JP3070818B2 - Biosensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Biosensor and manufacturing method thereof

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JP3070818B2
JP3070818B2 JP6169168A JP16916894A JP3070818B2 JP 3070818 B2 JP3070818 B2 JP 3070818B2 JP 6169168 A JP6169168 A JP 6169168A JP 16916894 A JP16916894 A JP 16916894A JP 3070818 B2 JP3070818 B2 JP 3070818B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、生体試料中の特定成分
について、酵素反応を利用して迅速かつ高精度な定量を
簡便に実施するためのバイオセンサ、およびその製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biosensor for easily and quickly performing high-precision quantification of a specific component in a biological sample using an enzyme reaction, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、試料中の特定成分について、試料
液の希釈や攪拌などを行うことなく簡易に定量する方式
として、様々なバイオセンサが提案されている。バイオ
センサの一例として、まずグルコースセンサを説明す
る。酵素電極を用いたグルコースの定量方法としては、
グルコースオキシダーゼと酵素電極あるいは過酸化水素
電極とを組み合わせた方式が一般に知られている。グル
コースオキシダーゼは、酸素を電子受容体として基質で
あるβーD−グルコースをD−グルコノーδーラクトン
に選択的に酸化する。この反応にともない、酸素は過酸
化水素に還元される。このときの酸素消費量を酸素電極
によって測定するか、もしくは過酸化水素の生成量を白
金電極等を用いた過酸化水素電極によって測定すること
によりグルコースの定量が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various biosensors have been proposed as a system for simply quantifying a specific component in a sample without diluting or stirring the sample solution. First, a glucose sensor will be described as an example of a biosensor. As a method for quantifying glucose using an enzyme electrode,
A system combining glucose oxidase and an enzyme electrode or a hydrogen peroxide electrode is generally known. Glucose oxidase selectively oxidizes β-D-glucose as a substrate to D-glucono δ-lactone using oxygen as an electron acceptor. With this reaction, oxygen is reduced to hydrogen peroxide. At this time, the amount of oxygen consumed is measured by an oxygen electrode, or the amount of generated hydrogen peroxide is measured by a hydrogen peroxide electrode using a platinum electrode or the like, so that glucose is quantified.

【0003】しかし、上記の方法では、測定対象によっ
ては溶存酸素濃度の影響を大きく受け、また酸素のない
条件下では測定が不可能となる。そこで、酸素を電子受
容体として用いず、フェリシアン化カリウム、フェロセ
ン誘導体、キノン誘導体等の金属錯体や有機化合物を電
子受容体として用いるタイプのグルコースセンサが開発
されている。このタイプのセンサでは、酵素反応の結果
生じた電子受容体の還元体を電極で酸化することによ
り、その酸化電流からグルコース濃度が求められる。こ
の手法は、グルコースにかぎらず他の基質の定量にも広
く応用されている。この種のバイオセンサの一例として
次のようなグルコースセンサが知られている(特開平1
−114747号公報)。
[0003] However, in the above-mentioned method, the measurement is greatly affected by the concentration of dissolved oxygen depending on the object to be measured, and the measurement becomes impossible under the condition without oxygen. Therefore, a glucose sensor has been developed which does not use oxygen as an electron acceptor but uses a metal complex or an organic compound such as potassium ferricyanide, a ferrocene derivative, or a quinone derivative as an electron acceptor. In this type of sensor, a reduced form of an electron acceptor generated as a result of an enzymatic reaction is oxidized at an electrode, and the glucose concentration is determined from the oxidation current. This technique is widely applied to the quantification of other substrates as well as glucose. The following glucose sensor is known as an example of this type of biosensor (Japanese Patent Application Laid-Open No.
-114747).

【0004】このセンサは、測定極と対極からなる電極
系を設けた絶縁性基板上に、電極系と間隔を隔てて、ポ
リカーボネート多孔体膜からなる濾過層、電子受容体担
持層、酵素担持層、緩衝剤担持層およびセルロース織布
からなる展開層を順次積層した構成を有する。なお、前
記の担持層は、それぞれ電子受容体、酵素、緩衝剤の水
溶液をセルロース多孔体に含浸し、乾燥したものであ
る。このグルコースセンサの動作は、以下のとおりであ
る。展開層上に滴下された試料液は、緩衝剤担持層にお
いて緩衝剤の緩衝作用により最も高い酵素活性の得られ
るpHに調整される。次に、試料液中のグルコースは、
酵素担持層のグルコースオキシダーゼと特異的に反応す
る。同時に、電子受容体担持層の電子受容体、例えばフ
ェリシアン化カリウムは上記の反応で生成する電子によ
り還元されてフェロシアン化カリウムを生成する。この
フェロシアン化カリウムの量は試料液中のグルコース濃
度に比例する。次に、電極における反応を妨害するタン
パク質などの分子量の大きな物質が濾過層で濾過された
後、試料液は、絶縁性基板上に設けた電極系に到達す
る。誤測定を防ぐために、一部が絶縁層でおおわれた電
極系によって試料液中のフェロシアン化カリウムの酸化
電流値を測定することにより、グルコース濃度を検知す
ることができる。
This sensor comprises an insulating substrate provided with an electrode system consisting of a measuring electrode and a counter electrode, a filter layer made of a polycarbonate porous membrane, an electron acceptor carrying layer, and an enzyme carrying layer spaced apart from the electrode system. , A buffer-carrying layer and a spreading layer made of a cellulose woven fabric. The above-mentioned carrier layer is obtained by impregnating an aqueous solution of an electron acceptor, an enzyme, and a buffer into a porous cellulose material and drying it. The operation of this glucose sensor is as follows. The sample solution dropped onto the developing layer is adjusted to a pH at which the highest enzyme activity is obtained by the buffering action of the buffer in the buffer-supporting layer. Next, glucose in the sample solution is
Reacts specifically with glucose oxidase in the enzyme-carrying layer. At the same time, the electron acceptor in the electron acceptor-supporting layer, for example, potassium ferricyanide is reduced by the electrons generated in the above reaction to produce potassium ferrocyanide. The amount of the potassium ferrocyanide is proportional to the glucose concentration in the sample solution. Next, after a substance having a large molecular weight such as a protein that interferes with the reaction at the electrode is filtered through the filtration layer, the sample solution reaches the electrode system provided on the insulating substrate. In order to prevent erroneous measurement, the glucose concentration can be detected by measuring the oxidation current value of potassium ferrocyanide in the sample solution using an electrode system partially covered with an insulating layer.

