JPH01282457A - 酵素センサ - Google Patents
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- JPH01282457A JPH01282457A JP63110448A JP11044888A JPH01282457A JP H01282457 A JPH01282457 A JP H01282457A JP 63110448 A JP63110448 A JP 63110448A JP 11044888 A JP11044888 A JP 11044888A JP H01282457 A JPH01282457 A JP H01282457A
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分計］
本発明は酵素の働きにより生体基質の濃度を測定する酵
素センサに関するものである。
素センサに関するものである。
［従来の技術］
従来、酵素固定化層を電極感応部に被覆する場合には、
グルタルアルデヒドのような架橋剤で酵素固定化を行っ
ていた。しかし、この方法によるとある程度の大籾さの
電極面積を必要とする。
グルタルアルデヒドのような架橋剤で酵素固定化を行っ
ていた。しかし、この方法によるとある程度の大籾さの
電極面積を必要とする。
最近、層被覆法の進歩により種々の方法が試みられてい
るが、酵素の瀾れ出しが防止でき、しかも高精度に測定
が出来る酵素センサはこれまでに提供されなかった。酵
素固定化層の被覆方法としては、半導体技術の進歩に伴
うセンサへの応用として、半導体基板のゲート部にプー
ルを作り、これに上記のグルタルアルデヒドと酵素とを
注入（滴下）したリフトオフ法が発表されている程度で
ある。
るが、酵素の瀾れ出しが防止でき、しかも高精度に測定
が出来る酵素センサはこれまでに提供されなかった。酵
素固定化層の被覆方法としては、半導体技術の進歩に伴
うセンサへの応用として、半導体基板のゲート部にプー
ルを作り、これに上記のグルタルアルデヒドと酵素とを
注入（滴下）したリフトオフ法が発表されている程度で
ある。
［発明が解決しようする課題］
本発明の目的は、上記従来例の課題を解決し、酵素の漏
れ出しが防止でき、微小で感度が高く、高精度に生体基
質の濃度が測定出来る酵素センサを提供することである
。
れ出しが防止でき、微小で感度が高く、高精度に生体基
質の濃度が測定出来る酵素センサを提供することである
。
［課題を解決するための手段及び作用］この課題を解決
するために、本発明の酵素センサは、導電性層と、該導
電性層を被覆して生成され、酵素を固定化した酵素固定
化層とからなり、該酵素固定化層の表面の少なくとも一
部に溝部が形成されている。
するために、本発明の酵素センサは、導電性層と、該導
電性層を被覆して生成され、酵素を固定化した酵素固定
化層とからなり、該酵素固定化層の表面の少なくとも一
部に溝部が形成されている。
［実施例］
本実施例の酵素センサは、感応速度を速くするためにＦ
ＦＴを用い、このＦＥＴの分離ゲート部上に導電性物質
（イリジウムオキサイド：Ｉｒｅｌｌ、パラジウムオキ
サイド： Ｐｄ Ｏ，。
ＦＴを用い、このＦＥＴの分離ゲート部上に導電性物質
（イリジウムオキサイド：Ｉｒｅｌｌ、パラジウムオキ
サイド： Ｐｄ Ｏ，。
ルテニウムオキサイド：Ｒｕ０ｘ）の層を作り、この上
に電解重合層を酵素担持層とし、酵素（グルコースオキ
ターゼ、ウレアーゼ等）を含む層を形成させたものであ
る。
に電解重合層を酵素担持層とし、酵素（グルコースオキ
ターゼ、ウレアーゼ等）を含む層を形成させたものであ
る。
使用されるＦＥＴはＭＯ３型ＦＥＴでもよいが、分離ゲ
ート部を使用する場合には、ゲートチャンネル部が被検
液から十分保護できるので、接合型ＦＥＴを用いること
が好ましい。接合型ＦＥＴはゲート絶縁膜を使わないの
で、衝撃電圧に強く製造プロセスも簡単で信顆性が向上
する。
ート部を使用する場合には、ゲートチャンネル部が被検
液から十分保護できるので、接合型ＦＥＴを用いること
が好ましい。接合型ＦＥＴはゲート絶縁膜を使わないの
で、衝撃電圧に強く製造プロセスも簡単で信顆性が向上
する。
さらに、低周波雑音が低く高感度化に適する。
また、電解重合層を形成する物質としてビロール１ピロ
ール誘導体、ピロール核を有する構造の酸素環化合物、
ジアミノベンゼン、フェノール。
ール誘導体、ピロール核を有する構造の酸素環化合物、
ジアミノベンゼン、フェノール。
チオフェン、チオフェン誘導体が好適に用いられる。
本実施例はＦＥＴの分離ゲート部上のＩｒｅ、１面上に
、酵素固定化層（電解層）を被覆した酵素センサである
。そして、溶液中の被検物質（グルコース、尿素など）
を高精度に測定する微小な酵素センナを提供する。半導
体チップのようにチップ全体が数μｍ程度であるような
微小面積に酵素を固定する場合には本実施例の方法は効
果を発揮する。
、酵素固定化層（電解層）を被覆した酵素センサである
。そして、溶液中の被検物質（グルコース、尿素など）
を高精度に測定する微小な酵素センナを提供する。半導
体チップのようにチップ全体が数μｍ程度であるような
微小面積に酵素を固定する場合には本実施例の方法は効
果を発揮する。
以下図面を参照しながら更に詳細に説明する。
第１Ａ図は本実施例の酵素センサの模式図の正面図、第
１Ｂ図はそのＡＡ″断面図である。
１Ｂ図はそのＡＡ″断面図である。
〈実施例１〉
接合型ＦＥＴの分離ゲート部１上に、平行平板型スパッ
タリング装置（１３−５６Ｈｚ）を用いたＡｒプラスで
スパッタリングを行い、Ｉｒｅ。
タリング装置（１３−５６Ｈｚ）を用いたＡｒプラスで
スパッタリングを行い、Ｉｒｅ。
層２（層厚約８００人１面積１ 、８ｍｍＸ ５ｍｍ）
を作製した。ＩｒｅＸ層２の厚さは、２００人〜５００
０人がよく、好ましくは５００人〜１５００人である。
を作製した。ＩｒｅＸ層２の厚さは、２００人〜５００
０人がよく、好ましくは５００人〜１５００人である。
これは、層が薄いと層抵抗が大きくなりすぎ、厚いと剥
離や表層の層厚の不均一による膜被覆の際のバラツキ等
の問題が生ずるからである。
離や表層の層厚の不均一による膜被覆の際のバラツキ等
の問題が生ずるからである。
（２）酵素固定化層の作製
（１）で作製した電極基板のＩｒｅ、層２上の一部を除
いて絶縁材料４（エポキシ樹脂）で覆い、開口部（５μ
ｍｘ５μｍ）のＩｒｅｘ層２上に、グルコースオキシタ
ーゼ（ＣＯＤ）を含有したビロール液２０ｍｕを滴下し
、電解反応を用いて電解重合を行い、酵素固定化層３（
５μｍ×５μｍ）を形成し、酵素センサを作製した。
いて絶縁材料４（エポキシ樹脂）で覆い、開口部（５μ
ｍｘ５μｍ）のＩｒｅｘ層２上に、グルコースオキシタ
ーゼ（ＣＯＤ）を含有したビロール液２０ｍｕを滴下し
、電解反応を用いて電解重合を行い、酵素固定化層３（
５μｍ×５μｍ）を形成し、酵素センサを作製した。
電解液と電解は次の条件で行った。
ピロール ・・・ｉｏｏｍＭ
グルコースオキシターゼ ・・・１０ｍｇ／ｍＪＩＮａ
ＣＩｌ水溶液（ｐＨ１、０） −０、１，Ｍ作用極に
Ｉｒｅ、層電極、比較極Ａ ｇ／Ａ ｇＣＭ、対極白金
線の３電極セルを用いて、１０数回の印加を繰り返して
電解反応を１０分間行い、第２図のようなサイクリック
ポルタモグラム図を得た。このＩｒｅ、層２上にＣＯＤ
が固定化された層厚約１０ｏＯ人の酵素固定化層２が形
成された。
ＣＩｌ水溶液（ｐＨ１、０） −０、１，Ｍ作用極に
Ｉｒｅ、層電極、比較極Ａ ｇ／Ａ ｇＣＭ、対極白金
線の３電極セルを用いて、１０数回の印加を繰り返して
電解反応を１０分間行い、第２図のようなサイクリック
ポルタモグラム図を得た。このＩｒｅ、層２上にＣＯＤ
が固定化された層厚約１０ｏＯ人の酵素固定化層２が形
成された。
尚、ビロールの量は、少な過ぎると層の空隙が大きすぎ
、多過ぎると層が緻密すぎて感応速度が遅いという問題
がある。又、ＣＯＤの量が少な過ぎるとネルンスト特性
が悪い。
、多過ぎると層が緻密すぎて感応速度が遅いという問題
がある。又、ＣＯＤの量が少な過ぎるとネルンスト特性
が悪い。
く実験例１〉
実施例１の酵素センサを作用極、比較極にＡｇ／Ａｇ（
１１電極を用いた時のグルコースの応答速度は、約３０
ｍＶ／時で上昇し、約２０秒での約９５％飽和値におけ
る電位差（−△Ｅ）は１０ｍＶであり、高感度にグルコ
ースを測定出来ることが分った。この時のグルコース濃
度は３０ ｍ ｇ ／ ｍ旦であった。
１１電極を用いた時のグルコースの応答速度は、約３０
ｍＶ／時で上昇し、約２０秒での約９５％飽和値におけ
る電位差（−△Ｅ）は１０ｍＶであり、高感度にグルコ
ースを測定出来ることが分った。この時のグルコース濃
度は３０ ｍ ｇ ／ ｍ旦であった。
そして、該酵素センナを数時間グルコース共存系に浸漬
しても、酵素固定化層３からの酵素の漏れ出しによる電
位差値の減少は観測されず、酵素が十分固定化されてい
ることが確認できた。
しても、酵素固定化層３からの酵素の漏れ出しによる電
位差値の減少は観測されず、酵素が十分固定化されてい
ることが確認できた。
く比較例〉
酵素固定化層３の厚さを変えたところ、１００人より薄
いと酵素固定化がうまくいかず、４μｍ以上では、酵素
が層にとじこめられてしまい出力応答が低下する。
いと酵素固定化がうまくいかず、４μｍ以上では、酵素
が層にとじこめられてしまい出力応答が低下する。
したがって、実施例１に記載したように酵素を担持した
酵素固定化層の層厚がｉｏｏλ〜４μｍ程度になるよう
電解条件を調整する必要がある。
酵素固定化層の層厚がｉｏｏλ〜４μｍ程度になるよう
電解条件を調整する必要がある。
く実験例２〜４〉
実施例１で作製したＩｒｅＸ層２上の酵素固定化層３の
層厚を変化させて、グルコース濃度を１ ｏｍｇ／ｄｉ
（実施例２）、１００ｍｇ／ｄ、Ｑ（実験例３）、２
００ｍｇ／ｄＪｌ （実施例４）として、出力電位を調
べた。
層厚を変化させて、グルコース濃度を１ ｏｍｇ／ｄｉ
（実施例２）、１００ｍｇ／ｄ、Ｑ（実験例３）、２
００ｍｇ／ｄＪｌ （実施例４）として、出力電位を調
べた。
その結果は第３図に示すように、５０００人〜４μｍの
層厚までは出力電位が殆ど変化しないことが明らかであ
る。層厚が４μｍ以上の厚さになると出力電位が低下す
る。すなわち５μｍ×５μｍのような微小面積で酵素セ
ンサとして十分な出力を出すには、５０００人〜４μｍ
の層厚に調整する必要がある。
層厚までは出力電位が殆ど変化しないことが明らかであ
る。層厚が４μｍ以上の厚さになると出力電位が低下す
る。すなわち５μｍ×５μｍのような微小面積で酵素セ
ンサとして十分な出力を出すには、５０００人〜４μｍ
の層厚に調整する必要がある。
〈実施例２．３〉
第４図の感応部の拡大図に示すように、実施例１の方法
で層厚１μｍ（実施例２）と層厚４μｍ（実施例３）の
酵素固定化３Ｆ！を作成した酵素センサを作成した。こ
の酵素固定化層３に切り込み５（以下溝部）を設け、基
質と反応する層の表面積を大きくさせた。
で層厚１μｍ（実施例２）と層厚４μｍ（実施例３）の
酵素固定化３Ｆ！を作成した酵素センサを作成した。こ
の酵素固定化層３に切り込み５（以下溝部）を設け、基
質と反応する層の表面積を大きくさせた。
く実験例５〉
実施例２．３の酵素センナを作用極にして、グルコース
濃度（ｐＨ６，８６のリン酸茅夏衝；夜中）を変化させ
ながら出力電圧を測定したところ、第５図に示すような
結果が得られ、溝部を設けることにより感度が向上した
。
濃度（ｐＨ６，８６のリン酸茅夏衝；夜中）を変化させ
ながら出力電圧を測定したところ、第５図に示すような
結果が得られ、溝部を設けることにより感度が向上した
。
これは、基質と反応する酵素固定化層の表面積が増大し
たことに起因すると思われる。この溝部の形状は矩形状
や鋸状なとでもよく、形状は限定されない。また、多孔
質層を形成して表面積を増大させてもよい。
たことに起因すると思われる。この溝部の形状は矩形状
や鋸状なとでもよく、形状は限定されない。また、多孔
質層を形成して表面積を増大させてもよい。
以上説明したように、本実施例の酵素センサは、ＦＥＴ
のゲート部上に導電性層を被覆し、この上に酵素を電解
層で被覆した酵素センサであって、その特徴としては、 （１）酵素センサの感度が高いこと、 （２）センサ感応部の面積が（５μｍＸ５μｍ）の微小
面積であっても、目的とする酵素の固定が可能であるこ
と、 （３）酵素の固定化層が失活・劣化しても、酵素を含有
したビロール液をμ交オーダ滴下し、再度電解重合がで
きること、 （４）ＭＯＳＦＥＴや接合型ＦＥＴの分離ゲート型ＦＥ
Ｔで構成でき、マルチ化した集約型センサにできること
等がある。
のゲート部上に導電性層を被覆し、この上に酵素を電解
層で被覆した酵素センサであって、その特徴としては、 （１）酵素センサの感度が高いこと、 （２）センサ感応部の面積が（５μｍＸ５μｍ）の微小
面積であっても、目的とする酵素の固定が可能であるこ
と、 （３）酵素の固定化層が失活・劣化しても、酵素を含有
したビロール液をμ交オーダ滴下し、再度電解重合がで
きること、 （４）ＭＯＳＦＥＴや接合型ＦＥＴの分離ゲート型ＦＥ
Ｔで構成でき、マルチ化した集約型センサにできること
等がある。
尚、本実施例ではグルコースオキシターゼによるグルコ
ースセンサについて説明したが、本発明がウレアーゼ、
ウリカーゼなどをはじめとする他の酵素センサにも適用
されることは自明である。
ースセンサについて説明したが、本発明がウレアーゼ、
ウリカーゼなどをはじめとする他の酵素センサにも適用
されることは自明である。
［発明の効果］
本発明により、酵素の漏れ出しが防止でき、微小で感度
の優れた高精度に生体基質の濃度が測定出来る酵素セン
サを提供できる。
の優れた高精度に生体基質の濃度が測定出来る酵素セン
サを提供できる。
第１Ａ図は実施例１の酵素センサの模式図の正面図、
第１Ｂ図は実施例１の酵素センサの模式図のＡＡ’断面
図、 第２図は実施例１の電解反応のサイクリックボルタモダ
ラムを示す図、 第３図は実施例１の酵素センナの酵素固定化層の層厚と
出力電位との関係を示す図、 第４図は実施例２，３の酵素センサの感応部の断面拡大
図、 第５図は実施例２．３の酵素センサの出力電位を示す図
である。 図中、１・・・分離ゲート部、２・・・Ｉｒｅ、層、３
・・・酵素固定化層、４・・・絶縁材、５・・・溝部で
ある。
図、 第２図は実施例１の電解反応のサイクリックボルタモダ
ラムを示す図、 第３図は実施例１の酵素センナの酵素固定化層の層厚と
出力電位との関係を示す図、 第４図は実施例２，３の酵素センサの感応部の断面拡大
図、 第５図は実施例２．３の酵素センサの出力電位を示す図
である。 図中、１・・・分離ゲート部、２・・・Ｉｒｅ、層、３
・・・酵素固定化層、４・・・絶縁材、５・・・溝部で
ある。
Claims (2)
- （１）導電性層と、該導電性層を被覆して生成され、酵
素を固定化した酵素固定化層とからなる酵素センサであ
つて、 該酵素固定化層の表面の少なくとも一部に溝部が形成さ
れてなることを特徴とする酵素センサ。 - （２）導電性層は、イリジウムオキサイド、パラジウム
オキサイド、ルテニウムオキサイドから選ばれることを
特徴とする請求項１記載の酵素センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110448A JPH01282457A (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 酵素センサ |
| AU35438/89A AU3543889A (en) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Enzyme sensor |
| EP19890905167 EP0418384A4 (en) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Enzyme sensor |
| PCT/JP1989/000476 WO1989011096A1 (en) | 1988-05-09 | 1989-05-09 | Enzyme sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110448A JPH01282457A (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 酵素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01282457A true JPH01282457A (ja) | 1989-11-14 |
Family
ID=14535974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110448A Pending JPH01282457A (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 酵素センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0418384A4 (ja) |
| JP (1) | JPH01282457A (ja) |
| AU (1) | AU3543889A (ja) |
| WO (1) | WO1989011096A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3764779B2 (ja) * | 1996-03-30 | 2006-04-12 | 株式会社東北テクノアーチ | 凸状領域を用いた分析方法 |
| JP5835325B2 (ja) * | 2011-06-21 | 2015-12-24 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化ルテニウム粉末、それを用いた厚膜抵抗体用組成物、厚膜抵抗体ペーストおよび厚膜抵抗体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185160A (ja) * | 1986-02-10 | 1987-08-13 | Terumo Corp | バイオセンサ− |
| DK64187A (da) * | 1986-02-10 | 1987-08-11 | Terumo Corp | Enzym-foeler og fremgangsmaade til fremstilling af en saadan |
| JPH06283641A (ja) * | 1993-03-29 | 1994-10-07 | Shinko Electric Ind Co Ltd | リードフレーム及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-05-09 JP JP63110448A patent/JPH01282457A/ja active Pending
-
1989
- 1989-05-09 WO PCT/JP1989/000476 patent/WO1989011096A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1989-05-09 EP EP19890905167 patent/EP0418384A4/en not_active Withdrawn
- 1989-05-09 AU AU35438/89A patent/AU3543889A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0418384A1 (en) | 1991-03-27 |
| WO1989011096A1 (en) | 1989-11-16 |
| AU3543889A (en) | 1989-11-29 |
| EP0418384A4 (en) | 1991-07-03 |
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