JPH0572172A - 酵素電極 - Google Patents

酵素電極

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JPH0572172A
JPH0572172A JP3238177A JP23817791A JPH0572172A JP H0572172 A JPH0572172 A JP H0572172A JP 3238177 A JP3238177 A JP 3238177A JP 23817791 A JP23817791 A JP 23817791A JP H0572172 A JPH0572172 A JP H0572172A
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JP
Japan
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electrode
enzyme
sensitive
supporting substrate
sensitive portion
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Pending
Application number
JP3238177A
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English (en)
Inventor
Satoshi Nakajima
聡 中嶋
Masato Arai
真人 荒井
Hideki Endo
英樹 遠藤
Koichi Takizawa
耕一 滝沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 感応部の形成にフォトリソグラフィ技術を使
用せず、専用の製造装置が不要であり、電極出力のバラ
ツキが少なく、応答速度が速く、且つ測定精度の高い安
価な酵素電極を提供することを目的とする。 【構成】 絶縁性電極支持基板1と、この絶縁性電極支
持基板1上に膜状に形成された作用電極21及び参照電
極22とから成る下地電極2と、この下地電極2を含む
絶縁性電極支持基板1上に形成された固定化酵素膜3と
から成る酵素電極において、少なくとも作用電極2のリ
ード部21bパターン幅を感応部21aパターン幅より
小さく設定したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、酵素電極に関し、フ
ォトリソグラフィー技術を使用せずに下地電極の感応部
を形成し得る酵素電極に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は、従来の酵素電極を示す斜視図
である。このプレーナ型酵素電極は、絶縁性電極支持基
板1と、この絶縁性電極支持基板1上に形成された下地
電極2と、この下地電極2を含む絶縁性支持基板1上に
形成される絶縁性保護膜(感光性樹脂)6と、この絶縁
性保護膜6上に形成される固定化酵素膜3とから成る。
上記下地電極2は、リード部21bを介して一端を接続
部21cとし、他端を感応部21aとする作用電極21
と、この作用電極21に対し平行状に配備される参照電
極22とから成る。また、前記固定化酵素膜3は、図1
2で示すように、電極2側の第一の高分子膜31と、中
間層である固定化酵素層32と、表面側の第二の高分子
膜33の三層で構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記、従来のプレーナ
型酵素電極は、絶縁性電極支持基板1と固定化酵素膜
(第一の高分子膜)3との間に、絶縁性保護膜6が介在
させてある。この絶縁性保護膜6は、電極支持基板1上
に感光性樹脂を塗布し、フォトマスクをかけて露光し、
現像、リンスすることにより電極支持基板1の接続部2
1c、22c及び作用電極21の感応部21aと参照電
極22の感応部22aを除いて形成される。
【0004】ところで、図10は、作用電極21の感応
部21aと参照電極22の感応部22aの面積比の応答
速度に対する影響を示す説明図である。図示例では、作
用電極の感応部21aを「1」としたときの参照電極の
感応部22aの面積比を横軸にとり、応答速度を縦軸に
とっている。この説明図より、作用電極の感応部21a
と参照電極の感応部22aの面積比が、1:1の時は応
答速度が約40秒と遅く、作用電極の感応部21aの面
積が「1」に対し参照電極の感応部22aの面積が
「2」以上である時、応答速度が約20秒と速いことが
明らかとなっている。したがって、迅速な応答速度を得
るためには、作用電極感応部の面積に対し参照電極感応
部の面積比を「2」以上とする必要がある。そこで、従
来の酵素電極では、微細な感応部を定めるのに最適とさ
れるフォトリソグラフィー技術を採用している。
