JPH043500B2 - - Google Patents
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- JPH043500B2 JPH043500B2 JP58132403A JP13240383A JPH043500B2 JP H043500 B2 JPH043500 B2 JP H043500B2 JP 58132403 A JP58132403 A JP 58132403A JP 13240383 A JP13240383 A JP 13240383A JP H043500 B2 JPH043500 B2 JP H043500B2
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Classifications
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- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、簡易に生体試料中の特定成分を測定
できるバイオセンサに関するものである。
できるバイオセンサに関するものである。
従来例の構成とその問題点
最近、酵素を用いて生体試料中の特定の成分を
測定する方法が開発されている。中でも、酵素反
応と色素を結びつけ酵素反応による色素の変化を
光学的に測定する方法が主流となつている。しか
し、この方法は、生体試料において、特に血液の
ような着色した試料を測定する際、試料中の着色
物が測定の妨害物となるため、血清や血漿にまで
試料を前処理する操作や過層を設置して血球を
分離する事が必要となり測定が複雑になるという
問題点があつた。又、操作工程が多いため誤差も
大きくなるという傾向があつた。簡便な測定方法
として、酵素と色素が固定された担体に血液や尿
を含浸し、発色の度合を測定する方法があり非常
に簡易に測定できるが、試料中の着色物の妨害な
どで大まかな値した測定できなかつた。そこで、
制度よく簡便する方法として、酵素反応と電極反
応を結びつけた電極法が開発された。電極法を用
いれば着色物の妨害はうけないので、試料液その
ものを前処理することなく直接使用でき、測定が
簡易となり精度も向上した。グルコースセンサに
例をとると、第１図のように、グルコースオキシ
ターゼ固定化電極１に定電圧を印加し流路３に緩
衝液２を流しながら試料液である血液あるいは尿
を添加し、サンプル中のグルコースと固定化され
たグルコースオキシダーゼが反応し、その際に生
成した過酸化水素を電極１において酸化して得ら
れた電流値によりグルコース濃度を検知するフロ
ー方式が開発されている。この方式は、１時間に
200〜300検体と高速に精度よく測定できるが、装
置が大型化してしまうという問題点があつた。そ
こで、第２図のようにグルコースオキシダーゼ固
定化電極１を容器５に入れ緩衝液２で満たしスタ
ーラ４で撹拌している中に試料液を添加するいわ
ゆるバツチ方式が用いられた。この方式により、
かなり小型化することができたが、撹拌装置が不
可欠であり、撹拌によりアワが発生したり、液の
乱れがおこり精度に影響するという問題点がおこ
つた。又、緩衝液をとりかえたり、電極を時々洗
浄する必要があつた。さらに、緩衝液で希釈する
ので、緩衝液の量や試料液の添加量に精度が要求
された。
測定する方法が開発されている。中でも、酵素反
応と色素を結びつけ酵素反応による色素の変化を
光学的に測定する方法が主流となつている。しか
し、この方法は、生体試料において、特に血液の
ような着色した試料を測定する際、試料中の着色
物が測定の妨害物となるため、血清や血漿にまで
試料を前処理する操作や過層を設置して血球を
分離する事が必要となり測定が複雑になるという
問題点があつた。又、操作工程が多いため誤差も
大きくなるという傾向があつた。簡便な測定方法
として、酵素と色素が固定された担体に血液や尿
を含浸し、発色の度合を測定する方法があり非常
に簡易に測定できるが、試料中の着色物の妨害な
どで大まかな値した測定できなかつた。そこで、
制度よく簡便する方法として、酵素反応と電極反
応を結びつけた電極法が開発された。電極法を用
いれば着色物の妨害はうけないので、試料液その
ものを前処理することなく直接使用でき、測定が
簡易となり精度も向上した。グルコースセンサに
例をとると、第１図のように、グルコースオキシ
ターゼ固定化電極１に定電圧を印加し流路３に緩
衝液２を流しながら試料液である血液あるいは尿
を添加し、サンプル中のグルコースと固定化され
たグルコースオキシダーゼが反応し、その際に生
成した過酸化水素を電極１において酸化して得ら
れた電流値によりグルコース濃度を検知するフロ
ー方式が開発されている。この方式は、１時間に