【0005】この様な従来の構成では、電極系を含む基
板面の濡れが必ずしも一様とならないため、濾過層の多
孔体と基板との間に気泡が残り、応答電流に影響を与え
る場合があった。また、試料液中に、電極に吸着しやす
い物質や電極活性な物質が存在すると、センサの応答に
影響がみられる場合があった。上記課題を解決する方法
として、次のようなバイオセンサが提案されている(特
開平2−062952号公報)。すなわち、絶縁性の基
板上にスクリーン印刷等の方法で測定極、対極および参
照極からなる電極系を形成し、この電極系上に、電極系
に接して親水性高分子と酸化還元酵素と電子受容体、必
要に応じて加えた緩衝剤を含む酵素反応層を形成したも
のである。基質を含む試料液を酵素反応層上へ滴下する
と、酵素反応層が溶解し、緩衝剤の緩衝作用により最も
高い酵素活性の得られるpHに調整され、酵素と基質が
反応し、さらに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
求めるものである。
In such a conventional configuration, since the wetting of the substrate surface including the electrode system is not always uniform, air bubbles remain between the porous body of the filtration layer and the substrate, which may affect the response current. there were. In addition, if a sample solution contains a substance that is easily adsorbed on the electrode or a substance that is active on the electrode, the response of the sensor may be affected. As a method for solving the above problem, the following biosensor has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-062952). That is, an electrode system including a measurement electrode, a counter electrode, and a reference electrode is formed on an insulating substrate by a method such as screen printing, and a hydrophilic polymer, an oxidoreductase, and an electron An enzyme reaction layer containing a receptor and, if necessary, a buffering agent was formed. When a sample solution containing a substrate is dropped onto the enzyme reaction layer, the enzyme reaction layer dissolves and is adjusted to a pH at which the highest enzyme activity is obtained by the buffering action of the buffer, and the enzyme and the substrate react with each other. Is reduced. After the enzymatic reaction, the reduced electron acceptor is oxidized electrochemically,
The substrate concentration in the sample solution is determined from the oxidation current value obtained at this time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
においては、バイオセンサは吸湿すると、緩衝剤と酵素
が部分的に混合され、化学的相互作用によって酵素活性
が低下し、バイオセンサの保存性が劣化する不都合があ
った。本発明は、上記のような課題を解決するもので、
生体試料に含まれる特定成分について、迅速かつ簡易操
作で高精度の定量ができるバイオセンサを提供すること
を目的とする。本発明は、また長期の保存に耐え、食品
の品質管理や臨床検査に利用できるバイオセンサを提供
することを目的とする。さらに、本発明は、製造時にお
いても酵素と緩衝剤との混合のないバイオセンサを製造
する方法を提供することを目的とする。
In such a conventional configuration, when a biosensor absorbs moisture, a buffer and an enzyme are partially mixed, and the enzyme activity is reduced by chemical interaction, thereby preserving the biosensor. There was a disadvantage that the properties deteriorated. The present invention solves the above problems,
It is an object of the present invention to provide a biosensor capable of quickly and easily quantifying a specific component contained in a biological sample with a simple operation. Another object of the present invention is to provide a biosensor that can withstand long-term storage and can be used for quality control of foods and clinical tests. It is another object of the present invention to provide a method for producing a biosensor in which an enzyme and a buffer are not mixed even during production.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明バイオセンサ
は、絶縁性の基板、前記基板上に設けられた測定極と対
極を有する電極系、および少なくとも親水性高分子と酵
素と緩衝剤を含み、前記電極系上に電極系と接して形成
された水溶性の反応層からなり、前記反応層が、前記緩
衝剤を含む層と酵素を含む層との少なくとも二層からな
り、前記酵素と緩衝剤とが少なくとも前記親水性高分子
により分離されている構成を有する。本発明の好ましい
一態様において、前記反応層は、前記緩衝剤と親水性高
分子からなる層と、前記の層に接して酵素と親水性高分
子からなる層との少なくとも二層からなり、両層の親水
性高分子は互いに異なる物質であり、かつ上側に形成さ
れる層の親水性高分子は、その下側に形成される親水性
高分子を溶解しない有機溶媒に可溶性であって、前記酵
素と緩衝剤とが前記両親水性高分子により分離されてい
る。本発明の好ましい他の態様において、前記反応層
、前記酵素と親水性高分子からなり前記電極系に接す
る層と、緩衝剤と両親媒性脂質からなり前記の層上に形
成された層との少なくとも二層からなり、前記両親媒性
脂質は、前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒に可溶
性であって、前記酵素と緩衝剤とが前記両親媒性脂質と
親水性高分子により分離されている。本発明の好ましい
他の態様において、前記反応層は、前記緩衝剤と親水性
高分子からなり前記電極系に接する層と、前記親水性高
分子を溶解しない有機溶媒に可溶性の脂質修飾酵素から
なり前記の層上に形成された層との少なくとも二層から
なり、前記酵素と緩衝剤とが前記親水性高分子により分
離されている
The biosensor of the present invention comprises an insulating substrate, an electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on the substrate, and at least a hydrophilic polymer and an enzyme.
Formed on the electrode system in contact with the electrode system
A water-soluble reaction layer, wherein the reaction layer is
It consists of at least two layers:
Wherein the enzyme and the buffer are at least the hydrophilic polymer.
It has a configuration which is separated by. In a preferred embodiment of the present invention, the reaction layer includes the buffer and the hydrophilicity-enhancing agent.
A layer composed of molecules, and an enzyme and a hydrophilic polymer in contact with the layer.
And at least two layers, both of which are hydrophilic
Conductive polymers are different substances and are formed on the top
The hydrophilic polymer of the layer to be formed
Soluble in an organic solvent that does not dissolve the polymer,
Element and buffer are separated by the amphiphilic polymer.
You. In another preferred aspect of the present invention, the reaction layer is made of the enzyme and a hydrophilic polymer, and is in contact with the electrode system.
Layer, comprising a buffer and an amphipathic lipid, formed on said layer.
And at least two layers, wherein the amphipathic
Lipids are soluble in organic solvents that do not dissolve the hydrophilic polymer
Wherein the enzyme and the buffer are combined with the amphipathic lipid.
Separated by hydrophilic polymer. Preferred of the present invention
In another embodiment, the reaction layer is hydrophilic with the buffer.
A layer made of a polymer and in contact with the electrode system;
From lipid-modifying enzymes soluble in organic solvents that do not dissolve molecules
From at least two layers with the layer formed on the above layer
And the enzyme and the buffer are separated by the hydrophilic polymer.
Separated .

【0008】本発明のバイオセンサは、反応層が電子受
容体を含むことが好ましい。さらに、本発明の好ましい
態様において、緩衝剤を含む層および酵素を含む層より
外側に位置し、脂質、特に両親媒性脂質からなる層を有
する。また、他の態様において、電極系に接し、本質的
に親水性高分子からなる層を有する。
[0008] In the biosensor of the present invention, the reaction layer has an electron receiving surface.
It is preferred to include a container. Further, in a preferred embodiment of the present invention, it has a layer that is located outside the layer containing a buffer and the layer containing an enzyme and is composed of a lipid, particularly an amphipathic lipid. Also, in other embodiments, contact with the electrode system, that have a layer consisting essentially of a hydrophilic polymer.

