JPH0252819B2 - - Google Patents
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- JPH0252819B2 JPH0252819B2 JP56184614A JP18461481A JPH0252819B2 JP H0252819 B2 JPH0252819 B2 JP H0252819B2 JP 56184614 A JP56184614 A JP 56184614A JP 18461481 A JP18461481 A JP 18461481A JP H0252819 B2 JPH0252819 B2 JP H0252819B2
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- glucose
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- albumin
- glucose oxidase
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
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- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、酵素の特異的触媒作用を受ける基質
（特にグルコース）の濃度を迅速に正確に測定で
き、しかも連続使用が可能なグルコースオキシダ
ーゼ固定化電極に関するものである。
（特にグルコース）の濃度を迅速に正確に測定で
き、しかも連続使用が可能なグルコースオキシダ
ーゼ固定化電極に関するものである。
グルコースセンサにおける反応を以下の(1)、(2)
式に示す。グルコースオキシダーゼの作用により
基質であるグルコースが酸化されてH2O2が生成
し、次にこのH2O2を白金電極により酸化して得
られた酸化電流値によりグルコースの濃度を検知
する。
式に示す。グルコースオキシダーゼの作用により
基質であるグルコースが酸化されてH2O2が生成
し、次にこのH2O2を白金電極により酸化して得
られた酸化電流値によりグルコースの濃度を検知
する。
グルコース＋O2グルコース
―――――――→
オキシダーゼ
グルコノラクトン＋H2O2 ………(1)
H2O2→2H+＋2e＋O2 ………(2)
この原理を応用してグルコースの濃度を測定す
る際、被検物中に含まれ白金電極上で直接電気化
学的に酸化される共存物質が問題となる。例え
ば、血液中のグルコースを測定する際には尿酸、
アスコルビン酸などが挙げられる。これらは、(2)
式でH2O2が酸化される時同時に酸化されるため、
得れる電流値を増大させ誤差を与えることにな
る。
る際、被検物中に含まれ白金電極上で直接電気化
学的に酸化される共存物質が問題となる。例え
ば、血液中のグルコースを測定する際には尿酸、
アスコルビン酸などが挙げられる。これらは、(2)
式でH2O2が酸化される時同時に酸化されるため、
得れる電流値を増大させ誤差を与えることにな
る。
このような妨害物質の対策として、従来、セル
ロースアセテートやシリコーンゴムなどからなる
膜を固定化酵素電極の前に設置し、妨害物質を阻
止する試みがある。しかし、セルロースアセテー
トやシリコーンゴムからなる膜が基質の接触を妨
害して感度や応答速度が低下する。
ロースアセテートやシリコーンゴムなどからなる
膜を固定化酵素電極の前に設置し、妨害物質を阻
止する試みがある。しかし、セルロースアセテー
トやシリコーンゴムからなる膜が基質の接触を妨
害して感度や応答速度が低下する。
そこで、固定化酵素電極の前に白金層を有する
多孔質性の薄膜を設置し、妨害物質を電解して除
去する方法が試みられた。この方法では、妨害物
質も除去でき、感度や応答速度においても良好な
結果が得られたが、連続使用しているうちに、感
度及び応答速度が低下した。これは、単に妨害物
質を除去するための薄膜を固定化酵素電極に重ね
ただけなので、２枚の膜の間に空間が生じ、グル
コースが電極に到達するのに時間がかかることが
原因と考えられる。
多孔質性の薄膜を設置し、妨害物質を電解して除
去する方法が試みられた。この方法では、妨害物
質も除去でき、感度や応答速度においても良好な
結果が得られたが、連続使用しているうちに、感
度及び応答速度が低下した。これは、単に妨害物
質を除去するための薄膜を固定化酵素電極に重ね
ただけなので、２枚の膜の間に空間が生じ、グル
コースが電極に到達するのに時間がかかることが
原因と考えられる。
本発明は、上記性能を種々改良した結果、感度
や応答速度も良く、さらに連続使用においても優
れた性能を持続するグルコースセンサを見い出し
たものである。本発明の特徴は、導電性を有する
多孔質の薄膜にアルブミンを含浸させ、白金層を
形成した多孔体にグルコースオキシダーゼを含浸
した酵素電極と重ね合わせグルコースオキシダー
ゼと共にアルブミンもグルタルアルデヒドで一体
固定化した点にある。これにより、アルブミンと
グルコースオキシダーゼがグルタルアルデヒドに
より架橋され、妨害物質を除去するための電極と
酵素電極が密着し、連続使用しても感度や応答速
度の低下を防止することができる。さらに、固定
化されたアルブミン自体も妨害物質を除去するの
に役立ち、精度を高めることができる。導電性薄
膜上に固定化するアルブミンの量としてグルコー
スの拡散を妨害しない程度にすることが必要であ
る。
や応答速度も良く、さらに連続使用においても優
