JPH04343065A - バイオセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、隔膜式過酸化水素電極
型のバイオセンサに関し、更に詳しく言えば、隔膜をシ
リコンゴム等の疎水性材質から構成し、且つこの隔膜に
より電極を被覆した構成により電極面積を大きくするこ
とで、水溶性の妨害物質の影響を小さくし且つ感度の優
れたバイオセンサに関する。本発明は、臨床検査、化学
、食品工業、環境計測等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来のバイオセンサとしては、電極をガ
ラス、プラスチック等の電極支持筒に、電解液とともに
入れ、電極の端面を親水性の隔膜で被覆した構造の過酸
化水素電極に酵素固定化膜を装着したものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、従来の上記
バイオセンサでは、親水性の隔膜を使用しているので、
被測定液中の水溶性の妨害物質（アスコルビン酸、尿酸
等）が隔膜内部に浸透し、電極上で誤差電流として検出
され、正確な測定ができなかった。また、電極の端面だ
けを検出部としているので、電極本体の大きさに比べて
小さな電極面積しか得られず、感度が低く、小型化がで
きなかった。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、水溶性の妨害物質の影響が小さくて正確な測定が可
能で、且つ感度に優れた隔膜式過酸化水素電極型のバイ
オセンサを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本第１発明の、内部電解
液をもつ隔膜式過酸化水素電極型のバイオセンサは、疎
水性の過酸化水素透過性筒体と、該筒体内に保持される
電極と電解液と、該筒体の外側に配設される酵素固定化
膜と、を有することを特徴とする。また、本第３発明の
バイオセンサは、例えば、第６図に示すように、凹部を
有する絶縁基板７と、該凹部内に配設、充填される電極
１、２と電解液（緩衝液）６と、該凹部上に配設され上
記電解液を密封する疎水性の過酸化水素透過性膜８と、
該過酸化水素透過性膜上に積層される酵素固定化膜４と
、を有する積層型構成とすることもできる。

【０００６】上記過酸化水素透過性筒体又は過酸化水素
透過性膜としては、被測定水溶液中の水溶性妨害物質（
アルコルビン酸等）を透過させず且つ発生する過酸化水
素を透過させるような疎水性材質からなればよく、例え
ば、シリコンゴム及びその他のテフロン膜等とすること
ができる。また、使用する酵素は被測定物質（例えばグ
ルコース等）との相関において種々選択される。そして
、酵素固定化膜の形態としては、膜状（層状も含む。）
となっておればよい。従って、この酵素を担持、固定す
る基材としては、膜状となるものであればよく、特に限
定されず、例えば、不織布、セルロースアセテート等と
することができるし、更に、直接、筒体等の表面に担持
させることもできる。

【０００７】

【作用】本発明においては、電極が疎水性の過酸化水素
透過性筒体等で覆われているため、発生する過酸化水素
はこの筒体若しくは膜を透過して電極上まで拡散するが
、被測定液中の水溶性の妨害物質が電極上まで拡散でき
ないので、正確な測定ができる。また、この過酸化水素
透過性筒体等及び酵素固定化膜が電極全体を覆うので、
全体を検出部とした構成となり、そのため電極面積が大
きくなり、感度を向上させることができる。更に、この
過酸化水素透過性筒体を用いる場合は、電極支持筒とし
ての機能も同時に有する。

【０００８】

【発明の効果】以上のように、本発明の過酸化水素電極
型のバイオセンサを用いれば、水溶性の妨害物質の影響
が小さな正確な測定ができ、また感度に優れたものとす
ることができる。また、この過酸化水素透過性筒体を用
いる場合は、電極支持筒としての機能も同時に有するの
で、安定して電極を同時に保持できるとともに、全体を
検出部とした構成とすることができるので、センサの小
型化が容易となる。更に、過酸化水素透過性筒体又は過
酸化水素透過性膜の材料としてシリコンゴムを用いる場
合は、柔軟性及び弾力性に優れるので、種々の形状に設
計でき、また、相手材形状に自由に合わせることもでき
る。

【０００９】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
。 実施例１ 本実施例は、妨害物質に対する選択性を比較例１と比較
しつつ検討したものである。本実施例１の隔膜式過酸化
水素電極型グルコースセンサは、図１（縦断面図）及び
図２（横断面図）に示すように、シリコンゴムチューブ
３と、このチューブ１の両端を閉じるシリコン栓５と、
この中に保持される電極（作用極１と対極２）と電解液
６と、このチューブ３の外側に配設される酵素固定化不
織布（膜）４とからなる。このセンサは、以下のように
して作製された。

【００１０】まず、シリコンゴムチューブ（直径；２ｍ
ｍφ、長さ；ｌ１５ｍｍ、肉厚；５０μｍ）に緩衝液（
リン酸緩衝液、ｐＨ＝７．０）を入れ、一端をシリコン
栓５で封止する。次に、一対の電極として１ｍｍφの白
金線１、２を２本用意し、１本の白金線２にナイロンネ
ット９を巻き、白金線１、２が互いに直接接触しない様
にしてシリコンゴムチューブ３内に挿入する。シリコン
ゴムチューブ３のもう一端からリード１１、２１を取り
出し、他方の開口部を同様にシリコン栓５で封止する。 その後、所定の不織布を５％グルコースオキシダーゼ溶
液に浸漬し、その後グルタルアルデヒドで固定化処理を
行った、そして、この酵素が固定化された不織布４をシ
リコンゴムチューブ３の外側全体に巻きつけて、グルコ
ースセンサを構成した。

【００１１】本発明の妨害物質（アスコルビン酸及び尿
酸）に対する選択性を調べるため、作用極に＋６００ｍ
Ｖの定電位を印加し、電流値を測定した。この場合、グ
ルコース（１００ｍｇ／ｄｌ）だけの場合の検出電流値
（実施例１の場合は０．２０μＡ、比較例１の場合は０
．１８μＡ）を１００とし、これにアスコルビン酸１０
ｍｇ／ｄｌを添加した場合、尿酸１０ｍｇ／ｄｌを添加
した場合の各々を百分率で示した。尚、比較例１として
は、隔膜として親水性の酢酸セルロース膜を用いたグル
コースセンサを用いた。これらの結果を表１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１の結果に示すように、実施例１のセン
サにおいては、アスコルビン酸及び尿酸の影響が全くな
かったが、比較例１においては、各々４０％及び４５％
も影響を示した。

【００１４】実施例２ 本実施例は、電極端面だけを検出部としたセンサ（比較
例２）と本発明のセンサとの感度の比較を行ったもので
ある。本実施例で用いたセンサは実施例１と同じグルコ
ースセンサである。比較例２のセンサとしては、図３に
示すように、、実施例１で用いた２本の白金線（φ１ｍ
ｍ、ｌ１０ｍｍ）１、２をガラス管（直径；３ｍｍφ、
長さ；ｌ１５ｍｍ）１０内に挿入し、白金線１の端面に
シリコンゴム膜８を装着し、この膜８の外側に酵素固定
化膜（実施例１で用いた酵素固定化不織布）４を配置し
た構成のものを用いた。尚、電極本体の大きさは、実施
例２、比較例２ともにほとんど同じである。上記両セン
サを用いて、グルコース１００ｍｇ／ｄｌ及び３００ｍ
ｇ／ｄｌに対する応答電流値を測定して、感度を比較し
た結果を表２に示す。

【００１５】

【表２】

【００１６】表２の結果によれば、本実施例２では、シ
リコンゴムチューブで電極全体を被覆し、且つこのチュ
ーブの全表面上に酵素固定膜を被覆したので、電極全体
を検出部とすることができ、広い電極面積が確保できた
。一方、比較例２では、電極の端面だけを検出部とする
ものである。従って、本実施例２のセンサは、比較例２
のセンサと比べて感度が５〜６倍向上した。また、この
シリコンゴムチューブが電極支持筒の役割をも兼ねてい
る。

【００１７】尚、本発明においては、上記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
上記実施例では白金電極を用いたが、金、カーボン、金
属酸化物等の電極でもよい。また、上記のように、電極
支持筒としてシリコンゴムチューブを使用する場合は、
柔軟性、弾力性があるので、バイオセンサの形状はどの
様にでも設計可能である。例えば、図５に示すように長
尺形状としこれを螺旋状に巻いたり、また図５に示すよ
うにＵ字形状としたり、目的、用途に応じて種々の曲管
状その他の形状とすることができる。更に、酵素固定膜
を配設する位置、場所も、筒体等の全表面上であっても
よいが、図４に示すようにその所望部分であってもよい
。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のグルコースセンサの縦断面図である
。

【図２】実施例１のグルコースセンサの横断面図である
。

【図３】比較例２のグルコースセンサの縦断面図である
。

【図４】長尺曲管形状のバイオセンサの説明図である。

【図５】Ｕ字型管形状のバイオセンサの縦断面図である
。

【図６】絶縁基板上に電極、内部電解液、過酸化水素透
過性膜及び酵素固定化膜を積層したバイオセンサの説明
断面図である。

【符号の説明】

１　　作用極 ２　　対極 ３　　過酸化水素透過性筒体 ４　　酵素固定化膜 ５　　シリコン栓 ６　　緩衝液 ７　　絶縁基板 ８　　過酸化水素透過性膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内部電解液をもつ隔膜式過酸化水素電
   極型のバイオセンサにおいて、疎水性の過酸化水素透過
   性筒体と、該筒体内に保持される電極と電解液と、該筒
   体の外側に配設される酵素固定化膜と、を有することを
   特徴とするバイオセンサ。
2. 【請求項２】　　上記過酸化水素透過性筒体はシリコン
   ゴムからなる請求項１記載のバイオセンサ。
3. 【請求項３】　　内部電解液をもつ隔膜式過酸化水素電
   極型のバイオセンサにおいて、凹部を有する絶縁基板と
   、該凹部内に配設、充填される電極と電解液と、該凹部
   上に配設され上記電解液を密封する疎水性の過酸化水素
   透過性膜と、該過酸化水素透過性膜上に積層される酵素
   固定化膜と、を有することを特徴とするバイオセンサ。
4. 【請求項４】　　上記過酸化水素透過性膜はシリコンゴ
   ムからなる請求項３記載のバイオセンサ。