JPH0783872A - Biosensor and manufacture thereof - Google Patents

Biosensor and manufacture thereof

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JPH0783872A
JPH0783872A JP6169168A JP16916894A JPH0783872A JP H0783872 A JPH0783872 A JP H0783872A JP 6169168 A JP6169168 A JP 6169168A JP 16916894 A JP16916894 A JP 16916894A JP H0783872 A JPH0783872 A JP H0783872A
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enzyme
buffer
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biosensor
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智浩 山本
Mariko Miyahara
万里子 宮原
Toshihiko Yoshioka
俊彦 吉岡
Satoko Fujisawa
里子 藤澤
Shiro Nankai
史朗 南海
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the preservation characteristic of a sensor and ensure a measurement with high accuracy by applying the constitution where a reaction layer contains a hydrophilic macromolecule and a cushioning agent, and enzyme is separated from the cushioning agent. CONSTITUTION:Leads 2 and 3, measurement and counter electrodes 4 and 5, and an insulation layer 6 are respectively laid on a substrate 1. Also, the layer 7 of sodium salt (CMC) composed of enzyme fructose dehydrogenase-potassium ferricyanide-hydrophilic macromolecule carboxyl methyl cellulose is formed on an electrode system. In addition, a cushioning agent (KHPO3 and K2PO3)- lecitin layer 8 is formed on the layer 7. Also, solvent toluene used for forming the layer 8 does not dissolve CMC as an underlayer. The ingress of sample liquid to a reaction layer from the outside is facilitated by forming amphipatic lipid layer like lecitin on the surface of the reaction layer. Consequently, the reaction layer of a fructose sensor is formed. Furthermore, a manufacturing process can be simplified by dropping all at once a mixed solution of hydrophilic macromolecule, enzyme and an electron receptor and then drying the solution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、生体試料中の特定成分
について、酵素反応を利用して迅速かつ高精度な定量を
簡便に実施するためのバイオセンサ、およびその製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biosensor for performing a quick and highly accurate quantification of a specific component in a biological sample by utilizing an enzymatic reaction, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、試料中の特定成分について、試料
液の希釈や攪拌などを行うことなく簡易に定量する方式
として、様々なバイオセンサが提案されている。バイオ
センサの一例として、まずグルコースセンサを説明す
る。酵素電極を用いたグルコースの定量方法としては、
グルコースオキシダーゼと酵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。グル
コースオキシダーゼは、酸素を電子受容体として基質で
あるβーD−グルコースをD−グルコノーδーラクトン
に選択的に酸化する。この反応にともない、酸素は過酸
化水素に還元される。このとき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白
金電極等を用いた過酸化水素電極によって測定すること
によりグルコースの定量が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various biosensors have been proposed as a method for easily quantifying a specific component in a sample without diluting or stirring the sample solution. First, a glucose sensor will be described as an example of a biosensor. As a method for quantifying glucose using an enzyme electrode,
A method in which glucose oxidase is combined with an enzyme electrode or a hydrogen peroxide electrode is generally known. Glucose oxidase selectively oxidizes the substrate β-D-glucose into D-glucono δ-lactone by using oxygen as an electron acceptor. With this reaction, oxygen is reduced to hydrogen peroxide. Glucose is quantified by measuring the oxygen consumption at this time with an oxygen electrode or the hydrogen peroxide production amount with a hydrogen peroxide electrode using a platinum electrode or the like.

【0003】しかし、上記の方法では、測定対象によっ
ては溶存酸素濃度の影響を大きく受け、また酸素のない
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、キノン誘導体等の金属錯体や有機化合物を電
子受容体として用いるタイプのグルコースセンサが開発
されている。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ース濃度が求められる。こ
の手法は、グルコースにかぎらず他の基質の定量にも広
く応用されている。この種のバイオセンサの一例として
次のようなグルコースセンサが知られている(特開平1
−114747号公報)。
However, according to the above method, the dissolved oxygen concentration is greatly influenced depending on the object to be measured, and the measurement becomes impossible under the condition of no oxygen. Therefore, a type of glucose sensor that does not use oxygen as an electron acceptor but uses a metal complex such as potassium ferricyanide, a ferrocene derivative, a quinone derivative or an organic compound as an electron acceptor has been developed. In this type of sensor, the reduced form of the electron acceptor generated as a result of the enzymatic reaction is oxidized at the electrode, and the glucose concentration is obtained from the oxidation current. This method is widely applied not only to glucose but also to quantification of other substrates. The following glucose sensor is known as an example of this type of biosensor (Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI-1).
-114747).

【0004】このセンサは、測定極と対極からなる電極
系を設けた絶縁性基板上に、電極系と間隔を隔てて、ポ
リカーボネート多孔体膜からなる濾過層、電子受容体担
持層、酵素担持層、緩衝剤担持層およびセルロース織布
からなる展開層を順次積層した構成を有する。なお、前
記の担持層は、それぞれ電子受容体、酵素、緩衝剤の水
溶液をセルロース多孔体に含浸し、乾燥したものであ
る。このグルコースセンサの動作は、以下のとおりであ
る。展開層上に滴下された試料液は、緩衝剤担持層にお
いて緩衝剤の緩衝作用により最も高い酵素活性の得られ
るpHに調整される。次に、試料液中のグルコースは、
酵素担持層のグルコースオキシダーゼと特異的に反応す
る。同時に、電子受容体担持層の電子受容体、例えばフ
ェリシアン化カリウムは上記の反応で生成する電子によ
り還元されてフェロシアン化カリウムを生成する。この
フェロシアン化カリウムの量は試料液中のグルコース濃
度に比例する。次に、電極における反応を妨害するタン
パク質などの分子量の大きな物質が濾過層で濾過された
後、試料液は、絶縁性基板上に設けた電極系に到達す
る。誤測定を防ぐために、一部が絶縁層でおおわれた電
極系によって試料液中のフェロシアン化カリウムの酸化
電流値を測定することにより、グルコース濃度を検知す
ることができる。
This sensor comprises an insulating substrate provided with an electrode system consisting of a measuring electrode and a counter electrode, which is spaced apart from the electrode system by a filtration layer made of a polycarbonate porous membrane, an electron acceptor carrying layer and an enzyme carrying layer. A buffer layer and a spreading layer made of cellulose woven fabric are sequentially laminated. In addition, the above-mentioned supporting layer is obtained by impregnating an aqueous solution of an electron acceptor, an enzyme, and a buffer into a cellulose porous body and drying it. The operation of this glucose sensor is as follows. The sample solution dropped on the spreading layer is adjusted to a pH at which the highest enzyme activity is obtained by the buffering action of the buffer in the buffer-supporting layer. Next, glucose in the sample solution is
It reacts specifically with glucose oxidase in the enzyme carrying layer. At the same time, the electron acceptor of the electron acceptor supporting layer, for example, potassium ferricyanide is reduced by the electrons generated in the above reaction to form potassium ferrocyanide. The amount of potassium ferrocyanide is proportional to the glucose concentration in the sample solution. Next, after a substance having a large molecular weight such as a protein that interferes with the reaction at the electrode is filtered by the filtration layer, the sample solution reaches the electrode system provided on the insulating substrate. In order to prevent erroneous measurement, the glucose concentration can be detected by measuring the oxidation current value of potassium ferrocyanide in the sample liquid with an electrode system partially covered with an insulating layer.

【0005】この様な従来の構成では、電極系を含む基
板面の濡れが必ずしも一様とならないため、濾過層の多
孔体と基板との間に気泡が残り、応答電流に影響を与え
る場合があった。また、試料液中に、電極に吸着しやす
い物質や電極活性な物質が存在すると、センサの応答に
影響がみられる場合があった。上記課題を解決する方法
として、次のようなバイオセンサが提案されている(特
開平2−062952号公報)。すなわち、絶縁性の基
板上にスクリーン印刷等の方法で測定極、対極および参
照極からなる電極系を形成し、この電極系上に、電極系
に接して親水性高分子と酸化還元酵素と電子受容体、必
要に応じて加えた緩衝剤を含む酵素反応層を形成したも
のである。基質を含む試料液を酵素反応層上へ滴下する
と、酵素反応層が溶解し、緩衝剤の緩衝作用により最も
高い酵素活性の得られるpHに調整され、酵素と基質が
反応し、さらに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
求めるものである。
In such a conventional structure, the wetting of the substrate surface including the electrode system is not always uniform, so that bubbles may remain between the porous body of the filtration layer and the substrate, which may affect the response current. there were. In addition, the presence of a substance that is easily adsorbed on the electrode or a substance that is active in the electrode in the sample solution may affect the response of the sensor. As a method for solving the above problems, the following biosensor has been proposed (JP-A-2-062952). That is, an electrode system consisting of a measuring electrode, a counter electrode and a reference electrode is formed on an insulating substrate by a method such as screen printing, and on this electrode system, a hydrophilic polymer, a redox enzyme and an electron are brought into contact with the electrode system. An enzyme reaction layer containing a receptor and a buffer added as necessary is formed. When the sample solution containing the substrate is dropped onto the enzyme reaction layer, the enzyme reaction layer is dissolved and the pH is adjusted to the highest enzymatic activity by the buffering action of the buffer, the enzyme reacts with the substrate, and the electron acceptor Is reduced. After completion of the enzymatic reaction, the reduced electron acceptor is electrochemically oxidized,
The substrate concentration in the sample solution is determined from the oxidation current value obtained at this time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
においては、バイオセンサは吸湿すると、緩衝剤と酵素
が部分的に混合され、化学的相互作用によって酵素活性
が低下し、バイオセンサの保存性が劣化する不都合があ
った。本発明は、上記のような課題を解決するもので、
生体試料に含まれる特定成分について、迅速かつ簡易操
作で高精度の定量ができるバイオセンサを提供すること
を目的とする。本発明は、また長期の保存に耐え、食品
の品質管理や臨床検査に利用できるバイオセンサを提供
することを目的とする。さらに、本発明は、製造時にお
いても酵素と緩衝剤との混合のないバイオセンサを製造
する方法を提供することを目的とする。
In such a conventional structure, when the biosensor absorbs moisture, the buffer and the enzyme are partially mixed, and the chemical activity lowers the enzyme activity, so that the biosensor is stored. There was an inconvenience that the property deteriorated. The present invention is to solve the above problems,
It is an object of the present invention to provide a biosensor capable of quantifying a specific component contained in a biological sample with high speed and simple operation with high accuracy. Another object of the present invention is to provide a biosensor that can be stored for a long period of time and can be used for food quality control and clinical examination. Further, the present invention aims to provide a method for producing a biosensor in which an enzyme and a buffer are not mixed even during production.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明バイオセンサは、
絶縁性の基板、前記基板上に設けられた測定極と対極を
有する電極系、および前記電極系上に電極系と接して形
成された反応層からなり、前記反応層が、少なくとも親
水性高分子と酵素と緩衝剤を含み、かつ酵素が緩衝剤と
分離されている構成を有する。本発明の好ましい一態様
において、前記反応層は少なくとも二層からなり、一つ
の層が前記電極系に接し、かつ酵素と親水性高分子から
なり、他の一層が緩衝剤を含んでいる。他の一層は、脂
質からなることが好ましい。本発明の好ましい他の態様
において、前記反応層は少なくとも二層からなり、一つ
の層が前記電極系に接し、かつ緩衝剤と親水性高分子か
らなり、他の一層が酵素を担持している。他の一層は、
前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒に可溶な親水性
高分子からなることが好ましい。本発明のバイオセンサ
は、反応層が電子受容体を含むことが好ましい。
The biosensor of the present invention comprises:
An insulating substrate, an electrode system having a measurement electrode and a counter electrode provided on the substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is at least a hydrophilic polymer. And an enzyme and a buffer, and the enzyme is separated from the buffer. In a preferred embodiment of the present invention, the reaction layer is composed of at least two layers, one layer is in contact with the electrode system, and is composed of an enzyme and a hydrophilic polymer, and the other layer contains a buffer. The other layer preferably consists of lipids. In another preferred embodiment of the present invention, the reaction layer is composed of at least two layers, one layer is in contact with the electrode system, and is composed of a buffering agent and a hydrophilic polymer, and the other layer is carrying an enzyme. . The other layer is
It is preferable that the hydrophilic polymer is soluble in an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer. In the biosensor of the present invention, the reaction layer preferably contains an electron acceptor.

【0008】本発明は、また反応層が少なくとも三層か
らなり、一つの層が緩衝剤と親水性高分子からなり、他
の一層が酵素と親水性高分子からなるバイオセンサを提
供する。酵素を含む層は、さらに電子受容体を含むこと
が好ましい。さらに、本発明の好ましい態様において、
緩衝剤を含む層および酵素を含む層より外側に位置し、
脂質、特に両親媒性脂質からなる層を有する。また、他
の態様において、電極系に接し、本質的に親水性高分子
からなる層を有する。さらに他の態様において、緩衝剤
と親水性高分子からなる層と、酵素と親水性高分子から
なる層とが互いに接しており、両層の親水性高分子は互
いに異なる物質であり、かつ上側に形成される層の高分
子は、その下側に形成される高分子を溶解しない有機溶
媒に可溶性である。
The present invention also provides a biosensor in which the reaction layer comprises at least three layers, one layer comprises a buffer and a hydrophilic polymer, and the other layer comprises an enzyme and a hydrophilic polymer. The layer containing the enzyme preferably further contains an electron acceptor. Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention,
Located outside the layer containing the buffer and the layer containing the enzyme,
It has a layer of lipids, especially amphipathic lipids. In another aspect, it has a layer in contact with the electrode system and consisting essentially of a hydrophilic polymer. In still another aspect, a layer composed of a buffer and a hydrophilic polymer and a layer composed of an enzyme and a hydrophilic polymer are in contact with each other, and the hydrophilic polymers of both layers are different substances, and The polymer of the layer formed in 1) is soluble in an organic solvent that does not dissolve the polymer formed underneath.

【0009】本発明バイオセンサの製造方法は、また絶
縁性の基板上に設けられた測定極と対極を有する電極
系、および前記電極系上に電極系と接して形成された反
応層からなり、前記反応層が、酵素と親水性高分子から
なる層と、緩衝剤を含む層との少なくとも二層からなる
バイオセンサの製造方法であって、前記基板上に前記電
極系に接して水を媒体として酵素と親水性高分子からな
る第1の層を形成する工程、前記親水性高分子を溶解し
ない有機溶媒を媒体として第1の層上に緩衝剤を含む第
2の層を形成する工程を有する。ここにおいて、好まし
い一態様においては、第1の層を形成する工程が、酵素
および親水性高分子を溶解した水溶液を基板上に展開
し、乾燥することからなり、第2の層を形成する工程
が、脂質の有機溶媒溶液に緩衝剤を分散した液を第1の
層上に展開し、乾燥することからなる。また、他の態様
においては、第1の層を形成する工程が、酵素および親
水性高分子を溶解した水溶液を基板上に展開し、乾燥す
ることからなり、第2の層を形成する工程が、親水性高
分子の有機溶媒溶液に緩衝剤を分散した液を第1の層上
に展開し、乾燥することからなる。
The method of manufacturing a biosensor of the present invention further comprises an electrode system having a measuring electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, A method for producing a biosensor, wherein the reaction layer comprises at least two layers of a layer comprising an enzyme and a hydrophilic polymer, and a layer containing a buffer, wherein water is used as a medium in contact with the electrode system on the substrate. And a step of forming a second layer containing a buffer on the first layer using an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium. Have. Here, in a preferred embodiment, the step of forming the first layer comprises spreading an aqueous solution in which the enzyme and the hydrophilic polymer are dissolved on a substrate and drying the solution to form the second layer. The method comprises developing a liquid in which a buffer is dispersed in an organic solvent solution of lipids on the first layer and drying. In another aspect, the step of forming the first layer comprises spreading an aqueous solution in which an enzyme and a hydrophilic polymer are dissolved on a substrate and drying the solution to form the second layer. , A solution in which a buffering agent is dispersed in an organic solvent solution of a hydrophilic polymer is spread on the first layer and dried.

【0010】さらに、本発明は、絶縁性の基板上に設け
られた測定極と対極を有する電極系、および前記電極系
上に電極系と接して形成された反応層からなり、前記反
応層が、酵素と親水性高分子からなる層と、緩衝剤を含
む層との少なくとも二層からなるバイオセンサの製造方
法であって、前記基板上に前記電極系に接して水を媒体
として緩衝剤と親水性高分子からなる第1の層を形成す
る工程、前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒を媒体
として第1の層上に酵素と親水性高分子からなる第2の
層を形成する工程を有するバイオセンサの製造方法を提
供する。ここで、前記酵素および親水性高分子を溶解し
た水溶液がさらに電子受容体を溶解していることが好ま
しい。また、前記第2の層上に、さらに脂質の有機溶媒
溶液を展開し、乾燥することにより第3の層を形成する
工程を有することが好ましい。
Further, the present invention comprises an electrode system having a measuring electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is A method for producing a biosensor comprising at least two layers of a layer comprising an enzyme and a hydrophilic polymer, and a layer containing a buffer, wherein the electrode system is in contact with the substrate on the substrate, and a buffer is used with water as a medium A step of forming a first layer composed of a hydrophilic polymer, and a step of forming a second layer composed of an enzyme and a hydrophilic polymer on the first layer using an organic solvent which does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium. There is provided a method for manufacturing a biosensor having: Here, it is preferable that the aqueous solution in which the enzyme and the hydrophilic polymer are dissolved further dissolves the electron acceptor. In addition, it is preferable to further include a step of forming a third layer on the second layer by further developing an organic solvent solution of a lipid and drying the solution.

【0011】[0011]

【作用】本発明のバイオセンサは、前記のように、基板
の電極系上に電極系と接して形成された反応層が、少な
くとも親水性高分子と酵素と緩衝剤を含み、かつ酵素が
緩衝剤と分離されている構成を有する。そして、反応層
中に緩衝剤を含むことから、試料液のpHが最も高い酵
素活性が得られるpHと一致しない場合でも、センサに
供給された試料液が反応層中の緩衝剤に達することによ
って、試料液のpHを最も高い酵素活性の得られる値に
自動的に調整される。従って、試料液をあらかじめ緩衝
液などでpH調整する必要がなく、簡易な操作で測定が
可能となる。さらに、酵素層と緩衝剤を分離することに
より、バイオセンサの吸湿による緩衝剤と酵素の部分的
な混合、およびそれによる化学的相互作用による酵素活
性の低下を防ぐことができ、バイオセンサの保存時にお
いては酵素を安定な条件下に保つことができる。
As described above, in the biosensor of the present invention, the reaction layer formed on the substrate electrode system in contact with the electrode system contains at least a hydrophilic polymer, an enzyme and a buffer, and the enzyme is buffered. It has a structure separated from the agent. Since the reaction layer contains a buffer, the sample solution supplied to the sensor reaches the buffer in the reaction layer even when the pH of the sample solution does not match the pH at which the highest enzyme activity is obtained. , The pH of the sample solution is automatically adjusted to the value that gives the highest enzyme activity. Therefore, it is not necessary to previously adjust the pH of the sample solution with a buffer solution or the like, and the measurement can be performed by a simple operation. Furthermore, by separating the enzyme layer and the buffer, it is possible to prevent partial mixing of the buffer and enzyme due to moisture absorption of the biosensor and the resulting decrease in enzyme activity due to chemical interaction. At times the enzyme can be kept under stable conditions.

【0012】本発明のバイオセンサにおいて、緩衝剤を
含む層と酵素を含む層とが互いに接している構成におい
ても、両層の親水性高分子は互いに異なるものとし、か
つ上側に形成される層の高分子は、その下側に形成され
る高分子を溶解しない有機溶媒に可溶性の高分子とする
ことにより、バイオセンサの製造時における緩衝剤と酵
素との直接的な接触をなくすことができる。このような
構成のバイオセンサは、以下の製造方法によって得るこ
とができる。その1つは、絶縁性基板上に電極系に接し
て、水を媒体として酵素と親水性高分子からなる第1の
層を形成する工程、前記親水性高分子を溶解しない有機
溶媒を媒体として第1の層上に緩衝剤を含む第2の層を
形成する工程を有する製造方法である。また、他の1つ
は、絶縁性基板上に電極系に接して、水を媒体として緩
衝剤と親水性高分子からなる第1の層を形成する工程、
前記親水性高分子を溶解しない有機溶媒を媒体として第
1の層上に酵素と親水性高分子からなる第2の層を形成
する工程を有する製造方法である。
In the biosensor of the present invention, even when the layer containing the buffer and the layer containing the enzyme are in contact with each other, the hydrophilic polymers in both layers are different from each other and the layer formed on the upper side. By making the polymer formed underneath it soluble in an organic solvent that does not dissolve the polymer formed underneath it, direct contact between the buffer agent and the enzyme during the production of the biosensor can be eliminated. . The biosensor having such a configuration can be obtained by the following manufacturing method. One of them is a step of contacting an electrode system on an insulating substrate to form a first layer composed of an enzyme and a hydrophilic polymer using water as a medium, using an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium. It is a manufacturing method including a step of forming a second layer containing a buffering agent on the first layer. Further, the other one is a step of contacting the electrode system on the insulating substrate to form a first layer composed of a buffer and a hydrophilic polymer using water as a medium,
The production method comprises a step of forming a second layer composed of an enzyme and a hydrophilic polymer on the first layer using an organic solvent which does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium.

【0013】本発明のバイオセンサは、反応層の表面
に、試料溶液の反応層への侵入を容易にする脂質を含む
層を有することが好ましい。脂質としては、以下の実施
例に用いるレシチンの他、ホスファチジルセリン、ホス
ファチジルエタノールアミン等のリン脂質で、両親媒性
脂質が好ましい。さらに、反応層を形成するための親水
性高分子としては、以下の実施例に用いるカルボキシメ
チルセルロース、ポリビニルピロリドンの他、ポリビニ
ルアルコール、水溶性セルロース誘導体、特にエチルセ
ルロース、ヒドロキシプロピルセルロース;ゼラチン、
ポリアクリル酸およびその塩、デンプンおよびその誘導
体、無水マレイン酸およびその塩、ポリアクリルアミ
ド、メタクリレート樹脂、ポリ2ーヒドロキシエチルメ
タクリレートなどを用いることができる。
In the biosensor of the present invention, it is preferable that the surface of the reaction layer has a layer containing a lipid that facilitates penetration of the sample solution into the reaction layer. As the lipid, in addition to lecithin used in the following examples, phospholipids such as phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine, and amphipathic lipids are preferable. Further, as the hydrophilic polymer for forming the reaction layer, in addition to carboxymethyl cellulose and polyvinyl pyrrolidone used in the following examples, polyvinyl alcohol, water-soluble cellulose derivative, particularly ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose; gelatin,
Polyacrylic acid and salts thereof, starch and derivatives thereof, maleic anhydride and salts thereof, polyacrylamide, methacrylate resins, poly-2-hydroxyethyl methacrylate and the like can be used.

【0014】また、以下の実施例では、測定極と対極の
みの二極電極系について述べるが、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。さら
に、電子受容体としては、以下の実施例に示すフェリシ
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、フェロセンなども使用できる。一
方、緩衝剤としては、リン酸塩のほか、クエン酸塩を用
いた緩衝剤など、酵素の最も高い酵素活性が得られるp
Hを得る緩衝剤を自由に用いることができる。
Further, in the following embodiments, a bipolar electrode system having only a measurement electrode and a counter electrode will be described, but a three-electrode system including a reference electrode enables more accurate measurement. Further, as the electron acceptor, p-benzoquinone, phenazine methosulfate, ferrocene and the like can be used in addition to potassium ferricyanide shown in the following examples. On the other hand, as a buffering agent, in addition to phosphate, a buffering agent using citrate, etc., which provides the highest enzyme activity of the enzyme, p
A buffer for obtaining H can be freely used.

【0015】さらに、本発明は、フルクトースセンサ、
乳酸センサおよびグルコースセンサの他アルコールセン
サ、スクロールセンサ、コレステロールセンサなど酵素
の関与する反応系に広く用いることができ、この場合、
酵素としてはフルクトースデヒドロゲナーゼ、乳酸オキ
シダーゼ、グルコースオキシダーゼ以外に、定量しよう
とする特定物質に応じて、アルコールオキシダーゼ、乳
酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コ
レステロールデヒドロゲナーゼ、キサンチンオキシダー
ゼ、アミノ酸オキシダーゼ等を用いることができる。本
発明のバイオセンサは、種々の生体試料中の特定成分に
ついて、迅速かつ高精度な定量を簡便に実施することが
でき、また長期の保存にも耐えうるので、食品の品質管
理や臨床検査においてその利用価値はきわめて大きい。
Further, the present invention provides a fructose sensor,
In addition to lactic acid sensor and glucose sensor, it can be widely used in reaction systems involving enzymes such as alcohol sensor, scroll sensor, cholesterol sensor.
As the enzyme, in addition to fructose dehydrogenase, lactate oxidase, glucose oxidase, alcohol oxidase, lactate dehydrogenase, cholesterol oxidase, cholesterol dehydrogenase, xanthine oxidase, amino acid oxidase and the like can be used depending on the specific substance to be quantified. The biosensor of the present invention, for specific components in various biological samples, can perform rapid and highly accurate quantification easily and can withstand long-term storage, so in food quality control and clinical testing. Its utility value is extremely high.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。 [実施例1]バイオセンサの一例として、フルクトース
センサについて説明する。図1は本発明のバイオセンサ
ーの一実施例として作製したフルクトースセンサのうち
カバーおよびスペーサを除いた縦断面図であり、図2は
反応層を除いたフルクトースセンサの分解斜視図であ
る。1はポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性の
基板を示す。この基板1上に、スクリーン印刷により銀
ペーストを印刷してリード2、3を形成してある。基板
1上には、さらに樹脂バインダーを含む導電性カーボン
ペーストを印刷することにより、測定極4と対極5を含
む検出電極系、および絶縁性ペーストを印刷することに
より絶縁層6を形成してある。絶縁層6は、測定極4お
よび対極5の露出部分の面積を一定とし、かつリードを
部分的に覆っている。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples. [Example 1] A fructose sensor will be described as an example of a biosensor. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a fructose sensor manufactured as an example of the biosensor of the present invention with a cover and a spacer removed, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the fructose sensor without a reaction layer. Reference numeral 1 denotes an insulating substrate made of polyethylene terephthalate. The leads 2 and 3 are formed on the substrate 1 by printing a silver paste by screen printing. On the substrate 1, a conductive carbon paste containing a resin binder is further printed to form a detection electrode system including the measuring electrode 4 and the counter electrode 5, and an insulating paste is printed to form the insulating layer 6. . The insulating layer 6 keeps the exposed areas of the measurement electrode 4 and the counter electrode 5 constant and partially covers the leads.

【0017】このようにして電極部分を作製した後、電
極系上には、酵素フルクトースデヒドロゲナーゼ(EC
1.1.99.11;以下FDHと略す)および電子受
容体であるフェリシアン化カリウムを親水性高分子カル
ボキシメチルセルロースのナトリウム塩(以下CMCと
略す)の0.5wt%水溶液に溶解させた混合水溶液を滴
下し、40℃の温風乾燥器中で10分間乾燥させること
により、FDH−フェリシアン化カリウム−CMC層7
を形成してある。このFDH−フェリシアン化カリウム
−CMC層7上へ、分散剤としてレシチンの0.5wt%
トルエン溶液中に、緩衝剤であるリン酸−カリウム、リ
ン酸二カリウムの微結晶を分散させたものを滴下し、乾
燥させることによって緩衝剤−レシチン層8が形成され
る。層8の形成に用いた溶媒トルエンは、下層のCMC
を溶解しないから、層8の緩衝剤と層7の酵素との直接
的な接触はない。また、レシチンのような両親媒性脂質
の層を反応層表面に形成することにより、反応層への外
部からの試料溶液の侵入を容易にさせることができる。
以上のようにしてフルクトースセンサの反応層が形成さ
れる。このように親水性高分子、酵素および電子受容体
の混合溶液を一度に滴下し、乾燥させることによって製
造工程を簡略化させることができる。また、乾燥時の温
度範囲としては、酸素の失活がみられず、かつ短時間で
乾燥可能な温度である20℃から80℃の範囲が適して
いる。
After the electrode portion is prepared in this manner, the enzyme fructose dehydrogenase (EC
1.1.99.11; hereinafter abbreviated as FDH) and potassium ferricyanide which is an electron acceptor are dissolved in a 0.5 wt% aqueous solution of sodium salt of hydrophilic polymer carboxymethyl cellulose (hereinafter abbreviated as CMC) to prepare a mixed aqueous solution. FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7 was added dropwise and dried in a warm air drier at 40 ° C. for 10 minutes.
Has been formed. On this FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7, 0.5 wt% of lecithin was used as a dispersant.
A buffer solution-lecithin layer 8 is formed by dropping a dispersion of microcrystals of potassium phosphate-dipotassium phosphate as a buffer agent in a toluene solution and drying it. The solvent toluene used for forming the layer 8 is the lower layer CMC.
There is no direct contact between the buffer of layer 8 and the enzyme of layer 7 as it does not dissolve. Further, by forming a layer of amphipathic lipid such as lecithin on the surface of the reaction layer, it is possible to facilitate the intrusion of the sample solution into the reaction layer from the outside.
The reaction layer of the fructose sensor is formed as described above. As described above, the manufacturing process can be simplified by dropping the mixed solution of the hydrophilic polymer, the enzyme and the electron acceptor all at once and drying. Further, as a temperature range during drying, a range of 20 ° C. to 80 ° C., which is a temperature at which oxygen deactivation is not observed and which can be dried in a short time, is suitable.

【0018】上記のようにして反応層を形成した後、カ
バー14およびスペーサー13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とにより、フルク
トースセンサが完成する。このバイオセンサは、試料液
をセンサ先端の試料供給孔15に接触させるだけの簡易
操作で、試料液は容易に反応層部分へ導入される。試料
液の供給量はカバー14とスペーサー13によって生じ
る空間容積に依存するため、あらかじめ定量する必要は
ない。さらに、測定中の試料液の蒸発を最小限に抑える
ことができ、精度の高い測定が可能となる。なお、図2
中、16はカバー14に設けた空気孔である。ここで、
カバー14およびスペーサー13に透明な高分子材料を
用いると、反応層の状態や試料液の導入状況を外部から
容易に観察することができる。
After forming the reaction layer as described above, the cover 14 and the spacer 13 are adhered to each other in a positional relationship shown by an alternate long and short dash line in FIG. 2 to complete the fructose sensor. In this biosensor, the sample solution is simply introduced into the reaction layer portion by a simple operation of bringing the sample solution into contact with the sample supply hole 15 at the tip of the sensor. The supply amount of the sample solution depends on the space volume generated by the cover 14 and the spacer 13, and therefore it is not necessary to quantify it in advance. Furthermore, evaporation of the sample liquid during measurement can be minimized, and highly accurate measurement can be performed. Note that FIG.
Inside, 16 is an air hole provided in the cover 14. here,
When a transparent polymer material is used for the cover 14 and the spacer 13, the state of the reaction layer and the introduction state of the sample solution can be easily observed from the outside.

【0019】こうして作製したフルクトースセンサに、
試料液としてフルクトース標準液3μlを試料供給孔よ
り供給し、2分後に対極を基準にして測定極にアノード
方向へ+0.5Vのパルス電圧を印加し、5秒後の電流
値を測定した。試料液が反応層へ到達すると、緩衝剤−
レシチン層8を溶解して望ましいpHとなり、引続きF
DH−フェリシアン化カリウム−CMC層7を溶解し
た。試料液中のフルクトースは、FDHによって酸化さ
れ、そこで移動した電子によってフェリシアン化カリウ
ムがフェロシアン化カリウムに還元される。次に、上記
のパルス電圧の印加により、生成したフェロシアン化カ
リウムの酸化電流が得られ、この電流値は基質であるフ
ルクトースの濃度に対応する。このフルクトースセンサ
に用いた酵素は、pH=4.5で酵素活性がほぼ最大値
を示す(37℃)が、フルクトース標準液はほぼ中性で
あるから、試料液が緩衝剤−レシチン層8に達し、試料
液のpHが4.5になることで、酵素活性を最大限に引
き出すことが可能となる。また、緩衝剤と酵素を分離す
ることでセンサの保存特性を向上させることができる。
In the fructose sensor thus manufactured,
3 μl of fructose standard solution was supplied as a sample solution from the sample supply hole, and after 2 minutes, a pulse voltage of +0.5 V was applied in the anode direction to the measurement electrode based on the counter electrode, and the current value after 5 seconds was measured. When the sample solution reaches the reaction layer, the buffer-
The lecithin layer 8 is dissolved to reach the desired pH, and the F
The DH-potassium ferricyanide-CMC layer 7 was dissolved. Fructose in the sample solution is oxidized by FDH, and the electrons transferred therein reduce potassium ferricyanide to potassium ferrocyanide. Next, by applying the above-mentioned pulse voltage, an oxidation current of the generated potassium ferrocyanide is obtained, and this current value corresponds to the concentration of fructose which is the substrate. The enzyme used for this fructose sensor shows an almost maximum enzyme activity at pH = 4.5 (37 ° C.), but since the fructose standard solution is almost neutral, the sample solution is in the buffer-lecithin layer 8. When the pH of the sample solution reaches to 4.5, the enzyme activity can be maximized. In addition, the storage characteristics of the sensor can be improved by separating the buffer agent and the enzyme.

【0020】このようにして作製したフルクトースセン
サによって得られたフルクトース標準溶液に対する応答
は、フルクトース濃度に対して直線性を示し、長期の保
存後も前記の特性を維持することができた。なお、上記
実施例において、緩衝剤−レシチン層8の代りに、下層
のCMCを溶解しない有機溶媒に可溶な親水性高分子、
例えばポリビニルピロリドンのエタノール溶液に緩衝剤
を分散させた液を展開し、乾燥することにより緩衝剤ー
親水性高分子層を形成してもよい。
The response to the fructose standard solution obtained by the fructose sensor thus produced showed linearity with respect to the fructose concentration, and the above characteristics could be maintained even after long-term storage. In the above example, instead of the buffer-lecithin layer 8, a hydrophilic polymer soluble in an organic solvent that does not dissolve CMC in the lower layer,
For example, a buffer-hydrophilic polymer layer may be formed by developing a solution in which a buffer is dispersed in an ethanol solution of polyvinylpyrrolidone and drying it.

【0021】[実施例2]ポリエチレンテレフタレート
からなる絶縁性基板上に、実施例1と同様にしてスクリ
ーン印刷により測定極4と対極5からなる電極系を形成
する。この電極系上へ、CMCの0.5wt%水溶液を滴
下し、乾燥させてCMC層を形成する。次に、このCM
C層を覆うように、酵素FDHと電子受容体フェリシア
ン化カリウムの水溶液を展開し、乾燥させてFDH−フ
ェリシアン化カリウム−CMC層7を形成する。この場
合、CMCとFDH並びにフェリシアン化カリウムは部
分的に混合された状態で厚さ数ミクロンの薄膜状となっ
ている。すなわち、CMC層上に前記水溶液を滴下する
と、最初に形成した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層7を形成する。し
かし、攪拌等をともな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。こうして、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
吸着や、フェリシアン化カリウムのような酸化能を有す
る物質の化学的作用による電極系の特性変化が起こり難
くなるもの考えられ、その結果、高精度なセンサ応答を
有するセンサ得ることができる。
[Example 2] An electrode system consisting of a measuring electrode 4 and a counter electrode 5 is formed by screen printing on an insulating substrate made of polyethylene terephthalate in the same manner as in Example 1. A 0.5 wt% aqueous solution of CMC is dropped onto this electrode system and dried to form a CMC layer. Next, this CM
An aqueous solution of the enzyme FDH and the electron acceptor potassium ferricyanide is developed so as to cover the C layer and dried to form the FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7. In this case, CMC, FDH, and potassium ferricyanide are in a partially mixed state to form a thin film having a thickness of several microns. That is, when the aqueous solution is dropped onto the CMC layer, the first formed CMC layer is once dissolved, and the layer 7 is formed in a form mixed with an enzyme or the like in the subsequent drying process. However, since it is not accompanied by stirring or the like, it is not in a completely mixed state, and the electrode system surface is in a state of being covered only with CMC. Thus, since the enzyme and electron acceptor do not come into contact with the surface of the electrode system, the adsorption of proteins on the surface of the electrode system and the change in the characteristics of the electrode system due to the chemical action of substances having an oxidizing ability such as potassium ferricyanide occur. It may be difficult, and as a result, a sensor having a highly accurate sensor response can be obtained.

【0022】さらに、このFDH−フェリシアン化カリ
ウム−CMC層7を完全に覆うようにして、親水性高分
子ポリビニルピロリドン(以下PVPと略す)の0.5
wt%エタノール溶液に緩衝剤であるリン酸−カリウム、
リン酸二カリウムの微結晶を分散させたものを滴下し、
乾燥させることにより、緩衝剤−PVP層10を形成す
る。層10の形成に用いたエタノールは、下層のCMC
を溶解しないから、層7の酵素と層10の緩衝剤との直
接的接触はない。この緩衝剤−PVP層10上へ、レシ
チンの0.5wt%トルエン溶液を滴下し、乾燥させるこ
とによってレシチン層9を形成する。以上のようにして
フルクトースセンサの反応層が形成される。このように
して得られたフルクトースセンサの構造を図3に示す。
Further, the hydrophilic polymer polyvinylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as PVP) 0.5 is formed so as to completely cover the FDH-potassium ferricyanide-CMC layer 7.
Phosphate-potassium as a buffer in a wt% ethanol solution,
Drop the dispersed fine crystals of dipotassium phosphate,
The buffer-PVP layer 10 is formed by drying. The ethanol used for forming the layer 10 is CMC in the lower layer.
There is no direct contact between the enzyme of layer 7 and the buffer of layer 10 since it does not dissolve. A lecithin layer 9 is formed by dropping a 0.5 wt% toluene solution of lecithin onto the buffer-PVP layer 10 and drying. The reaction layer of the fructose sensor is formed as described above. The structure of the fructose sensor thus obtained is shown in FIG.

【0023】上記の反応層を形成した基板に、実施例1
と同様に、スペーサー11およびカバー12を組み合わ
せることによりフルクトースセンサが完成する。緩衝剤
−PVP層10を設けることによって、果肉などの固形
成分を含む果汁などの液体を試料液とした場合には、緩
衝剤−PVP層によって、前記固形成分が電極表面へ吸
着するなどによりセンサの応答に影響を与えるのを防ぐ
ことができ、同時に試料液のpHを酵素活性が最大にな
るpHにすることができる。このようにして作製された
フルクトースセンサは、迅速かつ高精度な応答を示し、
また実施例1同様、緩衝剤と酵素が分離されていること
によりすぐれた保持特性を有する。
Example 1 was formed on the substrate on which the above reaction layer was formed.
Similarly to the above, the fructose sensor is completed by combining the spacer 11 and the cover 12. When a liquid such as fruit juice containing a solid component such as pulp is used as a sample liquid by providing the buffer-PVP layer 10, the buffer-PVP layer causes the solid component to be adsorbed on the electrode surface. It is possible to prevent it from affecting the response of the above, and at the same time, it is possible to set the pH of the sample solution to a pH at which the enzyme activity becomes maximum. The fructose sensor manufactured in this way shows a quick and accurate response,
Further, as in Example 1, the retention property is excellent because the buffer and the enzyme are separated.

【0024】[実施例3]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。ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性基板上に、実施例1と同様に
してスクリーン印刷により図1に示した電極部分と同じ
電極系を形成する。このようにして電極部分を作製した
後、CMCの0.5wt%水溶液に緩衝剤であるリン酸
一カリウム、リン酸二カリウムを溶解させたものを滴下
し、乾燥させ、緩衝剤−CMC層を形成する。次に、こ
の緩衝剤−CMC層を覆うように、酵素として脂質修飾
グルコースオキシダーゼ(以下脂質修飾GODと略す)
と電子受容体のフェリシアン化カリウムとをエタノール
中に分散した溶液を展開し、乾燥させて脂質修飾GOD
−フェリシアン化カリウム層を形成する。前記のように
して反応層を形成した後、実施例1と同様にスペーサー
13およびカバー14と一体化しグルコースセンサを構
成する。上記の脂質修飾GODは、両親媒性脂質DC−
3−12Lを水中に分散した溶液にグルコースオキシダ
ーゼ(東洋紡製)を添加し、4℃で1.5日放置後、凍
結乾燥して得られたものである。この脂質修飾GOD
は、有機溶媒中に凝集することなく容易に分散可能で、
しかも水に対しても可溶である。
[Example 3] As an example of a biosensor,
The glucose sensor will be described. On the insulating substrate made of polyethylene terephthalate, the same electrode system as the electrode portion shown in FIG. 1 is formed by screen printing in the same manner as in Example 1. After the electrode portion was prepared in this way, a solution of monopotassium phosphate and dipotassium phosphate as a buffer in a 0.5 wt% aqueous solution of CMC was dropped and dried to form a buffer-CMC layer. Form. Next, a lipid-modified glucose oxidase (hereinafter abbreviated as lipid-modified GOD) is used as an enzyme so as to cover the buffer-CMC layer.
A lipid-modified GOD is prepared by developing a solution in which ethanol and potassium ferricyanide as an electron acceptor are dispersed in ethanol, and drying the solution.
Forming a potassium ferricyanide layer; After forming the reaction layer as described above, it is integrated with the spacer 13 and the cover 14 in the same manner as in Example 1 to form a glucose sensor. The above lipid-modified GOD is an amphipathic lipid DC-
Glucose oxidase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was added to a solution prepared by dispersing 3-12 L in water, allowed to stand at 4 ° C. for 1.5 days, and then freeze-dried. This lipid modified GOD
Can be easily dispersed in an organic solvent without agglomeration,
Moreover, it is also soluble in water.

【0025】[実施例4]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。ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性基板上に、実施例1と同様に
してスクリーン印刷により図1に示した電極部分と同じ
電極系を形成する。このようにして電極部分を作製した
後、CMC0.5wt%水溶液に緩衝剤であるリン酸一
カリウム、リン酸二カリウムと、電子受容体としてフェ
リシアン化カリウムを溶解させたものを滴下し、乾燥さ
せ、緩衝剤−フェリシアン化カリウム−CMC層を形成
する。次に、この緩衝剤−フェリシアン化カリウム−C
MC層を覆うようにして、酵素として、脂質修飾GOD
のベンゼン溶液を展開し、乾燥させて脂質修飾GOD層
を形成する。前記のようにして反応層を形成した後、実
施例1と同様にスペーサー13およびカバー14と一体
化しグルコースセンサを構成する。
[Example 4] As an example of a biosensor,
The glucose sensor will be described. On the insulating substrate made of polyethylene terephthalate, the same electrode system as the electrode portion shown in FIG. 1 is formed by screen printing in the same manner as in Example 1. After preparing the electrode portion in this manner, a solution prepared by dissolving monopotassium phosphate, dipotassium phosphate as a buffer, and potassium ferricyanide as an electron acceptor in a 0.5 wt% CMC aqueous solution was dropped and dried, A buffer-potassium ferricyanide-CMC layer is formed. Then this buffer-potassium ferricyanide-C
Lipid modified GOD as an enzyme so as to cover the MC layer
The benzene solution is spread and dried to form a lipid-modified GOD layer. After forming the reaction layer as described above, it is integrated with the spacer 13 and the cover 14 in the same manner as in Example 1 to form a glucose sensor.

【0026】なお、上記実施例における電極部分を、ス
パッタ等を用いて白金で形成した場合、電子受容体とし
て用いたフェリシアン化カリウムは必要ではなく、この
場合酵素反応によって基質溶液中の酸素が乳酸(または
グルコース)濃度に比例して還元されて生成した過酸化
水素を、前記白金電極で検出、乳酸(またはグルコー
ス)濃度を定量することができる。
When the electrode portion in the above embodiment is formed of platinum by sputtering or the like, the potassium ferricyanide used as the electron acceptor is not necessary, and in this case, oxygen in the substrate solution becomes lactic acid ( Alternatively, hydrogen peroxide produced by being reduced in proportion to the glucose concentration can be detected by the platinum electrode and the lactic acid (or glucose) concentration can be quantified.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、試料液の
水素イオン濃度をあらかじめ調整することなく、酵素の
特性に応じた最適な水素イオン濃度を自動的に設定する
ことができる。その結果、より短時間で高精度な測定の
できるバイオセンサが得られる。また、酵素と緩衝剤を
分離することにより、バイオセンサの吸湿による緩衝剤
と酵素の部分的な混合とそれによる化学的相互作用によ
る酵素活性の低下を防ぐことができ、その結果、長期の
保存後も初期活性を維持することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to automatically set the optimum hydrogen ion concentration according to the characteristics of the enzyme without adjusting the hydrogen ion concentration of the sample solution in advance. As a result, it is possible to obtain a biosensor capable of highly accurate measurement in a shorter time. In addition, by separating the enzyme and the buffer, it is possible to prevent partial mixing of the buffer and enzyme due to moisture absorption of the biosensor and the resulting decrease in enzyme activity due to chemical interaction, resulting in long-term storage. After that, the initial activity can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1におけるバイオセンサの要部
構成を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a main part of a biosensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同バイオセンサの反応層を除いた分解斜視図で
ある。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the biosensor without a reaction layer.

【図3】本発明の実施例2におけるバイオセンサの要部
構成を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a main part of a biosensor according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性の基板 2、3 リード 4 測定極 5 対極 6 絶縁層 7 FDHーフェリシアン化カリウムーCMC層 8 緩衝剤ーレシチン層 9 レシチン層 10 緩衝剤ーPVP層 13 スペーサ 14 カバー 15 試料供給孔 16 空気孔 1 Insulating Substrate 2, 3 Lead 4 Measurement Electrode 5 Counter Electrode 6 Insulation Layer 7 FDH-Potassium Ferricyanide-CMC Layer 8 Buffer-Lecithin Layer 9 Lecithin Layer 10 Buffer-PVP Layer 13 Spacer 14 Cover 15 Sample Supply Hole 16 Air Hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤澤 里子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 南海 史朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Satoko Fujisawa 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Shiro Nankai 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性の基板、前記基板上に設けられた
測定極と対極を有する電極系、および前記電極系上に電
極系と接して形成された反応層からなり、前記反応層
が、少なくとも親水性高分子と酵素と緩衝剤を含み、か
つ酵素が緩衝剤と分離されているバイオセンサ。
1. An insulating substrate, an electrode system having a measuring electrode and a counter electrode provided on the substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, the reaction layer comprising: A biosensor containing at least a hydrophilic polymer, an enzyme, and a buffer, and the enzyme is separated from the buffer.
【請求項2】 前記反応層が少なくとも二層からなり、
一つの層が前記電極系に接し、かつ酵素と親水性高分子
からなり、他の一層が緩衝剤を含む請求項1記載のバイ
オセンサ。
2. The reaction layer comprises at least two layers,
The biosensor according to claim 1, wherein one layer is in contact with the electrode system and comprises an enzyme and a hydrophilic polymer, and the other layer contains a buffer.
【請求項3】 他の一層が両親媒性脂質からなる請求項
2記載のバイオセンサ。
3. The biosensor according to claim 2, wherein the other layer comprises an amphipathic lipid.
【請求項4】 前記反応層が少なくとも三層からなり、
一つの層が緩衝剤と親水性高分子からなり、他の一層が
酵素と親水性高分子からなり、さらに他の一層が前記二
層の外側に位置し、脂質からなる請求項1記載のバイオ
センサ。
4. The reaction layer comprises at least three layers,
The bio according to claim 1, wherein one layer comprises a buffer and a hydrophilic polymer, the other layer comprises an enzyme and a hydrophilic polymer, and the other layer is located outside the bilayer and comprises a lipid. Sensor.
【請求項5】 一つの層が電子受容体を含む請求項2ま
たは4記載のバイオセンサ。
5. The biosensor according to claim 2, wherein one layer contains an electron acceptor.
【請求項6】 前記緩衝剤と親水性高分子からなる層
と、酵素と親水性高分子からなる層とが互いに接してお
り、両層の親水性高分子は互いに異なる物質であり、か
つ上側に形成される層の高分子は、その下側に形成され
る高分子を溶解しない有機溶媒に可溶性である請求項4
記載のバイオセンサ。
6. The layer composed of the buffer and the hydrophilic polymer and the layer composed of the enzyme and the hydrophilic polymer are in contact with each other, and the hydrophilic polymers of both layers are different substances and the upper side The polymer of the layer formed in the above is soluble in an organic solvent which does not dissolve the polymer formed thereunder.
The biosensor described.
【請求項7】 絶縁性の基板上に設けられた測定極と対
極を有する電極系、および前記電極系上に電極系と接し
て形成された反応層からなり、前記反応層が、酵素と親
水性高分子からなる層と、緩衝剤を含む層との少なくと
も二層からなるバイオセンサの製造方法であって、前記
基板上に前記電極系に接して水を媒体として酵素と親水
性高分子からなる第1の層を形成する工程、前記親水性
高分子を溶解しない有機溶媒を媒体として第1の層上に
緩衝剤を含む第2の層を形成する工程を有するバイオセ
ンサの製造方法。
7. An electrode system having a measuring electrode and a counter electrode provided on an insulative substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is enzyme and hydrophilic. A method for producing a biosensor comprising at least two layers of a layer comprising a hydrophilic polymer and a layer containing a buffer, comprising contacting the electrode system on the substrate with water as a medium from an enzyme and a hydrophilic polymer. And a step of forming a second layer containing a buffer on the first layer using an organic solvent that does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium.
【請求項8】 絶縁性の基板上に設けられた測定極と対
極を有する電極系、および前記電極系上に電極系と接し
て形成された反応層からなり、前記反応層が、酵素と親
水性高分子からなる層と、緩衝剤を含む層との少なくと
も二層からなるバイオセンサの製造方法であって、前記
基板上に前記電極系に接して水を媒体として緩衝剤と親
水性高分子からなる第1の層を形成する工程、前記親水
性高分子を溶解しない有機溶媒を媒体として第1の層上
に酵素を担持した親水性高分子からなる第2の層を形成
する工程を有するバイオセンサの製造方法。
8. An electrode system having a measuring electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is an enzyme and a hydrophilic layer. A method for manufacturing a biosensor comprising at least two layers of a layer made of a conductive polymer and a layer containing a buffer, comprising a buffer and a hydrophilic polymer in water in contact with the electrode system on the substrate. And a step of forming a second layer composed of a hydrophilic polymer carrying an enzyme on the first layer using an organic solvent which does not dissolve the hydrophilic polymer as a medium. Biosensor manufacturing method.
【請求項9】 前記第2の層上に、さらに脂質の有機溶
媒溶液を展開し、乾燥することにより第3の層を形成す
る工程を有する請求項7または8記載のバイオセンサの
製造方法。
9. The method for producing a biosensor according to claim 7, further comprising the step of forming a third layer on the second layer by further developing an organic solvent solution of lipid and drying the solution.
【請求項10】 絶縁性の基板上に設けられた測定極と
対極を有する電極系、および前記電極系上に電極系と接
して形成された反応層からなり、前記反応層が酵素と親
水性高分子と緩衝剤からなるバイオセンサの製造法であ
って、前記基板上に親水性高分子と緩衝剤を含む水溶液
を展開し、乾燥する第1の工程、次に少なくとも酵素を
含む有機溶媒を展開し、乾燥する第2の工程を有するバ
イオセンサの製造方法。
10. An electrode system having a measuring electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer formed on the electrode system in contact with the electrode system, wherein the reaction layer is hydrophilic with an enzyme. A method for manufacturing a biosensor comprising a polymer and a buffer, comprising: a first step of developing an aqueous solution containing a hydrophilic polymer and a buffer on the substrate and drying the organic solvent, and then an organic solvent containing at least an enzyme. A method for manufacturing a biosensor, which has a second step of developing and drying.
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