JP3370414B2 - Manufacturing method of biosensor - Google Patents
Manufacturing method of biosensorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、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ので
きるバイオセンサの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a biosensor capable of easily and quickly quantifying a specific component in a sample.
【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し得る方式
として、次のようなバイオセンサが提案され、以下のよ
うな製造方法について開示されている(特開平3ー20
2764号公報)。このバイオセンサは、絶縁性の基板
上に形成した電極系上に、親水性高分子と酸化還元酵素
と電子受容体からなる酵素反応層を形成し、前記酸化還
元酵素と電子受容体と試料液との反応に際しての物質濃
度変化を前記電極系で電気化学的に検知することによ
り、前記基質濃度を測定するものである。前記酵素反応
層の作製法としては、電極系上に親水性高分子溶液を塗
布した後に加熱乾燥し、その上に親水性高分子と酸化還
元酵素と電子受容体の混合液を塗布した後に、一定温度
で加熱乾燥して形成する工程が開示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, the following biosensor has been proposed as a method for easily quantifying a specific component in a sample without diluting or stirring the sample solution, and the following manufacturing method is disclosed. (Japanese Patent Laid-Open No. 3-20
2764). In this biosensor, an enzyme reaction layer consisting of a hydrophilic polymer, a redox enzyme and an electron acceptor is formed on an electrode system formed on an insulating substrate, and the redox enzyme, the electron acceptor and the sample solution are formed. The substrate concentration is measured by electrochemically detecting a change in the substance concentration during the reaction with the electrode system. As the method for producing the enzyme reaction layer, a hydrophilic polymer solution is applied onto the electrode system and then dried by heating, and then a mixed solution of a hydrophilic polymer, a redox enzyme and an electron acceptor is applied thereon, A process of forming by heating and drying at a constant temperature is disclosed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のバ
イオセンサの作製方法によると、反応層の作製時に反応
層の表面が平滑性を失うなどして、そのために試料液を
バイオセンサに供給した時に電極上に気泡の生成がみら
れる場合があり、正確な応答が得られないといった課題
を有していた。According to the conventional method for producing a biosensor as described above, the surface of the reaction layer loses smoothness during the production of the reaction layer, and therefore the sample solution is supplied to the biosensor. There was a problem that bubbles might be generated on the electrode at that time, and an accurate response could not be obtained.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、絶縁性の基板上に少なくとも測定極と対
極からなる電極系を設け、前記電極系上に親水性高分子
層を設け、さらに前記親水性高分子層上に酸化還元酵素
を含む溶液を滴下した後、2種以上の温度で乾燥するこ
とによって反応層を形成するバイオセンサの製造方法を
提供するものである。ここで、前記反応層は、親水性高
分子層上に、酸化還元酵素あるいはさらに電子受容体を
含む溶液を滴下した後、乾燥終点の温度を乾燥開始点の
温度より高くする条件下で乾燥することにより形成する
ことが好ましい。また、乾燥開始点の温度が20℃から
40℃の範囲であり、乾燥終点の温度が45℃から10
0℃の範囲であることが好ましい。In order to solve the above problems, the present invention provides an electrode system comprising at least a measurement electrode and a counter electrode on an insulating substrate, and a hydrophilic polymer layer on the electrode system. Provided is a method for producing a biosensor in which a reaction layer is formed by further providing a solution containing an oxidoreductase on the hydrophilic polymer layer and then drying the solution at two or more temperatures. Here, the reaction layer is dried under the condition that the temperature of the drying end point is higher than the temperature of the drying start point after dropping a solution containing an oxidoreductase or an electron acceptor on the hydrophilic polymer layer. It is preferably formed by The temperature at the drying start point is in the range of 20 ° C to 40 ° C, and the temperature at the drying end point is 45 ° C to 10 ° C.
It is preferably in the range of 0 ° C.
【0005】[0005]
【作用】本発明によれば、反応層の表面の平滑性をより
高めることにより、試料液供給時の気泡の生成確率を極
めて小さくすることができ、その結果高い信頼性を有す
るバイオセンサを得ることができる。上記効果は、反応
層中の酸化還元酵素の添加量が多い場合、あるいは電子
受容体を含む時にはその添加量が多い場合、さらには反
応層中にpH緩衝剤を含む構成とした場合においても得
ることができ、種々の反応層構成のバイオセンサに適用
することが可能である。さらに、バイオセンサ作製時に
おける反応層中に含まれる水分量をより低減することが
できるために、高い保存信頼性を有するバイオセンサを
得ることができる。According to the present invention, by further increasing the smoothness of the surface of the reaction layer, it is possible to extremely reduce the probability of generation of bubbles at the time of supplying the sample liquid, and as a result, it is possible to obtain a highly reliable biosensor. be able to. The above effect can be obtained even when the amount of the oxidoreductase added in the reaction layer is large, or when the amount of the electron acceptor contained is large, and when the reaction layer contains a pH buffer. It can be applied to biosensors having various reaction layer configurations. Furthermore, since the amount of water contained in the reaction layer during the production of the biosensor can be further reduced, a biosensor having high storage reliability can be obtained.
【0006】[0006]
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
[実施例1]図1は本発明のバイオセンサの一実施例と
して作製した乳酸センサの反応層を除いた平面図、図2
は同乳酸センサの断面図である。以下に乳酸センサの作
製方法について説明する。ポリエチレンテレフタレート
からなる絶縁性の基板1上に、スクリーン印刷により銀
ペ−ストを印刷しリ−ド2、3を形成する。つぎに、樹
脂バインダーを含む導電性カーボンペーストを用いて電
極系のうち測定極4を、つづいて絶縁性ペーストからな
る絶縁層6を順次印刷形成する。絶縁層6は、測定極4
の露出部分の面積を一定とし、かつリ−ド2、3を部分
的に覆っている。最後に、樹脂バインダーを含む導電性
カーボンペーストを用いて電極系のうち対極5を印刷形
成する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 FIG. 1 is a plan view of a lactate sensor manufactured as an example of the biosensor of the present invention, excluding the reaction layer, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view of the lactate sensor. The method for producing the lactate sensor will be described below. On an insulating substrate 1 made of polyethylene terephthalate, silver paste is printed by screen printing to form leads 2 and 3. Next, using a conductive carbon paste containing a resin binder, the measuring electrode 4 of the electrode system and the insulating layer 6 made of an insulating paste are sequentially formed by printing. The insulating layer 6 is the measurement electrode 4
The area of the exposed portion is constant and the leads 2 and 3 are partially covered. Finally, the counter electrode 5 of the electrode system is printed by using a conductive carbon paste containing a resin binder.
【0007】次に、前記測定極4および対極5からなる
電極系上に、親水性高分子としてカルボキシメチルセル
ロ−ス(以下CMCと略す)の0.5wt%水溶液を展開
し、乾燥させてCMC層を形成する。つづいて、前記C
MC層上に酸化還元酵素として乳酸オキシダーゼ(以下
LODと略す)の水溶液を展開し、温風乾燥器中におい
て30℃で5分間乾燥させた後、続けて5分間かけて5
0℃へ昇温させ反応層7を形成する。上記の反応層形成
工程において、LOD水溶液をCMC層上へ滴下すると
CMC層は一度溶解し、その後の乾燥過程で酸化還元酵
素と混合された状態で反応層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。
すなわち、酸化還元酵素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等を防ぐこと
ができる。電極表面へのタンパク質の吸着は、活性な電
極表面積の低下をもたらし、その結果センサ応答が低下
する。Next, a 0.5 wt% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (hereinafter abbreviated as CMC) as a hydrophilic polymer is spread on the electrode system consisting of the measuring electrode 4 and the counter electrode 5 and dried to obtain CMC. Form the layers. Continuing, C
An aqueous solution of lactate oxidase (hereinafter abbreviated as LOD) as an oxidoreductase was developed on the MC layer and dried at 30 ° C. for 5 minutes in a warm air dryer, and then continuously for 5 minutes to 5 minutes.
The temperature is raised to 0 ° C. to form the reaction layer 7. In the above reaction layer forming step, when the LOD aqueous solution is dropped onto the CMC layer, the CMC layer is once dissolved, and the reaction layer 7 is formed in a state of being mixed with the oxidoreductase in the subsequent drying process. However, since it is not accompanied by stirring or the like, it is not in a completely mixed state, and the electrode system surface is in a state of being covered only with CMC.
That is, since oxidoreductase and the like do not come into contact with the surface of the electrode system, it is possible to prevent adsorption of proteins and the like on the surface of the electrode system. Adsorption of proteins on the electrode surface results in a reduction of the active electrode surface area, resulting in reduced sensor response.
【0008】上記のようにして作製した乳酸センサに、
試料液として乳酸水溶液10μlを反応層7上に滴下す
ることで供給すると、反応層7は試料液にすみやかに溶
解する。試料液を供給してから1分後に、電極系の対極
5を基準にして測定極4にアノード方向へ+1.0Vの
パルス電圧を印加し、5秒後の電流値を測定すると、試
料液中の乳酸濃度に比例した応答電流値が得られる。本
乳酸センサの測定原理について以下に説明する。反応層
7が試料液に溶解すると、試料液中の乳酸はLODによ
って酸化され、同時に試料液に溶存している酸素が還元
されて過酸化水素を生成する。次に、前記のパルス電圧
の印加により、生成した過酸化水素の酸化電流が得ら
れ、この電流値は基質である乳酸の濃度に比例する。In the lactate sensor produced as described above,
When 10 μl of a lactic acid aqueous solution is supplied as a sample solution by dropping onto the reaction layer 7, the reaction layer 7 is promptly dissolved in the sample solution. One minute after supplying the sample solution, a pulse voltage of +1.0 V was applied to the measurement electrode 4 in the anode direction based on the counter electrode 5 of the electrode system, and the current value after 5 seconds was measured. A response current value proportional to the lactic acid concentration of is obtained. The measurement principle of this lactate sensor will be described below. When the reaction layer 7 is dissolved in the sample solution, lactic acid in the sample solution is oxidized by LOD, and at the same time, oxygen dissolved in the sample solution is reduced to generate hydrogen peroxide. Then, by applying the above-mentioned pulse voltage, an oxidation current of the generated hydrogen peroxide is obtained, and this current value is proportional to the concentration of lactic acid as a substrate.
【0009】上記の反応層乾燥条件を昇温なしに30℃
で10分間としたところ、反応層は完全に乾燥できず、
さらに乾燥時間を延ばすことが必要であった。一方、5
0℃で10分間乾燥させた場合には、反応層を十分乾燥
させることは可能であったが、反応層表面の平滑性が低
下し、それゆえ反応層が試料液に溶解したときに気泡の
生成がみられることがあった。気泡の生成は、活性な電
極面積の低下をもたらし、その結果、正確な応答を得る
ことを妨げる要因となる。また、乾燥温度条件を30℃
から5分かけて50℃に昇温する代わりに、30℃から
いきなり50℃の乾燥条件下へ移し、続けて4分間乾燥
させた場合においても、上記と同様の効果が得られた。
さらに、50℃へ昇温後に25℃に戻した場合において
も上記の効果を得ることができた。すなわち、必ずしも
経時的な昇温過程は必要ではなく、少なくとも2種の温
度による乾燥条件を設定すればよい。上記の反応層乾燥
条件によって、反応層表面の平滑性を高めることがで
き、その結果、高精度な応答特性を有する乳酸センサを
得ることができる。The reaction layer was dried under the conditions of 30 ° C. without raising the temperature.
After 10 minutes, the reaction layer could not be completely dried,
Further, it was necessary to extend the drying time. Meanwhile, 5
When the reaction layer was dried at 0 ° C. for 10 minutes, it was possible to sufficiently dry the reaction layer, but the smoothness of the reaction layer surface was deteriorated, and therefore, when the reaction layer was dissolved in the sample solution, bubbles were not formed. Occurrence was sometimes seen. The formation of bubbles leads to a reduction of the active electrode area, and consequently a factor that prevents an accurate response from being obtained. Also, the drying temperature condition is 30 ° C.
Even when the temperature was raised from 30 ° C. to 50 ° C. for 5 minutes instead of 50 ° C. and dried for 4 minutes continuously, the same effect as above was obtained.
Further, the above effect could be obtained even when the temperature was raised to 50 ° C. and then returned to 25 ° C. That is, the temperature raising process with time is not necessarily required, and the drying conditions may be set at at least two kinds of temperatures. By the above reaction layer drying conditions, the smoothness of the reaction layer surface can be enhanced, and as a result, a lactic acid sensor having highly accurate response characteristics can be obtained.
