂バインダーを含む導電性カー
ボンペーストをリード３と接触するように印刷して対極
５を形成した。
ボンペーストをリード３と接触するように印刷して対極
５を形成した。
【００２１】上記のようにして電極パターンを印刷した
絶縁性の基板１の裏面に、上記同様にして、リード６、
７、測定極８、対極９、絶縁層１１を印刷形成して図４
に示すベース３０を作製した。
絶縁性の基板１の裏面に、上記同様にして、リード６、
７、測定極８、対極９、絶縁層１１を印刷形成して図４
に示すベース３０を作製した。
【００２２】なお、上記方法の他に、片面のみ電極パタ
ーンを形成した絶縁性の基板同士を互いに張り合わせる
ことによって前記ベース３０を作製することもできる。
ーンを形成した絶縁性の基板同士を互いに張り合わせる
ことによって前記ベース３０を作製することもできる。
【００２３】さらに、測定極８、対極９の電極パターン
は、測定極４、対極５のパターンと必ずしも同一である
必要はなく、例えば図５に示すようなパターンを用いる
こともできる。
は、測定極４、対極５のパターンと必ずしも同一である
必要はなく、例えば図５に示すようなパターンを用いる
こともできる。
【００２４】次に、上記電極系（測定極４、対極５）上
に酵素としてグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．１．
３．４；以下ＧＯＤと略す）および電子受容体としてフ
ェリシアン化カリウムを親水性高分子としてカルボキシ
メチルセルロ−ス（以下ＣＭＣと略す）の０．５wt％水
溶液に溶解させた混合水溶液を滴下し、５０℃の温風乾
燥器中で１０分間乾燥させて反応層２０を形成した。
に酵素としてグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．１．
３．４；以下ＧＯＤと略す）および電子受容体としてフ
ェリシアン化カリウムを親水性高分子としてカルボキシ
メチルセルロ−ス（以下ＣＭＣと略す）の０．５wt％水
溶液に溶解させた混合水溶液を滴下し、５０℃の温風乾
燥器中で１０分間乾燥させて反応層２０を形成した。
【００２５】このように親水性高分子、酵素および電子
受容体の混合溶液を一度に滴下、乾燥させることによっ
て製造工程を簡略化させることができる。
受容体の混合溶液を一度に滴下、乾燥させることによっ
て製造工程を簡略化させることができる。
【００２６】上記のようにして反応層２０を形成した
後、カバー１３、１７およびスペーサー１２、１６を図
２、図３中、一点鎖線で示すような位置関係をもって接
着した。カバーおよびスペーサーに高分子などの透明な
材料を用いると、反応層の状態や試料液の導入状況を外
部から極めて容易に確認することが可能である。
後、カバー１３、１７およびスペーサー１２、１６を図
２、図３中、一点鎖線で示すような位置関係をもって接
着した。カバーおよびスペーサーに高分子などの透明な
材料を用いると、反応層の状態や試料液の導入状況を外
部から極めて容易に確認することが可能である。
【００２７】また、カバーを装着すると、カバーとスペ
ーサーと絶縁性基板によって出来る空間部の毛細管現象
によって、試料液はセンサ先端の試料供給孔１４、１８
に接触させるだけの簡易操作で容易に前記空間部へ導入
される。
ーサーと絶縁性基板によって出来る空間部の毛細管現象
によって、試料液はセンサ先端の試料供給孔１４、１８
に接触させるだけの簡易操作で容易に前記空間部へ導入
される。
【００２８】なお、試料液の供給をより円滑にするため
には、さらにレシチンの有機溶媒溶液を試料供給部から
反応層にわたる部位に展開し、乾燥させることでレシチ
ン層を形成するとよい。
には、さらにレシチンの有機溶媒溶液を試料供給部から
反応層にわたる部位に展開し、乾燥させることでレシチ
ン層を形成するとよい。
【００２９】前記レシチン層を設けた場合には、絶縁性
の基板１とカバー１３、１７とスペーサー１２、１６に
よって生じる空間部が毛細管現象を発現し得ない程度の
大きさとなる場合においても、試料液の供給が可能とな
る。
の基板１とカバー１３、１７とスペーサー１２、１６に
よって生じる空間部が毛細管現象を発現し得ない程度の
大きさとなる場合においても、試料液の供給が可能とな
る。
【００３０】上記のように作製したグルコースセンサに
試料液としてグルコースとアスコルビン酸の混合水溶液
１０μｌを試料供給孔１４、１８より供給した。試料液
は空気孔１５、１９部分までそれぞれ達し、反応層２０
が溶解する。
試料液としてグルコースとアスコルビン酸の混合水溶液
１０μｌを試料供給孔１４、１８より供給した。試料液
は空気孔１５、１９部分までそれぞれ達し、反応層２０
が溶解する。
【００３１】次に対極９を基準にして測定極８に＋１Ｖ
を印加し、５秒後の電流値Ｉ0を測定した。測定極８、
対極９上には酵素および電子受容体は存在しないため、
