JPH055059B2 - - Google Patents
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- JPH055059B2 JPH055059B2 JP59274057A JP27405784A JPH055059B2 JP H055059 B2 JPH055059 B2 JP H055059B2 JP 59274057 A JP59274057 A JP 59274057A JP 27405784 A JP27405784 A JP 27405784A JP H055059 B2 JPH055059 B2 JP H055059B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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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、ポリビニルピロリドン及びジアジド
化合物から調製された水溶性感光樹脂を用いて水
素イオン感応性電界効果型トランジスタ（PH−
ISFET）のイオン感応面上に酵素固定化膜を形
成せしめた新規な酵素センサに関するものであ
る。
化合物から調製された水溶性感光樹脂を用いて水
素イオン感応性電界効果型トランジスタ（PH−
ISFET）のイオン感応面上に酵素固定化膜を形
成せしめた新規な酵素センサに関するものであ
る。
血液や尿等体液中の各成分の濃度の測定は臨床
診断上非常に重要であり、これまで各種の定量法
の開発や改良が行なわれてきた。その中で固定化
酵素膜と各種電極を組合せて迅速かつ連続測定の
可能な酵素センサが種々提案されている。
診断上非常に重要であり、これまで各種の定量法
の開発や改良が行なわれてきた。その中で固定化
酵素膜と各種電極を組合せて迅速かつ連続測定の
可能な酵素センサが種々提案されている。
酵素センサのひとつとして提案されているグル
コース固定化膜と過酸化水素電極とを組合せた方
式のセンサについて、その動作を説明する。この
酵素センサはグルコースオキシダーゼを包括固定
化した膜やグルタルアルデヒドで架橋して固定化
した膜を過酸化水素電極の感応部に装着して動作
することができるものである。試料液中のグルコ
ースは、グルコース固定膜内で次式(1)に従つてグ
ルコノ−δ−ラクトンと過酸化水素に分解され、
前着はさらに グルコン酸に加水分解される。試料液中にグルコ
ースが含まれていると反応式(1)により過酸化水素
が生成するので、その過酸化水素を過酸化水素電
極で定量することによつてグルコース濃度の測定
が可能である。
コース固定化膜と過酸化水素電極とを組合せた方
式のセンサについて、その動作を説明する。この
酵素センサはグルコースオキシダーゼを包括固定
化した膜やグルタルアルデヒドで架橋して固定化
した膜を過酸化水素電極の感応部に装着して動作
することができるものである。試料液中のグルコ
ースは、グルコース固定膜内で次式(1)に従つてグ
ルコノ−δ−ラクトンと過酸化水素に分解され、
前着はさらに グルコン酸に加水分解される。試料液中にグルコ
ースが含まれていると反応式(1)により過酸化水素
が生成するので、その過酸化水素を過酸化水素電
極で定量することによつてグルコース濃度の測定
が可能である。
酵素センサは、被測定試料として生体成分な
ど、極微量でしか得られないものの分析を必要と
することから、センサ自身の小型化が要望されて
いる。酵素センサは、被検出物質と反応してイオ
ンなどの従来検出可能な物質に変換する固定化酵
素膜と、検出可能になつた物質を検知しそれを電
気信号に変換する信号検出器とから構成されてい
る。この信号検出器の小型化として、イオン感応
性電界効果型トランジスタをはじめとする半導体
製造技術の利用が最近活発に行われるようになつ
てきている。
ど、極微量でしか得られないものの分析を必要と
することから、センサ自身の小型化が要望されて
いる。酵素センサは、被検出物質と反応してイオ
ンなどの従来検出可能な物質に変換する固定化酵
素膜と、検出可能になつた物質を検知しそれを電
気信号に変換する信号検出器とから構成されてい
る。この信号検出器の小型化として、イオン感応
性電界効果型トランジスタをはじめとする半導体
