JPH04152263A - 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ζ友　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便に定量する
ことのできるバイオセンサに関すも従来の技術 従来　血液などの生体試料中の特定成分について、試料
液の希釈や撹拌などを行なう事なく簡易に定量しうる方
式として、次のようなバイオセンサを提案した（特開平
１−２１２３４５号公報）。

このバイオセンサ１表　絶縁性の基板上にスクリーン印
刷等の方法で電極系を形成し　上記電極上に親水性高分
子層と酸化還元酵素および電子受容体からなる酵素反応
層を形成したものであム　試料液を酵素反応層上へ滴下
すると、試料液に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
が還元されも　酵素反応層上褒　この還元された電子受
容体を電気化学的に酸化し　このとき得られる酸化電流
値から試料液中の基質濃度を求めるものであム 発明が解決しようとする課題 この様な従来の構成において（よ　対極形状が四角形を
主とした多角形であり、測定極および対極を構成する材
料と絶縁層の材料が異なるために電極系上に反応層を作
製する際に対極形状に沿った反応層が形成され　その結
果　対極の幾何学的に角となった部分から反応層の剥離
がみられる場合があっ九 課題を解決するための手段 本発明は　少なくとも円形または楕円形の測定極および
対極からなる電極系を設置した絶縁性の基板　前記電極
系上に設けられた親水性高分子、酸化還元酵秦　電子受
容体を含む層から構成されるバイオセンサであも 作用 本発明によれば　対極形状を円形あるいは楕円形とする
ことによって、酵素を含む反応層の形成が容品になり、
かつ剥離を防ぐことが可能とな４また　測定極形状を円
形あるいは楕円形とすることによって測定極一対極間の
電流密度分布をより一様にすることができ、その結果　
より精度の良い基質濃度測定が可能となム 実施例 以下　本発明を実施例により説明すも （実施例１） バイオセンサの一例として、グルコースセンサについて
説明すも 第１図は本発明のバイオセンサの一実施例として作製し
たグルコースセンサの断面図であり、第２図は酵素反応
層を除いたセンサの分解斜視図であム ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１に
　スクリーン印刷により銀ペーストを印刷しリード２，
３を形成し九　次に　樹脂バインダーを含む導電性カー
ボンペーストを印刷し　加熱乾燥することにより、測定
極４、対極５からなる電極系を形成し丸　さらへ　電極
系を部分的に覆１．Ｘ、電極の露出部分の面積を一定と
獣　かつリードの不要部を覆うように絶縁性ペーストを
印刷し　加熱処理をして絶縁層６を形成した次へ　４、
５の露出部分を研磨機　空気中で１００℃にて４時間熱
処理を施した このようにして電極部分を構成した徽　親水性高分子と
して、カルボキシメチルセルロース（以下ＣＭＣと略す
）の０．５ｗｔ％水溶液を展皿　乾燥させてＣＭＣ層を
形成し７−ｏ　ＣＭＣ水溶液は絶縁層部分ではじかれて
測定極および対極上のみで広がるた嵌　対極を円形とい
う角のない形状にすることによって均一なＣＭＣ層が形
成でき九　また　対極を四角にしたもので時折生じた乾
燥後の層剥離も全く見られなくなった 次＋’ｙ　　このＣＭＣ層上へグルコースオキシダーゼ
（以下ＣＯＤと略す）およびフェリシアン化カリウムを
ＣＭＣＯｌ　５ｗｔ％に溶解させた混合水溶液を滴下Ｌ
　　５０℃の温風乾燥器中で１５分間乾燥させて酵素反
応層７を形成し九　さらく　この基板】と樹脂板からな
るスペーサ８とカバー９の３つの部材について、第２図
に示すよう番二　　各部材間が破線で示す位置関係にな
るように接着し一体化してグルコースセンサを構成した
上記のようにして構成したグルコースセンサに試料液と
してグルコース水溶液を３μｌ試料供給孔１０からセン
サへ供給し九　１分後に対極を基準にして測定極にアノ
ード方向へ＋０．５Ｖのパルス電圧を印加Ｌ　５秒後の
電流を測定した　試料液をセンサへ供給すると、酵素反
応層が試料液に溶解Ｌ　　ＧＯＤによって試料液中のグ
ルコースが酸化されると同時にフェリシアン化カリウム
がフェロシアン化カリウムに還元されも　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の濃度に対応し九　グルコース濃
度９００ｍｇ／ｄｉ　（０，０５モル／ｌ）以上まで良
好な直線関係が得られ　センサ５０個を用いたときの変
動係数についても約２％と良好な値が得られ九 （実施例２） 第３図は対極および測定極の形状を円形にした電極の平
面図であム ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性基板土間　
第３図に示した電極パターンを実施例１と同様にしてス
クリーン印刷により形成し　研豚熱処理を行っ九　この
測定極および対極上にＣＭＣの０．　５ｗｔ％水溶液を
展咀　乾燥させてＣＭＣ層を形成しｋ　次に　このＣＭ
Ｃ層上へＣＯＤをリン酸緩衝液（ｐＨ＝５．　６）に溶
解したものを滴下し　乾燥させてＣＭＣ−ＣＯＤ層を形
成しｒ＝さらζへ　このＣＭＣ−ＧＯＤ層上を完全に覆
うようにして、親水性高分子としてポリビニルピロリト
ン（以下ＰＶＰと略す）の０．５％エタノール溶液を展
阻　乾燥させ、ＰＶＰ層を形成した　このＰＶＰ層上へ
　分散剤としてレシチンの０．　５％トルエン溶液中に
フェリシアン化カリウムの微結晶を混ぜたものを滴下、
乾燥させることによってフェリシアン化カリウム−レシ
チン層を形成し九　さらに実施例１同様にスペーサ、カ
バーと共に一体化してセンサを構成した 上記のようにして構成したグルコースセンサに試料液と
してヒト全血を５μｌ供給し　１分後に対極を基準にし
て測定極にアノード方向へ＋０゜５ｖのパルス電圧を印
加Ｌ　５秒後の電流を測定したとこへ　全血中のグルコ
ース濃度４５０　ｖａｇ／ｄｌ（０，０２５モル／１）
以上まで良好な直線関係が得られた　また　同一全血試
料についてセンサ３０個を用いたときの変動係数につい
ても２％以下と良好な値が得られ九　これに対し　測定
極面積を変えずに　その形状を円形から図２のような正
方形に変えた電極を用いて同じ手順でグルコースセンサ
を作製し九　このセンサ３０個の全血試料に対する変動
係数は約４％であっな　この変動係数の差は　測定極形
状を円形にすることで、測定極一対極間の電流密度分布
がより一様なものとなり、より安定した測定が可能とな
ったことに起因すム な耘　上記実施例１または２において、測定極または対
極形状を円形とした部分について、円形の代わりに楕円
形にしても全く同じ効果が得られた　これらは必ずしも
真円である必要はなく、実施例中に示した種々の効果が
発揮される範囲で円を歪めることが可能であム 上記実施例ではグルコースセンサについて示した力（本
発明はアルコールセンサやコレステロールセンサ、乳酸
センサなど酸化還元酵素の関与する系に広く適用するこ
とができも 上記実施例１または２では親水性高分子としてＣＭＣお
よびＰ’ＶＰを用いた力叉　これらに限定されることは
なく、　ビニルアルコール栗　セルロース凰　ビニルピ
ロリドン栗　ゼラチン爪　アクリル酸塩爪　デンプン慕
　無水マレイン酸慕　アクリルアミド系のものを用いて
も同様の効果が得られた　これらの親水性高分子を適当
な濃度の溶液にしたものを抜本　乾燥することにより、
必要な膜厚の親水性高分子層を電極上に形成することが
できも 実施例２では分散剤としてレシチンを用いた力丈この他
にポリオキシエチレンアルキルエーテ／ｌｚ。

ポリエチレングリコール脂肪酸エステノ５　　オレイン
凱　ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステ／ｋ　
　シクロデキストリンなど、酵素活性に影響を与えない
ものであれば特に制限されることはな１、％ また　電子受容体として（友　上記実施例に示したフェ
リシアン化カリウム以外ＧＱ　　ｐ−ベンゾキノン、フ
ェナジンメトサルフェート、フェロセンなども使用でき
も さらＥ、　　酸化還元酵素としてはグルコースオキシダ
ーゼ以外へ　アルコールオキシダーゼ、コレステロール
オキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、キサンチンオキシダ
ーゼ、アミノ酸オキシダーゼ等も用いることができも 発明の効果 以上のように本発明のバイオセンサば　酵素反応層の形
成時に剥離等が生じ載　保存信頼性の高いものであム　
さらｌ、、、より精度の高い基質濃度測定が可能なバイ
オセンサが得られも

【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断面文
　第２図は酵素反応層を除いたセンサの分解斜視医　第
３図は本発明の異なる実施例であるバイオセンサの電極
平面図であム ト・絶縁性の基板２，３・・リード、　４・・測定板　
５・・対［６・・絶縁ＷＬ　７・・酵素反応Ｊ！８・・
ペーサ、　９・・カバー　１０・・試料供給Ｌ　　１１
・・空気化 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名１−−一
梗１１性の〕（板 ２，３−−−リ　−　ト″ ４−一一測　定径 ５−弓柚　　　技 ６−絶縁層 ７−獣衆Ｘｔ３層 ｔＯ−一一訊％択給孔 、１−−−空　気　ｚｔ γ 第 図 手続補正書 平成３　年２　月　２日 ２発明の名称 バイオセンサ 補正をする者 事件との関係　　　　　　特　　　許　　　出　　　願
　　人住　所　　大阪府門真市太字門真１００６番地名
　称　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　
谷　　井　　昭　　雄

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性の基板上に形成した、少くとも測定極と対
   極からなる電極系と、前記電極系上に設けた反応層とを
   備え、前記対極形状が円形あるいは楕円形であることを
   特徴とするバイオセンサ。
2. （２）測定極形状が円形あるいは楕円形であることを特
   徴とする請求項１記載のバイオセンサ。