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JPH0694672A - バイオセンサおよびその製造方法 - Google Patents

バイオセンサおよびその製造方法

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Publication number
JPH0694672A
JPH0694672A JP4243043A JP24304392A JPH0694672A JP H0694672 A JPH0694672 A JP H0694672A JP 4243043 A JP4243043 A JP 4243043A JP 24304392 A JP24304392 A JP 24304392A JP H0694672 A JPH0694672 A JP H0694672A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
electrode system
reaction layer
biosensor
lactic acid
Prior art date
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Granted
Application number
JP4243043A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3127599B2 (ja
Inventor
Toshihiko Yoshioka
俊彦 吉岡
Shiro Nankai
史朗 南海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP04243043A priority Critical patent/JP3127599B2/ja
Publication of JPH0694672A publication Critical patent/JPH0694672A/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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
センサおよびその製造方法に関するものであり、簡易な
操作で信頼性の高い測定が可能なバイオセンサを実現す
ることを目的とするものである。 【構成】 絶縁性の基板1上に形成した測定極4と対極
5を主体とする電極系と、親水性高分子と乳酸酸化酵素
と電子受容体を含む反応層とからなるバイオセンサ。さ
らに、絶縁性の基板1上に測定極4と対極5を主体とす
る電極系を設けた後に、前記電極系上に親水性高分子層
を設け、次に乳酸酸化酵素と電子受容体を含む水溶液を
滴下、乾燥させて反応層を形成するバイオセンサの製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【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
きるバイオセンサおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】酵素電極を用いた乳酸の定量方法として
は、酵素に乳酸オキシダーゼ(以下、LODと略す)を
用い、過酸化水素電極と組み合わせた方式が報告されて
いる(医器学、54巻、68ページ、1984年)。上
記機器を用いた測定方法について説明する。LODをア
セチルセルロース膜上に固定化し、表面をポリカーボネ
ート薄膜で被覆した固定化酵素膜と、白金と銀からなる
過酸化水素電極とから酵素電極は構成されている。
【0003】上記測定機器はフローラインを有し、試料
液は緩衝液による混合希釈の後、酸素を含む空気が混入
され、脱泡器を経て前記酵素電極部分へと導入される。
試料液中の乳酸と固定化酵素膜中のLODとが反応する
と同時に過酸化水素が生成する。この過酸化水素の増加
量を、過酸化水素電極によって計ることで乳酸の定量を
行なうものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の測定
方法においては、酵素膜の交換の必要があり、さらに、
ポンプ、混合器、脱泡器などを備えた機器が必要であ
る。従って、フローラインの洗浄などのメンテナンスが
要求され、一定量の試料液を供給するなど、複雑かつ簡
便性に欠けていた。
【0005】本発明は試料液中の乳酸について、高精度
な定量を迅速かつ極めて簡便に実施することのできるバ
イオセンサを提供することを目的としている。
【0006】
【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、絶縁性の基板上に少なくとも測定極と対極
からなる電極系を設け、前記電極系上に親水性高分子と
乳酸酸化酵素と電子受容体を含有する反応層を設置した
構成である。
【0007】
【作用】本発明は上記構成により、反応層が試料液に溶
解し、そこに含まれている乳酸酸化酵素が電極系におい
て酸化還元反応を起し、乳酸の濃度に対応した応答電流
が得られる。よって、簡易操作で高い信頼性を有したバ
イオセンサを得ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
【0009】(実施例1)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乳酸センサの断面図、図2は
反応層を除き、図1の斜め上方向からみた分解斜視図で
ある。
【0010】以下に乳酸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用いて電極系のうち測定極4
を、つづいて絶縁性ペーストからなる絶縁層6を順次印
刷形成した。絶縁層6は測定極4の露出部分の面積(約
1mm2)を一定とし、かつリ−ド2、3を部分的に覆
っている。最後に樹脂バインダーを含む導電性カーボン
ペーストを用いて電極系のうち対極5を印刷形成した。
【0011】次に、前記電極系上に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%水溶液を展開、乾燥させてCMC層を形成し
た。つづいて、前記CMC層上に酵素としてLODおよ
び電子受容体としてフェリシアン化カリウムの混合水溶
液を展開し、温風乾燥器中で乾燥させて反応層7を形成
した。
【0012】上記の反応層形成工程において、LODお
よびフェリシアン化カリウムの混合水溶液を滴下する
と、CMC層は一度溶解し、その後の乾燥過程で酵素な
どと混合された形で反応層7を形成する。しかし、撹拌
等をともなわないため完全な混合状態とはならず、電極
系表面はCMCのみによって被覆された状態となる。す
なわち、酵素および電子受容体などが電極系表面に接触
しないために、電極系表面へのタンパク質の吸着等によ
る電極系の特性変化が起こらず、その結果、高精度なセ
ンサ応答を有するバイオセンサを得ることができる。
【0013】前記のようにして反応層7を形成した後、
カバー9およびスペーサー8を図2中、一点鎖線で示す
ような位置関係をもって接着した。カバーに透明な材料
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。
【0014】また、カバーを装着するとカバーとスペー
サーによって生じ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10に接触させるだけの簡
易操作で容易に反応層部分へ導入される。なお、試料液
の供給をより一層円滑にするためには、さらに必要に応
じてレシチンの有機溶媒溶液を試料供給部から反応層に
かけての面上へ展開し乾燥するとよい。
【0015】さらに、前記レシチンによる処理を実施し
た場合には、前記カバーとスペーサーによって生じる空
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。
【0016】試料液の供給量はカバーとスペーサーによ
って生じる空間容積に依存するため、予め定量する必要
がない。さらに、測定中の試料液の蒸発を最小限に抑え
ることができ、精度の高い測定が可能となる。
【0017】上記のように作製した乳酸センサに試料液
として、乳酸を0.2Mリン酸緩衝液によってpH7付
近に調製した溶液3μlを試料供給孔10より供給し
た。試料液は速やかに空気孔11部分まで達し、電極系
上の反応層が溶解した。
【0018】試料液を供給してから1分後に電極系の対
極5を基準にして測定極4にアノード方向へ+0.5V
のパルス電圧を印加し、5秒後の電流値を測定したとこ
ろ、試料液中の乳酸濃度に比例した応答電流値が得られ
た。
【0019】反応層7が試料液に溶解すると、試料液中
の乳酸はLODによって酸化され、同時にフェリシアン
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、前記のパルス電圧の印加により、生成したフェロシ
アン化カリウムの酸化電流が得られ、この電流値は基質
である乳酸の濃度に対応する。
【0020】上記実施例においては、反応層中にLOD
が4U/cm2、フェリシアン化カリウムが0.65m
g/cm2それぞれ含まれている。この酵素、電子受容
体の含有量について検討したところ、次のような結果が
得られた。
【0021】酵素の量が少なくなると、反応速度が低下
し、測定に長時間を要するなどの影響がみられた。これ
らの点を考慮して検討したところ、LOD含有量として
は、0.2U/cm2以上が好適であった。
【0022】また、フェリシアン化カリウムの含有量と
しては4.1mg/cm2より多くなると平滑なあるい
は十分な強度を持つ反応層を形成できなくなるなどの影
響がみられた。これより、フェリシアン化カリウムの含
有量としては、4.1mg/cm2以下が好適であっ
た。
【0023】なお、上記実施例においては反応層7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。図2のようなカバー9およびスペ
ーサー8と一体化する場合には、カバー9とスペーサー
8と絶縁性の基板1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9、スペーサー8、絶縁性の基板
1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。
【0024】上記実施例では親水性高分子としてCMC
を用いたが、これ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、ヒドロキシエチルセルロー
ス、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。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】さらに、上記実施例では測定極と対極から
なる2電極系について述べたが、参照電極を加えた3電
極系にすると、より精度の高い測定が可能である。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、絶縁性
の基板上に少なくとも測定極と対極からなる電極系を設
け、前記電極系上に親水性高分子と乳酸酸化酵素と電子
受容体を含有する反応層を設けたたことにより、乳酸の
濃度に対応した応答電流が得られるので、簡易操作で高
い信頼性を有したバイオセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のバイオセンサの断面図
【図2】本発明の一実施例のバイオセンサのうち反応層
を除いた分解斜視図
【符号の説明】
1 絶縁性の基板 2、3 リード 4 測定極 5 対極 6 絶縁層 7 反応層 8 スペーサー 9 カバー 10 試料供給孔 11 空気孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性の基板上に形成した測定極と対極を
    主体とする電極系と前記電極系上に形成した反応層を備
    え、前記反応層が少なくとも親水性高分子と酵素と電子
    受容体からなり、前記酵素は乳酸を酸化する能力を有す
    ることを特徴とするバイオセンサ。
  2. 【請求項2】絶縁性の基板上に測定極と対極を主体とす
    る電極系を設けたのち、前記電極系上に親水性高分子層
    を設け、つぎに前記親水性高分子層上に少なくとも乳酸
    酸化酵素と電子受容体を含む水溶液を展開、乾燥させて
    反応層を作成することを特徴とするバイオセンサの製造
    方法。
JP04243043A 1992-09-11 1992-09-11 バイオセンサ Expired - Lifetime JP3127599B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5720862A (en) * 1995-04-07 1998-02-24 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Sensor and production method of and measurement method using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5720862A (en) * 1995-04-07 1998-02-24 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Sensor and production method of and measurement method using the same

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