JPS62237348A - Production of enzyme sensor - Google Patents

Production of enzyme sensor

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JPS62237348A
JPS62237348A JP61079268A JP7926886A JPS62237348A JP S62237348 A JPS62237348 A JP S62237348A JP 61079268 A JP61079268 A JP 61079268A JP 7926886 A JP7926886 A JP 7926886A JP S62237348 A JPS62237348 A JP S62237348A
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enzyme
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immobilized
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森泉 豊栄
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Abstract

PURPOSE:To effectively produce a sensor by forming two sets of combined electrodes of anode electrode and cathode electrodes consisting of thin metallic films on the same insulating substrate and forming a deactivated enzyme immobilized film thereto. CONSTITUTION:A positive type photoresist 3 is patterned on the substrate 1 in such a manner that the electrode parts are formed within the range of an exposed substrate surface 2. A thin chromium film 4 and thin gold or platinum film 5 are successively formed on the substrate 1 by a vacuum deposition method. The entire pat is thereafter immersed in a resist stripping soln. to remove the resist. The thin film 5 remaining on the exposed surface is sued as the electrode surface. The three electrodes to be used as the anode electrode and cathode electrode consisting of the thin metallic film are thus formed in the state of commonly using one cathode electrode at the prescribed point on the substrate 1. The enzyme immobilized film is installed to at least one electrode to be used as the anode electrode. The sensor is produced in the above-mentioned manner.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酵素センサーの製造方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a method for manufacturing an enzyme sensor.

更に詳しくは、絶縁基板上に信頼性の高い過酸化水素電
極を形成せしめることのできる酵素センサーの製造方法
に関する。
More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an enzyme sensor that can form a highly reliable hydrogen peroxide electrode on an insulating substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、酵素反応や免疫反応などの生体反応を利用した種
々めバイオセンサーが開発されており、特に臨床分野で
は、更に小型、高性能で低価格なものが求められるよう
になってきている。酵素センサーは、こうしたバイオセ
ンサーの一種であり、例えばグルコースオキシダーゼの
触媒作用を利用したグルコースセンサーは、血液や尿中
のグルコース濃度を測定するのに用いられ、実用的には
糖尿病患者に対する臨床検査用として重要である。
Recently, various biosensors that utilize biological reactions such as enzyme reactions and immune reactions have been developed, and especially in the clinical field, there is a growing demand for smaller, higher performance, and lower priced sensors. Enzyme sensors are a type of biosensor. For example, glucose sensors that utilize the catalytic action of glucose oxidase are used to measure glucose concentrations in blood and urine, and are practically used in clinical tests for diabetic patients. important as such.

しかしながら、こういった酵素センサーで実用化され、
市販されているものの大半は、電極と酵素固定化膜とが
一体構造となっていないため、小型化の達成および大量
生産による低コスト化の妨げとなっている。
However, when these enzyme sensors are put into practical use,
In most commercially available products, the electrode and the enzyme-immobilized membrane are not integrated, which hinders miniaturization and cost reduction through mass production.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

こうした市販酵素センサーの問題点に鑑み、最近では電
極上に直接酵素を固定化させる研究が進められ、それに
伴ってかなり小型化されたものが開発されるようになっ
てきている。しかしながら、同一基板上に多数個のセン
サーを同時に形成させ、大量生産を可能とぜんとする場
合には、例えば外部電極との接続部を露出させ、検出部
のみに酵素を固定化するというように、電極基板上の必
要な部分のみに酵素を固定化させる必要がある。
In view of these problems with commercially available enzyme sensors, research has recently progressed to immobilize enzymes directly on electrodes, and as a result, considerably smaller versions have been developed. However, if a large number of sensors are to be formed on the same substrate at the same time and mass production is possible, for example, the connecting part with the external electrode is exposed and the enzyme is immobilized only on the detection part. , it is necessary to immobilize the enzyme only on the necessary portions of the electrode substrate.

本発明者らは、こうした課題を解決するために、光架橋
重合体を用いて酵素固定化膜を形成せしめることが有効
であることを見出し、絶縁基板上に形成させた金属薄膜
よりなるアノード電極およびカソード電極の少くとも前
者の電極に、光架橋重合体で固定化された酵素固定化膜
を設置した酵素センサーを先にまず提案している(特願
昭60−103゜699号)。
In order to solve these problems, the present inventors found that it is effective to form an enzyme-immobilized film using a photocrosslinked polymer, and the anode electrode consists of a metal thin film formed on an insulating substrate. We have previously proposed an enzyme sensor in which an enzyme-immobilized membrane immobilized with a photo-crosslinked polymer is installed on at least the former cathode electrode (Japanese Patent Application No. 103/1989, No. 699).

このように構成された酵素センサーは、同一基板上に多
数個の微ノ」1なセンサーを同時に形成させることがで
き、大量生産を可能とさせるが、形成された1個の組合
せ電極が過酸化水素電極を構成する場合には、この電極
が過酸化水素以外の還元性妨害物質にも感応してしまう
という問題のあることが見出された。
Enzyme sensors configured in this way can simultaneously form a large number of microscopic sensors on the same substrate, making mass production possible. When constructing a hydrogen electrode, it has been found that there is a problem in that this electrode is sensitive to reducing interfering substances other than hydrogen peroxide.

通常、こうした問題の対策としては、酵素固定化膜と電
極面との間に過酸化水素選択透過膜を設はする方法がと
られているが、上記酵素センサーの場合には、電極面上
に直接酵素が固定化されているため選択透過1摸の設置
は不可能である。
Normally, as a countermeasure to this problem, a hydrogen peroxide selectively permeable membrane is installed between the enzyme-immobilized membrane and the electrode surface, but in the case of the enzyme sensor mentioned above, Since the enzyme is directly immobilized, it is impossible to install a single selective permeation system.

そこで、本発明者らは、かかる課題の新たな解決方法を
求めて種々検討の結果、同一基板上に2組の組合せ?1
!極を形成させ、その内の1組について、少くともアノ
ード電極上に固定化された酵素固定化膜を形成させるこ
とにより、上記課題が有効に解決されることを先に見出
した(特願昭60−171.850号)。
Therefore, the inventors of the present invention searched for a new solution to this problem and, as a result of various studies, decided to combine two sets on the same board. 1
! We have previously discovered that the above problem can be effectively solved by forming electrodes and forming an enzyme-immobilized membrane immobilized on at least the anode electrode for one set of the electrodes (patent application 60-171.850).

ここに提案された酵素センサーは、同一絶縁基板」二に
形成させた金属簿膜よりなるアノード電極およびカソー
ド電極の組合せ電極2組の内の1組について、少くとも
アノード電極上に固定化された酵素固定化膜を設置して
なる。1組の組合せ電極上への酵素固定化膜の固定化は
、一般に光架橋重合体によって行われ、その光架橋重合
体で固定化される酵素固定化膜の形成は、先の提案と同
様に、光架橋性重合体と酵素との水性混合物にフォトリ
ングラフ法を適用することによって行われる。
The enzyme sensor proposed here has at least one set of two combination electrodes of an anode and a cathode made of a metal membrane formed on the same insulating substrate, one of which is immobilized on the anode. It is made by installing an enzyme-immobilized membrane. Immobilization of the enzyme-immobilized membrane onto a set of combination electrodes is generally performed using a photocrosslinked polymer, and the formation of the enzyme-immobilized membrane immobilized with the photocrosslinked polymer is performed in the same manner as the previous proposal. , by applying the photoringraph method to an aqueous mixture of a photocrosslinkable polymer and an enzyme.

また、酵素固定化膜を設置しない他の1組の組合せ電極
は、少くともアノード電極上が光架橋重合体膜によって
被覆されて用いられるが、この場合の光架橋重合体膜の
形成も、光架橋性重合体を含有する水溶液にフォトリソ
グラフ法を適用することによって行われる。
In addition, another set of combination electrodes without an enzyme-immobilized membrane is used with at least the anode electrode covered with a photocrosslinked polymer film, but the formation of the photocrosslinked polymer film in this case also This is carried out by applying a photolithography method to an aqueous solution containing a crosslinkable polymer.

これら2組の組合せ電極において、各組毎にアノード電
極およびカソード電極を形成させてもよいが、カソード
電極を2組の組合せ電極について共通して用いられる1
個のカソード電極とし、それを各組合せ電極毎に切換え
て用いるようにすることもできる。
In these two sets of combined electrodes, an anode electrode and a cathode electrode may be formed for each set.
It is also possible to use several cathode electrodes and switch them for each combination of electrodes.

酵素センサーの作製に際しては、まずガラス板、塩化ビ
ニル樹脂、ポリイミド樹脂などの硬質樹脂板、SiO□
、 Si□N4などの絶縁被膜を表面に形成させたシリ
コンウェハーなどの平らな絶縁基板上に、アノード電極
およびカソード電極の組合せ電極2組を形成させること
が行われる。電極の形成は、金、白金(以上アノード電
極用)または銀、金、白金(以上カソード電極用)など
の金属材料を用い、図面の第1図に示されるようなリフ
トオフ法、基板上に蒸着された金属薄膜をエツチング除
去してパターニングするフォトエツチング法、電極形状
の窓が開いたマスクを基板に重ね、マスクごしに電極形
成物質を蒸着させるマスク蒸着法、電極形成物質を導電
材料とする導電性塗料を電極形状に印刷するスクリーン
印刷法あるいは上記フォトエツチング法またはマスク蒸
着法において蒸着の代りに電極形成材料の無電解メッキ
を行なうメッキ法などによって行なうことができる。
When producing an enzyme sensor, first a glass plate, a hard resin plate such as vinyl chloride resin or polyimide resin, or a SiO□
, Two combination electrode sets of an anode electrode and a cathode electrode are formed on a flat insulating substrate such as a silicon wafer having an insulating film such as Si□N4 formed on the surface. The electrodes are formed using metal materials such as gold, platinum (for anode electrodes) or silver, gold, platinum (for cathode electrodes), and are deposited on the substrate using a lift-off method as shown in Figure 1 of the drawings. The photo-etching method involves etching away and patterning the metal thin film that has been etched, the mask evaporation method involves placing a mask with an electrode-shaped window on the substrate, and depositing an electrode-forming material through the mask, and the electrode-forming material is a conductive material. This can be carried out by a screen printing method in which a conductive paint is printed in the shape of an electrode, or a plating method in which electroless plating of an electrode forming material is performed instead of vapor deposition in the above-mentioned photoetching method or mask vapor deposition method.

第1図に示された態様では、リフトオフ法が用いられて
いるみまず、清浄された平らな絶縁基板、例えばガラス
板1上に電極部が基板露出面2の範囲内に形成されるよ
うに、ポジ型フォトレジスト3をパターニングする(工
程a)。次いで、真空蒸着法により、この基板上にクロ
ム薄膜4(厚さ約500人)および金または白金薄膜5
(厚さ約0.2μm)を順次形成させる。ここで、クロ
ム薄膜は、電極を形成する金または白金薄膜とガラス板
基板との密着性を高めるために設けられている(工程b
)。
In the embodiment shown in FIG. 1, a lift-off method is used. First, an electrode portion is formed on a clean flat insulating substrate, for example a glass plate 1, within the exposed surface 2 of the substrate. , the positive photoresist 3 is patterned (step a). Next, a chromium thin film 4 (about 500 mm thick) and a gold or platinum thin film 5 are deposited on this substrate by vacuum evaporation.
(thickness approximately 0.2 μm) are sequentially formed. Here, the chromium thin film is provided to improve the adhesion between the gold or platinum thin film forming the electrode and the glass plate substrate (step b
).

その後、全体をアセトンなどのレジスト剥離液中に浸漬
してレジストを除去し、基板露出面2に残存する蒸着薄
膜5を電極面とした(工程C)。
Thereafter, the whole was immersed in a resist stripping solution such as acetone to remove the resist, and the deposited thin film 5 remaining on the exposed surface 2 of the substrate was used as an electrode surface (Step C).

このようにして絶縁基板上の所定の個所に、カソード電
極が1個共通して用いられる態様で、金属薄膜よりなる
アノード電極およびカソード電極となる3個の電極を形
成させたら、その内の少くともアノード電極となる1個
の電極に酵素固定化膜を設置させるが、その設置はフォ
トリソグラフ法を用いて、例えば第2図に示される如く
にして行なわれる。
In this way, if three electrodes are formed at a predetermined location on the insulating substrate in such a manner that one cathode electrode is used in common, the anode electrode and the cathode electrode made of the metal thin film are formed. An enzyme-immobilized membrane is installed on one electrode which serves as an anode electrode, and the installation is carried out using a photolithography method, for example, as shown in FIG. 2.

まず、第1図に示された如くにして形成された絶縁基F
i2上の電極面5に、光架橋性重合体と酵素との水性混
合物をスピンコード法、スプレー法などにより均一にコ
ーティング6する(工程d)。
First, an insulating group F formed as shown in FIG.
An aqueous mixture of a photocrosslinkable polymer and an enzyme is uniformly coated 6 on the electrode surface 5 on i2 by a spin coating method, a spray method, etc. (step d).

光架橋性重合体としては、それが酵素水溶液と共に水性
混合物として分散されるため一般に水溶性重合体が用い
られ1例えば分子中に光架橋性基としてスチルバゾリウ
ム基、ジアゾ基などの感光性基、好ましくはスチルバゾ
リウム基を有するポリビニルアルコールなどが水溶液と
して用いられる。
As the photocrosslinkable polymer, a water-soluble polymer is generally used because it is dispersed as an aqueous mixture together with an aqueous enzyme solution. Polyvinyl alcohol having a stilbazolium group is used as an aqueous solution.

水性混合物は、上記光架橋性重合体水溶液(濃度8.5
〜12重量%)Igに対して、酵素3〜72■を蒸留水
0.8+nQに溶解させた酵素水溶液が添加され。
The aqueous mixture was the photocrosslinkable polymer aqueous solution (concentration 8.5
An enzyme aqueous solution prepared by dissolving 3 to 72 ml of enzyme in 0.8+nQ of distilled water was added to (~12% by weight) Ig.

それを数分間程度攪拌、混合してコーティングに用いら
れる。
The mixture is stirred and mixed for several minutes before being used for coating.

コーテイング液を絶縁基板上の電極面上にコーティング
し、それが自然乾燥したら、そこをネガまたはポジの画
像を有するフォトマスク7で覆い、紫外線照射して光架
橋性重合体を光架橋させ、未架橋部分を純水で溶去1で
、光架橋部分に光架橋重合体で固定化された酵素固定化
膜8を形成させる(工程e)。これを再度紫外線照射し
てから乾燥させた。ここで使用されるフォトマスクは、
2組の組合せ電極の内の1組のアノード電極11にのみ
、酵素固定化膜8が形成されるような画像を有するもの
が用いられる。
The coating liquid is coated on the electrode surface on the insulating substrate, and when it dries naturally, it is covered with a photomask 7 having a negative or positive image, and the photocrosslinkable polymer is photocrosslinked by irradiation with ultraviolet rays. The crosslinked portion is eluted with pure water (step 1) to form an enzyme-immobilized membrane 8 immobilized with a photocrosslinked polymer on the photocrosslinked portion (step e). This was irradiated with ultraviolet light again and then dried. The photomask used here is
Among the two sets of combined electrodes, only one set of anode electrodes 11 has an image such that the enzyme-immobilized film 8 is formed thereon.

次に、還元性妨害物質に対する2組の組合せ電極の感応
特性を等しくするため、酵素固定化膜を設置しない他の
1組の組合せ電極のアノード電極12に、第2図と同様
の手法により、光架橋性重合体を含有する水溶液にフォ
トリソグラフ法を適用し、そこに光架橋重合体膜9を被
覆させ、これを参照用電極とした(工程f)。
Next, in order to equalize the sensitivity characteristics of the two sets of combination electrodes to reducing interfering substances, the anode electrode 12 of the other set of combination electrodes in which the enzyme-immobilized membrane was not installed was coated with the same method as shown in FIG. A photolithographic method was applied to an aqueous solution containing a photocrosslinkable polymer, and a photocrosslinkable polymer film 9 was coated thereon, and this was used as a reference electrode (step f).

これを再度紫外線照射してから乾燥し、各素子毎に分割
して、その電極露出面5.5’、5’にリード線10.
10 ’ 、10 ’を取り付ける。このようにして作
製された酵素センサーの一態様が、平面図として第3図
に示されている。また、第4〜5図には、他の態様の酵
素センサーの平面図が示されており、第4図の態様では
、電極面5′から2本のカソード電極13.13’を延
長して形成させ。
This is irradiated with ultraviolet rays again and then dried, divided into each element, and the lead wires 10.
Attach 10' and 10'. One embodiment of the enzyme sensor produced in this manner is shown in FIG. 3 as a plan view. 4 and 5 show plan views of other embodiments of the enzyme sensor. In the embodiment of FIG. 4, two cathode electrodes 13 and 13' are extended from the electrode surface 5'. Let it form.

各アノード−カソード間の電極間距離を短縮させると共
に、これらの各組合せ電極がそれぞれ酵素固定化膜8お
よび光架橋重合体膜9で覆われており、また第5図の態
様では、カソード電極13の面積を電極11.12の面
積より広く設定することにより、アノードに対するカソ
ード電流を安定にし。
In addition to shortening the inter-electrode distance between each anode and cathode, each of these combined electrodes is covered with an enzyme immobilization film 8 and a photocrosslinked polymer film 9, and in the embodiment shown in FIG. 5, the cathode electrode 13 By setting the area of the electrodes 11 and 12 to be larger than the area of the electrodes 11 and 12, the cathode current to the anode is stabilized.

また電極間距離を一定にしたまま両電極間の対向幅を長
くすることにより、電極の応答特性の向上が図られてい
る。
Furthermore, the response characteristics of the electrodes are improved by increasing the facing width between both electrodes while keeping the distance between the electrodes constant.

この酵素センサーによって検出可能な基質とこの基質に
対して反応する触媒としての酵素との組合せの例は次の
如くであり、これらの場合両電極は過酸化水素電極とし
て作用する。
Examples of combinations of a substrate detectable by this enzyme sensor and an enzyme as a catalyst that reacts with this substrate are as follows, in which both electrodes act as hydrogen peroxide electrodes.

Ill   酵素 グルコース    グルコースオキシダーゼガラクトー
ス   ガラクトースオキシダーゼし一アミノ酸   
 L−アミノ酸オキシダーゼエタノール    アルコ
ールオキシダーゼリン脂質     ホスホリパーゼ コリン      コリンオキシダーゼグリセリン  
  グリセロキナーゼ このような酵素センサーをグルコースセンサーとして用
いた場合には1次のように作用する。ます、グルコース
センサーをグルコースを含まない緩衝液中に浸漬し、電
極面に1例えば金電極の場合0.8Vの電圧を印加して
おき、これにグルコースを添加すると、酵素が固定化さ
れた方の過酸化水素電極側で、グルコースがグルコース
オキシダーゼ酵素固定化膜に拡散し、固定化酵素の触媒
作用により次のように反応する。
Ill enzyme glucose glucose oxidase galactose galactose oxidase monoamino acid
L-amino acid oxidase ethanol alcohol oxidase phospholipid phospholipase choline choline oxidase glycerin
Glycerokinase When such an enzyme sensor is used as a glucose sensor, it acts in a first-order manner. First, the glucose sensor is immersed in a buffer solution that does not contain glucose, and a voltage of 1, for example, 0.8 V in the case of a gold electrode is applied to the electrode surface. When glucose is added to this, the enzyme is immobilized. Glucose diffuses into the glucose oxidase enzyme-immobilized membrane on the hydrogen peroxide electrode side, and reacts as follows due to the catalytic action of the immobilized enzyme.

この反応に伴って発生する過酸化水素は、アノード電極
上で次のように酸化され、発生した過酸化水素量に比例
した電流、即ちグルコース濃度に比例した電流が流れる
Hydrogen peroxide generated as a result of this reaction is oxidized on the anode electrode as follows, and a current proportional to the amount of hydrogen peroxide generated, that is, a current proportional to the glucose concentration flows.

H20□→2H−+ 0. + 2e−このとき、参照
側電極には酵素が固定化されていないため、酵素反応に
よる電流は流れないので、酵素固定化側と参照側との差
動出力を検出しても。
H20□→2H-+ 0. +2e- At this time, since no enzyme is immobilized on the reference side electrode, no current due to the enzyme reaction flows, so even if differential output between the enzyme immobilized side and the reference side is detected.

酵素固定化側の電流のみを検出することができる。Only the current on the enzyme-immobilized side can be detected.

この場合に、試料液中にL−アスコルビン酸などの還元
性妨害物質が含まれていても、妨害物質は固定化酵素の
有無によらず、両方の組合せ電極で等しく酸化されるの
で、このときにこれら両電極を流れる電流の差動出力を
検出すれば、妨害物質に起因する電流領分が相殺され、
酵素反応に起因する電流値のみを検出することができ、
例えばし−アスコルビン酸の場合、その濃度が0.5〜
4■/准の範囲内では、両電極で発生する妨害物質に起
因する電流を3%以下に軽減できることが確認された。
In this case, even if the sample solution contains a reducing interfering substance such as L-ascorbic acid, the interfering substance is oxidized equally at both combination electrodes regardless of the presence or absence of the immobilized enzyme. By detecting the differential output of the current flowing through these two electrodes, the current region caused by interfering substances is canceled out, and
Only the current value caused by the enzyme reaction can be detected,
For example, in the case of ascorbic acid, its concentration is 0.5~
It has been confirmed that within the range of 4/min, the current caused by interfering substances generated at both electrodes can be reduced to 3% or less.

しかるに、酵素固定化膜と参照側となる光架橋重合体1
gとを光学rIft微鏡で観察すると、光架橋重合体膜
が透明でかつ均質な膜状体を形成しているのに対し、酵
素固定化膜の方は白色で、その表面に微小な凹凸が無数
に形成されていることが判明した。
However, the enzyme-immobilized membrane and the photocrosslinked polymer 1 serving as the reference side
When g is observed with an optical rIft microscope, the photocrosslinked polymer film forms a transparent and homogeneous film, whereas the enzyme-immobilized film is white with minute irregularities on its surface. It turns out that there are countless numbers of them.

そこで、これら両者の膜状体をなるべく同等なものとし
、これによって差動出力をより正確に検出する手段を求
めて更に検討した結果、参照側となる膜状体にも失活酵
素を固定化せしめる方法がきわめて有効であることを見
出した(特願昭60−217.149号)。
Therefore, as a result of further investigation in search of a means to more accurately detect the differential output by making these two membrane bodies as similar as possible, we decided to immobilize the inactivated enzyme on the membrane body that would serve as the reference side. It has been found that the method of inducing the same effect is extremely effective (Japanese Patent Application No. 149-217-1988).

この酵素センサーは、同一絶縁基板上に金属薄膜よりな
るアノード電極およびカソード電極の組合せ電極を2組
形成させ、その1組には少くともアノード電極上に固定
化された酵素固定化膜を、他の1組には少くともアノー
ド電極上に固定化された失活酵素固定化膜をそれぞれ設
置して構成されている。
This enzyme sensor has two sets of combined electrodes consisting of an anode electrode and a cathode electrode made of metal thin films formed on the same insulating substrate, one set has at least an enzyme immobilized film immobilized on the anode electrode, and the other Each of the sets includes a deactivated enzyme-immobilized membrane immobilized on at least an anode electrode.

かかる酵素センサーの作製は、上記で図面の第1〜2図
を用いて説明した方法において、工程(d)で用いられ
た光架橋性重合体含有酵素水溶液をオーブン中で酵素の
種類に応じて約80〜100℃で約5〜10分間程度加
熱し、酵素を失活させた水溶液が工程(f)で用いられ
る以外は、同様の方法によって行われる。そして、例え
ば第3〜5図に示される態様において、符号8側に酵素
固定化膜が、また符号9側に失活酵素固定化膜がそれぞ
れ固定化された酵素センサーが得られる。
The production of such an enzyme sensor is carried out by using the method described above with reference to FIGS. 1 and 2, in which the photocrosslinkable polymer-containing enzyme aqueous solution used in step (d) is heated in an oven according to the type of enzyme. The same method is used except that an aqueous solution in which the enzyme is inactivated by heating at about 80 to 100° C. for about 5 to 10 minutes is used in step (f). For example, in the embodiments shown in FIGS. 3 to 5, an enzyme sensor is obtained in which an enzyme-immobilized membrane is immobilized on the 8 side and an inactivated enzyme-immobilized membrane is immobilized on the 9 side.

このようにして行なわれる酵素センサーの作製では、他
の1組の組合せ電極の少なくともアノード電極上に固定
化せしめる失活酵素固定化膜の形成が、上述の如く光架
橋性重合体含有酵素水溶液を加熱処理し、酵素を失活さ
せた水溶液として用いることにより行なわれている。
In the production of an enzyme sensor carried out in this way, the formation of the inactivated enzyme immobilized film to be immobilized on at least the anode electrode of the other set of combination electrodes involves the formation of an enzyme aqueous solution containing a photocrosslinkable polymer as described above. This is done by using an aqueous solution that has been heat-treated to deactivate the enzyme.

作製された酵素センサーは、参照側にも失活酵素を固定
化させることにより、参照側電極の膜質を酵素側電極の
膜質と等しくさせ、これによって2組の組合せ電極間の
妨害物質に対する応答特性を等しくし、妨害物質信号の
差動除去特性を一層改善させる。具体的には、L−アス
コルビン酸を用いた妨害物質信号の差動除去特性の測定
では、その濃度が1〜100mg/dQの範囲内で、両
電極で発生する妨害物質に起因する電流を2%以下に軽
減することができ、この前の提案の0.5〜4■/准の
範囲内で3%以下という濃度範囲おび電流値と比較して
、妨害物質信号の差動除去特性のなお一層の改善を達成
させる。また、このような特性は、妨害物質がL−アス
コルビン酸の場合だけではなく。
The fabricated enzyme sensor has an inactivated enzyme immobilized on the reference side as well, thereby making the membrane quality of the reference side electrode equal to that of the enzyme side electrode, thereby improving the response characteristics to interfering substances between the two sets of combined electrodes. are made equal, thereby further improving the differential rejection characteristics of interfering substance signals. Specifically, in measuring the differential rejection characteristics of interfering substance signals using L-ascorbic acid, the current caused by the interfering substance generated at both electrodes was %, compared to the concentration range and current value of 3% or less within the range of 0.5 to 4/m in the previous proposal, which further improves the differential rejection characteristics of the interference signal. Achieve further improvement. Moreover, such characteristics are not limited to cases where the interfering substance is L-ascorbic acid.

尿酸などの場合にも同様に有効に発揮される。It is similarly effective in cases such as uric acid.

このように、この酵素センサーは効果上では十分に所期
の目的が達せられるものの、酵素固定化膜および失活酵
素固定化膜をそれぞれ別個に形成させるために、2回の
フォトリソグラフ法を適用しなければならず、しかも酵
素固定化膜の形成に必要な量と同量の酵素を失活酵素固
定化膜の形成時にも用いなければならないという製造上
の無駄がみられる。
As described above, although this enzyme sensor is effective enough to achieve its intended purpose, two photolithographic methods were applied to separately form the enzyme-immobilized membrane and the inactivated enzyme-immobilized membrane. Moreover, the same amount of enzyme required for forming the enzyme-immobilized membrane must be used when forming the inactivated enzyme-immobilized membrane, which is wasteful in production.

本発明は、かかる無駄を省いた酵素センサーの製造方法
を提供せんとするものである。
The present invention aims to provide a method for manufacturing an enzyme sensor that eliminates such waste.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

従って1本発明は酵素センサーの製造方法に係り、酵素
センサーの製造は、同一絶縁基板上に金R薄膜よりなる
アノード電極およびカソード電極の組合せ電極を2組形
成させ、各組合せ電極において少なくともアノード電極
上に酵素固定化膜を固定化させた後、参照側電極を形成
する電極上の酵素固定化膜に紫外線を照射し、失活酵素
固定化膜を形成させることにより行なわれる。
Therefore, the present invention relates to a method for manufacturing an enzyme sensor, in which two sets of combined electrodes of an anode electrode and a cathode electrode made of a gold R thin film are formed on the same insulating substrate, and in each combination electrode, at least an anode electrode is formed. After an enzyme-immobilized membrane is immobilized thereon, the enzyme-immobilized membrane on the electrode forming the reference side electrode is irradiated with ultraviolet rays to form an inactivated enzyme-immobilized membrane.

2組の組合せ電極の少なくともアノード電極上に酵素固
定化1漠を形成させることは、上記で図面の第1〜2図
を用いて説明した方法において、工程(e)において画
像を有するフォトマスクを用いることなく、あるいは2
組のアノード電極が露光されるような画像パターンを有
するフォトマスクを用いて、紫外線照射することにより
行なわれる。この紫外線照射に用いられる紫外線は、水
銀ランプから発せられるような比較的長波長のものであ
り、これを約30秒間程度照射した場合には、光架橋性
重合体の光架橋は行なわれるものの、酵素への影響は殆
どみられない。
Forming an enzyme-immobilized mass on at least the anode electrode of the two sets of combined electrodes is performed by using a photomask having an image in step (e) in the method described above with reference to FIGS. 1 and 2 of the drawings. without using or 2
This is carried out by irradiating ultraviolet light using a photomask having an image pattern that exposes a set of anode electrodes. The ultraviolet light used for this ultraviolet irradiation has a relatively long wavelength, such as that emitted from a mercury lamp, and when irradiated with this for about 30 seconds, the photocrosslinkable polymer is photocrosslinked, but There is almost no effect on enzymes.

その後、参照側電極となる方の組合せ電極上の酵素固定
化膜のみにフォトマスクなどを用いて紫外線を照射し、
一旦固定化させた酵素を失活させる。この場合の紫外線
照射条件は、一般的に次の如くである。
After that, only the enzyme-immobilized membrane on the combination electrode that will become the reference side electrode is irradiated with ultraviolet rays using a photomask etc.
Once immobilized, the enzyme is deactivated. The ultraviolet irradiation conditions in this case are generally as follows.

光源:短波長用紫外線ランプ 波長:約2000〜3000人 出カニ約10〜20W/cd 距離:約1〜50 時間:約1〜5分間 〔発明の効果〕 本発明方法により1次のような効果が奏せられる。Light source: short wavelength ultraviolet lamp Wavelength: Approximately 2000-3000 people Approximately 10-20W/cd Distance: Approximately 1-50 Time: Approximately 1-5 minutes 〔Effect of the invention〕 The method of the present invention provides the following effects.

(1)酵素センサーの電極上に酵素固定化膜および失活
酵素固定化膜を形成させるためのフォトリソグラフ法の
適用が一回で行なわれる。
(1) A photolithographic method is applied at once to form an enzyme-immobilized membrane and an inactivated enzyme-immobilized membrane on the electrode of an enzyme sensor.

(2)これに関連して、これら両固定化膜の膜厚膜質な
どが同等のものとなるため、妨害物質に対する差動除去
特性が向上する。
(2) In connection with this, since the film thickness and film quality of both of these immobilized films are the same, the differential removal characteristics for interfering substances are improved.

(3)使用される酵素量が熱失活法の半分で済む。(3) The amount of enzyme used is only half that of the heat inactivation method.

〔実施例〕〔Example〕

次に、実施例について本発明を説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to examples.

実施例1 光架橋性ポリビニルアルコール(光架橋性スチルバゾリ
ウム基含有量1.4モル%、けん化度88%、重合度1
400)の11.7重量%水溶液0.5 gに、グルコ
ースオキシダーゼ酵素30mgを溶解させた蒸留水0.
4(IIQを添加し、数分間程度攪拌、混合してコーテ
イング液を調製する。このコーテイング液を。
Example 1 Photocrosslinkable polyvinyl alcohol (photocrosslinkable stilbazolium group content 1.4 mol%, saponification degree 88%, polymerization degree 1)
400) in which 30 mg of glucose oxidase enzyme was dissolved in 0.5 g of an 11.7% aqueous solution of distilled water.
4 (Add IIQ and stir and mix for several minutes to prepare a coating liquid. This coating liquid.

ガラス板上に形成させた2組の過酸化水素電極の上に、
4000rpm、20秒間の条件下でスピンコードする
。コーテイング液が自然乾燥したら、2組の過酸化水素
電極の内、それぞれアノード電極部分のみを紫外線照射
できるようなネガの画像を有するフォトマスクで覆い、
紫外線照射(出力250W)を15秒間行ない、その後
純水による洗浄によって131像し、再び紫外線照射し
て乾燥させた。
On top of two sets of hydrogen peroxide electrodes formed on a glass plate,
Spin code at 4000 rpm for 20 seconds. After the coating solution dries naturally, each of the two sets of hydrogen peroxide electrodes is covered with a photomask having a negative image that allows only the anode electrode portion to be irradiated with ultraviolet rays.
Ultraviolet irradiation (output 250 W) was performed for 15 seconds, and then 131 images were taken by washing with pure water, and ultraviolet ray irradiation was performed again to dry.

次に、参照側電極のアノード電極部分にのみ紫外線が照
射されるようなネガ画像を有する石英製フォトマスクで
覆い、殺菌用紫外線ランプ(波長2537人)を用いて
、照射距離2c!a、照射時間2分間の条件下で紫外線
照射を行ない、このアノード電極上の固定化膜に固定さ
れている酵素を失活させた。
Next, it was covered with a quartz photomask having a negative image so that only the anode electrode part of the reference side electrode was irradiated with ultraviolet rays, and an irradiation distance of 2 c! a. UV irradiation was performed under conditions of irradiation time of 2 minutes to deactivate the enzyme immobilized on the immobilization film on the anode electrode.

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

第1図は、絶縁基板上に電極を形成させる工程を順次示
した断面図である。第2図は先に提案された方法を示し
ており、絶縁基板上に形成させた2個のアノード電極の
上に、それぞれ光架橋重合体で固定化された酵素固定化
膜および光架橋重合体膜(または失活酵i固定化膜)を
設置させる工程を順次示した断面図であり、第3図はこ
のようにして作製された酵素センサーの一態様の平面図
である。第4〜5図は、酵素センサーの他の態様の平面
図である。 (符号の説明) 1・・・・・絶縁基板 2・・・・・基板露出面 5・・・・・電極 6・・・・・光架橋性重合体含有酵素水溶液7・・・・
・画像を有するフォトマスク8・・・・・酵素固定化膜 11・・・・・酵素固定化膜側アノード電極12・・・
・・参照側7ノード電極 l:3・・・・・カソード電極
FIG. 1 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of forming an electrode on an insulating substrate. Figure 2 shows the previously proposed method, in which an enzyme-immobilized film and a photo-crosslinked polymer are each immobilized with a photo-crosslinked polymer on two anode electrodes formed on an insulating substrate. FIG. 3 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of installing a membrane (or inactivated enzyme i-immobilized membrane), and FIG. 3 is a plan view of one embodiment of the enzyme sensor produced in this way. 4-5 are plan views of other embodiments of the enzyme sensor. (Explanation of symbols) 1... Insulating substrate 2... Substrate exposed surface 5... Electrode 6... Enzyme aqueous solution containing photocrosslinkable polymer 7...
- Photomask 8 having an image...Enzyme immobilization membrane 11...Enzyme immobilization membrane side anode electrode 12...
...Reference side 7 node electrode l:3...Cathode electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、同一絶縁基板上に金属薄膜よりなるアノード電極お
よびカソード電極の組合せ電極を2組形成させ、各組合
せ電極において少なくともアノード電極上に酵素固定化
膜を固定化させた後、参照側電極を形成する電極上の酵
素固定化膜に紫外線を照射し、失活酵素固定化膜を形成
させることを特徴とする酵素センサーの製造方法。 2、固定化が光架橋重合体によって行われる特許請求の
範囲第1項記載の酵素センサーの製造方法。 3、カソード電極1個が2組の組合せ電極に共通して用
いられる特許請求の範囲第1項記載の酵素センサーの製
造方法。 4、組合せ電極が過酸化水素電極を構成する特許請求の
範囲第1項記載の酵素センサーの製造方法。
[Claims] 1. After forming two sets of combined electrodes consisting of an anode electrode and a cathode electrode made of metal thin films on the same insulating substrate, and immobilizing an enzyme-immobilized film on at least the anode electrode in each combined electrode. A method for producing an enzyme sensor, which comprises irradiating an enzyme-immobilized film on an electrode forming a reference side electrode with ultraviolet rays to form an inactivated enzyme-immobilized film. 2. The method for producing an enzyme sensor according to claim 1, wherein the immobilization is performed using a photocrosslinked polymer. 3. The method for manufacturing an enzyme sensor according to claim 1, wherein one cathode electrode is used in common for two sets of combined electrodes. 4. The method for manufacturing an enzyme sensor according to claim 1, wherein the combined electrode constitutes a hydrogen peroxide electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6275346A (en) * 1985-09-30 1987-04-07 Nok Corp Enzyme sensor

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