JP4102968B2 - バイオセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料中の過酸化水素の量を測定する為のバイオセンサに関し、詳しくは、臨床検査、食品・飲料検査、排水検査などの少量の試料にも適用可能な、試料中の過酸化水素（又は試料中に新たに発生した過酸化水素）の量を測定するためのバイオセンサで、スクリーン印刷法により作製した電極上に酵素を固定してなるバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、酵素を膜上に固定し、膜を電極上に装着する酵素膜型電極は、グルコースセンサや、ラクテートセンサとして、臨床検査分野や食品検査分野でも実用化されている。
【０００３】
又、絶縁基板上に、スクリーン印刷法により電極部を形成し、その上に酵素を固定したディスポーザブル型バイオセンサも、糖尿病患者の増大により、主に血糖値測定用グルコースセンサとして広く使われている。
【０００４】
例えば、特開平５−１３３９２９には酵素膜型電極としてグルコースセンサが開示されている。しかし、かかる酵素膜型電極は、固定した酵素の失活により、酵素膜をその都度交換しなければならず、操作が煩雑であり、酵素膜を電極上に装着するにもある程度の専門知識が必要であり、汎用性の面で問題があった。
【０００５】
また、特開平７−８３８７２にはディスポーザブル型バイオセンサが開示されている。しかし、かかるバイオセンサは、主に血液サンプルが対象で、センサに血液を一滴落とし、短時間で測定する簡易型である為、精度面では従来の酵素膜型電極に比べると悪く、血液以外を対象としたセンサは、ほとんど販売されていないのが現状であった。
【０００６】
又、食品などの分析をするにも、攪拌の影響、還元物質の影響などがあり、正確に測定できないなどの問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の酵素膜電極、ディスポーザブル型バイオセンサの長所と欠点を考慮し、精度面では、酵素膜電極と同レベルで、使用面では、従来のディスポーザブル型センサと同様、使い易く汎用性のあるバイオセンサ提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、血液以外の例えば食品中のグルコース測定でも、攪拌の影響がなく、アスコルビン酸などの還元物質の影響がないバイオセンサを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、メディエータと導電性物質を含む電極部をスクリーン印刷法により絶縁基板上に設けてなり、該電極部に酵素を固定してなり、さらに酵素を固定した電極部の上に保護膜を設けてなるバイオセンサであって、前記保護膜が疎水性保護膜であることを特徴とするバイオセンサを提供するものである。
【００１０】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートしてなるものである。
【００１１】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記疎水性保護膜の分画分子量が、過酸化水素を選択的に透過させてなる大きさに制御されてなる膜である。
【００１２】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記絶縁基板が、厚み１００μｍ以上のフィルム状絶縁基板である。
【００１３】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記導電性物質が、平均粒子径０．１μｍ以上の粒子状導電性物質である。
【００１４】
また、本発明は、スクリーン印刷法により絶縁基板上に電極部を設置する工程、電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートする工程、包括法又は架橋法により酵素を電極部に固定する工程、スピンコート法により酵素を固定した電極部上に疎水性保護膜を形成する工程を含むことを特徴とするバイオセンサの製造方法を提供するものである。
【００１５】
本発明のバイオセンサ製造方法の好ましい実施態様は、前記酵素を電極部に固定する工程が、酵素を水溶性光架橋性樹脂と混合し、電極部にスピンコートした後、光照射して水溶性光架橋性樹脂を硬化することにより、酵素を電極に固定する。
【００１６】
本発明のバイオセンサ製造方法の好ましい実施態様は、前記水溶性光架橋性樹脂が、ポリビニルアルコール系樹脂である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のバイオセンサは、メディエータと導電性物質を含む電極部をスクリーン印刷法により絶縁基板上に設けてなり、該電極部上に酵素を固定してなり、該酵素を固定してなる電極部を覆うように疎水性保護膜を設けてなるバイオセンサである。なお、ここでスクリーン印刷とは、孔版印刷の一種で版にインクを付けて印刷するのではなく、版自体に穴をあけ、そこからインクを擦りつける印刷方式を意味する。スクリーン印刷では、版にテトロン、ナイロンなどの化学繊維で織ったスクリーンの目を利用する。ガラス、プラスチックス、合成樹脂、金属、布などどのような素材にも印刷でき、紙以外に印刷する必要がある場合によく利用される。
【００１８】
本発明のバイオセンサに用いられる絶縁基板の形状は、特に限定されるものではないが、フィルム状又は板状の絶縁基板を使用するのが好ましい。スクリーン印刷する場合、フィルム状の方が印刷し易く、安く入手できる。又、スクリーン印刷により多数の電極部、及びスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートしたセンサ形状を１個づつ切断する場合、フィルム状は最も作業性がよい。よってフィルム状絶縁基板を使用する方がより好ましい。
【００１９】
上記フィルム状又は板状の絶縁基板の厚みは、センサとしての強度、攪拌の影響を考慮して、１００μｍ以上が好ましく、２５０μｍ以上であればより好ましい。
【００２０】
上記フィルム状又は板状の絶縁基板の素材は、特に限定されるものではないが、これまでディスポーザブル型バイオセンサに使用されているガラスエポキシ樹脂やフィルム素材として通常入手が容易なポリエステル樹脂などが好適に用いられる。
【００２１】
また、上記フィルム状又は板状の絶縁基板として、基板の表面上にスクリーン印刷用カーボンやスクリーン印刷用光架橋性樹脂、疎水性保護膜との密着性をよくするため、密着性に優れた被覆層を有する絶縁基板を用いてもよい。例えば、特開平２０００―２８９１７１に開示されているポリウレタン樹脂をポリエステルフィルム上にコーティングした物などは、スクリーン印刷用インキと密着性に優れており、より好適に用いられる。
【００２２】
上記絶縁基板の被覆層としては、例えば、ポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系の共重合体から選ばれた少なくとも１種からなる樹脂成分と、少なくとも１種以上の不活性粒子からなる被覆層などが好適に用いられる。
【００２３】
なお、上記被覆層に用いられる不活性粒子としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナなど或いはこれらの混合物であり、更に、他の一般的無機粒子、例えばリン酸カルシウム、雲母、ヘクトライト、ジルコニアその他と併用、等の無機粒子や、スチレン系、メラミン系、シリコーン系などの有機ポリマー系粒子等が挙げられる。平均粒径は、０．０４〜１０μｍが好ましく、さらに好ましくは０．１〜１μｍである。また、粒径比（長径／短径）が、１．０〜１．５であり、粒子径の標準偏差が１．０以上の不活性粒子が、耐粒子脱落性の点から好ましい。
【００２４】
本発明のバイオセンサに用いられる電極部は、メディエータと導電性物質を含んでなり、スクリーン印刷法により絶縁基板上に形成される。
【００２５】
絶縁基板上への具体的な形成方法は、例えば、カーボン類インキ中にメディエータを混合して電極部原体を形成し、その後電極部原体を絶縁基板上にスクリーン印刷することにより、絶縁基板上に電極部を形成する。
【００２６】
本発明のバイオセンサの電極部に用いられる導電性物質としては、スクリーン印刷用導電性物質が好ましく、例えば、カーボン類インキ、銀類インキ、金類インキなどが好適に用いられる。
【００２７】
中でも、カーボン類インキはより好適に用いられ、グラファイト又はカーボンブラックもしくはこれらの混合物のインキは特に好適に用いられる。
【００２８】
上記カーボン類インキとは、カーボン類とバインダ用樹脂とを含んでいるものをいう。また、バインダ用樹脂は、メディエータおよび導電性物質を絶縁基板上に固定するため、溶媒の有無にかかわらずスクリーン印刷可能な粘度を有することが重要である。
【００２９】
上記カーボンインクに用いられるバインダ用樹脂は、特に限定されるものではないが、例えばアクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂などのイオン重合性樹脂類、不飽和ポリエステル樹脂などのラジカル重合性樹脂などが単独に又は２種以上併用して用いることができる。
【００３０】
なお、本発明に用いられる導電性物質には、必要に応じて、溶剤、熱硬化促進剤、架橋剤、光開始剤、消泡剤、分散剤などを添加してもよい。
【００３１】
前記導電性物質の平均粒子径は、電極部の表面積を広くする為にも、０．１μｍ以上が好ましく、１μｍ以上であればより好ましい。
【００３２】
本発明に用いられるメディエータは、酸化還元酵素の電子伝達体として機能するレドックス化合物であれば特に限定されるものではなく、具体的には、フェロセン、フェロセン誘導体、ベンゾキノン、ビタミンＫ３、金属シアン化錯体（例えばフェロシアン化カリウム）などが好適に用いられる。
【００３３】
本発明のバイオセンサにおいては、電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートしてなることが好ましい。ここで電極部以外とは、センサ形状で、導電性物質をスクリーン印刷した以外のスペースを指す。
【００３４】
上記スクリーン印刷用光架橋性樹脂は、スクリーン印刷する為の粘性、光架橋剤を有する光架橋性樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えば、硬化時、紫外線ランプの発熱によりカーボンインキ類やメディエータが劣化する恐れがあるので、硬化条件が５００ｍＪ／ｃｍ2以下である樹脂が好ましい。
【００３５】
本発明においては、スクリーン印刷用光架橋性樹脂は、疎水性保護膜と密着性のある素材であることが必要である。また、保護膜製膜時に使用する溶媒、例えばアセトンなどのケトン類にある程度溶解性があり、溶媒蒸発後に疎水性保護膜と接着する素材を用いてもよい。
【００３６】
本発明において用いられるスクリーン印刷用光架橋性樹脂は、特に限定されるものではないが、具体的には、アクリルレートモノマー、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などを成分とする樹脂が好適に用いられる。
【００３７】
本発明において、電極部に固定される酵素は、過酸化水素検出用の酸化還元酵素であれば特に限定されるものではないが、例えばペルオキシターゼ、カタラーゼ、ラッカーゼなどが好適に用いられ、中でもペルオキシダーゼは、過酸化水素に対する特異性、種類の豊富さにより、特に好適に用いられる。
【００３８】
酵素を固定化する方法としては、例えばグルタルアルデヒドを使用した架橋法やポリビニルアルコールを使用した包括法などが好適に用いられる。
【００３９】
上記架橋法は具体的には、適量な酵素を緩衝液に溶かし、２０％グルタルアルデヒド溶液（市販品）を適量加え混合し、電極部に前記混合溶液を数十μｌ滴下後、４℃中で１２時間以上放置する。架橋試薬であるグルタルアルデヒドで、酵素同士の結合、結合した酵素を電極部表面に結合させる方法である。
【００４０】
上記包括法は具体的には、適量な酵素を緩衝液に溶かし、ポリビニルアルコールを緩衝液で溶かした溶液を、適量加え混合し、電極部に前記混合溶液を数十μｌ滴下後、室温で１２時間以上放置する。酵素は、ポリビニルアルコールの網目状分子により包括される方法である。
【００４１】
本発明のバイオセンサの製作に当たっては、スピンコーティング、フォトリソグラフなどの手法を介して行うことが好ましい。具体的には、水溶性光架橋性樹脂と酵素を混合し、電極部にスピンコートした後、電極部の面積以外をフォトマスクした治具にセンサを設置し、ＵＶ照射することにより、水溶性光架橋性樹脂を硬化させ酵素を固定する。
【００４２】
フォトマスクより取り出したセンサは、ミリＱ水やバッファで洗浄することで、電極部以外に付着した酵素液を取り除く。これにより電極部面積のみ酵素が固定される。水溶性光架橋性樹脂としては、ポリビニルアルコール系が使用される。
【００４３】
保護膜がない場合、酵素は水溶性光架橋性樹脂に包括されているか、架橋剤で電極部に固定されているだけなので、試料液中に溶けだし、正確に測定できない、センサの寿命が短いなどの問題を生じる。よって酵素膜上に形成される保護膜は、疎水性であること、水溶性光架橋性樹脂などで固定された酵素を密封する為、フィルム、又は電極部以外にコーティングされているスクリーン印刷用光架橋性樹脂と密着性のよいことが、必要な条件となる。
【００４４】
又、試料液中にアスコルビン酸などの還元物質が含まれている場合、酵素膜上に過酸化水素より大きな分子を通さない保護膜がなければ、還元物質が電極部と反応し正の誤差を与える。よって分画分子量が、過酸化水素を選択的に透過させてなる大きさに制御された疎水性保護膜が好ましい。疎水性保護膜の分画分子量は５００以下がより好ましく、１００以下であれば特に好ましい。
【００４５】
バイオセンサで測定する際攪拌することは、応答時間短縮の為、又は試料液を希釈液と混合して測定する場合必ず必要である。従来、血液測定用ディスポーザブルセンサでは、簡易性を向上する為、試料液の攪拌はされていない。よって測定精度が悪い、応答時間が長くなるなどの問題がある。保護膜がない場合、酵素膜が直接攪拌の影響を受ける為、出力値のノイズが大きくなり測定精度が非常に悪くなる問題がある。よって、酵素膜上に攪拌の影響を受けない、応答時間を長くしない厚みを持つ疎水性保護膜が必要となる。
【００４６】
疎水性保護膜は、酵素膜上に張り付けてもよいが、本発明では、スピンコーティング法を使用することが好ましい。素材は、アセチルセルロース、ポリカーボネートが考えられる。光架橋性アクリル樹脂などを使用してもよい。スピンコーティング法で製膜する為、前記樹脂は溶媒中に溶かされた状態で提供される。溶媒については、酵素、酵素を包括している水溶性光架橋性樹脂、フィルム上に形成されたスクリーン印刷用光架橋性樹脂を大きく劣化させる物は使用できないが、フィルム上に形成されたスクリーン印刷用光架橋性樹脂との密着性をよくする為、本樹脂をわずかに溶かす溶媒、例えばアセトンのようなケトン類を使用してもよい。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により何ら限定されるものではない。
【００４８】
１．ペルオキシターゼを使用したフィルム型過酸化水素センサの製作
塩化銀ペースト印刷
１)印刷台の上にフィルムを設置する。２)基準極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。３）塩化銀ペースト（日本アチソン（株）製 Electrodag6037SS）をガラス棒で十分に混合する。４)塩化銀ペーストを印刷版の手前に適量垂らす。５)印刷版を軽く片手で持ち上げ、塩化銀ペーストをスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。６)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。７)フィルムを130℃に調節したオーブンに入れる (30分)。８)オーブンから取り出したフィルムを冷やす。
【００４９】
カーボン類インキ印刷
１）塩化銀が印刷されたフィルムを取り付ける。作用極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。２)カーボン類インキ(東洋紡績（株）製 蒸発乾燥型導電性カーボンペースト DY-200L-2)をガラ棒で十分に混合する。３) カーボン類インキを印刷版の手前に適量垂らす。４)スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、インキをスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にインキを引く。６)フィルムを130℃に調節したオーブンに入れる (30分)。７)オーブンから取り出したフィルムを冷やす。
【００５０】
カーボン類インキとメディエータの混合物の印刷
１）カーボン類インキが印刷されたフィルムを取り付ける。２)カーボンイン
キ類(東洋紡績（株）製 蒸発乾燥型導電性カーボンペースト DY-200L-2)とメディエータ（ナカライテスク製 フェロセン）の混合物をガラ棒で十分に混合する。３) 混合物を印刷版の手前に適量垂らす。４）作用極用スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、混合物
をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙に混合物を引く。
【００５１】
スクリーン印刷用光架橋性樹脂の印刷
１）カーボン類インキとメディエータの混合物が印刷されたフィルムを取り付ける。光架橋性樹脂用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する２)スクリーン印刷用光架橋性樹脂(東洋紡績（株）製 UV硬化型フレキシブルオーバーコート剤 FR-100G-24)をガラス棒で十分に混合する。３) オーバコート剤を印刷版の手前に適量垂らす。４）スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、オーバコート剤をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。６)UV照射機のUV照射量を500ｍJ/cm2に合わせる。７)印刷したフィルムを、UV照射機に通す。
【００５２】
ペルオキシターゼ酵素の固定
１）作業は暗室中で行う。２）水溶性光架橋性樹脂（日本合成工業（株）製 感光性ポリビニルアルコール SPP-LS-400） １ｍｌとペルオキシターゼ（東洋紡績（株）製 PEO−３０２）１０ｍｇを混合する。３)スクリーン印刷したフィルムの作用極部がスピンコート機回転台の中心にくるように設置する。４）作用極部上に上記溶液を200ul添加する。５)スピンコート機の蓋をする。６)回転数 500rpm 5秒＋ 3000rpm 20秒で回転しスピンコートをする。７)フィルムをフォトマスクする。８)フォトマスクごと、露光機で１分間UV照射をする。９)フィルムをフォトマスクから取り外し、ミリQでフィルムを洗浄する。１０）オーバーナイト（4℃冷蔵庫保存）により水分を蒸発させる。
【００５３】
疎水性保護膜のコ−ト
１）調製したアセチルセルロース液を用意する。２）フィルムの作用極部がスピンコート機回転台の中心にくるように置く。３)フィルムの作用極部上にアセチルセルロース液を100ul添加する。４)スピンコート機の蓋をする。５)回転数 500rpm 5秒＋ 3000rpm 20秒で回転しスピンコートをする。６)ケースに入れ、室温中ドラフトの下に静置する。７）オーバナイト後ケースから取り出し冷蔵庫（4℃）で保存する。
【００５４】
２．過酸化水素測定
▲１▼フィルム型過酸化水素センサ（１）を、専用ポテンショスタット（２）に接続し、試料液を入れた反応槽（３）に浸漬して測定セルとした。電流値の変化を記録する為、ポテンショスタットにレコーダ（４）を接続した。反応槽をマグネチックスターラ（５）上に設置し、反応槽の試料液中に回転子（６）を入れ、過酸化水素の測定中試料液を攪拌した。（図１）
又、測定においては、以下の条件を用いた。
印加電圧：０．１Ｖ ｖｓ．銀／塩化銀基準極
攪拌速度：６００ｒｐｍ
測定温度：室温
【００５５】
▲２▼市販過酸化水素（三徳純薬製 ３０％濃度）から、過酸化水素濃度０．０１pp m、０．０５ppm、０．１ppm、０．５ppm、１ppmの試料液を調製した。希釈は全てｐＨ７の燐酸バッファを用いた。
【００５６】
▲３▼上記過酸化水素試料液を反応槽に入れ、フィルム型過酸化水素センサを試料液中に浸漬し、過酸化水素を測定した。
【００５７】
▲４▼過酸化水素測定の直線性
低濃度試料液より過酸化水素を測定した。その結果を図２に示す。結果より０．０１ppmから１ppmまで直線性が認められ、各濃度でのセンサの応答も５分以内であった。
【００５８】
（実施例２）
１．ペルオキシターゼを使用したフィルム型過酸化水素センサの製作
塩化銀ペースト印刷
１)印刷台の上にフィルムを入れる。２)基準極、作用極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。３）塩化銀ペースト（日本アチソン（株）製 Electrodag6037SS）をガラス棒で十分に混合する。４)塩化銀ペーストを印刷版の手前に適量垂らす。５)印刷版を軽く片手で持ち上げ、塩化銀ペーストをスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。６)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。７)フィルムを130℃に調節したオーブンに入れる (30分)。８)オーブンから取り出したフィルムを冷やす。
【００５９】
カーボン類インキとメディエータの混合物の印刷
１）塩化銀ペーストが印刷されたフィルムを取り付ける。作用極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。２)カーボンインキ類(東洋紡績（株）製 蒸発乾燥型導電性カーボンペースト DY-200L-2)とメディエータ（ナカライテスク製 フェロセン）の混合物をガラ棒で十分に混合する。３) 混合物を印刷版の手前に適量垂らす。４）作用極用スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、混合物をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙に混合物を引く。
【００６０】
スクリーン印刷用光架橋性樹脂の印刷
１）カーボン類インキとメディエータの混合物が印刷されたフィルムを取り付ける。光架橋性樹脂用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する２)スクリーン印刷用光架橋性樹脂(東洋紡績（株）製 UV硬化型フレキシブルオーバーコート剤 FR-100G-2)をガラ棒で十分に混合する。３) オーバコート剤を印刷版の手前に適量垂らす。４）スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、オーバコート剤をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。６)UV照射機のUV照射量を500ｍJ/cm2に合わせる。７)印刷したフィルムを、UV照射機に通す。
【００６１】
ペルオキシターゼの固定
１）ペルオキシターゼ（東洋紡績（株）製 PEO−３０２）を１０ｍｇ秤量し、１ｍｌの燐酸バッファ（ｐＨ７）に溶解する。２）０．５％グルタルアルデヒド溶液（ナカライテスク製２０％グルタルアルデヒド試薬をミリＱ水で希釈して調製）２２５μｌ中に、上記酵素液５００μｌを入れ混合する。３)スクリーン印刷したフィルムの作用極部に調製した試薬を１００μｌ添加する。その際、試薬が作用極部よりはみ出さないように添加する。４）オーバーナイト（4℃冷蔵庫保存）により酵素を作用極部に固定する。
【００６２】
疎水性保護膜のコ−ト
１）調製した光架橋性アクリル樹脂液（東洋合成（株）製 ACR１０）を用意する。２）フィルムの作用極部がスピンコート機回転台の中心にくるように置く。３)フィルムの作用極部上に光架橋性アクリル樹脂を100ul添加する。４)スピンコート機の蓋をする。５)回転数 500rpm 5秒＋ 3000rpm 20秒で回転しスピンコートをする。６)ケースに入れ、露光機で５分間UV照射をする。
【００６３】
２．アスコルビン酸測定
▲１▼フィルム型過酸化水素センサ（１）を、専用ポテンショスタット（２）に接続し、試料液を入れた反応槽（３）に浸漬して測定セルとした。電流値の変化を記録する為、ポテンショスタットにレコーダ（４）を接続した。反応槽をマグネチックスターラ（５）上に設置し、反応槽の試料液中に回転子（６）を入れ、試料液中にアスコルビン酸オキシターゼ（天野製薬（株）製 AMANO３）を添加し、混合及び測定中、試料液を攪拌した。（図１）
又、測定においては、以下の条件を用いた。
印加電圧：０．１Ｖ ｖｓ．銀／塩化銀基準極
攪拌速度：６００ｒｐｍ
測定温度：室温
【００６４】
▲２▼市販Lアスコルビン酸（ナカライテスク製）から、アスコルビン酸濃度０．１5ppm、１．５ppm、３ppm、５ppm、７．５ppm、１０ppm、１２．５ppmの試料液を調製した。希釈は全てｐＨ７の燐酸バッファを用いた。
【００６５】
▲３▼上記アスコルビン酸試料液を反応槽に入れ、フィルム型過酸化水素酸センサを試料中に浸漬し、各試料測定時に、アスコルビン酸オキシターゼを２５０μｇ添加し、アスコルビン酸とアスコルビン酸オキシターゼの反応で生成する過酸化水素を過酸化水素センサで測定することにより、アスコルビン酸を測定した。
【００６６】
▲４▼アスコルビン酸測定の直線性
低濃度試料よりアスコルビン酸を測定した。その結果を図３に示す。結果より０．１５ppmから１０ppmまで直線性が認められ、各濃度でのセンサの応答も５分以内であった。
【００６７】
【発明の効果】
上述したように、本発明は測定試料中に含まれる成分の量を簡単に、敏速な上、正確に測定し得るバイオセンサを提供する物である。又、疎水性保護膜で固定化した酵素をオーバコートすることにより、固定化した酵素の安定化が図れ、攪拌の影響もなく、寿命も長いバイオセンサを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過酸化水素センサを用いた測定例を示す例である。
【図２】本発明の過酸化水素測定の直線性を示す図である。
【図３】本発明のアスコルビン酸測定の直線性を示す図である。
【符号の説明】
１ 過酸化水素センサ
２ ポテンショスタット
３ 反応槽
４ レコーダ
５ マグネチックスターラ
６ 回転子
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料中の過酸化水素の量を測定する為のバイオセンサに関し、詳しくは、臨床検査、食品・飲料検査、排水検査などの少量の試料にも適用可能な、試料中の過酸化水素（又は試料中に新たに発生した過酸化水素）の量を測定するためのバイオセンサで、スクリーン印刷法により作製した電極上に酵素を固定してなるバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、酵素を膜上に固定し、膜を電極上に装着する酵素膜型電極は、グルコースセンサや、ラクテートセンサとして、臨床検査分野や食品検査分野でも実用化されている。
【０００３】
又、絶縁基板上に、スクリーン印刷法により電極部を形成し、その上に酵素を固定したディスポーザブル型バイオセンサも、糖尿病患者の増大により、主に血糖値測定用グルコースセンサとして広く使われている。
【０００４】
例えば、特開平５−１３３９２９には酵素膜型電極としてグルコースセンサが開示されている。しかし、かかる酵素膜型電極は、固定した酵素の失活により、酵素膜をその都度交換しなければならず、操作が煩雑であり、酵素膜を電極上に装着するにもある程度の専門知識が必要であり、汎用性の面で問題があった。
【０００５】
また、特開平７−８３８７２にはディスポーザブル型バイオセンサが開示されている。しかし、かかるバイオセンサは、主に血液サンプルが対象で、センサに血液を一滴落とし、短時間で測定する簡易型である為、精度面では従来の酵素膜型電極に比べると悪く、血液以外を対象としたセンサは、ほとんど販売されていないのが現状であった。
【０００６】
又、食品などの分析をするにも、攪拌の影響、還元物質の影響などがあり、正確に測定できないなどの問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の酵素膜電極、ディスポーザブル型バイオセンサの長所と欠点を考慮し、精度面では、酵素膜電極と同レベルで、使用面では、従来のディスポーザブル型センサと同様、使い易く汎用性のあるバイオセンサ提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、血液以外の例えば食品中のグルコース測定でも、攪拌の影響がなく、アスコルビン酸などの還元物質の影響がないバイオセンサを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、メディエータと導電性物質を含む電極部をスクリーン印刷法により絶縁基板上に設けてなり、該電極部に酵素を固定してなり、さらに酵素を固定した電極部の上に保護膜を設けてなるバイオセンサであって、前記保護膜が疎水性保護膜であることを特徴とするバイオセンサを提供するものである。
【００１０】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートしてなるものである。
【００１１】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記疎水性保護膜の分画分子量が、過酸化水素を選択的に透過させてなる大きさに制御されてなる膜である。
【００１２】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記絶縁基板が、厚み１００μｍ以上のフィルム状絶縁基板である。
【００１３】
本発明のバイオセンサの好ましい実施態様は、前記導電性物質が、平均粒子径０．１μｍ以上の粒子状導電性物質である。
【００１４】
また、本発明は、スクリーン印刷法により絶縁基板上に電極部を設置する工程、電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートする工程、包括法又は架橋法により酵素を電極部に固定する工程、スピンコート法により酵素を固定した電極部上に疎水性保護膜を形成する工程を含むことを特徴とするバイオセンサの製造方法を提供するものである。
【００１５】
本発明のバイオセンサ製造方法の好ましい実施態様は、前記酵素を電極部に固定する工程が、酵素を水溶性光架橋性樹脂と混合し、電極部にスピンコートした後、光照射して水溶性光架橋性樹脂を硬化することにより、酵素を電極に固定する。
【００１６】
本発明のバイオセンサ製造方法の好ましい実施態様は、前記水溶性光架橋性樹脂が、ポリビニルアルコール系樹脂である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のバイオセンサは、メディエータと導電性物質を含む電極部をスクリーン印刷法により絶縁基板上に設けてなり、該電極部上に酵素を固定してなり、該酵素を固定してなる電極部を覆うように疎水性保護膜を設けてなるバイオセンサである。なお、ここでスクリーン印刷とは、孔版印刷の一種で版にインクを付けて印刷するのではなく、版自体に穴をあけ、そこからインクを擦りつける印刷方式を意味する。スクリーン印刷では、版にテトロン、ナイロンなどの化学繊維で織ったスクリーンの目を利用する。ガラス、プラスチックス、合成樹脂、金属、布などどのような素材にも印刷でき、紙以外に印刷する必要がある場合によく利用される。
【００１８】
本発明のバイオセンサに用いられる絶縁基板の形状は、特に限定されるものではないが、フィルム状又は板状の絶縁基板を使用するのが好ましい。スクリーン印刷する場合、フィルム状の方が印刷し易く、安く入手できる。又、スクリーン印刷により多数の電極部、及びスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートしたセンサ形状を１個づつ切断する場合、フィルム状は最も作業性がよい。よってフィルム状絶縁基板を使用する方がより好ましい。
【００１９】
上記フィルム状又は板状の絶縁基板の厚みは、センサとしての強度、攪拌の影響を考慮して、１００μｍ以上が好ましく、２５０μｍ以上であればより好ましい。
【００２０】
上記フィルム状又は板状の絶縁基板の素材は、特に限定されるものではないが、これまでディスポーザブル型バイオセンサに使用されているガラスエポキシ樹脂やフィルム素材として通常入手が容易なポリエステル樹脂などが好適に用いられる。
【００２１】
また、上記フィルム状又は板状の絶縁基板として、基板の表面上にスクリーン印刷用カーボンやスクリーン印刷用光架橋性樹脂、疎水性保護膜との密着性をよくするため、密着性に優れた被覆層を有する絶縁基板を用いてもよい。例えば、特開平２０００―２８９１７１に開示されているポリウレタン樹脂をポリエステルフィルム上にコーティングした物などは、スクリーン印刷用インキと密着性に優れており、より好適に用いられる。
【００２２】
上記絶縁基板の被覆層としては、例えば、ポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系の共重合体から選ばれた少なくとも１種からなる樹脂成分と、少なくとも１種以上の不活性粒子からなる被覆層などが好適に用いられる。
【００２３】
なお、上記被覆層に用いられる不活性粒子としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナなど或いはこれらの混合物であり、更に、他の一般的無機粒子、例えばリン酸カルシウム、雲母、ヘクトライト、ジルコニアその他と併用、等の無機粒子や、スチレン系、メラミン系、シリコーン系などの有機ポリマー系粒子等が挙げられる。平均粒径は、０．０４〜１０μｍが好ましく、さらに好ましくは０．１〜１μｍである。また、粒径比（長径／短径）が、１．０〜１．５であり、粒子径の標準偏差が１．０以上の不活性粒子が、耐粒子脱落性の点から好ましい。
【００２４】
本発明のバイオセンサに用いられる電極部は、メディエータと導電性物質を含んでなり、スクリーン印刷法により絶縁基板上に形成される。
【００２５】
絶縁基板上への具体的な形成方法は、例えば、カーボン類インキ中にメディエータを混合して電極部原体を形成し、その後電極部原体を絶縁基板上にスクリーン印刷することにより、絶縁基板上に電極部を形成する。
【００２６】
本発明のバイオセンサの電極部に用いられる導電性物質としては、スクリーン印刷用導電性物質が好ましく、例えば、カーボン類インキ、銀類インキ、金類インキなどが好適に用いられる。
【００２７】
中でも、カーボン類インキはより好適に用いられ、グラファイト又はカーボンブラックもしくはこれらの混合物のインキは特に好適に用いられる。
【００２８】
上記カーボン類インキとは、カーボン類とバインダ用樹脂とを含んでいるものをいう。また、バインダ用樹脂は、メディエータおよび導電性物質を絶縁基板上に固定するため、溶媒の有無にかかわらずスクリーン印刷可能な粘度を有することが重要である。
【００２９】
上記カーボンインクに用いられるバインダ用樹脂は、特に限定されるものではないが、例えばアクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂などのイオン重合性樹脂類、不飽和ポリエステル樹脂などのラジカル重合性樹脂などが単独に又は２種以上併用して用いることができる。
【００３０】
なお、本発明に用いられる導電性物質には、必要に応じて、溶剤、熱硬化促進剤、架橋剤、光開始剤、消泡剤、分散剤などを添加してもよい。
【００３１】
前記導電性物質の平均粒子径は、電極部の表面積を広くする為にも、０．１μｍ以上が好ましく、１μｍ以上であればより好ましい。
【００３２】
本発明に用いられるメディエータは、酸化還元酵素の電子伝達体として機能するレドックス化合物であれば特に限定されるものではなく、具体的には、フェロセン、フェロセン誘導体、ベンゾキノン、ビタミンＫ３、金属シアン化錯体（例えばフェロシアン化カリウム）などが好適に用いられる。
【００３３】
本発明のバイオセンサにおいては、電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートしてなることが好ましい。ここで電極部以外とは、センサ形状で、導電性物質をスクリーン印刷した以外のスペースを指す。
【００３４】
上記スクリーン印刷用光架橋性樹脂は、スクリーン印刷する為の粘性、光架橋剤を有する光架橋性樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えば、硬化時、紫外線ランプの発熱によりカーボンインキ類やメディエータが劣化する恐れがあるので、硬化条件が５００ｍＪ／ｃｍ2以下である樹脂が好ましい。
【００３５】
本発明においては、スクリーン印刷用光架橋性樹脂は、疎水性保護膜と密着性のある素材であることが必要である。また、保護膜製膜時に使用する溶媒、例えばアセトンなどのケトン類にある程度溶解性があり、溶媒蒸発後に疎水性保護膜と接着する素材を用いてもよい。
【００３６】
本発明において用いられるスクリーン印刷用光架橋性樹脂は、特に限定されるものではないが、具体的には、アクリルレートモノマー、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などを成分とする樹脂が好適に用いられる。
【００３７】
本発明において、電極部に固定される酵素は、過酸化水素検出用の酸化還元酵素であれば特に限定されるものではないが、例えばペルオキシターゼ、カタラーゼ、ラッカーゼなどが好適に用いられ、中でもペルオキシダーゼは、過酸化水素に対する特異性、種類の豊富さにより、特に好適に用いられる。
【００３８】
酵素を固定化する方法としては、例えばグルタルアルデヒドを使用した架橋法やポリビニルアルコールを使用した包括法などが好適に用いられる。
【００３９】
上記架橋法は具体的には、適量な酵素を緩衝液に溶かし、２０％グルタルアルデヒド溶液（市販品）を適量加え混合し、電極部に前記混合溶液を数十μｌ滴下後、４℃中で１２時間以上放置する。架橋試薬であるグルタルアルデヒドで、酵素同士の結合、結合した酵素を電極部表面に結合させる方法である。
【００４０】
上記包括法は具体的には、適量な酵素を緩衝液に溶かし、ポリビニルアルコールを緩衝液で溶かした溶液を、適量加え混合し、電極部に前記混合溶液を数十μｌ滴下後、室温で１２時間以上放置する。酵素は、ポリビニルアルコールの網目状分子により包括される方法である。
【００４１】
本発明のバイオセンサの製作に当たっては、スピンコーティング、フォトリソグラフなどの手法を介して行うことが好ましい。具体的には、水溶性光架橋性樹脂と酵素を混合し、電極部にスピンコートした後、電極部の面積以外をフォトマスクした治具にセンサを設置し、ＵＶ照射することにより、水溶性光架橋性樹脂を硬化させ酵素を固定する。
【００４２】
フォトマスクより取り出したセンサは、ミリＱ水やバッファで洗浄することで、電極部以外に付着した酵素液を取り除く。これにより電極部面積のみ酵素が固定される。水溶性光架橋性樹脂としては、ポリビニルアルコール系が使用される。
【００４３】
保護膜がない場合、酵素は水溶性光架橋性樹脂に包括されているか、架橋剤で電極部に固定されているだけなので、試料液中に溶けだし、正確に測定できない、センサの寿命が短いなどの問題を生じる。よって酵素膜上に形成される保護膜は、疎水性であること、水溶性光架橋性樹脂などで固定された酵素を密封する為、フィルム、又は電極部以外にコーティングされているスクリーン印刷用光架橋性樹脂と密着性のよいことが、必要な条件となる。
【００４４】
又、試料液中にアスコルビン酸などの還元物質が含まれている場合、酵素膜上に過酸化水素より大きな分子を通さない保護膜がなければ、還元物質が電極部と反応し正の誤差を与える。よって分画分子量が、過酸化水素を選択的に透過させてなる大きさに制御された疎水性保護膜が好ましい。疎水性保護膜の分画分子量は５００以下がより好ましく、１００以下であれば特に好ましい。
【００４５】
バイオセンサで測定する際攪拌することは、応答時間短縮の為、又は試料液を希釈液と混合して測定する場合必ず必要である。従来、血液測定用ディスポーザブルセンサでは、簡易性を向上する為、試料液の攪拌はされていない。よって測定精度が悪い、応答時間が長くなるなどの問題がある。保護膜がない場合、酵素膜が直接攪拌の影響を受ける為、出力値のノイズが大きくなり測定精度が非常に悪くなる問題がある。よって、酵素膜上に攪拌の影響を受けない、応答時間を長くしない厚みを持つ疎水性保護膜が必要となる。
【００４６】
疎水性保護膜は、酵素膜上に張り付けてもよいが、本発明では、スピンコーティング法を使用することが好ましい。素材は、アセチルセルロース、ポリカーボネートが考えられる。光架橋性アクリル樹脂などを使用してもよい。スピンコーティング法で製膜する為、前記樹脂は溶媒中に溶かされた状態で提供される。溶媒については、酵素、酵素を包括している水溶性光架橋性樹脂、フィルム上に形成されたスクリーン印刷用光架橋性樹脂を大きく劣化させる物は使用できないが、フィルム上に形成されたスクリーン印刷用光架橋性樹脂との密着性をよくする為、本樹脂をわずかに溶かす溶媒、例えばアセトンのようなケトン類を使用してもよい。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により何ら限定されるものではない。
【００４８】
１．ペルオキシターゼを使用したフィルム型過酸化水素センサの製作
塩化銀ペースト印刷
１)印刷台の上にフィルムを設置する。２)基準極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。３）塩化銀ペースト（日本アチソン（株）製 Electrodag6037SS）をガラス棒で十分に混合する。４)塩化銀ペーストを印刷版の手前に適量垂らす。５)印刷版を軽く片手で持ち上げ、塩化銀ペーストをスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。６)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。７)フィルムを130℃に調節したオーブンに入れる (30分)。８)オーブンから取り出したフィルムを冷やす。
【００４９】
カーボン類インキ印刷
１）塩化銀が印刷されたフィルムを取り付ける。作用極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。２)カーボン類インキ(東洋紡績（株）製 蒸発乾燥型導電性カーボンペースト DY-200L-2)をガラ棒で十分に混合する。３) カーボン類インキを印刷版の手前に適量垂らす。４)スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、インキをスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にインキを引く。６)フィルムを130℃に調節したオーブンに入れる (30分)。７)オーブンから取り出したフィルムを冷やす。
【００５０】
カーボン類インキとメディエータの混合物の印刷
１）カーボン類インキが印刷されたフィルムを取り付ける。２)カーボンイン
キ類(東洋紡績（株）製 蒸発乾燥型導電性カーボンペースト DY-200L-2)とメディエータ（ナカライテスク製 フェロセン）の混合物をガラ棒で十分に混合する。３) 混合物を印刷版の手前に適量垂らす。４）作用極用スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、混合物
をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙に混合物を引く。
【００５１】
スクリーン印刷用光架橋性樹脂の印刷
１）カーボン類インキとメディエータの混合物が印刷されたフィルムを取り付ける。光架橋性樹脂用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する２)スクリーン印刷用光架橋性樹脂(東洋紡績（株）製 UV硬化型フレキシブルオーバーコート剤 FR-100G-24)をガラス棒で十分に混合する。３) オーバコート剤を印刷版の手前に適量垂らす。４）スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、オーバコート剤をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。６)UV照射機のUV照射量を500ｍJ/cm2に合わせる。７)印刷したフィルムを、UV照射機に通す。
【００５２】
ペルオキシターゼ酵素の固定
１）作業は暗室中で行う。２）水溶性光架橋性樹脂（日本合成工業（株）製 感光性ポリビニルアルコール SPP-LS-400） １ｍｌとペルオキシターゼ（東洋紡績（株）製 PEO−３０２）１０ｍｇを混合する。３)スクリーン印刷したフィルムの作用極部がスピンコート機回転台の中心にくるように設置する。４）作用極部上に上記溶液を200ul添加する。５)スピンコート機の蓋をする。６)回転数 500rpm 5秒＋ 3000rpm 20秒で回転しスピンコートをする。７)フィルムをフォトマスクする。８)フォトマスクごと、露光機で１分間UV照射をする。９)フィルムをフォトマスクから取り外し、ミリQでフィルムを洗浄する。１０）オーバーナイト（4℃冷蔵庫保存）により水分を蒸発させる。
【００５３】
疎水性保護膜のコ−ト
１）調製したアセチルセルロース液を用意する。２）フィルムの作用極部がスピンコート機回転台の中心にくるように置く。３)フィルムの作用極部上にアセチルセルロース液を100ul添加する。４)スピンコート機の蓋をする。５)回転数 500rpm 5秒＋ 3000rpm 20秒で回転しスピンコートをする。６)ケースに入れ、室温中ドラフトの下に静置する。７）オーバナイト後ケースから取り出し冷蔵庫（4℃）で保存する。
【００５４】
２．過酸化水素測定
▲１▼フィルム型過酸化水素センサ（１）を、専用ポテンショスタット（２）に接続し、試料液を入れた反応槽（３）に浸漬して測定セルとした。電流値の変化を記録する為、ポテンショスタットにレコーダ（４）を接続した。反応槽をマグネチックスターラ（５）上に設置し、反応槽の試料液中に回転子（６）を入れ、過酸化水素の測定中試料液を攪拌した。（図１）
又、測定においては、以下の条件を用いた。
印加電圧：０．１Ｖ ｖｓ．銀／塩化銀基準極
攪拌速度：６００ｒｐｍ
測定温度：室温
【００５５】
▲２▼市販過酸化水素（三徳純薬製 ３０％濃度）から、過酸化水素濃度０．０１pp m、０．０５ppm、０．１ppm、０．５ppm、１ppmの試料液を調製した。希釈は全てｐＨ７の燐酸バッファを用いた。
【００５６】
▲３▼上記過酸化水素試料液を反応槽に入れ、フィルム型過酸化水素センサを試料液中に浸漬し、過酸化水素を測定した。
【００５７】
▲４▼過酸化水素測定の直線性
低濃度試料液より過酸化水素を測定した。その結果を図２に示す。結果より０．０１ppmから１ppmまで直線性が認められ、各濃度でのセンサの応答も５分以内であった。
【００５８】
（実施例２）
１．ペルオキシターゼを使用したフィルム型過酸化水素センサの製作
塩化銀ペースト印刷
１)印刷台の上にフィルムを入れる。２)基準極、作用極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。３）塩化銀ペースト（日本アチソン（株）製 Electrodag6037SS）をガラス棒で十分に混合する。４)塩化銀ペーストを印刷版の手前に適量垂らす。５)印刷版を軽く片手で持ち上げ、塩化銀ペーストをスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。６)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。７)フィルムを130℃に調節したオーブンに入れる (30分)。８)オーブンから取り出したフィルムを冷やす。
【００５９】
カーボン類インキとメディエータの混合物の印刷
１）塩化銀ペーストが印刷されたフィルムを取り付ける。作用極用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する。２)カーボンインキ類(東洋紡績（株）製 蒸発乾燥型導電性カーボンペースト DY-200L-2)とメディエータ（ナカライテスク製 フェロセン）の混合物をガラ棒で十分に混合する。３) 混合物を印刷版の手前に適量垂らす。４）作用極用スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、混合物をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙に混合物を引く。
【００６０】
スクリーン印刷用光架橋性樹脂の印刷
１）カーボン類インキとメディエータの混合物が印刷されたフィルムを取り付ける。光架橋性樹脂用スクリーン印刷版を印刷台に取り付ける。この時、フィルムと印刷版が合うように調整する２)スクリーン印刷用光架橋性樹脂(東洋紡績（株）製 UV硬化型フレキシブルオーバーコート剤 FR-100G-2)をガラ棒で十分に混合する。３) オーバコート剤を印刷版の手前に適量垂らす。４）スクリーン印刷版を軽く片手で持ち上げ、オーバコート剤をスキージーで手前から奧にゆっくりと持っていく。５)両手でスキージーを持ち、奧から手前に一挙にペーストを引く。６)UV照射機のUV照射量を500ｍJ/cm2に合わせる。７)印刷したフィルムを、UV照射機に通す。
【００６１】
ペルオキシターゼの固定
１）ペルオキシターゼ（東洋紡績（株）製 PEO−３０２）を１０ｍｇ秤量し、１ｍｌの燐酸バッファ（ｐＨ７）に溶解する。２）０．５％グルタルアルデヒド溶液（ナカライテスク製２０％グルタルアルデヒド試薬をミリＱ水で希釈して調製）２２５μｌ中に、上記酵素液５００μｌを入れ混合する。３)スクリーン印刷したフィルムの作用極部に調製した試薬を１００μｌ添加する。その際、試薬が作用極部よりはみ出さないように添加する。４）オーバーナイト（4℃冷蔵庫保存）により酵素を作用極部に固定する。
【００６２】
疎水性保護膜のコ−ト
１）調製した光架橋性アクリル樹脂液（東洋合成（株）製 ACR１０）を用意する。２）フィルムの作用極部がスピンコート機回転台の中心にくるように置く。３)フィルムの作用極部上に光架橋性アクリル樹脂を100ul添加する。４)スピンコート機の蓋をする。５)回転数 500rpm 5秒＋ 3000rpm 20秒で回転しスピンコートをする。６)ケースに入れ、露光機で５分間UV照射をする。
【００６３】
２．アスコルビン酸測定
▲１▼フィルム型過酸化水素センサ（１）を、専用ポテンショスタット（２）に接続し、試料液を入れた反応槽（３）に浸漬して測定セルとした。電流値の変化を記録する為、ポテンショスタットにレコーダ（４）を接続した。反応槽をマグネチックスターラ（５）上に設置し、反応槽の試料液中に回転子（６）を入れ、試料液中にアスコルビン酸オキシターゼ（天野製薬（株）製 AMANO３）を添加し、混合及び測定中、試料液を攪拌した。（図１）
又、測定においては、以下の条件を用いた。
印加電圧：０．１Ｖ ｖｓ．銀／塩化銀基準極
攪拌速度：６００ｒｐｍ
測定温度：室温
【００６４】
▲２▼市販Lアスコルビン酸（ナカライテスク製）から、アスコルビン酸濃度０．１5ppm、１．５ppm、３ppm、５ppm、７．５ppm、１０ppm、１２．５ppmの試料液を調製した。希釈は全てｐＨ７の燐酸バッファを用いた。
【００６５】
▲３▼上記アスコルビン酸試料液を反応槽に入れ、フィルム型過酸化水素酸センサを試料中に浸漬し、各試料測定時に、アスコルビン酸オキシターゼを２５０μｇ添加し、アスコルビン酸とアスコルビン酸オキシターゼの反応で生成する過酸化水素を過酸化水素センサで測定することにより、アスコルビン酸を測定した。
【００６６】
▲４▼アスコルビン酸測定の直線性
低濃度試料よりアスコルビン酸を測定した。その結果を図３に示す。結果より０．１５ppmから１０ppmまで直線性が認められ、各濃度でのセンサの応答も５分以内であった。
【００６７】
【発明の効果】
上述したように、本発明は測定試料中に含まれる成分の量を簡単に、敏速な上、正確に測定し得るバイオセンサを提供する物である。又、疎水性保護膜で固定化した酵素をオーバコートすることにより、固定化した酵素の安定化が図れ、攪拌の影響もなく、寿命も長いバイオセンサを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過酸化水素センサを用いた測定例を示す例である。
【図２】本発明の過酸化水素測定の直線性を示す図である。
【図３】本発明のアスコルビン酸測定の直線性を示す図である。
【符号の説明】
１ 過酸化水素センサ
２ ポテンショスタット
３ 反応槽
４ レコーダ
５ マグネチックスターラ
６ 回転子
Claims (7)
- メディエータと導電性物質を含む電極部をスクリーン印刷法により絶縁基板上に設けてなり、該電極部にペルオキシダーゼを固定してなり、さらにペルオキシダーゼを固定した電極部の上に分画分子量が過酸化水素を選択的に透過する大きさに制御された疎水性保護膜を設けてなる過酸化水素測定用バイオセンサ。
- 前記電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートしてなることを特徴とする請求項１に記載のバイオセンサ。
- 前記絶縁基板が、厚み１００μｍ以上のフィルム状絶縁基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオセンサ。
- 前記導電性物質が、平均粒子０．１μｍ以上の粒子状導電性物質であることを特徴とする、請求項１乃至３に記載のバイオセンサ。
- スクリーン印刷法により絶縁基板上に電極部を設置する工程、電極部以外をスクリーン印刷用光架橋性樹脂でオーバーコートする工程、包括法又は架橋法によりペルオキシダーゼを電極部に固定する工程、前記ペルオキシダーゼを固定した電極部上にスピンコート法により分画分子量が過酸化水素を選択的に透過する大きさに制御された疎水性保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする過酸化水素測定用バイオセンサの製造方法。
- 前記ペルオキシダーゼを電極部に固定する工程がペルオキシダーゼを水溶性光架橋性樹脂と混合し、電極部にスピンコートした後、光照射して水溶性光架橋性樹脂を硬化することにより、ペルオキシダーゼを電極に固定することを特徴とする請求項５に記載のバイオセンサの製造方法。
- 前記水溶性光架橋性樹脂が、ポリビニルアルコール系樹脂であることを特徴とする請求項６に記載のバイオセンサの製造方法。
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