JPH10185860A - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JPH10185860A JPH10185860A JP8343568A JP34356896A JPH10185860A JP H10185860 A JPH10185860 A JP H10185860A JP 8343568 A JP8343568 A JP 8343568A JP 34356896 A JP34356896 A JP 34356896A JP H10185860 A JPH10185860 A JP H10185860A
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- substrate
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定極と対極を含む電極系上に、酸化還元酵
素や電子受容体を含む反応層を設けたバイオセンサにお
いて、電極部とリード部をカーボンで形成した場合に、
作用極のリードの一部が試料溶液に接触し、測定結果に
誤差を与えるのを防止し、特定化合物を迅速、高精度に
定量できる安価なセンサを提供する。 【解決手段】 対極を略Ｃ字状とし、その凹部に作用極
を配し、これらを囲んで絶縁層を設ける。基板上には、
基板との間に電極部への試料液供給路を形成する溝を有
するカバー部材を配し、前記溝は基板の端部から電極部
を越えた部分まで位置し、かつ絶縁層はカバー部材の溝
終端部に設けた空気孔のある位置まで延在させる。
素や電子受容体を含む反応層を設けたバイオセンサにお
いて、電極部とリード部をカーボンで形成した場合に、
作用極のリードの一部が試料溶液に接触し、測定結果に
誤差を与えるのを防止し、特定化合物を迅速、高精度に
定量できる安価なセンサを提供する。 【解決手段】 対極を略Ｃ字状とし、その凹部に作用極
を配し、これらを囲んで絶縁層を設ける。基板上には、
基板との間に電極部への試料液供給路を形成する溝を有
するカバー部材を配し、前記溝は基板の端部から電極部
を越えた部分まで位置し、かつ絶縁層はカバー部材の溝
終端部に設けた空気孔のある位置まで延在させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、安価に作製するこ
とができ、試料中の特定化合物を迅速、高精度、かつ簡
便に定量するためのバイオセンサに関する。
とができ、試料中の特定化合物を迅速、高精度、かつ簡
便に定量するためのバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】スクロース、グルコースなど糖類の定量
分析法として、施光度計法、比色法、還元滴定法、各種
クロマトグラフィーを用いた方法等が開発されている。
しかし、これらの方法は、いずれも糖類に対する特異性
があまり高くないので精度が悪い。施光度計法によれ
ば、操作は簡便ではあるが、操作時の温度の影響を大き
く受ける。従って、施光度計法は、一般の人々が家庭な
どで簡易に糖類を定量する方法としては適切でない。と
ころで、近年、酵素の有する特異的触媒作用を利用した
種々のタイプのバイオセンサが開発されている。
分析法として、施光度計法、比色法、還元滴定法、各種
クロマトグラフィーを用いた方法等が開発されている。
しかし、これらの方法は、いずれも糖類に対する特異性
があまり高くないので精度が悪い。施光度計法によれ
ば、操作は簡便ではあるが、操作時の温度の影響を大き
く受ける。従って、施光度計法は、一般の人々が家庭な
どで簡易に糖類を定量する方法としては適切でない。と
ころで、近年、酵素の有する特異的触媒作用を利用した
種々のタイプのバイオセンサが開発されている。
【０００３】以下に、試料液中の基質の定量法の一例と
してグルコースの定量法について説明する。電気化学的
なグルコースの定量法としては、グルコースオキシダー
ゼ（ＥＣ１．１．３．４：以下ＧＯＤと略す）と酸素電
極あるいは過酸化水素電極とを使用して行う方法が一般
に知られている（例えば、鈴木周一編「バイオセンサ
ー」講談社）。ＧＯＤは、酸素を電子受容体として、基
質であるβ−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラク
トンに選択的に酸化する。酸素の存在下で、ＧＯＤによ
る酸化反応過程において、酸素が過酸化水素に還元され
る。酸素電極によって、この酸素の減少量を計測する
か、あるいは過酸化水素電極によって過酸化水素の増加
量を計る。酸素の減少量および過酸化水素の増加量は、
試料液中のグルコースの含有量に比例するので、酸素の
