JPS62172255A - 半導体酵素センサ - Google Patents
半導体酵素センサInfo
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- JPS62172255A JPS62172255A JP61013902A JP1390286A JPS62172255A JP S62172255 A JPS62172255 A JP S62172255A JP 61013902 A JP61013902 A JP 61013902A JP 1390286 A JP1390286 A JP 1390286A JP S62172255 A JPS62172255 A JP S62172255A
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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。
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〕
この発明は、ポリビニルピロリドンとX、S−ビス(q
′−アジド−2′−スルホベンザル)シクロペンタノン
ナトリウム塩を含む水溶性感光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のイオン感応面上に固定
化酵素膜を形成させた新規な半導体酵素センサに関する
ものである。
′−アジド−2′−スルホベンザル)シクロペンタノン
ナトリウム塩を含む水溶性感光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のイオン感応面上に固定
化酵素膜を形成させた新規な半導体酵素センサに関する
ものである。
血液や尿等体液中の各成分の濃度の測定は、臨床診断上
非常に重要であり、これまで各種の定量法の開発や改良
が行なわれてきた。その中で、固定化酵素膜と各種電極
を組合わせて迅速かつ連続測定の可能な半導体酵素セン
サが種々提案されている。
非常に重要であり、これまで各種の定量法の開発や改良
が行なわれてきた。その中で、固定化酵素膜と各種電極
を組合わせて迅速かつ連続測定の可能な半導体酵素セン
サが種々提案されている。
半導体酵素センサの一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わせた方電のセン
サについて、その動作を説明する。
ス固定化膜と過酸化水素電極とを組合わせた方電のセン
サについて、その動作を説明する。
この半導体酵素センサ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
ルコース固定化膜内で次式(tlに従ってグルコノ−δ
−ラクトンと過酸化水素に分解され、前者はさらにグル
コン酸に加水分解される: OOH COH ocH COH COH 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によってグルコース濃度の測
定が可能である。
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
ルコース固定化膜内で次式(tlに従ってグルコノ−δ
−ラクトンと過酸化水素に分解され、前者はさらにグル
コン酸に加水分解される: OOH COH ocH COH COH 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によってグルコース濃度の測
定が可能である。
上記のような従来の半導体酵素センナでは、小型化の試
みが種々行われているが、下地電極を小型化することが
困難であるため、半導体酵素センサの小型化は本来的に
容易ではない。さらに、1個の半導体酵素センサで種々
の基質を同時に測定できるマルチ酵素センサとすること
は極めて困難である。また、固定化酵素膜を別個に調製
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問題点があった。
みが種々行われているが、下地電極を小型化することが
困難であるため、半導体酵素センサの小型化は本来的に
容易ではない。さらに、1個の半導体酵素センサで種々
の基質を同時に測定できるマルチ酵素センサとすること
は極めて困難である。また、固定化酵素膜を別個に調製
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問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、ポリビニルピロリドンと’ + 5−ビス(J−
7ジドーコ′−スルホベンザル)シクロペンタノンナト
リウム塩を含む水溶性感光樹脂を用いて、固定化酵素膜
を水素イオン感応性電界効果型トランジスタ(pH−工
5FET)のイオン感応面圧直接形成し、小型化が容易
で、高感度かつ簡便な裏作法で作ることができる半導体
酵素センサを得ることを目的とする。
ので、ポリビニルピロリドンと’ + 5−ビス(J−
7ジドーコ′−スルホベンザル)シクロペンタノンナト
リウム塩を含む水溶性感光樹脂を用いて、固定化酵素膜
を水素イオン感応性電界効果型トランジスタ(pH−工
5FET)のイオン感応面圧直接形成し、小型化が容易
で、高感度かつ簡便な裏作法で作ることができる半導体
酵素センサを得ることを目的とする。
また、この発明の別の発明は、上記目的に加えて、固定
化酵素膜を複数のイオン感応性電界効果型トランジスタ
I’■5FET)のイオン感応面に直接形成し、マルチ
センナ化が容易で、高感度かつ簡便な製作法で作ること
ができるマルチ酵素センサを得ることを目的とする。
化酵素膜を複数のイオン感応性電界効果型トランジスタ
I’■5FET)のイオン感応面に直接形成し、マルチ
センナ化が容易で、高感度かつ簡便な製作法で作ること
ができるマルチ酵素センサを得ることを目的とする。
この発明に係る半導体酵素センサは、ポリビニルピロリ
ドンとコツS−ビス(ul−アジド−j−スルホベンザ
ル)シクロペンタノンナトリウム塩とを含む水溶性感光
樹脂を用いてイオン感応面に固定化酵素膜が結合された
水素イオン感光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
たものである。
ドンとコツS−ビス(ul−アジド−j−スルホベンザ
ル)シクロペンタノンナトリウム塩とを含む水溶性感光
樹脂を用いてイオン感応面に固定化酵素膜が結合された
水素イオン感光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
たものである。
また、この発明の別の発明に係るマルチ酵素センサは、
ポリビニルピロリドンと2,5−ビス(&’−7ジドー
2′スルホベンザル)シクロペンタノンナトリウム塩と
を含む水溶性感光樹脂を用いて固定化酵素膜が結合され
る酵素センサであって、複数個のイオン感応性電界効果
型トランジスタのそれぞれのイオン感応面に異なる種類
の固定化酵素膜が結合されたイオン感応性電界効果型ト
ランジスタと、上記固定化酵素膜が結合されていないイ
オン感応性電界効果型トランジスタと、参照電極とを備
えたものである。
ポリビニルピロリドンと2,5−ビス(&’−7ジドー
2′スルホベンザル)シクロペンタノンナトリウム塩と
を含む水溶性感光樹脂を用いて固定化酵素膜が結合され
る酵素センサであって、複数個のイオン感応性電界効果
型トランジスタのそれぞれのイオン感応面に異なる種類
の固定化酵素膜が結合されたイオン感応性電界効果型ト
ランジスタと、上記固定化酵素膜が結合されていないイ
オン感応性電界効果型トランジスタと、参照電極とを備
えたものである。
この発明においては、ポリビニルピロリドンとs、s−
ビス(ψ′−アジドーλ′−スルホベンザル)シクロペ
ンタノンナトリウム塩とを含む水溶性感光樹脂を用いて
pH−工5FET上に固定化酵素膜が直接結合されるの
で、小型化が容易でかつ製作法が簡便であり、さらに十
分な寿命を有する半導体酵素センサが得られる。
ビス(ψ′−アジドーλ′−スルホベンザル)シクロペ
ンタノンナトリウム塩とを含む水溶性感光樹脂を用いて
pH−工5FET上に固定化酵素膜が直接結合されるの
で、小型化が容易でかつ製作法が簡便であり、さらに十
分な寿命を有する半導体酵素センサが得られる。
この発明の別の発明においては、上記水溶性感光樹脂を
用いて複数のl5FET上に固定化#素膜が直接結合さ
れるので、十分な寿命を有するマルチ酵素センナが容易
かつ簡便に製作することができる。
用いて複数のl5FET上に固定化#素膜が直接結合さ
れるので、十分な寿命を有するマルチ酵素センナが容易
かつ簡便に製作することができる。
直接塗布、硬化することにより結合でき、また、フォト
リソグラフィー技術によりpH−l5FETのイオン感
応面にパターニングすることができる。
リソグラフィー技術によりpH−l5FETのイオン感
応面にパターニングすることができる。
この技術によってマルチ酵素センサが容易に得られる。
この発明では、非常に小さい(数ミリ程度)pH−IS
FETを用い、そのイオン感応面に限定して固定化酵素
膜を結合石せるので、水溶性感光樹脂を用いて光照射箇
所を限定することにより、必要な場所のみに固定化酵素
膜Y結合させることが可能である。
FETを用い、そのイオン感応面に限定して固定化酵素
膜を結合石せるので、水溶性感光樹脂を用いて光照射箇
所を限定することにより、必要な場所のみに固定化酵素
膜Y結合させることが可能である。
この発明は、複数のl5FETを有する半導体素子上の
各l5FET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結合させることニヨって、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得るこ
とができる。このマルチ酵素センサは、独立の酵素セン
サ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センサとす
ることも可能である。
各l5FET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結合させることニヨって、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得るこ
とができる。このマルチ酵素センサは、独立の酵素セン
サ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センサとす
ることも可能である。
また、上記半導体酵素センサ又はマルチ酵素センサの固
定化酵素膜乞形成する際、酵素と午血渭アルブミンが混
入された水溶性感光樹脂を7)H−ISFET又はl5
FET上に塗布、イ便化して固定化酵素膜を結合した後
、グルタルアルデヒド水浴液で処理することにより、固
定化酵素膜中のたん白’u′ff相互架橋する化学架橋
によって、固定化酵素膜の機械的強度を高めることがで
きる。
定化酵素膜乞形成する際、酵素と午血渭アルブミンが混
入された水溶性感光樹脂を7)H−ISFET又はl5
FET上に塗布、イ便化して固定化酵素膜を結合した後
、グルタルアルデヒド水浴液で処理することにより、固
定化酵素膜中のたん白’u′ff相互架橋する化学架橋
によって、固定化酵素膜の機械的強度を高めることがで
きる。
次に、この発明による半導体酵素センサを図によって説
明する。
明する。
第1図はこの発明による酵素センサのり1視図であり、
第3図は第1図の酵素センサの下地1f極としたpH−
l5FET素子の斜視図である。これらの図において、
下地電極であるpH−l5FET素子(11はソース(
コ)及び(す)、ドレイン(,71及び(sl、(擬似
)参照電極(6)、及びリード線(ワ)を備える。この
pH−l5FET素子[1)は、ソース(2)とトンイ
ン(,71からなる1個のpH−l5FET(Al、ソ
ース(ul及びドレイン(5)からなるもう1個のp)
I−ISFETfBl並びに参照電極(61から構成さ
れる複合型pH−l5FET素子である。この素子は通
常の金属酸化置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。ここで参照11t極(6)は例えば金
の蒸着膜である。pH−l5F”ET(Al及びT)H
−I S FETrB)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
ン間に一定電流を流すために必要なソース電圧を測定す
ることによって、溶液中のpH(水素イオン濃度)を測
定することが可能である。
第3図は第1図の酵素センサの下地1f極としたpH−
l5FET素子の斜視図である。これらの図において、
下地電極であるpH−l5FET素子(11はソース(
コ)及び(す)、ドレイン(,71及び(sl、(擬似
)参照電極(6)、及びリード線(ワ)を備える。この
pH−l5FET素子[1)は、ソース(2)とトンイ
ン(,71からなる1個のpH−l5FET(Al、ソ
ース(ul及びドレイン(5)からなるもう1個のp)
I−ISFETfBl並びに参照電極(61から構成さ
れる複合型pH−l5FET素子である。この素子は通
常の金属酸化置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。ここで参照11t極(6)は例えば金
の蒸着膜である。pH−l5F”ET(Al及びT)H
−I S FETrB)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
ン間に一定電流を流すために必要なソース電圧を測定す
ることによって、溶液中のpH(水素イオン濃度)を測
定することが可能である。
次に、pH−l5FET快1の第1図中(g+の部分に
、基質との反応により水素イオン濃度の変化を伴う酵素
を固定化した膜を結合し、もう一方のpH−I S F
E T fBlにはそれを結合しない方式で酵素セン
サを製作する。試料溶液中に酵素と反応する基質があれ
ば固定化酵素膜内のpHは、固定化酵素膜F)fxいp
H−l5FET(Blでモニターされる試料溶液自体の
pHと差?生じることになる。従って酵素センサは、コ
個のpH−l5FET(Al及び(Bl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−l5FET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。
、基質との反応により水素イオン濃度の変化を伴う酵素
を固定化した膜を結合し、もう一方のpH−I S F
E T fBlにはそれを結合しない方式で酵素セン
サを製作する。試料溶液中に酵素と反応する基質があれ
ば固定化酵素膜内のpHは、固定化酵素膜F)fxいp
H−l5FET(Blでモニターされる試料溶液自体の
pHと差?生じることになる。従って酵素センサは、コ
個のpH−l5FET(Al及び(Bl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−l5FET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。
第2図はこの発明の別の発明によるマルチ酵素センサの
斜視図であり、(/A)はISF’B’l’素子。
斜視図であり、(/A)はISF’B’l’素子。
(qlはソース(2)及びドレイン(3)上に形成され
た固定化酵素膜、(lユ)はソース(tp)及びドレイ
ン(ti)上に形成された固定化酵素膜である。このマ
ルチ酵素センサは上記の半導体酵素セ/すと同様に作成
することができる。複数の固定化酵素膜に対応して複数
の種類の基質濃度を測定することができる。
た固定化酵素膜、(lユ)はソース(tp)及びドレイ
ン(ti)上に形成された固定化酵素膜である。このマ
ルチ酵素センサは上記の半導体酵素セ/すと同様に作成
することができる。複数の固定化酵素膜に対応して複数
の種類の基質濃度を測定することができる。
以下、実施例に基づきこの発明を説明する。
実施例 1
分子量約36万のポリビニルピロリドンのlO重t%水
溶液に、2.5−ビス(q′−アジドーー′−スルホベ
ンザル)シクロペンタノンナトリウム塩(東京応化工業
株式会社製)をポリビニルピロリドンに対して10%程
度溶かした溶液を調製した。この水溶液O,コdir(
グルコースオキシダーゼコigを溶解し、均一な溶液と
した。このようにして得られた酵素・水溶性感光樹脂混
合水溶液を。
溶液に、2.5−ビス(q′−アジドーー′−スルホベ
ンザル)シクロペンタノンナトリウム塩(東京応化工業
株式会社製)をポリビニルピロリドンに対して10%程
度溶かした溶液を調製した。この水溶液O,コdir(
グルコースオキシダーゼコigを溶解し、均一な溶液と
した。このようにして得られた酵素・水溶性感光樹脂混
合水溶液を。
第1図中<g’rに示す部分、すなわち、ソース(2)
とドレイン(3)からなるpH−l5FETのチャンネ
ル部分であるイオン感応面を覆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させた。そ
の後、stowの超高圧水銀灯を用い、酵素・水溶性感
光樹脂混合物にコ分間光照射して、グルコースオキシダ
ーゼ固定化酵素膜を形成した。
とドレイン(3)からなるpH−l5FETのチャンネ
ル部分であるイオン感応面を覆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させた。そ
の後、stowの超高圧水銀灯を用い、酵素・水溶性感
光樹脂混合物にコ分間光照射して、グルコースオキシダ
ーゼ固定化酵素膜を形成した。
実施例 λ
実施例tで述べたtO重量%の感光性樹脂水溶液O,コ
dに、コ0119のグルコースオキシダーゼと/Qm9
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7と同様に、第1図で示したようにソース(2
)とドレイン(3)から成るpH−l5FETのイオン
感応面上に固定化酵素膜tr)を成膜した。
dに、コ0119のグルコースオキシダーゼと/Qm9
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7と同様に、第1図で示したようにソース(2
)とドレイン(3)から成るpH−l5FETのイオン
感応面上に固定化酵素膜tr)を成膜した。
次に、この固定化酵素膜+gl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酵素膜な70
分間浸漬し、たん白質分子間を化学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酵素膜良を緩
衝液で洗浄し、さらに、残存するグルタルアルデヒドを
除くために0,1Mのグリシン水溶液に15分間浸漬し
、次いで、緩衝液で洗浄した。
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酵素膜な70
分間浸漬し、たん白質分子間を化学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酵素膜良を緩
衝液で洗浄し、さらに、残存するグルタルアルデヒドを
除くために0,1Mのグリシン水溶液に15分間浸漬し
、次いで、緩衝液で洗浄した。
以上のようにして作製したグルコースセンサの応答特性
を、0.OIM酢酸緩mW(pHs、s)を用いてグル
コース濃度0− y、jmMの範囲で検討した。
を、0.OIM酢酸緩mW(pHs、s)を用いてグル
コース濃度0− y、jmMの範囲で検討した。
第弘図にグルコース濃度t)7rnMにおける本例グル
コースセンサの応答曲線を図示する。図中、矢印は試料
注入点である。第5図はこのグルコースセンサの検量線
を示す。第q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5図の曲線かられかるよ
うIC0−t、7rnMの範囲のグルコース濃度に対し
て直線応答する。また、とのセンサの寿命は60日間と
十分長いものであった。
コースセンサの応答曲線を図示する。図中、矢印は試料
注入点である。第5図はこのグルコースセンサの検量線
を示す。第q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5図の曲線かられかるよ
うIC0−t、7rnMの範囲のグルコース濃度に対し
て直線応答する。また、とのセンサの寿命は60日間と
十分長いものであった。
実施例 3
実施例1で述べた70重量%の水溶性感光樹脂7)[液
0.2 yJに、コ叩のグルコースオキシダーゼを加え
均一な溶液とした。この溶液を実施例/と同様に、第1
図で示したよう和ソース(ユ1とドレイン(3)からな
る、、H−工5FETのイオン感応面を覆うように塗布
し、スピナーを用いて酵素−水溶性感光樹脂混合物を均
一な膜にするとともに乾燥させた。次いで、第6図の(
テ)に示した部分にのみ光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
定化酵素膜を形成した。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。
0.2 yJに、コ叩のグルコースオキシダーゼを加え
均一な溶液とした。この溶液を実施例/と同様に、第1
図で示したよう和ソース(ユ1とドレイン(3)からな
る、、H−工5FETのイオン感応面を覆うように塗布
し、スピナーを用いて酵素−水溶性感光樹脂混合物を均
一な膜にするとともに乾燥させた。次いで、第6図の(
テ)に示した部分にのみ光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
定化酵素膜を形成した。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。
実施例 q
実施例Iで述べた10重t%の水溶性感光樹脂水溶液θ
、2tlに、コθ■のグルコースオキシダーゼとIQ1
19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1図で示したようにソース(
=1とドレイン(、?+からなるpH−工5FETのイ
オン感応面を積うように塗布し、スピナーを用いて酵素
・水溶液感光樹脂混合物を均一な膜とするとともに乾燥
させた。次いで、実施例Jと同様な方法でグルコースオ
キシダーゼ固定化酵素膜を形成した後、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酵
素膜を10分間浸漬し、たん白質分子間を化学結合によ
り相互架橋した。このグルコースオキシダーゼ固定化酵
素膜を緩衝液で洗浄し、さらに残存するグルタルアルデ
ヒドを除くために、0. / Mのグリシン水溶液にt
S分間浸漬した。次いで、このグルコースセンサを緩衝
液で洗浄した。
、2tlに、コθ■のグルコースオキシダーゼとIQ1
19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1図で示したようにソース(
=1とドレイン(、?+からなるpH−工5FETのイ
オン感応面を積うように塗布し、スピナーを用いて酵素
・水溶液感光樹脂混合物を均一な膜とするとともに乾燥
させた。次いで、実施例Jと同様な方法でグルコースオ
キシダーゼ固定化酵素膜を形成した後、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酵
素膜を10分間浸漬し、たん白質分子間を化学結合によ
り相互架橋した。このグルコースオキシダーゼ固定化酵
素膜を緩衝液で洗浄し、さらに残存するグルタルアルデ
ヒドを除くために、0. / Mのグリシン水溶液にt
S分間浸漬した。次いで、このグルコースセンサを緩衝
液で洗浄した。
実施例 S
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、中性
脂質検出の目的でリパ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、中性
脂質検出の目的でリパーゼをそれぞれ酵素として用いた
。
実施例1で述べたtO重量%の水溶性感光樹脂水溶液0
.2−に対し、リバーゼコy1gを溶解した。
.2−に対し、リバーゼコy1gを溶解した。
この溶液をl8FE’r素子上に塗布し、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2図の(9
)の部分にのみ光を照射できるマスクを入れた賂光装悌
ζで1分間妬光することにより、(9)の部分のみ樹脂
を光硬化させた。(9)の部分以外の酵素水溶性感光樹
脂混合物を緩衝液にて溶解して除いた。
いて成膜するとともに乾燥した。この膜に第2図の(9
)の部分にのみ光を照射できるマスクを入れた賂光装悌
ζで1分間妬光することにより、(9)の部分のみ樹脂
を光硬化させた。(9)の部分以外の酵素水溶性感光樹
脂混合物を緩衝液にて溶解して除いた。
同様の操作をグルコースオキシダーゼについて行ない、
第2図の(12)の部分にグルコースオキシダーゼ固定
化酵素膜を結合した。
第2図の(12)の部分にグルコースオキシダーゼ固定
化酵素膜を結合した。
実施例 6
実施例1で述べたlO重t%の水溶性感光樹脂水浴液0
.2 atに対し、リパーゼ1389及び牛血清アルブ
ミンi0’aりを溶解した。この溶液をpH−l5FE
T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。この膜に第二図の(ワ)の部分のみ光を照射し、
λ分間紫外線絡光することにより、Tqlの部分のみ樹
脂を光硬化させた。(qlの部分以外の膜は水溶液にて
溶解して除いた。同様の操作を実施例コと同様な組成を
持つグルコースオキシダーゼを含んだ水溶性感光樹脂水
溶液を用いて行ない、第2図の(lユ)の部分にグルコ
ースオキシダーゼ固定化酵素膜を残した。得られた両固
定化酵素膜を2り%グルタルアルデヒド溶液にIQ分間
浸漬し、それぞれの固定化酵素膜中にあるたん白質間を
化学結合により相互架橋した。これらの固定化酵素膜を
緩衝液で洗浄し、さらに、残存するグルタルアルデヒド
を除くために、0.1Mグリシン水溶液に75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。
.2 atに対し、リパーゼ1389及び牛血清アルブ
ミンi0’aりを溶解した。この溶液をpH−l5FE
T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。この膜に第二図の(ワ)の部分のみ光を照射し、
λ分間紫外線絡光することにより、Tqlの部分のみ樹
脂を光硬化させた。(qlの部分以外の膜は水溶液にて
溶解して除いた。同様の操作を実施例コと同様な組成を
持つグルコースオキシダーゼを含んだ水溶性感光樹脂水
溶液を用いて行ない、第2図の(lユ)の部分にグルコ
ースオキシダーゼ固定化酵素膜を残した。得られた両固
定化酵素膜を2り%グルタルアルデヒド溶液にIQ分間
浸漬し、それぞれの固定化酵素膜中にあるたん白質間を
化学結合により相互架橋した。これらの固定化酵素膜を
緩衝液で洗浄し、さらに、残存するグルタルアルデヒド
を除くために、0.1Mグリシン水溶液に75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、この実施例のマルチ酵素センサの応答について述
べる。第7図は、このマルチ酵素センサの出力の例であ
る。図中、矢印は試料注入点である。出力はグルコース
t、/、?mM及びトリオレイン、7 mMを含む20
11Mトリス−マレイン酸緩衝′g!(pH7)を試料
としたときのものである。図中、曲#AはIJ ハーゼ
固定化酵素膜を有するpH−工S FETと固定化酵素
膜のないpH−l5FETの差動出力を示している。ト
リオレインは、リパーゼによる下記(2)式の反応によ
りオレイン酸に加水分解され、固定化酵素膜内のpE(
−が低下するので、曲線Aのような出力が得られる。
べる。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。出力はグルコース
t、/、?mM及びトリオレイン、7 mMを含む20
11Mトリス−マレイン酸緩衝′g!(pH7)を試料
としたときのものである。図中、曲#AはIJ ハーゼ
固定化酵素膜を有するpH−工S FETと固定化酵素
膜のないpH−l5FETの差動出力を示している。ト
リオレインは、リパーゼによる下記(2)式の反応によ
りオレイン酸に加水分解され、固定化酵素膜内のpE(
−が低下するので、曲線Aのような出力が得られる。
CHOCOC17H33+JHsO→CHOH+、?C
/7HJ7COQHI CHaOCOCnHay CHaOHL
21一方、図中曲線Bはグルコースオキシダーゼ固定化
酵素膜を有するpH−l5FETと固定化酵素膜のない
pH−工5FET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(ハで示されるように、酸性物質で
あるグルコン酸に変化し、固定化酵素膜内のpHが低下
するので1曲線Bのような出力が得られる。
/7HJ7COQHI CHaOCOCnHay CHaOHL
21一方、図中曲線Bはグルコースオキシダーゼ固定化
酵素膜を有するpH−l5FETと固定化酵素膜のない
pH−工5FET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(ハで示されるように、酸性物質で
あるグルコン酸に変化し、固定化酵素膜内のpHが低下
するので1曲線Bのような出力が得られる。
このマルチ酵素センナは、グルコース濃度0〜J m
M s トリオレイン濃度0〜u mMの範囲で測定可
能であった。
M s トリオレイン濃度0〜u mMの範囲で測定可
能であった。
なお、上記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、
銀番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リパーゼを用いた
例を示したが、他種の酵素を用いて種々の基質に感応す
る半導体酵素センナやマルチ酵素センサとすることがで
きる。
金属薄膜よりなる擬似参照電圧を用いた例を示したが、
銀番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リパーゼを用いた
例を示したが、他種の酵素を用いて種々の基質に感応す
る半導体酵素センナやマルチ酵素センサとすることがで
きる。
この発明は以上説明したとおり、ポリビニルピロリドン
と2,5−ビス(q′−アジドーユ′−スルホベンザル
)シクロペンタノンナトリウム塩を含む水溶性感光樹脂
を用いて固定化酵素膜がイオン感応面に結合された水素
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
とにより。
と2,5−ビス(q′−アジドーユ′−スルホベンザル
)シクロペンタノンナトリウム塩を含む水溶性感光樹脂
を用いて固定化酵素膜がイオン感応面に結合された水素
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
とにより。
小型化が容易でかつ製作法が簡便であり、さらに十分な
寿命を有する半導体酵素センサが得られる効果がある。
寿命を有する半導体酵素センサが得られる効果がある。
また、この発明の別の発明は、ポリビニルピロリドンと
2.S−ビス(l′−アジドーー′−スルホベンザル)
シクロペンタノンナトリウム塩を含む水溶性感光樹脂を
用いて固定化酵素膜が結合される酵素センサであって、
複数個のイオン感応性電界効果型トランジスタのそれぞ
れのイオン感応面に異なる種類の固定化酵素膜が結合さ
れたイオン感応性電界効果型トランジスタと、上記固定
化酵素膜が結合されてい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により。
2.S−ビス(l′−アジドーー′−スルホベンザル)
シクロペンタノンナトリウム塩を含む水溶性感光樹脂を
用いて固定化酵素膜が結合される酵素センサであって、
複数個のイオン感応性電界効果型トランジスタのそれぞ
れのイオン感応面に異なる種類の固定化酵素膜が結合さ
れたイオン感応性電界効果型トランジスタと、上記固定
化酵素膜が結合されてい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により。
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
得ることができ、さらに、個別の酵素センサからの出力
をセンナ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セン
サとすることもできる効果がある。
得ることができ、さらに、個別の酵素センサからの出力
をセンナ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セン
サとすることもできる効果がある。
また、上記半導体酵素センサ及びマルチ酵素センサの固
定化酵素膜を形成する際、牛血清アルブミンを含む固定
化酵素膜をグルタルアルデヒド水溶液で処理することに
より、化学架橋によって固定化酵素膜の機械的強度を高
めることができる効果がある。
定化酵素膜を形成する際、牛血清アルブミンを含む固定
化酵素膜をグルタルアルデヒド水溶液で処理することに
より、化学架橋によって固定化酵素膜の機械的強度を高
めることができる効果がある。
第1図はこの発明による半導体酵素センサの斜視図、第
一図はこの発明の別の発明によるマルチ酵素センサの斜
視図、第3図は第1図の半導体酵素センサの下地電極で
あるpH−l5FET素子の斜視図、第ψ図は第1図の
半導体センサの応答曲線を示す線図、第5図は実施例コ
におけるグルコースセンサの検t−線を示す線図、第6
図は実施例3におけるグルコースセンサの斜視図、第7
図は第一図のマルチ酵素センサの応答曲線を示す線図で
ある。 図において、(1)はpH−l5FET素子、(/A)
は工5FET素子、(コl、(<(1,(lθ)はソー
ス、(Jl 、 Isl 。 (ti)はドレイン、(6)は参照電極、(7)はリー
ド線、(t ) + (/ 2 )はグルコースオキシ
ダーゼ固定化酵素膜、(?)はリパーゼ固定化酵素膜で
ある。 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。 P−″ ぐ い [F] の への 糾す 出力(mV) デ几フース濃度(mM) 巴 77 (mV) 手続補正書(自発) 昭和61キ 3υ19日
一図はこの発明の別の発明によるマルチ酵素センサの斜
視図、第3図は第1図の半導体酵素センサの下地電極で
あるpH−l5FET素子の斜視図、第ψ図は第1図の
半導体センサの応答曲線を示す線図、第5図は実施例コ
におけるグルコースセンサの検t−線を示す線図、第6
図は実施例3におけるグルコースセンサの斜視図、第7
図は第一図のマルチ酵素センサの応答曲線を示す線図で
ある。 図において、(1)はpH−l5FET素子、(/A)
は工5FET素子、(コl、(<(1,(lθ)はソー
ス、(Jl 、 Isl 。 (ti)はドレイン、(6)は参照電極、(7)はリー
ド線、(t ) + (/ 2 )はグルコースオキシ
ダーゼ固定化酵素膜、(?)はリパーゼ固定化酵素膜で
ある。 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。 P−″ ぐ い [F] の への 糾す 出力(mV) デ几フース濃度(mM) 巴 77 (mV) 手続補正書(自発) 昭和61キ 3υ19日
Claims (8)
- (1)ポリビニルピロリドンと2,5−ビス(4′−ア
ジド−2′−スルホベンザル)シクロペンタノンナトリ
ウム塩とを含む水溶性感光樹脂を用いてイオン感応面に
固定化酵素膜が結合され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半導体酵
素センサ。 - (2)固定化酵素膜が、酵素とポリビニルピロリドンと
2,5−ビス(4′−アジド−2′−スルホベンザル)
シクロペンタノンナトリウム塩とを含む水溶性感光樹脂
水溶液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、硬化され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)固定化酵素膜が、酵素と牛血清アルブミンとポリ
ビニルピロリドンと2,5−ビス(4′−アジド−2′
−スルホベンザル)シクロペンタノンナトリウム塩とを
含む水溶性感光樹脂水溶液を水素イオン感応性電界効果
型トランジスタ上に塗布し、塗布した水溶性感光樹脂を
紫外線で硬化後グルタルアルデヒド水溶液に浸漬するこ
とによる化学架橋で機械的強度を高めたものである特許
請求の範囲第1項記載の半導体酵素センサ。 - (4)固定化酵素膜が、フォトリソ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
感応面にパターニングされたものである特許請求の範囲
第1項から第3項のいずれかに記載の半導体酵素センサ
。 - (5)ポリビニルピロリドンと2,5−ビス(4′−ア
ジド−2′−スルホベンザル)シクロペンタノンナトリ
ウム塩とを含む水溶性感光樹脂を用いて固定化酵素膜が
結合される酵素センサであつて、複数個のイオン感応性
電界効果型トランジスタのそれぞれのイオン感応面に異
なる種類の固定化酵素膜が結合されたイオン感応性電界
効果型トランジスタと、上記固定化酵素膜が結合されて
い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。 - (6)固定化酵素膜が、酵素とポリビニルピロリドンと
2,5−ビス(4′−アジド−2′−スルホベンザル)
シクロペンタノンナトリウム塩とを含む水溶性感光樹脂
水溶液を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、硬化されたものである特許請求の範
囲第5項記載のマルチ酵素センサ。 - (7)固定化酵素膜が、酵素と牛血清アルブミンとポリ
ビニルピロリドンと2,5−ビス(4′−アジド−2′
−スルホベンザル)シクロペンタノンナトリウム塩とを
含む水溶性感光樹脂水溶液をイオン感応性電界効果型ト
ランジスタ上に塗布し、塗布された水溶性感光樹脂を紫
外線で硬化後グルタルアルデヒド水溶液に浸漬すること
による化学架橋で機械的強度を高めたものである特許請
求の範囲第5項記載のマルチ酵素センサ。 - (8)固定化酵素膜が、フォトリソグラフィー技術を用
いてイオン感応性電界効果型トランジスタのイオン感応
面にパターニングされたものである特許請求の範囲第5
項から第7項のいずれかに記載のマルチ酵素センサ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61013902A JPS62172255A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 半導体酵素センサ |
US06/942,797 US4894339A (en) | 1985-12-18 | 1986-12-17 | Immobilized enzyme membrane for a semiconductor sensor |
EP86309931A EP0228259B1 (en) | 1985-12-18 | 1986-12-18 | Enzyme immobilized membrane for a semiconductor sensor and method for producing same |
DE8686309931T DE3687790T2 (de) | 1985-12-18 | 1986-12-18 | Immobilisierte enzym-membrane fuer einen halbleiterdetektor und deren herstellungsverfahren. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61013902A JPS62172255A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 半導体酵素センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62172255A true JPS62172255A (ja) | 1987-07-29 |
Family
ID=11846103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61013902A Pending JPS62172255A (ja) | 1985-12-18 | 1986-01-27 | 半導体酵素センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62172255A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6258254B1 (en) | 1997-07-28 | 2001-07-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biosensor |
JP2006242900A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | センサユニット及び反応場セルユニット並びに分析装置 |
-
1986
- 1986-01-27 JP JP61013902A patent/JPS62172255A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6258254B1 (en) | 1997-07-28 | 2001-07-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biosensor |
JP2006242900A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | センサユニット及び反応場セルユニット並びに分析装置 |
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