JPS63317757A - グルコ−スセンサ - 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、種々の微量の試料中のグルコース濃度につい
て、試料液を希釈することなく迅速かつ簡易に定量する
ことのできるグルコース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４図に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、絶縁基板１３
に白金などからなる測定極８と対極９およびそれぞれの
リード１０゜１１を埋設し、これらの電極系の露出部を
酸化還元酵素および電子受容体を含有する多孔体１２と
測定妨害物質を戸別するための濾過膜１ｏで覆ったもの
である。試料液を多孔体１２上へ滴下すると、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。この間
に、試料液は電極上へ降下する。

電極上では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
グルコースなど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 しかしこのような従来の構成では、センナとして一応使
用できるが、電極上への試料反応液の降下が不均一にな
り、電極面が十分に濡れないため、気泡が残留したり、
電極面積が減少するという現象が生じ、測定値が不安定
で、再現性が悪かった。

本発明はこのような問題点を解決するもので。

測定極及び対極上に吸水性高分子とグルコースオキシダ
ーゼおよびムタロターゼからなる酵素反応層を設けるこ
とにより、試料中のグルコースを高精度、高感度に安定
して定量することができるディスポーザブルタイプのグ
ルコース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、絶縁性の基板に形
成された少くとも測定極と対極からなる電極系上に、吸
水性高分子とグルコースオキシダーゼおよびムタロター
ゼからなる酵素反応層を設けたものである。これにより
、電子受容体が溶解した試料液が酵素反応層の吸水性高
分子に吸収され、電極上にゲル化した均一な試料液の液
膜層が形成され安定な測定を行うことができる。また同
時に、α−Ｄ−４ルコースがβ−Ｄ−グルコースに変換
されることにより、測定感度も向上する。

水を吸収してゲル化する吸水性高分子として、天然高分
子類では、デンプン系、セルロース系。

アルギン酸系、ガム類、タンパク質系などがあり、合成
高分子類では、ビニル系、アクリル酸系、無水マレイン
酸系、水性ウレタン系、ポリ電解質系など種々あるが、
特に、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。これらは。

単独または混合物、共重合体であっても良い。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、乾燥するととにより、必要な厚さ
の薄膜を電極上に直接形成することができるという利点
がある。

作用 上記構成により、電極上へ降下した試料液は電極上の酵
素反応層に吸収され、電極上に密着し。

電極面を十分に覆ったゲル層が安定に形成されるため、
電極の濡れの不均一性や気泡の残留は解消でき、安定し
た電気化学的測定ができる。また同時に測定感度も向上
する。

実施例 以下１本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明のグルコースセンサの一実施例における
断面図であり、第２図はその構成部分の分解図である。

ポリエチレンテレフタレートカラなる絶縁性基板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、測定極２と対極３からなる電
極系と、それぞれのリード部２／　、　３１を形成する
。次に電極系を部分的に覆い、一定の電極面積が得られ
るように、絶縁性ペーストを前記同様に印刷、乾燥して
絶縁層４を形成する。多孔体７は保持枠６で保持されて
いる。前記多孔体７は、フェリシアン化カリウム２００
ｑをリン酸緩衝液（ｐＨ５，６）１ｍｌに溶解した液を
セルロース紙に含浸、乾燥して作製したものである。６
は酵素反応層であり、吸水性高分子としてカルボキシル
メチルセルロースを用い、このものの０．５％水溶液１
ｍ、／にグルコースオキシダーゼとムタロターゼヲ各々
２ｏ００ユニット溶解した液を、電極上へ直接塗布、乾
燥して得たものである。

上記構成のグルコースセンサの多孔体７へ試料液として
グルコース水溶液を滴下し、２分後に測定極２の電位を
０，２Ｖ／ｓｅａで掃引した。滴下されたグルコースは
多孔体７に担持されたフェリシアンを溶解し、電極上へ
降下する。このとき、電極上に密着し、電極全面を覆っ
たフェリシアン化カリウム、グルコースオキシダーゼお
よびムタロターゼを含む吸水性高分子による水溶性ゲル
からなる酵素反応層が形成される。上記のアノード方向
への掃引により、酵素反応で生成したフェロンアン化カ
リウムが測定極で酸化され、酸化電流のピークが得られ
る。このピーク電流は試料中のグルコース濃度に対応し
ている。

第３図に、ピーク電流とグルコース濃度との関係を示す
。図中ムは、本発明のカルボキシメチルセルロース、グ
ルコースオキシダーゼ、ムタロターゼかもなる酵素反応
層を設けた場合である。またＢは、ムタロターゼを含ま
ない以外は前記同様に作製した場合である。本発明の人
は良い直線を示し、ムタロターゼを含まないＢに比較し
て応答が３０％高くなっている。この感度の向上はムタ
ロターゼの作用で試料液のα−Ｄ−グルコースが。

β−Ｄ−グルコースに変換され、以降の反応が進んだも
のと思われる。

一方１図には示していないが、吸水性高分子を用いずか
つ、前記２種の酵素を多孔体７にフェリシアン化カリウ
ムとともに担持した場合には、電極上に気泡が残る場合
が見られ、ピーク電流値が不安定であった。

上記実施例では、測定極と対極のみの二極電極系につい
て述べたが、参照極を加えた三電極方式にすれば、より
正確な測定が可能である。

また、電子受容体としては、上記実施例に用いたフェリ
シアン化カリウム以外にも、ｐ−ベンゾキノン、フェナ
ジンメトサルフェートなども使用できる。さらに、上記
実施例のセンサは酵素として、上記実施例のグルコース
オキシダーゼ以外のアルコールオキシダーゼ、コレステ
ロールオキシダーゼ等を用いれば、アルコールサンサ、
コレステロールセンサなどにも用いることができる。

発明の効果 以上のように本発明のグルコースセンサは、電極系の上
を吸水性高分子とグルコースオキシダーゼおよびムタロ
ターゼからなる酵素反応層で覆うことにより、高感度で
かつ安定した応答を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるグルコースセンサの断
面図、第２図はその分解斜視図、第３図はグルコースセ
ンサの応答特性図、第４図は従来のバイオセンサの断面
図である。 １・・・・・・絶縁性基板、２・・・・・・測定極、３
・・・・・・対極。 ４・・・・・・絶縁層、６・・・・・・酵素反応層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｌ　
−絶縁性＆販 ２−　測定盪 ３−＃　　　極 ４−足縁層 ５−・−保浮枠 嬉２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板に形成された少くとも測定極と対極か
   らなる電極系を備え、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、前記試料中のグルコース濃度を測定するグルコー
   スセンサであって、前記電極系上に吸水性高分子とグル
   コースオキシダーゼおよびムタロターゼとからなる酵素
   反応層を形成したことを特徴とするグルコースセンサ。
2. （２）吸水性高分子が、カルボキシメチルセルロース系
   、ビニルピロリドン系、デンプン系、ゼラチン系、アク
   リル酸塩系、ビニルアルコール系、無水マレイン酸系か
   らなる群のいずれかかもしくはそれらの混合物である特
   許請求の範囲第１項記載のグルコースセンサ。