JPS63153462A - バイオセンサ− - Google Patents
バイオセンサ−Info
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- JPS63153462A JPS63153462A JP61300117A JP30011786A JPS63153462A JP S63153462 A JPS63153462 A JP S63153462A JP 61300117 A JP61300117 A JP 61300117A JP 30011786 A JP30011786 A JP 30011786A JP S63153462 A JPS63153462 A JP S63153462A
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Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (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】
〔概 要〕
ゲート部にアルミニウムを用いその表面に生体物質を固
定化して従来に比し数倍の感度特性を有するＦＥＴバイ
オセンサーを提供する。
定化して従来に比し数倍の感度特性を有するＦＥＴバイ
オセンサーを提供する。
本発明はバイオセンサーに係り、特にゲート部にアルミ
ニウムを形成して尿素等を高感度に検出するＦＥＴバイ
オセンサーに関する。
ニウムを形成して尿素等を高感度に検出するＦＥＴバイ
オセンサーに関する。
バイオセンサーは酵素、抗原・抗体等の高い選択性を有
する生体物質を用いて、特定の物質を検出するセンサー
である。バイオセンサーは前述の生体物質と、その反応
生成物の量に応じた電気変換素子から構成される。電気
変換素子には、酸素電極あるいは過酸化水素電極のよう
にアンペロメトリックな素子と、ｐｌ＋ガラス電極ある
いはＩＳＩ’ＥＴ（Ｉｏｎ ５ｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｆｉ
ｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のよう
なボテンシオメトリソクな素子がある。
する生体物質を用いて、特定の物質を検出するセンサー
である。バイオセンサーは前述の生体物質と、その反応
生成物の量に応じた電気変換素子から構成される。電気
変換素子には、酸素電極あるいは過酸化水素電極のよう
にアンペロメトリックな素子と、ｐｌ＋ガラス電極ある
いはＩＳＩ’ＥＴ（Ｉｏｎ ５ｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｆｉ
ｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のよう
なボテンシオメトリソクな素子がある。
ボテンシオメトリソクな電気変換素子は溶液のｐｉｔを
測定する方式が中心であり、その特性はｐｉｔが１変化
すると５９ｍＶの出力変化を示す。これを用いて、尿素
等の測定をする尿素センサーが提供されている。これは
、 により生じたアンモニアが、電気変換素子近傍の溶液の
ｐＨを上昇させることにより尿素濃度の測定を可能にし
たものである。この種のセンサーにおいては、電気変換
素子の出力がｐｌ＋に比例するため、バイオセンサーと
しての出力は、測定対象物質濃度の対数に比例する。こ
のため、感度特性はアンペロメトリック型変換素子を用
いたセンサーに比べ高濃度側で鈍いものである。このた
め、より高感度なセンサーの開発が望まれている。
測定する方式が中心であり、その特性はｐｉｔが１変化
すると５９ｍＶの出力変化を示す。これを用いて、尿素
等の測定をする尿素センサーが提供されている。これは
、 により生じたアンモニアが、電気変換素子近傍の溶液の
ｐＨを上昇させることにより尿素濃度の測定を可能にし
たものである。この種のセンサーにおいては、電気変換
素子の出力がｐｌ＋に比例するため、バイオセンサーと
しての出力は、測定対象物質濃度の対数に比例する。こ
のため、感度特性はアンペロメトリック型変換素子を用
いたセンサーに比べ高濃度側で鈍いものである。このた
め、より高感度なセンサーの開発が望まれている。
従来のＴＳＦＥＴを用いた尿素センサーの構造を第４図
に示す。図中、１はｌ５ＦＥＴチツプ、２は絶縁膜（Ｓ
ｉＯ□）、３はイオン感応膜（Ｓｉ３Ｎ４） 、４は固
定化酵素膜（例えばウレアーゼ）である。図示のとおり
、固定化酵素膜中で起きた反応により生じたアンモニア
はイオン感応膜３に達し、その表面の水酸基分布密度を
変化させることにより、出力に変化を生じる。
に示す。図中、１はｌ５ＦＥＴチツプ、２は絶縁膜（Ｓ
ｉＯ□）、３はイオン感応膜（Ｓｉ３Ｎ４） 、４は固
定化酵素膜（例えばウレアーゼ）である。図示のとおり
、固定化酵素膜中で起きた反応により生じたアンモニア
はイオン感応膜３に達し、その表面の水酸基分布密度を
変化させることにより、出力に変化を生じる。
従来のボテンシオメトリンク型電気変換素子を用いたバ
イオセンサーでは、素子の特性が、Ｅ ＝Ｃｏｎｓｔ、
十−１ｎａ、Ｉ”で示されるＮｅｒｎｓ ｔＯ式で定
まる出力特性に支配されていたため、十分な感度特性が
得られなかった。
イオセンサーでは、素子の特性が、Ｅ ＝Ｃｏｎｓｔ、
十−１ｎａ、Ｉ”で示されるＮｅｒｎｓ ｔＯ式で定
まる出力特性に支配されていたため、十分な感度特性が
得られなかった。
これは、酵素・抗原・抗体などの生体物質を、直接装着
しているためである。
しているためである。
本発明によれば半導体イオンセンサーを用いるＦＥＴバ
イオセンサーにおいて該ＦＥＴゲート部にアルミニウム
を設け、該アルミニウム表面に生体物質を固定化したこ
とを特徴とするバイオセンサーによって解決される。
イオセンサーにおいて該ＦＥＴゲート部にアルミニウム
を設け、該アルミニウム表面に生体物質を固定化したこ
とを特徴とするバイオセンサーによって解決される。
本発明によれば生体物質としてウレアーゼ、グルコース
オキシダーゼ等の酵素を用いることが好ましい。
オキシダーゼ等の酵素を用いることが好ましい。
陽極酸化アルミニウムをイオン感応物質としたｌ５ＮＥ
Ｔは、電気化学的電池形成反応のためにｐＨ応答特性が
高く、このため、ウレアーゼ、グルコースオキシダーゼ
の酵素等の生体物質が特定の基質に作用してｐＨ変動を
引き起こす物質を発生すると、この変化を従来に比べ大
きく増幅する。そのため従来より高感度なバイオセンサ
ーが実現される。
Ｔは、電気化学的電池形成反応のためにｐＨ応答特性が
高く、このため、ウレアーゼ、グルコースオキシダーゼ
の酵素等の生体物質が特定の基質に作用してｐＨ変動を
引き起こす物質を発生すると、この変化を従来に比べ大
きく増幅する。そのため従来より高感度なバイオセンサ
ーが実現される。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係るバイオセンサーの一実施例を示す
斜視図である。第１１図に示すように抵抗率】ＯΩ・ｃ
ｍ （１００） Ｐ型シリコン基板１０にソース領域１
２、ドレイン領域１３を設け、その表面に９５０°Ｃ〜
１０００℃３０分間の熱酸化により得られた１０００人
の厚さのＳｉＯ□膜１４全１４るｌ５ＦＥＴ構造のゲー
ト長２０μｍ、ゲート幅１１１ゲート部に陽極酸化アル
ミニウム５が形成されている。この陽極酸化アルミニウ
ムはゲート部に１μｍの厚さく５） にＡＩｌを蒸着した後、この蒸着１の表面に５％ホウ酸
チアンモニア中２Ａ／−の電流密度、３０Ｖ以下の最高
電圧で１０分間陽極酸化して得られたものである。
斜視図である。第１１図に示すように抵抗率】ＯΩ・ｃ
ｍ （１００） Ｐ型シリコン基板１０にソース領域１
２、ドレイン領域１３を設け、その表面に９５０°Ｃ〜
１０００℃３０分間の熱酸化により得られた１０００人
の厚さのＳｉＯ□膜１４全１４るｌ５ＦＥＴ構造のゲー
ト長２０μｍ、ゲート幅１１１ゲート部に陽極酸化アル
ミニウム５が形成されている。この陽極酸化アルミニウ
ムはゲート部に１μｍの厚さく５） にＡＩｌを蒸着した後、この蒸着１の表面に５％ホウ酸
チアンモニア中２Ａ／−の電流密度、３０Ｖ以下の最高
電圧で１０分間陽極酸化して得られたものである。
このようにして得られた陽極酸化アルミニウムをゲート
とするＴＳＦＥＴ表面に固定化酸素膜１６が約２０μｍ
の厚さに設けられている。
とするＴＳＦＥＴ表面に固定化酸素膜１６が約２０μｍ
の厚さに設けられている。
この固定化酵素膜の形成は上記ｌ５ＦＥＴを１０％ｒ
−Ａｍｉｎｏ ｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉ−ｅｔｈｏｘｙ
５ｉｌａｎｅ （７−＾ＰＴＥＳ）により活性化し、ウ
レアーゼ−ウシ血清アルブミ７（ＢＳＡ）混合溶液（ウ
レアーゼ５０ｗ／ｍ７！、Ｂ５Ａｌ０■／ｍ１）に５０
％グルタルアルデヒド水溶液１０μｌを加えた溶液を塗
布し、４℃中で１昼夜反応させることにより行なわれる
。このようにして、尿素を測定する尿素センサーが得ら
れる。
−Ａｍｉｎｏ ｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉ−ｅｔｈｏｘｙ
５ｉｌａｎｅ （７−＾ＰＴＥＳ）により活性化し、ウ
レアーゼ−ウシ血清アルブミ７（ＢＳＡ）混合溶液（ウ
レアーゼ５０ｗ／ｍ７！、Ｂ５Ａｌ０■／ｍ１）に５０
％グルタルアルデヒド水溶液１０μｌを加えた溶液を塗
布し、４℃中で１昼夜反応させることにより行なわれる
。このようにして、尿素を測定する尿素センサーが得ら
れる。
得られた尿素センサーの尿素に対する検量線を第２図に
示す。これに対して、通常のｌ５ＦＥＴに同様の方法で
ウレアーゼを固定した尿素センサーの検量線を比較例と
して第３回に示す。
示す。これに対して、通常のｌ５ＦＥＴに同様の方法で
ウレアーゼを固定した尿素センサーの検量線を比較例と
して第３回に示す。
第２図、第３図より本実施例の方が比較例より尿素濃度
（ｍＡ ／β）に対するソース電位変化（ｍＶ）が約４
〜５倍となっているのがわかる。
（ｍＡ ／β）に対するソース電位変化（ｍＶ）が約４
〜５倍となっているのがわかる。
以上説明したように本発明によれば従来と比較して尿素
等の生体物質を従来に比べ数倍の感度で検出、測定する
ことができる。
等の生体物質を従来に比べ数倍の感度で検出、測定する
ことができる。
第１図は本発明に係るバイオセンサーの一実施例を示す
斜視図であり、第２図は本発明の一実施例による検量線
を示す図、第３図は従来技術による検量線を示す図、第
４図は従来のバイオセンサーを説明するための断面図で
ある。 １・・・ｌ５ＰＩミＴ、 ２・・・絶縁膜、３・・
・イオン感応膜（ＳｉｓＮｔ）、４．１６・・・固定化
酵素膜、 １０・・・Ｐ型シリコン基板、 １２．１３・・・ソース・ドレイン領域、１４・・・Ｓ
ｉＯ□膜、 １５・・・陽極酸化アルミニウム。 実 施 例 １０・・・ｐ型シリコン基板 １２１３・・・ソース・ ドレイン領域１６・・・固定
化酵素膜 （ＡＬＬ＋）回診でｊηｊ、Ｙ−乙 （Ａｌｌ＋）咀ＩＷ軍Ｙ−乙
斜視図であり、第２図は本発明の一実施例による検量線
を示す図、第３図は従来技術による検量線を示す図、第
４図は従来のバイオセンサーを説明するための断面図で
ある。 １・・・ｌ５ＰＩミＴ、 ２・・・絶縁膜、３・・
・イオン感応膜（ＳｉｓＮｔ）、４．１６・・・固定化
酵素膜、 １０・・・Ｐ型シリコン基板、 １２．１３・・・ソース・ドレイン領域、１４・・・Ｓ
ｉＯ□膜、 １５・・・陽極酸化アルミニウム。 実 施 例 １０・・・ｐ型シリコン基板 １２１３・・・ソース・ ドレイン領域１６・・・固定
化酵素膜 （ＡＬＬ＋）回診でｊηｊ、Ｙ−乙 （Ａｌｌ＋）咀ＩＷ軍Ｙ−乙
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体イオンセンサーを用いるＦＥＴバイオセンサ
ーにおいて； 該ＦＥＴゲート部にアルミニウムを設け、該アルミニウ
ム表面に生体物質を固定化したことを特徴とするバイオ
センサー。 ２、前記生体物質としてウレアーゼ、グルコースオキシ
ダーゼ等の酵素を用いたことを特徴とする特許請求範囲
第１項記載のバイオセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300117A JPS63153462A (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | バイオセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300117A JPS63153462A (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | バイオセンサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63153462A true JPS63153462A (ja) | 1988-06-25 |
Family
ID=17880924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61300117A Pending JPS63153462A (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | バイオセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63153462A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5328847A (en) * | 1990-02-20 | 1994-07-12 | Case George D | Thin membrane sensor with biochemical switch |
-
1986
- 1986-12-18 JP JP61300117A patent/JPS63153462A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5328847A (en) * | 1990-02-20 | 1994-07-12 | Case George D | Thin membrane sensor with biochemical switch |
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