JPS633248A - 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４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−ｊ６６８６２号）
。このバイオセンサば、絶縁基板９　Ｋ　ＩＪ−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、これらの主筒系の露出部分を酸
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１４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、多孔体については、測定毎に
取シ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。−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、絶縁性の基板に少
なくとも測定極と対極からなる電極系を設け、酵素と電
子受容体と試料液を反応させ、前記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、試料液中
の基質濃度を測定するバイオセンサに２いて、電極系は
、スクリーン印刷で形成されたカーボンを主体とする材
料からなり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、多孔体を前記電極系および前
記基板とともに一体化したものである。さらに電極系の
うち少くとも測定極の表面は、研摩後に熱処理を施した
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、試料液を多
孔体に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。さらに、センサの保存寿命につい
ても長期間安定させることができる。

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２１゜３
１．４＋（各１朋）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５を形成する。

次に、２’　、　３’　、　４’の部分を研摩後、空気
中で１００°Ｃにて４時間熱処理を施した。

次に穴を開けた樹脂製の保持枠６を絶縁層５に接着し、
前記電極系２１　、３１　、４１　を覆う様に多孔体７
を穴の中に保持する。さらに多孔体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−体化されたバイオ七ン。

すについて、測定極３に沿った断面図を第２図に示す。

上記に用いた多孔体は、酸化還元酵素としてグルコース
オキ／ダーゼ１００ｍｇと電子受容体としてフェリシア
ン化カリウム１５０ｍｇをＰＨｓ、ｅのリン酸緩衝液１
ｍｅに溶解しだ液をナイロン不織布に含浸後、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
を基準にして測定極に７００ｍＶのパルス電圧を印加す
ることにより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。

上記構成のグルコース測定用センサに９０ｍｇ／ｉυの
グルコース標準液を滴下し、２分後に７００ｍＶのパル
ス電圧を印加し、印加１０秒後の電流値を測定したとこ
ろ、約３μ人の応答が得られた。そこで次に、前記の熱
処理工程の温度のみを１００’Ｃ。

７０°Ｃ１６０°Ｃ９５０°Ｃ１熱処理なし、とした以
外は全く同様に構成したセンサを各々複数個作製し、３
０°Ｃ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だセン
サについて、初度の応答電流を１００条としたときの変
化を第３図に示す。図より明らかなごとく、処理温度６
０°Ｃ以上では保存に伴う応答変化は少ないが５０’Ｃ
，あるいは熱処理なしの場合には変動が大である。これ
は、研摩されたカーボン印刷電極表面の活性が安定して
いないことによるものと推定される。１００°Ｃの場合
最も安定した応答特性を示し、本発明者らの検討によれ
ば熱処理温度の上限は基板の熱劣化等を考慮し７０’Ｃ
とするのがよいと考えられる。なお、電極面を研摩しな
い場合には、研摩した場合の約％の応答電流しか得られ
なかった。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。

電極系を形成する方法としてのスクリーン印刷は、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。

本発明のバイオセンナ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、
ナイロン不織以外に、セルロース、レーヨン、セラミッ
ク、ホリカーホ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。さらに酸化還元酵
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。−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 本発明のバイオセンサば、絶縁性の基板、電極系、およ
び酸化還元酵素と電子受容体を担持した多孔体を一体化
することにより、極めて容易に生体試料中の基質濃度を
測定することができ、かつ保存性にも優れたものである
。

【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分解斜
視図、第２図はその組立時の縦断面図、第３図はバイオ
センサの保存と応答特性との関係を示す図、第４図は従
来のバイオセンサの縦断面図である。 １・・・・・基板、２・・・・・・対極、３・・・・・
測定極、４・・・・・・参照極、５・・・・・・４絶縁
層、６・・・・・保持枠、了・・・・・多孔体、８・・
・・・・カバー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１・
−一詑＊　＋ｉミクｈＴＬ ６・−ダ朱肴耕 ７・−汐んｆト ８“−１ノ）′−

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
   絶縁性の基板を備え、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
   知し前記試料液の基質濃度を測定するバイオセンサにお
   いて、前記電極系が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り、かつ少くとも測定極表面
   は研摩された後に熱処理を施され、酸化還元酵素および
   電子受容体を担持した多孔体で電極系を覆い、多孔体を
   電極系および前記基板とともに一体化したことを特徴と
   するバイオセンサ。
2. （２）電極系が測定極、対極、参照極から構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のバイオセンサ。
3. （３）熱処理の温度が６０℃〜１７０℃である特許請求
   の範囲第１項記載のバイオセンサ。