JPS6214276B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6214276B2
JPS6214276B2 JP59156123A JP15612384A JPS6214276B2 JP S6214276 B2 JPS6214276 B2 JP S6214276B2 JP 59156123 A JP59156123 A JP 59156123A JP 15612384 A JP15612384 A JP 15612384A JP S6214276 B2 JPS6214276 B2 JP S6214276B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
enzyme
electrode
membrane
immobilized
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP59156123A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6135786A (ja
Inventor
Jun Kimura
Toshihide Kuryama
Yoshe Kawana
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP59156123A priority Critical patent/JPS6135786A/ja
Publication of JPS6135786A publication Critical patent/JPS6135786A/ja
Publication of JPS6214276B2 publication Critical patent/JPS6214276B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は固定化酵素膜の部分的失活方法に関
し、詳しくはイオン選択性電界効果型トランジス
タ(以下「ISFET」という。)のゲート部、貴金
属を用いたポーラログラフイー電極などに酵素を
固定化した固定化酵素電極の調整法に関する。酵
素電極の簡単な調整法を提供するものである。
(従来技術) ISFETを用いた酵素電極としては、例えば嶋
田らによる特開昭53−149397号公報記載の発明の
ようにゲート部に酵素膜を形成したものがその典
型である。
上記公報記載の発明では電極によつて微小な酵
素電極が実現出来るが、使用に当つて溶液の基準
電位を与える参照電極が必要である。現在微小で
安定な参照電極は実用化しておらず、従つて微小
酵素電極も単独では用途を限られている。
これを補償する方法として用いられる方法の1
つは前記ISFET2本を使用し1本を改造比較電極
として使用する方法である。例えば特開昭55−
12480号公報において矢野らは、ISFETのゲート
部をジエン重合体で覆つた参照電極を提案してい
る。この方式による参照電極は水素イオン選択性
を持つSi3N4層をポリジエン層で遮断するため
ISFET出力の水素イオン濃度依存分を消去した
出力を持つ可能性があり、通常ISFETとこの参
照電極の差動出力をとつてPHメータとして使用す
る場合には一定の効果があると考えられる。しか
しながら以下の理由によつて酵素電極用の参照電
極には不向きである。
すなわち、酵素反応のトランスデユーサとして
ISFETを用いる場合、固定化酵素が基質に作用
した結果生じるPH変化以外のPH変化が溶液中であ
つた場合基質濃度の変化と区別がつかず誤差を生
じる。また溶液PHを安定させるためイオン強度の
高いバツフアー中などで計測すれば溶液自体のPH
変化に起因する誤差は大幅に改善されるが、今度
は逆に酵素反応の結果生じるイオン感受性膜近傍
のPH変化もバツフアーによつて阻害されPH変化と
して検出する事が困難となる。
上記の欠点を改良し血液などバツフアー効果の
低いサンプルに対する測定法として開発されたも
のとして、前記ISFETを2本用意し、一方に固
定化酵素膜をつけ他方は無処理のPHセンサとして
差動出力をとる方法が考案された。この場合2本
のISFETの差動をとるため参照電極としては相
対電位を与えるもので十分であり、Au.Ptなど成
形の容易で小型化あるいは半導体面への形成可能
なものが使用出来る。
この様な、複合型酵素電極の例としてエポキシ
積層板裏面のゲート部にグルコースオキシデーゼ
固定化膜を持つもの、ウレアーゼ固定化膜をもつ
もの(この様に差動型で固定化酵素膜活性を持つ
ものを以下単に「活性電極」と呼ぶ)、無処理の
もの(以下差動型で比較に使われるものを単に
「不活性電極」と呼ぶ)計3本をエポキシ樹脂で
かため、他面に白金線を備えたものが発表されて
いる。花里らによつて「第44回応用物理学会予稿
集P606」に述べられているこの方法は、ワンチ
ツプ上に多数のイオン感応部を持つマルチセンサ
の概念を提供するものであると同時に、マルチイ
オンセンサ化に当つて以下の欠陥を有している。
すなわちエポキシ基板の上などに複数の電極をと
りつける方法ではある程度以上の集積化は困難で
ある。又、バルクシリコンを成形して成るこの
ISFETの場合立体的加工を伴なうため酵素膜の
形成は1チツプ毎に分離された後行なわれるので
あるが、仮に複数のイオン感応部を有するチツプ
が供給されても酵素膜をつけたものとつけないも
のに塗りわけることは微少なセンサーの場合困難
を伴ない、工業的大量供給は不可能で、品質管理
も困難と思われる。
(発明の目的) 本発明の目的は微少な部分に能率的に固定化酵
素膜及び失活した固定化酵素膜を形成する方法を
提供するものである。例えばサフアイアなどの絶
縁基板上に多数形成された複数のイオン感知部を
持つチツプ内のイオン感知部を簡単に活性電極と
不活性電極とに区分けする方法を提供するもので
ある。
(発明の構成) 本発明は固定化酵素膜の所定の部分に電磁波を
照射し、この部分の酵素を不活性化せしめること
を特徴とする固定化酵素膜の部分的失活方法であ
る。
(構成の詳細な説明) 酵素膜が形成されるウエハの1チツプ内に含ま
れる回路は最小限2つのイオン感応部であり、
ISFETが代表的であるが、ポーラロ電極、半導
体ガスセンサなどを使用する事も可能である。マ
スクは光源の種類に規定されるが、光源として紫
外線を使用する場合石英ガラス表面に光を当てな
い部分をクロームなどでパターン化した半導体製
造に通常使用するもので良い。
光源は、マスクの遮光部を透過せず酵素を失活
させる波長の光線であれば良いがマスクと半導体
ウエーハを精度良く合わせるためには光源として
低圧水銀ランプもしくは、Xe−Hgランプを用い
るマスクアライナーを用いる方が有利である。
しかしながら一般にISFETゲート部は通常10
μm〜100μm角位の大きさは持つため、半導体
の中ではパターンの大きい方であり、必ずしもマ
スクアライナーを使う必要はなく、マスクを直接
顕微鏡などで観察しながらマスク上に固定した後
適当な光源を照射すれば良い。この場合も光源
は、低圧水銀ランプ、Xe−Hgランプなどの紫外
線ランプを用いる事が望ましい。
失活に用いる光源として紫外線に限定する必要
はなく、X線遮蔽マスクによるX線失活、赤外マ
スクによる赤外失活等も本発明の延長上で実現可
能である。
なお本発明を図面を用いて説明する。
第2図に示すのは特願昭56−076959本発明に用
いたISFETチツプの平面図であり、サフアイア
基板1上に、一端にイオン感応膜で覆われたセン
サ部22を持ち、該半導体シリコン領域からドレ
イン領域23、ソース領域24、アース領域25
が他端まで延長され、ドレイン領域23がドレイ
ン電極26で覆われ、ソース領域24とアース領
域25が互いにソース電極27と短絡されて成る
ISFETを2つ有している。
ここに示す一方の電極のセンサ部を失活、他方
は失活しないことで差動型センサとすることが可
能となる。
この場合、21に示す点線で囲んだ部分が光を
当てず失活させない領域に相当している。
第1図は酵素固定膜を有するISFETへフオト
マスクを介して紫外線を露光している様子を、第
2図のa−a′断面で示したものである。
ここに1はサフアイア基板、2はp形シリコン
ゲート層、3はn形シリコンソース層、4はn形
シリコンドレイン層、5はp形アース層、6は熱
酸化膜、7はイオン感光膜、8は酵素を固定化し
た膜である。該膜はたとえば三酢酸セルロースを
ベースとして膜に酵素としてウレアーゼを固定化
したものが考えられる。9はフオトマスク用石英
ガラス板であり、10はそこに形成されたクロム
による遮光用のパターン、11は酵素失活に使う
平行紫外線である。
本発明は差動型酵素センサの大量かつ簡便な供
給を可能にする効果がある。例えば、ISFET、
ポーラロ電極などのイオン感受部を少なくとも2
個以上持つチツプ多数を形成せしめたウエハ上に
酵素膜を形成マスクを介して紫外線などを照射し
不活性電極に相当する部分の酵素を失活する方法
である。本発明を実施例に則して説明する。第2
図に示すのは、等価なSOSFETを2つ有するチ
ツプであり、幅1mm長さ5mmであり2インチ直径
のウエハから250位作成出来る。ここに用いるウ
エハは、各チツプ単独に切断したあと酵素を失活
せしめる様な過激な反応を行なわないSOSFET
などの絶縁基板上に設けられた回路を持つている
方が好ましい。紫外線照射に際してはウエハ上の
全面もしくは、少なくとも将来活性電極、不活性
電極として用いる部分に固定化酵素膜を形成して
おく。形成法としては回路を形成した面のみに限
つた方が良くスピナによつて酵素含有膜をひく、
あるいは酵素固定化の可能な膜をひくのが一般的
であるが、ウエハを膜中に浸漬、ひき上げる事で
膜を形成する事も可能である。酵素固定化の可能
な膜の場合ひき続いて酵素を固定化する。ここに
いう酵素固定膜とは、半導体表面に直接固定化さ
れた様なものも含む広い意味のものである。以上
の様にして得られた固定化酵素膜を有するウエハ
に紫外などをマスクを介して照射する。光源が紫
外線の場合石英ガラス表面にクロムなどでパター
ニングした通常のマスクで良く、光を透過しない
部分には少なくとも活性電極として使用する部分
を含み、光を透過失活される部分には少なくとも
不活性電極側を含んでいる必要がある。なお残部
に関してはどちらでも構わない。なお失活に関し
ては完全に失活させる必要はなく、差動出力とし
て信号がとりだせる程度であれば良い。おおむね
50%以上の失活があれば良い。
ここで使用する光源に関しては紫外線の場合低
圧水銀ランプ、水銀−キセノンランプ等が標準的
なものであるが、4000Å以下の波長を十分含む光
源であれば良い。強度を照射時間に関しては、固
定化酵素膜の厚さ、使用する酵素、又は膜の素材
等により大きく影響をうけるが、照射時間が短か
い程酵素電極部が影響をうけにくいため照射時間
が30分以内ですむような強い光源が有利である。
又光源の熱の影響をさけるためあらかじめ長波長
をカツトするフイルターを使用することも望まし
い。
例えば実施例の場合の低圧水銀ランプでは4m
W/cm2(波長2500Å)の強度を20分照射して良好
な結果をえた。
このあとは切りわけてから端子部に場合によつ
ては表面の膜を除去したのちアルミ線などでボン
デイングし実用性のある電極とする。差動をとる
差動型酵素電極として使用出来る。
実施例 1 本発明の一実施例について以下に説明する。
本発明を構成するISFETを第2図に示す。こ
れは、特願昭56−076959によるセンサを2つで1
チツプにしたもので2インチウエハ当り約250個
回収出来る。ウエハはサフアイアの上にシリコン
をエピタキシヤル成長させたSOS基板を使用し
た。表面への酵素固定化膜の形成に関しては、ウ
エハ表面をシラン化剤(Y−アミノプロピルトリ
エトキシシラン)で処理、ジクロルメタン中に
1・8−ジアミノ−4−アミノメチルオクタン
と、グルタールアルデヒド、トリアセチルセルロ
ールを含有したものをスピナーで一様に塗付、40
℃中に1昼夜放置したものを用いた。これを純水
で洗浄後酵素としてウレアーゼを含有する水中に
浸、水洗浄後、アセトン置換しすみやかに乾燥し
たものを酵素固定化ウエハとした。酵素膜の厚み
は約10μmで固定化された酵素量は約5×
10-2U/cm2であつた。なお以下に述べる実施例
2、実施例3においても同様にして調整したウエ
ハを用いた。紫外以外の失活を極力防ぐため露光
操作はすみやかに行なつた。
光源はXe−Hgランプを用い250nmを良好に透
過するフイルター透過光を用いた。250nmにお
ける強度は4mW/cm2で、照射時間は20分であつ
た。照射後リード線取りつけ部の膜を除去、外部
回路と接続、各種濃度の尿素による特性を計つ
た。電位は電極浸漬後1分値を採用、バツフアー
はPH7、リン酸バツフアーで温度は37℃であつ
た。第3図に尿素濃度と差動出力の関係を示す
が、10mg/dl〜100mg/dlの範囲で良好な結果が
得られた。
ここに示した様に本発明になる方法を用いて調
整した電極は、差動出力として安定な出力を得る
事に成功した。
実施例 2 実施例1と同様にして調整した酵素固定化ウエ
ハを使用し、酵素失活をX線にて行つた。X線光
源としてアルミニウムKa線を使用した。線源の
強度は1mW/cm2であつた。マスクは石英ガラス
上に約10μm厚の金をパターニングしたものを用
いた。なおこの場合全てのウエハ面に同時にX線
照射する事は不可能であり、数回に分割して照射
した。一個所当たりの照射時間は30分であつた。
この様にして露光したウエハから実施例1と同様
にして1チツプ取り出し出力を測定した。尿素濃
度と差動出力は10mg/dl〜100mg/dlの範囲で良
好な相関を示した。
実施例 3 実施例1と同様にして調整した酵素固定化ウエ
ハを準備酵素失活赤外線にて行なつた。光源とし
て250Wの赤外線ランプを使用した。使用したラ
ンプは島津理化製赤外線水分系TV−250Dのもの
を流用した。マスクとしてシリコンウエハを100
μm厚に薄くした上に金をパターニングしたもの
を用いた。ウエハと赤外線ランプ間の距離を10cm
に保ち20分間露光した。この様にして露光したウ
エハから実施例1と同様にして1チツプ取り出し
出力を測定した。尿素濃度と差動出力は10mg/dl
〜100mg/dlの範囲で良好な相関を示した。
従来、例えば前記花里らの例では不活性電極と
しては、裸の電極を用いていたが、本法では不活
性側も酵素活性がないだけで活性電極と同等の膜
を表面に持つており、差動型としては、より理想
的な形をとつている。
(発明の効果) 以上述べてきた様に本発明による酵素失活方法
を用いる事により2つのISFETを用いた差動形
酵素電極が非常に簡単な工程によつて提供出来る
ことが判明した。
又これに限らず本発明は全面に酵素活性を有す
る膜において一定部分以外を失活させる方法全般
にわたつて使用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す図、第2図はこ
こに用いた半導体素子の平面図、第3図は実際に
得られた差動出力を示す図。 図中、1……サフアイア基板、2……p形シリ
コンゲート層、3……n形シリコンソース層、4
……n形シリコンドレイン層、5……p形シリコ
ンアース層、6……絶縁膜、7……イオン感応
膜、8……酵素固定化膜、9……フオトマスク用
石英ガラス、10……フオトマスク上の遮光パタ
ン、11……平行紫外線光、21……マスクによ
つて光をシヤヘイされる部分、22……センサ
部、23……ドレイン領域、24……ソース領
域、25……アース領域、26……ドレイン電