減少量または過酸化水素の増加量からグルコースを定量
することができる。上記の方法は、その反応過程からも
推測できるように、測定結果は試料液に含まれる酸素濃
度の影響を大きく受ける欠点があり、さらに試料液に酸
素が存在しない場合は測定が不可能となる。
してグルコースの定量法について説明する。電気化学的
なグルコースの定量法としては、グルコースオキシダー
ゼ（ＥＣ１．１．３．４：以下ＧＯＤと略す）と酸素電
極あるいは過酸化水素電極とを使用して行う方法が一般
に知られている（例えば、鈴木周一編「バイオセンサ
ー」講談社）。ＧＯＤは、酸素を電子受容体として、基
質であるβ−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラク
トンに選択的に酸化する。酸素の存在下で、ＧＯＤによ
る酸化反応過程において、酸素が過酸化水素に還元され
る。酸素電極によって、この酸素の減少量を計測する
か、あるいは過酸化水素電極によって過酸化水素の増加
量を計る。酸素の減少量および過酸化水素の増加量は、
試料液中のグルコースの含有量に比例するので、酸素の
減少量または過酸化水素の増加量からグルコースを定量
することができる。上記の方法は、その反応過程からも
推測できるように、測定結果は試料液に含まれる酸素濃
度の影響を大きく受ける欠点があり、さらに試料液に酸
素が存在しない場合は測定が不可能となる。
【０００４】そこで、酸素を電子受容体として用いず、
フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘
導体等の有機化合物や金属錯体を電子受容体として用い
る新しいタイプのグルコースセンサが開発されてきた。
このタイプのセンサでは、酵素反応の結果生じた電子受
容体の還元体を電極上で酸化することにより、その酸化
電流量から試料液中に含まれるグルコース濃度が求めら
れる。このような有機化合物や金属錯体を酸素の代わり
に電子受容体として用いることで、既知量のＧＯＤとそ
れらの電子受容体を安定な状態で正確に電極上に担持さ
せて反応層を形成することが可能となる。この場合、反
応層を乾燥状態に近い状態で電極系と一体化させること
もできるので、この技術に基づいた使い捨て型のグルコ
ースセンサが近年多くの注目を集めている。この使い捨
て型のグルコースセンサにおいては、測定器に着脱可能
に接続されたセンサに試料液を導入するだけで容易にグ
ルコース濃度を測定器で測定することができる。このよ
うな手法は、グルコースの定量だけに限らず、試料液中
に含まれる他の基質の定量にも応用可能である。
フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘
導体等の有機化合物や金属錯体を電子受容体として用い
る新しいタイプのグルコースセンサが開発されてきた。
このタイプのセンサでは、酵素反応の結果生じた電子受
容体の還元体を電極上で酸化することにより、その酸化
電流量から試料液中に含まれるグルコース濃度が求めら
れる。このような有機化合物や金属錯体を酸素の代わり
に電子受容体として用いることで、既知量のＧＯＤとそ
れらの電子受容体を安定な状態で正確に電極上に担持さ
せて反応層を形成することが可能となる。この場合、反
応層を乾燥状態に近い状態で電極系と一体化させること
もできるので、この技術に基づいた使い捨て型のグルコ
ースセンサが近年多くの注目を集めている。この使い捨
て型のグルコースセンサにおいては、測定器に着脱可能
に接続されたセンサに試料液を導入するだけで容易にグ
ルコース濃度を測定器で測定することができる。このよ
うな手法は、グルコースの定量だけに限らず、試料液中
に含まれる他の基質の定量にも応用可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような電子受容
体を用い、さらに電極系と反応層を一体化する技術によ
り、基質の簡便な電気化学的定量評価が可能となった。
しかしながら、リード部に銀やパラジウム等の金属を用
いると、製造コストが高くなる。また、カーボンでリー
ド部を作製した場合は、電気抵抗の増加を抑制するため
にリード部の幅を大きくする必要がある。しかし、リー
ド部の幅を大きくすると、作用極から導出しているリー
ドの一部が試料溶液に接触し、測定結果に正の誤差を与
える場合があった。
体を用い、さらに電極系と反応層を一体化する技術によ
り、基質の簡便な電気化学的定量評価が可能となった。
しかしながら、リード部に銀やパラジウム等の金属を用
いると、製造コストが高くなる。また、カーボンでリー
ド部を作製した場合は、電気抵抗の増加を抑制するため
にリード部の幅を大きくする必要がある。しかし、リー
ド部の幅を大きくすると、作用極から導出しているリー
ドの一部が試料溶液に接触し、測定結果に正の誤差を与
える場合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のバイオセンサ
は、一端が電極部となり他端が測定機器との電気的接続
部となる、カーボンからなる一対のリードを形成した基
板、前記基板上に配されて基板との間に基板端部から前
記電極部への試料液供給路を形成する溝を有するカバー
部材、前記基板上において前記電極部の周辺を囲む絶縁
層、および少なくとも酸化還元酵素と電子受容体を含有
し、前記絶縁層で囲まれた電極部上に形成された反応層
を具備し、前記電極部の一方は略Ｃ字状の対極であり、
他方の電極は前記略Ｃ字状の凹部に位置する作用極であ
り、前記溝は前記基板の端部から前記電極部を越えた部
分まで位置し、かつ前記絶縁層は前記カバー部材の溝終
端部に設けた空気孔のある位置まで延在している構成と
したものである。
は、一端が電極部となり他端が測定機器との電気的接続
部となる、カーボンからなる一対のリードを形成した基
板、前記基板上に配されて基板との間に基板端部から前
記電極部への試料液供給路を形成する溝を有するカバー
部材、前記基板上において前記電極部の周辺を囲む絶縁
層、および少なくとも酸化還元酵素と電子受容体を含有
し、前記絶縁層で囲まれた電極部上に形成された反応層
を具備し、前記電極部の一方は略Ｃ字状の対極であり、
他方の電極は前記略Ｃ字状の凹部に位置する作用極であ
り、前記溝は前記基板の端部から前記電極部を越えた部
分まで位置し、かつ前記絶縁層は前記カバー部材の溝終
端部に設けた空気孔のある位置まで延在している構成と
したものである。
【０００７】ここで、前記電極部と前記電気的接続部間
の電気抵抗は、１０ｋΩ以下とするのが好ましい。ま
た、前記カバー部材の前記溝内に、特に溝の全長にわた
ってレシチン層を設けることが好ましい。反応層は、親
水性高分子を含むことが好ましい。
の電気抵抗は、１０ｋΩ以下とするのが好ましい。ま
た、前記カバー部材の前記溝内に、特に溝の全長にわた
ってレシチン層を設けることが好ましい。反応層は、親
水性高分子を含むことが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明によるバイオセンサの基板を示す平
面図、図２は同バイオセンサの反応層を除いた分解斜視
図である。これらの図において、１はポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板を示す。この基板１上
には、カーボンからなる作用極２、対極３、および各電
極に連なるリード４、５が形成されている。これらの電
極およびリードは、バインダーを含むカーボンペースト
を一回のスクリーン印刷により同時に形成したものであ
る。対極３は略Ｃ字状に形成されており、作用極２は略
Ｃ字状の対極３の凹部内に配されている。これらの電極
に連なるリード４および５は、基板１の一方の端部まで
延びており、その端部は測定機器との電気的接続部とな
る。
する。図１は本発明によるバイオセンサの基板を示す平
面図、図２は同バイオセンサの反応層を除いた分解斜視
図である。これらの図において、１はポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板を示す。この基板１上
には、カーボンからなる作用極２、対極３、および各電
極に連なるリード４、５が形成されている。これらの電
極およびリードは、バインダーを含むカーボンペースト
を一回のスクリーン印刷により同時に形成したものであ
る。対極３は略Ｃ字状に形成されており、作用極２は略
Ｃ字状の対極３の凹部内に配されている。これらの電極
に連なるリード４および５は、基板１の一方の端部まで
延びており、その端部は測定機器との電気的接続部とな
る。
【０００９】上記のようにして測定極２、対極３、およ
びリード４、５を形成した基板上には、さらに、測定極
２および対極３をそれらのリード４および５と区画する
ための電気絶縁層６が絶縁性ペーストの印刷により形成
されている。この電気絶縁層６により、作用極および対
極の露出面積が規定される。電気絶縁層６の内縁部は、
図示のように、作用極の部分を除いてほぼ円形となるよ
うに形成するのがよい。こうして電極系を形成した基板
上に、反応層を形成する。反応層は、後述するように、
各種試薬の溶液を電極系上に滴下し、乾燥することによ
り形成するのが簡便である。この際、カーボンからなる
電極部分が電気絶縁層６で囲まれているので、反応層を
特定部分に限定して形成するのに有利である。すなわ
