JP2548147B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JP2548147B2 JP2548147B2 JP61286340A JP28634086A JP2548147B2 JP 2548147 B2 JP2548147 B2 JP 2548147B2 JP 61286340 A JP61286340 A JP 61286340A JP 28634086 A JP28634086 A JP 28634086A JP 2548147 B2 JP2548147 B2 JP 2548147B2
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- Japan
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- electrode
- biosensor
- electrode system
- substrate
- sample solution
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、種々の微量の生体試料中の特定成分につい
て、試料液を希釈することなく迅速かつ簡易に定量する
ことのできるバイオセンサに関するものである。
て、試料液を希釈することなく迅速かつ簡易に定量する
ことのできるバイオセンサに関するものである。
従来の技術 従来、血液などの生体試料中の特定成分について、試
料液の希釈や撹拌などの操作を行なうことなく高精度に
定量するバイオセンサとして第３図に示すものが提案さ
れている。このバイオセンサは絶縁基板１上に、カーボ
ンを主体とする導電性樹脂などからなる測定極３と対極
２と参照極４が形成されており、その電極系の上に絶縁
層５が形成されている。絶縁層５の一部に形成した１個
の窓より測定極３′，対極２′，参照極４′が露出して
いる。次に穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層５に接
着し、前記電極系の対極２′，測定極３′，参照極４′
を覆う様に多孔体７を穴の中に保持させる。この多孔体
７は酸化還元酵素および電子受容体を担持している。こ
の一体化されたバイオセンサにおいて、測定極３に沿っ
た断面図を第４図に示す。又第５図に電極系の平面図を
示す。電極系の絶縁層５の窓より露出している測定極
３′，対極２′，参照極４′の周囲は、１個の共通した
窓に露出するため、その一部のみ絶縁層５で囲まれてい
て、他の一部は基板１と境界をなしている。
料液の希釈や撹拌などの操作を行なうことなく高精度に
定量するバイオセンサとして第３図に示すものが提案さ
れている。このバイオセンサは絶縁基板１上に、カーボ
ンを主体とする導電性樹脂などからなる測定極３と対極
２と参照極４が形成されており、その電極系の上に絶縁
層５が形成されている。絶縁層５の一部に形成した１個
の窓より測定極３′，対極２′，参照極４′が露出して
いる。次に穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層５に接
着し、前記電極系の対極２′，測定極３′，参照極４′
を覆う様に多孔体７を穴の中に保持させる。この多孔体
７は酸化還元酵素および電子受容体を担持している。こ
の一体化されたバイオセンサにおいて、測定極３に沿っ
た断面図を第４図に示す。又第５図に電極系の平面図を
示す。電極系の絶縁層５の窓より露出している測定極
３′，対極２′，参照極４′の周囲は、１個の共通した
窓に露出するため、その一部のみ絶縁層５で囲まれてい
て、他の一部は基板１と境界をなしている。
以上のように構成されたバイオセンサについて、以下
その動作について説明する。試料液を多孔体７上に滴下
すると、試料液に多孔体中の電子受容体が溶解して試料
液中の基質との間で酵素反応が進行し、電子受容体が還
元される。反応が終了した試料液は電極上へ降下する。
電極上で、前記の還元された電子受容体を電気化学的に
酸化し、このとき得られた酸化電流値から、試料液中の
基質濃度が求められる。
その動作について説明する。試料液を多孔体７上に滴下
すると、試料液に多孔体中の電子受容体が溶解して試料
液中の基質との間で酵素反応が進行し、電子受容体が還
元される。反応が終了した試料液は電極上へ降下する。
電極上で、前記の還元された電子受容体を電気化学的に
酸化し、このとき得られた酸化電流値から、試料液中の
基質濃度が求められる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の従来の電極系の構成では、電極系
の露出面積の精度が悪く、その結果測定精度が悪化する
という欠点を有していた。
の露出面積の精度が悪く、その結果測定精度が悪化する
という欠点を有していた。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、電極の
露出面積精度を向上させて、測定精度の高いバイオセン
サを提供することを目的とする。
露出面積精度を向上させて、測定精度の高いバイオセン
サを提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明のバイオセンサは、
測定極と対極からなる電極系を設けた絶縁性の基板を備
