JPH06138080A - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JPH06138080A JPH06138080A JP5007244A JP724493A JPH06138080A JP H06138080 A JPH06138080 A JP H06138080A JP 5007244 A JP5007244 A JP 5007244A JP 724493 A JP724493 A JP 724493A JP H06138080 A JPH06138080 A JP H06138080A
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- sucrose
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性の高いバイオセンサを提供する。
【構成】 絶縁性の基板１上に作用極４と対極５を主体
とする電極系を設け、前記電極系上にリン酸塩と酵素と
電子受容体と親水性高分子を含む反応層を設置したバイ
オセンサ。さらに、前記絶縁性の基板上にｐＨ緩衝剤
（溶液状態でｐＨ緩衝作用を有する物質）を配置したバ
イオセンサ。 【効果】 リン酸塩によってピラノースの光学異性体平
衡移動反応が加速されるため、迅速なセンサ応答を得る
ことができる。さらに、ｐＨ緩衝剤の作用によって試料
液のｐＨを予め調整することなく精度の高い測定が可能
となる。
とする電極系を設け、前記電極系上にリン酸塩と酵素と
電子受容体と親水性高分子を含む反応層を設置したバイ
オセンサ。さらに、前記絶縁性の基板上にｐＨ緩衝剤
（溶液状態でｐＨ緩衝作用を有する物質）を配置したバ
イオセンサ。 【効果】 リン酸塩によってピラノースの光学異性体平
衡移動反応が加速されるため、迅速なセンサ応答を得る
ことができる。さらに、ｐＨ緩衝剤の作用によって試料
液のｐＨを予め調整することなく精度の高い測定が可能
となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料中の特定成分につ
いて、迅速かつ高精度な定量を簡便に実施することので
きるバイオセンサに関する。
いて、迅速かつ高精度な定量を簡便に実施することので
きるバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】酵素反応過程においてピラノースの光学
異性体平衡移動反応を伴う系を有するバイオセンサの一
例としてスクロースセンサについて説明する。
異性体平衡移動反応を伴う系を有するバイオセンサの一
例としてスクロースセンサについて説明する。
【０００３】酵素電極を用いたスクロースの定量方法と
してはインベルターゼ（ＥＣ３．２．１．２６：以下Ｉ
ＮＶと略す）、ムタロターゼ（ＥＣ５．１．３．３：以
下ＭＵＴと略す）、グルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．
１．３．４：以下ＧＯＤと略す）の３つの酵素と酸素電
極あるいは過酸化水素電極とを組み合わせた方式が一般
に知られている（例えば、鈴木周一編「バイオセンサ
ー」講談社）。上記方法について説明する。試料中のス
クロースはＩＮＶによってα−グルコースとフルクトー
スに加水分解される。つぎにＭＵＴによってα−グルコ
ースからβ−グルコースへの異性化が促進され、このβ
−グルコースがＧＯＤにより選択的に酸化される。酸素
の存在下では、前記ＧＯＤによる酸化反応過程において
酸素が過酸化水素に還元される。このときの酸素減少量
を酸素電極によって計測するか、あるいは過酸化水素の
増加量を過酸化水素電極によって計ることでスクロース
の定量を行なうものである。
してはインベルターゼ（ＥＣ３．２．１．２６：以下Ｉ
ＮＶと略す）、ムタロターゼ（ＥＣ５．１．３．３：以
下ＭＵＴと略す）、グルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．
１．３．４：以下ＧＯＤと略す）の３つの酵素と酸素電
極あるいは過酸化水素電極とを組み合わせた方式が一般
に知られている（例えば、鈴木周一編「バイオセンサ
ー」講談社）。上記方法について説明する。試料中のス
クロースはＩＮＶによってα−グルコースとフルクトー
スに加水分解される。つぎにＭＵＴによってα−グルコ
ースからβ−グルコースへの異性化が促進され、このβ
−グルコースがＧＯＤにより選択的に酸化される。酸素
の存在下では、前記ＧＯＤによる酸化反応過程において
酸素が過酸化水素に還元される。このときの酸素減少量
を酸素電極によって計測するか、あるいは過酸化水素の
増加量を過酸化水素電極によって計ることでスクロース
の定量を行なうものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】酵素試薬は比較的高価
であることが多いが、上記構成のバイオセンサは３種類
の酵素を必要とするため、コストが高くなり実用化に際
して不利となることがみうけられた。また、本測定系は
３段階の酵素反応を有しているため、測定に必要な時間
が比較的長くなる傾向がみられた。
であることが多いが、上記構成のバイオセンサは３種類
の酵素を必要とするため、コストが高くなり実用化に際
して不利となることがみうけられた。また、本測定系は
３段階の酵素反応を有しているため、測定に必要な時間
が比較的長くなる傾向がみられた。
【０００５】さらに酵素の比活性は、水素イオン濃度
（ｐＨ）に依存する性質を有しており、最も高い活性が
得られるｐＨ（至適ｐＨ）は各酵素についてそれぞれ異
なる。したがって試料液のｐＨが異なる場合には一定の
センサ応答を得ることが難しい。試料液の前処理なしに
測定することは測定操作を極めて簡便ならしめるが、試
料液のｐＨによってセンサ応答が影響を受ける場合には
ｐＨを一定にするための前処理が必要となり、簡便性が
損なわれる。
（ｐＨ）に依存する性質を有しており、最も高い活性が
得られるｐＨ（至適ｐＨ）は各酵素についてそれぞれ異
なる。したがって試料液のｐＨが異なる場合には一定の
センサ応答を得ることが難しい。試料液の前処理なしに
測定することは測定操作を極めて簡便ならしめるが、試
料液のｐＨによってセンサ応答が影響を受ける場合には
ｐＨを一定にするための前処理が必要となり、簡便性が
損なわれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、絶縁性の基板上に少なくとも作用極と対
極からなる電極系を設け、前記電極系上にリン酸塩と酵
素と電子受容体と親水性高分子を主体とする反応層を設
置したバイオセンサを提供するものである。さらに、前
記電極系上に溶液状態でｐＨの緩衝作用を有する物質
（本発明では「ｐＨ緩衝剤」と記す）を配置したもので
ある。
めに本発明は、絶縁性の基板上に少なくとも作用極と対
極からなる電極系を設け、前記電極系上にリン酸塩と酵
素と電子受容体と親水性高分子を主体とする反応層を設
置したバイオセンサを提供するものである。さらに、前
記電極系上に溶液状態でｐＨの緩衝作用を有する物質
（本発明では「ｐＨ緩衝剤」と記す）を配置したもので
ある。
【０００７】
【作用】リン酸イオン（ＰＯ4 3-、ＨＰＯ4 2-、Ｈ2ＰＯ4
-）によってピラノースの光学異性体平衡移動反応が加
速されるため、迅速なセンサ応答を得ることができる。
さらに、前記光学異性体平衡移動を触媒する酵素（ＭＵ
Ｔなど）をバイオセンサ構成要素から除外することがで
きる。その結果、安価で高い信頼性を有するバイオセン
サが得られる。
-）によってピラノースの光学異性体平衡移動反応が加
速されるため、迅速なセンサ応答を得ることができる。
さらに、前記光学異性体平衡移動を触媒する酵素（ＭＵ
Ｔなど）をバイオセンサ構成要素から除外することがで
きる。その結果、安価で高い信頼性を有するバイオセン
サが得られる。
【０００８】さらに、ｐＨ緩衝剤の作用によって酵素反
応を一定のｐＨの範囲内で進行させることができ、その
結果試料液のｐＨにかかわらず高精度なセンサ応答を得
ることができる。
応を一定のｐＨの範囲内で進行させることができ、その
結果試料液のｐＨにかかわらず高精度なセンサ応答を得
ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
【００１０】（実施例１）バイオセンサの一例として、
スクロースセンサについて説明する。図１は本発明のバ
イオセンサの一実施例として作製したスクロースセンサ
の断面図、図２は同スクロースセンサのうち反応層を除
き、図１の斜め上方向からみた分解斜視図、図３は同ス
クロースセンサの応答の一例を示す図である。
スクロースセンサについて説明する。図１は本発明のバ
イオセンサの一実施例として作製したスクロースセンサ
の断面図、図２は同スクロースセンサのうち反応層を除
き、図１の斜め上方向からみた分解斜視図、図３は同ス
クロースセンサの応答の一例を示す図である。
【００１１】以下、スクロースセンサの作製方法につい
て説明する。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銀ペ−ストを印刷
しリ−ド２、３を形成した。つぎに、樹脂バインダーを
含む導電性カーボンペーストを印刷して作用極４を形成
した。作用極４はリード２と接触している。
て説明する。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銀ペ−ストを印刷
しリ−ド２、３を形成した。つぎに、樹脂バインダーを
含む導電性カーボンペーストを印刷して作用極４を形成
した。作用極４はリード２と接触している。
【００１２】つぎに、絶縁性ペーストを印刷して絶縁層
６を形成した。絶縁層６は、作用極４の外周部を覆って
おり、これによって作用極４の露出部分の面積を一定に
保っている。さらに、絶縁層６は、リード２、３を部分
的に覆っている。
６を形成した。絶縁層６は、作用極４の外周部を覆って
おり、これによって作用極４の露出部分の面積を一定に
保っている。さらに、絶縁層６は、リード２、３を部分
的に覆っている。
【００１３】つぎに、樹脂バインダーを含む導電性カー
ボンペーストをリード３と接触するように印刷して対極
５を形成した。
ボンペーストをリード３と接触するように印刷して対極
５を形成した。
【００１４】次に、前記電極系（作用極４、対極５）上
に親水性高分子としてカルボキシメチルセルロ−ス（以
下ＣＭＣと略す）の０．５wt％水溶液を滴下、乾燥させ
てＣＭＣ層を形成した。つづいて、前記ＣＭＣ層上に酵
素としてＩＮＶ、ＧＯＤおよび電子受容体としてフェリ
シアン化カリウムをリン酸緩衝液（０．２Ｍ：ＫＨ2Ｐ
Ｏ4−０．２Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐＨ＝７．４）に溶解
させた混合溶液を滴下し、５０℃の温風乾燥器中で１０
分間乾燥させて反応層７を形成した。
に親水性高分子としてカルボキシメチルセルロ−ス（以
下ＣＭＣと略す）の０．５wt％水溶液を滴下、乾燥させ
てＣＭＣ層を形成した。つづいて、前記ＣＭＣ層上に酵
素としてＩＮＶ、ＧＯＤおよび電子受容体としてフェリ
シアン化カリウムをリン酸緩衝液（０．２Ｍ：ＫＨ2Ｐ
Ｏ4−０．２Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐＨ＝７．４）に溶解
させた混合溶液を滴下し、５０℃の温風乾燥器中で１０
分間乾燥させて反応層７を形成した。
【００１５】リン酸塩、酵素および電子受容体の混合溶
液を滴下すると、親水性高分子からなるＣＭＣ層は一度
溶解し、その後の乾燥過程で酵素などと混合された形で
反応層７を形成する。しかし、撹拌等をともなわないた
め完全な混合状態とはならず、電極系表面はＣＭＣのみ
によって被覆された状態となる。すなわち、酵素および
電子受容体などが電極系表面に接触しないために、電極
系表面へのタンパク質の吸着などを防ぐことができる。
液を滴下すると、親水性高分子からなるＣＭＣ層は一度
溶解し、その後の乾燥過程で酵素などと混合された形で
反応層７を形成する。しかし、撹拌等をともなわないた
め完全な混合状態とはならず、電極系表面はＣＭＣのみ
によって被覆された状態となる。すなわち、酵素および
電子受容体などが電極系表面に接触しないために、電極
系表面へのタンパク質の吸着などを防ぐことができる。
【００１６】上記のようにして反応層７を形成した後、
カバー９およびスペーサー８を図２中、一点鎖線で示す
ような位置関係をもって接着してスクロースセンサを作
製した。
カバー９およびスペーサー８を図２中、一点鎖線で示す
ような位置関係をもって接着してスクロースセンサを作
製した。
【００１７】このスクロースセンサに試料液としてスク
ロース水溶液３μｌを試料供給孔１０より供給した。試
料液は空気孔１１部分まで達し、電極系上の反応層７が
溶解した。
ロース水溶液３μｌを試料供給孔１０より供給した。試
料液は空気孔１１部分まで達し、電極系上の反応層７が
溶解した。
【００１８】なお、試料液の供給をよりいっそう円滑に
するためには、さらに、レシチンの有機溶媒溶液（例え
ばトルエン）を試料供給部（センサ先端部）から反応層
上にわたって広げ、乾燥させることでレシチン層を形成
してからカバー９、スペーサー８を接着するとよい。
するためには、さらに、レシチンの有機溶媒溶液（例え
ばトルエン）を試料供給部（センサ先端部）から反応層
上にわたって広げ、乾燥させることでレシチン層を形成
してからカバー９、スペーサー８を接着するとよい。
【００１９】試料液を供給してから一定時間後に電極系
の対極５と作用極４間に＋０．５Ｖの電圧を印加し、５
秒後の電流値を測定したところ、試料液中のスクロース
濃度に比例した値が得られた。
の対極５と作用極４間に＋０．５Ｖの電圧を印加し、５
秒後の電流値を測定したところ、試料液中のスクロース
濃度に比例した値が得られた。
【００２０】本発明のスクロースセンサと前記スクロー
スセンサのうち反応層中のリン酸塩を除いて作製したセ
ンサについて、センサ応答の測定時間依存特性を図３に
示す。図３中、ａは本発明のスクロースセンサ、ｂは本
発明のうちリン酸塩を除いたスクロースセンサ、ｃはａ
のスクロースセンサの反応層中にさらにＭＵＴを加えた
構成のセンサのスクロース水溶液（２０ｍＭ）に対する
応答である。
スセンサのうち反応層中のリン酸塩を除いて作製したセ
ンサについて、センサ応答の測定時間依存特性を図３に
示す。図３中、ａは本発明のスクロースセンサ、ｂは本
発明のうちリン酸塩を除いたスクロースセンサ、ｃはａ
のスクロースセンサの反応層中にさらにＭＵＴを加えた
構成のセンサのスクロース水溶液（２０ｍＭ）に対する
応答である。
【００２１】本発明のスクロースセンサ（ａ）は、ＭＵ
Ｔを含むセンサ（ｃ）に比べるとやや劣るが、リン酸塩
を除いたもの（ｂ）と比較するとより短い時間でセンサ
応答が一定になることががわかる。
Ｔを含むセンサ（ｃ）に比べるとやや劣るが、リン酸塩
を除いたもの（ｂ）と比較するとより短い時間でセンサ
応答が一定になることががわかる。
【００２２】スクロースがＩＮＶにより加水分解されて
α−グルコースが生成し、このα−グルコースはリン酸
塩により迅速にβ−グルコースとなり、このβ−グルコ
ースがＧＯＤによって酸化される。ＧＯＤによる酸化反
応で移動した電子によってフェリシアン化カリウムがフ
ェロシアン化カリウムに還元される。次に、前記の電圧
印加により、生成したフェロシアン化カリウムの酸化電
流が得られ、この電流値は基質であるスクロースの濃度
に対応する。
α−グルコースが生成し、このα−グルコースはリン酸
塩により迅速にβ−グルコースとなり、このβ−グルコ
ースがＧＯＤによって酸化される。ＧＯＤによる酸化反
応で移動した電子によってフェリシアン化カリウムがフ
ェロシアン化カリウムに還元される。次に、前記の電圧
印加により、生成したフェロシアン化カリウムの酸化電
流が得られ、この電流値は基質であるスクロースの濃度
に対応する。
【００２３】（実施例２）バイオセンサの一例として、
スクロースセンサについて説明する。
スクロースセンサについて説明する。
【００２４】実施例１と同様にして、ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。さらに、ＣＭＣ層を前記電極系上に形成した。
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。さらに、ＣＭＣ層を前記電極系上に形成した。
【００２５】次に、前記ＣＭＣ層上にＩＮＶとＧＯＤと
フェリシアン化カリウムとリン酸二カリウム塩をマレイ
ン酸−トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン緩衝液
（ｐＨ＝７．５：以下、マレイン酸−Ｔｒｉｓ緩衝液と
略す）に溶解させた混合溶液を滴下し、温風乾燥器中で
乾燥させて反応層７を形成した。さらに、実施例１と同
様にしてカバー９およびスペーサー８と共に一体化して
スクロースセンサを作製した。
フェリシアン化カリウムとリン酸二カリウム塩をマレイ
ン酸−トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン緩衝液
（ｐＨ＝７．５：以下、マレイン酸−Ｔｒｉｓ緩衝液と
略す）に溶解させた混合溶液を滴下し、温風乾燥器中で
乾燥させて反応層７を形成した。さらに、実施例１と同
様にしてカバー９およびスペーサー８と共に一体化して
スクロースセンサを作製した。
【００２６】前記反応層７は電極系表面に接して形成す
る方法について述べたが、必ずしもその必要はない。図
２のようなカバー９およびスペーサー８と一体化する場
合には、カバー９とスペーサー８と絶縁性の基板１とに
よって電極系上部に空間部が形成される。前記カバー
９、スペーサー８、絶縁性の基板１の前記空間部の壁面
に相当する部位であれば適当な場所に反応層を形成する
ことができる。センサに供給された試料液は前記空間部
を満たすため、反応層を溶解することが可能である。
る方法について述べたが、必ずしもその必要はない。図
２のようなカバー９およびスペーサー８と一体化する場
合には、カバー９とスペーサー８と絶縁性の基板１とに
よって電極系上部に空間部が形成される。前記カバー
９、スペーサー８、絶縁性の基板１の前記空間部の壁面
に相当する部位であれば適当な場所に反応層を形成する
ことができる。センサに供給された試料液は前記空間部
を満たすため、反応層を溶解することが可能である。
【００２７】上記のように作製したスクロースセンサに
試料液としてスクロース水溶液３μｌを実施例１と同様
に試料供給孔１０から供給してセンサ応答電流を測定し
たところ、スクロース濃度に比例した値が得られた。
試料液としてスクロース水溶液３μｌを実施例１と同様
に試料供給孔１０から供給してセンサ応答電流を測定し
たところ、スクロース濃度に比例した値が得られた。
【００２８】（実施例３）バイオセンサの一例として、
スクロースセンサについて説明する。
スクロースセンサについて説明する。
【００２９】実施例１と同様にして、ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。
【００３０】次に、前記電極系上に０．５wt％ヒドロキ
シエチルセルロース（以下、ＨＥＣと略す）水溶液を滴
下、乾燥させてＨＥＣ層を形成した。つづいて、前記Ｈ
ＥＣ層上にＩＮＶとＭＵＴとＧＯＤとフェリシアン化カ
リウムとリン酸二ナトリウム塩を［Ｎ−（２−ヒドロキ
シエチル）ピペラジン−Ｎ’−２−エタンスルホン酸］
−水酸化ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝７．２：以下、ＨＥ
ＰＥＳ−ＮａＯＨ緩衝液と略す）に溶解させた混合溶液
を滴下し、温風乾燥器中で乾燥させて反応層７を形成し
た。
シエチルセルロース（以下、ＨＥＣと略す）水溶液を滴
下、乾燥させてＨＥＣ層を形成した。つづいて、前記Ｈ
ＥＣ層上にＩＮＶとＭＵＴとＧＯＤとフェリシアン化カ
リウムとリン酸二ナトリウム塩を［Ｎ−（２−ヒドロキ
シエチル）ピペラジン−Ｎ’−２−エタンスルホン酸］
−水酸化ナトリウム緩衝液（ｐＨ＝７．２：以下、ＨＥ
ＰＥＳ−ＮａＯＨ緩衝液と略す）に溶解させた混合溶液
を滴下し、温風乾燥器中で乾燥させて反応層７を形成し
た。
【００３１】上記のように作製したスクロースセンサに
試料液としてスクロース水溶液１０μｌを反応層上へ滴
下して反応層を溶解させ、一定時間後に実施例１と同様
に作用極と対極間に定電圧を印加して応答電流を測定し
た。
試料液としてスクロース水溶液１０μｌを反応層上へ滴
下して反応層を溶解させ、一定時間後に実施例１と同様
に作用極と対極間に定電圧を印加して応答電流を測定し
た。
【００３２】グルコースのα体からβ体への異性化はＭ
ＵＴおよびリン酸イオン双方の作用によって促進され
る。本実施例のスクロースセンサのように、反応層中に
ＭＵＴとリン酸イオンとを共に有することにより、グル
コースのα体からβ体への異性化の速度をさらに加速す
ることができる。その結果、より短時間でセンサ応答を
得ることが可能となる。
ＵＴおよびリン酸イオン双方の作用によって促進され
る。本実施例のスクロースセンサのように、反応層中に
ＭＵＴとリン酸イオンとを共に有することにより、グル
コースのα体からβ体への異性化の速度をさらに加速す
ることができる。その結果、より短時間でセンサ応答を
得ることが可能となる。
【００３３】（実施例４）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。
グルコースセンサについて説明する。
【００３４】実施例１と同様にして、ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。
【００３５】次に、前記電極系上に０．５wt％ヒドロキ
シプロピルセルロース（以下、ＨＰＣと略す）水溶液を
滴下、乾燥させてＨＰＣ層を形成した。つづいて、前記
ＨＰＣ層上にＧＯＤとフェリシアン化カリウムとリン酸
二カリウム塩をクエン酸二水素ナトリウム−水酸化ナト
リウム緩衝液（ｐＨ＝５．５）に溶解させた混合溶液を
