JP2005037335A

JP2005037335A - バイオセンサ

Info

Publication number: JP2005037335A
Application number: JP2003277091A
Authority: JP
Inventors: Kaneyasu Chiyou; 金保趙
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】生体液中の蛋白質が電極系に付着することに起因するセンサ感度の低下を確実に抑制でき、従って蛋白質濃度に左右されることなく正確に生体液中の特定成分を分析・定量できるバイオセンサを提供する。
【解決手段】蛋白質等に対する吸着性に優れたアパタイトを含む層１０を、バイオセンサの反応層９の表面に設けることにより、生体液中の蛋白質を除去する。アパタイトは、カルシウムイオンとリン酸イオン等を主成分とするものが好適であり、特にＣａ₁₀（ＰＯ₄ ）₆ （ＯＨ）₂ が最適である。
【選択図】図１

Description

本発明は、血液、唾液、尿、汗などの生体液に含まれる血糖、中性脂肪、コレステロール、肝機能マーカーなど特定成分を、迅速かつ高精度に分析・定量することができるバイオセンサに関する。

この種のバイオセンサは、例えば特許文献１および２に公知である。特許文献１に記載のバイオセンサは、絶縁性の基板上に形成された作用極、対極および参照極からなる電極系と、この電極系に接する反応層とを備える。そこでの反応層は、親水性高分子と酸化還元酵素と電子受容体とを含む。特許文献２では、酵素の活性の低下を抑制し、長期保存性の向上を図ることを目的として、反応層に特定の糖類を含ませている。

特開平２−６２９５２号公報（請求項１、請求項２、図１）特開２０００−８１４０８号公報（請求項１、段落番号００１２、図２）

上記特許文献記載のバイオセンサにおいては、反応層上に特定成分を含む生体液が滴下されると、反応層が溶解して酵素と特定成分とが反応し、これに伴い電子受容体が還元される。そして、還元された電子受容体を電気化学的に酸化し、このとき得られる酸化電流値から特定成分の濃度を求めることができる。しかし、蛋白質を多量に含む生体液、例えば血液を試料溶液とした場合には、生体液中の蛋白質が電極表面に多量に付着することが避けられず、そのため電子受容体の酸化反応が阻害されてセンサ感度が低下する。また、電極表面に蛋白質が多量に付着すると、酸化電流値がばらつき、測定精度が低下する不利もある。

毛細管現象を利用して、生体液が定量的に供給されるようにしたバイオセンサも公知であり（文献不詳）、かかる形態では反応層上に界面活性剤層を設けて、生体液が素早く且つ均一に反応層上に展開されるようにしている。但し、反応層が界面活性剤で覆われていると、反応層の溶解性や反応性が低下することは避けられず、センサ感度が低下する。また、この種の界面活性剤層には高純度の卵黄レシチンを含めることが多く、バイオセンサの製造コストが増加することは避けられない。加えて、卵黄レシチンは人体に有害且つ可燃性を示すトルエンを溶解溶媒とするため、生産現場の安全性と防火を確保するためには高価な設備の導入が不可欠であり、この点でもバイオセンサの製造コストの増加は避けられない。

本発明の目的は、生体液中の蛋白質が電極系に付着することに起因するセンサ感度の低下を確実に抑制でき、従って蛋白質濃度に左右されることなく正確に生体液中の特定成分を分析・定量できるバイオセンサを提供することにある。本発明の目的は、従来の卵黄レシチンを含む界面活性剤層では不可避であった、反応層の溶解性や反応性が阻害されることに起因するセンサ感度の低下の不具合がなく、しかも安価に製造できるバイオセンサを提供することにある。

本発明者は、蛋白質に対する特異的な吸着特性と、優れた親水性とを備えるアパタイトをバイオセンサ内に組み込めば、上記の問題を解決できることを見出して、本発明を開発するに至った。

すなわち、本発明のバイオセンサは、図１に示すごとく、絶縁性の基板１と、該基板１上に設けられた少なくとも測定極５と対極６とを含む電極系３と、測定極５上に形成された酵素を含む反応層９とを具備し、電極系３から得られる電流値に基づいて、生体液中に含まれる特定成分を検査・定量するバイオセンサであって、反応層９上にアパタイトを含む層１０を設けてあることを特徴とする。

電極系３の形態としては、図１に示すごとく上下一対の絶縁性の基板１ａ・１ｂの対向内面に、上下近接対向状に作用極５と対極６とを備える形態のほかに、一枚の絶縁性の基板上に、並列的に作用極と対極とを備えるものであってもよい。電極系３は、作用極５と対極６からなる二極方式のほかに、参照極を含む三極方式とすることができる。作用極５や対極６の形成方法としては、スクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法などを挙げることができ、その形成方法は問わない。

アパタイトとは、組成式Ｍ₁₀（ＺＯ₄ ）₆ Ｘ₂ （ＭはＣａ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｇのうちのいずれか一種、ＺはＰ、Ｃ、Ａｓ、Ｓｉ、Ｓのうちの少なくとも一種、ＸはＯＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｏ、ＣＯ₃ 、空孔のうち少なくとも一種）で表されるものである。そのなかでもカルシウムイオンとリン酸イオンとを主成分とするアパタイト、特に水酸アパタイト（ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ）と称されるＣａ₁₀（ＰＯ₄ ）₆ （ＯＨ）₂ が最適である。

アパタイトが、蛋白質に対する特異的な吸着特性を備えることは広く知られている。特に、Ｃａ₁₀（ＰＯ₄ ）₆ （ＯＨ）₂ は人間を含め脊椎動物の骨組織や歯の約７０wt％を占める無機物質で、高い生体親和性を示すことから、生体機能人工材料、蛋白質や核酸などの生体関連物質の分離・精製を目的としたクロマトグラフィー用充填剤として用いられている。また、アパタイトが優れた親水性を示すことも広く知られており、これを含む層１０は良好な濡れ特性を発揮する。

反応層９中の酵素は、血糖、中性脂肪、コレステロール、肝機能マーカーのいずれかを分解できる酸化還元酵素のうちの少なくともいずれか一つを含むものとする。具体的には、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挙げることができる。

反応層９には電子受容体を含ませることできる。電子受容体は、フェリシアン化カリウム、ｐ−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体からなる群より選択される少なくとも１種とする。

本発明のバイオセンサでは、蛋白質に対する特異的な吸着特性を備えるアパタイトを含む層１０（以下、アパタイト層１０と記す）を反応層９上に設け、生体液中に存する不純物である蛋白質が当該アパタイト層１０で濾過・除去されるようにした。従って、蛋白質が電極系３に付着することに起因するセンサ感度の低下を効果的に防いで、蛋白質濃度に左右されることなく、高い測定精度で生体液中の特定成分の分析・定量を行うことができる。

反応層９上にアパタイト層１０を設けてあると、当該アパタイト層１０の良好な濡れ特性によって、供給された生体液を迅速且つ正確に反応層９に到達させることができる。従って、反応層９による酵素反応と電極反応とが円滑に進み、分析処理の迅速化と分析効率の向上とを図ることができる。測定精度の向上にも貢献できる。これはとくに、毛細管現象により、試料溶液である生体液を導入する形態を採った際に有利な効果である。

アパタイト層１０は、反応層９の溶解性や反応性を阻害せず、従来の界面活性剤層のように測定精度の低下を招く不具合がない。また、アパタイトは、従来の界面活性剤層に使用されていた卵黄レシチンに比べて安価であり、しかも取り扱いが容易であるから、バイオセンサを安価に製造できる点で有利である。

図１に本発明に係るバイオセンサの実施形態を示す。図１（ａ）・（ｂ）に示すように、バイオセンサは左右横長の上下一対の基板１ａ・１ｂを２個のスペーサ２・２を介して貼り合わせてなるものであり、その左右方向の中央部に、基板１ａ・１ｂおよびスペーサ２・２により上下および左右方向が仕切られた微少空間、すなわちキャビティＳを備える。キャビティＳの内部には、バイオセンサの検出部となる電極系３が配置されている。キャビティＳの前後方向は開口しており、この開口から被測定物である血液や唾液などの生体液が、毛細管現象により定量的にキャビティＳ内に供給される。基板１ａ・１ｂおよびスペーサ２・２は、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁物を素材とする。基板１ａ・１ｂおよびスペーサ２・２の厚み寸法は、１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜４００μｍ、より好ましくは５０〜３００μｍの範囲である。

電極系３は、下側の基板１ａの対向内面に設けられた作用極５と、上側の基板１ｂの対向内面に設けられた対極６とからなる。作用極５や対極６の形成素材としては、カーボン、銀、金、白金などを挙げることができ、特に作用極５の形成素材としてはカーボンが好ましい。作用極５や対極６の形成方法としては、スクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法などを挙げることができ、その形成方法は問わない。符合７は電極リードを示し、これは作用極５や対極６の作製に先立って基板１ａ・１ｂ上に形成される。

作用極５の上部には、その全面にわたって酵素を含む反応層９が形成されている。反応層９に添加される酵素は検出対象によって異なる。例えば、グルコース検出の場合はグルコースを分解できるグルコースオキシダーゼを用いる。他の代表的な酵素としては、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挙げることができる。

反応層９には通常、電子受容体が含有される。かかる電子受容体としては、フェリシアン化イオン、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等が挙げられる。尤も、試料液中の溶存酵素を電子受容体とした場合でもある程度のセンサ応答が得られる。

反応層９にはさらに、バインダとしての親水性高分子を含有させることができる。これによれば、作用極５からの反応層９の剥離と、反応層９表面の割れを効果的に防いで、バイオセンサの信頼性の向上に資する。添加される親水性高分子としては、例えば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ス、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリリジンなどのポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸、ゼラチンおよびその誘導体、アクリル酸またはその塩の重合体、メタクリル酸またはその塩の重合体、スターチおよびその誘導体、アガロースゲルおよびその誘導体などを挙げることができる。

そのうえで本実施形態に係るバイオセンサにおいては、反応層９の上部をアパタイト層１０で被覆してある点が着目される。このようにセンサ内にアパタイト層１０を設けてあると、試料溶液に存在する不純物である蛋白質をアパタイトで濾過・除去できるため、蛋白質が電極系３に付着することに起因するセンサ感度の低下を効果的に防いで、センサの安定性・信頼性の向上を図ることができる。また、アパタイトは高親水性であるため、キャビティＳ内に導入された試料溶液を迅速且つ正確に反応層９へ到達させることができ、従って反応層９による酵素反応と電極反応とを円滑に進めることができる。

前記アパタイトは、化学式Ｍ₁₀（ＺＯ₄ ）₆ Ｘ₂ の組成を持つものの総称である。ここで、ＭはＣａ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｇのうちの少なくとも一種、ＺはＰ、Ｃ、Ａｓ、Ｓｉ、Ｓのうちの少なくとも一種、ＸはＯＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｏ、ＣＯ₃ 、空孔のうちの少なくとも一種である。その中でも、カルシウムイオンとリン酸イオンを主成分とする水酸アパタイト、特にＣａ₁₀（ＰＯ₄ ）₆ （ＯＨ）₂ は、人間を含め脊椎動物の骨組織や歯の約７０wt％を占める無機物質であり、高い生体親和性を有するため好ましい。水酸アパタイトは、構造中に他のイオンを微量成分として取り込んで、Ｃａ²⁺、ＰＯ₄ ^3-、ＯＨ^- 以外に、Ｎａ⁺ 、Ｋ⁺ 、Ｍｇ²⁺、Ｆ^- 、Ｃｌ^- 、ＣＯ₃ ^2-、ＰＯ₄ ^3-などの陽、陰イオンを含有するものであってもよい。

前記の水酸アパタイトの製造方法は、特に限定されず、生体から直接に得る方法のほか、公知の（１）固相反応法（２）水熱反応法（３）沈殿反応法（４）加水分解法などの各種化学合成法などを採ることができる。（１）の固相反応法は、１０００℃以上の高温で水蒸気共存下で焼成する方法である。（２）の水熱反応法は、密封耐圧容器を用いて高圧化で加熱する方法である。（３）の沈殿反応法は、塩化カルシウム水溶液に水酸化ナトリウムを用いてｐＨ＝１０に調整しながら、リン酸水素二アンモニウム水溶液を添加して沈殿する方法である。（４）の加水分解法は、前記（３）の方法を改良したものであり、例えばＣａＨＰＯ₄ 、またはＣａＨＰＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏと水のスラリー溶液を、ｐＨ１０以下の塩基性に保ちながら、Ｃａ（ＯＨ）₂ を連続的または断続的に供給する方法である。

水酸アパタイトは、多孔質の材料（基材）に浸漬又は塗布しても用いることも可能である。この多孔質の基材の表面は親水性であることが好ましい。基材の表面が疎水性であると水酸アパタイト皮膜の形成時に浸漬する各種の水溶液との濡れが悪く、水酸アパタイト皮膜が充分に形成されないことがある。そのため、表面が疎水性である基材を用いる場合は、基材に親水基を導入し親水性を高めておくこと、あるいは表面に予め祖面化処理等を施しておくことが好ましい。多孔質基材の材料としては、織布、不織布、編物およびフェルト等の天然繊維、合成繊維および半合成繊維等からなる布地を挙げることができる。

アパタイト層１０を形成する際に用いられるアパタイトの粒子サイズは、センサの寸法にもよるが、通常0.１μｍ〜１mmの範囲のものを用いる。0.５〜５０μｍがより好ましく、１〜１０μｍが最も好ましい。

アパタイト層１０には少量のバインダーを添加することが望ましい。このバインダーは、高親水性を示すものであれば特に限定されず、特にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が好ましい。バインダーの添加量が多すぎると、生体液の電極への浸漬性が低下し、また、水酸アパタイトの蛋白質の吸着性が低下するなどの不具合が生じる。逆にバインダーの添加量が少ないと、アパタイト層１０の強度が不良となる。以上より、バインダーの添加量は、0.１〜１０％の範囲にあることが望まれ、好ましくは0.２〜５％、より好ましくは0.５〜２％の範囲にあることが望まれる。

アパタイト層１０には性能改良のために各種の界面活性剤を添加することができる。かかる界面活性剤としては、非イオン系、アニオン系、カチオン系、および両性系の界面活性剤を挙げることができる。非イオン系界面活性剤としては、例えば高級脂肪酸アミド、アセチレングリコール類、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物等を挙げることができる。アニオン系界面活性剤としては、例えばリン酸エステル系、スルホサクシネート系等を挙げることができる。カチオン系界面活性剤としては、例えば第４級アンモニウム系のアルキルトリメチルアンモニウム塩、アシロイルアミドプロピルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、アルキルベンジルメチルアンモニウム塩、アシル塩化コリン等を挙げることができる。界面活性剤の添加量は、通常0.１〜２０％であり、好ましく0.５〜１０％、より好ましくは２〜５％である。

以上のような構成からなるバイオセンサにおいては、試料液である生体液をキャビティＳの前後の開口に接触させると、生体液は毛細管現象によりキャビティＳ内に定量的に供給される。供給された生体液は、アパタイト層１０を経由して反応層９に接触し、生体液中に含まれる特定成分が酵素により酸化され、この酸化反応に伴い電子受容体が還元される。一定時間後、電極系３に電圧を印加して、還元された電子受容体を酸化し、このとき得られた酸化電流値または電気量から生体液中の特定成分の濃度を定量することができる。

そのうえで、本実施形態に係るバイオセンサでは、蛋白質に対する特異的な吸着特性を備えるアパタイト層１０を反応層９上に設け、生体液中に存する不純物である蛋白質を当該アパタイト層１０で効果的に濾過・除去するようにしてあるので、蛋白質が電極系３に付着することに起因するセンサ感度の低下を効果的に防いで、蛋白質濃度に左右されることなく、高い測定精度で生体液中の特定成分の分析・定量を行うことができる。

アパタイト層１０の濡れ特性によって、キャビティＳ内に供給された生体液は迅速且つ正確に反応層９に到達される。従って、反応層９による酵素反応と電極反応とが円滑に進み、迅速且つ作業効率良く分析処理を行うことができる。アパタイトは安価であり、バイオセンサを安価に製造できる点でも有利である。

毛細管現象を利用により、生体液がキャビティＳ内に導入されるようにしてあると、生体液にセンサの縁側の開口に接触させるだけの簡易な操作だけで、生体液の供給作業が済む。従って、生体液の定量作業が不要となり、効率良く分析処理を進めることができる。さらに、測定中の試料液の蒸発を最小限に抑えることができ、測定精度良く、特定成分の分析・定量を行うことができる。

次に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限られるものではない。特に実施例ではグルコースセンサを例とするが、他の種類のバイオセンサにも適用できる。なお、以下の実施例において、溶液又は分散液の濃度を示す％や組成は、特にその単位を付記しないかぎり重量％を示している。

（実施例）
［水酸アパタイトの作製] ５４０ｍｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを攪拌しながら、水酸化ナトリウムを用いてｐＨを１０に調整し、これを３２４ｍｍｏｌ／Ｌのリン酸水素二アンモニウム水溶液２００ｍＬをゆっくりと滴下した。滴下終了後、さらに３時間、攪拌を継続した。得られた分散液をホットプレート上で約６０℃で３時間加熱した。この分散液を純粋中で洗浄後、濾過し、９０℃で空気中乾燥した。その後に粉砕処理を行って、粒径が約５μｍの水酸アパタイトを得た。

［バイオセンサの作製方法] 図１に示すごとく、厚み0.４mm、幅６mmのポリエチレンテレフタレートからなる電気絶縁性の基板１ａ上に、スクリーン印刷により樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを印刷して４０μｍの作用極５を作製した。基板１ａ上には予め電極リード７を形成してあり、作用極５は当該リード７と繋がるように設けた。次に、作用極５上に親水性高分子と酵素のグルコースオキシダーゼとフェノシアン化カリウムを含む反応層９を積層した。次いで、この反応層９上に、前記の水酸アパタイトと0.２５％のＣＭＣからなるペーストを印刷して、厚みが約２０μｍのアパタイト層１０を形成した。

同様に、電極リード７を有する絶縁性の基板１ｂ上に、樹脂バインダーを含む導電性カーボンベースをスクリーン印刷して、対極６を形成した。このように作製した作用極５を有する基板１ａと対極６を有する基板１ｂとを、両極５・６が近接対向するような姿勢で、両面に接着剤面を有する２つのスペーサ２・２を介して貼り合わせて、実施例１に係るバイオセンサを作製した。

基板１ａ・１ｂとスペーサ２・２との張り合わによって生じるキャビティＳの毛細管現象によって、試料液である生体液は、それをセンサの縁側の開口に接触させるだけの簡易な操作だけで、キャビティＳ内に供給される。本実施例に係るセンサのキャビティの寸法は、６mm×３mm×２００μｍで、体積に換算すると3.６μＬである。

ここで反応層９の作製について詳しく説明すると、まず、作用極５上にＣＭＣの0.５wt％水溶液を添加し、５０℃で１０分間乾燥させてＣＭＣ層を形成する。次にＣＭＣ層上に、酸化還元酵素であるグルコースオキシダーゼと電子受容体であるフェリシアン化カリウムを含有するリン酸緩衝液（ｐＨ7.０、0.１ＭのＫＣｌ添加）に溶解させた混合溶液５μｌを展開し、乾燥器中において３０℃で１０分間乾燥させた後、続けてこの温度で１０分間真空乾燥して反応層９を形成した。

（比較例）
アパタイト層１０に代えて、界面活性剤層である卵黄レシチン層（約３μｍ）を設けたこと以外は実施例と同様にして、比較例に係るバイオセンサを作製した。

（試験１）
この試験１では、実施例および比較例に係るバイオセンサの基本性能を確認することを目的とする。まず、濃度の異なる６種のグルコース水溶液を用意して試料液とした。これらグルコース試料液を、実施例および比較例に係るセンサにそれぞれ充填させてから、約１分間反応層９に含まれる試薬とグルコースとを反応させた。次に、対極６を基準にして作用極５に＋0.５Ｖの電圧を印加して、フェロシアン化カリウムを酸化した。そして、５秒後に対極６と作用極５との間を流れる電流値を測定し、横軸にグルコース濃度、縦軸に電流値をプロットして、センサの応答特性を測定した。その結果を図２に示す。図２より、試料液の濃度と電流値との間には、一定の相関性、すなわち優れた一次関数的関係があることがわかる。従って実施例、比較例のセンサは、ともに血糖センサとしての基本性能を備えていることが確認できた。

（試験２）
試験２では、蛋白質の添加に伴うセンサ感度の影響について調べることを目的とする。まず、実施例で用意した濃度の異なる６種のグルコース溶液に、蛋白質であるアルブミン（ＢＳＡ：ｂｏｖｉｎｅｓｅｒｕｍａｌｂｕｍｉｎ、尿に含まれる蛋白質の主成分、分子量約６６０００）を添加して試料液を作成した。ここでは、アルブミン濃度が0.７ｍＭとなるように調整した。各グルコース溶液毎に、実施例および比較例に係るセンサで１０回ずつ測定を行い、応答値のバラツキ度合いを算出した。その結果を、以下の表１に示す。また、各試料濃度における応答値の平均値を図３に示す。

表１より、アパタイト層を有する実施例に係るセンサは、応答値のバラツキが小さく、蛋白質を添加したことによる影響は殆どないことがわかる。一方、界面活性剤層を有する比較例に係るセンサでは、いずれの濃度溶液においても応答値のバラツキが大きく、蛋白質を添加したことにより、センサ感度に大きなバラツキが見られた。これは、実施例のバイオセンサでは、アルブミンがアパタイト層１０に吸収されて、作用極６の表面への付着が起こらなかったため、センサ個々のバラツキが軽減されたことを示唆するものである。以上より、本発明に係る実施例のバイオセンサは、試料溶液中の蛋白質の影響を受け難ることなく、高い測定精度で特性成分の分析・定量を行うことができるものであることが確認できた。

また、図１と図３との比較から明らかなように、比較例に係るセンサでは、蛋白質を添加することによって、応答値（電流値）が激減したのに対し、実施例では蛋白質を添加することによる影響を殆ど受けないことがわかる。また、図３に示すように、実施例に係るセンサの応答値（電流値）は、比較例に係るセンサのそれと比べて、約１０〜２５％も大きいものとなっていた。これは、実施例に係るバイオセンサでは、蛋白質の電極への吸着が抑制されたことにより、電子受容体であるフェリシアン化カリウムの酸化反応が受ける悪影響が小さくなり、それによって、センサの応答特性が向上したことを示すものである。

（試験３）
0.５ｍＭのグルコース溶液に、0.１〜1.５ｍＭのアルブミンを添加して６種の試料液を調整し、各試料液に対して試験１と同様の方法で測定を行った。その結果を図４に示す。図４において、横軸は試料液に含まれるアルブミン濃度、縦軸はアルブミン未添加の場合での電流値を１００としたときの測定電流値の変化率（％）である。

図４から明らかなように、アパタイト層１０を有する実施例に係るバイオセンサは、アルブミン濃度に殆ど影響を受けず、アルブミン未添加の場合と略同等の応答値を示すことがわかる。これに対して比較例に係るセンサでは、アルブミン濃度が大きくなるにつれて応答値（電流値）が低下している。特にアルブミン濃度が１ｍＭを超えると、測定値のバラツキが非常に大きなものとなり、実質的に測定が不可能となった。この試験３より、実施例に係るバイオセンサが、試料溶液中の蛋白質濃度に左右されることなく、高い測定精度で試料溶液中の特定成分の分析・定量を行うことができることがわかる。

（ａ）は、本発明に係るバイオセンサの縦断側面図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。試験１に対応し、アルブミン無添加条件下でのバイオセンサの応答特性を示す図である。試験２に対応し、アルブミン添加条件下でのバイオセンサの応答特性を示す図である。試験３に対応し、アルブミンを添加したことによる応答特性の減退率を示す図である。

符号の説明

１基板
２スペーサ
３電極系
５作用極
６対極
７リード
９反応層
１０アパタイトを含む層（アパタイト層）
Ｓキャビティ

Claims

絶縁性の基板と、該基板上に設けられた少なくとも測定極と対極とを含む電極系と、前記測定極上に形成された酵素を含む反応層とを具備し、前記電極系から得られる電流値に基づいて、生体液中に含まれる特定成分を分析・定量するバイオセンサであって、
前記反応層上に、アパタイトを含む層を設けてあることを特徴とするバイオセンサ。
前記アパタイトが、組成式Ｍ₁₀（ＺＯ₄ ）₆ Ｘ₂ （ＭはＣａ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｇのうちの少なくとも一種、ＺはＰ、Ｃ、Ａｓ、Ｓｉ、Ｓのうちの少なくとも一種、ＸはＯＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｏ、ＣＯ₃ 、空孔のうちの少なくとも一種）で表されるものであることを特徴とする請求項１記載のバイオセンサ。
前記アパタイトが、カルシウムイオンとリン酸イオンとを主成分とするものである請求項２記載のバイオセンサ。
前記アパタイトが、Ｃａ₁₀（ＰＯ₄ ）₆ （ＯＨ）₂ である請求項３記載のバイオセンサ。
前記反応層中の酵素が、血糖、中性脂肪、コレステロール、肝機能マーカーのいずれかを分解できる酸化還元酵素を少なくとも一つ含むものである請求項１ないし４のいずれかに記載のバイオセンサ。
前記反応層には、電子受容体が含まれており、該電子受容体が、フェリシアン化カリウム、ｐ−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１ないし５のいずれかに記載のバイオセンサ。