JPH01129155A - Enzyme electrode - Google Patents
Enzyme electrodeInfo
- Publication number
- JPH01129155A JPH01129155A JP62287653A JP28765387A JPH01129155A JP H01129155 A JPH01129155 A JP H01129155A JP 62287653 A JP62287653 A JP 62287653A JP 28765387 A JP28765387 A JP 28765387A JP H01129155 A JPH01129155 A JP H01129155A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- enzyme
- working electrode
- insulating
- substrate
- 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
Links
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
この発明は、高性能化及び量産化に適し、さらに低コス
ト化を可能とする酵素電極に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to an enzyme electrode that is suitable for high performance and mass production, and that enables cost reduction.
(ロ)従来の技術
酵素電極は、被検査液中に浸漬され、酵素反応により、
被検査液中に含まれる当該酵素の73質たる特定化学物
質の濃度を電気的に測定することを可能とするものであ
る。(b) Conventional technology Enzyme electrodes are immersed in a liquid to be tested, and through an enzymatic reaction,
This makes it possible to electrically measure the concentration of the 73 specific chemical substances of the enzyme contained in the test liquid.
従来の酵素電極としては、第12図に示すものが知られ
ている。51は、丸棒状(例えば直径0.7mm)の白
金よりなる作用電極、52は、円筒状(例えば内径2m
m、外径6sw*)の銀よりなる対照電極である〔第1
2図(a)及び第12図(b]参照〕0作用電極51、
対照電極52には、リード線53.53がそれぞれはん
だ付は等の適切な手段により接続されている0作用電極
51、対照電極52は、絶縁体よりなるサポート部材5
4を介して同軸伏に配される。As a conventional enzyme electrode, the one shown in FIG. 12 is known. 51 is a working electrode made of platinum in the shape of a round rod (for example, 0.7 mm in diameter), and 52 is a working electrode in the shape of a cylinder (for example, 2 m in inner diameter).
m, outer diameter 6sw*) is a control electrode made of silver [first
2(a) and FIG. 12(b)] 0 working electrode 51,
Lead wires 53 and 53 are respectively connected to the reference electrode 52 by appropriate means such as soldering.The working electrode 51 and the reference electrode 52 are connected to a support member 5 made of an insulator.
4 and arranged coaxially.
作用電極51.対照電極52は、ケース55に収納され
、エポキシ樹脂56で封止される。このエポキシ樹脂5
6は、封入された段階では、ケース開口部55aより盛
り上がり、作用電極51、対照電極52を完全に覆って
いる。このエポキシ樹脂56は、ケース55と共に、研
削・研磨されて球面に加工され、作用電極51、対照電
極52のそれぞれに反応面51a、52aが形成される
。Working electrode 51. The control electrode 52 is housed in a case 55 and sealed with epoxy resin 56. This epoxy resin 5
6 is raised from the case opening 55a and completely covers the working electrode 51 and the control electrode 52 in the enclosed stage. This epoxy resin 56, together with the case 55, is ground and polished into a spherical surface, and reaction surfaces 51a and 52a are formed on the working electrode 51 and the reference electrode 52, respectively.
この反応面51a、52aが所定面積比となるよう、作
用電極51の径、及び対照電極52の内径、外径が定め
られる。この状態、すなわち固定化酵素膜を装着する前
の状態のものは、下地電極57と呼ばれる。The diameter of the working electrode 51 and the inner and outer diameters of the reference electrode 52 are determined so that the reaction surfaces 51a and 52a have a predetermined area ratio. This state, ie, the state before the immobilized enzyme membrane is attached, is called the base electrode 57.
下地電極57には、固定化酵素膜5日が装着され、反応
面51a、52aがこの固定化酵素ll58に密着する
。固定化酵素膜5Bは、高分子膜に酵素、例えばグルコ
ースオキシダーゼを固定化したものである。この固定化
酵素膜58は、その周縁部を0リング59により、膜ホ
ルダ60に止められる。そして、この膜ホルダ60が、
図示しないネジにより、ケース55外周面に固定されて
、固定化酵素F!58が装着される。An immobilized enzyme membrane 58 is attached to the base electrode 57, and the reaction surfaces 51a and 52a are in close contact with the immobilized enzyme 1158. The immobilized enzyme membrane 5B is a polymer membrane in which an enzyme, such as glucose oxidase, is immobilized. This immobilized enzyme membrane 58 is fixed at its peripheral portion to a membrane holder 60 by an O-ring 59. And, this membrane holder 60 is
The immobilized enzyme F! is fixed to the outer peripheral surface of the case 55 with screws (not shown). 58 is installed.
(ハ)発明が解決しようとする問題点
上記従来の酵素電極において、以下に列記する問題点を
有している。(c) Problems to be Solved by the Invention The conventional enzyme electrode described above has the following problems.
i:上記従来の酵素電極は、手作業により1つずつ生産
されており、大量生産が困難である。i: The conventional enzyme electrodes described above are produced one by one manually, making mass production difficult.
11:上記手作業は、微細な作業の連続であり、且つ、
高度の熟練を必要とし、酵素電極製造の歩留りが低下す
る。11: The above manual work is a series of detailed operations, and
It requires a high level of skill and reduces the yield of enzyme electrode production.
iii:!1m造工程における材料の損失、特に電極材
料の損失が大きく、また、手作業のため加工費ががかり
、製造コストが増大する。iii:! The loss of material, especially the loss of electrode material, is large in the 1-meter manufacturing process, and the manual work increases processing costs, increasing manufacturing costs.
1v:固定化酵素l1158は、電極反応面51a、5
2aのみならず、ケース55端面を覆うものであるから
、固定化酵素W158が大形化(例えば、径16閣)と
なり、酵素電極の最終的なコストが増大する。1v: The immobilized enzyme 1158 is attached to the electrode reaction surfaces 51a, 5
Since it covers not only the case 2a but also the end face of the case 55, the immobilized enzyme W158 becomes large (for example, 16 mm in diameter), and the final cost of the enzyme electrode increases.
V:電極反応面51a、52a形成に、研削、研磨加工
が適用されるため、反応面51a、52B周囲のエポキ
シ樹脂56に亀裂・間隙が生じる。V: Since grinding and polishing are applied to the formation of the electrode reaction surfaces 51a and 52a, cracks and gaps occur in the epoxy resin 56 around the reaction surfaces 51a and 52B.
酵素電極使用時に、この亀裂・間隙に液体が侵入すると
、ノイズが発生したり、測定精度が低下したりする。If liquid enters these cracks or gaps when using an enzyme electrode, noise may be generated or measurement accuracy may be reduced.
vi:酵素電極出力は、電極反応面51a、52a、特
に作用電極反応面51aの面積に定まる。しかし、従来
の酵素電極では、反応面51a、52aが手作業により
形成されるため、個々の酵素電極間で、反応面51a、
52aの面積が異なり、電極出力にばらつきが生じる。vi: The enzyme electrode output is determined by the area of the electrode reaction surfaces 51a and 52a, particularly the working electrode reaction surface 51a. However, in the conventional enzyme electrode, since the reaction surfaces 51a and 52a are formed manually, the reaction surfaces 51a and 52a are formed between the individual enzyme electrodes.
The areas of the electrodes 52a are different, resulting in variations in electrode output.
vfi :固定化酵素膜58は、0リング59により膜
ホルダ60に装着されるが、この装着の際に固定化酵素
膜58が破tlするおそれがあり、取り扱いが困難であ
る。vfi: The immobilized enzyme membrane 58 is attached to the membrane holder 60 by an O-ring 59, but there is a risk that the immobilized enzyme membrane 58 will break during this attachment, making handling difficult.
vi:r!ホルダ60をケースに装着する際、固定化酵
素膜58の、電極反応面51a、52aへの密着度が、
装着の毎に異なり、電極出力が変動する。vi:r! When attaching the holder 60 to the case, the degree of adhesion of the immobilized enzyme membrane 58 to the electrode reaction surfaces 51a and 52a is
It differs each time it is worn, and the electrode output fluctuates.
iXニーつの酵素電極で、一つの項目の測定しか行えず
、複数項目の測定を行う場合には、その項目数だけ、酵
素電極が必要となる。Only one item can be measured with one iX enzyme electrode, and when measuring multiple items, enzyme electrodes are required for the number of items.
この発明は、上記に鑑みなされたものであり、高性能化
、量産化、低コスト化を可能とする酵素電極の従供を目
的としている。This invention has been made in view of the above, and aims to provide an enzyme electrode that enables higher performance, mass production, and lower cost.
(ニ)問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するためミニの発明の酵素電極は、第
1のtIA録基白基台表面金属薄膜よりなる対照電極と
、この対照電極の反応面と接続面とを残して、この対照
電極を被覆する絶縁性保1膜とを形成し、1又は2以上
の絶縁基台を前記第1の絶縁基台に着脱可能に設け、こ
れら第2の絶縁基台のそれぞれの表面には、金rIA薄
膜よ・りなる作用電極と、この作用電極の反応面と接続
面とを残して、この作用電極を被覆する絶縁性保護膜と
、前記作用電極反応面を一体に*ni+する固定化酵素
膜とを形成してなるものである。(d) Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the enzyme electrode of Mini's invention includes a reference electrode made of a thin metal film on the surface of a first tIA recording base, and a reaction surface of this reference electrode. an insulating film is formed to cover the reference electrode, leaving a connection surface and a contact surface; one or more insulating bases are removably provided on the first insulating base; Each surface of the insulating base is provided with a working electrode made of a gold rIA thin film, an insulating protective film covering the working electrode with the reaction surface and connection surface of the working electrode remaining, and the working electrode. The reaction surface is formed by integrally forming an immobilized enzyme membrane with *ni+.
(ホ)作用
゛この発明の酵素電極は、第1及び第2の絶縁基台表面
に、対照電極、作用電極をそれぞれ形成しているから、
大きな絶縁基板表面に一括して多数の電極を形成してお
き、この絶縁基板を個々の電極ごとに分割して絶縁基台
とでき、大量生産が可能となる。(E) Function: The enzyme electrode of the present invention has a reference electrode and a working electrode formed on the surfaces of the first and second insulating bases, respectively.
A large number of electrodes are formed all at once on the surface of a large insulating substrate, and this insulating substrate is divided into individual electrodes to form an insulating base, making mass production possible.
また、対照電極及び作用電極は、金属薄膜よりなるもの
であり、この金属II膜形成にはスパッタ、真空蒸着、
印刷等の周知の自動化された薄膜形成技術が適用できる
。このため、電極材料の損失を少なくすることが可能と
なる。さらに、絶縁性保護月々の形成には、ホトリソグ
ラフィー技術を適用して自動化でき、電極形成が自動化
されることとあいまって、酵素電極の製造コストを低減
することが可能となる。The reference electrode and the working electrode are made of metal thin films, and the metal II film can be formed by sputtering, vacuum evaporation,
Well-known automated thin film formation techniques such as printing can be applied. Therefore, it is possible to reduce loss of electrode material. Furthermore, the formation of the insulating protective layer can be automated by applying photolithography technology, and together with the automation of electrode formation, it becomes possible to reduce the manufacturing cost of the enzyme electrode.
加えて、固定化酵素膜は、作用電極のみを被覆すればよ
く、酵素電極のコストの低減が可能となる。In addition, the immobilized enzyme membrane only needs to cover the working electrode, making it possible to reduce the cost of the enzyme electrode.
一方、この発明の酵素電極は、製造工程中に研削・研磨
が含まれないため、絶縁基台に亀裂や間隙が生じず、こ
れに起因するノイズや測定精度の低化が防止される。On the other hand, since the enzyme electrode of the present invention does not involve grinding or polishing during the manufacturing process, no cracks or gaps are generated in the insulating base, and noise and deterioration in measurement accuracy due to this are prevented.
また、電極反応面の面積は、前記ホトリソグラフィー技
術により正確に定めることができ、個々の酵素電極間で
の出力のばらつきが解消できる。Further, the area of the electrode reaction surface can be determined accurately by the photolithography technique, and variations in output between individual enzyme electrodes can be eliminated.
さらに、固定化酵素膜を作用電極反応面に一体に設けて
いるので、固定化酵素膜の脱着作業が不要で、取り扱い
が容易となり、固定化酵素膜、作用電極反応面での反応
も速くなる。また、固定化酵素膜の作用電極反応面への
密着度が常に一定となり、電極出力の変動が解消される
。Furthermore, since the immobilized enzyme membrane is integrally provided on the reaction surface of the working electrode, there is no need to remove the immobilized enzyme membrane, making it easier to handle and speeding up the reaction on the immobilized enzyme membrane and the reaction surface of the working electrode. . Furthermore, the degree of adhesion of the immobilized enzyme membrane to the reaction surface of the working electrode is always constant, eliminating fluctuations in electrode output.
加えて、第1の絶縁基台と第2の絶縁基台とが、着脱自
在であるため、作用電極の設けられている第2の箱板の
みを交換することができ、ランニングコストを低減でき
る。さらに、第2の絶縁基台を2以上、一つの第1の絶
縁基台に設けられるから、これら第2の絶縁基台にそれ
ぞれ異なる酵素を含む固定化酵素膜を形成しておけば、
一つの酵素電極で、複数項目の測定を行うことができる
。In addition, since the first insulating base and the second insulating base are detachable, only the second box board on which the working electrode is provided can be replaced, reducing running costs. . Furthermore, since two or more second insulating bases can be provided on one first insulating base, if an immobilized enzyme film containing a different enzyme is formed on each of these second insulating bases,
A single enzyme electrode can measure multiple items.
(へ)実施例
〈実施例1〉
この発明の第1の実施例を、第1図乃至第7図に基づい
て以下に説明する。(F) Example (Example 1) A first example of the present invention will be described below based on FIGS. 1 to 7.
この実施例酵素電極lは、血液等に含まれるグルコース
濃度の測定に適用され、酵素反応の結果生じた過酸化水
素を検出する型のものである。The enzyme electrode 1 of this embodiment is of a type that is applied to measuring the concentration of glucose contained in blood, etc., and detects hydrogen peroxide produced as a result of an enzyme reaction.
第1図は、実施例酵素電極1の外観斜視図であり、2は
対照電極基板(第1の絶縁基台)、12は作用電極基板
(第2の絶縁基台)である。FIG. 1 is an external perspective view of an example enzyme electrode 1, in which 2 is a reference electrode substrate (first insulating base) and 12 is a working electrode substrate (second insulating base).
第2図は、固定化酵素n々を形成する前の作用電極基板
12の外観斜視図を示している。この作用電極75Fl
12は、例えばアルミナセラミックより構成され、1.
8MX 13waSW、さ0.4 tmの形状とされる
。FIG. 2 shows an external perspective view of the working electrode substrate 12 before forming the immobilized enzymes n. This working electrode 75Fl
12 is made of, for example, alumina ceramic;
It has a shape of 8MX 13wa SW and a length of 0.4 tm.
この作用電極基板12の表面12aには、作用T;、極
13が形成される、°この作用電極13は、ス、バッタ
リングにより形成される白金薄膜で、例えばIIIII
IIxlOIIIIIlの形状で、厚さ1500人とさ
れる。A working electrode 13 is formed on the surface 12a of the working electrode substrate 12. The working electrode 13 is a platinum thin film formed by sputtering, for example, III
It is said to have a shape of IIxlOIIIIIIl and a thickness of 1,500 people.
さらに、作用電極基板表面12a上には、感光性ポリイ
ミド樹脂よりなる絶縁性保!!膜14が形成される。絶
縁性保!!!膜14には、窓部14a114bが形成さ
れており、それぞれ作用電極13の一部を露出し、反応
面13a(例えば0.2■×0.2am)及び接続面1
3b(例えば0.8smX2m)とする。Further, on the working electrode substrate surface 12a, an insulating film made of photosensitive polyimide resin is provided. ! A film 14 is formed. Maintains insulation! ! ! Windows 14a and 114b are formed in the membrane 14, each exposing a part of the working electrode 13, and forming a reaction surface 13a (for example, 0.2 mm x 0.2 am) and a connecting surface 1.
