JPH0354447A - Biosensor and its manufacturing method - Google Patents

Biosensor and its manufacturing method

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JPH0354447A
JPH0354447A JP1274194A JP27419489A JPH0354447A JP H0354447 A JPH0354447 A JP H0354447A JP 1274194 A JP1274194 A JP 1274194A JP 27419489 A JP27419489 A JP 27419489A JP H0354447 A JPH0354447 A JP H0354447A
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Japan
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layer
hydrophilic polymer
electron acceptor
electrode
biosensor
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JP1274194A
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Toshihiko Yoshioka
俊彦 吉岡
Shiro Nankai
史朗 南海
Mariko Kawaguri
真理子 河栗
Mayumi Otani
大谷 真由美
Takashi Iijima
孝志 飯島
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明{表 種々の微量の生体試料中の特定戒分につい
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、及びその製造法に関すん 従来の技術 従棗 血液などの生体試料中の特定或分について、試料
液の希釈や撹拌などを行なうことなく簡易に定量しうる
方式として、以下のようなバイオセンサを提案した(特
願昭63−38156)。
[Detailed description of the invention] Industrial application field of the present invention Conventional technology related to manufacturing method Tonatsu: We proposed the following biosensor as a method that can easily quantify a specific amount in a biological sample such as blood without diluting or stirring the sample solution. (Patent application No. 63-38156).

このバイオセンサ(よ 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
分子層と酸化還元酵素および電子受容体からなる酵素反
応層を形成したものであも試料液を酵素反応層上へ滴下
すると、試料液に酸化還元酵素と電子受容体が溶解し 
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。酵素反応終了柩 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。
This biosensor is one in which an electrode system is formed on an insulating substrate by a method such as screen printing, and an enzyme reaction layer consisting of a hydrophilic polymer layer, an oxidoreductase, and an electron acceptor is formed on the electrode system. When the Amo sample solution is dropped onto the enzyme reaction layer, the oxidoreductase and electron acceptor are dissolved in the sample solution.
An enzymatic reaction progresses with the substrate in the sample solution, and the electron acceptor is reduced. Enzyme reaction completed This reduced electron acceptor is electrochemically oxidized and the oxidation current value obtained at this time is used to determine the substrate concentration in the sample solution.

発明が解決しようとする課題 この様な従来の構戒でば バイオセンサが作戒された時
点ですでに酸化還元酵素と電子受容体が接触しているた
△ 高湿度雰囲気中や光照射条件下におかれると酵素活
性の失活がみられ 安定した応答が得られなかっ1, 
 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に影響がみうけられ
tも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数 絶縁性の基板上に 
少くとも測定極と対極からなる電極系を設(ナ、前記電
極系上に 親水性高分子と酸化還元酵素からる第1の層
と親水性高分子からなる第2の層および電子受容体を含
む第3の層からなる反応層を設けたものであも さらに 絶縁性の基板上に 少くとも測定極と対極から
なる電極系を設けた眞 前記電極系上に親水性高分子と
酸化還元酵素からなる第1の層を形5!2,L  次に
親水性高分子の有機溶媒溶液を前記第1の層上に展開し
て親水性高分子からなる第2の層を形成し さらに電子
受容体の有機溶媒分散液を第2の層上に展開して電子受
容体を含む第3の層を形成することによりバイオセンサ
を製造するものであも 作用 本発明によれば 極めて容易に精度よく基質濃度を測定
することができ、かス 保存性に優れたディスポーザブ
ルタイプのバイオセンサを構戒することができも 実施例 以下、本発明を実施例により説明すも (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
説明すも 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も 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を形成すも 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 加熱乾燥することにより、測定
極4、対極5からなる電極系を形威すも さらに 電極
系を部分的に覆L\ 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 加熱処理をして絶縁層6を形威すも次に 4、 
5の露出部分を研磨眞 空気中で100℃にて4時間熱
処理を施し1,  このようにして電極部分を構威した
徽 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
上へ展阻 乾燥させてCMC層を形威すも 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(以下CODと略す)をリン酸緩衝液(pH=5.
  6)あるいは水に溶解したものを展開し 乾燥させ
、C .M C−G O D層7を形成しtも この場
合、C MC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。さらに このCMC
−GOD層上を完全に覆うようにして、ポリビニルピロ
リドン(以下PVPと略す)の1%エタノール溶液を展
開し 乾燥させ、PVP層8を形戊し九 このPVP層
の上へ 界面活性剤であるレシチンの1%トルエン溶液
中に電子受容体であるフエリシアン化カリウムの微結晶
を混ぜたものを滴下、展開し 乾燥させることによって
フェリシアン化カリウムーレシチン層9を形成した こ
こでレシチンはフエリシアン化カリウムをトルエン熔媒
中に均一に分散させる役割を果たす。このフェリシアン
化カリウムーレシチン層を形戒する際の溶媒としてPV
Pが難溶性を示すトルエンを用いることによって、フエ
リシアン化カリウムーレシチン溶液をPVP層上に一様
に広げることが可能となり、その結抵 均一なフェリシ
アン化カリウムーレシチン層を得ることができt,この
ように電子受容体を含む第3の層を展開する際の溶媒と
して、第2の層を構戒する親水性高分子が難溶性を示す
溶媒を用いると、極めて均一性の高い第3の層を形戒す
ることが可能となもしかし この場合、第3の層は第2
の層上全面に形戊されるたム 電極系上の電子受容体量
を酵素反応に必要とされる最小限量に厳密に制御するの
は困難であも 上記のようにして構威したグルコースセンサに試料液と
してグルコース標準液を10μ1滴下し1分後に対極を
基準にして測定極にアノード方向へ+0.6Vのパルス
電圧を印加L,,5秒後の電流を測定した 試料液を滴
下すると、まずフェリシアン化カリウムーレシチン層が
グルコース標準液に溶解す4  PVP層(よ 試料溶
液が達すると瞬時に溶解し これがCMC−GOD層に
達してグルコースが酸化されると同時にフェリシアン化
カリウムがフエロシアン化カリウムに還元されもそこで
、上記のパルス電圧の印加により、生或したフエ口シア
ン化カリウムの濃度に基づく酸化電流が得られ この電
流値は基質であるグルコースの濃度に対応した 上記の
方法で作威したグルコースセンサと、該グルコースセン
サのうち親水性高分子からなる第2の層を設けなかった
ものの2種類について乾燥状態で35t,30日間の保
存試験を行なっt:o  試料液としてグルコース標準
液( 9 0 mg/di)を用いて30日後のセンサ
応答をみたとこ& 第2の層を設けなかったものは応答
にばらつきがみられ そのCv値は5.3となったパP
VPからなる第2の層を設けたもののCv値は2.5と
極めて良好な値が得られ1, また グルコースの標準液を滴下して応答電流を測定し
たとコ&  9 0 0mg/di (0.0 5モル
/1)以上という高濃度まで良好な直線関係が得られた
 さらに 上記のグルコースセンサに血液サンプルを1
0μ1滴下して1分後の応答電流を測定したところ非常
に再現性のよい応答が得られた(実施例2) ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性基板上に 
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
した電極部分と同じものを形成した さらに実施例1と
同様にしてCMC−GOD凰 およびPVP層を形成し
tラ  このPVP層の上へ 界面活性剤であるレシチ
ンの0,5%エタノール溶液中に電子受容体であるフエ
リシアン化カリウムの微結晶を混ぜたものを滴下、展開
し 乾燥させることによってフエリシアン化カリウムー
レシチン層を形戊した このフエリシアン化カリウムー
レシチン層を形成する際の溶媒としてPVPが容易に溶
解するエタノールを用いることによって、フエリシアン
化力リウムーレシチン層をPVP層上の一点に集中的に
展開することができたこれ(上 後から添加したフエリ
シアン化カリウムとレシチンの分散媒であるエタノール
がすみやかにPVP層に吸収されたために フエリシア
ン化カリウムとレシチンがPVP上で広がることなく滴
下点に集中的に層を形戒したからであも このように 
センサの測定電極上に集中して均一なフエリシアン化カ
リウムーレシチン層を構成することが可能となり、必要
最小限量を展開するだけで安定な応答が得られるセンサ
を作或することができた このように電子受容体を含む第3の層を展開する際の溶
媒として、第2層を構成する親水性高分子が易溶性を示
す溶媒を用いると、電極系上等の目標とされる点に集中
して均一な第3の層を形戒することが可能となり、展開
量も必要最小限で済ませることができも しかしこの場
合、第2の層が第3の層の展開溶媒を吸収することが必
要とされるので、その吸収可能な溶媒量を越えた場合に
は 均一な第3の層が得られなくなも 上記のようにして構戒したグルコースセンサに試料液と
してグルコース標準液を10μ1滴下し滴下1分後に電
極間に+0.6Vのパルス電圧を印加L 5秒後の電流
を測定した 実施例lと同様にグルコースの濃度に対応
した応答電流値が得られ これについてL  9 0 
0mg/di (o,o 5モル/l)以上という高濃
度まで良好な直線関係が得られた 血液を試料液として
用いた場合にも非常に再現性のよい応答が得られtラ さらに 実施例lと同様にして親水性高分子からなる第
2の層を設けたものと設けなかったものの2種類につい
て乾燥状態で35′tA 30日間の保存試験を行なり
tラ  全血を試料液として、 30日後の応答をみた
とこ,”),PVPからなる第2の層を設けたものにつ
