JPH0372254A - Enzyme electrode - Google Patents

Enzyme electrode

Info

Publication number
JPH0372254A
JPH0372254A JP1209046A JP20904689A JPH0372254A JP H0372254 A JPH0372254 A JP H0372254A JP 1209046 A JP1209046 A JP 1209046A JP 20904689 A JP20904689 A JP 20904689A JP H0372254 A JPH0372254 A JP H0372254A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
enzyme
layer
polymer layer
film
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.)
Granted
Application number
JP1209046A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2940007B2 (en
Inventor
Hideki Endo
英樹 遠藤
Masato Arai
真人 荒井
Satoshi Nakajima
聡 中嶋
Koichi Takizawa
滝澤 耕一
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=16566359&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0372254(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP1209046A priority Critical patent/JP2940007B2/en
Publication of JPH0372254A publication Critical patent/JPH0372254A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2940007B2 publication Critical patent/JP2940007B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform accurate measurement reduced in the irregularity of electrode output by constituting the immobilized enzyme film applied to the response part of an enzyme electrode of the first polymer layer composed of a cation exchange polymer, an enzyme layer and the second polymer layer. CONSTITUTION:A plastic film is used as an electrode support base material 2 and an acting electrode 3 and a reference electrode 4 are formed to the surface of the base material 2 and covered with an insulating protective film 5 to expose electrode response ports 3a, 4a and an electrode connection part. Lead wires are connected to the electrodes and the connection part is reinforced by an epoxy resin 8 and the response parts 3a, 4a are coated with an immobilized enzyme film 9 to constitute an enzyme electrode 1. When the immobilized enzyme film 9 is constituted of a layer 9a, an enzyme layer 9b and a polyurethane layer 9c, the sensitivity to hydrogen peroxide is enhanced by the cation exchange function of the layer 9a and the linear concn. range of a calibration curve is widened and a uniform film thickness is obtained by dip coating and the irregularity of the output between individual electrodes can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、酵素反応を利用して、検体中の基質濃度を
電気的に測定する酵素電極に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to an enzyme electrode that electrically measures the concentration of a substrate in a sample using an enzyme reaction.

(ロ)従来の技術 従来、酵素電極としては円柱状のいわゆるペンシル型の
ものが知られていたが、この種の酵素電極は性能面、生
産性においても多くの問題を有していた。そこで、これ
らの問題を克服すべくいわゆるプレーナ型の微小酵素電
極が提案されている。
(b) Prior Art Conventionally, cylindrical so-called pencil-shaped enzyme electrodes have been known, but this type of enzyme electrode has had many problems in terms of performance and productivity. In order to overcome these problems, so-called planar micro-enzyme electrodes have been proposed.

このプレーナ型の微小酵素電極の断面を第7図に示して
いる。22は、例えばプラスチックフィルム等の絶縁材
料よりなる、平板上の電極支持基材である。この電極支
持基材22上には、白金(pt )等の金属よりなる作
用電極23、対照型Fji24が薄膜形成されている。
A cross section of this planar microenzyme electrode is shown in FIG. 22 is a flat electrode support base material made of an insulating material such as a plastic film. On this electrode supporting base material 22, a working electrode 23 made of a metal such as platinum (pt) and a contrast type Fji 24 are formed as thin films.

さらに電極支持基材22上には、絶縁性保護膜25が形
成され、感応部23a、24a及び図示しない接続部を
除いて、画電極23.24が被覆・絶縁される。なお、
接続部には、それぞれ外部接続用のリード(図示せず)
が接続される。
Further, an insulating protective film 25 is formed on the electrode support base material 22, and the picture electrodes 23, 24 are covered and insulated except for the sensitive parts 23a, 24a and the connection parts (not shown). In addition,
Each connection has a lead for external connection (not shown).
is connected.

29は、固定化酵素膜であり、第1の高分子層29a、
酵素層29b、第2の高分子層29cの三層より構成さ
れている。この第1の高分子層29a、第2の高分子層
29cにはアセチルセルロースが用いられており、アセ
チルセルロースン容液中に電極支持基材22をデイツプ
して(デイツプコーティング)により形成されている。
29 is an immobilized enzyme membrane, which includes a first polymer layer 29a,
It is composed of three layers: an enzyme layer 29b and a second polymer layer 29c. Acetyl cellulose is used for the first polymer layer 29a and the second polymer layer 29c, and is formed by dipping the electrode supporting base material 22 in an acetyl cellulose solution (dip coating). ing.

一方、酵素層29bは反応に際して過酸化水素(H20
□)を生成する酵素、例えばグルコースオキシダーゼの
溶液を第1の高分子層29aに滴下して形成される。
On the other hand, the enzyme layer 29b contains hydrogen peroxide (H20) during the reaction.
It is formed by dropping a solution of an enzyme that produces □), such as glucose oxidase, onto the first polymer layer 29a.

