JP2000046782A - Biosensor - Google Patents

Biosensor

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JP2000046782A
JP2000046782A JP10216186A JP21618698A JP2000046782A JP 2000046782 A JP2000046782 A JP 2000046782A JP 10216186 A JP10216186 A JP 10216186A JP 21618698 A JP21618698 A JP 21618698A JP 2000046782 A JP2000046782 A JP 2000046782A
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JP
Japan
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biosensor
reagent
electrode
mediator
derivative
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JP10216186A
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Japanese (ja)
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Shigeki Joko
茂樹 上甲
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING 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
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • C12Q1/005Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the response and reproducibility of an electrode type biosensor by improving adhesive properties of an electrode of a reaction detector in a reagent part reacting with a specimen component to be applied to the sensor. SOLUTION: An additive containing a protein or its derivative of a biopolymer is blended with a reagent part 10 of the biosensor, a thickness of the part 10 is suppressed, and adhesive properties of the part 10 with surfaces of electrodes 4, 5 for carrying the part 10 can be enhanced. Thus, the response reproducibility of the sensor is upgraded, further a linear correlativity of the concentration of the component and sensor response is improved, and the biosensor having higher reliability can be realized.

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、いわゆる電極式の
バイオセンサに関し、特に検体試料中の成分を特異的に
定性あるいは定量する際の応答性及び再現性を向上させ
るために検体試料が投与される試薬部を改善したバイオ
センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called electrode-type biosensor, and more particularly, to a method in which a sample is administered in order to improve responsiveness and reproducibility in specifically qualifying or quantifying components in the sample. The present invention relates to a biosensor having an improved reagent section.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バイオセンサの開発により検体試
料を希釈することなく直接センサに投与する簡便な計測
システムを可能にしている。以下に従来のバイオセンサ
技術についてグルコース測定を例に説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, the development of a biosensor has enabled a simple measurement system for directly administering a sample to a sensor without dilution. Hereinafter, a conventional biosensor technology will be described by taking glucose measurement as an example.

【0003】当初、グルコースを測定する方法として
は、グルコースを酸化する酵素としてグルコースオキシ
ダーゼ(以下、「GOD」と略す。)と、酸素電極ある
いは過酸化水素電極とを組み合わせたバイオセンサが開
発された。このバイオセンサは、β−D−グルコースが
酸化酵素のGODと反応して、δ−グルコノラクトンに
変換する際、酸素が電子受容体となり、過酸化水素が生
じるので、この時の酵素反応での酸素消費量を酸素電極
で測定するか、あるいは過酸化水素生成量を過酸化水素
電極で測定することで、グルコースの測定を行うもので
ある。
[0003] Initially, as a method for measuring glucose, a biosensor combining glucose oxidase (hereinafter abbreviated as "GOD") as an enzyme for oxidizing glucose and an oxygen electrode or a hydrogen peroxide electrode was developed. . In this biosensor, when β-D-glucose reacts with GOD of an oxidase to convert it into δ-gluconolactone, oxygen becomes an electron acceptor and hydrogen peroxide is generated. The glucose is measured by measuring the amount of oxygen consumed by the oxygen electrode or measuring the amount of hydrogen peroxide produced by the hydrogen peroxide electrode.

【0004】しかしながら、これら酸素電極あるいは過
酸化水素電極による電極方式で測定した場合、検体試料
中に溶存する酸素濃度に強く依存するため、グルコース
の検出を安定して測定できなかった。
[0004] However, when the measurement is performed by the electrode method using the oxygen electrode or the hydrogen peroxide electrode, the detection of glucose cannot be performed stably because the measurement is strongly dependent on the concentration of oxygen dissolved in the specimen sample.

【0005】この問題を解決する目的で、電子受容体と
して酸素ではなく酵素反応を検知する酵素反応検知試薬
(以下、「メディエータ」という。)を用いることによ
り、溶存酸素に依存することなく検体試料のグルコース
の検出を安定に測定できるバイオセンサを実現すること
が可能となった。
For the purpose of solving this problem, the use of an enzyme reaction detection reagent (hereinafter, referred to as “mediator”) for detecting an enzyme reaction instead of oxygen as an electron acceptor allows a sample sample to be sampled without depending on dissolved oxygen. It has become possible to realize a biosensor capable of stably measuring glucose detection.