いては極めて良好なCv値が得られた (実施例3) 実施例lまたは2の方法によって製作したセンサに カ
バーをつけた このカバーの分解斜視図を第3図に示す
。カバー13及びスペーサーlOは高分子材料からなり
、カバー、スペーサー、電極系の印刷された基板は図中
破線で示すような位置関係をもって接着した このよう
にして構威されたカバー付きセンサでζよ スペーサー
の端開口部l2またはカバーの円形穴部14から試料液
を導入することが可能であも 上記のように構成したグルコースセンサの先端の導入口
を試料液(ヒト全血)に接触させると、試料液は開口部
より内部へすみやかに導入されカバーとスペーサーで囲
まれた空間部l1は気泡が生或することなく試料液で満
たされた さらにカバーやスペーサなど、空間部を構戒
する部材の表面を界面活性剤で予め処理して親水性とす
ることにより、より円滑な試料液の導入が可能となつ起
 親水性処理の方法として{上 例えば以下のような方
法によっても0.5〜1秒で吸液が完了するなどの十分
な効果が得られた すなわ板 ポリエチレンテレフタレ
ートからなる絶縁性基板上に実施例lまたは2のように
して第1から第3の層までを形戊し この第3の層上か
ら端開口部l2に相当する絶縁性基板上まで、 レシチ
ンの0.  5wt%トルエン溶液を滴下、展肌 乾燥
することによって端開口部から反応層表面までを親水性
処理することができた この効果{よ 親水性材料からなるカバー、あるいはさ
らに親水性材料からなるスペーサーを用いて作或した場
合にも得られ1, このようにカバーを設けると、カバー内の試料液の蒸発
を最小限に抑えることができた それによって、周囲の
湿度等による影響を受けることなく、簡詠 迅速かつ高
精度にグルコース濃度を測定することが可能となり丸 
さらに カバー内の容積を小さくすることによって、試
料液量及びセンサを構成する物質担持量を微量にするこ
とができt4 (実施例4) ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性基板上べ 
実施例lと同様にしてスクリーン印刷により第2図に示
した電極部分と同じものを形戊した さらに実施例1と
同様にしてCMC−COD恩 およびPVP層を形戒し
?Q+  このPVP層の上へ 界面活性剤であるレシ
チンの0、5%エタノール溶液中に電子受容体であるフ
エリシアン化カリウムの微結晶とPVPを混ぜたものを
滴下、展開し 乾燥させることによってフェリシアン化
カリウムーレシチン−PVP層を形戊した エタノール
溶媒中において、フエリシアン化カリウムはレシチンに
よって分散されている力交 そのままでは均一な溶液を
得HLs  そこ玄 この溶液にPVPのような親水性
高分子を添加することによって溶液の均一性をより高吹
 一定濃度のフェリシアン化カリウム溶液を簡易な操作
で展開することができた さらに この親水性高分子添
加によって乾燥状態でより強固で剥離し難い薄膜の形成
ができ、安定したセンサの作或が可能となった上記のよ
うにして構成したグルコースセンサに実施例3と同様に
してカバーをつ{ナ、試料液としてグルコース標準液を
lOμ1滴下獣 滴下1分後に電極間に+0.6Vのパ
ルス電圧を印加L5秒後の電流を測定しtも  実施例
lと同様にグルコースの濃度に対応した応答電流値が得
られ これニツいてL  9 0 0mg/di (0
.0 5モル/1)以上という高濃度まで良好な直線関
係が得られた血液を試料液として用いた場合にも非常に
再現性のよい応答が得られ九 従来の構戊で(よ センサが作或された時点ですでにC
OD−CMC層とフェリシアン化カリウムーレシチン層
とが接触していたたべ 保存性能を高めることが難しか
った しかし 前記実施例1、2または3で用いたPV
Pからなる親水性高分子層(上 乾燥状態においてCO
D−CMC層とフェリンアン化カリウムーレシチン層と
を完全に分離する役目を果たしており、このことがセン
サ保存性の向上に大きな効果をもたらせていもさらに 
この親水性高分子層は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場合においてk 安定な
センサ応答を確保するのに極めて有効であも 血液を試
料液として前記グルコースセンサでグルコース濃度を測
定した場合にL 試料液の粘度等に拘らず安定したセン
サ応答が得られ九 上記実施例l、 2、 3または4では第1の層ではC
MCを、第2の層および第3の層にPVPをそれぞれ親
水性高分子として用いたバ これらに限定されることな
く、 ビニルアルコール久 セルロース久 ビニルビロ
リドン爪 ゼラチン久 アクリル酸塩久 デンブン久 
無水マレイン酸爪アクリルアミド爪 メタクリレート樹
脂などをそれぞれ用いても同様の効果が得られた 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戊することができる
Problems to be Solved by the Invention With this conventional structure, the oxidoreductase and electron acceptor are already in contact when the biosensor is prepared. When exposed to water, enzyme activity was deactivated and a stable response could not be obtained1.