【0010】[実施例2]実施例1と同様にして、絶縁
性の基板1上に、スクリーン印刷により図1に示すリー
ド2、3、測定極4および対極5からなる電極系、絶縁
層6を形成する。次に、前記測定極4および対極5から
なる電極系上に、CMCの0.5wt%水溶液を展開し、
乾燥させてCMC層を形成する。つづいて、前記CMC
層上にLODと電子受容体としてのフェリシアン化カリ
ウムの混合水溶液を展開し、温風乾燥器中において30
℃で8分間乾燥させた後、続けて5分間かけて50℃へ
昇温させ反応層7を形成した。[Embodiment 2] In the same manner as in Embodiment 1, an electrode system consisting of leads 2, 3, a measuring electrode 4 and a counter electrode 5 shown in FIG. To form. Next, a 0.5 wt% aqueous solution of CMC was developed on the electrode system consisting of the measurement electrode 4 and the counter electrode 5,
Dry to form the CMC layer. Next, the CMC
A mixed aqueous solution of LOD and potassium ferricyanide as an electron acceptor is developed on the layer, and the mixture is heated in a warm air drier for 30 minutes.
After drying at 8 ° C. for 8 minutes, the temperature was raised to 50 ° C. over 5 minutes to form reaction layer 7.
【0011】上記のようにして作製した乳酸センサに、
試料液として乳酸水溶液10μlを反応層7上に滴下す
ることで供給すると、反応層7は試料液にすみやかに溶
解する。試料液を供給してから1分後に、電極系の対極
5を基準にして測定極4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すると、試
料液中の乳酸濃度に比例した応答電流値が得られる。本
乳酸センサの測定原理について以下に説明する。反応層
7が試料液に溶解すると、試料液中の乳酸はLODによ
って酸化され、同時にフェリシアン化カリウムが還元さ
れてフェロシアン化カリウムを生成する。次に、前記の
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乳酸
の濃度に比例する。実施例1同様に上記の反応層乾燥条
件によって、高精度な応答特性を有する乳酸センサを得
ることができる。In the lactate sensor produced as described above,
When 10 μl of a lactic acid aqueous solution is supplied as a sample solution by dropping onto the reaction layer 7, the reaction layer 7 is promptly dissolved in the sample solution. One minute after supplying the sample solution, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the measuring electrode 4 in the anode direction based on the counter electrode 5 of the electrode system, and the current value after 5 seconds was measured. A response current value proportional to the lactic acid concentration of is obtained. The measurement principle of this lactate sensor will be described below. When the reaction layer 7 is dissolved in the sample solution, lactic acid in the sample solution is oxidized by LOD and at the same time potassium ferricyanide is reduced to produce potassium ferrocyanide. Next, by applying the above-mentioned pulse voltage, an oxidation current of the produced potassium ferrocyanide is obtained, and this current value is proportional to the concentration of lactic acid as a substrate. As in Example 1, a lactic acid sensor having highly accurate response characteristics can be obtained under the above reaction layer drying conditions.
【0012】[実施例3]図3は本発明のバイオセンサ
の一実施例として作製した乳酸センサの反応層を除いた
分解斜視図、図4は同乳酸センサの断面図である。以下
に乳酸センサの作製方法について説明する。実施例1と
同様にして、絶縁性の基板1上に、スクリーン印刷によ
り図1と同様にリード2、3、測定極4および対極5か
らなる電極系、絶縁層6を形成する。次に、前記測定極
4および対極5からなる電極系上に、CMCの0.5wt
%水溶液を展開し、乾燥させてCMC層を形成する。つ
づいて、前記CMC層上にLODとフェリシアン化カリ
ウムの混合水溶液を展開し、温風乾燥器中において30
℃で8分間乾燥させた後、続けて5分間かけて50℃へ
昇温させ反応層7を形成する。[Embodiment 3] FIG. 3 is an exploded perspective view of a lactate sensor manufactured as an embodiment of the biosensor of the present invention, excluding the reaction layer, and FIG. 4 is a sectional view of the lactate sensor. The method for producing the lactate sensor will be described below. In the same manner as in Example 1, the electrode system including the leads 2, 3, the measuring electrode 4, and the counter electrode 5 and the insulating layer 6 are formed on the insulating substrate 1 by screen printing, as in FIG. Next, 0.5 wt% of CMC was placed on the electrode system consisting of the measuring electrode 4 and the counter electrode 5.
% Aqueous solution is spread and dried to form a CMC layer. Then, a mixed aqueous solution of LOD and potassium ferricyanide was developed on the CMC layer, and the mixture was placed in a warm air drier for 30 minutes.
After drying at 8 ° C. for 8 minutes, the temperature is raised to 50 ° C. over 5 minutes to form the reaction layer 7.
【0013】前記のようにして反応層7を形成した後、
カバー9およびスペーサー8を図3中、一点鎖線で示す
ような位置関係をもって接着する。カバーを装着する
と、カバーとスペーサーによって生じる空間部の毛細管
現象によって、試料液はセンサ先端の試料供給孔10に
接触させるだけの簡易操作で容易に反応層7部分へ導入
される。試料液の供給量は、カバーとスペーサーによっ
て生じる空間容積に依存するため、あらかじめ定量する
必要がない。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、測定精度をさらに高めることが可能
となる。上記のように作製した乳酸センサに、試料液と
して乳酸水溶液3μlを試料供給孔10より供給する
と、試料液は速やかに空気孔11部分まで達し、電極系
上の反応層7が溶解する。After forming the reaction layer 7 as described above,
The cover 9 and the spacer 8 are adhered to each other in a positional relationship shown by a chain line in FIG. When the cover is attached, the sample solution is easily introduced into the reaction layer 7 portion by a simple operation of bringing the sample solution into contact with the sample supply hole 10 at the tip of the sensor due to the capillary phenomenon in the space created by the cover and the spacer. The supply amount of the sample solution depends on the space volume generated by the cover and the spacer, and therefore does not need to be quantified in advance. Further, the evaporation of the sample liquid during the measurement can be minimized, and the measurement accuracy can be further improved. When 3 μl of a lactic acid aqueous solution as a sample solution is supplied from the sample supply hole 10 to the lactic acid sensor manufactured as described above, the sample solution quickly reaches the air holes 11 and the reaction layer 7 on the electrode system is dissolved.
【0014】試料液を供給してから1分後に、電極系の
対極5を基準にして測定極4にアノード方向へ+0.5
Vのパルス電圧を印加し、5秒後の電流値を測定したと
ころ、試料液中の乳酸濃度に比例した応答電流値が得ら
れた。上記の反応層乾燥条件によって、反応層表面の平
滑性を高めることができ、その結果、高精度な応答特性
を有する乳酸センサを得ることができる。One minute after supplying the sample solution, the counter electrode 5 of the electrode system is used as a reference and the measuring electrode 4 is +0.5 toward the anode.
When a pulse voltage of V was applied and the current value was measured 5 seconds later, a response current value proportional to the concentration of lactic acid in the sample solution was obtained. By the above reaction layer drying conditions, the smoothness of the reaction layer surface can be enhanced, and as a result, a lactic acid sensor having highly accurate response characteristics can be obtained.
【0015】[実施例4]本発明の一実施例として作製
したグルコースセンサについて説明する。以下にグルコ
ースセンサの作製方法について説明する。実施例1と同
様にして、絶縁性の基板1上に、スクリーン印刷により
図1に示すリード2、3、測定極4および対極5からな
る電極系、絶縁層6を形成する。次に、前記測定極4お
よび対極5からなる電極系上に、CMCの0.5wt%水
溶液を展開し、乾燥させてCMC層を形成する。つづい
て、前記CMC層上に酸化還元酵素としてグルコースオ
キシダーゼ(以下GODと略す)とフェリシアン化カリ
ウムをリン酸緩衝液(pH=5.6)に溶解させた溶液
を展開し、温風乾燥器中において30℃で5分間乾燥さ
せた後、続けて5分間かけて80℃へ昇温させ反応層7
を形成する。[Embodiment 4] A glucose sensor manufactured as an embodiment of the present invention will be described. The method for manufacturing the glucose sensor will be described below. In the same manner as in Example 1, the electrode system including the leads 2 and 3, the measurement electrode 4 and the counter electrode 5 shown in FIG. 1 and the insulating layer 6 are formed on the insulating substrate 1 by screen printing. Next, a 0.5 wt% aqueous solution of CMC is spread on the electrode system composed of the measurement electrode 4 and the counter electrode 5 and dried to form a CMC layer. Subsequently, a solution of glucose oxidase (hereinafter abbreviated as GOD) as an oxidoreductase and potassium ferricyanide in a phosphate buffer solution (pH = 5.6) was developed on the CMC layer and developed in a warm air dryer. After drying at 30 ° C. for 5 minutes, the temperature is raised to 80 ° C. over 5 minutes and the reaction layer 7
To form.
【0016】上記のようにして作製したグルコースセン
サに、試料液としてグルコース水溶液10μlを反応層
7上に滴下することで供給すると、反応層7は試料液に
すみやかに溶解する。試料液を供給してから1分後に、
電極系の対極5を基準にして測定極4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
定すると、試料液中のグルコース濃度に比例した応答電
流値が得られる。上記の反応層乾燥条件によって、反応
層表面の平滑性を高めることができ、その結果、高精度
な応答特性を有するグルコースセンサを得ることができ
る。When 10 μl of an aqueous glucose solution as a sample solution is supplied by dropping onto the reaction layer 7 to the glucose sensor manufactured as described above, the reaction layer 7 is promptly dissolved in the sample solution. 1 minute after supplying the sample solution,
A pulse voltage of +0.5 V is applied to the measurement electrode 4 in the anode direction based on the counter electrode 5 of the electrode system, and the current value after 5 seconds is measured to obtain a response current value proportional to the glucose concentration in the sample solution. To be By the above reaction layer drying conditions, the smoothness of the reaction layer surface can be enhanced, and as a result, a glucose sensor having highly accurate response characteristics can be obtained.
【0017】[実施例5]本発明の一実施例として作製
したフルクトースセンサについて説明する。以下にフル
クトースセンサの作製方法について説明する。実施例1
と同様にして、絶縁性の基板1上に、スクリーン印刷に
より図1に示すリード2、3、測定極4および対極5か
らなる電極系、絶縁層6を形成する。次に、前記測定極
4および対極5からなる電極系上に、ポリビニルピロリ
ドン(以下PVPと略す)の1wt%水溶液を展開し、乾
燥させてPVP層を形成する。つづいて、前記PVP層
上に酸化還元酵素としてフルクトースデヒドロゲナーゼ
(以下FDHと略す)とフェリシアン化カリウムをマッ
キルヴァイン(McIlvaine)の緩衝液(pH=6)に溶
解させた溶液を展開し、恒温恒湿雰囲気中(20℃、相
対湿度0から25%)において10分間乾燥させた後、
70℃の温風乾燥器中へ速やかに移し、さらに5分間乾
燥させて反応層7を形成する。[Embodiment 5] A fructose sensor manufactured as an embodiment of the present invention will be described. The method for producing the fructose sensor will be described below. Example 1
In the same manner as above, the insulating layer 6 and the electrode system including the leads 2 and 3, the measurement electrode 4 and the counter electrode 5 shown in FIG. 1 are formed on the insulating substrate 1 by screen printing. Next, a 1 wt% aqueous solution of polyvinylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as PVP) is spread on the electrode system composed of the measurement electrode 4 and the counter electrode 5 and dried to form a PVP layer. Subsequently, a fructose dehydrogenase (hereinafter abbreviated as FDH) as a redox enzyme and potassium ferricyanide were dissolved in a McIlvaine buffer solution (pH = 6) on the PVP layer, and a solution was developed to obtain a constant temperature and a constant humidity. After drying for 10 minutes in an atmosphere (20 ° C., relative humidity 0 to 25%),
The reaction layer 7 is formed by rapidly transferring it into a hot air dryer at 70 ° C. and further drying for 5 minutes.
【0018】上記のように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水溶液10μlを反
応層7上に滴下することで供給すると、反応層7は試料
液にすみやかに溶解する。試料液を供給してから3分後
に、電極系の対極5を基準にして測定極4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
を測定すると、試料液中のフルクトース濃度に比例した
応答電流値が得られる。上記の反応層乾燥条件によっ
て、反応層表面の平滑性を高めることができ、その結
果、高精度な応答特性を有するフルクトースセンサを得
ることができる。When 10 μl of a fructose aqueous solution is supplied as a sample solution by dropping onto the reaction layer 7 to the fructose sensor produced as described above, the reaction layer 7 is immediately dissolved in the sample solution. Three minutes after the sample solution was supplied, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the measurement electrode 4 in the anode direction based on the counter electrode 5 of the electrode system, and the current value after 5 seconds was measured. A response current value proportional to the fructose concentration of is obtained. By the above reaction layer drying conditions, the smoothness of the reaction layer surface can be enhanced, and as a result, a fructose sensor having highly accurate response characteristics can be obtained.
【0019】上記実施例においては、各種バイオセンサ
の反応層の乾燥条件をそれぞれ設定したが、必ずしもこ
の条件に限定されるものではなく、種々検討の結果、乾
燥開始点は20℃から40℃の間が、乾燥終点は酵素活
性に著しいダメージを与えない45℃から100℃の間
がそれぞれ適当な温度域である。また、必ずしも経時的
な昇温過程は必要ではなく、少なくとも2種の温度によ
る乾燥条件を設定すればよく、さらには、本発明による
効果が得られる範囲内であれば、乾燥開始点から一度昇
温させた後に温度を下げて乾燥を終了することも可能で
ある。上記実施例では、酸化還元酵素として乳酸オキシ
ダーゼ、グルコースオキシダーゼ、フルクトースデヒド
ロゲナーゼを用いたが、これらに限定されることなく、
コレステロールオキシダーゼ、ウレアーゼなどを用いて
も同様の効果が得られる。In the above examples, the drying conditions of the reaction layers of various biosensors were set respectively, but the conditions are not necessarily limited to these conditions, and as a result of various studies, the starting point of drying is from 20 ° C to 40 ° C. The suitable end point of drying is between 45 ° C. and 100 ° C. where the enzyme activity is not significantly damaged. Further, the temperature increasing process with time is not necessarily required, and it suffices to set the drying conditions by at least two kinds of temperatures. Furthermore, within the range where the effect of the present invention can be obtained, the temperature is raised once from the drying start point. It is also possible to finish the drying by lowering the temperature after heating. In the above examples, lactate oxidase, glucose oxidase, and fructose dehydrogenase were used as oxidoreductases, but not limited to these.
The same effect can be obtained by using cholesterol oxidase, urease or the like.
【0020】また、実施例では、親水性高分子としてカ
ルボキシメチルセルロースおよびポリビニルピロリドン
を用いたが、これらに限定されることはなく、他のセル
ロース誘導体、具体的には、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロ
ース、カルボキシメチルエチルセルロースを用いてもよ
く、さらには、ポリビニルアルコール、ゼラチンおよび
その誘導体、アクリル酸およびその塩、メタアクリル酸
およびその塩、スターチおよびその誘導体、無水マレイ
ン酸およびその塩を用いても同様の効果が得られた。一
方、電子受容体としては、上記実施例に示したフェリシ
アン化カリウム以外に、各種フェロセン誘導体、p−ベ
ンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブ
ルーなども使用できる。さらに、上記実施例では測定極
と対極からなる2電極系について述べたが、参照電極を
加えた3電極系にすると、より精度の高い測定が可能で
ある。In the examples, carboxymethylcellulose and polyvinylpyrrolidone were used as the hydrophilic polymer, but the hydrophilic polymer is not limited to these, and other cellulose derivatives, specifically, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, Methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl ethyl cellulose may be used, and further, polyvinyl alcohol, gelatin and its derivatives, acrylic acid and its salts, methacrylic acid and its salts, starch and its derivatives, maleic anhydride and Similar effects were obtained using the salt. On the other hand, as the electron acceptor, various ferrocene derivatives, p-benzoquinone, phenazine methosulfate, methylene blue and the like can be used in addition to potassium ferricyanide shown in the above examples. Furthermore, although the two-electrode system including the measurement electrode and the counter electrode has been described in the above embodiment, the three-electrode system including the reference electrode enables more accurate measurement.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上のように本発明によると、簡易な操
作で応答性に優れたバイオセンサを得ることができる。As described above, according to the present invention, a biosensor having excellent responsiveness can be obtained by a simple operation.
【図1】本発明の一実施例における乳酸センサの反応層
を除いた平面図である。FIG. 1 is a plan view of a lactate sensor according to an embodiment of the present invention, excluding a reaction layer.
【図2】同乳酸センサの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the lactate sensor.
【図3】本発明の他の実施例における乳酸センサの反応
層を除いた分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a lactic acid sensor according to another embodiment of the present invention, excluding a reaction layer.
【図4】同乳酸センサの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of the lactate sensor.
1 絶縁性の基板 2、3 リード 4 測定極 5 対極 6 絶縁層 7 反応層 8 スペーサー 9 カバー 10 試料供給孔 11 空気孔 1 Insulating substrate A few leads 4 measuring poles 5 opposite poles 6 insulating layers 7 Reaction layer 8 spacers 9 cover 10 Sample supply hole 11 air holes
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−196596(JP,A) 特開 平4−295755(JP,A) 特開 平6−88805(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/327 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-5-196596 (JP, A) JP-A-4-295755 (JP, A) JP-A-6-88805 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 27/327
Claims (5)
する電子によって電子受容体を還元し、その電子受容体
の還元量を電気的に計測することにより、前記基質を定
量するバイオセンサの製造方法であって、絶縁性の基板
上に、測定極と対極を含む電極系を設ける工程、前記電
極系上に親水性高分子層を設ける工程、および前記親水
性高分子層上に酸化還元酵素を含む溶液を滴下した後、
少なくとも2種の温度で乾燥することによって反応層を
作製する工程を有するバイオセンサの製造方法。1. A biosensor for quantifying a substrate by reducing an electron acceptor with an electron generated during a reaction between a substrate and a redox enzyme and electrically measuring the reduction amount of the electron acceptor. A method of manufacturing an electrode substrate comprising a measuring electrode and a counter electrode on an insulating substrate, providing a hydrophilic polymer layer on the electrode system, and oxidizing the hydrophilic polymer layer. After dropping the solution containing reductase,
A method for producing a biosensor, comprising a step of producing a reaction layer by drying at least two temperatures.
する電子によって電子受容体を還元し、その電子受容体
の還元量を電気的に計測することにより、前記基質を定
量するバイオセンサの製造方法であって、絶縁性の基板
上に、測定極と対極を含む電極系を設ける工程、前記電
極系上に親水性高分子層を設ける工程、および前記親水
性高分子層上に酸化還元酵素を含む溶液を滴下した後、
乾燥終点の温度を乾燥開始点の温度より高くする条件下
で乾燥することによって反応層を作製する工程を有する
バイオセンサの製造方法。2. A biosensor for quantifying the substrate by reducing the electron acceptor with an electron generated during the reaction between the substrate and the oxidoreductase and electrically measuring the reduction amount of the electron acceptor. A method of manufacturing an electrode substrate comprising a measuring electrode and a counter electrode on an insulating substrate, providing a hydrophilic polymer layer on the electrode system, and oxidizing the hydrophilic polymer layer. After dropping the solution containing reductase,
A method for producing a biosensor, comprising a step of producing a reaction layer by drying under a condition that a temperature at a drying end point is higher than a temperature at a drying start point.
する電子によって電子受容体を還元し、その電子受容体
の還元量を電気的に計測することにより、前記基質を定
量するバイオセンサの製造方法であって、絶縁性の基板
上に、測定極と対極を含む電極系を設ける工程、前記電
極系上に親水性高分子層を設ける工程、および前記親水
性高分子層上に酸化還元酵素と電子受容体を含む溶液を
滴下した後、乾燥終点の温度を乾燥開始点の温度より高
くする条件下で乾燥することによって反応層を作製する
工程を有するバイオセンサの製造方法。3. A biosensor for quantifying the substrate by reducing the electron acceptor with an electron produced during the reaction between the substrate and the oxidoreductase and electrically measuring the reduction amount of the electron acceptor. A method of manufacturing an electrode substrate comprising a measuring electrode and a counter electrode on an insulating substrate, providing a hydrophilic polymer layer on the electrode system, and oxidizing the hydrophilic polymer layer. A method for producing a biosensor, comprising a step of producing a reaction layer by dropping a solution containing a reductase and an electron acceptor and then drying the solution under a condition in which a temperature at a drying end point is higher than a temperature at a drying start point.
範囲であり、乾燥終点の温度が45℃から100℃の範
囲である請求項2または3に記載のバイオセンサの製造
方法。4. The method for producing a biosensor according to claim 2, wherein the temperature at the drying start point is in the range of 20 ° C. to 40 ° C., and the temperature at the drying end point is in the range of 45 ° C. to 100 ° C.
ス酸化酵素、フルクトース脱水素酵素、コレステロール
酸化酵素および尿酸酸化酵素からなる群より選択された
一種である請求項1、2または3に記載のバイオセンサ
の製造方法。5. The bio according to claim 1, 2 or 3, wherein the oxidoreductase is one selected from the group consisting of lactate oxidase, glucose oxidase, fructose dehydrogenase, cholesterol oxidase and urate oxidase. Sensor manufacturing method.
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