JPH11352094A - 電気化学分析素子 - Google Patents
電気化学分析素子Info
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- JPH11352094A JPH11352094A JP10163375A JP16337598A JPH11352094A JP H11352094 A JPH11352094 A JP H11352094A JP 10163375 A JP10163375 A JP 10163375A JP 16337598 A JP16337598 A JP 16337598A JP H11352094 A JPH11352094 A JP H11352094A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
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- Genetics & Genomics (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微量の試料液中の基質濃度を正確に測定でき
るバイオセンサを提供する。 【解決手段】 両端を開口した中空部１を有するセンサ
本体１０、作用極２と対極３を有する電極系、および酵
素を含む試薬部を具備し、前記電極系と試薬部が前記中
空部の内壁面に形成された電気化学分析素子。
るバイオセンサを提供する。 【解決手段】 両端を開口した中空部１を有するセンサ
本体１０、作用極２と対極３を有する電極系、および酵
素を含む試薬部を具備し、前記電極系と試薬部が前記中
空部の内壁面に形成された電気化学分析素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、血液、汗等の生体
試料、あるいは食品工業における原料、製品などの試料
中に含まれる特定成分を高精度で、迅速かつ容易に定量
し得る電気化学分析素子に関する。
試料、あるいは食品工業における原料、製品などの試料
中に含まれる特定成分を高精度で、迅速かつ容易に定量
し得る電気化学分析素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】生体試料および食品中の特定成分（基
質）を、試料液の希釈および撹拌などを行なうことな
く、簡易に定量し得る電気化学分析素子の一例として、
次のようなバイオセンサが知られている（特開平３−２
０２７６４号公報）。このバイオセンサは、絶縁性基板
上にスクリーン印刷などの方法によって電極系を形成
し、この電極系上に酸化還元酵素および電子受容体を含
有する反応層を形成したものである。このバイオセンサ
は、以下のようにして、試料中の基質濃度を定量する。
まず、試料液をバイオセンサの反応層上に滴下すること
により、反応層が溶解し、試料液中の基質と反応層の酸
化還元酵素との間で酵素反応が進行する。この酵素反応
に伴い、電子受容体が還元される。一定時間後、センサ
の電極に電圧を印加して、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
液中の基質濃度を定量する。
質）を、試料液の希釈および撹拌などを行なうことな
く、簡易に定量し得る電気化学分析素子の一例として、
次のようなバイオセンサが知られている（特開平３−２
０２７６４号公報）。このバイオセンサは、絶縁性基板
上にスクリーン印刷などの方法によって電極系を形成
し、この電極系上に酸化還元酵素および電子受容体を含
有する反応層を形成したものである。このバイオセンサ
は、以下のようにして、試料中の基質濃度を定量する。
まず、試料液をバイオセンサの反応層上に滴下すること
により、反応層が溶解し、試料液中の基質と反応層の酸
化還元酵素との間で酵素反応が進行する。この酵素反応
に伴い、電子受容体が還元される。一定時間後、センサ
の電極に電圧を印加して、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
液中の基質濃度を定量する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の分析素子におい
