JPH09304329A - Biosensor and substrate determination method using it - Google Patents

Biosensor and substrate determination method using it

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JPH09304329A
JPH09304329A JP9058116A JP5811697A JPH09304329A JP H09304329 A JPH09304329 A JP H09304329A JP 9058116 A JP9058116 A JP 9058116A JP 5811697 A JP5811697 A JP 5811697A JP H09304329 A JPH09304329 A JP H09304329A
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ferrocene
reaction layer
layer
biosensor
glucose
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信 池田
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智浩 山本
Toshihiko Yoshioka
俊彦 吉岡
Shiro Nankai
史朗 南海
Shigeki Joko
茂樹 上甲
Jiyunko Iwata
潤子 岩田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly and highly precisely determine a substrate concentration without reducing detection sensitibity by using ferricynium ions derived from ferrocene electrolyte as an electron receptor contained in a reaction layer. SOLUTION: A conductive material and an insulating paste are printed on an insulating board 1, a working electrode 4 and an insulating layer 6 are formed respectively, and a counter electrode 5 is formed around the outer circumference of the working electrode 4, so as to be formed into an electrode system 13. Aqueous solution containing an oxidoreductase and ferrocene electrolyte is dripped and dried on a hydrophilic polymer layer which is formed by dripping and drying aqueous solution containing a hydrophilic high polymer, so that a reaction layer 7 containing the oxidoreductase and the electronic receptor is formed. This electronic receptor is ferricynium ions derived from the ferrocene electrolyte and preferably the concentration of the ferrocene electrolyte is 1-100mM in a sample liquid, when the reaction layer 7 is dissolved in the sample liquid. When the density is 1mM or less, measurable substrate concentration is narrow and when it is 100mM or higher, the reaction layer 7 is broken, so that the response current values are varied and the reliability is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、血液、尿、および
果汁などの試料中に含まれる基質(特定化合物)を高精
度で、迅速かつ容易に定量し得るバイオセンサ、ならび
にそれを用いた基質の定量方法に関し、より詳細には、
試料中に含まれるグルコースおよびコレステロールのよ
うな基質を、それらと特異的に反応し得る酸化還元酵素
と反応させることにより、試料中の基質濃度を電気化学
的に定量し得るバイオセンサおよびそれを用いた基質の
定量方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biosensor capable of quantifying a substrate (specific compound) contained in a sample such as blood, urine, and fruit juice with high accuracy, speedily and easily, and a substrate using the same. More specifically,
A biosensor capable of electrochemically quantifying a substrate concentration in a sample by reacting a substrate such as glucose and cholesterol contained in the sample with an oxidoreductase capable of reacting specifically with the biosensor and the biosensor. The method for quantifying the amount of the substrate that was used.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、生体試料および食品中の特定の化
合物(基質)を、試料の希釈および撹拌などを行うこと
なく、簡易に定量し得るバイオセンサが提案されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, biosensors have been proposed which can easily quantify a specific compound (substrate) in a biological sample and food without diluting or stirring the sample.

【0003】特開平3-202764号公報は、絶縁性基板上に
スクリーン印刷などの方法により、電極系を形成し、こ
の電極系上に、親水性高分子、酸化還元酵素、および電
子受容体を含有する反応層と、カバーおよびスペーサを
組み合わせて試料供給路を構成する空間部とを備えたバ
イオセンサを開示している。このバイオセンサは、以下
のようにして試料中の基質濃度を定量し得る:まず、試
料液をバイオセンサの空間部上に滴下することによっ
て、試料液が毛細管現象により反応層に供給され、反応
層が溶解する。次いで、試料液中の基質と反応層内の酸
化還元酵素との間で酵素反応が進行し、反応層内の電子
受容体が還元される。酸化反応終了後、この還元された
電子受容体を電気化学的に酸化することにより、このと
き得られる酸化電流値から試料液中の基質濃度が定量さ
れる。
Japanese Patent Laid-Open No. 3-202764 discloses that an electrode system is formed on an insulating substrate by a method such as screen printing, and a hydrophilic polymer, a redox enzyme, and an electron acceptor are placed on the electrode system. Disclosed is a biosensor that includes a reaction layer that contains it, and a space that forms a sample supply path by combining a cover and a spacer. This biosensor can quantify the substrate concentration in the sample as follows: First, by dropping the sample solution on the space of the biosensor, the sample solution is supplied to the reaction layer by capillary action, and the reaction is performed. The layers dissolve. Next, an enzymatic reaction proceeds between the substrate in the sample solution and the redox enzyme in the reaction layer, and the electron acceptor in the reaction layer is reduced. After the completion of the oxidation reaction, the reduced electron acceptor is electrochemically oxidized to determine the substrate concentration in the sample solution from the oxidation current value obtained at this time.

【0004】上記バイオセンサにおいては、しばしば電
子受容体としてフェリシアン化カリウムが用いられる。
フェリシアン化カリウムを用いるバイオセンサは、安定
性に優れており、かつ生産コストが低いので大量生産に
適している。しかし、電子受容体としてフェリシアン化
カリウムを用いるバイオセンサにおいて、フェリシアン
化イオンと酸化還元酵素との間の二次反応速度は、不安
定であるか、あるいは生産コストの高いキノン誘導体ま
たは他の金属錯体のような電子受容体を用いたバイオセ
ンサのものと比較して小さい。従って、このようなバイ
オセンサは酵素反応に時間がかかり、基質濃度を迅速に
定量することができないという問題があった。
In the above biosensor, potassium ferricyanide is often used as an electron acceptor.
A biosensor using potassium ferricyanide has excellent stability and low production cost, and is suitable for mass production. However, in a biosensor using potassium ferricyanide as an electron acceptor, the secondary reaction rate between the ferricyanide ion and the oxidoreductase is unstable, or the quinone derivative or other metal complex with high production cost is unstable. Is smaller than that of a biosensor using an electron acceptor such as. Therefore, such a biosensor has a problem that the enzyme reaction takes a long time and the substrate concentration cannot be rapidly quantified.

【0005】さらに、電子受容体としてフェリシアン化
カリウムよりも大きな二次反応速度を有するフェロセン
またはその誘導体を用いた、いくつかのバイオセンサが
知られている。
Further, several biosensors using ferrocene or its derivative having a second-order reaction rate higher than that of potassium ferricyanide as an electron acceptor are known.

【0006】特開平2-240555号公報は、電極面上にフェ
ロセン化合物を含有する光硬化性樹脂膜と、グルコース
オキシダーゼ含有光硬化性樹脂膜とを順次有する作用極
を備えたグルコースセンサを開示している。特開平2-99
851号公報は、電極面上にフェロセン化合物を蒸着させ
た層と、蒸着層上にグルコースオキシダーゼを固定化し
た層とを有する作用極を備えたグルコースセンサを開示
している。これらのバイオセンサにおいては、フェロセ
ン化合物として、フェロセン(すなわち、ビス(シクロ
ペンタジエニル)鉄(II))、1,1'-ジメチルフェロセ
ン、ビニルフェロセンなどが使用される。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-240555 discloses a glucose sensor having a working electrode, which has a photocurable resin film containing a ferrocene compound on an electrode surface and a glucose oxidase-containing photocurable resin film in that order. ing. JP-A-2-99
Japanese Patent No. 851 discloses a glucose sensor provided with a working electrode having a layer in which a ferrocene compound is vapor-deposited on an electrode surface and a layer in which glucose oxidase is immobilized on the vapor-deposited layer. In these biosensors, ferrocene (that is, bis (cyclopentadienyl) iron (II)), 1,1′-dimethylferrocene, vinylferrocene and the like are used as the ferrocene compound.

【0007】特開平5-256812号公報は、作用極上にグル
コースオキシダーゼとフェロセン化合物とを担持した識
別層と、作用極付近の温度を所定温度に維持する温度維
持手段とを備えたグルコースセンサを開示している。こ
のバイオセンサにおいては、フェロセン化合物として、
フェロセンおよびその誘導体が使用される。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-256812 discloses a glucose sensor having a discriminating layer carrying glucose oxidase and a ferrocene compound on a working electrode, and a temperature maintaining means for maintaining a temperature near the working electrode at a predetermined temperature. are doing. In this biosensor, as a ferrocene compound,
Ferrocene and its derivatives are used.

【0008】しかし、これらのグルコースセンサに用い
られるフェロセン化合物はいずれも還元体で存在してい
るので、センサの使用においては、酵素反応による基質
から作用極への電子移動を達成するために、まず、電極
上でフェロセン化合物を酸化体に変換させる必要があっ
た。
However, since all of the ferrocene compounds used in these glucose sensors exist as reductants, in using the sensor, first, in order to achieve electron transfer from the substrate to the working electrode by the enzymatic reaction, , It was necessary to convert the ferrocene compound to the oxidant on the electrode.

【0009】特開平6-3316号公報は、導電性電極表面上
に、水溶液中でイオン化した疎水性酸化還元物質(例え
ば、フェロセン)と親水性酵素(例えば、グルコースオ
キシダーゼ)とを修飾したグルコースセンサ(修飾電
極)を開示している。このグルコースセンサは、一旦、
フェロセンをリン酸緩衝液中で電解してフェリシニウム
イオンを含有する溶液を形成し、次いで、この溶液にグ
ルコースオキシダーゼを添加し、得られた混合溶液を導
電性電極表面に塗布または電着することにより作製され
る。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-3316 discloses a glucose sensor in which a hydrophobic redox substance (eg, ferrocene) ionized in an aqueous solution and a hydrophilic enzyme (eg, glucose oxidase) are modified on the surface of a conductive electrode. (Modified electrode) is disclosed. This glucose sensor
Ferrocene is electrolyzed in a phosphate buffer to form a solution containing ferricinium ions, glucose oxidase is then added to this solution, and the resulting mixed solution is applied or electrodeposited on the surface of a conductive electrode. It is produced by.

【0010】しかし、上記修飾電極は、リン酸イオンと
フェリシニウムイオンとがイオン複合体を形成し、電極
表面を不活性化するという問題があった。さらに、この
修飾電極の作製には、フェロセンを電解する工程が必要
であり、その結果、作製時間とコストとの両方が増大す
るという問題があった。
However, the above-mentioned modified electrode has a problem that phosphate ions and ferricinium ions form an ionic complex and inactivate the electrode surface. Further, the production of this modified electrode requires a step of electrolyzing ferrocene, resulting in a problem that both production time and cost are increased.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題の
解決を課題とするものであり、その目的とするところ
は、酵素反応が短時間で起こり、検出感度を低下させる
ことなく、基質濃度を迅速かつ高精度で定量し得るバイ
オセンサおよびそれを用いた基質の定量方法を提供する
ことである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above problems, and its object is to achieve a substrate concentration without causing a decrease in detection sensitivity because an enzymatic reaction takes place in a short time. It is intended to provide a biosensor capable of rapidly and highly accurately quantifying and a method for quantifying a substrate using the biosensor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のバイオセンサ
は、絶縁性基板と、該基板上に形成され、作用極および
対極を有する電極系と、該基板上に配置された、酸化還
元酵素および電子受容体を含有する反応層とを備え、該
電子受容体がフェロセン電解質由来のフェリシニウムイ
オンである。そのことにより上記目的が達成される。
The biosensor of the present invention comprises an insulating substrate, an electrode system formed on the substrate and having a working electrode and a counter electrode, an oxidoreductase and an oxidoreductase disposed on the substrate. And a reaction layer containing an electron acceptor, wherein the electron acceptor is a ferricinium ion derived from a ferrocene electrolyte. Thereby, the above object is achieved.

【0013】好適な実施態様では、上記フェロセン電解
質は、フェロセン6フッ化リン酸塩およびフェロセン4
フッ化ホウ酸塩からなる群より選択される好適な実施態
様では、上記反応層はさらに、親水性高分子および界面
活性剤からなる群より選択される少なくとも1種を含有
する。
In a preferred embodiment, the ferrocene electrolyte is ferrocene hexafluorophosphate and ferrocene 4
In a preferred embodiment selected from the group consisting of fluoroborates, the reaction layer further contains at least one selected from the group consisting of hydrophilic polymers and surfactants.

【0014】好適な実施態様では、上記酸化還元酵素
は、グルコースオキシダーゼ;グルコースデヒドロゲナ
ーゼ;乳酸オキシダーゼ;乳酸デヒドロゲナーゼ;ウリ
ガーゼ;コレステロールオキシダーゼ;コレステロール
オキシダーゼおよびコレステロールエステラーゼの組合
わせ;グルコースオキシダーゼおよびインベルターゼの
組合わせ;グルコースオキシダーゼ、インベルターゼ、
およびムタロターゼの組合わせ;ならびにフルクトース
デヒドロゲナーゼおよびインベルターゼの組合せからな
る群より選択される1種である。
In a preferred embodiment, the oxidoreductase is glucose oxidase; glucose dehydrogenase; lactate oxidase; lactate dehydrogenase; urigase; cholesterol oxidase; cholesterol oxidase and cholesterol esterase combination; glucose oxidase and invertase combination; glucose. Oxidase, invertase,
And a mutarotase combination; and a fructose dehydrogenase and invertase combination.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明のバイオセンサは、絶縁性
基板と、該基板上に形成され、作用極および対極を有す
る電極系と、該基板上に配置された反応層とを有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The biosensor of the present invention has an insulating substrate, an electrode system formed on the substrate and having a working electrode and a counter electrode, and a reaction layer arranged on the substrate.

【0016】該電気絶縁性の基板には、ポリエチレンテ
レフタレートなどの合成樹脂板が用いられ得る。
A synthetic resin plate such as polyethylene terephthalate may be used as the electrically insulating substrate.

【0017】作用極および対極を有する電極系は、この
基板上に公知の方法を用いて設けられ得る。例えば、該
基板上にリードを形成した後、該各リードに接続されそ
して互いに絶縁するように作用極および対極が設けられ
る。上記リードおよび電極の材料としては、公知の導電
性材料が使用され得る。このような導電性材料の例とし
ては、カーボン、銀、白金、金、およびパラジウムが挙
げられる。
An electrode system having a working electrode and a counter electrode can be provided on this substrate using known methods. For example, after forming the leads on the substrate, a working electrode and a counter electrode are provided so as to be connected to the leads and insulate each other. A known conductive material can be used as the material of the lead and the electrode. Examples of such conductive materials include carbon, silver, platinum, gold, and palladium.