In addition, the presence of a substance that easily adsorbs to the electrode or a substance that is active on the electrode in the sample solution will affect the response of the sensor. above
An electrode system consisting of at least a measurement electrode and a counter electrode is provided (a first layer consisting of a hydrophilic polymer and an oxidoreductase, a second layer consisting of a hydrophilic polymer, and an electron acceptor are provided on the electrode system). In addition, an electrode system consisting of at least a measurement electrode and a counter electrode is provided on an insulating substrate, and a hydrophilic polymer and an oxidoreductase are provided on the electrode system. A first layer made of a hydrophilic polymer of the form 5!2,L is then spread on the first layer to form a second layer made of a hydrophilic polymer, and then an electron-accepting layer is formed. According to the present invention, a biosensor is produced by spreading an organic solvent dispersion of the body on a second layer to form a third layer containing an electron acceptor. A disposable type biosensor that can measure substrate concentration and has excellent storage stability can be used. As an example, a glucose sensor will be explained. Fig. 1 is a cross-sectional view of a glucose sensor manufactured as an example of the biosensor of the present invention, and Fig. 2 is a perspective view of the electrode portion used for manufacturing the sensor. Silver paste is printed on an insulating substrate 1 made of polyethylene terephthalate by screen printing, and leads 2,
3. Next, by printing a conductive carbon paste containing a resin binder and heating and drying it, an electrode system consisting of a measurement electrode 4 and a counter electrode 5 is formed.Furthermore, the electrode system is partially covered with L\ electrode. Print an insulating paste so that the area of the exposed part of the lead is constant and cover unnecessary parts of the lead, and heat-treat it to form the insulating layer 6.Next, 4.
The exposed part of 5 was polished and then heat treated in air at 100°C for 4 hours.The electrode part was constructed in this way.As a hydrophilic polymer, 0.5wt of carboxymethyl cellulose (hereinafter abbreviated as CMC) was used. % aqueous solution was spread on the electrode and dried to form a CMC layer.Next, glucose oxidase (hereinafter abbreviated as COD) was added as an enzyme to a phosphate buffer solution (pH=5.
6) Alternatively, spread the solution dissolved in water and dry it.C. In this case, CMC and COD are partially mixed to form a thin film having a thickness of several microns. Furthermore, this CMC
- Spread a 1% ethanol solution of polyvinylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as PVP) on the GOD layer completely, dry it, and form the PVP layer 8. A mixture of microcrystals of potassium ferricyanide, which is an electron acceptor, was added dropwise to a 1% toluene solution of lecithin, spread, and dried to form potassium ferricyanide-lecithin layer 9. Here, lecithin is potassium ferricyanide dissolved in toluene. It plays the role of uniformly dispersing the liquid. PV is used as a solvent when forming this potassium ferricyanide-lecithin layer.
By using toluene in which P is poorly soluble, it is possible to uniformly spread the potassium ferricyanide-lecithin solution on the PVP layer, and a uniform potassium ferricyanide-lecithin layer can be obtained. If a solvent in which the hydrophilic polymer that forms the second layer is poorly soluble is used as a solvent for developing the third layer containing electron acceptors, it is possible to form a third layer with extremely high uniformity. In this case, the third layer is the second layer.
Although it is difficult to strictly control the amount of electron acceptors on the electrode system to the minimum amount required for the enzyme reaction, the glucose sensor constructed as described above After 1 minute, a pulse voltage of +0.6V was applied to the measurement electrode in the anode direction with reference to the counter electrode, and the current was measured after 5 seconds.When the sample solution was dropped, First, the potassium ferricyanide-lecithin layer dissolves in the glucose standard solution. When the sample solution reaches the 4 PVP layer, it instantly dissolves. This reaches the CMC-GOD layer, where glucose is oxidized and at the same time potassium ferricyanide is reduced to potassium ferrocyanide. However, by applying the pulse voltage described above, an oxidation current based on the concentration of the produced potassium cyanide was obtained, and this current value corresponded to the concentration of the substrate glucose. Among these glucose sensors, two types of glucose sensors without a second layer made of a hydrophilic polymer were subjected to a storage test for 35 tons and 30 days in a dry state, and a glucose standard solution (90 mg/ When looking at the sensor response after 30 days using di), there was variation in response for those without the second layer, and the Cv value was 5.3.
The Cv value of the second layer made of VP was 2.5, which was an extremely good value1, and the response current was measured by dropping a standard solution of glucose. A good linear relationship was obtained up to a high concentration of 0.05 mol/1) or more.
When we measured the response current 1 minute after adding 0μ1 drop, a response with very good reproducibility was obtained (Example 2) on an insulating substrate made of polyethylene terephthalate.
In the same manner as in Example 1, the same electrode portion as shown in FIG. 2 was formed by screen printing.Furthermore, in the same manner as in Example 1, a CMC-GOD layer and a PVP layer were formed on top of this PVP layer. A mixture of microcrystals of potassium ferricyanide, an electron acceptor, was added dropwise to a 0.5% ethanol solution of lecithin, a surfactant, spread, and dried to form a potassium ferricyanide-lecithin layer. - By using ethanol in which PVP is easily dissolved as a solvent when forming the lecithin layer, it was possible to develop the ferricyanide lecithin layer in a concentrated manner at one point on the PVP layer. This may be because the ethanol, which is a dispersion medium for the added potassium ferricyanide and lecithin, was quickly absorbed into the PVP layer, and the potassium ferricyanide and lecithin did not spread on the PVP, but formed a layer concentrated at the dropping point. to
It became possible to form a concentrated and uniform potassium ferricyanide-lecithin layer on the measurement electrode of the sensor, and it was possible to create a sensor that could obtain a stable response just by deploying the minimum necessary amount. If a solvent in which the hydrophilic polymer constituting the second layer is easily soluble is used as the solvent for developing the third layer containing the electron acceptor, the electron acceptor can be concentrated on the target point such as the electrode system. However, in this case, it is necessary for the second layer to absorb the developing solvent of the third layer. Therefore, if the amount of solvent that can be absorbed exceeds the amount of solvent that can be absorbed, a uniform third layer may not be obtained. Therefore, add 10μ1 drop of glucose standard solution as a sample solution to the glucose sensor prepared as described above. One minute after dropping, a pulse voltage of +0.6V was applied between the electrodes.The current was measured after 5 seconds.As in Example 1, a response current value corresponding to the concentration of glucose was obtained.
