JPH10311817A - バイオセンサ - Google Patents

バイオセンサ

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JPH10311817A
JPH10311817A JP9135843A JP13584397A JPH10311817A JP H10311817 A JPH10311817 A JP H10311817A JP 9135843 A JP9135843 A JP 9135843A JP 13584397 A JP13584397 A JP 13584397A JP H10311817 A JPH10311817 A JP H10311817A
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JP
Japan
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mixture layer
electrode
biosensor
spacer
net body
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JP9135843A
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English (en)
Inventor
Masao Goto
正男 後藤
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Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁性基板上に形成したスクリーン印刷法カ
ーボン電極上に酵素−電子伝達体混合物層を塗布形成さ
せたバイオセンサにおいて、測定精度および操作性の点
ですぐれているバイオセンサを提供する。 【解決手段】 上記バイオセンサにおいて、混合物層の
上にスペーサにより形成された空間部を介して網状体、
好ましくは親水化処理した網状体を配置したバイオセン
サ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオセンサに関
する。更に詳しくは、絶縁性基板上に形成したスクリー
ン印刷法カーボン電極上に酵素−電子伝達体混合物層を
塗布形成させたバイオセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁性基板上に形成したスクリーン印刷
法カーボン電極上に親水性高分子層を形成し、次いで酵
素−電子伝達体混合物層を塗布形成させたバイオセンサ
が知られており、かかるバイオセンサにあっては、酵素
の保護のために混合物層の真上に空間部を介してカバー
を設置することが行われており、そのために測定液は混
合物層の横の方から導入するという方法がとられている
(特開平1-291153号公報)。
【0003】しかしながら、このような方法にあって
は、測定液の導入が横方向から行われるため、酵素を含
む混合物層の溶解にバラツキを生じ、それが原因となっ
て測定値の精度を低下させるという欠点がみられた。ま
た、酵素を含む層上に直接網状体を貼り付けたものもあ
るが(特開平6-48256号公報)、この場合に測定液の溶
解にバラツキがみられるという欠点がある。
【0004】更に、スペーサを用い、酵素を含む混合物
層上に空間部を設け、その上に網状体を配置したバイオ
センサもあるが、この場合絶縁性基板上に形成される電
極がチオール表面処理パラジウム箔の貼付電極であるた
め、チオール処理や基板への貼付けなどの不均一に起因
する測定値のバラツキという問題がみられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、絶縁
性基板上に形成したスクリーン印刷法カーボン電極上に
酵素−電子伝達体混合物層を塗布形成させたバイオセン
サにおいて、測定精度および操作性の点ですぐれている
バイオセンサを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
上記バイオセンサにおいて、混合物層の上に空間部を介
して網状体を配置せしめたバイオセンサによって達成さ
せる。
【0007】
【発明の実施の形態】セラミックス、ガラス、プラスチ
ック、紙、生分解性材料(例えば、微生物生産ポリエス
テル等)などの絶縁性基板1上には、バイオセンサ用電
極を構成する作用極および対極あるいは作用極、対極お
よび参照極が設けられる。作用極2、対極3および参照
極リードは、スクリーン印刷法カーボン、好ましくは表
面研磨されたスクリーン印刷法カーボンから形成され、
参照極は参照極リード上にスクリーン印刷法、蒸着法、
スパッタリング法、フィルム貼付け法などによって一旦
銀電極を形成させた後、定電流電解する方法あるいは塩
化第2鉄水溶液中に浸漬する方法、更にはスクリーン印
刷法によって塩化銀を塗布、積層させる方法などによっ
て形成される。その後、各電極の中央部分が樹脂製絶縁
膜4などによって被覆される。なお、参照極を設けない
2電極構造のものとすることもできる。
【0008】一般に、作用極2上および対極上3には酸
化還元酵素および電子伝達体の混合物層5の形成が行わ
れ、参照極を設けた場合にはその上にも混合物層の形成
が行われる。酸化還元酵素としてはグルコースオキシダ
ーゼ(GOD)、乳酸オキシダーゼ、アルコールオキシダー
ゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、ピルビン酸オキシ
