JPS6017345A - Electrode sensor - Google Patents

Electrode sensor

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Publication number
JPS6017345A
JPS6017345A JP59090835A JP9083584A JPS6017345A JP S6017345 A JPS6017345 A JP S6017345A JP 59090835 A JP59090835 A JP 59090835A JP 9083584 A JP9083584 A JP 9083584A JP S6017345 A JPS6017345 A JP S6017345A
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JP
Japan
Prior art keywords
enzyme
glucose
sensor according
electrode
sensor
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.)
Pending
Application number
JP59090835A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ア−ビング・ジヨン・ヒギンス
ヒユ−・アレン・オリバ−・ヒル
エリオツト・ベルヌ・プロトキン
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.)
Genetics International Inc
Original Assignee
Genetics International Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Genetics International Inc filed Critical Genetics International Inc
Publication of JPS6017345A publication Critical patent/JPS6017345A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体混合物中の1種または2種以上の選定され
た成分の存在を検出し、その分υを測定し、その含有量
を監視するが、または該成分の存在を検出し、その分量
を測定するための装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention detects the presence of one or more selected components in a liquid mixture, measures υ thereof, monitors its content, or detects the presence of one or more selected components in a liquid mixture. It relates to a device for detecting the presence and measuring its quantity.

本発明は化学工業、特に複雑な混合物に′ifi遇する
場合(例えば食品化学または生化学技術)に用いられる
が、特に生物学の研究および制御技術において特に価値
がある。更に特に動物または人間の医薬、特に体液中の
成分を生体内で測定または監視するのに役立つ。
The invention is of particular value in the chemical industry, especially where complex mixtures are encountered (eg food chemistry or biochemical technology), but in particular in biological research and control technology. Furthermore, it is particularly useful for measuring or monitoring components in animal or human medicine, especially body fluids, in vivo.

便宜上、本発明を、特に生体内における一つの測定に関
して、特定な基準で使用し得るが、一時的または永久的
注入に役立つ装置の使用により糖尿病患者のグルコース
を測定することにつき記載する。生物流体内の成分のセ
ンサを提供することが本発明の一つの目的であるが、他
の広い目的も含まれる。
For convenience, the invention will be described for measuring glucose in diabetic patients by use of a device that lends itself to temporary or permanent infusion, although it may be used on a specific basis, particularly with respect to one measurement in vivo. Although it is one object of the present invention to provide a sensor for components in biological fluids, other broader objects are also included.

生体内グルコースセンサは既に提案されている一つノ提
案は触媒白金電極におけるグルコースの直接酸化にgづ
〈()iormone and MetabolicR
esearch、 Supplement 5erie
s A R,pp 10−12(1979))が、特異
なものでなく、妨害物質により容易に被毒する欠点を有
する。グルコースに対し更に特定されない操作に対する
提案は、師禦電極にグルコースオキシダーゼを使用する
ことを含む(、AdV、 EXp、 IKeci、 B
iol、 50 pp 1.89〜107(1,974
3)が、高い夛ルコース濃度に著しい応答を示さない。
In vivo glucose sensors have already been proposed. One proposal is based on the direct oxidation of glucose at a catalytic platinum electrode.
esearch, Supplement 5erie
s AR, pp 10-12 (1979)) is not unique and has the disadvantage of being easily poisoned by interfering substances. Suggestions for more unspecific manipulations of glucose include the use of glucose oxidase at the electrode (AdV, EXp, IKeci, B.
iol, 50 pp 1.89-107 (1,974
3) does not show a significant response to high glucose concentrations.

グルコースオキシダーゼを使用する他のシステムが提案
されたが、生体内方法(例えばJ、 5o11d−Ph
ase B土00h6m、 4 pp258〜262(
1,979) )で十分研究されていない。
Other systems using glucose oxidase have been proposed, but in vivo methods (e.g. J, 5o11d-Ph
ase B soil 00h6m, 4 pp258-262 (
1,979)) and has not been sufficiently studied.

本出願人のヨーロッパ特許出願82805597号明細
書には、導電性材料から成り、少なくとも外表面に酵素
と、酵素が接触的に活性である場合に電子を電極に搬送
するメゾイエイタ化合物を組合せて有するセンサ電極が
記載され、請求されている。
European Patent Application No. 82805597 of the applicant describes a sensor comprising an electrically conductive material and having on at least its outer surface an enzyme in combination and a mesoieter compound which transports electrons to an electrode when the enzyme is catalytically active. Electrodes are described and claimed.

かかる電極の目的は、上記酵素により触媒された反応を
行なうことができる1種または2種以上の選定きれた成
分の存在を検出し、その量を評価することおよび/また
は監視することにある。電極の構造、メゾイエイタおよ
び使用の例が該B −ロツパ特許出願に記載されている
The purpose of such electrodes is to detect the presence, evaluate and/or monitor the amount of one or more selected components capable of carrying out the enzyme-catalyzed reaction. Examples of electrode structures, mesoiators and uses are described in the B-Rotspa patent application.

本発明はヨーロッパ特許出願に例示された特別の1種の
メゾイエイタ化合物が広範囲の酵素に対するメゾイエイ
タとして一般的効用を有する。
The present invention shows that one particular mesoieter compound exemplified in the European patent application has general utility as a mesoieter for a wide range of enzymes.

本発明者等はBioteahnology Lette
rs 8 pp 187〜192 (1981)に記載
されている如く、酵素の作甫している間酵素から生ずる
電子を直接電極に搬送するため溶液中でメゾイエイタを
使用する酵素触媒反応の研究を試験管内で実施した。
The inventors of the present invention
RS 8 pp 187-192 (1981), in vitro studies of enzyme catalyzed reactions using mesoieters in solution to transport electrons generated from the enzyme directly to the electrode during enzyme production. It was carried out in

酵素触媒電極システムに対し満足すべきメゾイエイタを
見出すため多数の試みが企てられた。かかる試みが開示
されている文献を数例挙げると一1米国特許第8,88
8.038号、同第4.224.125号、同第4 、
144 、1.48号および同第4.888.1.66
号がある。
Numerous attempts have been undertaken to find a satisfactory mesoieter for enzyme catalyzed electrode systems. Some of the documents disclosing such an attempt are: 11 U.S. Patent No. 8,88;
No. 8.038, No. 4.224.125, No. 4,
144, No. 1.48 and No. 4.888.1.66
There is a number.

組織の潅流の悪さか嵯する°酸素張力レベルの低下は、
糖尿病患者の皮下組織から取った血液中のグルコースを
検出するだめの特別の問題である。
Decreased oxygen tension levels are associated with poor tissue perfusion.
This is a particular problem in detecting glucose in blood taken from the subcutaneous tissue of diabetic patients.

電子搬送のメゾイエイタとして酸素に依存しない、グル
コースオキシダーゼに基づく、他の電流滴定検出方法を
見出ずことが特に望ましい。前述のグルコースオキシダ
ーゼの電子受容体にはへキサシアノフエレート(Ill
)(2)および一定の範囲の有機染料(8)が含まれ、
前者は電極で容易に閉じ込められず、後者は分光光度計
の測定において広範囲に使用されているが、電気化学的
に用いるには、容易な自動酸化、還元された形態での不
安定およびpH依存酸化還元電位を含む多くの欠点を有
する。
It would be particularly desirable to find other amperometric detection methods based on glucose oxidase that do not rely on oxygen as the mesoiator of electron transport. The electron acceptor of glucose oxidase mentioned above is hexacyanoferate (Ill
) (2) and a range of organic dyes (8);
The former are not easily confined with electrodes, and the latter are used extensively in spectrophotometric measurements, but for electrochemical use they require facile autoxidation, instability in the reduced form and pH dependence. It has many drawbacks including redox potential.

更に一般的に、定量電気化学分析の特に強い要求を満足
するメゾイエイタを見出すことが望ましい。
More generally, it is desirable to find mesoieters that meet the particularly strong demands of quantitative electrochemical analysis.

本発明者等は、一群のメゾイエイタ化合物が電極検知シ
ステムにおいて酵素−触媒反応を媒介するため極めて有
用な性質を有することを見出した。
The inventors have discovered that a group of mesoieta compounds have extremely useful properties for mediating enzyme-catalyzed reactions in electrode sensing systems.

特に本発明は、少なくとも2個の有機環から構成、され
、これらの夫々が、共役関係にある少なくとも2@の二
重結合を有する有機金属化合物を電極センサメゾイエイ
タとして用いることを特徴とし;金属原子がかかる有機
環と接触して電子共有状態にある。これ等のメゾイエイ
タは相互に絶縁された2個の導体を有する電極センサシ
ステムに極めて有用であり、かかる導体の夫々は導電面
を介して、検知されるべき選定された化合物を含む混合
物と接触する。選定された化合物?7′41度の代表的
な反応速度で、反応に触媒作用を及ぼすすごとのできる
酵素は上記混合物と接触し、メゾイエイタ化合物が酵素
と導体の−の導電面との間において、酵素触媒反応速度
の代表的な速度で電子を移動させる。
In particular, the present invention is characterized in that an organometallic compound composed of at least two organic rings, each of which has at least 2 double bonds in a conjugated relationship, is used as an electrode sensor mesoieter; The metal atom is in an electron-sharing state in contact with such an organic ring. These mesoiators are extremely useful in electrode sensor systems having two mutually insulated conductors, each of which is in contact via a conductive surface with a mixture containing the selected compound to be detected. . Selected compound? At a typical reaction rate of 7'41 degrees, the enzyme capable of catalyzing the reaction is contacted with the mixture, and the mesoieta compound between the enzyme and the conductive surface of the conductor increases the rate of the enzyme-catalyzed reaction. Move electrons at a typical speed of

本発明においては、メゾイエイタは主としてフェロセン
タイブの化合物であるが、メゾイエイタとしてルテノセ
ンタイブの化合物も含まれ、特に不溶性のものであり、
酵素は無酸素特異フラ゛ビン蛋白質酵素またはキノプロ
ティンである。グルコースオキシダーゼおよびグルコー
スデヒドロゲナーゼは特に好適な酵素である0 グルコースオキシダーゼ(酵素分類E O1,1゜8.
4のB−D−グルコース:酸素酸化還元酵素)は良く知
られたタイプの酵素である。細菌性のグルコースデヒド
ロゲナーゼが最近発見され、これは多環式キノンの補欠
分子族(PQQ)を有するキノプロティン(quino
protein )であると考えられる(デユーイン氏
等著のTlB5. (1981年lO月)278〜28
0オよヒArch、 Microbiol (1982
’)181、27〜81参照)。
In the present invention, mezoieta is mainly a compound of ferrocentib, but mesoieta also includes a compound of lutenocentib, which is particularly insoluble,
The enzyme is anoxic specific flavoprotein enzyme or chinoprotein. Glucose oxidase and glucose dehydrogenase are particularly suitable enzymes.
4 BD-glucose:oxygen oxidoreductase) is a well-known type of enzyme. Bacterial glucose dehydrogenase has recently been discovered and is a quinoprotein with a polycyclic quinone prosthetic group (PQQ).
(TlB5. (Mon. 1981) 278-28)
Arch, Microbiol (1982
') 181, 27-81).

本発明におけるかかる細菌性のグルコースデヒドロゲナ
ーゼ(bacterial glucose dehy
drogenase)の使用は、グルコースオキシダー
ゼの使用に優る若干の利点を有する。主な利点は、この
グルコースデヒドロゲナーゼにより酸素−非感応性グル
コースセンサを得ることができることである。この理由
は、酵素が電子受容体として酸素を用いないからである
。適当な酵素を(以下詳細に述べるように)従来のクロ
マトグラフィーの技術により、または微生物範囲からの
二相水性分配法により精2“。
Such bacterial glucose dehydrogenase (bacterial glucose dehydrogenase) in the present invention
The use of drogenase) has some advantages over the use of glucose oxidase. The main advantage is that oxygen-insensitive glucose sensors can be obtained with this glucose dehydrogenase. The reason for this is that enzymes do not use oxygen as an electron acceptor. The appropriate enzymes are purified by conventional chromatographic techniques (as described in detail below) or by two-phase aqueous partitioning methods from a microbial range.

製することができる。好適な微生物はアシネトバクタ−
属カルコアセティクスであるが、梱々のグルコノバクタ
−属種(例えば、グルコノバタターオキシダーゼ)また
はプソイドモナス属rす+ (例えば、緑膿菌、螢光菌
)も使用することができる。
can be manufactured. A suitable microorganism is Acinetobacter.
Although the genus Calcoaceticus may also be used, any number of Gluconobacter species (eg, Gluconobacter oxidase) or Pseudomonas species (eg, Pseudomonas aeruginosa, Fluorescence) can also be used.

上述のように、特に好適な形態のメゾイエイタ化合物は
フェロセンまたはフェロセン誘導体である。
As mentioned above, a particularly preferred form of mesoieta compound is ferrocene or ferrocene derivatives.

フェロセンは、その基礎構造として2個のペンタジエチ
ル環の間に供与結合により”はさまれて維持された鉄原
子を有する。これはpHに無関係な可逆的−電子供与体
として作用する電気活性有機金属化合物である。酸化還
元電位、水溶性、およびグルコースオキシダーゼまたは
細菌性のグルコースデヒドロゲナーゼへの結合定数が異
なる411(々の誘導体(例えば、環構造に種々の置換
基を有するもの、あるいは重合体形態のもの)が入手可
能である。
Ferrocene has as its basic structure an iron atom held "sandwiched" between two pentadiethyl rings by a dative bond. It is a pH-independent, reversible electroactive organic compound that acts as an electron donor. 411 (metallic compounds) with different redox potentials, water solubility, and binding constants to glucose oxidase or bacterial glucose dehydrogenase (e.g., derivatives with various substituents in the ring structure, or polymeric forms). ) are available.

例えば、母体化合物の還元電位はNHKに対し+ 42
2 mVである。環状梁に官能基を導入することにより
、E’を+800−+650 mV(7)間0 で変動させることができる。更に、カルボギシル貯換フ
ェロ七ンの水溶性は母体化合物の水溶性よ・り大である
。詳細はACSシンポジュームシリーズ、88、l 5
4j(ウワナ・ティー、、1977)に記載されている
For example, the reduction potential of the parent compound is +42 with respect to NHK.
2 mV. By introducing a functional group into the annular beam, E' can be varied between +800 and +650 mV (7). Furthermore, the water solubility of carbogylic storage ferro7ine is greater than that of the parent compound. For details, see ACS Symposium Series, 88, l 5.
4j (Uwana T., 1977).

この形の特定なメゾイエイタ化合物の中にはフXOセン
自体、1.11−フェロセンジカルボン酸、ジメチルフ
ェロセンおよび例えば約16000の平均分子量を有す
るポリビニルフェロセンがある。
Among the particular mesoieta compounds of this type are fuxocene itself, 1,11-ferrocenedicarboxylic acid, dimethylferrocene and polyvinylferrocene, for example having an average molecular weight of about 16,000.

メゾイエイタに課せられた要求は特に緊急なものがある
。メゾイエイタは酵素と導電性電極との間に電子を、潜
在的に相いれない反応を煎意味にするに十分高い速度で
容易に搬送するのが好ましい。従って応答速度は迅速で
ある。ざらに、応答はできるだけ大きい領域に亘り濃度
の読みの正確さを増すべきである。メゾイエイタは′間
予の搬送を達成するのに十分な濃度で’I!j極表面で
濃厚であるべきである。メゾイエイタが電極および/ま
たは酵素に共有結合する場合には、この結合は媒介作用
を干渉すべきではない。従ってメゾイエイタは大部分の
用途において比較的非不溶性であるべきである。メゾイ
エイタは酸素の如き妨害物質またはpHに対して安定で
あり応答すべき′ではない。
The demands placed on mesoieta are particularly urgent. Preferably, the mesoiator readily transports electrons between the enzyme and the conductive electrode at a rate high enough to eliminate potentially incompatible reactions. Therefore, the response speed is quick. In general, the response should increase the accuracy of the concentration reading over as large an area as possible. The mesoieta is 'I!' in sufficient concentration to achieve intermittent transport. j Should be concentrated at the extreme surface. If the mesoieter is covalently bonded to the electrode and/or the enzyme, this bond should not interfere with the mediating action. Therefore, mesoieta should be relatively insoluble for most applications. Mesoieters are stable and non-responsive to interfering substances such as oxygen or pH.

