JPH04215055A - グルコースバイオセンサ - Google Patents
グルコースバイオセンサInfo
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- JPH04215055A JPH04215055A JP2323954A JP32395490A JPH04215055A JP H04215055 A JPH04215055 A JP H04215055A JP 2323954 A JP2323954 A JP 2323954A JP 32395490 A JP32395490 A JP 32395490A JP H04215055 A JPH04215055 A JP H04215055A
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Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、グルコースバイオセンサに関する。
更に詳しくは、溶存酸素非依存性のグルコースバイオセ
ンサに関する。
ンサに関する。
従来のグルコースバイオセンサにおいては、電極上に固
定化される酵素として、グルコースオキシダーゼが用い
られている。この酵素を用いた場合は2基質反応であり
、グルコース量の測定に際し酸素を必要としている。
定化される酵素として、グルコースオキシダーゼが用い
られている。この酵素を用いた場合は2基質反応であり
、グルコース量の測定に際し酸素を必要としている。
また、このグルコースセンサを、酸素の供給が不安定な
個所、例えば血管内などで使用する場合には、応答値に
対して溶存酸素量の補正を必要としている。
個所、例えば血管内などで使用する場合には、応答値に
対して溶存酸素量の補正を必要としている。
本発明の目的は、グルコース量の定量に際して酸素を必
要としない溶存酸素非依存性のグルコースバイオセンサ
を提供することにある。
要としない溶存酸素非依存性のグルコースバイオセンサ
を提供することにある。
かかる本発明の目的は、電極上にグルタルアルデヒドで
架橋されたグルコースデヒドロゲナーゼ−アルブミン混
合物膜およびフェロセン化合物をそれぞれ付着させて作
用極とし、対極には銀もしくは銀/塩化銀電極を用いた
グルコースバイオセンサによって達成される。
架橋されたグルコースデヒドロゲナーゼ−アルブミン混
合物膜およびフェロセン化合物をそれぞれ付着させて作
用極とし、対極には銀もしくは銀/塩化銀電極を用いた
グルコースバイオセンサによって達成される。
電極としては、白金電極、金電極、カーボンファイバ電
極などが用いられる。白金電極、金電極は感度の点です
ぐれており、一方直径約0.1〜1μmのカーボンファ
イバが1本または複数本束ねられて用いられるカーボン
ファイバ電極は、センサ本体の微小化(直径約1μm以
下)や低コスト化を達成させる上で有効である。
極などが用いられる。白金電極、金電極は感度の点です
ぐれており、一方直径約0.1〜1μmのカーボンファ
イバが1本または複数本束ねられて用いられるカーボン
ファイバ電極は、センサ本体の微小化(直径約1μm以
下)や低コスト化を達成させる上で有効である。
これらの電極を用いての作用極の形成は、次のようにし
て行われる。
て行われる。
グルコースデヒドロゲナーゼ約5〜90mg、好ましく
は30mg(活性6.3ユニット/mgの場合)、牛血
清アルブミンなどのアルブミン約10〜95mg、好ま
しくは70mgおよび蒸留水0.4mlを混合して調製
した水溶液を用い、白金電極(表面積0.02cm2)
の場合にはその上に水溶液0.5μlを塗布した後、ま
たカーボンファイバ電極の場合にはその水溶液中に浸漬
し、引き上げた後、室温下で約30〜120分間放置し
て乾燥させ、電極上に膜厚約1〜100μmのグルコー
スデヒドロゲナーゼ−アルブミン混合物膜を形成させる
。ここで用いられるアルブミンは、pH変化に対する緩
衝能を有しており、酵素の環境維持に有効であり、また
電極材料との接着性も比較的よいことから、グルコース
デヒドロゲナーゼとの混合物として膜状で付着させる。
は30mg(活性6.3ユニット/mgの場合)、牛血
清アルブミンなどのアルブミン約10〜95mg、好ま
しくは70mgおよび蒸留水0.4mlを混合して調製
した水溶液を用い、白金電極(表面積0.02cm2)
の場合にはその上に水溶液0.5μlを塗布した後、ま
たカーボンファイバ電極の場合にはその水溶液中に浸漬
し、引き上げた後、室温下で約30〜120分間放置し
て乾燥させ、電極上に膜厚約1〜100μmのグルコー
スデヒドロゲナーゼ−アルブミン混合物膜を形成させる
。ここで用いられるアルブミンは、pH変化に対する緩
衝能を有しており、酵素の環境維持に有効であり、また
電極材料との接着性も比較的よいことから、グルコース
デヒドロゲナーゼとの混合物として膜状で付着させる。
このグルコースデヒドロゲナーゼ−アルブミン混合物膜
は、濃度約0.1〜10%のグルタルアルデヒド水溶液
中に約1〜60分間、好ましくは10分間程度室温下で
浸漬し、引き上げてから水洗、乾燥させる。グルタルア
ルデヒドは、混合物膜を形成しているグルコースデヒド
ロゲナーゼとアルブミンとを架橋させる架橋剤として用
いられている。
は、濃度約0.1〜10%のグルタルアルデヒド水溶液
中に約1〜60分間、好ましくは10分間程度室温下で
浸漬し、引き上げてから水洗、乾燥させる。グルタルア
ルデヒドは、混合物膜を形成しているグルコースデヒド
ロゲナーゼとアルブミンとを架橋させる架橋剤として用
いられている。
その後、架橋混合物膜は、濃度約1〜50%、好ましく
は10%程度のフェロセン化合物溶液中に約1〜60秒
間、一般には約5秒間程度浸漬して引き上げ、室温下で
乾燥し、4℃で保存する。フェロセン化合物溶液として
は、フェロセン[ビス(シクロペンタジエニル)鉄(I
I)]、1,1−ジメチルフェロセン、ビニルフェロセ
ン、フェロセンカルボン酸、ジメチルアミノメチルフェ
ロセンなどの有機溶媒溶液、一般には1,1−ジメチル
フェロセンのアセトン溶液などが用いられる。
は10%程度のフェロセン化合物溶液中に約1〜60秒
間、一般には約5秒間程度浸漬して引き上げ、室温下で
乾燥し、4℃で保存する。フェロセン化合物溶液として
は、フェロセン[ビス(シクロペンタジエニル)鉄(I
I)]、1,1−ジメチルフェロセン、ビニルフェロセ
ン、フェロセンカルボン酸、ジメチルアミノメチルフェ
ロセンなどの有機溶媒溶液、一般には1,1−ジメチル
フェロセンのアセトン溶液などが用いられる。
このようにして電極上にグルタルアルデヒドで架橋され
たグルコースデヒドロゲナーゼ−アルブミン混合物およ
びフェロセン化合物を付着させたものを作用極とし、対
極を銀もしくは銀/塩化銀電極で形成させたグルコース
バイオセンサは、作用極に+100〜600mVの電圧
をかけ、対極は電流計の参照極とショートして用いられ
る。
たグルコースデヒドロゲナーゼ−アルブミン混合物およ
びフェロセン化合物を付着させたものを作用極とし、対
極を銀もしくは銀/塩化銀電極で形成させたグルコース
バイオセンサは、作用極に+100〜600mVの電圧
をかけ、対極は電流計の参照極とショートして用いられ
る。
この際、作用極面上に更にセルロースエステル膜を形成
させると、その検量範囲を著しく拡大することができる
。セルロースエステル膜の形成は、フェロセン化合物を
付着させた後、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロースな
どのセルロースエステルをそれらの可溶性溶媒、例えば
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセト
ンなどに約5〜30重量の濃度で溶解させ、その溶液を
塗布し、室温下で乾燥させてから水中に浸漬し、ゲル化
させることにより行われる。
させると、その検量範囲を著しく拡大することができる
。セルロースエステル膜の形成は、フェロセン化合物を
付着させた後、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロースな
どのセルロースエステルをそれらの可溶性溶媒、例えば
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセト
ンなどに約5〜30重量の濃度で溶解させ、その溶液を
塗布し、室温下で乾燥させてから水中に浸漬し、ゲル化
させることにより行われる。
本発明に係るグルコースバイオセンサは、グルコースと
次のように反応する。
次のように反応する。
グルコース+グルコースデヒドロゲナーゼ(酸化型)→
グルコノラクトン +グルコースデヒドロゲナーゼ(還元型)グルコー
スデヒドロゲナーゼ(還元型) +1,1’−ジメチ
ルフェロセン(酸化型)→グルコースデヒドロゲナーゼ
(酸化型)+1,1’−ジメチルフエロセン(還元型)
従って、この反応では酸素を必要とはせず、グルコース
の酸化に伴う電子の作用極への移動を電流値変化として
検出し、グルコース量を定量することができる。この際
、フェロセン化合物は、グルコースデヒドロゲナーゼの
電子受容体として作用し、電子の移動、即ち反応を生ぜ
しめる。
グルコノラクトン +グルコースデヒドロゲナーゼ(還元型)グルコー
スデヒドロゲナーゼ(還元型) +1,1’−ジメチ
ルフェロセン(酸化型)→グルコースデヒドロゲナーゼ
(酸化型)+1,1’−ジメチルフエロセン(還元型)
従って、この反応では酸素を必要とはせず、グルコース
の酸化に伴う電子の作用極への移動を電流値変化として
検出し、グルコース量を定量することができる。この際
、フェロセン化合物は、グルコースデヒドロゲナーゼの
電子受容体として作用し、電子の移動、即ち反応を生ぜ
しめる。
本発明に係るグルコースバイオセンサは、グルコースの
酸化に際して酸素を必要としない溶存酸素非依存性であ
るため、酸素の供給が不安定な個所、例えば血管内など
で使用する場合にも、応答値に対して溶存酸素量の補正
を必要とはしていない。
酸化に際して酸素を必要としない溶存酸素非依存性であ
るため、酸素の供給が不安定な個所、例えば血管内など
で使用する場合にも、応答値に対して溶存酸素量の補正
を必要とはしていない。
また、作用極にかかる電極を、また対極に銀もしくは銀
/塩化銀電極を組合せて用いることにより、電流値のド
リフト(ベースラインドリフト)がほぼOnA/hと安
定化されたものが得られ、これは酵素活性の低いグルコ
ースデヒドロゲナーゼを用いる場合に不可欠の条件であ
る。
/塩化銀電極を組合せて用いることにより、電流値のド
リフト(ベースラインドリフト)がほぼOnA/hと安
定化されたものが得られ、これは酵素活性の低いグルコ
ースデヒドロゲナーゼを用いる場合に不可欠の条件であ
る。
更に、作用極面上に更にセルロースエステル膜を形成せ
しめたものは、グルコースの拡散が制限されるため、そ
の検量範囲が1桁拡がるという実用上大きな利点がもた
らされる。
しめたものは、グルコースの拡散が制限されるため、そ
の検量範囲が1桁拡がるという実用上大きな利点がもた
らされる。
また、カーボンファイバ電極を用いた場合には、カーボ
ンファイバ自体が一般にドリフト率が低いという特徴が
そのまま発揮されるばかりではなく、センサの微小化、
低コスト化なども達成される。
ンファイバ自体が一般にドリフト率が低いという特徴が
そのまま発揮されるばかりではなく、センサの微小化、
低コスト化なども達成される。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例1
グルコースデヒドロゲナーゼ(6.3ユニット/mg)
30mg、牛血清アルブミン70mgおよび蒸留水0.
4mlを混合して調整した水溶液0.5μlを、白金電
極(表面積0.02cm2)上に塗布し、25℃で60
分間放置して乾燥させ、膜厚約20μmの混合物膜を形
成させた。
30mg、牛血清アルブミン70mgおよび蒸留水0.
4mlを混合して調整した水溶液0.5μlを、白金電
極(表面積0.02cm2)上に塗布し、25℃で60
分間放置して乾燥させ、膜厚約20μmの混合物膜を形
成させた。
これを、2%グルタルアルデヒド水溶液中に、25℃で
10分間浸漬し、引き上げた後水洗、乾燥させた。次い
で、10重量%1,1−ジメチルフェロセンアセトン溶
液中に5秒間浸漬し、引き上げて25℃で乾燥させた。
10分間浸漬し、引き上げた後水洗、乾燥させた。次い
で、10重量%1,1−ジメチルフェロセンアセトン溶
液中に5秒間浸漬し、引き上げて25℃で乾燥させた。
このようにして製造された作用極を有するセンサを、電
流計(BAS社製LC−4B)に接続し、この際対極(
銀電極)と電流計の参照極(銀電極)とをショートさせ
、作用極の電位は+500mVとした。
流計(BAS社製LC−4B)に接続し、この際対極(
銀電極)と電流計の参照極(銀電極)とをショートさせ
、作用極の電位は+500mVとした。
測定溶液は溶存酸素量6.4ppm(0.2ミリモル濃
度)のリン酸緩衝液であり、pHは7.4、イオン強度
は0.15、温度は37℃で、スターラで攪拌しながら
、グルコースに対する応答を測定した。
度)のリン酸緩衝液であり、pHは7.4、イオン強度
は0.15、温度は37℃で、スターラで攪拌しながら
、グルコースに対する応答を測定した。
10mg/dl濃度のグルコース水溶液に対する90%
応答時間は10秒であり、ベースラインドリフトは0n
A/hであり、検量範囲0〜25mg/dlのグルコー
ス水溶液に対する定常電流は、濃度に比例して0〜10
nA迄直線的に増加し、30〜50mg/dlでは11
nAと一定値を示した。
応答時間は10秒であり、ベースラインドリフトは0n
A/hであり、検量範囲0〜25mg/dlのグルコー
ス水溶液に対する定常電流は、濃度に比例して0〜10
nA迄直線的に増加し、30〜50mg/dlでは11
nAと一定値を示した。
実施例2
実施例1において、対極として銀/塩化銀電極が用いら
れた。センサ特性は、実施例1と同じであった。
れた。センサ特性は、実施例1と同じであった。
実施例3
実施例1において、測定が窒素ガスバブリングによる攪
拌下で行われた。センサ特性は、実施例1と同じであつ
た。
拌下で行われた。センサ特性は、実施例1と同じであつ
た。
比較例1
実施例1または2において、作用極電極材料を金電極と
した。このときのベースラインドリフトは、−14nA
/h(対極:銀電極)または−15nA/h(対極:銀
/塩化銀電極)であり、センサとしては使用できなかっ
た。
した。このときのベースラインドリフトは、−14nA
/h(対極:銀電極)または−15nA/h(対極:銀
/塩化銀電極)であり、センサとしては使用できなかっ
た。
比較例2
実施例1において、作用極および対極の電極材料をいず
れも白金電極とした。このときのベースラインドリフト
は−2nA/hであり、センサとして望ましい値ではな
かった。
れも白金電極とした。このときのベースラインドリフト
は−2nA/hであり、センサとして望ましい値ではな
かった。
実施例4
実施例1において、1,1−ジメチルフェロセンを付着
させた後、その付着面上に20重量%酢酸セルロースジ
メチルホルムアルデヒド溶液0.5μlを塗布し、25
℃で1分間乾燥させ、その後水中に1分間浸漬してゲル
化させた。
させた後、その付着面上に20重量%酢酸セルロースジ
メチルホルムアルデヒド溶液0.5μlを塗布し、25
℃で1分間乾燥させ、その後水中に1分間浸漬してゲル
化させた。
このようにして製造された作用極を有するセンサを用い
、実施例1と同様にグルコースに対する応答を測定した
。
、実施例1と同様にグルコースに対する応答を測定した
。
10mg/dl濃度のグルコース水溶液に対する90%
応答時間は30秒であり、ベースラインドリフトは0n
A/hであり、検量範囲0〜500mg/dlのグルコ
ース水溶液に対する定常電流は、濃度に比例して0〜1
0nA迄直線的に増加し、550〜600mg/dlで
は10.5nAと一定値を示した。
応答時間は30秒であり、ベースラインドリフトは0n
A/hであり、検量範囲0〜500mg/dlのグルコ
ース水溶液に対する定常電流は、濃度に比例して0〜1
0nA迄直線的に増加し、550〜600mg/dlで
は10.5nAと一定値を示した。
実施例5
グルコースデヒドロゲナーゼ(6.3ユニット/mg)
30mg、牛血清アルブミン70mgおよび蒸留水0.
4mlを混合して調整した水溶液中に、カーボンファイ
バ電極(直径0.7μm)を1分間浸漬し、引き上げて
から25℃で60分間放置して乾燥させた。
30mg、牛血清アルブミン70mgおよび蒸留水0.
4mlを混合して調整した水溶液中に、カーボンファイ
バ電極(直径0.7μm)を1分間浸漬し、引き上げて
から25℃で60分間放置して乾燥させた。
以下、実施例1と同様に処理し、グルコースに対する応
答を測定した。
答を測定した。
10mg/dl濃度のグルコース水溶液に対する90%
応答時間は10秒であり、ベースラインドリフトは0n
A/hであり、検量範囲0〜25mg/dlのグルコー
ス水溶液に対する定常電流は、濃度に比例して0〜0.
05nA迄直線的に増加し、30〜50mg/dlでは
0.055nAと一定値を示した。
応答時間は10秒であり、ベースラインドリフトは0n
A/hであり、検量範囲0〜25mg/dlのグルコー
ス水溶液に対する定常電流は、濃度に比例して0〜0.
05nA迄直線的に増加し、30〜50mg/dlでは
0.055nAと一定値を示した。
実施例6
実施例5において、測定が窒素ガスバブリングによる撹
拌下で行われた。センサ特性は、実施例5と同じであっ
た。
拌下で行われた。センサ特性は、実施例5と同じであっ
た。
代理人
弁理士 吉田俊夫
Claims (2)
- 【請求項1】電極上にグルタルアルデヒドで架橋された
グルコースデヒドロゲナーゼ−アルブミン混合物膜およ
びフェロセン化合物をそれぞれ付着させて作用極とし、
対極には銀もしくは銀/塩化銀電極を用いてなるグルコ
ースバイオセンサ。 - 【請求項2】作用極面上に更にセルロースエステル膜が
形成されている請求項1記載のグルコースバイオセンサ
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-272901 | 1990-10-11 | ||
| JP27290190 | 1990-10-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04215055A true JPH04215055A (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=17520340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2323954A Pending JPH04215055A (ja) | 1990-10-11 | 1990-11-27 | グルコースバイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04215055A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003513230A (ja) * | 1999-09-14 | 2003-04-08 | イムプランテッド・バイオシステムズ・インコーポレイテッド | 体内埋め込み可能なグルコースセンサ |
| JP2018093872A (ja) * | 2006-06-29 | 2018-06-21 | 池田食研株式会社 | グルコース測定用バイオセンサ |
| US10626433B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-04-21 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10988738B2 (en) | 2002-12-24 | 2021-04-27 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-binding glucose dehydrogenase |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP2323954A patent/JPH04215055A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4981225B2 (ja) * | 1999-09-14 | 2012-07-18 | オキシジェン・バイオセラピューティクス、インコーポレイテッド | 体内埋め込み可能なグルコースセンサ |
| JP2003513230A (ja) * | 1999-09-14 | 2003-04-08 | イムプランテッド・バイオシステムズ・インコーポレイテッド | 体内埋め込み可能なグルコースセンサ |
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| US11345897B2 (en) | 2002-12-24 | 2022-05-31 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-binding glucose dehydrogenase |
| US11225645B2 (en) | 2002-12-24 | 2022-01-18 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-binding glucose dehydrogenase |
| US11155789B2 (en) | 2002-12-24 | 2021-10-26 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-binding glucose dehydrogenase |
| US10626434B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-04-21 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10883133B2 (en) | 2005-03-25 | 2021-01-05 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10738341B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-08-11 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10808274B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-10-20 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10815515B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-10-27 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10851398B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-12-01 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10626433B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-04-21 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10669565B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-06-02 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| US10648011B2 (en) | 2005-03-25 | 2020-05-12 | Ikeda Food Research Co., Ltd. | Coenzyme-linked glucose dehydrogenase and polynucleotide encoding the same |
| JP2020202859A (ja) * | 2006-06-29 | 2020-12-24 | Phc株式会社 | グルコース測定用バイオセンサ |
| JP2019165742A (ja) * | 2006-06-29 | 2019-10-03 | Phc株式会社 | グルコース測定用バイオセンサ |
| JP2018093872A (ja) * | 2006-06-29 | 2018-06-21 | 池田食研株式会社 | グルコース測定用バイオセンサ |
| JP2023012482A (ja) * | 2006-06-29 | 2023-01-25 | Phc株式会社 | グルコース測定用バイオセンサ |
| JP2024050726A (ja) * | 2006-06-29 | 2024-04-10 | Phc株式会社 | グルコース測定用バイオセンサ |
| JP2025072485A (ja) * | 2006-06-29 | 2025-05-09 | Phc株式会社 | グルコース測定用バイオセンサ |
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