製造技術の利用が最近活発に行われるようになつ
てきている。
しかし、信号変換器が小型化されるのに対し、
従来の固定化酵素膜作製技術には、このような小
型信号変換器上に固定化酵素膜を形成できる方法
がなかつた。また、半導体製造技術の適用によ
り、一個の基板上に複数の信号検出器を集積化す
ることが容易にできるようになつているにも拘わ
らず、従来の固定化酵素膜作製技術では、異なる
固定化酵素膜を一個のチツプ上に形成することは
困難であるという欠点があつた。
従来の固定化酵素膜作製技術には、このような小
型信号変換器上に固定化酵素膜を形成できる方法
がなかつた。また、半導体製造技術の適用によ
り、一個の基板上に複数の信号検出器を集積化す
ることが容易にできるようになつているにも拘わ
らず、従来の固定化酵素膜作製技術では、異なる
固定化酵素膜を一個のチツプ上に形成することは
困難であるという欠点があつた。
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去
するためになされたもので、ポリビニルピロリド
ン及びジアジド化合物から調製された水溶性感光
樹脂を用いて酵素固定化膜をPH−ISFETのイオ
ン感応面に直接形成することにより、小型化、マ
ルチセンサ化が容易で、かつ簡便な製作法で作る
ことができる酵素センサを提供することを目的と
する。
するためになされたもので、ポリビニルピロリド
ン及びジアジド化合物から調製された水溶性感光
樹脂を用いて酵素固定化膜をPH−ISFETのイオ
ン感応面に直接形成することにより、小型化、マ
ルチセンサ化が容易で、かつ簡便な製作法で作る
ことができる酵素センサを提供することを目的と
する。
本発明は、ポリビニルピロリドン及びジアジド
化合物から調製された水溶性感光樹脂を用いて、
少なくとも１種の酵素固定化膜をそれぞれのイオ
ン感応面に形成した少なくとも１個の水素イオン
感応性電界効果型トランジスタと、水素イオン感
応性電界効果型トランジスタと、参照電極と、上
記酵素固定化膜を形成した少なくとも１個の水素
イオン感応性電界効果型トランジスタ、上記水素
イオン感応性電界効果型トランジスタ及び上記参
照電極を搭載する基板とを備えたことを特徴とす
る半導体酵素センサである。
化合物から調製された水溶性感光樹脂を用いて、
少なくとも１種の酵素固定化膜をそれぞれのイオ
ン感応面に形成した少なくとも１個の水素イオン
感応性電界効果型トランジスタと、水素イオン感
応性電界効果型トランジスタと、参照電極と、上
記酵素固定化膜を形成した少なくとも１個の水素
イオン感応性電界効果型トランジスタ、上記水素
イオン感応性電界効果型トランジスタ及び上記参
照電極を搭載する基板とを備えたことを特徴とす
る半導体酵素センサである。
本発明では酵素固定化膜を、酵素を含む感光性
樹脂をPH−ISFETのイオン感応面に直接塗布硬
化することができ、またフオトリゾグラフイー技
術によりPH−ISFETのイオン感応面にパターニ
ングすることができる。
樹脂をPH−ISFETのイオン感応面に直接塗布硬
化することができ、またフオトリゾグラフイー技
術によりPH−ISFETのイオン感応面にパターニ
ングすることができる。
本発明では非常に小さい（数ミリ程度）PH−
ISFETを用い、そのイオン感応面に限定して酵
素固定化膜を形成させるので、感光性樹脂を用い
て光照射個所を限定することにより、必要な場所
のみに酵素固定化膜を形成させることができ、小
型化が可能である。
ISFETを用い、そのイオン感応面に限定して酵
素固定化膜を形成させるので、感光性樹脂を用い
て光照射個所を限定することにより、必要な場所
のみに酵素固定化膜を形成させることができ、小
型化が可能である。
本発明は複数のイオン感光性電界効果型トラン
ジスタを有する半導体素子上の各ISFETのイオ
ン感応面に異なる固定化酵素膜を光感応性高分子
を用いて接着することによつて、１個の素子で複
数の基質に感応するマルチ酵素センサを提供する
ことができる。このマルチ酵素センサは、独立の
酵素センサとして個別の基質に感応するものとし
て用いることができるとともに、個別の酵素セン
サからの出力をセンサ外部もしくはセンサ素子上
に設けられた情報処理回路により総合的判断がで
きるインテリジエントセンサとすることも可能で
ある。
ジスタを有する半導体素子上の各ISFETのイオ
ン感応面に異なる固定化酵素膜を光感応性高分子
を用いて接着することによつて、１個の素子で複
数の基質に感応するマルチ酵素センサを提供する
ことができる。このマルチ酵素センサは、独立の
酵素センサとして個別の基質に感応するものとし
て用いることができるとともに、個別の酵素セン
サからの出力をセンサ外部もしくはセンサ素子上
に設けられた情報処理回路により総合的判断がで
きるインテリジエントセンサとすることも可能で
ある。
次に本発明による半導体酵素センサを図によつ
て説明する。
て説明する。
第１図は本発明による酵素センサの下地電極と
したPH−ISFET素子の斜視図である。下地電極
であるPH−ISFET素子１はソース２及び４、ド
レイン３及び５、擬似参照電極６、及びリード線
７を備える。このPH−ISFET素子はソース２と
ドレイン３からなる１個のPH−ISFET(A)、ソー
ス４及びドレイン５からなるもう１個のPH−
ISFET(B)並びに（疑似）参照電極６から構成さ
れる複合型PH−ISFET素子である。この素子は
通常の金属酸化物型電界効果トランジスタの製造
法に準拠して製作できる。ここで擬似参照電極６
は金の蒸着膜である。PH−ISFET(A)及びPH−
ISFET(B)は各々単独で水素イオンに感応するも
ので、ソース・ドレイン間に一定電圧をかけて両
者の間を流れる電流を測定するか、又はソース・
ドレイン間に一定電流を流すために必要なソース
電圧を測定することによつて、溶液中のPH（水素
イオン濃度）を測定することが可能である。
したPH−ISFET素子の斜視図である。下地電極
であるPH−ISFET素子１はソース２及び４、ド
レイン３及び５、擬似参照電極６、及びリード線
７を備える。このPH−ISFET素子はソース２と
ドレイン３からなる１個のPH−ISFET(A)、ソー
ス４及びドレイン５からなるもう１個のPH−
ISFET(B)並びに（疑似）参照電極６から構成さ
れる複合型PH−ISFET素子である。この素子は
通常の金属酸化物型電界効果トランジスタの製造
法に準拠して製作できる。ここで擬似参照電極６
は金の蒸着膜である。PH−ISFET(A)及びPH−
ISFET(B)は各々単独で水素イオンに感応するも
ので、ソース・ドレイン間に一定電圧をかけて両
者の間を流れる電流を測定するか、又はソース・
ドレイン間に一定電流を流すために必要なソース
電圧を測定することによつて、溶液中のPH（水素
イオン濃度）を測定することが可能である。
次にPH−ISFET(A)の第２図中８の部分に、基
質との反応により水素イオン濃度の変化を伴う酵
素を固定化した膜を装着し、もう一方のPH−
ISFET(B)にはそれを装着しない方式で酵素セン
サを製作する。試料溶液中に酵素と反応する基質
があれば酵素固定化膜内のPHは、固定化膜のない
PH−ISFET(B)でモニターされる試料溶自体のPH
と差を生じることになる。従つて酵素センサは、
２個のPH−ISFET(A)及び(B)それぞれのソースド
レイン間に一定電流を流すために必要なソース電
圧を測定し、両PH−ISFETのソース電圧の差動
出力を増幅することによつて、試料溶液中の基質
濃度を測定することができる。
質との反応により水素イオン濃度の変化を伴う酵
素を固定化した膜を装着し、もう一方のPH−
ISFET(B)にはそれを装着しない方式で酵素セン
サを製作する。試料溶液中に酵素と反応する基質
があれば酵素固定化膜内のPHは、固定化膜のない
PH−ISFET(B)でモニターされる試料溶自体のPH
と差を生じることになる。従つて酵素センサは、
２個のPH−ISFET(A)及び(B)それぞれのソースド
レイン間に一定電流を流すために必要なソース電
圧を測定し、両PH−ISFETのソース電圧の差動
出力を増幅することによつて、試料溶液中の基質
濃度を測定することができる。
以下に実施例に基づき本発明を説明する。酵素
はグルコースオキシダーゼを用いた。
はグルコースオキシダーゼを用いた。
実施例 １
ポリビニルピロリドンの10重量％水溶液に４，
4′−ジアジドスチルベン−２，2′−ジスルホン酸
ナトリウムを１％程度溶かした溶液を調製した。
この水溶液0.2mlにグルコースオキシダーゼ20mg
を溶解し均一な溶液とした。この酵素−感光性樹
脂混合水溶液を、第２図中８の部分に示すように
ソース２とドレイン３から成るPH−ISFETのチ
ヤンネル部分すなわちイオン感応面をおおうよう
に広く塗布し、スピナーを用いて均一な膜にする
とともに乾燥せしめた。その後、340nｍ以下の
波長の光をカツトした350Wの水銀灯を用い、１
分間酵素・感光性樹脂混合物を光照射してグルコ
ースオキシダーゼ固定化膜を形成した。
4′−ジアジドスチルベン−２，2′−ジスルホン酸
ナトリウムを１％程度溶かした溶液を調製した。
この水溶液0.2mlにグルコースオキシダーゼ20mg
を溶解し均一な溶液とした。この酵素−感光性樹
脂混合水溶液を、第２図中８の部分に示すように
ソース２とドレイン３から成るPH−ISFETのチ
ヤンネル部分すなわちイオン感応面をおおうよう
に広く塗布し、スピナーを用いて均一な膜にする
とともに乾燥せしめた。その後、340nｍ以下の
波長の光をカツトした350Wの水銀灯を用い、１
分間酵素・感光性樹脂混合物を光照射してグルコ
ースオキシダーゼ固定化膜を形成した。
以上のように作製した酵素センサの応答特性
を、0.01M酢酸緩衝液（PH5.5）を用いてグルコ
ース濃度５〜1000mg／の範囲で検討した。第３
図にグルコース濃度400mg／における本例酵素
センサの応答曲線を図示する。第４図中曲線Ａは
このグルコースセンサの検量線を示す。図中矢印
は試料注入点である。第３図からわかるようにこ
のグルコースセンサの応答は迅速であり、かつ第
４図曲線Ａからわかるように５〜600mg／の範
囲のグルコース濃度に対して直線応答する。また
検出下限は５mg／であつた。また、このセンサ
の寿命は20日間と十分長いものであつた。
を、0.01M酢酸緩衝液（PH5.5）を用いてグルコ
ース濃度５〜1000mg／の範囲で検討した。第３
図にグルコース濃度400mg／における本例酵素
センサの応答曲線を図示する。第４図中曲線Ａは
このグルコースセンサの検量線を示す。図中矢印
は試料注入点である。第３図からわかるようにこ
のグルコースセンサの応答は迅速であり、かつ第
４図曲線Ａからわかるように５〜600mg／の範
囲のグルコース濃度に対して直線応答する。また
検出下限は５mg／であつた。また、このセンサ
の寿命は20日間と十分長いものであつた。
実施例 ２
実施例１に述べた10重量％の感光性樹脂水溶
0.2mlに20mgのグルコースオキシダーゼと10mgの
牛血清アルブミンを加え均一な溶液とした。この
溶液を実施例１と同様に第２図で示したようにソ
ース２とドレイン３から成るPH−ISFETのイオ
ン感応面上に固定化酵素膜８を成膜した。次にこ
の固定化膜の機械的強度を増大させる操作を行つ
た。すなわち、25％のグルタルアルデヒド溶液中
にグルコースオキシダーゼ固定化膜を10分間浸漬
し、たん白質分子間を化学結合により相互架橋し
た。このグルコースオキシダーゼ固定化膜を緩衝
液で洗浄し、さらに残存するグルタルアルデヒド
を除くために0.1Mのグリシン水溶液に15分間浸
漬した。次いでこのグルコースセンサを緩衝液で
洗浄した。
0.2mlに20mgのグルコースオキシダーゼと10mgの
牛血清アルブミンを加え均一な溶液とした。この
溶液を実施例１と同様に第２図で示したようにソ
ース２とドレイン３から成るPH−ISFETのイオ
ン感応面上に固定化酵素膜８を成膜した。次にこ
の固定化膜の機械的強度を増大させる操作を行つ
た。すなわち、25％のグルタルアルデヒド溶液中
にグルコースオキシダーゼ固定化膜を10分間浸漬
し、たん白質分子間を化学結合により相互架橋し
た。このグルコースオキシダーゼ固定化膜を緩衝
液で洗浄し、さらに残存するグルタルアルデヒド
を除くために0.1Mのグリシン水溶液に15分間浸
漬した。次いでこのグルコースセンサを緩衝液で
洗浄した。
このように製作したグルコースセンサの反答特
性を0.01Mの酢酸緩衝液中（PH5.5）を用いて評
価した。第４図中曲線Ｂに示したものはこのセン
サの検量線である。直線応答域、検出下限は実施
例１とほぼ同等であつたが、応答量は小さくなつ
ていた。なお寿命についても実施例１のものと同
等であつた。
性を0.01Mの酢酸緩衝液中（PH5.5）を用いて評
価した。第４図中曲線Ｂに示したものはこのセン
サの検量線である。直線応答域、検出下限は実施
例１とほぼ同等であつたが、応答量は小さくなつ
ていた。なお寿命についても実施例１のものと同
等であつた。
実施例 ３
実施例１に述べた10重量％の感光性樹脂水溶液
0.2mlに20mgのグルコースオキシダーゼを加え均
一な溶液とした。この溶液を実施例１と同様に第
２図で示したようにソース２とドレイン３からな
るPH−ISFETのイオン感応面をおおうように塗
布し、スピナーを用いて酵素・感光性樹脂混合物
を均一な膜にするとともに乾燥せしめた。次いで
第５図の９に示した部分にのみ光を照射するマス
クを用いて、イオン感応面の一部分にのみグルコ
ースオキシダーゼ固定化膜を形成した。光照射は
実施例１で述べたものと同一の装置及び条件によ
り行つた。
0.2mlに20mgのグルコースオキシダーゼを加え均
一な溶液とした。この溶液を実施例１と同様に第
２図で示したようにソース２とドレイン３からな
るPH−ISFETのイオン感応面をおおうように塗
布し、スピナーを用いて酵素・感光性樹脂混合物
を均一な膜にするとともに乾燥せしめた。次いで
第５図の９に示した部分にのみ光を照射するマス
クを用いて、イオン感応面の一部分にのみグルコ
ースオキシダーゼ固定化膜を形成した。光照射は
実施例１で述べたものと同一の装置及び条件によ
り行つた。
このようにしてイオン感応面の一部にグルコー
スオキシダーゼ固定化膜をパターニングしたグル
コースセンサの応答特性や寿命は、実施例１で述
べたものと同等であつた。
スオキシダーゼ固定化膜をパターニングしたグル
コースセンサの応答特性や寿命は、実施例１で述
べたものと同等であつた。
実施例 ４
実施例１で述べた10重量％の感光性樹脂水溶液
0.2mlに20mgのグルコースオキダーゼと10mgの牛
血清アルブミンを加え均一な溶液とした。この溶
液を実施例１と同様に第２図で示したようにソー
ス２とドレイン３からなるPH−ISFETのイオン
感応面をおおうように塗布し、スピナーを用いて
酵素感光性樹脂混合物を均一な膜とするとともに
乾燥せしめた。次いで実施例３と同様な方法でグ
ルコースオキシダーゼ固定化膜を形成した後、25
％のグルタルアルデヒド溶液中にグルコースオキ
シダーゼ固定化膜を10分間浸漬し、たん白質分子
間を化学結合により相互架橋した。このグルコー
スオキシダーゼ固定化膜を緩衝液で洗浄し、さら
に残存するグルタルアルデヒドを除くために
0.1Mのグルシン水溶液に15分間浸漬した。次い
でこのグルコースセンサを緩衝液で洗浄した。
0.2mlに20mgのグルコースオキダーゼと10mgの牛
血清アルブミンを加え均一な溶液とした。この溶
液を実施例１と同様に第２図で示したようにソー
ス２とドレイン３からなるPH−ISFETのイオン
感応面をおおうように塗布し、スピナーを用いて
酵素感光性樹脂混合物を均一な膜とするとともに
乾燥せしめた。次いで実施例３と同様な方法でグ
ルコースオキシダーゼ固定化膜を形成した後、25
％のグルタルアルデヒド溶液中にグルコースオキ
シダーゼ固定化膜を10分間浸漬し、たん白質分子
間を化学結合により相互架橋した。このグルコー
スオキシダーゼ固定化膜を緩衝液で洗浄し、さら
に残存するグルタルアルデヒドを除くために
0.1Mのグルシン水溶液に15分間浸漬した。次い
でこのグルコースセンサを緩衝液で洗浄した。
本センサの応答特性や寿命は、実施例２で述べ
たものと同等であつた。
たものと同等であつた。
実施例 ５
本実施例では、マルチ酵素センサの固定化酵素
としてグルコース検出の目的でグルコースオキシ
ダーゼを、尿素検出の目的でウレアーゼをそれぞ
れ酵素として用いた。
としてグルコース検出の目的でグルコースオキシ
ダーゼを、尿素検出の目的でウレアーゼをそれぞ
れ酵素として用いた。
実施例１で述べた10重量％の感光性樹脂水溶液
0.2mlに対し、グルコースオキシダーゼ20mgを溶
解した。この溶液をPH−ISFET上に塗布し、ス
ピナーを用いて成膜するとともに乾燥した。この
膜に第６図の９の部分にのみ光を照射できるマス
クを入れた露光装置で１分間露光することによ
り、９の部分のみ樹脂を光硬化させた。９の部分
以外の酵素・感光性樹脂混合物を緩衝液にて溶解
して除いた。
0.2mlに対し、グルコースオキシダーゼ20mgを溶
解した。この溶液をPH−ISFET上に塗布し、ス
ピナーを用いて成膜するとともに乾燥した。この
膜に第６図の９の部分にのみ光を照射できるマス
クを入れた露光装置で１分間露光することによ
り、９の部分のみ樹脂を光硬化させた。９の部分
以外の酵素・感光性樹脂混合物を緩衝液にて溶解
して除いた。
同様の操作をウレアーゼについても行ない、第
６図の１２の部分に固定化ウレアーゼ膜を装着し
た。
６図の１２の部分に固定化ウレアーゼ膜を装着し
た。
実施例 ６
実施例５と同様を操作を行つた後、両固定化膜
を25％グルタルアルデヒド溶液に10分間浸漬し、
それぞれの固定化膜中にあるたん白質間を化学結
合により相互架橋した。これらの固定化膜を緩衝
液で洗浄し、さらに残存するグルタルアルデヒド
を除くために0.1Mグルシン水溶液に15分間浸漬
した。次いで、このマルチ酵素センサを緩衝液で
洗浄した。
を25％グルタルアルデヒド溶液に10分間浸漬し、
それぞれの固定化膜中にあるたん白質間を化学結
合により相互架橋した。これらの固定化膜を緩衝
液で洗浄し、さらに残存するグルタルアルデヒド
を除くために0.1Mグルシン水溶液に15分間浸漬
した。次いで、このマルチ酵素センサを緩衝液で
洗浄した。
次に、本実施例のマルチ酵素センサの応答につ
いて述べる。第７図はこのマルチ酵素センサの出
力の例である。図中、矢印は試料注入点である。
グリコース400mg／／、尿素200mg／を含む
0.02Mリン酸緩衝液（PH6.0）を試料としたとき
の出力である。図中曲線Ａはグルコースオキシダ
ーゼ固定化膜を有するPH−ISFETと固定化酵素
膜のないPH−ISFETとの間の差動出力を示して
いる。グルコースは前記反応式(1)に示されるよう
に、酸性物質であるグルコン酸に変化し、固定化
膜内のPHが低下するので、曲線Ａのような出力が
得られる。
いて述べる。第７図はこのマルチ酵素センサの出
力の例である。図中、矢印は試料注入点である。
グリコース400mg／／、尿素200mg／を含む
0.02Mリン酸緩衝液（PH6.0）を試料としたとき
の出力である。図中曲線Ａはグルコースオキシダ
ーゼ固定化膜を有するPH−ISFETと固定化酵素
膜のないPH−ISFETとの間の差動出力を示して
いる。グルコースは前記反応式(1)に示されるよう
に、酸性物質であるグルコン酸に変化し、固定化
膜内のPHが低下するので、曲線Ａのような出力が
得られる。
同様に尿素の場合は次の反応式(2)に示すように
H+が消費され、固定化膜内のPHは増大すること
になり、第７図の曲線Ｂに示したように、固定化
酵素膜を形成していないPH−ISFETとの差動出
力は、グルコースの場合とは逆方向に生ずること
になる。
H+が消費され、固定化膜内のPHは増大すること
になり、第７図の曲線Ｂに示したように、固定化
酵素膜を形成していないPH−ISFETとの差動出
力は、グルコースの場合とは逆方向に生ずること
になる。
尿素＋2H2O＋H+→2NH4 +＋HCO3 - (2)
このマルチ酵素センサはグルコース濃度５〜
600mg／、尿素濃度100〜10000mg／の各範囲
で直線応答を得た。
600mg／、尿素濃度100〜10000mg／の各範囲
で直線応答を得た。
本実施例ではゲート電圧を与えるものとして貴
金属薄膜よりなる擬似参照電圧を用いた例を示し
たが、銀・塩化銀電極等の安定な参照電極を用い
てもよい。また酵素にグルコースオキシダーゼ及
びウレアーゼを用いた例を示したが、他種の酵素
を用いて種々の基質に感応する酵素センサやマル
チ酵素センサとすることができる。
金属薄膜よりなる擬似参照電圧を用いた例を示し
たが、銀・塩化銀電極等の安定な参照電極を用い
てもよい。また酵素にグルコースオキシダーゼ及
びウレアーゼを用いた例を示したが、他種の酵素
を用いて種々の基質に感応する酵素センサやマル
チ酵素センサとすることができる。
また、ジアジド化合物として４，4′−ジアジド
スチルベン−２，2′−ジスルホン酸ナトリウムを
用いたが、１，５−ジアジドナフタレン−３，７
−ジスルホン酸ナトリウムなど他の水溶性ジアジ
ド化合物を用いても同様の効果を奏する。
スチルベン−２，2′−ジスルホン酸ナトリウムを
用いたが、１，５−ジアジドナフタレン−３，７
−ジスルホン酸ナトリウムなど他の水溶性ジアジ
ド化合物を用いても同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、ポリビニルピロ
リドン及びジアジド化合物から調製された水溶性
感光樹脂を用いてPH−ISFET上に直接固定化膜
を形成したので、小型化、マルチセンサ化が容易
でかつ製作法が簡便であり、さらに十分な寿命を
有する酵素センサが得られる。
リドン及びジアジド化合物から調製された水溶性
感光樹脂を用いてPH−ISFET上に直接固定化膜
を形成したので、小型化、マルチセンサ化が容易
でかつ製作法が簡便であり、さらに十分な寿命を
有する酵素センサが得られる。
第１図は本発明による酵素センサの下地電極で
あるPH−ISFET素子の斜視図、第２図は本発明
の一実施例による酵素センサの斜視図、第３図は
第２図に示す本発明による酵素センサの応答曲線
を示す線図、第４図は実施例１及び２におけるグ
ルコースセンサの検量線を示す線図、第５図は実
施例３におけるグルコースセンサの斜視図、第６
図は実施例５及び６におけるマルチ酵素センサの
斜視図、第７図はマルチ酵素センサの応答曲線を
示す線図である。 図中、１……PH−ISFET素子、２，４，１０
……ソース、３，５，１１……ドレイン、６……
（擬似）参照電極、７……リード線、８，９……
グルコースオキシダーゼ固定化膜、１２……ウレ
アーゼ固定化膜。なお、各図中同一符号は同一又
は相当部分を示すものとする。
あるPH−ISFET素子の斜視図、第２図は本発明
の一実施例による酵素センサの斜視図、第３図は
第２図に示す本発明による酵素センサの応答曲線
を示す線図、第４図は実施例１及び２におけるグ
ルコースセンサの検量線を示す線図、第５図は実
施例３におけるグルコースセンサの斜視図、第６
図は実施例５及び６におけるマルチ酵素センサの
斜視図、第７図はマルチ酵素センサの応答曲線を
示す線図である。 図中、１……PH−ISFET素子、２，４，１０
……ソース、３，５，１１……ドレイン、６……
（擬似）参照電極、７……リード線、８，９……
グルコースオキシダーゼ固定化膜、１２……ウレ
アーゼ固定化膜。なお、各図中同一符号は同一又
は相当部分を示すものとする。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ポリビニルピロリドン及びジアジド化合物か
ら調製された水溶性感光樹脂を用いて、少なくと
も１種の酵素固定化膜をそれぞれのイオン感応面
に形成した少なくとも１個の水素イオン感応性電
界効果型トランジスタと、 水素イオン感応性電界効果型トランジスタと、 参照電極と、 上記酵素固定化膜を形成した少なくとも１個の
水素イオン感応性電界効果型トランジスタ、上記
水素イオン感応性電界効果型トランジスタ及び上
記参照電極を搭載する基板とを備えたことを特徴
とする半導体酵素センサ。 ２ 酵素固定化膜は、酵素を含むポリビニルピロ
リドン及びジアジド化合物から調製された水溶性
感光樹脂を水素イオン感応性電界効果型トランジ
スタのイオン感応面に直接塗布して硬化したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
酵素センサ。 ３ 酵素固定化膜は、フオトリゾグラフイー技術
を用いて水素イオン感応性電界効果型トランジス
タのイオン感応面にパターニングして形成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導
体酵素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274057A JPS61153559A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体酵素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274057A JPS61153559A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体酵素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153559A JPS61153559A (ja) | 1986-07-12 |
| JPH055059B2 true JPH055059B2 (ja) | 1993-01-21 |
Family
ID=17536362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59274057A Granted JPS61153559A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体酵素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153559A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250656A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ−およびその製造方法 |
| US4987032A (en) * | 1987-06-26 | 1991-01-22 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Functional organic thin film and method of manufacture thereof |
| US5154808A (en) * | 1987-06-26 | 1992-10-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Functional organic thin film and process for producing the same |
| JP2633281B2 (ja) * | 1988-02-10 | 1997-07-23 | 日本電気株式会社 | 電気化学センサ及びその製造方法 |
| JP4505581B2 (ja) * | 2005-05-17 | 2010-07-21 | 独立行政法人理化学研究所 | 物質固定化方法 |
| JP2008268197A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-11-06 | Cci Corp | タンパク質固定化膜、タンパク質の固定化方法およびバイオセンサ |
| CN118435048A (zh) | 2021-12-22 | 2024-08-02 | 豪夫迈·罗氏有限公司 | 用于确定样品中分析物的浓度的方法和传感器装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56153247A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-27 | Kuraray Co Ltd | Measuring circuit for ion sensor |
| JPS57104851A (en) * | 1980-12-23 | 1982-06-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Semiconductor sensor |
| JPH0418624A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-22 | Seiko Epson Corp | 入力装置 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59274057A patent/JPS61153559A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56153247A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-27 | Kuraray Co Ltd | Measuring circuit for ion sensor |
| JPS57104851A (en) * | 1980-12-23 | 1982-06-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Semiconductor sensor |
| JPH0418624A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-22 | Seiko Epson Corp | 入力装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61153559A (ja) | 1986-07-12 |
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