[go: up one dir, main page]

JPH0816664B2 - Biosensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Biosensor and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH0816664B2
JPH0816664B2 JP1274194A JP27419489A JPH0816664B2 JP H0816664 B2 JPH0816664 B2 JP H0816664B2 JP 1274194 A JP1274194 A JP 1274194A JP 27419489 A JP27419489 A JP 27419489A JP H0816664 B2 JPH0816664 B2 JP H0816664B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
hydrophilic polymer
electron acceptor
electrode
electrode system
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1274194A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0354447A (en
Inventor
俊彦 吉岡
史朗 南海
真理子 河栗
真由美 大谷
孝志 飯島
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 JP1274194A priority Critical patent/JPH0816664B2/en
Publication of JPH0354447A publication Critical patent/JPH0354447A/en
Publication of JPH0816664B2 publication Critical patent/JPH0816664B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

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便に定量する
ことのできるバイオセンサ、及びその製造法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biosensor capable of quantifying a specific component in various trace amounts of a biological sample quickly and simply without diluting a sample solution, and its production. Concerning the law.

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を行なうことなく簡易に定量しう
る方式として、以下のようなバイオセンサを提案した
(特願昭63−38156、特開平1−212345号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, the following biosensor has been proposed as a method for easily quantifying a specific component in a biological sample such as blood without diluting or stirring the sample solution (Japanese Patent Application No. 63- 38156, JP-A 1-212345).

このバイオセンサは、絶縁性の基板上にスクリーン印
刷等の方法で電極系を形成し、上記電極系上に親水性高
分子層と酸化還元酵素および電子受容体からなる酵素反
応層を形成したものである。試料液を酵素反応層上へ滴
下すると、試料液に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ものである。
This biosensor is one in which an electrode system is formed on an insulating substrate by a method such as screen printing, and a hydrophilic polymer layer and an enzyme reaction layer composed of a redox enzyme and an electron acceptor are formed on the electrode system. Is. When the sample solution is dropped on the enzyme reaction layer, the oxidoreductase and the electron acceptor are dissolved in the sample solution, the enzymatic reaction proceeds with the substrate in the sample solution, and the electron acceptor is reduced. After the completion of the enzymatic reaction, this reduced electron acceptor is electrochemically oxidized, and the concentration of the substrate in the sample solution is determined from the oxidation current value obtained at this time.

発明が解決しようとする課題 この様な従来の構成では、バイオセンサが作成された
時点ですでに酸化還元酵素と電子受容体が接触している
ため、高湿度雰囲気中や光照射条件下におかれると酵素
活性の失活がみられ、安定した応答が得られなかった。
また、試料液中に、電極に吸着しやすい物質や電極活性
な物質が存在するとセンサの応答に影響がみうけられ
た。
Problems to be Solved by the Invention In such a conventional configuration, since the oxidoreductase and the electron acceptor are already in contact with each other at the time when the biosensor is created, it is possible to perform the exposure in a high humidity atmosphere or under a light irradiation condition. When it was exposed, the enzyme activity was inactivated and a stable response could not be obtained.
In addition, the presence of a substance that is easily adsorbed on the electrode or a substance that is active in the electrode in the sample solution has an effect on the sensor response.

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するため、絶縁性の基板上
に、少くとも測定極と対極からなる電極系を設け、前記
電極系上に、親水性高分子と酸化還元酵素からる第1の
層と親水性高分子からなる第2の層および電子受容体を
含む第3の層からなる反応層を設けたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides an electrode system comprising at least a measurement electrode and a counter electrode on an insulating substrate, and a hydrophilic polymer and a redox compound are provided on the electrode system. The reaction layer comprises a first layer made of an enzyme, a second layer made of a hydrophilic polymer, and a third layer containing an electron acceptor.

さらに、絶縁性の基板上に、少くとも測定極と対極か
らなる電極系を設けた後、前記電極系上に親水性高分子
と酸化還元酵素からなる第1の層を形成し、次に親水性
高分子の有機溶媒溶液を前記第1の層上に展開して親水
性高分子からなる第2の層を形成し、さらに電子受容体
の有機溶媒分散液を第2の層上に展開して電子受容体を
含む第3の層を形成することによりバイオセンサを製造
するものである。
Furthermore, after providing an electrode system consisting of at least a measurement electrode and a counter electrode on an insulating substrate, a first layer comprising a hydrophilic polymer and a redox enzyme is formed on the electrode system, and then a hydrophilic layer is formed. An organic solvent solution of a hydrophilic polymer is spread on the first layer to form a second layer made of a hydrophilic polymer, and an organic solvent dispersion liquid of an electron acceptor is further spread on the second layer. A biosensor is manufactured by forming a third layer containing an electron acceptor.

作用 本発明によれば、極めて容易に精度よく基質濃度を測
定することができ、かつ、保存性に優れたディスポーザ
ブルタイプのバイオセンサを構成することができる。
Effects According to the present invention, it is possible to construct a disposable type biosensor which can very easily and accurately measure the substrate concentration and is excellent in storage stability.