A good linear relationship was obtained up to a high concentration of 0 mg/di (o, o 5 mol/l) or higher.Even when blood was used as the sample solution, a very reproducible response was obtained. In the same manner as above, two types of samples, one with and without the second layer made of hydrophilic polymer, were subjected to a 30-day storage test in a dry state. Whole blood was used as the sample solution. Looking at the response after 30 days, we found that the sensor with the second layer made of PVP had an extremely good Cv value (Example 3). An exploded perspective view of this cover with the cover attached is shown in Figure 3. The cover 13 and spacer IO are made of polymer material, and the cover, spacer, and substrate on which the electrode system is printed have a positional relationship as shown by the broken line in the figure. It is possible to introduce the sample liquid from the end opening l2 of the spacer or the circular hole 14 of the cover in the sensor with the cover thus constructed. When the inlet at the tip of the is brought into contact with the sample liquid (human whole blood), the sample liquid is quickly introduced into the interior through the opening, and the space l1 surrounded by the cover and spacer is filled with the sample liquid without the formation of air bubbles. In addition, hydrophilic treatment enables smoother introduction of sample liquid by pre-treating the surfaces of parts such as covers and spacers with surfactants to make them hydrophilic. For example, the following method also achieved sufficient effects such that liquid absorption was completed in 0.5 to 1 second. In other words, Example 1 or Shape the first to third layers as in step 2, and drop a 0.5 wt% toluene solution of lecithin from the top of the third layer to the top of the insulating substrate corresponding to the end opening l2, and spread the surface. By drying, the area from the end opening to the surface of the reaction layer could be made hydrophilic. 1. By providing a cover in this way, it was possible to minimize the evaporation of the sample solution inside the cover. This enabled the measurement of glucose concentration quickly and with high accuracy without being affected by ambient humidity, etc. It becomes possible to measure the circle
Furthermore, by reducing the volume inside the cover, it is possible to reduce the amount of sample liquid and the amount of substances that make up the sensor carried to a very small amount.t4 (Example 4)
The same electrode portion as shown in FIG. 2 was formed by screen printing in the same manner as in Example 1. Furthermore, the CMC-COD layer and PVP layer were formed in the same manner as in Example 1. Q+ On top of this PVP layer, a mixture of microcrystals of potassium ferricyanide, which is an electron acceptor, and PVP is dropped into a 0.5% ethanol solution of lecithin, which is a surfactant, spread, and dried to form potassium ferricyanide. In an ethanol solvent formed with a lecithin-PVP layer, potassium ferricyanide is dispersed by lecithin. By adding a hydrophilic polymer such as PVP to this solution, a homogeneous solution can be obtained. Improved uniformity of the solution A potassium ferricyanide solution with a constant concentration could be developed with simple operations.Additionally, the addition of this hydrophilic polymer made it possible to form a thin film that was stronger and more difficult to peel off in the dry state, resulting in a stable solution. The sensor was now able to be constructed.A cover was attached to the glucose sensor constructed as described above in the same manner as in Example 3, and 10μ1 of the glucose standard solution was added as a sample solution.After 1 minute of the drop, a voltage of +0 was applied between the electrodes. A pulse voltage of .6 V was applied, and the current was measured after 5 seconds, and the response current value corresponding to the glucose concentration was obtained as in Example 1.
.. Even when blood with a good linear relationship was obtained up to a high concentration of 0.5 mol/1) or more was used as the sample liquid, a very reproducible response was obtained. Already C at the time of
However, since the OD-CMC layer and the potassium ferricyanide-lecithin layer were in contact with each other, it was difficult to improve the storage performance of the PV used in Examples 1, 2, or 3.