200〜300検体と高速に精度よく測定できるが、装
置が大型化してしまうという問題点があつた。そ
こで、第２図のようにグルコースオキシダーゼ固
定化電極１を容器５に入れ緩衝液２で満たしスタ
ーラ４で撹拌している中に試料液を添加するいわ
ゆるバツチ方式が用いられた。この方式により、
かなり小型化することができたが、撹拌装置が不
可欠であり、撹拌によりアワが発生したり、液の
乱れがおこり精度に影響するという問題点がおこ
つた。又、緩衝液をとりかえたり、電極を時々洗
浄する必要があつた。さらに、緩衝液で希釈する
ので、緩衝液の量や試料液の添加量に精度が要求
された。
発明の目的
本発明は、上記の問題点を克服し、生体試料中
の特定成分を小型で簡易に測定でき、しかも精度
のよいバイオセンサを得ることを目的とする。
の特定成分を小型で簡易に測定でき、しかも精度
のよいバイオセンサを得ることを目的とする。
発明の構成
本発明のバイオセンサは、絶縁性の基板上に測
定極と対極を形成し、前記電極を覆うように多孔
体を設置し、この多孔体に酸化還元酵素及び酸化
還元酵素と共役する色素を含ませたことを特徴と
する。
定極と対極を形成し、前記電極を覆うように多孔
体を設置し、この多孔体に酸化還元酵素及び酸化
還元酵素と共役する色素を含ませたことを特徴と
する。
本発明のバイオセンサを用いることにより、緩
衝液を用いずに直接試料を酵素及び色素を含んだ
多孔体に添加して測定することができる。又、試
料を希釈しないため試料を定量する必要がなく微
量の試料中の特定成分を高感度に測定できる。
衝液を用いずに直接試料を酵素及び色素を含んだ
多孔体に添加して測定することができる。又、試
料を希釈しないため試料を定量する必要がなく微
量の試料中の特定成分を高感度に測定できる。
実施例の説明
バイオセンサの１つとして、グルコースセンサ
を例に説明する。第３図にグルコースセンサの一
実施例の模式図を示す。塩化ビニル樹脂からなる
絶縁性の基板６に白金を埋めこみ測定極７と対極
８とした。電位を安定化するため対極８の表面積
は測定極７の少なくとも２倍以上にした。前記両
電極を覆うようにナイロン不織布９を設置した。
このナイロン不織布９は、あらかじめ、グルコー
スオキシターゼ300mgを0.2Mとリン酸緩衝液（PH
5.6）に溶解したフエリシアン化カリウム0.1Mの
溶液１mlに溶解した液に含浸し、乾燥して作製し
たものである。このナイロン不織布９上にグルコ
ース標準溶液を添加し充分浸透させた後、対極８
を基準に測定極７の電圧を０〜＋0.5Vの間で鋸
歯状に0.3V／secで変化させた。添加されたグル
コースがナイロン不織布９上のグルコースオキシ
ターゼ１０により酸化される際、酵素−色素共役
反応によりフエリシアン化カリウムが還元され、
この反応によつて生成されるフエロシアン化カリ
ウムを測定極７に電圧を印加することにより酸化
し、その時酸化電流が流れる。この酸化電流は色
素が充分に存在すれば、色素の変化量に比例し、
色素の変化量は基質濃度に対応するため、電流値
を測定すると基質であるグルコースの濃度が検知
できる。第４図のＡに添加したグルコース濃度と
得られた電流値のピーク値（応答電流）を示す
が、約500mg／dlまで非常によい直線性が得られ
た。又、ナイロン不織布９は測定のたびに交換し
たが、再現性も良好であつた。従来電極法では、
酵素反応の際生成した過酸化水素の量を電極で酸
化し基質の濃度を測定していた。そこで、ナイロ
ン不織布９にグルコースオキシダーゼ１０のみ保
持させ、前記と同様に０〜＋1.0Vの間電位を変
化させた所、第４図のＢのように応答電流が小さ
くなり直線性も300mg／dlまでしかなかつた。
これは、非常に高い基質濃度のため、酵素反応に
必要な酸素の供給が追いつかない事が原因と考え
られる。従つて、色素系を用いる事により、酵素
反応がすみやかに進行する事が判明した。
を例に説明する。第３図にグルコースセンサの一
実施例の模式図を示す。塩化ビニル樹脂からなる
絶縁性の基板６に白金を埋めこみ測定極７と対極
８とした。電位を安定化するため対極８の表面積
は測定極７の少なくとも２倍以上にした。前記両
電極を覆うようにナイロン不織布９を設置した。
このナイロン不織布９は、あらかじめ、グルコー
スオキシターゼ300mgを0.2Mとリン酸緩衝液（PH
5.6）に溶解したフエリシアン化カリウム0.1Mの
溶液１mlに溶解した液に含浸し、乾燥して作製し
たものである。このナイロン不織布９上にグルコ
ース標準溶液を添加し充分浸透させた後、対極８
を基準に測定極７の電圧を０〜＋0.5Vの間で鋸
歯状に0.3V／secで変化させた。添加されたグル
コースがナイロン不織布９上のグルコースオキシ
ターゼ１０により酸化される際、酵素−色素共役
反応によりフエリシアン化カリウムが還元され、
この反応によつて生成されるフエロシアン化カリ
