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JPH09297121A - Cholesterol sensor - Google Patents

Cholesterol sensor

Info

Publication number
JPH09297121A
JPH09297121A JP8341001A JP34100196A JPH09297121A JP H09297121 A JPH09297121 A JP H09297121A JP 8341001 A JP8341001 A JP 8341001A JP 34100196 A JP34100196 A JP 34100196A JP H09297121 A JPH09297121 A JP H09297121A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cholesterol
layer
electrode
reaction
substrate
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
JP8341001A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Yamamoto
智浩 山本
Makoto Ikeda
信 池田
Toshihiko Yoshioka
俊彦 吉岡
Shiro Nankai
史朗 南海
Jiyunko Iwata
潤子 岩田
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 JP8341001A priority Critical patent/JPH09297121A/en
Publication of JPH09297121A publication Critical patent/JPH09297121A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 血清中のコレステロール濃度を短時間で、高
精度な測定ができるセンサを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 絶縁性の基板、基板上に設けられた測定
極および対極を含む電極系、基板上に配されて基板との
間に基板端部から前記電極系への試料液供給路を形成す
る溝を有するカバー部材、および前記試料液供給路に露
出する部分に設けられた反応試薬系を含む反応層を具備
し、前記反応試薬系中に少なくともコレステロールデヒ
ドロゲナーゼ、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチ
ド、および電子メディエーターを含むコレステロールセ
ンサ。
(57) Abstract: An object of the present invention is to provide a sensor capable of highly accurately measuring cholesterol concentration in serum in a short time. An insulating substrate, an electrode system including a measurement electrode and a counter electrode provided on the substrate, and a sample liquid supply path which is arranged on the substrate from the end of the substrate to the electrode system. And a reaction layer including a reaction reagent system provided in a portion exposed to the sample liquid supply path, wherein at least cholesterol dehydrogenase, nicotinamide adenine dinucleotide, and electrons are included in the reaction reagent system. Cholesterol sensor containing mediator.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料中のコレステ
ロールについて、迅速かつ高精度な定量を簡便に実施す
ることができるコレステロールセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cholesterol sensor capable of easily and rapidly quantifying cholesterol in a sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、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うことなく簡易に定量する方式
として、様々なバイオセンサが提案されている。バイオ
センサの一例として、まずグルコースセンサを説明す
る。酵素電極を用いたグルコースの定量方法としては、
グルコースオキシダーゼと酸素電極あるいは過酸化水素
電極とを組み合わせた方式が一般に知られている。グル
コースオキシダーゼは、酸素を電子メディエーターとし
て基質であるβーD−グルコースをD−グルコノーδー
ラクトンに選択的に酸化する。この反応にともない、酸
素は過酸化水素に還元される。このときの酸素消費量を
酸素電極によって測定するか、もしくは過酸化水素の生
成量を白金電極等を用いた過酸化水素電極によって測定
することによりグルコースの定量が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various biosensors have been proposed as a system for simply quantifying a specific component in a sample without diluting or stirring the sample solution. First, a glucose sensor will be described as an example of a biosensor. As a method for quantifying glucose using an enzyme electrode,
A method in which glucose oxidase is combined with an oxygen electrode or a hydrogen peroxide electrode is generally known. Glucose oxidase uses oxygen as an electron mediator to selectively oxidize a substrate β-D-glucose into D-glucono δ-lactone. With this reaction, oxygen is reduced to hydrogen peroxide. Glucose is quantified by measuring the oxygen consumption at this time with an oxygen electrode or the hydrogen peroxide production amount with a hydrogen peroxide electrode using a platinum electrode or the like.

【0003】しかし、上記の方法では、酸素のない条件
下では測定が不可能である。そこで、酸素を電子メディ
エーターとして用いず、フェリシアン化カリウム、フェ
ロセン誘導体、キノン誘導体等の金属錯体や有機化合物
を電子メディエーターとして用いるタイプのグルコース
センサが開発されている。このタイプのセンサでは、酵
素反応の結果生じた電子メディエーターの還元体を電極
で酸化することにより、その酸化電流からグルコース濃
度が求められる。この手法は、グルコースに限らず他の
基質の定量にも広く応用されている。
However, with the above method, measurement is impossible under oxygen-free conditions. Therefore, a type of glucose sensor has been developed which does not use oxygen as an electron mediator, but uses a metal complex such as potassium ferricyanide, a ferrocene derivative, a quinone derivative or an organic compound as an electron mediator. In this type of sensor, the reduced form of the electron mediator produced as a result of the enzymatic reaction is oxidized at the electrode, and the glucose concentration is obtained from the oxidation current. This method is widely applied not only to glucose but also to quantification of other substrates.

【0004】この種のバイオセンサの一例として、次の
ようなグルコースセンサが知られている(特開平2−0
62952号公報)。すなわち、絶縁性の基板上にスク
リーン印刷等の方法で測定極、対極および参照極からな
る電極系を形成し、この電極系上に、電極系に接して反
応試薬系として、親水性高分子と酸化還元酵素と電子メ
ディエーター、必要に応じて加えた緩衝剤を含む反応層
を形成したものである。基質を含む試料液を反応層上へ
滴下すると、反応層が溶解し、緩衝剤の緩衝作用により
最も高い酵素活性の得られるpHに調整され、酵素と基
質が反応し、さらに電子メディエーターが還元される。
酵素反応終了後、この還元された電子メディエーターを
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。
As an example of this type of biosensor, the following glucose sensor is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2-0).
No. 62952). That is, an electrode system consisting of a measuring electrode, a counter electrode and a reference electrode is formed on an insulating substrate by a method such as screen printing, and on this electrode system, a hydrophilic polymer and a hydrophilic polymer as a reaction reagent system in contact with the electrode system. A reaction layer containing an oxidoreductase, an electron mediator, and a buffer added as necessary is formed. When the sample solution containing the substrate is dropped onto the reaction layer, the reaction layer dissolves, the pH is adjusted to the highest enzyme activity by the buffering action of the buffer, the enzyme reacts with the substrate, and the electron mediator is further reduced. It
After the completion of the enzymatic reaction, this reduced electron mediator is electrochemically oxidized, and the concentration of the substrate in the sample solution is determined from the oxidation current value obtained at this time.

【0005】このようなバイオセンサは、測定対象物質
を基質とする酵素を用いることで、様々な物質に対する
測定が原理的には可能である。酸化還元酵素にコレステ
ロールオキシダーゼを用いれば、血清中のコレステロー
ルを測定するバイオセンサを構成することができる。し
かし、診断指針として用いられる血清コレステロール値
は、コレステロールと、コレステロールエステルの濃度
を合計したものである。コレステロールエステルはコレ
ステロールオキシダーゼによる酸化反応の基質になるこ
とができないので、診断指針としての血清コレステロー
ル値を測定するためには、コレステロールエステルをコ
レステロールに変化させる過程が必要である。この過程
を触媒する酵素として、コレステロールエステラーゼが
知られている。そこで、現在使用されている方法は、次
の一般反応式に基づいて行われる。
In principle, such a biosensor can measure various substances by using an enzyme whose substrate is a substance to be measured. By using cholesterol oxidase as the redox enzyme, a biosensor for measuring cholesterol in serum can be constructed. However, the serum cholesterol value used as a diagnostic guideline is the sum of the concentrations of cholesterol and cholesterol ester. Since cholesterol ester cannot serve as a substrate for the oxidation reaction by cholesterol oxidase, a process of converting cholesterol ester into cholesterol is necessary to measure serum cholesterol level as a diagnostic guide. Cholesterol esterase is known as an enzyme that catalyzes this process. Therefore, the method currently used is carried out based on the following general reaction formula.

【0006】[0006]

【化1】 Embedded image

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが上に示したよ
うな、コレステロールオキシダーゼによってコレステロ
ールを酸化させる反応において、酸素以外の化合物を電
子メディエーターとして用いた場合、酸素と酵素間の二
次反応速度が電子メディエーターと酵素間の二次反応速
度に比べて大きいために、試料液中に酸素が溶存した場
合、電極から得られる電子メディエーターの酸化電流値
は、試料液中の基質の酸化反応がすべて電子メディエー
ターの還元反応と共役した場合に得られると予想される
数値より低くなる傾向にあった。このため、特に試料液
中の基質濃度が低いときの応答が正確ではない場合があ
るという問題を有していた。また、反応に要する時間が
長くなるという問題もあり、これを避けるためにコレス
テロールオキシダーゼの担持量を増加させると、製造コ
ストの増加を招き、また、センサに担持される試薬量の
増加は、センサの構成を物理的に困難にするという問題
があった。
However, when a compound other than oxygen is used as an electron mediator in the reaction of oxidizing cholesterol by cholesterol oxidase as described above, the secondary reaction rate between oxygen and the enzyme is Since the secondary reaction rate between the mediator and the enzyme is large, when oxygen is dissolved in the sample solution, the oxidation current value of the electron mediator obtained from the electrode depends on the oxidation reaction of the substrate in the sample solution. The value tended to be lower than the value expected to be obtained when coupled with the reduction reaction of. Therefore, there is a problem that the response may not be accurate especially when the substrate concentration in the sample solution is low. In addition, there is also a problem that the time required for the reaction becomes long, and increasing the amount of cholesterol oxidase carried in order to avoid this causes an increase in manufacturing cost, and an increase in the amount of reagent carried by the sensor is There was a problem of making the configuration of the physical configuration difficult.

【0008】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、高速かつ高精度な定量が可能なコレステロールセ
ンサを提供することを目的とするものである。
[0008] The present invention solves such problems, and an object of the present invention is to provide a cholesterol sensor capable of high-speed and highly accurate quantification.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のコレステロールセンサは、測定極と対極を有
する電極系、および反応試薬系を具備し、反応試薬系に
少なくともコレステロールデヒドロゲナーゼ、ニコチン
アミドアデニンジヌクレオチド、および電子メディエー
ターを含む構成を有する。この構成により、酸素の影響
を受けることなく、迅速にコレステロール濃度を測定で
きるバイオセンサを得ることができる。
To achieve this object, the cholesterol sensor of the present invention comprises an electrode system having a measuring electrode and a counter electrode, and a reaction reagent system, and the reaction reagent system contains at least cholesterol dehydrogenase and nicotinamide. It has a structure containing an adenine dinucleotide and an electron mediator. With this configuration, it is possible to obtain a biosensor that can quickly measure the cholesterol concentration without being affected by oxygen.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明のコレステロールセンサ
は、上記の反応試薬を溶液とし、この溶液中に電極系を
浸漬する構成とすることができるが、反応試薬を乾燥状
態で電極系上またはその近傍に配置した構成とすること
により、安価に作製することができ、かつ使用が簡便な
コレステロールセンサを得ることができる。すなわち、
絶縁性の基板、前記基板上に設けられた測定極および対
極を含む電極系、並びに前記基板上に配されて基板との
間に基板端部から前記電極系への試料液供給路を形成す
る溝を有するカバー部材によりセンサ本体を構成し、前
記試料液供給路に露出する部分に反応試薬系を含む反応
層を形成するのである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The cholesterol sensor of the present invention may be configured such that the above-mentioned reaction reagent is used as a solution and the electrode system is immersed in this solution. By arranging them in the vicinity, a cholesterol sensor that can be manufactured at low cost and that is easy to use can be obtained. That is,
An insulative substrate, an electrode system including a measurement electrode and a counter electrode provided on the substrate, and a sample liquid supply path which is disposed on the substrate and between the substrate and an end of the substrate to the electrode system. The sensor main body is constituted by the cover member having the groove, and the reaction layer containing the reaction reagent system is formed in the portion exposed to the sample liquid supply path.

【0011】このような構成のコレステロールセンサに
ついて、反応層の配置に関しいくつかの好ましい形態を
以下に説明する。第1の構成例は、基板の電極系上に反
応層を有する。この反応層を形成するに際しては、電極
系上にCMCのような親水性高分子の層を形成し、反応
層の構成成分である酵素や電子メディエーターが電極系
表面に直接接触するのを阻止するのが好ましい。これに
よって、電極系表面へのタンパク質の吸着や、フェリシ
アン化カリウムのような酸化能を有する物質の化学的作
用による電極系の特性変化が起こり難くなる。
With respect to the cholesterol sensor having such a structure, some preferable modes for arranging the reaction layer will be described below. The first configuration example has a reaction layer on the electrode system of the substrate. When forming this reaction layer, a layer of a hydrophilic polymer such as CMC is formed on the electrode system to prevent the enzyme or electron mediator, which is a component of the reaction layer, from directly contacting the surface of the electrode system. Is preferred. As a result, adsorption of proteins on the surface of the electrode system and changes in the characteristics of the electrode system due to the chemical action of substances having an oxidizing ability such as potassium ferricyanide are less likely to occur.

【0012】第2の構成例は、反応層が電極系上および
カバー部材側に分割して形成されている。特に、反応試
薬として、高いpH下で比較的不安定な1,2−ナフト
キノン−4−スルホン酸カリウムのような電子メディエ
ーターとトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンー塩
酸(以下、Tris塩酸塩と略す)緩衝剤のような緩衝
剤を含む場合は、両者を分離して配置するのが好まし
い。例えば、カバー部材の試料液供給路に露出する部分
に1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸カリウムのよ
うな電子メディエーターの層を形成し、基板の電極系上
にはTris塩酸塩のような緩衝剤を含む反応層を形成
する。
In the second configuration example, the reaction layer is divided and formed on the electrode system and on the cover member side. In particular, as a reaction reagent, an electron mediator such as potassium 1,2-naphthoquinone-4-sulfonate, which is relatively unstable under high pH, and a tris (hydroxymethyl) aminomethane-hydrochloric acid (hereinafter abbreviated as Tris hydrochloride) buffer agent. When such a buffering agent is included, it is preferable to arrange the both separately. For example, a layer of an electron mediator such as 1,2-naphthoquinone-4-potassium sulfonate is formed on a portion of the cover member exposed to the sample liquid supply path, and a buffer such as Tris hydrochloride is formed on the electrode system of the substrate. A reaction layer containing the agent is formed.

【0013】第3の構成例は、1,2−ナフトキノン−
4−スルホン酸カリウムのような電子メディエーターと
Tris塩酸塩のような緩衝剤が同じ基板上に分割して
形成されている。例えば、電極系上に前記緩衝剤を含む
反応層が形成され、この反応層よりも試料液供給路の開
口部側に1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸カリウ
ムのような電子メディエーターを含む層を設ける。後者
の層の下地に親水性高分子の層を形成するか、またはそ
れらの層に親水性高分子を混合するのが好ましい。
The third structural example is 1,2-naphthoquinone-
An electron mediator such as potassium 4-sulfonate and a buffering agent such as Tris hydrochloride are separately formed on the same substrate. For example, a reaction layer containing the above buffer is formed on the electrode system, and a layer containing an electron mediator such as 1,2-naphthoquinone-4-potassium sulfonate on the opening side of the sample liquid supply path than the reaction layer. To provide. It is preferable to form a layer of a hydrophilic polymer on the base of the latter layer, or to mix a hydrophilic polymer to these layers.

【0014】第4の構成例は、基板上の電極系上には親
水性高分子の層を有し、カバー部材の試料液供給路に露
出する部分に反応層が形成されている。なお、第2およ
び第3の構成例においても、電極系上は親水性高分子の
層で被覆されているのが好ましい。また、第2および第
3の構成例において、カバー部材側に電子メディエータ
ーなどを含む層を形成する際は、その下地に親水性高分
子の層を形成するか、またはそれらの層に親水性高分子
を混合するのが好ましい。また、上記の反応層上または
その近傍にレシチンの層を設けて、電極系への試料液の
導入を円滑にすることが好ましい。
In the fourth configuration example, a hydrophilic polymer layer is provided on the electrode system on the substrate, and the reaction layer is formed on the portion of the cover member exposed to the sample liquid supply path. In addition, also in the second and third configuration examples, it is preferable that the electrode system is covered with a layer of a hydrophilic polymer. In addition, in the second and third configuration examples, when a layer containing an electron mediator or the like is formed on the cover member side, a hydrophilic polymer layer is formed underneath or a hydrophilic high layer is formed on these layers. It is preferred to mix the molecules. Further, it is preferable to provide a lecithin layer on or near the above reaction layer to facilitate the introduction of the sample solution into the electrode system.

【0015】本発明において、好ましい電子メディエー
ターとしては、フェリシアン化物、1,2−ナフトキノ
ン−4−スルホン酸、2,6−ジクロロフェノールイン
ドフェノール、ジメチルベンゾキノン、1−メトキシ−
5−メチルフェナジニウムサルフェート、メチレンブル
ー、ガロシアニン、チオニン、フェナジンメトサルフェ
ート、およびメルドラブルーからなる群より選択される
少なくとも一種である。また、反応試薬系中にジアホラ
ーゼを含むことが好ましい。ジアホラーゼは、電子メデ
ィエーターとニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの
還元体との反応を触媒し、測定時間の短縮に役立つ。
1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸カリウムのよう
に、ジアホラーゼの触媒作用なしでも、ニコチンアミド
アデニンジヌクレオチドの還元体と非常に速い酸化還元
反応を行う電子メディエーターを用いる場合は、ジアホ
ラーゼは特に必要としない。反応試薬系中にコレステロ
ールエステラーゼおよび界面活性剤を含むことが好まし
い。
In the present invention, preferred electron mediators are ferricyanide, 1,2-naphthoquinone-4-sulfonic acid, 2,6-dichlorophenolindophenol, dimethylbenzoquinone and 1-methoxy-.
It is at least one selected from the group consisting of 5-methylphenazinium sulfate, methylene blue, galocyanine, thionine, phenazine methosulfate, and meldra blue. Further, it is preferable that the reaction reagent system contains diaphorase. Diaphorase catalyzes the reaction between an electron mediator and a reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide, and serves to shorten the measurement time.
Diaphorase is especially necessary when using an electron mediator, such as potassium 1,2-naphthoquinone-4-sulfonate, which performs a very fast redox reaction with a reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide without the catalytic action of diaphorase. Not. It is preferable to include cholesterol esterase and a surfactant in the reaction reagent system.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 《実施例1》図1は本実施例のコレステロールセンサを
示している。1はガラスセルであり、内に攪拌子2を入
れ、スタラーマシン8上に固定されている。ガラスセル
1には、電極固定器具3により、測定極4、対極5、お
よび参照極6がセットされている。測定極4はグラッシ
ーカーボン電極で、また対極5は白金線でそれぞれ構成
されている。参照極6は、銀/塩化銀電極で構成され、
アガロースゲルにKCl溶液を浸潤させた塩橋を介して
ガラスセルに接続されている。これらの電極は、それぞ
れ定電位設定装置9を介して、記録装置10に接続され
ている。以上の各要素から測定装置系が構成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below. Example 1 FIG. 1 shows a cholesterol sensor of this example. Reference numeral 1 is a glass cell, in which a stirrer 2 is placed and fixed on a stirrer machine 8. A measuring electrode 4, a counter electrode 5, and a reference electrode 6 are set in the glass cell 1 by an electrode fixing device 3. The measurement electrode 4 is a glassy carbon electrode, and the counter electrode 5 is a platinum wire. The reference electrode 6 is composed of a silver / silver chloride electrode,
It is connected to a glass cell via a salt bridge in which an agarose gel is infiltrated with a KCl solution. These electrodes are connected to the recording device 10 via the constant potential setting device 9, respectively. A measuring device system is composed of the above-mentioned elements.

【0017】前記ガラスセル1中には、反応溶液7が満
たされており、反応溶液7は攪拌子2によって攪拌され
る。反応溶液7は、コレステロールデヒドロゲナーゼ
(以下、ChDHと略す)、ニコチンアミドアデニンジ
ヌクレオチド(以下NADと略す)、電子メディエータ
ーとしてのフェリシアン化カリウム、およびジアホラー
ゼを含むTris塩酸塩の緩衝水溶液である。各反応試
薬の望ましい濃度は以下のとおりである。 ChDH=10ユニット/ml、NAD=25mM/
l、ジアホラーゼ=20ユニット/ml、フェリシアン
化カリウム=100mM/l、Tris塩酸塩=0.3
M/l。 ここにあげた濃度であることが望ましいが、必要に応
じ、使用条件により、一部異なる濃度を用いても、適切
な応答を得ることができる。pHは8.0から9.0の
範囲内であることが望ましい。pHが8.0より低いと
反応所用時間が著しく増加し、またpH9.0以上で
は、コレステロールの単位濃度あたりに対する電流値が
小さくなり、逆に非酵素的な化学反応によると考えられ
る残余電流値が増大する。
The glass cell 1 is filled with the reaction solution 7, and the reaction solution 7 is stirred by the stirrer 2. The reaction solution 7 is a buffered aqueous solution of Tris hydrochloride containing cholesterol dehydrogenase (hereinafter abbreviated as ChDH), nicotinamide adenine dinucleotide (hereinafter abbreviated as NAD), potassium ferricyanide as an electron mediator, and diaphorase. The desirable concentration of each reaction reagent is as follows. ChDH = 10 units / ml, NAD = 25 mM /
1, diaphorase = 20 units / ml, potassium ferricyanide = 100 mM / l, Tris hydrochloride = 0.3
M / l. It is desirable that the concentration is the one mentioned here, but if necessary, an appropriate response can be obtained even if a partially different concentration is used depending on the use conditions. The pH is preferably in the range of 8.0 to 9.0. If the pH is lower than 8.0, the reaction time will increase remarkably, and if the pH is 9.0 or higher, the current value per unit concentration of cholesterol will decrease, and conversely the residual current value that is considered to be due to a non-enzymatic chemical reaction. Will increase.

【0018】上記の測定極4には、参照極6に対して5
00mVの電位が印加されている。コレステロールを含
む試料液を電極固定器具3の貫通孔11より反応溶液7
中に滴下すると、ChDHによりコレステロールが酸化
されてコレステノンになり、この反応と共役して、NA
Dが還元され、その還元体であるNADHが生成され
る。生成したNADHは、フェリシアン化物イオンとの
間に電子の授受を行い、酸化体であるNADに戻る。フ
ェリシアン化物イオンは、NADHから電子を受け取
り、フェロシアン化物イオンに還元される。このように
して生成されるフェロシアン化物イオンの濃度は、試料
液中のコレステロール濃度に比例する。この酸化還元反
応はジアホラーゼにより触媒される。ジアホラーゼなし
で自発的に反応は進行するが、ジアホラーゼの存在によ
り非常に速く反応を進行させることができる。
The measuring electrode 4 has 5 parts with respect to the reference electrode 6.
A potential of 00 mV is applied. The sample solution containing cholesterol is fed from the through hole 11 of the electrode fixing device 3 to the reaction solution 7
When added dropwise, ChDH oxidizes cholesterol to cholestenone, which is coupled with this reaction to give NA.
D is reduced, and its reduced form, NADH, is produced. The generated NADH exchanges electrons with the ferricyanide ion and returns to NAD which is an oxidant. The ferricyanide ion receives an electron from NADH and is reduced to a ferrocyanide ion. The concentration of the ferrocyanide ion thus produced is proportional to the cholesterol concentration in the sample solution. This redox reaction is catalyzed by diaphorase. The reaction proceeds spontaneously without diaphorase, but the presence of diaphorase allows the reaction to proceed very quickly.

【0019】前述したように、測定極4には参照極6に
対して500mVの電位が印加されているため、フェロ
シアン化物イオンは測定極4に電子を渡し、フェリシア
ン化物イオンに戻る。なお、測定極4がグラッシーカー
ボン電極で、測定極4近傍の電位が、銀/塩化銀電極に
対して500mVなので、NADHが測定極4において
電気化学的に酸化される量はきわめて少ないと考えられ
る。測定極4で受け取った電子の移動を電流として観測
することにより、試料液中のコレステロール濃度を定量
することができる。試料液が血清のようにコレステロー
ルエステルを含む場合には、反応溶液7中に前記成分の
他に、さらにコレステロールエステラーゼ、およびコレ
ステロールエステラーゼの触媒性を促進させるための界
面活性剤を添加することにより、コレステロールエステ
ルとコレステロールの濃度の総和を測定することができ
る。
As described above, since a potential of 500 mV is applied to the measuring electrode 4 with respect to the reference electrode 6, the ferrocyanide ion transfers electrons to the measuring electrode 4 and returns to the ferricyanide ion. Since the measurement electrode 4 is a glassy carbon electrode and the potential in the vicinity of the measurement electrode 4 is 500 mV with respect to the silver / silver chloride electrode, it is considered that the amount of NADH electrochemically oxidized in the measurement electrode 4 is extremely small. . By observing the movement of electrons received by the measuring electrode 4 as a current, the cholesterol concentration in the sample liquid can be quantified. When the sample solution contains cholesterol ester like serum, by adding cholesterol esterase and a surfactant for promoting the catalytic activity of cholesterol esterase to the reaction solution 7, in addition to the above components, The total concentration of cholesterol ester and cholesterol can be measured.

【0020】本実施例の測定例を図2、および図3に示
す。図2は、電流値の経時変化を記録装置10により記
録したものであり、図3は、図2の電流値とコレステロ
ール濃度の関係を示したグラフである。これらに示すよ
うに、コレステロールの滴下に伴い電流値が増加し、1
分以内に定常値に達し、電流値とコレステロール濃度は
非常に良好な直線関係を示した。
2 and 3 show measurement examples of this embodiment. FIG. 2 is a graph showing the change in current value over time by the recording device 10, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the current value and cholesterol concentration in FIG. As shown in these figures, the current value increases with the addition of cholesterol,
The steady-state value was reached within a minute, and the current value and cholesterol concentration showed a very good linear relationship.

【0021】《実施例2》図4は本実施例のコレステロ
ールセンサのうちカバーおよびスペーサを除いた縦断面
図であり、図5は反応層を除いたコレステロールセンサ
の分解斜視図である。12はポリエチレンテレフタレー
トからなる絶縁性の基板を示す。この基板12上には、
スクリーン印刷により銀ペーストを印刷してリード1
3、14を形成してある。基板12上には、さらに樹脂
バインダーを含む導電性カーボンペーストを印刷するこ
とにより、測定極15と対極16を含む電極系、および
絶縁性ペーストを印刷することにより絶縁層17をそれ
ぞれ形成してある。絶縁層17は、測定極15よび対極
16の露出部分の面積を一定とし、かつリードを部分的
に覆っている。
<Embodiment 2> FIG. 4 is a vertical sectional view of the cholesterol sensor of this embodiment from which the cover and the spacer are removed, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the cholesterol sensor from which the reaction layer is removed. Reference numeral 12 denotes an insulating substrate made of polyethylene terephthalate. On this substrate 12,
Lead 1 by printing silver paste by screen printing
3 and 14 are formed. On the substrate 12, a conductive carbon paste containing a resin binder is further printed to form an electrode system including the measuring electrode 15 and the counter electrode 16, and an insulating paste is printed to form an insulating layer 17. . The insulating layer 17 keeps the areas of the exposed portions of the measurement electrode 15 and the counter electrode 16 constant and partially covers the leads.

【0022】このようにして電極部分を作製した後、電
極系上に、親水性高分子カルボキシメチルセルロースの
ナトリウム塩(以下CMCと略す)の0.5wt%水溶
液を滴下し、50℃の温風乾燥器中で10分間乾燥さ
せ、CMC層18を形成した。つづいて、ノカルジア由
来のChDHを10ユニット/ml、補酵素であるNA
Dを50mM/l、シュ−ドモナス由来の酵素ジアホラ
ーゼを10ユニット/ml、電子メディエーターである
フェリシアン化カリウムを50mM/l、シュードモナ
ス由来のコレステロールエステラーゼ(以下ChEと略
す)を1kユニット/ml、界面活性剤であるn−オク
チル−β−D−チオグルコシドを0.5wt%、および
緩衝剤であるTris塩酸塩0.3M/lを含む混合水
溶液を、pH8.5に調整した。この水溶液をCMC層
18上に5μlずつ滴下し、常温乾燥空気器中で30分
間乾燥させることにより、ChDH−ChE−フェリシ
アン化カリウム−界面活性剤−NAD−ジアホラーゼ−
緩衝剤層19を形成した。
After the electrode portion was prepared in this way, a 0.5 wt% aqueous solution of the sodium salt of hydrophilic polymer carboxymethyl cellulose (hereinafter abbreviated as CMC) was dropped on the electrode system and dried with warm air at 50 ° C. CMC layer 18 was formed by drying in an oven for 10 minutes. Next, 10 units / ml of Nocardia-derived ChDH and NA which is a coenzyme
D is 50 mM / l, Pseudomonas-derived enzyme diaphorase is 10 units / ml, potassium ferricyanide as an electron mediator is 50 mM / l, Pseudomonas-derived cholesterol esterase (hereinafter abbreviated as ChE) is 1 k unit / ml, and a surfactant. PH of a mixed aqueous solution containing 0.5 wt% of n-octyl-β-D-thioglucoside and 0.3 M / l of Tris hydrochloride as a buffer was adjusted to pH 8.5. 5 μl each of this aqueous solution was dropped onto the CMC layer 18 and dried in a room temperature dry air device for 30 minutes to obtain ChDH-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD-diaphorase-.
The buffer layer 19 was formed.

【0023】この場合、CMCとChDH、ChE、フ
ェリシアン化カリウム、n−オクチル−β−D−チオグ
ルコシド、NAD、および緩衝剤は、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。すなわ
ち、CMC層上に前記水溶液を滴下すると、最初に形成
したCMC層は一度溶解し、その後の乾燥過程で酵素な
どと混合された形で層を形成する。しかし、攪拌等をと
もなわないため完全な混合状態とはならず、電極系表面
はCMCのみによって被覆された状態となる。このた
め、酵素および電子メディエーターなどが電極系表面に
接触しないから、電極系表面へのタンパク質の吸着や、
フェリシアン化カリウムのような酸化能を有する物質の
化学的作用による電極系の特性変化が起こり難くなる。
その結果、高精度なセンサ応答を有するセンサ得ること
ができる。このChDH−ChE−フェリシアン化カリ
ウム−界面活性剤−NAD−ジアホラーゼ−緩衝剤層1
9の上に、ホスファチジルコリンの0.5wt%トルエ
ン溶液を5μl滴下して乾燥させ、レシチン層20を形
成した。このレシチン層を設けることにより、試料溶液
の導入が円滑に行われる。このレシチン層は、酵素反応
には必須ではない。
In this case, CMC and ChDH, ChE, potassium ferricyanide, n-octyl-β-D-thioglucoside, NAD, and the buffer are in a partially mixed state in a thin film with a thickness of several microns. ing. That is, when the aqueous solution is dropped onto the CMC layer, the CMC layer formed first is once dissolved, and the layer is formed in a form mixed with an enzyme or the like in the subsequent drying process. However, since it is not accompanied by stirring or the like, it is not in a completely mixed state, and the electrode system surface is in a state of being covered only with CMC. Therefore, since the enzyme and electron mediator do not contact the electrode system surface, adsorption of proteins on the electrode system surface,
It becomes difficult for the characteristics of the electrode system to change due to the chemical action of a substance having an oxidizing ability such as potassium ferricyanide.
As a result, a sensor having a highly accurate sensor response can be obtained. This ChDH-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD-diaphorase-buffer layer 1
Onto No. 9, 5 μl of a 0.5 wt% toluene solution of phosphatidylcholine was dropped and dried to form a lecithin layer 20. By providing this lecithin layer, the sample solution can be smoothly introduced. This lecithin layer is not essential for the enzymatic reaction.

【0024】上記のようにしてCMC層18、ChDH
−ChE−フェリシアン化カリウム−界面活性剤−NA
D−ジアホラーゼ−緩衝剤層19、およびレシチン層2
0からなる反応層を形成した後、カバー25およびスペ
ーサー24を図4中、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、コレステロールセンサが完
成する。こうして組み立てられたセンサは、スペーサー
24のスリット26の部分に試料液供給路28が形成さ
れる。このコレステロールセンサは、試料液をセンサ先
端の試料液供給路28の開口部に接触させるだけの簡易
操作で、試料液は容易に反応層部分へ導入される。試料
液の供給量は、試料液供給路28の容積に依存するた
め、あらかじめ定量する必要はない。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、精度の高い
測定が可能となる。なお、図4中、27はカバー25に
設けた空気孔である。ここで、カバー25およびスペー
サー24に透明な高分子材料を用いると、反応層の状態
や試料液の導入状況を外部から容易に観察することがで
きる。
As described above, the CMC layer 18, ChDH
-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NA
D-diaphorase-buffer layer 19 and lecithin layer 2
After forming the reaction layer consisting of 0, the cover 25 and the spacer 24 are adhered in a positional relationship as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4 to complete the cholesterol sensor. In the sensor thus assembled, the sample liquid supply passage 28 is formed in the slit 26 portion of the spacer 24. This cholesterol sensor is a simple operation of bringing the sample solution into contact with the opening of the sample solution supply path 28 at the tip of the sensor, and the sample solution is easily introduced into the reaction layer portion. The supply amount of the sample liquid depends on the volume of the sample liquid supply passage 28, and therefore does not need to be quantified in advance. Furthermore, evaporation of the sample liquid during measurement can be minimized, and highly accurate measurement can be performed. In FIG. 4, 27 is an air hole provided in the cover 25. Here, when a transparent polymer material is used for the cover 25 and the spacer 24, the state of the reaction layer and the introduction state of the sample solution can be easily observed from the outside.

【0025】こうして作製したコレステロールセンサ
に、試料液としてコレステロール標準液3μlを試料液
供給路の開口部より供給し、3分後に対極を基準にして
測定極にアノード方向へ+0.5Vのパルス電圧を印加
し、5秒後の電流値を測定した。試料液が反応層へ到達
すると、レシチン層20を溶解し、引続きChDH−C
hE−フェリシアン化カリウム−界面活性剤−NAD−
ジアホラーゼ−緩衝剤層19を溶解した。試料液中のコ
レステロ−ルエステルは、ChDH−ChE−フェリシ
アン化カリウム−界面活性剤−NAD−ジアホラーゼ−
緩衝剤層19中のn−オクチル−β−D−チオグルコシ
ドにより再分散され、ChEの触媒作用によりコレステ
ロールになり、コレステロールはChDHによって酸化
され、この酸化反応に共役してNADが還元され、NA
DHが生じ、NADHはジアホラーゼの触媒作用によ
り、再び酸化されてNADに戻る。このNADHの酸化
反応に共役してフェリシアン化物イオンがフェロシアン
化物イオンに還元される。次に、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物イオンおよび一部
NADHの酸化電流が得られ、この電流値は基質である
コレステロールの濃度に対応する。なお、観測される電
流値には、一部NADHの酸化電流が含まれている可能
性があるが、反応試薬系へのジアホラーゼの添加によ
り、測定所用時間が短縮されることから、NADHの測
定極上での電気化学的な酸化が測定値に占める割合は、
きわめて低いと思われる。
To the cholesterol sensor thus prepared, 3 μl of a cholesterol standard solution was supplied as a sample solution from the opening of the sample solution supply passage, and after 3 minutes, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the measurement electrode in the anode direction with the counter electrode as a reference. The voltage was applied and the current value was measured after 5 seconds. When the sample solution reaches the reaction layer, the lecithin layer 20 is dissolved and the ChDH-C continues.
hE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD-
The diaphorase-buffer layer 19 was dissolved. The cholesterol ester in the sample solution is ChDH-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD-diaphorase-
It is redispersed by n-octyl-β-D-thioglucoside in the buffer layer 19, becomes cholesterol by the catalytic action of ChE, is oxidized by ChDH, and NAD is reduced in conjugation with this oxidation reaction, and NA is reduced.
DH is generated, and NADH is again oxidized to NAD by the catalytic action of diaphorase. Ferricyanide ion is reduced to ferrocyanide ion in conjugation with the oxidation reaction of NADH. Next, by applying the above-mentioned pulse voltage, an oxidation current of the generated ferrocyanide ion and part of NADH is obtained, and this current value corresponds to the concentration of cholesterol as a substrate. Note that the observed current value may partially include the oxidation current of NADH, but the addition of diaphorase to the reaction reagent system shortens the time required for measurement. The ratio of the highest degree of electrochemical oxidation to the measured value is
It seems to be extremely low.

【0026】《実施例3》実施例2と同様に、基板上の
電極系上にCMC層18を形成した。次に、スペーサー
24とカバー25を組み合わせることにより、スリット
26の部分に形成される凹部にもCMCの0.5wt%
水溶液を滴下し、乾燥させてCMC層23を形成した。
このCMC層23を覆うようにして、電子メディエータ
ーである1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸カリウ
ム(以下NQSと略す)の50mM溶液を5μl滴下
し、常温空気中で乾燥させ、NQS層21を形成した。
スペーサー24とカバー25を組合せたカバー部材側に
上部反応層を形成する場合、このCMC層23がない
と、反応層が剥離し易くなるので、CMC層23を設け
るのが好ましい。CMC層23とNQS層21を設ける
かわりに、CMC水溶液にNQSを溶解した溶液を滴下
して、CMCとNQSの両者を含む層を設けることもで
きる。NQSは、高いpH下で比較的不安定なので、T
ris塩酸塩のような緩衝剤を含む溶液に溶解して、長
時間放置することができないが、このように緩衝剤と分
離することにより、センサ中に電子メディエーターとし
て組み入れることができる。
Example 3 Similar to Example 2, the CMC layer 18 was formed on the electrode system on the substrate. Next, by combining the spacer 24 and the cover 25, 0.5 wt% of CMC is also contained in the recess formed in the slit 26.
The aqueous solution was dropped and dried to form the CMC layer 23.
To cover the CMC layer 23, 5 μl of a 50 mM solution of potassium 1,2-naphthoquinone-4-sulfonate (hereinafter abbreviated as NQS), which is an electron mediator, was dropped, and the NQS layer 21 was dried at room temperature in air. Formed.
When the upper reaction layer is formed on the cover member side in which the spacer 24 and the cover 25 are combined, the reaction layer is easily peeled off without the CMC layer 23. Therefore, the CMC layer 23 is preferably provided. Instead of providing the CMC layer 23 and the NQS layer 21, a solution containing NQS dissolved in a CMC aqueous solution may be dropped to provide a layer containing both CMC and NQS. NQS is relatively unstable at high pH, so T
Although it cannot be dissolved in a solution containing a buffer such as ris hydrochloride and left for a long time, it can be incorporated into the sensor as an electron mediator by separating from the buffer.

【0027】次に、ノカルジア由来のChDHを10ユ
ニット/ml、補酵素であるNADを50mM、シュー
ドモナス由来のChEを1kユニット/ml、界面活性
剤であるn−オクチル−β−D−チオグルコシドを0.
5wt%、および緩衝剤であるTris塩酸塩0.3M
を含む混合水溶液を、pH8.5に調整した。この水溶
液を電極系上のCMC層18上に5μlずつ滴下し、常
温乾燥空気中で30分間乾燥させることにより、ChD
H−ChE−界面活性剤−NAD−緩衝剤層22を形成
した。NQSのように、ジアホラーゼの触媒作用なしで
も、NADHと非常に速い酸化還元反応を行う電子メデ
ィエーターを用いる場合は、本実施例のように、ジアホ
ラーゼを省略できる。測定時間を更に短縮する必要があ
る場合は、本実施例の構成に、ジアホラーゼを加えるこ
ともできる。このChDH−ChE−界面活性剤−NA
D−緩衝剤層22の上層に実施例2と同様にホスファチ
ジルコリンの0.5wt%トルエン溶液を5μl滴下
し、乾燥させてレシチン層20を形成した。以上によう
にしてコレステロールセンサの下部反応層が形成され
る。
Next, 10 units / ml of Nocardia-derived ChDH, 50 mM of coenzyme NAD, 1 kunits / ml of Pseudomonas-derived ChE, and a surfactant of n-octyl-β-D-thioglucoside were added. 0.
5 wt% and buffer Tris hydrochloride 0.3M
The pH of the mixed aqueous solution containing was adjusted to 8.5. 5 μl each of this aqueous solution was dropped onto the CMC layer 18 on the electrode system, and dried in normal temperature dry air for 30 minutes to obtain ChD.
The H-ChE-surfactant-NAD-buffer layer 22 was formed. When using an electron mediator, such as NQS, which carries out a very fast redox reaction with NADH even without the catalytic action of diaphorase, diaphorase can be omitted as in this example. When it is necessary to further shorten the measurement time, diaphorase can be added to the constitution of this example. This ChDH-ChE-surfactant-NA
In the same manner as in Example 2, 5 μl of a 0.5 wt% toluene solution of phosphatidylcholine was dropped on the D-buffer layer 22 and dried to form the lecithin layer 20. The lower reaction layer of the cholesterol sensor is formed as described above.

【0028】上記の上部反応層を形成したスペーサーと
カバーの組合せと、下部反応層を形成した絶縁性基板を
組み合わせることによりコレステロールセンサが完成す
る。このようにして得られたコレステロールセンサの構
造を図6に示す。このようにして作製したコレステロー
ルセンサによって得られたコレステロール標準溶液に対
する応答は、コレステロール濃度に対して直線性を示し
た。
A cholesterol sensor is completed by combining the above-mentioned combination of the spacer having the upper reaction layer and the cover with the insulating substrate having the lower reaction layer. The structure of the cholesterol sensor thus obtained is shown in FIG. The response to the cholesterol standard solution obtained by the cholesterol sensor thus produced was linear with respect to the cholesterol concentration.

【0029】《実施例4》図7は本実施例のコレステロ
ールセンサの縦断面図である。まず、実施例2と同様に
して基板上の電極系上にCMC層18を形成した。さら
に、このCMC層18と試料液供給路28の開口部に相
当する基板先端部との間の、電極部分を被覆しない位置
に、前記CMC層18に接触しないように、CMC層1
8と同様にしてCMC層29を形成した。このCMC層
29とCMC層18は、同じものである必要はない。つ
づいて、ノカルジア由来のChDHを10ユニット/m
l、補酵素であるNADを50mM、シュ−ドモナス由
来の酵素ジアホラーゼを10ユニット/ml、電子メデ
ィエーターであるフェリシアン化カリウムを50mM、
シュードモナス由来のChEを1kユニット/ml、界
面活性剤であるn−オクチル−β−D−チオグルコシド
を0.5wt%、および緩衝剤であるTris塩酸塩
0.3Mを含む混合水溶液をpH8.5に調整した。こ
の混合水溶液を5μlずつ、CMC層29に接触しない
ように、CMC層18上に滴下し、常温乾燥空気器中で
30分間乾燥させることにより、ChDH−ChE−フ
ェリシアン化カリウム−界面活性剤−NAD−ジアホラ
ーゼ−緩衝剤層19を形成した。
<Embodiment 4> FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a cholesterol sensor of this embodiment. First, in the same manner as in Example 2, the CMC layer 18 was formed on the electrode system on the substrate. Further, between the CMC layer 18 and the tip of the substrate corresponding to the opening of the sample liquid supply path 28, the CMC layer 1 is provided so as not to come into contact with the CMC layer 18 at a position where the electrode portion is not covered.
A CMC layer 29 was formed in the same manner as in No. 8. The CMC layer 29 and the CMC layer 18 do not have to be the same. Next, 10 units / m of ChDH derived from Nocardia
1, co-enzyme NAD 50 mM, Pseudomonas-derived enzyme diaphorase 10 units / ml, electron mediator potassium ferricyanide 50 mM,
A mixed aqueous solution containing 1 k unit / ml of Pseudomonas-derived ChE, 0.5 wt% of n-octyl-β-D-thioglucoside which is a surfactant, and 0.3 M of Tris hydrochloride which is a buffer, has a pH of 8.5. Adjusted to. 5 μl each of this mixed aqueous solution was dropped onto the CMC layer 18 so as not to come into contact with the CMC layer 29, and dried in a room temperature dry air dryer for 30 minutes, whereby ChDH-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD- The diaphorase-buffer layer 19 was formed.

【0030】さらに、CMC層29を覆うようにして、
電子メディエーターであるNQSの50mM溶液を5μ
l滴下し、常温空気中で乾燥させ、NQS層21を形成
した。CMC層29とNQS層21を設けるかわりに、
CMC水溶液にNQSを溶解した溶液を滴下して、CM
CとNQSを含む層を設ることもできる。NQSは、高
いpH下で比較的不安定なので、Tris塩酸塩のよう
な緩衝剤を含む溶液に溶解して、長時間放置することが
できないが、このように緩衝剤と分離することにより、
センサ中に電子メディエーターとして組み入れることが
できる。NQS層21を形成するために前記NQS溶液
をCMC層29上に滴下する際、NQS溶液をChDH
−ChE−フェリシアン化カリウム−界面活性剤−NA
D−ジアホラーゼ−緩衝剤層19に接触しないようにす
る必要がある このChDH−ChE−フェリシアン化カリウム−界面
活性剤−NAD−ジアホラーゼ−緩衝剤層19およびN
QS層21の上に、ホスファチジルコリンの0.5wt
%トルエン溶液を5μl滴下し乾燥させてレシチン層2
0を形成した。このレシチン層を設けることで、試料溶
液の導入が円滑に行われるが、レシチン層は酵素反応に
は必須ではない。また、レシチン層20は、スペーサー
24とカバー25を組み合わせたカバー部材側の凹部、
すなわち試料液供給路に露出する面に形成してもよい。
Further, so as to cover the CMC layer 29,
5μ of 50 mM solution of NQS which is an electron mediator
1 drops and dried in air at room temperature to form an NQS layer 21. Instead of providing the CMC layer 29 and the NQS layer 21,
A solution of NQS dissolved in a CMC aqueous solution is added dropwise to CM.
It is also possible to provide a layer containing C and NQS. Since NQS is relatively unstable at high pH, it cannot be dissolved in a solution containing a buffer such as Tris hydrochloride and left for a long time, but by separating from NQS in this way,
It can be incorporated into the sensor as an electronic mediator. When the NQS solution is dropped on the CMC layer 29 to form the NQS layer 21, the NQS solution is added to the ChDH layer.
-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NA
It is necessary to avoid contact with the D-diaphorase-buffer layer 19. This ChDH-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD-diaphorase-buffer layer 19 and N
On the QS layer 21, 0.5 wt of phosphatidylcholine
5% toluene solution was added dropwise and dried to form lecithin layer 2
Formed 0. By providing this lecithin layer, the sample solution can be smoothly introduced, but the lecithin layer is not essential for the enzymatic reaction. The lecithin layer 20 is a recess on the cover member side in which the spacer 24 and the cover 25 are combined,
That is, it may be formed on the surface exposed to the sample liquid supply path.

【0031】上記のようにしてCMC層18、CMC層
29、ChDH−ChE−フェリシアン化カリウム−界
面活性剤−NAD−ジアホラーゼ−緩衝剤層19、NQ
S層21、レシチン層20からなる反応層を形成した
後、カバー25およびスペーサー24を図4中、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、
コレステロールセンサが完成する。
CMC layer 18, CMC layer 29, ChDH-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD-diaphorase-buffer layer 19, NQ as described above.
After forming the reaction layer including the S layer 21 and the lecithin layer 20, the cover 25 and the spacer 24 are adhered in a positional relationship as shown by the one-dot chain line in FIG.
The cholesterol sensor is completed.

【0032】《実施例5》実施例2と同様にして基板上
の電極系上にCMCの0.5wt%水溶液を滴下し、乾
燥させてCMC層18を形成した。次に、実施例3と同
様にして、スペーサー24とカバー25を組み合わせた
カバー部材側の凹部にCMCの0.5wt%水溶液を滴
下し、乾燥させてCMC層23を形成した。つづいて、
ChDHを10ユニット/ml、NADを50mM、ジ
アホラーゼを10ユニット/ml、電子メディエーター
であるフェリシアン化カリウムを50mM、シュードモ
ナス由来のChEを1kユニット/ml、界面活性剤で
あるn−オクチル−β−D−チオグルコシドを0.5w
t%、および緩衝剤であるTris塩酸塩0.3Mを含
む混合水溶液をpHを8.5に調整した。この混合水溶
液5μlをCMC層23を覆うように滴下し、常温乾燥
空気器中で30分間乾燥させることにより、ChDH−
ChE−フェリシアン化カリウム−界面活性剤−NAD
−ジアホラーゼ−緩衝剤層19を形成した。
Example 5 In the same manner as in Example 2, a 0.5 wt% aqueous solution of CMC was dropped on the electrode system on the substrate and dried to form a CMC layer 18. Next, in the same manner as in Example 3, a 0.5 wt% aqueous solution of CMC was dropped into the recess on the cover member side in which the spacer 24 and the cover 25 were combined, and dried to form the CMC layer 23. Continuing,
ChDH 10 unit / ml, NAD 50 mM, diaphorase 10 unit / ml, electron mediator potassium ferricyanide 50 mM, Pseudomonas-derived ChE 1 k unit / ml, surfactant n-octyl-β-D- 0.5w thioglucoside
The pH of a mixed aqueous solution containing t% and Tris hydrochloride 0.3M as a buffer was adjusted to 8.5. 5 μl of this mixed aqueous solution was dropped so as to cover the CMC layer 23, and dried in a room temperature dry air device for 30 minutes to obtain ChDH-
ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD
-A diaphorase-buffer layer 19 was formed.

【0033】このようにして反応層を形成したスペーサ
ー24とカバー25からなるカバー部材を前記の基板に
接着することによりコレステロールセンサが完成する。
このように、電極部と隔てて反応層を設け、電極表面に
はCMC層のみを形成する方が、電極表面に反応層を設
けるよりも、単位基質濃度あたりの電流値が高くなる。
A cholesterol sensor is completed by adhering a cover member consisting of the spacer 24 and the cover 25 having the reaction layer thus formed to the above-mentioned substrate.
As described above, when the reaction layer is provided separately from the electrode portion and only the CMC layer is formed on the electrode surface, the current value per unit substrate concentration is higher than when the reaction layer is provided on the electrode surface.

【0034】なお、上記実施例に示した各試薬の担持量
は、実施の一例であり、本発明はこれらによって限定さ
れるものではない。また、実施例2に示したレシチン層
20のように、本発明のコレステロールセンサには、反
応層の表面に、試料溶液の反応試薬系への導入を容易に
するために脂質を含む層を設けることができる。この用
途に用いる脂質として、上記の実施例に用いたホスファ
チジルコリンの他、ホスファチジルセリン、ホスファチ
ジルエタノールアミン等のリン脂質などの両親媒性脂質
を用いることができる。さらに、反応層を形成するため
の親水性高分子としては、上記の実施例に用いたカルボ
キシメチルセルロース、ポリビニルピロリドンの他、ポ
リビニルアルコール、水溶性セルロース誘導体、特にエ
チルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース;ゼラ
チン、ポリアクリル酸およびその塩、デンプンおよびそ
の誘導体、無水マレイン酸およびその塩、ポリアクリル
アミド、メタクリレート樹脂、ポリ2ーヒドロキシエチ
ルメタクリレートなどを用いることができる。
The loading amount of each reagent shown in the above embodiment is an example of the embodiment, and the present invention is not limited to these. Further, like the lecithin layer 20 shown in Example 2, in the cholesterol sensor of the present invention, a layer containing lipid is provided on the surface of the reaction layer to facilitate introduction of the sample solution into the reaction reagent system. be able to. As the lipid used for this purpose, in addition to the phosphatidylcholine used in the above examples, amphipathic lipids such as phospholipids such as phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine can be used. Further, as the hydrophilic polymer for forming the reaction layer, in addition to carboxymethylcellulose and polyvinylpyrrolidone used in the above examples, polyvinyl alcohol, water-soluble cellulose derivative, particularly ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose; gelatin, polyacryl An acid and its salt, starch and its derivative, maleic anhydride and its salt, polyacrylamide, a methacrylate resin, poly 2-hydroxyethyl methacrylate, etc. can be used.

【0035】また、上記実施例中ではChEとしてシュ
ードモナス類由来のものを用い、界面活性剤として、n
−オクチル−β−D−チオグルコシドを用いているが、
シュードモナス類由来のChEを用いる場合、Lubr
ol PX、コール酸ナトリウム、ドデシル−β−マル
トシド、DK−エステルを用いても良好な応答を示す。
また、ChEとしては、ほ乳類膵臓由来のものを用いる
ことも可能で、この場合、コール酸ナトリウムなどの、
胆汁酸骨格を持つ界面活性剤を用いることで、非常に良
好な応答性を示す。また、上記の実施例2〜5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。
In the above examples, Pseudomonas-derived ChE was used, and n was used as the surfactant.
-Octyl-β-D-thioglucoside is used,
When using ChE derived from Pseudomonas, Lubr
Good response is also obtained using ol PX, sodium cholate, dodecyl-β-maltoside and DK-ester.
Further, as ChE, one derived from mammalian pancreas can also be used, and in this case, such as sodium cholate,
By using a surfactant having a bile acid skeleton, very good responsiveness is exhibited. Further, in the above-mentioned Examples 2 to 5, the bipolar electrode system having only the measurement electrode and the counter electrode was described, but more accurate measurement is possible by using the three-electrode system in which the reference electrode is added.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、酸素の影
響を受けることなく、より短い時間で試料液中のコレス
テロール濃度を測定できるコレステロールセンサが得ら
れる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a cholesterol sensor capable of measuring the cholesterol concentration in a sample solution in a shorter time without being affected by oxygen.

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

【図1】本発明の一実施例におけるコレステロールセン
サの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cholesterol sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同コレステロールセンサによる測定結果の例を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of measurement results by the cholesterol sensor.

【図3】同コレステロールセンサの測定例におけるコレ
ステロール濃度と電流値の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a cholesterol concentration and a current value in a measurement example of the cholesterol sensor.

【図4】本発明の他の実施例におけるコレステロールセ
ンサの要部の構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a cholesterol sensor according to another embodiment of the present invention.

【図5】同コレステロールセンサの反応層を除いた分解
斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of the cholesterol sensor excluding a reaction layer.

【図6】本発明のさらに他の実施例におけるコレステロ
ールセンサの要部の構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a cholesterol sensor according to still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明のさらに他の実施例におけるコレステロ
ールセンサの要部の構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a cholesterol sensor according to still another embodiment of the present invention.

【図8】本発明のさらに他の実施例におけるコレステロ
ールセンサの要部の構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a cholesterol sensor according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラスセル 2 攪拌子 3 電極固定器具 4 測定極 5 対極 6 参照極 7 反応溶液 8 スタラーマシン 9 定電位設定装置 10 記録装置 11 貫通孔 12 絶縁性の基板 13、14 リード 15 測定極 16 対極 17 絶縁層 18 CMC層 19 ChDH−ChE−フェリシアン化カリウム−界
面活性剤−NAD−ジアホラーゼ−緩衝剤層 20 レシチン層 21 NQS層 22 ChDH−ChE−界面活性剤−NAD−緩衝剤
層 23 CMC層 24 スペーサー 25 カバー 26 スリット 27 空気孔 28 試料液供給路
1 Glass Cell 2 Stirrer 3 Electrode Fixture 4 Measurement Electrode 5 Counter Electrode 6 Reference Electrode 7 Reaction Solution 8 Stirrer Machine 9 Constant Potential Setting Device 10 Recording Device 11 Through Hole 12 Insulating Substrate 13, 14 Lead 15 Measurement Electrode 16 Counter Electrode 17 Insulating layer 18 CMC layer 19 ChDH-ChE-potassium ferricyanide-surfactant-NAD-diaphorase-buffer layer 20 Lecithin layer 21 NQS layer 22 ChDH-ChE-surfactant-NAD-buffer layer 23 CMC layer 24 Spacer 25 cover 26 slit 27 air hole 28 sample liquid supply path

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 (72)発明者 岩田 潤子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内Front page continuation (72) Inventor Shiro Nankai 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inko Junko Iwata, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定極と対極を有する電極系、および反
応試薬系を具備し、前記反応試薬系中に少なくともコレ
ステロールデヒドロゲナーゼ、ニコチンアミドアデニン
ジヌクレオチド、および電子メディエーターを含むこと
を特徴とするコレステロールセンサ。
1. A cholesterol sensor comprising an electrode system having a measurement electrode and a counter electrode, and a reaction reagent system, wherein the reaction reagent system contains at least cholesterol dehydrogenase, nicotinamide adenine dinucleotide, and an electron mediator. .
【請求項2】 絶縁性の基板、前記基板上に設けられた
測定極および対極を含む電極系、前記基板上に配されて
基板との間に基板端部から前記電極系への試料液供給路
を形成する溝を有するカバー部材、および前記試料液供
給路に露出する部分に設けられた反応試薬系を含む反応
層を具備し、前記反応試薬系中に少なくともコレステロ
ールデヒドロゲナーゼ、ニコチンアミドアデニンジヌク
レオチド、および電子メディエーターを含むことを特徴
とするコレステロールセンサ。
2. An insulating substrate, an electrode system including a measurement electrode and a counter electrode provided on the substrate, and a sample liquid supply from the end of the substrate to the electrode system disposed on the substrate. A cover member having a groove forming a passage, and a reaction layer including a reaction reagent system provided in a portion exposed to the sample liquid supply passage, wherein at least cholesterol dehydrogenase and nicotinamide adenine dinucleotide are contained in the reaction reagent system. , And a cholesterol sensor comprising an electron mediator.
【請求項3】 電子メディエーターが、フェリシアン化
物、1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸、2,6−
ジクロロフェノールインドフェノール、ジメチルベンゾ
キノン、1−メトキシ−5−メチルフェナジニウムサル
フェート、メチレンブルー、ガロシアニン、チオニン、
フェナジンメトサルフェート、およびメルドラブルーか
らなる群より選択される少なくとも一種である請求項1
または2に記載のコレステロールセンサ。
3. The electron mediator is ferricyanide, 1,2-naphthoquinone-4-sulfonic acid, 2,6-
Dichlorophenol indophenol, dimethylbenzoquinone, 1-methoxy-5-methylphenazinium sulfate, methylene blue, galocyanine, thionine,
2. At least one selected from the group consisting of phenazine methosulfate and Meldola blue.
Alternatively, the cholesterol sensor described in 2.
【請求項4】 前記反応試薬系中にジアホラーゼを含む
請求項1または2に記載のコレステロールセンサ。
4. The cholesterol sensor according to claim 1, wherein the reaction reagent system contains diaphorase.
【請求項5】 前記反応試薬系中にコレステロールエス
テラーゼおよび界面活性剤を含む請求項1または2に記
載のコレステロールセンサ。
5. The cholesterol sensor according to claim 1, wherein the reaction reagent system contains cholesterol esterase and a surfactant.
【請求項6】 前記反応層が、前記電極系上およびカバ
ー部材側に分割して設けられている請求項2に記載のコ
レステロールセンサ。
6. The cholesterol sensor according to claim 2, wherein the reaction layer is provided separately on the electrode system and on the cover member side.
【請求項7】 前記反応層中の少なくとも一部に親水性
高分子を含む層を有する請求項2または6に記載のコレ
ステロールセンサ。
7. The cholesterol sensor according to claim 2, which has a layer containing a hydrophilic polymer in at least a part of the reaction layer.
【請求項8】 前記反応層中の少なくとも一部に親水性
高分子と電子メディエーターが混合された層を有する請
求項2または6に記載のコレステロールセンサ。
8. The cholesterol sensor according to claim 2, wherein at least a part of the reaction layer has a layer in which a hydrophilic polymer and an electron mediator are mixed.
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