JPS6024444A - バイオセンサ - Google Patents

バイオセンサ

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JPS6024444A
JPS6024444A JP58132403A JP13240383A JPS6024444A JP S6024444 A JPS6024444 A JP S6024444A JP 58132403 A JP58132403 A JP 58132403A JP 13240383 A JP13240383 A JP 13240383A JP S6024444 A JPS6024444 A JP S6024444A
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JP
Japan
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electrode
enzyme
solution
glucose
nonwoven fabric
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JP58132403A
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JPH043500B2 (ja
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Mariko Kawaguri
真理子 河栗
Shiro Nankai
史朗 南海
Takashi Iijima
孝志 飯島
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING 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
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • C12Q1/005Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING 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
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • C12Q1/004Enzyme electrodes mediator-assisted

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、簡易に生体試料中の特定成分を測定できるバ
イオセンサに関するものである。
従来例の構成とその問題点 最近、酵素を用いて生体試料中の特定の成分を測定する
方法が開発されている。中でも、酵素反応と色素を結び
つけ酵素反応による色素の変化を光学的に測定する方法
が主流となっている。しかし、この方法は、生体試料に
おいて、特に血液のような着色した試料を測定する際、
試料中の着色物が測定の妨害物となるため、血清や血漿
にまで試料を前処理する操作や濾過層を設置して血球を
分離する事が必要となり測定が複雑になるという問題点
があった。又、操作工程が多いため誤差も大きくなると
いう傾向があった。簡便な測定方法として、酵素と色素
が固定された担体に血液や尿を含浸し、発色の度合を測
定する方法があり非常に簡易に測定できるが、試料中の
着色物の妨害などで大まかな値しか測定できな75−っ
た。そこで、精度よく簡便に測定する方法として、酵素
反応と電極反応を結びつけた電極法が開発された。電極
法を用いれば着色物の妨害はうけないので、試料液その
ものを前処理することなく直接使用でき、測定が簡易と
なり精度も向上した。グルコースセンサに例をとると、
第1図のように、グルコースオキシダーゼ固定化電極1
に定電圧を印加し流路3に緩衝液2を流しながら試料液
である血液あるいは尿を添加し、サンプル中のグルコー
スと固定化されたグルコースオキシダーゼが反応し、そ
の際に生成した過酸化水素を電極1において酸化して得
られた電流値によりグルコース濃度を検知するフロ一方
式が開発されている。この方式は、1時間に200〜3
00検体と高速に精度よく測定できるが、装置が大型化
してしまうという問題点があった。そこで、第2図のよ
うにグルコースオキシダーゼ固定化電極1を容器6に入
れ緩衝液2で満たしスターテ4で攪拌している中に試料
液を添加するいわゆるバッチ方式が用いられた。この方
式により、かなり小型化することができたが、攪拌装置
が不可欠であり、攪拌によりアワが発生したり、液の乱
れがおこシ精度に影響するという問題点がおこった。又
、緩衝液をとりかえたシ、電極を時々洗浄する必要があ
った。さらに、緩衝液で希釈するので、緩衝液の量や試
料液の添加量に精度が要求された。
発明の目的 本発明は、上記の問題点を克服し、生体試料中の特定成
分を小型で簡易に測定でき、しかも精度のよいバイオセ
ンサを得ることを目的とする。
発明の構成 本発明のバイオセンサは、絶縁性の基板上に測定極と対
極を形成し、前記両電極を覆うように多孔体を設置し、
この多孔体に酸化還元酵素及び酸化還元酵素と共役する
色素を含ませたことを特徴とする。
本発明のバイオセンサを用いることにより、緩衝液を用
いずに直接試料を酵素及び色素を含んだ多孔体に添加し
て測定することができる。又、試料を希釈しないため試
料を定量する必要がなく微量の試料中の特定成分を高感
度に測定できる。
実施例の説明 バイオセンサの1つとして、グルコースセンサを例に説
明する。第3図にグルコースセンサの一実施例の模式図
を示す。塩化ビニル樹脂からなる絶縁性の基板6に白金
を埋めこみ測定極7と対極8とした。電位を安定化する
ため対極8の表面積は測定極7の少なくとも2倍以上に
した。前記両電極を覆うようにナイロン不織布9を設置
した。
このナイロン不織布9は、あらかじめ、グルコースオキ
シダーゼ3o09を0.2Mのリン酸緩衝液(pH5,
6)に溶解したフェリシアン化カリウム0.1Mの溶液
1s+lに溶解した液に含浸し、乾燥して作製したもの
である。このナイロン不織布9上にグルコース標準溶液
を添加し充分浸透させた後、対極8を基準に測定極7の
電圧を0〜+o、6Vの間で鋸歯状に0.3V/sea
で変化させた。添加されたグルコースがナイロン不織布
9上のグルコースオキシダーゼ1oによシ酸化される際
、酵素−色素共役反応によりフェリシアン化カリウムが
還元され、この反応によって生成されるフェロシアン化
カリウムを測定極7に電圧を印加することにより酸化し
、その時酸化電流が流れる。この酸化電流は色素が充分
に存在すれば、色素の変化量に比例し、色素の変化量は
基質一度に対応するため、電流値を測定すると基質であ
るグルコースの濃度が検知できる。第4図のAに添加し
たグルコース濃度と得られた電流値のピーク値(応答電
流)を示すが、約5001q/d tまで非常によい直
線性が得られた。又、ナイロン不織布9は測定のたびに
交換したが、再現性も良好であった。従来電極法では、
酵素反応の際生成した過酸化水素の量を電極で酸化し基
質の濃度を測定していた。そこで、ナイロン不織布9に
グルコースオキシダーゼ10のみ保持させ、前記と同様
に0〜+1,0■の間電位を変化させた所、第4図のB
のように応答電流が小さくなり直線性も:aootng
/dtまでしかなかった。
これは、非常に高い基質濃度のため、酵素反応に必要な
酸素の供給が追いつかない事が原因と考えられる。従っ
て、色素系を用いる事により、酵素反応がすみやかに進
行する事が判明した。
第6図には第4図のAに示した測定の場合の試料液の添
加量とそれに対する応答電流の関係を示す。第5図のC
はグルコース濃度150 fn!l/d tの標準液を
、Dはグルコース濃度300 tnfJ)’d Lの標
準液をそれぞれ添加量をかえて添加した時の応答電流値
を示したものである。20μt〜140μtまでは、試
料液の添加量に関係なく一定の値が再現よく得られた。
従来までは希釈操作のために、試料液の添加量を一定量
にする必要があったが、本センサにおいては、定量採取
しなくても精度よく測定でき、より簡易な測定が可能と
なった。
色素としては上記に用いたフェリシアン化カリウムの他
に、P−ベンゾキノンや2,6−シクロロフエノールイ
ンドフエノールメチレンプルー、フェナジンメトサルフ
ェート、β−す7トキノン4−スルホン酸カリウムなど
も非常に良好な直線性を示した。
第6図は塩化ビニル樹“脂よシなる絶縁性基板6の上に
白金をスパッタ法あるいは蒸着法により測定極7と対極
8を薄膜状に形成したものである。
スパッタする事によシミ極面積を自由に調節でき、簡易
に電極を製造できた。この上に酵素と色素を保持したナ
イロン不織布をのせ、試料を添加すると第3図の電極と
同様に良い直線性が得られた。
両電極を覆う多孔体は、試料液をすみやかに吸収し酵素
反応をおこなわせることができるように、親水性の多孔
体膜であることが望ましい。たとえば、ろ紙やパルプの
不織布、セラミック多孔体などを用いると試料液が均一
にすばやく浸透し再現性も良好であった。さらにナイロ
ン不織布において、界面活性剤で処理したものは、処理
しなかったものより応答電流値が増加し再現性も向上し
た。また、対極8の白金は電位の安定のために面積を測
定極より充分大きくする必要があったが、白金のかわり
に銀塩化銀を用いることにより、分極が少なくなり、対
極8の面積を小さくする事ができた。酸化還元酵素を多
孔体に含ませる方法としては、前記に述べた含浸後乾燥
させる方法以外に下記の方法でもよい。
グルコースオキシダーゼをナイロン不織布に含浸した後
グルタルアルデヒド蒸気中で固定化し、その後フェリシ
アン化カリウムを含浸して乾燥した。このナイロン不織
布を用いると、酵素が固定化されているためただ乾燥し
て保持されている酵素よりも酵素の寿命がのび、長期間
保存後も安定な応答が得られるようになった。
なお、上記実施例におけるセンサはグルコースに限らず
、アルコールセンサや鮮度に関係するイノシンセンサな
ど、酸化還元酵素の関与する系に用いることができる。
発明の効果 測定極および対極からなる電極系に酸化還元酵素と酸化
還元酵素と共役する色素を含んだ親水性の多孔体を設置
し、直接試料液を添加して測定することにより、測定時
の希釈・攪拌という過程が省略され、装置が小型化でき
製造が容易になった。
又、試料の量も非常に微量で感度よく測定できるように
なり、前処理も不要なため、すみやかに測定でき、るよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
第1図はフロ一方式のグルコースセンサの模式図、第2
図はバッチ方式のグルコースセンサの模式図、第3図は
本発明の一実施例であるグルコースセンサの模式図1.
第4図と第6図は本発明の一実施例であるグルコースセ
ンサの応答例を示した図、第6図は本発明の一実施例で
あるグルコースセンサの模式図である。 1・・・・・・固定化酵素電極、2・・・・・・緩衝液
、3・・・・・・流路、4・・・・・・スターク、6・
・・・・・容器、6・・・・・・樹脂、7・・・・・・
測定極、8・・・・・・対極、9・・・・・・多孔体、
1゜・・・・・・酵素、11・・・・・・色素。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 範3図 第4図 りンレコース濃洩 (=A“) 手続補正書 昭和69年 6 月 を臼 1事件の表示 昭和58年特許願第132+03Q 2発明の名称 バイオセンサ 3補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人 住 所 大阪府門真市大字門真1006番地名 称 (
582)松下電器産業株式会社代表者 山 下 俊 彦 4代理人 〒571 住 所 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産
業株式会社内 6、補正の内容 (1)明細書第7頁第11〜12行の「の他に・・・・
・・メチレンブルー」を「が溶解度が大きく、乾燥状態
で安定に保存できるため、測定に適しているが、との他
に、戸−ベンゾキノンや2,6−シクロロフエノールイ
ンドフエノール、メチレンブルー」と訂正します。 (2)同第8頁第6行の「セラミック多孔体」と「など
」との間に「、ガラスの多孔体」を挿入します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 0)絶縁性の基板上に測定極と対極を形成し、前記両電
    極を覆うように多孔体を設置し、前記多孔体に酸化還元
    酵素及び酸化還元酵素と共役する色素を含ませたことを
    特徴とするバイオセンサ。 (2)測定極が白金である特許請求の範囲第1項記載の
    バイオセンサ。 (3)対極が白金又は銀塩化銀である特許請求の範囲第
    1項記載のバイオセンサ。 (4)多孔体が親水性の多孔体膜である特許請求の範囲
    第1項記載のバイオセンサ。 (6)酸化還元酵素及び色素が上記多孔体膜に乾燥状態
    で保持されている特許請求の範囲第4項記載のバイオセ
    ンサ。
JP58132403A 1983-03-11 1983-07-19 バイオセンサ Granted JPS6024444A (ja)

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EP19840901016 EP0136362B1 (en) 1983-03-11 1984-03-06 Biosensor
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