Ｉ0は試料液中に存在するアスコルビン酸の酸化電流で
ある。また、測定極８、対極９上には物質拡散を抑制す
るような親水性高分子などがないため、試料液供給後す
ぐにＩ0を得ることができる。
を印加し、５秒後の電流値Ｉ0を測定した。測定極８、
対極９上には酵素および電子受容体は存在しないため、
Ｉ0は試料液中に存在するアスコルビン酸の酸化電流で
ある。また、測定極８、対極９上には物質拡散を抑制す
るような親水性高分子などがないため、試料液供給後す
ぐにＩ0を得ることができる。
【００３２】一方、測定極４、対極５上では溶解した反
応層２０中のＧＯＤによりグルコースが酸化され、フェ
リシアン化カリウムが還元されてフェロシアン化カリウ
ムが生成する。さらに、前記フェリシアン化カリウムは
アスコルビン酸によっても還元される。
応層２０中のＧＯＤによりグルコースが酸化され、フェ
リシアン化カリウムが還元されてフェロシアン化カリウ
ムが生成する。さらに、前記フェリシアン化カリウムは
アスコルビン酸によっても還元される。
【００３３】試料液を供給してから１分後に対極５を基
準として測定極４に＋０．５Ｖを印加し、５秒後の電流
値Ｉ1を測定した。Ｉ1は上記２種類の還元反応によって
生成したフェロシアン化カリウムが酸化される際の酸化
電流である。Ｉ1およびＩ0より算出したグルコース濃度
は、アスコルビン酸濃度にかかわらず試料液中に含まれ
るグルコース量とよく一致した。
準として測定極４に＋０．５Ｖを印加し、５秒後の電流
値Ｉ1を測定した。Ｉ1は上記２種類の還元反応によって
生成したフェロシアン化カリウムが酸化される際の酸化
電流である。Ｉ1およびＩ0より算出したグルコース濃度
は、アスコルビン酸濃度にかかわらず試料液中に含まれ
るグルコース量とよく一致した。
【００３４】２種類の電極系を絶縁性の基板の異なる面
上に配置したことにより、ＧＯＤなどの反応層構成物質
が測定極８上に移動することはなく、精度のよい定量が
可能であった。
上に配置したことにより、ＧＯＤなどの反応層構成物質
が測定極８上に移動することはなく、精度のよい定量が
可能であった。
【００３５】（実施例２）図６は本発明のバイオセンサ
の別の一実施例として作製したグルコースセンサの断面
図である。
の別の一実施例として作製したグルコースセンサの断面
図である。
【００３６】ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁
性の基板１に、スクリーン印刷により実施例１と同様に
してベース３０を形成した。
性の基板１に、スクリーン印刷により実施例１と同様に
してベース３０を形成した。
【００３７】測定極４、対極５上に実施例１と同様にし
て、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムとＣＭＣの混合水
溶液を滴下、乾燥して反応層２０を形成した。つぎに、
測定極８、対極９上にフェリシアン化カリウムとＣＭＣ
の混合水溶液を滴下、乾燥させてフェリシアン化カリウ
ム−ＣＭＣ層２１を形成した。さらに実施例１と同様に
して、カバー１３、１７およびスペーサー１２、１６と
共に一体化してグルコースセンサを作製した。
て、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムとＣＭＣの混合水
溶液を滴下、乾燥して反応層２０を形成した。つぎに、
測定極８、対極９上にフェリシアン化カリウムとＣＭＣ
の混合水溶液を滴下、乾燥させてフェリシアン化カリウ
ム−ＣＭＣ層２１を形成した。さらに実施例１と同様に
して、カバー１３、１７およびスペーサー１２、１６と
共に一体化してグルコースセンサを作製した。
【００３８】上記のように作製したグルコースセンサに
試料液としてグルコースとアスコルビン酸の混合水溶液
１０μｌを試料供給孔１４、１８より供給した。試料液
は空気孔１５、１９部分まで達し、反応層２０とフェリ
シアン化カリウム−ＣＭＣ層２１が溶解する。
試料液としてグルコースとアスコルビン酸の混合水溶液
１０μｌを試料供給孔１４、１８より供給した。試料液
は空気孔１５、１９部分まで達し、反応層２０とフェリ
シアン化カリウム−ＣＭＣ層２１が溶解する。
【００３９】測定極８、対極９上では、試料液にフェリ
シアン化カリウム−ＣＭＣ層２１が溶解し、試料液中の
アスコルビン酸によってフェリシアン化カリウムが還元
される。試料液を供給して１０秒後に対極９を基準にし
て測定極８に＋０．５Ｖを印加し、５秒後の電流値を測
定したところ、試料液中のアスコルビン酸濃度に比例し
た。
シアン化カリウム−ＣＭＣ層２１が溶解し、試料液中の
アスコルビン酸によってフェリシアン化カリウムが還元
される。試料液を供給して１０秒後に対極９を基準にし
て測定極８に＋０．５Ｖを印加し、５秒後の電流値を測
定したところ、試料液中のアスコルビン酸濃度に比例し
