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JP2001183330A - バイオセンサ - Google Patents

バイオセンサ

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Publication number
JP2001183330A
JP2001183330A JP36983599A JP36983599A JP2001183330A JP 2001183330 A JP2001183330 A JP 2001183330A JP 36983599 A JP36983599 A JP 36983599A JP 36983599 A JP36983599 A JP 36983599A JP 2001183330 A JP2001183330 A JP 2001183330A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
working electrode
reagent layer
substrate
counter electrode
sample
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.)
Pending
Application number
JP36983599A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuko Taniike
優子 谷池
Makoto Ikeda
信 池田
Shiro Nankai
史朗 南海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP36983599A priority Critical patent/JP2001183330A/ja
Priority to DE60018541T priority patent/DE60018541T2/de
Priority to ES00311642T priority patent/ES2235795T3/es
Priority to EP00311642A priority patent/EP1113264B1/en
Priority to US09/748,229 priority patent/US6458258B2/en
Priority to CNB001377698A priority patent/CN1142427C/zh
Publication of JP2001183330A publication Critical patent/JP2001183330A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • C12Q1/004—Enzyme electrodes mediator-assisted
    • 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

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  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
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  • 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)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流応答感度が高く、かつ低いブランク応答
および高い保存安定性を有するバイオセンサを提供す
る。 【解決手段】 電気絶縁性の基板１、基板１上に形成さ
れた作用極４および対極５、作用極４上に形成された、
酵素を含有せず、少なくとも電子伝達体を含有する第１
の試薬層７、並びに対極５上に形成された、電子伝達体
を含有せず、少なくとも酵素を含有する第２の試薬層８
を具備するバイオセンサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料中に含まれる
基質を迅速かつ高精度に定量するためのバイオセンサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】スクロース、グルコースなど糖類の定量
分析法として、施光度計法、比色法、還元滴定法および
各種クロマトグラフィーを用いた方法等が開発されてい
る。しかし、これらの方法は、いずれも糖類に対する特
異性があまり高くないので精度が悪い。これらの方法の
うち施光度計法によれば、操作は簡便ではあるが、操作
時の温度の影響を大きく受ける。従って、施光度計法
は、一般の人々が家庭などで簡易に糖類を定量する方法
としては適切でない。
【０００３】ところで、近年、酵素の有する特異的触媒
作用を利用した種々のタイプのバイオセンサが開発され
ている。
【０００４】以下に、試料中の基質の定量法の一例とし
てグルコースの定量法について説明する。電気化学的な
グルコースの定量法としては、酵素であるグルコースオ
キシダーゼ（ＥＣ１．１．３．４：以下ＧＯＤと略す）
と酸素電極あるいは過酸化水素電極とを使用して行う方
法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）。
【０００５】ＧＯＤは、酸素を電子伝達体として、基質
であるβ−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクト
ンに選択的に酸化する。酸素の存在下で、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。酸素電極によって、この酸素の減少量を計測する
か、あるいは過酸化水素電極によって過酸化水素の増加
量を計測する。酸素の減少量および過酸化水素の増加量
は、試料中のグルコースの含有量に比例するので、酸素
の減少量または過酸化水素の増加量からグルコースの定
量が行われる。
【０００６】上記方法では、酵素反応の特異性を利用す
ることにより、精度良く試料中のグルコースを定量する
ことができる。しかし、反応過程からも推測できるよう
に、測定結果は試料に含まれる酸素濃度の影響を大きく
受ける欠点があり、試料に酸素が存在しない場合は測定
が不可能となる。
【０００７】そこで、酸素を電子伝達体として用いず、
フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘
導体等の有機化合物や金属錯体を電子伝達体として用い
る新しいタイプのグルコースセンサが開発されてきた。
このタイプのセンサでは、酵素反応の結果生じた電子伝
達体の還元体を作用極上で酸化することにより、その酸
化電流量から試料中に含まれるグルコース濃度が求めら
れる。この際、対極上では、電子伝達体の酸化体が還元
され電子伝達体の還元体の生成する反応が進行する。こ
のような有機化合物や金属錯体を酸素の代わりに電子伝
達体として用いることにより、既知量のＧＯＤとそれら
の電子伝達体を安定な状態で正確に電極上に担持させて
試薬層を形成することが可能となり、試料中の酸素濃度
の影響を受けることなく、精度良くグルコースを定量す
ることができる。またこの場合、酵素および電子伝達体
を含有する試薬層を乾燥状態に近い状態で電極系と一体
化させることもできるので、この技術に基づいた使い捨
て型のグルコースセンサが近年多くの注目を集めてい
る。その代表的な例が、特許第２５１７１５３号公報に
示されるバイオセンサである。使い捨て型のグルコース
センサにおいては、測定器に着脱可能に接続されたセン
サに試料を導入するだけで容易にグルコース濃度を測定
器で測定することができる。このような手法は、グルコ
ースの定量だけに限らず、試料中に含まれる他の基質の
定量にも応用可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし近年、さらに電
流応答感度が高いバイオセンサや、基質濃度がゼロの場
合の応答（以下ブランク応答と略称する）が低く、かつ
保存安定性に優れたバイオセンサが求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明のバイオセンサは、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と、前記作用極
上に形成された第１の試薬層、並びに前記対極上に形成
された第２の試薬層を具備し、前記第１の試薬層は酵素
を含有せず、少なくとも電子伝達体を含有し、かつ前記
第２の試薬層は電子伝達体を含有せず、少なくとも酵素
を含有することを特徴とする。
【００１０】ここで、電気絶縁性の基板、並びに前記基
板上に形成された作用極および対極に代えて、作用極基
板、対極基板、前記作用極基板上に形成された作用極、
および前記対極基板上に形成された対極を具備し、前記
作用極と前記対極とが空間部を隔てて相互に対向する位
置に配置されていることが好ましい。
【００１１】さらにここで、作用極基板と対極基板とが
スペーサ部材を介して配置されていることが好ましい。
【００１２】以上において、第１の試薬層および第２の
試薬層が親水性高分子を含むことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】上記のように、本発明の一つの形
態におけるバイオセンサは、電気絶縁性の基板と、基板
上に形成された作用極および対極と、作用極上に形成さ
れた第１の試薬層、並びに対極上に形成された第２の試
薬層を具備し、第１の試薬層は酵素を含有せず、少なく
とも電子伝達体を含有し、かつ第２の試薬層は電子伝達
体を含有せず、少なくとも酵素を含有する。
【００１４】このようにすると、作用極上には酵素がな
いので、作用極に酵素が吸着することによって作用極で
の電極反応が阻害されることがなく、作用極での電子伝
達体の還元体の酸化反応がスムーズに進行するため、電
流応答感度が向上する。また、酵素と電子伝達体とが互
いに分離しているので、酵素と電子伝達体とが接触して
相互作用を起こすのを防止できるため、ブランク応答の
増加を抑制することや、長期保存中の酵素活性変動を抑
制することができる。
【００１５】ここで、電気絶縁性の基板、並びに基板上
に形成された作用極および対極に代えて、作用極基板、
対極基板、作用極基板上に形成された作用極、および対
極基板上に形成された対極を具備し、作用極と対極とが
空間部を隔てて相互に対向する位置に配置されているこ
とが好ましい。
【００１６】このようにすると、第１の試薬層と第２の
試薬層とがそれぞれ別の基板上に形成されているので、
互いに組成の異なる第１の試薬層と第２の試薬層とを容
易に分離して形成することができる。また、作用極と対
極とが対向した位置に形成されているので、電極間のイ
オン移動が円滑になるため、電流応答をさらに増加させ
ることができる。
【００１７】また、作用極と対極とが空間部を隔てて相
互に対向する位置に配置されているバイオセンサにおい
ては、作用極基板と対極基板とがスペーサ部材を介して
配置されていることが好ましい。
【００１８】このようにすると、基板への物理的圧力に
対しての強度が増加するので、第１の試薬層および第２
の試薬層が物理的圧力により接触することがなくなり、
酵素と電子伝達体の接触により酵素活性が変動するのを
防止することができる。
【００１９】以上において、第１の試薬層および第２の
試薬層が親水性高分子を含むことが好ましい。
【００２０】このようにすると、作用極へのたんぱく質
等の吸着が抑制されるので、電流応答感度がさらに向上
する。また、測定時に試料の粘性が増加するので、電流
応答に対する物理的衝撃等の影響が低減するため、電流
応答の安定性が向上する。
【００２１】本発明において、基板、作用極基板、およ
び対極基板としては、電気絶縁性を有し、保存および測
定時に充分な剛性を有する材料であれば用いることがで
きる。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化
ビニル、ポリアミド、飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑
性樹脂、または尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化
性樹脂があげられる。中でも、電極との密着性の点か
ら、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００２２】作用極としては、電子伝達体を酸化する際
にそれ自身が酸化されない導電性材料であれば用いるこ
とができる。対極としては、パラジウム、銀、白金、カ
ーボン等の一般的に用いられる導電性材料であれば用い
ることができる。
【００２３】酵素としては、試料中に含まれる測定対象
の基質に対応したものが用いられる。例えば、フルクト
ースデヒドロゲナーゼ、グルコースオキシダーゼ、アル
コールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロー
ルオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アミノ酸オ
キシダーゼ等があげられる。
【００２４】電子伝達体としては、フェリシアン化カリ
ウム、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、フェロセン誘導体等があげられ
る。また、酸素を電子伝達体とした場合にも電流応答が
得られる。電子伝達体は、これらの一種または二種以上
が使用される。
【００２５】スペーサ部材としては、電気絶縁性を有
し、保存および測定時に充分な剛性を有する材料であれ
ば用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、飽和ポリエステ
ル樹脂等の熱可塑性樹脂、または尿素樹脂、メラニン樹
脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂があげられる。
【００２６】親水性高分子としては、種々のものを用い
ることができる。例えば、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、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、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリ
ドン、ポリビニルアルコール、ポリリジン等のポリアミ
ノ酸、ポリスチレンスルホン酸、ゼラチンおよびその誘
導体、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタアクリル
酸およびその塩、スターチおよびその誘導体、無水マレ
イン酸またはその塩の重合体があげられる。中でも、カ
ルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロースが好ましい。
【００２７】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。
【００２８】（実施例１）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。
【００２９】図１および図２を用いて、本発明の実施例
１を説明する。図１は、本実施例におけるグルコースセ
ンサの縦断面図であり、図２は同グルコースセンサの試
薬層および界面活性剤層を除いた分解斜視図である。
【００３０】まず、ポリエチレンテレフタレ−トからな
る電気絶縁性の基板１上に、スクリ−ン印刷により銀ペ
ーストを印刷し、作用極リード２および対極リード３を
形成した。ついで、樹脂バインダーを含む導電性カーボ
ンペーストを基板１上に印刷して作用極４を形成した。
この作用極４は、作用極リード２と接触している。さら
に、この基板１上に、絶縁性ペ−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、これにより作用極４の露出部分の面積を一定に保
っている。次に、樹脂バインダーを含む導電性カーボン
ペーストを対極リード３と接触するように印刷して対極
５を形成した。
【００３１】電子伝達体であるフェリシアン化カリウム
を含有し、酵素を含有しない第１の水溶液を基板１の作
用極４上に滴下した後乾燥することにより第１の試薬層
７を形成し、酵素であるＧＯＤを含有し、電子伝達体を
含有しない第２の水溶液を基板１の対極５上に滴下した
後乾燥することにより第２の試薬層８を形成した。さら
に、試料供給を円滑に行うことを目的として、第１の試
薬層７および第２の試薬層８上に、界面活性剤であるレ
シチンを含有する界面活性剤層９を形成した。
【００３２】最後に、基板１、カバー１２、およびスペ
ーサ部材１０を図２中の一点鎖線で示すような位置関係
をもって接着することにより、グルコースセンサを作製
した。
【００３３】基板１とカバー１２との間に挟み込むスペ
ーサ部材１０は、スリット１１を有しており、このスリ
ット１１は基板１とカバー１２との間に試料供給路を形
成するものである。
【００３４】カバー１２の空気孔１４は、この試料供給
路に連通しているので、スリット１１の解放端に形成さ
れる試料供給口１３に試料を接触させれば、毛管現象に
より試料は容易に試料供給路内にある第１の試薬層７お
よび第２の試薬層８に達する。
【００３５】また、比較例として、試薬層を形成する工
程以外は本実施例と同様にして、グルコースセンサを作
製した。図７は、比較例におけるグルコースセンサの縦
断面図であり、図２は同グルコースセンサの試薬層およ
び界面活性剤層を除いた分解斜視図である。試薬層３１
は、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムを含有する水溶液
を、作用極４および対極５上に滴下した後乾燥すること
により形成した。さらに、試薬層３１上に界面活性剤で
あるレシチンを含有する界面活性剤層９を形成した。
【００３６】次に、本実施例および比較例のグルコース
センサについて、一定量のグルコースを含む溶液を試料
としてグルコース濃度の測定を行った。試料を試料供給
口１３から試料供給路に供給し、一定時間経過後に、対
極５を基準にして作用極４に５００ｍＶの電圧を印加し
た。カバー１２と基板１間にスペーサ部材１０を介在さ
せることにより、物理的圧力に対してセンサの強度が増
加する。よって、試料供給路の容積が一定に保たれやす
く、電流応答に与える物理的圧力等の影響が軽減され
る。この電圧印加により、作用極４と対極５との間に流
れた電流値を測定したところ、本実施例および比較例と
もに、試料中のグルコース濃度に比例した電流応答が観
察された。試料が第１の試薬層７と接触すると、酸化型
の電子伝達体であるフェリシアン化カリウムが、フェリ
シアン化イオンとカリウムイオンに解離する。試料中の
グルコースと、第１の試薬層７から試料中に溶解したフ
ェリシアン化イオンと、第２の試薬層８から試料中に溶
解したＧＯＤとが反応し、その結果、グルコースがグル
コノラクトンに酸化され、酸化型であるフェリシアン化
イオンが還元型であるフェロシアン化イオンに還元され
る。作用極４上ではフェロシアン化イオンがフェリシア
ン化イオンに酸化される反応が進行し、対極５上ではフ
ェリシアン化イオンがフェロシアン化イオンに還元され
る反応が進行する。フェロシアン化イオンの濃度は、グ
ルコースの濃度に比例するので、フェロシアン化イオン
の酸化電流に基づいてグルコース濃度を測定することが
できる。
【００３７】作用極４上の試薬層３１中に酵素であるＧ
ＯＤが含まれている比較例のグルコースセンサに比べ
て、本実施例のグルコースセンサでは、電流応答が増加
した。これは、第１の試薬層７にはＧＯＤが含まれない
ので、作用極４上にＧＯＤが吸着することによる電流応
答の低下を防ぐことができたためである。
【００３８】また比較例に比べて、ブランク応答が低下
し、長期保存前後での電流応答の変動が抑制された。こ
れは、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムとが互いに分離
しているので、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムとが接
触して相互作用を起こすのを防止できるため、ブランク
応答の増加を抑制することや、長期保存中の酵素活性変
動を抑制することができたためである。
【００３９】（実施例２）図３および図４を用いて、本
発明の実施例２について説明する。図３は、本実施例に
おけるグルコースセンサの縦断面図であり、図４は同グ
ルコースセンサの試薬層および界面活性剤層を除いた分
解斜視図である。
【００４０】電気絶縁性の作用極基板２１上にパラジウ
ムをスパッタリングし、作用極４および作用極リード２
を作製した。次に、作用極基板２１上に絶縁性部材２３
を貼付することにより、作用極４、および測定器に挿入
する端子部を規定した。
【００４１】一方、外側に膨出した曲面部２４を有する
電気絶縁性である対極基板２２の曲面部２４の内壁面
に、パラジウムをスパッタリングして対極５を形成し
た。曲面部２４の端部には、空気孔１４を有する。
【００４２】第１の試薬層７は、電子伝達体であるフェ
リシアン化カリウムを含有し、酵素を含有しない第１の
水溶液を作用極基板２１の作用極４上に滴下した後乾燥
することにより形成し、第２の試薬層８は、酵素である
ＧＯＤを含有し、電子伝達体を含有しない第２の水溶液
を対極基板２２の対極５上に滴下した後乾燥することに
より形成した。さらに、第１の試薬層７上に、界面活性
剤であるレシチンを含有する界面活性剤層９を形成し
た。
【００４３】最後に、作用極基板２１と対極基板２２を
貼り合わせて、グルコースセンサを作製した。これによ
り作用極４と対極５は、作用極基板２１と曲面部２４と
の間に形成される空間部を介して対向する位置に配置さ
れる。この空間部は、試料の収容部となり、空間部の解
放端側に試料を接触させれば毛管現象により試料は容易
に空気孔１４側へ移動し、第１の試薬層７および第２の
試薬層８に接触する。
【００４４】次いで、実施例１と同様の手順にてグルコ
ース濃度の測定を行った。測定の結果、試料中のグルコ
ース濃度に比例した電流応答が観察された。ただし、対
極５については、クリップで曲面部２４の端部を挟むな
どにより電気的導通を得た。
【００４５】本実施例のグルコースセンサは、実施例１
に比べて、さらに応答値の増加が観察された。これは、
実施例１と同様に第１の試薬層７にＧＯＤが含まれない
ことと、作用極４と対極５を対向した位置に形成したこ
とにより、電極間のイオン移動が円滑になったことが原
因である。
【００４６】またＧＯＤとフェリシアン化カリウムとが
互いに分離しているので、実施例１と同様に、比較例に
比べて、ブランク応答が低下し、長期保存前後での電流
応答の変動が抑制された。
【００４７】（実施例３）図５および図６を用いて、本
発明の実施例３について説明する。図５は、本実施例に
おけるグルコースセンサの縦断面図であり、図６は同グ
ルコースセンサの試薬層および界面活性剤層を除いた分
解斜視図である。
【００４８】まず、ポリエチレンテレフタレ−トからな
る電気絶縁性である作用極基板２１上に、スクリ−ン印
刷により銀ペーストを印刷し、作用極リード２を形成し
た。ついで、樹脂バインダーを含む導電性カーボンペー
ストを作用極基板２１上に印刷して作用極４を形成し
た。この作用極４は、作用極リード２と接触している。
さらに、この作用極基板２１上に、絶縁性ペ−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、これにより作用極４の露出部分の面
積を一定に保っている。
【００４９】次に、電気絶縁性である対極基板２２の裏
面に銀ペーストを印刷して対極リード３を形成し、次い
で導電性カーボンペーストを印刷して対極５を形成し、
さらに絶縁性ペーストを印刷して絶縁層６を形成した。
対極基板２２には、空気孔１４を形成した。
【００５０】電子伝達体であるフェリシアン化カリウム
を含有し、酵素を含有しない第１の水溶液を作用極基板
２１の作用極４上に滴下した後乾燥して第１の試薬層７
を形成し、酵素であるＧＯＤを含有し、電子伝達体を含
有しない第２の水溶液を対極基板２２の対極５上に滴下
した後乾燥して第２の試薬層８を形成した。さらに、第
１の試薬層７上に、界面活性剤であるレシチンを含有す
る界面活性剤層９を形成した。
【００５１】最後に、作用極基板２１、対極基板２２、
およびスペーサ部材１０を図６中の一点鎖線で示すよう
な位置関係をもって接着することにより、グルコースセ
ンサを作製した。
【００５２】作用極基板２１と対極基板２２との間に挟
み込むように設置したスペーサ部材１０は、スリット１
１を有しており、このスリット１１は作用極基板２１と
対極基板２２との間に試料供給路を形成する。対極４お
よび作用極５は、スペーサ部材１０のスリット１１の部
分に形成される試料供給路内で向き合うように配置され
ている。
【００５３】対極基板２２の空気孔１４は、この試料供
給路に連通しているので、スリット１１の解放端に形成
される試料供給口１３に試料を接触させれば、毛管現象
により試料は容易に試料供給路内の第１の試薬層７およ
び第２の試薬層８に達する。
【００５４】次いで、実施例１と同様の手順にてグルコ
ースの測定を行った。測定の結果、試料中のグルコース
濃度に比例した電流応答が観察された。
【００５５】本実施例のグルコースセンサは、第１の試
薬層７にＧＯＤが含まれず、作用極４と対極５が対向し
た位置に形成されているので、実施例２と同様に、実施
例１に比べて、電流応答が増加した。
【００５６】またＧＯＤとフェリシアン化カリウムとが
互いに分離しているので、実施例１と同様に、比較例に
比べて、ブランク応答が低下し、長期保存前後での電流
応答の変動が抑制された。
【００５７】また、作用極基板２１と対極基板２２間に
スペーサ部材１０が挟まれているので、物理的圧力に対
しての強度が増加したため、第１の試薬層７および第２
の試薬層８が物理的圧力により接触することがなくな
り、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムとが接触して酵素
活性が変動することによる電流応答変動がなくなった。
さらに、試料供給路の容積が一定に保たれやすいので、
実施例２に比べて電流応答の安定性が向上した。
【００５８】（実施例４）図５および図６を用いて、本
発明の実施例４を説明する。図５は、本実施例における
グルコースセンサの縦断面図であり、図６は同グルコー
スセンサの試薬層および界面活性剤層を除いた分解斜視
図である。
【００５９】第１の試薬層７および第２の試薬層８を形
成する工程以外は、実施例３と同様にして、グルコース
センサを作製した。
【００６０】第１の試薬層７は、電子伝達体であるフェ
リシアン化カリウムおよび親水性高分子であるカルボキ
シメチルセルロースを含有し、酵素を含有しない第１の
水溶液を作用極基板２１の作用極４上に滴下した後乾燥
して形成し、第２の試薬層８は、酵素であるＧＯＤ、お
よびカルボキシメチルセルロースを含有し、電子伝達体
を含有しない第２の水溶液を対極基板２２の対極５上に
滴下した後乾燥して形成した。さらに、第１の試薬層７
上に、界面活性剤であるレシチンを含有する界面活性剤
層９を形成した。
【００６１】次いで、実施例１と同様の手順にてグルコ
ースの測定を行った。測定の結果、試料中のグルコース
濃度に比例した電流応答が観察された。
【００６２】本実施例のグルコースセンサでは、第１の
試薬層７にＧＯＤが含まれず、作用極４と対極５が対向
した位置に形成されているので、実施例２と同様に、実
施例１に比べて、電流応答が増加した。
【００６３】また、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムと
が互いに分離しているので、実施例１と同様に、比較例
に比べてブランク応答が低下し、長期保存前後での電流
応答の変動が抑制された。
【００６４】また、作用極基板２１と対極基板２２間に
スペーサ部材１０が挟まれているので、実施例３と同様
に、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムとが接触して酵素
活性が変動することによる電流応答変動がなくなった。
さらに、試料供給路の容積が一定に保たれやすいので、
実施例３と同様に、実施例２に比べて電流応答の安定性
が向上した。
【００６５】また、実施例２および３に比べて、さらに
電流応答が増加した。これは、第１の試薬層７にカルボ
キシメチルセルロースが存在することにより、作用極４
表面へのたんぱく質等の吸着がなくなり、作用極４での
電極反応がスムーズに進行するためである。また、測定
時に試料の粘性が増加するために、センサに加わる物理
的衝撃等の影響が低減し、センサ応答のバラツキが低減
した。
【００６６】以上の実施例では、対極５を基準にして作
用極４に印加する電圧を５００ｍＶとしたが、これに限
定されるものではない。酵素反応に伴い還元された電子
伝達体が酸化される電圧であればよい。
【００６７】また、上記の実施例では、第１の試薬層７
には、１種類の電子伝達体が含有されているとしたが、
２種類以上の電子伝達体が含有されていてもよい。
【００６８】第１の試薬層７および第２の試薬層８は、
これを作用極４上あるいは対極５上に固定化することに
よって、酵素あるいは電子伝達体を不溶化させてもよ
い。固定化する場合は、架橋固定法あるいは吸着法を用
いることが好ましい。また、電極中に混合させてもよ
い。
【００６９】界面活性剤としては、レシチン以外のもの
を用いてもよい。また上記の実施例では、第１の試薬層
７上のみ、または第１の試薬層７および第２の試薬層８
上に界面活性剤層９を形成したが、これに限定されるも
のではなく、スペーサ部材１０側面等の試料供給路に面
する位置に形成してもよい。
【００７０】また上記実施例では、作用極と対極のみの
二電極系について述べたが、参照極を加えた三電極系に
すれば、より正確な測定が可能である。
【００７１】また、実施例１〜４では、第１の試薬層７
と第２の試薬層８とが互いに接触することなく、空間部
をはさんで分離されていることが好ましい。これによ
り、ブランク応答の増加抑制および保存安定性向上の効
果をさらに大きくすることができる。
【００７２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電流応答
感度が高く、かつ低いブランク応答および高い保存安定
性を有するバイオセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるグルコースセンサの
縦断面図
【図２】本発明の実施例１および比較例におけるグルコ
ースセンサの試薬層および界面活性剤層を除いた分解斜
視図
【図３】本発明の実施例２におけるグルコースセンサの
縦断面図
【図４】同グルコースセンサの試薬層および界面活性剤
層を除いた分解斜視図
【図５】本発明の実施例３および４におけるグルコース
センサの縦断面図
【図６】同グルコースセンサの試薬層および界面活性剤
層を除いた分解斜視図
【図７】比較例におけるグルコースセンサの縦断面図
【符号の説明】
１ 基板 ２ 作用極リード ３ 対極リード ４ 作用極 ５ 対極 ６ 絶縁層 ７ 第１の試薬層 ８ 第２の試薬層 ９ 界面活性剤層 １０ スペーサ部材 １１ スリット １２ カバー １３ 試料供給口 １４ 空気孔 ２１ 作用極基板 ２２ 対極基板 ２３ 絶縁性部材 ２４ 曲面部 ３１ 試薬層
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 4B029 AA07 FA12 4B063 QA01 QQ67 QQ68 QR03 QR82 QR84 QX04 QX05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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と、前記作用極上に形成された
    第１の試薬層、並びに前記対極上に形成された第２の試
    薬層を具備し、前記第１の試薬層は酵素を含有せず、少
    なくとも電子伝達体を含有し、かつ前記第２の試薬層は
    電子伝達体を含有せず、少なくとも酵素を含有すること
    を特徴とするバイオセンサ。
  2. 【請求項２】 電気絶縁性の基板、並びに前記基板上に
    形成された作用極および対極に代えて、作用極基板、対
    極基板、前記作用極基板上に形成された作用極、および
    前記対極基板上に形成された対極を具備し、前記作用極
    と前記対極とが空間部を隔てて相互に対向する位置に配
    置されていることを特徴とする請求項１記載のバイオセ
    ンサ。
  3. 【請求項３】 作用極基板と対極基板とがスペーサ部材
    を介して配置されていることを特徴とする請求項２記載
    のバイオセンサ。
  4. 【請求項４】 第１の試薬層および第２の試薬層が親水
    性高分子を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
    かに記載のバイオセンサ。
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