JPS63302354A - 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、種々の生体試料中の特定成分について、試料
を希釈することなく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図の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に
カーボンからなる測定極２と対極３および参照極４とそ
れぞれのリード部２’、　３’　、　４’をスクリーン
印刷により形成する。

その上に電極の面積を所定の大きさにするだめの絶縁層
１０を形成する。測定極上には酸化還元酵素の固定化膜
ｅが設けられている。さらにこの電極系上に液だめ溝７
を設けるために矩形状の一対の保持枠６を設けている。

電極は一対の保持枠の間の中央部に配置している。その
位置関係を第６図に示す。この保持枠５は濾過膜８と担
持層９を保持する。Ｅ過膜８は測定液中の測定妨害物質
を戸別するためのものであり、担持層９は前記酵素と共
役する電子受容体を含有する層である。その断面構成図
を第４図に示す。

以下このセンサの動作を説明する。試料液を担持層９上
へ滴下すると、担持層に吸収され、担持層に担持されて
いる酵素と共役する電子受容体が試料液に溶出する。次
に電子受容体を含んだ試料液は濾過膜８で測定を妨害す
るような巨大分子等を戸別する。たとえば血液中の生体
物質の測定の場合、血液中の血球成分は電極反応を妨害
するので戸別する。戸別された試料液は第４図の矢印人
に示すように液だめ溝７を形成する２個の保持枠の内側
壁５′をったって電極系に到達する。そして第５図に示
すように左右から液だめ溝中央の電極２．３．４を濡ら
す。降下した電子受容体を含む試料液は測定極に固定も
しくは担持されている酵素により、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。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、液だめ溝の両側の保
持枠の壁から流れ落ちる試料液が、電極上のところでぶ
つかり、電極上に気泡が発生し易い。即ち試料液が両側
から電極上に流れ込んで、空気が逃げられず気泡をだき
こみ易い。その結果、電極上での反応電流が異なり異常
値を示す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、測定電極
を２つの保持枠の間の中央から、一方の保持枠の方へず
らせて配置させることにより、電極上での気泡発生を防
止して、測定異常値をなくすことを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 この目的を達成するだめに、少なくとも酵素を固定もし
くは担持させた測定極と対極からなる電極系を設け、電
極部の上に空隙部をおいて濾過膜と前記酵素と共役する
電子受容体を含有する担持層とを配置した構成であって
、電極系が濾過膜と担持層を保持する二つの保持枠の中
央には配置されず、一方の保持枠側にずれた位置に配置
されているものである。

作用 この構成によって、溝の両側の保持枠の側壁に沿って流
れ落ちる試料液が、電極上ではぶつからず、２つの保持
枠の中央部でぶつかるため気泡の発生は電極から遠のい
て生じる。その結果、正常な反応電流が得られ異常値は
発生しないこととなる。

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図はグルコースセンサの本発明の要点部
分の一実施例を示したものである。

エチレンテレフタレートの絶縁性基板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
によシミ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１０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２、対極３、参照
極４と絶縁層１０を形成する。次に保持枠５を絶縁層１
０に載置するが、電極を一対の保持枠の中央に位置しな
いように保持枠を絶縁層上に載置する。即ち第」図のご
とく一方の保持枠は電極に近く、一方の保持枠は電極か
ら遠ざけて載置する。

寸法例として、測定極、対極、参照極とも１団角の正方
形であり、２つの保持枠の距離は約ｓｍｍである。保持
枠の側壁と電極の距離は、近い距離で１〜２薗である。

その他の構成は従来と同じで第３図にそって説明する。

測定極上にはグルコースオキシダーゼがポリアクリルア
ミドゲル膜中６に固定化されている。その池水溶性の高
分子中に担持された膜でもよい保持枠５の上に厚さ１０
μ、孔径１μの濾過膜８を載置する。該テ過膜はポリカ
ーボネートからなる。担持層９は、多孔体としてセルロ
ース紙を用い、共役電子受容体としてフェリシアン化カ
リウムを担持含有させたものである。

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３０μβを担持層９へ滴下する。

血液中に電子受容体のフェリシアン化カリウムが溶解す
る。溶解したフェリシアン化カリウムを含む血液は濾過
膜８で戸別される。固形分の血球成分が除去された血漿
成分は保持枠の側壁に沿って（第４図の矢印人）電極上
に流れる。血漿は測定極の上にあるグルコースオキシダ
ーゼを固定化しているポリアクリルアミドゲル膜６へ到
達する。

この膜中で次の酵素反応が進行する。

３−グルコースオキシダーゼ グルコース＋Ｆ　ａ　（ＣＭ　）　６　　□一 グルコノラクトｙ＋２Ｈ十Ｆｅ（ＯＮ）６・・・・・・
・・・　（１） 上記反応が終了した後、参照極を基準に測定極に一定電
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。

下記の式で酸化電流が得られる。

Ｆａ（ＯＮ）６−Ｆｅ（ＯＮ）６＋ｌ１−（２）この酸
化電流値から血液中のグルコース濃度が決定される。

上記の方法で、グルコース濃度が決定される。

この場合、電極上に気泡が存在すると酸化電流値は異常
値を示す。気泡部分では電極が濡れず、電極面積が小さ
くなり酸化電流値は実際値より減少する。この気泡発生
のメカニズムは第６図と第２図に示す。第６図は従来の
電極の保持枠の配置での血漿の到達状態を示す図である
。第２図は本発明の電極と保持枠の配置での血漿の到達
状態を示す図である。第５図の配置では保持枠５の側壁
５′に沿って血漿１２が流れ落ち、二つの保持枠の両方
から中央の電極に向かって流れる。ちょうど中央の電極
上で、双方の流れがぶつかり、気泡１１が発生し易い。

一方、第２図のような、本発明の２つの保持枠の中央か
らずらした電極の位置関係では、気泡１１が保持枠の中
央に生じ易すくなり、電極上には気泡は発生しない。下
表に従来方式と本発明のグルコースセンサの異常値の発
生率を示した。

なお上記の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かできる。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、電極を２つの保持層の中
央よりずらした位置に配置させることにより、電極上で
の気泡の発生を防止できるため、測定の異常値発生率が
１６％から１多以下に減少できる効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバイオセンサの一部を示す平面図、第
２図は本発明センサの電極への試験液の到達状態を示す
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、第４図は従来のバイオセンサの構成断面図、第６図
は同センサの電極への液験液の到達状態を示す図、第６
図は従来のバイオセンサへの一部を示す平面図である。 １・・・・・・絶縁基板、２・・・・・・測定極、２′
・・・・・・測定極のリード部、３・・・・・・対極、
３′・・・・・・対極のリード部、４・・・・・・参照
極、４′・・・・・・参照極のリード部、５・・・・・
・保持枠、６′・・・・・・保持枠の側壁、６・・・・
・・酵素固定化膜、７・・・・・・溝、８・・・・・・
濾過膜、９・・・・・・担持層、１０・・・・・・絶縁
層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 Ｓ 第２図 ３′ ／−一一基淑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも酵素を固定するかもしくは担持させた測定極
   と対極とからなる電極系を設け、電極部上に空隙部をお
   いて、ろ過膜と前記酵素と共役する電子受容体を含有す
   る担持層とを配置した構成であって、前記電極系が、ろ
   過膜と担持層を保持する二つの保持枠の中央には配置さ
   れず、一方の保持枠側にずれた位置に配置されているこ
   とを特徴とするバイオセンサ。