JPS6150054A - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
- Publication number
- JPS6150054A JPS6150054A JP59171968A JP17196884A JPS6150054A JP S6150054 A JPS6150054 A JP S6150054A JP 59171968 A JP59171968 A JP 59171968A JP 17196884 A JP17196884 A JP 17196884A JP S6150054 A JPS6150054 A JP S6150054A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- glucose
- sample
- groove
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
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。
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、種々の生体試料中の特定成分を迅速に、かつ
精度よく容易に定量することのできるバイオセンサに関
するものである。
精度よく容易に定量することのできるバイオセンサに関
するものである。
従来例の溝底とその問題点
近年、酵素の有する特異的触媒作用を利用した種々のバ
イオセンサが開発され、特に臨床検査分野への応用が試
みられている。検査項目及び検体数が増加している現在
、迅速に、精度よく測定できるバイオセンサが望まれて
いる。
イオセンサが開発され、特に臨床検査分野への応用が試
みられている。検査項目及び検体数が増加している現在
、迅速に、精度よく測定できるバイオセンサが望まれて
いる。
グルコースセンサに例をとると、糖尿病の増加が激しい
今日、血液中の血糖値を測定し管理するには、以前のよ
うに血液を遠心分離し血漿にして測定するのでは非常に
時間がかかるため、全血で測定できるセンサが要求され
ている。簡易型としては、尿検査の時に使用されている
検査紙と同様に、スティック状の支持体に糖（グルコー
ス）にのみ反応する酵素および酵素反応時又は酵素反応
の生成物により変化する色素全含有する担体全設置した
ものがある。この担体に血ｐ２ｉ、全添加し、一定時間
後の色素の変化を目又は光により測定する方式であるが
、血液中の色素による妨害が大きく（青変は低い。
今日、血液中の血糖値を測定し管理するには、以前のよ
うに血液を遠心分離し血漿にして測定するのでは非常に
時間がかかるため、全血で測定できるセンサが要求され
ている。簡易型としては、尿検査の時に使用されている
検査紙と同様に、スティック状の支持体に糖（グルコー
ス）にのみ反応する酵素および酵素反応時又は酵素反応
の生成物により変化する色素全含有する担体全設置した
ものがある。この担体に血ｐ２ｉ、全添加し、一定時間
後の色素の変化を目又は光により測定する方式であるが
、血液中の色素による妨害が大きく（青変は低い。
そこで、第４図のような多層式の分析担体が開発されて
いる。透明な支持体１の上に試薬層２゜展開層３．防水
層４．沖過層５が順に積層した構造となっている。血液
サンプルを上部から滴下すると、まずｐ過層５により血
液中の赤血球、血小板などの固形成分が除去され、防水
層４にある小孔から展開層３へ均一に浸透し、試薬層２
において反応が進行する。反応終了後、透明な支持体１
全通して矢印の方向から光をあて、分光分析により基質
濃度を測定する方式である。従来の簡易なステインク状
の担体にくらべ、複雑な構造であるが、血球除去などに
より精度は向上した。しかし、血液の浸透および反応に
時間がかかるため、サンプルの乾燥を防ぐ防水層４が必
要となったり、反応を速めるために高温でインキュベー
トする必要がちり、装置および担体が複雑化するという
問題がある。
いる。透明な支持体１の上に試薬層２゜展開層３．防水
層４．沖過層５が順に積層した構造となっている。血液
サンプルを上部から滴下すると、まずｐ過層５により血
液中の赤血球、血小板などの固形成分が除去され、防水
層４にある小孔から展開層３へ均一に浸透し、試薬層２
において反応が進行する。反応終了後、透明な支持体１
全通して矢印の方向から光をあて、分光分析により基質
濃度を測定する方式である。従来の簡易なステインク状
の担体にくらべ、複雑な構造であるが、血球除去などに
より精度は向上した。しかし、血液の浸透および反応に
時間がかかるため、サンプルの乾燥を防ぐ防水層４が必
要となったり、反応を速めるために高温でインキュベー
トする必要がちり、装置および担体が複雑化するという
問題がある。
発明の目的
本発明は、上記の問題点を克服し、生体試料中の特定成
分を簡易に、迅速かつ精度よく測定できるバイオ七ンサ
全得ること全目的とする。
分を簡易に、迅速かつ精度よく測定できるバイオ七ンサ
全得ること全目的とする。
発明の構成
本発明のバイオセンサは、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形成し、この電極系の上部
に空間を設け、さらにその上部に少なくとも酸化還元酵
素を含有する多孔体を設置したことを特徴とする。
定極と対極からなる電極系を形成し、この電極系の上部
に空間を設け、さらにその上部に少なくとも酸化還元酵
素を含有する多孔体を設置したことを特徴とする。
このバイオセンサ金剛い、前記多孔体に試料液を添加し
、試料液と多孔体に含有されている酵素と電子受容体と
を反応させ、還元された電子受容体を電極系で検知する
ことにより試料液中の基質濃度を測定する。
、試料液と多孔体に含有されている酵素と電子受容体と
を反応させ、還元された電子受容体を電極系で検知する
ことにより試料液中の基質濃度を測定する。
本発明のバイオセンサ全周いることにより、電極の内部
液や希釈液＼を必要とせず生体試料を単に多孔体に含浸
させるだけで精度よく簡易に測定することができる。
液や希釈液＼を必要とせず生体試料を単に多孔体に含浸
させるだけで精度よく簡易に測定することができる。
実施例の説明
本発明のバイオセンサの１つとして、グルコースセンサ
を例に説明する。第１図にグルコースセンサの一実施例
の模式図を示す。塩化ビニル樹脂からなる絶縁性の基板
６に深さ０．２朋の溝７を設け、溝７の底に白金を埋め
こみ測定極８とし、さらに銀塩化銀を埋めこみ対極９と
した。溝７を覆うようにナイロン不織布１ｏを設置した
。このナイロン不織布１０ば、酸化還元酵素としてグル
コースオキ７ダーゼ１１に＠解含浸後乾燥状態で担持し
ている。
を例に説明する。第１図にグルコースセンサの一実施例
の模式図を示す。塩化ビニル樹脂からなる絶縁性の基板
６に深さ０．２朋の溝７を設け、溝７の底に白金を埋め
こみ測定極８とし、さらに銀塩化銀を埋めこみ対極９と
した。溝７を覆うようにナイロン不織布１ｏを設置した
。このナイロン不織布１０ば、酸化還元酵素としてグル
コースオキ７ダーゼ１１に＠解含浸後乾燥状態で担持し
ている。
このセンサにグルコースを含むサンプルミｋ添加すると
、ナイロン不織布１０においてサンプル中のグルコース
がグルコースオキシダーゼ１１により酸化される際、電
子受容体としてサンプル中の溶存酸素および空気中の酸
素が（ｆ！８費され、過酸化水素が生成する。この過酸
化水素全対極９を基準昏て測定極８の電位全ｏＶから＋
１．○Ｖまで０．１Ｎ／秒で掃引することにより酸化す
る。この時得られた酸化電流値のピーク値はグルコース
の標準液で測定したところグルコースの濃度３００ダ／
ｄ４までグルコースの濃度に比例した値が得られた。サ
ンプル液が血液の場合も同様に直線性が得られた。
、ナイロン不織布１０においてサンプル中のグルコース
がグルコースオキシダーゼ１１により酸化される際、電
子受容体としてサンプル中の溶存酸素および空気中の酸
素が（ｆ！８費され、過酸化水素が生成する。この過酸
化水素全対極９を基準昏て測定極８の電位全ｏＶから＋
１．○Ｖまで０．１Ｎ／秒で掃引することにより酸化す
る。この時得られた酸化電流値のピーク値はグルコース
の標準液で測定したところグルコースの濃度３００ダ／
ｄ４までグルコースの濃度に比例した値が得られた。サ
ンプル液が血液の場合も同様に直線性が得られた。
対極９の銀塩化銀のかわりに白金を用いても測定できた
が、電位を安定させるためには、測定極８の白金の露出
面積の２倍以上は必要であった。
が、電位を安定させるためには、測定極８の白金の露出
面積の２倍以上は必要であった。
次にグルコースセンサの他の一実施例の模式図′ｊｚｃ
第２図に示す。塩化ビニル樹脂からなる絶縁性の基板６
に深さ０．１羽の溝Ｔを設け、満７の底に白金を埋め込
み、測定極８．対極９、さらに参照極１２とした。溝７
を覆うようにナイロン不織布１０を設置した。このナイ
ロン不織布１０には、酸化還元酵素としてグルコースオ
キシダーゼ１１、および酸化還元酵素と共役する酸化型
色素としてフェリンアン化カリウム１３をいずれも、そ
れぞれ溶解含浸後乾燥して担持している。このセンサに
グルコースを含むサンプル液ヲ添加すると、ナイロン不
織布１ｏにおいてサンプル中のグルコースがグルコース
オキ７ダーゼ１１と反応する際、フェリ７アン化カリウ
ム１３が還元されてフェロシアン化カリウムが生成する
。このフェロシアン化カリウムを、参照極１２を基準に
測定極８の電位をＯｖから＋０．２ｖまで０．１ｖ／秒
で掃引することにより酸化する。得られた電流のピーク
値は、グルコースの濃度に比例し、グルコースの標準液
で測定すると６００１１Ｉ／ｄｌ と高濃度までよい直
線性が得られた。サンプル液が血液の場合も同様に直線
性が得られた。参照極１２全さらに設けることにより電
位が安定し、測定極８と対極９の面積が同じでも安定に
測定できた。第２図に示したセンサと同じ大きさで、溝
７のないものについてグルコースの標準液で測定したと
ころ、溝７のあるセンサに比べて得られる電流値が１０
チ〜１５φ小さくなり、再現性も劣っていた。ナイロン
不織布１ｏが直接測定極８にふれるため、電極面積が小
さくなり電流値が小さくかつばらついてくる原因と考え
られる。
第２図に示す。塩化ビニル樹脂からなる絶縁性の基板６
に深さ０．１羽の溝Ｔを設け、満７の底に白金を埋め込
み、測定極８．対極９、さらに参照極１２とした。溝７
を覆うようにナイロン不織布１０を設置した。このナイ
ロン不織布１０には、酸化還元酵素としてグルコースオ
キシダーゼ１１、および酸化還元酵素と共役する酸化型
色素としてフェリンアン化カリウム１３をいずれも、そ
れぞれ溶解含浸後乾燥して担持している。このセンサに
グルコースを含むサンプル液ヲ添加すると、ナイロン不
織布１ｏにおいてサンプル中のグルコースがグルコース
オキ７ダーゼ１１と反応する際、フェリ７アン化カリウ
ム１３が還元されてフェロシアン化カリウムが生成する
。このフェロシアン化カリウムを、参照極１２を基準に
測定極８の電位をＯｖから＋０．２ｖまで０．１ｖ／秒
で掃引することにより酸化する。得られた電流のピーク
値は、グルコースの濃度に比例し、グルコースの標準液
で測定すると６００１１Ｉ／ｄｌ と高濃度までよい直
線性が得られた。サンプル液が血液の場合も同様に直線
性が得られた。参照極１２全さらに設けることにより電
位が安定し、測定極８と対極９の面積が同じでも安定に
測定できた。第２図に示したセンサと同じ大きさで、溝
７のないものについてグルコースの標準液で測定したと
ころ、溝７のあるセンサに比べて得られる電流値が１０
チ〜１５φ小さくなり、再現性も劣っていた。ナイロン
不織布１ｏが直接測定極８にふれるため、電極面積が小
さくなり電流値が小さくかつばらついてくる原因と考え
られる。
電極系の上部に空間を設けるには、前記のように基板に
溝のような凹部を設けてもよいし、あるいは第３図に示
す様に基板の上にスペーサー１４を設けてナイロン不織
布が少なくともｉｊ！ＩＩ定極８に定接８触しないよう
にしてもよい。空間をできるだけ小さくすることにより
、血液などの試料の添加量も少なくすることができた。
溝のような凹部を設けてもよいし、あるいは第３図に示
す様に基板の上にスペーサー１４を設けてナイロン不織
布が少なくともｉｊ！ＩＩ定極８に定接８触しないよう
にしてもよい。空間をできるだけ小さくすることにより
、血液などの試料の添加量も少なくすることができた。
グルコースオキシダーゼ１１とフェリンアン化カリウム
１３全高濃度に担持したところ、血液の添加量を３０７
１ｄから１５０μ４まで変化させても添加量に関係なく
一定の酸化電流値を示した。
１３全高濃度に担持したところ、血液の添加量を３０７
１ｄから１５０μ４まで変化させても添加量に関係なく
一定の酸化電流値を示した。
前記に示した電子受容体として酸素を用いる構成にすれ
ば、サンプル液中の溶存酸素の濃度および空中Ｃ酸素が
溶ける速度が限られているため、基質が高濃度の場合は
測定できないという欠点があった。しかし、酸素のかわ
りに酸化型の色素を高濃度に担持することにより、高濃
度の基質濃度のサンプルも測定が可能となった。上記に
用いたフェリＸシアン化カリウムが安定に反応するので
適しているが、Ｐ−ベンゾキノンを使えば、反応′速）
度が早いので高速化に適している。又、ユ、６−シクロ
ロフエノールインドフエノール、メチレンブルー、フェ
ナジンメトサルフェート、β−ナフトキノン４−スルホ
ン酸カリウムなども使用できる。
ば、サンプル液中の溶存酸素の濃度および空中Ｃ酸素が
溶ける速度が限られているため、基質が高濃度の場合は
測定できないという欠点があった。しかし、酸素のかわ
りに酸化型の色素を高濃度に担持することにより、高濃
度の基質濃度のサンプルも測定が可能となった。上記に
用いたフェリＸシアン化カリウムが安定に反応するので
適しているが、Ｐ−ベンゾキノンを使えば、反応′速）
度が早いので高速化に適している。又、ユ、６−シクロ
ロフエノールインドフエノール、メチレンブルー、フェ