ウムを測定極７に電圧を印加することにより酸化
し、その時酸化電流が流れる。この酸化電流は色
素が充分に存在すれば、色素の変化量に比例し、
色素の変化量は基質濃度に対応するため、電流値
を測定すると基質であるグルコースの濃度が検知
できる。第４図のＡに添加したグルコース濃度と
得られた電流値のピーク値（応答電流）を示す
が、約500mg／dlまで非常によい直線性が得られ
た。又、ナイロン不織布９は測定のたびに交換し
たが、再現性も良好であつた。従来電極法では、
酵素反応の際生成した過酸化水素の量を電極で酸
化し基質の濃度を測定していた。そこで、ナイロ
ン不織布９にグルコースオキシダーゼ１０のみ保
持させ、前記と同様に０〜＋1.0Vの間電位を変
化させた所、第４図のＢのように応答電流が小さ
くなり直線性も300mg／dlまでしかなかつた。
これは、非常に高い基質濃度のため、酵素反応に
必要な酸素の供給が追いつかない事が原因と考え
られる。従つて、色素系を用いる事により、酵素
反応がすみやかに進行する事が判明した。
第５図には第４図のＡに示した測定の場合の試
料液の添加量とそれに対する応答電流の関係を示
す。第５図のＣはグルコース濃度150mg／dlの標
準液を、Ｄはグルコース濃度300mg／dlの標準液
をそれぞれ添加量をかえて添加した時の応答電流
値を示したものである。20μ〜140μまでは、
試料液の添加量に関係なく一定の値が再現よく得
られた。従来までは希釈操作のために、試料液の
添加量を一定量にする必要があつたが、本センサ
においては、定量採取しなくても精度よく測定で
き、より簡易な測定が可能となつた。色素として
は上記の用いたフエリシアン化カリウムが溶解度
が大きく、乾燥状態で安定に保存できるため、測
定に適しているが、この他に、ｐ−ベンゾキノン
や２，６−ジクロロフエノールインドフエノー
ル、メチレンブルー、フエナジンメサルフエー
ト、β−ナフトキノン４−スルホン酸カリウムな
ども非常に良好な直線性を示した。
料液の添加量とそれに対する応答電流の関係を示
す。第５図のＣはグルコース濃度150mg／dlの標
準液を、Ｄはグルコース濃度300mg／dlの標準液
をそれぞれ添加量をかえて添加した時の応答電流
値を示したものである。20μ〜140μまでは、
試料液の添加量に関係なく一定の値が再現よく得
られた。従来までは希釈操作のために、試料液の
添加量を一定量にする必要があつたが、本センサ
においては、定量採取しなくても精度よく測定で
き、より簡易な測定が可能となつた。色素として
は上記の用いたフエリシアン化カリウムが溶解度
が大きく、乾燥状態で安定に保存できるため、測
定に適しているが、この他に、ｐ−ベンゾキノン
や２，６−ジクロロフエノールインドフエノー
ル、メチレンブルー、フエナジンメサルフエー
ト、β−ナフトキノン４−スルホン酸カリウムな
ども非常に良好な直線性を示した。
第６図は塩化ビニル樹脂よりなる絶縁系基板６
の上に白金をスパツタ法あるいは蒸着法により測
定極７と対極８を薄膜状に形成したものである。
スパツタする事により電極面積を自由に調節で
き、簡易に電極を製造できた。この上に酵素と色
素を保持したナイロン不織布をのせ、試料を添加
すると第３図の電極と同様に良い直線性が得られ
た。
の上に白金をスパツタ法あるいは蒸着法により測
定極７と対極８を薄膜状に形成したものである。
スパツタする事により電極面積を自由に調節で
き、簡易に電極を製造できた。この上に酵素と色
素を保持したナイロン不織布をのせ、試料を添加
すると第３図の電極と同様に良い直線性が得られ
た。
両電極を覆う多孔体は、試料液をすみやかに吸
収し酵素反応をおこなわせることができるよう
に、親水性の多孔体膜であることが望ましい。た
とえば、ろ紙やパルプの不織布、セラミツク多孔
体、ガラスの多孔体などを用いると試料液が均一
にすばやく浸透し再現性も良好であつた。さらに
ナイロン不織布において、界面活性剤で処理した
もので、処理しなかつたものより応答電流値が増
加し再現性も向上した。また、対極８の白金は電
位の安定のために面積を測定極より充分大きくす
る必要があつたが、白金のかわりに銀塩化銀を用
いることにより、分極が少なくなり、対極８の面
積を小さくする事ができた。酸化還元酵素を多孔
体に含ませる方法としては、前記に述べた含浸後
乾燥させる方法以外に下記の方法でもよい。
収し酵素反応をおこなわせることができるよう
に、親水性の多孔体膜であることが望ましい。た
とえば、ろ紙やパルプの不織布、セラミツク多孔
体、ガラスの多孔体などを用いると試料液が均一
にすばやく浸透し再現性も良好であつた。さらに
ナイロン不織布において、界面活性剤で処理した
もので、処理しなかつたものより応答電流値が増
加し再現性も向上した。また、対極８の白金は電
位の安定のために面積を測定極より充分大きくす
