JPS63246650A

JPS63246650A - 酵素電極

Info

Publication number: JPS63246650A
Application number: JP62080433A
Authority: JP
Inventors: Hideo Katayama; 秀夫片山
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-13
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2618885B2

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は酵素電極に関し、さらに詳細にいえば、拡散
制限膜により測定対象物質の拡散を制限し、拡散が制限
された物質を固定化酵素膜に導くことにより測定対象物
質を反応させ、反応生成物質、或は反応消失物質のみを
選択的に透過させて、電気信号を生成するようにした酵
素電極に関する。

〈従来の技術〉従来から非常に複雑な有機化合物、蛋白質等を極めて高
感度に、かつ選択的に検知することができるという特質
に着目して、電極の表面に生理活性物質を固定してなる
酵素電極により上記有機化合物、蛋白質等の測定を行な
うための研究開発が行なわれている。

そして、上記酵素電極を使用して対象物質の測定を行な
う場合には、電極の表面に固定されている酵素により測
定対象物質の酸化、或は還元が行なわれるので、酸化、
還元の結果変化する酸素濃度、過酸化水素濃度等を測定
することにより、間接的に測定対象物質の濃度を知るこ
とができるのである。具体的には、グルコース濃度の測
定を行なう場合には、生理活性物質としてグルコースオ
キシダーゼ（ＣＯＤ）を使用すればよく、ＣＯＤグルコース＋０２＋８２０−一→グルコン酸＋Ｈ２Ｏ２
なる反応が行なわれるので、溶存酸素濃度の減少、或は
過酸化水素濃度の増加を検出°することよりグルコース
濃度を知ることができる。

第２図は従来から提供されている過酸化水素電極式の酵
素電極の構成を示す概略分解斜視図であり、過酸化水素
電極＜１１）の表面に、アセチルセルロース膜上に酵素
を固定してなる固定化酵素膜（１２）を密着させ、ポリ
カーボネート膜（１３）により上記固定化酵素膜（Ｉ２
）を蔽っている。

そして、上記両膜の厚みは全体として１０μｍ以下に設
定されているため、測定対象物質の濃度を測定する場合
における感度を非常に高くすることができる。

尚、以上には主としてグルコース濃度を測定する場合に
ついて説明したが、他の有機高分子、蛋白質等の濃度を
測定する場合についても、酵素の種類、膜の材質を適宜
選択することにより、同様に高感度の測定を行なわせる
ことができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉上記の酵素電極においては、感度を高くすることに着目
しているため、固定化酵素膜（１２）に到達する測定対
象物質濃度が非常に高くなり、測定限界濃度が比較的低
い濃度になってしまう。このため、測定濃度限界を高め
るためには、予め測定対象溶液を希釈しておくことが必
要であり、希釈操作のための機構が複雑化するとともに
、希釈のための装置が高価になってしまうという問題が
ある。

また、このような問題点を解消するために、ポリカーボ
ネート膜に代えてグルコースの拡散を制限する拡散制限
膜（特開昭５９−２２ＨＯ号公報参照）を設け、測定対
象溶液を希釈することなく測定濃度限界を高めることが
考えられるが、各膜自体の厚みが非常に薄いため、取扱
いが非常に困難であるという問題を生じさせることにな
る。さらに、上記拡散制限膜は、取外しを考慮して、キ
ャップ等に取付けられ、キャップをねじ込むことにより
固定化酵素膜に密着されるようにすることが考えられる
。

しかし、このようにして拡散制限膜を装着した場合には
、物理的に密着状態が確実に確保される部分が限定され
てしまい、拡散制限膜を交換することなく、複数回の測
定を行なった場合における測定データがかなりばらつい
てしまうという問題がある。

この点についてさらに詳細に説明すると、何ら測定動作
を行なわない場合においては、固定化酵素膜が湿潤状態
に保持されているとともに、拡散制限膜も湿潤状態に保
持されているのであるが、電極保存液が過剰に存在する
状態ではないため、固定化酵素膜と拡散制限膜との密着
状態は前面にわたってかなり良好に保持されるのである
。しかし、測定動作を行なうために拡散制限膜に対して
測定対象溶液を滴下し、或は、酵素電極を測定対象溶液
中に浸漬した場合には、測定対象溶液が、上記両膜を湿
潤状態に保持するために必要な量以上になってしまうた
め、表面張力等の影響を受けて、物理的な圧接力が直接
作用している箇所以外の箇所における両膜の密着状態が
損なわれてしまい、或は、測定対象溶液の滴下１条件、
測定対象溶液に対する浸漬条件等の影響を受けて両膜の
密着条件が損なわれてしまうことになると思われる。

そして、両膜の密着条件が損なわれてしまう程度が測定
毎に異なるのであるから、上記のように、測定データの
ばらつきが発生してしまうのである。

さらに、上記拡散制限膜自体は非常に薄いものであるか
ら、拡散制限膜の交換に伴なう操作が非常に困難になっ
てしまうという問題もある〈発明の目的〉この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
測定データのばらつきを大幅に抑制することができると
ともに、膜の操作性を高めることができる酵素電極を提
供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉上記の目的を達成するための、この発明の酵素電極は、
生理活性物質により生成され、或は消失される物質の量
に対応する電気信号を出力する酵素電極において、生理
活性物質を固定した固定化酵素膜の表面側に拡散制限膜
を密着固定しているとともに、裏面側に、上記生成され
、或は消失される物質を選択的に透過させる選択透過膜
を密着固定しているものである。

但し、上記選択透過膜が固定化酵素膜に対してキャステ
ィング製膜されているとともに、拡散制限膜が固定化酵
素膜に対して接着されていることが好ましい。

く作用〉以上の構成の酵素電極であれば、溶液に含まれる測定対
象物質が、拡散制限膜により制限された状態、即ち溶液
中における濃度に対応して定まる低い濃度の状態で固定
化酵素膜に導かれ、酵素の存在下において生成され、或
は消失された物質が選択透過膜を通して電極表面に導か
れるので、拡散制限膜を透過した測定対象物質濃度に対
応する電気信号を生成することができる。

そして、拡散制限膜、および選択透過膜が固定化酵素膜
に対して密着固定されているのであるから、測定対象溶
液の表面張力、測定対象溶液の状態等による影響を排除
して、ばらつきが非常に少ない測定データを得ることが
できる。

また、全ての膜を一体化しているのであるから、操作性
を向上させることができる。

そして、選択透過膜が固定化酵素膜に対してキャスティ
ング製膜されているとともに、拡散制限膜が固定化酵素
膜に対して接着されている場合には、各膜の密着性を良
好に保持した状態で一体化することができる。

〈実施例〉以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の酵素電極の一実施例を示す縦断面図
であり、棒状体（１）の−面にＰｔからなる中心電極■
および〜からなる対向電極（３）を有しているとともに
、上記両電極を有している面を蔽うように、瓦に密着固
定さ、れた過酸化水素選択透過膜（４）、グルコースオ
キシダーゼ固定Ｈ（５）および拡散制限Ｉｌｌ　（６）
を設けている。尚、上記過酸化水素選択透過膜（４）、
グルコースオキシダーゼ固定膜６）および拡散制限膜（
６）の棒状体（１）に対する取付けは、キャップ（７）
により行なわれている。

また、上記過酸化水素選択透過ＩＩＩ　（４）は、グル
コースオキシダーゼ固定膜■に対してキャスティング製
膜により密着固定された状態で形成されており、上記拡
散制限膜（６）は、キトサンによりグルコースオキシダ
ーゼ固定１１（５）に対して密着固定されている。

尚、上記拡散制限ｍ　（６）として、二村化学株式会社
製プレインセロハン（番手＃３００）を使用した。

上記の構成の酵素電極によりグルコース濃度の測定を１
０回行なった結果、表に示す出力電流変化量を得ること
ができた。尚、比較例として、拡散制限膜（６）をキャ
ップによりグルコースオキシダーゼ固定Ｊｉｍ（５）に
対して固定した構成の酵素電極による測定結果を示して
いる。

以上の結果から明らかなように、本実施例の場合には、
測定データの平均値が１５２ｎ＾／ｓｅｅであり、比較
例の平均値１７１ｎ＾／ｓｅｅと比較して出力が小さく
なっているのであるが、測定データのばらり、きが０．
８２％であり、比較例のばらつき３．９％と比較して測
定データの安定性が著しく向上していることが分かる。

また、出力電流変化量の最大値に基いてグルコース濃度
を測定するようにしているので、測定対象溶液を全く希
釈することなく、４００ｍｇ／　ｄＪ程度の濃度までの
グルコース濃度測定を行なうことができた。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば拡散制限膜（６）をキトサン以外の水溶性接着剤
等により接着することによりグルコースオキシダーゼ固
定膜（５）と一体化することが可能である他、測定対象
物質に対応させて他の酵素を固定した固定化酵素膜を使
用すること（勿論、拡散制限膜（６）、選択透過膜（４
）をも測定対象物質に対応させて選定することが必要で
ある）が可能であり、その他、この発明の要旨を変更し
ない範囲内において種々の設計変更を施すことが可能で
ある。

〈発明の効果〉以上のようにこの発明は、固定化酵素膜に対して拡散制
限膜、および選択透過膜を密着固定しているのであるか
ら、測定対象溶液の表面張力の影響、測定対象溶液の滴
下条件、測定対象溶液に対する浸漬条件等の影響を排除
して安定な測定を行なわせることができるとともに、膜
の操作性を著しく向上させることができるという特有の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の酵素電極の一実施例を示す縦断面図
、第２図は従来例を示す概略分解斜視図。（４）・・・過酸化水素選択透過膜、（５）・・・・・・グルコースオキシダーゼ固定膜、（
６）・・・・・・拡散制限膜

Claims

【特許請求の範囲】１、生理活性物質により生成され、或は消失される物質
の量に対応する電気信号を出力する酵素電極において、
生理活性物質を固定した固定化酵素膜の表面側に拡散制
限膜を密着固定しているとともに、裏面側に、上記生成
され、或は消失される物質を選択的に透過させる選択透
過膜を密着固定していることを特徴とする酵素電極。２、選択透過膜が固定化酵素膜に対してキャスティング
製膜されているとともに、拡散制限膜が固定化酵素膜に対して接着されている上記
特許請求の範囲第１項記載の酵素電極。