然し最も重要なことは、電子の搬送速度が、酵素触媒反
応の速度に依存すべきである。すなわちメゾイエイタは
触媒活性を示す速度でその活性の期間中電子の搬送に影
響を与えるべきである。
Most importantly, however, the rate of electron transport should depend on the rate of the enzyme-catalyzed reaction. That is, the mesoiator should affect electron transport during its activity at a rate that indicates catalytic activity.

上記で掲げた領域での満足な性能は、センサシステムの
極めて広域に亘るフェロセンタイブの化合物で得られる
。例えば、フェロセンは広範囲に亘る酵素に関して電子
搬送の媒介をなすことができる。
Satisfactory performance in the areas listed above is obtained with very broad ferrocentive compounds of the sensor system. For example, ferrocene can mediate electron transport for a wide variety of enzymes.

1.1−ジメチルフェロセンは特に好適なメゾイエイタ
である。検知すべき選定した化合物は酵素触媒反応化合
物に関する基質であるのが好ましい。また、酵素および
/またはメゾイエイタを、導体の内の一つの導電性表面
に制限するのが好ましい。最後に、好適なシステムにお
いては、メゾイエイタが電子を酵素から電極表面に搬送
する。
1,1-Dimethylferrocene is a particularly preferred mesoieter. Preferably, the selected compound to be detected is a substrate for the enzyme-catalyzed compound. It is also preferred to confine the enzyme and/or mesoietor to the electrically conductive surface of one of the conductors. Finally, in a preferred system, a mesoiator transports electrons from the enzyme to the electrode surface.

母体化合物の性質と一緒にフェロセン誘導体の性質を以
下に示す。
The properties of the ferrocene derivative along with the properties of the parent compound are shown below.

1.1/−ジメチル−100I+D −酢酸 124 
S 870 ヒドロキシエチル−1613− フェロセン 165 1.D 885 ]、】l−ビス(ヒドロキシメチル)−2243885
モノカルボン酸 275 S 、4201゜11−ジカ
ルボン酸 885 S −クロロ−845工、D メチルトリメチルアミノ−4003 第1表中Sは水に溶解性、■、Dは水に不溶性で8%洗
剤(Twe’en −20)に溶解することを意味する
。Eoは標準力四メル電極(!jOE )に対するmv
で、Eはcm M−で表わぎれる測定値である。
1.1/-dimethyl-100I+D-acetic acid 124
S 870 Hydroxyethyl-1613- Ferrocene 165 1. D 885], ]l-bis(hydroxymethyl)-2243885
Monocarboxylic acid 275 S, 4201゜11-dicarboxylic acid 885 S -chloro-845, D methyltrimethylamino-4003 In Table 1, S is soluble in water, ■, D is insoluble in water, and 8% detergent (Twe 'en -20). Eo is mv for standard force four-mel electrode (!jOE)
where E is a measured value expressed in cm M-.

上表の種々のフェロセンのリン酸緩衝溶液、pH7中に
おけるE。値は一定の範囲の電位に及び、Eo= 10
0〜400 mv/saEである。EO値の傾向は置換
基の影響に基づき期待されるものと一致する。
E of various ferrocenes from the above table in phosphate buffered solution, pH 7. The values span a range of potentials, Eo = 10
0 to 400 mv/saE. The trend in EO values is consistent with what would be expected based on the influence of substituents.

一般に電子供与基は陽電荷を安定化し、従って電子受容
基より一層酸化を促進する。
Generally, electron donating groups stabilize the positive charge and therefore promote oxidation more than electron accepting groups.

−□つの好適な特定例においては、電極を、生体内でグ
ルコースを測定するように設計する。従って酵素はグル
コースオキシダーゼまたはできるだけグルコースデヒド
ロゲナーゼであるのが好ましい。例えば細菌性のグルコ
ースデヒドロゲナーゼが挙げられる。
- In one preferred specific example, the electrode is designed to measure glucose in vivo. The enzyme is therefore preferably glucose oxidase or preferably glucose dehydrogenase. An example is bacterial glucose dehydrogenase.

予じめ形成されたロンド若しくは炭素粒子または炭素繊
維のペーストから構成された電極成形体の如く、電極自
体の導電性材料は、金属、特に銀、または炭素とするこ
とができる。TLi極の表面条件は一般に重要である。
The electrically conductive material of the electrode itself can be metal, especially silver, or carbon, such as an electrode molding composed of a preformed rond or paste of carbon particles or carbon fibers. The surface conditions of TLi poles are generally important.

金属の場合には、活性物質(酵素および/またはメゾイ
エイタ)と接触する表面を粗面とすることができる。固
体炭素の場合には、表面を「酸化」させることができ、
すなわち表面を酸素雰囲気を有する炉で予め加熱処理す
ることができる。
In the case of metals, the surface in contact with the active substance (enzyme and/or mesoieta) can be roughened. In the case of solid carbon, the surface can be "oxidized",
That is, the surface can be heat-treated in advance in a furnace having an oxygen atmosphere.

グルコースの代表的検定結果について示きれた2種の酵
素についてはデヒドロゲナーゼが好ましく、またメゾイ
エイタについてはフェロセンタイブの化合物が好ましい
Of the two enzymes shown for typical assay results for glucose, dehydrogenase is preferred, and for mesoieta, ferrocentib compounds are preferred.

上記物質の一定の組合せおよび電極の一定の配置が実際
に好ましい。
Certain combinations of the above substances and certain arrangements of electrodes are indeed preferred.

酵素°固定化材料、重合体電極混合物、例えばテフロン
、または分子量が大きくなったために移動度が減じたメ
ゾイエイタの長鎖アルキル誘導体を随意に混入すること
ができる。
Enzyme immobilization materials, polymeric electrode mixtures such as Teflon, or long chain alkyl derivatives of mesoieters with reduced mobility due to increased molecular weight can optionally be incorporated.

しかし、本発明の特に重要な形態においては、電極は、
炭素コアと、その表面上のフェロセンまたはフェロセン
誘導体の層と、該フェロセン若の表面上のグルコースオ
キシダーゼ若しくはグルコースデヒドロゲナーゼの層と
から成る。この酵素の層を、好ましくはメゾイエイタ上
の自己支持性ゲル層に維持させて下層の該メゾイエイタ
の表面゛に固定化しざらに/またはこの上にグルコース
分子に透過性である保持層を有するのが好ましい。
However, in a particularly important form of the invention, the electrodes are
It consists of a carbon core, a layer of ferrocene or a ferrocene derivative on its surface, and a layer of glucose oxidase or glucose dehydrogenase on the surface of the ferrocene core. This layer of enzyme is preferably maintained in a self-supporting gel layer on the mesoieter, immobilized on the underlying surface of the mesoieter, and/or having a retention layer thereon which is permeable to glucose molecules. preferable.

炭素コア自体を固形炭素とするか、若しくは炭素粒子ま
たは炭素繊維のかたいペーストとすることができる。一
般に、この炭素コアにはフェロセンまたはフェロセン誘
導体に対する平?itな而を設ける。かかるフェロセン
またはフェロセン誘導体は種々の方法、例えば: (a) 単量体のフェロセン若しくはフェロセン誘導体
の場合には、容易に蒸発し得る液体、例えばトルエンの
如き有機溶媒の溶液からjlT出させることにより: (b) 重合体のフェロセン誘導体の場合には、クロロ
ホルムの如き重合体用の容易に蒸発し?11る有機溶媒
から析出させることにより(J、 Dolymeテsc
土、 1976、1應−2488には、このようにして
析出させることのできる平均分子亀約16000のポリ
ビニルフェルセンの製造方法が開示されている): (C) 重合性フェロセンタイブの単量体の場合には、
例えば約LM濃度のtert−ブチルアンモニウムペル
クロレートを含む有機電解液にビニルフェロセンを溶解
し、そのまま−700mvの電位でビニルフェロセンラ
ジカルを重合体として析出させることによってその場で
重合を電気化学的に行なわせることにより; (d)例えば、炭素上へのフェロセン若しくはフェロセ
ン誘導体のカルボ−ジイミド架橋結合による炭素電極の
共有変性(covalent modificatio
n)により; 炭素コアに被着させることができる。
The carbon core itself can be solid carbon or a hard paste of carbon particles or carbon fibers. Generally, this carbon core has a flat surface for ferrocene or ferrocene derivatives. Set up an it point. Such ferrocene or ferrocene derivatives can be prepared in various ways, for example: (a) in the case of monomeric ferrocene or ferrocene derivatives, by removal from solution in a readily evaporable liquid, for example an organic solvent such as toluene; (b) In the case of polymeric ferrocene derivatives, the easily evaporated properties of polymers such as chloroform? 11 by precipitation from an organic solvent (J, Dolyme Sc.
Sat., 1976, 10-2488 discloses a method for producing polyvinyl fercene having an average molecular weight of about 16,000, which can be precipitated in this way. in case of,
For example, vinyl ferrocene is dissolved in an organic electrolyte containing tert-butylammonium perchlorate at a concentration of about LM, and vinyl ferrocene radicals are precipitated as a polymer at a potential of -700 mV, thereby performing electrochemical polymerization in situ. (d) covalent modification of carbon electrodes, e.g. by carbodiimide cross-linking of ferrocene or ferrocene derivatives onto carbon;
By n); it can be deposited on the carbon core.

フェロセン若しくはフェロセンiTl[体上に被覆すべ
き酵素は、グルコースオキシダーゼまたは細菌性のグル
コースデヒドロゲナーゼとすることができる。グルコー
スオキシダーゼは、例えば強力に結合した薄層、低グル
コース濃度に対する良好な比例応答、および酸素に対す
る無感応性(基質から酵素レドックス中心へ移動する電
子について酸素とフェロセンからのものとが競合するか
らである)を与えるカルボ−ジイミド材DOG(1−シ
フ四へキシル−8(2−モルホリノエチル)カルボ−ジ
イミドメト−p−)ルエンスルホネート)により、下層
面に固定化することができる。また、フェロセンへのグ
ルコースオキシダーゼのDOG固定化を用いると、セン
サの比例領域(linearrange )のトップエ
ンドが約2 mvから40 mVまで延びる。
Ferrocene or ferrocene iTl [The enzyme to be coated on the body can be glucose oxidase or bacterial glucose dehydrogenase. Glucose oxidase is characterized by, for example, a tightly bound thin layer, a good proportional response to low glucose concentrations, and an insensitivity to oxygen (because oxygen competes with those from ferrocene for electrons transferred from the substrate to the enzyme redox center). The carbodiimide material DOG (1-Schiff-tetrahexyl-8(2-morpholinoethyl)carbo-diimidometh-p-)luenesulfonate) can be immobilized on the underlying surface. Also, using DOG immobilization of glucose oxidase on ferrocene extends the top end of the linear range of the sensor from about 2 mV to 40 mV.

固定化の他の方法、または保護の他の形態、例えば自己
支持型ゼラチン層に混入する保護形態も可能である。
Other methods of immobilization or other forms of protection are also possible, such as incorporating a self-supporting gelatin layer.

また、細菌性のグルコースデヒドロゲナーゼをメゾイエ
イタ表面に固定化することもできるが、これは蒸発し得
る溶液から単に析出させるか、またはゼラチン層に保持
させることができる。
Bacterial glucose dehydrogenase can also be immobilized on the mesoieter surface, which can simply precipitate out of an evaporable solution or be retained in a gelatin layer.

随意ではあるが、ライブブラッド(1ive bloo
&’)に対して使用する場合には、水およびグルコース
分子に透過性である保護膜により酵素およびメゾイエイ
タ層の両者を包囲するのが好ましい。これは例えば弾性
的な0−リングにより弾性的に保持される透析フィルム
とすることができる。しかし、かかる保護膜を、例えば
アセトンに酢酸セルロースを俗解させた溶液に電極を浸
漬することにより形成でれる如き酢酸セルロースの層ま
たはポリウレタンの層とすることも有益である。膜は浸
漬、スプレーまたはスピンw、覆法により被着すること
ができる。
Although it is optional, live blood (1ive bloo)
&'), it is preferred to surround both the enzyme and the mesoieter layer with a protective membrane that is permeable to water and glucose molecules. This can be, for example, a dialysis film held elastically by an elastic O-ring. However, it is also advantageous for such a protective film to be a layer of cellulose acetate or a layer of polyurethane, such as can be formed by immersing the electrode in a solution of cellulose acetate in acetone. The membrane can be applied by dipping, spraying or spinning, coating methods.

本発明はセンサ電極、特にグルコースに関する特殊なセ
ンサ電極に関するものであるが、一方ではまたかかる電
極と一時的または永続的注入手段、例えば針状プローブ
との組合せに関するものである。また、他の観点がら信
号装置または制御装置と、更に特にインスリン管理手段
と結合しているか若しくは結合し得るかかる電極も本発
明を構成する。更に、上述の一時的若しくは永続的注入
電極の使用を伴う糖尿病患者の監視方法も本発明の範囲
内にある。
The present invention relates to a sensor electrode, in particular a special sensor electrode for glucose, but also to the combination of such an electrode with a temporary or permanent injection means, such as a needle probe. In other respects, such electrodes also constitute the invention, as they are or can be coupled to a signaling device or a control device, and more particularly to insulin management means. Additionally, methods of monitoring diabetic patients involving the use of temporary or permanently injected electrodes as described above are also within the scope of the present invention.

本発明に係る電極により、現在あるタイプの病院用グル
ツース検知装置に使用される硬れたマクロ−センサを製
造することが可能となる。既知の装置と比較した場合の
利点は、酸素に極めて低感・応性であると共に比例領域
が高められるので、従゛来の装置における血液分析に伴
う希釈工程を排除することができることである。更に、
以下で一層詳細に述べる如く、かかる電極の応答時間が
短がいことである(溶液の複雑さにもよるが95%の定
常状態につき24〜36秒である)。
The electrode according to the invention makes it possible to produce rigid macro-sensors used in existing types of hospital gluten sensing devices. The advantage compared to known devices is the very low sensitivity to oxygen and the enhanced proportional range, which makes it possible to eliminate the dilution step associated with blood analysis in conventional devices. Furthermore,
As discussed in more detail below, the response time of such electrodes is short (24-36 seconds for 95% steady state depending on the complexity of the solution).

本発明に係る電極を、マクロ的規模で、外科医または糖
尿病の家庭内検査用キットに関する簡単で安価な電子デ
ジタル表示装置に組み込もことができる。
The electrodes according to the invention can also be integrated on a macroscopic scale into simple and inexpensive electronic digital displays for surgeons or diabetic home test kits.

マクロ−センサの僅かな変型は、自動的に指から血液を
抹集し、該血液をセンサと接触させ、信号を増幅し、デ
ジタル表示が得られる装置に使用することができる。皮
膚におけるグルコース介在流体を監視するための監視型
装置にミクロ的変型のセンサを使用することも考えられ
る。このセンサは手首につけられ、1または2以上の別
個の細い鋸状センサと後方に使い捨てのセンサカートリ
ッジを有する。各センサは、数個のセンサを使用した場
合に電流入力を参照して信頼度を確保するエレクトロニ
クス技術を用いること力(できる。
A slight variation of the macro-sensor can be used in a device that automatically collects blood from a finger, contacts the blood with a sensor, amplifies the signal, and provides a digital display. It is also conceivable to use microscopically modified sensors in monitoring-type devices for monitoring glucose-mediated fluids in the skin. This sensor is worn on the wrist and has one or more separate thin serrated sensors and a disposable sensor cartridge at the rear. Each sensor can be powered using electronics technology that ensures reliability by referring to the current input when using several sensors.

かかる装置を外部インスリン供給システムに接続すると
、インスリンポンプに関してフィートノくツクコントロ
ールループとして作用させることができる。実際、かか
る装置を、lンプから体内にインスリンを供給するため
に使用するカニユーレに収容し、再びフィードバックル
ープ用センサとして役立てる。他に、例えば低血糖警報
装置またはデジタル表示モニタとして使用することもで
きる。
When such a device is connected to an external insulin delivery system, it can act as a control loop for the insulin pump. In fact, such a device is housed in the cannula used to deliver insulin into the body from the pump and again serves as a sensor for the feedback loop. Other uses include, for example, a hypoglycemia alarm or digital display monitor.

フェロセン媒介システムを用いて使用することのできる
酵素には:酸素を含む種々の電子受容体ヲ使用すること
のできるフラピン蛋白fi : NADPH−またはN
ADH−結合酵素、例えばリボアミドデヒドロゲナーゼ
およびグルタチオンリダクターゼ;上述の多環式キノン
補欠分子族(PQQ)を含む、ギツプロチインと称する
デヒドロゲナーゼがある。
Enzymes that can be used with the ferrocene-mediated system include: flapin protein, which can use a variety of electron acceptors, including oxygen: NADPH- or N
ADH-binding enzymes, such as ribamide dehydrogenase and glutathione reductase; there is a dehydrogenase called gituprotiin, which contains the polycyclic quinone prosthetic group (PQQ) mentioned above.

H2O2を発生する上記フラビン蛋白質はC1ark氏
等によるBiotechnol、 Bioeng、 S
ymp、 8 + 877(1972)に開示されてい
る。特に好適なフラビ゛′蛋白質91乳酸”v#’−J
・7′:l f > 、t #、”ダーゼ、リボアミド
デードロゲナーゼ、グルJ’J−オンリダクターゼ、カ
ルボンモノオキシド−リダクターゼ、グルコオキシダー
ゼ、グリコレートオキシダーゼ、L−アミノオキシダー
ゼ、ガラクトースオキシダーゼである0 好適なキノプロティンには、グルコースデヒドロケナー
ゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、メタノールデヒド田
ゲナーゼがある。PQQキノプロテインノ明細はフィン
(Quine )等のJ、 TlB56 。
The above-mentioned flavoprotein that generates H2O2 is described in Biotechnol, Bioeng, S by C1ark et al.
ymp, 8+877 (1972). Particularly suitable flavi' protein 91 lactic acid "v#'-J
・7': l f >, t #, "dase, riboamide dedrogenase, glu J'J-one reductase, carbon monooxide reductase, gluco oxidase, glycolate oxidase, L-amino oxidase, galactose oxidase 0 Suitable chinoproteins include glucose dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, and methanol dehydrogenase. PQQ chinoproteins are specified in Quine et al. J, TlB56.

278 (1981)に記載されている。278 (1981).

最後に、ヘム含有酵素はフェロセン媒介電極システムに
使用することができる。かかる酵素にはホースラデツシ
ュペルオキシダーゼ、ホースノλ−トチトクローム、チ
トクロームペルオキシダーゼ、イーストシトクロムCペ
ルオキシダーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ即ちイーストシ
トクロムB2かあるt。
Finally, heme-containing enzymes can be used in ferrocene-mediated electrode systems. Such enzymes include horseradish peroxidase, horseradish λ-cytochrome, cytochrome peroxidase, yeast cytochrome C peroxidase, and lactate dehydrogenase or yeast cytochrome B2.

上記酵素の如き酵素と7エロセンとの相容性は、作用す
る電極における電流が掃引電圧に亘り測定されるり、O
,サイクリックボルタムダラムを用いで表わすことがで
きる。
The compatibility of enzymes such as those mentioned above with 7-erocene can be determined by measuring the current at the working electrode over a voltage sweep or by
, can be expressed using a cyclic voltam Durham.

測定される電流は、溶液中の電気活性種への電子搬送お
よびT′!i気活性種がらの電子搬送により生ずる誘導
電流成分を含む。電子活性種間の電子移動速度が十分に
速い場合には、銹導電流は電気活性種の拡散速度により
制御される。酵素触媒反応は、電圧掃引に必要な時間と
比較して、反応速度に依存する混乱をボルタムダラムに
生ずる。従って、特定酵素と電極間の移動に関する特定
メゾイエイタの適否を例12〜28において後述する如
くして評価することができる。
The current measured is due to electron transport to electroactive species in solution and T'! Contains an induced current component caused by electron transport in active species. If the rate of electron transfer between electroactive species is sufficiently fast, the conduction current is controlled by the diffusion rate of the electroactive species. Enzyme-catalyzed reactions produce perturbations in the voltam durum that depend on the reaction rate compared to the time required for the voltage sweep. Therefore, the suitability of a particular mesoieter for transfer between a particular enzyme and an electrode can be evaluated as described below in Examples 12-28.

酵素、例えばグルコースオキシダーゼおよびグルコース
デヒドロゲナーゼである。
Enzymes such as glucose oxidase and glucose dehydrogenase.

上述した如く、好適なる七ンザシステムにおいては、測
定すべき選定化合物が酵素に対する基質であり、また酵
素およびメゾイエイタを電極表面に限定する。この電極
を選定化合物を含む混合物・にa露すると、酵素が触媒
活性となり、化合物の濃度を表わす電流を生ずる。
As mentioned above, in the preferred seven-nax system, the selected compound to be measured is a substrate for the enzyme, and the enzyme and mesoieter are confined to the electrode surface. When this electrode is exposed to a mixture containing the selected compound, the enzyme becomes catalytically active and produces a current that is representative of the concentration of the compound.

しかし、酵素触媒反応速度が酵素ノ昌でない他の化合物
の濃度の代りとなる他の配置が可能である。
However, other arrangements are possible in which the enzyme-catalyzed reaction rate is substituted for the concentration of other compounds that are not enzyme-catalyzed.

次に本発明を例につき説明する。The invention will now be explained by way of example.

例I アシネトバクタ−硯カルコアセティクスからのキノプロ
ティンデヒドロゲナーゼ (G D H’)の精製 (&) 有機体の成長 ZトレインN0TO’7844を/(ッチki’f 4
1J:においてI)H8,5および20’Cでコハク酸
ナトリウム(20り/ t ) 上テar’< ’a 
セタ。1illl Ilf’l 全20時間経過後(A
6oo= 6.0 )シュープレス型遠心分離機を用い
て採集し、冷凍保存I7た。
Example I Purification of Kinoprotein Dehydrogenase (G D H') from Acinetobacter - Chalcoaceticus (&) Growth of the Organism
1J: I) Sodium succinate (20 l/t) at H8,5 and 20'C
Seta. 1illll Ilf'l After a total of 20 hours (A
6oo = 6.0) was collected using a shoe press centrifuge and stored frozen.

この方法はシュー・ニー・デユーイン氏等の方法(Ar
ch Hle:rob土o1. [82vj−de 5
upra ) ニ基づくものであるが、以下の修正を行
なった。
This method is the method of Shu Nie Duyin et al.
ch Hle: rob soil o1. [82vj-de 5
upra), but the following modifications were made.

1 1009(7)細胞を解凍し、8800d(1’)
56 mM )リス789 mMグリセリンに懸濁させ
、60■のリゾチームを用い室温で20分間処理した。
1 Thaw 1009(7) cells, 8800d(1')
Lysozyme (56 mM) was suspended in 789 mM glycerin and treated with 60 μl of lysozyme for 20 minutes at room temperature.

2 トリトンX−100抽出物を混合し、0.01”■
f のデオキシリボスクレアーイエを用いて室温で15
分間処理した。次いで生成した懸濁液を4℃において4
8000x9で25分間遠心分離した。次いでこの遠心
分陰により得られた上澄液を硫酸アンモニウムで処理し
た。硫醐アンモニウム55%と70%の間で沈殿した黄
色蛋白質を1%トリトンX−100を含有する8 6 
mM )リス/ 89 mW クリシンに懸濁させ、4
℃で5時間緩衝液に対し透析した。
2 Mix Triton X-100 extract and add 0.01”■
15 at room temperature using deoxyribocreatic acid of f
Processed for minutes. The resulting suspension was then incubated at 4°C for 4 hours.
Centrifuged at 8000x9 for 25 minutes. The supernatant obtained by this centrifugation was then treated with ammonium sulfate. Yellow protein precipitated between 55% and 70% ammonium sulfate containing 1% Triton X-100 86
mM) Lys/suspended in 89 mW Chrysin, 4
Dialyzed against buffer for 5 hours at °C.

8 0Mセファローズ0l−6Bからの活性部分。Active moiety from 80M Sepharose 0l-6B.

正常の体温における操作の安定性、広い範囲の比例応答
、他の代謝物による有意な干渉のないことおよび酸素に
依存しないことは試験管内使用および生体内グルコース
の連続監視に対する・−の新規な電流滴定酵素電極の開
発に値する。カラムを組合せ、ミリボアCX−80浸式
限外−過器を使用し濃縮した。
Stability of operation at normal body temperature, wide range of proportional response, lack of significant interference by other metabolites and oxygen independence make it a novel current for in vitro use and continuous monitoring of glucose in vivo. It is worth developing a titrating enzyme electrode. The columns were assembled and concentrated using a Millibore CX-80 immersion ultrafilter.

例2 アシネトバクタ−属カルコアセティクスからのキノブ四
チイングルコースデヒドロゲナーゼの精製(他の方法) (a)有機体の成長 例1の方法で行なった。
Example 2 Purification of Quinobacterium glucose dehydrogenase from Acinetobacter calcoaceticus (other methods) (a) Growth of the organism The method of Example 1 was followed.

(b)CDI(の精製 この方法は2液相間での蛋白質の分配に基づくものであ
る。この工程は: l 細胞を解凍し、pH7,,0の50 mlのリン酸
す) IJウム溶液に8イ/9の湿潤重置で懸濁させた
。次いで、かかる細胞を氷で予備冷却し、1758に9
/cJ(25000pSi・)で標準圧力セル(5ta
nsted Fluid、 Power社製、5tan
sted、 Es5ex、 UK )を−回通過させた
(b) Purification of CDI (This method is based on the partitioning of the protein between two liquid phases. This step involves: l Thawing the cells and adding 50 ml of phosphoric acid solution at pH 7.0) The mixture was suspended in a wet overlay of 8I/9. Such cells were then precooled on ice and incubated at 1758 9
/cJ (25000pSi・) with standard pressure cell (5ta
nsted Fluid, manufactured by Power, 5tan
sted, Es5ex, UK).

これにより細胞不存在の抽出物が得られた。This resulted in a cell-free extract.

2 次いでこの細胞不存在の抽出物を50重量%のポリ
エチレングリコール1000.50重祉%のリン酸ナト
リウム、pH7および蒸留水と夫々2:4:8:Iの割
合で室温にて15分間混合した。この混合物を5000
rpmで5分間遠心分離して乳濁液を破壊した。
2 This cell-free extract was then mixed with 50 wt% polyethylene glycol 1000.50 wt% sodium phosphate, pH 7 and distilled water in a ratio of 2:4:8:I, respectively, for 15 minutes at room temperature. . 5000 ml of this mixture
The emulsion was broken by centrifugation at rpm for 5 minutes.

8 底部層を吸出し、10000mwtに切断したアミ
コン(Am1con )中空繊維の限外濾過カートリレ
ジを用いダイアフィルトレージョンするか、若しくはセ
ファデックス(5epha−dex ) (中級)ゲル
ろ過カラムを通すことにより脱塩した。
8. Aspirate the bottom layer and desalt by diafiltration using a 10,000 mwt cut Am1con hollow fiber ultrafiltration cartridge cartridge or by passing through a Sephadex (intermediate) gel filtration column. did.

4 得られた溶液を、アミフンPMIOメンプランを用
いて窒素加圧セル内で濃縮した。
4 The resulting solution was concentrated in a nitrogen pressurized cell using an Amifun PMIO membrane run.

例8 フェロセンとグルコースオキシダーゼとの間の相互作用 DCサイクリックポルタムメトリーを用いて基質過剰東
件下でフェロ−センとグルコースオキシダーゼとの間の
均一反応速度を研究した。ルジン(Luggin )細
管を取り付けたl、0ml容積の電気機械式2室セルを
用いた。このセルは、4−0mmの金のディスク動作電
極、白金網の対向電極および参照電極としての飽和カロ
メル電極を備える。フェロセンに関する一連のポルタモ
グラフを、5(1m%のリン酸カルシウム緩衝液pH7
,0において1〜100 mVs−1の走査速度で記録
した。このデータは、メゾイエイタが可逆的な一電子受
答体E。■−+ 165’ MV S O’Eとして作
用したことを示す。
Example 8 Interaction between Ferrocene and Glucose Oxidase DC cyclic portammetry was used to study the homogeneous reaction kinetics between ferrocene and glucose oxidase under substrate excess conditions. An electromechanical two-chamber cell of 1,0 ml volume fitted with a Luggin tubule was used. The cell is equipped with a 4-0 mm gold disk working electrode, a platinum mesh counter electrode, and a saturated calomel electrode as a reference electrode. A series of portamographs for ferrocene were performed in 5 (1 m% calcium phosphate buffer pH 7).
, 0 at a scanning rate of 1-100 mVs-1. This data indicates that the mesoieta is a reversible one-electron acceptor E. ■-+ 165' Indicates that it acted as MV SO'E.

50 mMのグルコースの添加では、メゾイエイタ(5
00μm)の1!気化学に対する認識し得る効果はなか
った。しかし、グルコースオキシダーゼ(10μm)を
添加すると、メゾイエイタに関し陽極の電流増大が酸化
電位でポルタモグラムにて観察された。このことは、グ
ルコースオキシダーゼによるメゾイエイタの還元形態の
触媒再生を示ス。確立サレテイた方法(N1chols
on、 R,S。
With the addition of 50 mM glucose, mesoieta (5
00μm) 1! There was no appreciable effect on gas chemistry. However, upon addition of glucose oxidase (10 μ m ), an increase in anodic current for mesoieta was observed in the portamogram at the oxidation potential. This indicates catalytic regeneration of the reduced form of mesoieta by glucose oxidase. Establishment method (N1chols)
on, R,S.

および5hain、 J、 1964年Anla1. 
Ohem、 、 86゜7117)を用いることにより
、この反応に関して定量的な反応速度データが得られた
。このメゾイエイタに°ヨリ、フェリジニウムイオンと
還元グルコースオキシダーゼとの間の反応についてK 
=1.0’ m−13−1の二次反応速度定数が得られ
た。グルコースオキシダーゼに対する迅速な酸化体とし
て作用するフェリジニウムイオンのかかる能力は、グル
コースの酵素酸化の有効なカップリングを容易にする。
and 5hain, J., 1964 Anla1.
Quantitative kinetic data were obtained for this reaction by using a method (Ohem, , 86°7117). Regarding this mesoieta, K about the reaction between ferridinium ion and reduced glucose oxidase.
A second-order reaction rate constant of =1.0' m-13-1 was obtained. Such ability of the ferridinium ion to act as a rapid oxidant for glucose oxidase facilitates efficient coupling of the enzymatic oxidation of glucose.

例4 例8の方法を7エロセンの代りに1 、1/−7エロセ
ンジカルボン酸を用いて実施した。E0/の値を測定し
た結果+420 mVであり、またフェリジニウムイオ
ンと還元グルコースオキシダーゼの二次反応速度定数は
また10 m s であった。
Example 4 The process of Example 8 was carried out using 1,1/-7 erocene dicarboxylic acid in place of 7 erocene. The value of E0/ was measured and found to be +420 mV, and the second-order reaction rate constant between ferridinium ion and reduced glucose oxidase was also 10 m s.

これにより例8から導き出された結論を確認することが
できた。
This confirmed the conclusion drawn from Example 8.

例5 グルコースオキシダーゼ1 、1−ジメチルフェロセン 生体内での皮膚のグルコース検知用小形電極第2図に示
すように、酸化された表面を有するグラファイト俸13
(長さ80門×直径Q、9mm)をナイロン管14(長
き25 my+1.内径0.9關、外径1.3mm)内
にエポキシ樹脂により接着t7た。′眠極15の端部を
ジメチルフェロセン(1,0my / ml )のトル
エン溶液に浸漬し、次いで溶媒を蒸発ぎゼだ。電極15
の端部を水溶性D OO(25mg/ ml)の酢酸塩
緩衝液溶液、pH4,5内に1時間置いた。
Example 5 Glucose oxidase 1, 1-dimethylferrocene Small electrode for in vivo skin glucose sensing Graphite blob with oxidized surface 13 as shown in FIG.
(length 80 mm x diameter Q, 9 mm) was glued into a nylon tube 14 (length 25 my + 1, inner diameter 0.9 mm, outer diameter 1.3 mm) using epoxy resin. 'The end of the sleeping electrode 15 was immersed in a toluene solution of dimethylferrocene (1.0 my/ml), and then the solvent was evaporated. Electrode 15
The ends were placed in a solution of aqueous DOO (25 mg/ml) in acetate buffer, pH 4,5 for 1 h.

次いで饅衝液で・5分間洗浄し、然る後グルコースオキ
シダーゼ(10■/−)の酢酸塩緩衝液溶液、pH5,
5内に1%時間おき再び緩衝液中で洗浄した。
It was then washed for 5 minutes with a broth, and then washed with a solution of glucose oxidase (10 μ/-) in acetate buffer, pH 5.
Washed again in buffer at 1% time intervals within 5 days.

ジメチルフェロセンの層および固定した酵素の層を備え
た電極15の先端を酢酸セルロースをアセトンとNN/
−ジメチルホルムアミドに溶111¥した浴液に浸漬し
、数分間氷水中において保d〃シた安定な電極を得た。
The tip of the electrode 15 with a layer of dimethylferrocene and a layer of immobilized enzyme was prepared by mixing cellulose acetate with acetone and NN/N/N.
- A stable electrode was obtained by immersing it in a bath solution containing 111 yen of dimethylformamide and keeping it in ice water for several minutes.

この電極を適当な対向電極とカロメル参照電極と一緒に
ポテンシオスタットに接続した。作動電極の電位をカロ
メル電極に対し+100 mV〜80(1mVに維持し
、即ちできるだけ低く維持して潜在的に干渉する物質の
酸化を防止した。グルコース濃度に比例する一流が生じ
た。95%応答時間11・1分未満で、電極は第8図に
示すように0〜82mMの範囲に亘りほぼ比例する応答
を示した。フェロセンの活性の緩徐な損失(フェロジニ
ウムイオンの緩徐な損失に基づく)は、電極を、使用し
ていない場合一定の電位、0.〜−100mV/標準カ
ロメル電極に維持することにより、最小にすることがで
きた。
This electrode was connected to a potentiostat along with a suitable counter electrode and a calomel reference electrode. The potential of the working electrode was maintained between +100 mV and 80 (1 mV) relative to the calomel electrode, i.e. as low as possible to prevent oxidation of potentially interfering substances. A current proportional to the glucose concentration occurred. 95% response. In less than 11·1 min, the electrode showed a nearly proportional response over the range 0 to 82 mM as shown in Figure 8. A slow loss of ferrocene activity (based on a slow loss of ferrodinium ions) could be minimized by maintaining the electrode at a constant potential, 0. to -100 mV/standard calomel electrode, when not in use.

第4図に一例の電極の断面を示す。この電極においては
、第2図に示すような、大きさの極めて小ざい電極を、
17の位置で栓をしであるが、血液若しくは他の体液を
通過ぎせるための側部惣】8を備えた皮下注射針16内
に維持する。かかる% 桶の大1!さが小ぎいことおよ
びグルツース濃度の広い範囲に亘るその比例応答により
、ひどい糖尿病患者および正常の人に対する生体内での
グルコース測定のためにこの電極を使用することが可能
である。
FIG. 4 shows a cross section of an example electrode. In this electrode, as shown in Fig. 2, an extremely small electrode is used.
The needle is kept in the hypodermic needle 16 with a stopper at position 17 but with side openings 8 to allow passage of blood or other body fluids. It takes % 1 of the bucket! Due to its small size and its proportional response over a wide range of glucose concentrations, it is possible to use this electrode for in vivo glucose measurements in severe diabetics and normal humans.

例6 第5図に示すように、金属コネクタ2oを備えた炭素棒
19(ウルトラ・カーボン、グレードU5.6鴎X l
 5 arn )をガラス管21(ホウケイ酸ガラス、
内径6朋)の一端に固定し、エボギシ樹脂(アラミド樹
脂)で封止した。22の位1i゛7でシ1に出した表面
を、金剛砂紙で磨き、蒸留水で洗浄した。棒金体をオー
ブン内200 ’Cで410時間加熱して22の位置に
酸化された表面を得た。
Example 6 As shown in FIG. 5, a carbon rod 19 (Ultra carbon, grade U5.6
5 arn) to the glass tube 21 (borosilicate glass,
It was fixed to one end of the tube (inner diameter 6 mm) and sealed with Evogishi resin (aramid resin). The surface exposed in step 1 at the 22nd place 1i゛7 was polished with diamond sand paper and washed with distilled water. The bar was heated in an oven at 200'C for 410 hours to obtain an oxidized surface at position 22.

15μどのフェロセン(トルエン中に20m9/i)を
酸化させた表面上にピペットで移し、十分に乾燥させた
。次いでロッドをl mlの水溶性D OG (0,1
Mの酢酸塩緩衝液に25■/イ、pH4,5)中に室温
で80分間入れた。しかる後に棒を0.2 Mの炭酸塩
緩衝液p)(9,5で洗浄し、次いでグルコースオキシ
ダーゼ溶液(シグマタイプX 、 12.51n9/r
nり中に室温でly2時間入れた。最終的にこれを水、
0.22/〕のグルコースを含むI))I 7の緩衝溶
液で洗浄し、4“Cで保存した。
15μ of ferrocene (20m9/i in toluene) was pipetted onto the oxidized surface and allowed to dry thoroughly. The rod was then injected with 1 ml of water-soluble DOG (0,1
The sample was placed in M. acetate buffer (25μ/I, pH 4,5) for 80 minutes at room temperature. The rods were then washed with 0.2 M carbonate buffer p) (9,5) and then with glucose oxidase solution (Sigma type X, 12.51n9/r).
The mixture was kept for 2 hours at room temperature for 2 hours. Finally add this to water,
The cells were washed with a buffer solution of I)) I7 containing 0.22/] glucose and stored at 4"C.

上記電極の特性を窒素飽和緩衝溶液((1,2MNa 
PO,、pH7,8)において測定し、これを第6・図
に示す。第6図において曲線はグルコースが2〜25 
mMまで直線であり、グルコースが100mMで飽和電
流に達した。
The characteristics of the above electrode were determined using a nitrogen saturated buffer solution ((1,2M Na
PO, pH 7, 8) and is shown in Figure 6. In Figure 6, the curve shows glucose between 2 and 25
It was linear up to mM and saturation current was reached at 100 mM glucose.

8 mMのグルコースにおける空気飽和緩衝溶液による
別の試験において、電流が窒素飽和緩衝溶液中で生じた
電流の少なくとも95%として測定された。
In another test with air-saturated buffer at 8 mM glucose, current was measured as at least 95% of the current generated in nitrogen-saturated buffer.

また、応答時間を測定した。尚、この時間は所定濃度に
おいて最大電流の95%に達するのに要する時間である
。窒素飽和緩衝溶液を用いた場合、上述の如き電極は2
 mMのグルコースで24秒、また6 mMのグルコー
スで60秒の応答時間を示した。同様の緩衝液を用いた
場合に、酢酸セルロース膜のコーティングにより改質し
たかかる電極(例7の如くして製造)は、86秒(2m
M )および72秒(6mM )の応答時間を示した。
Additionally, response time was measured. Note that this time is the time required to reach 95% of the maximum current at a predetermined concentration. When using a nitrogen saturated buffer solution, the electrode as described above
The response time was 24 seconds with mM glucose and 60 seconds with 6 mM glucose. When using a similar buffer, such an electrode modified by coating with a cellulose acetate membrane (prepared as in Example 7) lasted for 86 seconds (2 m
M) and showed a response time of 72 seconds (6mM).

血液の場合、この改質電極は86秒(既知の2 mMの
グルコース含量を有する血液)および72秒(既知の6
 mMのグルコース含量を有する血液)の応答時間を示
した。
In the case of blood, this reforming electrode has a
The response times of blood with a glucose content of mM) are shown.

上記の如き電極を安定度試験としてpH7のNaPo、
 20 mM中において4 ’Cで4週間保管し、然る
後上述の如くして再試験した詩られた結果は新しく造っ
た電極の10%以内であり、一般的には5%であった。
As a stability test for the above electrode, NaPo at pH 7,
Stored for 4 weeks at 4'C in 20 mM and then retested as described above, the reported results were within 10% of freshly made electrodes, typically 5%.

例7 グルフースデヒドロゲナーゼ/フェ四セン硬い炭素ペー
ストを1.67のデュルコ(Du、rco)活性炭およ
び2.5記の液体パラフィンから製造した。6咽ノ内%
 ヲ有するバスツールピペットヲ、接続線をろう付けし
た銀ディスクにより該ピペットの幅広端部から2關のと
ころを塞さいだ。ディスクとピペット端部との空間を炭
素ペーストで満たし、ペースト表面を平滑で同一の平面
となるまでペーパーで磨いた。
Example 7 Glufus dehydrogenase/fethene hard carbon paste was prepared from 1.67 Du, rco activated carbon and 2.5 liquid paraffin. 6 Intrapharyngeal%
A Bathstool pipette with a wire was plugged two angles from the wide end of the pipette with a silver disc to which the connecting wire was brazed. The space between the disc and the end of the pipette was filled with carbon paste, and the paste surface was polished with paper until it was smooth and coplanar.

フェロセンのトルエン溶液(20+++s+/l)の−
滴20μtをかかる平滑な表面上に滴下し、これを広げ
蒸発させてフェロセンのフィルムを残存させた。
- of ferrocene toluene solution (20+++s+/l)
A 20 μt drop was placed on such a smooth surface, spread and evaporated leaving a film of ferrocene.

更に1づ当り1〜10tngの蛋白質を含む、例1・に
おいて得た如き細菌性のグルコースデヒドロゲナーゼの
溶液の一滴25μlを上記フェロセン表面上に滴下し、
これを広げた。
Furthermore, a 25 μl drop of a solution of bacterial glucose dehydrogenase as obtained in Example 1, containing 1 to 10 tng of protein per drop, is dropped onto the ferrocene surface;
I expanded this.

透析膜のカバーを、締り嵌めO−リングにより上記の如
く被覆した電極端部の上に固定した。
The dialysis membrane cover was secured over the coated electrode end with an interference fit O-ring.

例8 グルコースデヒドロゲナーゼ/フェロセン例7の操作を
繰返し行った。但し同じ炭素ペーストを用いこれをナイ
ロン管の末端と管末端より2間短かく挿入されたステン
レススチール製皮下注射針シャフトとの間に画成された
空間に充填して小形電極体を画成し電極として用いた。
Example 8 Glucose dehydrogenase/ferrocene The procedure of Example 7 was repeated. However, the same carbon paste was used and filled into the space defined between the end of the nylon tube and the stainless steel hypodermic needle shaft inserted two spaces short of the end of the tube to define a small electrode body. It was used as an electrode.

この電極を更に僅か5μtのフェロセン溶液と1μどの
酵素溶液を用いて組立てた。
This electrode was further assembled using only 5 μt of ferrocene solution and 1 μt of enzyme solution.

例9 グルコースデヒドロゲナーゼ/フェロセン例8の操作を
繰返し行った。但し電極として固形炭素棒(ウルトラグ
レードU5、直径(3rr、m )をパイレックスガラ
ス管(長さ3cm、内径6問)内に入れ、ステンレスス
チール製皮下注射シャフト・に接t4シ、第5図に示し
た構1ifと同様の碑活とした。炭素体の末端をエメリ
ークロスおよび酸化アルミニウム粉末で磨き平滑にし、
その後7エロセン溶液を塗布した。
Example 9 Glucose dehydrogenase/ferrocene The procedure of Example 8 was repeated. However, as an electrode, a solid carbon rod (Ultra grade U5, diameter (3rr, m) was placed inside a Pyrex glass tube (length 3cm, inner diameter 6) and contacted with a stainless steel hypodermic injection shaft, as shown in Figure 5. The inscription was similar to the structure 1if shown.The end of the carbon body was polished and smoothed with emery cloth and aluminum oxide powder.
Thereafter, a 7Erocene solution was applied.

例10 グルコースデヒドロゲナーゼ/フェロセン25■のゼラ
チン、Q、5tnlの例9に記載した如きグルコースデ
ヒドロゲナーゼおよび2.5ItlのTEMEDを87
°Cで混合することによりグルコースデヒドロゲナーゼ
を含むゼラチンをつくったgゼラチンを十分に溶解させ
た後、200μlの溶液を2CMの領域上に拡げ、低温
空気流下で乾燥させた。
Example 10 Glucose dehydrogenase/ferrocene 25 μl of gelatin, Q, 5 tnl of glucose dehydrogenase and 2.5 Itl of TEMED as described in Example 9
Gelatin containing glucose dehydrogenase was prepared by mixing at °C. After fully dissolving the gelatin, 200 μl of the solution was spread over an area of 2 CM and dried under a stream of cold air.

次いで例8における酵素溶液の滴の代りに0.25cr
lの面積のディスクを用いた。
Then instead of the drops of enzyme solution in Example 8, 0.25cr
A disk with an area of 1 was used.

例11 グルコースデヒドロゲナーゼ/フェロセン例10の操作
を繰返し行った。但し]−rnn?の面積のゲルを塗布
したディスクを使用し、例10における酵素溶液の滴の
代りに上記ゲルを用いた。
Example 11 Glucose dehydrogenase/ferrocene The procedure of Example 10 was repeated. However]-rnn? A disk coated with gel having an area of 100 ml was used, and the gel was used in place of the drops of enzyme solution in Example 10.

例7〜11に記載した電極を用いて得た結果は同様であ
り、低酸素感応性の極めて特異な1!極であることが分
かった。例示するため、例10の電極を検定し、第7図
に示す結果を得た。
The results obtained using the electrodes described in Examples 7-11 are similar, with a very specific 1! It turned out to be extreme. To illustrate, the electrode of Example 10 was tested with the results shown in FIG.

例12〜24 D、C,サイクリックポルタムメトリーを用いて次に示
す酵素とそれぞれの基質を一緒に存在させて陽極電流を
生じ高めるフェロセン化合物(通常フェロセンモノカル
ボン酸)の性能を示した。
Examples 12-24 D, C, cyclic portammetry was used to demonstrate the ability of ferrocene compounds (usually ferrocene monocarboxylic acids) to produce and enhance anodic current in the presence of the following enzymes and their respective substrates.

第 2 表 ピルビン酸オキシダーゼ ピルベート L−アミノ酸オキシダーゼ L−アミノ酸アルデヒドオ
キシダーゼ アルデヒド キサンチンオキシダーゼ キサンチン グルコースオキシダーゼ グルコース グリコール酸オキシダーゼ グリコレートサルコシンオ
キシダーゼ サルコシン ・乳酸オキシダーゼ ラクテート グルタチオンレダクターゼ N A、 ITI (P 
) Hリボアミドデヒドロゲナーゼ N 、A、 D 
HPQQ#素 グルコースデヒドロゲナーゼ グルコースメタノールデ
ヒドロゲナーゼ メタノールi5よび他のアルカノール メチルアミンデヒドロゲナーゼ メチルアミンヘム含有
酵素 乳酸デヒドロゲナーゼ ラクテート (イーストシトクロムB2) ホースラディツシュペルオキシダーゼ 過酸化水孝イー
ストシトクロムCペルオキシダーゼ 過酸化水素それぞ
れの場合、酵素/メゾイエイタ糸は、酵素触媒反応を示
す増大した陽極電流を生ずる。このようにして得られた
データから計算した二次均一速度恒数は、フェロセン化
合物が、電極検定系をつくるのに適するように酵素電極
の電子搬送を効果的に媒介したことを示した。
Table 2 Pyruvate oxidase Pyruvate L-amino acid oxidase L-amino acid aldehyde oxidase Aldehydoxanthine oxidase
) Hriboamide dehydrogenase N, A, D
HPQQ#glucose dehydrogenase glucose methanol dehydrogenase methanol i5 and other alkanols methylamine dehydrogenase methylamine heme-containing enzyme lactate dehydrogenase lactate (yeast cytochrome B2) horseradish peroxidase hydrogen peroxide in each case, enzyme /Mesoieta threads produce increased anodic current indicative of enzyme-catalyzed reactions. The second-order uniform rate constant calculated from the data thus obtained showed that the ferrocene compound effectively mediated the electron transport of the enzyme electrode, making it suitable for creating an electrode assay system.

サイクリックポルタムメトリーに対する代表的記゛□録
は次の通りである。
Typical records for cyclic portammetry are as follows.

例25 a)電気化学的計測 電位制御(controlled potential
 )電気化学的方法であるり、O,サイクリックポルタ
ムメトリーは、セル80内において作動電極(WE)と
対向!−M (G E )との間に電流を流すことによ
り、参照電極に対し作動電極(WE)の電位を維持する
ことに基づくものである。第8@は、2個の演算増幅器
を組み込んだ、使用した回路を示す。これら増幅器をオ
ックスフォードエレクトローズ(0xford Ele
ctrodes )ボテンシオスタットニ組込んだ。電
流−電位曲線を、ブリアンズ(Bryans )X−Y
26000A3チャート記録計を用いて記録した。印加
した電位−vin+電流−■。ut/Rとした。
Example 25 a) Electrochemical measurement potential control
) Electrochemical method or O, cyclic portammetry is used in the cell 80 facing the working electrode (WE)! It is based on maintaining the potential of the working electrode (WE) with respect to the reference electrode by passing a current between -M (G E ). No. 8 @ shows the circuit used, incorporating two operational amplifiers. These amplifiers are manufactured by Oxford Electrodes (Oxford Ele
ctrodes) was incorporated. The current-potential curve was calculated using Bryans X-Y
Recordings were made using a 26000A3 chart recorder. Applied potential −vin+current −■. It was set as ut/R.

デジタル−アナログおよびアナログ−デジタル変換器を
介してポテンシオスタットに接続した880Xマイクツ
コンピユータ(リサーチマシンズ社製)を電位ステップ
法に用いた。ボテンシオ”、スタットは、1以上の作動
電極の切替および監視を容易にするマルチプレクサ−を
取入れた。
An 880X Microcs computer (Research Machines) connected to a potentiostat via digital-to-analog and analog-to-digital converters was used for the potential step method. The Botensio stat incorporates a multiplexer to facilitate switching and monitoring of one or more working electrodes.

b)セルおよび電極 り、O,サイクリックポルタムメトリーの実験を、第9
図に示す配置、即ち2個のセルを第9図中のルジン細管
81により連結して配置する2室セルを用いて行なった
b) Cell and electrode, O, cyclic portammetry experiment, 9th
The experiment was carried out using the arrangement shown in the figure, that is, a two-chamber cell in which two cells are connected by a Luzin tubule 81 in FIG. 9.

直径4鰭の金製作動電極82(白梅および熱分解グラフ
ァイトも十分に使用できた)の他に、セルは1 cm”
の白金網対向電極38および基準として−10°Cタロ
0℃の範囲において正確な飽和カロメル電極84型に4
01を備える。すべての電位は、標準水素電極(NHK
)に対し20°Cで+241 mVである飽和カロメル
電極(SOE)を参照した。
In addition to a gold working electrode 82 with a diameter of 4 fins (white plum and pyrolytic graphite could also be used satisfactorily), the cell was 1 cm”
Platinum mesh counter electrode 38 and accurate saturated calomel electrode 84 type 4 in the range of -10°C and 0°C as a reference.
01. All potentials are standard hydrogen electrode (NHK)
) was referenced to a saturated calomel electrode (SOE) of +241 mV at 20°C.

作動電極をコツトンウール上でアルミナ−水ペーストを
用いて各実験前に磨き上げ、次いで脱イオン水で洗浄し
た。粒度約0.8μmをBDHにより得た。
The working electrode was polished on cotton wool with alumina-water paste before each experiment and then rinsed with deionized water. A particle size of approximately 0.8 μm was obtained with BDH.

、c )温度制御 電気化学的実験を、電気化学的セルを配置した水浴に接
続したチャーチル((3hurchill )チラーサ
ーモサーキュレータを用いることによりサーモスタット
制御下で行ナツタ。
c) Temperature-controlled electrochemical experiments were performed under thermostatic control by using a Churchill chiller thermocirculator connected to a water bath in which the electrochemical cell was placed.

d)分光光度測定 すべての光スペクトルを、適切な光路1 cmの石英の
小形キュベツトに試料および標準溶液を入れPye −
Unicam S P 8200分光光度計で記録した
O e)水の精製 可能な場合には、全ての溶液を、ミリボア(Milli
pore )社製のMilli −RO4とlシ1ll
i −Qとを組合せたシステムを用いて一連の逆浸透イ
オン交換および炭素p過により精製した水を用いて調製
した。
d) Spectrophotometry All light spectra were measured by placing the sample and standard solution into a small quartz cuvette with an appropriate optical path of 1 cm.
O recorded on a Unicam S P 8200 spectrophotometer e) Purification of water When possible, all solutions were
pore) Milli-RO4 and LSI 1ll
It was prepared using water purified by a series of reverse osmosis ion exchange and carbon p-filtration using a combined i-Q system.

蛋白質の限外p過およびダイアフィルトレージョンを、
適当なシアフロ(Diaflo )膜を備えた、適当寸
法のアミコン(Am1con )セルを用いることによ
り行なった。
Ultrapolar filtration and diafiltration of proteins,
This was done using an appropriately sized Amlcon cell equipped with an appropriate Diaflo membrane.

蛋白質の精製をファーマシア(pharmacia )
社製のFPLqを用いて行なった。これは、単波長UV
−モニタ(λ−260nm )および自動画分コl/ク
タFRAO−100と共に操作されるグラジェントプロ
グラマGP−250により制御される2個のp−500
ポンプを備えた。分析イオン交換カラムおよび予備イオ
ン交換カラムもファーマシア社製のものであった。
Pharmacia for protein purification
The test was carried out using FPLq manufactured by Co., Ltd. This is single wavelength UV
- two p-500s controlled by a gradient programmer GP-250 operated with a monitor (λ-260nm) and an automatic fraction collector FRAO-100;
Equipped with a pump. The analytical ion exchange column and preliminary ion exchange column were also from Pharmacia.

D、0.サイクリックポルタムメトリー実験を次のよう
にしてアルゴン飽和溶液にて行なった。先ず、適当な電
解液中の7エロセンモノカルボン酸(200μM)の可
逆的電気化学特性を、0〜400 mVの電位範囲に亘
り種々の走査速度(シー1〜100mVS)でポルタム
モノグラムを記録することにより確立した。次いで基質
をセルに、代表的には最終濃度が10 mMまで且つ常
に酵素に対するミカエリシスーメンテン定数を越えるま
、で添加した。ポルタムモアグラムのセットを記録し−
Cメゾイエイタの電気化学特性に対する基質の作用を評
価した。次いで酵素を10〜100μ16の範囲の最終
濃度となるまで添加した。陽極の電流が高められ、また
走査速度に対する陽極電流作用の依存性が触媒反応を示
す場合には、最終成分としての基質を添加して実験を繰
返し行ない、反応が基質の存在に依存することを確かめ
た。
D, 0. Cyclic portammetry experiments were performed in argon saturated solution as follows. First, the reversible electrochemical properties of 7-erocene monocarboxylic acid (200 μM) in a suitable electrolyte were recorded using portum monograms at various scanning speeds (1 to 100 mV) over a potential range of 0 to 400 mV. It was established by Substrate was then added to the cell, typically to a final concentration of 10 mM and always above the Michaelisis-Menten constant for the enzyme. Record a set of Portummoregrams -
The effect of substrate on the electrochemical properties of C mesoieta was evaluated. Enzyme was then added to a final concentration ranging from 10 to 100μ16. If the anodic current is increased and the dependence of the anodic current effect on the scan rate indicates a catalytic reaction, repeat the experiment with the addition of substrate as the final component to confirm that the reaction is dependent on the presence of the substrate. I confirmed it.

用いた条件下においては、基質はフェロセンの電気化学
的作用を妨害しなかった。SCEに対しθ〜400 m
Vの範囲に亘り、基質または酵素は如何なる直接的な電
気化学的作用をも示さなかった。
Under the conditions used, the substrate did not interfere with the electrochemical action of ferrocene. θ~400 m relative to SCE
Over the V range, the substrate or enzyme did not exhibit any direct electrochemical effects.

h)材料1 フラビン蛋白質、ピルビン酸オキシターゼ(EOl、2
.3.3)、キサンチンオキシターゼ(E C1,2,
8,2)、サルコシンオキシターゼ(E O1,5,3
,1)、リボアミドデヒドロゲナーゼ(E C1,6,
3,4)およびグルタチオンリダクターゼ(E O1,
6,4,2)をボエリンガー(Boehringer 
)より得、これらを−20°Cで保、管した。フラビン
蛋白質の各濃度を触媒活性フラビンの分量で表わした。
h) Material 1 Flavoprotein, pyruvate oxidase (EOl, 2
.. 3.3), xanthine oxidase (E C1,2,
8,2), sarcosine oxidase (E O1,5,3
,1), riboamide dehydrogenase (E C1,6,
3,4) and glutathione reductase (E O1,
6,4,2) to Boehringer
), and these were stored and stored at -20°C. Each concentration of flavoprotein was expressed as the amount of catalytically active flavin.

一酸化炭素オキシドーリダクターゼをDr、J。Carbon monoxide oxide reductase by Dr. J.

C01by氏著のBiochemistry Depa
rtment 。
Biochemistry Depa written by C01by
rtment.

5underland Po1ytechrricによ
りプソイドモナス属す−七カルポキシドボランズから単
離し、安定剤として50%のエタンジオールを含むリン
酸塩緩衝液に8.6■f1の濃度で供給した。使用する
前に、酵素を20 mMのトリス−HGl−(1)H7
,5)に対し4°Cで透析し、分析用MOno −Qカ
ラムを用いてFPLOにより精製した。次いでこの酵素
を20 mWのトリス−HCII)H7,5(緩衝液A
)中に1、Omgmr”の濃度でカラム上に負荷し、緩
衝液(A +1.、OMKO7)を直線的イオン強度勾
配で用いて溶離した。−酸化炭素オキシド−リダクター
ゼは、第10図に示す如く、85%の緩衝液Bと等しい
イオン強度において1つの主要なピークとして溶離した
It was isolated from Pseudomonas sp.-7carboxydoborans by 5underland Polytechrric and supplied at a concentration of 8.6 f1 in phosphate buffer containing 50% ethanediol as a stabilizer. Before use, the enzyme was diluted with 20 mM Tris-HGl-(1)H7.
, 5) at 4°C and purified by FPLO using an analytical MOno-Q column. The enzyme was then injected into 20 mW of Tris-HCII) H7,5 (buffer A).
) was loaded onto the column at a concentration of 1, Omgmr'' and eluted using a linear ionic strength gradient with buffer (A+1., OMKO7). As such, it eluted as one major peak at an ionic strength equal to 85% Buffer B.

キノ−プロティンアルコールデヒドロゲナーゼ(E(3
1,1,99,8)の精製は上述した。乳酸デ、ヒドロ
ゲナーゼ(EOl、1.1.27)およびイソクエン酸
デヒドロゲナーゼ(EOl、1.1゜42)をボエリン
ガ−(Boehrin(<er )より得た。
Kino-protein alcohol dehydrogenase (E(3)
Purification of 1,1,99,8) was described above. Lactate dehydrogenase (EOl, 1.1.27) and isocitrate dehydrogenase (EOl, 1.1°42) were obtained from Boehringer.

乳酸ナトリウム、イソクエン酸ナトリウム、サルコシン
、ピルビン酸ナトリウム、キサンチン。
Sodium lactate, sodium isocitrate, sarcosine, sodium pyruvate, xanthine.

コレステロール、シュウ酸カリウム、コリ、ンおよび還
り得た。−酸化炭素をBOGから得た。フェロセンセ/
カルボン酸をフルオロケム(Flourochem )
より得た。
Cholesterol, potassium oxalate, coli, phosphorus and chloride were recovered. - Carbon oxide was obtained from BOG. Ferrosense/
Fluorochem carboxylic acid
I got more.

1)電解液 すべての実験で100 mMのトリス−HC7緩価1p
H7,oを用いた。但し、1100Inのコハク除塩緩
衝液pH3,0を用いたオキサレートオギシダーゼを含
むものおよび14 mMのNH,O7を含む100 m
Mのはう砂−NaOHを用いたアルコールデヒドロゲナ
ーゼを有するものを除いた。
1) Electrolyte 100 mM Tris-HC7 1p for all experiments
H7,o was used. However, the one containing oxalate oxidase using 1100 In succinic desalting buffer pH 3.0 and the one containing 100 m containing 14 mM NH, O7
The one with alcohol dehydrogenase using M silt-NaOH was excluded.

すべての実験において4朋の熱分解グラファイト円板作
動電極を組み入れた第9図に示す電気化学的セルを用い
た。但し、かかる実験においてリポアミドデヒドロゲナ
ーゼおよびグルタチオンリダクターゼに対する実験にお
いては、4鰭の円板金電極を用いた。シトクロムCを一
酸化炭素オギシド・リダクターゼを用いて調べた実験に
おいては、ビス(41、4,7−ピリジル)−1,2−
エテン改質金電極を使用した。
The electrochemical cell shown in Figure 9 incorporating four pyrolytic graphite disc working electrodes was used in all experiments. However, in such experiments for lipoamide dehydrogenase and glutathione reductase, a four-fin disc metal electrode was used. In an experiment in which cytochrome C was investigated using carbon monoxide oxyside reductase, bis(41,4,7-pyridyl)-1,2-
An ethene-modified gold electrode was used.

上述のサイクリックポルタムメトリーを用いて、グルコ
ース/グルツースオキシダーゼシステムで掲げた種々の
フェロセン化合物の電子搬送能力を示した: 7エロセン 165 15 ビニル−25018 カルボキシ−275115 1,17−ジカルボキシ−8851,5ト117ナルア
ミノー 400 :300、a)溶液速度論 一定の範囲の電位(SOEに対し100〜400 mV
)を有する第8表の種々の7工ロセン誘導体を、D、O
,サイクリックポルタムメトリーを用いてグルコースオ
キシダーゼに関する可能す酸化体として研究した。第1
1図は、可逆的な1電子カツプルとして電気化学的判定
規準を満足するカルボキシフェロセンのポルタモグラム
を(a)テ示t (δEp−6o mv + lp /
 X−一定)0溶液にグルコースだけを添加した場合に
は、ポルタモグラムに対し認識できる影響はなかった。
Using cyclic portammetry as described above, we demonstrated the electron transport ability of various ferrocene compounds listed in the glucose/glutose oxidase system: 7 erocene 165 15 vinyl-25018 carboxy-275115 1,17-dicarboxy-8851 , 5 to 117 Nalaminol 400 : 300, a) Solution kinetics Potential in a constant range (100 to 400 mV vs. SOE
) in Table 8, D, O
, investigated as a possible oxidant for glucose oxidase using cyclic portammetry. 1st
Figure 1 shows (a) the portamogram of carboxyferrocene that satisfies the electrochemical criterion as a reversible one-electron couple t (δEp−6omv + lp /
When glucose alone was added to the X-constant) 0 solution, there was no appreciable effect on the portamogram.

しかし、溶液にグルコースオキシダーゼを更に添加した
場合(b)、ポルタモグラムに著しい変化が生じた。陽
極の電流の増加は触媒的カップリング反応の特徴であり
、次の図式として表わすことができる: R−e”−==20〔2〕 S 0+2−一一一うR〔3〕 ここで、Rはフェロセン、0はフェリジニウムイオン、
および2は還元されたグリコースオキシダーゼを示す。
However, when further glucose oxidase was added to the solution (b), a significant change occurred in the portamogram. The increase in current at the anode is a characteristic of catalytic coupling reactions and can be represented as the following scheme: R is ferrocene, 0 is ferridinium ion,
and 2 indicates reduced glycose oxidase.

増加した陽極電流は還元されたグリコースオキシダーゼ
と7エリシニウムイオンとの間の反応に起因する。尚、
後者のイオンは酸化電位で生ずる。グルコースオキシダ
ーゼと多数のフェロセン誘導体との間の均′−反応の機
構ヲニフルソンおよびシャインにより誘導された理論に
よって分析した。データから、走査速度に関係なく疑似
−次速度定数を誘導することができた。グルコースオキ
シダーゼの濃度の関数としてのかがるパラメーターの変
化は、二次反応速度定数をもたらした。この分析の有効
性は満足されるべき2条件に左右され;不均一な電極反
応は、触媒カップリング均一反応に比し速くしなければ
ならず、また酵素が常に還元形態にあることを確保すべ
く十分なグルコースが存在していなければならない。こ
れら同条件はこの研究において正しがった。第8表に示
すデータは、研究した酸化形態の全ての7工ロセン誘導
体が、ks−10’M−1・s−1の値を有する自然の
電子受容体である酸素分子の反応速度、に匹敵する反応
速度を有する酵素に関する急速な酸化体として作用する
ことを示す。
The increased anodic current is due to the reaction between reduced glycose oxidase and 7-erysinium ions. still,
The latter ions occur at oxidation potentials. The mechanism of homogeneous reaction between glucose oxidase and a number of ferrocene derivatives was analyzed by the theory derived by Winifelson and Schein. From the data it was possible to derive pseudo-order rate constants independent of scan speed. Changes in such parameters as a function of glucose oxidase concentration resulted in a quadratic reaction rate constant. The effectiveness of this analysis depends on two conditions that must be met; the heterogeneous electrode reaction must be faster than the catalytic coupling homogeneous reaction, and it must ensure that the enzyme is always in the reduced form. There must be as much glucose as possible. These same conditions were valid in this study. The data presented in Table 8 show that all hepta-rocene derivatives in the oxidized form studied have a reaction rate of molecular oxygen, the natural electron acceptor, with a value of ks-10'M-1.s-1. It is shown to act as a rapid oxidant for enzymes with comparable reaction rates.

第8表に示す全てのフェロセン誘導体はグルコースオキ
シダーゼを介してグルコースの有効な′電気化学的酸化
を生ぜしめるが、実際に使用される酵素電極を設計する
際に他の基準が重要である。
Although all ferrocene derivatives listed in Table 8 produce efficient 'electrochemical oxidation of glucose via glucose oxidase, other criteria are important when designing enzyme electrodes for practical use.

水性媒質中の還元形態の7工ロセン誘導体の溶解度は、
?l!極内に取り込み易くするために低くしなければな
らずづ酸化形態は生理学的pHで安定とすべきでありi
見掛けの電位は、生理学的試料に存在する還元化合物に
よる妨害を防止するため低くスヘきである。1 、1’
−ジメチルフェロセンは、これらファクタにより課せら
れる束縛の間で最良の妥協点を提供し、酵素電極に組み
込むために選定した。
The solubility of the heptadrocene derivative in reduced form in aqueous medium is:
? l! The oxidized form should be stable at physiological pH;
The apparent potential is low and steep to prevent interference by reducing compounds present in the physiological sample. 1, 1'
-Dimethylferrocene offers the best compromise between the constraints imposed by these factors and was chosen for incorporation into the enzyme electrode.

b)酵素電極 デジタルシミュレーション技術は、’4流明定用酵素電
極に関する定常状態電流を見掛はミカエリス−メンテン
定数、K旧、膜透過率、有効電極表面積、および酵素、
負荷ファクタ(単位容積当りの濃度)により主に決定さ
れることを示した。有効な酵素固定化技術を考慮した場
合に、機能化された電極表面への共有結合により一般に
最良の酵素活性が得られた。更に、得られた単層の被覆
が最適な応答特性に関し最も適していた。これに基づき
、1バッチ24個の標準のグルコース酵素′成極を以下
に示す何く構成し、これらの性能を611価した。
b) Enzyme electrode digital simulation technology calculates the apparent steady-state current for a regular enzyme electrode using the Michaelis-Menten constant, the membrane permeability, the effective electrode surface area, and the enzyme,
It was shown that it is mainly determined by the load factor (concentration per unit volume). When considering effective enzyme immobilization techniques, covalent attachment to the functionalized electrode surface generally resulted in the best enzyme activity. Moreover, the single layer coating obtained was the most suitable with regard to optimal response properties. Based on this, a batch of 24 standard glucose enzyme polarizers were constructed as shown below, and their performance was evaluated with 611 values.

C)試薬 グルコースオキシダーゼ(EC1,]、 8.4タイプ
2、黒色麹菌クロカビからのもの)をボエリンカーマン
エイムカら得た。尚、このグルコースオキシダーゼは2
74IU/m9の活性を有した。
C) Reagent glucose oxidase (EC1,], 8.4 type 2, from Aspergillus niger) was obtained from Boerinkermann Eimka. Furthermore, this glucose oxidase is 2
It had an activity of 74 IU/m9.

D−グルーr −ス(AnalaR)をBDHからイ1
↓;フェロセンおよびその誘導体をStrem (3h
em、 Qo、から得た。すべての溶液を高純度水(マ
イリボア)でアリスタブレード(Ar15tar gr
ade ) 試薬から調整した。支持電解液はHOIO
,で要求されるpH値に調節きれた0 、 1M 、に
2HPO,とし、グルコース溶液は一晩保管してα−お
よびβ一形態(amomer )を平衡にさせた。この
酵素の性質を以下の表に示す0 第4表 給源 ;黒色周面クロカビ RMM 叫8600 C゛−ファクタ 2 FAD co−基質 酸素 最適PH5,6 K[Ilグルコース 3.0mM d)生物試料 糖尿病患者のヘパリン添加血漿試料を英国ロンドンのガ
イズ病院、メタポリツク部門により得、予じめグルコー
スに関してイエロースプリングスインストルメンツ社製
のグルコース分析器により分析した。
D-glue (AnalaR) from BDH
↓; Ferrocene and its derivatives are subjected to Strem (3h
Obtained from em, Qo. All solutions were mixed with high purity water (Myribore) using an Arista blade (Ar15tar gr).
ade) Prepared from reagents. Supporting electrolyte is HOIO
The glucose solution was stored overnight to equilibrate the α- and β-amomers. The properties of this enzyme are shown in the table below.0 Table 4 Source: Black black mold RMM 8600 C゛-factor 2 FAD co-substrate Oxygen optimum pH 5,6 K[Il glucose 3.0mM d) Biological sample Diabetic patient Heparinized plasma samples were obtained by the Metapolis Department, Guy's Hospital, London, UK and previously analyzed for glucose on a Yellow Springs Instruments glucose analyzer.

e)装置 l mlの作用容積を有する2室セルを用いてり、C。e) equipment A two-chamber cell with a working volume of 1 ml is used, and C.

サイクリックポルタムメトリー実験を行った。このセル
は4 th、rnの熱分解グラファイト円板作動¥it
 fIll!のほかに、1cm”白金網対向電極と、飽
和カロメル参照電極とを有した。(ボーディロン等、J
Cyclic portammetry experiments were performed. This cell is a 4th, rn pyrolytic graphite disk actuated
fIll! in addition to a 1 cm" platinum mesh counter electrode and a saturated calomel reference electrode (Baudelon et al., J.
.

Amer、 Qhem、 Soc、 102 、428
1 、1980 )。
Amer, Qhem, Soc, 102, 428
1, 1980).

全ての電位は飽和カロメル電極(SOE)に対するもの
とした。DゆC,サイクリックボルクムメトリーに関し
て、オックスフォードエレクトローズボテンシオスタッ
トをプライアンズX−Y26000A3チャート記録計
と一緒に用いた。、電位′電解的に制御した定常状態の
電流測定は、7個までの酵素電極を収納するようにした
、100fnlの使用容積と、対向および参照電極用の
別々の室を有する、セルを用いて行った。電流一時間曲
線をブライアンズY−tBs−271記録計で記録した
。実験中電気化学セルの湿度をチャーチルザーモツーキ
ュレータを用いて±0.5°Cの範囲内で制御した。
All potentials were relative to a saturated calomel electrode (SOE). For cyclic volcummetry, an Oxford Electrodes botensiostat was used with a Pryons X-Y26000A3 chart recorder. , electrolytically controlled steady-state amperometric measurements using a cell with a working volume of 100 fnl and separate chambers for the counter and reference electrodes, adapted to accommodate up to seven enzyme electrodes. went. Current hourly curves were recorded on a Bryans Y-tBs-271 recorder. During the experiment, the humidity of the electrochemical cell was controlled within a range of ±0.5°C using a Churchill thermoculator.

f)グルコース酵素電極の構成 ユニオンカーバイド社製の1間部グラファイト箔をベー
スセンサとした。このグラファイトをif、径4 mm
の円板に切断し、ガラス俸にエポキシ樹脂で結合するこ
とにより電極を形成した。次いで、これら電極を大気中
200°Cで40時間加熱し、冷却し、15μlの1,
11−ジメチルフェロセン(トルエン中0.1.M)を
電極表面上に堆積させた後風乾した。グルロースオキシ
ダーゼの酸化されたグラファイト表面への共有被着はボ
ーディロンにより記載されたものと類似の方法により達
成した。電極をシグマケミカルカンパニー製の水溶性1
−シクロヘキシル−8−(2−モルホリンエチル)カル
ボジイミドメト−p−トルエンスルホネートの1ml溶
液(0,1Mアセトン中0.15 M 、 pH−4,
5)中に20°Cで80分間浸漬し、水洗し、次いでグ
ルコースオキシダーゼ(12,5■/ml)を含有する
酢酸塩緩衝液(o、1M 、 pH−5,5)の攪拌溶
液中に20°Cで90分間放請した。洗浄後、電極をポ
リカーボネート膜(ヌクレオボア、0.03μm)で被
覆し、1mMのグルコースを含有する緩衝液中4°Cで
貯蔵した。
f) Configuration of Glucose Enzyme Electrode A single-portion graphite foil manufactured by Union Carbide was used as the base sensor. If this graphite is 4 mm in diameter
Electrodes were formed by cutting into disks and bonding them to glass pellets with epoxy resin. The electrodes were then heated in air at 200°C for 40 hours, cooled and injected with 15 μl of 1,
11-Dimethylferrocene (0.1.M in toluene) was deposited on the electrode surface and then air-dried. Covalent deposition of glucose oxidase onto oxidized graphite surfaces was accomplished by a method similar to that described by Beaudillon. The electrode was water-soluble 1 made by Sigma Chemical Company.
- 1 ml solution of cyclohexyl-8-(2-morpholineethyl)carbodiimidometh-p-toluenesulfonate (0.15 M in 0.1 M acetone, pH -4,
5) for 80 min at 20 °C, washed with water, and then placed in a stirred solution of acetate buffer (o, 1M, pH-5,5) containing glucose oxidase (12,5 μ/ml). The mixture was incubated at 20°C for 90 minutes. After washing, the electrodes were covered with polycarbonate membranes (nucleopores, 0.03 μm) and stored at 4°C in buffer containing 1 mM glucose.

、g)酵素電極予備処理 組立て終了後で実験開始前に、電極を8 rl1Mグル
コース中160mVの電解電位制御下10時間にわたっ
て連続操作することにより電極応答を安定化した。然る
後、この電極は更に100時間操作し続ける間一層安定
な応答が得られることを確かめた。8 mM緩衝グルコ
ース液中で、電極は上記操作期間中8%±1の平均電流
減少を示した。
, g) Enzyme Electrode Pretreatment After completion of the assembly and before the start of the experiment, the electrode response was stabilized by continuously operating the electrode in 8 rl 1M glucose for 10 hours under electrolysis potential control at 160 mV. Thereafter, the electrode was found to provide a more stable response during continued operation for an additional 100 hours. In 8 mM buffered glucose solution, the electrode showed an average current reduction of 8%±1 during the above operation period.

グルコースオキシダーゼで変性した全ての電極にかかる
予備調整処理を施した。
All electrodes modified with glucose oxidase were subjected to such preconditioning treatment.

全ての電極は0.1〜85 mMのグルコースの範囲内
で直線状電流応答を示し、最終的には約70mMのグル
コースで飽和された。直線状領域内で、電極は60〜9
0秒で定常電流の95%に達する急速応答時間を示した
。電極構造成績表の再現性は各電極に対する定常電流を
8 mMグルコース中で測定することにより検討した。
All electrodes showed a linear current response within the range of 0.1-85 mM glucose and were finally saturated at approximately 70 mM glucose. Within the linear region, the electrodes are 60-9
It showed a rapid response time reaching 95% of the steady current in 0 seconds. The reproducibility of the electrode structure report was examined by measuring the steady state current for each electrode in 8 mM glucose.

各標準電極のバッチは2.8の標準偏差で7゜9μAの
平均電流応答を得た。
Each batch of standard electrodes had an average current response of 7.9 μA with a standard deviation of 2.8.

、h)温度の効果 酵素電極応答に対する温度の効果を10〜50°Cの範
囲内で研究し、温度上昇に伴なう定常電流の増加が約0
.2μA/’Cであることを示した。全ての電極が類似
の挙動を示した。アレニウス形挙動を仮定すると、電極
応答における極大の欠如は50℃までの温度での固定化
酵素の熱安定性を示す。この電極(iq造は標準体温で
長期間の使用に適合する。同様の熱安定性が可溶性酵素
にもあることを確かめ、その二次速度定数の温度依存が
49.6 KJ MOl−1の反応活性化エネルギを伺
与する。
, h) Effect of temperature The effect of temperature on the enzyme electrode response was studied in the range 10-50 °C, and the increase in steady-state current with increasing temperature was approximately 0.
.. It was shown to be 2 μA/'C. All electrodes showed similar behavior. Assuming Arrhenius-shaped behavior, the lack of a maximum in the electrode response indicates thermostability of the immobilized enzyme at temperatures up to 50°C. This electrode (iq structure) is suitable for long-term use at standard body temperature.We confirmed that similar thermal stability exists for soluble enzymes, and the temperature dependence of its second-order rate constant is 49.6 KJ MOl-1. Listen to the activation energy.

i−)妨害物質 直接電t+ Q?化、メゾイエイタとの反応または酵素
の阻止により電極応答を妨害する物質の影■(を検討し
た。代闘物を添加して標準血液濃度を得た8 mMグル
コース含有溶液の分析を行った。O,I、8\ mMの最終濃度でのL−アスコルビン酸塩は約41.0
%の平均電流増加を示すが、尿m(o、zom74)の
添加により低血糖から高血糖への転移が約0.5、〜1
30 mMの血中グルコース変化を反映する場合、実際
のグルコース電極は試料希釈の必要性を排除するために
上述した範囲内で直線状に応答することが要求される。
i-) Interfering substance direct charge t+ Q? The influence of substances that interfere with the electrode response by oxidation, reaction with mesoieta, or inhibition of enzymes was investigated.A solution containing 8 mM glucose was analyzed in which a substitute was added to obtain a standard blood concentration.O , I, L-ascorbate at a final concentration of 8\mM is approximately 41.0
%, but the addition of urine m(o, zom74) increases the transition from hypoglycemia to hyperglycemia by approximately 0.5, ~1
When reflecting a blood glucose change of 30 mM, a practical glucose electrode is required to respond linearly within the range mentioned above to eliminate the need for sample dilution.

この点に関し、フェロセン2(電極に対する固定化成績
表が直線性の高い−1−限値になるグルツース用グルコ
ースオキシダ〜ゼの見掛けのミカエリス−メンテン走数
KM、を変える唱こ重要であると思われる。電極応答が
拡散制御状)14よりむしろ動力学的状態にある、すな
わち定常電流が溶液の静止又は攪拌と無関係にある場合
、軸を計算することができる。動力学的にfl;II御
されたものであることを確がめた標準のフェロセン基ν
U極では、KM7の値が30〜40 mMの範囲にあっ
た。これをグルコ−スの非固定化酵素に対する8mMの
KM、と比較する。
In this regard, we believe it is important to change the apparent Michaelis-Menten rate KM of glucose oxidase for glucose, where the immobilization report to the electrode is the -1-limit value with high linearity. The axis can be calculated if the electrode response is in a dynamic rather than diffusion-controlled state (14), i.e. the steady current is independent of the stationary or stirring of the solution. Standard ferrocene group ν confirmed to be kinetically controlled fl;II
At the U pole, KM7 values ranged from 30 to 40 mM. This is compared to a KM of 8mM for glucose non-immobilized enzyme.

特定の妨害物質、すなわち電位的に妨害する物質を次の
第5表に示す。これがら列挙した全ての物質がグルコー
スオキシターゼの基質であるが、その反応の相対速度は
一次基質、すなわちグルコースのものより一層低い。こ
れら基質のグルコ−、ス検定に対する効果が極微である
ことを実験により確かめたが、本発明の電極センサをグ
ルコース不在下で列挙した任意の基質検定に使用し得る
ことが分る。
Specific interfering substances, ie potential interfering substances, are shown in Table 5 below. Although all of the substances listed are substrates for glucose oxidase, the relative rate of the reaction is much lower than that of the primary substrate, glucose. Although it has been experimentally determined that the effect of these substrates on the glucose assay is minimal, it can be seen that the electrode sensor of the present invention can be used in any of the listed substrate assays in the absence of glucose.

β−D−グルコース 100 2−デオキシ−D−グルコース 25 6−メチル−D−グルコース 2 D−マンノース 1 α−D−グルコース 0.6 L−システィンHGl (0,08mM )、還元クル
タチオン(0,49mM )、ギ酸ナトリウム(7,3
り1mM )、D−キシo−ス(8,00mM )、α
−ガラクトース(7,77mM)およびα−マンノース
(7,77mM )はグルコースに対する電極応答に関
し何等観察し得る妨害を生じなかった。
β-D-glucose 100 2-deoxy-D-glucose 25 6-methyl-D-glucose 2 D-mannose 1 α-D-glucose 0.6 L-cysteine HGl (0.08mM), reduced curtathione (0.49mM ), sodium formate (7,3
(1mM), D-X-O-ose (8,00mM), α
- Galactose (7,77mM) and α-mannose (7,77mM) did not cause any observable interference with the electrode response to glucose.

しかし、窒素飽和緩衝液から空気飽和緩衝液に変えると
、電流応答が4,0%の平均減少を生じた。□・・酸素
からの妨害は驚くべきことでないが、酵素反応により発
生した過酸化水素を再酸化するに十分にベース電極を正
に釣合せないと、電流減少が生ずる。過酸化水素を再酸
化するに十分に正の電位で電極を操作すると、L−アス
コルビン酸塩からの妨害が増大することになる。
However, changing from nitrogen saturated buffer to air saturated buffer resulted in an average decrease in current response of 4.0%. □... Interference from oxygen is not surprising, but current reduction occurs if the base electrode is not positively balanced enough to reoxidize the hydrogen peroxide generated by the enzymatic reaction. Operating the electrode at a sufficiently positive potential to reoxidize hydrogen peroxide will increase interference from L-ascorbate.

j)pHの効果 糖尿病患者の血漿試料のpHはヘパリンの添加又は二酸
化炭素のロスにより変化するため、グルコース電極の応
答に関するpHの効果を臨床的に関連する範囲にわたっ
て検討した。上述した酵素電極の定常電流は実質的にp
Hと無関係である。
j) Effect of pH Since the pH of plasma samples from diabetic patients changes with the addition of heparin or loss of carbon dioxide, the effect of pH on the response of the glucose electrode was investigated over a clinically relevant range. The steady current of the enzyme electrode mentioned above is substantially p
It has nothing to do with H.

これは可溶性酵素の挙動に匹敵し、この場合第3表に示
す全てのフェロセン誘導体に関する二次速度定数が6〜
9のpH範囲でpH変化に無関係であることを確かめた
。かかるpHに依存しない応答という望ましい事項は多
分酸素で媒介されるグルコース酵素電極と比較してプロ
トン転移が7エロセン酸化に含まれないことによる。
This is comparable to the behavior of soluble enzymes, where the second-order rate constants for all ferrocene derivatives listed in Table 3 are between 6 and 6.
It was confirmed that it was independent of pH changes in the pH range of 9. The desirability of such a pH-independent response is likely due to the fact that no proton transfer is involved in the 7-erocene oxidation compared to oxygen-mediated glucose enzyme electrodes.

例に示したような装置は現在入手し得る大部分の酵素基
センサに対し種々の利点を付与する。希釈工程前にこれ
らセンサと比較した場合、本発明の電極は同等か又は一
層早い応答時間と、嫌気条件下での操作可能性、−19
1大きな酸素不感受性(酸素濃度が可変な血液試料にお
いて重要)、完全な生理学的範囲と比較し得る特異性を
保護する広い線状範囲と、製造の安定性並びに容易さと
を有する。
A device such as the one shown in the example offers various advantages over most enzyme-based sensors currently available. When compared to these sensors before the dilution step, the electrodes of the present invention have comparable or faster response times and operability under anaerobic conditions, −19
1 has great oxygen insensitivity (important in blood samples with variable oxygen concentrations), a wide linear range protecting specificity comparable to the full physiological range, and stability as well as ease of manufacture.

更に、本発明において指定したメゾイエイタの内に、メ
ゾイエイタが金電極に直接結合することができるフェロ
センのチオールまたは同様の硫黄誘導体が含まれる。
Additionally, included within the mesoietors specified in this invention are thiols of ferrocene or similar sulfur derivatives where the mesoieter can be directly bonded to the gold electrode.

ヂオール基は、例えば1〜6個の炭素原子を有する低級
アルキル基によりフェロセン構造の1個の環に直接また
は間接的に結合することができる。
The diol group can be bonded directly or indirectly to one ring of the ferrocene structure, for example by a lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

J、Ohem、Soc、 692 (1958)に記載
されているようにしてつくられた簡単なチオール(フェ
ロセン)−8Hを使用することができる。本発明者らは
アルキルチオール ン、(フェロセン) − 0,H8SHが貴重なもので
あ、ることを確めた。他の、更に複雑なチオール糸化合
物、例えば2個の環が硫黄原子の鎖により結合している
1,2.8−)リチア−(3)−7エロ七ノフアンも可
能である(鎖硫黄原子の数の異なる物質の混合物)。
A simple thiol (ferrocene)-8H made as described in J. Ohem, Soc, 692 (1958) can be used. The inventors have determined that alkylthiolne, (ferrocene)-0,H8SH is valuable. Other, more complex thiol thread compounds are also possible, such as 1,2,8-)lithia-(3)-7 ero-7nophane in which the two rings are linked by a chain of sulfur atoms (chain sulfur atoms). mixture of different substances).

金電極は、繰返し使用するため例えばかがる化合物の溶
液に浸漬してメゾイエイタフェロセン構造を導電性金属
に結合することにより、製造することができる。
Gold electrodes can be fabricated for repeated use by bonding the mesoietaferrocene structure to the conductive metal, for example by immersion in a solution of a galvanizing compound.

かかる物質の製造例をあげると次の通りである1、2.
3−トリチオ−(3)−フェロナノファン( J −O
rganOm6jalllO Ohem. 1 9 7
 1 、2 7 +241) 文献の操作に従ったが、生成物は粗製混合物の昇華によ
り明らかにはつきりしなかった。最も明らかな(即ち最
も臭いがする)可能性を有した昇華物質を、溶離剤とし
てヘキサンを用いシリカ上でクロマトグラフィーして8
種の生成物を得た。
Examples of the production of such substances are as follows: 1, 2.
3-trithio-(3)-ferronanophane (J-O
rganOm6jallO Ohem. 1 9 7
1 , 2 7 +241) The literature procedure was followed, but the product was not appreciably reduced by sublimation of the crude mixture. The most obvious (i.e. most odorous) potentially sublimated material was chromatographed on silica using hexane as eluent.
A seed product was obtained.

1、分析の結果硫黄ではない。1. As a result of analysis, it is not sulfur.

2、C : 4 8.7 2、H : 2.8 8、S
 : 8 8.0 5、C工。H8FeS8 は (3
 : 4, 2.9.8 、H : 2.8 9 、S
 ;: 3 4.4 2であることが必要で、収量0.
45り8、0.11り複雑な分子、買置スペクトルの外
に調べられず、1個の硫黄原子をもったフエロセンファ
ンではないことが示された。
2, C: 4 8.7 2, H: 2.8 8, S
: 8 8.0 5, C engineering. H8FeS8 is (3
: 4, 2.9.8, H: 2.8 9, S
;: 3 4.4 2 is required and the yield is 0.
A complex molecule of 0.45 and 0.11, which could not be examined beyond the spectra, showed that it was not a ferrocene fan with one sulfur atom.

フェロセンチオベンクン(フェロセニルチオブタン) 1フエロセニル酪酸( J.Am.Chem.Soc 
1 9 57 。
Ferrocentiobencune (Ferrocenylthiobutane) 1 Ferrocenylbutyric acid (J.Am.Chem.Soc
1957.

79、8420) Fo− GO − CH2− (3I(2− 0)12
− OH2− OH2000H・文献の方法によってつ
くった。
79, 8420) Fo- GO - CH2- (3I(2-0)12
-OH2- OH2000H was prepared by the method described in the literature.

2、フェロセニル酪酸 Fo− OH2− OH2− (3H2− OH2− 
000H(上述の如くタレメンソンの還元、亜鉛/水銀
および塩化水素酸によりつくった) 3フエロセニルブタノール Fo− OH2− OH,− OH2− (EI(2−
 OH20H酸(2)(12g)をエーテル(ナトリウ
ム/カリウムから蒸留した)に溶解し、窒素雰囲気下で
水素化リチウムで処理した。反応が終了した場合、水素
化アルミニウムリチウムを酢酸エチル、次いで水を用い
て破壊した。有機相を分離し、水性相をエーテルで洗浄
した(2X20tnl)。有機相を混合し、乾燥( M
gSO4’) L、濾過した後溶媒を回転蒸発器で除去
した。得られた赤色油状物は2種の成分を含有していた
。シリカ上でカラムクロマトグラフィー( 8 0 C
m X 2 Cm )によりエーテル:ヘキサンl;l
で溶離しアルコールとエステルを得た。
2. Ferrocenylbutyric acid Fo- OH2- OH2- (3H2- OH2-
000H (made with Talemenson's reduction, zinc/mercury and hydrochloric acid as described above) 3Ferrocenylbutanol Fo- OH2- OH, - OH2- (EI(2-
OH20H acid (2) (12 g) was dissolved in ether (distilled from sodium/potassium) and treated with lithium hydride under nitrogen atmosphere. When the reaction was complete, the lithium aluminum hydride was destroyed using ethyl acetate and then water. The organic phase was separated and the aqueous phase was washed with ether (2×20 tnl). Mix the organic phases and dry (M
gSO4')L, after filtration the solvent was removed on a rotary evaporator. The resulting red oil contained two components. Column chromatography on silica (80C
m X 2 Cm) to form ether:hexane l;l
Elution gave the alcohol and ester.

Fo− OH2− OH2− CH2− OH2 − 
000CH84フエロセニルチオブタン (8)(4oom9)をピリジン(水酸化ナトリウム上
で乾燥したもの、lQi)に溶解し、水浴内で冷却した
。塩化トシル(1!7)を添加し、溶液を透□明になる
までかきまぜ、次いで4°Cで24時間放置した。固形
ピリジンヒドロクロリドを含有する混合物を氷/水上に
注入し、トリス塩を沈殿させた。これを水ポンプで濾過
して黄色固形物を得た。この乾燥した部分は特徴あるト
リス塩の赤外スペクトルを与えた。残留物、(0,65
り、尚湿潤しているもの)をエーテル:メタ/−ル(1
:1)に溶解し、水硫化ナトリウム水和物(X)I20
 ’) 1.69をかきまぜ乍ら添加し、混合物を5°
Cに維持した。80分後、水浴を除去し、混合物を室温
まで加温した。8時間後f、1.c。
Fo- OH2- OH2- CH2- OH2-
000CH84 Ferrocenylthiobutane (8) (4oom9) was dissolved in pyridine (dried over sodium hydroxide, lQi) and cooled in a water bath. Tosyl chloride (1!7) was added and the solution was stirred until clear and then left at 4°C for 24 hours. The mixture containing solid pyridine hydrochloride was poured onto ice/water to precipitate the Tris salt. This was filtered with a water pump to obtain a yellow solid. This dried part gave the characteristic Tris salt infrared spectrum. residue, (0,65
(still wet) in ether:meth/-le (1
: Sodium hydrosulfide hydrate (X) I20 dissolved in 1)
') Add 1.69 while stirring and bring the mixture to 5°.
It was maintained at C. After 80 minutes, the water bath was removed and the mixture was allowed to warm to room temperature. After 8 hours f, 1. c.

(シリカ、エチルエーテル(Et2o ) ’ヘキサン
1:1)により反応が完了したことが示された。
(silica, ethyl ether (Et2o)'hexane 1:1) indicated the reaction was complete.

混合物を還元して回転蒸発器上で乾燥し、次いでEt2
0/ヘキサン(1:11)の最小緻に溶解し、シリカ上
でクロマトグラフ(60〜120メツシユ、25 cm
 I25 cm X 2cmカラム、Et20 /ヘキ
サン(1:11)で溶離)した。チオールは極めて迅速
に通過し、約150記集められた。収率は200 m9
であった。
The mixture was reduced and dried on a rotary evaporator, then Et2
0/hexane (1:11) and chromatographed on silica (60-120 mesh, 25 cm
I25 cm x 2 cm column, eluted with Et20/hexane (1:11)). Thiols passed through very quickly and were collected at approximately 150 thiols. Yield is 200 m9
Met.

Fo−0H2−C1(2−0H8−0H2−0H2SHFo-0H2-C1 (2-0H8-0H2-0H2SH

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

第1図は、本発明の1例グルコースセンサ電極の部分縦
断面図、 第2図は、本発明の他の例の形態のグルコースセンサ電
極の縦断面図、 第8図は、グルコースの1lalFと、第2図に示す電
極により検知した電流との関係を示す線図、第4図は、
皮下注射器の針内に設けた第2図に示す電極の縦断面図
、 第5図は、本発明の更に他の例のグルコースセンサ電極
の縦断面図、 第6図は、第5図に示す電極に関する第3図と同様の線
図、 第7図は、グルコースデヒドロゲナーゼを組み込んだ電
極に関する第8図と同様の線図、第8図は、D、O,サ
イクリックポルタムメトリーに使用することのできる回
路を示す系統図、第9図は、D、O,サイクリックポル
タムメトリー用の2室セル、 第10図は、プソイドモナス属す−モカルボキシドボラ
ンズから単離した一酸化炭素オキシドーリアクターゼの
、FPLOにより精製した場合の緩衝液Bの濃度と時間
による変化を示す線図、第11図は、カルボキシフェロ
センのポルタモグラムを示す線図である。 、13・・・グラファイト棒14・・・ナイロン管15
・・・電極 16・・・皮下注射針18・・・側部窓 
19・・・炭素棒 20・・・金属コネクタ 21・・・ガラス管80・・
・セル 81・・・ルジン細管82・・・作動電極 3
3・・・対向電極。 FIG、11゜ (GB)■8405262 ■1984年2月29日■イギリス (GB)■8405263 0発 明 者 エリオツド・ベルヌ・プロトキン イギリス国ベッドフォード・エ ムケイ43ニスジー・ジョージ・ ストリート14 手 続 補 正 書(方式) %式% 1事件の表示 昭和59年特許願第 90835号 2、発明の名称 電 極 セ ン 力 3そ11i正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 ジェ2・ティックス・インターナショナル・イ
ンコーホレーテッド
FIG. 1 is a partial vertical sectional view of a glucose sensor electrode according to an example of the present invention. FIG. 2 is a vertical sectional view of a glucose sensor electrode according to another example of the present invention. FIG. , a diagram showing the relationship between the current detected by the electrode shown in FIG. 2, and FIG.
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the electrode shown in FIG. 2 provided in the needle of a hypodermic syringe; FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a glucose sensor electrode according to still another example of the present invention; FIG. Figure 7 is a diagram similar to Figure 3 for electrodes; Figure 7 is a diagram similar to Figure 8 for electrodes incorporating glucose dehydrogenase; Figure 8 is for use in D, O, cyclic portammetry; Figure 9 is a two-chamber cell for D, O, cyclic portammetry; Figure 10 is a carbon monoxide oxide reactor isolated from Pseudomonas mocarboxydoborans. FIG. 11 is a diagram showing a portamogram of carboxyferrocene. , 13... graphite rod 14... nylon tube 15
... Electrode 16 ... Hypodermic injection needle 18 ... Side window
19... Carbon rod 20... Metal connector 21... Glass tube 80...
・Cell 81...Lusin tubule 82...Working electrode 3
3...Counter electrode. FIG, 11° (GB)■8405262 ■February 29, 1984■United Kingdom (GB)■8405263 0 Inventor Eliot Verne Plotkin 43 Nissey George Street, Bedford MK, United Kingdom Procedures Amendment (Form) % Formula % 1 Indication of the case Patent Application No. 90835 of 1983 2, Name of the invention Electrode Sen Power 3 So 11i Relationship with the case Patent applicant name Name J2 Tix International Incorporated

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 成分の混合物の内少くとも1種の選定した成分の存
在を検知する電極センサにおいて、導電性表面を介して
上記混合物と1!気的に接触する、相互に絶縁された少
くとも2つの導電性装置と、 酵素が触媒的に活性である場合に酵素と一方の上記導電
性表面の間を、電子を搬送するメゾイエイタ化合物とを
備え、 上記メゾイエイタが少くとも2個の有機の環ヲ有し、夫
々がフンシュゲートされる少くとも2個の二重結合およ
び上記環の夫々と電子共有接触する金属原子を有する有
機金属化合物である ことを特徴とする電極センサ。 λ 上記メゾイエイタを上記導電性表面に限定する特許
請求の範囲第1項記載のセンサ。 & 上記酵素を上記導電性表面に限定する特許請求の範
囲第1項記載のセンサ。 森 上記選定した成分が上記酵素触媒反応に対する基質
である特許請求の範囲第1項記載のセンサ。 5 上記メゾイエイタ化合物がフェロセンタイブの化合
物である特許請求の範囲第1]′cI記載のセンサ。 6 上記フェロセンタイブの化合物をフェロセン、クロ
ロフェロセン、メチル−トリメチルアミ7フエロセン、
1.1−ジメチルフェロセン、1.1/−ジカルボキシ
フェロセン、カルボキシフェロセン、ビニルフェロセン
、トリメチルアミ/フェロセン、1 、1/−ジメチル
フェロセン、ポリビニルフェロセン、フェロセンモノカ
ルボン酸、ヒドロキシエチルフェリセン、アセトフェル
七ンおよび1 、1/−ビスヒドロキシメチルフェロセ
ンから成る群から選定した特許請求の範囲第5珀記載の
センサ。 7、 上記酵素が酸素特異フラビン蛋白質である特許請
求の範囲第1項記載のセンサ。 &上記フラビン蛋白質をメタノールオキシダーゼ、ピル
ビン酸オキシダーゼ(EOl、2゜a、 S、 )、キ
サンチンオキシダーゼ(EC31゜2、8.2. )、
サコシンオキシダーゼ(EC1、5,8,1,)、リボ
アミドデヒドロゲナーゼ(E O1,6,8,4,)、
グルタチオンレダクターゼ(EOl、6゜4.2. )
、カルボンモノオキシオキシド−レダクターゼ、グルコ
ースオキシダーゼ、グリコール酸オキシダーゼ(EC1
,1,8,1,)、L−アミノ酸オキシダーゼ(EC1
,4,8,2,)およびラクトースオキシダーゼ(Ec
l、、t、a、t、)から成る群から選定した特許請求
の範囲第7項記載のセンサ。 9 上記酵素がキノプロティンである特許請求の範囲第
1項d己載のセンサ。 10、上記キノプロティンをグルコースデヒドロゲナー
ゼ、アルコールデヒドロゲナーゼおよびメタノールデヒ
ド四ゲナーゼから成る群から選定した特許請求の範囲第
911記載のセンサ。 11 上記金属原子が鉄である特許請求の範囲第1項記
載のセンサ。 1a 上記金属原子がコバルトである特許請求の範囲第
1項記載のセンサ。 1&上記メゾイ工イタ化合物がコバル)センである特許
請求の範囲第1項記載のセンサ。 14 上記金属原子がクロムである特許請求の範囲第1
項記載のセンサ。 l[1,上記メゾイエイタ化合物がジベンゼンクロムで
ある特許請求の範囲第14項記載のセンサ。 1a 酵素がグルコースの反応を触媒しグルコースセン
サが得られる特許請求の範囲第1項記載のセンサ、。 17、酵素がグルコースオキシダーゼである特許請求の
範囲第16項記載のセンサ。 1& 酵素が細菌性のグルコースデヒドロゲナーゼであ
る特許請求の範囲第16項記載のセンサ。 19、グルコースデヒドロゲナーゼがアシネトノ(フタ
−属カルコアセティクスから分離されたものである特許
請求の範囲第18項記載のセンサ。 20、 1に極が銀、炭素粒子ペーストおよび固形炭素
から選定した材料から成る特許請求の範囲第1項記載の
センサ。 21 一方の上記導電性装置が炭素と、電子搬送メゾイ
エイタ化合物としての外表面のフェロセンタイブの化合
物の層と、メゾイエイタ化合物の層上に設けた、グルコ
ースオキシダーゼおよび細菌性のグルコースデヒドロゲ
ナーゼから選定した酵素から成る電極を備えた、グルコ
ースの存在に応答させるためグルコースを含む液体混合
物中で使用する特許請求の範囲第1項記載のセンサ。 z2 フェロセンタイブの化合物を、容易に蒸発だせ得
るその有機溶媒を用いて表面上に被着する特許請求の範
囲第21項記載のセンサ。 2& フェロセンタイブの化合物が重合体の形態であり
、対応する単量体の重合により表面上に得られる特許請
求の範囲第21項記載のセンサ。 24 フェロセンタイブの化合物を、カルボ−ジイミド
架橋結合により炭素電極に結合する特許請求の範囲第2
2項記載のセンサ。 25、酵素がDOOによりメゾイエイタ上に固定される
グルコースオキシダーゼである特許請求の範囲第21項
記載のセンサ。 2& 酵素が蒸発可能な溶液からメゾイエイタ層上に被
着された細菌性のグルコースデヒドロゲナーゼである特
許請求の範囲第21項記載のセンサ。 27、酵素がメゾイエイタ層の表面でゼラチン層中に維
持された細菌性のグルコースデヒドロゲナーゼである特
許請求の範囲第21項記載のセンサ。 28、水およびグルコース分子を透過しイびる最外層の
保護膜を有する特許請求の範囲第21項記載のセンサ。 29 保護膜が酢酸セルロースの溶液がら被着した酢酸
セルロースである特許請求の範囲第29項記載のセンサ
。 80 人n11に注入するのに適する注入装置を備えた
特許請求の範囲第1項記載のセンサ。 81 上記メゾイエイタ化合物が電子を上記酵素から上
記導電性表面に搬送する特許請求の範囲第1項記載のセ
ンサ。 8z 酵素がヘム含有酵素である特許請求の範囲第12
項記載のセンサ。 8& ヘム含有酵素が乳酸デヒドロゲナーゼ、イースト
シトクロムCペルオキシラーゼおよびホースラディッシ
ュペルオキシターゼがら成る群から選ばれる特許請求の
範囲第82項記載のセンサ。 8盃 酵素がキューブロブロチインである特許請求の範
囲第1項記載のセンサ。 8& キュプロプロティンがガラクトースオキシターゼ
である特許請求の範囲第84項記載のセンサ。
[Scope of Claims] An electrode sensor for detecting the presence of at least one selected component of a mixture of 1 components, wherein the mixture and 1! at least two mutually insulated electrically conductive devices in gaseous contact; and a mesoieter compound that transports electrons between the enzyme and one of the electrically conductive surfaces when the enzyme is catalytically active. and the mesoieter is an organometallic compound having at least two organic rings, each of which has at least two double bonds that are funshugated and a metal atom that is in covalent electron contact with each of the rings. An electrode sensor featuring: λ A sensor according to claim 1, wherein the mesoiator is limited to the electrically conductive surface. & The sensor of claim 1, wherein the enzyme is confined to the electrically conductive surface. Mori: The sensor according to claim 1, wherein the selected component is a substrate for the enzyme-catalyzed reaction. 5. The sensor according to claim 1]'cI, wherein the mesoieta compound is a ferrocentib compound. 6 The above ferrocentib compounds are ferrocene, chloroferrocene, methyl-trimethylami7ferrocene,
1.1-dimethylferrocene, 1.1/-dicarboxyferrocene, carboxyferrocene, vinylferrocene, trimethylamino/ferrocene, 1,1/-dimethylferrocene, polyvinylferrocene, ferrocene monocarboxylic acid, hydroxyethylferrocene, acetoferrocene and 1,1/-bishydroxymethylferrocene. 7. The sensor according to claim 1, wherein the enzyme is an oxygen-specific flavoprotein. & The above flavoproteins were combined with methanol oxidase, pyruvate oxidase (EOl, 2°a, S, ), xanthine oxidase (EC31°2, 8.2.),
Sacosine oxidase (EC1,5,8,1,), ribamide dehydrogenase (E O1,6,8,4,),
Glutathione reductase (EOl, 6°4.2.)
, carbon monooxyoxide-reductase, glucose oxidase, glycolate oxidase (EC1
, 1, 8, 1,), L-amino acid oxidase (EC1
, 4, 8, 2,) and lactose oxidase (Ec
1, t, a, t, ). 9. The sensor of claim 1 d, wherein the enzyme is chinoprotein. 10. The sensor according to claim 911, wherein the chinoprotein is selected from the group consisting of glucose dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, and methanoldehyde tetragenase. 11. The sensor according to claim 1, wherein the metal atom is iron. 1a The sensor according to claim 1, wherein the metal atom is cobalt. 1 & The sensor according to claim 1, wherein the meso-Ita compound is cobal)cene. 14 Claim 1 in which the metal atom is chromium
Sensor described in section. 15. The sensor according to claim 14, wherein the mesoieta compound is dibenzenechromium. 1a. The sensor according to claim 1, wherein the enzyme catalyzes the reaction of glucose to obtain a glucose sensor. 17. The sensor according to claim 16, wherein the enzyme is glucose oxidase. 1& The sensor according to claim 16, wherein the enzyme is bacterial glucose dehydrogenase. 19. The sensor according to claim 18, wherein the glucose dehydrogenase is isolated from Acinetono (Futa genus Calcoaceticus). 20. In 1, the electrode is made of a material selected from silver, carbon particle paste and solid carbon. 21. The sensor according to claim 1, wherein one of the electrically conductive devices comprises carbon, a layer of a ferrocentib compound on the outer surface as an electron transport mesoieta compound, and a layer of glucose provided on the layer of the mesoieta compound. A sensor according to claim 1 for use in a liquid mixture containing glucose to respond to the presence of glucose, comprising an electrode consisting of an enzyme selected from oxidase and bacterial glucose dehydrogenase. 22. A sensor according to claim 21, wherein the compound of ferrocentib is in the form of a polymer, and the compound of ferrocentib is in the form of a polymer, and the sensor according to claim 24. The sensor according to claim 21, wherein the compound of ferrocentib is bonded to the carbon electrode by a carbodiimide crosslink.
The sensor described in item 2. 25. The sensor according to claim 21, wherein the enzyme is glucose oxidase immobilized on the mesoieta by DOO. 2& The sensor of claim 21, wherein the enzyme is bacterial glucose dehydrogenase deposited onto the mesoieta layer from an evaporable solution. 27. The sensor of claim 21, wherein the enzyme is bacterial glucose dehydrogenase maintained in a gelatin layer on the surface of the mesoieta layer. 28. The sensor according to claim 21, having an outermost protective film that is permeable to water and glucose molecules. 29. The sensor according to claim 29, wherein the protective film is cellulose acetate deposited from a solution of cellulose acetate. 80. The sensor according to claim 1, comprising an injection device suitable for injection into a person n11. 81. The sensor of claim 1, wherein the mesoieta compound transports electrons from the enzyme to the conductive surface. 8z Claim 12, wherein the enzyme is a heme-containing enzyme
Sensor described in section. 83. The sensor of claim 82, wherein the heme-containing enzyme is selected from the group consisting of lactate dehydrogenase, yeast cytochrome C peroxilase, and horseradish peroxidase. 8. The sensor according to claim 1, wherein the enzyme is cuberobrotiin. 8& The sensor according to claim 84, wherein the cuproprotein is galactose oxidase.
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