ては、数マイクロリットル以上の試料があれば、試料中
の基質濃度を容易に求めることができる。しかし、数マ
イクロリットルに満たない微量の試料については、信頼
性のある測定が難しくなる場合がある。従って、本発明
は、微量の試料について信頼性のある測定を可能にする
電気化学分析素子を提供することを目的とする。
ては、数マイクロリットル以上の試料があれば、試料中
の基質濃度を容易に求めることができる。しかし、数マ
イクロリットルに満たない微量の試料については、信頼
性のある測定が難しくなる場合がある。従って、本発明
は、微量の試料について信頼性のある測定を可能にする
電気化学分析素子を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の電気化学分析素
子は、両端を開口した中空部を有するセンサ本体、作用
極と対極を有する電極系、および酵素を含む試薬部を具
備し、前記電極系と試薬部が前記中空部の内壁面に形成
されたことを特徴とする。作用極と対極は、前記中空部
の内壁面の相対向する位置に配置されることが好まし
い。試薬部は、さらに電子受容体を含むことが好まし
い。試薬部は、作用極上へ配置されるのが好ましい。
子は、両端を開口した中空部を有するセンサ本体、作用
極と対極を有する電極系、および酵素を含む試薬部を具
備し、前記電極系と試薬部が前記中空部の内壁面に形成
されたことを特徴とする。作用極と対極は、前記中空部
の内壁面の相対向する位置に配置されることが好まし
い。試薬部は、さらに電子受容体を含むことが好まし
い。試薬部は、作用極上へ配置されるのが好ましい。
【０００５】前記中空部の開口部の少なくとも一方に、
フィルタ層が配置されていると、全血を試料としたと
き、全血がフィルタ層を通る際に赤血球が濾過される。
したがって、赤血球が試薬部へ到達することによる不都
合をなくすことができる。また、前記中空部の両端開口
部を樹脂フィルムやアルミラミネートフィルムなどによ
って密封する構成にすると、試薬部の保存信頼性を高め
ることができる。本発明によれば、グルコ−ス酸化酵素
を含む試薬部を備えることにより、体液中のグルコ−ス
を定量する電気化学分析素子が得られる。また、コレス
テロール酸化酵素とコレステロールエステラーゼを含む
試薬部を備えることにより、体液中のコレステロールを
定量する電気化学分析素子が得られる。
フィルタ層が配置されていると、全血を試料としたと
き、全血がフィルタ層を通る際に赤血球が濾過される。
したがって、赤血球が試薬部へ到達することによる不都
合をなくすことができる。また、前記中空部の両端開口
部を樹脂フィルムやアルミラミネートフィルムなどによ
って密封する構成にすると、試薬部の保存信頼性を高め
ることができる。本発明によれば、グルコ−ス酸化酵素
を含む試薬部を備えることにより、体液中のグルコ−ス
を定量する電気化学分析素子が得られる。また、コレス
テロール酸化酵素とコレステロールエステラーゼを含む
試薬部を備えることにより、体液中のコレステロールを
定量する電気化学分析素子が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の電気化学分析素子の好ま
しい実施態様について、以下に説明する。図１は、本発
明による電気化学分析素子の外観図であり、図２は同電
気化学分析素子の平面図である。電気絶縁性の材料から
なる筒状のセンサ本体１０は、その中央に円筒形の中空
部１を有し、その内壁面に、作用極２と対極３からなる
電極系、および前記各電極につながるリード４と５を形
成し、さらに、作用極上に酵素を含む試薬部９を形成し
ている。リード４および５は、それぞれ作用極２および
対極３と接触しており、それぞれの先端はリードコネク
タ部６および７となってセンサ本体の底面において外側
へ突出している。図１では試薬部９、および作用極のリ
ード４を被覆する絶縁層を除いてある。作用極のリード
４を絶縁層で被覆することにより、作用極の面積を規定
するのが好ましい。しかし、その絶縁層は省略すること
も可能である。その場合、リード４に相当する部分から
作用極２までが、電気化学的な作用極として機能する。
従って、絶縁層を省略した場合には作用極２とリード４
の構成材料は同じにすることが好ましい。さらに、本発
