JPS6232351A - Enzyme sensor - Google Patents

Enzyme sensor

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Publication number
JPS6232351A
JPS6232351A JP60171850A JP17185085A JPS6232351A JP S6232351 A JPS6232351 A JP S6232351A JP 60171850 A JP60171850 A JP 60171850A JP 17185085 A JP17185085 A JP 17185085A JP S6232351 A JPS6232351 A JP S6232351A
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JP
Japan
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enzyme
electrodes
electrode
film
immobilized
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Pending
Application number
JP60171850A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toyoe Moriizumi
森泉 豊栄
Ichiro Takatsu
高津 一郎
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Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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Publication date
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Publication of JPS6232351A publication Critical patent/JPS6232351A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect the signal based on enzyme reaction by immobilizing enzyme to one set of two sets of hydrogen peroxide electrodes on the same substrate and detecting said signal by the differential output from both electrodes. CONSTITUTION:A positive type photoresist is patterned on a glass plate 1 and a thin chromium film 4 and a thin gold or platinum film 5 is formed on the substrate 1 by a vacuum deposition method. The substrate is then immersed in a resist stripping liquid to remove the resist so that the thin vapor deposited film 5 is used as an electrode surface. A coating liquid is coated on the substrate 1 and is covered by a photomask of such as image with which an enzyme immobilized film 8 is formed only on the anode electrode 11. The photocrosslinkable polymer is photocrosslinked to form the film 8. A photocrosslinkable film 9 is further coated to an anode electrode 12 on which the film 8 is not provided to form a reference electrode so that the sensitive characteristics of two sets of the electrodes 11, 12 for a reducing disturbance material are made equal. The enzyme is immobilized only to the electrode 11 of two sets of the hydrogen peroxide electrodes 11, 12 and the differential output is detected from both electrodes, by which the signal from the reducing disturbance material to be equally sensed by both electrodes is offset. Only the signal based on the enzyme reaction is thus detected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酵素センサーに関する。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に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an enzyme sensor. More specifically, the present invention relates to 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
々の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。
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, many sensors are formed on the same substrate at the same time.

大量生産を可能とぜんとする場合には1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。
If mass production is to be possible, 1) Immobilize the enzyme only on the necessary parts of the electrode substrate, for example, expose the connection part with the external electrode and immobilize the enzyme only on the detection part. There is a need.

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ッ−1〜電極の少くとも
前者の電1極に、光架橋1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促案している(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 by photocrosslinking 1 is installed on at least the former electrode 1 of the electrodes 1 to 1. No. 699).

このような酵素センサーの一態様が2第8図にilZ而
図面して示されCおり、ガラス板などの絶縁1&Fj、
21上に金、白金などの金属薄膜よりなる1組の組合せ
電極22.22’をクロム薄膜を介して形成させ、これ
らの電極の検出部に光架橋重合体で固定化された酵素固
定化膜23を設置して、酵素センサーが構成されている
。この場合、光架橋重合体で固定化された酵素固定化膜
の形成は、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ている。
One embodiment of such an enzyme sensor is shown diagrammatically in FIG.
A pair of combined electrodes 22 and 22' made of metal thin films such as gold and platinum are formed on 21 with a chromium thin film interposed therebetween, and an enzyme-immobilized film immobilized with a photo-crosslinked polymer is formed on the detection part of these electrodes. 23 is installed to constitute an enzyme sensor. In this case, the formation of an enzyme-immobilized film immobilized with a photocrosslinkable polymer is performed by applying a photoringraph method to an aqueous mixture of a photocrosslinkable polymer and an enzyme.

このように構成された酵素センサーは、同一基板上に多
数個の微小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新たに見出された。
Enzyme sensors configured in this way can simultaneously form many microscopic sensors on the same substrate.
Although mass production is possible, when one combined electrode formed constitutes a hydrogen peroxide electrode, there is a problem that this electrode becomes sensitive to reducing interfering substances other than hydrogen peroxide. A new thing has been discovered.

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置する方法がと
られているが、」二足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膜の設置
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. Because the enzyme is directly immobilized on the membrane, it is impossible to install a selectively permeable membrane.

そこで1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組の組合せ電極
を形成させ、その内のIMiについて、少くともアノー
ド電極1.ヒ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見出し
た。
Therefore, the present inventors have conducted various studies in search of a new solution to this problem, and as a result, formed two sets of combination electrodes on the same substrate, and for IMi among them, at least anode electrode 1. We have found that the above problems can be effectively solved by forming an enzyme-immobilized membrane in which humans are immobilized.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

従って1本発明は酵素センサーに係り、この酵素センサ
ーは、同一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」二に固定化され
た酵素固定化膜を設置してなる。14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ソグラフ法を適用すること
によって行われる。
Therefore, the present invention relates to an enzyme sensor, and this enzyme sensor has at least two electrodes, one of which is a combination of an anode and a cathode formed on the same insulating substrate. An enzyme-immobilized membrane is installed. The enzyme-immobilized membranes are generally immobilized on the 14 sets of combination electrodes using a photo-crosslinked polymer, and the formation of the enzyme-immobilized membrane immobilized with the photo-crosslinked polymer is carried out in the same manner as the previous proposal. , by applying photolithographic methods to an aqueous mixture of photocrosslinkable polymers and enzymes.

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、 5i
n2、Si、N、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
とが行わわ、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
りフトオフ法、基板と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り料の無電解メ
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 making an enzyme sensor, first, a glass plate, a hard resin plate such as vinyl chloride resin, polyimide resin, etc.
Two sets of combined electrodes of an anode electrode and a cathode electrode are formed on a flat insulating substrate such as a silicon wafer having an insulating film of N2, Si, N, etc. formed on its surface. The electrodes are formed using gold, platinum (for the anode electrode) or silver, gold, platinum (for the cathode electrode)
As shown in Figure 1 of the drawings, using metal materials such as A mask vapor deposition method in which the electrode forming material is deposited over a mask through a mask, a screen printing method in which a conductive paint using the electrode forming material as a conductive material is printed in the shape of the electrode, or an alternative to vapor deposition in the above photoetching method or mask vapor deposition method. This can be done by a plating method that performs electroless plating of electrode forming material.

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。まず、清浄された平らな絶縁基板、例えばガラス
板1」二に電極部が基板露出面2の範囲内に形成される
ように、ポジ型フ第1−レジスト3をパターニングする
(コー程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4 二こ
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, a positive type resist 3 is patterned on a clean flat insulating substrate, for example, a glass plate 1''2, so that an electrode portion is formed within the range of the exposed surface 2 of the substrate (step a). . Next, a chromium thin film 4 (thickness of approximately 500 μm) and a gold or platinum thin film 5 (thickness of approximately 0.2 μm) are sequentially formed on this substrate by vacuum evaporation. This step is provided to improve the adhesion between the gold or platinum thin film to be formed 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1〜を除去し、基板露出面2に残存する蒸着
薄膜5を電極面としたく工程C)。
Thereafter, the whole is immersed in a resist stripping solution such as acetone to remove the resists 1 to 3, and the deposited thin film 5 remaining on the exposed surface 2 of the substrate is used as an electrode surface in 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
アノード塩(船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
はフォトリングラフ法を用いて、例えば第2図に示され
る如くにして行なわれる。
In this way, after forming an anode salt (anode salt) made of a metal thin film and three electrodes that will serve as the cathode electrode at a predetermined location on the insulating substrate in such a manner that one cathode electrode is commonly used, one of the three electrodes is formed. 1 which becomes at least the anode electrode of
An enzyme-immobilized membrane is installed on each electrode, and the installation is carried out using the photoringraph 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板
2上のIa電極面に、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 aqueous mixture of a photocrosslinkable polymer and an enzyme is uniformly coated 6 on the Ia electrode surface on the insulating substrate 2 formed as shown in FIG. 1 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、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%重量%対して、酵素3〜72Ifigを蒸
留水0.8m11に溶解させた酵素水溶液が添加され、
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 aqueous mixture was the photocrosslinkable polymer aqueous solution (concentration 8.5
An enzyme aqueous solution in which enzymes 3 to 72 Ifig were dissolved in 0.8 ml of distilled water was added to ~12% by weight,
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して
、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 to form an enzyme-immobilized membrane 8 in which the photocrosslinked portion is immobilized with a photocrosslinked polymer (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
トリングラフ法を適用し、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. The photoringraph method was applied to the aqueous solution containing the photocrosslinkable polymer, and the photocrosslinkable polymer film 9 was coated thereon, and this was used as a reference electrode (step f).

こ扛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io、
 to’、io″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、各アノード−カソード間の電極間距離
を短縮さぜると共に、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11!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、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。
After irradiating the fabric with ultraviolet rays again and drying it, divide it into individual elements and connect the lead wires io, 5.5' and 5'' to the electrode exposed surfaces.
to', io''. One embodiment of the enzyme sensor produced in this way is shown in FIG. 3 as a plan view. In addition, other embodiments of the enzyme sensor are shown in FIGS. A plan view of - is shown in the embodiment of FIG.
Two cathode electrodes 13, 13' are formed by extending from the electrode surface -5', and the distance between each anode and cathode is shortened, and each of these combined electrodes is connected to the enzyme-immobilized membrane 8. and a photocrosslinked polymer film 9, and in the embodiment of FIG. 5, the cathode 11! By setting the area of the pole 13 to be larger than the area of the electrodes 11 and 12,
The response characteristics of the electrodes are improved by stabilizing the cathode current to the anode and increasing the facing width between the two 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.

U遣偶潰1−       東−人一一一一一グルコー
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〔作用〕 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、次のように作用する。まず、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、例えば金電極の場合O,SV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。
1- East-person 1111 Glucose Glucose Oxidase Galactose
Galactose oxidase monoamino acid L-amino acid oxidase ethanol alcohol oxidase phospholipid phospholipase choline choline oxidase [Function] When such an enzyme sensor is used as a glucose sensor, it functions as follows. First, a glucose sensor is immersed in a buffer solution that does not contain glucose, and a voltage of O, SV is applied to the electrode surface in the case of a gold electrode, for example. 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.

Hz Ox  →20” + Oz + 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、酵素固定化側の電流のみ
を検出することができる。
Hz Ox → 20" + Oz + 2e - At this time, since no enzyme is immobilized on the reference side electrode, no current due to the enzyme reaction flows, so the differential output between the enzyme immobilized side and the reference side is detected. However, 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1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る
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 resulting from the enzymatic reaction can be detected.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

同一基板上に形成させた金属薄膜よりなる2組の過酸化
水素電極の内、1組の側のみに酵素を固定化し、両電極
からの差動出力を検出することにより、両電極が等しく
感応してしまう還元性妨害物質からの信号を相殺し、酵
素反応に基く信号のみを本発明の酵素センサーは検出す
ることができる。
By immobilizing the enzyme on only one side of two sets of hydrogen peroxide electrodes made of thin metal films formed on the same substrate and detecting the differential output from both electrodes, both electrodes are equally sensitive. The enzyme sensor of the present invention can cancel out signals from reductive interfering substances that would otherwise cause oxidation, and detect only signals based on enzymatic reactions.

この結果、従来必要とされていた過酸化水素選択透過膜
が不必要となり、光架橋重合体を用いた酵素固定化法の
特徴を十分に発揮させた、小型で量産可能な酵素センサ
ーが得られるようになった。
As a result, the hydrogen peroxide selectively permeable membrane that was previously required is no longer necessary, and a small, mass-producible enzyme sensor that fully utilizes the features of the enzyme immobilization method using photocrosslinked polymers can be obtained. It became so.

〔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 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0.5g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
mQ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、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、一方
の組の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
褌によって現像し、再び紫外線照射した。
Example Photocrosslinkable polyvinyl alcohol (photocrosslinkable stilbazolium group content 1.4 mol%, saponification degree 88%, polymerization degree 1)
400) in 0.5 g of an 11.7 wt% aqueous solution of 0.4 g of distilled water in which 30 mg of glucose oxidase enzyme was dissolved.
Add mQ and stir and mix for several minutes to prepare a coating liquid. This coating liquid was applied onto two sets of hydrogen peroxide electrodes formed on a glass plate at 4000 rpm.
, spin code for 20 seconds. After the coating solution dries naturally, cover it with a photomask with a negative image that allows only the anode electrode part of one set of the two sets of hydrogen peroxide electrodes to be irradiated with ultraviolet rays.
(output 250 W) for 15 seconds, then development was carried out by washing with pure water, and ultraviolet rays were irradiated again.

次に、上記と同一成分の光架橋性ポリビニルアルコール
水溶液0.5 gに蒸留水0.4+s Qを添加して調
製したコーテイング液を、上記と同様の手法により、酵
素を固定化させていない方の過酸化水素電極のアノード
電極上に適用し、そこに光架橋重合体膜を被覆させた。
Next, a coating solution prepared by adding 0.4+s Q of distilled water to 0.5 g of a photocrosslinkable polyvinyl alcohol aqueous solution containing the same components as above was added to a coating solution without immobilized enzyme using the same method as above. was applied onto the anode electrode of a hydrogen peroxide electrode, and a photocrosslinked polymer film was coated thereon.

このようにして得られたグルコースセンサーについて、
グルコース濃度と出力電流値との関係を示すグルコース
検量線を、pH7,0、温度37℃で測定すると第6図
に示されるような結果が得られ、グルコース濃度0.5
〜100mg/dQの範囲内で良好な直線関係が認めら
れた。
Regarding the glucose sensor obtained in this way,
When a glucose calibration curve showing the relationship between glucose concentration and output current value was measured at pH 7.0 and temperature 37°C, the results shown in Figure 6 were obtained, and the glucose concentration was 0.5.
A good linear relationship was observed within the range of ~100 mg/dQ.

また、還元性妨害物質としてL−アスコルビン酸を用い
、妨害物質信号の差動除去特性をpH7,0゜温度37
℃で測定すると、第7図に示される如く、曲線I (L
−アスコルビン酸濃度と酵素固定化側電極を流れる電流
値との関係を示している)と曲線II(1、−アスコル
ビン酸濃度と参照側電極を流れる電流値との関係を示し
ている)との差を示す曲線11(L−アスコルビン酸濃
度とこれら両電極を流れる電流値の差動出力値との関係
を示している)の結果から、妨害物質、9度0.5〜4
mg/dQの範囲内では1両電極で発生する有害物質に
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 addition, L-ascorbic acid was used as a reducing interfering substance, and the differential removal characteristics of the interfering substance signal were evaluated at pH 7.0° and temperature 37° C.
When measured at ℃, the curve I (L
- shows the relationship between the ascorbic acid concentration and the current value flowing through the enzyme-immobilized side electrode) and curve II (1, - shows the relationship between the ascorbic acid concentration and the current value flowing through the reference side electrode). From the results of the difference curve 11 (which shows the relationship between the L-ascorbic acid concentration and the differential output value of the current flowing through these two electrodes), it was found that the interfering substance, 9 degrees 0.5 to 4
It was confirmed that within the range of mg/dQ, the current caused by harmful substances generated in one and both electrodes could be reduced to 3% or less.

【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、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、本発明に係る酵素センサーの他の態様
の平面図である。第6図は、本発明に係る酵素センサー
の検量線のグラフである。第7図は、還元性妨害物質存
在下での差動出力特性を示すグラフである。また、第8
図は、先に提案された酵素センサーの平面図である。 (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 9・・・・・光架橋重合体膜 11・・・・・酵素固定化膜側アノード電極12・・・
・・参照側アノード電極 13・・・・・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 is a cross-sectional view showing the steps of sequentially installing an enzyme immobilization film and a photocrosslinked polymer film each immobilized with a photocrosslinked polymer on two anode electrodes formed on an insulating substrate. FIG. 3 is a plan view of one embodiment of the enzyme sensor produced in this manner. 4 and 5 are plan views of other embodiments of the enzyme sensor according to the present invention. FIG. 6 is a graph of a calibration curve of the enzyme sensor according to the present invention. FIG. 7 is a graph showing differential output characteristics in the presence of a reducing interfering substance. Also, the 8th
The figure is a plan view of the previously proposed 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 9...Photocrosslinked polymer membrane 11...Enzyme immobilization membrane side anode electrode 12...
... Reference side anode electrode 13 ... Cathode electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、同一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酵素センサー。 2、酵素固定化膜の固定化が光架橋重合体によって行わ
れた特許請求の範囲第1項記載の酵素センサー。 3、光架橋重合体で固定化された酵素固定化膜の形成が
、光架橋性重合体と酵素との水性混合物にフォトリソグ
ラフ法を適用することによって行われた特許請求の範囲
第2項記載の酵素センサー。 4、酵素固定化膜を設置しない他の1組の組合せ電極に
おいて、少くともアノード電極上が光架橋重合体膜によ
って被覆されている特許請求の範囲第1項記載の酵素セ
ンサー。 5、光架橋重合体膜の形成が、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
行われた特許請求の範囲第4項記載の酵素センサー。 6、カソード電極1個が2組の組合せ電極に共通して用
いられている特許請求の範囲第1項記載の酵素センサー
。 7、組合せ電極が過酸化水素電極を構成している特許請
求の範囲第1項記載の酵素センサー。
[Scope of Claims] 1. One of 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.
An enzyme sensor comprising an enzyme-immobilized membrane fixed on at least an anode electrode. 2. The enzyme sensor according to claim 1, wherein the enzyme immobilization membrane is immobilized by a photocrosslinked polymer. 3. The enzyme-immobilized membrane immobilized with a photocrosslinkable polymer is formed by applying a photolithographic method to an aqueous mixture of a photocrosslinkable polymer and an enzyme, as described in claim 2. enzyme sensor. 4. The enzyme sensor according to claim 1, wherein at least the anode electrode is covered with a photocrosslinked polymer film in the other set of combination electrodes in which the enzyme immobilization membrane is not installed. 5. The enzyme sensor according to claim 4, wherein the photocrosslinkable polymer film is formed by applying a photolithography method to an aqueous solution containing the photocrosslinkable polymer. 6. The enzyme sensor according to claim 1, wherein one cathode electrode is used in common for two sets of combined electrodes. 7. The enzyme sensor according to claim 1, wherein the combined electrode constitutes a hydrogen peroxide electrode.
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