JPH01253648A - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
- Publication number
- JPH01253648A JPH01253648A JP63080829A JP8082988A JPH01253648A JP H01253648 A JPH01253648 A JP H01253648A JP 63080829 A JP63080829 A JP 63080829A JP 8082988 A JP8082988 A JP 8082988A JP H01253648 A JPH01253648 A JP H01253648A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- hydrophilic polymer
- electrode system
- biosensor
- layer
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、種々の微量の生体試料中の特定成分について
、試料液を希釈することなく迅速かつ簡便に定量するこ
とのできるバイオセンサに関する。
、試料液を希釈することなく迅速かつ簡便に定量するこ
とのできるバイオセンサに関する。
従来の技術
従来、血液などの生体試料中の特定成分について、試料
液の希釈や攪拌などを行なう事なく簡易に定量しうる方
式として、特開昭61−294351号公報に記載のバ
イオセンサを提案した(第5図)。このバイオセンサは
、絶縁性の基板1上にスクリーン印刷等の方法でカーボ
ンなどからなる電極系8 (8’)、9 (9’ )、
10 (10’)を形成し、この上を酸化還元酵素と電
子受容体を担持した多孔体12で覆い保持枠11とカバ
ー13で全体を一体化したものである。試料液を多孔体
上へ滴下すると、多孔体に担持されている酸化還元酵素
と電子受容体が試料液に溶解し、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。反応終了
後、この還元された電子受容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。
液の希釈や攪拌などを行なう事なく簡易に定量しうる方
式として、特開昭61−294351号公報に記載のバ
イオセンサを提案した(第5図)。このバイオセンサは
、絶縁性の基板1上にスクリーン印刷等の方法でカーボ
ンなどからなる電極系8 (8’)、9 (9’ )、
10 (10’)を形成し、この上を酸化還元酵素と電
子受容体を担持した多孔体12で覆い保持枠11とカバ
ー13で全体を一体化したものである。試料液を多孔体
上へ滴下すると、多孔体に担持されている酸化還元酵素
と電子受容体が試料液に溶解し、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。反応終了
後、この還元された電子受容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。
発明が解決しようとする課題
この様な従来の構成では、電極系を含む基板面の濡れが
必ずしも一様とならないため、多孔体と基板との間ここ
気泡が残り、応答電流に影響を与えたり反応速度が低下
する場合があった。また、試料液中に、電極に吸着しや
すい物質や電極活性な物質が存在するとセンサの応答こ
こ影響がみうけられた。
必ずしも一様とならないため、多孔体と基板との間ここ
気泡が残り、応答電流に影響を与えたり反応速度が低下
する場合があった。また、試料液中に、電極に吸着しや
すい物質や電極活性な物質が存在するとセンサの応答こ
こ影響がみうけられた。
課題を解決するための手段
本発明は上記課題を解決するため、絶縁性の基板上にカ
ーボンを主体とする少くとも測定極と対極からなる電極
系を設け、電極系トに親水性高分子と酸化還元酵素から
なる酵素反応層を備えたものである。
ーボンを主体とする少くとも測定極と対極からなる電極
系を設け、電極系トに親水性高分子と酸化還元酵素から
なる酵素反応層を備えたものである。
さらには、絶縁性の基板上に、カーボンを主体とする少
くとも測定極と対極からなる2絹の電極系を設け、一方
の電極系」二に親水性高分子と酸化還元酵素からなる酵
素反応層を備え、他方の電極系上に親水性高分子層ある
いは親水性高分子と失活させた酸化還元酵素からなる層
を備えたものである。
くとも測定極と対極からなる2絹の電極系を設け、一方
の電極系」二に親水性高分子と酸化還元酵素からなる酵
素反応層を備え、他方の電極系上に親水性高分子層ある
いは親水性高分子と失活させた酸化還元酵素からなる層
を備えたものである。
作用
本発明によれは、極めて容易に精度よく基質濃度を測定
することができ、かつ、保存性に優れたディスポーザア
ルタイブのバイオセンサを構成することができる。
することができ、かつ、保存性に優れたディスポーザア
ルタイブのバイオセンサを構成することができる。
実施例
以下、本発明を実施例により説明する。
(実施例1)
バイオセンサの一例として、グルコースセンサについて
説明する。
説明する。
第1図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であり、第2図はセンサ作
製に用いた電極部分を斜視図で示したものである。
たグルコースセンサの断面図であり、第2図はセンサ作
製に用いた電極部分を斜視図で示したものである。
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ーストを印刷しリード2.
3(3’)を形成する。次に、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、加熱乾燥ずろことによ
り、測定極4、対極5からなる電極系を形成する。さら
に、電極系を部分的に覆い、電極の露出部分の面積を一
定とし、かつリードの不要部を覆うように絶縁性ペース
トを印刷し、加熱処理をして絶f、tJW6を形成する
。
、スクリーン印刷により銀ペーストを印刷しリード2.
3(3’)を形成する。次に、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、加熱乾燥ずろことによ
り、測定極4、対極5からなる電極系を形成する。さら
に、電極系を部分的に覆い、電極の露出部分の面積を一
定とし、かつリードの不要部を覆うように絶縁性ペース
トを印刷し、加熱処理をして絶f、tJW6を形成する
。
次に、4.5 (5′)の露出部分を研磨後、空気中で
100℃にて4時間熱処理を施した。このようにして電
極部分を構成した後、親水性高分子として、カルボキシ
メチルセルロース(以下CMCと略す)の0. 5wt
%水溶液を電極上へ展開、乾燥しCMC5を形成する。
100℃にて4時間熱処理を施した。このようにして電
極部分を構成した後、親水性高分子として、カルボキシ
メチルセルロース(以下CMCと略す)の0. 5wt
%水溶液を電極上へ展開、乾燥しCMC5を形成する。
次に、このCMC層を覆うように、酵素としてグルコー
スオキシダーゼ(COD)をリン酸緩衝液に溶解したも
のを展開し、乾燥させ、CMC−CoD層7を形成した
。
スオキシダーゼ(COD)をリン酸緩衝液に溶解したも
のを展開し、乾燥させ、CMC−CoD層7を形成した
。
この場合、CMCとCODは部分的に混合された状態で
厚さ数ミクロンの薄膜状となっている。
厚さ数ミクロンの薄膜状となっている。
上記のように構成したグルコースセンサのCMC−GO
DHの上へ試料液としてグルコース標準液を10μm滴
下し、滴下1分後に電極間に1■のパルス電圧を印加す
ることにより、測定極なアノード方向へ分極した。
DHの上へ試料液としてグルコース標準液を10μm滴
下し、滴下1分後に電極間に1■のパルス電圧を印加す
ることにより、測定極なアノード方向へ分極した。
添加された試料液は酵素、CMCを溶解し粘調な液体と
なりながら電極面上を速やかに拡がり、気泡の残留は認
められなかった。これは、電極上に予め形成された親水
性高分子層により電極面の濡れが向上したことによるも
のと考えられる。
なりながら電極面上を速やかに拡がり、気泡の残留は認
められなかった。これは、電極上に予め形成された親水
性高分子層により電極面の濡れが向上したことによるも
のと考えられる。
一方、添加された試料液中のグルコースは電極上に担持
されたグルコースオキシダーゼの作用で酸素と反応して
過酸化水素を生成する。そこで、上記のアノード方向へ
の電圧印加により、生成し過酸化水素の酸化電流が得ら
れ、この電流値は基質であるグルコースの濃度に対応す
る。
されたグルコースオキシダーゼの作用で酸素と反応して
過酸化水素を生成する。そこで、上記のアノード方向へ
の電圧印加により、生成し過酸化水素の酸化電流が得ら
れ、この電流値は基質であるグルコースの濃度に対応す
る。
第3図は、上記構成になるセンサの応答特性の一例とし
て、電圧印加5秒後の電流値とグルコース濃度との関係
を示すものであり、極めて良好な応答性が得られた。
て、電圧印加5秒後の電流値とグルコース濃度との関係
を示すものであり、極めて良好な応答性が得られた。
(実施例2)
実施例1と同様にしてスクリーン印刷により、第2図に
示した電極部分と同しもの2組をポリエチレンテレフタ
レートからなる1枚の絶縁性の基板上に近接して形成し
た。次に、2組の電極系の上に実施例1と同様にしてC
MCNを形成した後、一方の電極系のCMC層の上にだ
け前記同様にしてCOD−CMCF’を形成した。
示した電極部分と同しもの2組をポリエチレンテレフタ
レートからなる1枚の絶縁性の基板上に近接して形成し
た。次に、2組の電極系の上に実施例1と同様にしてC
MCNを形成した後、一方の電極系のCMC層の上にだ
け前記同様にしてCOD−CMCF’を形成した。
上記の様にして得られた2組の電極系を有するグルコー
スセンサについて、各々の電極系の上へ種々の濃度のア
スコルビン酸を含むグルコース標準液(200mg/
d l )を滴下し、実施例1と同様に、1分後に1■
の電圧を印加し、5秒後の電流値を測定した。結果を第
4図に示す。CMC−C0D層の電極系の出力をAで、