た。
【００４０】一方、測定極４、対極５上では、試料液に
反応層２０が溶解する。反応層２０中のフェリシアン化
カリウムは、試料液中のアスコルビン酸による還元と、
試料液中のグルコースがＧＯＤによって酸化される際に
受ける還元の、２種類の還元反応を受けて、フェロシア
ン化カリウムが生成する。
反応層２０が溶解する。反応層２０中のフェリシアン化
カリウムは、試料液中のアスコルビン酸による還元と、
試料液中のグルコースがＧＯＤによって酸化される際に
受ける還元の、２種類の還元反応を受けて、フェロシア
ン化カリウムが生成する。
【００４１】試料液を供給してから１分後に対極５を基
準として測定極４に＋０．５Ｖを印加し、５秒後の電流
値Ｉを測定した。
準として測定極４に＋０．５Ｖを印加し、５秒後の電流
値Ｉを測定した。
【００４２】Ｉはアスコルビン酸との反応によって生成
したフェロシアン化カリウムが酸化される際の酸化電流
とグルコースがＧＯＤによって酸化された際に還元され
て生成したフェロシアン化カリウムが酸化される際の酸
化電流の和である。
したフェロシアン化カリウムが酸化される際の酸化電流
とグルコースがＧＯＤによって酸化された際に還元され
て生成したフェロシアン化カリウムが酸化される際の酸
化電流の和である。
【００４３】測定極８、対極９における応答より試料液
中のアスコルビン酸濃度を定量し、Ｉより得られるフェ
ロシアン化カリウム量とより、試料液中のグルコース濃
度を算出することができた。
中のアスコルビン酸濃度を定量し、Ｉより得られるフェ
ロシアン化カリウム量とより、試料液中のグルコース濃
度を算出することができた。
【００４４】測定極８、対極９によって前記酸化電流を
測定する際には、測定極８、対極９上にＧＯＤが存在す
ると正確な定量ができない。したがって、本発明のよう
に両電極系を基板の異なる面上にそれぞれ形成すること
によってＧＯＤの測定極８上への移動を完全に防ぐこと
ができ、その結果、高精度な測定が可能となる （実施例３）本発明のバイオセンサの別の一実施例とし
て、糖センサについて説明する。
測定する際には、測定極８、対極９上にＧＯＤが存在す
ると正確な定量ができない。したがって、本発明のよう
に両電極系を基板の異なる面上にそれぞれ形成すること
によってＧＯＤの測定極８上への移動を完全に防ぐこと
ができ、その結果、高精度な測定が可能となる （実施例３）本発明のバイオセンサの別の一実施例とし
て、糖センサについて説明する。
【００４５】以下、糖センサの作製方法について図７を
参照しながら説明する。実施例１と同様にして図４に示
したベース３０を作製した。次に、ＧＯＤ、フェリシア
ン化カリウムおよびＣＭＣの混合水溶液を上記２組の電
極系のうち片方の電極系（測定極４、対極５）上に滴下
し、乾燥させて反応層２０を形成した。
参照しながら説明する。実施例１と同様にして図４に示
したベース３０を作製した。次に、ＧＯＤ、フェリシア
ン化カリウムおよびＣＭＣの混合水溶液を上記２組の電
極系のうち片方の電極系（測定極４、対極５）上に滴下
し、乾燥させて反応層２０を形成した。
【００４６】さらに、酵素としてフルクトースデヒドロ
ゲナーゼ（ＥＣ１．１．９９．１１；以下ＦＤＨと略
す）、電子受容体としてフェリシアン化カリウムおよび
親水性高分子としてヒドロキシエチルセルロース（以
下、ＨＥＣと略す）を緩衝液（ｐＨ＝４．５）に溶解さ
せた混合水溶液をもう一方の電極系（測定極８、対極
９）上に滴下し、乾燥させてＦＤＨ反応層２２を形成し
た。さらに実施例１と同様にして、カバーおよびスペー
サーと共に一体化して糖センサを作製した。
ゲナーゼ（ＥＣ１．１．９９．１１；以下ＦＤＨと略
す）、電子受容体としてフェリシアン化カリウムおよび
親水性高分子としてヒドロキシエチルセルロース（以
下、ＨＥＣと略す）を緩衝液（ｐＨ＝４．５）に溶解さ
せた混合水溶液をもう一方の電極系（測定極８、対極
９）上に滴下し、乾燥させてＦＤＨ反応層２２を形成し
た。さらに実施例１と同様にして、カバーおよびスペー
サーと共に一体化して糖センサを作製した。
【００４７】このようにして作製した糖センサに試料液
としてグルコースとフルクトースの混合水溶液１０μｌ
を試料供給孔１４、１８より供給し、１分後に対極５を
基準にして測定極４に＋０．５Ｖを、２分後に対極９を
基準にして測定極８に＋０．５Ｖを印加し、それぞれ５
秒後の電流値を測定した。
としてグルコースとフルクトースの混合水溶液１０μｌ
を試料供給孔１４、１８より供給し、１分後に対極５を
基準にして測定極４に＋０．５Ｖを、２分後に対極９を
基準にして測定極８に＋０．５Ｖを印加し、それぞれ５
秒後の電流値を測定した。
【００４８】反応層２０を配置した電極系（測定極４、
対極５）においてはグルコース濃度に対応した電流値が
得られ、ＦＤＨ反応層２２を配置した電極系（測定極
８、対極９）においてはフルクトース濃度に対応した電
流値が得られた。
対極５）においてはグルコース濃度に対応した電流値が
得られ、ＦＤＨ反応層２２を配置した電極系（測定極
８、対極９）においてはフルクトース濃度に対応した電
流値が得られた。
【００４９】試料液に反応層２０およびＦＤＨ反応層２
２が溶解すると、試料液中の基質は最終的に酵素によっ
て酸化される。そこでの電子移動によってフェリシアン
化カリウムがフェロシアン化カリウムに還元される。次
に、上記の一定電圧の印加により、生成したフェロシア
ン化カリウムが酸化される際の酸化電流が得られ、この
電流値は試料液中の基質濃度に対応した。
２が溶解すると、試料液中の基質は最終的に酵素によっ
て酸化される。そこでの電子移動によってフェリシアン
化カリウムがフェロシアン化カリウムに還元される。次
に、上記の一定電圧の印加により、生成したフェロシア
ン化カリウムが酸化される際の酸化電流が得られ、この
電流値は試料液中の基質濃度に対応した。
【００５０】反応層２０に用いたＧＯＤと、反応層２２
に用いたＦＤＨは、最大の酵素活性が得られるｐＨ条件
が異なる。このように、最適なｐＨ条件は用いる酵素の
種類によって一般に異なることが多い。
に用いたＦＤＨは、最大の酵素活性が得られるｐＨ条件
が異なる。このように、最適なｐＨ条件は用いる酵素の
種類によって一般に異なることが多い。
【００５１】前記両反応層が基板の同一面上に配置され
た場合には、ＦＤＨ反応層中に含まれる緩衝剤成分が試
料液内拡散によってＧＯＤを含む反応層中に移動し、最
適ｐＨ条件が得られないことも有り得る。さらに、酵素
についても試料液内拡散によって複数の電極系上へ移動
する可能性があるため、必ず固定化等によって酵素が移
動しない条件設定が必要となり、そのためセンサ構成が
制限を受ける場合がある。
た場合には、ＦＤＨ反応層中に含まれる緩衝剤成分が試
料液内拡散によってＧＯＤを含む反応層中に移動し、最
適ｐＨ条件が得られないことも有り得る。さらに、酵素
についても試料液内拡散によって複数の電極系上へ移動
する可能性があるため、必ず固定化等によって酵素が移
動しない条件設定が必要となり、そのためセンサ構成が
制限を受ける場合がある。
【００５２】本実施例のように、異なる酵素を含有した
反応層を絶縁性の基板の異なる面上に配置することによ
って、それぞれの反応層が試料液に溶解した際に各反応
層の構成要素が相互に移動することを防ぐことができ、
各電極系上のｐＨを容易に最適なものに設定するととも
に酵素の試料液内拡散を自由にさせることができる。
反応層を絶縁性の基板の異なる面上に配置することによ
って、それぞれの反応層が試料液に溶解した際に各反応
層の構成要素が相互に移動することを防ぐことができ、
各電極系上のｐＨを容易に最適なものに設定するととも
に酵素の試料液内拡散を自由にさせることができる。
【００５３】上記糖センサに果汁を試料液として供給し
てセンサ応答を測定したところ、果汁中のグルコースお
よびフルクトースを精度よく定量することができた。
てセンサ応答を測定したところ、果汁中のグルコースお
よびフルクトースを精度よく定量することができた。
【００５４】本実施例では互いに異なる酵素を用いて、
試料液中の複数の基質成分について定量するバイオセン
サに関して述べたが、絶縁性の基板の異なる面上に同一
の酵素を用いた反応層を具備したバイオセンサを構成す
ることも可能である。この場合は、試料液中の同一の基
質を定量するため、例えば、各電極系において得られる
酸化電流値の平均値より基質の定量を実施でき、より精
度の高い測定が可能となる。
試料液中の複数の基質成分について定量するバイオセン
サに関して述べたが、絶縁性の基板の異なる面上に同一
の酵素を用いた反応層を具備したバイオセンサを構成す
ることも可能である。この場合は、試料液中の同一の基
質を定量するため、例えば、各電極系において得られる
酸化電流値の平均値より基質の定量を実施でき、より精
度の高い測定が可能となる。
【００５５】なお、上記実施例においては反応層２０、
フェリシアン化カリウム−ＣＭＣ層２１、ＦＤＨ反応層
２２は電極系表面に接して形成する方法について述べた
が、必ずしもその必要はない。カバーおよびスペーサー
と一体化する場合には、カバーとスペーサーと絶縁性の
基板とによって電極系上部に空間部が形成される。前記
カバー、スペーサー、絶縁性の基板の前記空間部の壁面
に相当する部位であれば適当な場所に反応層を形成する
ことができる。センサに供給された試料液は前記空間部
を満たすため、反応層を溶解することが可能である。
フェリシアン化カリウム−ＣＭＣ層２１、ＦＤＨ反応層
２２は電極系表面に接して形成する方法について述べた
が、必ずしもその必要はない。カバーおよびスペーサー
と一体化する場合には、カバーとスペーサーと絶縁性の
基板とによって電極系上部に空間部が形成される。前記