実施例 以下、本発明を実施例により説明する。Examples Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples.

(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。
Example 1 A glucose sensor will be described as an example of a biosensor.

第1図は本発明のバイオセンサの一実施例として作製
したグルコースセンサの断面図であり、第2図はセンサ
作製に用いた電極部分を斜視図で示したものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a glucose sensor manufactured as an example of the biosensor of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an electrode portion used for manufacturing the sensor.

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ーストを印刷しリード2,
3を形成する。次に、樹脂バインダーを含む導電性カー
ボンペーストを印刷し、加熱乾燥することにより、測定
極4、対極5からなる電極系を形成する。さらに、電極
系を部分的に覆い、電極の露出部分の面積を一定とし、
かつリードの不要部を覆うように絶縁性ペーストを印刷
し、加熱処理をして絶縁層6を形成する。
Insulating substrate 1 made of polyethylene terephthalate
Then, print the silver paste by screen printing and lead 2.
Forming 3 Next, a conductive carbon paste containing a resin binder is printed and heated and dried to form an electrode system including the measurement electrode 4 and the counter electrode 5. Furthermore, by partially covering the electrode system, the area of the exposed part of the electrode is made constant,
In addition, an insulating paste is printed so as to cover unnecessary portions of the leads, and heat treatment is performed to form the insulating layer 6.

次に、4、5の露出部分の研磨後、空気中で100℃に
て4時間熱処理を施した。このようにして電極部分を構
成した後、親水性高分子として、カルボキシメチルセル
ロース(以下CMCと略す)の0.5wt%水溶液を電極上へ展
開、乾燥させてCMC層を形成する。次に、このCMC層を覆
うように、酵素としてグルコースオキシダーゼ(以下GO
Dと略す)をリン酸緩衝液(pH=5.6)あるいは水に溶解
したものを展開し、乾燥させ、CMC−GOD層7を形成し
た。この場合、CMCとGODは部分的に混合された状態で厚
さ数ミクロンの薄膜状となっている。さらに、このCMC
−GOD層上を完全に覆うようにして、ポリビニルピロリ
ドン(以下PVPと略す)の1%エタノール溶液を展開
し、乾燥させ、PVP層8を形成した。このPVP層の上へ、
界面活性剤であるレシチンの1%トルエン溶液中に電子
受容体であるフェリシアン化カリウムの微結晶を混ぜた
ものを滴下、展開し、乾燥させることによってフェリシ
アン化カリウム−レシチン層9を形成した。ここでレシ
チンはフェリシアン化カリウムをトルエン溶媒中に均一
に分散させる役割を果たす。このフェリシアン化カリウ
ム−レシチン層を形成する際の溶媒としてPVPが難溶性
を示すトルエンを用いることによって、フェリシアン化
カリウム−レシチン溶液をPVP層上に一様に広げること
が可能となり、その結果、均一なフェリシアン化カリウ
ム−レシチン層を得ることができた。
Next, after polishing the exposed portions of 4 and 5, heat treatment was performed in air at 100 ° C. for 4 hours. After forming the electrode portion in this manner, a 0.5 wt% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (hereinafter abbreviated as CMC) as a hydrophilic polymer is spread on the electrode and dried to form a CMC layer. Next, as an enzyme, glucose oxidase (hereinafter referred to as GO
CMC-GOD layer 7 was formed by developing a solution obtained by dissolving D) in a phosphate buffer (pH = 5.6) or water and drying it. In this case, CMC and GOD are in the form of a thin film having a thickness of several microns in a partially mixed state. In addition, this CMC
-A 1% ethanol solution of polyvinylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as PVP) was developed so as to completely cover the GOD layer and dried to form the PVP layer 8. Onto this PVP layer,
A potassium ferricyanide-lecithin layer 9 was formed by adding dropwise a mixture of fine crystals of potassium ferricyanide as an electron acceptor to a 1% toluene solution of lecithin as a surfactant, developing and drying. Here, lecithin serves to uniformly disperse potassium ferricyanide in a toluene solvent. By using toluene, in which PVP is poorly soluble, as the solvent for forming this potassium ferricyanide-lecithin layer, the potassium ferricyanide-lecithin solution can be spread evenly on the PVP layer, and as a result, a uniform ferric A potassium cyanide-lecithin layer could be obtained.

このように電子受容体を含む第3の層を展開する際の
溶媒として、第2の層を構成する親水性高分子が難溶性
を示す溶媒を用いると、極めて均一性の高い第3の層を
形成することが可能となる。しかし、この場合、第3の
層は第2の層上全面に形成されるため、電極系上の電子
受容体量を酵素反応に必要とされる最小限量に厳密に制
御するのは困難である。
When a solvent in which the hydrophilic polymer forming the second layer is sparingly soluble is used as the solvent for developing the third layer containing the electron acceptor as described above, the highly uniform third layer is obtained. Can be formed. However, in this case, since the third layer is formed on the entire surface of the second layer, it is difficult to strictly control the amount of electron acceptors on the electrode system to the minimum amount required for the enzymatic reaction. .

上記のようにして構成したグルコースセンサに試料液
としてグルコース標準液を10μl滴下し、1分後に対極
を基準にして測定極にアノード方向へ+0.6Vのパルス電
圧を印加し、5秒後の電流を測定した。試料液を滴下す
ると、まずフェリシアン化カリウム−レシチン層がグル
コース標準液に溶解する。PVP層は、試料溶液が達する
と瞬時に溶解し、これがCMC−GOD層に達してグルコース
が酸化されると同時に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。そこで、上記のパルス
電圧の印加により、生成したフェロシアン化カリウムの
濃度に基づく酸化電流が得られ、この電流値は基質であ
るグルコースの濃度に対応した。上記の方法で作成した
グルコースセンサと、該グルコースセンサのうち親水性
高分子からなる第2の層を設けなかったものの2種類に
ついて乾燥状態で35℃、30日間の保存試験を行なった。
試料液としてグルコース標準液(90mg/dl)を用いて30
日後のセンサ応答をみたところ、第2の層を設けなかっ
たものは応答にばらつきがみられ、そのCV値は5.3とな
ったが、PVPからなる第2の層を設けたもののCV値は2.5
と極めて良好な値が得られた。
10 μl of glucose standard solution was dropped as a sample solution into the glucose sensor configured as described above, and 1 minute later, a pulse voltage of +0.6 V was applied to the measurement electrode in the anode direction with the counter electrode as a reference, and the current after 5 seconds Was measured. When the sample solution is dropped, first, the potassium ferricyanide-lecithin layer is dissolved in the glucose standard solution. When the sample solution reaches the PVP layer, it is instantly dissolved and reaches the CMC-GOD layer to oxidize glucose, and at the same time potassium ferricyanide is reduced to potassium ferrocyanide. Then, by applying the above pulse voltage, an oxidation current based on the concentration of the produced potassium ferrocyanide was obtained, and this current value corresponded to the concentration of glucose as the substrate. Two types of the glucose sensor prepared by the above method and one having no second layer made of a hydrophilic polymer among the glucose sensors were subjected to a storage test at 35 ° C. for 30 days in a dry state.
Use glucose standard solution (90 mg / dl) as the sample solution
Looking at the sensor response after a day, the one without the second layer showed a variation in the response and its CV value was 5.3, but the one with the second layer made of PVP had a CV value of 2.5.
And an extremely good value was obtained.

また、グルコースの標準液を滴下して応答電流を測定
したところ、900mg/dl(0.05モル/l)以上という高濃度
まで良好な直線関係が得られた。さらに、上記のグルコ
ースセンサに血液サンプルを10μl滴下して1分後の応
答電流を測定したところ非常に再現性のよい応答が得ら
れた。
When the response current was measured by dropping a glucose standard solution, a good linear relationship was obtained up to a high concentration of 900 mg / dl (0.05 mol / l) or more. Furthermore, when 10 μl of a blood sample was dropped on the glucose sensor and the response current was measured after 1 minute, a very reproducible response was obtained.

(実施例2) ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性基板上
に、実施例1と同様にしてスクリーン印刷により第2図
に示した電極部分と同じものを形成した。さらに実施例
1と同様にしてCMC−GOD層、およびPVP層を形成した。
このPVP層の上へ、界面活性剤であるレシチンの0.5%エ
タノール溶液中に電子受容体であるフェリシアン化カリ
ウムの微結晶を混ぜたものを滴下、展開し、乾燥させる
ことによってフェリシアン化カリウム−レシチン層を形
成した。このフェリシアン化カリウム−レシチン層を形
成する際の溶媒としてPVPが容易に溶解するエタノール
を用いることによって、フェリシアン化カリウム−レシ
チン層をPVP層上の一点に集中的に展開することができ
た。これは、後から添加したフェリシアン化カリウムと
レシチンの分散媒であるエタノールがすみやかにPVP層
に吸収されたために、フェリシアン化カリウムとレシチ
ンがPVP層上で広がることなく滴下点に集中的に層を形
成したからである。このように、センサの測定極上に集
中して均一なフェリシアン化カリウム−レシチン層を構
成することが可能となり、必要最小限量を展開するだけ
で安定な応答が得られるセンサを作成することができ
た。
Example 2 On the insulating substrate made of polyethylene terephthalate, the same electrode part as shown in FIG. 2 was formed by screen printing in the same manner as in Example 1. Further, a CMC-GOD layer and a PVP layer were formed in the same manner as in Example 1.
On this PVP layer, a mixture of 0.5% ethanol solution of lecithin, which is a surfactant, with microcrystals of potassium ferricyanide, which is an electron acceptor, was added dropwise, developed, and dried to form a potassium ferricyanide-lecithin layer. Formed. By using ethanol, in which PVP is easily dissolved, as the solvent for forming the potassium ferricyanide-lecithin layer, the potassium ferricyanide-lecithin layer could be concentrated on one point on the PVP layer. This is because ethanol, which is a dispersion medium for potassium ferricyanide and lecithin, which was added later was promptly absorbed in the PVP layer, so potassium ferricyanide and lecithin did not spread on the PVP layer and a layer was concentratedly formed at the dropping point. Because. In this way, it was possible to form a uniform potassium ferricyanide-lecithin layer by concentrating on the measurement pole of the sensor, and it was possible to create a sensor that could obtain a stable response by developing the minimum necessary amount.

このように電子受容体を含む第3の層を展開する際の
溶媒として、第2層を構成する親水性高分子が易溶性を
示す溶媒を用いると、電極系上等の目標とされる点に集
中して均一な第3の層を形成することが可能となり、展
開量も必要最小限で済ませることができる。しかしこの
場合、第2の層が第3の層の展開溶媒を吸収することが
必要とされるので、その吸収可能な溶媒量を越えた場合
には、均一な第3の層が得られなくなる。
When a solvent in which the hydrophilic polymer forming the second layer is easily soluble is used as the solvent for developing the third layer containing the electron acceptor as described above, it is aimed at the electrode system and the like. It is possible to form a uniform third layer by concentrating on the surface, and the development amount can be minimized. However, in this case, since the second layer needs to absorb the developing solvent of the third layer, if the amount of the solvent that can be absorbed is exceeded, a uniform third layer cannot be obtained. .

上記のようにして構成したグルコースセンサに試料液
としてグルコース標準液を10μl滴下し、滴下1分後に
電極間に+0.6Vのパルス電圧を印加し、5秒後の電流を
測定した。実施例1と同様にグルコースの濃度に対応し
た応答電流値が得られ、これについても、900mg/dl(0.
05モル/l)以上という高濃度まで良好な直線関係が得ら
れた。血液を試料液として用いた場合にも非常に再現性
のよい応答が得られた。
10 μl of a glucose standard solution was dropped as a sample solution onto the glucose sensor configured as described above, and a pulse voltage of +0.6 V was applied between the electrodes 1 minute after the dropping, and the current was measured after 5 seconds. A response current value corresponding to the glucose concentration was obtained in the same manner as in Example 1, and also for this, 900 mg / dl (0.
A good linear relationship was obtained up to a concentration as high as 05 mol / l) or higher. A very reproducible response was obtained when blood was used as the sample solution.

さらに、実施例1と同様にして親水性高分子からなる
第2の層を設けたものと設けなかったものの2種類につ
いて乾燥状態で35℃、30日間の保存試験を行なった。全
血を試料液として、30日後の応答をみたところ、PVPか
らなる第2の層を設けたものについては極めて良好なCV
値が得られた。
Furthermore, in the same manner as in Example 1, two types of samples, one provided with a second layer made of a hydrophilic polymer and the other not provided, were subjected to a storage test at 35 ° C. for 30 days in a dry state. The response after 30 days was observed using whole blood as a sample solution, and it was found that the CV with the second layer of PVP was extremely good.
The value was obtained.

(実施例3) 実施例1または2の方法によって製作したセンサに、
カバーをつけた。このカバーの分解斜視図を第3図に示
す。カバー13及びスペーサー10は高分子材料からなり、
カバー、スペーサー、電極系の印刷された基板は図中破
線で示すような位置関係をもって接着した。このように
して構成されたカバー付きセンサでは、スペーサーの端
開口部12またはカバーの円形穴部14から試料液を導入す
ることが可能である。
(Example 3) In the sensor manufactured by the method of Example 1 or 2,
I put on the cover. An exploded perspective view of this cover is shown in FIG. The cover 13 and the spacer 10 are made of a polymer material,
The cover, the spacer, and the substrate on which the electrode system was printed were adhered in a positional relationship shown by a broken line in the figure. In the sensor with a cover thus configured, the sample solution can be introduced through the end opening 12 of the spacer or the circular hole 14 of the cover.

上記のように構成したグルコースセンサの先端の導入
口を試料液(ヒト全血)に接触させると、試料液は開口
部より内部へすみやかに導入され、カバーとスペーサー
で囲まれた空間部11は気泡が生成することなく試料液で
満たされた。さらに、カバーやスペーサなど、空間部を
構成する部材の表面を界面活性剤で予め処理して親水性
とすることにより、より円滑な試料液の導入が可能とな
った。親水性処理の方法としては、例えば以下のような
方法によっても0.5〜1秒で吸液が完了するなどの十分
な効果が得られた。すなわち、ポリエチレンテレフタレ
ートからなる絶縁性基板上に実施例1または2のように
して第1から第3の層までを形成し、この第3の層上か
ら端開口部12に相当する絶縁性基板上まで、レシチンの
0.5wt%トルエン溶液を滴下、展開、乾燥することによ
って端開口部から反応層表面までを親水性処理すること
ができた。
When the inlet at the tip of the glucose sensor configured as described above is brought into contact with the sample liquid (human whole blood), the sample liquid is promptly introduced into the interior through the opening, and the space 11 surrounded by the cover and the spacer is The sample liquid was filled without generating bubbles. Furthermore, by pre-treating the surfaces of the members constituting the space, such as the cover and the spacer, with a surfactant to make them hydrophilic, the sample liquid can be introduced more smoothly. As a hydrophilic treatment method, for example, the following method was also effective enough such that the liquid absorption was completed in 0.5 to 1 second. That is, the first to third layers are formed on the insulating substrate made of polyethylene terephthalate as in Example 1 or 2, and the insulating substrate corresponding to the end openings 12 is formed on the third layer. Until lecithin
It was possible to perform hydrophilic treatment from the end opening to the surface of the reaction layer by dropping, developing and drying a 0.5 wt% toluene solution.

この効果は、親水性材料からなるカバー、あるいはさ
らに親水性材料からなるスペーサーを用いて作成した場
合にも得られた。
This effect was also obtained when the cover was made of a hydrophilic material or a spacer made of a hydrophilic material was used.

このようにカバーを設けると、カバー内の試料液の蒸
発を最小限に抑えることができた。それによって、周囲
の湿度等による影響を受けることなく、簡易、迅速かつ
高精度にグルコース濃度を測定することが可能となっ
た。さらに、カバー内の容積を小さくすることによっ
て、試料液量及びセンサを構成する物質担持量を微量に
することができた。
By providing the cover in this way, evaporation of the sample liquid in the cover could be minimized. As a result, it has become possible to measure glucose concentration easily, quickly and with high accuracy without being affected by ambient humidity and the like. Furthermore, by reducing the volume inside the cover, the amount of sample liquid and the amount of substances carried in the sensor can be made minute.

(実施例4) ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性基板上
に、実施例1と同様にしてスクリーン印刷により第2図
に示した電極部分と同じものを形成した。さらに実施例
1と同様にしてCMC−GOD層、およびPVP層を形成した。
このPVP層の上へ、界面活性剤であるレシチンの0.5%エ
タノール溶液中に電子受容体であるフェリシアン化カリ
ウムの微結晶とPVPを混ぜたものを滴下、展開し、乾燥
させることによってフェリシアン化カリウム−レシチン
−PVP層を形成した。エタノール溶媒中において、フェ
リシアン化カリウムはレシチンによって分散されている
が、そのままでは均一な溶媒を得難い。そこで、この溶
媒にPVPのような親水性高分子を添加することによって
溶液の均一性をより高め、一定濃度のフェリシアン化カ
リウム溶液を簡易な操作で展開することができた。さら
に、この親水性高分子添加によって乾燥状態でより強固
で剥離し難い薄膜の形成ができ、安定したセンサの作成
が可能となった。
Example 4 On the insulating substrate made of polyethylene terephthalate, the same electrode portion as shown in FIG. 2 was formed by screen printing in the same manner as in Example 1. Further, a CMC-GOD layer and a PVP layer were formed in the same manner as in Example 1.
On top of this PVP layer, a mixture of 0.5% ethanol of lecithin, a surfactant, and electron microparticles of potassium ferricyanide, which is an electron acceptor, and PVP was added dropwise, spread, and dried to form potassium ferricyanide-lecithin. -PVP layer formed. Although potassium ferricyanide is dispersed by lecithin in an ethanol solvent, it is difficult to obtain a uniform solvent as it is. Therefore, by adding a hydrophilic polymer such as PVP to this solvent, the homogeneity of the solution was further improved, and a constant concentration potassium ferricyanide solution could be developed by a simple operation. Furthermore, by adding this hydrophilic polymer, it is possible to form a thin film that is stronger and does not easily peel off in a dry state, and it is possible to create a stable sensor.

上記のようにして構成したグルコースセンサに実施例
3と同様にしてカバーをつけ、試料液としてグルコース
標準液を10μl滴下し、滴下1分後に電極間に+0.6Vの
パルス電圧を印加し、5秒後の電流を測定した。実施例
1と同様にグルコースの濃度に対応した応答電流値が得
られ、これについても、900mg/dl(0.05モル/l)以上と
いう高濃度まで良好な直線関係が得られた。血液を試料
液として用いた場合にも非常に再現性のよい応答が得ら
れた。
A cover was attached to the glucose sensor configured as described above in the same manner as in Example 3, 10 μl of a glucose standard solution was dropped as a sample solution, and 1 minute after the dropping, a pulse voltage of +0.6 V was applied between the electrodes, and 5 The current after 2 seconds was measured. A response current value corresponding to the glucose concentration was obtained in the same manner as in Example 1, and also for this, a good linear relationship was obtained up to a high concentration of 900 mg / dl (0.05 mol / l) or more. A very reproducible response was obtained when blood was used as the sample solution.

従来の構成では、センサが作成された時点ですでにGO
D−CMC層とフェリシアン化カリウム−レシチン層とが接
触していたため、保存性能を高めることが難しかった。
しかし、前記実施例1、2または3で用いたPVPからな
る親水性高分子層は、乾燥状態においてGOD−CMC層とフ
ェリシアン化カリウム−レシチン層との完全に分離する
役目を果たしており、このことがセンサ保存性の向上に
大きな効果をもたらせている。
In the traditional configuration, the GO was already in place when the sensor was created.
Since the D-CMC layer was in contact with the potassium ferricyanide-lecithin layer, it was difficult to improve the storage performance.
However, the hydrophilic polymer layer composed of PVP used in Example 1, 2 or 3 plays a role of completely separating the GOD-CMC layer and the potassium ferricyanide-lecithin layer in a dry state. This has a great effect on the improvement of the storage stability of the sensor.

さらに、この親水性高分子層は試料液中に電極に吸着
しやすい物質や電極活性な物質が存在する場合において
も、安定なセンサ応答を確保するのに極めて有効であ
る。血液を試料液として前記グルコースセンサでグルコ
ース濃度を測定した場合にも、試料液の粘度等に拘らず
安定したセンサ応答が得られた。
Furthermore, this hydrophilic polymer layer is extremely effective in ensuring a stable sensor response even when a substance that is easily adsorbed on the electrode or a substance that is active in the electrode exists in the sample liquid. Even when the glucose concentration was measured by the glucose sensor using blood as the sample solution, a stable sensor response was obtained regardless of the viscosity of the sample solution.

上記実施例1、2、3または4では第1の層ではCMC
を、第2の層および第3の層にPVPをそれぞれ親水性高
分子として用いたが、これらに限定されることなく、ビ
ニルアルコール系、セルロース系、具体的にはヒドロキ
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、カルボキシメチルエチルセルロー
スを用いても同様の効果が得られ、さらにはビニルピロ
リドン系、ゼラチン系、アクリル酸塩系、デンプン系、
無水マレイン酸系、アクリルアミド系、メタクリレート
樹脂などをそれぞれ用いても同様の効果が得られた。こ
れらの吸水性あるいは水溶性の親水性高分子を適当な濃
度の溶液にしたものを塗布、乾燥することにより、必要
な膜厚の親水性高分子層を電極上に形成することができ
る。
In the first, second, third, or fourth embodiment, CMC is used in the first layer.
PVP was used as the hydrophilic polymer in the second layer and the third layer, respectively, but not limited to these, vinyl alcohol-based, cellulose-based, specifically hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose,
Similar effects can be obtained by using methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl ethyl cellulose, and further vinylpyrrolidone type, gelatin type, acrylate type, starch type,
Similar effects were obtained by using maleic anhydride type, acrylamide type, methacrylate resin, etc., respectively. A hydrophilic polymer layer having a required film thickness can be formed on the electrode by applying a solution of these water-absorbing or water-soluble hydrophilic polymers in an appropriate concentration and drying.

上記実施例では電子受容体を分散させるのにレシチン
を用いたが、この他にポリエチレングリコールアルキル
フェニルエーテル、オレイン酸、ポリオキシエチレング
リセリン脂肪酸エステル、シクロデキストリンなど、酵
素活性に影響を与えないものであれば特に制限されるこ
とはない。
Although lecithin was used to disperse the electron acceptor in the above-mentioned examples, in addition to this, polyethylene glycol alkylphenyl ether, oleic acid, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, cyclodextrin, etc. that do not affect the enzyme activity. If there is no particular restriction.

また、上記実施例では、測定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。電極構成材料として
は上記実施例に示したカーボンに限定されることはな
く、白金、金などの貴金属や金属酸化物なども使用でき
る。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、フェロセンなども使用でき
る。
Further, in the above embodiment, the bipolar electrode system having only the measurement electrode and the counter electrode was described, but more accurate measurement can be performed by using the three-electrode system including the reference electrode. The electrode constituent material is not limited to the carbon shown in the above embodiment, but a noble metal such as platinum or gold or a metal oxide can also be used. On the other hand, as the electron acceptor, p-benzoquinone, phenazine methosulfate, ferrocene and the like can be used in addition to potassium ferricyanide shown in the above examples.

さらに、酵素として上記実施例のグルコースオキシダ
ーゼ以外に、アルコールオキシダーゼ、コレステロール
オキシダーゼ等を用いれば、アルコールセンサ、コレス
テロールセンサなどにも用いることができる。
Furthermore, if an alcohol oxidase, a cholesterol oxidase, or the like is used as the enzyme in addition to the glucose oxidase of the above-mentioned examples, it can be used for an alcohol sensor, a cholesterol sensor, or the like.

発明の効果 以上のように、本発明のバイオセンサは、乾燥状態に
おいて酸化還元酵素層と電子受容体層を完全に分離する
ことで、センサの保存性をより高めるという効果が得ら
れる。さらに、生体成分に適用した場合などにみられる
電極応答に影響を与えるタンパク等の物質の影響を受け
ることなく、安定でより正確な測定が可能となる。
Effects of the Invention As described above, the biosensor of the present invention has the effect of further improving the storage stability of the sensor by completely separating the oxidoreductase layer and the electron acceptor layer in the dry state. Furthermore, stable and more accurate measurement can be performed without being affected by substances such as proteins that affect the electrode response when applied to biological components.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例であるバイオセンサの断面
図、第2図は電極部分の斜視図、第3図はカバー付きバ
イオセンサの分解斜視図である。 1……絶縁性の基板、2,3……リード、4……測定極、
5……対極、6……絶縁層、7……CMC−GOD層、8……
PVP層、9……フェリシアン化カリウム−レシチン層、1
0……スペーサー、11……空間部、12……端開口部、13
……カバー、14……カバー円形穴部。
FIG. 1 is a sectional view of a biosensor which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of an electrode portion, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a biosensor with a cover. 1 ... Insulating substrate, 2, 3 ... Lead, 4 ... Measuring electrode,
5 ... Counter electrode, 6 ... Insulating layer, 7 ... CMC-GOD layer, 8 ...
PVP layer, 9 ... Potassium ferricyanide-lecithin layer, 1
0 …… Spacer, 11 …… Space part, 12 …… End opening, 13
…… Cover, 14 …… Circular hole in the cover.

フロントページの続き (72)発明者 大谷 真由美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 飯島 孝志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−23153(JP,A) 特開 平2−62952(JP,A)Front page continuation (72) Mayumi Otani Mayumi Otani 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Iijima 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) Reference Documents JP-A 1-23153 (JP, A) JP-A 2-62952 (JP, A)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁性の基板上に設けた少くとも測定極と
対極からなる電極系と、前記電極系上に設けた反応層を
具備し、前記反応層が親水性高分子と酸化還元酵素から
なる第1の層と親水性高分子からなる第2の層および電
子受容体を含む第3の層からなることを特徴とするバイ
オセンサ。
1. An electrode system comprising at least a measuring electrode and a counter electrode provided on an insulating substrate, and a reaction layer provided on the electrode system, wherein the reaction layer is a hydrophilic polymer and oxidoreductase. A biosensor comprising: a first layer made of a hydrophilic polymer; a second layer made of a hydrophilic polymer; and a third layer containing an electron acceptor.
【請求項2】電子受容体を含む第3の層が少なくとも電
子受容体と親水性高分子からなることを特徴とする請求
項1記載のバイオセンサ。
2. The biosensor according to claim 1, wherein the third layer containing an electron acceptor comprises at least an electron acceptor and a hydrophilic polymer.
【請求項3】電極系の上に、酵素反応層を内側に含むよ
うにカバーを設置した請求項1または2に記載のバイオ
センサ。
3. The biosensor according to claim 1, wherein a cover is installed on the electrode system so as to include the enzyme reaction layer inside.
【請求項4】親水性高分子がセルロース系、ビニルピロ
リドン系、ゼラチン系、アクリル酸塩系、ビニルアルコ
ール系、デンプン系、無水マレイン酸系、アクリルアミ
ド系、メタクリレート樹脂から選ばれたものである請求
項1、2または3に記載のバイオセンサ。
4. The hydrophilic polymer is selected from cellulose, vinylpyrrolidone, gelatin, acrylate, vinyl alcohol, starch, maleic anhydride, acrylamide, and methacrylate resins. Item 4. The biosensor according to Item 1, 2 or 3.
【請求項5】絶縁性の基板上に、少くとも測定極と対極
からなる電極系を設けた後、前記電極系上に親水性高分
子と酸化還元酵素からなる第1の層を形成し、次に親水
性高分子の有機溶媒溶液を前記第1の層上に展開して親
水性高分子からなる第2の層を形成し、さらに電子受容
体の有機溶媒分散液を第2の層上に展開して電子受容体
を含む第3の層を形成することを特徴とするバイオセン
サの製造法。
5. An electrode system comprising at least a measurement electrode and a counter electrode is provided on an insulating substrate, and then a first layer comprising a hydrophilic polymer and a redox enzyme is formed on the electrode system. Next, a solution of a hydrophilic polymer in an organic solvent is spread on the first layer to form a second layer of the hydrophilic polymer, and an organic solvent dispersion liquid of an electron acceptor is further deposited on the second layer. And a third layer containing an electron acceptor to form a third layer.
【請求項6】電子受容体を含む第3の層を展開する際の
溶媒として、第2層を構成する親水性高分子が難溶性も
しくは易溶性を示す溶媒を用いることを特徴とする請求
項5記載のバイオセンサの製造法。
6. The solvent for developing the third layer containing an electron acceptor is a solvent in which the hydrophilic polymer forming the second layer is hardly soluble or easily soluble. 5. The method for manufacturing the biosensor according to 5.
【請求項7】親水性高分子を溶解した有機溶媒中に電子
受容体を分散し、これを第2の層上に展開して電子受容
体と親水性高分子を含む第3の層を形成することを特徴
とする請求項5記載のバイオセンサの製造法。
7. An electron acceptor is dispersed in an organic solvent in which a hydrophilic polymer is dissolved, and this is spread on a second layer to form a third layer containing the electron acceptor and the hydrophilic polymer. The method for manufacturing a biosensor according to claim 5, wherein:
JP1274194A 1989-04-18 1989-10-20 Biosensor and manufacturing method thereof Expired - Lifetime JPH0816664B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1274194A JPH0816664B2 (en) 1989-04-18 1989-10-20 Biosensor and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9821489 1989-04-18
JP1-98214 1989-04-18
JP1274194A JPH0816664B2 (en) 1989-04-18 1989-10-20 Biosensor and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0354447A JPH0354447A (en) 1991-03-08
JPH0816664B2 true JPH0816664B2 (en) 1996-02-21

Family

ID=26439412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1274194A Expired - Lifetime JPH0816664B2 (en) 1989-04-18 1989-10-20 Biosensor and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0816664B2 (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2702818B2 (en) * 1991-03-26 1998-01-26 松下電器産業株式会社 Biosensor and manufacturing method thereof
JP2669497B2 (en) * 1994-12-26 1997-10-27 工業技術院長 Enzyme electrode and method for producing the same
JP3498105B2 (en) * 1995-04-07 2004-02-16 アークレイ株式会社 Sensor, method for manufacturing the same, and measuring method using the sensor
US6340428B1 (en) 1998-04-02 2002-01-22 Matsushita Electric Industrial Co., Inc. Device and method for determining the concentration of a substrate
JP3874321B2 (en) * 1998-06-11 2007-01-31 松下電器産業株式会社 Biosensor
JP4670133B2 (en) * 2000-09-04 2011-04-13 東レ株式会社 Liquid spreading sheet used for the cover of electrode type inspection sheet
JP4797300B2 (en) * 2000-09-04 2011-10-19 東レ株式会社 Liquid spreading sheet
JP4639465B2 (en) * 2000-11-30 2011-02-23 パナソニック株式会社 Biosensor
CN100510732C (en) 2000-11-30 2009-07-08 松下电器产业株式会社 Biosensor and measuring instrument for biosensor
WO2002057767A1 (en) * 2001-01-17 2002-07-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biosensor
JP4913355B2 (en) * 2005-03-29 2012-04-11 シーシーアイ株式会社 Biosensor
JP2008541104A (en) * 2005-05-17 2008-11-20 ラジオメーター・メディカル・アー・ペー・エス Enzyme sensor having a hydrous spacer layer
CN101360993B (en) 2006-01-23 2012-06-13 松下电器产业株式会社 Pyrophosphoric acid sensor and snp typing sensor utilizing the same
JP4856697B2 (en) * 2006-03-17 2012-01-18 グンゼ株式会社 Biosensor manufacturing method and biosensor
JP2007333540A (en) * 2006-06-14 2007-12-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Biosensor chip and manufacturing method thereof
JP4036883B2 (en) * 2006-08-31 2008-01-23 松下電器産業株式会社 Biosensor
JP5021408B2 (en) * 2007-09-26 2012-09-05 富士フイルム株式会社 Biosensor
JP2012211810A (en) * 2011-03-31 2012-11-01 Cci Corp Biosensor having improved measurement accuracy

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0354447A (en) 1991-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3027306B2 (en) Biosensor and manufacturing method thereof
JP2502635B2 (en) Biosensor
JP2502666B2 (en) Biosensor and manufacturing method thereof
JP3375040B2 (en) Substrate quantification method
JP3487396B2 (en) Biosensor and manufacturing method thereof
JP3297630B2 (en) Biosensor
US5120420A (en) Biosensor and a process for preparation thereof
JP3267936B2 (en) Biosensor
US6117289A (en) Cholesterol sensor and method for producing the same
JPH0816664B2 (en) Biosensor and manufacturing method thereof
JPH02310457A (en) Biosensor
JPH01291153A (en) Biosensor
JP2502665B2 (en) Biosensor
JP3024394B2 (en) Biosensor and measurement method using the same
JP2502656B2 (en) Biosensor manufacturing method
JP3437016B2 (en) Biosensor and method of quantifying substrate using the same
JPH07114705B2 (en) Biosensor
JP2004264247A (en) Biosensor
JPH02245650A (en) Biosensor
JP3070818B2 (en) Biosensor and manufacturing method thereof
JP3333183B2 (en) Biosensor
JP2702818B2 (en) Biosensor and manufacturing method thereof
JPH02157646A (en) Biosensor
JPH0288960A (en) Electrode for enzyme sensor and enzyme sensor
JP3158762B2 (en) Fructose sensor

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080221

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090221

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090221

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221

Year of fee payment: 14