JP2001343350A - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JP2001343350A JP2001343350A JP2001088175A JP2001088175A JP2001343350A JP 2001343350 A JP2001343350 A JP 2001343350A JP 2001088175 A JP2001088175 A JP 2001088175A JP 2001088175 A JP2001088175 A JP 2001088175A JP 2001343350 A JP2001343350 A JP 2001343350A
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- Japan
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- biosensor
- acid
- reagent layer
- electrode
- organic acid
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体試料中の特定の成分を分析するバイオセ
ンサにおいて、安定性に優れ、且つ、センサの基質濃度
に対する応答性（感度、直線性）の高い、高性能なバイ
オセンサを提供することを目的とする。 【解決手段】 絶縁性基板１上に設けられた試薬層５
に、分子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有する
有機酸もしくは有機酸塩、もしくは分子内にカルボキシ
ル基とアミノ基を有する有機酸もしくは有機酸塩を含む
構成とする。
ンサにおいて、安定性に優れ、且つ、センサの基質濃度
に対する応答性（感度、直線性）の高い、高性能なバイ
オセンサを提供することを目的とする。 【解決手段】 絶縁性基板１上に設けられた試薬層５
に、分子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有する
有機酸もしくは有機酸塩、もしくは分子内にカルボキシ
ル基とアミノ基を有する有機酸もしくは有機酸塩を含む
構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体試料中の特定
の成分を分析するバイオセンサに関し、特に、バイオセ
ンサの試薬層を構成する試薬構成に関するものである。
の成分を分析するバイオセンサに関し、特に、バイオセ
ンサの試薬層を構成する試薬構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】バイオセンサは、微生物、酵素、抗体等
の生物材料の分子認識能力を利用し、生物材料を分子識
別素子として応用したセンサである。すなわち、固定化
された生物材料が、目的の特定物質を認識したときに起
こる反応、微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、
発光などを利用したものである。
の生物材料の分子認識能力を利用し、生物材料を分子識
別素子として応用したセンサである。すなわち、固定化
された生物材料が、目的の特定物質を認識したときに起
こる反応、微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、
発光などを利用したものである。
【０００３】バイオセンサの中でも酵素センサの実用化
は進んでおり、例えば、グルコース、乳酸、コレステロ
ール、ラクトース、尿素、アミノ酸用の酵素センサは、
医療計測や食品工業に利用されている。酵素センサは、
検体である試料液に含まれる基質と酵素との反応により
生成する電子によって電子受容体を還元し、測定装置が
その電子受容体の還元量を電気化学的に計測することに
より、検体の定量分析を行う。このようなバイオセンサ
の一例として、例えば、特願平１１−３２４５１１号で
提案されたようなセンサが知られている。
は進んでおり、例えば、グルコース、乳酸、コレステロ
ール、ラクトース、尿素、アミノ酸用の酵素センサは、
医療計測や食品工業に利用されている。酵素センサは、
検体である試料液に含まれる基質と酵素との反応により
生成する電子によって電子受容体を還元し、測定装置が
その電子受容体の還元量を電気化学的に計測することに
より、検体の定量分析を行う。このようなバイオセンサ
の一例として、例えば、特願平１１−３２４５１１号で
提案されたようなセンサが知られている。
【０００４】図５は、２電極方式のバイオセンサの分解
斜視図の一例である。これは、ポリエチレンテレフタレ
ートのような絶縁性基板５上に、電気伝導性物質からな
る測定電極１（作用極とも言う）、対電極２（対極とも
言う）が形成されており、これら電極上には試料液中の
特定成分と特異的に反応する酵素、及び電子伝達体、親
水性高分子を含む試薬層１０が形成されている。
斜視図の一例である。これは、ポリエチレンテレフタレ
ートのような絶縁性基板５上に、電気伝導性物質からな
る測定電極１（作用極とも言う）、対電極２（対極とも
言う）が形成されており、これら電極上には試料液中の
特定成分と特異的に反応する酵素、及び電子伝達体、親
水性高分子を含む試薬層１０が形成されている。
【０００５】そして、試料液中の特定成分と試薬層１０
中の試薬との反応により生じる電流値を前記電極１、２
で検出するためのキャビティ１１を形成するため、電極
および試薬層上の部分に細長い切り欠け部８を有したス
ペーサ７と、空気孔９を形成したカバー６とを絶縁基板
上に貼りあわせている。
中の試薬との反応により生じる電流値を前記電極１、２
で検出するためのキャビティ１１を形成するため、電極
および試薬層上の部分に細長い切り欠け部８を有したス
ペーサ７と、空気孔９を形成したカバー６とを絶縁基板
上に貼りあわせている。
【０００６】このような構成のバイオセンサにおいて、
試料液は、キャビティ１１の入り口（試料液吸引口）か
ら毛細管現象によりキャビティ１１内に供給され、電極
１、２と試薬層１０のある位置まで導かれる。そして試
料液中の特定成分が試薬層１０の試薬と反応することに
より、電流を生じ、生じた電流をバイオセンサのリード
３、４を通じて外部の測定装置が読み取ることにより、
検体の定量分析が行われる。
試料液は、キャビティ１１の入り口（試料液吸引口）か
ら毛細管現象によりキャビティ１１内に供給され、電極
１、２と試薬層１０のある位置まで導かれる。そして試
料液中の特定成分が試薬層１０の試薬と反応することに
より、電流を生じ、生じた電流をバイオセンサのリード
３、４を通じて外部の測定装置が読み取ることにより、
検体の定量分析が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
試薬構成のバイオセンサにおいて、熱や水分の介在下、
特に、温度が３０℃以上で湿度が８０％以上の高温多湿
環境下においては、試薬層１０に含まれる酵素蛋白や親
水性高分子の一部などと、電子伝達体との還元反応が生
じるため、バックグラウンド電流（ノイズ電流）が発生
し、経時的にバックグラウンド電流値が上昇することに
より、センサ性能が悪化するという問題が顕著に見られ
る。
試薬構成のバイオセンサにおいて、熱や水分の介在下、
特に、温度が３０℃以上で湿度が８０％以上の高温多湿
環境下においては、試薬層１０に含まれる酵素蛋白や親
水性高分子の一部などと、電子伝達体との還元反応が生
じるため、バックグラウンド電流（ノイズ電流）が発生
し、経時的にバックグラウンド電流値が上昇することに
より、センサ性能が悪化するという問題が顕著に見られ
る。
【０００８】また、これを解決するための手段として、
アルミシールや樹脂などの成型容器を用いたバイオセン
サ保存容器中に、シリカゲルや活性アルミナのような乾
燥剤を封入することによって水分を除去し、センサ性能
の悪化を防止するように工夫することができるが、この
ような乾燥剤だけではバイオセンサに含まれる試薬中に
残存する分子レベルの水までを完全に除去することは不
可能である。
アルミシールや樹脂などの成型容器を用いたバイオセン
サ保存容器中に、シリカゲルや活性アルミナのような乾
燥剤を封入することによって水分を除去し、センサ性能
の悪化を防止するように工夫することができるが、この
ような乾燥剤だけではバイオセンサに含まれる試薬中に
残存する分子レベルの水までを完全に除去することは不
可能である。
【０００９】また、上記保存容器においても、長期間に
わたり水分の侵入を皆無（ゼロ）にするのは極めて困難
であり、電子伝達体と酵素蛋白、親水性高分子の一部と
の還元反応は、極微量の水分が介在するだけで進行して
しまうため、バックグラウンド電流の経時的な上昇を効
果的に抑制することは極めて困難であるという問題点が
あった。
わたり水分の侵入を皆無（ゼロ）にするのは極めて困難
であり、電子伝達体と酵素蛋白、親水性高分子の一部と
の還元反応は、極微量の水分が介在するだけで進行して
しまうため、バックグラウンド電流の経時的な上昇を効
果的に抑制することは極めて困難であるという問題点が
あった。
【００１０】また、酵素や電子伝達体など様々な試薬か
らなる混合試薬層中にフェリシアン化カリウムなどの無
機塩が含まれている場合には、試薬溶液の乾燥過程にお
いて試薬層が極めて結晶化しやくなるため、試薬層の表
面が粗く不均一な状態になり、センサの基質濃度に対す
る応答性（直線性、感度）や測定精度などの悪化を招く
という問題点があった。
らなる混合試薬層中にフェリシアン化カリウムなどの無
機塩が含まれている場合には、試薬溶液の乾燥過程にお
いて試薬層が極めて結晶化しやくなるため、試薬層の表
面が粗く不均一な状態になり、センサの基質濃度に対す
る応答性（直線性、感度）や測定精度などの悪化を招く
という問題点があった。
【００１１】本発明は、前記問題点に鑑みてなされたも
のであり、水分との接触によるバイオセンサの性能劣化
を効率的に防止するとともに、センサの基質濃度に対す
る応答性（直線性、感度）の高い高精度なバイオセンサ
を提供することを目的とする。
のであり、水分との接触によるバイオセンサの性能劣化
を効率的に防止するとともに、センサの基質濃度に対す
る応答性（直線性、感度）の高い高精度なバイオセンサ
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１にかかるバイオセンサは、試料溶
液中の特定物質の濃度を計測するバイオセンサにおい
て、試料溶液に溶解され、試料溶液中の特定物質と特異
的に反応するように予め設けられる試薬層中に、その分
子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有する有機酸
もしくは有機酸塩を含むことを特徴とするものである。
に、本発明の請求項１にかかるバイオセンサは、試料溶
液中の特定物質の濃度を計測するバイオセンサにおい
て、試料溶液に溶解され、試料溶液中の特定物質と特異
的に反応するように予め設けられる試薬層中に、その分
子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有する有機酸
もしくは有機酸塩を含むことを特徴とするものである。
【００１３】本発明の請求項２にかかるバイオセンサ
は、請求項１に記載のバイオセンサにおいて、前記特定
物質の濃度を、絶縁性基板上に設けられた少なくとも作
用極と対極からなる電極を用いて計測することを特徴と
するものである。
は、請求項１に記載のバイオセンサにおいて、前記特定
物質の濃度を、絶縁性基板上に設けられた少なくとも作
用極と対極からなる電極を用いて計測することを特徴と
するものである。
【００１４】本発明の請求項３にかかるバイオセンサ
は、請求項２に記載のバイオセンサにおいて、前記試薬
層が、前記電極上、または当該試薬層の試薬が試料液に
溶解して拡散する拡散エリア内に電極が配置されるよ
う，形成され、該試薬層が、少なくとも酵素および電子
伝達体を含むことを特徴とするものである。
は、請求項２に記載のバイオセンサにおいて、前記試薬
層が、前記電極上、または当該試薬層の試薬が試料液に
溶解して拡散する拡散エリア内に電極が配置されるよ
う，形成され、該試薬層が、少なくとも酵素および電子
伝達体を含むことを特徴とするものである。
【００１５】本発明の請求項４にかかるバイオセンサ
は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記有機酸が脂肪族カルボン酸、炭素環
カルボン酸、複素環カルボン酸、もしくはそれらの置換
体あるいは誘導体であることを特徴とするものである。
は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記有機酸が脂肪族カルボン酸、炭素環
カルボン酸、複素環カルボン酸、もしくはそれらの置換
体あるいは誘導体であることを特徴とするものである。
【００１６】本発明の請求項５にかかるバイオセンサ
は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記カルボン酸が、グルタル酸、アジピ
ン酸、フタル酸、安息香酸のいずれかまたはそれらの組
み合わせであることを特徴とするものである。
は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記カルボン酸が、グルタル酸、アジピ
ン酸、フタル酸、安息香酸のいずれかまたはそれらの組
み合わせであることを特徴とするものである。
【００１７】本発明の請求項６にかかるバイオセンサ
は、試料溶液中の特定物質の濃度を計測するバイオセン
サにおいて、試料溶液に溶解され、試料溶液中の特定物
質と特異的に反応するように予め設けられる試薬層中
に、その分子内に少なくとも一つのカルボキシル基とア
ミノ基を有する有機酸もしくは有機酸塩を含むことを特
徴とするものである。
は、試料溶液中の特定物質の濃度を計測するバイオセン
サにおいて、試料溶液に溶解され、試料溶液中の特定物
質と特異的に反応するように予め設けられる試薬層中
に、その分子内に少なくとも一つのカルボキシル基とア
ミノ基を有する有機酸もしくは有機酸塩を含むことを特
徴とするものである。
【００１８】本発明の請求項７にかかるバイオセンサ
は、請求項６に記載のバイオセンサにおいて、前記特定
物質の濃度を、絶縁性基板上に設けられた少なくとも作
用極と対極からなる電極を用いて計測することを特徴と
するものである。
は、請求項６に記載のバイオセンサにおいて、前記特定
物質の濃度を、絶縁性基板上に設けられた少なくとも作
用極と対極からなる電極を用いて計測することを特徴と
するものである。
【００１９】本発明の請求項８にかかるバイオセンサ
は、請求項７に記載のバイオセンサにおいて、前記試薬
層が、前記電極上、または当該試薬層の試薬が試料液に
溶解して拡散する拡散エリア内に電極が配置されるよ
う，形成され、該試薬層が、少なくとも酵素および電子
伝達体を含むことを特徴とするものである。
は、請求項７に記載のバイオセンサにおいて、前記試薬
層が、前記電極上、または当該試薬層の試薬が試料液に
溶解して拡散する拡散エリア内に電極が配置されるよ
う，形成され、該試薬層が、少なくとも酵素および電子
伝達体を含むことを特徴とするものである。
【００２０】本発明の請求項９にかかるバイオセンサ
は、請求項６から請求項８のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記有機酸がアミノ酸もしくはそれらの
置換体あるいは誘導体であることを特徴とするものであ
る。
は、請求項６から請求項８のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記有機酸がアミノ酸もしくはそれらの
置換体あるいは誘導体であることを特徴とするものであ
る。
【００２１】本発明の請求項１０にかかるバイオセンサ
は、請求項６から請求項８のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記アミノ酸が、グリシン、セリン、プ
ロリン、トレオニン、リシン、タウリンのいずれか、ま
たはそれらの組み合わせであることを特徴とするもので
ある。
は、請求項６から請求項８のいずれかに記載のバイオセ
ンサにおいて、前記アミノ酸が、グリシン、セリン、プ
ロリン、トレオニン、リシン、タウリンのいずれか、ま
たはそれらの組み合わせであることを特徴とするもので
ある。
【００２２】本発明の請求項１１にかかるバイオセンサ
は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のバイオ
センサにおいて、前記試薬層が、さらに親水性高分子を
含むことを特徴とするものである。
は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のバイオ
センサにおいて、前記試薬層が、さらに親水性高分子を
含むことを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）
【００２４】以下に、本発明の実施の形態１によるバイ
オセンサについて説明する。なお、以下に説明する本発
明の各実施の形態では、試料液中の特定物質と特異的に
反応する分子識別素子として酵素を用いる酵素センサを
例にとって説明することにする。
オセンサについて説明する。なお、以下に説明する本発
明の各実施の形態では、試料液中の特定物質と特異的に
反応する分子識別素子として酵素を用いる酵素センサを
例にとって説明することにする。
【００２５】図５は、２電極方式のバイオセンサの分解
斜視図の一例である。図５において、５は絶縁性の基板
であり、この絶縁性の基板５上には、電気伝導性物質か
らなる測定電極１、対電極２が所定の位置、及び形状を
もって形成されている。なお、好適な上記絶縁性基板５
の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカ
ーボネート、ポリイミドなどがある。
斜視図の一例である。図５において、５は絶縁性の基板
であり、この絶縁性の基板５上には、電気伝導性物質か
らなる測定電極１、対電極２が所定の位置、及び形状を
もって形成されている。なお、好適な上記絶縁性基板５
の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカ
ーボネート、ポリイミドなどがある。
【００２６】また、各電極を構成する電気伝導性物質と
しては、金、白金、パラジウムなどの貴金属やカーボン
などの単体材料、あるいは、カーボンペーストや貴金属
ペーストなどの複合材料があげられる。
しては、金、白金、パラジウムなどの貴金属やカーボン
などの単体材料、あるいは、カーボンペーストや貴金属
ペーストなどの複合材料があげられる。
【００２７】なお、金、白金、パラジウムなどの貴金属
やカーボンなどの単体材料、は、スパッタリング蒸着法
などで、またカーボンペーストや貴金属ペーストなどの
複合材料はスクリーン印刷法などを用いて容易に電気伝
導性層を絶縁性基板５に形成することができる。
やカーボンなどの単体材料、は、スパッタリング蒸着法
などで、またカーボンペーストや貴金属ペーストなどの
複合材料はスクリーン印刷法などを用いて容易に電気伝
導性層を絶縁性基板５に形成することができる。
【００２８】また、各電極の形成においては、上述した
スパッタリング蒸着法やスクリーン印刷法などにより絶
縁性基板５の全面、もしくは一部に前記電気伝導性層を
形成した後、レーザなどを用いてスリットを設けること
により電極を分割形成することができる。また、あらか
じめ電極パターンの形成された印刷版やマスク版を用い
たスクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法などでも同
様に電極を形成することが可能である。
スパッタリング蒸着法やスクリーン印刷法などにより絶
縁性基板５の全面、もしくは一部に前記電気伝導性層を
形成した後、レーザなどを用いてスリットを設けること
により電極を分割形成することができる。また、あらか
じめ電極パターンの形成された印刷版やマスク版を用い
たスクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法などでも同
様に電極を形成することが可能である。
【００２９】このようにして形成された電極上には、酵
素、電子伝達体、親水性高分子、及び分子内に少なくと
も一つのカルボキシル基を有する有機酸もしくは有機酸
塩を含む試薬層１０が形成される。
素、電子伝達体、親水性高分子、及び分子内に少なくと
も一つのカルボキシル基を有する有機酸もしくは有機酸
塩を含む試薬層１０が形成される。
【００３０】本発明の実施の形態１は、試薬層１０中に
分子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有する有機
酸もしくは有機酸塩を含むことを特徴とするものであ
り、この分子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有
する有機酸もしくは有機酸塩は、電極上に形成された試
薬層１０中において、酸化型の電子伝達体と、試薬中に
含まれる酵素蛋白、及び親水性高分子などに存在する反
応性に富んだ一部の官能基などと、が接触して、電子伝
達体が酸化型から還元型に変性する（還元される）こと
を抑制する働きがある。
分子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有する有機
酸もしくは有機酸塩を含むことを特徴とするものであ
り、この分子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有
する有機酸もしくは有機酸塩は、電極上に形成された試
薬層１０中において、酸化型の電子伝達体と、試薬中に
含まれる酵素蛋白、及び親水性高分子などに存在する反
応性に富んだ一部の官能基などと、が接触して、電子伝
達体が酸化型から還元型に変性する（還元される）こと
を抑制する働きがある。
【００３１】そのため、上述の様な試薬構成のバイオセ
ンサにおいて、熱や水分の介在下、特に温度が３０℃以
上で湿度が８０％以上の高温多湿環境下において、試薬
層１０に含まれる酵素蛋白や親水性高分子の一部などと
電子伝達体との還元反応により発生し、経時的に上昇す
るバックグラウンド電流（ノイズ電流）を抑制すること
ができるため、バイオセンサの性能が悪化することを防
ぐことができる。
ンサにおいて、熱や水分の介在下、特に温度が３０℃以
上で湿度が８０％以上の高温多湿環境下において、試薬
層１０に含まれる酵素蛋白や親水性高分子の一部などと
電子伝達体との還元反応により発生し、経時的に上昇す
るバックグラウンド電流（ノイズ電流）を抑制すること
ができるため、バイオセンサの性能が悪化することを防
ぐことができる。
【００３２】また、さらには、分子内に少なくとも一つ
のカルボキシル基を有する有機酸もしくは有機酸塩を試
薬層中に含むことにより、血液中、特には血球に存在す
る様々な共雑物質との不必要な反応をも併せて抑制する
ことができるため、直線性の良好な（回帰式の傾きが大
きく切片が小さい）、かつ、センサ個々のバラツキの少
ない、高性能なバイオセンサを提供することができる。
のカルボキシル基を有する有機酸もしくは有機酸塩を試
薬層中に含むことにより、血液中、特には血球に存在す
る様々な共雑物質との不必要な反応をも併せて抑制する
ことができるため、直線性の良好な（回帰式の傾きが大
きく切片が小さい）、かつ、センサ個々のバラツキの少
ない、高性能なバイオセンサを提供することができる。
【００３３】なお、試薬層１０に含まれる分子内に少な
くとも一つのカルボキシル基を有する有機酸もしくは有
機酸塩としては、脂肪族カルボン酸、炭素環カルボン
酸、複素環カルボン酸等や、それらの塩がある。例え
ば、脂肪族カルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、
グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸などや
それらの塩があげられる。
くとも一つのカルボキシル基を有する有機酸もしくは有
機酸塩としては、脂肪族カルボン酸、炭素環カルボン
酸、複素環カルボン酸等や、それらの塩がある。例え
ば、脂肪族カルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、
グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸などや
それらの塩があげられる。
【００３４】なお、効果の度合いは直鎖が長く分子量の
大きいものほど大きく、炭化水素鎖が３つ以上あるもの
が特に好ましい。また、バイオセンサに用いる試薬とし
ては水に対する溶解性が高いことが求められるため、分
子構造中により多くの親水性官能基を持つものがより好
ましい。
大きいものほど大きく、炭化水素鎖が３つ以上あるもの
が特に好ましい。また、バイオセンサに用いる試薬とし
ては水に対する溶解性が高いことが求められるため、分
子構造中により多くの親水性官能基を持つものがより好
ましい。
【００３５】また、炭素環カルボン酸としては、安息香
酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などやそれ
らの塩があげられ、これらを用いることでも前記と同様
の効果を得ることができる。また、複素環カルボン酸と
しては、２−フル酸、ニコチン酸、イソニコチン酸など
やそれらの塩があげられ、これらを用いることでも前記
と同様の効果を得ることができる。
酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などやそれ
らの塩があげられ、これらを用いることでも前記と同様
の効果を得ることができる。また、複素環カルボン酸と
しては、２−フル酸、ニコチン酸、イソニコチン酸など
やそれらの塩があげられ、これらを用いることでも前記
と同様の効果を得ることができる。
【００３６】なお、上述の脂肪族ならびに炭素環カルボ
ン酸、複素環を有するカルボン酸もしくはカルボン酸塩
以外にも、カルボン酸ならびにカルボン酸塩の一部の官
能基が別の官能基に置き換えられた、例えばリンゴ酸、
オキサロ酢酸、クエン酸、ケトグルタル酸などやそれら
の塩においても前記と同様の効果を得ることができる。
ン酸、複素環を有するカルボン酸もしくはカルボン酸塩
以外にも、カルボン酸ならびにカルボン酸塩の一部の官
能基が別の官能基に置き換えられた、例えばリンゴ酸、
オキサロ酢酸、クエン酸、ケトグルタル酸などやそれら
の塩においても前記と同様の効果を得ることができる。
【００３７】なお、これらの有機酸もしくは有機酸塩の
なかで最も好適なものは、グルタル酸、アジピン酸、フ
タル酸、安息香酸である。
なかで最も好適なものは、グルタル酸、アジピン酸、フ
タル酸、安息香酸である。
【００３８】また、これらの有機酸もしくは有機酸塩の
添加量は試薬溶液濃度として、０．０１〜１００ｍＭ範
囲が適当であり、より好ましくは０．１〜１０ｍＭであ
る。
添加量は試薬溶液濃度として、０．０１〜１００ｍＭ範
囲が適当であり、より好ましくは０．１〜１０ｍＭであ
る。
【００３９】なお、図５に示すバイオセンサは、その
後、このように形成された試薬層１０及び電極１、２上
に、切り欠け部８を有するスペーサ７とカバー６とを貼
り合わせることにより、試料液が供給されるキャビティ
が形成される。なお、上記スペーサ７およびカバー６の
好適な材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リカーボネート、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ナイロンなどがあげられる。
後、このように形成された試薬層１０及び電極１、２上
に、切り欠け部８を有するスペーサ７とカバー６とを貼
り合わせることにより、試料液が供給されるキャビティ
が形成される。なお、上記スペーサ７およびカバー６の
好適な材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リカーボネート、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ナイロンなどがあげられる。
【００４０】また、このようなキャビティから構成され
たバイオセンサへの試料液供給は毛細管現象により実現
されるが、試料液のスムーズな供給を実現するうえで
は、キャビティ内にバイオセンサ外部へ空気を逃がすた
めの空気孔９が必要である。なお、空気孔９の配置は、
試料液の供給を妨げない範囲であればキャビティ内のい
かなる位置でもよい。
たバイオセンサへの試料液供給は毛細管現象により実現
されるが、試料液のスムーズな供給を実現するうえで
は、キャビティ内にバイオセンサ外部へ空気を逃がすた
めの空気孔９が必要である。なお、空気孔９の配置は、
試料液の供給を妨げない範囲であればキャビティ内のい
かなる位置でもよい。
【００４１】このようにして形成されたバイオセンサに
おいて、試料液中の特定成分と、酵素などを含む試薬層
１０との反応で得られた電流値は、測定電極１、対電極
２のそれぞれのリード部３、４を通じて接続された外部
の測定装置により読み取られる。
おいて、試料液中の特定成分と、酵素などを含む試薬層
１０との反応で得られた電流値は、測定電極１、対電極
２のそれぞれのリード部３、４を通じて接続された外部
の測定装置により読み取られる。
【００４２】（実施の形態２）以下に、本発明の実施の
形態２によるバイオセンサについて説明する。本発明の
実施の形態２によるバイオセンサは、図５で示した試薬
層１０が、酵素、電子伝達体、親水性高分子、及び分子
内に少なくとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有す
る有機酸もしくは有機酸塩により形成されているもので
ある。なお、他の構成要素は、前述した実施の形態１に
よるバイオセンサと同様であるため説明を省略する。
形態２によるバイオセンサについて説明する。本発明の
実施の形態２によるバイオセンサは、図５で示した試薬
層１０が、酵素、電子伝達体、親水性高分子、及び分子
内に少なくとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有す
る有機酸もしくは有機酸塩により形成されているもので
ある。なお、他の構成要素は、前述した実施の形態１に
よるバイオセンサと同様であるため説明を省略する。
【００４３】本発明の実施の形態２は、試薬層５、１０
５に分子内に少なくとも一つのカルボキシル基とアミノ
基を有する有機酸もしくは有機酸塩を含むことを特徴と
するものであり、この有機酸もしくは有機酸塩を試料層
１０に添加することにより、試薬層１０の表面状態を極
めて平滑、且つ均質に形成するができるという効果を得
ることができる。
５に分子内に少なくとも一つのカルボキシル基とアミノ
基を有する有機酸もしくは有機酸塩を含むことを特徴と
するものであり、この有機酸もしくは有機酸塩を試料層
１０に添加することにより、試薬層１０の表面状態を極
めて平滑、且つ均質に形成するができるという効果を得
ることができる。
【００４４】特に、試薬層１０中に電子伝達体として用
いられるフェリシアン化カリウムなどの無機塩を含む場
合には、試薬溶液の乾燥過程において試薬層が結晶化し
やすいが、試薬中に、分子内に少なくとも一つのカルボ
キシル基とアミノ基を有する有機酸もしくは有機酸塩が
含まれることにより、当該無機塩の結晶化を阻害するこ
とができる。そして、結晶化を阻害された無機塩は、微
少な粒子状態で試薬層中に存在するため、酵素分子と密
に、均一に接触することが可能となり、酵素分子との電
子伝達効率が良好な試薬層状態が実現できる。
いられるフェリシアン化カリウムなどの無機塩を含む場
合には、試薬溶液の乾燥過程において試薬層が結晶化し
やすいが、試薬中に、分子内に少なくとも一つのカルボ
キシル基とアミノ基を有する有機酸もしくは有機酸塩が
含まれることにより、当該無機塩の結晶化を阻害するこ
とができる。そして、結晶化を阻害された無機塩は、微
少な粒子状態で試薬層中に存在するため、酵素分子と密
に、均一に接触することが可能となり、酵素分子との電
子伝達効率が良好な試薬層状態が実現できる。
【００４５】また、試薬層の溶解性を高めることができ
るため、センサの感度ならびに直線性を飛躍的に高める
ことが可能となる。なお、試薬層１０に含まれる，分子
内に少なくとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有す
る有機酸もしくは有機酸塩としては、グリシン、アラニ
ン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオ
ニン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、アルギ
ニン、リシン、ヒスチジン、フェニルアラニン、トリプ
トファン、プロリンなどやそれらの塩、あるいはサルコ
シン、ベタイン、タウリンなどの有機酸もしくは有機酸
塩があげられる。
るため、センサの感度ならびに直線性を飛躍的に高める
ことが可能となる。なお、試薬層１０に含まれる，分子
内に少なくとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有す
る有機酸もしくは有機酸塩としては、グリシン、アラニ
ン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオ
ニン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、アルギ
ニン、リシン、ヒスチジン、フェニルアラニン、トリプ
トファン、プロリンなどやそれらの塩、あるいはサルコ
シン、ベタイン、タウリンなどの有機酸もしくは有機酸
塩があげられる。
【００４６】また、これらの有機酸もしくは有機酸塩の
置換体あるいは誘導体であっても同様の効果を得ること
ができる。また、これらの有機酸もしくは有機酸塩の中
でも、グリシン、セリン、プロリン、トレオニン、リシ
ン、タウリンは特に結晶化阻害の効果が高く好適であ
る。なお、これらの有機酸ならびに有機酸塩の添加量は
試薬溶液濃度として０．１〜１０００ｍＭが適当であ
り、より好ましくは１０〜５００ｍＭである。
置換体あるいは誘導体であっても同様の効果を得ること
ができる。また、これらの有機酸もしくは有機酸塩の中
でも、グリシン、セリン、プロリン、トレオニン、リシ
ン、タウリンは特に結晶化阻害の効果が高く好適であ
る。なお、これらの有機酸ならびに有機酸塩の添加量は
試薬溶液濃度として０．１〜１０００ｍＭが適当であ
り、より好ましくは１０〜５００ｍＭである。
【００４７】なお、本発明の実施の形態１、２では、上
記試薬層１０中に、分子内に少なくとも一つのカルボキ
シル基を有する有機酸もしくは有機酸塩、分子内に少な
くとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有する有機酸
もしくは有機酸塩をそれぞれ添加した例を説明したが、
さらにはそれらを組み合わせることも可能である。
記試薬層１０中に、分子内に少なくとも一つのカルボキ
シル基を有する有機酸もしくは有機酸塩、分子内に少な
くとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有する有機酸
もしくは有機酸塩をそれぞれ添加した例を説明したが、
さらにはそれらを組み合わせることも可能である。
【００４８】また、上記実施の形態１、２の試薬中に含
まれる酵素としては、グルコースオキシダーゼ、ラクテ
ートオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレ
ステロールエステラーゼ、ウリカーゼ、アスコルビン酸
オキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、グルコースデ
ヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼなどを、
電子伝達体としてはフェリシアン化カリウム、ｐ−ベン
ゾキノンおよびその誘導体、フェナジンメトサルフェー
ト、メチレンブルー、フェロセンおよびその誘導体など
を用いることができる。
まれる酵素としては、グルコースオキシダーゼ、ラクテ
ートオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレ
ステロールエステラーゼ、ウリカーゼ、アスコルビン酸
オキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、グルコースデ
ヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼなどを、
電子伝達体としてはフェリシアン化カリウム、ｐ−ベン
ゾキノンおよびその誘導体、フェナジンメトサルフェー
ト、メチレンブルー、フェロセンおよびその誘導体など
を用いることができる。
【００４９】また、本発明の実施の形態１、２では、試
薬層１０中に親水性高分子を含むものについて説明した
が、このように、試薬層１０中に親水性高分子を含むこ
とにより、試薬溶液に粘性を持たせ、電極への試薬形成
を容易に均質にするとともに、電極と試薬との密着性を
高める効果も得られる。さらに、試薬乾燥後の試薬結晶
状態も、親水性高分子を含むことでムラなく均質とな
り、高精度なバイオセンサを作製することが可能にな
る。
薬層１０中に親水性高分子を含むものについて説明した
が、このように、試薬層１０中に親水性高分子を含むこ
とにより、試薬溶液に粘性を持たせ、電極への試薬形成
を容易に均質にするとともに、電極と試薬との密着性を
高める効果も得られる。さらに、試薬乾燥後の試薬結晶
状態も、親水性高分子を含むことでムラなく均質とな
り、高精度なバイオセンサを作製することが可能にな
る。
【００５０】以上のような目的で使用する親水性高分子
としては、カルボキシメチルセルロース、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、エチルヒドロキシエ
チルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロール、
ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリリ
ジン等のポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸、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、無
水マレイン酸およびその塩、アガロースゲルおよびその
誘導体などがあげられる。
としては、カルボキシメチルセルロース、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、エチルヒドロキシエ
チルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロール、
ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリリ
ジン等のポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸、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、無
水マレイン酸およびその塩、アガロースゲルおよびその
誘導体などがあげられる。
【００５１】また、本発明の実施の形態１、２では、前
述した試薬層１０が、電極上に設けられるものとして説
明をしたが、具体的には、電極上の全面もしくは一部に
試薬層１０を配置することができ、また、それ以外に
も、バイオセンサの性能を悪化させることのない範囲
内、すなわち、試薬層中の試薬が試料液に溶解して拡散
する拡散エリア内に電極が設けられるよう，試薬層１０
を配置してもよい。
述した試薬層１０が、電極上に設けられるものとして説
明をしたが、具体的には、電極上の全面もしくは一部に
試薬層１０を配置することができ、また、それ以外に
も、バイオセンサの性能を悪化させることのない範囲
内、すなわち、試薬層中の試薬が試料液に溶解して拡散
する拡散エリア内に電極が設けられるよう，試薬層１０
を配置してもよい。
【００５２】
【実施例】（実施例１）ポリエチレンテレフタレートか
らなる絶縁基板上に、スクリーン印刷により作用極と対
極とからなる電極層を設け、その上に酵素（グルコース
オキシダーゼ）、電子伝達体（フェリシアン化カリウ
ム）、親水性高分子（カルボキシメチルセルロース）、
および脂肪族カルボン酸（濃度は試薬溶液として５ｍ
Ｍ）を含んだ試薬層を形成したのち、ポリエチレンテレ
フタレートからなるスペーサと、同じくポリエチレンテ
レフタレートからなるカバーとの貼り合わせにより、血
液が導かれる毛細管となるキャビティが形成された２電
極方式の血糖値測定センサを作製した。
らなる絶縁基板上に、スクリーン印刷により作用極と対
極とからなる電極層を設け、その上に酵素（グルコース
オキシダーゼ）、電子伝達体（フェリシアン化カリウ
ム）、親水性高分子（カルボキシメチルセルロース）、
および脂肪族カルボン酸（濃度は試薬溶液として５ｍ
Ｍ）を含んだ試薬層を形成したのち、ポリエチレンテレ
フタレートからなるスペーサと、同じくポリエチレンテ
レフタレートからなるカバーとの貼り合わせにより、血
液が導かれる毛細管となるキャビティが形成された２電
極方式の血糖値測定センサを作製した。
【００５３】なお、ここでは、有機酸として脂肪族カル
ボン酸であるマロン酸（ＨＯＯＣ−ＣＨ2−ＣＯＯ
Ｈ）、グルタル酸（ＨＯＯＣ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−
ＣＯＯＨ）、アジピン酸（ＨＯＯＣ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−ＣＯＯＨ）の３種類、および脂肪族カルボ
ン酸を含まない従来仕様の計４種類の２電極方式のセン
サを作製した。
ボン酸であるマロン酸（ＨＯＯＣ−ＣＨ2−ＣＯＯ
Ｈ）、グルタル酸（ＨＯＯＣ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−
ＣＯＯＨ）、アジピン酸（ＨＯＯＣ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−ＣＯＯＨ）の３種類、および脂肪族カルボ
ン酸を含まない従来仕様の計４種類の２電極方式のセン
サを作製した。
【００５４】図１はこのようにして作製した４種類のセ
ンサを用いて過酷環境下（温度４０℃、湿度８０％）で
のバックグラウンド電流を測定したものであり、試料液
としてはグルコースを含まない精製水を用いた。測定時
期はセンサ作製直後（０日目）、７日後、１４日後、３
０日後の計４ポイントである。電流測定条件は試料液
（精製水）がキャビティ内に充填された後、２５秒間反
応を促進し、その後作用極と対極間に０．５Ｖの電圧を
印加し、その５秒後に得られた電流値を測定した。
ンサを用いて過酷環境下（温度４０℃、湿度８０％）で
のバックグラウンド電流を測定したものであり、試料液
としてはグルコースを含まない精製水を用いた。測定時
期はセンサ作製直後（０日目）、７日後、１４日後、３
０日後の計４ポイントである。電流測定条件は試料液
（精製水）がキャビティ内に充填された後、２５秒間反
応を促進し、その後作用極と対極間に０．５Ｖの電圧を
印加し、その５秒後に得られた電流値を測定した。
【００５５】また、測定回数ｎは各測定ポイントごとに
ｎ＝１０であり、第７図中にはその平均値をプロットし
てある。図１から明らかなように、バックグラウンド電
流の上昇は脂肪族カルボン酸を添加したセンサで確実に
抑制されており、また、その上昇率はマロン酸、グルタ
ル酸、アジピン酸の順に小さくなっており、分子構造が
複雑で、直鎖が長く、分子量の大きいもの程、バックグ
ラウンド電流の上昇を抑制する効果が大きいことが示唆
された。なお、ここで得られた電流値は、グルコースオ
キシダーゼとフェリシアン化カリウム、並びにカルボキ
シメチルセルロースとフェリシアン化カリウムが反応し
て生じたフェロシアン化カリウム量に相当する。
ｎ＝１０であり、第７図中にはその平均値をプロットし
てある。図１から明らかなように、バックグラウンド電
流の上昇は脂肪族カルボン酸を添加したセンサで確実に
抑制されており、また、その上昇率はマロン酸、グルタ
ル酸、アジピン酸の順に小さくなっており、分子構造が
複雑で、直鎖が長く、分子量の大きいもの程、バックグ
ラウンド電流の上昇を抑制する効果が大きいことが示唆
された。なお、ここで得られた電流値は、グルコースオ
キシダーゼとフェリシアン化カリウム、並びにカルボキ
シメチルセルロースとフェリシアン化カリウムが反応し
て生じたフェロシアン化カリウム量に相当する。
【００５６】（実施例２）実施例１と同様な手順により
バイオセンサを作製し実施例１と同様な評価を実施し
た。なお、ここでは有機酸として炭素環カルボン酸であ
る安息香酸とフタル酸、およびコハク酸の炭化水素鎖の
一部が水酸基に置き換わった構造をもつリンゴ酸（コハ
ク酸の誘導体）の３種類を用いた。図２から明らかなよ
うに、安息香酸、フタル酸、リンゴ酸の何れの有機酸を
用いても、実施例１同様にバックグラウンド電流の上昇
を抑制する効果が確認された。
バイオセンサを作製し実施例１と同様な評価を実施し
た。なお、ここでは有機酸として炭素環カルボン酸であ
る安息香酸とフタル酸、およびコハク酸の炭化水素鎖の
一部が水酸基に置き換わった構造をもつリンゴ酸（コハ
ク酸の誘導体）の３種類を用いた。図２から明らかなよ
うに、安息香酸、フタル酸、リンゴ酸の何れの有機酸を
用いても、実施例１同様にバックグラウンド電流の上昇
を抑制する効果が確認された。
【００５７】（実施例３）ポリエチレンテレフタレート
からなる絶縁基板上に、スクリーン印刷により作用極と
対極とからなる電極層を設け、その上に酵素（ピロロキ
ノリンキノンを補酵素としたグルコースデヒドロゲナー
ゼ）、電子伝達体（フェリシアン化カリウム）、親水性
高分子（カルボキシメチルセルロース）、脂肪族カルボ
ン酸（フタル酸）およびアミノ酸を含んだ試薬層を形成
したのち、ポリエチレンテレフタレートからなるスペー
サと、同じくポリエチレンテレフタレートからなるカバ
ーとの貼り合わせにより、血液が導かれる毛細管となる
キャビティが形成された２電極方式の血糖値測定センサ
を作製した。
からなる絶縁基板上に、スクリーン印刷により作用極と
対極とからなる電極層を設け、その上に酵素（ピロロキ
ノリンキノンを補酵素としたグルコースデヒドロゲナー
ゼ）、電子伝達体（フェリシアン化カリウム）、親水性
高分子（カルボキシメチルセルロース）、脂肪族カルボ
ン酸（フタル酸）およびアミノ酸を含んだ試薬層を形成
したのち、ポリエチレンテレフタレートからなるスペー
サと、同じくポリエチレンテレフタレートからなるカバ
ーとの貼り合わせにより、血液が導かれる毛細管となる
キャビティが形成された２電極方式の血糖値測定センサ
を作製した。
【００５８】なお、ここでは、有機酸として分子内に少
なくとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有するアミ
ノ酸であるグリシン（Ｇｌｙ）、セリン（Ｓｅｒ）、プ
ロリン（Ｐｒｏ）、トレオニン（Ｔｈｒ）、リシン（Ｌ
ｙｓ）、サルコシン（グリシンの誘導体）、タウリン、
およびアミノ酸を含まない従来仕様の計８種類のセンサ
を作製した。
なくとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有するアミ
ノ酸であるグリシン（Ｇｌｙ）、セリン（Ｓｅｒ）、プ
ロリン（Ｐｒｏ）、トレオニン（Ｔｈｒ）、リシン（Ｌ
ｙｓ）、サルコシン（グリシンの誘導体）、タウリン、
およびアミノ酸を含まない従来仕様の計８種類のセンサ
を作製した。
【００５９】図３および図４はこのようにして作製した
８種類のセンサを用いて、人全血中のグルコースを測定
した際のセンサ応答特性を示すものである。なお、ここ
では全血中のグルコース濃度が４０、８０、３５０、６
００、７００ｍｇ／ｄｌのものを用いた。
８種類のセンサを用いて、人全血中のグルコースを測定
した際のセンサ応答特性を示すものである。なお、ここ
では全血中のグルコース濃度が４０、８０、３５０、６
００、７００ｍｇ／ｄｌのものを用いた。
【００６０】電流測定条件は試料液（人全血）がキャビ
ティ内に充填された後、２５秒間反応を促進し、その後
作用極と対極間に０．５Ｖの電圧を印加し、その５秒後
に得られた電流値を測定した。
ティ内に充填された後、２５秒間反応を促進し、その後
作用極と対極間に０．５Ｖの電圧を印加し、その５秒後
に得られた電流値を測定した。
【００６１】また、測定回数ｎは各濃度ごとにｎ＝２０
であり、図中にはその平均値をプロットしてある。
であり、図中にはその平均値をプロットしてある。
【００６２】図３、図４から明らかなように、アミノ酸
の種類にて若干応答値に差異はあるものの、アミノ酸を
含まない従来仕様と比較して、特にグルコース濃度が４
８０mg/dl以上の高濃度域において飛躍的な応答値なら
びに直線性の向上が認められる。
の種類にて若干応答値に差異はあるものの、アミノ酸を
含まない従来仕様と比較して、特にグルコース濃度が４
８０mg/dl以上の高濃度域において飛躍的な応答値なら
びに直線性の向上が認められる。
【００６３】また、表１は、前述のｎ＝２０測定時のセ
ンサ応答値のバラツキをＣＶ値で比較したものである。
表１から明らかなように、アミノ酸を添加した本発明の
センサにおいては大幅なＣＶ値の良化が認められる。こ
れは、アミノ酸を試薬層中に添加することでフェリシア
ン化カリウムの結晶化を防ぎ、試薬層を平滑且つ均質に
形成することができたため、試薬の溶解性や拡散が均質
になり応答バラツキが軽減されたものと推測される。
ンサ応答値のバラツキをＣＶ値で比較したものである。
表１から明らかなように、アミノ酸を添加した本発明の
センサにおいては大幅なＣＶ値の良化が認められる。こ
れは、アミノ酸を試薬層中に添加することでフェリシア
ン化カリウムの結晶化を防ぎ、試薬層を平滑且つ均質に
形成することができたため、試薬の溶解性や拡散が均質
になり応答バラツキが軽減されたものと推測される。
【００６４】
【表１】 なお、前記実施例１から３は血液中のグルコース濃度を
測定するバイオセンサについて示したが、測定対象とす
る試料液、物質、およびバイオセンサの形式はこれに限
定されるものではなく、例えば、対象試料液としては血
液以外にも生体試料液として唾液、細胞間質液、尿や汗
などを、また、食品や飲料水などをも用いることができ
る。また、対象物質としては、グルコース以外にも乳
酸、コレステロール、尿酸、アスコルビン酸、ビリルビ
ンなどを用いることができる。また、前記実施例１から
３においては、電流測定方式として、図５で示した、測
定電極１、対電極２からなる２電極方式を用いたが、そ
の他、測定電極、対電極、及び検知電極からなる３電極
方式などがあり、何れの方式を用いてもよい。なお、３
電極方式の方が２電極方式より正確な測定が可能であ
る。
測定するバイオセンサについて示したが、測定対象とす
る試料液、物質、およびバイオセンサの形式はこれに限
定されるものではなく、例えば、対象試料液としては血
液以外にも生体試料液として唾液、細胞間質液、尿や汗
などを、また、食品や飲料水などをも用いることができ
る。また、対象物質としては、グルコース以外にも乳
酸、コレステロール、尿酸、アスコルビン酸、ビリルビ
ンなどを用いることができる。また、前記実施例１から
３においては、電流測定方式として、図５で示した、測
定電極１、対電極２からなる２電極方式を用いたが、そ
の他、測定電極、対電極、及び検知電極からなる３電極
方式などがあり、何れの方式を用いてもよい。なお、３
電極方式の方が２電極方式より正確な測定が可能であ
る。
【００６５】また、本実施例では、バイオセンサとして
酵素センサを例に挙げて説明したが、本発明は、試料液
中の特定物質と特異的に反応する分子識別素子として酵
素以外に抗体、微生物、ＤＮＡ、ＲＮＡなどをも利用す
るバイオセンサにも、同様に適応することができる。
酵素センサを例に挙げて説明したが、本発明は、試料液
中の特定物質と特異的に反応する分子識別素子として酵
素以外に抗体、微生物、ＤＮＡ、ＲＮＡなどをも利用す
るバイオセンサにも、同様に適応することができる。
【００６６】
【発明の効果】以上のように、本発明のバイオセンサに
よれば、絶縁性基板上に設けられた少なくとも測定電極
と対電極からなる電極を用い、試料液中の測定対象物質
と、上記電極上、またはその近傍に形成された少なくと
も酵素、及び電子伝達体からなる試薬層との反応により
得られる電流値から、該測定対象物質の含有量を計測す
るバイオセンサにおいて、上記試薬層中に脂肪族カルボ
ン酸、炭素環カルボン酸、複素環カルボン酸などの有機
酸あるいは有機酸塩を含むものとしたので、試薬中に脂
肪族カルボン酸、炭素環カルボン酸、複素環カルボン酸
などの有機酸あるいは有機酸塩を添加するという簡易な
手法を用いることで酵素反応等を阻害することなく、経
時的なバックグラウンド電流の上昇を抑制することがで
き、さらには、血液中に存在する様々な共雑物質との不
必要な反応も併せて抑制できるため、直線性の良好な、
センサ個々のバラツキが少ない高性能なバイオセンサを
提供することができるという効果が得られる。
よれば、絶縁性基板上に設けられた少なくとも測定電極
と対電極からなる電極を用い、試料液中の測定対象物質
と、上記電極上、またはその近傍に形成された少なくと
も酵素、及び電子伝達体からなる試薬層との反応により
得られる電流値から、該測定対象物質の含有量を計測す
るバイオセンサにおいて、上記試薬層中に脂肪族カルボ
ン酸、炭素環カルボン酸、複素環カルボン酸などの有機
酸あるいは有機酸塩を含むものとしたので、試薬中に脂
肪族カルボン酸、炭素環カルボン酸、複素環カルボン酸
などの有機酸あるいは有機酸塩を添加するという簡易な
手法を用いることで酵素反応等を阻害することなく、経
時的なバックグラウンド電流の上昇を抑制することがで
き、さらには、血液中に存在する様々な共雑物質との不
必要な反応も併せて抑制できるため、直線性の良好な、
センサ個々のバラツキが少ない高性能なバイオセンサを
提供することができるという効果が得られる。
【００６７】また、本発明のバイオセンサによれば、絶
縁性基板上に設けられた少なくとも測定電極と対電極か
らなる電極を用い、試料液中の測定対象物質と、上記電
極上、またはその近傍に形成された少なくとも酵素、及
び電子伝達体からなる試薬層との反応により得られる電
流値から、該測定対象物質の含有量を計測するバイオセ
ンサにおいて、上記試薬層中に分子内に少なくとも一つ
のカルボキシル基とアミノ基を有するアミノ酸などの有
機酸もしくは有機酸塩を含むものとしたので、試薬中に
アミノ酸などの有機酸や有機酸塩を添加するという簡易
な手法を用いることで、センサの基質濃度に対する応答
性（感度、直線性）を飛躍的に高め、センサの性能を向
上させる効果が得られる。
縁性基板上に設けられた少なくとも測定電極と対電極か
らなる電極を用い、試料液中の測定対象物質と、上記電
極上、またはその近傍に形成された少なくとも酵素、及
び電子伝達体からなる試薬層との反応により得られる電
流値から、該測定対象物質の含有量を計測するバイオセ
ンサにおいて、上記試薬層中に分子内に少なくとも一つ
のカルボキシル基とアミノ基を有するアミノ酸などの有
機酸もしくは有機酸塩を含むものとしたので、試薬中に
アミノ酸などの有機酸や有機酸塩を添加するという簡易
な手法を用いることで、センサの基質濃度に対する応答
性（感度、直線性）を飛躍的に高め、センサの性能を向
上させる効果が得られる。
【００６８】また、本発明のバイオセンサによれば、上
記試薬層に親水性高分子を含むものとしたので、親水性
高分子を含むことで電極面への均質な試薬形成を容易に
し、試薬層内において各々の物質が均質な分散状態にな
ることを促進することができる。また、均質な試薬形成
を実現できることにより、センサ個々のバラツキが少な
い高性能なバイオセンサを提供することができるという
効果が得られる。
記試薬層に親水性高分子を含むものとしたので、親水性
高分子を含むことで電極面への均質な試薬形成を容易に
し、試薬層内において各々の物質が均質な分散状態にな
ることを促進することができる。また、均質な試薬形成
を実現できることにより、センサ個々のバラツキが少な
い高性能なバイオセンサを提供することができるという
効果が得られる。
【図１】実施例１において、試料液として精製水を用い
た場合の過酷環境下でのバックグラウンド電流の上昇を
示す図である。
た場合の過酷環境下でのバックグラウンド電流の上昇を
示す図である。
【図２】実施例２において、試料液として精製水を用い
た場合の過酷環境下でのバックグラウンド電流の上昇を
示す図である。
た場合の過酷環境下でのバックグラウンド電流の上昇を
示す図である。
【図３】実施例３において、試料液として全血を用いた
場合の全血応答値を示す図である。
場合の全血応答値を示す図である。
【図４】実施例３において、試料液として全血を用いた
場合の全血応答値を示す図である。
場合の全血応答値を示す図である。
【図５】２電極方式のバイオセンサの分解斜視図の一例
である。
である。
１ 作用極 ２ 対極 ３、４ リード ５ 絶縁基板 ６ カバー ７ スペーサー ８ 切り欠け部 ９ 空気孔 １０ 試薬層 １１ キャビティ
フロントページの続き (72)発明者 藤原 雅樹 香川県高松市古新町８番地の１ 松下寿電 子工業株式会社内 (72)発明者 中南 貴裕 香川県高松市古新町８番地の１ 松下寿電 子工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G045 AA13 AA16 CA25 CB03 DA31 FB01 FB05 FB15 HA09
Claims (11)
- 【請求項１】 試料溶液中の特定物質の濃度を計測する
バイオセンサにおいて、 試料溶液に溶解され、試料溶液中の特定物質と特異的に
反応するように予め設けられる試薬層中に、その分子内
に少なくとも一つのカルボキシル基を有する有機酸もし
くは有機酸塩を含むことを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のバイオセンサにおい
て、 前記特定物質の濃度を、絶縁性基板上に設けられた少な
くとも作用極と対極からなる電極を用いて計測すること
を特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項３】 請求項２に記載のバイオセンサにおい
て、 前記試薬層が、前記電極上、または当該試薬層の試薬が
試料液に溶解して拡散する拡散エリア内に電極が配置さ
れるよう，形成され、該試薬層が、少なくとも酵素およ
び電子伝達体を含むことを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
のバイオセンサにおいて、 前記有機酸が脂肪族カルボン酸、炭素環カルボン酸、複
素環カルボン酸、もしくはそれらの置換体あるいは誘導
体であることを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項５】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
のバイオセンサにおいて、 前記カルボン酸が、グルタル酸、アジピン酸、フタル
酸、安息香酸のいずれかまたはそれらの組み合わせであ
ることを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項６】 試料溶液中の特定物質の濃度を計測する
バイオセンサにおいて、 試料溶液に溶解され、試料溶液中の特定物質と特異的に
反応するように予め設けられる試薬層中に、その分子内
に少なくとも一つのカルボキシル基とアミノ基を有する
有機酸もしくは有機酸塩を含むことを特徴とするバイオ
センサ。 - 【請求項７】 請求項６に記載のバイオセンサにおい
て、 前記特定物質の濃度を、絶縁性基板上に設けられた少な
くとも作用極と対極からなる電極を用いて計測すること
を特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項８】 請求項７に記載のバイオセンサにおい
て、 前記試薬層が、前記電極上、または当該試薬層の試薬が
試料液に溶解して拡散する拡散エリア内に電極が配置さ
れるよう，形成され、該試薬層が、少なくとも酵素およ
び電子伝達体を含むことを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項９】 請求項６から請求項８のいずれかに記載
のバイオセンサにおいて、 前記有機酸がアミノ酸もしくはそれらの置換体あるいは
誘導体であることを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項１０】 請求項６から請求項８のいずれかに記
載のバイオセンサにおいて、 前記アミノ酸が、グリシン、セリン、プロリン、トレオ
ニン、リシン、タウリンのいずれか、またはそれらの組
み合わせであることを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項１１】 請求項１から請求項１０のいずれかに
記載のバイオセンサにおいて、 前記試薬層が、さらに親水性高分子を含むことを特徴と
するバイオセンサ。
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| JP2000-90362 | 2000-03-29 | ||
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007123178A1 (ja) | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Panasonic Corporation | バイオセンサ |
| WO2007123179A1 (ja) | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Panasonic Corporation | バイオセンサ |
| WO2012042903A1 (ja) | 2010-09-30 | 2012-04-05 | パナソニック株式会社 | 試薬組成物、センサ、センサシステム及びセンサの製造方法 |
| WO2013024267A3 (en) * | 2011-08-12 | 2013-05-23 | Archimed Llp | Stabilized compositions against ionising radiation |
| US8569004B2 (en) | 2005-11-10 | 2013-10-29 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Method for improving heat stability of composition containing water-soluble coenzyme-bound glucose dehydrogenase (GDH) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0943189A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサおよびそれを用いた基質の定量方法 |
| JPH09234097A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-09-09 | Mochida Pharmaceut Co Ltd | 過酸化水素付加物を用いた分析方法 |
| JPH1078407A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Fujitsu Ltd | 酸素電極およびバイオセンサ |
| JPH11201932A (ja) * | 1997-04-14 | 1999-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JPH11344462A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基質の定量法 |
| JP2000065778A (ja) * | 1998-08-26 | 2000-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JP2000081407A (ja) * | 1998-06-25 | 2000-03-21 | Omron Corp | バイオセンサ，その製造方法及びバイオセンサを用いた測定方法 |
| JP2000081408A (ja) * | 1998-07-03 | 2000-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JP3694424B2 (ja) * | 1998-09-29 | 2005-09-14 | 松下電器産業株式会社 | グルコースセンサ |
| JP3867959B2 (ja) * | 1999-10-05 | 2007-01-17 | 松下電器産業株式会社 | グルコースセンサ |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001088175A patent/JP4627911B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0943189A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサおよびそれを用いた基質の定量方法 |
| JPH09234097A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-09-09 | Mochida Pharmaceut Co Ltd | 過酸化水素付加物を用いた分析方法 |
| JPH1078407A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Fujitsu Ltd | 酸素電極およびバイオセンサ |
| JPH11201932A (ja) * | 1997-04-14 | 1999-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JPH11344462A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基質の定量法 |
| JP2000081407A (ja) * | 1998-06-25 | 2000-03-21 | Omron Corp | バイオセンサ，その製造方法及びバイオセンサを用いた測定方法 |
| JP2000081408A (ja) * | 1998-07-03 | 2000-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JP2000065778A (ja) * | 1998-08-26 | 2000-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JP3694424B2 (ja) * | 1998-09-29 | 2005-09-14 | 松下電器産業株式会社 | グルコースセンサ |
| JP3867959B2 (ja) * | 1999-10-05 | 2007-01-17 | 松下電器産業株式会社 | グルコースセンサ |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8569004B2 (en) | 2005-11-10 | 2013-10-29 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Method for improving heat stability of composition containing water-soluble coenzyme-bound glucose dehydrogenase (GDH) |
| WO2007123178A1 (ja) | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Panasonic Corporation | バイオセンサ |
| WO2007123179A1 (ja) | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Panasonic Corporation | バイオセンサ |
| EP2348308A1 (en) | 2006-04-19 | 2011-07-27 | Panasonic Corporation | Biosensor |
| WO2012042903A1 (ja) | 2010-09-30 | 2012-04-05 | パナソニック株式会社 | 試薬組成物、センサ、センサシステム及びセンサの製造方法 |
| US20160376626A1 (en) * | 2010-09-30 | 2016-12-29 | Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. | Sensor, sensor system, method of manufacturing sensor, and method of measuring concentration of target substance |
| US9594044B2 (en) | 2010-09-30 | 2017-03-14 | Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. | Reagent composition, sensor, sensor system, and sensor manufacture process |
| US10571424B2 (en) | 2010-09-30 | 2020-02-25 | Phc Holdings Corporation | Sensor, sensor system, method of manufacturing sensor, and method of measuring concentration of target substance |
| US10761045B2 (en) | 2010-09-30 | 2020-09-01 | Phc Holdings Corporation | Sensor, sensor system, method of manufacturing sensor, and method of measuring concentration of target substance |
| WO2013024267A3 (en) * | 2011-08-12 | 2013-05-23 | Archimed Llp | Stabilized compositions against ionising radiation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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