JPS61153559A - 半導体酵素センサ - Google Patents
半導体酵素センサInfo
- Publication number
- JPS61153559A JPS61153559A JP59274057A JP27405784A JPS61153559A JP S61153559 A JPS61153559 A JP S61153559A JP 59274057 A JP59274057 A JP 59274057A JP 27405784 A JP27405784 A JP 27405784A JP S61153559 A JPS61153559 A JP S61153559A
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- JP
- Japan
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- enzyme
- ion
- immobilized
- sensor
- photosensitive resin
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4145—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors
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。
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、ポリビニルピロリドン−ジアジド系の水溶性
感光樹脂を用いて水素イオン感応性ＩＥＪ？−効果戯ト
ランジスタ（ｐＨ−ＩＢＦＩＩＣＴ）のイオン感応面上
に酵素固定化膜を形成せしめた新規な酵素センサに関す
るものである。
感光樹脂を用いて水素イオン感応性ＩＥＪ？−効果戯ト
ランジスタ（ｐＨ−ＩＢＦＩＩＣＴ）のイオン感応面上
に酵素固定化膜を形成せしめた新規な酵素センサに関す
るものである。
診断上非常に重要であり、これまで各種の定量法可能な
酵素センサが檀々提案されている。
酵素センサが檀々提案されている。
酵素センサのひとつとして提案されているグルコース固
定化膜と過酸化水素電極とを組合せた方式のセンサにつ
いて、その動作を説明する。この酵素セ／すはグルコー
スオキシダ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過酸化水素電極の感応部に
装着して動作することができるものである。試料液中の
グルコースは、グルコース固定膜内で次式（１）に従っ
てグルコノ−δ−ラクト／と過酸化水素に分解され、前
者はさらに ＣＯＨ ＯＣＨ ＣＯＨ ＨＣＯ■ ＣＨ、ＯＨ グルコン酸 グルコン酸に加水分解される。試料液中にグルコースが
含まれていると反応式（１）により過酸化水素が生成す
るので、その過酸化水素を過酸化水素電極で定量するこ
とＫよってグルコース濃度の測定が可能である。
定化膜と過酸化水素電極とを組合せた方式のセンサにつ
いて、その動作を説明する。この酵素セ／すはグルコー
スオキシダ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過酸化水素電極の感応部に
装着して動作することができるものである。試料液中の
グルコースは、グルコース固定膜内で次式（１）に従っ
てグルコノ−δ−ラクト／と過酸化水素に分解され、前
者はさらに ＣＯＨ ＯＣＨ ＣＯＨ ＨＣＯ■ ＣＨ、ＯＨ グルコン酸 グルコン酸に加水分解される。試料液中にグルコースが
含まれていると反応式（１）により過酸化水素が生成す
るので、その過酸化水素を過酸化水素電極で定量するこ
とＫよってグルコース濃度の測定が可能である。
この種の酵素センサについては小減化の試みが檎々行わ
れているが、下地電極を小屋比重Φことが困廟であるた
め、＃素セ／すの小減化は本来的に容易ではない。ざら
に１個の七／すで種々の基質を同時に測定できるマルチ
センサとすることは極めて困虐である。また、酵素固定
化膜を別個にｗＩ４ＩＫ後下地電極に装着する必要があ
る等製作法が煩雑であり、さらに構造も複雑なものとな
る等の欠点があった。
れているが、下地電極を小屋比重Φことが困廟であるた
め、＃素セ／すの小減化は本来的に容易ではない。ざら
に１個の七／すで種々の基質を同時に測定できるマルチ
センサとすることは極めて困虐である。また、酵素固定
化膜を別個にｗＩ４ＩＫ後下地電極に装着する必要があ
る等製作法が煩雑であり、さらに構造も複雑なものとな
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、ポリビニルピロリドン−ジアジド系
の水溶性感光樹脂を用いて＃素固定化膜をｐＨ−１８Ｆ
ＥＴのイオン感応面に直接形成することにより、小鼻化
、マルチセンサ化が容易で、かつ簡便な製作法で作るこ
とができる酵素センサを提供することを目的とする。
になされたもので、ポリビニルピロリドン−ジアジド系
の水溶性感光樹脂を用いて＃素固定化膜をｐＨ−１８Ｆ
ＥＴのイオン感応面に直接形成することにより、小鼻化
、マルチセンサ化が容易で、かつ簡便な製作法で作るこ
とができる酵素センサを提供することを目的とする。
本発明は、ポリビニルピロリドンージアジト系の水溶性
感光樹脂を用いて酵素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鳳トランジスタと、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半導体酵素セン′ｌ″に存する。
感光樹脂を用いて酵素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鳳トランジスタと、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半導体酵素セン′ｌ″に存する。
さらＫこの発明は、ポリビニルピロリドン−ジアジド系
の水溶性感光樹脂を用いて酵素固定化膜を形成する酵素
センサにおいて、複数個のイオン感応性電界効釆鳳トラ
ンジスタのイオン感応面それぞれに異なる種類の固定化
酵素膜を装着したイオン感応性電界効果型トランジスタ
と、上記固定化＃素膜を装着しないイオン感応性電界効
果型トランジスタと、参照電極を備えたことを特徴とす
るマルチ酵素センサにも存する。
の水溶性感光樹脂を用いて酵素固定化膜を形成する酵素
センサにおいて、複数個のイオン感応性電界効釆鳳トラ
ンジスタのイオン感応面それぞれに異なる種類の固定化
酵素膜を装着したイオン感応性電界効果型トランジスタ
と、上記固定化＃素膜を装着しないイオン感応性電界効
果型トランジスタと、参照電極を備えたことを特徴とす
るマルチ酵素センサにも存する。
本発明では酵素固定化膜を、酵素を含む感光性樹脂をｐ
Ｈ−ｌ５ＦＩｌｉ！’Ｉ’ のイオン感応面に直接塗
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−ｌ８Ｆ］ＩＴのイオン感応面にバター二／
グすることができる。
Ｈ−ｌ５ＦＩｌｉ！’Ｉ’ のイオン感応面に直接塗
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−ｌ８Ｆ］ＩＴのイオン感応面にバター二／
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） ｐＨ−ｌ５Ｆ
Ｅ’Ｉ’を用い、そのイオン感応面に限定して酵素固定
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、必要な場所のみに酵素固定化Ｉ
Ｘ７に形成させることが可能である。
Ｅ’Ｉ’を用い、そのイオン感応面に限定して酵素固定
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、必要な場所のみに酵素固定化Ｉ
Ｘ７に形成させることが可能である。
本発明は複数のイオン感応性電解効果盟トブンジスタを
有する半導体素子上の各ＩＳＦｇ’Ｉ’のイオン感応面
に異なる固定化酵素膜を光感応性高分子を用いて接着す
ることによって、１個の素子で複数の基質に感応するマ
ルチ酵素センサを提供することができる。このマルチ酵
素センサは、独立の酵素セ／ｌとして個別の基質に感応
するものとして用いることができるとともに、個別の酵
素センサからの出力をセンサ外部もしくはセンサ素子上
に設けられた情報処理回路により総合的判断ができるイ
ンテリジェント化／すとすることも可能である。
有する半導体素子上の各ＩＳＦｇ’Ｉ’のイオン感応面
に異なる固定化酵素膜を光感応性高分子を用いて接着す
ることによって、１個の素子で複数の基質に感応するマ
ルチ酵素センサを提供することができる。このマルチ酵
素センサは、独立の酵素セ／ｌとして個別の基質に感応
するものとして用いることができるとともに、個別の酵
素センサからの出力をセンサ外部もしくはセンサ素子上
に設けられた情報処理回路により総合的判断ができるイ
ンテリジェント化／すとすることも可能である。
次に本発明による半導体酵素センサを図によって説明す
る。
る。
第１図は本発明による酵素センサの下地電極としたｐＨ
−ｌ８ＦＥＴ素子の斜視図である。下地電極であるｐＨ
−ｌ８ＦＩｉｉ’Ｘ’素子ｌはソースコ及びダ、ドレイ
ン３及び！、擬似参照電極６、及びリード線７を備える
。このｐＨ−ｌ８ＦＥＴ素子はソースコとドレインＪか
らなる１個のｐＨ−ｌ８ＦＥＴ囚、ソース弘及びドレイ
ン５かうなるもう１個のｐＨ−ｌ８ＦＩＴ （Ｂ）並び
に（擬似）参照電極６ρ）ら構成される複合！ｐＨ−１
８ＦＥＴ 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造法に準拠して製作できる
。ここで擬似参照電極６は金の蒸着膜である。１）Ｈ−
Ｉ８Ｆ’ｌ’Ｉ’ （Ａｌ及びｐｋｌ−ＸＢＩ？’ＥＴ
幅）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閏を流れる電流
を測定するか、又はソース・ドレイン間に一定電流な流
すために必要なソース電圧な測定することによって、ｓ
ｇ中のｐＨ（水素イオン濃度）を測定することが可能で
ある。
−ｌ８ＦＥＴ素子の斜視図である。下地電極であるｐＨ
−ｌ８ＦＩｉｉ’Ｘ’素子ｌはソースコ及びダ、ドレイ
ン３及び！、擬似参照電極６、及びリード線７を備える
。このｐＨ−ｌ８ＦＥＴ素子はソースコとドレインＪか
らなる１個のｐＨ−ｌ８ＦＥＴ囚、ソース弘及びドレイ
ン５かうなるもう１個のｐＨ−ｌ８ＦＩＴ （Ｂ）並び
に（擬似）参照電極６ρ）ら構成される複合！ｐＨ−１
８ＦＥＴ 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造法に準拠して製作できる
。ここで擬似参照電極６は金の蒸着膜である。１）Ｈ−
Ｉ８Ｆ’ｌ’Ｉ’ （Ａｌ及びｐｋｌ−ＸＢＩ？’ＥＴ
幅）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閏を流れる電流
を測定するか、又はソース・ドレイン間に一定電流な流
すために必要なソース電圧な測定することによって、ｓ
ｇ中のｐＨ（水素イオン濃度）を測定することが可能で
ある。
久ｉｃ ｐＨ−Ｉ８Ｆｇ’ｌ’囚の第＝図中ｊの部分く
、基質との反応により水素イオン濃度の変化を伴う酵素
を固定化した膜を装着し、もう一方のｐＨ−ｌ８ＦｌＩ
Ｔ（Ｂ）にはそれを装着しない方式で酵素膜／すを製作
する。試料溶液中に酵素と反応する基質があれば酵素固
定化膜内のｐＨは、固定化膜のないｐＨ−ｌ５ＦＥＴ
（Ｂ）でモニターされる試料溶自体のｐＨと差を生じる
ことになる。従って酵素センサは、２個のｐＨ−工８Ｆ
ｇ’ｌ’ （Ａ）及び（Ｂ）それぞれのソースドレイン
間に一定電流なｆＬ丁ために必要なソース電圧を測定し
、両ｐｉ（−工５ＦＩＴのソース電圧の差動出力を増幅
することによって、試料溶液中の基質濃度を測定するこ
とができる・ 〔実施例〕 以下に実施例に基づき本発明を説明する。酵素はグルコ
ースオキシダーゼを用いた。
、基質との反応により水素イオン濃度の変化を伴う酵素
を固定化した膜を装着し、もう一方のｐＨ−ｌ８ＦｌＩ
Ｔ（Ｂ）にはそれを装着しない方式で酵素膜／すを製作
する。試料溶液中に酵素と反応する基質があれば酵素固
定化膜内のｐＨは、固定化膜のないｐＨ−ｌ５ＦＥＴ
（Ｂ）でモニターされる試料溶自体のｐＨと差を生じる
ことになる。従って酵素センサは、２個のｐＨ−工８Ｆ
ｇ’ｌ’ （Ａ）及び（Ｂ）それぞれのソースドレイン
間に一定電流なｆＬ丁ために必要なソース電圧を測定し
、両ｐｉ（−工５ＦＩＴのソース電圧の差動出力を増幅
することによって、試料溶液中の基質濃度を測定するこ
とができる・ 〔実施例〕 以下に実施例に基づき本発明を説明する。酵素はグルコ
ースオキシダーゼを用いた。
実施例１
ポリビニルピロリドンのｌＯ１量％水溶液にψ。
参′−ジアジドスチルペンーコ、−′−ジスルホン酸ナ
トリウムな１％程度溶かした溶液を１４製した。
トリウムな１％程度溶かした溶液を１４製した。
この水溶液ａコーにグルコースオキシダーゼ２０ダを溶
解し均一な溶液とした。この酵素−感光性樹脂混合水＊
＊を、第２図中１０部分に示すようにソースコとドレイ
ンＪから成るｐＨ＝Ｉ８ＦＥＴのチャンネル部分すなわ
ちイオン感応面をおおうよ５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。その後、
３ａｏｎｍ以下の波長の光をカットした３ＩＯ”ＦＩの
水銀灯を用い、１分間酵素・感光性樹脂混合物を光照射
してグルコースオキシダーゼ固定化膜を形成した。
解し均一な溶液とした。この酵素−感光性樹脂混合水＊
＊を、第２図中１０部分に示すようにソースコとドレイ
ンＪから成るｐＨ＝Ｉ８ＦＥＴのチャンネル部分すなわ
ちイオン感応面をおおうよ５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。その後、
３ａｏｎｍ以下の波長の光をカットした３ＩＯ”ＦＩの
水銀灯を用い、１分間酵素・感光性樹脂混合物を光照射
してグルコースオキシダーゼ固定化膜を形成した。
以上のように作属した酵素センサの応答特性を、ａｏｉ
ｍｗＰ酸緩衝液（ｐＨよＩ）を用いてグルコース濃度３
〜１０００ダ／ｊの範囲で検討した。第３図にグルコー
ス濃度ｕｏｏａｇ／ｌにおける本例酵素センサの応答曲
線を図示する。第φ図中曲線Ａはこのグルコースセンサ
の検量線を示すう図中矢印は試料注入点である。第３図
かられかるようにこのグルコースセンサの応答は迅速で
あり、かつ第弘図曲＋ＩｉＡかられかるように５〜６ｏ
ｏ１ｎｇ７’ｌの範囲のグルコース濃度に対して直巌応
答する。
ｍｗＰ酸緩衝液（ｐＨよＩ）を用いてグルコース濃度３
〜１０００ダ／ｊの範囲で検討した。第３図にグルコー
ス濃度ｕｏｏａｇ／ｌにおける本例酵素センサの応答曲
線を図示する。第φ図中曲線Ａはこのグルコースセンサ
の検量線を示すう図中矢印は試料注入点である。第３図
かられかるようにこのグルコースセンサの応答は迅速で
あり、かつ第弘図曲＋ＩｉＡかられかるように５〜６ｏ
ｏ１ｎｇ７’ｌの範囲のグルコース濃度に対して直巌応
答する。
また検出下限はｓａｙ／ｌであった。また、このセンサ
の寿命はコＯ日間と十分長いものであった。
の寿命はコＯ日間と十分長いものであった。
実施例コ
実施例１に述べたｌＯ重量浄の感光性樹脂水溶液ＬＩに
−０１９のグルコースオキシダーゼと１０１の牛血清ア
ルブミンを加え均一な溶液とした。
−０１９のグルコースオキシダーゼと１０１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図で示したようにソー
スッとドレイン３から成るｐＨ−ｌ８ＦＥ’Ｌ’のイオ
ン感応面上に固定化酵素膜ｔｌｔＩｙ、膜した。次にこ
の固定化膜の機械的強度を増大させる操作を行った。す
なわち、２５％のグルタルアルデヒド溶液中にグルコー
スオキシダーゼ固定化膜な１０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。このグルコースオ
キシダーゼ固定化膜な緩衝液で洗浄し、さらに残存する
グルタルアルデヒドを除くために０−１Ｍのグリシ／水
浴液に１５分間浸漬した。久いでこのグルコースセンサ
を緩衝液で洗浄した。
スッとドレイン３から成るｐＨ−ｌ８ＦＥ’Ｌ’のイオ
ン感応面上に固定化酵素膜ｔｌｔＩｙ、膜した。次にこ
の固定化膜の機械的強度を増大させる操作を行った。す
なわち、２５％のグルタルアルデヒド溶液中にグルコー
スオキシダーゼ固定化膜な１０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。このグルコースオ
キシダーゼ固定化膜な緩衝液で洗浄し、さらに残存する
グルタルアルデヒドを除くために０−１Ｍのグリシ／水
浴液に１５分間浸漬した。久いでこのグルコースセンサ
を緩衝液で洗浄した。
このように製作したグルコースセンチの応答特性ｆｊｌ
ＱＯ／Ｍの酢酸緩衝液中（ｐＨぶよ）を用いて評価した
。第グ図中曲線Ｂに示したものは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、応答量は小さくなっていた。なお寿命について
も実施例１のものと同等であった。
ＱＯ／Ｍの酢酸緩衝液中（ｐＨぶよ）を用いて評価した
。第グ図中曲線Ｂに示したものは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、応答量は小さくなっていた。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Ｊ
実施例／に述べた１０重量％の感光性樹脂水溶ｔａコｄ
１７（コｏＩｎｇのグルコースオキ７ダーゼー加え均一
な溶液とした。この溶液を実施例１と同様ニ第−図で示
したようにソースコとドレインＪからなるｐＨ（８ＦＥ
Ｔのイオン感応面をおおうように塗布し、スピナーを用
いて酵素・感光性樹脂混合物を均一な膜にするとともに
乾燥せしめた。次いで第５図の９に示した部分にのみ元
を照射するマスクを用いて、イオン感応面の一部分にの
みグルコースオキシダ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条件により行
った。
１７（コｏＩｎｇのグルコースオキ７ダーゼー加え均一
な溶液とした。この溶液を実施例１と同様ニ第−図で示
したようにソースコとドレインＪからなるｐＨ（８ＦＥ
Ｔのイオン感応面をおおうように塗布し、スピナーを用
いて酵素・感光性樹脂混合物を均一な膜にするとともに
乾燥せしめた。次いで第５図の９に示した部分にのみ元
を照射するマスクを用いて、イオン感応面の一部分にの
みグルコースオキシダ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条件により行
った。
このようＫしてイオン感応面の一部にグルコースオキシ
ダーゼ固定化膜をパターニングしたグルコースセンサの
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。
ダーゼ固定化膜をパターニングしたグルコースセンサの
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。
実施例弘
実施例１で述べた１０重量％の感光性樹脂水溶液Ｑコ４
に一０Ｗ９のグルコースオキシダーゼとｌＯ〜の牛ｉｎ
ｙアルブミンを加え均一な溶液とした。
に一０Ｗ９のグルコースオキシダーゼとｌＯ〜の牛ｉｎ
ｙ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と同様に第二図で示したようゾ
に氷−スコとドレイン３ρ）うなるｐＨ−ｌ８ＦＥＴの
イオン感応面をおおうように塗布し、スピナーを用いて
酵素感光性樹脂混合物を均一な膜とするとともに乾燥せ
しめた。次いで実施例Ｊと同様な方法でグルコースオキ
シダーゼ固定化膜を形成した後、コｊ％のグルタルアル
デヒド溶液中にグルコースオキシダーゼ固定化膜を１０
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。このグルコースオキシダーゼ固定化膜を緩衝液で
洗浄し、さらに残存するグルタルアルデヒドを＠（ため
に＋２／Ｍのグリシン水溶液に／ｊ分間浸漬した。久い
でこのグルコースセ／すを緩衝液で洗浄した。
イオン感応面をおおうように塗布し、スピナーを用いて
酵素感光性樹脂混合物を均一な膜とするとともに乾燥せ
しめた。次いで実施例Ｊと同様な方法でグルコースオキ
シダーゼ固定化膜を形成した後、コｊ％のグルタルアル
デヒド溶液中にグルコースオキシダーゼ固定化膜を１０
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。このグルコースオキシダーゼ固定化膜を緩衝液で
洗浄し、さらに残存するグルタルアルデヒドを＠（ため
に＋２／Ｍのグリシン水溶液に／ｊ分間浸漬した。久い
でこのグルコースセ／すを緩衝液で洗浄した。
本センサの応答特性や寿命は、実施例コで述べたものと
同等であった。
同等であった。
実施例よ
本実施例では、マルチ酵素センサの固定化酵素としてグ
ルコース検出の目的でグルコースオキシダーゼを、尿素
検出の目的でウレアーゼをそれぞれ酵素として用いた。
ルコース検出の目的でグルコースオキシダーゼを、尿素
検出の目的でウレアーゼをそれぞれ酵素として用いた。
実施例１で述べた１０重量％の感光性樹脂水溶液ａ４ｗ
Ｋ対し、グルコースオキ７ダーゼー０１＃ｐを溶解した
。この溶液をｐＨ−ｌ８ＦＥＴ上に塗布し、スピナーを
用いて成膜するとともに乾燥した。この膜に第６図のデ
の部分にのみ光を照射できるマスクを入れた露光装置で
１分間露光することＫより、９０部分のみ樹脂を光硬化
させた。デの部分以外の酵素・感光性樹脂混合物を緩衝
液にて溶解して除いた。
Ｋ対し、グルコースオキ７ダーゼー０１＃ｐを溶解した
。この溶液をｐＨ−ｌ８ＦＥＴ上に塗布し、スピナーを
用いて成膜するとともに乾燥した。この膜に第６図のデ
の部分にのみ光を照射できるマスクを入れた露光装置で
１分間露光することＫより、９０部分のみ樹脂を光硬化
させた。デの部分以外の酵素・感光性樹脂混合物を緩衝
液にて溶解して除いた。
同様の操作をウレアーゼについても行ｆヨい、第６図の
ｌコの部分に固定化ワレアーゼ膜を装着した。
ｌコの部分に固定化ワレアーゼ膜を装着した。
実施例６
実施例ｊと同様の操作を行った後、両固定化膜７にコ！
シグルタルアルデヒド溶液に７０分間浸漬し、それぞれ
の固定化膜中にあるたん白質間を共有結合により相互架
橋した。これらの固定化膜を緩衝液で洗浄し、さらに残
存するグルタルアルデヒドを除（ためＩＩＣＱ ７Ｍグ
リシン水溶液に／ｊ−分間浸漬した。次いで、このマル
チ酵素センサを緩衝液で洗浄した。
シグルタルアルデヒド溶液に７０分間浸漬し、それぞれ
の固定化膜中にあるたん白質間を共有結合により相互架
橋した。これらの固定化膜を緩衝液で洗浄し、さらに残
存するグルタルアルデヒドを除（ためＩＩＣＱ ７Ｍグ
リシン水溶液に／ｊ−分間浸漬した。次いで、このマル
チ酵素センサを緩衝液で洗浄した。
次に、本実施例のマルチ酵素センブリ応答について述べ
る。第７図はこのマルチ酵素センサの出力の例である。
る。第７図はこのマルチ酵素センサの出力の例である。
図中、矢印は試料注入点である。
グリ：ｒ−スｔｔ００Ｑ／ｌ、尿素Ｊ ００１９ ／
ｌ ｆ含むａＯコＭリン酸緩衝液（ｐＨ４０）を試料と
したときの出力である。図中曲線人はグルコースオキシ
ダーゼ固定化膜を有するｐＨ−ｌ５ＦＥＴと固定化酵素
膜のないｐＨ−４８ＦＥＴとの間の差動出力を示してい
る。グルコースは前記反応式（１）に示されるように、
酸性物質であるグルコン酸に変化し、固定化膜内のｐＨ
が低下するので、曲線Ａのような出力が得られる。
ｌ ｆ含むａＯコＭリン酸緩衝液（ｐＨ４０）を試料と
したときの出力である。図中曲線人はグルコースオキシ
ダーゼ固定化膜を有するｐＨ−ｌ５ＦＥＴと固定化酵素
膜のないｐＨ−４８ＦＥＴとの間の差動出力を示してい
る。グルコースは前記反応式（１）に示されるように、
酸性物質であるグルコン酸に変化し、固定化膜内のｐＨ
が低下するので、曲線Ａのような出力が得られる。
同様に尿素の場合は次の反応式（＝）に示すようにＨ＋
が消費され、固定化膜内のｐＨは増大することになり、
第７図の曲＠Ｂに示したように、固定化酵素膜を形成し
ていないｐＨ−ｌ５ＦＥＴとの差動出力は、グルコース
の場合とは逆方向に生ずることになる。
が消費され、固定化膜内のｐＨは増大することになり、
第７図の曲＠Ｂに示したように、固定化酵素膜を形成し
ていないｐＨ−ｌ５ＦＥＴとの差動出力は、グルコース
の場合とは逆方向に生ずることになる。
尿素＋コＨユｏ＋ａ＋ → コＮＨ−＋ ＨＣＯ，−（
（２）このマルチ酵素センサはグルコース濃度５〜ｔ、
ｏｏダ／ｌ、尿素濃度／ ００ Ｓ−１００００ダ／ｌ
の各範囲で直線応答を得た。
（２）このマルチ酵素センサはグルコース濃度５〜ｔ、
ｏｏダ／ｌ、尿素濃度／ ００ Ｓ−１００００ダ／ｌ
の各範囲で直線応答を得た。
、本実施例ではゲート電圧を与えるものとして貴金属薄
膜よりなる擬似参照電圧を用いた例を示したが、銀・塩
化銀電極等の安定な参照電極を用いてもよい。また酵素
にグルコースオキシダーゼ及びウレアーゼな用いた例を
示したが、他種の酵素を用いて種々の基質に感応する酵
素センサやマルチ酵素センサとすることができる。
膜よりなる擬似参照電圧を用いた例を示したが、銀・塩
化銀電極等の安定な参照電極を用いてもよい。また酵素
にグルコースオキシダーゼ及びウレアーゼな用いた例を
示したが、他種の酵素を用いて種々の基質に感応する酵
素センサやマルチ酵素センサとすることができる。
また、ジアジドとして≠、弘′−ジアジドスチルベンー
λ、−′−ジスルホン酸ナトリウムヲ用いたが、ｌ、ｊ
−ジアジドナフタレン−３，７−ジスルホン酸ナトリウ
ムなど他の水溶性ジアジド化合物を用いても同様の効果
を奏する。
λ、−′−ジスルホン酸ナトリウムヲ用いたが、ｌ、ｊ
−ジアジドナフタレン−３，７−ジスルホン酸ナトリウ
ムなど他の水溶性ジアジド化合物を用いても同様の効果
を奏する。
以上のように本発明によれば、ポリビニルピロリドン−
ジアジド系の水溶性感光樹脂を用いてｐＨｐＨ−１１３
Ｆ上に直接固定化膜を形成したので、小型化、マルチセ
ンサ化が容易でかつ製作法が簡便であり、さらに十分な
寿命を有する酵素センサが得られる。
ジアジド系の水溶性感光樹脂を用いてｐＨｐＨ−１１３
Ｆ上に直接固定化膜を形成したので、小型化、マルチセ
ンサ化が容易でかつ製作法が簡便であり、さらに十分な
寿命を有する酵素センサが得られる。
第１図は本発明による酵素センサの下地電極であるｐＨ
−ｌ５ＦＥＴ素子の斜視図、第２図は本発明の一実施例
による酵素センサの斜視図、第３図は第２図に示す本発
明による酵素センサの応答曲線を示す線図、第弘図は実
施例１及びコに−Ｊ６けるグルコースセンサの検量線を
示す線図、第３図は実施例３におけるグルコースセンサ
の斜視図、第６図は実施例よ及び乙におけるマルチ酵素
センサの斜視図、第７図はマルチ酵素センサの応答曲線
な示す嶽図である。 図中、／ ・・ｐＨ−ｌ５ＦＥＴ素子、２．’ｌ、１０
−・ソース、Ｊ、！、／／−−ドレイン、６−−（擬似
）参照電極、り・・リード線、１．１・・グルコースオ
キシダーゼ固定化膜、／、２・・ウレアーゼ固定化膜。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものと
する。 第４図 ゲルツース濃度（ｍ９／Ｌ） 手続補正書（自発） 昭和６０．′ｔ３ 、今７ 日
−ｌ５ＦＥＴ素子の斜視図、第２図は本発明の一実施例
による酵素センサの斜視図、第３図は第２図に示す本発
明による酵素センサの応答曲線を示す線図、第弘図は実
施例１及びコに−Ｊ６けるグルコースセンサの検量線を
示す線図、第３図は実施例３におけるグルコースセンサ
の斜視図、第６図は実施例よ及び乙におけるマルチ酵素
センサの斜視図、第７図はマルチ酵素センサの応答曲線
な示す嶽図である。 図中、／ ・・ｐＨ−ｌ５ＦＥＴ素子、２．’ｌ、１０
−・ソース、Ｊ、！、／／−−ドレイン、６−−（擬似
）参照電極、り・・リード線、１．１・・グルコースオ
キシダーゼ固定化膜、／、２・・ウレアーゼ固定化膜。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものと
する。 第４図 ゲルツース濃度（ｍ９／Ｌ） 手続補正書（自発） 昭和６０．′ｔ３ 、今７ 日
Claims (4)
- （１）ポリビニルピロリドン−ジアジド系の水溶性感光
樹脂を用いて酵素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、参照電極とを備えて
なることを特徴とする半導体酵素センサ。 - （２）酵素固定化膜が、酵素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
半導体酵素センサ。 - （３）酵素固定化膜が、フオトリゾグラフイー技術を用
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
感応面にパターニングしてなる特許請求の範囲第２項記
載の半導体酵素センサ。 - （４）ポリビニルピロリドン−ジアジド系の水溶性感光
樹脂を用いて酵素固定化膜を形成する酵素センサにおい
て、複数個のイオン感応性電界効果型トランジスタのイ
オン感応面それぞれに異なる種類の固定化酵素膜を装着
したイオン感応性電界効果型トランジスタと、上記固定
化酵素膜を装着しない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マルチ酵
素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274057A JPS61153559A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体酵素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274057A JPS61153559A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体酵素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153559A true JPS61153559A (ja) | 1986-07-12 |
| JPH055059B2 JPH055059B2 (ja) | 1993-01-21 |
Family
ID=17536362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59274057A Granted JPS61153559A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 半導体酵素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153559A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250656A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ−およびその製造方法 |
| JPH01203960A (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-16 | Nec Corp | 電気化学センサ |
| US4987032A (en) * | 1987-06-26 | 1991-01-22 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Functional organic thin film and method of manufacture thereof |
| US5154808A (en) * | 1987-06-26 | 1992-10-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Functional organic thin film and process for producing the same |
| JP2006322708A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Institute Of Physical & Chemical Research | 物質固定化方法 |
| JP2008268197A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-11-06 | Cci Corp | タンパク質固定化膜、タンパク質の固定化方法およびバイオセンサ |
| WO2023118264A1 (en) | 2021-12-22 | 2023-06-29 | Roche Diagnostics Gmbh | Method and sensor device for determining the concentration of an analyte in a sample |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56153247A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-27 | Kuraray Co Ltd | Measuring circuit for ion sensor |
| JPS57104851A (en) * | 1980-12-23 | 1982-06-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Semiconductor sensor |
| JPH0418624A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-22 | Seiko Epson Corp | 入力装置 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59274057A patent/JPS61153559A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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| JP4505581B2 (ja) * | 2005-05-17 | 2010-07-21 | 独立行政法人理化学研究所 | 物質固定化方法 |
| JP2008268197A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-11-06 | Cci Corp | タンパク質固定化膜、タンパク質の固定化方法およびバイオセンサ |
| WO2023118264A1 (en) | 2021-12-22 | 2023-06-29 | Roche Diagnostics Gmbh | Method and sensor device for determining the concentration of an analyte in a sample |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH055059B2 (ja) | 1993-01-21 |
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