JPH0643983B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
- Publication number
- JPH0643983B2 JPH0643983B2 JP60136424A JP13642485A JPH0643983B2 JP H0643983 B2 JPH0643983 B2 JP H0643983B2 JP 60136424 A JP60136424 A JP 60136424A JP 13642485 A JP13642485 A JP 13642485A JP H0643983 B2 JPH0643983 B2 JP H0643983B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- temperature
- thermistor
- measurement
- biosensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、生体試料中の特定成分を検知するバイオセン
サに関するもので、このセンサは医療分野や食品工学な
どに幅広く応用できる。
サに関するもので、このセンサは医療分野や食品工学な
どに幅広く応用できる。
従来の技術 医療技術の進歩とともに、血液や尿中の特定成分を測定
することにより健康のチェック，病気の状態，治療の効
果などがわかるようになった。しかし、従来は病院の臨
床検査室で大型の機械や複雑な手法を用いて検査してい
るため、時間や費用がかかるという問題があった。そこ
で、その場で簡易に精度よく測定できるセンサが望まれ
ている。その１つの試みとして、本発明者らは酵素電極
方式を用いたバイオセンサを提案している（例えば、特
開昭59−166852）。第４図にその構成を示す。絶縁性の
基板１に白金を埋設して測定極２，対極３，参照極４か
らなる電極系を構成している。さらに、電極系を覆うよ
うに多孔体５を設置する。この多孔体５に酸化還元酵素
と酸化還元酵素と共役する酸化型色素を担持している。
この多孔体５に血液などの生体試料を微量に滴下する
と、試料中の基質が多孔体中に酸化還元酵素と反応して
基質濃度に対応して酸化型色素が還元される。この還元
された色素を電極系で検知し、基質濃度を測定するもの
である。このセンサは、微量の試料を単に滴下するだけ
で基質濃度が短時間に測定できる。又、電極方式で測定
するため、血液などの色の影響を受けず精度よく測定で
きる。
することにより健康のチェック，病気の状態，治療の効
果などがわかるようになった。しかし、従来は病院の臨
床検査室で大型の機械や複雑な手法を用いて検査してい
るため、時間や費用がかかるという問題があった。そこ
で、その場で簡易に精度よく測定できるセンサが望まれ
ている。その１つの試みとして、本発明者らは酵素電極
方式を用いたバイオセンサを提案している（例えば、特
開昭59−166852）。第４図にその構成を示す。絶縁性の
基板１に白金を埋設して測定極２，対極３，参照極４か
らなる電極系を構成している。さらに、電極系を覆うよ
うに多孔体５を設置する。この多孔体５に酸化還元酵素
と酸化還元酵素と共役する酸化型色素を担持している。
この多孔体５に血液などの生体試料を微量に滴下する
と、試料中の基質が多孔体中に酸化還元酵素と反応して
基質濃度に対応して酸化型色素が還元される。この還元
された色素を電極系で検知し、基質濃度を測定するもの
である。このセンサは、微量の試料を単に滴下するだけ
で基質濃度が短時間に測定できる。又、電極方式で測定
するため、血液などの色の影響を受けず精度よく測定で
きる。
発明が解決しようとする問題点 従来例において、温度の影響について検討した結果、酵
素反応速度および還元された色素が電極で拡散する温度
が左右することが判明した。酵素反応については、酸化
還元酵素及び酸化型色素を高濃度に担持させて基質との
反応をすみやかに進め終了させることで、温度の影響を
少なくすることができた。しかし、電極への拡散速度は
温度に依存するため温度を検知し、補正することが必要
である。一般に酵素反応を利用した測定法では、温度の
影響を除去するために、恒温槽を用いる場合が多いが、
大きな装置を必要とするため簡易に測定できなくなり、
また恒温になるまでに時間もかかる。
素反応速度および還元された色素が電極で拡散する温度
が左右することが判明した。酵素反応については、酸化
還元酵素及び酸化型色素を高濃度に担持させて基質との
反応をすみやかに進め終了させることで、温度の影響を
少なくすることができた。しかし、電極への拡散速度は
温度に依存するため温度を検知し、補正することが必要
である。一般に酵素反応を利用した測定法では、温度の
影響を除去するために、恒温槽を用いる場合が多いが、
大きな装置を必要とするため簡易に測定できなくなり、
また恒温になるまでに時間もかかる。
問題点を解決するための手段 そこで本発明は、温度を簡易にしかも短時間に検知する
ため、絶縁性の基板に形成された電極系の近傍，特に測
定極の近くに温度検知素子を設置する。
ため、絶縁性の基板に形成された電極系の近傍，特に測
定極の近くに温度検知素子を設置する。
作 用 設置された温度検知素子により短時間に温度が検知さ
れ、あらかじめ測定した温度と測定極の応答との関係か
ら、得られた応答を温度補正することにより高精度の測
定が可能となる。
れ、あらかじめ測定した温度と測定極の応答との関係か
ら、得られた応答を温度補正することにより高精度の測
定が可能となる。
実施例 第１図は、本発明のバイオセンサの一実施例であるグル
コースセンサの構成を示す。温度検知素子としてサーミ
スタを用い、絶縁性の基板１に絶縁層６を有するサーミ
スタ７を埋設している。基板１の表面に白金をスパッタ
し、リードを接続して測定極２，対極３，参照極４とし
ている。なお、測定極２はサーミスタ７の絶縁層６の上
に形成した。この上に、ナイロン不織布からなる多孔体
５を設置した。この多孔体５には、酸化還元酵素として
グルコースオキシダーゼが、酸化還元酵素と共役する酸
化型色素としてフェリシアン化カリウムが各々担持され
ている。
コースセンサの構成を示す。温度検知素子としてサーミ
スタを用い、絶縁性の基板１に絶縁層６を有するサーミ
スタ７を埋設している。基板１の表面に白金をスパッタ
し、リードを接続して測定極２，対極３，参照極４とし
ている。なお、測定極２はサーミスタ７の絶縁層６の上
に形成した。この上に、ナイロン不織布からなる多孔体
５を設置した。この多孔体５には、酸化還元酵素として
グルコースオキシダーゼが、酸化還元酵素と共役する酸
化型色素としてフェリシアン化カリウムが各々担持され
ている。
この多孔体５に血液などの試料を滴下すると、試料中の
グルコースがグルコースオキシダーゼにより酸化され、
酵素−色素共役反応によりフェリシアン化カリウムが還
元されてフェロシアン化カリウムが生成する。このフェ
ロシアン化カリウムを、参照極６を基準に測定極４の電
圧を０〜＋0.1Ｖの間で鋸歯状に0.1Ｖ／秒で掃引するこ
とにより酸化すると酸化電流が流れる。この酸化電流は
生成したフェロシアン化カリウムの濃度に比例し、さら
にこの変化量は基質濃度に対応するため、電流値を測定
するとグルコース濃度が検出できる。この時、流れる電
流のピーク値を測定して、応答電流とした。温度による
補正方法としてはあらかじめ、応答電流ｙと基質濃度ｘ
の関係を温度Ｔを含んだ式で求めておく。この式に、得
られた応答電流とサーミスタにより検知した温度を代入
して基質濃度を求める。グルコース標準液をサンプルと
して次のような実験を行なった。
グルコースがグルコースオキシダーゼにより酸化され、
酵素−色素共役反応によりフェリシアン化カリウムが還
元されてフェロシアン化カリウムが生成する。このフェ
ロシアン化カリウムを、参照極６を基準に測定極４の電
圧を０〜＋0.1Ｖの間で鋸歯状に0.1Ｖ／秒で掃引するこ
とにより酸化すると酸化電流が流れる。この酸化電流は
生成したフェロシアン化カリウムの濃度に比例し、さら
にこの変化量は基質濃度に対応するため、電流値を測定
するとグルコース濃度が検出できる。この時、流れる電
流のピーク値を測定して、応答電流とした。温度による
補正方法としてはあらかじめ、応答電流ｙと基質濃度ｘ
の関係を温度Ｔを含んだ式で求めておく。この式に、得
られた応答電流とサーミスタにより検知した温度を代入
して基質濃度を求める。グルコース標準液をサンプルと
して次のような実験を行なった。
まず、サンプルと周囲温度を２５℃にして、くり返し測
定を行なうと、変動係数ＣＶ値は１％と非常に精度よく
測定できた。サンプルと周囲温度を１０℃から３０℃ま
で変えてくり返し測定すると、各温度でのＣＶ値は１〜
２％であるが、全部を合わせたＣＶ値は１０％とかなり
ばらついた。しかし、サーミスタを用いて温度補正を行
なうと、１０℃〜３０℃までの得られた値のＣＶ値が１
％と高精度に測定ができた。さらに、周囲温度を２５℃
にして、サーミスタの温度を１０℃〜３０℃に変化させ
て測定したところ、温度による補正を行なわない場合は
ＣＶ値６％とばらついたが、サーミスタが検知した温度
により補正をかけると、サンプルの温度に影響されずＣ
Ｖ値は１％であった。
定を行なうと、変動係数ＣＶ値は１％と非常に精度よく
測定できた。サンプルと周囲温度を１０℃から３０℃ま
で変えてくり返し測定すると、各温度でのＣＶ値は１〜
２％であるが、全部を合わせたＣＶ値は１０％とかなり
ばらついた。しかし、サーミスタを用いて温度補正を行
なうと、１０℃〜３０℃までの得られた値のＣＶ値が１
％と高精度に測定ができた。さらに、周囲温度を２５℃
にして、サーミスタの温度を１０℃〜３０℃に変化させ
て測定したところ、温度による補正を行なわない場合は
ＣＶ値６％とばらついたが、サーミスタが検知した温度
により補正をかけると、サンプルの温度に影響されずＣ
Ｖ値は１％であった。
以上よりサーミスタは、電極部の実際反応が進行する場
所、特に測定極の付近に設置する必要があることが判明
した。なぜなら、微小な面積上の反応のため、周囲温度
だけでなく、サンプルの温度、さらには酵素およ色素の
溶解，反応の温度変化が大きく影響すると考えられるか
らである。
所、特に測定極の付近に設置する必要があることが判明
した。なぜなら、微小な面積上の反応のため、周囲温度
だけでなく、サンプルの温度、さらには酵素およ色素の
溶解，反応の温度変化が大きく影響すると考えられるか
らである。
最近、サーミスタに直接酵素を固定化して、酵素反応に
よる温度変化で基質濃度を測定しようという試みがあ
る。しかし、変化温度が小さいためサーミスタの感度と
して0.001℃のオーダーが必要であり、さらに、周囲の
温度の影響が大きいため、外部温度の制御が難しい。し
かし、本発明の電極方式を用いれば、温度による応答電
流の変化が小さいため、サーミスタの感度は0.1℃で充
分であり、外部の温度の影響も受けにくいため、温度制
御の必要がない。
よる温度変化で基質濃度を測定しようという試みがあ
る。しかし、変化温度が小さいためサーミスタの感度と
して0.001℃のオーダーが必要であり、さらに、周囲の
温度の影響が大きいため、外部温度の制御が難しい。し
かし、本発明の電極方式を用いれば、温度による応答電
流の変化が小さいため、サーミスタの感度は0.1℃で充
分であり、外部の温度の影響も受けにくいため、温度制
御の必要がない。
測定極の近傍にサーミスタを設置するには、第２図のよ
うにサーミスタと測定極を並べて設置してもよいが、第
１図のようにサーミスタと測定極が絶縁層を介して設置
されている方が測定極とサーミスタの距離が短く、より
高感度に温度が検知されるため、短時間に精度のよい測
定ができる。さらに、第３図のように、サーミスタを被
覆しているガラスなどの上に直接白金をスパッタして電
極を形成すると小型で高感度なセンサを構成することが
できる。サーミスタには、ビード型やディスタ型がある
が、ビード型が小型なので、センサの小型化には好都合
である。本発明の実施例においては、温度検知素子とし
てサーミスタを用いたが特に、これに限定されることは
なく本発明の主旨に合致するものであれば良い。例え
ば、高感度な温度センサであるＩＣ内蔵温度センサも用
いることができる。
うにサーミスタと測定極を並べて設置してもよいが、第
１図のようにサーミスタと測定極が絶縁層を介して設置
されている方が測定極とサーミスタの距離が短く、より
高感度に温度が検知されるため、短時間に精度のよい測
定ができる。さらに、第３図のように、サーミスタを被
覆しているガラスなどの上に直接白金をスパッタして電
極を形成すると小型で高感度なセンサを構成することが
できる。サーミスタには、ビード型やディスタ型がある
が、ビード型が小型なので、センサの小型化には好都合
である。本発明の実施例においては、温度検知素子とし
てサーミスタを用いたが特に、これに限定されることは
なく本発明の主旨に合致するものであれば良い。例え
ば、高感度な温度センサであるＩＣ内蔵温度センサも用
いることができる。
また、電極系としては、測定極，対極，参照極からなる
３電極方式を用いた例について説明したが、測定極に比
較して大面積の対極を設置することができれば、参照極
を省くこともできる。使用可能な電極材料としては、実
施例に示した白金に限定されることはなく、金などの貴
金属，導電性金属酸化物，あるいはカーボンなども使用
できる。
３電極方式を用いた例について説明したが、測定極に比
較して大面積の対極を設置することができれば、参照極
を省くこともできる。使用可能な電極材料としては、実
施例に示した白金に限定されることはなく、金などの貴
金属，導電性金属酸化物，あるいはカーボンなども使用
できる。
上記実施例におけるセンサはグルコースに限らず、アル
コールセンサやコレステロールセンサなど、酸化還元酵
素の関与する系に用いることができる。酸化還元酵素と
してはグルコースオキシダーゼを用いたが、他の酵素た
とえばアルコールオキシダーゼ，キサンチンオキシダー
ゼ，コレステロールオキシダーゼ等も用いられる。
コールセンサやコレステロールセンサなど、酸化還元酵
素の関与する系に用いることができる。酸化還元酵素と
してはグルコースオキシダーゼを用いたが、他の酵素た
とえばアルコールオキシダーゼ，キサンチンオキシダー
ゼ，コレステロールオキシダーゼ等も用いられる。
色素としては、上記実施例に用いたフェロシアン化カリ
ウムが安定に反応するので適しているが、Ｐ−ベンゾキ
ノンを使えば、反応速度が早いので高速化に適してい
る。又、２，６−ジクロロフェノールインドフェノー
ル、メチレンブルー、フェナジンメトサルフェート、β
−ナフトキノン４−スルホン酸カリウムなども使用でき
る。
ウムが安定に反応するので適しているが、Ｐ−ベンゾキ
ノンを使えば、反応速度が早いので高速化に適してい
る。又、２，６−ジクロロフェノールインドフェノー
ル、メチレンブルー、フェナジンメトサルフェート、β
−ナフトキノン４−スルホン酸カリウムなども使用でき
る。
発明の効果 測定極の近傍にサーミスタを設置して温度補正をするこ
とにより、高精度な測定が可能となった。
とにより、高精度な測定が可能となった。
第１図，第２図および第３図は本発明の実施例のグルコ
ースセンサの縦断面図、第４図は従来のバイオセンサの
縦断面図である。 １……基板、２……測定極、３……対極、４……参照
極、５……多孔体、６……絶縁層、７……サーミスタ。
ースセンサの縦断面図、第４図は従来のバイオセンサの
縦断面図である。 １……基板、２……測定極、３……対極、４……参照
極、５……多孔体、６……絶縁層、７……サーミスタ。
Claims (4)
- 【請求項１】絶縁性の基板に少なくとも測定極および対
極からなる電極系と温度検知素子を設け、酸化還元酵素
およびこの酵素と共役する酸化型色素を含んだ多孔体で
前記電極系を覆ったことを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項２】電極系が測定極，対極および参照極からな
る特許請求の範囲第１項記載のバイオセンサ。 - 【請求項３】温度検知素子が絶縁層を介して測定極の近
傍に設置されている特許請求の範囲第１項記載のバイオ
センサ。 - 【請求項４】温度検知素子がサーミスタである特許請求
の範囲第１項記載のバイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60136424A JPH0643983B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60136424A JPH0643983B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61294356A JPS61294356A (ja) | 1986-12-25 |
| JPH0643983B2 true JPH0643983B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=15174825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60136424A Expired - Fee Related JPH0643983B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643983B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE36268E (en) * | 1988-03-15 | 1999-08-17 | Boehringer Mannheim Corporation | Method and apparatus for amperometric diagnostic analysis |
| JPH0814562B2 (ja) * | 1988-12-09 | 1996-02-14 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサ |
| US6576102B1 (en) | 2001-03-23 | 2003-06-10 | Virotek, L.L.C. | Electrochemical sensor and method thereof |
| JP2007212215A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多孔質担体、及び多孔質担体製造方法 |
| PL3117006T3 (pl) * | 2014-03-13 | 2018-12-31 | PAL Finland Oy | Pasek testowy i urządzenie do mierzenia zawartości alkoholu we krwi, oraz sposób do mierzenia zawartości alkoholu we krwi |
| EP3190968A4 (en) | 2014-09-12 | 2018-03-14 | Nipro diagnostics, Inc. | Apparatus for diagnostic meter strip control and identification |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839559U (ja) * | 1981-09-11 | 1983-03-15 | 富士電機株式会社 | 酵素電極用過酸化水素電極 |
| JPS6024444A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60136424A patent/JPH0643983B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61294356A (ja) | 1986-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |