JPS63144249A - 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。

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５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　）
。このバイオセンサは、絶縁性基板１２にリード１６．
１６’ｉｉそれぞれ有する白金などからなる測定極１３
および対極１４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１７で
覆ったものである。試料液を多孔体上へ滴下すると、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より、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。

問題点を解決するための手段 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、酸化還元
酵素および電子受容体を担持した多孔体で前記電極系を
覆い、前記電極系および前記基板とともに一体化したも
のであり、前記電極系上に、確実に試料液を供給するた
めに保液層として親水性の多孔体を設置した。この際、
保液層が測定極の上部に位置していれば、試料液を供給
する際に、保液層と測定極との間に気泡が形成されるこ
とにより、測定極の全面を試料液が覆うことのできない
現象が発生し、測定値が不安定になることが予想される
。これを避けるために保液層は少なくとも測定極の上部
に位置することなく設置した。

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〇しかも、電極系上に少なくとも測
定極の上部に位置することなく保液層を設置したため、
試料液を確実に電極系上に供給することが可能となり、
かつ測定極上の気泡による測定値の低下もなくなり、精
度の良い測定が可能となった。

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性カーボンペーストを印刷し、加熱
乾燥することによシ、測定極２．参照極３．対極４から
なる電極系を形成する。次に、電極系全部分的に覆い、
各々の電極の電気化学的に作用する部分となる２′。

Ｓ　／　、　４／　＜各１−）を残す様に、絶縁性ペー
ストを前記同様印刷し、加熱処理して絶縁層６を形成す
る０ 更に、前記電極系（２’、３’、４’）をはさむように
、２ＩＩＩＩ１１の間隔をあけ、平行に両面接着テープ
６を前記絶縁層６に接着する。次に保液層７としてレー
ヨン（２Ｘ４ＷＩｘの大きさ）ｆ！：用いて前記両面接
着テープ６にその長辺ｔＧわし、参照極３′、対極４′
を覆い、かつ測定極２′の上部に位置しないように設置
する。第２図は、電極系と保液層の位置関係を示した電
極系部の平面図である。

次に、穴を開けた樹脂製の保持枠８内に、試料液中の固
形成分、例えば赤血球などを除去するための沖過層９と
して、ポリカーボネートｔ−固定し、更に保持枠８内に
酵素、及び電子受容体を担体した多孔体１０を保持する
。このようにした保持枠８を、両面テープ６に接着し、
更に多孔体１ｏより小さい径の開孔部を有する樹脂性カ
バー１１を接着し、全体を一体化する。この一体化され
たバイオセンサについて、参照極３に沿った断面図を第
３図に示す。上記に用いた多孔体１０は、酸化還元酵素
としてグルコースオキシダーゼ１ｏＯｑと電子受容体と
してフェリシアン化カリウム１６０１１９ｆＰＨ６，６
のリン酸緩衝液１　ｍｌに溶解した液をナイロン不織布
に含浸後、減圧乾燥して作製したものである。

上記のように構成したグルコースセンサの多孔体１０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に対してアノード方向へ７
００ｍＶ、１０秒のパルス電圧を加え、一定時間後、例
えば１０秒後の酸化電流値を測定した。この場合、添加
されたグルコースは多孔体１ｏに担持されたグルコース
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
如くアノード方向のパルス電圧を加えたことにより生成
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、この電流値は基質であるグルコース濃度に対応す
る。

血液に解糖阻止剤としてフッ化ナトリウムを加えたもの
（以下、試料血液と略称する）を上記のグルコースセン
サに滴下し、２分後に７００ｍＶ、１０秒のパルスを加
え、パルス発生後１０秒たった時点での電流値を測定し
た結果を第４図のムに示す。標本数１Ｑ個での測定電流
の平均値は３．０１μム、変動係数は２．７２　％であ
った。第４図のＢは、同様の実験を、上記実験に用いた
と同一の試料血液を用いて、上記構成から保液層７とし
てのレーヨンヲ除いたグルコースセンサについて行なっ
た結果である。標本数１０個での測定電流の平均値ｉｊ
１．９７μム、変動係数Ｉａ、６６．４　％　テあり、
前者に比べ測定電流値のばらつきが大きい０特に低値を
示したグルコースセンサについて分解すると、電極系上
に試料血液が供給されていないことがわかった。ただし
、これらの実験では電極系上に到達する試料血液は、前
記濾過層９により血球が除去されており、これはレーヨ
ンの有無、設置位置にかかわらず同様である。

また、２Ｘ６ｍ１１１の大きさのレーヨンを用いて測定
極２′を含め、参照極３′　、対極４′をも覆うように
設置し、その他は前記と同様に構成したグルコースセン
サを、上記実験に用いたと同一の試料血液上用いて標本
数１０個で測定した結果を第４図のＣに示す。測定電流
の平均値は２．２２μム、変動係数はａ　２．２　％で
あった０特に低値を示したものに関しては分解の結果、
試料血液は電極系上に供給されるものの測定極２′上に
気泡が形成されていることが確認された。

これに対し、本実施例の如き構成によれば電極系上に試
料液が確実に供給され、かつ測定極上の気泡の形成もみ
られず、再現性の良い応答が得られた。

保液層として用いられる親水性の多孔体はレーヨンに限
定されず、またその形状も前記実施例に限定されるもの
ではない。

電極系を形成する方法としてのスクリーン印刷は、均一
な特性を有するディスポーザブルタイプのバイオセンサ
を安価に製造することができ、特に、価格が安く、しか
も安定した電極材料であるカーボンを用いて電極を形成
するのに好都合な方法である。

本発明ノ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。また、用いる多孔体としては、
ナイロン不織以外に、セルロース、レーヨン、セラミッ
ク、ポリカーボネート等からなる多孔体を単独、あるい
は組み合わせて用いることができる。さらに酸化還元酵
素と電子受容体の組み合わせも前記実施例に限定される
ことはなく、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。

発明の効果 本発明のバイオセンサは、絶縁性の基板、電極系、及び
酸化還元酵素と電子受容体を担持した多孔体を一体化す
ることにより、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０更に、前記電極系上に、保液層と
して親水性の多孔体を、少なくとも測定極の上部に位置
することなく設置することにより、測定再現性を向上さ
せることができた。

【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図は電極系部の平面図、第３図は縦断面図、
第４図はバイオセンサの応答特性図、第６図は従来のバ
イオセンサの縦断面図である０ １・・・・・・絶縁性の基板、２，２′・・・・・・測
定極、３゜３′・・・・・・参照極、４，４′・・・・
・・対極、５・・・・・・絶縁層、６・・・・・・両面
接着テープ、７・・・・・・保液層、８・・・・・・保
持枠、９・・・・・・濾過層、１０・・・・・・多孔体
、１１・・・・・・樹脂性カバー、１２・・・・・・絶
縁基板、１３・・・・・・測定極、１４・・・・・・対
極、１５．１６・・・・・・リード、１７・・・・・・
多孔体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 亭　　３ｚ 朶３図 第４図 １１３４５６７８？　　　ρ うＪ［’ｌｌ定数数叫ン 第５図 ｔ’ｔ

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、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、前記電極系上に保液層を少なくとも測定極の上
   部に位置することなく設置し、電極系を酸化還元酵素、
   及び電子受容体を担持した多孔体とともに一体化したこ
   とを特徴とするバイオセンサ。
2. （２）電極系が、測定極、対極、及び参照極から構成さ
   れる特許請求の範囲第１項記載のバイオセンサ。
3. （３）電極系が絶縁性の基板上にスクリーン印刷で形成
   された、カーボンを主体とする材料からなる特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のバイオセンサ。
4. （４）保液層が、レーヨンである特許請求の範囲第１項
   記載のバイオセンサ。