また、CMC層だけの電極系の出力(ブランク出力)を
Bでそれぞれ示す。図より明らかなように、への出力は
アスコルビン酸の濃度増加とともに増大し、一方Bの出
力も同様な増加がみられる。これはアスコルビン酸に対
する各々の電極系の感度がほぼ等しいことを示している
。これより、両電極系の出力の差(A−B)を検出する
とグルコースに基く電流値が得られる。すなわち、2紺
の電極系を用いることにより電極活性な物質による誤差
を大幅に低減することができる。 この様な効果はアス
コルビン酸以外にも、尿酸などについても認められた。
スセンサについて、各々の電極系の上へ種々の濃度のア
スコルビン酸を含むグルコース標準液(200mg/
d l )を滴下し、実施例1と同様に、1分後に1■
の電圧を印加し、5秒後の電流値を測定した。結果を第
4図に示す。CMC−C0D層の電極系の出力をAで、
また、CMC層だけの電極系の出力(ブランク出力)を
Bでそれぞれ示す。図より明らかなように、への出力は
アスコルビン酸の濃度増加とともに増大し、一方Bの出
力も同様な増加がみられる。これはアスコルビン酸に対
する各々の電極系の感度がほぼ等しいことを示している
。これより、両電極系の出力の差(A−B)を検出する
とグルコースに基く電流値が得られる。すなわち、2紺
の電極系を用いることにより電極活性な物質による誤差
を大幅に低減することができる。 この様な効果はアス
コルビン酸以外にも、尿酸などについても認められた。
この様に、2組の電極系を設け、一方の電極系に親水性
高分子−酵素層、他方の電極系に親水性高分子層だけを
形成して、センサを構成することにより、妨害物質を含
む試料液中の基質濃度を精度よく測定することができる
。
高分子−酵素層、他方の電極系に親水性高分子層だけを
形成して、センサを構成することにより、妨害物質を含
む試料液中の基質濃度を精度よく測定することができる
。
上記において、両方の電極系にCMC−C0D層を形成
した後、一方の電極系についてのみレーザ照射による局
部加熱、紫外線照射などを施すことによりCODを失活
させて、ブランク出力用の電極系としても良い。こうす
ると酵素活性以外は両電極系の構成が同一となり、両電
極系の妨害物質による出力電流をざらによく一致させる
ことができ、センサ検出精度を向上することができる。
した後、一方の電極系についてのみレーザ照射による局
部加熱、紫外線照射などを施すことによりCODを失活
させて、ブランク出力用の電極系としても良い。こうす
ると酵素活性以外は両電極系の構成が同一となり、両電
極系の妨害物質による出力電流をざらによく一致させる
ことができ、センサ検出精度を向上することができる。
また、以上の実施例においては電極部分が測定極と対極
の2電極からなる電極系について述べたが、電極系を銀
/塩化銀を加えた3電極から構成することにより、さら
に精度を向上することができる。電極系を構成する方法
の一例としては、3本の銀リードを基板上に印刷した後
、2本のリード先端部の−Lにだけカーボンペーストを
印刷し、絶縁層をコートした後、銀が露出している残り
1本のリード先端部について、その表面を処理して塩化
銀を形成し、銀/塩化銀電極とするなどかある。
の2電極からなる電極系について述べたが、電極系を銀
/塩化銀を加えた3電極から構成することにより、さら
に精度を向上することができる。電極系を構成する方法
の一例としては、3本の銀リードを基板上に印刷した後
、2本のリード先端部の−Lにだけカーボンペーストを
印刷し、絶縁層をコートした後、銀が露出している残り
1本のリード先端部について、その表面を処理して塩化
銀を形成し、銀/塩化銀電極とするなどかある。
親水性高分子としてはCMCの他にゼラチンやメチルセ
ルロースなども使用でき、デンプン系、カルボキシメチ
ルセルロース系、ゼラチン系、アクリル酸塩系、ビニル
アルコール系、ビニルピロリドン系、無水マレイン酸系
のものが好ましい。
ルロースなども使用でき、デンプン系、カルボキシメチ
ルセルロース系、ゼラチン系、アクリル酸塩系、ビニル
アルコール系、ビニルピロリドン系、無水マレイン酸系
のものが好ましい。
これらの吸水性あるいは水溶性の親水性高分子を適当な
濃度の溶液にしたものを塗布、乾燥することにより、必
要な膜厚の親水性高分子層を電極上に形成することがで
きる。
濃度の溶液にしたものを塗布、乾燥することにより、必
要な膜厚の親水性高分子層を電極上に形成することがで
きる。
さらに、酸化還元酵素としては上記実施例に示したグル
コースオキシダーゼに限定されることはなく、アルコー
ルオキシダーゼやコレステロールオキシダーゼなど種々
の酵素を用いることができ発明の効果 以上のように、本発明のバイオセンサは、電極系上に親
水性高分子と酸化還元酵素からなる酵素反応層を形成す
ることにより、また、さらには2糾の電極系を設け、一
方の電極系上に親水性高分子と酸化還元酵素からなる酵
素反応層を、他方の電極系上に親水性高分子層あるいは
親水性高分子と失活させた酸化還元酵素からなる層をそ
れぞれ形成することにより、信頼性の高い応答を得るこ
とができる。さらに、電子受容体を担持する必要がない
ため、簡略な構成とすることができ、安価で保存性に優
れたバイオセンサを提供することができる。
コースオキシダーゼに限定されることはなく、アルコー
ルオキシダーゼやコレステロールオキシダーゼなど種々
の酵素を用いることができ発明の効果 以上のように、本発明のバイオセンサは、電極系上に親
水性高分子と酸化還元酵素からなる酵素反応層を形成す
ることにより、また、さらには2糾の電極系を設け、一
方の電極系上に親水性高分子と酸化還元酵素からなる酵
素反応層を、他方の電極系上に親水性高分子層あるいは
親水性高分子と失活させた酸化還元酵素からなる層をそ
れぞれ形成することにより、信頼性の高い応答を得るこ
とができる。さらに、電子受容体を担持する必要がない
ため、簡略な構成とすることができ、安価で保存性に優
れたバイオセンサを提供することができる。
第1図は本発明の一実施例であるバイオセンサの断面図
、第2図は電極部分の斜視図、第3図および第4図はバ
イオセンサの応答特性図、第5図は従来のバイオセンサ
の分解斜視図である。 1・・・・・・絶縁性の基板、2. 3. 3’・・・
・・・リード、/L、 9. 9’・・・・・・測定
極、5. 5’、 8. 8’・・・・・・対極、6
・・・・・・絶縁層、7・・・・・・CMC−(’;O
D層、10.10’・・・・・・参照極、11・・・・
・・保持枠、12・・・・・・多孔体、13・・・・・
・カバー。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第3図 第4図 第5図 0tθ π 30 41)アスコルヒン欧
湯湾賓へη〃9 18・
、第2図は電極部分の斜視図、第3図および第4図はバ
イオセンサの応答特性図、第5図は従来のバイオセンサ
の分解斜視図である。 1・・・・・・絶縁性の基板、2. 3. 3’・・・
・・・リード、/L、 9. 9’・・・・・・測定
極、5. 5’、 8. 8’・・・・・・対極、6
・・・・・・絶縁層、7・・・・・・CMC−(’;O
D層、10.10’・・・・・・参照極、11・・・・
・・保持枠、12・・・・・・多孔体、13・・・・・
・カバー。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第3図 第4図 第5図 0tθ π 30 41)アスコルヒン欧
湯湾賓へη〃9 18・
Claims (3)
- (1)絶縁性の基板上に、カーボンを主体とする少くと
も測定極と対極からなる電極系を設け、前記電極系上に
親水性高分子と酸化還元酵素からなる酵素反応層を備え
たことを特徴とするバイオセンサ。 - (2)絶縁性の基板上に、カーボンを主体とする少くと
も測定極と対極からなる2組の電極系を設け、一方の電
極系上に親水性高分子と酸化還元酵素からなる酵素反応
層を備え、他方の電極系上に親水性高分子層あるいは親
水性高分子と失活させた酸化還元酵素からなる層を備え
たことを特徴とするバイオセンサ。 - (3)電極系が、カーボンを主体とする測定極と対極お
よび銀/塩化銀参照極からなる参照極であることを特徴
とする請求項1または2に記載のバイオセンサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080829A JP2502665B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | バイオセンサ |
| EP89904212A EP0359831B2 (en) | 1988-03-31 | 1989-03-30 | Biosensor and process for its production |
| DE68924026T DE68924026T3 (de) | 1988-03-31 | 1989-03-30 | Biosensor und dessen herstellung. |
| PCT/JP1989/000337 WO1989009397A1 (en) | 1988-03-31 | 1989-03-30 | Biosensor and process for its production |
| US07445632 US5120420B1 (en) | 1988-03-31 | 1989-11-27 | Biosensor and a process for preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080829A JP2502665B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01253648A true JPH01253648A (ja) | 1989-10-09 |
| JP2502665B2 JP2502665B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=13729303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63080829A Expired - Lifetime JP2502665B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2502665B2 (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
| JPH05340915A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサおよびそれを用いた測定方法 |
| JPH06109692A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-22 | A & D Co Ltd | 酵素電極 |
| US5332479A (en) * | 1991-05-17 | 1994-07-26 | Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. | Biosensor and method of quantitative analysis using the same |
| JPH08327587A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Nec Corp | バイオセンサ素子の製造方法 |
| US6997343B2 (en) | 2001-11-14 | 2006-02-14 | Hypoguard Limited | Sensor dispensing device |
| JP2006275819A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Cci Corp | バイオセンサ |
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| USRE42567E1 (en) | 1995-11-16 | 2011-07-26 | Lifescan, Inc. | Electrochemical cell |
| JP2013242171A (ja) * | 2012-05-18 | 2013-12-05 | Tanita Corp | 濃度測定装置 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63080829A patent/JP2502665B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| USRE44330E1 (en) | 1995-06-19 | 2013-07-02 | Lifescan Inc. | Electrochemical cell |
| US7431814B2 (en) | 1995-11-16 | 2008-10-07 | Lifescan, Inc. | Electrochemical cell |
| USRE42567E1 (en) | 1995-11-16 | 2011-07-26 | Lifescan, Inc. | Electrochemical cell |
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| US6997343B2 (en) | 2001-11-14 | 2006-02-14 | Hypoguard Limited | Sensor dispensing device |
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