JPH0572171A

JPH0572171A - 酵素電極

Info

Publication number: JPH0572171A
Application number: JP3233184A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takizawa; 耕一滝沢; Satoshi Nakajima; 聡中嶋; Masato Arai; 真人荒井; Hideki Endo; 英樹遠藤
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】専用の製造装置が不要であり、電極特性のバ
ラツキが少なく、応答速度が速く、測定精度の高い、か
つ安価な酵素電極を提供する。【構成】絶縁性電極支持基板１の上面に作用電極２１
の感応部２１ａを形成し、他の面に作用電極２１のリー
ド部２１ｂを形成し、感応部２１ａとリード部２１ｂを
スルーホール２１ｓで接続し、作用電極２１、参照電極
２２上に固定化酵素膜３を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、酵素電極であって、
更に詳しく言えば、簡単且つ製造容易な構造で、応答速
度の速いプレーナ型酵素電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、図９、図１０に示すようなプレー
ナ型酵素電極が提案されている。この酵素電極は、絶縁
性電極支持基板１’とこの絶縁性電極支持基板１’上に
形成された下地電極（作用電極２１’と参照電極２２’
とから成る）２’と、この下地電極２’を含む絶縁性電
極支持基板１’上に形成される絶縁性保護膜（感光性樹
脂）６と、この絶縁性保護膜６上に形成される固定化酵
素膜（電極側の第１の高分子膜３１’と中間層である固
定化酵素層３２’と表面側の第２の高分子膜３３’の三
層構造）３’とから構成されている。

【０００３】上記図９、図１０に示した近年提案されて
いるプレーナ型酵素電極では、絶縁性電極支持基板１’
と固定化酵素膜（電極側の第１の高分子膜３１’）３’
との間に絶縁性保護膜（感光性樹脂膜）６が介在してあ
る。この絶縁性保護膜（感光性樹脂膜）６は、絶縁性電
極支持基板１’上に、感光性樹脂を塗布し、フォトマス
クをかけて露光し、現像、リンスすることにより、絶縁
性電極支持基板１’の接続部２１’ｃ、２２’ｃ及び作
用電極２１’の感応部２１’ａと参照電極２２の感応部
２２’ａを除いて形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７は、作用電極の感
応部と参照電極の感応部の面積比の応答速度に対する影
響を示す説明図である。図示例では、作用電極の感応部
を「１」としたときの参照電極の感応部の面積比を横軸
にとり、応答速度を縦軸にとっている。この説明図よ
り、作用電極の感応部と参照電極の感応部の面積比が
１：１の時は、応答速度が遅く（約４０秒と遅く）、作
用電極の感応部の面積が「１」に対し参照電極の感応部
の面積が「２」以上である時、応答速度が速い（約２０
秒と速い）ことが明らかとなっている。従って、迅速な
応答速度を得るためには、作用電極感応部の面積に対し
参照電極感応部の面積比を「２」以上とする必要があ
る。

【０００５】しかしながら、上記した従来のプレーナ型
酵素電極では、製造工程にフォトリソグラフィー技術を
用いているため、以下に列記する問題点を有している。微細な感応部を定めるにはフォトリソグラフィーが最
適であるが、このフォトリソグラフィーの工程が非常に
煩雑で時間を要する。また、専用の製造装置が必要とな
るばかりでなく、フォトリソグラフィー工程が歩留まり
劣化の一因をなし、コストダウンの大きな妨げとなる。作用電極感応部面積の僅かな差異が電極出力に影響を
与える。また、リンスの不徹底による作用電極感応部面
への各種物質付着により、電極出力の低下や電極間の特
性のバラツキを増大させ、測定精度に悪影響を及ぼす。

【０００６】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、専用の製造装置が不要であり、電極特
性のバラツキが少なく、応答速度が速く、測定精度の高
い、且つ安価な酵素電極を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、この発明の酵素電極は、絶縁性電極支持基
板と、この絶縁性電極支持基板上に形成された感応部と
リード部を持つ作用電極を含み、少なくとも２つ以上の
膜状の電極と、この電極に対して接続部を除いて直接一
体に被覆形成された固定化酵素膜とからなるものにおい
て、少なくとも作用電極の感応部とリード部分の一部ま
たは全部が反対面に形成され、感応部とリード部は、一
個または複数個のスルーホールを通して導通が保たれる
ようにしている。

【０００８】これにより、フォトリソグラフィー工程が
省略できる。すなわち、感応部に続くリード部が感応部
の裏面にあるためにフォトリソグラフィー工程を用いて
感応部を形成した場合と同様に面積精度を得ることがで
きる。また、作用電極感応部面への各種物質の付着もな
くなる。

【０００９】

【実施例】以下、実施例により、この発明をさらに詳細
に説明する。図１、図２は、この発明の一実施例を示す
酵素電極の斜視図、及び断面図である。この実施例酵素
電極は、血液中のグルコース測定用のものであり、絶縁
性電極支持基板１と、この絶縁性電極支持基板１上に形
成された下地電極２と、接続部２１ｃ、２２ｃを除いて
直接一体に被覆形成された固定化酵素膜３とから構成さ
れている、これが保持部材４に保持されて使用される。

【００１０】図８の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施例酵素
電極の製造工程を示す説明図である。図において、スル
ーホールを持つ絶縁性電極支持基板１は、例えば５０ｍ
ｍ×５０ｍｍ、厚さ１００μのポリイミドフィルムが用
いられる。そして、このプラスチックフィルム等の絶縁
性電極支持板１上に、作用電極２１と参照電極２２の感
応部２１ａ、２２ａと接続部２１ｃ、２２ｃがスルーホ
ール２１ｓ、２２ｓを含んで形成され、続いて、絶縁性
電極支持板１の反対面に作用電極２１と参照電極２２の
リード部２１ｂ、２２ｂが形成され、スルーホール２１
ｓ、２２ｓによりそれぞれ感応部２１ａ、２２ａと接続
部２１ｃ、２２ｃに導通されている。この作用電極２１
と参照電極２２とで一対の下地電極２が形成される。

【００１１】この下地電極２は、スパッタリング、真空
蒸着、イオンプレーティング等の手段を用いて、白金
（Ｐｔ）を帯状に膜形成する。実施例では、下地電極２
は、２ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ１５００Åの膜形成が行わ
れている。この下地電極２の電極材料としては、白金に
限定されるものではなく、形成手段もメッキや箔の粘着
等で実施してもよい〔図８の（ａ）参照〕。

【００１２】更に、絶縁性電極支持基板１上には、接続
部２１ｃ、２２ｃを除いて固定化酵素膜３が形成され
る。この固定化酵素膜３は、電極側の第１の高分子膜３
１と、中間層である固定化酵素層３２と、表面側の第２
の高分子膜３３を積層した三層構造である〔図８の(ｂ)
(ｃ)参照〕。実施例では、第１の高分子膜３１及び第２
の高分子膜３３には、ナフィオンを採用している。ナフ
ィオン(Nafion)は、アメリカ・デュポン社の商品名で、
陽イオン交換性の高分子Poylperfluorosulfuricacidで
ある。このナフィオンは、５％溶液（溶媒は低級アルコ
ール）が市販されており、膜形成は容易である。

【００１３】本実施例では、ディップコーティングによ
り膜形成している。この際、図８の（ｂ）のように、絶
縁性電極支持基板１を半分に切断してディップコーティ
ングする。また、固定化酵素層３２は酵素液よりディッ
プコーティングして膜形成される。酵素液は、０．１モ
ルのリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に、酵素グルコースオ
キシダーゼ（ＧＯＤ）１０％、牛血清アルブミン７．５
％及びグルタルアルデヒド０．５％の濃度になるように
調整して実施される。酵素膜３装着後、１個の酵素電極
に切り取って使用する〔図１参照〕。

【００１４】次に、作用電極２１と参照電極２２の配置
パターン例を図３に示す。作用電極２１のリード部２１
ｂがスルーホール２１ｓを通して感応部２１ａと接続部
２１ｃの導通を保ちながら、絶縁性電極支持基板１の反
対面に形成されている。参照電極２２は、感応部２２
ａ、リード部２２ｂ、接続部２２ｃともすべてが作用電
極２１の感応部２１ａと同一面上に形成される。つま
り、作用電極２１、参照電極２２ともに感応部２１ａ、
２２ａと、接続部２１ｃ、２２ｃは同一面上にある。

【００１５】図４は、作用電極２１と参照電極２２の他
の配置パターン例を示している。作用電極２１、参照電
極２２ともに、スルーホール２１ｓ、２２ｓを通して感
応部２１ａ、２２ａとリード部２１ｂ、２２ｂの導通を
保ちながら、感応部２１ａ、２２ａ以外は絶縁性電極支
持基板１の反対面に形成されている。図５は、作用電極
２１と参照電極２２のさらに他の配置パターン例を示し
ている。作用電極２１は、スルーホール２１ｓを通して
感応部２１ａとリード部２１ｂの導通を保ちながら、感
応部２１ａ以外は絶縁性電極支持基板１の反対側にあ
る。参照電極２２は、すべて作用電極２１の感応部２１
ａと同一面上に形成されている。したがって、作用電極
２１の接続部２１ｃと参照電極２２の接続部２２ｃは互
いに反対面に形成されている。

【００１６】図６は、作用電極２１と参照電極２２のさ
らに他の配置パターン例を示している。作用電極２１、
参照電極２２ともに、リード部２１ｂ、２２ｂがスルホ
ール２１ｓ、２２ｓを通して感応部２１ａ、２２ａと接
続部２１ｃ、２２ｃの導通を保ちながら絶縁性電極支持
基板１の反対面に形成されている。また、この例では、
スルーホール２１ｓ、２２ｓが複数個形成されている。

【００１７】なお、図３ないし図６に示した例でも、参
照電極２２の感応部２２ａの面積は作用電極２１のそれ
に対し、２倍以上としている。これにより、極めて迅速
な応答速度が得られる。

【００１８】

【発明の効果】この発明によれば、絶縁性電極支持基板
と、この絶縁性電極支持基板上に形成された少なくとも
２つ以上の膜状の電極の、少なくとも作用電極の感応部
とリード部分の一部または全部が反対面に形成され、感
応部とリード部はスルーホールを通して導通が保たれて
いるので、従って、この構成の酵素電極ではフォトリソ
グラフィー工程が省略できる。このため、製造時間の短
縮は勿論、専用の製造装置が不要であり、大幅なコスト
ダウンを実現できる。

【００１９】また、作用電極感応部面への各種物質の付
着がなく、電極出力の低下や電極間の特性のパラツキが
なくなり、測定精度が向上する。更に、作用電極感応部
面と酵素層がより密着するため、迅速な応答速度が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す酵素電極の斜視図で
ある。

【図２】同実施例酵素電極の断面図である。

【図３】同実施例酵素電極の作用電極と参照電極の配置
パターン例を示す図である。

【図４】同実施例酵素電極の作用電極と参照電極の他の
配置パターン例を示す図である。

【図５】同実施例酵素電極の作用電極と参照電極のさら
に他の配置パターン例を示す図である。

【図６】同実施例酵素電極の作用電極と参照電極のさら
に他の配置パターン例を示す図である。

【図７】作用電極の感応部と参照電極の感応部の面積比
の応答速度に対する影響を示す説明図である。

【図８】図１に示す酵素電極の製造方法を説明するため
の図である。

【図９】従来の酵素電極の斜視図である。

【図１０】同従来の酵素電極の断面図である。

【符号の説明】

１絶縁性電極支持基板２下地電極３固定化酵素膜２１作用電極２２参照電極２１ａ作用電極の感応部２１ｂ作用電極のリード部２１ｃ作用電極の接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒井真人京都市下京区中堂寺南町17番地サイエンスセンタービル株式会社オムロンライフサイエンス研究所内 (72)発明者遠藤英樹京都市下京区中堂寺南町17番地サイエンスセンタービル株式会社オムロンライフサイエンス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性電極支持基板と、この絶縁性電極支
持基板上に形成された感応部とリード部を持つ作用電極
を含み、少なくとも２つ以上の膜状の電極と、この電極
に対して接続部を除いて直接一体に被覆形成された固定
化酵素膜とからなる酵素電極において、少なくとも作用電極の感応部とリード部分の一部または
全部が反対面に形成され、感応部とリード部は、一個ま
たは複数個のスルーホールを通して導通が保たれている
ことを特徴とする酵素電極。
【請求項２】作用電極の感応部の面積に対し、参照電極
の面積を２倍以上に設定し、感応部と接続部を露出させ
た形で保持部材に封入したことを特徴とする請求項１記
載の酵素電極。