ち、反応層形成用溶液がリード部へ拡がるのを抑制す
る。これにより均質な反応層を再現性よく作製すること
ができる。
びリード４、５を形成した基板上には、さらに、測定極
２および対極３をそれらのリード４および５と区画する
ための電気絶縁層６が絶縁性ペーストの印刷により形成
されている。この電気絶縁層６により、作用極および対
極の露出面積が規定される。電気絶縁層６の内縁部は、
図示のように、作用極の部分を除いてほぼ円形となるよ
うに形成するのがよい。こうして電極系を形成した基板
上に、反応層を形成する。反応層は、後述するように、
各種試薬の溶液を電極系上に滴下し、乾燥することによ
り形成するのが簡便である。この際、カーボンからなる
電極部分が電気絶縁層６で囲まれているので、反応層を
特定部分に限定して形成するのに有利である。すなわ
ち、反応層形成用溶液がリード部へ拡がるのを抑制す
る。これにより均質な反応層を再現性よく作製すること
ができる。
【００１０】一方、この基板１に組み合わされて基板と
の間に試料液供給路を形成するためのカバー部材は、一
端に開放するスリット８を設けたスペーサ７、およびス
リット８の終端に対応する位置に空気孔１０を設けたカ
バー９から構成されている。スペーサ７およびカバー９
は、基板と同様の絶縁性材料から作られており、これら
を図２の一点鎖線で示す部分が一致するように張り合わ
せることによってバイオセンサが完成する。このバイオ
センサは、基板１上に、図１に示す点線で囲まれた部分
１１に試料液供給路が形成される。この試料液供給路１
１は、スペーサ７のスリット８に対応するもので、電極
系を越えた部分まで延びている。試料液供給路１１の開
口部に試料液を接触させれば、試料液は毛管現象により
試料液供給路を空気孔１０側へ吸引され、電極系上に達
し、そこで反応層の試薬と反応する。
の間に試料液供給路を形成するためのカバー部材は、一
端に開放するスリット８を設けたスペーサ７、およびス
リット８の終端に対応する位置に空気孔１０を設けたカ
バー９から構成されている。スペーサ７およびカバー９
は、基板と同様の絶縁性材料から作られており、これら
を図２の一点鎖線で示す部分が一致するように張り合わ
せることによってバイオセンサが完成する。このバイオ
センサは、基板１上に、図１に示す点線で囲まれた部分
１１に試料液供給路が形成される。この試料液供給路１
１は、スペーサ７のスリット８に対応するもので、電極
系を越えた部分まで延びている。試料液供給路１１の開
口部に試料液を接触させれば、試料液は毛管現象により
試料液供給路を空気孔１０側へ吸引され、電極系上に達
し、そこで反応層の試薬と反応する。
【００１１】図１から明らかなように、試料液供給路に
面する基板上においては、電極系を構成する限定された
作用極２および対極３と、電極系の前後を囲む電気絶縁
層６の部分が露出している。そして、作用極２と電気絶
縁層６によって区画されたリード４は、電気絶縁層６に
よって試料液供給路１１とは隔離されているので、試料
液が作用極２のリード４に接触することによる測定誤差
を避けることができる。なお、対極３のリード５の一部
が試料液供給路１１に露出しているが、ここに試料液が
接触しても測定値に影響は及ぼさない。
面する基板上においては、電極系を構成する限定された
作用極２および対極３と、電極系の前後を囲む電気絶縁
層６の部分が露出している。そして、作用極２と電気絶
縁層６によって区画されたリード４は、電気絶縁層６に
よって試料液供給路１１とは隔離されているので、試料
液が作用極２のリード４に接触することによる測定誤差
を避けることができる。なお、対極３のリード５の一部
が試料液供給路１１に露出しているが、ここに試料液が
接触しても測定値に影響は及ぼさない。
【００１２】カーボンからなる作用極、対極、およびそ
れらのリード部は、これらの上に、電気絶縁層を形成す
るためのペーストを塗布すると、ペーストがカーボン層
に浸透するためか電気抵抗が増大する場合がある。そこ
で、カーボンの印刷層上においては、作用極および対極
をそれらのリード部と区画するための電気絶縁層は、図
１のように、ごく限定された領域にするのが好ましい。
れらのリード部は、これらの上に、電気絶縁層を形成す
るためのペーストを塗布すると、ペーストがカーボン層
に浸透するためか電気抵抗が増大する場合がある。そこ
で、カーボンの印刷層上においては、作用極および対極
をそれらのリード部と区画するための電気絶縁層は、図
１のように、ごく限定された領域にするのが好ましい。
【００１３】
《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。グルコースセンサは以下のように