ナジンメトサルフェート、β−ナフトキノン４−スルホ
ン酸カリウムなども使用できる。
電極系を形成するには、上記のように白金を樹脂に埋め
こんでもよいが、基板上に蒸着法あるいはスパッタ法に
より白金層を形成して電極系を構成することもできる。
こんでもよいが、基板上に蒸着法あるいはスパッタ法に
より白金層を形成して電極系を構成することもできる。
酸化還元酵素を含有する多孔体は、試料液をすみやかに
吸収し酵素反応をおこなわせることができるように、親
水性の多孔体であることが望ましい。たとえば、ろ紙や
パルプの不織布、セラミックの多孔体、ガラスの多孔体
などを用いると、試料液が均一にすばやく浸透し再現性
も良好であった。さらに、ナイロン不織布にポリエチレ
ングリコールアルキルフェニルニー７ ル（商品名＋
ト’）トンメ）などの界面活性剤全希釈した溶液に浸漬
して乾燥したものを用いると血液などの浸透がいちだん
とすみやかになった。
吸収し酵素反応をおこなわせることができるように、親
水性の多孔体であることが望ましい。たとえば、ろ紙や
パルプの不織布、セラミックの多孔体、ガラスの多孔体
などを用いると、試料液が均一にすばやく浸透し再現性
も良好であった。さらに、ナイロン不織布にポリエチレ
ングリコールアルキルフェニルニー７ ル（商品名＋
ト’）トンメ）などの界面活性剤全希釈した溶液に浸漬
して乾燥したものを用いると血液などの浸透がいちだん
とすみやかになった。
酸化還元酵素の担持方法としては、水溶液にして多孔体
に含浸後乾燥させるだけでなく、多孔体に水溶液を含浸
後、エタノールのような水に対する溶解度の大きい有機
溶媒中に浸漬後真空乾燥するとさらに細かい結晶が担持
され試料にとけやすく、反応時間が短くなった。又酵素
を細かく粉砕後ＳｉＯ２のような結着剤を加えて加圧成
形してもよい。
に含浸後乾燥させるだけでなく、多孔体に水溶液を含浸
後、エタノールのような水に対する溶解度の大きい有機
溶媒中に浸漬後真空乾燥するとさらに細かい結晶が担持
され試料にとけやすく、反応時間が短くなった。又酵素
を細かく粉砕後ＳｉＯ２のような結着剤を加えて加圧成
形してもよい。
なお、上記実施例におけるセンサは血中のグルコースの
他に果汁中のグルコース等も測定でき、又クルコースに
限らず、酵素をかえることによりアルコールセンサやコ
レステロールセンサナト、酸化還元酵素の関与する系に
用いることができた。
他に果汁中のグルコース等も測定でき、又クルコースに
限らず、酵素をかえることによりアルコールセンサやコ
レステロールセンサナト、酸化還元酵素の関与する系に
用いることができた。
又、酵素は固定化した状態で担持することにより長期保
存においても安定に活ｔｉｔ維持することができた。
存においても安定に活ｔｉｔ維持することができた。
発明の効果
本発明のセンサによれば、直接試料液を含浸させるだけ
で、微量の特定成分全簡易に、しかも迅速に精度よく測
定することができる。
で、微量の特定成分全簡易に、しかも迅速に精度よく測
定することができる。
第１図、第２図および第３図は本発明の実施例のグルコ
ースセンサの模式図、第４図は従来のグルコースセンサ
の模式図である。 １・・・・・・支持体、２・・・・・・試薬層、３・・
・・・・展開層、４・・・・・・防水層、５・・・・・
・沖過層、６・・・・・・基板、７・・・・・・溝、８
・・・・・・測定極、９・・・・・・対極、１０・・・
・・・多孔体、１１・・・・・・酵素、１２・・・・・
・参照極、１３・・・・・・色素、１４・・・・・・ス
ペーサー。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名区
区 −へ 憾 塚 区 区 ″）！ 鰍 綜
ースセンサの模式図、第４図は従来のグルコースセンサ
の模式図である。 １・・・・・・支持体、２・・・・・・試薬層、３・・
・・・・展開層、４・・・・・・防水層、５・・・・・
・沖過層、６・・・・・・基板、７・・・・・・溝、８
・・・・・・測定極、９・・・・・・対極、１０・・・
・・・多孔体、１１・・・・・・酵素、１２・・・・・
・参照極、１３・・・・・・色素、１４・・・・・・ス
ペーサー。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名区
区 −へ 憾 塚 区 区 ″）！ 鰍 綜
Claims (7)
- （１）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、この電極系を少なくとも酸化還元酵素を
含有する多孔体によって空間部分を介して覆ったバイオ
センサ。 - （２）電極系が、測定極、対極及び参照極からなる特許
請求の範囲第１項記載のバイオセンサ。 - （３）測定極が白金である特許請求の範囲第１項記載の
バイオセンサ。 - （４）対極が白金又は銀塩化銀である特許請求の範囲第
１項記載のバイオセンサ。 - （５）多孔体が親水性の多孔体である特許請求の範囲第
１項記載のバイオセンサ。 - （６）酸化還元酵素が多孔体に乾燥状態で保持されてい
る特許請求の範囲第５項記載のバイオセンサ。 - （７）多孔体が酸化型色素を乾燥状態で担持している特
許請求の範囲第５項記載のバイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171968A JPS6150054A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171968A JPS6150054A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6150054A true JPS6150054A (ja) | 1986-03-12 |
| JPH058776B2 JPH058776B2 (ja) | 1993-02-03 |
Family
ID=15933090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171968A Granted JPS6150054A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6150054A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412259A (en) * | 1987-07-04 | 1989-01-17 | Horiba Ltd | Physical property measurement by very thin liquid film formation system |
| JPS6412260A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Horiba Ltd | Interface reaction detection type biosensor |
| EP1181538A1 (en) * | 1999-04-06 | 2002-02-27 | Allmedicus Corporation | Electrochemical biosensor test strip, fabrication method thereof and electrochemical biosensor |
-
1984
- 1984-08-18 JP JP59171968A patent/JPS6150054A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6412259A (en) * | 1987-07-04 | 1989-01-17 | Horiba Ltd | Physical property measurement by very thin liquid film formation system |
| JPS6412260A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Horiba Ltd | Interface reaction detection type biosensor |
| JPH0551859B2 (ja) * | 1987-07-06 | 1993-08-03 | Horiba Ltd | |
| EP1181538A1 (en) * | 1999-04-06 | 2002-02-27 | Allmedicus Corporation | Electrochemical biosensor test strip, fabrication method thereof and electrochemical biosensor |
| EP1181538A4 (en) * | 1999-04-06 | 2004-04-07 | Allmedicus Corp | ELECTROCHEMICAL BIOSENSOR TEST STRIP, PRODUCTION METHOD THEREOF, AND ELECTROCHEMICAL BIOSENSOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH058776B2 (ja) | 1993-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |