JPH01134242A - バイオセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、種々の微量の生体試料中の特定成分について
、試料液を希釈することなく迅速かつ簡易に定量するこ
とのできるバイオセンサに関する。

従来の技術 従来血液などの生体試料中の特定成分について、試料液
の希釈や攪拌などの操作を行なうことなく高精度に定量
する方式としては、第５図に示す様なバイオセンサが提
案されている（例えば、特開昭５９−１６６８５２号公
報）。このバイオセンサは、絶縁性基板１４にリード１
５，１６をそれぞれ有する白金などからなる測定極１７
および対極１８を埋設し、これらの電極系の露出部分を
酸化還元酵素および電子受容体を担持した多孔体１９で
覆ったものである。試料液を多孔体上へ滴下すると、試
料液に多孔体中の酸化還元酵素と電子受容体が溶解し、
試料液中の基質との間で酵素反応が進行し、電子受容体
が還元される。酵素反応終了後、この還元された電子受
容体の酸化電流値から試料液中の基質濃度を求めること
ができる。

発明が解決しようとする問題点 この様な従来の構成では、多孔体については、測定毎に
取り替えることにより簡易に測定に供することかできる
が、電極系については洗浄等の操作が必要である。さら
に微量のサンプルで測定するためには小型化が必要とな
るが埋設電極では小型化にも限度がある。

本発明はこれらの点について種々検討した結果、電極系
と多孔体を一体化し、その距離を調節することにより、
微量の試料中の特定成分を極めて容易に迅速かつ高精度
に電極系部へ供給して定量することが可能なディスポー
ザブルタイプのバイオセンサを提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、絶縁性基板に少な
くとも測定極と対極からなる電極系を設け、酵素と電子
受容体と試料液の反応に際しての物質濃度変化を電気化
学的に前記電極系で検知し、試料液中の基質濃度を測定
するバイオセンサにおいて、基板上の電極系と゛多孔体
膜との距離を、電極系以外の部位では離してセットし、
多孔体と一体化したものである。

作　　用 本発明によれば電極系をも含めたディスポーザブルタイ
プのバイオセンサを構成することができ、試料液を多孔
体に添加することによシ、極めて容易に基質濃度を測定
することができる。

しかも、電極系以外の部位は多孔体膜との距離が大きく
試料液が展開しないため微量な液で測定が可能となり、
液量が規制できるため安定した応答が得られた。

実施例 実施例１ 以下、本発明の一実施例について説明する。

バイオセンサの一例として、グルコースセンサについて
説明する。第１図はグルコースセンサの一実施例につい
て示したもので構成部分の分解図である。ポリエチレン
テレフタレートからなる絶縁性基板１に、スクリーン印
刷により導電性カーボンペーストを印刷し、加熱乾燥す
ることにより、対極２．測定極３．参照極４からなる電
極系を形成する。次に、電極系を部分的に覆い、各々の
電極の電気化学的に作用する部分となる２／　、　ａ　
／　、　４／（各１−）を残す様に絶縁性ペーストを前
記同様印刷し、加熱処理して絶縁層５を形成する。電極
系の外側に１１１１ｍＸ３ｆｆｌｌ１１の長方形の穴７
をあける。

この電極系（２’、３’、４’）の表面にモルロース性
の吸水性高分子の１種であるＣＭＣ（カルボキシメチル
セルロース）の水溶液を塗布し４６℃で１時間乾燥して
０Ｍ０層１２を形成した。次に第１図に示すように両面
接着テープ６によシ幅２ｆｆｌｌｆｉの溝を形成し、穴
をあけた樹脂製の保持枠９に孔径１μｍのポリカーボネ
ート多孔体膜８を接着し、前記電極系２／　、　３　／
　、　４／　を覆う様に両面接着テープ６で固定する。

さらに、保持枠９の開孔部に多孔体１ｏを置き、多孔体
より小さい径の開孔部を有する樹脂製のカバー１１を接
着して、全体を一体化する。多孔体１０はナイロン不織
布に酸化還元酵素としてグルコースオキシダーゼ３００
μｑと電子受容体としてフェリシアン化カリウムＩＷｔ
−ＰＨ５，６のリン酸緩衝液に溶解した液を含浸し、減
圧乾燥して作製したものである。第２図に第１図の基板
上に両面接着テープで溝を形成した所の模式図を、第３
図に筒１図のＡ−Ａ’部の断面図を示した。

上記の様に構成したグルコースセンサの多孔体１０へ試
料液としてグルコース標準液を滴下し、２分後に参照極
４′を基準にして測定極３′の電位をアノード方向へ＋
〇、５Ｖパルス電圧を印加し６秒の電流を測定する。こ
の場合、添加されたグルコース標準液により多孔体に担
持されたフェリシアン化カリウムおよびグルコースオキ
シダーゼが溶解し、酵素反応が行なわれてフェロシアン
化カリウムが生成する。そこで、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濃度に基づ
く酸化電流が得られ、この電流値は基質であるグルコー
ス濃度に対応する。グルコース濃度が７００ｆＩ９／ｄ
Ｊまで良好な直線性が得られた。

上記のグルコースセンサに血液サンプルを２０μ４滴下
して２分後の応答を測定した。血液の場合は、血球が混
在しているため粘度が高く電極表面に付着して応答が妨
害されていたが、孔径１μｍのポリカーボネート多孔体
膜により血球を濾過し、電極表面にＣＭＣを塗布するこ
とでタンパクの吸着を防ぎ、かつ濡れ性が改善され、グ
ルコース濃度に対応した応答が得られるようになった。

さらに、電極系の両側に穴がおいているため、電極系上
に反応液が達する場合、反応液が穴の所までくると濾過
がとまる。穴がない場合は、時間とともに濾過した反応
液が溝にひろがっていくため、酵素や電子受容体が充分
担持されないと、時間とともに未反応の液も濾過され、
フェロシアン化カリウムの濃度が変化して応答がばらつ
くという問題点があったが、穴をあけると濾過量は規制
でき、時間に対して安定な応答が得られた、さらに、穴
をあけないと濾過した液が溝の出口を早く満たして電極
系の上に気泡を形成する場合があり、応答を低下させる
原因となったが、穴をあけることにより電極系の外側は
液がいかないのでまず電極系上に濾過されるようになり
、気泡の形成を防ぐことができた。又濾過量が規制でき
ることにより、１６μｅという微量のサンプルで充分精
度よく応答が得られた。

実施例２ 実施例１と同様に絶縁性基板１に電極系を構成した。前
記基板の電極系の外側にＩＸ３■の長方形の穴７をあけ
、電極系をはさむように幅２１１１ｍの溝を両・面接着
テープ６で作成した。次に電極の両側の穴７と溝により
区切られた電極上に実施例１と同様にＣＭＣ層を形成し
た。さらに、酸化還元酵素としてグルコースオキシダー
ゼ６０μｑをリン酸緩衝液（ＰＨｓ、ｅ　）に溶解して
塗布し乾燥した。穴をあけた樹脂製の保持枠９に孔径１
μｍのポリカーボネート多孔体膜８を接着し、前記電極
系を覆う様に両面接着テープ化で固定する。さらに、保
持枠９の開孔部に多孔体１ｏを置き、多孔体より小さい
径の開孔部を有する樹脂製のカバー１１を接着して全体
を一体化する。多孔体１ｏはナイロン不織布に電子受容
体としてフェリシアン化カリウム１■をリン酸緩衝液（
ＰＨ５，６）に溶解した液を含浸し減圧乾燥して作製し
たものである。

上記の様に構成したグルコースセンサの多孔体１０へ、
試料液として血液を２０μｅ滴下し、２分後に応答を測
定した。実施例１では、添加した血液と多孔体１０にお
いて酸素反応が行なわれるため、血球が混在して粘度が
高く酸素反応が遅くなる場合があったが、酸素層を電極
表面付近に設けることによシ、ポリカーボネート多孔体
膜により血球が濾過された状態で反応が行なわれるので
、すみやかに反応が行なわれ、濾過される液が多くとも
６μｌぐらいなので、酵素の担持量も微量で充分であっ
た。さらに、グルコースオキシダーゼとフェリシアン化
カリウムを同じ多孔体に担持して保持すると、湿度や光
が影響して初期状態を維持できない場合があったが、両
者を分離することにより作成が簡易になり、長期間安定
に保存ができるようになった。

穴をあけるかわシに、絶縁性の基板を第４図のようにく
りぬいて凹部１３を設けることにより、段差をつけても
同様の効果が得られた。又段差や穴は電極系の片方に設
けても気泡が残ることはなく効果があり、又その穴ある
いは凹部の形状も長方形に限らず、円形、だ円形として
もよい。

本発明のバイオセンサにおける一体化の方法としては実
施例に示した枠体、カバーなどの形や組み合わせに限定
されるものではない。又、酸化還元酵素と電子受容体の
組み合わせも前記実施例に限定されることはなく、本発
明の主旨に合致するものであれば用いることができる。

一方、上記実施例においては、電極系として３電極力式
の場合について述べたが対極と測定極からなる２電極力
式でも測定は可能である。

発明の効果 このように本発明のバイオセンサは、絶縁性基板、電極
系、多孔体膜および酸化還元酵素と電子受容体を担持し
た多孔体を一体化することにより、極めて容易に生体試
料中の基質濃度を測定することができ、電極基部以外の
部位と多孔体膜との距離を広げることにより、反応液を
多孔体膜との距離が近い電極系部にのみ限定して濾過さ
せるため液量が良好規制でき、微量のサンプル量で安定
した応答が得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるバイオセンサの分解斜
視図、第２図は電極系部の拡大模式図、第３図、第４図
はその縦断面図、第６図は従来のバイオセンサの縦断面
図である。 １・・・・・・絶縁性基板、３・・・・・・測定極、２
・・・・・・対極、４・・・・・・参照極、６・・・・
・・絶縁層、６・・・・・・両面接着テープ、７・・・
・・・穴、８・・・・・・多孔体膜、９・・・・・・保
持枠、１０・・・・・・多孔体、１１・・・・・・カバ
ー、１２・・・・・・ＣＭＣ層、１３・・・・・・凹部
、１４・・・・・・絶縁性基板、１５ｙ１ｅ・・・・・
・リード、１７・・・・・・測定極、１８・・・・・・
対極、１９・・・・・・多孔体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 区 憾

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも測定極と対極からなる電極系を設けた
   絶縁性基板と、前記電極系を覆う様に多孔体膜を備え、
   さらにその上に多孔体を設けており、酵素と電子受容体
   と試料液の反応に際しての物質濃度変化を前記電極系で
   電気化学的に検知し試料液中の基質濃度を測定するバイ
   オセンサであって、前記絶縁性基板と多孔体膜との距離
   を電極系の周辺の部位は電極系と多孔体膜との距離より
   も大きくしたことを特徴とするバイオセンサ。
2. （２）電極系の少なくとも一方の端の基板上に孔を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバイオ
   センサ。