ダーゼ等が、また電子伝達体としてはフェリシアン化カ
リウム、パラベンゾキノン、フェロセン等が一般に用い
られる。
【0009】グルコースがGODの作用により酵素の存在
下で酸化されてグルコノラクトンを生成させ、そのとき
発生するH2O2を作用極上で酸化し、その際の酸化電流値
を測定することにより、グルコース濃度を間接的に求め
る方法は周知である。しかしながら、測定液が水で希釈
されない原液サンプルの場合には、酸化反応が溶存酸素
濃度に律速されるため、グルコース濃度が約100mg/dl程
度迄しか直線検量範囲を示さない。そして、例えば使い
捨てグルコースバイオセンサなどにあっては、多くの場
合原液サンプルについての測定が行われる。
【0010】そこで、溶液中濃度が有限である酸素の代
わりに、電子伝達体(メディエータ)がGOD等と共に用い
られる。メディエータがフェリシアン化カリウムK3Fe(C
N)6の場合、この反応は次のように進行する。 この際発生したフェロシアンイオンは、作用極で酸化さ
れて酸化電流を生ずる。
【0011】また、メディエータとしてフェリシアン化
カリウムの代わりにパラベンゾキノンを用いた場合に
は、GOD存在下でのグルコースとパラベンゾキノンとの
反応でヒドロキノンが生成し、この際生成したヒドロキ
ノンは作用極で酸化され、酸化電流を生ずるのでその値
が測定される。
【0012】これらの各電極上への混合物層の形成は、
水1ml当りGOD約1〜50mg、好ましくは約1〜20mg(165800
単位の場合)およびパラベンゾキノン約1〜200mg、好ま
しくは約50〜180mgまたはフェリシアン化カリウム約1〜
100mg、好ましくは約10〜60mgを溶解させた水溶液約0.5
〜10μl、好ましくは約0.5〜3μlを滴下法、スピンコー
ト法などによって作用極上に滴下することによって行わ
れ、そこに約0.05〜10μm、好ましくは約0.1〜2μmの膜
厚の混合物層を形成させる。なお、この溶媒としてはア
ルコール、アルコール水溶液等も用いられる。
【0013】このようにして形成されたバイオセンサ
[図1の(a)]には、混合物層5にほぼ相当する大きさの
孔部6を穿設したスペーサ7を接着剤8によって接着し
「図1の(b)]、次いでスペーサの孔部6を十分に覆う面
積の網状体9を重ね[図1の(c)]、更に孔部10を穿設し
たカバー11を接着剤12によって接着し「図1の(d)]、
図2に示される如くに一体化する。なお、接着剤層は、
スペーサ7の両面側に設けることもできる。スペーサお
よびカバーとしては、いずれもポリエチレンテレフタレ
ートフィルム等が好んで用いられる。
【0014】網状体としては、織物または編物が好まし
い。織物としては、タテ糸とヨコ糸とで織った平織が好
ましく、平織の中でもポリエステル、ポリアミド等の化
学繊維のみを用いたものが好ましいが、これら以外にも
化学繊維と綿等の天然繊維との混紡あるいは天然繊維の
みの織物も用いることができる。編物としては、タテメ
リヤス、ヨコメリヤスのいずれをも用いることができ、
糸の材質としては化学繊維、天然繊維あるいはこれらの
混合繊維が、また糸の形態としてはフィラメント糸、加
捻糸のいずれであってもよい。
【0015】これらの網状体は、好ましくは親水化処理
された上で用いられる。網状体の親水化処理は、界面活
性剤、タンパク質、カップリング剤等の有機物質を用い
る化学的処理方法、プラズマ放電処理、グロー放電処
理、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線照射処理等の物
理的処理方法が、用いられる網状体の材質に応じて適宜
用いられる。
【0016】界面活性剤としては、両性、カチオン系、
アニオン系、ノニオン系のいずれも用いることができる
が、これらの内酵素活性に与える影響の少ないオクチル
フェノキシポリエトキシエタノール、イソノニルフェノ
キシポリグリシドール等が好ましい。また、測定試料が
血液の場合には、それの溶血を防ぐため、ノニオン系界
面活性剤の内のソルビタンエステル、ポリオキシエチレ
ンまたはポリグリセリンのアルキルアリルエーテルまた
は脂肪酸エステルが好んで用いられる。更に、タンパク
質としてはレシチン等が、またカップリング剤としては
シラン系またはチタン系のものが用いられる
【0017】これらを用いての化学的親水化処理は、そ
れの溶液中に網状体を浸漬する方法あるいはその溶液を
スプレー塗布する方法などによって行われる。また、物
理的親水化処理は、温度、圧力、電力、時間等を適当に
選択することにより、適当な条件下で行われる。
【0018】例えば、グルコース濃度の測定では、この
ようにして作製されたグルコースバイオセンサに所定濃
度のグルコース水溶液を滴下して約5〜180秒間程度反応
させた後、そこに約0.1〜2.0V、好ましくは約0.5〜1.0V
の電圧を印加し、例えば印加10秒後の電流値をグルコー
ス濃度依存出力電流値とした。測定には、ポテンショガ
ルバノスタットおよびファンクションジェネレータが用
いられる。
【0019】
【発明の効果】本発明に係るバイオセンサは、測定精度
の向上という本来の目的を十分に達成させるばかりでは
なく、網状体の存在により操作時に混合物層に誤って手
が触れてそれを損傷させるなどの危惧もなくなり、操作
性の改善も図られる。
【0020】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。 実施例 図示された態様に従って、バイオセンサが作製された。
まず、ポリエチレンテレフタレート製基板上にスクリー
ン印刷法によってカーボン製作用極およびカーボン製対
極を形成させ、各電極の中央部分をポリエチレンテレフ
タレート製絶縁膜で覆った。各電極上には、水1mlに対
してグルコースオキシダーゼ(165800単位/g)10mgおよ
びフェリシアン化カリウム48mgを溶解させたドープ液1.
5μlを滴下し、室温で乾燥させた混合物層が形成されて
いる。
【0021】このように構成されるバイオセンサには、
ポリエチレンテレフタレート製穿孔スペーサ、ノニオン
系界面活性剤(UCC社製Triton X-100)で親水化処理さ
れたポリエチレンテレフタレート製加捻糸平織の網およ
びポリエチレンテレフタレート製カバーフィルムを順次
接着し、本発明のバイオセンサとした。
【0022】このバイオセンサを用いての測定には、ポ
テンショガルバノスタット(北斗電工製HA-501)および
ファンクションジェネレータ(同社製HB-104)が用いら
れた。測定は、濃度250mg/dlのグルコース水溶液20μl
をセンサの網状体部分に滴下し、80秒間静置した後、2
電極間に0.9Vの電圧を印加し、印加10秒後の電流値を測
定した。測定は9回行われ、その平均値とCV値(平均
値に対する標準偏差の割合)を算出し、次のような結果
を得た。 25.5 23.0 24.0 24.5 25.5 26.0 (平均) 25.0 27.0 25.0 24.5 (CV) 4.7%
【0023】比較例1 測定試料を横の方から導入する前記特開平1-291153号公
報記載のバイオセンサを参考として、親水性高分子層を
設けない状態で混合物層を形成し、横から試料を導入す
る構造としてのものを用い、次のような結果を得た。 26.5 22.0 23.0 24.0 26.0 27.0 (平均) 25.0 28.0 23.5 25.0 (CV) 6.4%
【0024】比較例2 網状体を直接混合物層に接触せしめた前記特公平6-4825
6号公報記載のバイオセンサを参考とし、網状体を直接
混合物層に接触させたものを用い、次のような結果を得
た。 25.0 27.0 20.0 22.5 24.0 26.0 (平均) 24.0 27.5 21.0 23.0 (CV) 10.8%
【0025】比較例3 実施例のバイオセンサにおいて、スクリーン印刷法カー
ボン電極の代りに、チオール表面処理パラジウム電極を
用い、次のような結果を得た。 24.0 23.0 22.5 20.0 25.0 30.0 (平均) 24.4 26.0 27.5 22.0 (CV) 12.7%
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバイオセンサの組立て状況を示す
斜視図である。
【図2】本発明に係るバイオセンサの斜視図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 カーボン製作用極 3 カーボン製対極 5 混合物層 6 孔部 7 スペーサ 9 網状体 11 カバー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に形成したスクリーン印刷
    法カーボン電極上に酵素−電子伝達体混合物層を塗布形
    成させたバイオセンサにおいて、該混合物層の上に空間
    部を介して網状体を配置せしめたバイオセンサ。
  2. 【請求項2】 親水化処理された網状体が用いられた請
    求項1記載のバイオセンサ。
JP9135843A 1997-05-09 1997-05-09 バイオセンサ Pending JPH10311817A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9135843A JPH10311817A (ja) 1997-05-09 1997-05-09 バイオセンサ

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JP9135843A JPH10311817A (ja) 1997-05-09 1997-05-09 バイオセンサ

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JP9135843A Pending JPH10311817A (ja) 1997-05-09 1997-05-09 バイオセンサ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002103343A1 (en) * 2001-06-14 2002-12-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biosensor
JP2009069096A (ja) * 2007-09-18 2009-04-02 Panasonic Corp 電極基板とそれを用いた微生物・微粒子測定装置
US8980074B2 (en) 1999-11-15 2015-03-17 Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. Biosensor, thin film electrode forming method, quantification apparatus, and quantification method
JP2016188794A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 シーシーアイ株式会社 バイオセンサ

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