この従来酵素電極21は、作用電極23、対照電極24
間に所定の電圧を印加した状態で検体中に浸漬される。
This conventional enzyme electrode 21 includes a working electrode 23 and a reference electrode 24.
It is immersed in the specimen with a predetermined voltage applied between them.

この時、検体中の基質、例えばグルコースの濃度に対応
した電極電流が得られるので、この電極電流に予め作成
した検量線を適用することによりグルコース濃度を知る
ことができる。
At this time, since an electrode current corresponding to the concentration of a substrate such as glucose in the sample is obtained, the glucose concentration can be determined by applying a calibration curve prepared in advance to this electrode current.

(ハ)発明が解決しようとする課題 上記従来の酵素電極では、第1の高分子層29a、第2
の高分子層29c共にアセチルセルロースで構成してい
るため、以下に列挙する問題点があった。
(c) Problems to be Solved by the Invention In the conventional enzyme electrode described above, the first polymer layer 29a, the second
Since both the polymer layers 29c are made of acetylcellulose, there are problems listed below.

■酵素反応で生成する過酸化水素に対する感度が低く、
基質測定用、例えばグルコース測定用の検量線における
直線濃度範囲が狭い。
■Low sensitivity to hydrogen peroxide produced by enzymatic reactions,
The linear concentration range in a calibration curve for substrate measurement, for example glucose measurement, is narrow.

■アスコルビン酸等の検体中の干渉物質濃度が高くなる
と、その影響を受けて正確な測定を行えない ■検体中の高分子物質、例えばタンパク質等が固定化酵
素膜に付着し易く、電極出力が影響を受ける。
■When the concentration of interfering substances such as ascorbic acid in the sample increases, it is affected and accurate measurements cannot be performed.■High molecular substances in the sample, such as proteins, tend to adhere to the immobilized enzyme membrane, reducing the electrode output. to be influenced.

■固定化酵素膜の機械的強度が弱く、破損しやすい。■The mechanical strength of the immobilized enzyme membrane is weak and easily damaged.

■アセチルセルロースは、簡易なデイツプ・コーティン
グ方法で製膜できるものの、膜厚を均一化することが難
しく、個々の酵素電極間の、電極出力のばらつきが大き
い。
■Although acetylcellulose can be formed into a film using a simple dip coating method, it is difficult to make the film thickness uniform, and there is large variation in electrode output between individual enzyme electrodes.

■アセチルセルロースは、製造メーカあるいはロフトに
より、アセチル化率等の特性が異なり、電極出力に影響
を与える。
■Acetyl cellulose has different properties such as acetylation rate depending on the manufacturer or loft, which affects the electrode output.

■アセチルセルロース溶液の調製が煩雑である。■Preparation of acetylcellulose solution is complicated.

本発明は上記に鑑みなされたものであり、電極間の電極
出力のばらつきが少なく、正確な測定を行える酵素電極
の提供を目的としている。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an enzyme electrode that has less variation in electrode output between electrodes and can perform accurate measurements.

(ニ)課題を解決するための手段及び作用上記課題を解
決するため、第1請求項の酵素電極は、電極支持基材と
、この電極支持基村上に膜形成される電極と、この電極
を感応部を除いて被覆絶縁する絶I!膜と、少なくとも
前記感応部を被覆する固定化酵素膜とを備え、この固定
化酵素膜は、前記感応部に接する第1の高分子層と、こ
の第1の高分子層上に形成される酵素層と、この酵素層
を覆う第2の高分子層よりなるものにおいて、前記第1
の高分子層を陽イオン交換性高分子層としたことを特徴
とするものである。
(d) Means and action for solving the problem In order to solve the above problem, the enzyme electrode of the first aspect comprises an electrode support base material, an electrode formed on the electrode support base film, and this electrode. Completely insulated except for sensitive parts! a membrane, and an immobilized enzyme membrane covering at least the sensitive part, the immobilized enzyme membrane comprising a first polymer layer in contact with the sensitive part, and a first polymer layer formed on the first polymer layer. In one comprising an enzyme layer and a second polymer layer covering this enzyme layer, the first
The polymer layer is a cation exchange polymer layer.

この陽イオン交換性高分子の陽イオン交換機能により、
過酸化水素に対する感度が上がり、検量線の直線濃度範
囲が広がるとともに、検体中の干渉物質の影響を受けに
くくなる。また、陽イオン交換性高分子には機械的強度
、耐薬品性に優れたものがあり、このような高分子を用
いて固定化酵素膜の機械的強度を上げ、化学的にも安定
なものとすることができる。さらに、陽イオン交換性高
分子の溶液はすでに市販されており、この溶液を用いて
デイツプコーティングにより第1の高分子層を形成して
も、その膜厚は均一であり、個々の酵素電極間のばらつ
きを小さくすることができる。
Due to the cation exchange function of this cation exchange polymer,
The sensitivity to hydrogen peroxide is increased, the linear concentration range of the calibration curve is widened, and the sensitivity to interference substances in the sample is reduced. In addition, some cation exchange polymers have excellent mechanical strength and chemical resistance, and these polymers can be used to increase the mechanical strength of immobilized enzyme membranes and create chemically stable ones. It can be done. Furthermore, solutions of cation exchange polymers are already commercially available, and even if this solution is used to form the first polymer layer by deep coating, the film thickness will be uniform, and each enzyme electrode will have a uniform thickness. It is possible to reduce the variation between the two.

また、第2請求項の酵素電極は、電極支持基材と、この
電極支持基材上に膜形成される電極と、この電極を感応
部を除いて被覆絶縁する絶縁膜と、少なくとも前記感応
部を被覆する固定化酵素膜とを備え、この固定化酵素膜
は、前記感応部に接する第1の高分子層と、この第1の
高分子層上に形成される酵素層と、この酵素層を覆う第
2の高分子層よりなるものにおいて、前記第2の高分子
層をポリウレタン層としたことを特(牧とするものであ
る。
The enzyme electrode according to the second aspect further includes an electrode supporting base material, an electrode formed on the electrode supporting base material, an insulating film covering and insulating the electrode except for the sensitive part, and at least the sensitive part. an immobilized enzyme membrane covering the sensitive area, the immobilized enzyme membrane comprising: a first polymer layer in contact with the sensitive area; an enzyme layer formed on the first polymer layer; It is particularly preferable that the second polymer layer is a polyurethane layer.

このポリウレタンには、検体中のタンパク質の高分子が
付着することが少なく、電極出力に対する影響が少ない
。また、ポリウレタンは機械的強度、耐薬品性に優れて
おり、固定化酵素膜の機械的強度を上げ、化学的にも安
定なものとすることができる。さらに、ポリウレタン溶
液の調製は容易であり、デイツプ・コーティングで第2
の高分子層を形成しても、その膜厚は均一であり、個々
の酵素電極の間のばらつきを小さくすることができる。
This polyurethane has less adhesion of protein polymers in the specimen, and has less influence on the electrode output. Furthermore, polyurethane has excellent mechanical strength and chemical resistance, and can increase the mechanical strength of the immobilized enzyme membrane and make it chemically stable. Additionally, the polyurethane solution is easy to prepare and can be used for dip coating.
Even if a polymer layer is formed, the film thickness is uniform, and variations between individual enzyme electrodes can be reduced.

(ホ)実施例 本発明の一実施例を、第1図乃至第6図に基づいて説明
する。
(e) Embodiment An embodiment of the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 6.

この実施例酵素電極は、検体中のグルコース濃度の測定
に適用されるもので、酵素としてグルコースオキシダー
ゼ(COD)を使用している。
This example enzyme electrode is applied to the measurement of glucose concentration in a sample, and uses glucose oxidase (COD) as the enzyme.

以下、製造工程を追いながら実施例酵素電極を説明する
Hereinafter, an example enzyme electrode will be explained while following the manufacturing process.

第2図(a)(b)は、プラスチックフィルム(電極支
持基材)2oの表面に、作用電極3及び対照電極4を複
数組−括して形成した状態を示している。
FIGS. 2(a) and 2(b) show a plurality of groups of working electrodes 3 and reference electrodes 4 formed on the surface of a plastic film (electrode support base material) 2o.

このプラスチックフィルムは、絶縁性、耐熱性のあるも
のが選定され、また作業上適切な大きさ(例えば50m
mX50mm、厚さ0.125mm)のものを使用する
。なお、電極支持基材としては、他の絶縁性素材よりな
る板材の使用が可能であり、プラスチックフィルムに限
定されるものではない。
This plastic film is selected to be insulating and heat resistant, and has an appropriate size for the work (for example, 50m).
(m x 50 mm, thickness 0.125 mm) is used. Note that the electrode supporting base material is not limited to a plastic film, and a plate material made of other insulating materials can be used.

作用電極3及び対照電極4は、並行して配列される白金
等の金属薄膜であり、スパッタリング、真空蒸着等の薄
膜形成法が適用され、−括してプラスチックフィルム2
゜表面に形成されている。
The working electrode 3 and the reference electrode 4 are metal thin films such as platinum arranged in parallel, and thin film forming methods such as sputtering and vacuum evaporation are applied.
゜It is formed on the surface.

第3図(a) (b)は、プラスチックフィルム2゜表
面に絶縁性保護膜5を形成した状態を示している。
FIGS. 3(a) and 3(b) show a state in which an insulating protective film 5 is formed on the surface of the plastic film 2°.

この絶縁性保護1195は、プラスチックフィルム2゜
表面を感光性ポリイミドである感光性樹脂膜で被覆し、
この感光性樹脂膜にホトマスク(図示せず)をかけて露
光した後、現像、リンス処理を施し、不要部分を除去し
たものである(ホトリソグラフィー)。この除去された
部分からは、作用電極3及び対照電極4が、それぞれ感
応部3a、4a、接続部3b、4bとして露出する。こ
れらの面積、特に感応部3a、4aの面積は、ホトリソ
グラフィーを適用しているので、高い精度で定めること
ができる。この実施例では、作用電極感応部3aと対照
電極感応部4aとの面積比は1:4とされている。なお
、感応部の形状、面積比等は上述のものに限定されるも
のではなく、適宜設計変更可能である。
This insulating protection 1195 covers the surface of the plastic film 2° with a photosensitive resin film made of photosensitive polyimide,
After exposing this photosensitive resin film to light using a photomask (not shown), it is developed and rinsed to remove unnecessary portions (photolithography). From this removed portion, the working electrode 3 and the reference electrode 4 are exposed as sensitive parts 3a, 4a and connecting parts 3b, 4b, respectively. These areas, especially the areas of the sensitive parts 3a and 4a, can be determined with high precision since photolithography is applied. In this embodiment, the area ratio between the working electrode sensitive section 3a and the reference electrode sensitive section 4a is 1:4. Note that the shape, area ratio, etc. of the sensitive section are not limited to those described above, and the design can be changed as appropriate.

第4図(a) (b)は、プラスチックフィルム2゜を
個々のプラスチックフィルム2に切断し、リード線7を
接続した状!(下地電極と呼ばれる)を示している。
Figures 4(a) and 4(b) show the state in which the plastic film 2° is cut into individual plastic films 2 and the lead wires 7 are connected! (referred to as the base electrode).

プラスチックフィルム2゜の切断はそれが薄いこともあ
り、はさみやカッターナイフなど容易な手段を用いて行
うことができる。リード4% 7.7は、帯状の絶縁体
7aに支持されており、リード線7.7はそれぞれ作用
電極接続部3b、対照電極接続部4bに、はんだまたは
銀ペーストを用いて、それぞれ電気的に接続される。接
続部3b、4b上には、エポキシ樹脂8が盛られ、リー
ド線7.7の接続箇所が絶縁補強される。
The plastic film 2° can be cut using easy means such as scissors or a cutter knife because it is thin. Lead 4% 7.7 is supported by a strip-shaped insulator 7a, and each lead wire 7.7 is electrically connected to the working electrode connection portion 3b and the reference electrode connection portion 4b using solder or silver paste. connected to. Epoxy resin 8 is applied on the connecting portions 3b and 4b, and the connecting portions of the lead wires 7.7 are insulated and reinforced.

第1図(a) (b)は、第4図(aJ (b)に示す
下地電極6に固定化酵素膜9を形成し、酵素電極1とし
て完成した状態を示している。この固定化酵素膜9は、
ナフィオン層9a、酵素i9b、ポリウレタン層9cの
三層より構成されている。以下、固定化酵素膜9の形成
過程を従来の酵素電極21と比較しながら説明する。
1(a) and 1(b) show the completed enzyme electrode 1 by forming an immobilized enzyme membrane 9 on the base electrode 6 shown in FIG. 4(aJ(b)).This immobilized enzyme The membrane 9 is
It is composed of three layers: a Nafion layer 9a, an enzyme i9b, and a polyurethane layer 9c. Hereinafter, the formation process of the immobilized enzyme membrane 9 will be explained while comparing it with the conventional enzyme electrode 21.

まず、下地電極6上にナフィオン層9aを形成する。ナ
フィオン(Naf 1on)は、陽イオン交換性高分子
の一つであり、以下に示す構造を有している。
First, a Nafion layer 9a is formed on the base electrode 6. Nafion is one of the cation exchange polymers and has the structure shown below.

((CF2)y  CFz〕2 (OCF2−CF)、−0CFZCF2SO111CF
! 現在、エタノールを溶媒とするナフィオン溶液(5%)
が市販されており、このナフィオン溶液に上記下地電極
6をデイツプして、ナフィオン層9a(厚さは約1μm
)が形成される。
((CF2)y CFz]2 (OCF2-CF), -0CFZCF2SO111CF
! Currently, Nafion solution (5%) using ethanol as a solvent
is commercially available, and the base electrode 6 is dipped in this Nafion solution to form a Nafion layer 9a (thickness is approximately 1 μm).
) is formed.

これに対し従来の酵素電極21では(第7図参照)、2
%アセチルセルロース溶液(溶媒は、アセトン、シクロ
ヘキサンを40:10の比率で混合したもの)を調製し
、このアセチルセルロース溶液に下地電極をデイツプし
て、第1のアセチルセルロース層29aを形成している
On the other hand, in the conventional enzyme electrode 21 (see Fig. 7), 2
% acetylcellulose solution (the solvent is a mixture of acetone and cyclohexane at a ratio of 40:10), and the base electrode is dipped in this acetylcellulose solution to form the first acetylcellulose layer 29a. .

次に、上記ナフィオン層9a上には、酵素層9bが形成
される。酵素層9bは、グルコースオキシダーゼ溶液を
、ナフィオン層9a上に滴下して乾燥させてなるもので
ある。このグルコースオキシダーゼ溶液は、以下のA液
及びB液を混合して調製される。
Next, an enzyme layer 9b is formed on the Nafion layer 9a. The enzyme layer 9b is formed by dropping a glucose oxidase solution onto the Nafion layer 9a and drying it. This glucose oxidase solution is prepared by mixing the following solutions A and B.

A液ニゲルコースオキシダーゼ20mgを0.1モルリ
ン酸緩衝液(PH6,0)100uffiに溶解したも
の B液:0.1モルリン酸緩衝液(pH6,0)で調製さ
れた0、5%グルタルアルデヒド 100μl 酵素層の形成は、従来の酵素電極21においても、全く
同様である。なお、第1図(b)において、酵素層9b
は作用電極感応部3a上のみに形成されているが、さら
に大きく形成することもできる。
Solution A: 20 mg of nigerose oxidase dissolved in 100 uffi of 0.1 molar phosphate buffer (pH 6,0). Solution B: 100 μl of 0.5% glutaraldehyde prepared in 0.1 molar phosphate buffer (pH 6,0). The formation of the enzyme layer is exactly the same in the conventional enzyme electrode 21. In addition, in FIG. 1(b), the enzyme layer 9b
is formed only on the working electrode sensitive part 3a, but it can also be formed larger.

最後に、ポリウレタン層9cをやはりデイツプ・コーテ
ィングにより形成する。この時使用されるのは、2%の
ポリウレタン溶液であり、これはテトラバイドロフロン
にポリウレタンを?容解して調製される。
Finally, the polyurethane layer 9c is formed also by dip coating. What is used at this time is a 2% polyurethane solution, which is polyurethane in tetrabidrofluorocarbon? Prepared by dissolving.

これに対し、従来の酵素電極2■では(第7図参照)、
3%のアセチルセルロース溶液(溶媒;アセトン、エタ
ノールを40 : 10の比率で混合したもの)に下地
電極をデイツプして、第2のアセチルセルロース層29
cが形成される。
In contrast, with the conventional enzyme electrode 2■ (see Figure 7),
A second acetylcellulose layer 29 is formed by dipping the base electrode in a 3% acetylcellulose solution (solvent: a mixture of acetone and ethanol in a ratio of 40:10).
c is formed.

次に、実施例酵素電極1の特性を従来酵素電極21と比
較しながら説明するが、その前に特性測定に使用された
測定系11を、第6図を参照しながら説明する。
Next, the characteristics of the example enzyme electrode 1 will be explained while comparing them with the conventional enzyme electrode 21. Before that, the measurement system 11 used for measuring the characteristics will be explained with reference to FIG. 6.

12は、恒温槽であり、内部にpH7.0に調製された
0.1モルリン酸緩衝液13が貯溜されている。このリ
ン酸緩衝液13中には、酵素電極1(21)が浸漬され
る。また、このリン酸緩衝液13はスターラI4で撹拌
されており、15は、このスターク14の回転子である
。酵素電極1のリード4$7、7は、エレクトロンメー
タ16に接続され、所定の電圧(この測定では5.5V
)が加えられるとともに、電極出力が表示される。
Reference numeral 12 denotes a constant temperature bath, in which a 0.1 molar phosphate buffer solution 13 adjusted to pH 7.0 is stored. The enzyme electrode 1 (21) is immersed in this phosphate buffer 13. Further, this phosphate buffer solution 13 is stirred by a stirrer I4, and 15 is a rotor of this star 14. Leads 4$7 and 7 of the enzyme electrode 1 are connected to the electron meter 16 and set to a predetermined voltage (5.5V in this measurement).
) is added and the electrode output is displayed.

このリン酸緩衝液12中には、マイクロピペット(図示
せず)により、所定量のグルコース溶液が滴下される。
A predetermined amount of glucose solution is dropped into the phosphate buffer 12 using a micropipette (not shown).

グルコースは酵素電極1の固定化酵素膜9内で以下に示
す反応を生じさせる。
Glucose causes the following reaction within the immobilized enzyme membrane 9 of the enzyme electrode 1.

この生成したH2O2は、作用電極感応部3aで酸化さ
れ、その酸化電流を電極出力として検知することにより
、゛化学量論的にグルコースの濃度を知ることができる
The generated H2O2 is oxidized in the working electrode sensitive section 3a, and by detecting the oxidation current as the electrode output, the concentration of glucose can be determined stoichiometrically.

したがって、まずH.02に対する電極出力を確認する
必要がある。第5図(a)は、H z O z濃度に対
する電極出力を示しており、白丸(○)は、下地電極6
にナフィオン層9aのみを形成したものの電極出力、黒
丸(・)は、下地電極に第1のアセチルセルロース層2
9aのみを形成したものの電極出力を示している。
Therefore, first H. It is necessary to check the electrode output for 02. FIG. 5(a) shows the electrode output with respect to the H z O z concentration, and the white circles (○) indicate the base electrode 6.
The electrode output in which only the Nafion layer 9a was formed, and the black circle (·) indicates the electrode output when only the Nafion layer 9a was formed on the base electrode.
The electrode output is shown when only 9a is formed.

第5図(b)は、いくつかのグルコース濃度に対する電
極出力を示している。図中白丸(○)は、固定化酵素膜
9を完全に形成した酵素電極1の電極出力を示しており
、黒丸(・)は、やはり固定化酵素膜29を完全に形成
した従来の酵素電極21の電極出力を示している。この
図中のプロットされた点を結んで検量線とし、未知の検
体、例えば血液中のグルコース濃度を定量することがで
きるが、実施例酵素電極1の場合(○)は、従来の酵素
電極21 (・)と比較して、優れた直線性が得られて
いる。
Figure 5(b) shows the electrode output for several glucose concentrations. In the figure, the white circles (○) indicate the electrode output of the enzyme electrode 1 with the immobilized enzyme membrane 9 completely formed, and the black circles (·) indicate the electrode output of the conventional enzyme electrode with the immobilized enzyme membrane 29 completely formed. 21 electrode outputs are shown. The plotted points in this figure are connected to form a calibration curve, and the concentration of glucose in an unknown sample, such as blood, can be quantified. Excellent linearity is obtained compared to (・).

なお、この実施例では、第1の高分子層をナフィオン層
、第2の高分子層をポリウレタン層としているが、第1
の高分子層をナフィオン層、第2の高分子層をアセチル
セルロース層とすることも、第1の高分子層をアセチル
セルロース層、第2の高分子層をポリウレタン層とする
ことも可能であり、適宜設計変更可能である。
In this example, the first polymer layer is a Nafion layer and the second polymer layer is a polyurethane layer.
It is also possible to use the polymer layer as a Nafion layer and the second polymer layer as an acetyl cellulose layer, or the first polymer layer as an acetyl cellulose layer and the second polymer layer as a polyurethane layer. , the design can be changed as appropriate.

また、上記実施例では、酵素としてグルコースオキシダ
ーゼを用いているが、酵素はこれに限定されるものでは
なく、適宜変更可能である。
Furthermore, in the above examples, glucose oxidase is used as the enzyme, but the enzyme is not limited to this and can be changed as appropriate.

(へ)発明の詳細 な説明したように、第1請求項の酵素電極は、第1の高
分子層を陽イオン交換性高分子層としてなるものである
から、以下のi −v項に列挙する利点を有する。
(f) As described in detail of the invention, since the enzyme electrode of the first claim has the first polymer layer as a cation exchange polymer layer, the enzyme electrode is listed in the following items i-v. It has the advantage of

i:直線濃度範囲が広い検量線が得られる。i: A calibration curve with a wide linear concentration range can be obtained.

ii:アスコルビン酸等、検体中の干渉物質の影響受け
にくい。
ii: Not easily affected by interfering substances in the sample, such as ascorbic acid.

iii :固定化酵素膜の機械的強度が向上し、耐薬品
性にも優れ化学的に安定なものとなる。
iii: The mechanical strength of the immobilized enzyme membrane is improved, and it becomes chemically stable with excellent chemical resistance.

iv:デイツプ・コーティング法でも均一な層厚が得ら
れ、個々の酵素電極の電極出力のばらつきが小さくなる
iv: Even with the dip coating method, a uniform layer thickness can be obtained, and variations in the electrode output of individual enzyme electrodes are reduced.

V:陽イオン交換性高分子溶液はすでに市販されており
調製の手間が不要である。
V: Cation-exchangeable polymer solutions are already commercially available and do not require preparation.

また、第2請求項の酵素電極は、第2の高分子層をポリ
ウレタン層としてなるものであるから、上記111項、
iv項の利点と、以下のvi、vii項に記す利点を有
している。
Furthermore, since the enzyme electrode according to the second aspect has the second polymer layer as a polyurethane layer, the above-mentioned paragraph 111,
It has the advantages described in section iv and the advantages described in sections vi and vii below.

vi:タンパク質等、検体中の高分子が固定化酵素11
りに付着しにくい。
vi: The polymer in the sample, such as protein, is immobilized enzyme 11
It is difficult to adhere to the surface.

■i=ミニポリウレタンの調製はきわめて容易である。■i=Preparation of mini-polyurethane is extremely easy.

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

第1図(a)は、本発明の一実施例に係る酵素電極の外
観斜視図、第1図(b)は、同酵素電極の第1図(a)
中Ti線における断面図、第2図乃至第4図は、同酵素
電極の製造工程を説明する図であり、第2図(a)は、
プラスチックフィルム表面に作用電極及び対照電極を形
成した状態を示す斜視図、第2図(b)は、同プラスチ
ックフィルムの第2図(a)中■−■線における断面図
、第3図(a)は、同プラスチックフィルム表面に絶縁
性保護膜を形成した状態を示す斜視図、第3図(b)は
、同プラスチックフィルムの第3図(a)中III−I
II線における断面図、第4図(a)は、実施例酵素電
極を構成する下地電極の斜視図、第4図(b)は、同下
地電極の第4図(a)中rV−IV線における断面図、
第5図(a)は、同下地電極の過酸化水素濃度に対する
電極出力を従来と比較して示す図、第5図(b)は、実
施例酵素電極のグルコース濃度に対する電極出力をやは
り従来と比較して示す図、第6図は、実施例酵素電極の
特性測定に適用された測定系を説明する図、第7図は、
従来の酵素電極の断面図である。 2ニブラスチツクフイルム、 3:作用電極、    3a:作用電極感応部、4=対
照電極、   4a:対照電極感応部、5:絶縁性保護
膜、 9:固定化酵素膜、9a:ナフィオン層、9b;
酵素層、 9C:ポリウレタン層。
FIG. 1(a) is an external perspective view of an enzyme electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a diagram of FIG. 1(a) of the same enzyme electrode.
The cross-sectional views along the middle Ti line and FIGS. 2 to 4 are diagrams explaining the manufacturing process of the enzyme electrode, and FIG. 2(a) is
FIG. 2(b) is a perspective view showing a state in which a working electrode and a control electrode are formed on the surface of a plastic film, and a cross-sectional view of the same plastic film taken along the line ■-■ in FIG. 2(a), and FIG. 3(a) are ) is a perspective view showing a state in which an insulating protective film is formed on the surface of the same plastic film, and FIG. 3(b) is a perspective view of the plastic film shown in III-I in FIG. 3(a).
4(a) is a perspective view of the base electrode constituting the enzyme electrode of the example, and FIG. 4(b) is a cross-sectional view taken along the line II, and FIG. 4(b) is the rV-IV line in FIG. 4(a) of the same base electrode. A cross-sectional view of
FIG. 5(a) shows a comparison of the electrode output with respect to the hydrogen peroxide concentration of the base electrode compared with the conventional one, and FIG. 5(b) shows the electrode output with respect to the glucose concentration of the enzyme electrode of the example compared with the conventional one. Figure 6 is a diagram illustrating the measurement system applied to the measurement of the characteristics of the enzyme electrode of the example, and Figure 7 is a diagram for comparison.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional enzyme electrode. 2 Niblast film, 3: Working electrode, 3a: Working electrode sensitive part, 4 = Control electrode, 4a: Control electrode sensitive part, 5: Insulating protective film, 9: Immobilized enzyme membrane, 9a: Nafion layer, 9b ;
Enzyme layer, 9C: Polyurethane layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電極支持基材と、この電極支持基材上に膜形成さ
れる電極と、この電極を感応部を除いて被覆絶縁する絶
縁膜と、少なくとも前記感応部を被覆する固定化酵素膜
とを備え、この固定化酵素膜は、前記感応部に接する第
1の高分子層と、この第1の高分子層上に形成される酵
素層と、この酵素層を覆う第2の高分子層よりなる酵素
電極において、 前記第1の高分子層を陽イオン交換性高分子層としたこ
とを特徴とする酵素電極。
(1) An electrode support base material, an electrode formed on the electrode support base material, an insulating film that covers and insulates the electrode except for the sensitive part, and an immobilized enzyme film that covers at least the sensitive part. The immobilized enzyme membrane includes a first polymer layer in contact with the sensitive part, an enzyme layer formed on the first polymer layer, and a second polymer layer covering the enzyme layer. An enzyme electrode comprising: The first polymer layer is a cation exchange polymer layer.
(2)電極支持基材と、この電極支持基材上に膜形成さ
れる電極と、この電極を感応部を除いて被覆絶縁する絶
縁膜と、少なくとも前記感応部を被覆する固定化酵素膜
とを備え、この固定化酵素膜は、前記感応部に接する第
1の高分子層と、この第1の高分子層上に形成される酵
素層と、この酵素層を覆う第2の高分子層よりなる酵素
電極において、 前記第2の高分子層をポリウレタン層としたことを特徴
とする酵素電極。
(2) an electrode support base material, an electrode formed on the electrode support base material, an insulating film that covers and insulates the electrode except for the sensitive part, and an immobilized enzyme film that covers at least the sensitive part; The immobilized enzyme membrane includes a first polymer layer in contact with the sensitive part, an enzyme layer formed on the first polymer layer, and a second polymer layer covering the enzyme layer. An enzyme electrode comprising: The second polymer layer is a polyurethane layer.
JP1209046A 1989-08-11 1989-08-11 Enzyme electrode Expired - Lifetime JP2940007B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1209046A JP2940007B2 (en) 1989-08-11 1989-08-11 Enzyme electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1209046A JP2940007B2 (en) 1989-08-11 1989-08-11 Enzyme electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0372254A true JPH0372254A (en) 1991-03-27
JP2940007B2 JP2940007B2 (en) 1999-08-25

Family

ID=16566359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1209046A Expired - Lifetime JP2940007B2 (en) 1989-08-11 1989-08-11 Enzyme electrode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2940007B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5683563A (en) * 1994-12-26 1997-11-04 Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology Enzyme electrode and method of manufacturing the same
US6280587B1 (en) 1998-07-02 2001-08-28 Nec Corporation Enzyme electrode and a biosensor and a measuring apparatus therewith
EP2261647A1 (en) * 2001-05-31 2010-12-15 Instrumentation Laboratory Company Cross-linked enzyme matrix and uses thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4649767B2 (en) * 2001-05-07 2011-03-16 パナソニック株式会社 Biosensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62274254A (en) * 1986-05-23 1987-11-28 Res Dev Corp Of Japan Sensor for measuring bio-component
JPS63149554A (en) * 1986-12-12 1988-06-22 Fuji Electric Co Ltd Enzyme sensor
JPH01170848A (en) * 1987-12-25 1989-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Biosensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62274254A (en) * 1986-05-23 1987-11-28 Res Dev Corp Of Japan Sensor for measuring bio-component
JPS63149554A (en) * 1986-12-12 1988-06-22 Fuji Electric Co Ltd Enzyme sensor
JPH01170848A (en) * 1987-12-25 1989-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Biosensor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5683563A (en) * 1994-12-26 1997-11-04 Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology Enzyme electrode and method of manufacturing the same
US6280587B1 (en) 1998-07-02 2001-08-28 Nec Corporation Enzyme electrode and a biosensor and a measuring apparatus therewith
EP2261647A1 (en) * 2001-05-31 2010-12-15 Instrumentation Laboratory Company Cross-linked enzyme matrix and uses thereof
US8426192B2 (en) 2001-05-31 2013-04-23 Instrumentation Laboratory Company Composite membrane containing a cross-linked enzyme matrix for a biosensor
US9388503B2 (en) 2001-05-31 2016-07-12 Instrumentation Laboratory Company Cross-linked enzyme matrix and uses thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2940007B2 (en) 1999-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5672256A (en) Multi-electrode biosensor and system and method for manufacturing same
US4214968A (en) Ion-selective electrode
US4282079A (en) Planar glass ion-selective electrode
US5397451A (en) Current-detecting type dry-operative ion-selective electrode
EP0251915A2 (en) Enzyme sensor
US5645710A (en) Glucose sensor and assay method
JPH0658338B2 (en) Biosensor
JPS6020700B2 (en) A frame that supports a pair of electrodes
US5401377A (en) Ion-selective sensor with polymeric membrane having phospholipid dispersed therein
US5186808A (en) Film-coated sensor
JPH1026601A (en) Biosensor
JP2003533694A (en) Ion-selective solid-state polymer membrane electrode
JP3063393B2 (en) Biosensor and manufacturing method thereof
JPH0372254A (en) Enzyme electrode
US4995960A (en) Electrochemical electrodes
JP2007298325A (en) Electrode chip and manufacturing method therefor
EP0387026A2 (en) Biosensor device
JPH07311175A (en) Current detection ion selective electrode
JPS6375655A (en) Enzyme electrode apparatus
JPH04279854A (en) Platinum coated carbon fiber electrode and enzymatic film sensor using same
Borchardt et al. Disposable sodium electrodes
JP2861131B2 (en) Ion electrode
JPH05203608A (en) Biosensor
JPH0198955A (en) Enzyme electrode
JP2948423B2 (en) Ion selective electrode for potassium ion analysis