【0018】反応層は、少なくとも1種の酸化還元酵素
および少なくとも1種の電子受容体を含有する。
The reaction layer contains at least one oxidoreductase and at least one electron acceptor.

【0019】本発明に用いられる電子受容体は、フェロ
セン電解質由来のフェリシニウムイオンである。ここ
で、本明細書中に用いられる用語「フェロセン電解質」
とは、後述の酸化還元酵素と共に水溶液を調製した際
に、電離してフェリシニウムイオン([(C5H5)2Fe]+)を
生じる塩をいう。フェロセン電解質を構成するアニオン
は特に限定されない。フェロセン電解質の好ましい例と
しては、フェロセン6フッ化リン酸塩およびフェロセン
4フッ化ホウ酸塩が挙げられ、これらはAldrich Inc.よ
り市販されている。
The electron acceptor used in the present invention is a ferricinium ion derived from a ferrocene electrolyte. As used herein, the term "ferrocene electrolyte"
The term means a salt that ionizes to produce ferricinium ion ([(C 5 H 5 ) 2 Fe] + ) when an aqueous solution is prepared together with a redox enzyme described below. The anion that constitutes the ferrocene electrolyte is not particularly limited. Preferred examples of ferrocene electrolytes include ferrocene hexafluorophosphate and ferrocene tetrafluoroborate, which are commercially available from Aldrich Inc.

【0020】フェロセン電解質の濃度は、特に限定され
ないが、反応層が試料液に溶解した際に、試料液中おい
て、好ましくは1mM〜100mMである。フェロセン電
解質の濃度が、1mMを下回ると、測定可能な基質濃度
範囲が極めて狭くなる恐れがある。フェロセン電解質の
濃度が100mMを上回ると、バイオセンサの製造コスト
が高くなり、かつ反応層が割れて応答電流値にばらつき
を生じ、さらには、保存時の信頼性が低下する恐れがあ
る。
The concentration of the ferrocene electrolyte is not particularly limited, but it is preferably 1 mM to 100 mM in the sample solution when the reaction layer is dissolved in the sample solution. If the concentration of the ferrocene electrolyte is less than 1 mM, the measurable substrate concentration range may become extremely narrow. When the concentration of the ferrocene electrolyte exceeds 100 mM, the manufacturing cost of the biosensor increases, the reaction layer is cracked, the response current value varies, and the reliability during storage may decrease.

【0021】本発明においては、酸化還元酵素は、グル
コースセンサ、コレステロールセンサ、乳酸センサ、尿
酸センサ、およびショ糖センサのような従来のバイオセ
ンサに用いられる酵素が用いられ得る。酸化還元酵素の
例としては、グルコースオキシダーゼ(GOD)、グルコー
スデヒドロゲナーゼ、乳酸オキシダーゼ、乳酸デヒドロ
ゲナーゼ、ウリガーゼ、コレステロールオキシダーゼ(C
hOD)、コレステロールエステラーゼ(ChE)、インベルタ
ーゼ、ムタロターゼ、およびフルクトースデヒドロゲナ
ーゼ、ならびにそれらの組合せが挙げられる。本発明の
バイオセンサがグルコースセンサである場合、酸化還元
酵素としては、GODまたはグルコースデヒドロゲナーゼ
が用いられ得る。本発明のバイオセンサが乳酸センサで
ある場合、酸化還元酵素としては、乳酸オキシダーゼま
たは乳酸デヒドロゲナーゼが用いられ得る。本発明のバ
イオセンサが尿酸センサである場合、酸化還元酵素とし
てはウリガーゼが用いられ得る。本発明のバイオセンサ
がコレステロールセンサである場合、酸化還元酵素とし
ては、ChODまたはChODとChEとの組合せが用いられ得
る。本発明のバイオセンサがショ糖センサである場合、
酸化還元酵素としては、GODおよびインベルターゼの組
合せ;GOD、インベルターゼ、およびムタロターゼの組
合せ;またはフルクトースデヒドロゲナーゼおよびイン
ベルターゼの組合せが用いられ得る。
In the present invention, the redox enzyme may be an enzyme used in a conventional biosensor such as a glucose sensor, a cholesterol sensor, a lactate sensor, a uric acid sensor, and a sucrose sensor. Examples of redox enzymes include glucose oxidase (GOD), glucose dehydrogenase, lactate oxidase, lactate dehydrogenase, urigase, cholesterol oxidase (C
hOD), cholesterol esterase (ChE), invertase, mutarotase, and fructose dehydrogenase, and combinations thereof. When the biosensor of the present invention is a glucose sensor, GOD or glucose dehydrogenase can be used as the redox enzyme. When the biosensor of the present invention is a lactate sensor, lactate oxidase or lactate dehydrogenase can be used as the redox enzyme. When the biosensor of the present invention is a uric acid sensor, urigase may be used as the redox enzyme. When the biosensor of the present invention is a cholesterol sensor, ChOD or a combination of ChOD and ChE can be used as the redox enzyme. When the biosensor of the present invention is a sucrose sensor,
As the redox enzyme, a combination of GOD and invertase; a combination of GOD, invertase, and mutarotase; or a combination of fructose dehydrogenase and invertase can be used.

【0022】本発明のバイオセンサに用いられる酸化還
元酵素の含有量は特に限定されず、必要に応じて当業者
により適切な量が選択され得る。例えば、GODを用いる
場合、その含有量は、1センサ当たり0.1ユニット〜5
ユニットが好ましい。ChODとChEとの組合せを用いる場
合、ChODの含有量は、1センサ当たり0.1ユニット〜5
ユニットが好ましく、そしてChEの含有量は、1センサ
当たり0.1ユニット〜5ユニットが好ましい。ここで、
本明細書中に用いられる用語「1ユニット」とは、1μ
molの基質を1分間で酸化させるための、定量されるべ
き酸化還元酵素の量をいう。
The content of the oxidoreductase used in the biosensor of the present invention is not particularly limited, and an appropriate amount can be selected by those skilled in the art according to need. For example, when GOD is used, its content is 0.1 unit to 5 per sensor.
Units are preferred. When using a combination of ChOD and ChE, the content of ChOD is 0.1 unit to 5 per sensor.
A unit is preferable, and the content of ChE is preferably 0.1 unit to 5 units per sensor. here,
As used herein, the term “1 unit” means 1 μm.
It refers to the amount of oxidoreductase to be quantified to oxidize mol substrate in 1 minute.

【0023】反応層はさらに、好ましくは親水性高分子
および/または界面活性剤を含有する。
The reaction layer further preferably contains a hydrophilic polymer and / or a surfactant.

【0024】親水性高分子の例としては、カルボキシメ
チルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、
ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エ
チルセルロース、エチルヒドロキシセルロース、および
カルボキシメチルエチルセルロースのようなセルロース
誘導体;ポリビニルピロリドン;ポリビニルアルコー
ル;ゼラチンおよびその誘導体;アクリル酸およびその
塩;メタクリル酸およびその塩;スターチおよびその誘
導体;ならびに無水マレイン酸およびその塩が挙げられ
る。特に、CMCが好ましい。
Examples of hydrophilic polymers include carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose,
Cellulose derivatives such as hydroxypropylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, ethylhydroxycellulose, and carboxymethylethylcellulose; polyvinylpyrrolidone; polyvinyl alcohol; gelatin and its derivatives; acrylic acid and its salts; methacrylic acid and its salts; starch and its derivatives; And maleic anhydride and its salts. CMC is particularly preferable.

