JPH0329739Y2

JPH0329739Y2 -

Info

Publication number: JPH0329739Y2
Application number: JP12594583U
Authority: JP
Priority date: 1983-08-12
Filing date: 1983-08-12
Publication date: 1991-06-25
Also published as: JPS6033651U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は酵素電極に関し、詳しくは、簡便にし
てレスポンスの速い酵素電極に関する。

近年、酵素の高い基質特異性を利用して、特定
の基質を選択的に酵素反応させ、この結果を電気
化学的に検知して上記基質量を計測する酵素電極
が一部で実用化されるに至つており、例えば、生
体液中の尿素、尿酸、グルコース等の医学的に重
要な物質の計測に利用されている。例えば、グル
コースを計測するためには、過酸化水素電極の過
酸化水素透過膜上にグルコースオキシダーゼ固定
化膜を密着させれば、グルコースオキシダーゼに
よるグルコースの分解生成物としてグルコン酸と
共に過酸化水素が生成するので、この量を電流値
として計測する。また、グルコースオキシダーゼ
によるグルコースの反応には、酸素が消費される
ので、この酸素濃度の変化を酵素電極により計測
することもできる。

しかしながら、従来の酵素電極においては、基
質や上記したような基質の酵素反応に関与するガ
スの酵素固定化膜内の拡散速度が遅いために、電
極のレスポンスが遅いという問題があり、更に、
一般に膜強度が十分でなかつたり、或いは膜素材
によつては耐微生物性に劣る問題もある。このよ
うな問題を解決するために、従来より担体として
の多孔性膜に種々の方法で酵素を固定化した酵素
固定化膜を備えた酵素電極が提案されているが、
尚、満足すべきものは得られていない。例えば、
上記多孔性膜をより多孔性にすれば、基質の拡散
は容易になるが、反面、本来、強度が小さい多孔
性膜が一層弱くなり、更に、阻害物質による影響
も受けやすくなつて、計測の安定性にも劣るよう
になる。

本考案は上記した問題を解決するためになされ
たものであつて、簡便にしてレスポンスが速く、
且つ、計測を長期間安定に行なうことができる酵
素電極を提供することを目的とする。

本考案による酵素電極は、基質の酵素反応をこ
れに関与する被検ガス量の変動としてガス電極に
より計測する酵素電極において、ガス電極表面に
上記被検ガス透過膜を密着させ、酵素を固定化し
た粒子径が0.03〜2μｍの水分散型高分子重合体粒
子の水分散液を上記ガス透過膜上に多孔性膜にて
封入したことを特徴とする。

本考案において用いる固定化酵素は、水分散型
高分子重合体粒子に酵素が固定化された固定化酵
素であり、一部は例えば、特開昭57−150380号公
報等によつて既に知られているように、平均粒子
径が0.03〜2μ、好ましくは0.1〜1μである水分散
型高分子重合体粒子に酵素を共有結合法、イオン
結合法又は物理吸着法等の従来より知られている
固定化方法によつて酵素を固定化させたものであ
る。水分散型高分子重合体粒子の平均粒子径が小
すぎるときは、後述する多孔性膜として微孔孔径
の小さいものを用いなければならず、この結果、
基質の膜内への拡散性が劣り、レスポンスが低下
することとなり、一方、大きすぎるときは、固定
化酵素の分散性が劣ることとなるほか、粒子の単
位体積当りの粒子表面積が小さくなり、固定化酵
素の反応活性が相対的に小さくなるので好ましく
ない。

上記したような水分散型高分子重合体粒子は、
酵素を共有結合法にて固定化させる場合には、そ
のための反応性官能基を有することを要し、酵素
をイオン結合法にて固定化させる場合には、その
ためのイオン性基を有することを要する。但し、
酵素を物理吸着法によつて固定化させる場合に
は、特に反応性の官能基やイオン性基を必要とせ
ず、水分散型高分子重合体粒子であれば任意のも
のを用いることができる。このような水分散型高
分子重合体粒子の製造方法も前記した公報等に記
載されている。しかし、本考案において用いる固
定化酵素は、水分散型高分子重合体粒子への酵素
の固定化方法において何ら制限されるものではな
い。

本考案において用いる酵素は、例えば、グルコ
ースオキシダーゼ、ウレアーゼ、コレステロール
オキシダーゼ、カタラーゼ等、測定対象である基
質に応じて適宜に選ばれる。これらの酵素と共
に、酵素反応の生成物が基質となるような酵素と
を併用してもよい。尚、特に制限されないが、酵
素電極による検知物質は、通常、酸素、過酸化水
素、アンモニア、二酸化炭素等である。

第１図は、本考案による酵素電極の一実施例を
示す断面図であり、容器１内にカソード及びアノ
ードとしての銀線２及び白金線３を電解液４中に
浸漬してなるガス電極５の表面にＯ−リング６に
てガス透過膜７が密着配設され、この透過膜上に
上記した酵素を固定化した水分散型高分子重合体
粒子の水分散液８が多孔性膜９にて封入されてい
る。多孔性膜は、例えば、キヤツプ１０上のＯ−
リング１１によつて上記ガス透過膜表面に沿うよ
うに固定され、使用時にはこの多孔性膜が基質溶
液に接触される。

ここに、上記ガス透過膜は、基質の酵素反応に
関与するガス、即ち、前記検知ガスを透過させる
ことを要し、また、水分散型高分子重合体粒子を
封入する多孔性膜は、基質やこの基質の酵素反応
に関与するガスを透過させるが、水分散型高分子
重合体粒子を透過させない孔径の微孔を有するこ
とを要する。従つて、この多孔性膜としては、例
えば、強度の大きい精密濾過膜や限外濾過膜が好
ましく用いられる。膜素材は特に制限されるもの
ではないが、具体的には、例えば、ポリアミド、
セルロースエステル、アクリロニトリル系共重合
体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリビニル
アルコール、エチレン−ビニルアルコール系共重
合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミ
ノ酸等からなる多孔性膜が用いられる。

上記多孔性膜は、本考案で用いる固定化酵素が
遊離の酵素に比較して大きい粒子径を有するの
で、遊離の酵素を分離する場合と異なり、比較的
孔径の大きい微孔を有する分離膜を用いることが
でき、従つて、基質の膜内への拡散性が高い。

第２図は、本考案による酵素電極の別の実施例
を示し、上記酵素を固定化した水分散型高分子重
合体粒子の水分散液８が予め多孔性膜９からなる
容器１２、例えば、袋内に封入され、これが前記
したと同様に電極５のキヤツプ１０のＯ−リング
１１によつてガス透過膜７の表面に着脱自在に固
定されている。

本考案の酵素電極によれば、酵素は従来の酵素
膜と異なり、酵素の担体として表面積の大きい水
分散型高分子重合体粒子を用いるので、酵素の固
定化量を大きくすることができ、一方、水分散型
高分子重合体粒子は基質に比べて粒径が大きいか
ら、多孔性膜として、比較的大きい孔径の微孔を
有する膜を用いることができ、従つて、基質は膜
透過性にすぐれると共に、酵素を固定化した水分
散型高分子重合体粒子は膜内で遊離の酵素と同様
に反応系、即ち、膜内を自由に移動することがで
き、従つて、基質の膜内での拡散性もすぐれるの
で、本考案の酵素電極はそのレスポンスが著しく
速く、更に、長期間の使用安定性にもすぐれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による酵素電極の一実施例を示
す断面図、第２図は別の実施例を示す要部断面図
である。１……ガス電極、７……ガス透過膜、８……酵
素を固定化した水分散型高分子重合体粒子の水分
散液、９……多孔性膜、１２……多孔性膜容器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

基質の酵素反応をこれに関与する被検ガス量の
変動としてガス電極により計測する酵素電極にお
いて、ガス電極表面に上記被検ガス透過膜を密着
させ、酵素を固定化した粒子径が0.03〜2μｍの水
分散型高分子重合体粒子の水分散液を上記ガス透
過膜上に多孔性膜にて封入したことを特徴とする
酵素電極。