【0006】メディエータを用いて作製したバイオセン
サとしては、図1に示すように、絶縁性基板1上に、リ
ード2に接続する測定極4、及びリード3に接続する対
極5を有する電極系の検出部9が形成され、この電極系
検出部9上に、図1(b) に示すように、酸化還元酵素及
びメディエータを配合した試薬部10が形成されたもの
であり、この試薬部10に投与した検体試料の定性ある
いは定量の検出を上記電極系検出部9により行うもので
ある。ここで、検体試料にグルコースを用いる場合、上
記酸化還元酵素としては、例えばGODが用いられ、ま
た、上記メディエータとしては、例えばフェリシアン化
カリウムが用いられる。なお、図1(a)中、6は両電極
4,5の露出部面積を規定し、かつ両電極4,5間とリ
ード2,3の不要部を覆う絶縁層、7はスペーサ、8は
カバーである。
As shown in FIG. 1, a biosensor manufactured using a mediator has an electrode system having a measurement electrode 4 connected to a lead 2 and a counter electrode 5 connected to a lead 3 on an insulating substrate 1. A detection section 9 is formed, and a reagent section 10 containing an oxidoreductase and a mediator is formed on the electrode system detection section 9 as shown in FIG. 1 (b). The qualitative or quantitative detection of the administered sample is performed by the electrode system detecting section 9. Here, when glucose is used as the specimen sample, for example, GOD is used as the oxidoreductase, and potassium ferricyanide is used as the mediator, for example. In FIG. 1A, reference numeral 6 designates an exposed area of the electrodes 4 and 5 and an insulating layer which covers unnecessary portions of the leads 2 and 3 between the electrodes 4 and 5, reference numeral 7 denotes a spacer, and reference numeral 8 denotes a spacer. It is a cover.

【0007】このバイオセンサでは、酵素反応の際、メ
ディエータのフェリシアン化カリウムが電子受容体とな
って消費されるので、このフェリシアン化カリウム消費
量を検出部9の電極4,5を通じてリード2,3から検
出される電流値を測定することにより、グルコースの測
定を行うものである。
In this biosensor, potassium ferricyanide as a mediator is consumed as an electron acceptor during the enzymatic reaction, and this potassium ferricyanide consumption is detected from the leads 2 and 3 through the electrodes 4 and 5 of the detecting section 9. The glucose value is measured by measuring the current value obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
バイオセンサでは、酵素−メディエータ反応の検出部9
を構成する電極4,5と試薬部10との密着性及び試薬
部10の均一溶解性がバイオセンサの性能に大きな影響
を与える重要な要素である。以下に、上記バイオセンサ
においてメディエータ濃度とセンサ応答特性の関係につ
いて検討する。
By the way, in the biosensor having the above structure, the detecting section 9 for detecting the enzyme-mediator reaction is used.
The adhesion between the electrodes 4 and 5 and the reagent section 10 and the uniform solubility of the reagent section 10 are important factors that greatly affect the performance of the biosensor. Hereinafter, the relationship between the mediator concentration and the sensor response characteristics in the biosensor will be discussed.

【0009】図4は、上記構成により作製したグルコー
ス測定用バイオセンサにおいてメディエータ濃度に依存
したセンサ応答性を示すグラフであり、図5は、メディ
エータ濃度に依存した試薬部厚とセンサ応答再現性を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the sensor response depending on the mediator concentration in the biosensor for measuring glucose produced by the above configuration. FIG. 5 shows the reagent part thickness and the sensor response reproducibility depending on the mediator concentration. It is a graph shown.

【0010】上記バイオセンサにおいて、酵素にGO
D、メディエータにフェリシアン化カリウムを試薬部1
0中に担持させるため、これらの混合液の5マイクロリ
ットル(以下μlと略す)を電極4,5表面上に適下、
乾燥し、試薬部10を形成させた。
In the above biosensor, GO is added to the enzyme.
D. Reagent part of potassium ferricyanide in mediator 1
5 microliters (hereinafter abbreviated as “μl”) of these mixed solutions are applied onto the surfaces of the electrodes 4 and 5,
After drying, the reagent part 10 was formed.

【0011】酵素濃度を200ユニット/ミリリットル
(以下U/mlと略す)に固定し、メディエータ濃度を
増加させていくと、図4に示すように、メディエータ濃
度が25ミリモル/リットル(以下mMと略す)では相
関係数(r)が0.9831であったものが、メディエ
ータ濃度を150mMまで増加することにより、0.9
931まで改善することを示している。すなわち、メデ
ィエータ濃度を増加させると、それに従いセンサの応答
感度が増加していき、グルコース濃度と電流値との直線
相関性も良化していくことが分かる。
When the concentration of the enzyme is fixed at 200 units / milliliter (hereinafter abbreviated as U / ml) and the concentration of the mediator is increased, as shown in FIG. 4, the concentration of the mediator becomes 25 mmol / l (hereinafter abbreviated as mM). )), The correlation coefficient (r) was 0.9831, but by increasing the mediator concentration to 150 mM,
It shows that it improves to 931. That is, it is understood that as the mediator concentration increases, the response sensitivity of the sensor increases accordingly, and the linear correlation between the glucose concentration and the current value also improves.

【0012】しかしながら、図5で示す通り、メディエ
ータ濃度を増加させるに従い、試薬部10の厚さが増加
して隆起及び凸凹化が生じ、その結果、試薬部10と電
極4,5との密着性が低下する。特に、メディエータ濃
度が50mMを超過するとこの現象は顕著である(図
中、●を結ぶ折れ線グラフ参照。)。そして、センサ応
答の再現性の指標となるセンサ応答の変動係数(以下、
「CV」と略す。)は、図5中の棒グラフで示すよう
に、メディエータ濃度が125mM以下では5〜10%
程度と不安定であり、さらには図4で示したようにメデ
ィエータ濃度をセンサ応答の直線相関性が良好な150
mMまで増加させると、CVは25%近くに悪化し、セ
ンサの信頼性が非常に低くなる。
However, as shown in FIG. 5, as the mediator concentration is increased, the thickness of the reagent section 10 is increased to cause bulges and irregularities. As a result, the adhesion between the reagent section 10 and the electrodes 4 and 5 is increased. Decrease. In particular, this phenomenon is remarkable when the mediator concentration exceeds 50 mM (see the line graph connecting ● in the figure). Then, a coefficient of variation of the sensor response (hereinafter, referred to as an index of reproducibility of the sensor response)
Abbreviated as "CV". ) Is 5 to 10% when the mediator concentration is 125 mM or less, as shown by the bar graph in FIG.
As shown in FIG. 4, the mediator concentration was set to 150 with a good linear correlation of the sensor response.
When increased to mM, the CV deteriorates to nearly 25% and the sensor becomes very unreliable.

【0013】以上のことから、試薬部10中のメディエ
ータ濃度を高濃度に配合した場合、センサ応答感度は良
くなるものの、試薬部10の隆起あるいは凸凹に伴う電
極4,5との密着性の低下及び部分的溶解不良によって
センサ性能を著しく低下させるという問題があった。
From the above, when the concentration of the mediator in the reagent section 10 is high, the sensor response sensitivity is improved, but the adhesion between the reagent section 10 and the electrodes 4 and 5 is reduced due to the bump or unevenness of the reagent section 10. In addition, there is a problem that the sensor performance is remarkably deteriorated due to partial melting failure.

【0014】さらには、試薬部10そのものの密着性の
不良により、センサ作製中、取り扱い中、あるいは保存
期間中などに試薬部10中の酵素及びメディエータが電
極4,5表面から剥離してしまい、適正化した試薬の担
持量に多大な誤差が生じ、ひいてはセンサ応答特性を著
しく低減させる原因となっている。
Furthermore, due to the poor adhesion of the reagent part 10 itself, enzymes and mediators in the reagent part 10 are peeled off from the surfaces of the electrodes 4 and 5 during manufacture, handling, or storage of the sensor. A large error occurs in the amount of the loaded reagent that has been optimized, and as a result, the sensor response characteristic is significantly reduced.