3b (for example, 0.8sm x 2m).
この作用電極基板12は、以下の工程で製作される。ま
ず、大きなアルミナセラミックvL(図示せず)を用意
し、このアルミナセラミック板表面に、−括して複数の
作用電極を形成する0次に、アルミナセラミック板表面
に、感光性ポリイミド膜を形成し、この感、光性ポリイ
ミド膜をホトマスクを使用して露光し、現像・リンスし
て、絶縁性保r!!1膜とする。そして、アルミナセラ
ミック板を、個々の作用電極ごとに分割する。This working electrode substrate 12 is manufactured through the following steps. First, a large alumina ceramic VL (not shown) is prepared, and a plurality of working electrodes are collectively formed on the surface of this alumina ceramic plate.Next, a photosensitive polyimide film is formed on the surface of the alumina ceramic plate. The photosensitive polyimide film is exposed to light using a photomask, developed and rinsed to maintain its insulation properties. ! One film. The alumina ceramic plate is then divided into individual working electrodes.
作用電極基板12の、接続面13bには、リード線6b
の一端が、はんだ付は等の適切な手段により接続される
。接続面13b上には、エポキシ樹脂15が盛られ、接
続面13bとリー、ド線6bとの接続部が保護される。A lead wire 6b is connected to the connection surface 13b of the working electrode substrate 12.
One end of the is connected by suitable means such as soldering. Epoxy resin 15 is applied on the connection surface 13b to protect the connection portion between the connection surface 13b and the lead wire 6b.
なお、リード線6bには、コネクタ7aが設けられてい
る。Note that the lead wire 6b is provided with a connector 7a.
作用電極基板12には、固定化酵素膜19が形成される
(第3図参照)、まず、作用電極基板12を、3%アセ
チルセルロース溶液(溶媒組成、アセトン:シクロヘキ
サノン−4=1)に浸漬して風乾させ、第1のアセチル
セルロースII’J16を形成する(いわゆるデイツプ
コーティング)。An immobilized enzyme film 19 is formed on the working electrode substrate 12 (see FIG. 3). First, the working electrode substrate 12 is immersed in a 3% acetylcellulose solution (solvent composition: acetone:cyclohexanone-4=1). The mixture is air-dried to form a first acetylcellulose II'J16 (so-called dip coating).
この第1のアセチルセルロース膜16表面の、反応面1
3a上に位置する部分には、酵素溶液17が滴下され風
乾される。酵素溶液17は、0.1nonリン酸緩衝液
(pH6,0)100μj!に、グルコースオキシダー
ゼ(C;00)2mgを溶解した液と、同じリン酸緩衝
液で!ll製した0、5%グルクルアルデヒド溶液10
0.1液を、等量混合したものである。Reaction surface 1 on the surface of this first acetyl cellulose membrane 16
Enzyme solution 17 is dropped onto the portion located above 3a and air-dried. Enzyme solution 17 is 0.1non phosphate buffer (pH 6,0) 100μj! Add 2 mg of glucose oxidase (C;00) to the solution and the same phosphate buffer! 0.5% gluculaldehyde solution 10
0.1 liquid were mixed in equal amounts.
さらに、第2のアセチルセルロース膜18が形成され、
固定化酵素1(J19が完成する。この第2のアセチル
セルロース膜18は、作用電極基板12を、2%アセチ
ルセルロース溶液(溶媒は、アセトン:エタノール−4
:1)中にデイツプして形成される。Furthermore, a second acetylcellulose membrane 18 is formed,
Immobilized enzyme 1 (J19 is completed. This second acetylcellulose membrane 18 is made by coating the working electrode substrate 12 with a 2% acetylcellulose solution (the solvent is acetone:ethanol-4
:1) Formed by dipping inside.
第4図は、対照電極基板2を下方より見た斜視図、第5
図は、対照電極基板2の断面を示している。対照電極基
板2も、アルミナセラミックよりなり、例えば、2mg
*X15mm、厚さ0.4cm(ガード部を含めず)の
形状とされる。FIG. 4 is a perspective view of the control electrode substrate 2 seen from below;
The figure shows a cross section of the control electrode substrate 2. The control electrode substrate 2 is also made of alumina ceramic, for example, 2 mg
*The shape is 15mm x 0.4cm thick (not including the guard part).
対照電極基板2の上表面2aには、ガード部2bが設け
られる。このガード部2bは、作用電極基板12を支持
固定するものである。対照電極基板下表面2cには、対
照電極3及びこれを被覆する絶縁性保1!膜4が形成さ
れている。A guard portion 2b is provided on the upper surface 2a of the control electrode substrate 2. This guard portion 2b supports and fixes the working electrode substrate 12. On the lower surface 2c of the reference electrode substrate, there is a reference electrode 3 and an insulating layer 1 covering the reference electrode 3! A film 4 is formed.
この対照電極3は、スパッタもしくは真空蒸着により形
成される銀薄膜であり、例えばIXI 1腫、厚さ15
00人とされる。This control electrode 3 is a thin silver film formed by sputtering or vacuum deposition, for example, IXI 1, 15 mm thick.
00 people.
絶縁性保護膜4は、やはり感光性ポリイミド樹脂より形
成されており、窓部4a、4bを有している。窓部4a
は、例えば0.4X4閣の大きさを有し、対照電極3の
一部を露出させて反′応面3aとする。一方、窓部4b
は、先の窓部14bと同様で、対照電極3の他の一部を
露出させて、接続面3bとする。この対照電極基板2も
、作用電極基板12と同様に、大きなアルミナセラミッ
ク板に対照電極と絶縁性保護膜を一括して形成し、これ
を分割してなるものである。The insulating protective film 4 is also made of photosensitive polyimide resin and has window portions 4a and 4b. Window part 4a
has a size of, for example, 0.4×4 squares, and a part of the reference electrode 3 is exposed to form the reaction surface 3a. On the other hand, the window portion 4b
is similar to the previous window portion 14b, and exposes another part of the reference electrode 3 to serve as the connection surface 3b. Like the working electrode substrate 12, this control electrode substrate 2 is also made by forming a control electrode and an insulating protective film all at once on a large alumina ceramic plate, and then dividing the plate into parts.
°前記接続面3bには、リード線6aが接続され、エポ
キシ樹脂5により両者の接続部が保護される。A lead wire 6a is connected to the connection surface 3b, and the connection between the two is protected by the epoxy resin 5.
リード線6aは、リード線6Cと共にケーブル6の芯線
を構成し、リード線6Cの先端にはコネクタ7bが設け
られている。The lead wire 6a constitutes the core wire of the cable 6 together with the lead wire 6C, and a connector 7b is provided at the tip of the lead wire 6C.
対照電極基板2のガード部2bには、第1図に示すよう
に作用電極基板12が挿入され、コネクタ7aと7bが
連結される。As shown in FIG. 1, the working electrode substrate 12 is inserted into the guard portion 2b of the reference electrode substrate 2, and the connectors 7a and 7b are connected.
次に、実施例酵素電極lの特性を説明する。Next, the characteristics of the example enzyme electrode I will be explained.
まず、酵素電極lの特性測定に使用された測定系41を
説明する(第6図参照)、42は、恒温ブロックであり
、内部にpH7,0に調製された0゜1moI!、リン
酸緩衝液Asが10−貯溜されている。このリン酸緩衝
液43には、酵素電極1が浸漬されている。また、この
リン酸緩衝液43は、恒温ブロック42に内蔵されたス
ターテ42aによって撹拌される。42bは、スターテ
42aの回転子である。First, the measurement system 41 used to measure the characteristics of the enzyme electrode 1 will be explained (see Fig. 6). 42 is a constant temperature block, inside which the pH is adjusted to 0°1 moI! , 10- phosphate buffer As is stored. The enzyme electrode 1 is immersed in this phosphate buffer solution 43. Further, this phosphate buffer solution 43 is stirred by a starter 42a built in the constant temperature block 42. 42b is a rotor of the starter 42a.
リード線6a、6cは、エレクトロンメータ44に接続
され、所定の電極電圧(この測定では+〇、5V)が印
加される。エレクトロンメーク44には、レコーダ45
が接続され、電極出力(電流)が記録される。The lead wires 6a, 6c are connected to an electron meter 44, and a predetermined electrode voltage (+0.5V in this measurement) is applied. Recorder 45 is used for electron make 44.
is connected and the electrode output (current) is recorded.
前記リン酸緩衝液43には、マイクロピペット(図示せ
ず)により、所定量、例えば100μ2のグルコース溶
液が滴下される。このグルコース(Gj!c)は、固定
化酵素膜19内で、以下の反応を生じさせる。A predetermined amount, for example 100 μ2, of glucose solution is dropped into the phosphate buffer 43 using a micropipette (not shown). This glucose (Gj!c) causes the following reaction within the immobilized enzyme membrane 19.
この反応に伴う過酸化水素(H,0りの増加が、作用電
極反応面13aにより酸化電流の変化として、電極出力
に現れる。An increase in hydrogen peroxide (H, 0) accompanying this reaction appears in the electrode output as a change in oxidation current due to the working electrode reaction surface 13a.
第7図は、幾つかのグルコース濃度(lIIg/d1)
に対して、電極出力(nA)をプロットしたものである
。また、第7図中に示す直線は、プロットされた点を、
つないで得られる検量線である。この検量線に基づいて
、任意の検体のグルコース濃度を定量することができる
。Figure 7 shows several glucose concentrations (lIIg/d1)
This is a plot of the electrode output (nA) versus . In addition, the straight line shown in Figure 7 connects the plotted points to
This is the calibration curve obtained by connecting. Based on this calibration curve, the glucose concentration of any sample can be quantified.
この実施例酵素電極1では、固定化酵素膜19が劣化す
れば、作用電極基板12のみを交換すればよく、ランニ
ングコストを低減させることができる。また、異なる酵
素を固定化した作用電極基板を装着すれば、他の物質t
Mtの検出を行うことができる。In this example enzyme electrode 1, if the immobilized enzyme membrane 19 deteriorates, only the working electrode substrate 12 needs to be replaced, and running costs can be reduced. In addition, if a working electrode substrate on which different enzymes are immobilized is attached, other substances t
Mt can be detected.
〈実施例2〉
この発明の第2の実施例を第8図乃至第11図に基づい
て以下に説明する。<Embodiment 2> A second embodiment of the present invention will be described below based on FIGS. 8 to 11.
この実施例酵素電極は、血液等に含まれるグルコース濃
度と尿酸濃度の同時測定に適用されるものである。The enzyme electrode of this example is applied to simultaneous measurement of glucose concentration and uric acid concentration contained in blood or the like.
第8図は、この実施例酵素電極21の分解斜視図である
。この酵素電極21は、対照電極基板(第1の絶縁基台
)ゼ2に、2つの作用電極基板(第2の絶縁基台)32
.329を着脱可能に設けてなるものである。FIG. 8 is an exploded perspective view of the enzyme electrode 21 of this embodiment. This enzyme electrode 21 includes a control electrode substrate (first insulating base) 2 and two working electrode substrates (second insulating base) 32.
.. 329 is detachably provided.
作用電極基板32(32’)は、アルミナセラミックよ
りなり下面に突条32b(高さ8−)を有している0作
用電極基板表面32aには、先と同様の作用電極33及
び絶縁性保護膜34が形成されている(第10図参照)
、また、リード線26bが、作用電極接続面(図示せず
)に接続されており、両者の接続部は、エポキシ樹脂3
5で被覆される。リード線26bの他端には、コネクタ
27aが設けられている。The working electrode substrate 32 (32') is made of alumina ceramic and has a protrusion 32b (height 8-) on the lower surface.The working electrode substrate 32 (32') has the same working electrode 33 and insulating protection on the surface 32a of the working electrode substrate. A film 34 is formed (see Figure 10).
In addition, the lead wire 26b is connected to the working electrode connection surface (not shown), and the connection portion between the two is covered with the epoxy resin 3.
5. A connector 27a is provided at the other end of the lead wire 26b.
作用電極基板32には、固定化酵素F!39が形成され
、作用電極反応面33aが被覆される0、この固定化酵
素膜39は、第1の実施例と同様、第11第2のアセチ
ルセルロース[36,38と酵素溶液37により構成さ
れるものである0作用電極基板32には、酵素溶液37
として、先と同様のCOD溶液が使用される。一方、作
用電極基板32”には、酵素溶液37”として、ウリカ
ーゼ溶液が使用される。ウリカーゼ溶液の調製は、GO
02■をウリカーゼlO■に変えるだけで、他は先のC
OD溶液と同じである。The working electrode substrate 32 contains the immobilized enzyme F! 39 is formed, and the working electrode reaction surface 33a is covered with the immobilized enzyme film 39. As in the first embodiment, this immobilized enzyme film 39 is composed of the 11th, 2nd acetylcellulose [36, 38 and the enzyme solution 37]. An enzyme solution 37 is placed on the zero working electrode substrate 32, which is
The same COD solution as before is used. On the other hand, a uricase solution is used as the enzyme solution 37'' for the working electrode substrate 32''. Preparation of uricase solution is performed by GO
Just change 02■ to uricase lO■, and the rest are the above C.
Same as OD solution.
第1.第2のアセチルセルロース膜36.38は、デイ
ツプコーティングにより形成されるが、この時に、作用
電極基板下面にマスキングテープを貼着しておき、デイ
ツプ、コーティング終了後に、マスキングテープを除去
する。1st. The second acetyl cellulose membranes 36 and 38 are formed by dip coating. At this time, a masking tape is attached to the lower surface of the working electrode substrate, and the masking tape is removed after the dip and coating are completed.
対照電極基板22は、第9図に示すように凸の形の断面
形状を存するアルミナセラミック板であり、全体の大き
さは6X15m、中央部の厚さは2.0閣、その他の部
分の厚さは1.6gua程度である。The reference electrode substrate 22 is an alumina ceramic plate having a convex cross-sectional shape as shown in FIG. The height is about 1.6 gua.
対照電極基板22の中央表面22aには、第1の実施例
と同様に対照電極23と絶縁性保護膜24が形成される
。23aは、対照電極23の反応面である。また、対照
電極23の図示しない接続面には、リード線26aが接
続され、エポキシ樹脂25が盛られる。リード線26a
は、ケーブル26を構成するリード線の一木であり、他
の二本〇)’)−F*ji!26 c、 26 cハ、
コネクタ27bに接続される。A control electrode 23 and an insulating protective film 24 are formed on the center surface 22a of the control electrode substrate 22, as in the first embodiment. 23a is the reaction surface of the reference electrode 23. Further, a lead wire 26a is connected to a connection surface (not shown) of the control electrode 23, and an epoxy resin 25 is applied thereto. Lead wire 26a
is one of the lead wires that make up the cable 26, and the other two 〇)')-F*ji! 26 c, 26 c c,
Connected to connector 27b.
対照電極基板22の両側部22b、22bには、凹溝2
2cが刻設されている。この凹溝22cに、作用電極基
板32の突条32bが挿入されることにより、作用電極
基板′32.32”が対照電極基板22に装着される。Concave grooves 2 are formed on both sides 22b, 22b of the control electrode substrate 22.
2c is engraved. By inserting the protrusion 32b of the working electrode substrate 32 into this groove 22c, the working electrode substrate '32, 32'' is attached to the reference electrode substrate 22.
そして、コネクタ27a127aがコネクタ27bに連
結される。Then, the connector 27a127a is connected to the connector 27b.
この実施例酵素電極21は、グルコース検出については
、先の実施例と全く同様である。一方、尿酸検出の特性
は、第11図に示されている。第11図は1、上述の測
定系41(第6図参照)を用いて得られたもので、幾つ
かの異なる尿酸濃度(lRg/ dl )に対する電極
出力(n^)がプロットされている。The enzyme electrode 21 of this embodiment is completely similar to the previous embodiment in terms of glucose detection. On the other hand, the characteristics of uric acid detection are shown in FIG. FIG. 11 is obtained using the above-mentioned measurement system 41 (see FIG. 6), and plots the electrode output (n^) for several different uric acid concentrations (lRg/dl).
尿酸は、固定化酵素膜39゛中で以下の反応を生じる。Uric acid causes the following reaction in the immobilized enzyme membrane 39.
アラントイン十Hz Ot + COz二の反応に伴う
、過酸化水素(Hzoz)の増加が、電極出力として現
れる。An increase in hydrogen peroxide (Hz) accompanying the reaction of allantoin 10Hz Ot + COz2 appears as an electrode output.
なお、グルコースと尿酸が、被検査液中に同時に存在す
る場合でも、両者が相互に干渉して測定誤差を生じるよ
うなことはない。Note that even if glucose and uric acid exist simultaneously in the test liquid, they will not interfere with each other and cause measurement errors.
また、対照電極基板に装着する作用電極基板の数は3以
上でもよ(、酵素もグルコースオキシダーゼ、ウリカー
ゼに限定されるものではなく、適宜変更可能である。Further, the number of working electrode substrates attached to the reference electrode substrate may be three or more (and the enzymes are not limited to glucose oxidase and uricase, and can be changed as appropriate.
(ト)発明の詳細
な説明したように、この発明の酵素電極は、量産化を可
能とし、製造の際の歩留まりを向上させ、コストを低減
できる利点を有している。(G) As described in detail of the invention, the enzyme electrode of the present invention has the advantage of being able to be mass-produced, improving the yield during manufacturing, and reducing costs.
また、電極出力が安定し、ノイズが減少し、高精度の測
定を行えると共に、個々の酵素電極間の出力のばらつき
が少ない利点を有する。In addition, the electrode output is stable, noise is reduced, highly accurate measurements can be made, and there is little variation in the output between individual enzyme electrodes.
さらに、固定化酵素膜の脱着が不要となり、取り扱いが
容易となると共に、固定化酵素11々が劣化した時には
第2の基板のみを交換すればよいから、ランニングコス
トをも低減できる利点を有している。Furthermore, there is no need to attach or detach the immobilized enzyme membrane, making it easier to handle, and when the immobilized enzymes 11 deteriorate, only the second substrate needs to be replaced, which has the advantage of reducing running costs. ing.
加えて、相異なる酵素を含む固定化酵素膜がそれぞれ形
成された、2以上の第2の基板を第1の基板に装着でき
るから、1つの酵素電極で、多項目測定を行える利点を
存している。In addition, since two or more second substrates, each having immobilized enzyme films containing different enzymes, can be attached to the first substrate, it has the advantage of being able to measure multiple items with one enzyme electrode. ing.
第1図は、この発明の第1の実施例に係る酵素電極の外
観斜視図、第2図は、同酵素電極の作用電極基板の固定
化酵素膜を形成する前の状態を示す斜視図、第3図は、
同作用電極基板の第1図■−m線における断面図、第4
図は、前記酵素電極の対照電極基板を下方より見た斜視
図、第5図は、同対照電極基板の第4図巾v−v線にお
ける断面図、第6図は、前記酵素電極の特性測定に使用
された測定系を示す、第7図は、同酵素電極のグルコー
ス濃度と電極出力との関係を示゛す図、第8図は、この
発明の第2の実施例に係る酵素電極の分解斜視図、第9
図は、同酵素電極の対照電極基板の第8図X−X線にお
ける断面図、第10図は、同酵素電極の作用電極基板の
第8図X−X線における断面図、第11図は、同酵素電
極の尿酸濃度と電極出力との関係を示す図、第12図(
a)は、従来の酵素電極の対照電極と作用電極の、一部
を破断して示す斜視図、第12図(ロ)は、同従来の酵
素電極の中央縦断面図である。
!・21:酵素電極、2・22:対照電極基板、3・2
3:対照電極、
3a・23a:対照電極反応面、
4・14・24・34:絶縁性保護膜、12・32・3
2° :作用電極基板、13・33:作用電極、
13a・33a:作用電極反応面、
19・39・39” :固定化酵素膜。
特許出願人 立石電機株式会社代理人 弁理
士 中 村 茂 信
第2図 第3図
第4図
第5図
第6図
第7図
グルコース1度(mg/dl )
第11図
尿酸逼度(mg/dl )FIG. 1 is an external perspective view of an enzyme electrode according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a working electrode substrate of the enzyme electrode in a state before an immobilized enzyme film is formed. Figure 3 shows
Fig. 1 - Cross-sectional view taken along line m-m of the same working electrode substrate, Fig. 4
The figure is a perspective view of the reference electrode substrate of the enzyme electrode viewed from below, FIG. 5 is a sectional view of the reference electrode substrate taken along the width v-v line in FIG. 4, and FIG. 6 is the characteristic of the enzyme electrode. FIG. 7 shows the measurement system used in the measurement, and FIG. 8 shows the relationship between the glucose concentration and electrode output of the same enzyme electrode. FIG. 8 shows the enzyme electrode according to the second embodiment of the present invention. Exploded perspective view of No. 9
The figure is a sectional view of the reference electrode substrate of the same enzyme electrode taken along the line XX in FIG. 8, FIG. 10 is a sectional view taken along the line XX of FIG. , a diagram showing the relationship between uric acid concentration and electrode output of the same enzyme electrode, Figure 12 (
FIG. 12(b) is a partially cutaway perspective view of a reference electrode and a working electrode of a conventional enzyme electrode, and FIG. 12(b) is a central vertical sectional view of the conventional enzyme electrode. !・21: Enzyme electrode, 2.22: Control electrode substrate, 3.2
3: Control electrode, 3a/23a: Control electrode reaction surface, 4/14/24/34: Insulating protective film, 12/32/3
2°: Working electrode substrate, 13.33: Working electrode, 13a.33a: Working electrode reaction surface, 19.39.39": Immobilized enzyme membrane. Patent applicant: Tateishi Electric Co., Ltd. Agent, Patent attorney: Shigeru Nakamura Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Glucose 1 degree (mg/dl) Figure 11 Uric acid concentration (mg/dl)
Claims (1)
極と、この対照電極の反応面と接続面とを残して、この
対照電極を被覆する絶縁性保護膜とを形成し、1又は2
以上の第2の絶縁基台を前記第1の絶縁基台に着脱可能
に設け、これら第2の絶縁基台のそれぞれの表面には、
金属薄膜よりなる作用電極と、この作用電極の反応器と
接続面とを残して、この作用電極を被覆する絶縁性保護
膜と、前記作用電極反応面を一体に被覆する固定化酵素
膜とを形成してなる酵素電極。(1) Forming a control electrode made of a metal thin film on the surface of the first insulating base, and an insulating protective film covering the control electrode while leaving the reaction surface and connection surface of the control electrode; or 2
The above second insulating base is removably provided on the first insulating base, and on the surface of each of the second insulating bases,
A working electrode made of a metal thin film, an insulating protective film covering the working electrode, leaving the reactor and connection surface of the working electrode, and an immobilized enzyme film integrally covering the reaction surface of the working electrode. Enzyme electrode made by forming.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62287653A JPH01129155A (en) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Enzyme electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62287653A JPH01129155A (en) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Enzyme electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129155A true JPH01129155A (en) | 1989-05-22 |
Family
ID=17719989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62287653A Pending JPH01129155A (en) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Enzyme electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01129155A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6071391A (en) * | 1997-09-12 | 2000-06-06 | Nok Corporation | Enzyme electrode structure |
-
1987
- 1987-11-14 JP JP62287653A patent/JPH01129155A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6071391A (en) * | 1997-09-12 | 2000-06-06 | Nok Corporation | Enzyme electrode structure |
| US6156173A (en) * | 1997-09-12 | 2000-12-05 | Nok Corporation | Enzyme electrode structure |
| US6503381B1 (en) * | 1997-09-12 | 2003-01-07 | Therasense, Inc. | Biosensor |
| US6893545B2 (en) * | 1997-09-12 | 2005-05-17 | Therasense, Inc. | Biosensor |
| US7713406B2 (en) | 1997-09-12 | 2010-05-11 | Abbott Diabetes Care Inc. | Biosensor |
| US7901554B2 (en) | 1997-09-12 | 2011-03-08 | Abbott Diabetes Care Inc. | Biosensor |
| US7905998B2 (en) | 1997-09-12 | 2011-03-15 | Abbott Diabetes Care Inc. | Biosensor |
| US8414761B2 (en) | 1997-09-12 | 2013-04-09 | Abbott Diabetes Care Inc. | Biosensor |
| US8557103B2 (en) | 1997-09-12 | 2013-10-15 | Abbott Diabetes Care Inc. | Biosensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4894137A (en) | Enzyme electrode | |
| US4781798A (en) | Transparent multi-oxygen sensor array and method of using same | |
| US4582589A (en) | pH sensor | |
| US4968400A (en) | Enzyme sensor | |
| EP0228259B1 (en) | Enzyme immobilized membrane for a semiconductor sensor and method for producing same | |
| EP0251915A2 (en) | Enzyme sensor | |
| US4062750A (en) | Thin film electrochemical electrode and cell | |
| US4514276A (en) | Microelectronic sensor assembly | |
| US4605626A (en) | Electrochemical system with rotating electrode/sparger assembly | |
| JPS63304150A (en) | Enzyme electrode for inspecting glucose and glucose inspection | |
| US5078855A (en) | Chemical sensors and their divided parts | |
| US4789453A (en) | Electrodes for the combined measurement of oxygen and carbon dioxide | |
| JPH01129155A (en) | Enzyme electrode | |
| US5417837A (en) | Small glass electrode | |
| US4706678A (en) | Electrochemical reference electrode | |
| JPS59211854A (en) | Metallic oxide electrode | |
| JPS6375655A (en) | Enzyme electrode apparatus | |
| JPS63134946A (en) | Enzyme electrode | |
| JP2861131B2 (en) | Ion electrode | |
| JPS63111453A (en) | Enzyme electrode | |
| WO1986006484A1 (en) | Transparent multi-oxygen sensor array | |
| JPS6258154A (en) | Enzymatic function electrode | |
| JPS63133053A (en) | Enzyme electrode | |
| JPH0372254A (en) | Enzyme electrode | |
| JPS6391548A (en) | Enzyme electrode |