(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に分岐した作用極及び複数に分岐した第１の対極を有し、それぞれの分岐片を交互に配列した第１の絶縁性基板、第２の対極を有し、第１の絶縁性基板と相対する位置に配置された第２の絶縁性基板、第１及び第２の絶縁性基板の間に形成された試料供給路、並びに前記試料供給路内に設けられた酸化還元酵素を含む試薬系を具備し、前記試料供給路内に、前記交互に配列された作用極及び第１の対極の分岐片、並びに第２の対極が露出しているバイオセンサ。
【請求項２】
第２の対極が、前記試料供給路内において、作用極と相対する位置にのみ配置されている請求項１記載のバイオセンサ。
【請求項３】
複数に分岐した第１の作用極及び複数に分岐した第１の対極を有し、それぞれの分岐片を交互に配列した第１の絶縁性基板、複数に分岐した第２の作用極及び複数に分岐した第２の対極を有し、それぞれの分岐片を交互に配列した第２の絶縁性基板、第１及び第２の絶縁性基板の間に形成された試料供給路、並びに前記試料供給路内に設けられた酸化還元酵素を含む試薬系を具備し、前記試料供給路内に、前記交互に配列された第１の作用極及び第１の対極の分岐片、並びに前記交互に配列された第２の作用極及び第２の対極の分岐片が露出しているバイオセンサ。
【請求項４】
第２の対極が第１の作用極と相対する位置に配置され、かつ第２の作用極が第１の対極と相対する位置に配置されている請求項３記載のバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
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】
背景技術
スクロース、グルコースなどの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】
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。
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）。
【０００４】
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を定量することができる。
【０００５】
上記の方法では、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。
【０００６】
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。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。
【０００７】
上記のようなグルコースセンサを用いた測定法によると、数μｌオーダーの試料量で試料中の基質濃度を容易に求めることが可能である。しかしながら近年、更に１μｌ以下のような極微量の試料量で測定が可能なバイオセンサの開発が各方面において切望されている。従来の電気化学グルコースセンサでは、極微量な試料量における測定の場合、試料中のグルコース量も極微量となるために測定結果の感度が低くなる場合があった。
【０００８】
そこで、複数に分岐した略櫛型の２つの電極をそれらの分岐片を交互に配列するように基板上に配置したバイオセンサが開発されてきた。このバイオセンサの電極系近傍の断面図を図７に示す。このタイプのセンサでは、基板５上に配置された第１の電極１で酸化されることにより生じた電子伝達体の酸化体は、これに隣接する第２の電極３で還元されて還元体に戻り、その還元体は再度隣接する第１の電極１で酸化されることが可能である。このため、第１の電極１に流れる電流値が、見かけ上上昇することにより、従来のバイオセンサよりも感度良くグルコースを定量することができる。
【０００９】
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。
しかし近年、測定に必要なサンプル量の更なる微量化が求められていることから、グルコースセンサの更なる高感度化が各方面において切望されている。
そこで本発明は、極微量のサンプル量であっても良好な応答が得られる、高感度なバイオセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
発明の開示