【0015】そこで、本発明は、バイオセンサの応答性
及び再現性の両面を安定化させるために試薬部の隆起及
び凸凹化を抑制すると共に試薬部とそれを担持する電極
表面との密着性を良好とするものを提供することを目的
とする。
Therefore, the present invention suppresses the bulging and unevenness of the reagent portion in order to stabilize both the responsiveness and reproducibility of the biosensor, and reduces the adhesion between the reagent portion and the surface of the electrode supporting the reagent portion. It aims to provide what is good.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
バイオセンサは、絶縁性の基板上に作用極及び対極を有
する電極系の検出部が形成され、この電極系検出部上に
酸化還元酵素及び酵素反応検知試薬を配合した試薬部が
形成されて、この試薬部に投与した検体試料の定性ある
いは定量の検出を上記電極系検出部により行うバイオセ
ンサにおいて、上記試薬部中に、生体高分子の蛋白質ま
たはその誘導体を含む添加剤を有してなることを特徴と
するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a biosensor in which an electrode-based detecting portion having a working electrode and a counter electrode is formed on an insulating substrate, and an oxidizing device is formed on the electrode-based detecting portion. In a biosensor in which a reagent portion containing a reductase and an enzyme reaction detection reagent is formed, and the qualitative or quantitative detection of a sample sample administered to the reagent portion is performed by the electrode-based detection portion, the biosensor is contained in the reagent portion. It is characterized by having an additive containing a high molecular protein or a derivative thereof.

【0017】また、本発明の請求項2に係るバイオセン
サは、上記のバイオセンサにおいて、上記添加剤に含む
生体高分子の蛋白質またはその誘導体は、酸化還元的触
媒能を有しないものであることを特徴とするものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the biosensor, the biopolymer protein or the derivative thereof contained in the additive does not have a redox catalytic activity. It is characterized by the following.

【0018】また、本発明の請求項3に係るバイオセン
サは、上記のバイオセンサにおいて、上記添加剤とし
て、ゼラチン、コラーゲン、エラスチン、カゼイン、ペ
プトンもしくはこれらの誘導体、またはこれらを任意に
組合わせた混合物が用いられることを特徴とするもので
ある。
The biosensor according to claim 3 of the present invention is the above-described biosensor, wherein the additive is gelatin, collagen, elastin, casein, peptone or a derivative thereof, or any combination thereof. It is characterized in that a mixture is used.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。本発明の実施の形態に係るバイオセンサ
は、図1に示すように、従来の技術の欄で説明した場合
とほぼ同様の構成を備えるが、その試薬部中に、生体高
分子の蛋白質またはその誘導体を含む添加剤を有してな
るものである。
Embodiments of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the biosensor according to the embodiment of the present invention has almost the same configuration as that described in the section of the related art, but includes a biopolymer protein or It has an additive containing a derivative.

【0020】上記添加剤に含む生体高分子の蛋白質また
はその誘導体として、好ましくは酸化還元的触媒能を有
しないものが使用され、例えば、ゼラチン、コラーゲ
ン、エラスチン、カゼイン、ペプトンもしくはこれらの
誘導体、またはこれらを任意に組合わせた混合物が用い
られる。
As the biomacromolecule protein or its derivative contained in the above-mentioned additives, those having no redox catalytic activity are preferably used, for example, gelatin, collagen, elastin, casein, peptone or derivatives thereof, or A mixture in which these are arbitrarily combined is used.

【0021】また、試薬部中に含まれる酸化還元酵素と
しては、例えば、グルコースオキシダーゼ(GOD)、
コレステロールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、ウリ
カーゼ、ガラクトースオキシダーゼ、アルコールオキシ
ダーゼ、コリンオキシダーゼ、アスコルビン酸オキシダ
ーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、コレステロールデ
ヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ等が用い
られる。
The oxidoreductase contained in the reagent section includes, for example, glucose oxidase (GOD),
Cholesterol oxidase, lactate oxidase, uricase, galactose oxidase, alcohol oxidase, choline oxidase, ascorbate oxidase, glucose dehydrogenase, cholesterol dehydrogenase, alcohol dehydrogenase and the like are used.

【0022】また、試薬部中に含まれるメディエータと
しては、有機的あるいは無機的な化合物の電子受容体が
用いられ、例えば、フェリシアン化カリウム等の金属シ
アノ錯体、ベンゾキノン等のキノン誘導体、フェロセ
ン、またはフェロセン誘導体などが用いられる。
As the mediator contained in the reagent part, an electron acceptor of an organic or inorganic compound is used, for example, a metal cyano complex such as potassium ferricyanide, a quinone derivative such as benzoquinone, ferrocene, or ferrocene. Derivatives and the like are used.

【0023】上記構成のバイオセンサは、例えば以下の
ようにして作製される。まず、ポリエチレンテレフタレ
ート製の絶縁性基板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2,3を形成する。次に、導電
性カーボンペーストを印刷することにより上記のリード
2,3上に測定極4と対極5とからなる電極系検出部9
を形成する。さらに、両電極4,5の露出部面積を規定
し、かつ両電極4,5間とリード2,3の不要部を覆う
ために絶縁性ペーストを印刷し、絶縁層6を形成する。
そして、上記の両電極4,5上に酵素及びメディエータ
を含む溶液を適下、担持した後、乾燥することにより試
薬部10を形成する。最後にカバー8及びスペーサ7を
図1中、一点鎖線で示す位置関係に接着することで電極
式バイオセンサが作製される。
The biosensor having the above configuration is manufactured, for example, as follows. First, silver paste is printed on the insulating substrate 1 made of polyethylene terephthalate by screen printing to form leads 2 and 3. Next, by printing a conductive carbon paste, an electrode system detecting unit 9 including the measuring electrode 4 and the counter electrode 5 is formed on the leads 2 and 3.
To form Further, an insulating paste is printed to define an exposed area of the electrodes 4 and 5 and to cover unnecessary portions of the leads 2 and 3 between the electrodes 4 and 5 to form an insulating layer 6.
Then, after a solution containing an enzyme and a mediator is appropriately supported on both the electrodes 4 and 5, the reagent portion 10 is formed by drying. Finally, the cover 8 and the spacer 7 are bonded in a positional relationship shown by a dashed line in FIG. 1 to manufacture an electrode-type biosensor.

【0024】次に、上記バイオセンサの動作を説明す
る。まず、検体試料を検出部9上に担持させた試薬部1
0に直接投与する。そうすると検体試料中の成分が試薬
部10に含む酸化還元酵素と酵素反応し、この酵素反応
の際にメディエータが電子受容体となってイオン解離し
て消費される。この時、イオン解離したメディエータよ
り生じる陽イオン、陰イオンが各電極4,5に移動し起
電力が生じる。この起電力をリード2,3から検出し、
その電流値を測定することにより、検体試料中の成分を
特異的に定性あるいは定量することができる。
Next, the operation of the biosensor will be described. First, the reagent section 1 in which the sample is carried on the detection section 9
Administer directly to 0. Then, the components in the sample sample undergo an enzymatic reaction with the oxidoreductase contained in the reagent section 10, and during this enzymatic reaction, the mediator becomes an electron acceptor and is dissociated and consumed. At this time, cations and anions generated by the dissociated mediator move to the electrodes 4 and 5 to generate an electromotive force. This electromotive force is detected from leads 2 and 3,
By measuring the current value, the components in the sample can be specifically qualitatively or quantitatively determined.

【0025】本実施の形態によるバイオセンサにおける
試薬部中には、生体高分子の蛋白質またはその誘導体を
含む添加剤を配合してなり、かかる添加剤は、高分子物
質であり凝集力が大きいため、試薬部10中の酸化還元
酵素やメディエータを密着性よく担持させることができ
る。したがって、本実施の形態によるバイオセンサによ
れば、試薬部中に、生体高分子の蛋白質あるいはその誘
導体を含む添加剤を配合するので、この添加剤の凝集作
用により試薬部10の隆起及び凸凹化を抑制し、試薬部
10を担持する電極4,5表面との密着性を高め、電極
4,5表面からの酵素やメディエータの剥離及び脱落を
防止することができ、その結果、センサ応答性能及びセ
ンサ再現性能が非常に向上するという効果を有する。
In the biosensor according to the present embodiment, an additive containing a protein of a biopolymer or a derivative thereof is blended in the reagent part. Since such an additive is a polymer substance and has a large cohesive force, In addition, the oxidoreductase and the mediator in the reagent section 10 can be carried with good adhesion. Therefore, according to the biosensor according to the present embodiment, an additive containing a biopolymer protein or a derivative thereof is blended in the reagent portion, and the agglutination of the additive causes the reagent portion 10 to protrude and become uneven. , The adhesion between the surfaces of the electrodes 4 and 5 carrying the reagent section 10 is enhanced, and peeling and falling off of enzymes and mediators from the surfaces of the electrodes 4 and 5 can be prevented. This has the effect that the sensor reproduction performance is greatly improved.

【0026】また、本実施の形態のバイオセンサとし
て、上記添加剤に含む生体高分子物質の蛋白質あるいは
その誘導体が、酸化還元的触媒能を有しないものを用い
ることにより、酵素的及び化学的な酸化還元反応により
検体試料の不特定成分との酸化還元反応を生じないよう
にすることができ、特定成分との反応に対応したセンサ
応答のみを検出することができ、その結果、特異的に検
体試料を測定することができるという効果を有する。
Further, as the biosensor of the present embodiment, a biopolymer protein or its derivative contained in the above-mentioned additive which does not have a redox catalytic activity is used, so that enzymatic and chemical The oxidation-reduction reaction can prevent the oxidation-reduction reaction with an unspecified component of the sample, and can detect only the sensor response corresponding to the reaction with the specified component. This has the effect that the sample can be measured.

【0027】次に、実施例について説明する。 (1)試薬部の調製 図1に示す電極4,5上に担持する試薬部10として
は、GODを200U/ml、及びメディエータとして
フェリシアン化カリウムを150mMとする溶液に、0
〜3W/V%の種々の割合でゼラチンを配合し、この混
合液の5μlを電極4,5表面に適下、乾燥させて、0
〜3W/V%の種々の割合でゼラチンを配合した試薬部
10を備えた複数個のバイオセンサを作製した。
Next, an embodiment will be described. (1) Preparation of Reagent Part The reagent part 10 supported on the electrodes 4 and 5 shown in FIG. 1 was prepared by adding a GOD of 200 U / ml and a mediator of potassium ferricyanide to 150 mM.
Gelatin was blended at various ratios of 33 W / V%, and 5 μl of this mixture was dried under the surface of the electrodes 4 and 5 to obtain 0%.
A plurality of biosensors including the reagent section 10 in which gelatin was mixed at various ratios of 33 W / V% were produced.

【0028】(2)試薬部厚、センサ応答再現性 図2は、上記で作製した、ゼラチン配合の試薬部10を
有したグルコース測定用バイオセンサの試薬部10の厚
みとセンサ応答再現性とを示したグラフである。
(2) Reagent thickness and sensor response reproducibility FIG. 2 shows the thickness and sensor response reproducibility of the reagent portion 10 of the glucose measuring biosensor having the gelatin-containing reagent portion 10 prepared above. It is a graph shown.

【0029】試薬部10の厚みは、図2中の折れ線グラ
フより明らかなように、試薬部10に配合したゼラチン
濃度に依存しており、ゼラチン濃度が増えるに従い試薬
部10の厚みが低下していき、隆起が抑制され、凸凹化
も軽減されることが分かる。すなわち、試薬部厚に関し
て、150mMのフェリシアン化カリウムを適下して形
成した試薬部10は、ゼラチン約0.25W/V%の配
合効果により試薬部厚が約540μm程度から約260
μm程度まで抑制され、これは、図5より、ゼラチン未
配合時のフェリシアン化カリウム75mM以下の試薬部
厚まで改善されたこととなる。
As is clear from the line graph in FIG. 2, the thickness of the reagent portion 10 depends on the concentration of gelatin mixed in the reagent portion 10, and the thickness of the reagent portion 10 decreases as the gelatin concentration increases. It can be seen that the bumps are suppressed and the unevenness is reduced. That is, with respect to the reagent part thickness, the reagent part 10 formed by appropriately applying 150 mM potassium ferricyanide has a reagent part thickness of about 540 μm to about 260 μm due to the blending effect of gelatin of about 0.25 W / V%.
From FIG. 5, this is improved to a reagent thickness of 75 mM or less potassium ferricyanide without gelatin.

【0030】また、センサ応答の再現性であるCV
(%)に関して、図2中の棒グラフを参照して、ゼラチ
ン未配合時では、20%以上であったものが、ゼラチン
を約1.5W/V%程度配合することによりCVが5%
程度まで改善可能となり、さらにゼラチンを2.0W/
V%以上配合することでCVが2%程度まで安定化する
ことが分かる。
Also, the CV which is the reproducibility of the sensor response
Regarding (%), referring to the bar graph in FIG. 2, when gelatin was not blended, it was 20% or more, but when gelatin was blended at about 1.5 W / V%, CV became 5%.
To about 2.0 W /
It is understood that CV is stabilized to about 2% by blending V% or more.

