JP2000241377A - 固体電解質を利用した酵素センサー - Google Patents
固体電解質を利用した酵素センサーInfo
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- JP2000241377A JP2000241377A JP11044036A JP4403699A JP2000241377A JP 2000241377 A JP2000241377 A JP 2000241377A JP 11044036 A JP11044036 A JP 11044036A JP 4403699 A JP4403699 A JP 4403699A JP 2000241377 A JP2000241377 A JP 2000241377A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】固体電解質を用いた酵素センサーにおいて、従
来よりもダイナミックレンジが広く応答速度も速いセン
サーを提供することを目的とする。 【解決手段】固体電解質焼結体の両面に多孔性電極を形
成し、一方の電極を空気雰囲気下とすることによって参
照極とし、もう一方の電極上にはペルオキシターゼおよ
び水に難溶性の電子供与体を固定化した膜を装着するこ
とによって作用極として測定溶液中に浸し、参照極と作
用極間の起電力を測定することにより、水溶液中の化学
物質のセンシングをする。
来よりもダイナミックレンジが広く応答速度も速いセン
サーを提供することを目的とする。 【解決手段】固体電解質焼結体の両面に多孔性電極を形
成し、一方の電極を空気雰囲気下とすることによって参
照極とし、もう一方の電極上にはペルオキシターゼおよ
び水に難溶性の電子供与体を固定化した膜を装着するこ
とによって作用極として測定溶液中に浸し、参照極と作
用極間の起電力を測定することにより、水溶液中の化学
物質のセンシングをする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酵素センサーに関す
るものであり、さらに詳しくは酵素としてペルオキシダ
ーゼを用い、固体電解質に取り付けた多孔性電極上にペ
ルオキシターゼおよび水に難溶性の電子供与体を共に固
定化した膜を装着することを特徴とする酵素センサーに
関するものである。
るものであり、さらに詳しくは酵素としてペルオキシダ
ーゼを用い、固体電解質に取り付けた多孔性電極上にペ
ルオキシターゼおよび水に難溶性の電子供与体を共に固
定化した膜を装着することを特徴とする酵素センサーに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から固体電解質の性質を利用したセ
ンサーに関しては多くの研究がなされており、自動車の
排ガス中の酸素濃度測定用としてジルコニアを用いた酸
素センサーなどが実用化されているが、それらの多くは
気体中のガス成分を分析するものであった。
ンサーに関しては多くの研究がなされており、自動車の
排ガス中の酸素濃度測定用としてジルコニアを用いた酸
素センサーなどが実用化されているが、それらの多くは
気体中のガス成分を分析するものであった。
【０００３】しかしながら近年、水溶液中の成分を測定
できる電気化学センサーとして、固体電解質を利用した
過酸化水素測定用センサーが開発された（例えば、Ｓｅ
ｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ３０（１
９９６）１９５〜２００等）。
できる電気化学センサーとして、固体電解質を利用した
過酸化水素測定用センサーが開発された（例えば、Ｓｅ
ｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ３０（１
９９６）１９５〜２００等）。
【０００４】このセンサーは、ペレット状の固体電解質
焼結体の両面に白金等の多孔性電極を取り付け、一方の
電極を参照極とするため空気雰囲気下とし、もう一方の
電極を作用極として過酸化水素が含まれている水溶液中
に入れ、参照極と作用極間の起電力を測定することによ
り過酸化水素濃度を測定するセンサーである。
焼結体の両面に白金等の多孔性電極を取り付け、一方の
電極を参照極とするため空気雰囲気下とし、もう一方の
電極を作用極として過酸化水素が含まれている水溶液中
に入れ、参照極と作用極間の起電力を測定することによ
り過酸化水素濃度を測定するセンサーである。
【０００５】この固体電解質利用型の過酸化水素センサ
ーは、参照極と作用極が一体化した全固体型センサーで
あるため、量産化および小型化が容易であるという利点
を有している。
ーは、参照極と作用極が一体化した全固体型センサーで
あるため、量産化および小型化が容易であるという利点
を有している。
【０００６】また、このセンサーの作用極上にグルコー
スオキシダーゼなどのオキシダーゼ系酵素を固定化する
ことにより、グルコース等オキシダーゼ系の酵素反応に
おける基質濃度測定用のセンサーを構築することもでき
るという利点を有している。
スオキシダーゼなどのオキシダーゼ系酵素を固定化する
ことにより、グルコース等オキシダーゼ系の酵素反応に
おける基質濃度測定用のセンサーを構築することもでき
るという利点を有している。
【０００７】しかし、これらの固体電解質利用型の電気
化学センサーは、過酸化水素の濃度による電極電位の変
化を測定するという原理に基づいており、その電極電位
は中間体の吸着、酸化皮膜の生成、溶存酸素と過酸化水
素による混成電位の形成、といった複雑な要因が重な
り、またそれが可逆的な反応に基づかないため、測定濃
度範囲が狭く、応答速度が遅く、また出力の安定性にも
欠けるという欠点を有していた。
化学センサーは、過酸化水素の濃度による電極電位の変
化を測定するという原理に基づいており、その電極電位
は中間体の吸着、酸化皮膜の生成、溶存酸素と過酸化水
素による混成電位の形成、といった複雑な要因が重な
り、またそれが可逆的な反応に基づかないため、測定濃
度範囲が狭く、応答速度が遅く、また出力の安定性にも
欠けるという欠点を有していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑み、固体電解質利用型の過酸化水素測定用センサ
ーあるいはこれを応用した酵素センサーにおいて、従来
よりも飛躍的に測定濃度範囲が広く応答速度が速く、出
力の安定性も良好なセンサーを提供することを目的とす
るものである。
情に鑑み、固体電解質利用型の過酸化水素測定用センサ
ーあるいはこれを応用した酵素センサーにおいて、従来
よりも飛躍的に測定濃度範囲が広く応答速度が速く、出
力の安定性も良好なセンサーを提供することを目的とす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は従来の固体電
解質利用型の過酸化水素測定用センサーの問題点を解決
するため鋭意検討した結果、固体電解質利用型の過酸化
水素測定用センサーの作用極用の多孔性電極（２）上
に、ペルオキシダーゼおよび水に難溶性の電子供与体を
共に固定化した膜を覆って密着させることにより、セン
サーの測定濃度範囲と応答速度および出力の安定性を飛
躍的に向上できることを見いだした。以下本発明を詳細
に説明する。
解質利用型の過酸化水素測定用センサーの問題点を解決
するため鋭意検討した結果、固体電解質利用型の過酸化
水素測定用センサーの作用極用の多孔性電極（２）上
に、ペルオキシダーゼおよび水に難溶性の電子供与体を
共に固定化した膜を覆って密着させることにより、セン
サーの測定濃度範囲と応答速度および出力の安定性を飛
躍的に向上できることを見いだした。以下本発明を詳細
に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係るセンサーは固体電解
質（１）の両側に作用極用の多孔性電極（２）および参
照極用の多孔性電極（３）が取り付けられ、作用極用の
多孔性電極（２）にペルオキシダーゼおよび水に難溶性
の電子供与体を共に固定化した親水性の膜（４）が覆っ
て密着させた構造となっている（図１）。
質（１）の両側に作用極用の多孔性電極（２）および参
照極用の多孔性電極（３）が取り付けられ、作用極用の
多孔性電極（２）にペルオキシダーゼおよび水に難溶性
の電子供与体を共に固定化した親水性の膜（４）が覆っ
て密着させた構造となっている（図１）。
【００１１】このセンサーの酵素膜を装着した作用極用
の多孔性電極（２）を過酸化水素溶液中に浸すと、電極
上の固定化膜（４）中でペルオキシダーゼによる酵素酸
化反応が起こり、過酸化水素は水酸化物イオンに還元さ
れ、水に難溶性の電子供与体は酸化体となり水に溶解す
る。そして電極電位は電子供与体とその酸化体によって
決定される電位を示す（図２）。ここで電極電位を決定
する電極上の酸化体の濃度は、過酸化水素濃度に応じて
決まるため、このセンサーを過酸化水素測定用酵素セン
サーとして用いることができる。
の多孔性電極（２）を過酸化水素溶液中に浸すと、電極
上の固定化膜（４）中でペルオキシダーゼによる酵素酸
化反応が起こり、過酸化水素は水酸化物イオンに還元さ
れ、水に難溶性の電子供与体は酸化体となり水に溶解す
る。そして電極電位は電子供与体とその酸化体によって
決定される電位を示す（図２）。ここで電極電位を決定
する電極上の酸化体の濃度は、過酸化水素濃度に応じて
決まるため、このセンサーを過酸化水素測定用酵素セン
サーとして用いることができる。
【００１２】この場合、固体電解質については水の中で
安定であり、固体電解質の両面に多孔性電極を取り付け
た場合に両電極間に酸素濃度差に応じた起電力が生じる
性質を有するものであれば特に限定はない。ただし、室
温において導電率が高い固体電解質、例えば、リチウム
イオン導電体酸化物やナトリウムイオン導電体酸化物で
あることが望ましい。具体的には、ラムズデライト型構
造を有するチタン酸リチウムや(Li２O)０．１５(SrO)
０．１０(TiO２)０．７５等を用いることができる。
安定であり、固体電解質の両面に多孔性電極を取り付け
た場合に両電極間に酸素濃度差に応じた起電力が生じる
性質を有するものであれば特に限定はない。ただし、室
温において導電率が高い固体電解質、例えば、リチウム
イオン導電体酸化物やナトリウムイオン導電体酸化物で
あることが望ましい。具体的には、ラムズデライト型構
造を有するチタン酸リチウムや(Li２O)０．１５(SrO)
０．１０(TiO２)０．７５等を用いることができる。
【００１３】また、電子供与体としては水に難溶性であ
ってペルオキシダーゼと過酸化水素の作用で酸化される
ものであること以外特に限定はないが、センサーの応答
速度や出力の安定性向上のためにはフェロセンなどのよ
うに可逆的に酸化還元反応が進む物質が望ましい。
ってペルオキシダーゼと過酸化水素の作用で酸化される
ものであること以外特に限定はないが、センサーの応答
速度や出力の安定性向上のためにはフェロセンなどのよ
うに可逆的に酸化還元反応が進む物質が望ましい。
【００１４】電極の材質については水中で安定な伝導体
であれば、そのほかに特に限定はないが、例えば金やカ
ーボンなどを用いることができる。
であれば、そのほかに特に限定はないが、例えば金やカ
ーボンなどを用いることができる。
【００１５】また多孔性電極の取り付け方法についても
特に限定はないが、例えばスパッタリング装置や真空蒸
着装置を用いて固体電解質上に形成することが可能であ
る。
特に限定はないが、例えばスパッタリング装置や真空蒸
着装置を用いて固体電解質上に形成することが可能であ
る。
【００１６】また、固定化膜と多孔性電極との密着方法
についても特に限定はないが、たとえばナイロンメッシ
ュなどで固定化膜を覆い、Ｏ−リングを用いて多孔性電
極上に固定化膜を密着させることができる。
についても特に限定はないが、たとえばナイロンメッシ
ュなどで固定化膜を覆い、Ｏ−リングを用いて多孔性電
極上に固定化膜を密着させることができる。
【００１７】なお本発明において、ペルオキシダーゼお
よび電子供与体固定化膜（４）上に、オキシダーゼ系酵
素の固定化膜（８）を重ねた複合型のセンサーとすれ
ば、オキシダーゼ系酵素の基質となる物質のセンサーと
することができる（図３）。
よび電子供与体固定化膜（４）上に、オキシダーゼ系酵
素の固定化膜（８）を重ねた複合型のセンサーとすれ
ば、オキシダーゼ系酵素の基質となる物質のセンサーと
することができる（図３）。
【００１８】例えば、オキシターゼ系酵素の一種である
グルコースオキシターゼを用いた場合、基質であるグル
コースが酵素反応によりグルコノラクトンに酸化される
とともに、過酸化水素を発生する。
グルコースオキシターゼを用いた場合、基質であるグル
コースが酵素反応によりグルコノラクトンに酸化される
とともに、過酸化水素を発生する。
【００１９】この過酸化水素をさらにその下にあるペル
オキシダーゼおよび電子供与体固定化膜中で反応させる
ことにより、結果としてグルコースを検出することにな
るからである（図４）。
オキシダーゼおよび電子供与体固定化膜中で反応させる
ことにより、結果としてグルコースを検出することにな
るからである（図４）。
【００２０】このような、複合型センサーにおけるオキ
シダーゼ系酵素の種類については、特に限定はされない
が、たとえばグルコースオキシダーゼと組み合わせれ
ば、グルコースセンサーとすることができ、フルクトー
スオキシダーゼと組み合わせればフルクトースセンサー
とすることができる。
シダーゼ系酵素の種類については、特に限定はされない
が、たとえばグルコースオキシダーゼと組み合わせれ
ば、グルコースセンサーとすることができ、フルクトー
スオキシダーゼと組み合わせればフルクトースセンサー
とすることができる。
【００２１】
【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に示
すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【００２２】実施例１ 固体電解質としてラムズデライ
ト型構造を有するチタン酸リチウムを用い、その両側に
作用極用と参照極用のカ−ボンの多孔性電極を形成し、
作用極用の多孔性電極にペルオキシダーゼとフェロセン
の固定化膜を覆って密着させた過酸化水素測定用酵素セ
ンサー
ト型構造を有するチタン酸リチウムを用い、その両側に
作用極用と参照極用のカ−ボンの多孔性電極を形成し、
作用極用の多孔性電極にペルオキシダーゼとフェロセン
の固定化膜を覆って密着させた過酸化水素測定用酵素セ
ンサー
【００２３】固体電解質の調整：出発原料として炭酸
リチウムとチタニアを用い、１：３のモル比で混合、加
圧成形し1000℃で４時間か焼した。この試料を粉砕し靜
水圧をかけて成形し、1170℃で１0時間焼結後1000℃で
電気炉から取り出し急冷した。このようにして得られた
固体電解質焼結体を、研磨して厚さを1 mmにした。
リチウムとチタニアを用い、１：３のモル比で混合、加
圧成形し1000℃で４時間か焼した。この試料を粉砕し靜
水圧をかけて成形し、1170℃で１0時間焼結後1000℃で
電気炉から取り出し急冷した。このようにして得られた
固体電解質焼結体を、研磨して厚さを1 mmにした。
【００２４】多孔性電極の形成：研磨した固体電解質
焼結体の両面にカーボンを真空蒸着装置によってコーテ
ィングすることにより、面積0.81cm２の多孔性電極を形
成した。
焼結体の両面にカーボンを真空蒸着装置によってコーテ
ィングすることにより、面積0.81cm２の多孔性電極を形
成した。
【００２５】固定化膜の調整：ペルオキシダーゼ10ｍ
ｇをｐＨ７の０．１Ｍリン酸緩衝液100μＬに溶解し、
フェロセンの粉末50ｍｇを加え、分散剤として２−スル
ホコハク酸ビス（２−エチルヘキシル）のナトリウム塩
水溶液（1ｇ／Ｌ）を100μＬ加え懸濁させる。これに感
光性ポリビニルアルコールの１１．５％水溶液（東洋合
成株式会社製）を200ｍｇ加え、混合液をテフロン（登
録商標）板上に注ぎ、冷暗所で乾燥する。この乾燥物を
高圧水銀ランプで１０分間紫外線照射して光架橋反応を
行い、ペルオキシダーゼおよびフェロセンが固定化され
たポリビニルアルコール膜を得た。
ｇをｐＨ７の０．１Ｍリン酸緩衝液100μＬに溶解し、
フェロセンの粉末50ｍｇを加え、分散剤として２−スル
ホコハク酸ビス（２−エチルヘキシル）のナトリウム塩
水溶液（1ｇ／Ｌ）を100μＬ加え懸濁させる。これに感
光性ポリビニルアルコールの１１．５％水溶液（東洋合
成株式会社製）を200ｍｇ加え、混合液をテフロン（登
録商標）板上に注ぎ、冷暗所で乾燥する。この乾燥物を
高圧水銀ランプで１０分間紫外線照射して光架橋反応を
行い、ペルオキシダーゼおよびフェロセンが固定化され
たポリビニルアルコール膜を得た。
【００２６】センサーの作製：固体電解質焼結体の両
面に形成したカーボン多孔性電極の端部に、導電性銀ペ
ーストを用いてリード線を取り付ける。次にガラス管の
一方の端に固体電解質焼結体をエポキシ系接着剤を用い
て取り付ける。ガラス管の外側の面の電極を作用極と
し、内側の面の電極を参照極とする。作用極上にペルオ
キシダーゼおよびフェロセンを固定した親水性の膜をテ
トロン（登録商標）メッシュとＯ−リングを用いて装着
して過酸化水素測定用酵素センサーを作製した。
面に形成したカーボン多孔性電極の端部に、導電性銀ペ
ーストを用いてリード線を取り付ける。次にガラス管の
一方の端に固体電解質焼結体をエポキシ系接着剤を用い
て取り付ける。ガラス管の外側の面の電極を作用極と
し、内側の面の電極を参照極とする。作用極上にペルオ
キシダーゼおよびフェロセンを固定した親水性の膜をテ
トロン（登録商標）メッシュとＯ−リングを用いて装着
して過酸化水素測定用酵素センサーを作製した。
【００２７】測定方法：ｐＨ７の０．１Ｍリン酸緩衝
液100mlに過酸化水素測定用酵素センサーを浸漬し、攪
拌子を回転させながら、30℃に保持し過酸化水素を添加
した時の作用極と参照極間の起電力をエレクトロメータ
ーによって測定した（図５）。
液100mlに過酸化水素測定用酵素センサーを浸漬し、攪
拌子を回転させながら、30℃に保持し過酸化水素を添加
した時の作用極と参照極間の起電力をエレクトロメータ
ーによって測定した（図５）。
【００２８】測定結果：固定化膜を装着していないセ
ンサーでは、2.9×10−６mol dm− ３から7.5×10−６mo
l dm−３の濃度変化に対して起電力は変化せず過酸化水
素濃度を測定できないのに対し（図６）、固定化膜を装
着した場合は、起電力は迅速に変化し、その90％応答時
間は１分であった（図７）。
ンサーでは、2.9×10−６mol dm− ３から7.5×10−６mo
l dm−３の濃度変化に対して起電力は変化せず過酸化水
素濃度を測定できないのに対し（図６）、固定化膜を装
着した場合は、起電力は迅速に変化し、その90％応答時
間は１分であった（図７）。
【００２９】また、この過酸化水素測定用酵素センサー
の測定可能濃度範囲は、3×10−７mol dm−３から2×10
−３mol dm−３であり（図８）、従来の固体電解質を利
用した過酸化水素測定用センサーにおける測定可能濃度
範囲が10−５mol dm−３から10−３mol dm−３であるの
に対して飛躍的に向上した（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄＡ
ｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ３０（１９９６）１９５〜２０
０）。
の測定可能濃度範囲は、3×10−７mol dm−３から2×10
−３mol dm−３であり（図８）、従来の固体電解質を利
用した過酸化水素測定用センサーにおける測定可能濃度
範囲が10−５mol dm−３から10−３mol dm−３であるの
に対して飛躍的に向上した（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄＡ
ｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ３０（１９９６）１９５〜２０
０）。
【００３０】実施例２ 固体電解質としてラムズデライ
ト型構造を有するチタン酸リチウムを用い、その両側に
作用極用と参照極用の金の多孔性電極を形成し、作用極
上にペルオキシダーゼとフェロセンの固定化膜を覆って
密着させた酸化水素測定用酵素センサー。
ト型構造を有するチタン酸リチウムを用い、その両側に
作用極用と参照極用の金の多孔性電極を形成し、作用極
上にペルオキシダーゼとフェロセンの固定化膜を覆って
密着させた酸化水素測定用酵素センサー。
【００３１】カーボンの替わりに金を電極材料として用
いること以外は、実施例１と全く同様な方法で、過酸化
水素測定用酵素センサーを作成した。
いること以外は、実施例１と全く同様な方法で、過酸化
水素測定用酵素センサーを作成した。
【００３２】測定結果：このセンサーにおいても実施例
１と同様、固定化膜を用いないセンサーに比較して、応
答特性が著しく向上した。すなわち、固定化膜を装着し
ていないセンサーでは、2.3×10−６mol dm−３から7.8
×10−６mol dm−３の濃度変化に対して起電力は変化せ
ず過酸化水素濃度を測定できないのに対し（図９）、実
施例２のセンサーの場合は、3.2×10−６mol dm−３か
ら8.1×10−６mol dm− ３の濃度変化に対して起電力は
迅速に変化し、その90％応答時間は１分であった（図１
０）。
１と同様、固定化膜を用いないセンサーに比較して、応
答特性が著しく向上した。すなわち、固定化膜を装着し
ていないセンサーでは、2.3×10−６mol dm−３から7.8
×10−６mol dm−３の濃度変化に対して起電力は変化せ
ず過酸化水素濃度を測定できないのに対し（図９）、実
施例２のセンサーの場合は、3.2×10−６mol dm−３か
ら8.1×10−６mol dm− ３の濃度変化に対して起電力は
迅速に変化し、その90％応答時間は１分であった（図１
０）。
【００３３】また、過酸化水素の測定可能濃度範囲も、
実施例１の場合と同様、固定化膜を用いないセンサーに
比較して飛躍的に向上した（図１１）。
実施例１の場合と同様、固定化膜を用いないセンサーに
比較して飛躍的に向上した（図１１）。
【００３４】実施例３ 固体電解質としてラムズデライ
ト型チタン酸リチウムを用い、作用極上にペルオキシダ
ーゼとフェロセンの固定化膜を覆って密着させ、さらに
その上にグルコースオキシダーゼを固定化した膜を重ね
たグルコース測定用酵素センサー。
ト型チタン酸リチウムを用い、作用極上にペルオキシダ
ーゼとフェロセンの固定化膜を覆って密着させ、さらに
その上にグルコースオキシダーゼを固定化した膜を重ね
たグルコース測定用酵素センサー。
【００３５】固定化膜の調整：グルコースオキシター
ゼ10ｍｇおよび感光性ポリビニルアルコールの１１．５
％水溶液（東洋合成株式会社製）200ｍｇをｐＨ７の
０．１Ｍリン酸緩衝液100μＬに溶解し、混合液をテフ
ロン板上に注ぎ、冷暗所で乾燥する。この乾燥物を高圧
水銀ランプで１０分間紫外線照射して光架橋反応を行
い、グルコースオキシターゼが固定化されたポリビニル
アルコール膜を得た。
ゼ10ｍｇおよび感光性ポリビニルアルコールの１１．５
％水溶液（東洋合成株式会社製）200ｍｇをｐＨ７の
０．１Ｍリン酸緩衝液100μＬに溶解し、混合液をテフ
ロン板上に注ぎ、冷暗所で乾燥する。この乾燥物を高圧
水銀ランプで１０分間紫外線照射して光架橋反応を行
い、グルコースオキシターゼが固定化されたポリビニル
アルコール膜を得た。
【００３６】センサーの作製：実施例１で作製したセ
ンサーにおけるぺルオキシダーゼおよびフェロセン固定
化膜の上に、グルコースオキシダーゼ固定化膜を重ねる
ことにより、グルコース測定用酵素センサーを作製し
た。
ンサーにおけるぺルオキシダーゼおよびフェロセン固定
化膜の上に、グルコースオキシダーゼ固定化膜を重ねる
ことにより、グルコース測定用酵素センサーを作製し
た。
【００３７】測定結果：このセンサーの90％応答時間
は4×10−５mol dm−３から1×10− ４mol dm−３のグル
コース濃度の変化に対して30秒であった。また、測定可
能濃度範囲は、1×10−５mol dm−３から3×10−３mol
dm−３であった（図１２）。ぺルオキシダーゼおよびフ
ェロセン固定化膜を多孔性電極とグルコースオキシター
ゼ固定化膜との間に装着することにより、従来の固体電
解質を利用したグルコースセンサー（Ｓｅｎｓｏｒｓ
ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ３０（１９９６）１９
５〜２００）と比較して、応答速度および測定可能濃度
範囲が飛躍的に向上した。
は4×10−５mol dm−３から1×10− ４mol dm−３のグル
コース濃度の変化に対して30秒であった。また、測定可
能濃度範囲は、1×10−５mol dm−３から3×10−３mol
dm−３であった（図１２）。ぺルオキシダーゼおよびフ
ェロセン固定化膜を多孔性電極とグルコースオキシター
ゼ固定化膜との間に装着することにより、従来の固体電
解質を利用したグルコースセンサー（Ｓｅｎｓｏｒｓ
ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ３０（１９９６）１９
５〜２００）と比較して、応答速度および測定可能濃度
範囲が飛躍的に向上した。
【発明の効果】本発明は、固体電解質利用型の過酸化水
素測定用センサーあるいはこれを応用した酵素センサー
において、従来のタイプよりも飛躍的に測定可能な濃度
範囲を広げることができ、応答速度も速く、出力の安定
性も良好なセンサーを提供することができる。
素測定用センサーあるいはこれを応用した酵素センサー
において、従来のタイプよりも飛躍的に測定可能な濃度
範囲を広げることができ、応答速度も速く、出力の安定
性も良好なセンサーを提供することができる。
【図１】本発明による過酸化水素測定用酵素センサーの
模式図
模式図
【図２】本発明による過酸化水素測定用酵素センサーの
作動概念図
作動概念図
【図３】本発明によるオキシダーゼ系酵素との複合酵素
センサーの模式図
センサーの模式図
【図４】本発明によるオキシダーゼ系酵素との複合酵素
センサーの作動概念図
センサーの作動概念図
【図５】本発明センサーによる測定方法例
【図６】カーボン多孔性電極を取り付けた場合でペルオ
キシダーゼおよびフェロセンの固定化膜を使用しない場
合の固体電解質を利用した過酸化水素センサーの応答曲
線
キシダーゼおよびフェロセンの固定化膜を使用しない場
合の固体電解質を利用した過酸化水素センサーの応答曲
線
【図７】実施例１のセンサーの応答曲線
【図８】実施例１のセンサーの過酸化水素濃度に対する
検量線
検量線
【図９】金多孔性電極を取り付けた場合でペルオキシダ
ーゼおよびフェロセンの固定化膜を使用しない場合の固
体電解質を利用した過酸化水素センサーの応答曲線
ーゼおよびフェロセンの固定化膜を使用しない場合の固
体電解質を利用した過酸化水素センサーの応答曲線
【図１０】実施例２のセンサーの応答曲線
【図１１】実施例２のセンサーの過酸化水素濃度に対す
る検量線
る検量線
【図１２】実施例３のセンサーのグルコース濃度に対す
る検量線
る検量線
(１)・・・固体電解質 (２)・・・作用極用の多孔性電極 (３)・・・参照極用の多孔性電極 (４)・・・水に難溶性の電子供与体とペルオキシダーゼ
の固定化膜 (５)・・・リード線 (６)・・・保護管 (７)・・・接着剤 (８)・・・オキシダーゼ系酵素の固定化膜 (９)・・・本発明センサー （１０)・・エレクトロメーター (１１)・・測定液
の固定化膜 (５)・・・リード線 (６)・・・保護管 (７)・・・接着剤 (８)・・・オキシダーゼ系酵素の固定化膜 (９)・・・本発明センサー （１０)・・エレクトロメーター (１１)・・測定液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 27/416 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３５３Ｂ 27/411 27/46 ３７１Ｇ 27/406 ３８６Ｇ 27/58 Ｃ Ｚ Ｆターム(参考） 2G004 CA03 CA07 ZA05 4B029 AA07 BB16 CC05 CC11 FA12 4B033 NA02 NA23 NA24 NA45 NB12 NB35 NB70 NC06 ND05 ND12 NE02 4B063 QA01 QA18 QQ68 QQ76 QQ82 QR03 QR84 QS28 QS36 QX05
Claims (5)
- 【請求項１】固体電解質（１）の両側に作用極用の多孔
性電極（２）および参照極用の多孔性電極（３）を取り
付け、作用極用の多孔性電極（２）全体を、ペルオキシ
ダーゼと水に難溶性の電子供与体とが共に固定化された
親水性の膜（４）で覆って密着させた構造を有する過酸
化水素測定用酵素センサー - 【請求項２】固体電解質がラムズデライト型構造を有す
るチタン酸リチウムであることを特徴とする請求項１の
過酸化水素測定用酵素センサー。 - 【請求項３】水に難溶性の電子供与体がフェロセンであ
ることを特徴とする請求項１の過酸化水素測定用酵素セ
ンサー。 - 【請求項４】固体電解質（１）の両側に作用極用の多孔
性電極（２）および参照極用の多孔性電極（３）を取り
付け、作用極用の多孔性電極（２）に、ペルオキシダー
ゼと水に難溶性の電子供与体とが共に固定化された親水
性の膜（４）を覆って密着させ、さらにその上にオキシ
ダーゼ系酵素の固定化膜（８）を重ねた構造とすること
を特徴とする酵素センサー - 【請求項５】オキシダーゼ系酵素がグルコースオキシダ
ーゼ、フルクトースオキシダーゼ、アルコールオキシダ
ーゼ、ラクテートオキシダーゼ、コレステロールオキシ
ダーゼからなる群れから選択されたものであることを特
徴とする請求項４記載の酵素センサー。
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|---|---|---|---|
| JP04403699A JP3299211B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 固体電解質を利用した酵素センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04403699A JP3299211B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 固体電解質を利用した酵素センサー |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241377A true JP2000241377A (ja) | 2000-09-08 |
| JP3299211B2 JP3299211B2 (ja) | 2002-07-08 |
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ID=12680411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04403699A Expired - Fee Related JP3299211B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 固体電解質を利用した酵素センサー |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3299211B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071720A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Permelec Electrode Ltd | 過酸化水素還元電極、これを用いるセンサー及び過酸化水素濃度測定方法 |
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| JP2009294038A (ja) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Funai Electric Advanced Applied Technology Research Institute Inc | 酵素センサ |
| CN101281157B (zh) * | 2008-04-30 | 2012-06-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 过渡金属取代的层状氧化钛固定蛋白修饰电极 |
| CN115073867A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-09-20 | 电子科技大学中山学院 | 一种导热聚乙烯醇改性组合物及其制备方法 |
| CN115109366A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-09-27 | 电子科技大学中山学院 | 一种导电聚乙烯醇改性组合物及制备方法 |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP04403699A patent/JP3299211B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|---|
| JP3299211B2 (ja) | 2002-07-08 |
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