【0025】界面活性剤の例としては、大豆由来の精製
レシチン、オクチルチオグルコシド、コール酸ナトリウ
ム、ドデシル-β-マルトシド、デオキシコール酸ナトリ
ウム、タウロデオキシコール酸ナトリウム、Triton-X
(登録商標)、Lubrol PX(登録商標)、DK-エステル
(登録商標)、BIGCHAP(登録商標)、およびDeoxyCHAP
(登録商標)が挙げられる。特に、精製レシチンおよび
オクチルチオグルコシドが好ましい。
Examples of surfactants include soybean-derived purified lecithin, octylthioglucoside, sodium cholate, dodecyl-β-maltoside, sodium deoxycholate, sodium taurodeoxycholate, Triton-X.
(Registered trademark), Lubrol PX (registered trademark), DK-ester (registered trademark), BIGCHAP (registered trademark), and DeoxyCHAP
(Registered trademark). Particularly, purified lecithin and octylthioglucoside are preferable.

【0026】電子受容体として上記フェリシニウムイオ
ンを使用する際、一連の酵素反応を経てフェロセンが生
成される。フェロセンは、水に対する溶解度が低いの
で、試料液中に含まれる水によって生成したフェロセン
分子が反応層上に析出する場合がある。それゆえ、反応
層に界面活性剤を含有させることにより、生成したフェ
ロセンの水に対する溶解性が向上する。
When the above-mentioned ferricinium ion is used as an electron acceptor, ferrocene is produced through a series of enzymatic reactions. Since ferrocene has low solubility in water, ferrocene molecules generated by water contained in the sample solution may be deposited on the reaction layer. Therefore, by adding a surfactant to the reaction layer, the solubility of the generated ferrocene in water is improved.

【0027】上記親水性高分子および界面活性剤は、組
み合わせて使用され得るだけでなく、親水性高分子また
は界面活性剤のいずれか一方のみが、さらなる成分とし
て反応層に含有されていてもよい。
The above-mentioned hydrophilic polymer and surfactant may be used in combination, and only either the hydrophilic polymer or the surfactant may be contained in the reaction layer as a further component. .

【0028】本発明においては、反応層上にさらに、上
記精製レシチンでなる層が形成されていてもよい。反応
層上にレシチン層が形成された場合、反応層への試料液
の供給が容易になり得る。
In the present invention, a layer made of the above-mentioned purified lecithin may be further formed on the reaction layer. When the lecithin layer is formed on the reaction layer, the sample liquid can be easily supplied to the reaction layer.

【0029】本発明のバイオセンサの製造方法の好まし
い実施態様について、図1および図2を用いて説明す
る。
A preferred embodiment of the method for manufacturing a biosensor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

【0030】まず、絶縁性基板1上に、スクリーン印刷
により銀ペーストなどの導電性材料を印刷し、リード2
および3を形成する。次いで、樹脂バインダーを含む導
電性材料を絶縁性基板1上に印刷して作用極4を形成す
る。この作用極4はリード2と接触している。
First, a conductive material such as silver paste is printed on the insulating substrate 1 by screen printing, and the leads 2 are formed.
And 3 are formed. Then, a conductive material containing a resin binder is printed on the insulating substrate 1 to form the working electrode 4. The working electrode 4 is in contact with the lead 2.

【0031】次いで、絶縁性基板1上に、絶縁性ペース
トを印刷して絶縁層6を形成する。絶縁層6は、作用極
4の外周部を覆っており、これにより作用極4の露出部
分の面積が一定に保たれる。図1に示されるように、絶
縁層6はリード2および3の一部も覆っている。さらに
この作用極4の外周部に、リング状の対極5が樹脂バイ
ンダーを含む導電性材料を用いて形成される。対極5
は、リード3と接触している。このようにして、作用極
4および対極5を備える電極系13が絶縁性基板1上に
形成される。
Next, an insulating paste is printed on the insulating substrate 1 to form an insulating layer 6. The insulating layer 6 covers the outer peripheral portion of the working electrode 4, whereby the area of the exposed portion of the working electrode 4 is kept constant. As shown in FIG. 1, insulating layer 6 also covers a portion of leads 2 and 3. Further, a ring-shaped counter electrode 5 is formed on the outer peripheral portion of the working electrode 4 by using a conductive material containing a resin binder. Counter electrode 5
Is in contact with the lead 3. In this way, the electrode system 13 including the working electrode 4 and the counter electrode 5 is formed on the insulating substrate 1.

【0032】あるいは、本発明のバイオセンサは、上記
作用極4および対極5に加えて参照極(図示せず)を備
える三電極系を絶縁性基板1上に形成され得る。この三
電極系により、安定した応答電流が得られ、精度がさら
に安定化する。
Alternatively, in the biosensor of the present invention, a three-electrode system including a reference electrode (not shown) in addition to the working electrode 4 and the counter electrode 5 may be formed on the insulating substrate 1. With this three-electrode system, a stable response current is obtained and the accuracy is further stabilized.

【0033】反応層7は、以下のようにして上記絶縁性
基板1上に配置され得る。
The reaction layer 7 can be arranged on the insulating substrate 1 as follows.

【0034】親水性高分子を含有する水溶液が電極系1
3上に滴下され、そして乾燥することにより親水性高分
子層が形成される。他方、所定量の酸化還元酵素とフェ
ロセン電解質とを水に溶解させる。好ましくは、数滴の
界面活性剤がこの水溶液に添加される。次いで、得られ
た酸化還元酵素とフェロセン電解質とを含有する水溶液
が上記親水性高分子層に滴下される。その結果、親水性
高分子はこの水溶液に溶解する。次いで、溶解した親水
性高分子層を乾燥することにより、酸化還元酵素と電子
受容体とが親水性高分子層中に取り込まれた反応層7が
形成される。しかし、この取り込みにおいては、撹拌な
どのさらなる操作が行われないので、反応層7と電極系
13との界面は、親水性高分子のみが存在する。すなわ
ち、酸化還元酵素および電子受容体が電極系13の表面
と接触していないので、電極系13の表面にタンパク質
が吸着して電極系13の表面を不活性化させるような場
合が排除され得る。
The aqueous solution containing the hydrophilic polymer is the electrode system 1
A hydrophilic polymer layer is formed by dropping on 3 and drying. On the other hand, a predetermined amount of oxidoreductase and ferrocene electrolyte are dissolved in water. Preferably, a few drops of surfactant are added to this aqueous solution. Then, an aqueous solution containing the obtained oxidoreductase and ferrocene electrolyte is added dropwise to the hydrophilic polymer layer. As a result, the hydrophilic polymer dissolves in this aqueous solution. Then, the dissolved hydrophilic polymer layer is dried to form the reaction layer 7 in which the redox enzyme and the electron acceptor are incorporated in the hydrophilic polymer layer. However, since no further operation such as stirring is performed in this incorporation, only the hydrophilic polymer exists at the interface between the reaction layer 7 and the electrode system 13. That is, since the redox enzyme and the electron acceptor are not in contact with the surface of the electrode system 13, it is possible to eliminate the case where the protein is adsorbed on the surface of the electrode system 13 to inactivate the surface of the electrode system 13. .

【0035】親水性高分子層が使用されない場合は、電
極系13上に直接、酸化還元酵素およびフェロセン電解
質を含有する水溶液が滴下され、乾燥される。
When the hydrophilic polymer layer is not used, an aqueous solution containing a redox enzyme and a ferrocene electrolyte is dropped directly onto the electrode system 13 and dried.

【0036】本発明のバイオセンサを繰り返し使用する
ために、酸化還元酵素およびフェロセン電解質は、例え
ば、グルタルアルデヒドとの架橋により親水性高分子層
上に固定され得るか、またはニトロセルロースまたはイ
オン交換膜のようなポリマー性材料と一緒に親水性高分
子層上に固定され得る。
For repeated use of the biosensor of the invention, the redox enzyme and the ferrocene electrolyte can be immobilized on the hydrophilic polymer layer, for example by cross-linking with glutaraldehyde, or nitrocellulose or an ion exchange membrane. Can be immobilized on the hydrophilic polymer layer together with a polymeric material such as.

【0037】上記のようにして形成された反応層7は、
図2に示されるような電極系13全体を覆っている。
The reaction layer 7 formed as described above is
It covers the entire electrode system 13 as shown in FIG.

【0038】次いで、必要に応じて、トルエンのような
有機溶媒中の所定量の精製レシチンの溶液を反応層7上
に展開し、そして乾燥して、レシチン層8が形成され
る。最終的に、反応層7上(レシチン層8が形成された
場合はその上)に、試料供給路12を備えるスペーサー
10と孔11を備えるカバー9とが順次公知の方法で配
置される。このようにして、本発明のバイオセンサが製
造される。
Next, if necessary, a solution of a predetermined amount of purified lecithin in an organic solvent such as toluene is spread on the reaction layer 7 and dried to form the lecithin layer 8. Finally, a spacer 10 having a sample supply path 12 and a cover 9 having a hole 11 are sequentially arranged on the reaction layer 7 (on which the lecithin layer 8 is formed, if any) by a known method. In this way, the biosensor of the present invention is manufactured.

【0039】試料液中に含まれる基質濃度は、本発明の
バイオセンサを用いて、例えば、以下のようにして定量
される。
The substrate concentration contained in the sample solution is quantified using the biosensor of the present invention, for example, as follows.

【0040】まず、基質を含有する試料液が、試料供給
路12を介して反応層7に、あるいは直接反応層7に添
加される。この添加により反応層7が溶解する。所定時
間放置した後、対極5に対して作用極4にアノード方向
に所定の大きさのパルス電圧(例えば、+0.5V)が印
加され、得られた応答電流値が公知の手段で測定され
る。次いで、予め既知の濃度の基質を用いて作成した基
質濃度と応答電流値との検量線を用いて、得られた応答
電流値が基質濃度に変換される。
First, the sample solution containing the substrate is added to the reaction layer 7 via the sample supply path 12 or directly to the reaction layer 7. The reaction layer 7 is dissolved by this addition. After standing for a predetermined time, a pulse voltage (for example, +0.5 V) of a predetermined magnitude is applied to the working electrode 4 with respect to the counter electrode 5 in the anode direction, and the obtained response current value is measured by a known means. . Then, the obtained response current value is converted into the substrate concentration by using a calibration curve of the substrate concentration and the response current value prepared in advance using a substrate having a known concentration.

【0041】上記ようにして定量され得る基質の例とし
ては、グルコース、コレステロール、乳酸、尿酸、およ
びショ糖が挙げられる。
Examples of substrates that can be quantified as described above include glucose, cholesterol, lactic acid, uric acid, and sucrose.

【0042】本発明のバイオセンサを用いて、応答電流
値が得られるメカニズムを以下に説明する。
The mechanism by which the response current value is obtained using the biosensor of the present invention will be described below.

【0043】例えば、試料液が基質としてグルコースを
含有し、そして反応層7においてGODが使用される場
合、試料液によって反応層7は溶解し、そして試料液中
のグルコースはGODによって酸化されて、グルコノラク
トンを生成する。このとき、グルコースの酸化反応から
生じた電子は、反応層7中に存在するフェリシニウムイ
オンをフェロセンに還元する。次いで、上記パルス電圧
の印加により、生成したフェロセンの酸化電流が得ら
れ、この電流の大きさが応答電流値として測定される。
得られた応答電流値は、試料液中に存在するグルコース
濃度に比例する。
For example, when the sample solution contains glucose as a substrate and GOD is used in the reaction layer 7, the reaction solution 7 is dissolved by the sample solution, and glucose in the sample solution is oxidized by GOD, It produces gluconolactone. At this time, the electrons generated from the oxidation reaction of glucose reduce ferricinium ions existing in the reaction layer 7 to ferrocene. Then, by applying the pulse voltage, an oxidation current of the generated ferrocene is obtained, and the magnitude of this current is measured as a response current value.
The obtained response current value is proportional to the glucose concentration existing in the sample solution.

【0044】試料液が基質としてコレステロールエステ
ルとコレステロールとを含有し、そ反応層7においてCh
EおよびChODが使用される場合、試料液によって反応層
7は溶解し、試料液中のコレステロールエステルがChE
によりコレステロールに変換される。次いで、試料液中
のすべてのコレステロールは、ChODによって酸化され、
コレステノンを生成する。このとき、コレステロールの
酸化反応から生じた電子は、反応層7中に存在するフェ
リシニウムイオンをフェロセンに還元する。次いで、上
記パルス電圧の印加により、生成したフェロセンの酸化
電流が得られ、この電流の大きさが応答電流値として測
定される。得られた応答電流値は、試料液中に存在する
コレステロールエステルとコレステロールとの合計の濃
度に比例する。
The sample solution contains cholesterol ester and cholesterol as substrates, and in the reaction layer 7
When E and ChOD are used, the reaction solution 7 is dissolved by the sample solution and the cholesterol ester in the sample solution becomes ChE.
Is converted to cholesterol by. Then, all cholesterol in the sample solution is oxidized by ChOD,
Generates cholestenone. At this time, the electrons generated from the oxidation reaction of cholesterol reduce ferricinium ions existing in the reaction layer 7 to ferrocene. Then, by applying the pulse voltage, an oxidation current of the generated ferrocene is obtained, and the magnitude of this current is measured as a response current value. The obtained response current value is proportional to the total concentration of cholesterol ester and cholesterol present in the sample solution.

【0045】このようにして、本発明のバイオセンサを
用いて、試料液中に含まれる基質濃度が定量され得る。
さらに、電子受容体として使用されるフェリシニウムイ
オンは、従来より使用されるフェリシアン化イオンと比
較して二次反応速度が大きいので、本発明のバイオセン
サは試料中の基質濃度を迅速かつ高精度で定量し得る。
In this way, the substrate concentration contained in the sample solution can be quantified using the biosensor of the present invention.
Furthermore, since the ferricinium ion used as an electron acceptor has a higher secondary reaction rate than the ferricyanide ion conventionally used, the biosensor of the present invention can rapidly and highly increase the substrate concentration in a sample. It can be quantified with accuracy.

【0046】本発明のバイオセンサは、全血、血漿、血
清、および尿のような生体試料、食品工業における材
料、果汁のような食料品などに含まれる基質の濃度を定
量するのに有用である。
The biosensor of the present invention is useful for quantifying the concentration of a substrate contained in biological samples such as whole blood, plasma, serum, and urine, materials in the food industry, food products such as fruit juice, and the like. is there.

【0047】[0047]

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。なお、各実施例の説明に用いられる図面において、
共通する要素には同一の番号を付け、必要に応じて説明
を一部省略する。
EXAMPLES The present invention will be described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the drawings used to describe each embodiment,
The common elements are given the same numbers, and the description thereof is partially omitted as necessary.

【0048】<実施例1>本発明のバイオセンサの一例
として、グルコースセンサを以下のようにして作製し
た。
Example 1 As an example of the biosensor of the present invention, a glucose sensor was produced as follows.

【0049】図1に示されるように、ポリエチレンテレ
フタレートでなる絶縁性基板1上に、スクリーン印刷に
より銀ペーストを印刷し、リード2および3を形成し
た。次いで、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペー
ストを絶縁性基板1上に印刷して作用極4を形成した。
この作用極4はリード2と接触していた。
As shown in FIG. 1, a silver paste was printed by screen printing on an insulating substrate 1 made of polyethylene terephthalate to form leads 2 and 3. Then, a conductive carbon paste containing a resin binder was printed on the insulating substrate 1 to form the working electrode 4.
The working electrode 4 was in contact with the lead 2.

【0050】次いで、絶縁性基板1上に、絶縁性ペース
トを印刷して絶縁層6を形成した。絶縁層6は、作用極
4の外周部を覆っており、これにより作用極4の露出部
分の面積を一定に保った。さらに、樹脂バインダーを含
む導電性カーボンペーストをリード3と接触するように
絶縁性基板1上に印刷してリング状の対極5を形成し
た。
Next, an insulating paste was printed on the insulating substrate 1 to form an insulating layer 6. The insulating layer 6 covers the outer peripheral portion of the working electrode 4, whereby the exposed area of the working electrode 4 is kept constant. Further, a conductive carbon paste containing a resin binder was printed on the insulating substrate 1 so as to come into contact with the leads 3 to form a ring-shaped counter electrode 5.

【0051】次いで、電極系13(作用極4および対極
5)上にGODおよびフェロセン6フッ化リン酸塩(Aldri
ch製)を含有する水溶液を添加して、乾燥させて反応層
7を形成した。レシチンのトルエン溶液を反応層7上に
滴下して、反応層7全体に展開し、乾燥して、レシチン
層8を形成した。このレシチン層8上にスペーサー10
およびカバー9を順次接着してグルコースセンサを作製
した。
Then, GOD and ferrocene hexafluorophosphate (Aldri) were placed on the electrode system 13 (working electrode 4 and counter electrode 5).
ch) was added and dried to form a reaction layer 7. A lecithin toluene solution was dropped onto the reaction layer 7, spread over the entire reaction layer 7, and dried to form a lecithin layer 8. A spacer 10 is formed on the lecithin layer 8.
Then, the cover 9 was sequentially adhered to manufacture a glucose sensor.

【0052】上記のようにして作製したグルコースセン
サに、試料液として3μlの30mg/dlグルコース水溶液
をスペーサー10内の試料供給路12を介して添加し
た。試料液は、カバー9内に設けられた孔11の高さに
まで達し、そして反応層7が溶解した。次いで、添加後
60秒で、対極5を基準にして作用極4にアノード方向に
+0.5Vのパルス電圧を印加し、5秒後の応答電流値を測
定した。
3 μl of a 30 mg / dl glucose aqueous solution as a sample solution was added to the glucose sensor manufactured as described above through the sample supply path 12 in the spacer 10. The sample solution reached the height of the hole 11 provided in the cover 9, and the reaction layer 7 was dissolved. Then after addition
At 60 seconds, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the working electrode 4 in the anode direction based on the counter electrode 5, and the response current value after 5 seconds was measured.

【0053】さらに、45mg/dlおよび90mg/dlのグルコー
ス水溶液に対する応答電流値についても、測定毎に新た
なグルコースセンサを用いて、上記と同様にして応答電
流値を測定した。得られた応答電流値は、グルコース水
溶液の濃度に比例していた。
Further, regarding the response current values to the 45 mg / dl and 90 mg / dl glucose aqueous solutions, the response current values were measured in the same manner as above using a new glucose sensor for each measurement. The obtained response current value was proportional to the concentration of the glucose aqueous solution.

【0054】<実施例2>フェロセン6フッ化リン酸塩
の代わりに、フェロセン4フッ化ホウ酸塩(Aldrich
製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてグルコ
ースセンサを作製した。このグルコースセンサを用い
て、実施例1と同様の濃度を有するグルコース水溶液か
ら得られる応答電流値をそれぞれ測定した。得られた応
答電流値は、グルコース水溶液の濃度に比例していた。
Example 2 Instead of ferrocene hexafluorophosphate, ferrocene tetrafluoroborate (Aldrich
A glucose sensor was produced in the same manner as in Example 1 except that the (produced product) was used. Using this glucose sensor, the response current values obtained from an aqueous glucose solution having the same concentration as in Example 1 were measured. The obtained response current value was proportional to the concentration of the glucose aqueous solution.

【0055】<実施例3>実施例1と同様にして絶縁性
基板1上に電極系13を形成した。
Example 3 The electrode system 13 was formed on the insulating substrate 1 in the same manner as in Example 1.

【0056】次いで、電極系13(作用極4および対極
5)上に0.5重量%のCMCの水溶液を滴下し、そして乾燥
させてCMC層を形成した。このCMC層上にGODおよびフェ
ロセン6フッ化リン酸塩を含有する水溶液を添加して、
乾燥させて反応層7を形成した。さらに、レシチンのト
ルエン溶液を反応層7上に滴下して、反応層7全体に展
開し、乾燥して、レシチン層8を形成した。このレシチ
ン層8上にスペーサー10およびカバー9を順次接着し
てグルコースセンサを作製した。
Then, a 0.5% by weight aqueous solution of CMC was dropped onto the electrode system 13 (working electrode 4 and counter electrode 5) and dried to form a CMC layer. An aqueous solution containing GOD and ferrocene hexafluorophosphate was added to the CMC layer,
The reaction layer 7 was formed by drying. Further, a toluene solution of lecithin was dropped on the reaction layer 7, spread on the entire reaction layer 7, and dried to form a lecithin layer 8. A spacer 10 and a cover 9 were sequentially adhered to the lecithin layer 8 to produce a glucose sensor.

【0057】上記のようにして作製したグルコースセン
サに、試料液として3μlの30mg/dlグルコース水溶液
を、スペーサー10内の試料供給路12を介して添加し
た。試料液は、カバー9内に設けられた孔11の高さに
まで達し、そして反応層7が溶解した。次いで、添加後
60秒で、対極5を基準にして作用極4にアノード方向に
+0.5Vのパルス電圧を印加し、5秒後の応答電流値を測
定した。
3 μl of a 30 mg / dl glucose aqueous solution as a sample solution was added to the glucose sensor manufactured as described above through the sample supply path 12 in the spacer 10. The sample solution reached the height of the hole 11 provided in the cover 9, and the reaction layer 7 was dissolved. Then after addition
At 60 seconds, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the working electrode 4 in the anode direction based on the counter electrode 5, and the response current value after 5 seconds was measured.

【0058】さらに、45mg/dlおよび90mg/dlのグルコー
ス水溶液に対する応答電流値についても、測定毎に新た
なグルコースセンサを用いて、上記と同様にして応答電
流値を測定した。上記で得られた応答電流値は、グルコ
ース水溶液の濃度に比例していた。
Further, regarding the response current values for the 45 mg / dl and 90 mg / dl glucose aqueous solutions, the response current values were measured in the same manner as above using a new glucose sensor for each measurement. The response current value obtained above was proportional to the concentration of the glucose aqueous solution.

【0059】<実施例4>フェロセン6フッ化リン酸塩
の代わりに、フェロセン4フッ化ホウ酸塩を用いたこと
以外は、実施例3と同様にしてグルコースセンサを作製
した。このグルコースセンサを用いて、実施例3と同様
の濃度を有するグルコース水溶液から得られる応答電流
値をそれぞれ測定した。得られた応答電流値は、グルコ
ース水溶液の濃度に比例していた。
Example 4 A glucose sensor was produced in the same manner as in Example 3 except that ferrocene tetrafluoroborate was used instead of ferrocene hexafluorophosphate. Using this glucose sensor, the response current values obtained from an aqueous glucose solution having the same concentration as in Example 3 were measured. The obtained response current value was proportional to the concentration of the glucose aqueous solution.

【0060】<実施例5>実施例3に記載の、GODおよ
びフェロセン6フッ化リン酸塩を含有する水溶液に、界
面活性剤として大豆由来の精製レシチン(SIGMA製)を
添加し、これをCMC層上に滴下したこと以外は、実施例
3と同様にしてグルコースセンサを作製した。このグル
コースセンサを用いて、実施例3と同様の濃度を有する
グルコース水溶液から得られる応答電流値をそれぞれ測
定した。得られた応答電流値は、グルコース水溶液の濃
度に比例していた。
<Example 5> To the aqueous solution containing GOD and ferrocene hexafluorophosphate described in Example 3, purified soybean-derived lecithin (manufactured by SIGMA) was added as a surfactant, and this was added to CMC. A glucose sensor was produced in the same manner as in Example 3 except that the glucose sensor was dropped on the layer. Using this glucose sensor, the response current values obtained from an aqueous glucose solution having the same concentration as in Example 3 were measured. The obtained response current value was proportional to the concentration of the glucose aqueous solution.

【0061】<実施例6>フェロセン6フッ化リン酸塩
の代わりに、フェロセン4フッ化ホウ酸塩を用い、GOD
およびフェロセン4フッ化ホウ酸塩を含有する水溶液
に、界面活性剤として大豆由来の精製レシチン(SIGMA
製)を滴下し、これをCMC層上に添加したこと以外は、
実施例3と同様にしてグルコースセンサを作製した。こ
のグルコースセンサを用いて、実施例3と同様の濃度を
有するグルコース水溶液から得られる応答電流値をそれ
ぞれ測定した。得られた応答電流値は、グルコース水溶
液の濃度に比例していた。
Example 6 Ferrocene tetrafluoroborate was used in place of ferrocene hexafluorophosphate, and GOD was used.
Soybean-derived purified lecithin (SIGMA) as a surfactant in an aqueous solution containing ferrocene tetrafluoroborate.
Manufactured) was added dropwise, and this was added on the CMC layer,
A glucose sensor was produced in the same manner as in Example 3. Using this glucose sensor, the response current values obtained from an aqueous glucose solution having the same concentration as in Example 3 were measured. The obtained response current value was proportional to the concentration of the glucose aqueous solution.

【0062】<実施例7>実施例1と同様にして絶縁性
基板1上に電極系13を形成した。
Example 7 The electrode system 13 was formed on the insulating substrate 1 in the same manner as in Example 1.

【0063】次いで、電極系13(作用極4および対極
5)上に0.5重量%のCMCを含有する水溶液を滴下し、そ
して乾燥させてCMC層を形成した。他方、ChE、ChOD、お
よびフェロセン6フッ化リン酸塩を含有する水溶液に、
界面活性剤としてオクチルチオグルコシドを滴下した。
得られた水溶液を、CMC層上に添加して、乾燥させて反
応層7を形成した。さらに、レシチンのトルエン溶液を
反応層7上に滴下して、反応層7全体に展開し、乾燥し
て、レシチン層8を形成した。このレシチン層8上にス
ペーサー10およびカバー9を順次接着してコレステロ
ールセンサを作製した。
Then, an aqueous solution containing 0.5% by weight of CMC was dropped onto the electrode system 13 (working electrode 4 and counter electrode 5) and dried to form a CMC layer. On the other hand, in an aqueous solution containing ChE, ChOD, and ferrocene hexafluorophosphate,
Octylthioglucoside was added dropwise as a surfactant.
The obtained aqueous solution was added onto the CMC layer and dried to form a reaction layer 7. Further, a toluene solution of lecithin was dropped on the reaction layer 7, spread on the entire reaction layer 7, and dried to form a lecithin layer 8. A spacer 10 and a cover 9 were sequentially adhered to the lecithin layer 8 to produce a cholesterol sensor.

【0064】上記のようにして作製したコレステロール
センサに、試料液として50mg/dlのコレステロールと150
mg/dlのコレステロールエステルを含有する標準溶液3
μlを、スペーサー10内の試料供給路12を介して添
加した。試料液は、カバー9内に設けられた孔11の高
さにまで達し、そして反応層7が溶解した。次いで、添
加後180秒で、電極系13の対極5を基準にして作用極
4にアノード方向に+0.5Vのパルス電圧を印加し、5秒
後、試料液中に存在するコレステロールエステルとコレ
ステロールとの合計の濃度に対応する応答電流値を測定
した。
The cholesterol sensor prepared as described above was added to the sample solution containing 50 mg / dl of cholesterol and 150
Standard solution 3 containing mg / dl cholesterol ester
μl was added via the sample feed channel 12 in the spacer 10. The sample solution reached the height of the hole 11 provided in the cover 9, and the reaction layer 7 was dissolved. Then, 180 seconds after the addition, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the working electrode 4 in the anode direction based on the counter electrode 5 of the electrode system 13, and 5 seconds later, the cholesterol ester and cholesterol present in the sample solution The response current value corresponding to the total concentration of was measured.

【0065】さらに、300mg/dlのコレステロールエステ
ルと100mg/dlのコレステロールを含有する標準溶液、な
らびに450mg/dlのコレステロールエステルと150mg/dlの
コレステロールを含有する標準溶液に対する応答電流値
についても、測定毎に新たなコレステロールセンサを用
いて、上記と同様にして応答電流値を測定した。上記で
得られた応答電流値は、試料液中に存在するコレステロ
ールエステルとコレステロールとの合計の濃度に比例し
ていた。
Furthermore, the response current values for a standard solution containing 300 mg / dl cholesterol ester and 100 mg / dl cholesterol and a standard solution containing 450 mg / dl cholesterol ester and 150 mg / dl cholesterol were also measured for each measurement. A new cholesterol sensor was used to measure the response current value in the same manner as above. The response current value obtained above was proportional to the total concentration of cholesterol ester and cholesterol present in the sample solution.

【0066】<実施例8>反応層7にChEが含まれない
こと以外は、実施例7と同様にしてコレステロールセン
サを作製し、実施例7と同様のコレステロールエステル
およびコレステロールを含有する標準溶液から得られる
応答電流値をそれぞれ測定した。得られた応答電流値
は、標準溶液中に予め存在したコレステロールの濃度に
比例していた。
<Example 8> A cholesterol sensor was prepared in the same manner as in Example 7 except that the reaction layer 7 did not contain ChE, and was prepared from the same standard solution containing cholesterol ester and cholesterol as in Example 7. The obtained response current value was measured. The obtained response current value was proportional to the concentration of cholesterol pre-existing in the standard solution.

【0067】<実施例9>フェロセン6フッ化リン酸塩
の代わりに、フェロセン4フッ化ホウ酸塩を用いたこと
以外は、実施例7と同様にしてコレステロールセンサを
作製した。このコレステロールセンサを用いて、実施例
7と同様の濃度のコレステロールエステルおよびコレス
テロールを含有する標準溶液から得られる応答電流値を
それぞれ測定した。得られた応答電流値は、試料液中に
存在するコレステロールエステルとコレステロールとの
合計の濃度に比例していた。
Example 9 A cholesterol sensor was produced in the same manner as in Example 7 except that ferrocene tetrafluoroborate was used instead of ferrocene hexafluorophosphate. Using this cholesterol sensor, the response current values obtained from standard solutions containing cholesterol ester and cholesterol at the same concentrations as in Example 7 were measured. The obtained response current value was proportional to the total concentration of cholesterol ester and cholesterol present in the sample solution.

【0068】<実施例10>反応層7にChEが含まれ
ず、そしてフェロセン6フッ化リン酸塩の代わりにフェ
ロセン4フッ化ホウ酸塩を用いたこと以外は、実施例7
と同様にしてコレステロールセンサを作製し、実施例7
と同様のコレステロールエステルおよびコレステロール
を含有する標準溶液から得られる応答電流値をそれぞれ
測定した。得られた応答電流値は、標準溶液中に予め存
在したコレステロールの濃度に比例していた。
Example 10 Example 7 was repeated except that the reaction layer 7 did not contain ChE and ferrocene tetrafluoroborate was used instead of ferrocene hexafluorophosphate.
A cholesterol sensor was prepared in the same manner as in Example 7, and
The response current values obtained from the same standard solution containing cholesterol ester and cholesterol as in Example 1 were measured. The obtained response current value was proportional to the concentration of cholesterol pre-existing in the standard solution.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明によれば、酵素反応が短時間で起
こり、検出感度を低下させることなく、基質濃度を迅速
かつ高精度で定量し得る。本発明のバイオセンサはま
た、低コストで製造され得、そしてイオン複合体の形成
により電極表面を不活性化させることがない。本発明の
バイオセンサは、全血、血漿、血清、および尿のような
生体試料、食品工業における材料、果汁のような食料品
などに含まれる基質(例えば、グルコース、コレステロ
ール、乳酸、尿酸、およびショ糖)の濃度を定量するの
に有用である。
According to the present invention, the enzyme reaction takes place in a short time, and the substrate concentration can be quantified rapidly and with high accuracy without lowering the detection sensitivity. The biosensor of the present invention can also be manufactured at low cost and does not deactivate the electrode surface due to the formation of ionic complexes. The biosensor of the present invention is a substrate (eg, glucose, cholesterol, lactic acid, uric acid, and the like) contained in biological samples such as whole blood, plasma, serum, and urine, materials in the food industry, food products such as fruit juice, and the like. It is useful for quantifying the concentration of sucrose.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一例を示す、反応層を取り除いたバイ
オセンサの分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a biosensor with a reaction layer removed, showing an example of the present invention.

【図2】本発明の一例を示す、絶縁性基板上に反応層を
配置したバイオセンサの概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a biosensor in which a reaction layer is arranged on an insulating substrate, showing an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性基板 2、3 リード 4 作用極 5 対極 6 絶縁層 7 反応層 8 レシチン層 9 カバー 10 スペーサー 11 孔 12 試料供給路 13 電極系 1 Insulating Substrate 2, 3 Lead 4 Working Electrode 5 Counter Electrode 6 Insulating Layer 7 Reaction Layer 8 Lecithin Layer 9 Cover 10 Spacer 11 Hole 12 Sample Supply Channel 13 Electrode System

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南海 史朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上甲 茂樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岩田 潤子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shiro Nankai 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Shigeki Kamiko, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Junko Iwata 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性基板と、該基板上に形成され、作
用極および対極を有する電極系と、該基板上に配置され
た、酸化還元酵素および電子受容体を含有する反応層と
を備えるバイオセンサであって、 該電子受容体が、フェロセン電解質由来のフェリシニウ
ムイオンである、バイオセンサ。
1. An insulating substrate, an electrode system formed on the substrate and having a working electrode and a counter electrode, and a reaction layer disposed on the substrate and containing a redox enzyme and an electron acceptor. A biosensor, wherein the electron acceptor is a ferricinium ion derived from a ferrocene electrolyte.
【請求項2】 前記フェロセン電解質が、フェロセン6
フッ化リン酸塩およびフェロセン4フッ化ホウ酸塩から
なる群より選択される、請求項1に記載のバイオセン
サ。
2. The ferrocene electrolyte is ferrocene 6
The biosensor according to claim 1, which is selected from the group consisting of fluorophosphate and ferrocene tetrafluoroborate.
【請求項3】 前記反応層がさらに、親水性高分子およ
び界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種
を含有する、請求項1に記載のバイオセンサ。
3. The biosensor according to claim 1, wherein the reaction layer further contains at least one selected from the group consisting of a hydrophilic polymer and a surfactant.
【請求項4】 前記酸化還元酵素が、グルコースオキシ
ダーゼ;グルコースデヒドロゲナーゼ;乳酸オキシダー
ゼ;乳酸デヒドロゲナーゼ;ウリガーゼ;コレステロー
ルオキシダーゼ;コレステロールオキシダーゼおよびコ
レステロールエステラーゼの組合わせ;グルコースオキ
シダーゼおよびインベルターゼの組合わせ;グルコース
オキシダーゼ、インベルターゼ、およびムタロターゼの
組合わせ;ならびにフルクトースデヒドロゲナーゼおよ
びインベルターゼの組合せからなる群より選択される1
種である、請求項1に記載のバイオセンサ。
4. The redox enzyme is glucose oxidase; glucose dehydrogenase; lactate oxidase; lactate dehydrogenase; urigase; cholesterol oxidase; combination of cholesterol oxidase and cholesterol esterase; combination of glucose oxidase and invertase; glucose oxidase, invertase, And a mutarotase combination; and 1 selected from the group consisting of a fructose dehydrogenase and invertase combination
The biosensor according to claim 1, which is a seed.
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