【0031】(3)センサ応答性能 図3は、上記調製によりゼラチンを配合した試薬部10
を備えたバイオセンサの応答性能を示したグラフであ
る。図5において、試薬部10に、ゼラチン未配合、
0.50W/V%配合、1.00W/V%配合、2.0
0W/V%配合、または2.75W/V%配合した場合
のグルコース濃度と電流値との関係(センサ応答性能)
を示す。
(3) Sensor Response Performance FIG. 3 shows a reagent section 10 containing gelatin by the above-described preparation.
6 is a graph showing the response performance of a biosensor provided with a biosensor. In FIG. 5, the reagent part 10 contains no gelatin,
0.50 W / V% blended, 1.00 W / V% blended, 2.0
Relationship between glucose concentration and current value when 0 W / V% blended or 2.75 W / V% blended (sensor response performance)
Is shown.

【0032】図3より、ゼラチンを2.0W/V%程度
以上配合することにより、グルコース濃度と電流値との
間に極めて高い直線相関性が得られ、相関係数(r)は
ゼラチン未配合時の0.9931からゼラチン2.75
W/V%配合時の0.9996まで改善可能となり、さ
らに直線の傾きもゼラチン未配合に比べ、優位に向上す
ることが分かる。
From FIG. 3, it can be seen that, by blending gelatin at about 2.0 W / V% or more, an extremely high linear correlation was obtained between the glucose concentration and the current value, and the correlation coefficient (r) was Gelatin 2.75 from 0.9931 at the time
It can be seen that the ratio can be improved to 0.9996 when W / V% is blended, and that the slope of the straight line is significantly improved as compared with the case where gelatin is not blended.

【0033】なお、ゼラチン自身に酸化還元的触媒活性
が存在しないのは、周知の事実であり、図3で示した電
流値の増加も電極4,5と試薬部10との密着性の良化
に起因するものであることは明らかである。
It is a well-known fact that gelatin itself does not have a redox catalytic activity, and the increase in the current value shown in FIG. 3 also improves the adhesion between the electrodes 4, 5 and the reagent portion 10. It is clear that this is due to

【0034】以上の実施例から、バイオセンサの電極
4,5表面上に、1.5〜3.0W/V%のゼラチンを
配合した試薬部用溶液を5μl適下、乾燥して形成した
試薬部10を適用することで、センサ応答性能及びセン
サ応答再現性の高いバイオセンサが実現可能となる。
From the above examples, a reagent formed by drying 5 μl of a reagent solution containing 1.5 to 3.0 W / V% gelatin on the surfaces of the electrodes 4 and 5 of the biosensor under appropriate conditions. By applying the unit 10, a biosensor having high sensor response performance and high sensor response reproducibility can be realized.

【0035】なお、上記の実施例に示した生体高分子物
質や酵素、また、試薬等の配合量、センサへの担持量及
び方法などは一例であり、本発明のバイオセンサを、そ
の配合の量、比率及び方法などに限定するものではな
く、目的に応じて変更可能である。
The amounts of the biopolymers, enzymes, reagents, etc., the amounts supported on the sensor, and the methods shown in the above examples are merely examples. It is not limited to the amount, ratio, method and the like, but can be changed according to the purpose.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、本発明によるバイオセン
サによれば、試薬部中には、生体高分子の蛋白質または
その誘導体を含む添加剤を配合してなり、かかる添加剤
は、高分子物質であり凝集力が大きいため、試薬部中の
酸化還元酵素や酵素反応検知試薬(メディエータ)を密
着性よく担持させることができる。したがって、この添
加剤の凝集作用により試薬部中のメディエータ濃度に起
因した隆起及び凸凹化を抑制し、試薬部を担持する検出
部との密着性を高め、検出部表面からの酵素やメディエ
ータの剥離及び脱落を防止することができ、その結果、
センサ応答性能及びセンサ再現性能が非常に向上すると
いう効果を有する。
As described above, according to the biosensor of the present invention, an additive containing a biopolymer protein or a derivative thereof is blended in the reagent portion. Since the substance is a substance and has a large cohesive force, the redox enzyme and the enzyme reaction detection reagent (mediator) in the reagent section can be carried with good adhesion. Therefore, the cohesive action of this additive suppresses the protrusion and unevenness due to the mediator concentration in the reagent part, increases the adhesion to the detection part carrying the reagent part, and peels the enzyme or the mediator from the detection part surface. And falling off, and as a result,
This has an effect that the sensor response performance and the sensor reproduction performance are greatly improved.

【0037】また、本発明のバイオセンサにおいて、上
記添加剤に含む生体高分子の蛋白質あるいはその誘導体
として、酸化還元的触媒能を有しないものを用いること
により、酵素的及び化学的な酸化還元反応により検体試
料の不特定成分との酸化還元反応を生じないようにする
ことができ、したがって、特定成分との反応に対応した
センサ応答のみを検出することができ、その結果、特異
的に検体試料を測定することができるという効果を有す
る。
Further, in the biosensor of the present invention, the use of a biopolymer protein or a derivative thereof having no redox catalytic activity as the additive in the above-mentioned additive enables enzymatic and chemical redox reactions. Can prevent an oxidation-reduction reaction with an unspecified component of the sample sample, so that only a sensor response corresponding to the reaction with the specified component can be detected. Can be measured.

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

【図1】電極式バイオセンサを示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing an electrode type biosensor.

【図2】本発明の実施の形態による電極式バイオセンサ
における試薬部中へのゼラチン配合による試薬部厚の低
減効果とセンサ応答再現性良化効果を示したグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing the effect of reducing the thickness of the reagent portion and the effect of improving the sensor response reproducibility by incorporating gelatin into the reagent portion in the electrode-type biosensor according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態による電極式バイオセンサ
における試薬部中へのゼラチン配合によるセンサ応答直
線相関性の改善効果を示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the effect of improving the sensor response linear correlation by mixing gelatin in a reagent part in the electrode type biosensor according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来の電極式バイオセンサにおけるメディエー
タ濃度に依存したセンサ応答性能を示したグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing sensor response performance depending on a mediator concentration in a conventional electrode-type biosensor.

【図5】従来の電極式バイオセンサにおけるメディエー
タ濃度に依存した試薬部厚の増加とセンサ応答再現性悪
化を示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an increase in the thickness of a reagent portion and a deterioration in sensor response reproducibility depending on a mediator concentration in a conventional electrode-type biosensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性基板 2,3 リード 4 測定極(作用極) 5 対極 6 絶縁層 7 スペーサ 8 カバー 9 検出部 10 試薬部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2, 3 Lead 4 Measurement electrode (working electrode) 5 Counter electrode 6 Insulating layer 7 Spacer 8 Cover 9 Detecting part 10 Reagent part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性の基板上に作用極及び対極を有す
る電極系の検出部が形成され、この電極系検出部上に酸
化還元酵素及び酵素反応検知試薬を配合した試薬部が形
成されて、この試薬部に投与した検体試料の定性あるい
は定量の検出を上記電極系検出部により行うバイオセン
サにおいて、 上記試薬部中に、生体高分子の蛋白質またはその誘導体
を含む添加剤を有してなることを特徴とするバイオセン
サ。
An electrode-based detection section having a working electrode and a counter electrode is formed on an insulating substrate, and a reagent section containing an oxidoreductase and an enzyme reaction detection reagent is formed on the electrode-system detection section. A biosensor for qualitatively or quantitatively detecting a specimen sample administered to the reagent part by the electrode-based detection part, wherein the reagent part has an additive containing a biopolymer protein or a derivative thereof. A biosensor characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載のバイオセンサにおい
て、 上記添加剤に含む生体高分子の蛋白質またはその誘導体
は、酸化還元的触媒能を有しないものであることを特徴
とするバイオセンサ。
2. The biosensor according to claim 1, wherein the biopolymer protein or the derivative thereof contained in the additive does not have a redox catalytic activity.
【請求項3】 請求項1に記載のバイオセンサにおい
て、 上記添加剤として、ゼラチン、コラーゲン、エラスチ
ン、カゼイン、ペプトンもしくはこれらの誘導体、また
はこれらを任意に組合わせた混合物が用いられることを
特徴とするバイオセンサ。
3. The biosensor according to claim 1, wherein the additive is gelatin, collagen, elastin, casein, peptone or a derivative thereof, or a mixture of any combination thereof. Biosensor.
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