Hydrophilic polymer layer consisting of P (top) CO in dry state
It plays the role of completely separating the D-CMC layer and the potassium ferrinanide-lecithin layer, and although this has a great effect on improving the sensor storage life,
This hydrophilic polymer layer is extremely effective in ensuring a stable sensor response when there are substances that easily adsorb to the electrode or electrode active substances in the sample solution.The glucose sensor uses blood as a sample solution. When measuring the glucose concentration at L, a stable sensor response was obtained regardless of the viscosity of the sample liquid, etc. In Examples 1, 2, 3, or 4 above, the first layer
MC is used as the second layer and PVP is used as the hydrophilic polymer in the third layer, respectively.
Similar effects were obtained by using maleic anhydride nails, acrylamide nails, methacrylate resin, etc.A solution of these water-absorbing or water-soluble hydrophilic polymers at an appropriate concentration is applied.By drying, the required A hydrophilic polymer layer of a certain thickness can be formed on the electrode.

上記実施例では電子受容体を分散させるのにレシチンを
用いた力曳 この他にポリエチレングリコールアルキル
フエニルエーテ/t<  オレイン凱 ボリオキシエチ
レングリセリン脂肪酸エステ/k  シクロデキストリ
ンなど、酵素活性に影響を与えないものであれば特に制
限されることばな賎また・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バ 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も電極
構成材料としては上記実施例に示したカーボンに限定さ
れることはなく、白全 金などの貴金属や金属酸化物な
ども使用でき4  −X  電子受容体として(よ 上
記実施例に示したフエリシアン化カリウム以外E  p
−ペンゾキノン、フエナジンメトサルフエート、フエロ
センなども使用できる。
In the above example, lecithin was used to disperse the electron acceptors. In addition, polyethylene glycol alkyl phenyl ether/t < olein kai polyoxyethylene glycerin fatty acid ester/k cyclodextrin, etc. In addition, in the above example, a two-electrode system with only a measuring electrode and a counter electrode was described, but a three-electrode system with a reference electrode added would enable more accurate measurements. The material for constituting the mirror electrode is not limited to the carbon shown in the above examples, and noble metals such as platinum gold and metal oxides can also be used as electron acceptors (as shown in the above examples). E p other than potassium ferricyanide
-Penzoquinone, phenazine methosulfate, ferrocene, etc. can also be used.

さらに 酵素として上記実施例のグルコースオキシダー
ゼ以外に アルコールオキシダーゼ、コレステロールオ
キシダーゼ等を用いれば アルコ−ルセンサ、コレステ
ロールセンサなどにも用いることができも 発明の効果 以上のように 本発明のバイオセンサ(友 乾燥状態に
おいて酸化還元酵素層と電子受容体層を完全に分離する
ことで、センサの保存性をより高めるという効果が得ら
れも さらに 生体戒分に適用した場合などにみられる
電極応答に影響を与えるタンパク等の物質の影響を受け
ることなく、安定でより正確な測定が可能となん
Furthermore, if alcohol oxidase, cholesterol oxidase, etc. are used as the enzyme in addition to the glucose oxidase in the above embodiment, the biosensor of the present invention (in a dry state) can also be used for alcohol sensors, cholesterol sensors, etc. By completely separating the oxidoreductase layer and the electron acceptor layer, it is possible to improve the shelf life of the sensor. It is possible to perform stable and more accurate measurements without being affected by substances such as

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例であるバイオセンサの断面阻
 第2図は電極部分の斜視は 第3図はカバー付きバイ
オセンサの分解斜視図であも1・・・絶縁性の基楓2,
3・・・リード、 4・・・測定凰 5・・・対振 6
・・・絶縁凰 7・・・CMC−GOD凰 8・ PV
PJi  9−・・フエリシアン化カリウムーレシチン
H  to・・・スペーサ− 11・・・空間敵l2・
・・端間口訊 13・・・カバー 14・・・カバー円
形穴龜 綿縛柱の基板 3−J−ド ”JIl 定極. n オ1 絶 縁屑 こt−1c−6(H)層 FVP畳 7−リシアン化カリツムーレシテ/層 3 2 3 j g +1 4  7 第3図 /4
Fig. 1 shows a cross-sectional view of a biosensor that is an embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a perspective view of an electrode portion. Fig. 3 shows an exploded perspective view of a biosensor with a cover. 2,
3...Lead, 4...Measurement screen 5...Counter vibration 6
・・・Insulation 凰 7...CMC-GOD 凰 8・PV
PJi 9-...Potassium ferricyanide-lecithin H to...Spacer- 11...Space enemy l2.
・・End opening 13・Cover 14・Cover Circular hole-cotton-bound pillar substrate 3-J-de”JIl Constant pole. Tatami 7-Ricyanized Karitsumureshite/Layer 3 2 3 j g +1 4 7 Fig. 3/4

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁性の基板上に設けた少くとも測定極と対極か
らなる電極系と、前記電極系上に設けた反応層を具備し
、前記反応層が親水性高分子と酸化還元酵素からなる第
1の層と親水性高分子からなる第2の層および電子受容
体を含む第3の層からなることを特徴とするバイオセン
サ。
(1) An electrode system comprising at least a measurement electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer provided on the electrode system, the reaction layer comprising a hydrophilic polymer and an oxidoreductase. A biosensor comprising a first layer, a second layer made of a hydrophilic polymer, and a third layer containing an electron acceptor.
(2)電子受容体を含む第3の層が少なくとも電子受容
体と親水性高分子からなることを特徴とする請求項1記
載のバイオセンサ。
(2) The biosensor according to claim 1, wherein the third layer containing an electron acceptor comprises at least an electron acceptor and a hydrophilic polymer.
(3)電極系の上に、酵素反応層を内側に含むようにカ
バーを設置した請求項1または2に記載のバイオセンサ
(3) The biosensor according to claim 1 or 2, further comprising a cover placed over the electrode system so as to contain the enzyme reaction layer inside.
(4)親水性高分子がセルロース系、ビニルピロリドン
系、ゼラチン系、アクリル酸塩系、ビニルアルコール系
、デンプン系、無水マレイン酸系、アクリルアミド系、
メタクリレート樹脂から選ばれたものである請求項1、
2または3に記載のバイオセンサ。
(4) The hydrophilic polymer is cellulose-based, vinylpyrrolidone-based, gelatin-based, acrylate-based, vinyl alcohol-based, starch-based, maleic anhydride-based, acrylamide-based,
Claim 1, wherein the resin is selected from methacrylate resins.
3. The biosensor according to 2 or 3.
(5)絶縁性の基板上に、少くとも測定極と対極からな
る電極系を設けた後、前記電極系上に親水性高分子と酸
化還元酵素からなる第1の層を形成し、次に親水性高分
子の有機溶媒溶液を前記第1の層上に展開して親水性高
分子からなる第2の層を形成し、さらに電子受容体の有
機溶媒分散液を第2の層上に展開して電子受容体を含む
第3の層を形成することを特徴とするバイオセンサの製
造法。
(5) After providing an electrode system consisting of at least a measurement electrode and a counter electrode on an insulating substrate, a first layer consisting of a hydrophilic polymer and an oxidoreductase is formed on the electrode system, and then An organic solvent solution of a hydrophilic polymer is spread on the first layer to form a second layer made of a hydrophilic polymer, and an organic solvent dispersion of an electron acceptor is further spread on the second layer. A method for producing a biosensor, comprising: forming a third layer containing an electron acceptor.
(6)電子受容体を含む第3の層を展開する際の溶媒と
して、第2層を構成する親水性高分子が難溶性もしくは
易溶性を示す溶媒を用いることを特徴とする請求項5記
載のバイオセンサの製造法。
(6) As a solvent for developing the third layer containing an electron acceptor, a solvent in which the hydrophilic polymer constituting the second layer is poorly soluble or easily soluble is used. Biosensor manufacturing method.
(7)親水性高分子を溶解した有機溶媒中に電子受容体
を分散し、これを第2の層上に展開して電子受容体と親
水性高分子を含む第3の層を形成することを特徴とする
請求項5記載のバイオセンサの製造法。
(7) Dispersing an electron acceptor in an organic solvent in which a hydrophilic polymer is dissolved and spreading this on the second layer to form a third layer containing the electron acceptor and the hydrophilic polymer. The method for manufacturing a biosensor according to claim 5, characterized in that:
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