JPS63317096A - 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３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６９−１６６８５２号公
報）。このバイオセンサは、絶縁性基板７にリード１０
，１１をそれぞれ有する白金などからなる測定極８およ
び対極９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１２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ことがなされていた。

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似い棄でか可能となれば、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。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため絶縁性基板に少なく
とも測定極と対極からなる電極系を設け、その表面に酵
素および電子受容体を吸水性高分子に溶解して塗布して
作製し、試料液を滴下することによって行なわれる反応
を前記電極系で検知し試料液中の基質濃度を測定するも
のである。

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。

しかも、電極系の表面に酵素および電子受容体を吸水性
高分子に溶解して塗布することで、試料液を滴下すると
電極の近傍ですみやかに酵素と電子受容体が溶けて反応
し電極上に達し、測定の妨害となる試料中の蛋白質等は
吸水性高分子により妨げるため、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に作用する部分となる２′。

３’、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。

この電極系の表面に、吸水性高分子としてカルボキシメ
チルセルロース（ＣＭＧ）の１％水溶液Ｉ　ＣＣにグル
コースオキシダーゼ１０ｍＦ電子受容体としてフェリシ
アン化カリウム４Ｑｍｆを溶解して塗布し自然乾燥して
反応層６を形成する。この反応層６にグルコース標準液
を滴下して２分後に、参照極を基準にして測定極の電位
をアノード方向へ十〇、７Ｖパルス電圧を印加し５秒後
の電流を測定する。この場合、添加されたグルコース標
準液により吸水性高分子が電極上に安定で流動しにくい
液層を形成し、グルコースオキシダーゼおよびフェリシ
アン化カリウムが溶解しグルコースと反応してフェロシ
アン化カリウムを生成する。そこで、上記のパルス電圧
の印加により、生成したフェロシアン化カリウムの濃度
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。グルコースの標準液を滴下し
応答電流を測定したところ、７００ｍｔ／ａｌという高
濃度まで良好な直線が得られた。

次に血液を試料液として前記グルコースセンサで測定し
た場合にも、安定した応答電流が得られた。ＣＭＧを用
いないで電極上にグルコースオキシダーゼとフェリシア
ン化カリウムの溶液を塗布して自然乾燥し反応層を形成
したところ血液を滴下すると赤血球や蛋白質などが電極
表面に吸着してばらついた低い応答しか得られなかった
。ＣＭＣを加えることで、電極上に一定の膜厚の安定な
ゲル層が形成でき、しかも赤血球や蛋白質の電極への吸
着を防ぎ、ばらつきの少ない応答が得られた。

膜厚について種々検討した結果、試料が数μｌ〜数十μ
ｌ　と微量の場合は０．１〜１００μの範囲が好ましい
ことがわかった。０．１μ以下の膜厚では、液層が流動
しやすいため安定なゲル層が得られず、また逆に１ｏ○
μ　よりも厚くなると試料液の拡散が不十分でゲル化し
ない部分が生じた。この電極表面に薄く形成されたＣＭ
Ｇの層の中にグルコースオキシダーゼとフェリシアン化
カリウムが均一に分布しているので、試料液を滴下する
とすみやかに反応がおこり２分で反応が終了し安定した
応答を測定できた。電極表面に酵素および電子受容体を
吸水性高分子の水溶液に混ぜて塗布し乾燥させるという
非常に簡易な工程でセンサが製造できるだめ大量生産に
メリットがあると考えられる。

電極系を形成する方法としてスクリーン印刷は、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。

吸水性高分子としてＣＭＧの他にもゼラチンやメチルセ
ルロースなども使用できる。デンプン系。

カルボキシメチルセルロース系、ゼラチン系、アクリル
酸塩系、ビニルアルコール系。ビニルピロリドン系、無
水マレイン酸系のものが好ましい。

これらの高分子は、容易に水溶液とすることができるの
で、適当な濃度の水溶液を塗布乾燥することにより、必
要な厚さの薄膜を電極上に形成することができる。

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 このように本発明のバイオセンサは、絶縁性基板上に、
電極系を印刷し、その上に酸化還元酵素と電子受容体を
吸水性高分子とともに塗布して反応層を形成しており、
極めて容易に生体試料液中の基質濃度を測定することが
でき、さらに電極近傍に反応層を形成することで測定の
スピードアップをはかり、吸水性高分子により電極表面
への妨害物質の吸着を防ぎ測定精度を高めたものである
。

【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斜視図
、第２図はその縦断面図、第３図は従来のバイオセンサ
の縦断面図である。 １・・・・・・絶縁性基板、２・・・・・・対極、３・
・・・・・測定極、４・・・・・・参照極、６・・・・
・・反応層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
１ｐ、球性基板 第　２　図

Claims (3)

【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
   し前記基質濃度を測定するバイオセンサにおいて、前記
   電極系の表面に酵素および電子受容体を吸水性高分子に
   溶解して塗布したことを特徴とするバイオセンサ。
2. （２）電極系が、絶縁性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項記載のバイオセンサ。
3. （３）電極系の表面に塗布する吸水性高分子が、デンプ
   ン系、カルボキシメチルセルロース系、ゼラチン系、ア
   クリル酸塩系、ビニルアルコール系、ビニルピロリドン
   系、無水マレイン酸系からなる群のいずれかももしくは
   それらの混合物である特許請求の範囲第１項記載のバイ
   オセンサ。