え、酵素と電子受容体と試料液の反応に際しての物質濃
度変化を電気化学的に前記電極系で検知して前記試料液
の基質濃度を測定する使い捨て型のバイオセンサにおい
て、前記電極系はカーボンを主体とし絶縁性の基板上に
スクリーン印刷で形成され、かつその電気化学的検知部
分は電極系上にスクリーン印刷で形成された絶縁層の窓
より露出しており、少なくても測定極の露出部の全周囲
は前記絶縁窓で囲まれ、さらに前記電極系の上部を多孔
体で覆い、この多孔体を前記基板と一体化してなり、酸
化還元酵素および電子受容体が前記試料液に溶解しうる
状態で多孔体に乾燥状態で担持した構成としたものであ
る。
測定極と対極からなる電極系を設けた絶縁性の基板を備
え、酵素と電子受容体と試料液の反応に際しての物質濃
度変化を電気化学的に前記電極系で検知して前記試料液
の基質濃度を測定する使い捨て型のバイオセンサにおい
て、前記電極系はカーボンを主体とし絶縁性の基板上に
スクリーン印刷で形成され、かつその電気化学的検知部
分は電極系上にスクリーン印刷で形成された絶縁層の窓
より露出しており、少なくても測定極の露出部の全周囲
は前記絶縁窓で囲まれ、さらに前記電極系の上部を多孔
体で覆い、この多孔体を前記基板と一体化してなり、酸
化還元酵素および電子受容体が前記試料液に溶解しうる
状態で多孔体に乾燥状態で担持した構成としたものであ
る。
作用 この構成によって、試料液に濡れる電極露出部、とく
に測定極の露出面積精度を向上させることができる。そ
の結果、極めて高い精度で基質濃度を測定することがで
きる。面積精度が重要である理由は、反応が終了した試
料液が電極上へ降下し、測定電極上で、電気化学的に酸
化し、このとき得られる酸化電流値は電極の面積に比例
するからである。
に測定極の露出面積精度を向上させることができる。そ
の結果、極めて高い精度で基質濃度を測定することがで
きる。面積精度が重要である理由は、反応が終了した試
料液が電極上へ降下し、測定電極上で、電気化学的に酸
化し、このとき得られる酸化電流値は電極の面積に比例
するからである。
実 施 例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
バイオセンサの一例として、グルコースセンサについ
て説明する。第１図はグルコースセンサの電極系の一実
施例について示したものである。ポリエチレンテレフタ
レートからなる絶縁性の基板１に、スクリーン印刷によ
り導電性ガーボンペーストを平行な３本の帯状に印刷
し、加熱乾燥することにより、対極2,測定極3,参照極４
からなる電極系を形成する。次に、電極系を部分的に覆
い、各々の電極の電気化学的検知部分となる２″,3″,
4″をそれぞれ独立して露出させる様に絶縁性ペースト
を前記同様スクリーン印刷し、加熱処理して絶縁層５を
形成する。露出された電極２″,3″,4″の４辺の周囲は
いずれも絶縁層５によって形成されている。
て説明する。第１図はグルコースセンサの電極系の一実
施例について示したものである。ポリエチレンテレフタ
レートからなる絶縁性の基板１に、スクリーン印刷によ
り導電性ガーボンペーストを平行な３本の帯状に印刷
し、加熱乾燥することにより、対極2,測定極3,参照極４
からなる電極系を形成する。次に、電極系を部分的に覆
い、各々の電極の電気化学的検知部分となる２″,3″,
4″をそれぞれ独立して露出させる様に絶縁性ペースト
を前記同様スクリーン印刷し、加熱処理して絶縁層５を
形成する。露出された電極２″,3″,4″の４辺の周囲は
いずれも絶縁層５によって形成されている。
次にセンサの組立てを第２図を参照しながら説明す
る。穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層５上に接着
し、前記電極系の電気化学的検知部分２″,3″,4″を覆
う様に多孔体７を穴の中に保持させる。前記多孔体は酸
化還元酵素としてグルコースオキシダーゼ100mgと電子
受容体としてフェリシアン化カリウム150mgをpH＝5.6の
リン酸緩衝液1mlに溶解した液をナイロン不織布に含浸
後、減圧乾燥して作製したものである。このように酵素
と電子受容体はナイロン不織布からなる多孔体に乾燥状
態で担持されているので試料液に対して速やかに溶解
し、基質と反応することができる。一方、この様に溶解
させる方式であるため本センサは１回使用の使い捨て型
であり、そのセンサ応答性能を予め校正することは出来
ない。しかしながら、酵素、電子受容体を溶解しうる状
態に担持しているので、個々のセンサ間で乾燥担持の状
態に多少の差異があってもセンサ応答が左右されること
はないという利点を有する。
る。穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層５上に接着
し、前記電極系の電気化学的検知部分２″,3″,4″を覆
う様に多孔体７を穴の中に保持させる。前記多孔体は酸
化還元酵素としてグルコースオキシダーゼ100mgと電子
受容体としてフェリシアン化カリウム150mgをpH＝5.6の
リン酸緩衝液1mlに溶解した液をナイロン不織布に含浸
後、減圧乾燥して作製したものである。このように酵素
と電子受容体はナイロン不織布からなる多孔体に乾燥状
態で担持されているので試料液に対して速やかに溶解
し、基質と反応することができる。一方、この様に溶解
させる方式であるため本センサは１回使用の使い捨て型
であり、そのセンサ応答性能を予め校正することは出来
ない。しかしながら、酵素、電子受容体を溶解しうる状
態に担持しているので、個々のセンサ間で乾燥担持の状
態に多少の差異があってもセンサ応答が左右されること
はないという利点を有する。
以上のように構成されたグルコースセンサについて、
以下その動作を説明する。まず上記のように構成したグ
ルコースセンサの多孔体へ、試料液としてグルコース標
準液を滴下し、滴下２分後に、参照極を基準にして測定
極の電位をアノード方向へ0.1V/秒の速度で掃引した。
以下その動作を説明する。まず上記のように構成したグ
ルコースセンサの多孔体へ、試料液としてグルコース標
準液を滴下し、滴下２分後に、参照極を基準にして測定
極の電位をアノード方向へ0.1V/秒の速度で掃引した。
この場合、添加されたグルコースは多孔体に担持され
たグルコースオキシダーゼの作用でフェリシアン化カリ
ウムと反応してフェロシアン化カリウムを生成する。そ
こで、上記のアノード方向への掃引により、生成したフ
ェロシアン化カリウム濃度に基づく酸化電流が得られ、
この電流値は基質であるグルコース濃度に対応する。
たグルコースオキシダーゼの作用でフェリシアン化カリ
ウムと反応してフェロシアン化カリウムを生成する。そ
こで、上記のアノード方向への掃引により、生成したフ
ェロシアン化カリウム濃度に基づく酸化電流が得られ、
この電流値は基質であるグルコース濃度に対応する。
本発明と従来の構成のセンサにおける電気化学的検知
部分の相違は、表に示すように、グルコース標準液90mg
/dl,360mg/dlを試料液としたとき、従来構成では変動係
数値（CV値）はそれぞれ７％,6％であったが、本発明の
構成でCV値はそれぞれ３％,2％であり、変動が小さいも
のである。なお電極検知部分の露出面積は両者とも1mm2
とした。
部分の相違は、表に示すように、グルコース標準液90mg
/dl,360mg/dlを試料液としたとき、従来構成では変動係
数値（CV値）はそれぞれ７％,6％であったが、本発明の
構成でCV値はそれぞれ３％,2％であり、変動が小さいも
のである。なお電極検知部分の露出面積は両者とも1mm2
とした。
この理由として導電性カーボンペーストの印刷端部
は、ミクロ的な観察では印刷スクリーンのネットにより
凹凸を形成し易すく、かつその凹凸の形状が変動する。
は、ミクロ的な観察では印刷スクリーンのネットにより
凹凸を形成し易すく、かつその凹凸の形状が変動する。
一方絶縁性ペーストは印刷スクリーンのネットにより
凹凸を形成し難いためと思われる。即ち絶縁性ペースト
の印刷端部は、所定の位置に精度よく塗工し易すい特性
があると思われる。模式的に検知部分の従来の構成と本
発明の構成の差を第６図A,Bに示す。第６図Ａの従来例
の３′は測定極であり、この測定極の２辺の端部８は凹
凸になっている。第６図Ｂの本発明の３″は測定値であ
り、この測定極の周囲は絶縁層５に囲まれている。
凹凸を形成し難いためと思われる。即ち絶縁性ペースト
の印刷端部は、所定の位置に精度よく塗工し易すい特性
があると思われる。模式的に検知部分の従来の構成と本
発明の構成の差を第６図A,Bに示す。第６図Ａの従来例
の３′は測定極であり、この測定極の２辺の端部８は凹
凸になっている。第６図Ｂの本発明の３″は測定値であ
り、この測定極の周囲は絶縁層５に囲まれている。
以上のように本実施例によれば、測定極の周囲を絶縁
層によってとり囲むことにより、測定極の面積精度を向
上し、その結果、グルコース濃度の精度の高い測定がで
きる。
層によってとり囲むことにより、測定極の面積精度を向
上し、その結果、グルコース濃度の精度の高い測定がで
きる。
本発明のバイオセンサにおける一体化の方法として
は、実施例に示した枠体などの形や組み合わせに限定さ
れるものでない。過膜を設けたり、その他のカバーや
枠体を設けてもよい。さらに酸化還元酵素と電子受容体
の組み合わせは前記実施例に限定されることなく、本発
明の主旨に合致するものであれば用いることができる。
一方上記、実施例においては、電極系として３電極方式
の場合について述べたが、対極と測定極からなる２電極
方式でも測定は可能である。
は、実施例に示した枠体などの形や組み合わせに限定さ
れるものでない。過膜を設けたり、その他のカバーや
枠体を設けてもよい。さらに酸化還元酵素と電子受容体
の組み合わせは前記実施例に限定されることなく、本発
明の主旨に合致するものであれば用いることができる。
一方上記、実施例においては、電極系として３電極方式
の場合について述べたが、対極と測定極からなる２電極
方式でも測定は可能である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、電極の周囲を絶縁層
で、とり囲むことにより、電極の面積精度を向上できる
という効果がえられ、その結果測定精度の高いバイオセ
ンサを実現できるものである。
で、とり囲むことにより、電極の面積精度を向上できる
という効果がえられ、その結果測定精度の高いバイオセ
ンサを実現できるものである。
第１図は本発明の電極構成を示す平面図、第２図は本発
明の電極構成を用いたバイオセンサの斜視図、第３図は
従来のバイオセンサの分解斜視図、第４図は従来のバイ
オセンサの縦断面図、第５図は従来のバイオセンサの電
極構成を示す平面図、第６図A,Bは従来と本発明の模式
的な電極形状を示した図である。 １……絶縁基板、２……対極、３……測定極、４……参
照極、５……絶縁層、６……保持枠、７……多孔体、
２″……対極の露出部、３″……測定極の露出部、４″
……参照極の露出部。
明の電極構成を用いたバイオセンサの斜視図、第３図は
従来のバイオセンサの分解斜視図、第４図は従来のバイ
オセンサの縦断面図、第５図は従来のバイオセンサの電
極構成を示す平面図、第６図A,Bは従来と本発明の模式
的な電極形状を示した図である。 １……絶縁基板、２……対極、３……測定極、４……参
照極、５……絶縁層、６……保持枠、７……多孔体、
２″……対極の露出部、３″……測定極の露出部、４″
……参照極の露出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉原 宏和 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 末次 佐知子 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 小松 きよみ 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−270652（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184052（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも測定極と対極からなる電極系を
設けた絶縁性の基板を備え、酵素と電子受容体と試料液
の反応に際しての物質濃度変化を電気化学的に前記電極
系で検知して前記試料液の基質濃度を測定する使い捨て
型のバイオセンサにおいて、前記電極系はカーボンを主
体とし絶縁性の基板上にスクリーン印刷で形成され、か
つその電気化学的検知部分は電極系上にスクリーン印刷
で形成された絶縁層の窓より露出しており、少なくても
測定極の露出部の全周囲は前記絶縁層で囲まれ、さらに
前記電極系の上部を多孔体で覆い、この多孔体を前記基
板と一体化してなり、酸化還元酵素および電子受容体が
前記試料液に溶解しうる状態で多孔体に乾燥状態で担持
されてなることを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項２】電極系が測定極、対極および参照極から構
成されている特許請求の範囲第１項記載のバイオセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61286340A JP2548147B2 (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61286340A JP2548147B2 (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63139247A JPS63139247A (ja) | 1988-06-11 |
| JP2548147B2 true JP2548147B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=17703118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61286340A Expired - Fee Related JP2548147B2 (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2548147B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3104672B2 (ja) * | 1998-03-31 | 2000-10-30 | 日本電気株式会社 | 電流検出型センサ素子およびその製造方法 |
| KR102289671B1 (ko) * | 2019-10-23 | 2021-08-13 | 동우 화인켐 주식회사 | 바이오 센서 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61220018A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | Wacom Co Ltd | 位置検出装置 |
| JPS61270652A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | Matsushita Electric Works Ltd | バイオセンサ |
| JPH0823546B2 (ja) * | 1986-09-17 | 1996-03-06 | オムロン株式会社 | 酵素電極 |
-
1986
- 1986-12-01 JP JP61286340A patent/JP2548147B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63139247A (ja) | 1988-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |