JP3510049B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオセンサに関
する。更に詳しくは、グルコースバイオセンサ等のバイ
オセンサに関する。 【０００２】 【従来の技術】グルコースバイオセンサ等のバイオセン
サにあっては、絶縁性基板上に作用極、対極の２電極あ
るいは作用極、対極および参照極が設けられている。作
用極上にはグルコースオキシダーゼ等の酸化還元酵素が
固定化されており、被測定液であるグルコース等を含有
する溶液がこれに接触し、そこで起る酸化還元反応に伴
う電流の変化をとらえることによって、グルコース等の
濃度の測定が行われている。 【０００３】特公平6-10662号公報には、かかるバイオ
センサにおいて、作用極および対極がスクリーン印刷法
で形成された炭素を主体とする材料からなり、その電極
の入出力端子迄のリード部が銀を主体とする材料からな
るものが記載されている。 【０００４】このようにリード部の材料として銀を用い
る場合には、電流は多く流れるものの、センサ自体を長
期保管したとき、銀材料中に含まれているイオウ成分に
よる硫化反応あるいは空気中のオゾンと銀との反応など
を生じ、そのため外見上好ましくない変色や接触抵抗へ
の影響がみられるようになる。また、銀の上に炭素をシ
ルクスクリーン法によって重ね塗りしており、炭素に微
細孔がある場合には、被測定液がその炭素微細孔を透過
して直接銀と接触することになるため、測定値に影響を
与える結果となる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、絶縁
性基板上に少なくとも酸化還元酵素固定化作用極および
対極の２電極を設けたバイオセンサにおいて、作用極お
よび対極が炭素から形成されているとき、測定時の変動
係数が少なくかつ電極の入出力端子迄のリード部が経時
的に変色しないものを提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
上記構成のバイオセンサにおいて、作用極および対極の
リード部を炭素-銀混合物から形成させることによって
達成される。 【０００７】 【発明の実施の形態】セラミックス、ガラス、プラスチ
ック、紙、生分解性材料(例えば、微生物生産ポリエス
テル等)などの絶縁性基板上には、作用極および対極あ
るいは作用極、対極および参照極が設けられる。 【０００８】作用極および対極のリード部が約0.1〜90
重量%、好ましくは約1〜80重量%の銀を混合した炭素と
の混合物から形成される場合には、スクリーン印刷法な
どによって混合物リード部を形成させた後、作用極およ
び対極が炭素からスクリーン印刷法などによって形成さ
れる。なお、銀の割合を90重量%よりも多くすると、銀
単体の場合と同様に変色を免れることができない。 【０００９】参照極リード部は、スクリーン印刷法、蒸
着法、スパッタリング法などによって白金、金、カーボ
ン等から形成され、参照極は参照極リード上にスクリー
ン印刷法、蒸着法、スパッタリング法などによって一旦
銀電極を形成させた後、定電流電解する方法あるいは塩
化第２鉄水溶液中に浸漬する方法、更にはスクリーン印
刷法によって塩化銀を塗布、積層させる方法などによっ
て形成される。その後、各電極の中央部分が樹脂製絶縁
膜などによって被覆される。なお、参照極を設けない２
電極構造のものとすることもできる。 【００１０】そして、作用極上には酸化還元酵素、好ま
しくはそれと電子受容体との混合物層の形成が行われ
る。酸化還元酵素としてはグルコースオキシダーゼ(GO
D)、コレステロールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、
ピルビン酸オキシダーゼ等が、また電子受容体としては
フェリシアン化カリウム、パラベンゾキノン等が一般に
用いられる。 【００１１】グルコースがGODの作用により酵素の存在
下で酸化されてグルコノラクトンを生成させ、そのとき
発生するH2O2を作用極上で酸化し、その際の酸化電流値
を測定することにより、グルコース濃度を間接的に求め
る方法は周知である。しかしながら、測定液が水で希釈
されない原液サンプルの場合には、酸化反応が溶存酸素
濃度に律速されるため、ある程度のグルコース濃度迄し
か直線検量範囲を示さない。 【００１２】そこで、溶液中濃度が有限である酸素の代
わりに、電子受容体(メディエータ)がGOD等と共に用い
られることが好ましい。メディエータがフェリシアン化
カリウムK3Fe(CN)6の場合、この反応は次のように進行
する。 この際発生したフェロシアンイオンは、作用極で酸化さ
れて酸化電流を生ずる。 【００１３】また、メディエータとしてフェリシアン化
カリウムの代わりにパラベンゾキノンを用いた場合に
は、GOD存在下でのグルコースとパラベンゾキノンとの
反応でヒドロキノンが生成し、この際生成したヒドロキ
ノンは作用極で酸化され、酸化電流を生ずるのでその値
が測定される。 【００１４】作用極上への混合物層の形成は、水または
緩衝液１ml当りGOD約1〜50mg、好ましくは約1〜20mg(16
5800単位の場合)およびパラベンゾキノン約1〜200mg、
好ましくは約50〜180mgまたはフェリシアン化カリウム
約1〜100mg、好ましくは約10〜60mgを溶解させた溶液約
0.5〜10μl、好ましくは約0.5〜3μlを滴下法、スピン
コート法などによって作用極上に滴下することによって
行われ、そこに約0.05〜10μm、好ましくは約0.1〜2μm
の膜厚の混合物層を室温条件下で形成させる。 【００１５】グルコース濃度の測定は、このようにして
作製されたグルコースバイオセンサに所定濃度のグルコ
ース水溶液を滴下して約1〜60秒間程度反応させた後、
そこに約0.05〜0.8V、好ましくは約0.5〜0.7Vの電圧を
印加し、例えば印加20秒後の電流値を測定することによ
って行われる。測定には、ポテンショガルバノスタット
およびファンクションジェネレータが用いられる。 【００１６】 【発明の効果】絶縁性基板上に少なくとも酸化還元酵素
固定化作用極および対極の２電極を設けたバイオセンサ
において、作用極および対極が炭素から形成されている
とき、これら２電極のリード部を炭素-銀混合物で形成
させることにより、このバイオセンサを用いて測定した
ときの変動係数が少なくかつ電極の入出力端子迄のリー
ド部が経時的に変色しないものが得られる。また、接触
抵抗への影響も大幅に軽減される。 【００１７】 【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。 【００１８】比較例１ 絶縁性基板１上に酸化還元酵素を固定化させた作用極、
対極および対極のリード部が炭素から、また作用極のリ
ード部が炭素-銀等量混合物からそれぞれ形成され、更
にこれらの大部分が絶縁膜によって覆われたバイオセン
サが作製された。 【００１９】ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚
さ0.25mm)上に、いずれもスクリーン印刷法によって、
作用極、対極および対極リード部を同一炭素材料で形成
させ、また作用極リード部を炭素-銀等量混合物から形
成させた後、グルコースオキシダーゼ(165800単位/g)10
mgおよびフェリシアン化カリウム48mgをリン酸緩衝液(p
H6.9)１mlに溶解させて調製した溶液1.5μlを作用極上
に滴下し、室温条件下で乾燥させて、酸化還元酵素-電
子受容体混合物層を固定化させた。 【００２０】このようにして作製されたグルコースバイ
オセンサを、室温条件下に30日間放置した後、各種所定
濃度のグルコース水溶液40μlを作用極上に滴下して30
秒間反応させ、その時点で0.6Vの電圧を印加して、印加
10秒後の電流値を測定した。測定には、ポテンショガル
バノスタット(北斗電工製HA-501)およびファンクション
ジェネレータ(同社製HB-104)が用いられた。なお、各グ
ルコースバイオセンサは、１サンプル測定毎に使い捨て
とした。 【００２１】実施例 絶縁性基板上に酸化還元酵素を固定化させた作用極およ
び対極が炭素から、またこれらのリード部が炭素-銀等
量混合物からそれぞれ形成され、更にこれらの大部分が
絶縁膜によって覆われたバイオセンサが、比較例１と同
様にして作製され、また測定も同様にして行われた。 【００２２】比較例２ 絶縁性基板上に酸化還元酵素を固定化させた作用極およ
び対極が炭素から形成され、これらのリード部が銀から
形成されたバイオセンサが、比較例１と同様にして作製
され、また測定も同様にして行われた。 【００２３】以上の実施例および各比較例で得られた測
定結果は、変動係数(グルコース濃度100mg/dlでの10個
のセンサ間の再現性を示す)および変色の有無(１ヶ月間
室温条件下に放置したときの銀色から薄茶色への変色)
と共に、次の表に示される。
する。更に詳しくは、グルコースバイオセンサ等のバイ
オセンサに関する。 【０００２】 【従来の技術】グルコースバイオセンサ等のバイオセン
サにあっては、絶縁性基板上に作用極、対極の２電極あ
るいは作用極、対極および参照極が設けられている。作
用極上にはグルコースオキシダーゼ等の酸化還元酵素が
固定化されており、被測定液であるグルコース等を含有
する溶液がこれに接触し、そこで起る酸化還元反応に伴
う電流の変化をとらえることによって、グルコース等の
濃度の測定が行われている。 【０００３】特公平6-10662号公報には、かかるバイオ
センサにおいて、作用極および対極がスクリーン印刷法
で形成された炭素を主体とする材料からなり、その電極
の入出力端子迄のリード部が銀を主体とする材料からな
るものが記載されている。 【０００４】このようにリード部の材料として銀を用い
る場合には、電流は多く流れるものの、センサ自体を長
期保管したとき、銀材料中に含まれているイオウ成分に
よる硫化反応あるいは空気中のオゾンと銀との反応など
を生じ、そのため外見上好ましくない変色や接触抵抗へ
の影響がみられるようになる。また、銀の上に炭素をシ
ルクスクリーン法によって重ね塗りしており、炭素に微
細孔がある場合には、被測定液がその炭素微細孔を透過
して直接銀と接触することになるため、測定値に影響を
与える結果となる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、絶縁
性基板上に少なくとも酸化還元酵素固定化作用極および
対極の２電極を設けたバイオセンサにおいて、作用極お
よび対極が炭素から形成されているとき、測定時の変動
係数が少なくかつ電極の入出力端子迄のリード部が経時
的に変色しないものを提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
上記構成のバイオセンサにおいて、作用極および対極の
リード部を炭素-銀混合物から形成させることによって
達成される。 【０００７】 【発明の実施の形態】セラミックス、ガラス、プラスチ
ック、紙、生分解性材料(例えば、微生物生産ポリエス
テル等)などの絶縁性基板上には、作用極および対極あ
るいは作用極、対極および参照極が設けられる。 【０００８】作用極および対極のリード部が約0.1〜90
重量%、好ましくは約1〜80重量%の銀を混合した炭素と
の混合物から形成される場合には、スクリーン印刷法な
どによって混合物リード部を形成させた後、作用極およ
び対極が炭素からスクリーン印刷法などによって形成さ
れる。なお、銀の割合を90重量%よりも多くすると、銀
単体の場合と同様に変色を免れることができない。 【０００９】参照極リード部は、スクリーン印刷法、蒸
着法、スパッタリング法などによって白金、金、カーボ
ン等から形成され、参照極は参照極リード上にスクリー
ン印刷法、蒸着法、スパッタリング法などによって一旦
銀電極を形成させた後、定電流電解する方法あるいは塩
化第２鉄水溶液中に浸漬する方法、更にはスクリーン印
刷法によって塩化銀を塗布、積層させる方法などによっ
て形成される。その後、各電極の中央部分が樹脂製絶縁
膜などによって被覆される。なお、参照極を設けない２
電極構造のものとすることもできる。 【００１０】そして、作用極上には酸化還元酵素、好ま
しくはそれと電子受容体との混合物層の形成が行われ
る。酸化還元酵素としてはグルコースオキシダーゼ(GO
D)、コレステロールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、
ピルビン酸オキシダーゼ等が、また電子受容体としては
フェリシアン化カリウム、パラベンゾキノン等が一般に
用いられる。 【００１１】グルコースがGODの作用により酵素の存在
下で酸化されてグルコノラクトンを生成させ、そのとき
発生するH2O2を作用極上で酸化し、その際の酸化電流値
を測定することにより、グルコース濃度を間接的に求め
る方法は周知である。しかしながら、測定液が水で希釈
されない原液サンプルの場合には、酸化反応が溶存酸素
濃度に律速されるため、ある程度のグルコース濃度迄し
か直線検量範囲を示さない。 【００１２】そこで、溶液中濃度が有限である酸素の代
わりに、電子受容体(メディエータ)がGOD等と共に用い
られることが好ましい。メディエータがフェリシアン化
カリウムK3Fe(CN)6の場合、この反応は次のように進行
する。 この際発生したフェロシアンイオンは、作用極で酸化さ
れて酸化電流を生ずる。 【００１３】また、メディエータとしてフェリシアン化
カリウムの代わりにパラベンゾキノンを用いた場合に
は、GOD存在下でのグルコースとパラベンゾキノンとの
反応でヒドロキノンが生成し、この際生成したヒドロキ
ノンは作用極で酸化され、酸化電流を生ずるのでその値
が測定される。 【００１４】作用極上への混合物層の形成は、水または
緩衝液１ml当りGOD約1〜50mg、好ましくは約1〜20mg(16
5800単位の場合)およびパラベンゾキノン約1〜200mg、
好ましくは約50〜180mgまたはフェリシアン化カリウム
約1〜100mg、好ましくは約10〜60mgを溶解させた溶液約
0.5〜10μl、好ましくは約0.5〜3μlを滴下法、スピン
コート法などによって作用極上に滴下することによって
行われ、そこに約0.05〜10μm、好ましくは約0.1〜2μm
の膜厚の混合物層を室温条件下で形成させる。 【００１５】グルコース濃度の測定は、このようにして
作製されたグルコースバイオセンサに所定濃度のグルコ
ース水溶液を滴下して約1〜60秒間程度反応させた後、
そこに約0.05〜0.8V、好ましくは約0.5〜0.7Vの電圧を
印加し、例えば印加20秒後の電流値を測定することによ
って行われる。測定には、ポテンショガルバノスタット
およびファンクションジェネレータが用いられる。 【００１６】 【発明の効果】絶縁性基板上に少なくとも酸化還元酵素
固定化作用極および対極の２電極を設けたバイオセンサ
において、作用極および対極が炭素から形成されている
とき、これら２電極のリード部を炭素-銀混合物で形成
させることにより、このバイオセンサを用いて測定した
ときの変動係数が少なくかつ電極の入出力端子迄のリー
ド部が経時的に変色しないものが得られる。また、接触
抵抗への影響も大幅に軽減される。 【００１７】 【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。 【００１８】比較例１ 絶縁性基板１上に酸化還元酵素を固定化させた作用極、
対極および対極のリード部が炭素から、また作用極のリ
ード部が炭素-銀等量混合物からそれぞれ形成され、更
にこれらの大部分が絶縁膜によって覆われたバイオセン
サが作製された。 【００１９】ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚
さ0.25mm)上に、いずれもスクリーン印刷法によって、
作用極、対極および対極リード部を同一炭素材料で形成
させ、また作用極リード部を炭素-銀等量混合物から形
成させた後、グルコースオキシダーゼ(165800単位/g)10
mgおよびフェリシアン化カリウム48mgをリン酸緩衝液(p
H6.9)１mlに溶解させて調製した溶液1.5μlを作用極上
に滴下し、室温条件下で乾燥させて、酸化還元酵素-電
子受容体混合物層を固定化させた。 【００２０】このようにして作製されたグルコースバイ
オセンサを、室温条件下に30日間放置した後、各種所定
濃度のグルコース水溶液40μlを作用極上に滴下して30
秒間反応させ、その時点で0.6Vの電圧を印加して、印加
10秒後の電流値を測定した。測定には、ポテンショガル
バノスタット(北斗電工製HA-501)およびファンクション
ジェネレータ(同社製HB-104)が用いられた。なお、各グ
ルコースバイオセンサは、１サンプル測定毎に使い捨て
とした。 【００２１】実施例 絶縁性基板上に酸化還元酵素を固定化させた作用極およ
び対極が炭素から、またこれらのリード部が炭素-銀等
量混合物からそれぞれ形成され、更にこれらの大部分が
絶縁膜によって覆われたバイオセンサが、比較例１と同
様にして作製され、また測定も同様にして行われた。 【００２２】比較例２ 絶縁性基板上に酸化還元酵素を固定化させた作用極およ
び対極が炭素から形成され、これらのリード部が銀から
形成されたバイオセンサが、比較例１と同様にして作製
され、また測定も同様にして行われた。 【００２３】以上の実施例および各比較例で得られた測
定結果は、変動係数(グルコース濃度100mg/dlでの10個
のセンサ間の再現性を示す)および変色の有無(１ヶ月間
室温条件下に放置したときの銀色から薄茶色への変色)
と共に、次の表に示される。
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/327
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 絶縁性基板上に少なくとも酸化還元酵素
固定化作用極および対極の２電極を炭素から形成させた
バイオセンサにおいて、これら２電極のリード部が炭素
-銀混合物から形成されているバイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18843996A JP3510049B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18843996A JP3510049B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019834A JPH1019834A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3510049B2 true JP3510049B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16223707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18843996A Expired - Fee Related JP3510049B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510049B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6134461A (en) * | 1998-03-04 | 2000-10-17 | E. Heller & Company | Electrochemical analyte |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP18843996A patent/JP3510049B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1019834A (ja) | 1998-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031211 |
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| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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