JPH01203960A - 電気化学センサ - Google Patents

電気化学センサ

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JPH01203960A
JPH01203960A JP63027476A JP2747688A JPH01203960A JP H01203960 A JPH01203960 A JP H01203960A JP 63027476 A JP63027476 A JP 63027476A JP 2747688 A JP2747688 A JP 2747688A JP H01203960 A JPH01203960 A JP H01203960A
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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］ 本発明は溶液中の化学物質濃度を測定する電気化学セン
サに関し、特に、溶液から取出した後、再度浸漬した場
合にも安定したベースラインが得られる電気化学センサ
に関するものである。
［従来の技術］ 従来、溶液中の特定の有機物のｍ度を測定する半導体イ
オンセンサの一種として、イオン感受性電界効果型トラ
ンジスタ（以下、ＩＳＦ’ＥＴと称する）の表面に酵素
を固定化した膜が設けられたｌ５ＦＥＴバイオセンサが
知られている（宮原裕二、塩用祥子、森泉豊栄、検問英
明、軽部征夫、鈴木周−；「半導体技術を用いたバイオ
センサ」電子通信学会、電子部品材料研究会資料ＣＰＨ
８１−９３，６１（１９８１））。このｌ５ＦＥＴバイ
オセンサは、溶液中の特定の有機物が酵素固定化膜中で
酵素の触媒作用によって分解された時に生ずる膜中の水
素イオン濃度の変化をｌ５ＦＥＴで検出することにより
、特定の有機物の濃度を測定するものである。
この選択性を持つ酵素固定化膜の例としては、たとえば
尿素検出用としてウレアーゼ固定化膜、グルコース検出
用としてグルコ−久オキシダーゼ固定化膜などが知られ
ている（センサーズ・アンドφアクチュエイターズ（Ｓ
ｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ）、第７巻
、１〜１０頁（１９８５））。
また、絶縁基板上に形成された員金属電極上に酵素固定
化膜を設け、酵素反応によって生じた過酸化水素をアン
ペロメトリーによって計測するという原理に基づいた電
気化学センサも発表されている（第４回化学センサー研
究会予稿集、２１〜２２頁（１９８５）　）。
しかし、電気化学センサを実用化に際して微小化しよう
とした場合に問題となるのは、参照電極を微小化できな
いという点である。そこでこのような問題を回避する手
段として、疑似参照電極と２つの電極を用いて、差動出
力を計測することが一般に行われている。すなわち、疑
似参照電極を共通とした２つの電気化学センサのうち、
一方を酵素固定化膜を形成した酵素電極とし、他方を何
も設けていない差動用参照電極とすることにより、酵素
電極の出力と差動用参照電極の出力の差、いわゆる差動
出力を測定するのである。この方式に従えば、種々の測
定溶液中のドリフトなどの影響を無視でき、酵素反応に
よる被測定物質だけの変化を測定することができる。ま
た、参照電極についても金属などを使用することにより
微小化することが可能となる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このタイプの電気化学センサは、溶液中
以外では回路が絶縁状態になるため、測定溶液の交換な
どの際には一旦回路が切断することによって、センナの
ベースラインが移動したり、ベースラインが安定するま
でに時間を要する等の問題点がおった。
本発明は以上述べたような従来の問題点を解決するため
になされたもので、測定溶液の交換等により、センサを
溶液から取出した後、再び溶液中に入れた場合にも直ち
に安定したベースラインが得られる電気化学センサを提
供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、センサの電極部および参照電極が互いに連続
した含水性ポリマーで覆われ、かつ前記含水性ポリマー
上には前記電極部上部に位置する領域に固定化酵素膜が
形成されてなることを特徴とする電気化学センサである
。またその電気化学センサは、少なくとも２個のイオン
感受性電界効果トランジスタと１個の金属参照電極から
なることを好適とするものである。
［作用］ センサの電極部と参照電極が含水性ポリマーでつながっ
ているため、溶液から離してもセンサ上の含水性ポリマ
ー中には水分が含まれているので、この水分が乾燥する
までは回路は切れることがない。したがって、測定溶液
交換などの際も、回路が切断することによるベースライ
ンの移動や安定するまでに時間がかかるなどの問題が起
らない安定した電気化学センサを実現することができる
。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
第１図は、本発明の一実施例である酵素センサの電極構
造を示す概略平面図である。疑似参照電極２を共通とす
る、参照用イオン感受性電界効果トランジスタ（ＲＥＦ
ＥＴ）１と酵素用イオン感受性電界効果トランジスタ（
ＥＮＦＥＴ）３の２対のセンサは、連続した含水性ポリ
マーよりなる膜４で覆われ、ＥＮＦＥＴ３のゲート上に
は酵素固定化膜５が形成されている。なお、上記含水性
ポリマー膜は本実施例ではアルブミンおよび架橋剤を主
成分とする膜厚０．５１ＪＭ以下の膜とした。従来は、
含水性ポリマー膜４がなかったために、溶液中以外では
、回路が切断されてしまったが、本実施例の電極構造に
よれば、ＲＥＦＥＴｌと疑似参照電極２問および疑似参
照電極２とＥＮＦＥＴ３間の回路が溶液外でも切れるこ
とがなく、導通している回路のベースラインが移動した
り、ちとのベースラインへ安定するまで時間がかかると
いう問題が起らない。
第２図は、第１図に示したセンサを作製する方法を工程
順に示した断面図である。第２図（ａ）は、２個のＦＥ
Ｔと参照電極が形成された基板のゲート部における縦断
面図である。図中、１はＲＥＦＥＴ、２は疑似参照電極
、３はＥＮＦＥＴである。
次に第２図（ｂ）に示すように、各電極上の全面にわた
って、含水性ポリマー４を塗布した後、第２図（Ｃ）に
示すように含水性ポリマー膜４上にフォトレジスト６を
塗布し、ＥＮＦＥＴ３のゲート上に開口部を形成する。
次に第２図（ｄ）に示すように酵素固定化膜５を塗布し
、アセトン中で超音波洗浄してフォトレジスト６を除去
することにより、第２図（ｅ）に示すようなセンサが得
られる。
上記の通り、極めて簡単な作製工程により本発明の電極
構造は得られる。
第３図は、本発明と従来の電極構造によって溶液を交換
した際のベースラインの変化を比較したものである。第
３図（ａ）は、従来の電極構造で溶液を交換した際のベ
ースラインの変化を示した図である。溶液を交換するた
めにセンサを溶液から出した瞬間（図中、Ａで示す）に
ベースラインが不安定になっている。次に新しい溶液に
入れても、元のベースラインに安定するまで１分以上の
時間が必要である。一方、第３図（ｂ）は、本発明によ
る電極構造によって、第３図（ａ）におけるのと同様な
溶液交換を行った結果である。この場合にはセンサを溶
液から出した瞬間（図中、Ｂで示す）に若干のスパイク
状の変化が現われるものの、ベースラインの変化はほと
んど起らない。従って、次の測定を行う際も、ベースラ
インが安定するまで待つ必要がなく、測定をすぐに開始
することができる。
［発明の効果１ 以上説明したように、従来の電極構造では、測定溶液の
交換の際、参照電極によるアースが一旦切れるため、ベ
ースラインが変化したり、安定するまで時間を要してい
たのに対し、本発明による電極構造は、上記の回路切断
が含水性ポリマーによって防止されているため、ベース
ラインが変化したり、安定するまで時間を要する等の欠
点がなく、安定な電気化学センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の電極構造を示す概略平面図
、第２図は本発明のセンサを作製する方法を工程順に示
した断面図、第３図は本発明と従来の電極構造による溶
液交換の際の影響を比較した図である。 １・・・参照用イオン感受性電界効果トランジスタ（Ｒ
ＥＦＥＴ） ２・・・疑似参照電極 ３・・・酵素用イオン感受性電界効果トランジスタ（Ｅ
ＮＦＥＴ） ４・・・含水性ポリマー膜　　５・・・酵素固定化膜６
・・・フォトレジスト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）センサの電極部および参照電極が互いに連続した
    含水性ポリマーで覆われ、かつ前記含水性ポリマー上に
    は前記電極部上部に位置する領域に固定化酵素膜が形成
    されてなることを特徴とする電気化学センサ。
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