極、27……ソース電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 固定化酵素膜の所定の部分に電磁波を照射
    し、この部分の酵素を不活性化せしめることを特
    徴とする固定化酵素膜の部分的失活方法。 2 固定化酵素膜は複数のイオン感応部を有する
    素子上に形成されている特許請求の範囲第1項記
    載の固定化酵素膜の部分的失活方法。
JP59156123A 1984-07-26 1984-07-26 固定化酵素膜の部分的失活方法 Granted JPS6135786A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59156123A JPS6135786A (ja) 1984-07-26 1984-07-26 固定化酵素膜の部分的失活方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59156123A JPS6135786A (ja) 1984-07-26 1984-07-26 固定化酵素膜の部分的失活方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6135786A JPS6135786A (ja) 1986-02-20
JPS6214276B2 true JPS6214276B2 (ja) 1987-04-01

Family

ID=15620822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59156123A Granted JPS6135786A (ja) 1984-07-26 1984-07-26 固定化酵素膜の部分的失活方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6135786A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2770783B2 (ja) * 1995-05-31 1998-07-02 日本電気株式会社 バイオセンサ素子の製造方法
CN111398386B (zh) * 2020-05-12 2025-06-24 山东省科学院生物研究所 一种固定化酶电极、固定化酶传感器及其酶膜抗干扰的检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6135786A (ja) 1986-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0228259B1 (en) Enzyme immobilized membrane for a semiconductor sensor and method for producing same
US5445920A (en) Fabrication process of biosensor
Van der Schoot et al. ISFET based enzyme sensors
US4354308A (en) Method for manufacture of a selective chemical sensitive FET transducer
JPS6214276B2 (ja)
JPS6029658A (ja) 尿素センサ
JP2770783B2 (ja) バイオセンサ素子の製造方法
JPS6039547A (ja) マルチ酵素センサ
JPS61153559A (ja) 半導体酵素センサ
JPH0418624B2 (ja)
JP2617745B2 (ja) 細微狭小領域への生体触媒の固定化方法
EP0784791A1 (de) Biosensor mit auf einer signalaktiven oberfläche kovalent fixiertem biomaterial
JPH0623719B2 (ja) 酵素センサ−の製造方法
JPS6275346A (ja) 酵素センサ−
Yu et al. Thin-film biosensor for the measurement of glucose concentration in human serum and urine
CN112748640A (zh) 一种场效应细胞培养皿的制备流程
JPS63186139A (ja) 酵素固定化膜の選択的失活方法
JPS62172255A (ja) 半導体酵素センサ
JPS62132160A (ja) 分離ゲ−ト型isfetを用いたバイオセンサ−
JPS6232351A (ja) 酵素センサ−
Shiono et al. Advances in enzymatically coupled field effect transistors
JPH0519654B2 (ja)
JPH01176934A (ja) pHセンサおよびグルコースセンサ
JPS63241346A (ja) プレ−ナ型バイオセンサの製造方法
JPH09159645A (ja) 尿糖バイオセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term