本発明のバイオセンサは、複数に分岐した作用極及び複数に分岐した第１の対極を有し、それぞれの分岐片を交互に配列した第１の絶縁性基板、第２の対極を有し、第１の絶縁性基板と相対する位置に配置された第２の絶縁性基板、第１及び第２の絶縁性基板の間に形成された試料供給路、並びに前記試料供給路内に設けられた酸化還元酵素を含む試薬系を具備し、前記試料供給路内に、前記交互に配列された作用極及び第１の対極の分岐片、並びに第２の対極が露出している。
第２の対極は、前記試料供給路内において、作用極と相対する位置にのみ配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明は、複数に分岐した第１の作用極及び複数に分岐した第１の対極を有し、それぞれの分岐片を交互に配列した第１の絶縁性基板、複数に分岐した第２の作用極及び複数に分岐した第２の対極を有し、それぞれの分岐片を交互に配列した第２の絶縁性基板、第１及び第２の絶縁性基板の間に形成された試料供給路、並びに前記試料供給路内に設けられた酸化還元酵素を含む試薬系を具備し、前記試料供給路内に、前記交互に配列された第１の作用極及び第１の対極の分岐片、並びに前記交互に配列された第２の作用極及び第２の対極の分岐片が露出しているバイオセンサを提供する。
第２の対極は、第１の作用極と相対する位置に配置され、かつ第２の作用極が第１の対極と相対する位置に配置されていることが好ましい。
【００１２】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のバイオセンサの実施の形態を図面を参照して説明する。
第１の基板及び第２の基板等の形状や構成、並びに電極の形状や材質、分岐片の数は、以下に示す実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１
図１は、本実施の形態におけるグルコースセンサの試薬層及び界面活性剤層を除いた縦断面図である。
【００１４】
１０は電気絶縁性材料からなる第１の基板を表す。この基板１０の上には、フォトリソグラフィにより、複数に分岐した略櫛型の作用極１１、そのリード１２、複数に分岐した略櫛型の第１の対極１３、及びそのリード１４からなる電極系が形成されている。具体的な方法は、例えば、パラジウムを基板上にスパッタリングし、そのパラジウム膜をレジストで被覆する。次いで、電極系と同じ形状のマスクを施し、露光、現像の後、パラジウム膜をエッチングする。最後に、レジストを取り除くことにより、所定の形状の電極系が形成される。図では、作用極１１及び第１の対極は、各６本の分岐片で示しているが、これに限定されるものではない。後述の実施例に示すように、数十本の分岐片で構成することもできる。電気絶縁性材料からなる第２の基板３０は、その上に、パラジウムをスパッタリングして、第２の対極３３及びそのリード３４を形成している。第２の基板３０は、空気孔３５を有する。第１の基板１０には、機器の端子部を第２の対極のリード３４に接触させるための導通孔１７が設けられ、また第２の基板３０には、機器の端子部を作用極のリード１２及び第１の対極１３のリード１４に接触させるための導通孔３６および３７が形成されている。
【００１５】
絶縁性材料からなるスペーサ部材２０は、後述する試料供給路を形成するためのスリット２１を有する。このスペーサ部材２０を第１の基板１０上に貼りつけた後、試薬層形成液をスリット２１から電極系上に滴下し、乾燥することにより、試薬層を形成する。試薬層は、酸化還元酵素であるＧＯＤ、及び電子伝達体であるフェリシアン化カリウムを含む。試薬層上には、界面活性剤であるレシチンを含有する界面活性剤層を形成することが好ましい。
【００１６】
次に、上記のスペーサ２０を結合した第１の基板１０に第２の基板３０を、図１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、グルコースセンサが組み立てられる。そして、第１の基板と第２の基板との間には、スペーサ２０のスリット２１の部分に、試料供給路が形成される。この試料供給路は、スリット２１の解放端部２３が試料供給口となり、第２の基板３０の空気孔３５が終端部となる。
【００１７】
この試料供給路内において、電極系と第２の対極とが互いに対向する位置に配置される。そして、スペーサ２０により、作用極１１、第１の対極１３、及び第２の対極３３の試料供給路に面している面積（電極面積）が規定される。
次に、このセンサを用いてグルコースを測定するための測定装置について図８を参照して説明する。
【００１８】
図８の左側には上記のセンサ７０を示している。図では、作用極のリード１２、第１の対極のリード１４及び第２の対極のリード３４のみを示している。一方、測定装置７１は、前記のリード１２、１４および３４にそれぞれ接続されるコネクタ７２、７４および８４を有している。コネクタ８４はスイッチ７６を介してコネクタ７４に接続され、これらはスイッチ７５を介して基準電位発生回路７７に接続されている。コネクタ７２には電位発生回路８２及び電流／電圧変換回路７８が接続されている。電流／電圧変換回路７８は、基準電位発生回路７７に接続された対極を基準にして作用極に正の電位が印加された際作用極と対極との間に流れる電流を電圧に変換して出力する。その出力電圧はＡ／Ｄ変換回路７９でパルスに変換される。ＣＰＵ８０は、Ａ／Ｄ変換回路７９から出力されるパルスに基づいて試料中の基質の含有量を算出する。その算出値はＬＣＤ８１により表示される。
【００１９】
上記のような測定装置７１にセンサ７０をセットし、測定装置のスイッチ７６を閉じ、第１の対極１３と第２の対極３３とを短絡させるとともにスイッチ７５を閉じる。センサの端部の試料供給口２３に、グルコースを含む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試薬層に達する。試料が電極系に到達したことが検知されると、測定装置が作動し、タイマーが計時を開始する。試薬層が試料に溶解すると、グルコースは、ＧＯＤにより酸化され、これに伴い電子伝達体の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。装置が作動を開始してから適当な時間経過後に、対極を基準にして、電位発生回路８２から作用極１１に３００ｍＶの電圧が印加され、作用極１１と対極との間に、フェロシアン化カリウムを酸化する電流が流れる。測定装置の電流／電圧変換回路７８以下の働きにより、この電流値に基づいたグルコース濃度がＬＣＤ８１に表示される。
【００２０】
図２は、本実施の形態のバイオセンサの電極系近傍における電子伝達体を酸化する電流の流れる様子を示す。本実施の形態においては、作用極１１及び第１の対極１３が複数に分岐し、それらの分岐片が交互に配列されて電極系を形成している。そして、この電極系に対向して第２の対極３３が配置されている。このように構成されていることにより、第１の基板１０上に配置された作用極１１で酸化されて生じた電子伝達体の酸化体が、隣接する第１の対極１３で還元されるとともに、作用極１１に対して垂直方向に拡散した電子伝達体の還元体も、第２の基板３０上に配置された第２の対極３３上で還元されて還元体に戻る。また、作用極１１上における拡散層成長の抑制により、第２の対極３３上の酸化還元種の濃度がセンサ応答に反映されるようになる。これらの理由から、本実施の形態によるバイオセンサでは、従来のバイオセンサに比べてセンサ応答が増加する。
【００２１】
ここで、第２の対極が作用極と相対する位置にのみ配置されていることが好ましい。すなわち、図３に示すように、第２の対極３３をトリミングして複数の分岐片３３ａを有する櫛型に形成する。第２の対極は、試料供給路内においては、分岐片３３ａが作用極の分岐片と対向するようにする。このようにすると、作用極直上の第２の対極近傍の電流密度がより高くなる等の理由により、第２の対極近傍における還元型電子伝達体の濃度が高くなると考えられる。センサ応答は、還元型電子伝達体の濃度に依存するため、結果として、基質を高感度に定量することが可能となる。
【００２２】
実施の形態２
図４は、本実施の形態におけるグルコースセンサの試薬層及び界面活性剤層を除いた分解斜視図である。
【００２３】
実施の形態１と同様の手順により、第１の基板４０上に、複数に分岐した略櫛型の第１の作用極４１、第１の作用極のリード４２、複数に分岐した略櫛型の第１の対極４３、及び第１の対極のリード４４からなる第１の電極系を形成する。第２の基板６０上には、複数に分岐した略櫛型の第２の作用極６１、第２の作用極リード６２、複数に分岐した略櫛型の第２の対極６３、及び第２の対極リード６４からなる第２の電極系を形成する。作用極及び対極の分岐片は、実施の形態１の場合と同様に、図示の数に限定されない。第２の基板６０には空気孔６５を形成する。第１の基板４０には、機器の端子部を第２の対極のリード６２および第２の作用極のリード６４に接触させるための導通孔４８及び４９を形成する。同様に、第２の基板６０には、機器の端子部を第１の作用極のリード４２及び第１の対極のリード４４に接触させるための導通孔６８および６９を形成する。
【００２４】
次に、第１の基板４０上に、スペーサ５０を貼付した後、試薬層を形成し、第２の基板６０を、図４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する。スペーサ５０は、試料供給路を形成するためのスリット５１を有する。スリット５１の解放端部５２が試料供給口となる。
【００２５】
このようにして、第１の基板４０と第２の基板６０との間に、スペーサ５０のスリット５１により試料供給路が形成される。そして、この試料供給路内において、図４に示すように、第２の対極６３が第１の作用極４１と相対する位置に配置され、第２の作用極６１が第１の対極４３と相対する位置に配置される。スペーサ５０のスリット５１により、第１の作用極４１、第１の対極４３、第２の作用極６１及び第２の対極６３の試料供給路に面している面積（電極面積）が規定されている。本実施の形態のセンサにおける第１の作用極４１と第２の作用極６１の合計の電極面積は、実施の形態１の作用極１１の電極面積と等しくなるように形成されている。しかし、第２の作用極６１が第２の基板６０上に配置されているため、実施の形態１のセンサに比べてより密に電極系が形成されている。そのため、実施の形態１のセンサに比べて、スリット５１の大きさを小さくすることが可能となり、試料量が削減されている。
【００２６】
ここで、第２の対極が第１の作用極と相対する位置に配置され、かつ第２の作用極が第１の対極と相対する位置に配置されていることが好ましい。
図５に本実施の形態におけるバイオセンサの試料供給路内における電極の配列を示す。第１の基板４０上に配置された第１の作用極４１及び第１の対極４３、並びに第２の基板６０上に配置された第２の作用極６１及び第２の対極６３は、それぞれ交互に配列され、かつ第１の作用極４１と第２の対極６３が対向し、第１の対極４３と第２の作用極６１が対向している。このため、図２に示したバイオセンサと比較すると、合計の作用極面積が同じ場合、より密に電極系を配置することが可能となる。よって試料供給路の容積を低減することができるので、検体の試料量の削減が可能となる。
【００２７】
実施の形態３
図６は、本実施の形態におけるグルコースセンサの試薬層及び界面活性剤層を除いた分解斜視図である。
【００２８】
第１の基板１０に参照極１５およびそのリード１６を形成したこと、および第２の基板３０に、機器の２つの端子部を作用極のリード１２及参照極１５のリード１６にそれぞれ機器の対応する端子部を接触させるための導通孔３８を形成したことが実施の形態１と異なり、他は実施の形態１と同じ構成である。
次に、このセンサを用いてグルコースを測定するための測定装置について図９を参照して説明する。
【００２９】
図９の左側には上記のセンサ８０を示している。図では、作用極のリード１２、第１の参照極のリード１６、対極のリード１４及び第２の対極のリード３４のみを示している。一方、測定装置８１は、前記のリード１２、１６、１４および３４にそれぞれ接続されるコネクタ７２、９６、７４および８４を有している。コネクタ７４及びコネクタ８４は電流発生回路９７に接続されている。コネクタ７２には、電位発生回路８２及び電流／電圧変換回路７８が接続されている。電流／電圧変換回路７８、Ａ／Ｄ変換回路７９、及びＣＰＵ８０は、実施の形態１で説明した測定装置におけるものと同じ働きをする。
【００３０】
上記のような測定装置８１にセンサ８０をセットし、センサの端部の試料供給２３に、グルコースを含む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試薬層に達する。試料が電極系に到達したことが検知されると、測定装置が作動し、タイマーが計時を開始する。装置が作動を開始してから適当な時間経過後に、参照極１５を基準にして、電位発生回路８２から作用極１１に３００ｍＶの電圧が印加され、作用極１１と対極との間に、フェロシアン化カリウムを酸化する電流が流れる。この電流値は、実施の形態１と同様に、測定装置の電流／電圧変換回路７８以下の働きにより、ＬＣＤ８１に試料中のグルコース濃度として表示される。
【００３１】
本実施の形態によるバイオセンサは、実施の形態１と同様の理由により、従来のバイオセンサに比べてセンサ応答値が増加する。さらに、参照極１５を設けたことにより、参照極を有しないものと比較すると作用極１１の電位が安定する。したがって、より高精度の測定が可能となる。
【００３２】
本発明において、第１の基板及び第２の基板としては、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、メラミン樹脂、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。スペーサ部材も第１及び第２の基板と同様のものを用いることができる。また、第１の基板と第２の基板とを張り合わせるバインダーにスペーサの役割を果たさせてもよい。
【００３３】
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、金、白金等の貴金属や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。この中で、作用極及び対極が貴金属を主成分とすることが好ましい。このようにすると、電極をより微細に加工することが可能となるため、高精度化及び検体量の削減が可能となる。
【００３４】
本実施の形態では、電極系の作製方法としてフォトリソグラフィを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、貴金属を基板上にスパッタリングして貴金属膜を形成し、それをレーザによるトリミングを施すことにより電極を形成することができる。
【００３５】
酸化還元酵素としては、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、グルコースデヒドロゲナーゼ、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。
【００３６】
試薬系が親水性高分子を含んでいてもよい。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。
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
【００３７】
実施例１
実施の形態１に示す構造のグルコースセンサを作製した。本実施例では、作用極１１及び第１の対極１３は、いずれも幅５μｍの分岐片を１５μｍ間隔で６５本有する櫛型電極であり、作用極と対極とは５μｍ間隔で交互に配列した。
【００３８】
試薬層は、ＧＯＤ、及びフェリシアン化カリウムを含む水溶液を第１の基板１の電極系上に滴下した後、乾燥して形成した。さらに、試薬層上に、界面活性剤であるレシチンを含有する界面活性剤層を形成した。
【００３９】
次に、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。本実施例では、第１の対極１３と第２の対極３３とを短絡させて対極とした。試料を試料供給口２３から試料供給路に供給した。試料供給から２５秒後に、対極を基準にして作用極１１に３００ｍＶの電圧を印加した。この電圧印加から５秒後に、作用極１１と対極との間に流れる電流値が測定され、その電流値は電流／電圧変換回路７８により電圧値に変換された。この電圧値は電極間を流れる電流の大きさを表す指標となる。その結果、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。
【００４０】
比較例として、第１の対極１３のみを対極としたセンサについても同様の応答測定を行った。この場合は、スイッチ７５は閉じたが、スイッチ７６は開いたままである。
【００４１】
その結果、実施例１及び比較例の両センサともに、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。しかし、実施例１のバイオセンサの方が、比較例のバイオセンサと比べてより高い応答値が得られた。この高感度化の理由として、実施例１では、第２の対極があることにより、作用極に対して垂直方向に拡散した電子伝達体の還元体も第２の対極上で酸化されること、及び作用極上における拡散層成長の抑制により、第２の対極上の酸化還元種の濃度がセンサ応答に反映されるようになることなどの理由が考えられる。
【００４２】
実施例２
実施の形態２に示す構造のグルコースセンサを作製した。本実施例では、第１の作用極４１及び第２の対極６３は、いずれも幅５μｍの分岐片を１５μｍ間隔で３２本有する櫛型電極であり、第２の作用極６１及び第１の対極４３は、いずれも幅５μｍの分岐片を１５μｍ間隔で３３本有する櫛型電極である。第１の作用極と第１の対極とは５μｍ間隔で交互に配列し、第２の作用極と第２の対極とは５μｍ間隔で交互に配列した。そして、第１の作用極と第２の対極が、また第２の作用極と第１の対極がそれぞれ対向するように組み立てた。試薬層及び界面活性剤の層は実施例１と同じ構成である。
【００４３】
実施例１と同様に、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。本実施例では、第１の対極４３と第２の対極６３とを短絡させて対極とし、第１の作用極４１と第２の作用極６１とを短絡させて作用極とした。試料を試料供給口５２から試料供給路に供給し、２５秒後に、対極を基準にして作用極に３００ｍＶの電圧を印加した。その結果、実施例１で用いた比較例のセンサに比べて高い応答値が得られた。
【００４４】
実施例３
図６に示すように参照極１５を追加したほかは実施例１と同じセンサを作製した。このセンサを図９に示す測定装置にセットし、試料を試料供給口２３から試料供給路に供給した。試料供給から２５秒後に、参照極１５を基準にして作用極１１に３００ｍＶの電圧を印加した。この電圧印加から５秒後に、作用極１１と対極との間に流れる電流値が測定され、その電流値は電流／電圧変換回路７８により電圧値に変換された。
【００４５】
実施例３のセンサは、実施例１のセンサと同様に高感度の応答を与えた。さらに、参照極を有していることから、二電極方式に比較して作用極の電位を安定させることができたため、応答値のばらつきが低減した。
【００４６】
上記実施例では、作用極及び対極の各分岐片の幅を１０μｍ、同一基板上の作用極と対極との距離を５μｍとしたが、これに限定されない。また、試料の供給から電圧印加までの時間を２５秒としたが、これに限定されない。試料中の基質濃度と相関する電流応答が得られる程度に酵素反応が進行する時間であればよく、１８０秒以下が好ましい。
【００４７】
電極系への印加電圧を３００ｍＶとしたが、これに限定されない。作用極上で電子伝達体の電極反応が進行する電圧であればよい。
作用極と対極との距離については、同一基板上に形成された作用極の分岐片と対極の分岐片との間の距離は１〜５０μｍの範囲が好ましい。第１の基板の電極と第２の基板の電極との間の距離はスペーサの厚みにより決められる。スペーサの厚みは１〜５０μｍの範囲が好ましい。
【００４８】
電子伝達体として実施例ではフェリシアン化カリウムを用いたが、これに限定されず、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を用いてもよい。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。電子伝達体として、これらの二種以上を使用してもよい。
【００４９】
上記実施例では、第１の対極と第２の対極とを短絡させて対極としたが、それに限定されず、第１の対極及び第２の対極を独立して動作させてもよい。例えば、第１の対極に電子伝達体の還元が可能な定電位を印加し、第２の対極のみを対極として使用してもよい。
【００５０】
以上の実施例においては、試料としてβ−Ｄ−グルコースの水溶液を用いたが、これに限定されない。例えば、全血、血漿、血清、間質液、唾液、尿などの生体試料を用いることができる。試料が全血の場合は、例えば、指先や腕の皮膚を穿刺し採取した毛細血あるいは静脈血、動脈血などである。
【００５１】
産業上の利用の可能性
以上のように本発明によれば、極微量のサンプル量であっても良好な応答が得られる高感度な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】本発明の一実施の形態におけるグルコースセンサの試薬層を除いた分解斜視図である。
【図２】同センサの試料供給路内における電極の配列を示す断面図である。
【図３】センサの試料供給路内における電極の配列の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態におけるバイオセンサの試薬層を除いた分解斜視図である。
【図５】同センサの試料供給路内における電極の配列を示す断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態におけるバイオセンサの試薬層を除いた分解斜視図である。
【図７】従来のバイオセンサの電極の配列を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態のセンサをセットする測定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の他の実施の形態のセンサをセットする測定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１】
0003690683.tif 000002
【図２】
0003690683.tif 000003
【図３】
0003690683.tif 000004
【図４】
0003690683.tif 000005
【図５】
0003690683.tif 000006
【図７】
0003690683.tif 000007
【図６】
0003690683.tif 000008
【図８】
0003690683.tif 000009
【図９】
0003690683.tif 000010