JPS6029657A - グルコースセンサの製造方法 - Google Patents

グルコースセンサの製造方法

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JPS6029657A
JPS6029657A JP58138451A JP13845183A JPS6029657A JP S6029657 A JPS6029657 A JP S6029657A JP 58138451 A JP58138451 A JP 58138451A JP 13845183 A JP13845183 A JP 13845183A JP S6029657 A JPS6029657 A JP S6029657A
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glucose
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glucose oxidase
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immobilized membrane
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Satoru Shiono
悟 塩野
Yoshio Hanasato
善夫 花里
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4145Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors

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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】 本発明は感光性樹脂を用いて水素イオン感応性電界効果
型トランジスタ(pH−xgFET)のイオン感応面上
にグルコースオキシダーゼ固定化膜を形成せしめた新規
なグルコース測定用酵素センサに関するものである。
血液や尿等体液中のグルコース濃度の測定は臨床診断上
非常に重要であり、これまで各種のグルコース定量法の
開発や改良が行なわれてきた。その中でグルコースオキ
シダーゼ固定化膜と過酸化水素電極等の各種電極を組合
せて迅速かつ連続測定の可能ないわゆる酵素セ/すが種
々提案されている。
グルコース測定用酵素センサのひとつとして提案されて
いるグルコース固定化膜と過酸化水素電極とを組合せた
方式のセンサについてその動作を説明する。この酵素セ
ンサはグルコースオキシダーゼを包括固定化した膜やグ
ルグルアルデヒドで架橋して固定化した膜を過酸化水素
電極の感応部に装着し、て製作することができるもので
ある。試料液中のグルコースは、グルコース固定化膜内
で次式(1)に従ってグルコノルδ−ラクトンと過酸化
水素に分解され、前者はさらに グルコース グルコ′−δ−ラクトン ↑↓ OOH HCOH OCH C0II ■ COH CH,20H グルコン酸 グルコン酸に加水分解される。試料液中にグルコースが
含まれていると反応式(1)により過酸化水素が生成す
るので、その過酸化水素を過酸化水素電極で定量するこ
とによってグルコース濃度の測定が可能である。
この種のグルコースセンサについては小型化の試みが種
々に行われているが、下地電極を小型化することが困難
であるためグルコースセンサの小型化は本来的に容易で
はない。さらに1個のセンサでグルコースとともに種々
の基質を同時に測定できるマルチセンサとすることは極
めて困難である。またグルコースオキシダーゼ固定化膜
を別個に調製後下地電極に装着する必要がある等製作法
が煩雑であり、さらに構造も複雑なものとなる等の欠点
があった。
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去オン感応
面に直接形成することにより、小型化、マルチセンサ化
が容易で、かつ簡便な製作法で作ることができるグルコ
ースセンサを提供することを目自勺としている。
本発明は、感光性樹脂を用いてグルコースオキシダーゼ
固定化膜をイオン感応面に結合した水素イオン感応性電
界効果型トランジスタと、水素イオン感応性電界効果型
トランジスタと、参照電極とを備えたことを特徴とする
グルコースセンサである。
本発明では上記グルコースオキシダーゼ固定化膜を、グ
ルコースオキシダーゼを含む感光性樹脂をpH−l5F
ETのイオン感応面に直接塗布硬化することができ、ま
たフォトリゾグラフィー技術によりpH−rsp’g’
rのイオン感応面にパタ〜/二/グすることができる。
本発明では非常に小さい(数ミリ程度) pH−ISF
ET を用い、そのイオン感応面に限定してグルコース
オキシダーゼ固定化膜を形成させるので、感光性樹脂を
用いて光照射個所を限定することにヨリ、必要な場所の
みにグルコースオキシy−−−L”固定化膜を形成させ
ることが可能である。
次に本発明によるグルコースセンサを図によって説明す
る。
第1図は本発明によるグルコースセンサの下地電極とし
たpH−l5IT素子の斜視図である。下地電極である
pH−l5FET素子/はソースツ及びψ、ドレイン3
及び夕、凝似参照電極乙、及びリード絆7を備える。こ
のpH−l5FET素子はソースコとドレイン3からな
る1個のpH−l5FBT(A) 。
ソースダ及びドレインSからなるも5/f同のpH−l
5FET (B)並びK(凝似)参照電極6から構成さ
れる複合型pH−Ispg’r素子である。この素子は
通常の金属酸化物型電界効果トランジスタの製造法に準
拠して製作できる。ここで凋似参照電極6は金の蒸着膜
である。pH−l5FE’1%〜及びpH−I 5FE
T(B)は各々単独で水素イオンに感応するもので、ソ
ース・ドレイン間に一定電圧をかけて両者の間を流れろ
電流を測定するか−又はソース・ドレイン間に一定電流
を流すために必要なソース電圧を測定することによって
、溶液中のTIH(水素イオン濃度)を測定することが
可能である。
次に、pH−l5FET(A)の第2図gの部分にグル
コースオキシダーゼ固定化膜を装着し、もう一方り゛。
のpH−l5FET(B)にはそれを装着しない方式で
詑オキシダーゼ固定化膜内のpHは、グルコースオキシ
ダーゼ固定化膜のないT3H−rsFET(B)でモニ
タされる試料溶液自体のpHと差を生じること圧なる。
従って、このグルコースセンサは1.2個のpH−l5
FET(A)及び(B)それぞれのソース・ドレイン間
に一定電流を流すために必要なソース電圧を測定し、両
pH−l5FF’:Tのソース電圧の差動出力を増幅す
ることによって、試料溶液中のグルコース濃度を測定す
ることができる。
以下に実施例に基づき本発明を説明する。
実施例 l ポリビニルアルコールの水酸基にN−メチル−p−ホル
ミルスチリルピリジニウムメトサルフェートを付加した
(付加率はポリビニルアルコールの水酸基に対してog
モル%)感光性樹脂(山村、特開昭SA−左7乙1号に
記!(? )の5重量%水溶液を調製した。この水溶液
02m1にグルコースオキシダーゼ3 mlを溶解し均
一フエ溶液とした。この酵素・感光性樹脂混合水溶液を
第、2図中gの部分に示すようにソースλとドレイン3
がら成るpH−l5FFTのチャンネル部分すなわちイ
オン感応面なおおう」二うに広く塗布し、スピナーを用
いて均一な膜知するとともに乾燥せしめた。その後。
、?グo nm以下の液長の光をカットした3!rOW
の水錨灯を用い、!r分間酵素・感光性樹脂混合物を光
照射してグルコースオキシダーゼ固定(t[を形成した
以上のようにして作製したグルコースオキシダーゼセン
サの応答特性を−00,2Mりん酸緩衝液(pI−I左
l)を用いてグルコース濃1兜夕〜/ o o org
/lの範囲で検討した。第3図にグルコース濃度コ。O
Fl+? / t VCtsける本例グルコースセンサ
の応答曲線を図示する。第ヴ図中曲線Aはこのグルコー
スセンサの検量線を示す。第3図かられかるようにこの
グルコースセンサの応答は迅速であり、かつ第q図曲M
Aかられかるように左〜t、oovg/lの範囲の尿素
濃度に対して直線応答する。また検出下限はr mg 
/ tであった。またこのセンサの寿命を評価したとこ
ろ、7870回測定するという条件で、2!r日経過後
の出力低下は3%以下であり、寿命も充分長いものであ
った。
実施例 ユ 実施例/に述べたS重量%の感光性樹脂水溶液0、2 
mlに20■のウレアーゼと、2 o pgの牛血清ア
ルブミンを加え均一な溶液とした。この溶液を実施例1
と同様に第2図に示したよ5にソースユとドレイン3か
ら成るpH−l5FETのイオンE& 止面上にグルコ
ースオキシダーゼ固定化膜gを成膜した。次にこのグル
コースオキシダーゼ固定化膜の様械的強度を増大させる
操作を行なった。すなわち1.2S%のグルタルアルデ
ヒド水溶液中にウレアーゼ固定化膜な/、lt分間浸演
し、たん白:m分子間を共有結合により相互架橋した。
このグルコースオキダーゼ固定化膜を充分水洗し、さら
に残存するグルタルアルデヒドを除くために01モル%
のグリシン水溶液にlり分間浸漬した。次いでこのグル
コースセンサを水洗した。
このように製作したグルコースセンサの応答特性を00
λMのりん酸緩衝液(pH!rl)を用いて評価した。
第9図中曲線Bに示したものはこのセンサの検量線であ
る。直線応答域、検出下限は実施例1とほぼ同等であっ
たが応答量は約%となった。なお寿命についても実施例
1のものと同等であった。
実施例 3 実施例/に述べたS重量%の感光性樹脂水溶液0、.2
 ml K 5 pgのグルコースオキシダーゼを加工
均一な溶液とした。この溶液を実施例1と同様に第2図
に示したようにソースJとドレイン3からなるpH−l
5FETのイオン感応面を覆つように塗布し、スピJ−
一を用いて階床・感光性樹脂混合物を均一な膜にすると
ともに乾・燥せしめた。次いで第5図の9に示した部分
にのみ光を照射するマスクを用いて、イオン感応向およ
びその周辺のみグルコースオキシダーゼ固定化膜を形成
した。光照射は実施例7で述べたものと同一の装置及び
条件により行った。
このようにしてイオン感応面にのみグルコースオキシダ
ーゼ固定化膜をパターンニングしたグルコースセンサの
応答特性や寿命は実施例1で述べたものと同等であった
以上の実施例では、感光性樹脂としてN−メチル−p−
ホルミルスチリルピリジニウムメトサルフェートをペン
ダントに有するポリビニルアルコールを用いたが、ウレ
アーゼを失活せずに固定化できる感光性のものであれば
いずれのものでも同様の効果を奏する。例えばポリエチ
レングリコールジメタクリレ−!・(増感剤として例え
ばベンゾインエチルエーテルを加えたもの)、月?リビ
ニルアルコール(架橋剤としてジアジド化合物を混合し
たもの)が使用できる。またゲート電圧を与えるものと
して貴金属を用いたが、銀・塩化銀電極等の安定な参照
電極を用いても良い。
以上のように本発明によれば、感光性樹脂を用いてpH
−l5FET上に直接グルコースオキシダーゼ固定化膜
を形成したので、小型化、マルチセンサ化が容易でかつ
製作法が簡便であり、さらに充分な寿命を有するグルコ
ースセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
第7図は本発明によるグルコースセンサの下地電極であ
るpH−l5FET素子の斜視図、第2図は本発明の一
実施例によるグルコースセンサの斜視図、第3図は第2
図に示す本発明によるグルコ−左図は実施例3における
グルコースセンサのがl視図である。図中、 l・・pH−l5FIIT素子、2,9・・ソース。 3、S・・ドレイン、6・・(凝似)参照電極、7・・
リード線、と、?・・グルコースオキシダーゼ固定化膜
。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。 代理人 大 岩 増 雄 手続補正書「自発」 1.事件の表示 特願昭jざ−1314111号2、発
明の名称 クルコースセンサ 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 (2)明細書をつぎのとおり訂正する。 (別 紙) 特許請求の範囲 (11感光性樹脂を用いてグルコースオキシダーゼ固定
化膜をイオン感応面に結合した水素イオン感応性電界効
果型トランジスタと、水素イオン感応性電界効果型トラ
ンジスタと、参照電極とを備えたことを特徴とするグル
コースセンサ。 (2) グルコースオキシダーゼ固定化膜が、グルコー
スオキシダーゼを含む感光性樹脂を水素イオン感応性電
界効果型トランジスタのイオン感応面に直接払布硬化し
たものである特許請求の範囲第1項記載のグルコースセ
ンサ。 (3) グルコースオキシダーゼ固定化膜カ、フォトリ
ゾグラフィー技術を用いて水素イオン感応性電界効果型
トランジスタのイオン感応面にパターニングしてなる特
許請求の範囲第2項記載のグルコースセンサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 感光性樹脂を用いてグルコースオキシダーゼ固
    定化膜をイオン感応面に結合した水素イオン感応性電界
    効果型トランジスタと、水素イオン感応性電界効果型ト
    ランジスタと、参照電極とを備えたことを特徴とするグ
    ルコースセンサ。 (、l) グルコースオキシダーゼ固定化膜が、グルコ
    ースオキシダーゼを含む感光性樹脂を水素イオン感応性
    電界効果型トランジスタのイオン感応面に直接塗布硬化
    したものである特許請求の範囲第1項記載のグルコース
    センサ。 (−?) グルコースオキシダーゼ固定化膜が、フォト
    リゾグラフィー技術を用いて水素イオン感応性電界効果
    型トラ/ジヌタのイオン感応面にパターンニングしてな
    る特許請求の範囲第1項記載のグルコースセンサ。
JP58138451A 1983-07-28 1983-07-28 グルコースセンサの製造方法 Granted JPS6029657A (ja)

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