JP2624236B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JP2624236B2 JP2624236B2 JP61075728A JP7572886A JP2624236B2 JP 2624236 B2 JP2624236 B2 JP 2624236B2 JP 61075728 A JP61075728 A JP 61075728A JP 7572886 A JP7572886 A JP 7572886A JP 2624236 B2 JP2624236 B2 JP 2624236B2
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- Japan
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- electrode
- electrode system
- biosensor
- measurement
- protein
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (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。
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。
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うことなく高精度に定
量する方式としては、第４図に示す様なバイオセンサが
提案されている（例えば、特開昭59−166852号公報）。
このバイオセンサは、絶縁性基板９にリード12,13をそ
れぞれ有する白金などからなる測定極10および対極11を
埋設し、これらの電極系の露出部分を酸化還元酵素およ
び電子受容体を担持した多孔体14で覆ったものである。
試料液を多孔体上へ滴下すると、試料液に多孔体中の酸
化還元酵素と電子受容体が溶解し、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。酵素
反応終了後、この還元された電子受容体を電気化学的に
酸化し、このとき得られる酸化電流値から試料液中の基
質濃度を求めることがなされていた。
料液の希釈や撹拌などの操作を行うことなく高精度に定
量する方式としては、第４図に示す様なバイオセンサが
提案されている（例えば、特開昭59−166852号公報）。
このバイオセンサは、絶縁性基板９にリード12,13をそ
れぞれ有する白金などからなる測定極10および対極11を
埋設し、これらの電極系の露出部分を酸化還元酵素およ
び電子受容体を担持した多孔体14で覆ったものである。
試料液を多孔体上へ滴下すると、試料液に多孔体中の酸
化還元酵素と電子受容体が溶解し、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。酵素
反応終了後、この還元された電子受容体を電気化学的に
酸化し、このとき得られる酸化電流値から試料液中の基
質濃度を求めることがなされていた。
発明が解決しようとする問題点 この様な従来の構成では、多孔体については、測定毎
に取り替えることにより簡易に測定に供することができ
るが、電極系については洗浄等の操作が必要である。一
方電極系をも含めて測定毎の使い棄てが可能となれば、
測定操作上、極めて簡易になるものの、白金等の電極材
料や構成等の面から、非常に高価なものにならざるを得
ない。
に取り替えることにより簡易に測定に供することができ
るが、電極系については洗浄等の操作が必要である。一
方電極系をも含めて測定毎の使い棄てが可能となれば、
測定操作上、極めて簡易になるものの、白金等の電極材
料や構成等の面から、非常に高価なものにならざるを得
ない。
本発明はこれらの点について種々検討の結果、電極系
と多孔体を一体化することにより、生体試料中の特定成
分を極めて容易に迅速かつ高精度に定量することのでき
る安価なディスポーザブルタイブのバイオセンサを提供
するものである。
と多孔体を一体化することにより、生体試料中の特定成
分を極めて容易に迅速かつ高精度に定量することのでき
る安価なディスポーザブルタイブの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、絶縁性基板に少
なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、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、試料液中の基質濃度を測
定するバイオセンサにおいて、電極系が絶縁性基板上に
スクリーン印刷で形成されたカーボンを主体とする材料
からなり、前記電極系の少なくとも測定極の表面をあら
かじめ蛋白質を吸着させることにより、直接被覆し、さ
らに酸化還元酵素および電子受容体を担持した多孔体と
ともに一体化したものである。これによりあらかじめ予
想される試料液中の蛋白質等の吸着による測定のばらつ
げを防ぐことができる。
なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、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、試料液中の基質濃度を測
定するバイオセンサにおいて、電極系が絶縁性基板上に
スクリーン印刷で形成されたカーボンを主体とする材料
からなり、前記電極系の少なくとも測定極の表面をあら
かじめ蛋白質を吸着させることにより、直接被覆し、さ
らに酸化還元酵素および電子受容体を担持した多孔体と
ともに一体化したものである。これによりあらかじめ予
想される試料液中の蛋白質等の吸着による測定のばらつ
げを防ぐことができる。
作用 本発明によれば、電極系をも含めたディスポーザブル
タイプのバイオセンサを構成することができ、試料液を
多孔体に添加することにより、極めて容易に基質濃度を
測定することができる。
タイプのバイオセンサを構成することができ、試料液を
多孔体に添加することにより、極めて容易に基質濃度を
測定することができる。
しかも、電極系の表面をあらかじめ吸着により蛋白質
で被膜することにより、試料液中の蛋白質等の吸着によ
る測定のばらつきがなくなり、精度のよい測定が可能と
なった。
で被膜することにより、試料液中の蛋白質等の吸着によ
る測定のばらつきがなくなり、精度のよい測定が可能と
なった。
実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。
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一実施例に
ついて示したもので、構成部分の分解図である。ポリエ
チレンテレフタレートからなる絶縁性基板１に、スクリ
ーン印刷により導電性カーボンベーストを印刷し、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に作用する部分となる２′,3′,4′
（各１mm2）を残す様に、絶縁性ペーストを前記同様印
刷し、加熱処理して絶縁層５を形成する。
て説明する。第１図は、グルコースセンサの一実施例に
ついて示したもので、構成部分の分解図である。ポリエ
チレンテレフタレートからなる絶縁性基板１に、スクリ
ーン印刷により導電性カーボンベーストを印刷し、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に作用する部分となる２′,3′,4′
（各１mm2）を残す様に、絶縁性ペーストを前記同様印
刷し、加熱処理して絶縁層５を形成する。
この電極系（２′,3′,4′）の露出表面を蛋白質の吸
着により被覆するように、アルブミン（50mg/cc）の水
溶液を滴下し、乾燥する。
着により被覆するように、アルブミン（50mg/cc）の水
溶液を滴下し、乾燥する。
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２′,3′,4′を覆う様に多孔体７を穴の
中に保持する。さらに多孔体より小さい径の開孔部を有
する樹脂製カバー８を接着し、全体を一体化する。この
一体化させたバイオセンサについて、測定極３に沿った
断面図を第２図に示す。上記に用いた多孔体は、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PH5.6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。
し、前記電極系２′,3′,4′を覆う様に多孔体７を穴の
中に保持する。さらに多孔体より小さい径の開孔部を有
する樹脂製カバー８を接着し、全体を一体化する。この
一体化させたバイオセンサについて、測定極３に沿った
断面図を第２図に示す。上記に用いた多孔体は、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PH5.6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。
上記の様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。
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。
上記のグルコースセンサに血清サンプルを滴下し、２
分後に得られたピーク電流値は第３図のＡに示すように
非常に再現性のよいものであった。第３図のＢは電極系
の表面に蛋白質を吸着により被覆させていない時、Ａと
同様に測定したものでピーク電流値のばらつきが大き
い。これは、電極材料のカーボンペーストの表面に血清
中の蛋白質等が吸着され、その吸着度合が測定毎に変化
し、ピーク電流がばらついたものと考えられる。しか
し、あらかじめアルブミンで処理しておくと、カーボン
ペースト表面の吸着部位はすべてアルブミンが吸着され
ているため、試料液中の蛋白質などによる吸着によって
測定値がばらつくことが防げ、再現性の良い応答が得ら
れる。
分後に得られたピーク電流値は第３図のＡに示すように
非常に再現性のよいものであった。第３図のＢは電極系
の表面に蛋白質を吸着により被覆させていない時、Ａと
同様に測定したものでピーク電流値のばらつきが大き
い。これは、電極材料のカーボンペーストの表面に血清
中の蛋白質等が吸着され、その吸着度合が測定毎に変化
し、ピーク電流がばらついたものと考えられる。しか
し、あらかじめアルブミンで処理しておくと、カーボン
ペースト表面の吸着部位はすべてアルブミンが吸着され
ているため、試料液中の蛋白質などによる吸着によって
測定値がばらつくことが防げ、再現性の良い応答が得ら
れる。
アルブミンのかわりに、グルコースオキシダーゼの水
溶液100mg/ccを用いて、電極系の表面に蛋白質を吸着に
より被覆させた。この場合も、アルブミンと同様に再現
性の良い応答が得られた。しかも、アルブミンと同様に
グルコースオキシダーゼの吸着による被膜により電極表
面が親水性となりぬれが良くなり、少量のサンプル液で
もすみやかに電極表面に広がり応答得られた。又、非常
にぬれやすいため、電極表面にアワが形成されることも
なくなった。さらに、グルコースオキシダーゼで電極系
を吸着によって被覆することにより、酸化反応に関与す
る酸化還元酵素の量が増加し、充分量の電子受容体（フ
ェリシアン化カリウム）を多孔体７に担持しておけば、
アルブミンで被覆した時よりも高濃度のグルコース濃度
の測定が可能となった。グルコースオキシダーゼを高密
度を電極表面に担持すれば、多孔体７にフェリシアン化
カリウムのみを担持しておき試料液を滴下するとフェリ
シアン化カリウムを溶かした試料液を電極表面上でグル
コースオキシダーゼと反応させることもできる。
溶液100mg/ccを用いて、電極系の表面に蛋白質を吸着に
より被覆させた。この場合も、アルブミンと同様に再現
性の良い応答が得られた。しかも、アルブミンと同様に
グルコースオキシダーゼの吸着による被膜により電極表
面が親水性となりぬれが良くなり、少量のサンプル液で
もすみやかに電極表面に広がり応答得られた。又、非常
にぬれやすいため、電極表面にアワが形成されることも
なくなった。さらに、グルコースオキシダーゼで電極系
を吸着によって被覆することにより、酸化反応に関与す
る酸化還元酵素の量が増加し、充分量の電子受容体（フ
ェリシアン化カリウム）を多孔体７に担持しておけば、
アルブミンで被覆した時よりも高濃度のグルコース濃度
の測定が可能となった。グルコースオキシダーゼを高密
度を電極表面に担持すれば、多孔体７にフェリシアン化
カリウムのみを担持しておき試料液を滴下するとフェリ
シアン化カリウムを溶かした試料液を電極表面上でグル
コースオキシダーゼと反応させることもできる。
被覆する蛋白質は、アルブミンやグルコースオキシダ
ーゼに限定されない。又、被覆の方法は、蛋白質の水溶
液を滴下し乾燥する方法に限らず、蛋白質の水溶液に浸
漬後水洗して乾燥してもよい。
ーゼに限定されない。又、被覆の方法は、蛋白質の水溶
液を滴下し乾燥する方法に限らず、蛋白質の水溶液に浸
漬後水洗して乾燥してもよい。
電極系を形成する方法としてのスクリーン印刷は、均
一な特性を有するディスポーザブルタイプのバイオセン
サを安価に製造することができ、特に、価格が安く、し
かも安定した電極材料であるカーボンを用いて電極を形
成するのに好都合な方法である。
一な特性を有するディスポーザブルタイプのバイオセン
サを安価に製造することができ、特に、価格が安く、し
かも安定した電極材料であるカーボンを用いて電極を形
成するのに好都合な方法である。
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，カバーなどの形や組み合わせ
に限定されるものではない。また、用いる多孔体として
は、ナイロン不織布以外に、セルロース，レーヨン，セ
ラミック，ポリカーボネート等からなる多孔体を単独、
あるいは組み合わせて用いることができる。さらに酸化
還元酵素と電子受容体の組み合わ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。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，カバーなどの形や組み合わせ
に限定されるものではない。また、用いる多孔体として
は、ナイロン不織布以外に、セルロース，レーヨン，セ
ラミック，ポリカーボネート等からなる多孔体を単独、
あるいは組み合わせて用いることができる。さらに酸化
還元酵素と電子受容体の組み合わ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。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 このように本発明のバイオセンサは、絶縁性基板と、
カーボン電極系と、酸化還元酵素と電子受容体を担持し
た多孔体を有し、安価で扱い易いカーボン材料をを表面
に配したカーボン電極系を用い、その表面を、あらかじ
め蛋白質で吸着により被覆したことを特徴とするもので
ある。一般に、カーボンの表面は蛋白質等が吸着され易
く、被検液中の蛋白質が原因で測定値がばらつくが、本
発明では電極を構成するカーボン材料面を、あらかじめ
蛋白質を吸着により被覆した上で前記多孔体等と一体化
しているので、被検液中の不確定な蛋白質がカーボンに
新たに吸着されることが極めて少なくなり、測定のばら
つきを小さくできる。
カーボン電極系と、酸化還元酵素と電子受容体を担持し
た多孔体を有し、安価で扱い易いカーボン材料をを表面
に配したカーボン電極系を用い、その表面を、あらかじ
め蛋白質で吸着により被覆したことを特徴とするもので
ある。一般に、カーボンの表面は蛋白質等が吸着され易
く、被検液中の蛋白質が原因で測定値がばらつくが、本
発明では電極を構成するカーボン材料面を、あらかじめ
蛋白質を吸着により被覆した上で前記多孔体等と一体化
しているので、被検液中の不確定な蛋白質がカーボンに
新たに吸着されることが極めて少なくなり、測定のばら
つきを小さくできる。
第１図は本発明の一実施例であるバイオセンサの分解斜
視図、第２図はその縦断面図、第３図はバイオセンサの
応答特性図、第４図は従来のバイオセンサの縦断面図で
ある。 １……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、８…
…カバー。
視図、第２図はその縦断面図、第３図はバイオセンサの
応答特性図、第４図は従来のバイオセンサの縦断面図で
ある。 １……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、８…
…カバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 孝志 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60−173452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−166852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−96252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−2059（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−500（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】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電極系で検知し前記試料