カバー、スペーサー、絶縁性の基板の前記空間部の壁面
に相当する部位であれば適当な場所に反応層を形成する
ことができる。センサに供給された試料液は前記空間部
を満たすため、反応層を溶解することが可能である。
【００５６】上記実施例ではグルコースとフルクトース
の定量法について示したが、本発明はアルコールセン
サ、乳酸センサ、コレステロールセンサ、アミノ酸セン
サなど酵素反応の関与する系に広く用いることができ
る。
の定量法について示したが、本発明はアルコールセン
サ、乳酸センサ、コレステロールセンサ、アミノ酸セン
サなど酵素反応の関与する系に広く用いることができ
る。
【００５７】上記実施例では酵素としてＧＯＤ、ＦＤＨ
を用いたが、これ以外に、インベルターゼ、ムタロター
ゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレ
ステロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、ア
ミノ酸オキシダーゼ等も用いることができる。
を用いたが、これ以外に、インベルターゼ、ムタロター
ゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレ
ステロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、ア
ミノ酸オキシダーゼ等も用いることができる。
【００５８】上記実施例では親水性高分子としてカルボ
キシメチルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロー
スを用いたが、これらに限定されることはなく、他のセ
ルロース誘導体、具体的には、ヒドロキシプロピルセル
ロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチル
ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルエチル
セルロースを用いてもよく、さらには、ポリビニルピロ
リドン、ポリビニルアルコール、ゼラチンおよびその誘
導体、アクリル酸およびその塩、メタアクリル酸および
その塩、スターチおよびその誘導体、無水マレイン酸お
よびその塩を用いても同様の効果が得られた。
キシメチルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロー
スを用いたが、これらに限定されることはなく、他のセ
ルロース誘導体、具体的には、ヒドロキシプロピルセル
ロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチル
ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルエチル
セルロースを用いてもよく、さらには、ポリビニルピロ
リドン、ポリビニルアルコール、ゼラチンおよびその誘
導体、アクリル酸およびその塩、メタアクリル酸および
その塩、スターチおよびその誘導体、無水マレイン酸お
よびその塩を用いても同様の効果が得られた。
【００５９】一方、電子受容体としては、上記実施例に
示したフェリシアン化カリウム以外に、ｐ−ベンゾキノ
ン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フ
ェロセン誘導体なども使用できる。
示したフェリシアン化カリウム以外に、ｐ−ベンゾキノ
ン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フ
ェロセン誘導体なども使用できる。
【００６０】また、上記実施例において酵素および電子
受容体については試料液に溶解する方式について示した
が、これに制限されることはなく、固定化によって試料
液に不溶化させた場合にも適用することができる。
受容体については試料液に溶解する方式について示した
が、これに制限されることはなく、固定化によって試料
液に不溶化させた場合にも適用することができる。
【００６１】また、上記実施例では、測定極と対極のみ
の二極電極系について述べたが、参照極を加えた三電極
方式にすれば、より正確な測定が可能である。
の二極電極系について述べたが、参照極を加えた三電極
方式にすれば、より正確な測定が可能である。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よればセンサ応答に妨害を与えるような還元性の物質が
含まれる試料液についても、妨害物除去の前処理をする
ことなく高精度な測定をすることができる。さらに、試
料液中の複数成分について同時に高精度な定量を実施す
ることができる。
よればセンサ応答に妨害を与えるような還元性の物質が
含まれる試料液についても、妨害物除去の前処理をする
ことなく高精度な測定をすることができる。さらに、試
料液中の複数成分について同時に高精度な定量を実施す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例のグルコースセンサの断面図
【図２】同グルコースセンサの反応層を除き、上方向か
らみた分解斜視図
らみた分解斜視図
【図３】同グルコースセンサの反応層を除き、下方向か
らみた分解斜視図
らみた分解斜視図
【図４】同グルコースセンサを上方向からみたベース平
面図
面図
【図５】本発明のバイオセンサに用いるベースの別の一
例を示す平面図
例を示す平面図
【図６】本発明のバイオセンサの別の実施例として作製
したグルコースセンサの断面図
したグルコースセンサの断面図
【図７】本発明のバイオセンサのさらに別の実施例とし
て作製した糖センサの断面図
て作製した糖センサの断面図
１ 絶縁性の基板 ２、３、６、７ リード ４、８ 測定極 ５、９ 対極 １０、１２ 絶縁層 １２、１６ スペーサー １３、１７ カバー １４、１８ 試料供給孔 １５、１９ 空気孔 ２０ 反応層 ２１ フェリシアン化カリウム−ＣＭＣ層 ２２ ＦＤＨ反応層 ３０ ベース
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁性の基板と、前記絶縁性の基板の異
なる面上に形成された複数組の電極系と、前記絶縁性の
基板上に直接または間接的に形成された反応層とからな
り、前記反応層が少なくとも酵素と親水性高分子と電子
受容体とを含有することを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項２】 絶縁性の基板の面のうち反応層が形成さ
れていない面上に、電子受容体を設置したことを特徴と
する請求項１記載のバイオセンサ。 - 【請求項３】 絶縁性の基板と、前記絶縁性の基板の異
なる面上に形成された複数組の電極系と、前記絶縁性の
基板上に直接または間接的に形成された複数の反応層と
を備え、前記複数の反応層がそれぞれ少なくとも酵素と
親水性高分子と電子受容体とを含有することを特徴とす
るバイオセンサ。 - 【請求項４】 複数の反応層中に含有される酵素または
酵素の組合せが、互いに異なることを特徴とする請求項
３記載のバイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4282844A JP2658769B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-21 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-272293 | 1991-10-21 | ||
| JP27229391 | 1991-10-21 | ||
| JP4282844A JP2658769B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-21 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196596A JPH05196596A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2658769B2 true JP2658769B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=26550127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4282844A Expired - Lifetime JP2658769B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-21 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658769B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7312087B2 (en) | 2000-01-11 | 2007-12-25 | Clinical Micro Sensors, Inc. | Devices and methods for biochip multiplexing |
| EP1246699B1 (en) * | 2000-01-11 | 2007-01-03 | Clinical Micro Sensors, Inc. | Cartridge comprising a biochip |
| EP1541998B1 (en) | 2002-07-25 | 2011-05-18 | ARKRAY, Inc. | Sample analyzing method and sample analyzing device |
| DE10234819A1 (de) * | 2002-07-31 | 2004-02-19 | Roche Diagnostics Gmbh | Testvorrichtung zur Untersuchung einer biologischen Probenflüssigkeit |
| EP1396717A1 (en) | 2002-09-03 | 2004-03-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biosensor and measuring method using the same |
| EP1642124B1 (en) * | 2003-06-20 | 2017-11-29 | Roche Diabetes Care GmbH | Electrochemical biosensors |
| CA2543961A1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-19 | Lifescan Scotland Limited | Electrochemical test strip for reducing the effect of direct and mediated interference current |
| CA2548440C (en) * | 2003-12-04 | 2016-01-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of measuring blood component, sensor used in the method, and measuring device |
| CN100432663C (zh) * | 2003-12-04 | 2008-11-12 | 松下电器产业株式会社 | 血细胞比容(Hct)的测定方法及该方法中使用的传感器和测定装置 |
| CN103353475B (zh) | 2004-05-21 | 2017-03-01 | 埃葛梅崔克斯股份有限公司 | 电化学电池和生产电化学电池的方法 |
| JP2008073736A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Toray Ind Inc | レーザー加工方法、およびバイオセンサ用電極の製造方法 |
| JP4722977B2 (ja) | 2008-08-27 | 2011-07-13 | シャープ株式会社 | 検出器具、分析装置、検出方法および検出器具の制御方法 |
| US9980897B2 (en) | 2010-04-30 | 2018-05-29 | Dow Corning Toray Co., Ltd. | Organopolysiloxane and powder treatment agent, preparation for external use and cosmetic comprising the same |
| TWI513978B (zh) * | 2012-06-08 | 2015-12-21 | Hmd Biomedical Inc | 檢測試片、檢測裝置及檢測方法 |
| GB201419799D0 (en) * | 2014-11-06 | 2014-12-24 | Inside Biometrics Ltd | A test device and method of using a test device |
| JP6925933B2 (ja) * | 2017-10-25 | 2021-08-25 | アークレイ株式会社 | アスコルビン酸測定用電極およびバイオセンサ |
| CN110902645A (zh) * | 2018-09-18 | 2020-03-24 | 深圳正峰印刷有限公司 | 一种生物电信号传感器的印刷工艺 |
| JP7512855B2 (ja) * | 2020-11-12 | 2024-07-09 | オムロンヘルスケア株式会社 | 電解液分析用試験片、試験片製造方法および電解液分析装置 |
| CN115684317A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-02-03 | 东莞市源凯电气有限公司 | 嘌呤检测模组及方法 |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP4282844A patent/JP2658769B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05196596A (ja) | 1993-08-06 |
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