JP2009139388A - 選択性が向上し、感度が強化された電気化学的センサー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】参照電極及び測定電極が多孔性非導電性シート材料により互いに隔てられている電気化学的センサー、好ましくは電気化学的バイオセンサーにつき記載している。
【選択図】図1
Description
(1)グルコース+GO(FAD)→グルコノラクトン+GO(FADH2)
(2)GO(FADH2)+Fe(III)(CN)3 3−→
Fe(II)(CN)6 4−+GO(FAD)+H+
(3)Fe(II)(CN)6 4−→Fe(III)(CN)6 3−+e−
a) 血液を供給し、反応を(1)〜(2)に従って進行させ、
b) 約5〜30秒の一定の反応時間の観察の後、約400mVの一定の電圧をかけ、(
3)に記載の陽極酸化を起こさせる。
c) 短い遅延時間の後に電流を測定する。
i=電流
n=電極反応に含まれる電子の数
F=ファラデー定数
D=拡散係数
C=被検体の濃度
A=作用電極の面積
D=作用電極における拡散境界層の厚さ
t=時間
−選択性のさらなる強化
特許文献5は、グルタルジアルデヒドにより架橋されたアルブミンを含有する酵素電極につき記載しており、それらはそれらの透過性のために電気的活性干渉成分に対して、特に高分子量を有するタンパク質に対して作用電極を保護する。
式(A)に従う電極面積の拡大による感度の強化は特許文献10に記載されている。
Nankai et al.は特許文献4において、消耗性センサーを含有する電流測定血液グルコース試験系の二次加工につき記載しており、該系は特に優れた取り扱い性が顕著である。電流測定分析器中に差し込まれる消耗性センサーは、センサーの先端で分析されるべき血液の滴に触れるように作られている。微小毛細管(microcapillary)(毛細管流系(capillary flow system))を介し、全血はセンサーの作用室(作用電極及び参照電極、ならびに検出試薬)中に運ばれる。その方法では、検出試薬(GO/K3Fe(CN)6)は分析されるべき液体(血液)に溶解され、前記の検出反応が進行する。両電極が血液で濡れると−問題のない操作性のための予備条件−自動的に低い抵抗値が分析器を開始させる。従って機器は制御ボタンなしで操作することができる。不必要な痛みなしで血液を抽出するという観点で、血液の必要量は可能な限り低く保たれ、従って微小毛細管の体積は約5μlに制限されている。導電路は、微小毛細管により限定される反応室から、延びているセンサー部分を介し、差し込み接点に達し、かくして分析器中の重要な機能性成分のいずれの汚染も排除される。
スクリーン印刷法又はマイクロピペットを使用するめんどうな方法が用いられる。
ベースシート(1)上に固定されたグラファイトシート(2)上に、数mm2の範囲の面積を有する試薬マトリックス(膜)(3)が適用される。この上にグラファイトウェブのストリップ(5)が孔開き2面接着テープ(4)を用いて固定される。最後に孔開きシ
ート(6)が最上被覆として接着される。必要な試料体積はグラファイトウェブの液体停止区域を例えば試薬膜(10)の後に組み込むことにより限定することができる。
SGL Carbon GroupからSigraflex(R)の商標名で入手可能なグラファイトシートを用いるのが好ましい。
意図されるこの目的に重要な性質は:
電気抵抗率: 層に平行に8〜10Ωμm
層に垂直に600〜650Ωμm
層の厚さ: 0.25〜1.00mm
純度: >99.85%
このような関係で用いることができる多孔性シート材料は、例えばポリエステルもしくはポリ(ビニルアルコール)から作られているポリマーウェブ、例えばポリアミドもしくはポリエステルから作られているポリマー織物から成る群より、あるいは好ましくはポリマー膜から成る群より選ばれることができる。
れた利用性が与えられる。
最も簡単な場合、ベースマトリックスに従来の含浸法を介して、例えばグルコースオキシダーゼ及びフェリシアン化カリウムを含浸させることができる。
用いられる好ましい材料は前記の通りグラファイトウェブを含み、それは例えばSGL
Carbon GroupからSigrafil(R)SPC 7011の商標名で入手可能である。
ベースシート(1)及び最上被覆シート(6)は原則的に広い範囲のプラスチックシートから大きな選択手順なしで選ばれることができる。
u−pontの標準的シートの範囲内で見いだすことができる。
(1)ベースシート (ポリカーボネートシート、厚さ250μm)
(2)グラファイトシート (Sigraflex(R)、(1)上に2面接着テープで固
定)
(3)試薬膜 (PALLからのBiodyne(R)、グルコースオキシダ
ーゼ及びフェリシアン化カリウムを含浸)
(4)2面接着テープ
(5)グラファイトウェブ (Sigratex(R) SPC 7011)
(6)被覆シート (ポリカーボネートシート、厚さ250μm)
a)フェリシアン化カリウムの含浸
PALLからのナイロン膜(Biodyne、0.45μm)に濃度が20%のフェリシアン化カリウム溶液を含浸させ、乾燥した。
高速撹拌機(溶解機)を用いてグルコースオキシダーゼを含有するコーティング溶液を以下の成分から調製した:
4.42g ポリエチレンオキシド300,000(Union Cabide)
84.08g クエン酸緩衝液(0.01モル、pHは6.5)
0.58g オクタン−1−オール
3.84g Aerosil(R)(Degussaからの高分散ケイ酸)
0.12g 界面活性剤FC−170C(3Mから)
7.00g グルコースオキシダーゼ(150μ/mg)
0、25、50、100、200、300、400、500mg/dlのグルコース
104mg/dlのグルコース量を有する全血をa)と同様にして適用した。これはa)からの100mg/dl曲線と大きく一致する測定曲線を生じた。
膜−コートグラファイトシートの作製
a)多孔性膜層
高速撹拌機(溶解機)を用いて以下の成分からコーティング溶液を調製した:
Dralon L (Bayer AG) 50.0g
Ultrason E (BASF) 50.0g
Aerosil 200 (Degussa) 30.0g
Pluriol P 600(BASF) 90.0g
N−メチルピロリドン (NMP) 484.0g
高速撹拌機を用い、以下の成分から流延溶液を調製した:
8.77gの水性ポリウレタン分散液 DLS (Bayer AG)
9.66gのポリエチレンオキシド300,000 (Union Carbide)0.06gのプルロニックPE 6,400 (BASF)
1.20gのクエン酸緩衝液(0.1モル、pH=6.5)
0.34gのAerosil 200 (Degussa)
1.00gのグルコースオキシダーゼ(154U/mg)
純粋なグルコース水溶液は実施例1における結果と非常に類似の結果を与えたが、膜−修正センサー系は干渉成分(アスコルビン酸、アセトアミノフェン)も含有する試験溶液に関し、より優れた結果を与えた。
を特徴とする電流測定試験装置。
2 グラファイトシート
3 試薬膜
4 2面接着テープ
5 グラファイトウェブ
6 被覆シート
Claims (14)
- 作用電極、
参照電極、
作用電極及び参照電極を互いに隔てる、少なくとも一つの検出試薬を含有する非導電性多孔性シート
を含む電気化学的センサーであって、
該参照電極は試料適用区域から該非導電性多孔性シートへの液体の毛細管輸送のための導電性多孔性シートからなり、且つ、該参照電極は液体の垂直及び水平の両方向の輸送能力をもつことを特徴とする電気化学的センサー。 - 該非導電性多孔性シートがウェブ、紙、織物または膜を含むことを特徴とする請求項1に記載のセンサー。
- 該非導電性多孔性シートが複数の層を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセンサー。
- 各層が異なる検出試薬を含有することを特徴とする請求項3に記載のセンサー。
- 該非導電性多孔性シートが、数mm2の面積を有する請求項1−4のいずれか一項に記載のセンサー。
- 該非導電性多孔性シートが、7mm2の面積を有する請求項1−4のいずれか一項に記載のセンサー。
- 該非導電性多孔性シートが、0.1−10μmの孔径を有する請求項1−4のいずれか一項に記載のセンサー。
- 該非導電性多孔性シートが、0.3−5μmの孔径を有する請求項1−4のいずれか一項に記載のセンサー。
- 検出試薬が含浸法および/またはコーティング法によって該非導電性多孔性シートと接触する請求項1−8のいずれか一項に記載のセンサー。
- 検出試薬がグルコースオキシダーゼおよびヘキサシアン化カリウムである請求項1−9のいずれか一項に記載のセンサー。
- 導電性多孔性シートが金属化織物、ウェブまたは膜である請求項1−10のいずれか一項に記載のセンサー。
- 導電性多孔性シートが親水性グラファイト繊維材料または導電性金属もしくはグラファイトフォイルが上にある非導電性親水性ウェブである請求項1−9のいずれか一項に記載のセンサー。
- 導電性多孔性シートがグラファイトウェブである請求項1−9のいずれか一項に記載のセンサー。
- 参照電極が、孔開き2面接着テープを用いて作用電極に取り付けられている請求項1−13のいずれか一項に記載のセンサー。
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