る必要があつたが、白金のかわりに銀塩化銀を用
いることにより、分極が少なくなり、対極８の面
積を小さくする事ができた。酸化還元酵素を多孔
体に含ませる方法としては、前記に述べた含浸後
乾燥させる方法以外に下記の方法でもよい。
グルコースオキシダーゼをナイロン不織布に含
浸した後グルタルアルデヒド蒸気中で固定し、そ
の後フエリシアン化カリウムを含浸して乾燥し
た。このナイロン不織布を用いると、酵素が固定
化されているためただ乾燥して保持されている酵
素よりも酵素の寿命がのび、長期間保存後も安定
な応答が得られるようになつた。
浸した後グルタルアルデヒド蒸気中で固定し、そ
の後フエリシアン化カリウムを含浸して乾燥し
た。このナイロン不織布を用いると、酵素が固定
化されているためただ乾燥して保持されている酵
素よりも酵素の寿命がのび、長期間保存後も安定
な応答が得られるようになつた。
なお、上記実施例におけるセンサはグルコース
に限らず、アルコールセンサや鮮度に関係するイ
ノシンセンサなど、酸化還元酵素の関与する系に
用いることができる。
に限らず、アルコールセンサや鮮度に関係するイ
ノシンセンサなど、酸化還元酵素の関与する系に
用いることができる。
発明の効果
測定極および対極からなる電極系に酸化還元酵
素と酸化還元酵素と共役する色素を含んだ親水性
の多孔体を設置し、直接試料液を添加して測定す
ることにより、測定時の希釈・撹拌という過程が
省略され、装置が小型化でき製造が容易になつ
た。又、試料の量も非常に微量で感度よく測定で
きるようになり、前処理も不要なため、すみやか
に測定できるようになつた。
素と酸化還元酵素と共役する色素を含んだ親水性
の多孔体を設置し、直接試料液を添加して測定す
ることにより、測定時の希釈・撹拌という過程が
省略され、装置が小型化でき製造が容易になつ
た。又、試料の量も非常に微量で感度よく測定で
きるようになり、前処理も不要なため、すみやか
に測定できるようになつた。
第１図はフロー方式のグルコースセンサの模式
図、第２図はバツチ方式のグルコースセンサの模
式図、第３図は本発明の一実施例であるグルコー
スセンサの模式図、第４図と第５図は本発明の一
実施例であるグルコースセンサの応答例を示した
図、第６図は本発明の一実施例であるグルコース
センサの模式図である。 １……固定化酵素電極、２……緩衝液、３……
流路、４……スターラ、５……容器、６……樹
脂、７……測定極、８……対極、９……多孔体、
１０……酵素、１１……色素。
図、第２図はバツチ方式のグルコースセンサの模
式図、第３図は本発明の一実施例であるグルコー
スセンサの模式図、第４図と第５図は本発明の一
実施例であるグルコースセンサの応答例を示した
図、第６図は本発明の一実施例であるグルコース
センサの模式図である。 １……固定化酵素電極、２……緩衝液、３……
流路、４……スターラ、５……容器、６……樹
脂、７……測定極、８……対極、９……多孔体、
１０……酵素、１１……色素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁性の基板上に測定極と対極を形成し、前
記両電極を覆うように多孔体を設置し、前記多孔
体に酸化還元酵素及び酸化還元酵素と共役する色
素を含ませたことを特徴とするバイオセンサ。 ２ 測定極が白金である特許請求の範囲第１項記
載のバイオセンサ。 ３ 対極が白金又は銀塩化銀である特許請求の範
囲第１項記載のバイオセンサ。 ４ 多孔体が親水性の多孔体膜である特許請求の
範囲第１項記載のバイオセンサ。 ５ 酸化還元酵素及び色素が上記多孔体膜に乾燥
状態で保持されている特許請求の範囲第４項記載
のバイオセンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58132403A JPS6024444A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | バイオセンサ |
| DE8484901016T DE3483761D1 (en) | 1983-03-11 | 1984-03-06 | Biosensor. |
| EP19840901016 EP0136362B1 (en) | 1983-03-11 | 1984-03-06 | Biosensor |
| PCT/JP1984/000087 WO1984003562A1 (en) | 1983-03-11 | 1984-03-06 | Biosensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58132403A JPS6024444A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6024444A JPS6024444A (ja) | 1985-02-07 |
