(57)【要約】【課題】生体液を迅速且つ正確に反応層上で展開させることができ、従って、迅速且つ作業効率良く分析処理を行うことができるバイオセンサを提供する。【解決手段】反応層９に両親媒性を示し、且つ水溶性の多糖類ポリマーを含有させたので、該多糖類ポリマーの親水性基に由来する濡れ特性により、供給された生体液を迅速且つ正確に反応層９に到達・展開させることができる。従って、反応層９による酵素反応と電極反応とが円滑に進み、分析処理の迅速化と分析効率の向上を図ることができる。また、生体液により反応層９は直ちに溶解するため、この点においても酵素反応と電極反応とを円滑に進めることができる。【選択図】図１
2005043280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基板と、該基板上に設けられた少なくとも作用極と対極とを含む電極系と、前記作用極上に形成された酵素を含む反応層とを具備し、前記電極系から得られる電流値に基づいて、生体液中に含まれる特定成分を分析・定量するバイオセンサであって、
前記反応層が、両親媒性を有し且つ水溶性に優れる多糖類ポリマーをバインダーとするものであることを特徴とするバイオセンサ。
【請求項２】
前記多糖類ポリマーが、疎水性部Ｒ１と親水性部Ｒ２を有し、且つ下式１で表される構造を持つものである請求項１記載のバイオセンサ。
（式１）
Ｒ１・多糖体・Ｒ２
【請求項３】
前記多糖体が、セルロース、グアーガム、スターチ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルグアーガム、ヒドロキシエチルスターチ、メチルセルロース、メチルグアーガム、メチルスターチ、エチルセルロース、エチルグアーガム、エチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルグアーガム、ヒドロキシエチルメチルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルグアーガム、及びヒドロキシプロピルメチルスターチからなる群より選ばれるものである請求項２記載のバイオセンサ。
【請求項４】
前記疎水性部Ｒ１が、炭素数１０〜４３の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基である請求項２又は３記載のバイオセンサ。
【請求項５】
前記親水性部Ｒ２が、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯ）、スルホン基（−ＳＯ3 ）、リン酸基（−ＰＯ4 ）の官能基、又はその塩である請求項２又は３又は４記載のバイオセンサ。
【請求項６】
前記反応層中の酵素が、血糖、中性脂肪、コレステロール、肝機能マーカーのいずれかを分解できる酸化還元酵素を少なくとも一つ含むものである請求項１ないし５のいずれかに記載のバイオセンサ。
【請求項７】
前記反応層には、電子受容体が含まれており、該電子受容体が、フェリシアン化カリウム、ｐ−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１ないし６のいずれかに記載のバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液、唾液、尿、汗などの生体液に含まれる血糖、中性脂肪、コレステロール、肝機能マーカーなど特定成分を、迅速かつ高精度に分析・定量することができるバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバイオセンサは、例えば特許文献１及び２に公知である。特許文献１に記載のバイオセンサは、絶縁性の基板上に形成された作用極、対極及び参照極からなる電極系と、この電極系に接する反応層とを備える。そこでの反応層は、親水性高分子と酸化還元酵素と電子受容体とを含む。特許文献２では、酵素の活性の低下を抑制し、センサの長期保存性の向上を図ることを目的として、反応層に特定の糖類を含ませている。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−６２９５２号公報（請求項１、請求項２、図１）
【特許文献２】特開２０００−８１４０８号公報（請求項１、段落番号００１２、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献記載のバイオセンサにおいては、反応層上に特定成分を含む生体液が滴下されると、反応層が溶解して酵素と特定成分とが反応し、これに伴い電子受容体が還元される。そして、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特定成分の濃度を求めることができる。しかし、試料溶液である生体液を迅速に反応層上に展開することが難しく、従って反応層による酵素反応と電極反応とを円滑に進まず、作業効率良く分析処理を行うことができない点に不利がある。
【０００５】
この問題を解決する手段として、反応層上に界面活性剤層を設けて、センサ内に供給された生体液が該界面活性剤層を介して反応層上に展開されるようにしたものもあり、これによれば迅速且つ正確に反応層に生体液を到達させることができる。但し、反応層が界面活性剤で覆われていると、反応層の溶解性や反応性が低下することは避けられず、センサ感度が低下する。また、この種の界面活性剤層には高純度の卵黄レシチンを含めることが多く、バイオセンサの製造コストが増加することは避けられない。加えて、卵黄レシチンは人体に有害且つ可燃性を示すトルエンを溶解溶媒とするため、生産現場の安全性と防火を確保するためには高価な設備の導入が不可欠であり、この点でもバイオセンサの製造コストの増加は避けられない。
【０００６】
本発明の目的は、生体液を迅速且つ正確に反応層に到達・展開することができ、従って、迅速且つ作業効率良く分析処理を行うことができるバイオセンサを提供することにある。本発明の目的は、従来の卵黄レシチンを含む界面活性剤層においては不可避であった反応層の溶解性や反応性が阻害されることに起因するセンサ感度の低下の不具合が一切なく、さらに安価に製造できるバイオセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、反応層のバインダーポリマーとして、両親媒性を示し、且つ水溶性の多糖類ポリマーを用いれば、上記問題を解決できることを見出して、本発明を開発するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明のバイオセンサは、図１に示すごとく、絶縁性の基板１と、該基板１上に設けられた少なくとも作用極５と対極６とを含む電極系３と、作用極５上に形成された酵素を含む反応層９とを具備し、電極系３から得られる電流値に基づいて、生体液中に含まれる特定成分を検査・定量するバイオセンサであって、前記反応層９が、両親媒性を有し且つ水溶性に優れる多糖類ポリマーをバインダーとすることを特徴とする。
【０００９】
電極系３の形態としては、図１に示すごとく上下一対の絶縁性の基板１ａ・１ｂの対向内面に、上下近接対向状に作用極５と対極６とを備える形態のほかに、一枚の絶縁性の基板上に、並列的に作用極と対極とを備えるものであってもよい。電極系３は、作用極５と対極６からなる二極方式のほかに、参照極を含む三極方式とすることができる。作用極５や対極６の形成方法としては、スクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法などを挙げることができ、その形成方法は問わない。
【００１０】
具体的には、多糖類ポリマーは、疎水性部Ｒ１と親水性部Ｒ２を有し、且つ下式１で表される構造を持つものである。
（式１）
Ｒ１・多糖体・Ｒ２
【００１１】
多糖類ポリマーを構成する多糖体は、具体的には、セルロース、グアーガム、スターチ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルグアーガム、ヒドロキシエチルスターチ、メチルセルロース、メチルグアーガム、メチルスターチ、エチルセルロース、エチルグアーガム、エチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルグアーガム、ヒドロキシエチルメチルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルグアーガム、及びヒドロキシプロピルメチルスターチからなる群より選ばれる１種又は２種以上である。
【００１２】
多糖類ポリマーを構成する疎水性部Ｒ１は、炭素数１０〜４３の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基である。これらアルキル基又はアルケニル基には、ヒドロキシ基が置換してもよく、オキシカルボニル基又はエーテル結合が挿入されていてもよい。
【００１３】
多糖類ポリマーを構成する親水性部Ｒ２は、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯ）、スルホン基（−ＳＯ3 ）、リン酸基（−ＰＯ4 ）等の官能基、又はその塩である。これらを単独であっても、２種以上有するものであってもよい。
【００１４】
反応層９中の酵素は、血糖、中性脂肪、コレステロール、肝機能マーカーのいずれかを分解できる酸化還元酵素のうちの少なくともいずれか一つを含むものとする。具体例としては、グルコースオキシダーゼ、ラクテートオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレステロールエステラーゼ、ウリカーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼなどを挙げることができる。
【００１５】
反応層９には電子受容体を含ませることできる。電子受容体は、フェリシアン化カリウム、ｐ−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体からなる群より選択される少なくとも１種とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のバイオセンサでは、反応層９のバインダーとして、両親媒性を示す多糖類ポリマーを用いたので、該多糖類ポリマーの親水性基に由来する濡れ特性により、供給された生体液を迅速且つ正確に反応層９上に展開させることができる。従って、反応層９による酵素反応と電極反応とが円滑に進み、分析処理の迅速化と分析効率の向上を図ることができる。また、本発明に係る多糖類ポリマーは、水溶性を有するものであるので、生体液により反応層９は直ちに溶解する。従って、この点においても反応層９の酵素反応と電極反応とを円滑に進めることができる。多糖類ポリマーの疎水性基であるアルキル基は、蛋白質等に対する安定化効果を有する。このため、生体液中に存する不純物である蛋白質が反応層９中の酵素と反応することにより、センサ感度が低下することをよく抑制でき、従って蛋白質濃度に左右されることなく、高い測定精度で生体液中の特定成分の分析・定量を行うことができる。
【００１７】
先に述べたように、多糖類ポリマーは、反応層９の溶解性や反応性を阻害せず、従来の界面活性剤層のように測定精度の低下を招く不具合がない。また、従来の界面活性剤層に使用されていた卵黄レシチンを廃することができるので、バイオセンサを安価に製造できる点でも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に本発明に係るバイオセンサの実施形態を示す。図１（ａ）・（ｂ）に示すように、バイオセンサは左右横長の上下一対の基板１ａ・１ｂを２個のスペーサ２・２を介して貼り合わせてなるものであり、その左右方向の中央部に、基板１ａ・１ｂ及びスペーサ２・２により上下及び左右方向が仕切られた微少空間、すなわちキャビティＳを備える。キャビティＳの内部には、バイオセンサの検出部となる電極系３が配置されている。キャビティＳの前後方向は開口しており、この開口から被測定物である血液等の生体液が、毛細管現象により定量的にキャビティＳ内に供給される。基板１ａ・１ｂ及びスペーサ２・２は、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁物を素材とする。基板１ａ・１ｂ及びスペーサ２・２の厚み寸法は、１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜４００μｍ、より好ましくは５０〜３００μｍの範囲である。
【００１９】
被測定物である生体液としては、血液の他に、唾液、尿、汗などを挙げることができる。食品や飲料水などであってもよい。対象物質としては、グルコース、乳酸、コレステロール、尿酸、アスコルビン酸、ビリルビンなどを挙げることができる。
【００２０】
電極系３は、下側の基板１ａの対向内面に設けられた作用極５と、上側の基板１ｂの対向内面に設けられた対極６とからなる。作用極５や対極６の形成素材としては、カーボン、銀、金、白金などを挙げることができ、特に作用極５の形成素材としてはカーボンが好ましい。作用極５や対極６の形成方法としては、スクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法などを挙げることができ、その形成方法は問わない。符合７は電極リードを示し、これは作用極５や対極６の作製に先立って基板１ａ・１ｂ上に形成される。
【００２１】
作用極５の上部には、その全面にわたって酵素を含む反応層９が形成されている。反応層９に添加される酵素は検出対象によって異なる。例えば、グルコース検出の場合はグルコースを分解できるグルコースオキシダーゼを用いる。他の代表的な酵素としては、ラクテートオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレステロールエステラーゼ、ウリカーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼなどを挙げることができる。
【００２２】
反応層９には通常、電子受容体が含有される。かかる電子受容体としては、フェリシアン化イオン、ｐ−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体等が挙げられる。尤も、試料液中の溶存酵素を電子受容体とした場合でもある程度のセンサ応答が得られる。
【００２３】
そのうえで本実施形態に係るバイオセンサにおいては、反応層９のバインダーとして、両親媒性で水溶性に優れる多糖類ポリマー用いる点が着目される。この多糖類ポリマーは、疎水性部Ｒ１と親水性部Ｒ２を有し、Ｒ１・多糖体・Ｒ２で表される構造を持つ。
【００２４】
かかるポリマーを構成する多糖体の具体例としては、セルロース、グアーガム、スターチ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルグアーガム、ヒドロキシエチルスターチ、メチルセルロース、メチルグアーガム、メチルスターチ、エチルセルロース、エチルグアーガム、エチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルグアーガム、ヒドロキシエチルメチルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルグアーガム、及びヒドロキシプロピルメチルスターチからなる群より選ばれるものが好ましい。また、これら多糖体のメチル基、エチル基、ヒドロキシルエチル基、ヒドロキシプロピル基等の置換基は、単一の置換基で置換されたものであってもよいし、複数の置換基で置換されたものでもよく、その構成単糖残基あたりの置換度は0.１〜１０が好ましく、0.５〜５がより好ましい。また、これら多糖類の重量平均分子量は、好ましくは１万〜１０００万、より好ましくは１０万〜５００万の範囲である。
【００２５】
多糖類ポリマーを構成する疎水性部Ｒ１のアルキル基は、Ｃ１０〜Ｃ４０のアルキルグリシジルエーテル又はＣ１０〜Ｃ４０のアルケニルグリシジルエーテルのアルキル基及びアルケニル基で、直鎖及び分岐のいずれでもよい。分岐の場合の分岐位置、アルケニル基中の不飽和結合の数及び位置は特に限定されない。また、当該Ｃ１０〜Ｃ４０のアルキル又はアルケニル基は、ヒドロキシ基が置換していてもよく、オキシカルボニル基又はエーテル結合が挿入されていてもよい。アルキル基の具体例としては、直鎖アルキル基として、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、ｎ−トリアコンチル基、ｎ−ヘントリアコンチル基、ｎ−ドトリアコンチル基、ｎ−トリトリアコンチル基、ｎ−テトラトリアコンチル基、ｎ−ペンタトリアコンチル基、ｎ−ヘキサトリアコンチル基、ｎ−ヘプタトリアコンチル基、ｎ−オクタトリアコンチル基、ｎ−ノナトリアコンチル基、及びｎ−テトラコンチル基を挙げることができる。分岐アルキル基としては、メチルウンデシル基、メチルヘプタデシル機、エチルヘキサデシル基、メチルオクタデシル基、プロピルペンタデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルドデシル基、２−ヘプチルウンデシル基、２−デシルテトラデシル基、２−ドデシルヘキサデシル基、２−テトラデシルオクタデシル基、２−テトラデシルベヘニル基等を挙げることができる。アルケニル基の具体例としては、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基等を挙げることができる。これらのうち、炭素数１２〜２４、特に１６〜２０のアルキル基及びアルケニル基が好ましく、また、安定性の点から、アルキル基、特に直鎖アルキル基が好ましい。また、多糖体にこれれらのアルキル基は、単独で又は２種以上を導入して使用することができる。多糖類又はその誘導体への疎水性置換基の所望する導入量は必要に応じて適宜調整することができるが、通常、多糖類又はその誘導体の構成単糖残基当たり、0.０００１〜５当量、特に0.０００３〜１当量の範囲が好ましい。多すぎると、多糖化合物の水溶性が低下し、少なすぎると、従来の多糖体と同様の性質を持つことになる。
【００２６】
上述の長鎖アルキルグリセリルエーテル基及び／又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル基を置換基として含む多糖誘導体は、多糖又はその誘導体を疎水化（長鎖アルキルグリセリルエーテル化及び／又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル化）反応させることにより製造することができる。
【００２７】
多糖類ポリマーを構成する親水性部Ｒ２は、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯ）、スルホン基（−ＳＯ3 ）、リン酸基（−ＰＯ4 ）等の官能基とその塩を単独又は２種以上有するものとする。すなわち、多糖類のヒドロキシル基の一部が炭素数１〜５のカルボキシル基、スルホアルキル基等又はその塩で置換される。代表的な化合物は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である。
【００２８】
これらの親水基を導入する親水化方法は特に限定されない。一例として、多糖体のスルホン化反応を説明する。多糖類又は疎水化多糖類のスルホン化反応は、多糖類又は疎水化多糖類を適当な溶媒に溶解又は分散させて、スルホン化剤と反応させることにより行われる。スルホン化剤である炭素数１〜５のエポキシドを有するスルホン酸としては、１，２−エポキシエタンスルホン酸、２，３−エポキシプロパンスルホン酸、３，４−エポキシブタンスルホン酸、２，３−エポキシ−１−メチルプロパンスルホン酸、４，５−エポキシペンタンスルホン酸、３，４−エポキシ−１−メチルブタンスルホン酸、３，４−エポキシ−２−メチルブタンスルホン酸、２，３−エポキシ−１，１−ジメチルメチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。また、これらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらスルホン化剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２９】
スルホン化剤の使用量は、多糖類へのスルホン酸基の導入量によって適宜調整できるが、通常、多糖類又は疎水化多糖類の構成単糖残基あたり、0.０１〜５当量が好ましく、より好ましくは0.０５〜３当量である。
【００３０】
反応層９には、必須ではないが、界面活性剤を添加することができる。かかる界面活性剤としては、非イオン系、アニオン系、カチオン系、及び両性系の界面活性剤を挙げることができる。非イオン系界面活性剤としては、例えば高級脂肪酸アミド、アセチレングリコール類、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物等を挙げることができる。アニオン系界面活性剤としては、例えばリン酸エステル系、スルホサクシネート系等を挙げることができる。カチオン系界面活性剤としては、例えば第４級アンモニウム系のアルキルトリメチルアンモニウム塩、アシロイルアミドプロピルトリメチルアンモニウムメトサルフェ−ト、アルキルベンジルメチルアンモニウム塩、アシル塩化コリン等を挙げることができる。界面活性剤の添加量は、通常0.１〜２０％であり、好ましく0.５〜１０％、より好ましくは２〜５％である。
【００３１】
以上のような構成からなるバイオセンサにおいては、試料液である生体液をキャビティＳの前後の開口に接触させると、生体液は毛細管現象によりキャビティＳ内に定量的に供給される。供給された生体液は反応層９に接触し、生体液中に含まれる特定成分が酵素により酸化され、この酸化反応に伴い電子受容体が還元される。一定時間後、電極系３に電圧を印加して、還元された電子受容体を酸化し、このとき得られた酸化電流値または電気量から生体液中の特定成分の濃度を定量することができる。
【００３２】
そのうえで、本実施形態に係るバイオセンサでは、反応層９に両親媒性を示す多糖類ポリマーを含有させたので、該多糖類ポリマーの親水性基が発揮する濡れ特性により、供給された生体液を迅速且つ正確に反応層９に到達・展開させることができる。従って、反応層９による酵素反応と電極反応とが円滑に進み、分析処理の迅速化と分析効率の向上を図ることができる。また、かかる多糖類ポリマーは、水溶性を有するものであるので、生体液により反応層は直ちに溶解し、この点においても酵素反応と電極反応とが円滑に進めることができる。この多糖類ポリマーの疎水性基であるアルキル基は、蛋白質等に対する安定化効果を有する。このため、生体液中に存する不純物である蛋白質が反応層９中の酵素と反応することにより、センサ感度が低下することをよく抑制できる。従って、蛋白質濃度に左右されることなく、高い測定精度で生体液中の特定成分の分析・定量を行うことができる。
【００３３】
先に述べたように、多糖類ポリマーは、反応層９の溶解性や反応性を阻害せず、従来の界面活性剤層のように測定精度の低下を招く不具合がない。また、従来の界面活性剤層に使用されていた高価な卵黄レシチンを廃することができるので、バイオセンサを安価に製造できる点でも有利である。
【００３４】
毛細管現象を利用により、生体液がキャビティＳ内に導入されるようにしてあると、生体液にセンサの縁側の開口に接触させるだけの簡易な操作だけで、生体液の供給作業が済む。従って、生体液の定量作業が不要となり、効率良く分析処理を進めることができる。さらに、測定中の試料液の蒸発を最小限に抑えることができ、測定精度良く、特定成分の分析・定量を行うことができる。
【００３５】
反応層９の上部には、カルシウムとリン酸イオン等を主成分とする水酸アパタイト［組成式Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 ］を含む層を設けることができる。水酸アパタイトは蛋白質に対する特異的な吸着特性を備える。従って、アパタイトを含む層１０を反応層９上に設けてあると、生体液中に存する不純物である蛋白質をアパタイト層１０で濾過・除去できるので、蛋白質が電極系３に付着することに起因するセンサ感度の低下を効果的に防いで、蛋白質濃度に左右されることなく、高い測定精度で生体液中の特定成分の分析・定量を行うことができる。
【実施例】
【００３６】
次に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限られるものではない。特に実施例ではグルコースセンサを例とするが、他の種類のバイオセンサにも適用できる。なお、以下の実施例において、溶液又は分散液の濃度を示す％や組成は、特にその単位を付記しないかぎり重量％を示している。また、「置換基」とは、構成単糖基当たりの置換基の平均数を示す。
【００３７】
（実施例１）
図１に示すごとく、厚み0.４mm、幅６mmのポリエチレンテレフタレートからなる電気絶縁性の基板１ａ上に、スクリーン印刷により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４０μｍの作用極５を作製した。基板１ａ上には予め電極リード７を形成してあり、作用極５は当該リード７と繋がるように設けた。次に、作用極５上に両親媒性の多糖類ポリマーと酵素のグルコースオキシダーゼとフェノシアン化カリウムを含む反応層９を積層した。ここで用いた多糖類ポリマーは、ヒドロキシエチルセルロースとステアリルグリシジルエーテルと２ｐ３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液の反応から得られるヒドロキシエチルセルロース誘導体であり、その３−ステアリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル基の置換度は0.００３１、３−スルホ−２−ヒドロキシプロピル基の置換度は0.１１４であった。
【００３８】
同様に、電極リード７を有する絶縁性の基板１ｂ上に、樹脂バインダーを含む導電性カーボンベースをスクリーン印刷して、対極６を形成した。このように作製した作用極５を有する基板１ａと対極６を有する基板１ｂとを、両極５・６が近接対向するような姿勢で、両面に接着剤面を有する２つのスペーサ２・２を介して貼り合わせて、実施例１に係るバイオセンサを作製した。
【００３９】
基板１ａ・１ｂとスペーサ２・２との貼り合わによって生じるキャビティＳの毛細管現象によって、試料液である生体液は、それをセンサの縁側の開口に接触させるだけの簡易な操作だけで、キャビティＳ内に供給される。本実施例に係るセンサのキャビティＳの寸法は、６mm×３mm×２００μｍで、体積に換算すると3.６μｌである。
【００４０】
ここで反応層９の作製について詳しく説明すると、まず、作用極５上に、前記の両親媒性の多糖類ポリマーの0.２５wt％水溶液を添加し、５０℃で１０分間乾燥させて、該ポリマーからなる層を形成する。次に、かかるポリマーからなる層上に、酵素、電子受容体、及び両親媒性の多糖類ポリマーとを含有するリン酸緩衝液（ｐＨ7.０、0.１ＭのＫＣｌ添加）に溶解させた混合溶液５μｌを展開し、乾燥器中において３０℃で１０分間乾燥させた後、続けてこの温度で１０分間真空乾燥して反応層９を形成した。
【００４１】
（比較例）
先の実施例において、多糖類ポリマーに代えてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いたこと、及び反応層９上に界面活性剤層である卵黄レシチン層（約３μｍ）を設けたこと以外は実施例と同様にして、比較例に係るバイオセンサを作製した。
【００４２】
濃度の異なる６種のグルコース水溶液を用意して試料液とした。これらグルコース試料液を、実施例及び比較例に係るセンサにそれぞれ充填させてから、約１分間反応層９に含まれる試薬とグルコースとを反応させた。次に、対極６を基準にして作用極５に＋0.５Ｖの電圧を印加して、フェロシアン化カリウムを酸化した。そして、５秒後に対極６と作用極５との間を流れる電流値を測定し、横軸にグルコース濃度、縦軸に電流値をプロットして、センサの応答特性を測定した。その結果を図２に示す。図２より、試料液の濃度と電流値との間には、一定の相関性、すなわち優れた一次関数的関係があることがわかる。従って実施例、比較例のセンサは、ともに血糖センサとしての基本性能を備えていることがわかる。加えて、実施例の電流値（傾き度合い）の方が比較例のそれよりも大きいことより、実施例に係るセンサの方が応答性に優れるものであることがわかる。従って、実施例に係るセンサの方が、測定精度良く、分析・定量が可能である。
【００４３】
（実施例２）
実施例１の反応層９中のグルコースオキシダーゼに代えて、コレステロールオキシダーゼを触媒と用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係るコレステロールセンサを作製した。多糖類ポリマーは、ヒドロキシエチルセルロースとセルチグリシジルエーテルと、１，２−エポキシエタンスルホン酸ナトリウム水溶液の反応から得られたヒドロキシエチルセルロール誘導体で、その疎水性置換基の置換度は0.００３４、親水性置換基の置換度は0.１１２であった。また、検出用のコレステロール試料溶液として、種々の濃度のコレステールを含有するリポソーム水溶液を用いた。このリポソーム水溶液は、Ｐｒｅｓｏｍｅ（日本精化株式会社製、組成：水素化リン脂質：コレステロール＝４：１wt）から超音波処理によって作製した。また、試薬と試料液中のコレステロールとの反応速度を３０分とした以外は、実施例１と同様にして測定を行った。その結果を図３に示す。
【００４４】
図３から明らかなように、コレステロール濃度と電流値との間には、一定の相関性があり、優れた直線性を示すことがわかる。すなわち、本実施例２に係るバイオセンサが、コレステロールセンサとしても有用であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）は、本発明に係るバイオセンサの縦断側面図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】実施例１と比較例に係るグルコースセンサの応答特性図。
【図３】実施例２に係るコレステロールセンサの応答特性図。
【符号の説明】
【００４６】
１  基板
２  スペーサ
３  電極系
５  作用極
６  対極
７  電極リード
９  反応層
Ｓ  キャビティ
【図１】
2005043280.tif 000003
【図２】
2005043280.tif 000004
【図３】
2005043280.tif 000005