明の電気化学分析素子は、その精度をさらに安定させる
ために、作用極２および対極３に加えて参照極を有する
三電極系を本体の中空部１の内壁面に形成させてもよ
い。酵素を含む試薬部９は、中空部内であればその形成
位置は問わないが、特に好ましい位置は、作用極２上で
ある。
しい実施態様について、以下に説明する。図１は、本発
明による電気化学分析素子の外観図であり、図２は同電
気化学分析素子の平面図である。電気絶縁性の材料から
なる筒状のセンサ本体１０は、その中央に円筒形の中空
部１を有し、その内壁面に、作用極２と対極３からなる
電極系、および前記各電極につながるリード４と５を形
成し、さらに、作用極上に酵素を含む試薬部９を形成し
ている。リード４および５は、それぞれ作用極２および
対極３と接触しており、それぞれの先端はリードコネク
タ部６および７となってセンサ本体の底面において外側
へ突出している。図１では試薬部９、および作用極のリ
ード４を被覆する絶縁層を除いてある。作用極のリード
４を絶縁層で被覆することにより、作用極の面積を規定
するのが好ましい。しかし、その絶縁層は省略すること
も可能である。その場合、リード４に相当する部分から
作用極２までが、電気化学的な作用極として機能する。
従って、絶縁層を省略した場合には作用極２とリード４
の構成材料は同じにすることが好ましい。さらに、本発
明の電気化学分析素子は、その精度をさらに安定させる
ために、作用極２および対極３に加えて参照極を有する
三電極系を本体の中空部１の内壁面に形成させてもよ
い。酵素を含む試薬部９は、中空部内であればその形成
位置は問わないが、特に好ましい位置は、作用極２上で
ある。
【０００７】センサ本体１０の中空部１の形状は、必ず
しも円筒形である必要はない。図３および図４は、別の
実施形態の電気化学分析素子を示している。図３では試
薬部９を除いてある。図５は、同電気化学分析素子を第
１部品と第２部品に分解した図である。センサ本体１０
は、第１部品１０ａと第２部品１０ｂで構成され、中空
部１は第２部品１０ｂに設けた断面半円形の溝１ａが第
１部品で封じられて形成される。第１部品１０ａの前記
溝１ａに対向する平面上に、作用極２およびそのリード
４が形成され、さらにリード４を被覆する絶縁層８が形
成されている。作用極２の電極作用面積をより精度よく
制御するために、絶縁層によって作用極２の外周部を覆
うようにすることも可能である。また、第２部品１０ｂ
の溝１ａ内には、対極３およびそのリード５が形成され
ている。対極３は、第１部品１０ａ側へ設けることもで
きる。
しも円筒形である必要はない。図３および図４は、別の
実施形態の電気化学分析素子を示している。図３では試
薬部９を除いてある。図５は、同電気化学分析素子を第
１部品と第２部品に分解した図である。センサ本体１０
は、第１部品１０ａと第２部品１０ｂで構成され、中空
部１は第２部品１０ｂに設けた断面半円形の溝１ａが第
１部品で封じられて形成される。第１部品１０ａの前記
溝１ａに対向する平面上に、作用極２およびそのリード
４が形成され、さらにリード４を被覆する絶縁層８が形
成されている。作用極２の電極作用面積をより精度よく
制御するために、絶縁層によって作用極２の外周部を覆
うようにすることも可能である。また、第２部品１０ｂ
の溝１ａ内には、対極３およびそのリード５が形成され
ている。対極３は、第１部品１０ａ側へ設けることもで
きる。
【０００８】上記電極系およびリードは、センサ本体の
中空部の内壁面に公知の方法、例えばスパッタ等の手段
によって設けることができる。必要な部分にマスクをし
てスパッタ等の方法で形成してもよい。また、全面にス
パッタした後に、レーザートリミング等の手段によって
不要部分を除去することもできる。さらに、適当な金属
箔を、熱あるいは超音波融着によってセンサ本体に貼り
付けてもよい。リードおよび電極の材料としては、公知
の導電性材料が使用できる。例としては、カーボン、
銀、白金、金、およびパラジウム等が挙げられる。試薬
部は、以下のようにしてセンサ本体の中空部内に配置す
ることができる。酵素を含む水溶液をセンサ本体の中空
部内壁面へピペット等の手段により滴下し、乾燥する。
または、酵素を含む水溶液中へセンサ本体を浸漬した
後、乾燥させることにより、試薬部を形成してもよい。
この場合、試薬部は中空部の内壁面に均一に形成するこ
とができる。
中空部の内壁面に公知の方法、例えばスパッタ等の手段
によって設けることができる。必要な部分にマスクをし
てスパッタ等の方法で形成してもよい。また、全面にス
パッタした後に、レーザートリミング等の手段によって
不要部分を除去することもできる。さらに、適当な金属
箔を、熱あるいは超音波融着によってセンサ本体に貼り
付けてもよい。リードおよび電極の材料としては、公知
の導電性材料が使用できる。例としては、カーボン、
銀、白金、金、およびパラジウム等が挙げられる。試薬
部は、以下のようにしてセンサ本体の中空部内に配置す
ることができる。酵素を含む水溶液をセンサ本体の中空
部内壁面へピペット等の手段により滴下し、乾燥する。
または、酵素を含む水溶液中へセンサ本体を浸漬した
後、乾燥させることにより、試薬部を形成してもよい。
この場合、試薬部は中空部の内壁面に均一に形成するこ
とができる。
【０００９】本発明の電気化学分析素子においては、酵
素と親水性高分子を含む水溶液をセンサ本体の中空部内
壁面へ滴下し、乾燥して試薬部を形成することもでき
る。この場合、中空部内壁面に対する試薬部の密着性を
高めることができる。このような親水性高分子として
は、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセル
ロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセ
ルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、ポリビ
ニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリリジンな
どのポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸、ゼラチン
およびその誘導体、ポリアクリル酸およびその塩、ポリ
メタアクリル酸およびその塩、スターチおよびその誘導
体、無水マレイン酸またはその塩の重合体などが挙げら
れる。さらに本発明の電気化学分析素子は、必要に応じ
て試薬部中へ電子受容体を含有させることができる。電
子受容体としては、フェリシアンイオン、ｐ−ベンゾキ
ノンおよびその誘導体、フェナジンメトサルフェート、
メチレンブルー、フェロセンおよびその誘導体などが挙
げられる。電子受容体は、これらの１種またはそれ以上
が用いられる。
素と親水性高分子を含む水溶液をセンサ本体の中空部内
壁面へ滴下し、乾燥して試薬部を形成することもでき
る。この場合、中空部内壁面に対する試薬部の密着性を
高めることができる。このような親水性高分子として
は、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセル
ロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセ
ルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、ポリビ
ニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリリジンな
どのポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸、ゼラチン
およびその誘導体、ポリアクリル酸およびその塩、ポリ
メタアクリル酸およびその塩、スターチおよびその誘導
体、無水マレイン酸またはその塩の重合体などが挙げら
れる。さらに本発明の電気化学分析素子は、必要に応じ
て試薬部中へ電子受容体を含有させることができる。電
子受容体としては、フェリシアンイオン、ｐ−ベンゾキ
ノンおよびその誘導体、フェナジンメトサルフェート、
メチレンブルー、フェロセンおよびその誘導体などが挙
げられる。電子受容体は、これらの１種またはそれ以上
が用いられる。
【００１０】本発明の電気化学分析素子は、図６に示す
ように、中空部１の試料供給口となる上面開口部側にフ
ィルター１１を貼付しておくのが好ましい。このフィル
ターによって、全血を試料としたとき、全血がフィルタ
層を通る際に赤血球が濾過される。本発明の電気化学分
析素子は、また、図７に示すように、中空部１の両端開
口部をシール材からなるフィルム１２によって覆うこと
ができる。素子の使用に際しては、前記フィルム１２を
取り除く必要があるが、このフィルムを設置することに
よって、保存信頼性を高める効果が得られる。
ように、中空部１の試料供給口となる上面開口部側にフ
ィルター１１を貼付しておくのが好ましい。このフィル
ターによって、全血を試料としたとき、全血がフィルタ
層を通る際に赤血球が濾過される。本発明の電気化学分
析素子は、また、図７に示すように、中空部１の両端開
口部をシール材からなるフィルム１２によって覆うこと
ができる。素子の使用に際しては、前記フィルム１２を
取り除く必要があるが、このフィルムを設置することに
よって、保存信頼性を高める効果が得られる。
【００１１】本発明の電気化学分析素子の動作につい
て、以下に説明する。特定成分（基質）を含有する試料
液を、センサ本体の中空部１内へその一方の開口部から
供給する。酵素を含む試薬部は、供給された試料液に溶
解し、試料液中の基質は、酵素と選択的に反応する。酵
素による基質の酸化反応が進行し、これと同時に、試料
液内の溶存酸素は過酸化水素に還元される。この後に、
電極系に適当な電圧を印加すると、過酸化水素が酸化さ
れる。この時生じる応答電流は、生成した過酸化水素濃
度、すなわち試料液内の基質濃度に比例する。従って、
前記の応答電流値を測定することにより、試料液中の基
質濃度が求められる。試薬部にあらかじめ適当な電子受
容体を含有させると、過酸化水素が生成する代わりに、
酵素反応と同時に電子受容体の還元体が生成する。この
後に、電極系に適当な電圧を印加すると、電子受容体の
還元体が酸化される。この時生じる応答電流は、生成し
た電子受容体の還元体濃度、すなわち試料液内の基質濃
度に比例するから、その応答電流値を測定することによ
り、試料液中の基質濃度が求められる。
て、以下に説明する。特定成分（基質）を含有する試料
液を、センサ本体の中空部１内へその一方の開口部から
供給する。酵素を含む試薬部は、供給された試料液に溶
解し、試料液中の基質は、酵素と選択的に反応する。酵
素による基質の酸化反応が進行し、これと同時に、試料
液内の溶存酸素は過酸化水素に還元される。この後に、
電極系に適当な電圧を印加すると、過酸化水素が酸化さ
れる。この時生じる応答電流は、生成した過酸化水素濃
度、すなわち試料液内の基質濃度に比例する。従って、
前記の応答電流値を測定することにより、試料液中の基
質濃度が求められる。試薬部にあらかじめ適当な電子受
容体を含有させると、過酸化水素が生成する代わりに、
酵素反応と同時に電子受容体の還元体が生成する。この
後に、電極系に適当な電圧を印加すると、電子受容体の
還元体が酸化される。この時生じる応答電流は、生成し
た電子受容体の還元体濃度、すなわち試料液内の基質濃
度に比例するから、その応答電流値を測定することによ
り、試料液中の基質濃度が求められる。
【００１２】電極系が一平面上にあり、かつ試料が極微
量な場合には、電極間の電荷移動、主にイオンの移動、
に対する抵抗が大きくなるから、測定結果にばらつきが
生ずる場合がある。本発明の電気化学分析素子において
は、センサ本体の中空部の内壁面に作用極と対極とを対
向させて配置できるから、電極間のイオンの移動を円滑
にして、測定精度を上げることができる。また、センサ
本体の中空部の径を小さくすれば、中空部の一方の開口
部に試料を接触させるだけで毛管現象により試料を電極
系へ供給することができる。したがって、微量の試料量
でも高精度の測定ができる。
量な場合には、電極間の電荷移動、主にイオンの移動、
に対する抵抗が大きくなるから、測定結果にばらつきが
生ずる場合がある。本発明の電気化学分析素子において
は、センサ本体の中空部の内壁面に作用極と対極とを対
向させて配置できるから、電極間のイオンの移動を円滑
にして、測定精度を上げることができる。また、センサ
本体の中空部の径を小さくすれば、中空部の一方の開口
部に試料を接触させるだけで毛管現象により試料を電極
系へ供給することができる。したがって、微量の試料量
でも高精度の測定ができる。
【００１３】本発明の電気化学分析素子は、センサ本体
の中空部内に設けられた電極系へ試料を供給することに
より、試料中の特定成分を定量する。従って、生体から
血液などの試料を採取する方法として、センサ本体の中
空部の一方の開口部を例えば生体の皮膚にあてがい、中
空部の他方の開口部側から体液滲出装置を作動させて皮
膚に傷をつけ、そこから出液する血液をそのまま皮膚に
接する開口部から中空部内へ供給させることができる。
体液滲出装置としては、レーザ光発射装置やランセット
などが用いられる。以下の実施例においては、センサ本
体は、円筒形であり、センサ本体には１個のセンサが設
けられた例が示されている。しかし、本発明の電気化学
分析素子は、これらに限定されるものではない。例え
ば、センサ本体を帯状に伸びた絶縁性部材で構成し、上
下に貫通する穴をセンサ本体の長手方向に沿って複数配
列し、各々の穴、すなわち中空部内に電極系を形成すれ
ば、１つのセンサ本体に複数の分析素子が組み込まれ
る。同様に円盤状の絶縁性部材でセンサ本体を構成し、
上下に貫通する複数の穴を円盤の周縁に沿って円形に配
列すれば、１つのセンサ本体に複数の分析素子が組み込
まれる。このように複数の素子を組み合わせた場合は、
各素子の電極のリードの配列および測定器との接続を工
夫することにより、特定の素子を自在に選択できるよう
にするのが好ましい。
の中空部内に設けられた電極系へ試料を供給することに
より、試料中の特定成分を定量する。従って、生体から
血液などの試料を採取する方法として、センサ本体の中
空部の一方の開口部を例えば生体の皮膚にあてがい、中
空部の他方の開口部側から体液滲出装置を作動させて皮
膚に傷をつけ、そこから出液する血液をそのまま皮膚に
接する開口部から中空部内へ供給させることができる。
体液滲出装置としては、レーザ光発射装置やランセット
などが用いられる。以下の実施例においては、センサ本
体は、円筒形であり、センサ本体には１個のセンサが設
けられた例が示されている。しかし、本発明の電気化学
分析素子は、これらに限定されるものではない。例え
ば、センサ本体を帯状に伸びた絶縁性部材で構成し、上
下に貫通する穴をセンサ本体の長手方向に沿って複数配
列し、各々の穴、すなわち中空部内に電極系を形成すれ
ば、１つのセンサ本体に複数の分析素子が組み込まれ
る。同様に円盤状の絶縁性部材でセンサ本体を構成し、
上下に貫通する複数の穴を円盤の周縁に沿って円形に配
列すれば、１つのセンサ本体に複数の分析素子が組み込
まれる。このように複数の素子を組み合わせた場合は、
各素子の電極のリードの配列および測定器との接続を工
夫することにより、特定の素子を自在に選択できるよう
にするのが好ましい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の電気化学分析素子を実施例に
基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。なお、各実施例の説明に用
いられる図面において、共通する要素には同一番号を付
け、必要に応じて一部説明を省略する。
基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。なお、各実施例の説明に用
いられる図面において、共通する要素には同一番号を付
け、必要に応じて一部説明を省略する。
【００１５】《実施例１》図１のセンサ本体１０の中空
部１の内壁面に、スパッタ手段によって白金材料からな
る作用極２、対極３、リード４、およびリード５を形成
した。リード４上に絶縁性の高分子薄膜を熱融着させて
絶縁層を形成した。作用極２上に、グルコ−スオキシダ
ーゼ（以下、ＧＯＤと略す。）の水溶液を滴下し、乾燥
させて試薬部９を形成した。こうして電気化学分析素子
を作製した。同素子の応答特性評価を以下の手順にて実
施した。試料液としてグルコ−ス水溶液を中空部１の上
部開口部、すなわちリードコネクタ６および７を有する
側とは反対側から供給した。試料液の供給から３０秒後
に、対極３を基準にして作用極２に＋０．７Ｖの電圧を
印加した。そして、電圧印加から５秒後の電流値を測定
した。この電流値は、酵素反応の伴って生成した過酸化
水素の濃度、すなわち試料液中のグルコ−ス濃度に比例
した。
部１の内壁面に、スパッタ手段によって白金材料からな
る作用極２、対極３、リード４、およびリード５を形成
した。リード４上に絶縁性の高分子薄膜を熱融着させて
絶縁層を形成した。作用極２上に、グルコ−スオキシダ
ーゼ（以下、ＧＯＤと略す。）の水溶液を滴下し、乾燥
させて試薬部９を形成した。こうして電気化学分析素子
を作製した。同素子の応答特性評価を以下の手順にて実
施した。試料液としてグルコ−ス水溶液を中空部１の上
部開口部、すなわちリードコネクタ６および７を有する
側とは反対側から供給した。試料液の供給から３０秒後
に、対極３を基準にして作用極２に＋０．７Ｖの電圧を
印加した。そして、電圧印加から５秒後の電流値を測定
した。この電流値は、酵素反応の伴って生成した過酸化
水素の濃度、すなわち試料液中のグルコ−ス濃度に比例
した。
【００１６】《実施例２》実施例１と同様にして、作用
極２、対極３、リード４と５、およびリード４を被覆す
る絶縁層を形成した。材料としては、白金の代わりにカ
ーボンを用い、印刷手段を用いて形成した。作用極２上
に、酵素ＧＯＤと、電子受容体フェリシアン化カリウム
を含む水溶液を滴下し、乾燥させて試薬部９を形成し
た。さらに、図６に示したように、中空部の上部開口部
に接して、ガラス繊維を主成分とするフィルタ層１１を
設置して電気化学分析素子を作製した。同電気化学分析
素子に、フィルタ層１１を介して、実施例１と同様にし
てグルコ−ス水溶液を供給し、その応答特性を評価した
ところ、グルコ−ス濃度と応答電流の間に比例関係が得
られた。次に、フィルタ１１を介して全血を供給し、そ
の応答特性を評価した。全血はフィルタ層１１を通る際
に赤血球が濾過され、血漿成分が試薬部９へ到達した。
試薬部は、血漿に溶解し、血漿中のグルコ−スは、ＧＯ
Ｄにより酸化される。同時に試薬部中のフェリシアンイ
オンが還元され、フェロシアンイオンが生成する。全血
の供給から３０秒後に、対極３を基準にして作用極２に
＋０．５Ｖの電圧を印加してフェロシアンイオンを酸化
した。そして、電圧印加から５秒後の電流値を測定し
た。この電流値は、生成したフェロシアンイオンの濃
度、すなわち全血中のグルコ−ス濃度に比例した。
極２、対極３、リード４と５、およびリード４を被覆す
る絶縁層を形成した。材料としては、白金の代わりにカ
ーボンを用い、印刷手段を用いて形成した。作用極２上
に、酵素ＧＯＤと、電子受容体フェリシアン化カリウム
を含む水溶液を滴下し、乾燥させて試薬部９を形成し
た。さらに、図６に示したように、中空部の上部開口部
に接して、ガラス繊維を主成分とするフィルタ層１１を
設置して電気化学分析素子を作製した。同電気化学分析
素子に、フィルタ層１１を介して、実施例１と同様にし
てグルコ−ス水溶液を供給し、その応答特性を評価した
ところ、グルコ−ス濃度と応答電流の間に比例関係が得
られた。次に、フィルタ１１を介して全血を供給し、そ
の応答特性を評価した。全血はフィルタ層１１を通る際
に赤血球が濾過され、血漿成分が試薬部９へ到達した。
試薬部は、血漿に溶解し、血漿中のグルコ−スは、ＧＯ
Ｄにより酸化される。同時に試薬部中のフェリシアンイ
オンが還元され、フェロシアンイオンが生成する。全血
の供給から３０秒後に、対極３を基準にして作用極２に
＋０．５Ｖの電圧を印加してフェロシアンイオンを酸化
した。そして、電圧印加から５秒後の電流値を測定し
た。この電流値は、生成したフェロシアンイオンの濃
度、すなわち全血中のグルコ−ス濃度に比例した。
【００１７】《実施例３》ＧＯＤの代わりに、コレステ
ロール酸化酵素コレステロールオキシダーゼと、コレス
テロールエステラーゼを用いた他は、実施例２と同様の
電気化学分析素子を作製した。この素子を用いて全血中
のエステル型コレステロールとフリー型コレステロール
の総和（総コレステロールと略す。）の定量を試みた。
全血中のエステル型コレステロールはコレステロールエ
ステラーゼによって触媒反応を受けてフリー型コレステ
ロールが生成した。上記触媒反応によって生成したフリ
ー型コレステロールと、初めから全血中に存在したフリ
ー型コレステロールは、コレステロールオキシダーゼに
より酸化される。同時に試薬部中のフェリシアンイオン
が還元され、フェロシアンイオンが生成する。全血の供
給から３分後に、対極３を基準にして作用極２に＋０．
５Ｖの電圧を印加してフェロシアンイオンを酸化した。
そして、電圧印加から５秒後の電流値を測定した。この
電流値は、生成したフェロシアンイオンの濃度、すなわ
ち全血中の総コレステロール濃度に比例した。
ロール酸化酵素コレステロールオキシダーゼと、コレス
テロールエステラーゼを用いた他は、実施例２と同様の
電気化学分析素子を作製した。この素子を用いて全血中
のエステル型コレステロールとフリー型コレステロール
の総和（総コレステロールと略す。）の定量を試みた。
全血中のエステル型コレステロールはコレステロールエ
ステラーゼによって触媒反応を受けてフリー型コレステ
ロールが生成した。上記触媒反応によって生成したフリ
ー型コレステロールと、初めから全血中に存在したフリ
ー型コレステロールは、コレステロールオキシダーゼに
より酸化される。同時に試薬部中のフェリシアンイオン
が還元され、フェロシアンイオンが生成する。全血の供
給から３分後に、対極３を基準にして作用極２に＋０．
５Ｖの電圧を印加してフェロシアンイオンを酸化した。
そして、電圧印加から５秒後の電流値を測定した。この
電流値は、生成したフェロシアンイオンの濃度、すなわ
ち全血中の総コレステロール濃度に比例した。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、血液、尿
等の生体試料、食品工業における原料や製品などの微量
の試料中に含まれる基質（特定成分）を高精度で、迅速
かつ容易に定量し得る電気化学分析素子を得ることがで
きる。
等の生体試料、食品工業における原料や製品などの微量
の試料中に含まれる基質（特定成分）を高精度で、迅速
かつ容易に定量し得る電気化学分析素子を得ることがで
きる。
【図１】本発明の一実施例における電気化学分析素子の
試薬部を除いた斜視図である。
試薬部を除いた斜視図である。
【図２】同電気化学分析素子の平面図である。
【図３】本発明の他の実施例における電気化学分析素子
の試薬部を除いた斜視図である。
の試薬部を除いた斜視図である。
【図４】同電気化学分析素子の平面図である。
【図５】同電気化学分析素子の分解斜視図である
【図６】本発明の他の実施例における電気化学分析素子
の試薬部を除いた斜視図である。
の試薬部を除いた斜視図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例における電気化学分
析素子の試薬部を除いた斜視図である。
析素子の試薬部を除いた斜視図である。
１ 中空部 ２ 作用極 ３ 対極 ４、５ リード ６、７ リードコネクタ ８ 絶縁層 ９ 試薬部 １０ センサ本体 １０ａ センサ本体の第１部品 １０ｂ センサ本体の第２部品 １１ フィルタ層 １２、１３ フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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
Claims (6)
- 【請求項１】 両端を開口した中空部を有するセンサ本
体、作用極と対極を有する電極系、および酵素を含む試
薬部を具備し、前記電極系と試薬部が前記中空部の内壁
面に形成されたことを特徴とする電気化学分析素子。 - 【請求項２】 作用極と対極が前記中空部の内壁面の相
対向する位置に配置された請求項１に記載の電気化学分
析素子。 - 【請求項３】 試薬部がさらに電子受容体を含む請求項
１または２に記載の電気化学分析素子。 - 【請求項４】 試薬部が作用極上へ配置された請求項
１、２または３に記載の電気化学分析素子。 - 【請求項５】 前記中空部の開口部の少なくとも一方
に、フィルタ層が配置された請求項１〜４のいずれかに
記載の電気化学分析素子。 - 【請求項６】 前記中空部の両端開口部がフィルムによ
り密封された請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学
分析素子。
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| CN (1) | CN1175268C (ja) |
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