| JPH043500B2 true JPH043500B2 (ja) | 1992-01-23 |
Family
ID=15080575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58132403A Granted JPS6024444A (ja) | 1983-03-11 | 1983-07-19 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6024444A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173458A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
| JPH0640087B2 (ja) * | 1985-03-19 | 1994-05-25 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサ |
| JPH0648256B2 (ja) * | 1985-06-21 | 1994-06-22 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサ |
| JPH0643983B2 (ja) * | 1985-06-21 | 1994-06-08 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサ |
| JPH0654304B2 (ja) * | 1986-08-28 | 1994-07-20 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサ |
| JPH01148843U (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-16 | ||
| US5260928A (en) * | 1992-03-06 | 1993-11-09 | Digital Equipment Corporation | Apparatus and method for fabricating a lens/mirror tower |
| JP4619506B2 (ja) * | 2000-09-21 | 2011-01-26 | 藤嶋 昭 | グルコースの濃度を測定するためのダイヤモンド電極、ならびにそれを用いた測定方法および装置 |
| JP4595517B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2010-12-08 | パナソニック株式会社 | バイオセンサ、及びその検査装置、ならびにその検査方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2073891A (en) * | 1980-04-11 | 1981-10-21 | Radiometer As | Electrochemical sensor construction |
| JPS56137899A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Determining method of glucose concentration |
| JPS5798853A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Enzyme electrode |
-
1983
- 1983-07-19 JP JP58132403A patent/JPS6024444A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137899A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Determining method of glucose concentration |
| GB2073891A (en) * | 1980-04-11 | 1981-10-21 | Radiometer As | Electrochemical sensor construction |
| JPS5798853A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Enzyme electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6024444A (ja) | 1985-02-07 |
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