JPS63139245A - バイオセンサ - Google Patents
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- JPS63139245A JPS63139245A JP61286338A JP28633886A JPS63139245A JP S63139245 A JPS63139245 A JP S63139245A JP 61286338 A JP61286338 A JP 61286338A JP 28633886 A JP28633886 A JP 28633886A JP S63139245 A JPS63139245 A JP S63139245A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
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、種々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ものである。
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ものである。
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なうことなく高精度に定
量する方式としては、第３図に示すようなバイオセンサ
が提案されている。このバイオセンサは、絶縁性基板１
２にカーボンからなる測定極１０′と対極１１′および
参照極９′とそれぞれのリード部９，１０．１１をスク
リーン印刷により形成し、電極上に液だめを設けるため
に矩形状の保持枠６と液を導入して保持するだめの多孔
体７を設け、さらにこれらの電極部の露出部に、測定妨
害物質を濾別するだめの濾過膜６と、酸化還元酵素およ
び前記酵素と共役する電子受容体を含有する反応層３と
、試料液を迅速かつ均一に分散させるための展開層２を
積層配置し、これらの層を保持するための保持枠１，４
で基板１２の上面を覆ったものである。
液の希釈や攪拌などの操作を行なうことなく高精度に定
量する方式としては、第３図に示すようなバイオセンサ
が提案されている。このバイオセンサは、絶縁性基板１
２にカーボンからなる測定極１０′と対極１１′および
参照極９′とそれぞれのリード部９，１０．１１をスク
リーン印刷により形成し、電極上に液だめを設けるため
に矩形状の保持枠６と液を導入して保持するだめの多孔
体７を設け、さらにこれらの電極部の露出部に、測定妨
害物質を濾別するだめの濾過膜６と、酸化還元酵素およ
び前記酵素と共役する電子受容体を含有する反応層３と
、試料液を迅速かつ均一に分散させるための展開層２を
積層配置し、これらの層を保持するための保持枠１，４
で基板１２の上面を覆ったものである。
以下このセンサの動作を説明する。試料液を展開層２上
へ滴下すると、液が分散して反応層３へ吸収される。試
料液に反応層３中の酵素と電子受容体が溶解して試料液
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。反応が終了した試料液のうち、測定を妨害する
ような巨大な分子等を濾過膜６で濾別し、電子受容体、
塩類などの低分子量のもののみを含む試料反応液は、親
水性の多孔体７を経て保持枠６で囲まれた絶縁層８の窓
に形成されている電極露出部９’、１０’。
へ滴下すると、液が分散して反応層３へ吸収される。試
料液に反応層３中の酵素と電子受容体が溶解して試料液
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。反応が終了した試料液のうち、測定を妨害する
ような巨大な分子等を濾過膜６で濾別し、電子受容体、
塩類などの低分子量のもののみを含む試料反応液は、親
水性の多孔体７を経て保持枠６で囲まれた絶縁層８の窓
に形成されている電極露出部９’、１０’。
１１′のある空間部８′へ降下する。測定極１０′と対
極１１′により、前記の還元された電子受容体を電気化
学的に酸化すると、このとき得られた酸化電流値から、
試料中の基質濃度が求められるものであった。
極１１′により、前記の還元された電子受容体を電気化
学的に酸化すると、このとき得られた酸化電流値から、
試料中の基質濃度が求められるものであった。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記従来の構成では、センサとして一応使
用できるが、電極上の空間部の空気が脱気できず、泡と
して残シ、電極表面が減少するという現象が生じ、測定
値が不安定で再現性が悪いという問題があった。
用できるが、電極上の空間部の空気が脱気できず、泡と
して残シ、電極表面が減少するという現象が生じ、測定
値が不安定で再現性が悪いという問題があった。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、親水性の
多孔体の形状を変更することにより、電極上の空間部の
空気の脱気を容易にするとともに、降下する液量を十分
に確保することにより、規定精度を向上することを目的
とする。
多孔体の形状を変更することにより、電極上の空間部の
空気の脱気を容易にするとともに、降下する液量を十分
に確保することにより、規定精度を向上することを目的
とする。
間頂点を解決するための手段
この目的を達成するために本発明のバイオセンサば、電
極上へ液を導入し保持するための多孔体の大きさを、電
極部の面積の２０〜６０％にしたものである。
極上へ液を導入し保持するための多孔体の大きさを、電
極部の面積の２０〜６０％にしたものである。
作 用
この構成によって酵素と電子受容体と試料液の反応が終
了した反応液は、前記多孔体を経て降下し、多孔体は露
出した電極の全てを覆うものではないので、電極上の空
間部の空気が多孔体と空間部の間から容易に脱気でき、
測定精度を向上することができる。
了した反応液は、前記多孔体を経て降下し、多孔体は露
出した電極の全てを覆うものではないので、電極上の空
間部の空気が多孔体と空間部の間から容易に脱気でき、
測定精度を向上することができる。
実施例
以下、本発明の一実施例について説明する。
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ａはグルコースセンサの一実施例を示
したもので、センナの構造のうち濾過膜よシ下の模式平
面図である。ポリエチレンテレフタレートの絶縁性基板
１２にスクリーン印刷により、導電性カーボンペースト
を印刷し、加熱乾燥により電極部とリード部を兼ねる導
電層を形成する。次に電極部を絶縁性樹脂ペーストを同
様に印刷して部分的に覆い、一定の電極面積の測定極１
ｏ′、対極１１′、参照極９′と絶縁層８を形成する。
説明する。第１図ａはグルコースセンサの一実施例を示
したもので、センナの構造のうち濾過膜よシ下の模式平
面図である。ポリエチレンテレフタレートの絶縁性基板
１２にスクリーン印刷により、導電性カーボンペースト
を印刷し、加熱乾燥により電極部とリード部を兼ねる導
電層を形成する。次に電極部を絶縁性樹脂ペーストを同
様に印刷して部分的に覆い、一定の電極面積の測定極１
ｏ′、対極１１′、参照極９′と絶縁層８を形成する。
親水性の多孔体７は本発明による電極部の面積に対して
２０〜６０％の面積を有するレーヨン紙からなり、電極
上へ液を導入し保持するためのものであり、液だめを形
成するための保持枠６と一部が密接保持されている。反
応層３は、多孔体としてセルロース紙を用い、酵素とし
てグルコースオキシダーゼと共役電子受容体としてフェ
リシアン化カリウムをそれぞれ担持含有させたものであ
る。他は、従来のものと同一のものを用いて第３図と同
様に構成している。
２０〜６０％の面積を有するレーヨン紙からなり、電極
上へ液を導入し保持するためのものであり、液だめを形
成するための保持枠６と一部が密接保持されている。反
応層３は、多孔体としてセルロース紙を用い、酵素とし
てグルコースオキシダーゼと共役電子受容体としてフェ
リシアン化カリウムをそれぞれ担持含有させたものであ
る。他は、従来のものと同一のものを用いて第３図と同
様に構成している。
以上のように構成された本実施例のグルコースセンサに
ついて、以下その動作を説明する。まず、試料液として
血液３ｏμｔを展開層２上へ滴下すると液が分散して、
反応層３へ吸収される。試料液に反応層中の酵素のグル
コースオキシダーゼと電子受容体のフェリシアン化カリ
ウムが溶解して、試料液中のグルコースとの間で酵素反
応が進行し、７エリシアン化カリウムが還元されフェロ
シアン化カリウムが生成する。反応が終了した試料液の
うち、測定を妨害する白血球、赤血球等を濾過膜５で濾
別し、電子受容体、塩類などの低分子量のもののみを含
む試料反応液は親水性の多孔体７を経て、保持枠６で囲
まれた絶縁層８の窓に形成されている電極露出部９’、
１０’、１１’のある空間部８′へ降下する。酵素反応
が十分に進行し、かつ電極部に液が降下するのに要する
時間は、通常の場合、試料液滴下後２分で行なうことが
できる。参照極９′を基準に測定極１０’に一定電圧を
印加すると、生成したフェロシアン化カリウムが酸化さ
れて、酸化電流値が測定される。この酸化電流値から試
料血液中のグルコース濃度が決定される。
ついて、以下その動作を説明する。まず、試料液として
血液３ｏμｔを展開層２上へ滴下すると液が分散して、
反応層３へ吸収される。試料液に反応層中の酵素のグル
コースオキシダーゼと電子受容体のフェリシアン化カリ
ウムが溶解して、試料液中のグルコースとの間で酵素反
応が進行し、７エリシアン化カリウムが還元されフェロ
シアン化カリウムが生成する。反応が終了した試料液の
うち、測定を妨害する白血球、赤血球等を濾過膜５で濾
別し、電子受容体、塩類などの低分子量のもののみを含
む試料反応液は親水性の多孔体７を経て、保持枠６で囲
まれた絶縁層８の窓に形成されている電極露出部９’、
１０’、１１’のある空間部８′へ降下する。酵素反応
が十分に進行し、かつ電極部に液が降下するのに要する
時間は、通常の場合、試料液滴下後２分で行なうことが
できる。参照極９′を基準に測定極１０’に一定電圧を
印加すると、生成したフェロシアン化カリウムが酸化さ
れて、酸化電流値が測定される。この酸化電流値から試
料血液中のグルコース濃度が決定される。
従って、測定極上め濡れが不十分で、空気が残留して気
泡が発生すると、電極面積が減少するため、電流値が小
さくなる。又対極上や極間に気泡が発生すると、液抵抗
の増大となり、電流値が減少する。さらに参照極の濡れ
が悪いと、過大電圧が印加され、電流が増大する。
泡が発生すると、電極面積が減少するため、電流値が小
さくなる。又対極上や極間に気泡が発生すると、液抵抗
の増大となり、電流値が減少する。さらに参照極の濡れ
が悪いと、過大電圧が印加され、電流が増大する。
次表に親水性の多孔体７であるレーヨン紙の面積と気泡
の発生数を示した。電極部とは、測定極。
の発生数を示した。電極部とは、測定極。
対極、参照極を含み、その周囲に液だめのため保持枠６
で囲まれ絶縁層８の窓に形成された電極露出部９’、１
０’、１１’のある空間部８′のことで、レーヨン紙の
面積はこの電極部の面積に対する割合で示している。
で囲まれ絶縁層８の窓に形成された電極露出部９’、１
０’、１１’のある空間部８′のことで、レーヨン紙の
面積はこの電極部の面積に対する割合で示している。
表よシ、レーヨン紙の面積が、電極部面積に対して、２
０〜６ｏチの場合には、気泡の発生が見られず、電極上
に十分液が降下していることがわかるが、レーヨン紙の
面積が７０％以上では、気泡の発生が見られる。これは
、液の降下量は十分に多いが、レーヨン紙から電極上へ
の液の降下が不均一になシ、電極上で液に囲まれた部分
の脱気ができず、気泡として残留するためと考えられる
。
０〜６ｏチの場合には、気泡の発生が見られず、電極上
に十分液が降下していることがわかるが、レーヨン紙の
面積が７０％以上では、気泡の発生が見られる。これは
、液の降下量は十分に多いが、レーヨン紙から電極上へ
の液の降下が不均一になシ、電極上で液に囲まれた部分
の脱気ができず、気泡として残留するためと考えられる
。
一方、レーヨン紙の面積が２０チよりも少ないものでは
、液の降下量が少なくなり、電極面が一部濡れない状態
になったり、気泡の残留が多数発生することがわかった
。
、液の降下量が少なくなり、電極面が一部濡れない状態
になったり、気泡の残留が多数発生することがわかった
。
第２図に、本実施例の一部の各グルコースセンサの応答
電流値の変動を示した。
電流値の変動を示した。
図中、Ａは本発明のレーヨン紙の面積を３０％トシた各
グルコースセンサの場合で、Ｂ、Ｃｉｊレーヨン紙の面
、積がそれぞれ１０％、７０％の場合である。
グルコースセンサの場合で、Ｂ、Ｃｉｊレーヨン紙の面
、積がそれぞれ１０％、７０％の場合である。
図より、Ａは各センサ間の電流値のバラツキが小さく安
定に測定されていることが分る。一方、Ｂ、Ｃでは応答
電流値が異常に小さいものが見られ、測定が安定してい
ない。異常値が発生したものは、いずれも電極上に気泡
が発生していることが分った。
定に測定されていることが分る。一方、Ｂ、Ｃでは応答
電流値が異常に小さいものが見られ、測定が安定してい
ない。異常値が発生したものは、いずれも電極上に気泡
が発生していることが分った。
また、Ｂのレーヨン紙の面積が１０％の場合には、Ａ、
Ｃに比較して、全体に電流値が小さくなっており、電極
上の液量が少ないため考えられる。
Ｃに比較して、全体に電流値が小さくなっており、電極
上の液量が少ないため考えられる。
以上のように本実施例によれば、電極部の面積に対して
親水性の多孔体の面積を２０〜ｅｏ％に制限したことに
より完全に電極上の空間部の空気が脱気でき、測定精度
を向上することができた。
親水性の多孔体の面積を２０〜ｅｏ％に制限したことに
より完全に電極上の空間部の空気が脱気でき、測定精度
を向上することができた。
親水性多孔体の形状は、本実施例では矩形の場合を示し
ているが、第１図すに示すような円形あるいは楕円形な
どであってもよく、その形状にとられらす、同様の効果
が得られることが分った。
ているが、第１図すに示すような円形あるいは楕円形な
どであってもよく、その形状にとられらす、同様の効果
が得られることが分った。
また、親水性多孔体の電極部への設置方法は、第１図Ｃ
に示すように、両端を保持枠に密接する方式にしてもよ
い。
に示すように、両端を保持枠に密接する方式にしてもよ
い。
親水性多孔体として実施例ではレーヨン紙を用いたが、
親水性材料としては、この他にセルロース紙やナイロン
不織布なども使用することができた。
親水性材料としては、この他にセルロース紙やナイロン
不織布なども使用することができた。
なお上記実施例におけるセンサは、グルコースに限らず
、酵素としてコレステロールオキシダーゼやアルコール
オキシダーゼ等を用いれば、コレステロールセンサ、ア
ルコールセンサ等に用いることができる。同様に、共役
電子受容体もフェリシアン化カリウムに限らず、Ｐ−ベ
ンゾキノンなどを使用することができる。
、酵素としてコレステロールオキシダーゼやアルコール
オキシダーゼ等を用いれば、コレステロールセンサ、ア
ルコールセンサ等に用いることができる。同様に、共役
電子受容体もフェリシアン化カリウムに限らず、Ｐ−ベ
ンゾキノンなどを使用することができる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、電極上へ液を導入し保持
するための親水性多孔体の大きさを電極部の面積の２０
−６０％にすることにより従来より測定精度が向上する
という効果が得られた。
するための親水性多孔体の大きさを電極部の面積の２０
−６０％にすることにより従来より測定精度が向上する
という効果が得られた。
第１図ａ、 ｂ、 ａは本発明の実施例におけるグ
ルコースセンサの電極部の平面模式図、第２図は各グル
コースセンサの応答特性図、第３図は従来のバイオセン
サの構成を示す分解斜視図である。 １．４，６・・・・・・保持枠、２・・・・・・展開層
、３・・・・・・反応層、５・・・・・・濾過膜、７・
・・・・・親水性多孔体、８極露出部、１１・・・・・
・対極、１１′・・・・・・対極露出部、１２・・・・
・・絶縁性基板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名寸
へ か）ま０
ルコースセンサの電極部の平面模式図、第２図は各グル
コースセンサの応答特性図、第３図は従来のバイオセン
サの構成を示す分解斜視図である。 １．４，６・・・・・・保持枠、２・・・・・・展開層
、３・・・・・・反応層、５・・・・・・濾過膜、７・
・・・・・親水性多孔体、８極露出部、１１・・・・・
・対極、１１′・・・・・・対極露出部、１２・・・・
・・絶縁性基板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名寸
へ か）ま０
Claims (1)
- 少なくとも規定極と対極からなる電極系を設けた電極部
の上に、空間部と親水性の多孔体を介して濾過膜と、酸
化還元酵素および前記酵素と共役する電子受容体を含有
する反応層とを配置した構成であって、前記親水性多孔
体が、前記電極部の面積の２０〜６０％の範囲の面積を
有することを特徴とするバイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61286338A JPS63139245A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61286338A JPS63139245A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | バイオセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63139245A true JPS63139245A (ja) | 1988-06-11 |
Family
ID=17703092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61286338A Pending JPS63139245A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63139245A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1172649A1 (en) * | 2000-01-25 | 2002-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Measuring device using biosensor and biosensor used for it, and dedicated standard liquid |
-
1986
- 1986-12-01 JP JP61286338A patent/JPS63139245A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1172649A1 (en) * | 2000-01-25 | 2002-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Measuring device using biosensor and biosensor used for it, and dedicated standard liquid |
| EP1172649A4 (en) * | 2000-01-25 | 2002-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | MEASURING DEVICE AND BIOSENSOR AND MEASUREMENT SOLUTION THEREFOR |
| US6881322B2 (en) | 2000-01-25 | 2005-04-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Measuring device using biosensor and biosenor used for it, and dedicated standard liquid |
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