JPH10153571A - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
- Publication number
- JPH10153571A JPH10153571A JP8325920A JP32592096A JPH10153571A JP H10153571 A JPH10153571 A JP H10153571A JP 8325920 A JP8325920 A JP 8325920A JP 32592096 A JP32592096 A JP 32592096A JP H10153571 A JPH10153571 A JP H10153571A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- working electrode
- mixture layer
- electron acceptor
- glucose
- 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.)
- Pending
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 作用極上に酸化還元酵素および電子受容体の
混合物層を形成せしめたバイオセンサにおいて、その測
定誤差の点を更に改善せしめたものを提供する。 【解決手段】 絶縁性基板上に少なくとも作用極および
対極の２電極を設け、作用極上および対極上に酸化還元
酵素および電子受容体の混合物層を形成させたバイオセ
ンサ。参照極が設けられた場合には、その上にもこのよ
うな混合物層が形成される。
混合物層を形成せしめたバイオセンサにおいて、その測
定誤差の点を更に改善せしめたものを提供する。 【解決手段】 絶縁性基板上に少なくとも作用極および
対極の２電極を設け、作用極上および対極上に酸化還元
酵素および電子受容体の混合物層を形成させたバイオセ
ンサ。参照極が設けられた場合には、その上にもこのよ
うな混合物層が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオセンサに関
する。更に詳しくは、作用極上に酵素反応物層を形成せ
しめた使い捨てバイオセンサに関する。
する。更に詳しくは、作用極上に酵素反応物層を形成せ
しめた使い捨てバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁性基板上に少なくとも作用極および
対極の２電極を設け、この作用極上に酵素反応層を設け
た種々のバイオセンサが知られているが、従来のバイオ
センサの構成にあっては、測定精度を重視するあまりそ
の構成が煩雑であったりして、使い捨てバイオセンサと
しては必ずしも適当なものではなかった。
対極の２電極を設け、この作用極上に酵素反応層を設け
た種々のバイオセンサが知られているが、従来のバイオ
センサの構成にあっては、測定精度を重視するあまりそ
の構成が煩雑であったりして、使い捨てバイオセンサと
しては必ずしも適当なものではなかった。
【０００３】出願人は先に、作用極上に酵素反応層を設
けたバイオセンサであって、製作が容易でありしかも適
度の精度を有し、使い捨てバイオセンサとして適したも
のとして、絶縁性基板上に少なくとも作用極および対極
の２電極を設け、該作用極上に酸化還元酵素および電子
受容体の混合物層を形成せしめたバイオセンサを提案し
ている(特願平8-37483号)。この提案されたバイオセン
サは、初期の目的は達成させるものの、測定誤差の更な
る改善が望まれた。
けたバイオセンサであって、製作が容易でありしかも適
度の精度を有し、使い捨てバイオセンサとして適したも
のとして、絶縁性基板上に少なくとも作用極および対極
の２電極を設け、該作用極上に酸化還元酵素および電子
受容体の混合物層を形成せしめたバイオセンサを提案し
ている(特願平8-37483号)。この提案されたバイオセン
サは、初期の目的は達成させるものの、測定誤差の更な
る改善が望まれた。
【０００４】このような混合物層の作用極上への形成
は、グルコースオキシダーゼ等の酸化還元酵素によるグ
ルコース等の酸化反応により発生する電子を速やかに作
用極より取出すためであったが、そのために初期状態で
の作用極および対極の周辺における混合物の濃度差によ
って、濃淡電池状態による電位差が発生し、これが更に
グルコース酸化による電位の発生に加わることにより、
測定誤差をより大きなものとしていた。
は、グルコースオキシダーゼ等の酸化還元酵素によるグ
ルコース等の酸化反応により発生する電子を速やかに作
用極より取出すためであったが、そのために初期状態で
の作用極および対極の周辺における混合物の濃度差によ
って、濃淡電池状態による電位差が発生し、これが更に
グルコース酸化による電位の発生に加わることにより、
測定誤差をより大きなものとしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、作用
極上に酸化還元酵素および電子受容体の混合物層を形成
せしめたバイオセンサにおいて、その測定誤差の点を更
に改善せしめたものを提供することにある。
極上に酸化還元酵素および電子受容体の混合物層を形成
せしめたバイオセンサにおいて、その測定誤差の点を更
に改善せしめたものを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
絶縁性基板上に少なくとも作用極および対極の２電極を
設け、該作用極上および対極上に酸化還元酵素および電
子受容体の混合物層を形成させたバイオセンサによって
達成される。参照極が設けられた場合には、その上にも
このような混合物層が形成される。
絶縁性基板上に少なくとも作用極および対極の２電極を
設け、該作用極上および対極上に酸化還元酵素および電
子受容体の混合物層を形成させたバイオセンサによって
達成される。参照極が設けられた場合には、その上にも
このような混合物層が形成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】セラミックス、ガラス、プラスチ
ック、紙、生分解性材料(例えば、微生物生産ポリエス
テル等)などの絶縁性基板上には、作用極および対極あ
るいは作用極、対極および参照極が設けられる。作用
極、対極および参照極リードは、スクリーン印刷法、蒸
着法、スパッタリング法などによって白金、金、銀、パ
ラジウム、カーボン等から形成され、参照極は参照極リ
ード上にスクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング
法、フィルム貼付け法などによって一旦銀電極を形成さ
せた後、定電流電解する方法あるいは塩化第２鉄水溶液
中に浸漬する方法、更にはスクリーン印刷法によって塩
化銀を塗布、積層させる方法などによって形成される。
その後、各電極の中央部分が樹脂製絶縁膜などによって
被覆される。なお、参照極を設けない２電極構造のもの
とすることもできる。
ック、紙、生分解性材料(例えば、微生物生産ポリエス
テル等)などの絶縁性基板上には、作用極および対極あ
るいは作用極、対極および参照極が設けられる。作用
極、対極および参照極リードは、スクリーン印刷法、蒸
着法、スパッタリング法などによって白金、金、銀、パ
ラジウム、カーボン等から形成され、参照極は参照極リ
ード上にスクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング
法、フィルム貼付け法などによって一旦銀電極を形成さ
せた後、定電流電解する方法あるいは塩化第２鉄水溶液
中に浸漬する方法、更にはスクリーン印刷法によって塩
化銀を塗布、積層させる方法などによって形成される。
その後、各電極の中央部分が樹脂製絶縁膜などによって
被覆される。なお、参照極を設けない２電極構造のもの
とすることもできる。
【０００８】そして、作用極上および対極上には酸化還
元酵素および電子受容体の混合物層の形成が行われ、参
照極を設けた場合にはその上にも混合物層の形成が行わ
れる。酸化還元酵素としてはグルコースオキシダーゼ(G
OD)、乳酸オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ等
が、また電子受容体としてはフェリシアン化カリウム、
パラベンゾキノン等が一般に用いられる。
元酵素および電子受容体の混合物層の形成が行われ、参
照極を設けた場合にはその上にも混合物層の形成が行わ
れる。酸化還元酵素としてはグルコースオキシダーゼ(G
OD)、乳酸オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ等
が、また電子受容体としてはフェリシアン化カリウム、
パラベンゾキノン等が一般に用いられる。
【０００９】グルコースがGODの作用により酵素の存在
下で酸化されてグルコノラクトンを生成させ、そのとき
発生するH2O2を作用極上で酸化し、その際の酸化電流値
を測定することにより、グルコース濃度を間接的に求め
る方法は周知である。しかしながら、測定液が水で希釈
されない原液サンプルの場合には、酸化反応が溶存酸素
濃度に律速されるため、グルコース濃度が約100mg/dl程
度迄しか直線検量範囲を示さない。そして、例えば使い
捨てグルコースバイオセンサなどにあっては、多くの場
合原液サンプルについての測定が行われる。
下で酸化されてグルコノラクトンを生成させ、そのとき
発生するH2O2を作用極上で酸化し、その際の酸化電流値
を測定することにより、グルコース濃度を間接的に求め
る方法は周知である。しかしながら、測定液が水で希釈
されない原液サンプルの場合には、酸化反応が溶存酸素
濃度に律速されるため、グルコース濃度が約100mg/dl程
度迄しか直線検量範囲を示さない。そして、例えば使い
捨てグルコースバイオセンサなどにあっては、多くの場
合原液サンプルについての測定が行われる。
【００１０】そこで、溶液中濃度が有限である酸素の代
わりに、電子受容体(メディエータ)がGOD等と共に用い
られる。メディエータがフェリシアン化カリウムK3Fe(C
N)6の場合、この反応は次のように進行する。 この際発生したフェロシアンイオンは、作用極で酸化さ
れて酸化電流を生ずる。
わりに、電子受容体(メディエータ)がGOD等と共に用い
られる。メディエータがフェリシアン化カリウムK3Fe(C
N)6の場合、この反応は次のように進行する。 この際発生したフェロシアンイオンは、作用極で酸化さ
れて酸化電流を生ずる。
【００１１】また、メディエータとしてフェリシアン化
カリウムの代わりにパラベンゾキノンを用いた場合に
は、GOD存在下でのグルコースとパラベンゾキノンとの
反応でヒドロキノンが生成し、この際生成したヒドロキ
ノンは作用極で酸化され、酸化電流を生ずるのでその値
が測定される。
カリウムの代わりにパラベンゾキノンを用いた場合に
は、GOD存在下でのグルコースとパラベンゾキノンとの
反応でヒドロキノンが生成し、この際生成したヒドロキ
ノンは作用極で酸化され、酸化電流を生ずるのでその値
が測定される。
【００１２】各電極上への混合物層の形成は、水１ml当
りGOD約1〜50mg、好ましくは約1〜20mg(165800単位の場
合)およびパラベンゾキノン約1〜200mg、好ましくは約5
0〜180mgまたはフェリシアン化カリウム約1〜100mg、好
ましくは約10〜60mgを溶解させた水溶液約0.5〜10μl、
好ましくは約0.5〜3μlを滴下法、スピンコート法など
によって作用極上に滴下することによって行われ、そこ
に約0.05〜10μm、好ましくは約0.1〜2μmの膜厚の混合
物層を室温条件下で形成させる。
りGOD約1〜50mg、好ましくは約1〜20mg(165800単位の場
合)およびパラベンゾキノン約1〜200mg、好ましくは約5
0〜180mgまたはフェリシアン化カリウム約1〜100mg、好
ましくは約10〜60mgを溶解させた水溶液約0.5〜10μl、
好ましくは約0.5〜3μlを滴下法、スピンコート法など
によって作用極上に滴下することによって行われ、そこ
に約0.05〜10μm、好ましくは約0.1〜2μmの膜厚の混合
物層を室温条件下で形成させる。
【００１３】グルコース濃度の測定は、このようにして
作製されたグルコースバイオセンサに所定濃度のグルコ
ース水溶液を滴下して約1〜60秒間程度反応させた後、
そこに約0.05〜0.8V、好ましくは約0.5〜0.7Vの電圧を
印加し、例えば印加20秒後の電流値を測定することによ
って行われる。測定には、ポテンショガルバノスタット
およびファンクションジェネレータが用いられる。
作製されたグルコースバイオセンサに所定濃度のグルコ
ース水溶液を滴下して約1〜60秒間程度反応させた後、
そこに約0.05〜0.8V、好ましくは約0.5〜0.7Vの電圧を
印加し、例えば印加20秒後の電流値を測定することによ
って行われる。測定には、ポテンショガルバノスタット
およびファンクションジェネレータが用いられる。
【００１４】
【発明の効果】酸化還元酵素-電子受容体混合物層を作
用極上のみならず対極上(および参照極上)にも形成させ
ることにより、濃淡電池現象の発生を防ぎ、その上混合
物層の塗布面積の広がりにより膜厚が薄くなり、溶解し
易くなると共に濃度ムラも生じ難くなる結果として、出
力値のバラツキをより小さくすることができた。
用極上のみならず対極上(および参照極上)にも形成させ
ることにより、濃淡電池現象の発生を防ぎ、その上混合
物層の塗布面積の広がりにより膜厚が薄くなり、溶解し
易くなると共に濃度ムラも生じ難くなる結果として、出
力値のバラツキをより小さくすることができた。
【００１５】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１６】実施例 ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ0.25mm)上
に、スクリーン印刷法によって、いずれもカーボン製の
対極、作用極および参照極リードを作用極を中心とし
て、膜厚5μmで形成させた。次いで、参照極リード上
に、銀ペーストをスクリーン印刷法によって5μmの厚さ
で印刷し、焼成して銀電極とした。これらの各電極の中
央部分を厚さ15μmのポリエステル樹脂製絶縁膜で覆っ
た後、銀電極部分を0.1M塩酸中に浸漬し、0.6mA/cm2の
電流密度で20分間の定電流電解を行い、その表面を塩化
銀化して、銀/塩化銀参照極を形成させた。この定電流
電解には、ポテンショガルバノスタット(北斗電工製HA5
01)が用いられた。
に、スクリーン印刷法によって、いずれもカーボン製の
対極、作用極および参照極リードを作用極を中心とし
て、膜厚5μmで形成させた。次いで、参照極リード上
に、銀ペーストをスクリーン印刷法によって5μmの厚さ
で印刷し、焼成して銀電極とした。これらの各電極の中
央部分を厚さ15μmのポリエステル樹脂製絶縁膜で覆っ
た後、銀電極部分を0.1M塩酸中に浸漬し、0.6mA/cm2の
電流密度で20分間の定電流電解を行い、その表面を塩化
銀化して、銀/塩化銀参照極を形成させた。この定電流
電解には、ポテンショガルバノスタット(北斗電工製HA5
01)が用いられた。
【００１７】このような構成の各電極上に、水１mlにグ
ルコースオキシダーゼ(165800単位/g)10mgおよびフェリ
シアン化カリウム48mgを溶解させた水溶液を1.5μl滴下
して室温条件下で乾燥させ、グルコースバイオセンサＡ
を作製した。また、参照極を有しない２極構造のグルコ
ースバイオセンサＢを、同様にして作製した。
ルコースオキシダーゼ(165800単位/g)10mgおよびフェリ
シアン化カリウム48mgを溶解させた水溶液を1.5μl滴下
して室温条件下で乾燥させ、グルコースバイオセンサＡ
を作製した。また、参照極を有しない２極構造のグルコ
ースバイオセンサＢを、同様にして作製した。
【００１８】作製されたグルコースバイオセンサに、濃
度300mg/dlのグルコース水溶液5μl(pH6.0)を滴下して3
0秒間反応を進行させた後、0.6Vの電圧を印加し、印加1
0秒後の電流値を測定した。測定には、ポテンショガル
バノスタット(HA501)およびファンクションジェネレー
タ(北斗電工製HB104)が用いられた。各センサは１サン
プル毎に使い捨てとし、各センサ間の再現性(n=10)を示
す変動係数(平均値に対する標準偏差の割合を示す)を求
めた。
度300mg/dlのグルコース水溶液5μl(pH6.0)を滴下して3
0秒間反応を進行させた後、0.6Vの電圧を印加し、印加1
0秒後の電流値を測定した。測定には、ポテンショガル
バノスタット(HA501)およびファンクションジェネレー
タ(北斗電工製HB104)が用いられた。各センサは１サン
プル毎に使い捨てとし、各センサ間の再現性(n=10)を示
す変動係数(平均値に対する標準偏差の割合を示す)を求
めた。
【００１９】その結果、センサＡについては平均25.5μ
A、変動係数2.8%、またセンサＢについては平均24.2μ
A、変動係数2.8%の値が得られた。なお、対極に混合物
層を形成させない場合には、センサＡについては平均2
5.1μA、変動係数3.0%、またセンサＢについては平均2
4.0μA、変動係数3.3%の値が得られており、対極にも混
合物層を設けることによって変動係数が改善されている
ことが分かる。
A、変動係数2.8%、またセンサＢについては平均24.2μ
A、変動係数2.8%の値が得られた。なお、対極に混合物
層を形成させない場合には、センサＡについては平均2
5.1μA、変動係数3.0%、またセンサＢについては平均2
4.0μA、変動係数3.3%の値が得られており、対極にも混
合物層を設けることによって変動係数が改善されている
ことが分かる。
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に少なくとも作用極および
対極の２電極を設け、該作用極上および対極上に酸化還
元酵素および電子受容体の混合物層を形成せしめてなる
バイオセンサ。 - 【請求項２】 参照極上にも酸化還元酵素および電子受
容体の混合物層が形成された請求項１記載のバイオセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8325920A JPH10153571A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8325920A JPH10153571A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | バイオセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10153571A true JPH10153571A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18182080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8325920A Pending JPH10153571A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10153571A (ja) |
-
1996
- 1996-11-22 JP JP8325920A patent/JPH10153571A/ja active Pending
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