JPS6029658A - 尿素センサ - Google Patents

尿素センサ

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JPS6029658A
JPS6029658A JP58138452A JP13845283A JPS6029658A JP S6029658 A JPS6029658 A JP S6029658A JP 58138452 A JP58138452 A JP 58138452A JP 13845283 A JP13845283 A JP 13845283A JP S6029658 A JPS6029658 A JP S6029658A
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JP
Japan
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urease
isfet
urea
immobilized
ion
Prior art date
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Pending
Application number
JP58138452A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Shiono
悟 塩野
Yoshio Hanasato
善夫 花里
Mamiko Nakako
中子 真美子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS6029658A publication Critical patent/JPS6029658A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4145Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors

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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】 本発明は感光性樹脂を用いて水素イオン感応性電界効果
型トランジスタ(pH−l8FFT )のイオン感応面
上にウレアーゼ固定化膜を形成せしめた新規な尿素測定
用酵素セッサに関するものである。
血液等の体液に含まれる尿素濃度の測定は、医療診断に
おいて肝臓機能や腎臓機能の異常を発見する上で重要な
項目のひとつである。従来臨床検査圧おいては、発色−
吸光光度法やウレアーゼ分解−アンモニア比色定量法に
よって体液中の尿素の定量が行われてきた。また近年で
は酵素反応と電極を組合せた酵素センサ法が各種提案さ
れ、前処理が不用9分析時間が短かい、繰返し使用が可
能等の種々の特徴をもつものとして数種類の尿素測定用
酵素センサが提案されている。
次に尿素測定用酵素センサのひとつとして提案されてい
るウレアーゼ固定化膜とアンモニア電極を組合せた形式
のセンサについてその動作を説明する。この酵素センサ
はウレアーゼを包括固定化した膜やグルタルアルデヒド
で架橋して固定化した膜をアンモニア電極の感応部に装
着して製作することができるものである。試料液中の尿
素はウレアーゼ固定化膜内で次式(1)K従って分解さ
れる。
(NHj)2GO+、2HコO+H’ −+ 、2Nn
3 + Hco; (1)ウレアーゼ固定化膜内で生成
したNH3wアンモニア電極で定量できる。この原理に
基づいて上記酵素センサは試料液中の尿素を定量するこ
とが可能である。
しかしながら従来の尿素測定用酵素センサでは、アンモ
ニア電極を用いているため小型化が困11’ltである
こと、従ってマルチセンサ(1個の素子で複数の基質に
感応するセンサ)とすることが不可能であり、またウレ
アーゼ固定化膜を別途に調製後アンモニア電極に装着す
る必要があり製作法が複雑である等の欠点があった。
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、感光性(o(脂を用いてウレアーゼ
固定化膜をpH−l5FETのイオン感応面に直接形成
することにより、小型化、マルチセンサ化が容易でかつ
簡便な製作法で作ることができる尿素センサを提供する
ことを目的としている。
本発明は、感光性樹脂を用いてウレアーゼ固定化膜をイ
オン感応面に結合した水素イオン感応性電界効果型トラ
ンジスタと、水素イオン感応性電界効果型トランジスタ
と、参照電伜とを備えたことを特徴とする尿素センサで
ある。
本発明では上記ウレアーゼ固定化膜を、ウレアーゼを含
む感光性樹脂をpH−l5FETのイオン感応面処直接
塗布硬化することができ、またフォトリゾグラフィー技
術によりpH−l8FETのイオン感応面にパターンニ
ングすることができる。
本発明では非常に小さい(数ミリ程度)pr(−ISF
ETを用い、そのイオン感応面に限定してウレアーゼ固
定化膜を形成させるので、感光性樹脂を用いて光照射個
所を限定することにより、必要な場所のみにウレアーゼ
固定化膜を形byさせることが可能である。
次に本発明による尿素センサを図によって説明する。
第1図は本発明による尿素センサの下地電極としたpH
−l5FET素子の斜視図である。下地電極であるpH
−l5FFiT素子lはソース」及びダ、ドレインJ及
び左、凝似参照電極乙、及びリード線7を備える。この
pH−l5FET素子はソースコとドレイン3からなる
1個のpH−l5FET(へ、ソースゲ及びドレイン左
からなるもう1個のpH−TSFET(Bl並びに(凝
似)参照電極6から構成さハる複合型pH−l5FFT
素子である。この素子は通常の金属酸化物型電界効果ト
ランジスタの製違法に準拠して製作できる。ここで凝(
1’J参照tff[Aは金の蒸着膜である。T)H−I
SFET(〜及びpH−I S FET (B)は各々
単独で水素イオンに感応するもので、ソース・ドレイン
間に一定電圧をかけて両者の間を流れる電流を測定する
か、又はソース・ドレイ7間に一定電流を流すために必
要なソース軍、圧を測定することによって、溶液中のp
H(水素イオン濃度)を測定することが可能である。
次に、1−IH−ISFET (〜の第2図3の部分に
ウレアーゼ固定化膜を装着し、もう一方のpH−l5F
ET(旬にはそれを装着しない方式で尿素センサを製作
する。試料溶液中に尿素があれば前記の式(/lに従っ
て尿素が分解され、ウレアーゼ固定化膜内のpHは、ウ
レアーゼ固定化膜のないT)H−ISFET(B)でモ
ニタされる試料溶液自体のpHと差を生じることになる
。従って、この尿素センサはコ個のpH−l5FET 
(Al及び(B)それぞれのソース・ドレイン間に一定
電流を流すために必要なソース電圧を測定し。
両pH−ISFgTのソース電圧の差動出力を増幅する
ことによって、試料溶液中の尿素f%度を測定すること
ができる。
以下に実施例に基づき本発明を説明する。
実施例 / ポリビニルアルコールの水酸基に19−メチル−p−ホ
ルミルスチリルピリジニウムメトサルフェートをイボ加
した(付加率はH91)ビニルアルコールの水酸基に対
してogモル%)感光性樹脂(布材、特開昭kA−A;
7A/号に記載〕のS重量%水溶液を調製した。この水
溶液0.2mlにウレアーゼs’prgを溶解し均一な
溶液とした。この酵素・感光性樹脂混合水溶液を第一図
中tの部分に示すように、ソースコとドレイン3から成
るpH−l5FETのチャンネル部分すなわちイオン感
応面をおおうように広く塗布し、スピナーを用いて均一
な膜にするとともに乾燥せしめた。次いで、? rl 
Onm以下の波長の光をカットした3!OWの水銀灯を
用い、5分間酵素・感光性樹脂混合物を光照射してウレ
アーゼ固定化膜を形成した。
以上のよ5KLで作製した尿素センサの応答特性を、θ
o、2Mりん酸緩衝液(pH7o)を用いて尿素濃度λ
〜10oovg/lの範囲で検討した。第3図に尿素濃
度i o o my/ tにおける木例尿素士ンサの応
答曲線を図示する。第つ図中曲線Aはこの尿素センサの
検量線を示す。第3図かられかるようにこの尿素センサ
の応答は迅速であり、かつ第ダ図曲紳へかられかるよう
に/Q〜t o o o orsq/lの範囲の尿素f
%度に対して直線応答する。また検出下限はt pg 
/ lであった。またこのセンサの寿命を評価したとこ
ろ、1日10回測定するという条件で30日経過後の出
力低下は、7%以下であり。
寿命も充分長いものであった。
実施例 フ 実施例1に述べたSN量%の感光性樹脂水溶液0、2 
mlに、20■のウレアーゼと101nFIの牛血清ア
ルブミンを加え均一な溶液とした。この溶液を実施例1
と同様に、第2図に示したよう例ソースコとドレイン3
から成るpH−rsFETのイオン感応面上にウレアー
ゼ固定化膜gを成膜した。次にこのウレアーゼ固定化膜
の機械的強度を増大させる操作を行なった。すなわち1
.2S%のグルタルアルデヒド水溶液中にウレアーゼ固
定化膜をlS分間浸漬し、たん白質分子間を共有結合に
より相互架橋した。このウレアーゼ固定化膜を充分水洗
し、さらに残存するグルタルアルデヒドを除くためにQ
、 1モル%のグリシン水溶液i7i: / &分間浸
漬した。
次いでこの尿素センサを水洗した。
このように製作した尿素センサの応答特性を002Mの
りん酸緩衝液(pH70)を用いて評価した。第り図中
曲iBに示したものけこのセンサの検量線である。直線
応答域、検出下限は実施例1とほぼ同等であったが、応
答M、は約%となった。
なお寿命についても実施例1のものと同等であった。
実施例 3 実施例1に述べたS重量%の感光性樹脂水溶液0、.2
 ml VC!; pHのウレアーゼを加え均一な溶液
とした。この溶液を実施例1と同様に第2図に示l〜だ
ようにソースλとドレイン3からブIるpF(−ISF
ETのイオン感応面を覆うように塗布し1、スピナーを
用いて酵素・感光性(酊脂混合物を均一な膜にするとと
もに乾燥せしめた。次いでi!1′¥S図の9に示した
部分にのみ光を照射する4スクを用いて、イオン感応面
およびその周辺のみにウレアーゼ固定化膜を形成した。
光照射は実施例1で述べたものと同一の装置及び東件に
より行った。
このよ5にしてイオン感応面にのみウレアーゼ固定化膜
をパターンニングした尿素センサの応答特性や寿命は実
施例1で述べたものと同等であった。
以上の実施例では、感光性樹脂どして1く−メチ/l/
−1−1−ポルミルスヂリルピリジニウムメトザルフエ
ートをペンダントに有するポリビニルアルコールを用い
たが、ウレアーゼを失活せずに固定化できる感光性のも
のであればいずれのものでも同様の効果を奏する。例え
ば、r’5 IJエチレングリコールジメタクリレート
(増感剤として例えばベンゾインエヂルエーテルを加え
たもの) 、 、I?リビニルアルコール(架橋剤とし
てジアジド化合物を混合したもの)が使用できる。また
ゲート電圧を与えるものとして貴金属を用いたが、仙・
塩化銀?!¥、極笠の安定な参照電極を用いても良い。
以上のように本発明によれば、感光性樹脂を用いてpH
−l5FET上に直接ウレアーゼ固定化膜をワ 形成したので、小型化、マルチ十ンネ化が容易でかつ製
作法が簡便であり、さらに充分なグー命を有する尿素セ
/すが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による尿素センサの下刃11重色である
pH−119FET素子の斜視図、第2図は本発明の一
実施例による尿素センサの斜視図、第3図は第2図に示
す本発明による尿素センサの応答曲卿明の実施例3にお
ける尿素゛・ンサの斜視図である。。 図中、!・・pH−l5FET素子、コ、グ・・ソース
、J、!・・ドレイン、6・・(凝似)参照電極、7・
・リード線、ざ、9・・ウレアーゼ固定化膜。 1、(お、各図中同一符号は同一または相当部分を示す
ものとする。 代理人 大 岩 増 雄 幣1図 手続補正書「自発」 1.事件の表示 特願昭5g−13g+st号2、発明
の名称 尿素センサ 3、補正をする者 (3)明細書の図面の簡単な説明の憶 6、補正の内容 (11%F[請求の範囲を別紙のとおり補正する。 (2)明細書をつぎのとおり訂正する。 特許請求の範囲 (1) 感光性樹脂を用〜・てウレアーゼ固定化膜をイ
オン感応面に結合した水素イオン感応性電界効果型トラ
ンジスタと、水素イオン感応性電界効果型トランジスタ
と、参照電極とを備えたことを特徴とする尿素センサ。 (2) ウレアーゼ固定化膜が、ウレアーゼを含む感光
性樹脂を水素イオン感応性電界効果型トランジスタのイ
オン感応面に直接塗布硬化したものである特許請求の範
囲第1項記載の尿素センサ。 (3) ウレアーゼ固定化膜が、フォトリゾグラフィー
技術を用いて水素イオン感応性電界効果型トランジスタ
のイオン感応面にバターニングしてなる特許請求の範囲
第一項記載の尿素センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 感光性樹脂を用いてウレアーゼ固定化膜をイオ
    ン感応面に結合した水素イオン感応性電界効果型トラン
    ジスタと、水素イオン感応性電界効果型トランジスタと
    、参照電極とを備えたことを特徴とする尿素センサ。 (躊 ウレアーゼ固定化膜が、ウレアーゼを含む感光性
    樹脂を水素イオン感応性電界効果型トランジスタのイオ
    ン感応面に直接塗布硬化したものである特許請求の範囲
    第1項記載の尿素センサ。 (3) ウレアーゼ固定化膜が、フォトリゾグラフィー
    技術を用いて水素イオン感応性電界効果型トランジスタ
    のイオン感応面にパターンニングしてブする特許請求の
    範囲第コ項記載の尿素センサ。
JP58138452A 1983-07-28 1983-07-28 尿素センサ Pending JPS6029658A (ja)

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