れた性能を持続するグルコースセンサを見い出し
たものである。本発明の特徴は、導電性を有する
多孔質の薄膜にアルブミンを含浸させ、白金層を
形成した多孔体にグルコースオキシダーゼを含浸
した酵素電極と重ね合わせグルコースオキシダー
ゼと共にアルブミンもグルタルアルデヒドで一体
固定化した点にある。これにより、アルブミンと
グルコースオキシダーゼがグルタルアルデヒドに
より架橋され、妨害物質を除去するための電極と
酵素電極が密着し、連続使用しても感度や応答速
度の低下を防止することができる。さらに、固定
化されたアルブミン自体も妨害物質を除去するの
に役立ち、精度を高めることができる。導電性薄
膜上に固定化するアルブミンの量としてグルコー
スの拡散を妨害しない程度にすることが必要であ
る。
以下本発明をその一実施例により説明する。
酵素電極及び妨害物質除去用電極の担体として
ポリカーボネート多孔体膜（直径10mm、孔径2000
Å、膜厚10μｍ、孔密度３×108個／cm2）を用い、
この膜の片面にスパツタリング法により白金層
（厚さ、数百〜数千オングストローム）を形成し
電極とした。１枚目の電極にはグルコースオキシ
ダーゼ（100mg／c.c.）を展開し、２枚目にはアル
ブミン（10mg／c.c.）を含浸した。２枚の膜を白金
層を外側にして重ね合わせ電極ホルダーに設置し
た後、グルタルアルデヒド蒸気中で固定化した。
ポリカーボネート多孔体膜（直径10mm、孔径2000
Å、膜厚10μｍ、孔密度３×108個／cm2）を用い、
この膜の片面にスパツタリング法により白金層
（厚さ、数百〜数千オングストローム）を形成し
電極とした。１枚目の電極にはグルコースオキシ
ダーゼ（100mg／c.c.）を展開し、２枚目にはアル
ブミン（10mg／c.c.）を含浸した。２枚の膜を白金
層を外側にして重ね合わせ電極ホルダーに設置し
た後、グルタルアルデヒド蒸気中で固定化した。
第１図に固定化後のグルコースセンサ全体の拡
大断面模式図を示した。１がグルコースオキシダ
ーゼを固定化した酵素電極で、電極内部側に白金
層３を有している。４は膜の孔及び２枚の膜の間
に固定化されたグルコースオキシダーゼである。
２は妨害物質除去用の電極で、被検液側に白金層
５を有する。６は膜の孔及び膜間に固定化された
アルブミンを示す。
大断面模式図を示した。１がグルコースオキシダ
ーゼを固定化した酵素電極で、電極内部側に白金
層３を有している。４は膜の孔及び２枚の膜の間
に固定化されたグルコースオキシダーゼである。
２は妨害物質除去用の電極で、被検液側に白金層
５を有する。６は膜の孔及び膜間に固定化された
アルブミンを示す。
上記の薄膜状の電極を装着した円筒形の電極ホ
ルダーの断面と電極系について第２図に模式図で
示した。図中、７は上記のグルコースセンサであ
り、第１図の１がホルダーの内側になるように外
とう管８で本体９に装着されている。なお白金リ
ード１０，１１は本体９に同心状に埋設されてい
る。第１図の酵素電極１の白金リード１０に接し
妨害物質除去用電極２より小さくすることで白金
リード１１には接しないようにした。
ルダーの断面と電極系について第２図に模式図で
示した。図中、７は上記のグルコースセンサであ
り、第１図の１がホルダーの内側になるように外
とう管８で本体９に装着されている。なお白金リ
ード１０，１１は本体９に同心状に埋設されてい
る。第１図の酵素電極１の白金リード１０に接し
妨害物質除去用電極２より小さくすることで白金
リード１１には接しないようにした。
妨害物質除去用電極２の端をおりかえすことで
白金層５を白金リード１１に接した。グルコース
オキシダーゼ固定化電極に対するAg／AgCl参照
極１２と対極１３を電極ホルダー内部に、妨害物
質除去用の電極に対するAg／AgCl参照極１４と
対極１５は電極ホルダーの外側に配して電極系を
構成している。又電極ホルダー内は電解液１６で
満たされている。
白金層５を白金リード１１に接した。グルコース
オキシダーゼ固定化電極に対するAg／AgCl参照
極１２と対極１３を電極ホルダー内部に、妨害物
質除去用の電極に対するAg／AgCl参照極１４と
対極１５は電極ホルダーの外側に配して電極系を
構成している。又電極ホルダー内は電解液１６で
満たされている。
上記の電極をPH5.6の緩衝液中に浸漬し、グル
コースを添加してその感度と応答速度を測定し
た。第３図において、Ａは本発明によるグルコー
スオキシダーゼとアルブミンを一体固定化した電
極の場合の応答である。Ａと比較するため、従来
のグルコースオキシダーゼ固定化電極の前に白金
層を有する多孔質性の薄膜を設置した電極をＢ、
グルコースオキシダーゼとアルブミンを別々に固
定化した後に重ね合わせた電極をＣとした。Ａ，
Ｂ，Ｃのグルコースに対する応答特性測定に際し
ては第１図に示す１，２の電極をそれぞれ＋
0.6V VS Ag／AgClに設定し、グルコースを添
加して２×10-5mol／にした。第３図では横軸
はグルコースを添加してからの時間（sec）を表
し、縦軸はグルコースに対する電流増加（μA）
を表している。Ａはわずか５秒で定常値に達し、
電流増加（感度）においてもＢ，Ｃに比べて良好
であつた。
コースを添加してその感度と応答速度を測定し
た。第３図において、Ａは本発明によるグルコー
スオキシダーゼとアルブミンを一体固定化した電
極の場合の応答である。Ａと比較するため、従来
のグルコースオキシダーゼ固定化電極の前に白金
層を有する多孔質性の薄膜を設置した電極をＢ、
グルコースオキシダーゼとアルブミンを別々に固
定化した後に重ね合わせた電極をＣとした。Ａ，
Ｂ，Ｃのグルコースに対する応答特性測定に際し
ては第１図に示す１，２の電極をそれぞれ＋
0.6V VS Ag／AgClに設定し、グルコースを添
加して２×10-5mol／にした。第３図では横軸
はグルコースを添加してからの時間（sec）を表
し、縦軸はグルコースに対する電流増加（μA）
を表している。Ａはわずか５秒で定常値に達し、
電流増加（感度）においてもＢ，Ｃに比べて良好
であつた。
次に、同じ電極を洗浄、測定をくり返し連続使
用した結果を第４図に示す。Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれ
最初の感度を100としてその後の感度を測定した
ところ、Ｂ，Ｃが80回頃から感度が低下し、それ
に伴つて応答速度（電流が定常値に達するまでの
時間）も低下したのに比べ、Ａは150回までほと
んど最初の性能を維持した。この様に連続使用に
おいても初期の優れた性能が維持しうるのは、グ
ルコースオキシダーゼとアルブミンを一体固定化
し両電極が密着しているためである。各電極に
は、グルコースオキシダーゼとアルブミンがそれ
ぞれ固定化され、両電極の境界層ではグルコース
オキシダーゼとアルブミンが相互に架橋し一体固
定化されている。
用した結果を第４図に示す。Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれ
最初の感度を100としてその後の感度を測定した
ところ、Ｂ，Ｃが80回頃から感度が低下し、それ
に伴つて応答速度（電流が定常値に達するまでの
時間）も低下したのに比べ、Ａは150回までほと
んど最初の性能を維持した。この様に連続使用に
おいても初期の優れた性能が維持しうるのは、グ
ルコースオキシダーゼとアルブミンを一体固定化
し両電極が密着しているためである。各電極に
は、グルコースオキシダーゼとアルブミンがそれ
ぞれ固定化され、両電極の境界層ではグルコース
オキシダーゼとアルブミンが相互に架橋し一体固
定化されている。
以上の様に、本発明によるグルコースセンサ
は、グルコースの濃度を迅速に正確に測定でき、
しかも連続使用が可能な優れた性能を有する。
は、グルコースの濃度を迅速に正確に測定でき、
しかも連続使用が可能な優れた性能を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるグルコースセ
ンサの拡大断面模式図、第２図はグルコースセン
サの断面および電極系を示す模式図、第３図はグ
ルコースに対するグルコースセンサの応答を示す
図、第４図は連続使用とグルコースセンサの応答
の関係を示す図である。 １……酵素電極、２……妨害物質除去電極、３
……白金層、４……固定化グルコースオキシダー
ゼ、５…白金層、６……固定化アルブミン、７…
…グルコースセンサ。
ンサの拡大断面模式図、第２図はグルコースセン
サの断面および電極系を示す模式図、第３図はグ
ルコースに対するグルコースセンサの応答を示す
図、第４図は連続使用とグルコースセンサの応答
の関係を示す図である。 １……酵素電極、２……妨害物質除去電極、３
……白金層、４……固定化グルコースオキシダー
ゼ、５…白金層、６……固定化アルブミン、７…
…グルコースセンサ。
Claims (1)
- １ 導電層を有する多孔性薄膜上にグルコースオ
キシダーゼを固定化した酸素電極と、導電層を有
する、多孔性薄膜上にアルブミンを固定化してな
る妨害物質除去用電極からなり、前記２つの電極
が積層されかつグルコースオキシダーゼとアルブ
ミンが相互に固定化され一体化されていることを
特徴とするグルコースセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184614A JPS5885147A (ja) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | グルコ−スセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184614A JPS5885147A (ja) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | グルコ−スセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5885147A JPS5885147A (ja) | 1983-05-21 |
| JPH0252819B2 true JPH0252819B2 (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=16156297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56184614A Granted JPS5885147A (ja) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | グルコ−スセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5885147A (ja) |
-
1981
- 1981-11-17 JP JP56184614A patent/JPS5885147A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5885147A (ja) | 1983-05-21 |
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