JP2590803B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JP2590803B2 JP2590803B2 JP59214561A JP21456184A JP2590803B2 JP 2590803 B2 JP2590803 B2 JP 2590803B2 JP 59214561 A JP59214561 A JP 59214561A JP 21456184 A JP21456184 A JP 21456184A JP 2590803 B2 JP2590803 B2 JP 2590803B2
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- JP
- Japan
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- electrode
- porous body
- sample
- biosensor
- electrode system
- Prior art date
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING 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
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
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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を試料
液を希釈せず、また撹拌操作をすることなく、迅速かつ
容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。
液を希釈せず、また撹拌操作をすることなく、迅速かつ
容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することなく高精度に定
量する方式としては、第３図に示す様な多層式の分析担
体が提案されている。試料液として例えば全血サンプル
を過層７の上に滴下すると、赤血球などの固形物が
過され、液体成分は防水層８を経て展開層９へ浸透し、
試薬層10において酵素反応が進行する。酵素反応終了
後、透明な支持体11を通して光を照射し、分光分析によ
り基質濃度を測定する（例えば、実開昭54−178495号公
報）。
料液の希釈や撹拌などの操作をすることなく高精度に定
量する方式としては、第３図に示す様な多層式の分析担
体が提案されている。試料液として例えば全血サンプル
を過層７の上に滴下すると、赤血球などの固形物が
過され、液体成分は防水層８を経て展開層９へ浸透し、
試薬層10において酵素反応が進行する。酵素反応終了
後、透明な支持体11を通して光を照射し、分光分析によ
り基質濃度を測定する（例えば、実開昭54−178495号公
報）。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、試料液の浸透、反応に時
間を要するため、この間の水分の蒸発を防止する防水層
が必要となったり、反応を促進するため反応を高温で行
う必要があったりする。また分光分析であるため、着色
試料液に対しては十分な精度が得られない場合もあるな
どの問題を有するものであった。
間を要するため、この間の水分の蒸発を防止する防水層
が必要となったり、反応を促進するため反応を高温で行
う必要があったりする。また分光分析であるため、着色
試料液に対しては十分な精度が得られない場合もあるな
どの問題を有するものであった。
本発明は、これらの点について種々検討の結果、簡易
な構成で生体試料中の特定成分を迅速・容易かつ高精度
に定量することのできるバイオセンサを提供するもので
ある。
な構成で生体試料中の特定成分を迅速・容易かつ高精度
に定量することのできるバイオセンサを提供するもので
ある。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するため、絶縁性の基板
に少なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、この
電極系の露出面を酸化還元酵素および電子受容体を担持
した多孔体とマイクロ波放電プラズマ処理を施した過
膜で覆う構成とするものである。そして、酵素を試料液
に作用させることにより、酵素反応に際しての物質濃度
変化を電極系で電気化学的に検知することにより試料液
中の基質濃度を測定するものである。
に少なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、この
電極系の露出面を酸化還元酵素および電子受容体を担持
した多孔体とマイクロ波放電プラズマ処理を施した過
膜で覆う構成とするものである。そして、酵素を試料液
に作用させることにより、酵素反応に際しての物質濃度
変化を電極系で電気化学的に検知することにより試料液
中の基質濃度を測定するものである。
作用 本発明では、あらかじめマイクロ波放電プラズマ処理
（以下単にプラズマ処理という）を施した過膜を用い
ることにより、血液などの試料液の過と多孔体中への
浸透を速やかに進行させ、極めて短時間で基質濃度を測
定することができる。しかも、多孔体に担持した電子受
容体の変化を電極系で検出する方式であるため、試料中
の着色物質の影響を受けることはない。また試料を希釈
せず、そのまま直接滴下する方式であるので、測定値が
試料液の量に影響されることもない。
（以下単にプラズマ処理という）を施した過膜を用い
ることにより、血液などの試料液の過と多孔体中への
浸透を速やかに進行させ、極めて短時間で基質濃度を測
定することができる。しかも、多孔体に担持した電子受
容体の変化を電極系で検出する方式であるため、試料中
の着色物質の影響を受けることはない。また試料を希釈
せず、そのまま直接滴下する方式であるので、測定値が
試料液の量に影響されることもない。
実施例 以下、本発明の一実施例を説明する。
バイオセンサー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一実施例の断
面模式図である。塩化ビニル樹脂からなる絶縁性の基板
１に直径1mmの白金線を埋め込み対極2,測定極3,参照極
４からなる電極系を構成する。この電極系の露出面を覆
うように約１μｍの孔径を有するポリカーボネート膜か
らなる過膜５とナイロン不織布からなる多孔体６を設
置する。。この過膜と多孔体にはあらかじめ以下の処
理を施してある。すなわち、過膜５のポリカーボネー
ト膜については、乾燥空気などの酸素含有気体を100ml/
minで流しながら１〜2Torrの減圧下で２分間のプラズマ
処理を施した。また多孔体６については、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pH5.6のリン酸緩衝液
（界面活性剤含有）1mlに溶解した液をナイロン不織布
に含浸後、室温で乾燥して作製したものである。
て説明する。第１図はグルコースセンサの一実施例の断
面模式図である。塩化ビニル樹脂からなる絶縁性の基板
１に直径1mmの白金線を埋め込み対極2,測定極3,参照極
４からなる電極系を構成する。この電極系の露出面を覆
うように約１μｍの孔径を有するポリカーボネート膜か
らなる過膜５とナイロン不織布からなる多孔体６を設
置する。。この過膜と多孔体にはあらかじめ以下の処
理を施してある。すなわち、過膜５のポリカーボネー
ト膜については、乾燥空気などの酸素含有気体を100ml/
minで流しながら１〜2Torrの減圧下で２分間のプラズマ
処理を施した。また多孔体６については、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pH5.6のリン酸緩衝液
（界面活性剤含有）1mlに溶解した液をナイロン不織布
に含浸後、室温で乾燥して作製したものである。
上記の様に構成したグルコースセンサの過膜５の上
へ試料液としてグルコース標準液を滴下し、滴下後40秒
間反応させた後、参照極４を基準にして、測定極３の電
位をアノード方向へ0.1V/秒で掃引した。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、
この結果フェロシアン化カリウムが生成する。そこで上
記のアノード方向への掃引を行うことにより、フェロシ
アン化カリウム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。得られたピー
ク電流値と試料中のグルコース濃度の関係は第２図に示
すように良好な直線関係が得られた。比較のため、前記
と同じポリカーボネート膜をプラズマ処理を施さずに
過膜として用い、それ以外は全く前記同様に構成して測
定したところ、第２図と同様の応答特性を得るには試料
を滴下後、約60秒以上の反応時間が必要であった。この
様な傾向は血液サンプルにおいても同様であり、プラズ
マ処理を施した過膜を用いることにより、短時間でグ
ルコース濃度を測定することができた。これは、プラズ
マ処理により膜の親水性等が向上したことなどによるも
のと考えられる。
へ試料液としてグルコース標準液を滴下し、滴下後40秒
間反応させた後、参照極４を基準にして、測定極３の電
位をアノード方向へ0.1V/秒で掃引した。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、
この結果フェロシアン化カリウムが生成する。そこで上
記のアノード方向への掃引を行うことにより、フェロシ
アン化カリウム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。得られたピー
ク電流値と試料中のグルコース濃度の関係は第２図に示
すように良好な直線関係が得られた。比較のため、前記
と同じポリカーボネート膜をプラズマ処理を施さずに
過膜として用い、それ以外は全く前記同様に構成して測
定したところ、第２図と同様の応答特性を得るには試料
を滴下後、約60秒以上の反応時間が必要であった。この
様な傾向は血液サンプルにおいても同様であり、プラズ
マ処理を施した過膜を用いることにより、短時間でグ
ルコース濃度を測定することができた。これは、プラズ
マ処理により膜の親水性等が向上したことなどによるも
のと考えられる。
本発明に用いることのできる過膜としては、３μｍ
以下の孔径を有するものが好ましく、上記の他にポリプ
ロピレン多孔膜などプラズマ処理により親水性が向上す
るものであれば用いることができる。多孔体としてはナ
イロン不織布以外にパルプ、レーヨン、セラミックなど
の多孔体を用いることができる。また酸化還元酵素と電
子受容体の組合せも前記実施例に限定されることはな
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。さらに、上記実施例では電極系は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。また電極材料としては白金以
外の各種の貴金属や、カーボン等を用いることができ
る。
以下の孔径を有するものが好ましく、上記の他にポリプ
ロピレン多孔膜などプラズマ処理により親水性が向上す
るものであれば用いることができる。多孔体としてはナ
イロン不織布以外にパルプ、レーヨン、セラミックなど
の多孔体を用いることができる。また酸化還元酵素と電
子受容体の組合せも前記実施例に限定されることはな
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。さらに、上記実施例では電極系は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。また電極材料としては白金以
外の各種の貴金属や、カーボン等を用いることができ
る。
発明の効果 以上のように、本発明によれば迅速に生体試料中の基
質濃度を測定することができる。
質濃度を測定することができる。
第１図は本発明の実施例のバイオセンサの断面模式図、
第２図はその応答特性図、第３図は従来のバイオセンサ
の模式図である。 １……基板、２……対極、３……測定極、４……参照
極、５……過膜、６……多孔体。
第２図はその応答特性図、第３図は従来のバイオセンサ
の模式図である。 １……基板、２……対極、３……測定極、４……参照
極、５……過膜、６……多孔体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−206960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−166852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−50396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−78242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−105055（ＪＰ，Ａ) 電気化学協会編「電気化学便覧（第４ 版）」（昭60−１−25）丸善 Ｐ．553
Claims (3)
- 【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と、酸化還元酵素および電子受容体
を担持した多孔体と、あらかじめマイクロ波放電プラズ
マ処理を施された濾過膜を具備し、前記多孔体で前記電
極系の露出面を覆い、前記多孔体上に前記濾過膜を設置
した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
成される特許請求の範囲第１項記載のバイオセンサ。 - 【請求項３】濾過膜が３μｍを上限とする孔径を有する
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 |
|---|---|---|---|
| JP59214561A JP2590803B2 (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59214561A JP2590803B2 (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6191558A JPS6191558A (ja) | 1986-05-09 |
| JP2590803B2 true JP2590803B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=16657759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59214561A Expired - Lifetime JP2590803B2 (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590803B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE36268E (en) * | 1988-03-15 | 1999-08-17 | Boehringer Mannheim Corporation | Method and apparatus for amperometric diagnostic analysis |
| US5508171A (en) * | 1989-12-15 | 1996-04-16 | Boehringer Mannheim Corporation | Assay method with enzyme electrode system |
| US5288636A (en) * | 1989-12-15 | 1994-02-22 | Boehringer Mannheim Corporation | Enzyme electrode system |
| JP2000298111A (ja) | 1999-04-15 | 2000-10-24 | Sentan Kagaku Gijutsu Incubation Center:Kk | バイオセンサー |
| US6576102B1 (en) | 2001-03-23 | 2003-06-10 | Virotek, L.L.C. | Electrochemical sensor and method thereof |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58206960A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-02 | Susumu Kogyo Kk | 酵素電極用酵素膜およびその製造方法 |
| JPS59166852A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
-
1984
- 1984-10-12 JP JP59214561A patent/JP2590803B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電気化学協会編「電気化学便覧（第４版）」（昭６０−１−２５）丸善 Ｐ．５５３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6191558A (ja) | 1986-05-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |