JPH07294481A - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JPH07294481A JPH07294481A JP6086548A JP8654894A JPH07294481A JP H07294481 A JPH07294481 A JP H07294481A JP 6086548 A JP6086548 A JP 6086548A JP 8654894 A JP8654894 A JP 8654894A JP H07294481 A JPH07294481 A JP H07294481A
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料溶液中に溶存する酸素の影響を受けない
応答の得られる信頼性の高いバイオセンサを提供する。 【構成】 絶縁性の基板上に作用極と対極を含む電極系
を設け、この電極系上に酵素と電子受容体と酸素還元触
媒能を有する化合物を含む反応層を設置したバイオセン
サ。また、反応層は、さらに親水性高分子を含有する。
応答の得られる信頼性の高いバイオセンサを提供する。 【構成】 絶縁性の基板上に作用極と対極を含む電極系
を設け、この電極系上に酵素と電子受容体と酸素還元触
媒能を有する化合物を含む反応層を設置したバイオセン
サ。また、反応層は、さらに親水性高分子を含有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料中の特定成分につ
いて、酸素の影響を受けることなく迅速かつ高精度な定
量を簡便に実施することのできるバイオセンサに関す
る。
いて、酸素の影響を受けることなく迅速かつ高精度な定
量を簡便に実施することのできるバイオセンサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】バイオセンサの一例としてグルコ−スセ
ンサについて説明する。酵素電極を用いたグルコ−スの
定量方法としてはグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．
１．３．４：以下ＧＯＤと略す）と酸素電極あるいは過
酸化水素電極とを組み合わせた方式が一般に知られてい
る（例えば、鈴木周一編「バイオセンサー」講談社）。
ＧＯＤは、酸素を電子受容体として基質であるβ−Ｄ−
グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトンに選択的に酸
化する。この反応に伴い、酸素は過酸化水素に還元され
る。この時の酸素消費量を酸素電極によって測定する
か、もしくは過酸化水素の生成量を過酸化水素電極によ
って測定することでグルコ−スの定量が行われる。
ンサについて説明する。酵素電極を用いたグルコ−スの
定量方法としてはグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．
１．３．４：以下ＧＯＤと略す）と酸素電極あるいは過
酸化水素電極とを組み合わせた方式が一般に知られてい
る（例えば、鈴木周一編「バイオセンサー」講談社）。
ＧＯＤは、酸素を電子受容体として基質であるβ−Ｄ−
グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトンに選択的に酸
化する。この反応に伴い、酸素は過酸化水素に還元され
る。この時の酸素消費量を酸素電極によって測定する
か、もしくは過酸化水素の生成量を過酸化水素電極によ
って測定することでグルコ−スの定量が行われる。
【０００３】上記の方法は、その反応過程からも推測で
きるように、測定結果は溶存酸素濃度の影響を大きく受
け、酸素のない条件下では測定が不可能となる。そこ
で、酸素を電子受容体として用いず、フェリシアン化カ
リウム、フェロセン誘導体、キノン誘導体等の有機化合
物や金属錯体を電子受容体として用いる新しいタイプの
グルコ−スセンサが開発されてきた。このタイプのセン
サでは、酵素反応の結果生じた電子受容体の還元体を電
極で酸化することにより、その酸化電流からグルコ−ス
濃度が求められる。この手法は、グルコ−スに限らず他
の基質の定量評価にも広く応用されている。
きるように、測定結果は溶存酸素濃度の影響を大きく受
け、酸素のない条件下では測定が不可能となる。そこ
で、酸素を電子受容体として用いず、フェリシアン化カ
リウム、フェロセン誘導体、キノン誘導体等の有機化合
物や金属錯体を電子受容体として用いる新しいタイプの
グルコ−スセンサが開発されてきた。このタイプのセン
サでは、酵素反応の結果生じた電子受容体の還元体を電
極で酸化することにより、その酸化電流からグルコ−ス
