JPS58146847A - 酵素電極 - Google Patents

酵素電極

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JPS58146847A
JPS58146847A JP57029306A JP2930682A JPS58146847A JP S58146847 A JPS58146847 A JP S58146847A JP 57029306 A JP57029306 A JP 57029306A JP 2930682 A JP2930682 A JP 2930682A JP S58146847 A JPS58146847 A JP S58146847A
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electrode
enzyme
porous membrane
glucose
immobilized
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Shiro Nankai
史朗 南海
Akihiro Imai
章博 今井
Mariko Nakatsuka
中司 真理子
Takashi Iijima
孝志 飯島
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は、基質の特異的触媒作用を受ける基質に対して
電気化学的活性を有し、基質の濃度を迅速かつ簡便に測
定することが可能で、しかも繰り返し使用することので
きる酵素電極に関する。さらに詳しくは、被検液中の基
質濃度を酵素反応で生成する過酸化水素の酸化電流によ
り測定する際に、この被恢液中に含まn1電気化学的検
知を妨害する独々の妨害物質の影響を除去することので
きる酵素電極に関する。
基質濃度を、酵素反応によって生成する過酸化水素(H
2Oりのアノード酸化により測定する一例として、グル
コースの場合について以下に述べる。
(1)式に示す様に、グルコースオキシダーゼの作用に
よりグルコースが酸化さnてH2O2が生成し。
次にこのH2O2を(2)式の様に白金電極などを用い
て酸化し、この時得らnる叡化亜流値から基質であるグ
ルコースの濃度を知ることができる。
グルコースオキシダーゼ グルコース+02 −一−−−−−−→グルコノラクト
ン−1−H2O2・・・・・・(1) −・・・・・(2) このJM理を応用して繰り返し便用可能な基質濃度測定
用の酵素電極を構成するには1例えば上記例では、水浴
性であるグルコースオキシダーゼを白金電極などの集電
体上又はその近傍に固定化する必安がある。酵素の固足
化法としては、アセチルセルロースなどの有磯高分子膜
を固足化担体とする方法など、種々の方法が知られてお
り、こnらの固定化酵素膜を白金電極に重ね合わせるな
どの方法により酵素電極が構成されている。
一方、上記の様な酵素電極を用いて基質濃度を測定する
にあたっては、被検液中に含まれる妨害物質の問題があ
る。例えば、血液中のグルコースをIJ4++定する際
には、その中に含1nる尿酸、アスコルビル酸など各種
の共存物質が電極上で直接電解酸化さnる。すなわち、
先の(2)式で示したH 202の電極上での酸化の際
に、こnら共存物質が同時に酸化さnるため、得らnる
電流値に誤差を与えることになる。こnら妨害物質に対
する対策を施載1 した酵素電極の従来例としては、2つの白金アノードを
便用し、一方にのみ酵素を固定化し、両方の電流値を差
し引くことにより妨害物質の影響を補償する方法がある
(米国特許第3539455号)。
しかし、この方法は2つの電極(白金アノード)の尾・
容性をう普く釣り合わせるのが大変困難であるという欠
点(c−’1−J−する。
他力、セルロースアセテート、シリコーンゴムなどから
なる膜を白金アノードの被恢液1i1tlに配置するこ
とにより、尿ば、アスコルビン酸などの白釜物への拡散
を阻止しようとする例として、米国特許第397927
4号、第4240889号がある。この例に述べら扛て
いる方法の妨害物質に対する効果は、−ト記介1のH2
O2と妨害物質に対する選択性に依イfしており、元金
に妨害物質を阻止することは困難である。ある程度に膜
厚を大きくす扛は効果も大きくなるものと考えらするが
、逆に応答電流の低下(感度の低下)や応答速度の低下
を招くことになる。
不発明は、以上に述べた諸点について改良した責扛た特
性をMする酵素電極を提供するものである。
不発明の酵素電極は、第1の電極と第2の電極−鰐客字
の嵩挿の2つの電位から構成さ扛る。すなわち、第1の
電極は酵素反応に関連して生成されるH2O2を検知す
るためのものであシ、第2の電極は第1の電極における
H2O2の検知を妨害する物質、例えは尿嘔、アスコル
ビン酸を予め電気化学的に酸化するためのものである。
これら2つの電極は、そnぞnが多孔質膜の両面上に直
接形成さ扛る。
第1図に不発明の酵素電極について、一実施例を拡大断
面模式図°で示す。図中1は担体となる多孔質膜であり
、膜の一方の側にH2O2を検知ための第1の電極2を
形成し、他方の側には妨害物質を電解除去するための第
2の電極3を形成している。さらに酵素を多孔質膜の孔
4中および第1の電極側に一体固定化し、固定化酵素層
6を形成し、全体として薄膜状の酵素電極としている。
第1の電極および第2の電極については、多孔質膜上へ
白金などの電極材料を蒸漸、スパッタリングなどの方法
によυ形成する。また両電極の位置関係については、被
検液中の妨害物質が第1の電極で酸化さ扛るのを防止す
るために、第2の電極は第1の電極に対して被検液側に
なるように配置する。
例えば、グルコース濃度の測定においては被検液中にア
スコルビン酸が共存する場合、第2の電極電位をアスコ
ルビン酸の十分な酸化電位に設定しておくことにより、
事前に電解酸化することができる。グルコースは直接電
解を受けにくいため、第2の電極を通過して固定化酵素
層6(この場合はグルコースオキシダーゼ)に達し、酵
素反応によりH2O2を生ずる。生成したH2O2は第
1の電極上で酸化さf1最終的に被検液中のグルコース
濃度に依存した電流が得ら扛る。この様に、本発明の酵
素電極においては、電気化学的検知を妨害する物質を電
気化学的手段で除去することができ、合理的でかつその
効果は大きい。
酵素の固定化位置としては、上記からも明らかであるが
、第2の電極1IIlを除く場所、すなわち、多孔質膜
の孔中および第1の電極側に固定化するのが最も望まし
い。
本発明の酵素電極においては、多孔質膜の両面に直接2
つの電極を形成し、そnぞn独立した篭他系としている
ため1両電極が短絡しない様に構成する心安がある。こ
の点からは、第1の電極および第2の電極のうち、少な
くともいすnか一方を多孔質族の周辺部より内側に形成
するのがよい。
その−例として、円形の多孔質膜に2つの電極を形成し
た場合について第2図及び第3図に示す。
図中1は多孔質膜1.2は第1の電極、3は第2の電極
であり、この場合は第1の電極を多孔質膜の周辺部より
内側に形成している。もちろんこの例とは逆に、第2の
電極の方を多孔質膜の周辺部より内側に形成してもよい
し、あるいは両方の電極をともに周辺部よシ内側に形成
してもよい。いずnの場合も、第1の電極と第2の電極
が短絡しない様な構造とするという目的に合致するもの
である。
また、多孔質膜および膜上に形成さnた電極の形状は上
記の例に示した円形に限ら扛ることはなく、使用目的に
合った任意の形状とすることができる。さらに、多孔質
膜の周辺部とこの内側に形ソさfた電極の外周部との間
隔については、2つの電極を短絡させないという目的に
合致すればよく、特に限矩されるものではない。
3×1o8イll!/c4 のポリカーボネート多孔質
膜を用いた。この膜の片側面にスパッタリングにより表
面の抵抗が10〜20Ωの白金層を形成しこnを第2の
電極とした。次に、反対側の面については。
直径9+++aの穴を1−するマスクを1ね合わせて上
記と同様にスパッタリングにより、10〜20Ωの表面
抵抗ヲ有する白金層を形成し、こfLを第1の′電極と
した。得らnた膜を、第1の電極とする白金層について
同心円状に直径11Uに切断した。
この様にして得ら扛た膜の構造の概略は前述の第2〜3
図に示した逼りであり1両電極間の抵抗値は10MΩ以
上であった。
次に、上記の膜の第1の電極側に酵素としてグルコース
オキシダーゼの100■/−水溶液を10μ7!/ca
の割合で展開した。この操作によシ酵素液は膜の孔中に
浸透する。次にこの膜を乾燥させた後、二官能性架欄試
楽としてのグルタルアルデヒド蒸気中にて、26℃で1
時間架橋反応を行わせて固定化した。反応終了後、水で
十分に洗浄した。
この酵累電惟をAとする。
比較のため、上記と同様にして白金層を形成し、切断し
て侍らn之膜を、グルコースオキシダーゼ水浴液(10
0Ilv/ゴ)中に浸漬し、引き上げた後に乾燥させ、
次に上記同様に固足化、洗浄した。
この休にして侍ら扛た酵素′酸憾は1両゛成極面上およ
び孔中を含めて固足化グルコースオキシダーゼj曽を有
する。こjL’jzBとする。
上記の#累電惟を装着した円筒形の′It憔ホルダーの
新開と電極系について、第4図に示す。図中6は酵素電
極であり、第1の電極の白金層が電極ホルダーの内側に
なる僚に樹脂製の外とう管7で慟脂製の不休8に装着さ
nており、第1の電極の白金層は白金リード9に、第2
の゛成極の白金1曽は山雀リード10にそ扛ぞn接して
いる。また、第1の電極に対するAg /AqC1参照
極11と対極12穿篭惟ホルダ一内部に、第2の電極に
対するAq/AqC1参照極13と対極14は電極ホル
ダーの外側に配置して電極系を構成している。また電極
ホルダー内はpHs、sのリン酸緩衝液16で満たされ
ている。
上記の電極系をpH5,6のリン酸緩衝液中に浸漬し、
グルコースあるいはアスコルビン酸を添加して、その潴
度変化に伴うA、B各酵素電極についての電流変化を測
定した。グルコース濃度と第1の電極の電流増710童
との関係を第5図に示す。
図中、A、B各々について第1の電極の電位および第2
の’hmの電位をともに+〇、60 V (vs 、 
Ag/AqCβ)とした場合を実線で示し、第1の電極
の電位f +o、6o v(Vil 、 Ag/AgC
jt )とし第2の電極には全く電位を印加ぜずに回路
を切った場合を破線で示した。図より明らかなように、
不発明による酵索電惨へにおいては、第2の電極のオン
、オフにかかわらず良好な直線関係が得らnた。こnに
対しBにおいては、第2の電極をオフにした場合にはA
とほぼ同等の性能を示したが、オンの場合にはほとんど
応答が得らnなかった。こnは。
第2の電極上にもグルコースオキシダーゼが固定化さn
ているため、この場所でグルコースが反応。
消費さn%生成したH2O2も第2の電極で酸化さnる
ことによる。Aにおいては、膜の孔中および第1の電極
側に酵素を固定しているため、Bの様に応答が低下する
ことはない。
グルコースの場合と同様にして、アスコルビン酸濃度と
第1の電極の電流増力ロ童との関係を第6図に示す。夷
腺、破脚はそ扛ぞt第5図と同じ測足条件全意味する。
凶より明らかなように、第2の1を極を作動させること
により、効果的にアスコルビンばの影響を除去できるこ
とがわかる。また第2の電僅の設屋電位としては+o、
eoV (vs 。
Aq/AqC1)以上であれば十分な効果が得らnた。
実施例においては、アスコルビン酸の場合について示し
たが、こ扛以外の尿ば、グルタチオン。
ビリルビン等をはじめとする種々の還元性物質について
も、上記と同様め警好な除去効果が得らnた。
不発明の酵素電極は、2つの電極と固定化酵素層が多孔
質膜上に一体化さn、全体として薄膜状となっているた
め、実施例においてもグルコースの添710後、約5秒
で定常電流が得ら扛るなど優nた筒速応答性を下した。
葦た、以上に述べた応答諸特性については、繰り返し使
用、連続使用において−も長期にわたって安定した性能
が得らnた。
使用可能な多孔質膜としては、実施例に示したものに限
ら扛ることはなく、不発明の主旨に合致するものでろ匙
はよい。
実施例においては、酵素としてグルコースオキシター−
ゼを用いた場合について示したが、こ扛に限定さnるこ
とはない。不発明の主旨に合致するものでろt″Lば同
様に適用することができる。またこの場合、複数の酵素
反応が関与するものでめりてもよい。
第1の電極および第2の電極の材料としては。
実施例に示した白金に限足さnることはなく、不発明の
主旨に会長+るものでるnはよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発明の酵素電極の一実施例を示す断面模式図
、第2図は多孔質膜とこの膜上に形成さnた電極の位置
関係を示す平面図、第3図は同側面図、第4図は酵素電
極を装着した電極ホルダーおよび電極系を示す模式図、
第6凶はグルコースについて濃度と電流増7IIJ量の
関係を示す凶、第6図はアスコルビン販について濃度と
電流増7IO量の関係を示す凶である。 1・・・・・・多孔質膜、2・・・・・・第1の電極、
3・・・・・・第2の電極、4・・・・・・孔、6・・
・・・・固定化酵素層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 第5図 グンレコース”IL)lc’fJし7′ツメ/〃5ン第
6図 アスコルビン*>IUモ/VノI/ρ5ジー265=

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも、酵素と、多孔質膜と、過酸化水素を
    検知するための第1の電極と、第1の電極による検知を
    妨害する物質を電解除去するための第2の電極とからな
    り、前記多孔質膜の一方の側に第1の電極を、他方の側
    に第2の電極をそれぞ扛形成し、前記酵素を多孔質膜の
    孔中および第1の電極側に固足化したことを特徴とする
    酵素電極。
  2. (2)第1の電極および第2の電極のうち、少なくとも
    一方を多孔質膜の周辺部より内側に形成した特許請求の
    範囲第1項記載の酵素電極。
JP57029306A 1982-02-25 1982-02-25 酵素電極 Granted JPS58146847A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332479A (en) * 1991-05-17 1994-07-26 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Biosensor and method of quantitative analysis using the same
JPH0777511A (ja) * 1993-07-16 1995-03-20 Gold Star Co Ltd ガス測定用バイオセンサー及びその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57118152A (en) * 1981-01-14 1982-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Enzyme electrode

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57118152A (en) * 1981-01-14 1982-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Enzyme electrode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332479A (en) * 1991-05-17 1994-07-26 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Biosensor and method of quantitative analysis using the same
US5382346A (en) * 1991-05-17 1995-01-17 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Biosensor and method of quantitative analysis using the same
US5496453A (en) * 1991-05-17 1996-03-05 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Biosensor and method of quantitative analysis using the same
JPH0777511A (ja) * 1993-07-16 1995-03-20 Gold Star Co Ltd ガス測定用バイオセンサー及びその製造方法

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JPH023944B2 (ja) 1990-01-25

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