して作製した。図１のように、作用極２、対極３、およ
びそれらに連なるリード４、５、電気絶縁層６を基板１
上に形成した。次に、作用極２および対極３からなる電
極系上に、酵素としてＧＯＤ、電子受容体としてフェリ
シアン化カリウムを含有する水溶液を滴下し、乾燥させ
ることにより反応層を形成した。図１に示すように、電
極系の周囲にも電気絶縁層６を配置したため、滴下した
反応層形成用溶液のリード部への拡がりを大幅に抑制す
ることができる。次に、前記反応層上に、試料液の反応
層への供給をより一層円滑にするために、レシチンの有
機溶媒溶液、例えばトルエン溶液を反応層上にわたって
広げ、乾燥させることによりレシチン層を形成した。次
に、基板１にカバー９およびスペーサ７を接着してグル
コースセンサを作製した。
サについて説明する。グルコースセンサは以下のように
して作製した。図１のように、作用極２、対極３、およ
びそれらに連なるリード４、５、電気絶縁層６を基板１
上に形成した。次に、作用極２および対極３からなる電
極系上に、酵素としてＧＯＤ、電子受容体としてフェリ
シアン化カリウムを含有する水溶液を滴下し、乾燥させ
ることにより反応層を形成した。図１に示すように、電
極系の周囲にも電気絶縁層６を配置したため、滴下した
反応層形成用溶液のリード部への拡がりを大幅に抑制す
ることができる。次に、前記反応層上に、試料液の反応
層への供給をより一層円滑にするために、レシチンの有
機溶媒溶液、例えばトルエン溶液を反応層上にわたって
広げ、乾燥させることによりレシチン層を形成した。次
に、基板１にカバー９およびスペーサ７を接着してグル
コースセンサを作製した。
【００１４】このセンサに、試料液としてグルコース水
溶液３μ１を試料液供給路１１の開口部から供給した。
試料液の供給と同時に電極系上の反応層が溶解した。５
５秒経過後、対極３を基準にして所定の電位を作用極２
に印加し、５秒後の電流値を測定した。液中のフェリシ
アン化イオン、グルコース、ＧＯＤが反応し、その結
果、グルコースがグルコノラクトンに酸化され、フェリ
シアン化イオンがフェロシアン化イオンに還元される。
このフェロシアン化イオンを酸化する電流が応答として
得られる。その結果、試料液中のグルコース濃度に依存
した電流値が得られた。
溶液３μ１を試料液供給路１１の開口部から供給した。
試料液の供給と同時に電極系上の反応層が溶解した。５
５秒経過後、対極３を基準にして所定の電位を作用極２
に印加し、５秒後の電流値を測定した。液中のフェリシ
アン化イオン、グルコース、ＧＯＤが反応し、その結
果、グルコースがグルコノラクトンに酸化され、フェリ
シアン化イオンがフェロシアン化イオンに還元される。
このフェロシアン化イオンを酸化する電流が応答として
得られる。その結果、試料液中のグルコース濃度に依存
した電流値が得られた。
【００１５】《実施例２》実施例１と同様に作製した基
板の電極系上に、カルボキシメチルセルロースのナトリ
ウム塩（以下、ＣＭＣで表す。）の水溶液を滴下し、乾
燥させることによりＣＭＣ層を形成した。次に、前記Ｃ
ＭＣ層上に、酵素としてＧＯＤ、電子受容体としてフェ
リシアン化カリウムを含有する水溶液を滴下し、乾燥さ
せることにより反応層を形成した。次に、スペーサ７と
カバー９を接着により一体化し、スペーサ７のスリット
８により形成されるカバー部材の溝の電極系と対応する
領域に、レシチンの有機溶媒溶液、例えばトルエン溶液
を滴下し、乾燥させた。こうしてカバー部材側に形成し
たレシチン層は、試料液の反応層への供給をより一層円
滑にするのに役立つ。レシチンの有機溶媒溶液を反応層
上に直接滴下した場合には、その溶液がカーボンのリー
ド部まで拡がり、電極部ー電気的接続部間の電気抵抗を
増加させる場合がある。しかし、上記のように、カバー
部材側にレシチン層を形成することにより、この課題は
解決される。
板の電極系上に、カルボキシメチルセルロースのナトリ
ウム塩（以下、ＣＭＣで表す。）の水溶液を滴下し、乾
燥させることによりＣＭＣ層を形成した。次に、前記Ｃ
ＭＣ層上に、酵素としてＧＯＤ、電子受容体としてフェ
リシアン化カリウムを含有する水溶液を滴下し、乾燥さ
せることにより反応層を形成した。次に、スペーサ７と
カバー９を接着により一体化し、スペーサ７のスリット
８により形成されるカバー部材の溝の電極系と対応する
領域に、レシチンの有機溶媒溶液、例えばトルエン溶液
を滴下し、乾燥させた。こうしてカバー部材側に形成し
たレシチン層は、試料液の反応層への供給をより一層円
滑にするのに役立つ。レシチンの有機溶媒溶液を反応層
上に直接滴下した場合には、その溶液がカーボンのリー
ド部まで拡がり、電極部ー電気的接続部間の電気抵抗を
増加させる場合がある。しかし、上記のように、カバー
部材側にレシチン層を形成することにより、この課題は
解決される。
【００１６】次に、上記レシチン層を形成したカバーと
スペーサが一体のカバー部材を基板１に接着してグルコ
ースセンサを作製した。このセンサに、試料液としてグ
ルコース水溶液３μ１を試料液供給路の開口部から供給
した。試料液の供給と同時に電極系上の反応層が溶解
し、５５秒経過後、対極３を基準にして所定の電位を作
用極２に印加し、５秒後の電流値を測定した。その結
果、試料液中のグルコース濃度に依存した電流値が得ら
れた。本実施例においては、反応層にＣＭＣを含むた
め、酵素の電極表面への吸着等が抑制され、よりよい応
答特性が得られた。
スペーサが一体のカバー部材を基板１に接着してグルコ
ースセンサを作製した。このセンサに、試料液としてグ
ルコース水溶液３μ１を試料液供給路の開口部から供給
した。試料液の供給と同時に電極系上の反応層が溶解
し、５５秒経過後、対極３を基準にして所定の電位を作
用極２に印加し、５秒後の電流値を測定した。その結
果、試料液中のグルコース濃度に依存した電流値が得ら
れた。本実施例においては、反応層にＣＭＣを含むた
め、酵素の電極表面への吸着等が抑制され、よりよい応
答特性が得られた。
【００１７】《実施例３》カーボン層の厚さを変化させ
た以外は、実施例２と同様にグルコースセンサを作製し
た。カーボン層の厚さを変化させることで、作用極−電
気的接続部間および対極−電気的接続部間の電気抵抗値
が５〜１５ｋΩの電極を数種類作製した。実施例２と同
様にセンサ応答特性を評価した結果、前記抵抗値が１０
ｋΩ以下の電極を用いた場合に良好なセンサ応答特性が
得られた。
た以外は、実施例２と同様にグルコースセンサを作製し
た。カーボン層の厚さを変化させることで、作用極−電
気的接続部間および対極−電気的接続部間の電気抵抗値
が５〜１５ｋΩの電極を数種類作製した。実施例２と同
様にセンサ応答特性を評価した結果、前記抵抗値が１０
ｋΩ以下の電極を用いた場合に良好なセンサ応答特性が
得られた。
【００１８】上記実施例においては、親水性高分子とし
てＣＭＣを用いたが、親水性高分子層を形成する親水性
高分子には、種々のものが使用される。例えば、ヒドロ
キシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピル
セルロース（ＨＰＣ）、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、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアルコール、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポ
リスチレンスルホン酸、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
塩があげられる。その中でも、ＣＭＣ、ＨＥＣ、ＨＰ
Ｃ、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
ロースが好ましい。ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリ
ビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸なども使用
できる。
てＣＭＣを用いたが、親水性高分子層を形成する親水性
高分子には、種々のものが使用される。例えば、ヒドロ
キシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピル
セルロース（ＨＰＣ）、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、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアルコール、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポ
リスチレンスルホン酸、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
塩があげられる。その中でも、ＣＭＣ、ＨＥＣ、ＨＰ
Ｃ、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
ロースが好ましい。ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリ
ビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸なども使用
できる。
【００１９】反応層に含有される酸化還元酵素として
は、測定対象とする基質に応じて変える必要がある。酸
化還元酵素としては、例えば、フルクトースデヒドロゲ
ナーゼ、グルコースオキシダーゼ、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な
どがあげられる。上記電子受容体としては、フェリシア
ン化カリウム、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、フェロセン誘導休などがあ
げられる。また、酸素を電子受容体とした場合にもセン
サ応答が得られる。電子受容体は、これらの一種または
二種以上が使用される。上記酵素および電子受容体は、
試料液に溶解させてもよく、反応層を基板などに固定す
ることによって試料液に溶けないようにしてもよい。酵
素および電子受容体を固定化する場合、反応層は、上記
親水性高分子を含有することが好ましい。
は、測定対象とする基質に応じて変える必要がある。酸
化還元酵素としては、例えば、フルクトースデヒドロゲ
ナーゼ、グルコースオキシダーゼ、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な
どがあげられる。上記電子受容体としては、フェリシア
ン化カリウム、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、フェロセン誘導休などがあ
げられる。また、酸素を電子受容体とした場合にもセン
サ応答が得られる。電子受容体は、これらの一種または
二種以上が使用される。上記酵素および電子受容体は、
試料液に溶解させてもよく、反応層を基板などに固定す
ることによって試料液に溶けないようにしてもよい。酵
素および電子受容体を固定化する場合、反応層は、上記
親水性高分子を含有することが好ましい。
【００２０】さらに、反応層は、ｐＨ緩衝剤を含有し得
る。ｐＨ緩衝剤としては、リン酸二水素カリウム−リン
酸二カリウム、リン酸二水素カリウム−リン酸二ナトリ
ウム、リン酸二水素ナトリウム−リン酸二カリウム、リ
ン酸二本索ナトリウム−リン酸二ナトリウム、クエン酸
−リン酸二ナトリウム、クエン酸−リン酸二カリウム、
クエン酸−クエン酸三ナトリウム、クエン酸−クエン酸
三カリウム、クエン酸二水素カリウム−水酸化ナトリウ
ム、クエン酸二水素ナトリウム−水酸化ナトリウム、マ
レイン酸水素ナトリウム−水酸化ナトリウム、フタル酸
水素カリウム−水酸化ナトリウム、コハク酸−四ホウ酸
ナトリウム、マレイン酸−トリス（ヒドロキシメチル）
アミノメタン、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタ
ン−トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン塩酸塩、
［Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン−Ｎ’−２
−エタンスルホン酸］−水酸化ナトリウム、［Ｎ−トリ
ス（ヒドロキシメチル）メチル−２−アミノエタンスル
ホン酸］−水酸化ナトリウム、［ピペラジン−Ｎ，Ｎ’
−ビス（２−エタンスルホン酸）−水酸化ナトリウムが
あげられる。
る。ｐＨ緩衝剤としては、リン酸二水素カリウム−リン
酸二カリウム、リン酸二水素カリウム−リン酸二ナトリ
ウム、リン酸二水素ナトリウム−リン酸二カリウム、リ
ン酸二本索ナトリウム−リン酸二ナトリウム、クエン酸
−リン酸二ナトリウム、クエン酸−リン酸二カリウム、
クエン酸−クエン酸三ナトリウム、クエン酸−クエン酸
三カリウム、クエン酸二水素カリウム−水酸化ナトリウ
ム、クエン酸二水素ナトリウム−水酸化ナトリウム、マ
レイン酸水素ナトリウム−水酸化ナトリウム、フタル酸
水素カリウム−水酸化ナトリウム、コハク酸−四ホウ酸
ナトリウム、マレイン酸−トリス（ヒドロキシメチル）
アミノメタン、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタ
ン−トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン塩酸塩、
［Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン−Ｎ’−２
−エタンスルホン酸］−水酸化ナトリウム、［Ｎ−トリ
ス（ヒドロキシメチル）メチル−２−アミノエタンスル
ホン酸］−水酸化ナトリウム、［ピペラジン−Ｎ，Ｎ’
−ビス（２−エタンスルホン酸）−水酸化ナトリウムが
あげられる。
【００２１】上記実施例では、カーボン、および絶縁ペ
ーストの印刷パターンについて、特定の例を図示した
が、パターンはこれらに限定されるものではない。
ーストの印刷パターンについて、特定の例を図示した
が、パターンはこれらに限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によると、安価であ
り、かつ迅速、高精度な試料中の特定化合物の定量を簡
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
ができる。
り、かつ迅速、高精度な試料中の特定化合物の定量を簡
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
ができる。
【図１】本発明の一実施例におけるグルコースセンサに
用いた電極系を有する基板の平面図である。
用いた電極系を有する基板の平面図である。
【図２】同センサの反応層を除いた分解斜視図である。
１ 絶縁性の基板 ２ 作用極 ３ 対極 ４、５ リード ６ 電気絶縁層 ７ スペーサ ８ スリット ９ カバー １０ 空気孔 １１ 試料液供給路
Claims (4)
- 【請求項１】 一端が電極部となり他端が測定機器との
電気的接続部となる、カーボンからなる一対のリードを
形成した基板、前記基板上に配されて基板との間に基板
端部から前記電極部への試料液供給路を形成する溝を有
するカバー部材、前記基板上において前記電極部の周辺
を囲む絶縁層、および少なくとも酸化還元酵素と電子受
容体を含有し、前記絶縁層で囲まれた電極部上に形成さ
れた反応層を具備し、前記電極部の一方は略Ｃ字状の対
極であり、他方の電極は前記略Ｃ字状の凹部に位置する
作用極であり、前記溝は前記基板の端部から前記電極部
を越えた部分まで位置し、かつ前記絶縁層は前記カバー
部材の溝終端部に設けた空気孔のある位置まで延在して
いることを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項２】 前記電極部と前記電気的接続部間の電気
抵抗が１０ｋΩ以下である請求項１に記載のバイオセン
サ。 - 【請求項３】 前記カバー部材の前記溝内にレシチン層
を有する請求項１または２に記載のバイオセンサ。 - 【請求項４】 反応層が、さらに親水性高分子を含む請
求項１〜３のいずれかに記載のバイオセンサ。
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|---|---|---|---|
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| DE69711352T DE69711352T2 (de) | 1996-12-24 | 1997-12-18 | Biosensor mit C-förmiger Gegenelektrode |
| EP97310269A EP0851224B1 (en) | 1996-12-24 | 1997-12-18 | Biosensor with C-shaped counter electrode |
| CNB971263116A CN1163742C (zh) | 1996-12-24 | 1997-12-24 | 生物传感器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34356896A JP3460183B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | バイオセンサ |
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|---|---|
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Family
ID=18362536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34356896A Expired - Fee Related JP3460183B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | バイオセンサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP0851224B1 (ja) |
| JP (1) | JP3460183B2 (ja) |
| CN (1) | CN1163742C (ja) |
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