濃度が求められる。この手法は、グルコ−スに限らず他
の基質の定量評価にも広く応用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な電子受容体
を用いることにより、酸素の存在しない条件下でも、基
質の電気化学的定量評価が可能となった。しかし、酸素
と酵素間の二次反応速度が電子受容体と酵素間の二次反
応速度に比べて大きいために、電子受容体を用いるタイ
プのセンサにおいても酸素が共存することで応答電流が
減少する。即ち、溶存酸素が測定結果に負の誤差を与え
る場合があった。
を用いることにより、酸素の存在しない条件下でも、基
質の電気化学的定量評価が可能となった。しかし、酸素
と酵素間の二次反応速度が電子受容体と酵素間の二次反
応速度に比べて大きいために、電子受容体を用いるタイ
プのセンサにおいても酸素が共存することで応答電流が
減少する。即ち、溶存酸素が測定結果に負の誤差を与え
る場合があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のバイオセンサ
は、絶縁性の基板、前記基板上に形成された作用極と対
極を有する電極系、および反応層を具備し、前記反応層
が少なくとも酵素と電子受容体と酸素還元触媒能を有す
る化合物とを含有するものである。
は、絶縁性の基板、前記基板上に形成された作用極と対
極を有する電極系、および反応層を具備し、前記反応層
が少なくとも酵素と電子受容体と酸素還元触媒能を有す
る化合物とを含有するものである。
【０００６】ここで、前記反応層は、さらに親水性高分
子を含有することが好ましい。この親水性高分子を用い
る場合、以下の構成をとることが好ましい。すなわち、
前記反応層を、親水性高分子からなり前記電極系に接す
る第１の層と、少なくとも酵素と電子受容体と酸素還元
触媒能を有する化合物とを含み第１の層に積層した第２
の層とから構成する。また、前記反応層を、酸素還元触
媒能を有する化合物を含む親水性高分子からなり前記電
極系に接する第１の層と、酵素と電子受容体を含み第１
の層に積層した第２の層とから構成する。さらに、前記
反応層を、酸素還元触媒能を有する化合物を含有する親
水性高分子からなり前記電極系に接する第１の層と、第
１の層上に順次積層した親水性高分子からなる第２の層
および酵素と電子受容体を含む第３の層とから構成す
る。さらにまた、前記反応層を、酸素還元触媒能を有す
る化合物と酵素を含有する親水性高分子からなり前記電
極系に接する第１の層と、第１の層上に順次積層した親
水性高分子からなる第２の層および電子受容体を含む第
３の層とから構成する。前記の酸素還元触媒能を有する
化合物は、アルキルビオロゲンの中から選ばれたものが
好ましい。
子を含有することが好ましい。この親水性高分子を用い
る場合、以下の構成をとることが好ましい。すなわち、
前記反応層を、親水性高分子からなり前記電極系に接す
る第１の層と、少なくとも酵素と電子受容体と酸素還元
触媒能を有する化合物とを含み第１の層に積層した第２
の層とから構成する。また、前記反応層を、酸素還元触
媒能を有する化合物を含む親水性高分子からなり前記電
極系に接する第１の層と、酵素と電子受容体を含み第１
の層に積層した第２の層とから構成する。さらに、前記
反応層を、酸素還元触媒能を有する化合物を含有する親
水性高分子からなり前記電極系に接する第１の層と、第
１の層上に順次積層した親水性高分子からなる第２の層
および酵素と電子受容体を含む第３の層とから構成す
る。さらにまた、前記反応層を、酸素還元触媒能を有す
る化合物と酵素を含有する親水性高分子からなり前記電
極系に接する第１の層と、第１の層上に順次積層した親
水性高分子からなる第２の層および電子受容体を含む第
３の層とから構成する。前記の酸素還元触媒能を有する
化合物は、アルキルビオロゲンの中から選ばれたものが
好ましい。
【０００７】
【作用】酸素還元触媒能を有する化合物の一例として、
メチルビオロゲンについて説明する。メチルビオロゲン
（以下MV2+と称する）は、二つの酸化還元対を有するレ
ドックス化合物であり、一電子還元状態のモノラジカル
カチオン（MV・+）を経て二電子還元（MV0）されること
が知られている。この多電子移動反応過程において生ず
るMV・+は、酸素との反応性が非常に高く、酸素を触媒的
に過酸化水素へと還元する。即ち、反応系にこのMV・+を
共存させることにより、素早く酸素を除去し、常に反応
系を無酸素に近い状態で保つことができるために、溶存
酸素濃度に依存しない正確なセンサ応答を得ることがで
きる。
メチルビオロゲンについて説明する。メチルビオロゲン
（以下MV2+と称する）は、二つの酸化還元対を有するレ
ドックス化合物であり、一電子還元状態のモノラジカル
カチオン（MV・+）を経て二電子還元（MV0）されること
が知られている。この多電子移動反応過程において生ず
るMV・+は、酸素との反応性が非常に高く、酸素を触媒的
に過酸化水素へと還元する。即ち、反応系にこのMV・+を
共存させることにより、素早く酸素を除去し、常に反応
系を無酸素に近い状態で保つことができるために、溶存
酸素濃度に依存しない正確なセンサ応答を得ることがで
きる。
【０００８】反応層が親水性高分子を含有することによ
り、反応層の電極系上への密着性が向上し、親水性高分
子を含まない場合に比べて、物理的振動を受け難くなる
効果がある。電極系表面が親水性高分子からなる層によ
り、酵素と電子受容体と酸素還元触媒能を有する化合物
とを含む層から隔離される構成によると、酵素および電
子受容体などが電極系表面に直接接触しないために、電
極系表面へのタンパク質の吸着などを防ぐことができ
る。また、酸素還元触媒能を有する化合物を電子受容体
と分離し、電極系に接する構成によると、酸素還元触媒
能を有する化合物を優先的に還元することができる。さ
らに、酵素を含む層を最上部に配置することにより、反
応層作製の乾燥時における酵素に対する加熱を最小限に
することができ、酵素の失活を抑制することができるな
どの効果が得られる。電子受容体と酵素とを親水性高分
子層により分離して配置する構成により、長期保存に対
して安定性が向上する。
り、反応層の電極系上への密着性が向上し、親水性高分
子を含まない場合に比べて、物理的振動を受け難くなる
効果がある。電極系表面が親水性高分子からなる層によ
り、酵素と電子受容体と酸素還元触媒能を有する化合物
とを含む層から隔離される構成によると、酵素および電
子受容体などが電極系表面に直接接触しないために、電
極系表面へのタンパク質の吸着などを防ぐことができ
る。また、酸素還元触媒能を有する化合物を電子受容体
と分離し、電極系に接する構成によると、酸素還元触媒
能を有する化合物を優先的に還元することができる。さ
らに、酵素を含む層を最上部に配置することにより、反
応層作製の乾燥時における酵素に対する加熱を最小限に
することができ、酵素の失活を抑制することができるな
どの効果が得られる。電子受容体と酵素とを親水性高分
子層により分離して配置する構成により、長期保存に対
して安定性が向上する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 ［実施例１］バイオセンサの一例として、グルコ−スセ
ンサについて説明する。図１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、図
２は同グルコースセンサのうち反応層を除き、図１の斜
め上方向からみた分解斜視図を示す図である。
ンサについて説明する。図１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、図
２は同グルコースセンサのうち反応層を除き、図１の斜
め上方向からみた分解斜視図を示す図である。
【００１０】以下、グルコースセンサの作製方法につい
て説明する。ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁
性の基板１上に、スクリーン印刷により銀ペ−ストを印
刷しリ−ド２、３を形成する。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て作用極４を形成
する。作用極４はリード２と接触している。次に、絶縁
性ペーストを印刷して絶縁層６を形成する。絶縁層６
は、作用極４の外周部を覆っており、これによって作用
極４の露出部分の面積を一定に保っている。さらに、絶
縁層６は、リード２、３を部分的に覆っている。次に、
樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストをリード
３と接触するように印刷して対極５を形成する。前記の
作用極４および対極５を含む電極系上に、酵素としてＧ
ＯＤ、電子受容体としてフェリシアン化カリウム、酸素
還元触媒能を有する化合物として二塩化メチルビオロゲ
ンを含有する水溶液を滴下し、乾燥させることで反応層
７を形成する。そして、反応層７上に試料液の供給をよ
り一層円滑にするために、レシチンの有機溶媒溶液、例
えばトルエン溶液を試料供給部であるセンサ先端部から
反応層上にわたって広げ、乾燥させることでレシチン層
８を形成し、カバー１０およびスペーサー９を図２中、
一点鎖線で示すような位置関係をもって接着する。こう
してグルコースセンサを作製した。
て説明する。ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁
性の基板１上に、スクリーン印刷により銀ペ−ストを印
刷しリ−ド２、３を形成する。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て作用極４を形成
する。作用極４はリード２と接触している。次に、絶縁
性ペーストを印刷して絶縁層６を形成する。絶縁層６
は、作用極４の外周部を覆っており、これによって作用
極４の露出部分の面積を一定に保っている。さらに、絶
縁層６は、リード２、３を部分的に覆っている。次に、
樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストをリード
３と接触するように印刷して対極５を形成する。前記の
作用極４および対極５を含む電極系上に、酵素としてＧ
ＯＤ、電子受容体としてフェリシアン化カリウム、酸素
還元触媒能を有する化合物として二塩化メチルビオロゲ
ンを含有する水溶液を滴下し、乾燥させることで反応層
７を形成する。そして、反応層７上に試料液の供給をよ
り一層円滑にするために、レシチンの有機溶媒溶液、例
えばトルエン溶液を試料供給部であるセンサ先端部から
反応層上にわたって広げ、乾燥させることでレシチン層
８を形成し、カバー１０およびスペーサー９を図２中、
一点鎖線で示すような位置関係をもって接着する。こう
してグルコースセンサを作製した。
【００１１】このセンサに試料液としてグルコース水溶
液３μｌを試料供給孔１１より供給すると、試料液は空
気孔１２部分まで達し、電極系上の反応層７が溶解し
た。試料液を供給してから５５秒後に電極系の対極５と
作用極４間に＋０．５Ｖの電圧を印加し、５秒後の電流
値を測定したところ、試料液中のグルコース濃度に比例
した値が得られた。本発明のグルコースセンサと前記グ
ルコースセンサのうち反応層中の二塩化メチルビオロゲ
ンを除いて作製したセンサについて、上記測定において
得られたセンサ応答の溶存酸素濃度依存特性を調べた。
二塩化メチルビオロゲンを除いたグルコースセンサにお
いて、空気雰囲気下で得られた応答と窒素雰囲気下で得
られた応答とを比較すると、空気雰囲気下において応答
が減少した。一方、本発明のグルコースセンサでは空気
雰囲気下でも殆ど応答の減少が見られなかった。
液３μｌを試料供給孔１１より供給すると、試料液は空
気孔１２部分まで達し、電極系上の反応層７が溶解し
た。試料液を供給してから５５秒後に電極系の対極５と
作用極４間に＋０．５Ｖの電圧を印加し、５秒後の電流
値を測定したところ、試料液中のグルコース濃度に比例
した値が得られた。本発明のグルコースセンサと前記グ
ルコースセンサのうち反応層中の二塩化メチルビオロゲ
ンを除いて作製したセンサについて、上記測定において
得られたセンサ応答の溶存酸素濃度依存特性を調べた。
二塩化メチルビオロゲンを除いたグルコースセンサにお
いて、空気雰囲気下で得られた応答と窒素雰囲気下で得
られた応答とを比較すると、空気雰囲気下において応答
が減少した。一方、本発明のグルコースセンサでは空気
雰囲気下でも殆ど応答の減少が見られなかった。
【００１２】前記グルコースセンサのうち、ＧＯＤ、フ
ェリシアン化カリウムおよび二塩化メチルビオロゲンを
含有する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）水溶液を滴下し、乾燥させて作
製したところ、溶存酸素濃度依存性に関して上記と同様
の効果が得られた。また、反応層中に親水性高分子を添
加することで、前記電極系上への反応層の密着性が向上
し、親水性高分子を含まない前記グルコースセンサに比
べて、物理的振動を受け難くなる効果が認められた。
ェリシアン化カリウムおよび二塩化メチルビオロゲンを
含有する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）水溶液を滴下し、乾燥させて作
製したところ、溶存酸素濃度依存性に関して上記と同様
の効果が得られた。また、反応層中に親水性高分子を添
加することで、前記電極系上への反応層の密着性が向上
し、親水性高分子を含まない前記グルコースセンサに比
べて、物理的振動を受け難くなる効果が認められた。
【００１３】［実施例２］実施例１と同様にして、ポリ
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に前記電極系上にＣＭＣ水溶液を滴
下し、乾燥させることでＣＭＣ層を形成した。次に前記
ＣＭＣ層上に、ＧＯＤ、フェリシアン化カリウムおよび
二塩化メチルビオロゲンを溶解させた混合溶液を滴下
し、乾燥させることで反応層７を形成した。酵素、電子
受容体および酸素還元触媒能を有する化合物の混合溶液
を滴下すると、親水性高分子からなるＣＭＣ層は一度溶
解し、その後の乾燥過程で酵素などと混合された形で反
応層７を形成する。しかし、攪拌等を伴わないため完全
な混合状態とはならず、電極系表面はＣＭＣのみによっ
て被覆された状態となる。すなわち、酵素および電子受
容体などが電極系表面に接触しないために、電極系表面
へのタンパク質の吸着などを防ぐことができる。
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に前記電極系上にＣＭＣ水溶液を滴
下し、乾燥させることでＣＭＣ層を形成した。次に前記
ＣＭＣ層上に、ＧＯＤ、フェリシアン化カリウムおよび
二塩化メチルビオロゲンを溶解させた混合溶液を滴下
し、乾燥させることで反応層７を形成した。酵素、電子
受容体および酸素還元触媒能を有する化合物の混合溶液
を滴下すると、親水性高分子からなるＣＭＣ層は一度溶
解し、その後の乾燥過程で酵素などと混合された形で反
応層７を形成する。しかし、攪拌等を伴わないため完全
な混合状態とはならず、電極系表面はＣＭＣのみによっ
て被覆された状態となる。すなわち、酵素および電子受
容体などが電極系表面に接触しないために、電極系表面
へのタンパク質の吸着などを防ぐことができる。
【００１４】上記のようにして反応層７を形成した後、
実施例１と同様にレシチン層８を形成し、カバー１０お
よびスペーサー９を接着してグルコースセンサを作製し
た。実施例１と同様に、このセンサに試料液としてグル
コース水溶液３μｌを供給し、試料液を供給してから５
５秒後に電極系の対極５と作用極４間に＋０．５Ｖの電
圧を印加し５秒後の電流値を測定したところ、実施例１
と同様に溶存酸素濃度に依存せず、試料液中のグルコー
ス濃度に比例した値が得られた。
実施例１と同様にレシチン層８を形成し、カバー１０お
よびスペーサー９を接着してグルコースセンサを作製し
た。実施例１と同様に、このセンサに試料液としてグル
コース水溶液３μｌを供給し、試料液を供給してから５
５秒後に電極系の対極５と作用極４間に＋０．５Ｖの電
圧を印加し５秒後の電流値を測定したところ、実施例１
と同様に溶存酸素濃度に依存せず、試料液中のグルコー
ス濃度に比例した値が得られた。
【００１５】［実施例３］実施例１と同様にして、ポリ
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に、前記電極系上に二塩化メチルビ
オロゲンを含むＣＭＣ水溶液を滴下し、乾燥させること
で二塩化メチルビオロゲンを含むＣＭＣ層を形成した。
次に、前記ＣＭＣ層上にＧＯＤとフェリシアン化カリウ
ムを溶解させた混合溶液を滴下し、反応層７を形成し
た。
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に、前記電極系上に二塩化メチルビ
オロゲンを含むＣＭＣ水溶液を滴下し、乾燥させること
で二塩化メチルビオロゲンを含むＣＭＣ層を形成した。
次に、前記ＣＭＣ層上にＧＯＤとフェリシアン化カリウ
ムを溶解させた混合溶液を滴下し、反応層７を形成し
た。
【００１６】上記のようにして反応層７を形成した後、
実施例１と同様にレシチン層８を形成し、カバー１０お
よびスペーサー９を接着してグルコースセンサを作製し
た。実施例１と同様に、このセンサに試料液としてグル
コース水溶液３μｌを供給し、試料液を供給してから５
５秒後に電極系の対極５と作用極４間に＋０．５Ｖの電
圧を印加し５秒後の電流値を測定したところ、溶存酸素
濃度に依存しない良好な応答特性が得られた。
実施例１と同様にレシチン層８を形成し、カバー１０お
よびスペーサー９を接着してグルコースセンサを作製し
た。実施例１と同様に、このセンサに試料液としてグル
コース水溶液３μｌを供給し、試料液を供給してから５
５秒後に電極系の対極５と作用極４間に＋０．５Ｖの電
圧を印加し５秒後の電流値を測定したところ、溶存酸素
濃度に依存しない良好な応答特性が得られた。
【００１７】本センサでは、溶存酸素を除去するため
に、酵素反応中に二塩化メチルビオロゲンを一電子還元
し酸素との親和性が高いモノラジカルカチオン体を生成
させることが必要とされる。そこで、二塩化メチルビオ
ロゲンをフェリシアン化カリウムと分離し、より電極に
近い側へ二塩化ビオロゲンを配置することでビオロゲン
を優先的に還元できる。
に、酵素反応中に二塩化メチルビオロゲンを一電子還元
し酸素との親和性が高いモノラジカルカチオン体を生成
させることが必要とされる。そこで、二塩化メチルビオ
ロゲンをフェリシアン化カリウムと分離し、より電極に
近い側へ二塩化ビオロゲンを配置することでビオロゲン
を優先的に還元できる。
【００１８】［実施例４］実施例１と同様にして、ポリ
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に、前記電極系上に実施例３と同様
にして二塩化メチルビオロゲンを含むＣＭＣ層を形成し
た。次に、前記二塩化メチルビオロゲンを含むＣＭＣ層
上に親水性高分子としてポリビニルピロリドン（以下Ｐ
ＶＰと略す）のエタノール溶液を滴下し、乾燥しＰＶＰ
層を形成した。次に前記ＰＶＰ層上にフェリシアン化カ
リウムとＧＯＤを分散させたエタノールを滴下し、乾燥
し反応層７を形成した。
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に、前記電極系上に実施例３と同様
にして二塩化メチルビオロゲンを含むＣＭＣ層を形成し
た。次に、前記二塩化メチルビオロゲンを含むＣＭＣ層
上に親水性高分子としてポリビニルピロリドン（以下Ｐ
ＶＰと略す）のエタノール溶液を滴下し、乾燥しＰＶＰ
層を形成した。次に前記ＰＶＰ層上にフェリシアン化カ
リウムとＧＯＤを分散させたエタノールを滴下し、乾燥
し反応層７を形成した。
【００１９】上記のように作製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供給して反応層を溶解
させ、５５秒後に実施例１と同様に作用極と対極間に＋
０．５Ｖを印加して応答電流を測定した結果、溶存酸素
濃度に依存しない良好な応答特性が得られた。
試料液としてグルコース水溶液を供給して反応層を溶解
させ、５５秒後に実施例１と同様に作用極と対極間に＋
０．５Ｖを印加して応答電流を測定した結果、溶存酸素
濃度に依存しない良好な応答特性が得られた。
【００２０】実施例３においても述べたが、ビオロゲン
を優先的に還元するために二塩化メチルビオロゲンとフ
ェリシアン化カリウムを分離して配置することは非常に
重要である。上記のセンサ系の反応層に含まれる物質は
全て水溶性であり、各工程毎に乾燥を行なっても、水溶
液を滴下することにより部分的に相溶状態が生ずる。そ
こで前出のＰＶＰを適用する。ＰＶＰは水溶性であり、
エタノール等の有機溶媒にも溶解する。反応層に含まれ
る他の物質は有機溶媒には不溶であるから、二塩化メチ
ルビオロゲンを含むＣＭＣ層上に有機溶媒で調製したＰ
ＶＰ溶液を滴下することでＣＭＣ層とＰＶＰ層が相溶す
ることはない。故に、より厳密に二塩化メチルビオロゲ
ンをより電極に近い側に配置でき、フェリシアン化カリ
ウムと分離することができる。また、ＧＯＤを含む層を
最上部に配置することにより、反応層作製の乾燥時にお
けるＧＯＤに対する加熱を最小限にすることができ、酵
素の失活を抑制することができるなどの効果が得られ
る。
を優先的に還元するために二塩化メチルビオロゲンとフ
ェリシアン化カリウムを分離して配置することは非常に
重要である。上記のセンサ系の反応層に含まれる物質は
全て水溶性であり、各工程毎に乾燥を行なっても、水溶
液を滴下することにより部分的に相溶状態が生ずる。そ
こで前出のＰＶＰを適用する。ＰＶＰは水溶性であり、
エタノール等の有機溶媒にも溶解する。反応層に含まれ
る他の物質は有機溶媒には不溶であるから、二塩化メチ
ルビオロゲンを含むＣＭＣ層上に有機溶媒で調製したＰ
ＶＰ溶液を滴下することでＣＭＣ層とＰＶＰ層が相溶す
ることはない。故に、より厳密に二塩化メチルビオロゲ
ンをより電極に近い側に配置でき、フェリシアン化カリ
ウムと分離することができる。また、ＧＯＤを含む層を
最上部に配置することにより、反応層作製の乾燥時にお
けるＧＯＤに対する加熱を最小限にすることができ、酵
素の失活を抑制することができるなどの効果が得られ
る。
【００２１】［実施例５］実施例１と同様にして、ポリ
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に、前記電極系上に二塩化メチルビ
オロゲンとＧＯＤを含むＣＭＣ水溶液を滴下し、乾燥さ
せることで二塩化メチルビオロゲンとＧＯＤを含むＣＭ
Ｃ層を形成した。次に、前記二塩化メチルビオロゲンと
ＧＯＤを含むＣＭＣ層上に親水性高分子としてＰＶＰ溶
液を滴下し、乾燥しＰＶＰ層を形成した。次に前記ＰＶ
Ｐ層上にフェリシアン化カリウムを分散させたエタノー
ルを滴下し、乾燥し反応層７を形成した。
エチレンテレフタレートからなる絶縁性の基板１上に、
リ−ド２、３と電極系（作用極４、対極５）および絶縁
層６を形成した。更に、前記電極系上に二塩化メチルビ
オロゲンとＧＯＤを含むＣＭＣ水溶液を滴下し、乾燥さ
せることで二塩化メチルビオロゲンとＧＯＤを含むＣＭ
Ｃ層を形成した。次に、前記二塩化メチルビオロゲンと
ＧＯＤを含むＣＭＣ層上に親水性高分子としてＰＶＰ溶
液を滴下し、乾燥しＰＶＰ層を形成した。次に前記ＰＶ
Ｐ層上にフェリシアン化カリウムを分散させたエタノー
ルを滴下し、乾燥し反応層７を形成した。
【００２２】上記のように作製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供給して反応層を溶解
させ、５５秒後に実施例１と同様に作用極と対極間に＋
０．５Ｖを印加して応答電流を測定した結果、溶存酸素
濃度に依存しない良好な応答特性が得られた。反応層内
に配置されたフェリシアン化カリウムとＧＯＤは相互に
電子移動を行ない、ブランク応答（０mg/dlグルコース
溶液に対する応答）の増加や、センサ応答の劣化が引き
起こされる可能性がある。その結果として、長期保存安
定性が低下する場合があるが、上記の様にフェリシアン
化カリウムとＧＯＤをＰＶＰ層にて分離して配置するこ
とにより、長期保存安定性の向上が見られた。
試料液としてグルコース水溶液を供給して反応層を溶解
させ、５５秒後に実施例１と同様に作用極と対極間に＋
０．５Ｖを印加して応答電流を測定した結果、溶存酸素
濃度に依存しない良好な応答特性が得られた。反応層内
に配置されたフェリシアン化カリウムとＧＯＤは相互に
電子移動を行ない、ブランク応答（０mg/dlグルコース
溶液に対する応答）の増加や、センサ応答の劣化が引き
起こされる可能性がある。その結果として、長期保存安
定性が低下する場合があるが、上記の様にフェリシアン
化カリウムとＧＯＤをＰＶＰ層にて分離して配置するこ
とにより、長期保存安定性の向上が見られた。
【００２３】上記各実施例では、酸素還元触媒能を用い
る化合物として二塩化メチルビオロゲンを使用したが、
それ以外に、他のビオロゲン誘導体、キノン誘導体、ポ
ルフィリン、ポリピリジン等を配位子として有する金属
錯体等も使用できる。親水性高分子としては、上記実施
例に示した以外に、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリ
ビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸なども使用
できる。また酵素としては、上記実施例に示したグルコ
ースオキシダーゼ以外に、乳酸オキシダーゼ、コレステ
ロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼなども使
用できる。一方、電子受容体としては、上記実施例に示
したフェリシアン化カリウム以外に、ｐ−ベンゾキノ
ン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フ
ェロセン誘導体なども使用できる。
る化合物として二塩化メチルビオロゲンを使用したが、
それ以外に、他のビオロゲン誘導体、キノン誘導体、ポ
ルフィリン、ポリピリジン等を配位子として有する金属
錯体等も使用できる。親水性高分子としては、上記実施
例に示した以外に、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリ
ビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸なども使用
できる。また酵素としては、上記実施例に示したグルコ
ースオキシダーゼ以外に、乳酸オキシダーゼ、コレステ
ロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼなども使
用できる。一方、電子受容体としては、上記実施例に示
したフェリシアン化カリウム以外に、ｐ−ベンゾキノ
ン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フ
ェロセン誘導体なども使用できる。
【００２４】上記実施例において、試料供給後、作用極
ー対極間に電圧を印加するまでの時間を５５秒とした
が、これに制限するものではない。また、印加する電圧
に関しても、上記実施例では＋０．５Ｖとしたが、これ
に制限するものではない。また、上記実施例において酵
素および電子受容体については試料液に溶解する方式に
ついて示したが、これに制限されることはなく、固定化
によって試料液に不溶化させた場合にも適用することが
できる。また、上記実施例では、作用極と対極のみの二
電極系について述べたが、参照極を加えた三電極方式に
すれば、より正確な測定が可能である。
ー対極間に電圧を印加するまでの時間を５５秒とした
が、これに制限するものではない。また、印加する電圧
に関しても、上記実施例では＋０．５Ｖとしたが、これ
に制限するものではない。また、上記実施例において酵
素および電子受容体については試料液に溶解する方式に
ついて示したが、これに制限されることはなく、固定化
によって試料液に不溶化させた場合にも適用することが
できる。また、上記実施例では、作用極と対極のみの二
電極系について述べたが、参照極を加えた三電極方式に
すれば、より正確な測定が可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によると、高い信頼
性を有するバイオセンサを得ることができる。
性を有するバイオセンサを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例におけるグルコースセンサの
断面図である。
断面図である。
【図２】同グルコースセンサのうち反応層を除いた分解
斜視図である。
斜視図である。
１ 絶縁性の基板 ２、３ リード ４ 作用極 ５ 対極 ６ 絶縁層 ７ 反応層 ８ レシチン層 ９ スペーサー １０ カバー １１ 試料供給孔 １２ 空気孔
Claims (7)
- 【請求項１】 絶縁性の基板、前記基板上に形成された
作用極と対極を有する電極系、および反応層を具備し、
前記反応層が少なくとも酵素と電子受容体と酸素還元触
媒能を有する化合物とを含有することを特徴とするバイ
オセンサ。 - 【請求項２】 前記反応層が更に親水性高分子を含有す
る請求項１記載のバイオセンサ。 - 【請求項３】 前記反応層が、親水性高分子からなり前
記電極系に接する第１の層と、少なくとも酵素と電子受
容体と酸素還元触媒能を有する化合物とを含み第１の層
に積層した第２の層とからなる請求項２記載のバイオセ
ンサ。 - 【請求項４】 前記反応層が、酸素還元触媒能を有する
化合物を含む親水性高分子からなり前記電極系に接する
第１の層と、酵素と電子受容体を含み第１の層に積層し
た第２の層とからなる請求項２記載のバイオセンサ。 - 【請求項５】 前記反応層が、酸素還元触媒能を有する
化合物を含有する親水性高分子からなり前記電極系に接
する第１の層と、第１の層上に順次積層した親水性高分
子からなる第２の層および酵素と電子受容体を含む第３
の層とからなる請求項２記載のバイオセンサ。 - 【請求項６】 前記反応層が、酸素還元触媒能を有する
化合物と酵素を含有する親水性高分子からなり前記電極
系に接する第１の層と、第１の層上に順次積層した親水
性高分子からなる第２の層および電子受容体を含む第３
の層とからなる請求項２記載のバイオセンサ。 - 【請求項７】 酸素還元触媒能を有する化合物が、アル
キルビオロゲンの中から選ばれたものである請求項１〜
６のいずれかに記載のバイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6086548A JPH07294481A (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6086548A JPH07294481A (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | バイオセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294481A true JPH07294481A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13890065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6086548A Pending JPH07294481A (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07294481A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012154955A (ja) * | 2001-09-14 | 2012-08-16 | Bayer Corp | 分析対象物を検出するための試薬及び方法ならびに分析対象物を検出するための試薬を含む装置 |
-
1994
- 1994-04-25 JP JP6086548A patent/JPH07294481A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012154955A (ja) * | 2001-09-14 | 2012-08-16 | Bayer Corp | 分析対象物を検出するための試薬及び方法ならびに分析対象物を検出するための試薬を含む装置 |
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