【0009】本発明バイオセンサの製造方法は、また絶
縁性の基板上に設けられた測定極と対極を有する電極
系、および前記電極系上に電極系と接して形成された反
応層からなり、前記反応層が、酵素と親水性高分子から
なる層と、緩衝剤を含む層との少なくとも二層からなる
バイオセンサの製造方法であって、前記基板上に前記電
極系に接して水を媒体として酵素と親水性高分子からな
る第1の層を形成する工程、前記親水性高分子を溶解し
ない有機溶媒を媒体として第1の層上に緩衝剤を含む第
2の層を形成する工程を有する。ここにおいて、好まし
い一態様においては、第1の層を形成する工程が、酵素
および親水性高分子を溶解した水溶液を基板上に展開
し、乾燥することからなり、第2の層を形成する工程
が、脂質の有機溶媒溶液に緩衝剤を分散した液を第1の
層上に展開し、乾燥することからなる。また、他の態様
においては、第1の層を形成する工程が、酵素および親
水性高分子を溶解した水溶液を基板上に展開し、乾燥す
ることからなり、第2の層を形成する工程が、親水性高
分子の有機溶媒溶液に緩衝剤を分散した液を第1の層上
に展開し、乾燥することからなる。
The method for producing a biosensor according to the present invention further comprises an electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, A method for producing a biosensor, in which the reaction layer comprises at least two layers of a layer comprising an enzyme and a hydrophilic polymer, and a layer comprising a buffer, wherein water is applied to the electrode system on the substrate in contact with the electrode system. Forming a first layer comprising an enzyme and a hydrophilic polymer as a medium, and forming a second layer containing a buffer on the first layer using an organic solvent which does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium. Have. Here, in a preferred embodiment, the step of forming the first layer comprises spreading an aqueous solution in which an enzyme and a hydrophilic polymer are dissolved on a substrate and drying the substrate, and forming the second layer. Comprises developing a liquid in which a buffer is dispersed in a lipid organic solvent solution on the first layer and drying. In another aspect, the step of forming the first layer comprises spreading an aqueous solution in which an enzyme and a hydrophilic polymer are dissolved on a substrate and drying the substrate, and the step of forming the second layer is carried out. Developing a liquid in which a buffer is dispersed in an organic solvent solution of a hydrophilic polymer on the first layer, and drying.

【0010】さらに、本発明は、絶縁性の基板上に設け
られた測定極と対極を有する電極系、および前記電極系
上に電極系と接して形成された反応層からなり、前記反
応層が、酵素と親水性高分子からなる層と、緩衝剤を含
む層との少なくとも二層からなるバイオセンサの製造方
法であって、前記基板上に前記電極系に接して水を媒体
として緩衝剤と親水性高分子からなる第1の層を形成す
る工程、前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒を媒体
として第1の層上に酵素と親水性高分子からなる第2の
層を形成する工程を有するバイオセンサの製造方法を提
供する。ここで、前記酵素および親水性高分子を溶解し
た水溶液がさらに電子受容体を溶解していることが好ま
しい。また、前記第2の層上に、さらに脂質の有機溶媒
溶液を展開し、乾燥することにより第3の層を形成する
工程を有することが好ましい。
Further, the present invention comprises an electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is formed. A method for producing a biosensor comprising at least two layers of a layer comprising an enzyme and a hydrophilic polymer, and a layer comprising a buffer, wherein the buffer is in contact with the electrode system on the substrate using water as a medium. A step of forming a first layer made of a hydrophilic polymer, and a step of forming a second layer made of an enzyme and a hydrophilic polymer on the first layer using an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium A method for producing a biosensor having: Here, it is preferable that the aqueous solution in which the enzyme and the hydrophilic polymer are dissolved further dissolves the electron acceptor. Further, it is preferable that the method further includes a step of forming a third layer by further developing and drying an organic solvent solution of lipid on the second layer.

【0011】[0011]

【作用】本発明のバイオセンサは、前記のように、基板
の電極系上に電極系と接して形成された反応層が、少な
くとも親水性高分子と酵素と緩衝剤を含み、かつ酵素
緩衝剤が親水性高分子あるいはさらに両親媒性脂質によ
分離されている構成を有する。そして反応層中に緩衝
剤を含むことから、試料液のpHが最も高い酵素活性が
得られるpHと一致しない場合でも、センサに供給され
た試料液が反応層中の緩衝剤に達することによって、試
料液のpHを最も高い酵素活性の得られる値に自動的に
調整される。従って、試料液をあらかじめ緩衝液などで
pH調整する必要がなく、簡易な操作で測定が可能とな
る。さらに、酵素層と緩衝剤を分離することにより、バ
イオセンサの吸湿による緩衝剤と酵素の部分的な混合、
およびそれによる化学的相互作用による酵素活性の低下
を防ぐことができ、バイオセンサの保存時においては酵
素を安定な条件下に保つことができる。
According to the biosensor of the present invention, as described above, the reaction layer formed on the electrode system of the substrate in contact with the electrode system contains at least a hydrophilic polymer, an enzyme and a buffer ,
The buffer is based on hydrophilic polymers or even amphiphilic lipids.
Ri has the configuration that is separated. And, since the reaction layer contains a buffer, even when the pH of the sample solution does not match the pH at which the highest enzyme activity is obtained, the sample solution supplied to the sensor reaches the buffer in the reaction layer, The pH of the sample solution is automatically adjusted to a value at which the highest enzyme activity is obtained. Therefore, it is not necessary to adjust the pH of the sample solution with a buffer solution or the like in advance, and the measurement can be performed by a simple operation. Furthermore, by separating the enzyme layer and the buffer, partial mixing of the buffer and the enzyme due to moisture absorption of the biosensor,
In addition, it is possible to prevent a decrease in enzyme activity due to chemical interaction, and to keep the enzyme under stable conditions during storage of the biosensor.

【0012】本発明のバイオセンサにおいて、緩衝剤を
含む層と酵素を含む層とが互いに接している構成におい
ても、両層の親水性高分子は互いに異なるものとし、か
つ上側に形成される層の高分子は、その下側に形成され
る高分子を溶解しない有機溶媒に可溶性の高分子とする
ことにより、バイオセンサの製造時における緩衝剤と酵
素との直接的な接触をなくすことができる。このような
構成のバイオセンサは、以下の製造方法によって得るこ
とができる。その1つは、絶縁性基板上に電極系に接し
て、水を媒体として酵素と親水性高分子からなる第1の
層を形成する工程、前記親水性高分子を溶解しない有機
溶媒を媒体として第1の層上に緩衝剤を含む第2の層を
形成する工程を有する製造方法である。また、他の1つ
は、絶縁性基板上に電極系に接して、水を媒体として緩
衝剤と親水性高分子からなる第1の層を形成する工程、
前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒を媒体として第
1の層上に酵素と親水性高分子からなる第2の層を形成
する工程を有する製造方法である。
In the biosensor of the present invention, even when the layer containing a buffer and the layer containing an enzyme are in contact with each other, the hydrophilic polymers in both layers are different from each other, and the layers formed on the upper side are different. The polymer can be dissolved in an organic solvent that does not dissolve the polymer formed thereunder, thereby eliminating direct contact between the buffer and the enzyme during the production of the biosensor. . The biosensor having such a configuration can be obtained by the following manufacturing method. One is a step of forming a first layer made of an enzyme and a hydrophilic polymer using water as a medium by contacting the electrode system on an insulating substrate, using an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium. A manufacturing method including a step of forming a second layer containing a buffer agent on the first layer. Another one is a step of forming a first layer made of a buffer and a hydrophilic polymer by using water as a medium, in contact with the electrode system on the insulating substrate;
A production method comprising a step of forming a second layer comprising an enzyme and a hydrophilic polymer on a first layer using an organic solvent which does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium.

【0013】本発明のバイオセンサは、反応層の表面
に、試料溶液の反応層への侵入を容易にする脂質を含む
層を有することが好ましい。脂質としては、以下の実施
例に用いるレシチンの他、ホスファチジルセリン、ホス
ファチジルエタノールアミン等のリン脂質で、両親媒性
脂質が好ましい。さらに、反応層を形成するための親水
性高分子としては、以下の実施例に用いるカルボキシメ
チルセルロース、ポリビニルピロリドンの他、ポリビニ
ルアルコール、水溶性セルロース誘導体、特にエチルセ
ルロース、ヒドロキシプロピルセルロース;ゼラチン、
ポリアクリル酸およびその塩、デンプンおよびその誘導
体、無水マレイン酸およびその塩、ポリアクリルアミ
ド、メタクリレート樹脂、ポリ2ーヒドロキシエチルメ
タクリレートなどを用いることができる。
The biosensor of the present invention preferably has, on the surface of the reaction layer, a layer containing a lipid that facilitates the penetration of the sample solution into the reaction layer. As the lipid, in addition to lecithin used in the following examples, phospholipids such as phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine, and amphiphilic lipids are preferable. Further, as the hydrophilic polymer for forming the reaction layer, in addition to carboxymethylcellulose and polyvinylpyrrolidone used in the following examples, polyvinyl alcohol, water-soluble cellulose derivatives, particularly ethylcellulose, hydroxypropylcellulose; gelatin,
Polyacrylic acid and its salts, starch and its derivatives, maleic anhydride and its salts, polyacrylamide, methacrylate resins, poly-2-hydroxyethyl methacrylate, and the like can be used.

【0014】また、以下の実施例では、測定極と対極の
みの二極電極系について述べるが、参照極を加えた三電
極方式にすれば、より正確な測定が可能である。さら
に、電子受容体としては、以下の実施例に示すフェリシ
アン化カリウム以外に、p−ベンゾキノン、フェナジン
メトサルフェート、フェロセンなども使用できる。一
方、緩衝剤としては、リン酸塩のほか、クエン酸塩を用
いた緩衝剤など、酵素の最も高い酵素活性が得られるp
Hを得る緩衝剤を自由に用いることができる。
In the following embodiments, a bipolar electrode system having only a measurement electrode and a counter electrode will be described. However, a three-electrode system including a reference electrode enables more accurate measurement. Further, as the electron acceptor, p-benzoquinone, phenazine methosulfate, ferrocene and the like can be used in addition to potassium ferricyanide shown in the following examples. On the other hand, a buffer such as a buffer using citrate in addition to phosphate can be used as a buffer to obtain the highest enzyme activity of the enzyme.
A buffer for obtaining H can be used freely.

【0015】さらに、本発明は、フルクトースセンサ、
乳酸センサおよびグルコースセンサの他アルコールセン
サ、スクロールセンサ、コレステロールセンサなど酵素
の関与する反応系に広く用いることができ、この場合、
酵素としてはフルクトースデヒドロゲナーゼ、乳酸オキ
シダーゼ、グルコースオキシダーゼ以外に、定量しよう
とする特定物質に応じて、アルコールオキシダーゼ、乳
酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コ
レステロールデヒドロゲナーゼ、キサンチンオキシダー
ゼ、アミノ酸オキシダーゼ等を用いることができる。本
発明のバイオセンサは、種々の生体試料中の特定成分に
ついて、迅速かつ高精度な定量を簡便に実施することが
でき、また長期の保存にも耐えうるので、食品の品質管
理や臨床検査においてその利用価値はきわめて大きい。
Further, the present invention provides a fructose sensor,
In addition to lactic acid sensors and glucose sensors, alcohol sensors, scroll sensors, and cholesterol sensors can be widely used in enzyme-related reaction systems. In this case,
As the enzyme, besides fructose dehydrogenase, lactate oxidase and glucose oxidase, alcohol oxidase, lactate dehydrogenase, cholesterol oxidase, cholesterol dehydrogenase, xanthine oxidase, amino acid oxidase and the like can be used according to the specific substance to be quantified. The biosensor of the present invention can easily and quickly perform high-precision quantification of specific components in various biological samples, and can withstand long-term storage. Its utility value is extremely large.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。 [実施例1]バイオセンサの一例として、フルクトース
センサについて説明する。図1は本発明のバイオセンサ
ーの一実施例として作製したフルクトースセンサのうち
カバーおよびスペーサを除いた縦断面図であり、図2は
反応層を除いたフルクトースセンサの分解斜視図であ
る。1はポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性の
基板を示す。この基板1上に、スクリーン印刷により銀
ペーストを印刷してリード2、3を形成してある。基板
1上には、さらに樹脂バインダーを含む導電性カーボン
ペーストを印刷することにより、測定極4と対極5を含
む検出電極系、および絶縁性ペーストを印刷することに
より絶縁層6を形成してある。絶縁層6は、測定極4お
よび対極5の露出部分の面積を一定とし、かつリードを
部分的に覆っている。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples. [Example 1] A fructose sensor will be described as an example of a biosensor. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fructose sensor manufactured as one embodiment of the biosensor of the present invention, excluding a cover and a spacer, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the fructose sensor excluding a reaction layer. Reference numeral 1 denotes an insulating substrate made of polyethylene terephthalate. On the substrate 1, leads 2 and 3 are formed by printing silver paste by screen printing. On the substrate 1, a conductive carbon paste containing a resin binder is further printed to form a detection electrode system including the measurement electrode 4 and the counter electrode 5, and an insulating layer 6 is formed by printing an insulating paste. . The insulating layer 6 keeps the areas of the exposed portions of the measurement electrode 4 and the counter electrode 5 constant and partially covers the leads.

【0017】このようにして電極部分を作製した後、電
極系上には、酵素フルクトースデヒドロゲナーゼ(EC
1.1.99.11;以下FDHと略す)および電子受
容体であるフェリシアン化カリウムを親水性高分子カル
ボキシメチルセルロースのナトリウム塩(以下CMCと
略す)の0.5wt%水溶液に溶解させた混合水溶液を滴
下し、40℃の温風乾燥器中で10分間乾燥させること
により、FDH−フェリシアン化カリウム−CMC層7
を形成してある。このFDH−フェリシアン化カリウム
−CMC層7上へ、分散剤としてレシチンの0.5wt%
トルエン溶液中に、緩衝剤であるリン酸−カリウム、リ
ン酸二カリウムの微結晶を分散させたものを滴下し、乾
燥させることによって緩衝剤−レシチン層8が形成され
る。層8の形成に用いた溶媒トルエンは、下層のCMC
を溶解しないから、層8の緩衝剤と層7の酵素との直接
的な接触はない。また、レシチンのような両親媒性脂質
の層を反応層表面に形成することにより、反応層への外
部からの試料溶液の侵入を容易にさせることができる。
以上のようにしてフルクトースセンサの反応層が形成さ
れる。このように親水性高分子、酵素および電子受容体
の混合溶液を一度に滴下し、乾燥させることによって製
造工程を簡略化させることができる。また、乾燥時の温
度範囲としては、酸素の失活がみられず、かつ短時間で
乾燥可能な温度である20℃から80℃の範囲が適して
いる。
After the electrode portion has been prepared in this way, the enzyme fructose dehydrogenase (EC
1.1.99.11; hereinafter abbreviated as FDH) and a mixed aqueous solution obtained by dissolving potassium ferricyanide as an electron acceptor in a 0.5 wt% aqueous solution of a sodium salt of a hydrophilic polymer carboxymethylcellulose (hereinafter abbreviated as CMC). The FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7 is dropped and dried for 10 minutes in a warm air dryer at 40 ° C.
Is formed. On this FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7, 0.5 wt% of lecithin as a dispersant
A buffer-lecithin layer 8 is formed by dropping a dispersion of microcrystals of phosphate-potassium phosphate and dipotassium phosphate, which are buffer agents, in a toluene solution and drying. The solvent toluene used for forming the layer 8 was CMC of the lower layer.
There is no direct contact between the buffer of layer 8 and the enzyme of layer 7 Further, by forming an amphipathic lipid layer such as lecithin on the surface of the reaction layer, it is possible to easily invade the sample solution from the outside into the reaction layer.
As described above, the reaction layer of the fructose sensor is formed. As described above, the manufacturing process can be simplified by dripping the mixed solution of the hydrophilic polymer, the enzyme, and the electron acceptor at once and drying. Further, as a temperature range for drying, a range of 20 ° C. to 80 ° C., which is a temperature at which no deactivation of oxygen is observed and which can be dried in a short time, is suitable.

【0018】上記のようにして反応層を形成した後、カ
バー14およびスペーサー13を図2中、一点鎖線で示
すような位置関係をもって接着することにより、フルク
トースセンサが完成する。このバイオセンサは、試料液
をセンサ先端の試料供給孔15に接触させるだけの簡易
操作で、試料液は容易に反応層部分へ導入される。試料
液の供給量はカバー14とスペーサー13によって生じ
る空間容積に依存するため、あらかじめ定量する必要は
ない。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、精度の高い測定が可能となる。なお、図2
中、16はカバー14に設けた空気孔である。ここで、
カバー14およびスペーサー13に透明な高分子材料を
用いると、反応層の状態や試料液の導入状況を外部から
容易に観察することができる。
After forming the reaction layer as described above, the fructose sensor is completed by bonding the cover 14 and the spacer 13 in a positional relationship shown by a dashed line in FIG. In this biosensor, the sample liquid is easily introduced into the reaction layer portion by a simple operation of merely bringing the sample liquid into contact with the sample supply hole 15 at the sensor tip. Since the supply amount of the sample liquid depends on the space volume generated by the cover 14 and the spacer 13, it is not necessary to determine the supply amount in advance. Furthermore, evaporation of the sample liquid during measurement can be minimized, and highly accurate measurement can be performed. Note that FIG.
Reference numeral 16 denotes an air hole provided in the cover 14. here,
When a transparent polymer material is used for the cover 14 and the spacer 13, the state of the reaction layer and the state of introduction of the sample solution can be easily observed from the outside.

【0019】こうして作製したフルクトースセンサに、
試料液としてフルクトース標準液3μlを試料供給孔よ
り供給し、2分後に対極を基準にして測定極にアノード
方向へ+0.5Vのパルス電圧を印加し、5秒後の電流
値を測定した。試料液が反応層へ到達すると、緩衝剤−
レシチン層8を溶解して望ましいpHとなり、引続きF
DH−フェリシアン化カリウム−CMC層7を溶解し
た。試料液中のフルクトースは、FDHによって酸化さ
れ、そこで移動した電子によってフェリシアン化カリウ
ムがフェロシアン化カリウムに還元される。次に、上記
のパルス電圧の印加により、生成したフェロシアン化カ
リウムの酸化電流が得られ、この電流値は基質であるフ
ルクトースの濃度に対応する。このフルクトースセンサ
に用いた酵素は、pH=4.5で酵素活性がほぼ最大値
を示す(37℃)が、フルクトース標準液はほぼ中性で
あるから、試料液が緩衝剤−レシチン層8に達し、試料
液のpHが4.5になることで、酵素活性を最大限に引
き出すことが可能となる。また、緩衝剤と酵素を分離す
ることでセンサの保存特性を向上させることができる。
The fructose sensor thus manufactured has
3 μl of a standard fructose solution was supplied as a sample solution from the sample supply hole, and after 2 minutes, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the measurement electrode in the anode direction with reference to the counter electrode, and the current value was measured after 5 seconds. When the sample solution reaches the reaction layer, a buffer-
The lecithin layer 8 is dissolved to reach a desired pH, and
The DH-potassium ferricyanide-CMC layer 7 was dissolved. Fructose in the sample solution is oxidized by FDH, and the transferred electrons reduce potassium ferricyanide to potassium ferrocyanide. Next, by the application of the pulse voltage, an oxidation current of the generated potassium ferrocyanide is obtained, and this current value corresponds to the concentration of fructose as a substrate. The enzyme used in this fructose sensor shows almost the maximum enzyme activity at pH = 4.5 (37 ° C.), but the fructose standard solution is almost neutral. When the pH of the sample solution reaches 4.5, the enzyme activity can be maximized. Further, by separating the buffer from the enzyme, the storage characteristics of the sensor can be improved.

【0020】このようにして作製したフルクトースセン
サによって得られたフルクトース標準溶液に対する応答
は、フルクトース濃度に対して直線性を示し、長期の保
存後も前記の特性を維持することができた。なお、上記
実施例において、緩衝剤−レシチン層8の代りに、下層
のCMCを溶解しない有機溶媒に可溶な親水性高分子、
例えばポリビニルピロリドンのエタノール溶液に緩衝剤
を分散させた液を展開し、乾燥することにより緩衝剤ー
親水性高分子層を形成してもよい。
The response to the fructose standard solution obtained by the fructose sensor produced in this way showed linearity with respect to the fructose concentration, and the above characteristics could be maintained after long-term storage. In the above example, instead of the buffer-lecithin layer 8, a hydrophilic polymer soluble in an organic solvent that does not dissolve the lower layer CMC,
For example, a buffer-hydrophilic polymer layer may be formed by developing a solution in which a buffer is dispersed in an ethanol solution of polyvinylpyrrolidone and drying the solution.

【0021】[実施例2]ポリエチレンテレフタレート
からなる絶縁性基板上に、実施例1と同様にしてスクリ
ーン印刷により測定極4と対極5からなる電極系を形成
する。この電極系上へ、CMCの0.5wt%水溶液を滴
下し、乾燥させてCMC層を形成する。次に、このCM
C層を覆うように、酵素FDHと電子受容体フェリシア
ン化カリウムの水溶液を展開し、乾燥させてFDH−フ
ェリシアン化カリウム−CMC層7を形成する。この場
合、CMCとFDH並びにフェリシアン化カリウムは部
分的に混合された状態で厚さ数ミクロンの薄膜状となっ
ている。すなわち、CMC層上に前記水溶液を滴下する
と、最初に形成したCMC層は一度溶解し、その後の乾
燥過程で酵素などと混合された形で層7を形成する。し
かし、攪拌等をともなわないため完全な混合状態とはな
らず、電極系表面はCMCのみによって被覆された状態
となる。こうして、酵素および電子受容体などが電極系
表面に接触しないために、電極系表面へのタンパク質の
吸着や、フェリシアン化カリウムのような酸化能を有す
る物質の化学的作用による電極系の特性変化が起こり難
くなるもの考えられ、その結果、高精度なセンサ応答を
有するセンサ得ることができる。
Example 2 An electrode system consisting of a measuring electrode 4 and a counter electrode 5 is formed on an insulating substrate made of polyethylene terephthalate by screen printing in the same manner as in Example 1. A 0.5 wt% aqueous solution of CMC is dropped on this electrode system and dried to form a CMC layer. Next, this CM
An aqueous solution of the enzyme FDH and the electron acceptor potassium ferricyanide is developed so as to cover the C layer, and dried to form the FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7. In this case, CMC, FDH and potassium ferricyanide are partially mixed to form a thin film having a thickness of several microns. That is, when the aqueous solution is dropped on the CMC layer, the CMC layer formed first is dissolved once, and the layer 7 is formed in a state of being mixed with an enzyme or the like in a subsequent drying process. However, since no stirring or the like is involved, a completely mixed state is not obtained, and the surface of the electrode system is in a state covered with only CMC. In this way, since the enzyme and electron acceptor do not come into contact with the electrode system surface, adsorption of proteins to the electrode system surface and changes in the characteristics of the electrode system due to the chemical action of oxidizing substances such as potassium ferricyanide occur. As a result, a sensor having a highly accurate sensor response can be obtained.

【0022】さらに、このFDH−フェリシアン化カリ
ウム−CMC層7を完全に覆うようにして、親水性高分
子ポリビニルピロリドン(以下PVPと略す)の0.5
wt%エタノール溶液に緩衝剤であるリン酸−カリウム、
リン酸二カリウムの微結晶を分散させたものを滴下し、
乾燥させることにより、緩衝剤−PVP層10を形成す
る。層10の形成に用いたエタノールは、下層のCMC
を溶解しないから、層7の酵素と層10の緩衝剤との直
接的接触はない。この緩衝剤−PVP層10上へ、レシ
チンの0.5wt%トルエン溶液を滴下し、乾燥させるこ
とによってレシチン層9を形成する。以上のようにして
フルクトースセンサの反応層が形成される。このように
して得られたフルクトースセンサの構造を図3に示す。
Further, the FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7 is completely covered with 0.5 μm of a hydrophilic polymer polyvinylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as PVP).
wt-% ethanol solution in buffer-potassium phosphate,
Dropping a dispersion of dipotassium phosphate microcrystals,
By drying, the buffer-PVP layer 10 is formed. The ethanol used to form layer 10 was the CMC of the lower layer.
There is no direct contact between the enzyme in layer 7 and the buffer in layer 10. A lecithin 0.5 wt% toluene solution is dropped on the buffer-PVP layer 10 and dried to form the lecithin layer 9. As described above, the reaction layer of the fructose sensor is formed. FIG. 3 shows the structure of the fructose sensor thus obtained.

【0023】上記の反応層を形成した基板に、実施例1
と同様に、スペーサー11およびカバー12を組み合わ
せることによりフルクトースセンサが完成する。緩衝剤
−PVP層10を設けることによって、果肉などの固形
成分を含む果汁などの液体を試料液とした場合には、緩
衝剤−PVP層によって、前記固形成分が電極表面へ吸
着するなどによりセンサの応答に影響を与えるのを防ぐ
ことができ、同時に試料液のpHを酵素活性が最大にな
るpHにすることができる。このようにして作製された
フルクトースセンサは、迅速かつ高精度な応答を示し、
また実施例1同様、緩衝剤と酵素が分離されていること
によりすぐれた保持特性を有する。
On the substrate on which the above-mentioned reaction layer was formed, Example 1
Similarly, the fructose sensor is completed by combining the spacer 11 and the cover 12. When a liquid such as juice containing solid components such as pulp is used as a sample liquid by providing the buffer-PVP layer 10, the buffer-PVP layer allows the solid components to be adsorbed to the electrode surface and the like to be used as a sensor. Of the sample solution can be prevented, and at the same time, the pH of the sample solution can be adjusted to the pH at which the enzyme activity is maximized. The fructose sensor produced in this way shows a quick and accurate response,
As in Example 1, the buffer and the enzyme have excellent retention characteristics due to the separation.

【0024】[実施例3]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。ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性基板上に、実施例1と同様に
してスクリーン印刷により図1に示した電極部分と同じ
電極系を形成する。このようにして電極部分を作製した
後、CMCの0.5wt%水溶液に緩衝剤であるリン酸
一カリウム、リン酸二カリウムを溶解させたものを滴下
し、乾燥させ、緩衝剤−CMC層を形成する。次に、こ
の緩衝剤−CMC層を覆うように、酵素として脂質修飾
グルコースオキシダーゼ(以下脂質修飾GODと略す)
と電子受容体のフェリシアン化カリウムとをエタノール
中に分散した溶液を展開し、乾燥させて脂質修飾GOD
−フェリシアン化カリウム層を形成する。前記のように
して反応層を形成した後、実施例1と同様にスペーサー
13およびカバー14と一体化しグルコースセンサを構
成する。上記の脂質修飾GODは、両親媒性脂質DC−
3−12Lを水中に分散した溶液にグルコースオキシダ
ーゼ(東洋紡製)を添加し、4℃で1.5日放置後、凍
結乾燥して得られたものである。この脂質修飾GOD
は、有機溶媒中に凝集することなく容易に分散可能で、
しかも水に対しても可溶である。
Embodiment 3 As an example of a biosensor,
The glucose sensor will be described. On the insulating substrate made of polyethylene terephthalate, the same electrode system as the electrode portion shown in FIG. 1 is formed by screen printing in the same manner as in Example 1. After preparing the electrode portion in this manner, a solution in which monopotassium phosphate and dipotassium phosphate as a buffer are dissolved in a 0.5 wt% aqueous solution of CMC is dropped and dried, and the buffer-CMC layer is formed. Form. Next, lipid-modified glucose oxidase (hereinafter abbreviated as lipid-modified GOD) is used as an enzyme so as to cover the buffer-CMC layer.
And a solution in which potassium ferricyanide as an electron acceptor is dispersed in ethanol is developed and dried to obtain lipid-modified GOD.
Forming a potassium ferricyanide layer; After forming the reaction layer as described above, the glucose sensor is integrated with the spacer 13 and the cover 14 as in the first embodiment. The above lipid-modified GOD is an amphiphilic lipid DC-
It is obtained by adding glucose oxidase (manufactured by Toyobo) to a solution in which 3-12 L is dispersed in water, leaving it at 4 ° C. for 1.5 days, and then freeze-drying. This lipid-modified GOD
Can be easily dispersed without aggregation in organic solvents,
Moreover, it is soluble in water.

【0025】[実施例4]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。ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性基板上に、実施例1と同様に
してスクリーン印刷により図1に示した電極部分と同じ
電極系を形成する。このようにして電極部分を作製した
後、CMC0.5wt%水溶液に緩衝剤であるリン酸一
カリウム、リン酸二カリウムと、電子受容体としてフェ
リシアン化カリウムを溶解させたものを滴下し、乾燥さ
せ、緩衝剤−フェリシアン化カリウム−CMC層を形成
する。次に、この緩衝剤−フェリシアン化カリウム−C
MC層を覆うようにして、酵素として、脂質修飾GOD
のベンゼン溶液を展開し、乾燥させて脂質修飾GOD層
を形成する。前記のようにして反応層を形成した後、実
施例1と同様にスペーサー13およびカバー14と一体
化しグルコースセンサを構成する。
Embodiment 4 As an example of a biosensor,
The glucose sensor will be described. On the insulating substrate made of polyethylene terephthalate, the same electrode system as the electrode portion shown in FIG. 1 is formed by screen printing in the same manner as in Example 1. After preparing the electrode portion in this way, a solution in which monopotassium phosphate and dipotassium phosphate as buffering agents and potassium ferricyanide as an electron acceptor are dissolved in a 0.5 wt% aqueous solution of CMC is dropped and dried. Form buffer-potassium ferricyanide-CMC layer. Next, the buffer-potassium ferricyanide-C
Lipid-modified GOD as an enzyme so as to cover the MC layer
Is developed and dried to form a lipid-modified GOD layer. After forming the reaction layer as described above, the glucose sensor is integrated with the spacer 13 and the cover 14 as in the first embodiment.

【0026】なお、上記実施例における電極部分を、ス
パッタ等を用いて白金で形成した場合、電子受容体とし
て用いたフェリシアン化カリウムは必要ではなく、この
場合酵素反応によって基質溶液中の酸素がグルコース濃
に比例して還元されて生成した過酸化水素を、前記白
金電極で検出し、グルコース濃度を定量することができ
る。
When the electrode portion in the above embodiment is formed of platinum by sputtering or the like, potassium ferricyanide used as an electron acceptor is not required. In this case, oxygen in the substrate solution is reduced by glucose reaction due to enzymatic reaction.
Hydrogen peroxide produced by reduction in proportion to the degree can be detected by the platinum electrode, and the glucose concentration can be quantified.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、試料液の
水素イオン濃度をあらかじめ調整することなく、酵素の
特性に応じた最適な水素イオン濃度を自動的に設定する
ことができる。その結果、より短時間で高精度な測定の
できるバイオセンサが得られる。また、酵素と緩衝剤を
分離することにより、バイオセンサの吸湿による緩衝剤
と酵素の部分的な混合とそれによる化学的相互作用によ
る酵素活性の低下を防ぐことができ、その結果、長期の
保存後も初期活性を維持することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to automatically set the optimum hydrogen ion concentration according to the characteristics of the enzyme without previously adjusting the hydrogen ion concentration of the sample solution. As a result, a biosensor capable of performing highly accurate measurement in a shorter time can be obtained. In addition, by separating the enzyme and the buffer, it is possible to prevent a partial mixing of the buffer and the enzyme due to the moisture absorption of the biosensor, thereby preventing a decrease in the enzyme activity due to a chemical interaction. Thereafter, the initial activity can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1におけるバイオセンサの要部
構成を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a configuration of a main part of a biosensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同バイオセンサの反応層を除いた分解斜視図で
ある。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the biosensor excluding a reaction layer.

【図3】本発明の実施例2におけるバイオセンサの要部
構成を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating a configuration of a main part of a biosensor according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性の基板 2、3 リード 4 測定極 5 対極 6 絶縁層 7 FDHーフェリシアン化カリウムーCMC層 8 緩衝剤ーレシチン層 9 レシチン層 10 緩衝剤ーPVP層 13 スペーサ 14 カバー 15 試料供給孔 16 空気孔 Reference Signs List 1 Insulating substrate 2, 3 Lead 4 Measurement electrode 5 Counter electrode 6 Insulating layer 7 FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 8 Buffer-lecithin layer 9 Lecithin layer 10 Buffer-PVP layer 13 Spacer 14 Cover 15 Sample supply hole 16 Air hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤澤 里子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 南海 史朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−114747(JP,A) 特開 平6−94672(JP,A) 特開 平5−196595(JP,A) 特開 平5−119013(JP,A) 特開 平6−109692(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/327 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Riko Fujisawa 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Shiro Nankai 1006 Odaka Kadoma Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-1-114747 (JP, A) JP-A-6-94672 (JP, A) JP-A-5-196595 (JP, A) JP-A-5-119013 (JP, A) JP-A-6-109692 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/327

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁性の基板、前記基板上に設けられた
測定極と対極を有する電極系、および少なくとも親水性
高分子と酵素と緩衝剤を含み、前記電極系上に電極系と
接して形成された水溶性の反応層からなり、前記反応層
が、前記緩衝剤と親水性高分子からなる層と、前記の層
に接して酵素と親水性高分子からなる層との少なくとも
二層からなり、両層の親水性高分子は互いに異なる物質
であり、かつ上側に形成される層の親水性高分子は、そ
の下側に形成される親水性高分子を溶解しない有機溶媒
に可溶性であって、かつ前記酵素と緩衝剤とが前記両親
水性高分子により分離されているバイオセンサ。
1. An insulating substrate, an electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on the substrate, and at least a hydrophilic substrate
A polymer, an enzyme and a buffer, and an electrode system on the electrode system.
A water-soluble reaction layer formed in contact with the reaction layer;
Is a layer comprising the buffer and a hydrophilic polymer, and the layer
At least the enzyme and the layer composed of the hydrophilic polymer in contact with
It consists of two layers, and the hydrophilic polymers in both layers are different materials
And the hydrophilic polymer of the layer formed on the upper side is
Organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer formed underneath
Soluble in water and the enzyme and buffer
Biosensor separated by aqueous polymer .
【請求項2】 絶縁性の基板、前記基板上に設けられた
測定極と対極を有する電極系、および少なくとも親水性
高分子と酵素と緩衝剤を含み、前記電極系上に電極系と
接して形成された水溶性の反応層からなり、前記反応層
が、前記酵素と親水性高分子からなり前記電極系に接す
る層と、緩衝剤と両親媒性脂質からなり前記の層上に形
成された層との少なくとも二層からなり、前記両親媒性
脂質は、前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒に可溶
性であって、かつ前記酵素と緩衝剤とが前記両親媒性脂
質と親水性高分子により分離されているバイオセンサ。
2. An insulating substrate, provided on the substrate.
An electrode system having a measuring electrode and a counter electrode, and at least hydrophilic
A polymer, an enzyme and a buffer, and an electrode system on the electrode system.
A water-soluble reaction layer formed in contact with the reaction layer;
Is composed of the enzyme and a hydrophilic polymer and is in contact with the electrode system.
Layer, comprising a buffer and an amphipathic lipid, formed on said layer.
And at least two layers, wherein the amphipathic
Lipids are soluble in organic solvents that do not dissolve the hydrophilic polymer
And the enzyme and the buffer are the amphiphilic fats.
Biosensors separated by quality and hydrophilic polymer .
【請求項3】 絶縁性の基板、前記基板上に設けられた
測定極と対極を有する電極系、および少なくとも親水性
高分子と酵素と緩衝剤を含み、前記電極系上に電極系と
接して形成された水溶性の反応層からなり、前記反応層
が、前記緩衝剤と親水性高分子からなり前記電極系に接
する層と、前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒に可
溶性の脂質修飾酵素からなり前記の層上に形成された層
との少なくとも二層からなり、かつ前記酵素と緩衝剤と
が前記親水性高分子により分離されているバイオセン
サ。
3. An insulating substrate provided on the substrate.
An electrode system having a measuring electrode and a counter electrode, and at least hydrophilic
A polymer, an enzyme and a buffer, and an electrode system on the electrode system.
A water-soluble reaction layer formed in contact with the reaction layer;
Is composed of the buffer and a hydrophilic polymer and is in contact with the electrode system.
Layer and an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer.
A layer comprising a soluble lipid-modifying enzyme and formed on said layer
And at least two layers, and said enzyme and buffer
Is separated by the hydrophilic polymer .
【請求項4】 前記反応層が、前記二層の外側に位置
し、脂質からなる層を有する請求項1記載のバイオセン
サ。
4. The reaction layer is located outside the two layers.
The biosensor according to claim 1, further comprising a layer made of lipid .
【請求項5】 一つの層が電子受容体を含む請求項1〜
3のいずれかに記載のバイオセンサ。
5. A method according to claim 1, wherein one layer contains an electron acceptor .
4. The biosensor according to any one of 3 .
【請求項6】 絶縁性の基板上に設けられた測定極と対
極を有する電極系、および前記電極系上に電極系と接し
て形成された反応層からなり、前記反応層が、酵素と親
水性高分子からなる層と、緩衝剤を含む層との少なくと
も二層からなるバイオセンサの製造方法であって、前記
基板上に前記電極系に接して水を媒体として酵素と親水
性高分子からなる第1の層を形成する工程、前記親水性
高分子を溶解しない有機溶媒を媒体として第1の層上に
緩衝剤を含む第2の層を形成する工程を有するバイオセ
ンサの製造方法。
6. An electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is formed of an enzyme and a hydrophilic material. A method for producing a biosensor comprising at least two layers of a layer made of a hydrophilic polymer and a layer containing a buffer, comprising: contacting the electrode system on the substrate with water and using an enzyme and a hydrophilic polymer as a medium. A method for producing a biosensor, comprising: forming a first layer, and forming a second layer containing a buffer on the first layer using an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium.
【請求項7】 絶縁性の基板上に設けられた測定極と対
極を有する電極系、および前記電極系上に電極系と接し
て形成された反応層からなり、前記反応層が、酵素と親
水性高分子からなる層と、緩衝剤を含む層との少なくと
も二層からなるバイオセンサの製造方法であって、前記
基板上に前記電極系に接して水を媒体として緩衝剤と親
水性高分子からなる第1の層を形成する工程、前記親水
性高分子を溶解しない有機溶媒を媒体として第1の層上
に酵素と親水性高分子からなる第2の層を形成する工程
を有するバイオセンサの製造方法。
7. An electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is formed of an enzyme and a hydrophilic material. A method for producing a biosensor comprising at least two layers of a layer made of a hydrophilic polymer and a layer containing a buffer, wherein the buffer and the hydrophilic polymer are in contact with the electrode system on the substrate using water as a medium. Forming a first layer consisting of an enzyme and a hydrophilic polymer on the first layer using an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium. Manufacturing method.
【請求項8】 前記第2の層上に、さらに脂質の有機溶
媒溶液を展開し、乾燥することにより第3の層を形成す
る工程を有する請求項または記載のバイオセンサの
製造方法。
To wherein said second layer on, further expand the organic solvent solution of lipids, a manufacturing method of a biosensor according to claim 6 or 7 comprising the step of forming a third layer by drying.
【請求項9】 絶縁性の基板上に設けられた測定極と対
極を有する電極系、および前記電極系上に電極系と接し
て形成された反応層からなり、前記反応層が酵素と親水
性高分子と緩衝剤からなるバイオセンサの製造法であっ
て、前記基板上に親水性高分子と緩衝剤を含む水溶液を
展開し、乾燥する第1の工程、次に少なくとも酵素を含
む有機溶媒を展開し、乾燥する第2の工程を有するバイ
オセンサの製造方法。
9. An electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer has an enzyme and a hydrophilic property. A method for producing a biosensor comprising a polymer and a buffer, wherein an aqueous solution containing a hydrophilic polymer and a buffer is developed on the substrate, and a first step of drying is performed. A method for producing a biosensor, comprising a second step of developing and drying.
【請求項10】 前記酵素が、脂質修飾酵素である請求
項9記載のバイオセンサの製造方法。
10. The method according to claim 10, wherein the enzyme is a lipid-modifying enzyme.
Item 10. The method for producing a biosensor according to Item 9.
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