滴下し、５０℃の温風乾燥器中で１０分間乾燥させて反
応層７を形成した。さらに、カバーおよびスペーサーを
実施例１同様に接着してグルコースセンサを作製した。
シプロピルセルロース（以下、ＨＰＣと略す）水溶液を
滴下、乾燥させてＨＰＣ層を形成した。つづいて、前記
ＨＰＣ層上にＧＯＤとフェリシアン化カリウムとリン酸
二カリウム塩をクエン酸二水素ナトリウム−水酸化ナト
リウム緩衝液（ｐＨ＝５．５）に溶解させた混合溶液を
滴下し、５０℃の温風乾燥器中で１０分間乾燥させて反
応層７を形成した。さらに、カバーおよびスペーサーを
実施例１同様に接着してグルコースセンサを作製した。
【００３６】上記のように作製したグルコースセンサに
試料液としてグルコース水溶液１０μｌを供給して反応
層を溶解させ、一定時間後に実施例１と同様に作用極と
対極間に定電圧を印加して応答電流を測定した。
試料液としてグルコース水溶液１０μｌを供給して反応
層を溶解させ、一定時間後に実施例１と同様に作用極と
対極間に定電圧を印加して応答電流を測定した。
【００３７】ＧＯＤはグルコースの異性体のうちβ体の
みを特異的に酸化する機能を有しているが、グルコース
は水溶液中ではα体とβ体が平衡状態にある。本実施例
のグルコースセンサを用いると、反応層中に予め添加し
たリン酸イオンの作用によってグルコースのα体からβ
体への異性化が迅速に行われるため、試料液中の全グル
コース量に比例した応答電流を短時間で得ることができ
る。
みを特異的に酸化する機能を有しているが、グルコース
は水溶液中ではα体とβ体が平衡状態にある。本実施例
のグルコースセンサを用いると、反応層中に予め添加し
たリン酸イオンの作用によってグルコースのα体からβ
体への異性化が迅速に行われるため、試料液中の全グル
コース量に比例した応答電流を短時間で得ることができ
る。
【００３８】さらに、反応層中にＭＵＴを添加すると、
測定時間をより一層短くすることができると共に、測定
精度を高めることも可能である。
測定時間をより一層短くすることができると共に、測定
精度を高めることも可能である。
【００３９】また、本実施例で用いたＧＯＤの至適ｐＨ
は５付近であり、反応層中に添加したｐＨ緩衝剤（クエ
ン酸二水素ナトリウム−水酸化ナトリウム）の緩衝作用
によって試料液のｐＨにかかわらず、酵素反応をｐＨ５
付近で進行させることができる。したがって、精度の高
い測定が可能となる。
は５付近であり、反応層中に添加したｐＨ緩衝剤（クエ
ン酸二水素ナトリウム−水酸化ナトリウム）の緩衝作用
によって試料液のｐＨにかかわらず、酵素反応をｐＨ５
付近で進行させることができる。したがって、精度の高
い測定が可能となる。
【００４０】なお、緩衝液としてはクエン酸二水素ナト
リウム−ＮａＯＨ（ｐＨ＝５．５）を用いたが、これ以
外にもクエン酸−クエン酸三ナトリウム、クエン酸−ク
エン酸三カリウム、クエン酸二水素カリウム−ＮａＯ
Ｈ、マレイン酸水素ナトリウム−ＮａＯＨ、フタル酸水
素カリウム−ＮａＯＨ、コハク酸−四ホウ酸ナトリウム
の組合せをｐＨ５〜６付近の値に調整して用いても同様
の効果が得られた。
リウム−ＮａＯＨ（ｐＨ＝５．５）を用いたが、これ以
外にもクエン酸−クエン酸三ナトリウム、クエン酸−ク
エン酸三カリウム、クエン酸二水素カリウム−ＮａＯ
Ｈ、マレイン酸水素ナトリウム−ＮａＯＨ、フタル酸水
素カリウム−ＮａＯＨ、コハク酸−四ホウ酸ナトリウム
の組合せをｐＨ５〜６付近の値に調整して用いても同様
の効果が得られた。
【００４１】（実施例５）バイオセンサの一例として、
スクロースセンサについて説明する。図４は本実施例の
スクロースセンサの断面図である。
スクロースセンサについて説明する。図４は本実施例の
スクロースセンサの断面図である。
【００４２】実施例１と同様にして、ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成
し、前記電極系上にＣＭＣ層を形成した。
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成
し、前記電極系上にＣＭＣ層を形成した。
【００４３】次に、前記ＣＭＣ層上にＩＮＶ、ＭＵＴ、
ＧＯＤおよびフェリシアン化カリウムをリン酸緩衝液
（０．２Ｍ：ＫＨ2ＰＯ4−０．２Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐ
Ｈ＝７．４）に溶解させた混合溶液を滴下し、５０℃の
温風乾燥器中で１０分間乾燥させて反応層７を形成し
た。
ＧＯＤおよびフェリシアン化カリウムをリン酸緩衝液
（０．２Ｍ：ＫＨ2ＰＯ4−０．２Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐ
Ｈ＝７．４）に溶解させた混合溶液を滴下し、５０℃の
温風乾燥器中で１０分間乾燥させて反応層７を形成し
た。
【００４４】つぎにＣＭＣをリン酸緩衝液（０．５Ｍ：
ＫＨ2ＰＯ4−０．５Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐＨ＝７．４）
に溶解した溶液をカバー９の内側へ滴下し、乾燥させて
ｐＨ緩衝剤層２０を形成した。前記ｐＨ緩衝剤層２０を
形成したカバー９とスペーサー８とを実施例１同様に接
着してスクロースセンサを作製した（図４にその断面を
示す）。
ＫＨ2ＰＯ4−０．５Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐＨ＝７．４）
に溶解した溶液をカバー９の内側へ滴下し、乾燥させて
