JPH0758271B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
- Publication number
- JPH0758271B2 JPH0758271B2 JP61146391A JP14639186A JPH0758271B2 JP H0758271 B2 JPH0758271 B2 JP H0758271B2 JP 61146391 A JP61146391 A JP 61146391A JP 14639186 A JP14639186 A JP 14639186A JP H0758271 B2 JPH0758271 B2 JP H0758271B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- biosensor
- electrode system
- porous body
- measuring
- Prior art date
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- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- 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、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易に定量する
ことのできるバイオセンサに関する。
て、試料液を希釈することなく迅速かつ簡易に定量する
ことのできるバイオセンサに関する。
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
液の希釈や攪拌などの操作を行うことなく高精度に定量
する方式としては、第４図に示す様なバイオセンサが提
案されている（例えば、特開昭59-166852号）。このバ
イオセンサは、絶縁基板９にリード12,13をそれぞれ有
する白金などからなる測定極10および対極11を埋設し、
これらの電極系の露出部分を酸化還元酵素および電子受
容体を担持した多孔体14で覆ったものである。試料液を
多孔体14上へ滴下すると、試料液に多孔体中の酸化還元
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る。酵素反応終
了後、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。
液の希釈や攪拌などの操作を行うことなく高精度に定量
する方式としては、第４図に示す様なバイオセンサが提
案されている（例えば、特開昭59-166852号）。このバ
イオセンサは、絶縁基板９にリード12,13をそれぞれ有
する白金などからなる測定極10および対極11を埋設し、
これらの電極系の露出部分を酸化還元酵素および電子受
容体を担持した多孔体14で覆ったものである。試料液を
多孔体14上へ滴下すると、試料液に多孔体中の酸化還元
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る。酵素反応終
了後、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。
発明が解決しようとする問題点 この様な従来の構成では、多孔体については、測定毎に
取り替えることにより簡易に測定に供することができる
が、電極系については洗浄等の操作が必要である。一方
電極系をも含めて測定毎の使い棄てが可能となれば、測
定操作上、極めて簡易になるものの、白金等の電極材料
や構成等の面から、非常に高価なものにならざるを得な
い。
取り替えることにより簡易に測定に供することができる
が、電極系については洗浄等の操作が必要である。一方
電極系をも含めて測定毎の使い棄てが可能となれば、測
定操作上、極めて簡易になるものの、白金等の電極材料
や構成等の面から、非常に高価なものにならざるを得な
い。
本発明はこれらの点について種々検討の結果、電極系と
多孔体を一体化することにより、生体試料中の特定成分
を極めて容易に迅速かつ高精度に定量することのできる
安価なディスポーザブルタイプのバイオセンサを提供す
るものである。
多孔体を一体化することにより、生体試料中の特定成分
を極めて容易に迅速かつ高精度に定量することのできる
安価なディスポーザブルタイプのバイオセンサを提供す
るものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、絶縁性の基板に少
なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、酵素と電
子受容体と試料液を反応させ、前記反応に際しての物質
濃度変化を電気化学的に前記電極系で検知し、試料液中
の基質濃度を測定するバイオセンサにおいて、電極系
は、スクリーン印刷で形成されたカーボンを主体とする
材料からなり酸化還元酵素および電子受容体を担持した
多孔体で前記電極系を覆い、多孔体を前記電極系および
前記基板とともに一体化したものである。さらに電極系
のうち少くとも測定極の表面は、研摩後に熱処理を施し
たものである。
なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、酵素と電
子受容体と試料液を反応させ、前記反応に際しての物質
濃度変化を電気化学的に前記電極系で検知し、試料液中
の基質濃度を測定するバイオセンサにおいて、電極系
は、スクリーン印刷で形成されたカーボンを主体とする
材料からなり酸化還元酵素および電子受容体を担持した
多孔体で前記電極系を覆い、多孔体を前記電極系および
前記基板とともに一体化したものである。さらに電極系
のうち少くとも測定極の表面は、研摩後に熱処理を施し
たものである。
作用 本発明によれば、電極系をも含めたディスポーザブルタ
イプのバイオセンサを構成することができ、試料液を多
孔体に添加することにより、極めて容易に基質濃度を測
定することができる。さらに、センサの保存寿命につい
ても長期間安定させることができる。
イプのバイオセンサを構成することができ、試料液を多
孔体に添加することにより、極めて容易に基質濃度を測
定することができる。さらに、センサの保存寿命につい
ても長期間安定させることができる。
実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。
バイオセンサの一例として、グルコースセンサについて
説明する。第１図は、グルコースセンサの一実施例につ
いて示したもので、構成部分の分解図である。ポリエチ
レンテレフタレートからなる絶縁性の基板１に、スクリ
ーン印刷により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、対極2,測定極3,参照極４からなる
電極系を形成する。次に、電極系を部分的に覆い、各々
の電極の電気化学的に作用する部分となる２′,3′,4′
（各１mm2）を残す様に、絶縁性ペーストを前記同様印
刷し、加熱処理して絶縁層５を形成する。
説明する。第１図は、グルコースセンサの一実施例につ
いて示したもので、構成部分の分解図である。ポリエチ
レンテレフタレートからなる絶縁性の基板１に、スクリ
ーン印刷により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、対極2,測定極3,参照極４からなる
電極系を形成する。次に、電極系を部分的に覆い、各々
の電極の電気化学的に作用する部分となる２′,3′,4′
（各１mm2）を残す様に、絶縁性ペーストを前記同様印
刷し、加熱処理して絶縁層５を形成する。
次に、２′,3′,4′の部分を研摩後、空気中で100℃に
て４時間熱処理を施した。
て４時間熱処理を施した。
次に穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層５に接着し、
前記電極系２′,3′,4′を覆う様に多孔体７を穴の中に
保持する。さらに多孔体より小さい径の開孔部を有する
樹脂製カバー８を接着し、全体を一体化する。この一体
化されたバイオセンサについて、測定極３に沿った断面
図を第２図に示す。上記を用いた多孔体は、酸化還元酵
素としてグルコースオキシダーゼ100mgと電子受容体と
してフェリシアン化カリウム150mgをpH5.6のリン酸緩衝
液1mlに溶解した液をナイロン不織布に含浸後、減圧乾
燥して作製したものである。
前記電極系２′,3′,4′を覆う様に多孔体７を穴の中に
保持する。さらに多孔体より小さい径の開孔部を有する
樹脂製カバー８を接着し、全体を一体化する。この一体
化されたバイオセンサについて、測定極３に沿った断面
図を第２図に示す。上記を用いた多孔体は、酸化還元酵
素としてグルコースオキシダーゼ100mgと電子受容体と
してフェリシアン化カリウム150mgをpH5.6のリン酸緩衝
液1mlに溶解した液をナイロン不織布に含浸後、減圧乾
燥して作製したものである。
上記の様に構成したグルコースセンサの多孔体へ試料液
としてグルコース標準液を滴下し、滴下２分後に参照極
を基準にして測定極に700mVのパルス電圧を印加するこ
とによりアノード方向へ分極した。この場合、添加され
たグルコースは多孔体に担持されたグルコースオキシダ
ーゼの作用でフェリシアン化カリウムと反応してフェロ
シアン化カリウムを生成する。そして、上記のアノード
方向へのパルス電圧の印加により、生成したフェロシア
ン化カリウム濃度に比例した酸化電流が得られ、この電
流値は基質であるグルコース濃度に対応する。
としてグルコース標準液を滴下し、滴下２分後に参照極
を基準にして測定極に700mVのパルス電圧を印加するこ
とによりアノード方向へ分極した。この場合、添加され
たグルコースは多孔体に担持されたグルコースオキシダ
ーゼの作用でフェリシアン化カリウムと反応してフェロ
シアン化カリウムを生成する。そして、上記のアノード
方向へのパルス電圧の印加により、生成したフェロシア
ン化カリウム濃度に比例した酸化電流が得られ、この電
流値は基質であるグルコース濃度に対応する。
上記構成のグルコース測定用センサに90mg/dlのグルコ
ース標準液を滴下し、２分後に700mVのパルス電圧を印
加し、印加10秒後の電流値を測定したところ、約３μＡ
の応答が得られた。そこで次に、前記の研磨後の熱処理
工程の温度のみを100℃,70℃,60℃,50℃，熱処理なし、
とした以外は全く同様に構成したセンサを各々複数個作
製し、30℃にて保存し、前記グルコース標準液に対する
応答変化を検討した。各々の熱処理温度の電極を用いた
センサについて、初度の応答電流を100％としたときの
変化を第３図に示す。図より明らかなごとく、処理温度
60℃以上では保存に伴う応答変化は少ないが50℃、ある
いは熱処理なしの場合には変動が大である。これは、研
摩されたカーボン印刷電極表面の活性が安定していない
ことによるものと推定される。100℃の場合最も安定し
た応答特性を示し、本発明者らの検討によれば熱処理温
度の上限は基板の熱劣化等を考慮し70℃とするのがよい
と考えられる。なお、電極面を研摩しない場合には、研
摩した場合の約1/3の応答電流しか得られなかった。こ
の様な研摩の有無による応答電流の違いは、ペースト中
にバインダーとして含まれる樹脂成分などがカーボン表
面を部分的に被覆していることによるものと考えられ
る。
ース標準液を滴下し、２分後に700mVのパルス電圧を印
加し、印加10秒後の電流値を測定したところ、約３μＡ
の応答が得られた。そこで次に、前記の研磨後の熱処理
工程の温度のみを100℃,70℃,60℃,50℃，熱処理なし、
とした以外は全く同様に構成したセンサを各々複数個作
製し、30℃にて保存し、前記グルコース標準液に対する
応答変化を検討した。各々の熱処理温度の電極を用いた
センサについて、初度の応答電流を100％としたときの
変化を第３図に示す。図より明らかなごとく、処理温度
60℃以上では保存に伴う応答変化は少ないが50℃、ある
いは熱処理なしの場合には変動が大である。これは、研
摩されたカーボン印刷電極表面の活性が安定していない
ことによるものと推定される。100℃の場合最も安定し
た応答特性を示し、本発明者らの検討によれば熱処理温
度の上限は基板の熱劣化等を考慮し70℃とするのがよい
と考えられる。なお、電極面を研摩しない場合には、研
摩した場合の約1/3の応答電流しか得られなかった。こ
の様な研摩の有無による応答電流の違いは、ペースト中
にバインダーとして含まれる樹脂成分などがカーボン表
面を部分的に被覆していることによるものと考えられ
る。
電極系を形成する方法としてのスクリーン印刷は、均一
な特性を有するディスポーザブルタイプのバイオセンサ
を安価に製造することができ、特に、価格が安く、しか
も安定した電極材料であるカーボンを用いて電極を形成
するのに好都合な方法である。
な特性を有するディスポーザブルタイプのバイオセンサ
を安価に製造することができ、特に、価格が安く、しか
も安定した電極材料であるカーボンを用いて電極を形成
するのに好都合な方法である。
本発明のバイオセンサにおける一体化の方法としては、
実施例に示した枠体，カバーなどの形や組み合わせに限
定されるものではない。また、用いる多孔体としては、
ナイロン不織以外に、セルロース，レーヨン，セラミッ
ク，ポリカーボネート等からなる多孔体を単独、あるい
は組み合わせて用いることができる。さらに酸化還元酵
素と電子受容体の組み合わせも前記実施例に限定される
ことはなく、本発明の主旨に合致するものであれば用い
ることができる。一方、上記実施例においては、電極系
として３電極方式の場合について述べたが、対極と測定
極からなる２電極方式でも測定は可能である。
実施例に示した枠体，カバーなどの形や組み合わせに限
定されるものではない。また、用いる多孔体としては、
ナイロン不織以外に、セルロース，レーヨン，セラミッ
ク，ポリカーボネート等からなる多孔体を単独、あるい
は組み合わせて用いることができる。さらに酸化還元酵
素と電子受容体の組み合わせも前記実施例に限定される
ことはなく、本発明の主旨に合致するものであれば用い
ることができる。一方、上記実施例においては、電極系
として３電極方式の場合について述べたが、対極と測定
極からなる２電極方式でも測定は可能である。
発明の効果 本発明のバイオセンサは、絶縁性の基板，電極系，およ
び酸化還元酵素と電子受容体を担持した多孔体を一体化
することにより、極めて容易に生体試料中の基質濃度を
測定することができ、かつ保存性にも優れたものであ
る。
び酸化還元酵素と電子受容体を担持した多孔体を一体化
することにより、極めて容易に生体試料中の基質濃度を
測定することができ、かつ保存性にも優れたものであ
る。
第１図は本発明の一実施例であるバイオセンサの分解斜
視図、第２図はその組立時の縦断面図、第３図はバイオ
センサの保存と応答特性との関係を示す図、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……対極、３……測定極、４……参照
極、５……絶縁層、６……保持枠、７……多孔体、８…
…カバー。
視図、第２図はその組立時の縦断面図、第３図はバイオ
センサの保存と応答特性との関係を示す図、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……対極、３……測定極、４……参照
極、５……絶縁層、６……保持枠、７……多孔体、８…
…カバー。
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも測定極と対極からなる電極系を
設けた絶縁性の基板を備え、酵素と電子受容体と試料液
の反応に際しての物質濃度変化を電気化学的に前記電極
系で検知し前記試料液の基質濃度を測定するバイオセン
サにおいて、前記電極系がスクリーン印刷で形成された
カーボンを主体とする材料からなり、かつ少くとも測定
極表面は研摩された後に熱処理を施され、酸化還元酵素
および電子受容体を担持した多孔体で電極系を覆い、多
孔体を電極系および前記基板とともに一体化したことを
特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項２】電極系が測定極，対極，参照極から構成さ
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３】熱処理の温度が60℃〜170℃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 |
|---|---|---|---|
| JP61146391A JPH0758271B2 (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61146391A JPH0758271B2 (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS633248A JPS633248A (ja) | 1988-01-08 |
| JPH0758271B2 true JPH0758271B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=15406639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61146391A Expired - Fee Related JPH0758271B2 (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758271B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68924026T3 (de) * | 1988-03-31 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Biosensor und dessen herstellung. |
| KR970010981B1 (ko) * | 1993-11-04 | 1997-07-05 | 엘지전자 주식회사 | 알콜농도 측정용 바이오센서 및 바이오센서 제조방법과 바이오센서를 이용한 음주 측정기 |
| US6576102B1 (en) | 2001-03-23 | 2003-06-10 | Virotek, L.L.C. | Electrochemical sensor and method thereof |
-
1986
- 1986-06-23 JP JP61146391A patent/JPH0758271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS633248A (ja) | 1988-01-08 |
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| JPS63144249A (ja) | バイオセンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |