JPS63139247A - 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 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
量するバイオセンサとして第３図に示すものが提案され
ている。このバイオセンサは絶縁基板１上に、カーボン
を主体とする導電性樹脂などからなる測定極３と対極２
と参照極４が形成されており、その電極系の上に絶縁層
６が形成されている。絶縁層６の一部に形成した１個の
窓より測定極３′、対極２′、参照極４′が露出してい
る。次に穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層６に接着
し、ｍＩ肥主電極系対極２′、測定極３′、参照極４′
を覆う様に多孔体７を穴の中に保持させる。

この多孔体７は酸化還元酵素および電子受容体を担持し
ている。この二体化さ力たバイオセンサにおいて、測定
極３に沿った断面図を第４図に示す。

又第６図に電極系の平面図を示す。電極系の絶縁層６の
窓より露出している測定極３′、対極２′、参照極４′
の周囲は、１個の共通した窓に露出するため、その一部
のみ絶縁層６で囲まれていて、他の一部は基板１と境界
をなしている。

以上のように構成されたバイオセンサについて、以下そ
の動作について説明する。試料液を多孔体７上に滴下す
ると、試料液に多孔体中の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は電極上へ降下する。電
極上で、前記の還元された電子受容体を電気化学的に酸
化し、このとき得られた酸化電流値から、試料液中の基
質濃度が求められる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の従来の電極系の構成では、電極系の
露出面積の精度が悪く、その結果測定精度が悪化すると
いう欠点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、電極の露
出面積精度を向上させて、測定精度の高いバイオセンサ
を提供することを目的とする。

問題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は、
試料液と接する電極系の露出部において、少なくとも測
定電極の露出部全周囲を絶縁層でとり囲んだ構成とした
ものである。

作　　　用 この構成によって、試料液に濡れる電極露出部、とくに
測定極の露出面積精度を向上させることができる。その
結果、極めて高い精度で基質濃度を測定することができ
る。面積精度が重要である理由は、反応が終了した試料
液が電極上へ降下し、測定電極上で、電気化学的に酸化
し、このとき得られる酸化電流値は電極の面積に比例す
るからである。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
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図はグルコースセンサの電極系の一実施
例について示したものである。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
導電性カーボンペーストを平行な３本の帯状に印刷し、
加熱乾燥することにより、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
い、各々の電極の電気化学的検知部分となる２“。

３”　、　４”をそれぞれ独立して露出させる様に絶縁
性ペーストを前記同様スクリーン印刷し、加熱処理して
絶縁層６を形成する。露出された電極２″。

３“、４″　の４辺の周囲はいずれも絶縁層６によって
形成されている。

次にセンサの組立てを第２図を参照しながら説明する。

穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層Ｓ上に接着し、前
記電極系の電気化学的検知部分２″。

３“、４″を覆う様に多孔体７を穴の中に保持させる。

前記多孔体は酸化還元酵素としてグルコースオキシダー
ゼ１００■と電子受容体としてフェリシアン化カリウム
１５０■をｐＨ＝ｓ、ｅのリン酸緩衝液１　ｙｒｌに溶
解した液をナイロン不織布に含浸後、減圧乾燥して炸裂
したものである。

以上のように構成されたグルコースセンサについて、以
下その動作を説明する。まず上記のように構成したクル
コースセンサの多孔体へ、試料液としてグルコース標準
液を滴下し、滴下２分後に、参照極を基準にして測定極
の電位をアノード方向へ０　、１　Ｖ／秒の速度で掃引
した。

この場合、添加されたグルコースは多孔体に担持された
クルコースオキシダーゼの作用でフェリシアン化カリウ
ムと反応してフェロシアン化カリウムを生成する。そこ
で、上記のアノード方向への掃引により、生成したフェ
ロシアン化カリウム濃度に基づく酸化電流が得られ、こ
の１′流値は基質であるグルコース濃度に対応する。

本発明と従来の構成のセンサにおける電気化学的検知部
分の相違は、表に示すように、クルコース標準液９　ｏ
ｆｎ９／　ｄｉ　、　３６０ｍ９／ｄｌを試料液とした
とき、従来構成では変動係数値（Ｃｖ値）はそれぞれ了
チ、６チであったが、本発明の構成でＣＶ値はそれぞれ
３％、２％であり、変動が小さいものである。なお電極
検知部分の露出面積は両者とも１−とした。

この理由として導電性カーボンペーストの印刷端部は、
ミクロ的な観察では印刷スクリーンのネットによシ凹凸
を形成し易すく、かつその凹凸の形状が変動する。

一方絶縁性ペーストは印刷スクリーンのネットにより凹
凸を形成し難いためと思われる。即ち絶縁性ペーストの
印刷端部は、所定の位置に精度よく塗工し易すい特性か
あると思われる。模式的に検知部分の従来の構成と本発
明の構成の差を第６図Ａ、Ｂに示す。第ｅ図Ａの従来例
の３′は測定極であり、この測定極の２辺の端部８は凹
凸になっている。第６図Ｂの本発明の３″は測定値であ
り、この測定極の周囲は絶縁層６に囲まれている。

を向上し、その結果、グルコース濃度の精度の高い測定
ができる。

本発明の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などの形や組み合わせに限定される
ものでない。濾過膜を設けたり、その他のカバーや枠体
を設けてもよい。さらに酸化還元酵素と電子受容体の組
み合わせは前記実施例に限定されることなく、本発明の
主旨に合致するものであれば用いることができる。一方
上記、実施例においては、電極系として３電極力式の場
合について述べたが、対極と測定極からなる２電極力式
でも測定は可能である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、電極の周囲を絶縁層で、
とり囲むことにより、電極の面積精度を向上できるとい
う効果かえられ、その結果測定精度の高いバイオセンサ
を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電極構成を示す平面図、第２図は本発
明の電極構成を用いたバイオセンサの斜視図、第３図は
従来のバイオセンサの分解斜視図、第４図は従来のバイ
オセンサの縦断面図、第６図は従来のバイオセンサの電
極構成を示す平面図、第６図Ａ、Ｂは従来と本発明の模
式的な電極形状を示した図である。 １・・・・・・絶縁基板、２・・・・・・対極、３・・
・・・−測定極、４・・・・・・参照極、６・・・・・
・絶縁層、ｅ・・・・・・珠持枠、７・・・・・・多孔
体、２′シ・・・・・対極の露出部、３″・・・・・・
測定極の露出部、４″・・・・・参照極の露出部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２２
′−一一対躇 １−　鞄縁基灰 膿　　　　　　　　　　　　　Ｃ 逮　　　　　　　　　法

Claims (2)

【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
   絶縁性の基板を備え、酵素と電子受容体と試料液の反応
   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
   知して前記試料液の基質濃度を測定するバイオセンサに
   おいて、前記電極系は絶縁性の基板上にスクリーン印刷
   で形成され、かつその電気化学的検知部分は電極系上に
   スクリーン印刷で形成された絶縁層の窓より露出してお
   り、少なくても測定極の露出部の全周囲は前記絶縁層で
   囲まれ、さらに前記電極系の上部を酸化還元酵素および
   電子受容体を担持した多孔体で覆い、この多孔体を前記
   基板と一体化したことを特徴とするバイオセンサ。
2. （２）電極系が測定極、対極および参照極から構成され
   ている特許請求の範囲第１項記載のバイオセンサ。