液の基質濃度を測定するバイオセンサであって、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基板を
備え、前記電極系は前記絶縁性基板上に形成されたカー
ボンを主体とする材料からなり、前記電極系の少なくと
も測定極の表面をあらかじめ蛋白質を吸着させることに
よって直接被膜し、さらに酸化還元酵素および電子受容
体を担持した多孔体と前記蛋白質を吸着した絶縁性基板
を一体化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
成されている特許請求の範囲第１項記載のバイオセン
サ。 - 【請求項３】電極系の表面を被覆する蛋白質が酵素反応
に用いられる酸化還元酵素である特許請求の範囲第１項
記載のバイオセンサ。 - 【請求項４】電極系の表面を被覆する蛋白質がアルブミ
ンである特許請求の範囲第１項記載のバイオセンサ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61075728A JP2624236B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | バイオセンサ |
| PCT/JP1986/000311 WO1986007632A1 (en) | 1985-06-21 | 1986-06-19 | Biosensor and method of manufacturing same |
| EP86903608A EP0230472B2 (en) | 1985-06-21 | 1986-06-19 | Biosensor and method of manufacturing same |
| US07/027,204 US4897173A (en) | 1985-06-21 | 1986-06-19 | Biosensor and method for making the same |
| DE3687646T DE3687646T3 (de) | 1985-06-21 | 1986-06-19 | Biosensor und dessen herstellung. |
| US07/774,129 US5185256A (en) | 1985-06-21 | 1991-10-15 | Method for making a biosensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61075728A JP2624236B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62232554A JPS62232554A (ja) | 1987-10-13 |
| JP2624236B2 true JP2624236B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=13584620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61075728A Expired - Lifetime JP2624236B2 (ja) | 1985-06-21 | 1986-04-02 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2624236B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0814562B2 (ja) * | 1988-12-09 | 1996-02-14 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサ |
| JPH03239958A (ja) * | 1990-02-17 | 1991-10-25 | Omron Corp | 生化学測定装置 |
| JP2960265B2 (ja) * | 1991-10-18 | 1999-10-06 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサおよびそれを用いた測定方法 |
| JPH05281181A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酵素修飾電気化学検出器およびその製造方法 |
| US5429735A (en) * | 1994-06-27 | 1995-07-04 | Miles Inc. | Method of making and amperometric electrodes |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59166852A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JPS60173452A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-06 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 酵素電極用固定化酵素膜の形成方法 |
-
1986
- 1986-04-02 JP JP61075728A patent/JP2624236B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62232554A (ja) | 1987-10-13 |
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| JPH07104315B2 (ja) | バイオセンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |