JPS63317758A - バイオセンサの製造法 - 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の製造法に関する。

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
液の希釈や撹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６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号公
報）。このバイオセ／すは、絶縁基板９にリード１２．
１３をそれぞれ有する白金などからなる測定極１０およ
び対極１１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１４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、多孔体についてけ、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シ、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ができ、
かつ保存性に優れた安価なディスポーザブルタイプのバ
イオセンサの製造法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、絶縁性の基板上に
、カーボンペーストの印刷または塗布により少くとも測
定極と対極からなる電極系を設け、ついでこの電極の表
面を研摩し、６０〜１７０℃の温度で１〜８時間熱処理
を施した後に、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、この多孔体を前記電極系
および絶縁性基板と一体化するものである。

作用 本発明によれば、極めて容易に基質濃度を測定すること
ができ、かつ保存性に優れ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る。

実施例 以下、本発明の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樹脂バインダーを含む導
電性カーボンペーストを平行な帯状に印刷し、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、ポリエステル
主体の絶縁性づ−ストを前記と同様に印刷し、加熱処理
して絶縁層６を形成する。次に、露出した２′。

ｓ／　、　４／の各部分を研摩後、空気中で１００℃に
て４時間熱処理を施した。

この後、穴を開けたポリエステル等の合成樹脂製の保持
枠６を絶縁層６に接着し、前記電極系２′。

３’、４’を覆う様に酵素および電子受容体を担持した
多孔体７を穴の中に保持する。さらにこの多孔体７の外
径より小さい径の開孔部を有する樹脂製カバー８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、測定極３に沿った断面図を第２図に示す。こ
こで用いた多孔体は、ナイロン不織布を基材とし、酸化
還元酵素としてのグルコースオキシダーゼ２００ｍＦと
、電子受容体としてのフェリシアン化カリウム４００ｍ
ｇを、濃度０，２５　ｗｔ％の界面活性剤（ポリエチレ
ングリコールアルキルフェニルニーｆｋ　）　ヲ含ｔｒ
ｐＨｓ、６のリン酸緩衝液１ｍβに溶解した液を前記基
材に含浸後、濃度０，２６　ｗｔ％の界面活性剤を含む
エタノール中に浸費して結晶化し、次に減圧乾燥して作
製したものである。

上記の様に構成したグルコースセンサの多孔体へ試料液
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７００ｍＶのパルス電圧を印加することに
より、測定極をアノード方向へ分極した。

この場合、添加されたグルコースは多孔体７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、上記のアノード方向へ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濃度に比例した酸化
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０ 第３図は、上記構成のセンサの応答特性の一例として、
電圧印加１０秒後の電流値と、グルコース濃度との関係
を示すものであり、極めて良好な直線性を示した。

上記に示しだグルコースセンサの作製方法において、カ
ーボン電極の研摩後の熱処理工程の温度を１００℃、７
０℃、６０″Ｃ，５０℃及び熱処理なしとした以外は、
前記と全く同様に構成したセンサを各々複数個作製し、
３０℃にて保存し、前記グルコース標準液に対する応答
変化を検討した。

各々の熱処理温度の電極を用いたセンサについて、初度
の応答電流を１００％としたときの変化を第４図に示す
。図より明らかなごとく、処理温度６０℃以上では保存
に伴う応答変化は少ないが、５０℃あるいは熱処理なし
の場合には変動が犬である。これは、研摩されたカーボ
ン印刷電極の露出表面部分の活性が安定していないこと
によるものと推定される。なお、電極面を研摩しない場
合には、研摩した場合の約晃の応答電流しか得られなか
ったが、この様な研摩の有無による応答電流の違いは、
ペースト中にバインダーとして含まれる樹脂成分などが
カーボン表面を部分的に被覆していることによるものと
考えられる。研摩によシ、カーボン電極表面の樹脂バイ
ンダーの削除ならびに電極表面の均一な平滑化が達成で
きるとともに、これを６０℃以上の温度、好ましくは６
０〜１７０℃で１〜８時間熱処理することにより、電極
露出部の活性度を一定化できる。

本発明者らの検討によれば、７０〜１５ｏ℃の温度で４
時間熱処理することで、保存後における応答電流の変化
が極めて少ない、好結果が得られた。

熱処理に際し、５０℃以下では前述した通り好ましい結
果は得られなく、文通に１７０℃よりも高温での熱処理
は、センサの基板であるポリエチレンテレフタレートの
熱劣化やカーボンペースト中の樹脂バインダーの変質を
招くので避けるべきである。

本発明のバイオセンサの製造法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、ナイロン不織以外ニ、セ
ルロース、レーヨン、セラミック、ホリカーボネート等
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。さらに酸化還元醇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電極方式の場合
について述べたが、対極と測定極からなる２電極方式で
も測定は可能である。

発明の効果 以上のように本発明のバイオセンサの製造法は、カーボ
ンを主体とする電極系に研摩、熱処理を施すことにより
、保存性に優れたバイオセンサを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるバイオセンサの分解斜
視図、第２図はその縦断面図、第３図はバイオセンサの
応答特性図、第４図はバイオセンサの保存特性図、第６
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、２，２′・・・・・・対極
、３，３′・・・・・・測定極、４，４′・・・・・・
参照極、７・・・・・・多孔体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
Ｍ球性基板 ２．２’−一片　極 ３．３’−；Ｆｌ欠極 ６−保外枠 第２図 第　３　図 シルコース濃＆（ｍｇ／ｄｆ） 第４図 第５図 Ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性の基板上に、カーボンペーストの印刷また
   は塗布により少くとも測定極と対極からなる電極系を設
   け、ついでこの電極の表面を研摩し、６０〜１７０℃の
   温度で１〜８時間熱処理した後に、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、この
   多孔体を前記電極系および絶縁性の基板と一体化するこ
   とを特徴とするバイオセンサの製造法。
2. （２）熱処理が７０〜１５０℃の温度における４時間の
   加熱である特許請求の範囲第１項記載のバイオセンサの
   製造法。