JPS63128252A - バイオセンサ - Google Patents

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 ２、　　。

本発明は、種々の微量の生体試料中の特定成分について
、試料液を希釈することなく迅速かつ簡易に定量するこ
とのできるバイオセンサに関する。

従来の技術 従来、血液などの生体試料中の特定成分について、試料
液の希釈や攪拌などの操作を行うことなく高精度に定量
する方式としては、第２図に示す様なバイオセンサが提
案されている（例えば、特開昭５９−１６６８５２号公
報）。このバイオセンサは、絶縁基板１３にリード１４
．１５をそれぞれ有する白金などからなる測定極１６お
よび対極１７を埋設し、これらの電極系の露出部分を酸
化還元酵素および電子受容体を担持した多孔体１８で覆
ったものである。試料液を多孔体１８上へ滴下すると、
試料液に多孔体中の酸化還元酵素と電子受容体が溶解し
、試料液中の基質との間で酵素反応が進行し電子受容体
が還元される。酵素反応終了後、この還元された電子受
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求める。

発明が解決しようとする問題点 この様な従来の構成では、多孔体については、測定毎に
取り替えることにより簡易に測定に供することができる
が、電極系については洗浄等の操作が必要である。一方
電極系をも含めて測定毎の使い棄てが可能となれば、測
定操作上、極めて簡易になるものの、白金等の電極材料
や構成等の面から、非常に高価なものにならざるを得な
い。

本発明はこれらの点について種々検討の結果、電極系と
多孔体を一体化することにょシ、生体試料中の特定成分
を極めて容易に迅速かつ高精度に定量することのできる
安価なディスポーザブルタイプのバイオセンサを提供す
るものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、絶縁性の基板に少
なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、酵素と電
子受容体と試料液を反応させ、前記反応に際しての物質
濃度変化を電気化学的に前記電極系で検知し、試料液中
の基質濃度を測定するバイオセンサにおいて、前記電極
系と多孔体膜からなる濾過層および少なくとも酵素を担
持した反応層を支持枠で保持した測定チップを水溶性の
材料により空間部を形成して一体化したものである。

作　　用 本発明によれば、電極系をも含めたディスポーザブルタ
イプのバイオセンサを構成することができ、試料液を多
孔体に添加することにより、極めて容易に基質濃度を測
定することができる。

しかも、水溶性の材料で一体化したことにより、非常に
早く反応液が電極表面に達し設けられた空間部に満たさ
れ迅速に測定することが可能となり、しかも測定チップ
の影響が空間部によシ除去され測定精度が向上した。

実施例 バイオセンサの一例として、グルコースセンサについて
説明する。第１図は、グルコースセンサの一実施例につ
いて示したもので、構成部分の分解図である。ポリエチ
レンテレフタレートからなる絶縁性の基板１に、スクリ
ーン印刷により導電６　′・−ノ 性力−ボンペーストを印刷し、加熱乾燥することによシ
、対極２、測定極３、参照極４からなる電極系を形成す
る。次に、電極系を部分的に覆す各々の電極の電気化学
的に作用する部分２／　、　３／　、　、ｓ／（各１−
）を残す様に、絶縁性ペーストを前記同様に印刷し、加
熱処理して絶縁層５を形成する。

電極系の上部に１μｍの孔径を有するポリカーボネート
膜からなる濾過層６を、保持枠７に固定し、さらにグル
コースオキシダーゼとフェリシアン化カリウムを担持し
た反応層８およびセルロース不織布からなる試料添加層
９を保持枠７の穴の中に設置し開孔部を有する樹脂製カ
バー１０を接着した測定用チップ１１を水溶性両面接着
テープ（厚さ１６０μｍ）１２によりセットして一体化
する。

上記センサに血液を添加すると、血液は試料添加層９で
すみやかに拡がり、反応層８に担持されたグルコースオ
キシダーゼとフェリシアン化カリウムの溶解と反応が進
行しつつ、ｐ渦層６で赤血球などが沖過され、加液のみ
が水溶性両面接着テープ１２との接着部より電極系上に
満たされる。

６　ペーノ 反応は血液中のグルコースがグルコースオキシダーゼの
作用によりフェリシアン化カリウムと反応してグルコー
スの濃度に応じたフェロシアン化カリウムが生成する。

参照極を基準にして７００ｍＶのパルス電圧を印加する
と、生成したフェロシアン化カリウム濃度に比例した酸
化電流が得られ、この電流値は基質であるグルコース濃
度に対応する。

血液を滴下すると１０秒ぐらいで炉液が電極上まで浸透
し、すみやかに濾過膜と電極の空間部を満たした。滴下
２分後にパルス電圧を印加すると非常に再現性のよい応
答が得られた。

不溶性の両面接着テープを用いると粘着層の所　　、で
液がとまシミ極部へ反応液が供給できなかった。

そのため、電極部へ液を供給するためにレーヨン不織布
などを用いる必要があった。レーヨン不織布を設置する
ことにより毛細管現象を利用して液を電極まで供給でき
たが、浸透時間が３０秒ぐらいかかシ、レーヨン繊維が
電極表面に接触して反応面積を変えたシ、気泡の発生を
おこすため、再７　べ−７ 現性の良い応答が得られなかった。

水溶性の両面接着テープは液がくると粘着層が溶解して
濡れるため、すみやかにＦ液を電極上に供給するので、
−か所だけ水溶性にしてあとは不溶性の両面接着テープ
にすると水溶性の所から液が供給されるので液を一方向
に流すことによシ流過層と電極の空間部に気泡が残るの
を防ぐことができた。水溶性の両面接着テープのかわシ
に、ゼラチンを用いて一体化しても血液の流過はずみや
かに行なえたが、一定の空間部（特に流過層と電極表面
の距Ｍ）を保つのが困難で作成しにくかった。電極表面
と流過膜の距離が１５０μｍあれば測定の際の電流分布
に影響を受けにくく精度よく測定できた。

なお、バイオセンサにおける一体化の方法としては、実
施例に示した枠体、カバーなどの形や組み合わせに限定
されるものではない。

一方、前記実施例においては、電極系として３電極刃式
の場合について述べたが、対極と測定極からなる２電極
刃式でも測定は可能である。

多孔体８に担持させる電子受容体としては、前記実施例
で用いたフェリシアン化カリウムが安定に反応するので
適しているが、ｐ−ベンゾキノンを使えば、反応速度が
早いので高速化に適している。又、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、フェナジ
ンメトサルフェート、β−ナフトキノン４−スルホン酸
カリウムなども使用できる。

なお、上記実施例におけるセンサはグルコ一スに限らｆ
、アルコールセンサやコレステロールセンサなど、酸化
還元酵素の関与する系に用いることができる。酸化還元
酵素としてはグルコースオキシダーゼを用いたが、他の
酵素、たとえばアルコールオキシダーゼ、キサンチンオ
キシダーゼ。

コレステロールオキシダーゼ等も用いることができる。

発明の効果 本発明のバイオセンサは、絶縁性の基板上の電極系と酸
化還元酵素と電子受容体を担持した多孔体を水溶性の両
面接着テープを用いて一体化する９　ページ ことによシ、極めて容易に生体試料中の基質濃度を測定
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるバイオセンサの分解斜
視図、第２図は従来例のバイオセンサの縦断面図である
。 １・・・・・・基板、２・・・・・・対極、３・・・・
・・測定極、４・・・・・・参照極、５・・・・・・絶
縁層、６・・・・・・濾過層、７・・・・・・保持枠、
８・・・・・・反応層、９・・・・・・試料添加層、１
０・・・・・・カバー、１１・・・・・・測定チップ、
１２・・・・・・水溶性両面接着テープ、１３・・・・
・・基板、１４．１５・・・・・・リード、１６・・・
・・・測定極、１７・・・・・・対極、１８・・・・・
・多孔体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも測定極と対極からなる電極系を設けた
   絶縁性の基板と、多孔体膜からなるろ過層および少なく
   とも酸化還元酵素を含む反応層を支持枠で保持した測定
   チップとを水溶性材料を含む接着層で一体化したことを
   特徴とするバイオセンサ。
2. （２）接着層はゼラチンを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のバイオセンサ。
3. （３）反応層の上に試料を含浸する試料添加層を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載のバイオセンサ。
4. （４）ろ過層はポリカーボネート膜であり、反応層は少
   なくともグリコースオキシダーゼとフェリシアン化カリ
   ウムを担持することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のバイオセンサ。