JP2010054379A - バイオセンサ、その製造方法、その使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バイオセンサ1は、絶縁性基板10と、作用極102と、作用極102とは異なる作用極202と、を含む電極系50と、絶縁性基板10に設けられ、試料が導入される濃度測定領域と、を有する。濃度測定領域は、相対的に低い基質濃度を測定する反応セル21と、相対的に高い基質濃度を測定する反応セル11と、からなる。反応セル21には、反応層203が作用極202に接するように設けられている。反応セル11には、反応層103とは異なる反応層103が作用極102に接するように設けられている。反応層203は、第一電子受容体と酸化還元酵素とを含んでいる。反応層103は、第一電子受容体とは異なる第二電子受容体と、反応層203に含まれる酸化還元酵素と同一の酸化還元酵素と、を含んでいる。
【選択図】図1
Description
基板と、
第一作用極と、前記第一作用極とは異なる第二作用極と、を含む電極系と、
前記基板に設けられ、前記試料が導入される濃度測定領域と、
を有し、
前記濃度測定領域は、
相対的に低い基質濃度を測定する第一測定領域と、
相対的に高い基質濃度を測定する第二測定領域と、
を含み、
前記第一測定領域には、第一反応層が前記第一作用極に接するように設けられており、
前記第二測定領域には、第二反応層が前記第二作用極と接するように設けられており、
前記第一反応層は、第一電子受容体と酸化還元酵素とを含み、
前記第二反応層は、前記第一電子受容体とは異なる第二電子受容体と、前記第一反応層に含まれる前記酸化還元酵素と同一の酸化還元酵素と、を含むことを特徴とするバイオセンサ
が提供される。
基板を用意する工程と、
第一作用極と、前記第一作用極とは異なる第二作用極と、を含む電極系を形成する工程と、
前記基板に、前記試料が導入される濃度測定領域を設ける工程と、
を有し、
前記濃度測定領域を設ける工程は、
相対的に低い基質濃度を測定する第一測定領域を形成する工程と、
相対的に高い基質濃度を測定する第二測定領域を形成する工程と、
を含み、
前記第一測定領域には、第一反応層を前記第一作用極に接するように形成し、
前記第二測定領域には、第二反応層を前記第二作用極と接するように形成し、
前記第一反応層に、第一電子受容体と酸化還元酵素とを含ませ、
前記第二反応層は、前記第一電子受容体とは異なる第二電子受容体と、前記第一反応層に含まれる前記酸化還元酵素と同一の酸化還元酵素と、を含ませることを特徴とするバイオセンサの製造方法
が提供される。
前記第一反応層および前記第二反応層にそれぞれ試料を添加するステップと、
添加された前記試料中の基質と酸化還元酵素とを反応させるステップと、
前記第二反応層で反応した前記酸化還元酵素と前記第二反応層の電子受容体とを反応させるステップと、
前記第一反応層が設けられた第一測定領域で発生する電流と前記第二反応層が設けられた第二測定領域で発生する電流とをそれぞれ測定するステップと、
を含むバイオセンサの使用方法
が提供される。
グルコース + GOD(酸化体) → グルコン酸 + GOD(還元体)
グルコース + GOD(酸化体) → グルコン酸 + GOD(還元体)
GOD(還元体) + 酸化型TTF → GOD(酸化体)+TTF
グルコース + GOD(酸化体) → グルコン酸 + GOD(還元体)
GOD(還元体) + 酸化型ジメチルフェロセン → GOD(酸化体)+ジメチルフェロセン
本実施例では、図1で示すバイオセンサ1の構成を有するグルコースセンサを用いた。以下、本実施例のグルコースセンサの作製方法について説明する。まず、ポリエチレンテレフタレート基板上に銀/塩化銀をスクリーン印刷し、参照極302を形成させた。その後、伝導性炭素ペーストを利用してスクリーン印刷して作用極102,202および対極301を形成後、絶縁高分子ペーストを使用して絶縁膜30を形成した。ついで、4mM TTF水溶液、5%hp−β−CD、1%triton X−100、10U/μLGODを150mM塩化ナトリウムを含む0.1M TES緩衝液(pH7.5)に混合調製し、得られた溶液(5μL)を反応セル11の作用極102、参照極302および対極301に塗布して反応層103を形成した。また、4mMジメチルフェロセン、5%hp−β−CD、1%tritonX−100、10 U/μL GODを150mMNaClを含む0.1M TES緩衝液(pH7.5)で混合調整し、反応セル21の作用極202、参照極302および対極301に塗布して反応層203を形成した。その後、24時間以上冷蔵庫にて乾燥させた。
標準サンプルとして、150mM NaClを含む0.1M TES緩衝液(pH 7.5)で調製したグルコース溶液を用意した。また、ボランティアによって採取されたヒト尿、およびこのヒト尿にグルコースを添加したものを尿サンプルとして用意した。サンプル5μLを反応層103、203にそれぞれ添加し、サンプル添加後10秒後に、対極301に対して作用極102、202にアノード方向に電圧(+0.3V/vs)を印加し、応答電流の測定を開始した。開始後1分の電流値を測定値とした。測定に用いたグルコースセンサは測定ごとに交換した。
2 バイオセンサ
3 バイオセンサ
10 絶縁性基板
11 反応セル
21 反応セル
30 絶縁膜
50 電極系
60 蓋部材
61 試料導入口
63 流路
64 空気孔
102 作用極
103 反応層
104 対極
202 作用極
203 反応層
204 対極
301 対極
302 参照極
Claims (20)
- 試料中の基質と酸化還元酵素との反応を電気化学的に検知して基質濃度を測定するバイオセンサであって、
基板と、
第一作用極と、前記第一作用極とは異なる第二作用極と、を含む電極系と、
前記基板に設けられ、前記試料が導入される濃度測定領域と、
を有し、
前記濃度測定領域は、
相対的に低い基質濃度を測定する第一測定領域と、
相対的に高い基質濃度を測定する第二測定領域と、
を含み、
前記第一測定領域には、第一反応層が前記第一作用極に接するように設けられており、
前記第二測定領域には、第二反応層が前記第二作用極と接するように設けられており、
前記第一反応層は、第一電子受容体と酸化還元酵素とを含み、
前記第二反応層は、前記第一電子受容体とは異なる第二電子受容体と、前記第一反応層に含まれる前記酸化還元酵素と同一の酸化還元酵素と、を含むことを特徴とするバイオセンサ。 - 前記第一または/および前記第二電子受容体の酸化還元電位が−0.3〜+0.3Vであることを特徴とする請求項1に記載のバイオセンサ。
- 前記第一電子受容体は、1,1'−ジメチルフェロセン、フェロセン酢酸、ヒドロキシエトキシテトラシアノキノジメタン、および、1−メトキシ−5−メチルフェナジニウムメチルスルフェート(1−メトキシ−PMS)からなる群から選択されることを特徴とする請求項1または2に記載のバイオセンサ。
- 前記第二電子受容体は、テトラチオフルバレン、フェロセニルトリメチルアンモニウム、および、テトラシアノキノジメタンからなる群から選択されることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記電極系は、対極と参照極とをさらに有し、
前記第一測定領域において、前記第一反応層が前記対極および前記参照極のそれぞれに接しており、
前記第二測定領域において、前記第二反応層が前記対極および前記参照極のそれぞれに接していることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載のバイオセンサ。 - 前記電極系は、
第一対極と、
前記第一対極とは異なる第二対極と、
参照極と、
をさらに有し、
前記第一測定領域において、前記第一反応層が前記第一対極および前記参照極のそれぞれに接しており、
前記第二測定領域において、前記第二反応層が前記第二対極および前記参照極のそれぞれに接していることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載のバイオセンサ。 - 前記電極系は、対極と参照極とをさらに有し、
前記対極および前記参照極はいずれも前記第一反応層に接しておらず、かつ、前記対極および前記参照極はいずれも前記第二反応層に接していないことを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載のバイオセンサ。 - 前記電極系を覆う絶縁膜と、
前記第一反応層が露出している第一開口部と、
前記第二反応層が露出している第二開口部と、
をさらに有し、
前記絶縁膜を介して前記第一開口部と前記第二開口部とが分離されていることを特徴とする請求項5または6に記載のバイオセンサ。 - 前記第一測定領域および前記第二測定領域にわたって取り付けられている取り外し可能な蓋部材を前記基板にさらに有し、
前記蓋部材は、
前記試料を導入する試料導入口と、
前記第一測定領域および前記第二測定領域のそれぞれに前記試料を導く流路と、
前記流路に設けられる少なくとも二つの空気孔と、
を形成し、
前記空気孔は、前記第一測定領域側と前記第二測定領域側にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項8に記載のバイオセンサ。 - 前記第一電子受容体が前記第二測定領域の前記電極に固定化されていることを特徴する請求項7に記載のバイオセンサ。
- 前記第一および/または前記第二反応層が、シクロデキストリンを含むことを特徴とする請求項1乃至10いずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記第一および/または前記第二反応層が、トレハロース、スクロース、ラフィノース、アルギニン、および、グルコサミンからなる群から選択される安定化剤を含むことを特徴とする請求項1乃至11いずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記第一および/または第二反応層に界面活性剤を含むことを特徴とする請求項1乃至12いずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記界面活性剤は、トライトンX−100(登録商標)、tween−20(登録商標)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリビニルスルホン酸、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩、および、ポリアクリル酸からなる群から選択されることを特徴とする請求項13に記載のバイオセンサ。
- 前記酸化還元酵素は、グルコース酸化酵素またはグルコース還元酵素であることを特徴とする請求項1乃至14いずれかに記載のバイオセンサ。
- 前記試料が尿であることを特徴する請求項1乃至15いずれかに記載のバイオセンサ。
- 試料中の基質と酸化還元酵素との反応を電気化学的に検知して基質濃度を測定するバイオセンサの製造方法であって、
基板を用意する工程と、
第一作用極と、前記第一作用極とは異なる第二作用極と、を含む電極系を形成する工程と、
前記基板に、前記試料が導入される濃度測定領域を設ける工程と、
を有し、
前記濃度測定領域を設ける工程は、
相対的に低い基質濃度を測定する第一測定領域を形成する工程と、
相対的に高い基質濃度を測定する第二測定領域を形成する工程と、
を含み、
前記第一測定領域には、第一反応層を前記第一作用極に接するように形成し、
前記第二測定領域には、第二反応層を前記第二作用極と接するように形成し、
前記第一反応層に、第一電子受容体と酸化還元酵素とを含ませ、
前記第二反応層は、前記第一電子受容体とは異なる第二電子受容体と、前記第一反応層に含まれる前記酸化還元酵素と同一の酸化還元酵素と、を含ませることを特徴とするバイオセンサの製造方法。 - 請求項1乃至16いずれかに記載のバイオセンサの使用方法であって、
前記第一反応層および前記第二反応層にそれぞれ試料を添加するステップと、
添加された前記試料中の基質と酸化還元酵素とを反応させるステップと、
前記第二反応層で反応した前記酸化還元酵素と前記第二反応層の電子受容体とを反応させるステップと、
前記第一反応層が設けられた第一測定領域で発生する電流と前記第二反応層が設けられた第二測定領域で発生する電流とをそれぞれ測定するステップと、
を含むバイオセンサの使用方法。 - 0〜5g/dlの範囲の基質濃度を定量することを特徴とする請求項18に記載のバイオセンサの使用方法。
- 前記第二測定領域において、0.2〜5g/dlの基質濃度を定量することを特徴とする請求項18または19に記載のバイオセンサの使用方法。
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