ｐＨ緩衝剤層２０を形成した。前記ｐＨ緩衝剤層２０を
形成したカバー９とスペーサー８とを実施例１同様に接
着してスクロースセンサを作製した（図４にその断面を
示す）。
【００４５】このスクロースセンサに、ｐＨ３〜７のス
クロース標準液を試料液として供給し、実施例１と同様
にして応答を測定したところ、試料液のｐＨに依存せ
ず、スクロース濃度に比例した値が得られた。
クロース標準液を試料液として供給し、実施例１と同様
にして応答を測定したところ、試料液のｐＨに依存せ
ず、スクロース濃度に比例した値が得られた。
【００４６】（実施例６）バイオセンサの一例として、
スクロースセンサについて説明する。
スクロースセンサについて説明する。
【００４７】実施例１と同様にして、ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。さらに、ＣＭＣ層を前記電極系上に形成した。
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。さらに、ＣＭＣ層を前記電極系上に形成した。
【００４８】次に、前記ＣＭＣ層上にＩＮＶとＧＯＤと
フェリシアン化カリウムとリン酸二カリウム塩の混合水
溶液を滴下し、乾燥させて反応層７を形成した。さら
に、実施例１と同様にしてカバー９およびスペーサー８
と共に一体化してスクロースセンサを作製した。
フェリシアン化カリウムとリン酸二カリウム塩の混合水
溶液を滴下し、乾燥させて反応層７を形成した。さら
に、実施例１と同様にしてカバー９およびスペーサー８
と共に一体化してスクロースセンサを作製した。
【００４９】前記スクロースセンサに試料液としてスク
ロース水溶液３μｌを実施例１と同様に試料供給孔１０
から供給してセンサ応答電流を測定したところ、スクロ
ース濃度に比例した値が得られた。
ロース水溶液３μｌを実施例１と同様に試料供給孔１０
から供給してセンサ応答電流を測定したところ、スクロ
ース濃度に比例した値が得られた。
【００５０】（実施例７）バイオセンサの一例として、
スクロースセンサについて説明する。
スクロースセンサについて説明する。
【００５１】実施例１と同様にして、ポリエチレンテレ
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。さらに、ＣＭＣ層を前記電極系上に形成した。
フタレートからなる絶縁性の基板１上に、リ−ド２、３
と電極系（作用極４、対極５）および絶縁層６を形成し
た。さらに、ＣＭＣ層を前記電極系上に形成した。
【００５２】つぎに、前記ＣＭＣ層上にＩＮＶとＭＵＴ
とＧＯＤとフェリシアン化カリウムをリン酸緩衝液
（０．６Ｍ：ＫＨ2ＰＯ4−０．６Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐ
Ｈ＝７．４）に溶解させた混合溶液を滴下し、５０℃の
温風乾燥器中で１０分間乾燥させてＣＭＣ−酵素−フェ
リシアン化カリウム層を形成した。つぎに前記ＣＭＣ−
酵素−フェリシアン化カリウム層上へ、親水性高分子と
してポリビニルピロリドン（以下ＰＶＰと略す）の２wt
％エタノール溶液を展開後乾燥させて反応層７を形成し
た。
とＧＯＤとフェリシアン化カリウムをリン酸緩衝液
（０．６Ｍ：ＫＨ2ＰＯ4−０．６Ｍ：Ｎａ2ＨＰＯ4；ｐ
Ｈ＝７．４）に溶解させた混合溶液を滴下し、５０℃の
温風乾燥器中で１０分間乾燥させてＣＭＣ−酵素−フェ
リシアン化カリウム層を形成した。つぎに前記ＣＭＣ−
酵素−フェリシアン化カリウム層上へ、親水性高分子と
してポリビニルピロリドン（以下ＰＶＰと略す）の２wt
％エタノール溶液を展開後乾燥させて反応層７を形成し
た。
【００５３】このように反応層の表面を親水性高分子層
で被覆した構造にすることにより、表面の平滑性を高め
ることができる。その結果、試料液をセンサに供給した
際に表面の起伏部分に取り残された空気によって生成す
る気泡の発生を抑えることができ、応答のばらつきを小
さくすることができる。
で被覆した構造にすることにより、表面の平滑性を高め
ることができる。その結果、試料液をセンサに供給した
際に表面の起伏部分に取り残された空気によって生成す
る気泡の発生を抑えることができ、応答のばらつきを小
さくすることができる。
【００５４】特に、本実施例のように反応層中のｐＨ緩
衝剤の濃度が高い場合には結晶析出によって反応層表面
に多数の凹凸部が形成されるために、親水性高分子によ
る反応層表面の平滑化が有効である。
衝剤の濃度が高い場合には結晶析出によって反応層表面
に多数の凹凸部が形成されるために、親水性高分子によ
る反応層表面の平滑化が有効である。
【００５５】なお、上記実施例ではフルクトースセンサ
とグルコースセンサについて示したが、本発明はグルコ
ース−６−リン酸センサ、マルトースセンサ、ラクトー
スセンサ、セルロースセンサにも用いることが可能であ
る。この場合、酵素は順番に、アルカリフォスファター
ゼ、マルターゼ、β−ガラクトシターゼ、セルラーゼを
用いれば良い。
とグルコースセンサについて示したが、本発明はグルコ
ース−６−リン酸センサ、マルトースセンサ、ラクトー
スセンサ、セルロースセンサにも用いることが可能であ
る。この場合、酵素は順番に、アルカリフォスファター
ゼ、マルターゼ、β−ガラクトシターゼ、セルラーゼを
用いれば良い。
【００５６】上記実施例のスクロースセンサでは、緩衝
液としてＫＨ2ＰＯ4−Ｎａ2ＨＰＯ4（ｐＨ＝７．４）お
よびＨＥＰＥＳ−ＮａＯＨ（ｐＨ＝７．２）およびマレ
イン酸−Ｔｒｉｓ（ｐＨ＝７．５）を用いたが、これら
以外にもＫＨ2ＰＯ4−Ｋ2ＨＰＯ4、ＮａＨ2ＰＯ4−Ｋ2
ＨＰＯ4、ＮａＨ2ＰＯ4−Ｎａ2ＨＰＯ4、クエン酸−Ｎ
ａ2ＨＰＯ4、クエン酸−Ｋ2ＨＰＯ4、Ｔｒｉｓ−Ｔｒｉ
ｓ塩酸塩、［Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−
２−アミノエタンスルホン酸］−ＮａＯＨ、［ピペラジ
ン−Ｎ，Ｎ’−ビス（２−エタンスルホン酸）］−Ｎａ
ＯＨの組合せをｐＨ７〜８付近の値に調整して用いても
同様の効果が得られた。
液としてＫＨ2ＰＯ4−Ｎａ2ＨＰＯ4（ｐＨ＝７．４）お
よびＨＥＰＥＳ−ＮａＯＨ（ｐＨ＝７．２）およびマレ
イン酸−Ｔｒｉｓ（ｐＨ＝７．５）を用いたが、これら
以外にもＫＨ2ＰＯ4−Ｋ2ＨＰＯ4、ＮａＨ2ＰＯ4−Ｋ2
ＨＰＯ4、ＮａＨ2ＰＯ4−Ｎａ2ＨＰＯ4、クエン酸−Ｎ
ａ2ＨＰＯ4、クエン酸−Ｋ2ＨＰＯ4、Ｔｒｉｓ−Ｔｒｉ
ｓ塩酸塩、［Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−
２−アミノエタンスルホン酸］−ＮａＯＨ、［ピペラジ
ン−Ｎ，Ｎ’−ビス（２−エタンスルホン酸）］−Ｎａ
ＯＨの組合せをｐＨ７〜８付近の値に調整して用いても
同様の効果が得られた。
【００５７】さらに、上記実施例では親水性高分子とし
てＣＭＣ、ＨＥＣ、ＨＰＣ、ＰＶＰを用いたが、これら
に限定されることはなく、他のセルロース誘導体、具体
的には、メチルセルロース、エチルセルロース、エチル
ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルエチル
セルロースを用いてもよく、さらには、ポリビニルアル
コール、ゼラチンおよびその誘導体、アクリル酸および
その塩、メタアクリル酸およびその塩、スターチおよび
その誘導体、無水マレイン酸およびその塩を用いても同
様の効果が得られた。
てＣＭＣ、ＨＥＣ、ＨＰＣ、ＰＶＰを用いたが、これら
に限定されることはなく、他のセルロース誘導体、具体
的には、メチルセルロース、エチルセルロース、エチル
ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルエチル
セルロースを用いてもよく、さらには、ポリビニルアル
コール、ゼラチンおよびその誘導体、アクリル酸および
その塩、メタアクリル酸およびその塩、スターチおよび
その誘導体、無水マレイン酸およびその塩を用いても同
様の効果が得られた。
【００５８】一方、電子受容体としては、上記実施例に
示したフェリシアン化カリウム以外に、ｐ−ベンゾキノ
ン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フ
ェロセン誘導体なども使用できる。
示したフェリシアン化カリウム以外に、ｐ−ベンゾキノ
ン、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フ
ェロセン誘導体なども使用できる。
【００５９】また、上記実施例において酵素および電子
受容体については試料液に溶解する方式について示した
が、これに制限されることはなく、固定化によって試料
液に不溶化させた場合にも適用することができる。
受容体については試料液に溶解する方式について示した
が、これに制限されることはなく、固定化によって試料
液に不溶化させた場合にも適用することができる。
【００６０】また、上記実施例では、作用極と対極のみ
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。
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。
【００６１】
【発明の効果】以上のように本発明によると、高い信頼
性を有するバイオセンサを安価に得ることができる。
性を有するバイオセンサを安価に得ることができる。
【図１】本発明のバイオセンサの一実施例として作製し
たスクロースセンサの断面図
たスクロースセンサの断面図
【図２】同スクロースセンサのうち反応層を除いた分解
斜視図
斜視図
【図３】同スクロースセンサの応答例を示した図
【図４】本発明の異なる実施例のスクロースセンサの断
面図
面図
１ 絶縁性の基板 ２、３ リード ４ 作用極 ５ 対極 ６ 絶縁層 ７ 反応層 ８ スペーサー ９ カバー １０ 試料供給孔 １１ 空気孔 ２０ ｐＨ緩衝剤層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南海 史朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】電気絶縁性の基板と、前記基板上に形成さ
れた、作用極および対極を有する電極系と、前記電極系
上に形成された反応層とから構成され、前記反応層が少
なくとも酵素と電子受容体と親水性高分子とリン酸塩と
を含有することを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項２】請求項１において、絶縁性の基板上に接し
てあるいは近接してｐＨ緩衝剤を形成したバイオセン
サ。 - 【請求項３】請求項１または２において、反応層が、親
水性高分子からなる第１の層と少なくとも酵素と電子受
容体とリン酸塩を含む第２の層を順に積層してなるバイ
オセンサ。 - 【請求項４】請求項１または２において、反応層が、親
水性高分子からなる第１の層と、少なくとも酵素と電子
受容体とリン酸塩を含む第２の層と、親水性高分子から
なる第３の層を順に積層してなるバイオセンサ。 - 【請求項５】請求項１または２において、酵素がインベ
ルターゼとグルコースオキシダーゼの組合せ、あるいは
グルコースオキシダーゼであるバイオセンサ。 - 【請求項６】請求項１または２において、酵素がインベ
ルターゼとグルコースオキシダーゼとムタロターゼの組
合せ、あるいはグルコースオキシダーゼとムタロターゼ
の組合せであるバイオセンサ。 - 【請求項７】請求項１または２において、酵素がアルカ
リフォスファターゼ、マルターゼ、β−ガラクトシター
ゼ、セルラーゼの中から選ばれたものであるバイオセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007244A JPH06138080A (ja) | 1992-03-12 | 1993-01-20 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5337792 | 1992-03-12 | ||
| JP4-53377 | 1992-09-11 | ||
| JP4-242919 | 1992-09-11 | ||
| JP24291992 | 1992-09-11 | ||
| JP5007244A JPH06138080A (ja) | 1992-03-12 | 1993-01-20 | バイオセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06138080A true JPH06138080A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=27277527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007244A Pending JPH06138080A (ja) | 1992-03-12 | 1993-01-20 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06138080A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001036955A1 (fr) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biodetecteur |
| WO2002093151A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biocapteur |
| CN100454015C (zh) * | 1995-04-12 | 2009-01-21 | 利费斯坎公司 | 确定电极区域的方法 |
| JP2016505153A (ja) * | 2013-01-31 | 2016-02-18 | ライフスキャン・スコットランド・リミテッド | 可溶性酸性材料コーティングを備える電気化学式分析試験用ストリップ |
| JP2016095319A (ja) * | 2007-12-10 | 2016-05-26 | バイエル・ヘルスケア・エルエルシーＢａｙｅｒ ＨｅａｌｔｈＣａｒｅ ＬＬＣ | 試験センサ内に試薬物質を被着させる方法 |
| WO2018124066A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 株式会社Ｇｓユアサ | 電気化学式酸素センサ |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP5007244A patent/JPH06138080A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100454015C (zh) * | 1995-04-12 | 2009-01-21 | 利费斯坎公司 | 确定电极区域的方法 |
| WO2001036955A1 (fr) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biodetecteur |
| US6740215B1 (en) | 1999-11-16 | 2004-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biosensor |
| WO2002093151A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biocapteur |
| US7235170B2 (en) | 2001-05-15 | 2007-06-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biosensor |
| JP2016095319A (ja) * | 2007-12-10 | 2016-05-26 | バイエル・ヘルスケア・エルエルシーＢａｙｅｒ ＨｅａｌｔｈＣａｒｅ ＬＬＣ | 試験センサ内に試薬物質を被着させる方法 |
| JP2016505153A (ja) * | 2013-01-31 | 2016-02-18 | ライフスキャン・スコットランド・リミテッド | 可溶性酸性材料コーティングを備える電気化学式分析試験用ストリップ |
| WO2018124066A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 株式会社Ｇｓユアサ | 電気化学式酸素センサ |
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