JPS58211646A - 膜状酵素電極の製造法 - Google Patents

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】 本発明は、簡単にかつ性能のすぐれた膜状の固定化酵素
電極を製造する方法に関するものである。

最近、酵素の固定化技術が進歩し、酵素の性質を維持し
たまま簡単に固定化できるようになり、食品工業や医療
分野に広く利用されている。特に基質特異性１反応特異
性が高いという酵素の性質はセ／す分野において重要で
あり、グルコースセンサをはじめとしているいろなセン
サに応用されている。

従来の固定化酵素１ｊＬｌｆｌｌは、感度を高めるため
酵素を固定化する膜全薄膜化する傾向にあり、そのため
に取り扱いが不便であった。又、性能の面においても、
膜の装着状態によりばらつきがみられた〇 本発明は、上記の欠点を克服するために、膜状電極を枠
体に装着し、たるみのない均一な電極を製造する方法に
係るもので、応答性能にすぐ庇、かつ取り扱いも簡単な
膜状の固定化酵素電極を提供すること全目的とする。

すなわち本発明は、担体膜に酵素を固定化した膜状の酵
素電極を枠体に装着し、これを前記担体膜を膨潤させる
溶媒に浸漬した後溶媒を除去することを特徴とする。

ここで、酵素を固定化する担体膜としてゆポリカーボネ
ート多孔質膜が邊しており、こｎ−１ｒ膨潤　・させる
溶媒としてはエステル類、芳香族炭化水素類、ケトン類
、エーテル類を用いることができる。

酵素を同定化したポリカーボネート多孔質膜を枠体に装
着させる時、迅速な応答を得るためには、膜？たるみな
く装着する必要があるが、薄膜のため装着が困難であり
、しかも、性能がばらつくという欠点がある。しかし、
本発明に従って溶媒に浸漬し一度膜を膨潤させた後、溶
媒を除去する方法をとれば、膜をたるみなく装着するこ
とができる。従って簡単に高性能の同定化酵素電極を製
造できるようになる。

以下、本発明の詳細について、その一実施例としてグル
コースセンサをあげ説明する。

実施例１ グルコ−７センサにおける反応を以下の（１）、Ｉ２）
弐Ｋ　示す。グルコースオキシダーゼの作用により基質
であるグルコースが酸化されてＨ２Ｏ２が生成し、次に
このＨ２Ｏ２ｆ白金電極により酸化して得られた酸化電
流値によりグルコースの濃度を検知する。

グルコース グルコース＋０２−−→グルーコノラクトン＋Ｈ２Ｏ２
（１）オキシダーゼ グルコースオキシダーゼ同定化電極の担体として、直径
１０ｍＬ　孔径２０００に、膜厚１０　μｌＬ孔密度３
　Ｘ　１０’　個／ａｆのポリカーボネート多孔質膜を
用い、この膜の片面にスパッタリング法により、厚さ数
百〜数千オングストロームの白金層を形成し電極とした
。電極にグルコースオキシダーゼ（１００ｍｇ／ｃｃ　
）　２展開し、り＃　ｌ　／ｌ／　７　／ｌ／デヒド蒸
気中で固定化した。

上記の電極の拡大断面模式図を第１図に示した１がグル
コースオキシダーゼ固定化電極で、電極内部側に白金層
２を有しており、担体膜３の孔及ヒ被検液側の膜表面に
グルコースオキシダーゼ４が固定化さｎている。

上記の電極を円筒形の電極ホルダーに装着した電極系に
ついて第２図に模式図で示した。図中１は上記の酵素電
極であり、白金層２がホルダーの内側になるように外と
う管５で本体６に装着さｎている。白金層２は白金リー
ド７に接していて、グルコースオキシダーゼ固定化電極
に対するムｇ／ムｇｃ１参照極８と対極９を電極ホルダ
ー内部に配して電極系全構成している。又、電極ホルダ
ー内は電解液１０で満たされている 上記のグルコースセンサで溶液中のグルコース濃度を測
定する場合、迅速な応答を得るには、ホルダーに装着さ
ｆした電極がたるんでいない事が必要である。たるみが
あると、その部分でＨ２Ｏ２の拡散に時間がかかり応答
速度が遅くなる。そこでホルダーに装着した電極をアセ
トンに浸漬して風乾したところ、電極は一度膨潤した後
、たるみがなくなった。

性能を比較するため、アセトンで処理した電極ムと処理
していない電ｇｉＡＢ　ｉ　ＰＨ５，６の緩衝液中に浸
漬し、そｎぞｆＬ　＋　０．６　Ｖ　ｖｓＡｆ／Ａｇｃ
ｌ　Ｋ設定し、グルコースの１０　モル／Ｅ水溶液を３
０μｌ添加して、感度と応答速度を比較した。第３肉は
横軸にグルコースを添加してからの時間（ｓｅｃ）を表
し、縦軸にグルコースに対する電流増加（μ人）を表し
ている。人はわずか６秒で定常値に達し、電流増加（感
度）においてもＢに比べて良好であった。応答速度が約
２倍も速くなったのは、電極面がアセトン蒸気によりた
るみがなくなり反応がスムーズにおこなわれるようにな
ったためと考えられる。アセトンに浸漬するかわりに、
アセトン蒸気に電極を接触させてもたるみがなくなり性
能も向上した。アセトンのかわりにメチルエチルケトン
を用いて同様な実験を行なったところ、処理した方が応
答速度や感度も良好であった。

実施例２ 実施例１と同じ電極を用い、アセトンやメチルエチルケ
ントのかわりに、ベンゼンに浸漬後減圧乾燥をおこなっ
た。ベンゼンが蒸発した後−電極はたるみがなくなり、
実施例１と同様に比較実験を行なったところ、応答速度
の点でも感度の点でも未処理の電極より良くなった。ベ
ンゼンのかわりにトルエンやエチルエーテルを用いても
同様の結果が得られた。

実施例３ 実施例１と同じ電極を用い、上記の溶媒のかわりに酢酸
に浸漬抜水に溶解して除去させたところ、上記と同様に
電極のたるみがなくなり性能が改善された。酢酸のかわ
りに酢酸メチルでも同様の結果が得られた。

実施例４ グルコースセンサで血中や尿中のグルコース濃度全測定
する際、被検物中に含まれ白金電極−Ｆで直接電気化学
的に酸化される尿酸やアスコルビン酸が妨害物質となる
。これらの妨害物質を除去するために、同定化酵素電極
の被検液側に白金層を有する多孔質性の膜を装着して、
電解除去する方法がある。この場合薄膜電極を２枚重ね
て装着する必要があり、ホルダーの本体と薄膜電極との
間又は２枚の薄膜電極の間にたるみが生じゃすら。

そのため、妨害物質は除去できるが応答速度が遅くなる
という欠点が生じる。そこで、グルコースオキシダーゼ
同定化電極と妨害物質除去のための電極を重ねてホルダ
ーに装着した後、アセトン処理を行なっ７′ｉ：ｏアセ
トンが蒸発後、２枚の電極はたるみがなくなった。

第４図に電極ホルダーに装着した電極の拡大断た。白金
層２．固定化グルコースセンダーゼ４に有するグルコー
スオキシダーゼ固定化電極１の被検液側に白金層１２を
有するポリカーボネート多孔質膜からなる妨害物質除去
のための電極１１を装着している。上記の酵素電極１３
と外とう管６によって本体６に装着し、白金層２は白金
リード７に、白金層１２は白金リード１４にそれぞれ接
している。グルコースオキシダーゼ固定化電極に対する
ムｇ／ムｇＣ１参照極８と対極９全電極ホルダ一内部に
、妨害物質除去のための電極に対するムｇ／ムｇＣ１参
照極１５と対極１６は電極ホルダーの外側に配してｉｔ
電極系構成している。又電極ホルダー内は電解液１０で
満ださｒしている。

上記の電極をアセトンに浸漬した後乾燥したものと、ア
セトン処理全しない電極とを実施例１と同様にＰＨ５，
６の緩衝液中に浸漬し、グルコースを添加して性能を比
較した。アセトン処理をした電極は２枚の薄膜電極がた
るみなく装着されているため、応答速度がアセトン処理
をしでいない電極の約２倍も速く、はとんど１枚の薄膜
電極の応答速度とかわらなかった。アセトン処理により
、妨害物質も簡単に除去でき応答速度のすぐれたグルコ
ースセンサの製造が可能になった。

以上のように、本発明によ几ば、酵素電極の応答速度や
感度を非常に良くすることができる。実施例ではグルコ
ースセンサについて述べたが、これに限らず、固定化酵
素電極を利用した他のセ／すにも応用できる。又担体膜
としてポリカーボネート多孔質膜に限定して効果を述べ
たが、他の材質の担体膜についても応用できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例であるグルコースセンサの酵
素電極拡大断面模式図、第２図はグルコースセンサの′
＠Ｉ極系を示す模式図、第３図はグルコースに対するダ
ルコースセ／すの応答を示す図、第４図に妨害物質除去
のための電極を有するグルコースセ／すの酵素電極拡大
断面模式図、第６図は第４図のグルコースセンサの電極
系を示す模式１・・・・・・グルコースオキシダーゼ固
定化電極、２・・・・・・白金層、３・・・・・・担体
膜、４・・・・・・固定化グルコースオキシダーゼ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名６１
１図 第３図 刀し゛（トで１１蜆　Ｃ４ｅＣ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酵素を固定化した膜を枠体に装着し、溶媒により
   膨潤させた後、前記溶媒を除去することを特徴とする膜
   状酵素′ｒＩＬ極の製造法０（２）酵素を固定化する担
   体膜がポリカーボネート多孔質膜であり、前記溶媒がエ
   ステル類、芳香族　炭化水素類、ケトン類またはエーテ
   ル類である特許請求の範囲第１項記載の膜状酵素電極の
   製造法。