【0005】ところが、このフォトリソグラフィ技術を
用いる場合は、工程が非常に煩雑で時間を要する。更
に、専用の製造装置が必要となる許かりでなく、フォト
リソグラフィー工程が歩留り劣化の一因をなし、コスト
ダウンの妨げとなる。また、従来の作用電極では、リー
ド部と感応部との幅が同一に設定してある(単位長さ当
たりのパターン幅が同一に設定してある)。従って、仮
に作用電極感応部を形成する際(感応部設定時)に僅か
な差異が生じた場合、露出するリード部により電極出力
に大きな影響を与えることとなる。また、リンスの不徹
底による作用電極感応部面への各種物質付着により、電
極出力の低下や電極間の特性のバラツキを増大させ、測
定精度に悪影響を及ぼす等の不利があった。
【0006】この発明では、以上のような課題を解消さ
せ、感応部の形成にフォトリソグラフィー技術を使用せ
ず、専用の製造装置が不要であり、電極出力のバラツキ
が少なく、応答速度が速く、且つ測定精度の高い安価な
酵素電極を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】この目的を達成
させるために、この発明の酵素電極では、次のような構
成としている。酵素電極は、絶縁性電極支持基板と、こ
の絶縁性電極支持基板上に形成された作用電極及び参照
電極とから成る下地電極と、この下地電極を含む絶縁性
電極支持基板上に形成された固定化酵素膜とから成る酵
素電極において、少なくとも作用電極のリード部パター
ン幅を感応部パターン幅より小さく設定したことを特徴
としている。
【0008】このような構成を有する酵素電極では、絶
縁性電極支持基板上に形成した下地電極(作用電極及び
参照電極)上に、直接、固定化酵素膜を形成している。
また、少なくとも作用電極(リード部の一端に接続部、
他端に感応部をもつ)は、リード部のパターン幅を感応
部のパターン幅より極端に小さく設定している。従っ
て、作用電極感応部の形成において、感応部面積(感応
部設定時における感応部対応窓孔面積)に誤差が生じた
としても、露出するリード部の面積が極めて小さく、電
極出力に大きな影響を与えることが防止できる。これに
より、従来のように感応部の形成に時間がかかり作業が
煩瑣で、専用の装置を必要とするフォトリソグラフィー
技術を使用する必要がない。従って、作用電極感応部面
への各種物質の付着がない。また、作用電極の感応部の
面積に対し、参照電極の感応部の面積比率を予め2倍以
上にパターニングしておくことで、極めて迅速な応答速
度を得ることができる。
【0009】
【実施例】図1は、この発明に係る酵素電極の具体的な
一実施例を示す斜視図である。
【0010】実施例の酵素電極は、血液中のグルコース
濃度測定用のもので、絶縁性電極支持基板1と、この電
極支持基板1上に形成された下地電極2と、絶縁性支持
基板1上に対し、下地電極2の接続部を除いて直接一体
に被覆形成された固定化酵素膜3とから成る。この酵素
電極は、下地電極2の感応部21a、22aを露出させ
る窓孔5を備えた、且つ接続部21c、22cを露出さ
せる長さの保持部材4に収納される。
【0011】図3乃至図5は、実施例酵素電極の製造工
程を示す説明図である。絶縁性電極支持基板1は、例え
ば50×50mm、厚さ100μのポリイミドフィルム
が用いられる。このプラスチックフィルム等の絶縁性電
極支持基板1上に、作用電極21と参照電極22が形成
され、作用電極21と参照電極22とで一対の下地電極
2が構成され、この下地電極2が多数絶縁性支持基板1
上に形成される。この下地電極2は、スパッタリング、
真空蒸着、イオンプレーティング等の手段を用いて、白
金を帯状に膜形成する。実施例では、下地電極2は2m
m×20mm、厚さ1500Åの膜形成が行われてい
る。この下地電極2の電極材料としては、白金に限定さ
れず、且つ形成手段もメッキや箔の粘着等で実施ても良
い。更に、電極支持基板1上には、接続部21c、22
cを除いて酵素膜3が形成される。この酵素膜3は、図
5で示すように、電極2側の第一の高分子膜31と、中
間層である固定化酵素層32と、表面側の第二の高分子
膜33を積層した三層構造とされる。実施例では、第一
の高分子膜31及び第二の高分子膜33は、ナフィオン
を採用している。ナフィオン(Nafion)は、アメ
リカ・デュポン車の商品名で、陽イオン交換性の高分
子、Polyperfluorosulfuric a
cidである。このナフィオンは、5%溶液(溶媒は低
級アルコール)が市販されており、膜形成が容易であ
る。本実施例では、ディップコーティングにより膜形成
している。この際、図4のように、電極支持基板1を半
分に切断してディップコーテティングする。また、酵素
膜32は酵素液よりディップコーティングして膜形成さ
れる。酵素液は、0.1モルのリン酸緩衝液(pH7.
0)に、酵素グルコースオキシダーゼ(GOD)10
%、牛血清アルブミン7.5%及びグルタルアルデヒド
0.5%の濃度になるように調整して実施される。酵素
膜3装着後、一個の酵素電極に切り取って使用する(図
1参照)。
【0012】図6乃至図9は、作用電極21と参照電極
22のパターン例を示している。図6に示す電極パター
ン例では、図1と同様に、作用電極21及び参照電極2
2が共に、一本の細いリード部(リード線状)21b、
22bを介して、それぞれ感応部21a、22aと接続
部21c、22cを導通させている。そして、参照電極
22の感応部22a面積を、作用電極21の感応部21
a面積の2倍に設定してある。図7に示す電極パターン
例は、作用電極21のリード部21bを一本のリード線
状とし、感応部21aと接続部21cを導通させ、参照
電極22については、感応部22aとリード22b、リ
ード部22bと接続部22cの境においてパターン幅の
変化がない例を示している。参照電極22の場合は、リ
ード部22bと感応部22aとのパターン幅に差異がな
くとも殆ど精度に影響を与えないため、これで充分であ
ることによる。また、図8に示す電極パターン例では、
作用電極21のリード部21bを感応部21aに接続す
る部分を幅狭に設定し、感応部21aと接続部21cと
を導通している。参照電極については、感応部22aと
リード部22b、リード部22bと接続部22cの境に
おいてパターン幅の変化のない例を示している。更に、
図9の電極パターン例は、作用電極21については、二
本の細いリード部(リード線状)21b、21bで感応
部21aと接続部21cを導通させ、参照電極について
は感応部22aとリード部22b、リード部22bと接
続部22cとの境においてパターン幅の変化のない例を
示している。図7乃至図9の例は、いずれも参照電極2
2の感応部22aが、作用電極21の感応部21aの面
積の二倍以上となるように設定してある。
【0013】この酵素電極は、図1及び図2で示すよう
に、各感応部21a、22aが露出した状態で保持部材
4に封入される。
【0014】このような構成を有する酵素電極では、絶
縁性電極支持基板1上に形成した下地電極(作用電極2
1及び参照電極22)2上に、直接、固定化酵素膜3を
形成している。従って、作用電極の感応部21a面と酵
素層3がより密着し迅速な応答速度が得られる。また、
少なくとも作用電極21は、リード部21bのパターン
幅を感応部21aのパターン幅より極端に小さく設定し
ている。従って、作用電極感応部21aの形成におい
て、感応部21aに対応する開口部面積(保持部材4の
開口窓孔5面積)に誤差が生じたとしても、露出するリ
ード部21bの面積が極めて小さく、電極出力に大きな
影響を与えることを防止できる。これにより、従来のよ
うに感応部21aの形成に時間がかかり作業が煩瑣で、
専用の装置を必要とするフォトリソグラフィー技術を使
用する必要がない。従って、作用電極感応部21a面へ
の各種物質の付着がない。また、作用電極21の感応部
21aの面積に対し、参照電極22の感応部22aの面
積比率を予め2倍以上にパターニングしておくことで、
極めて迅速な応答速度を得ることができる。
【0015】
【発明の効果】この発明では、以上のように、絶縁性電
極支持基板上に形成される膜状の下地電極の少なくとも
作用電極のリード部幅を感応部の幅よりも小さく設定
し、この下地電極の上面に接続部を除いて直接固定化酵
素膜を形成することとしたから、フォトリソグラフィー
工程が省略でき、製造時間の短縮は勿論、専用の製造装
置が不要であり、大幅なコストダウンを実現できる。ま
た、作用電極感応部面への各種物質の付着がなく、電極
出力の低下や電極間の特性のバラツキがなくなり、測定
精度を向上させ得る。更に、作用電極感応部面と酵素層
がより密着するため、迅速な応答速度が得られる。ま
た、作用電極のリード部幅は感応部幅に比較して小さい
ため、仮に保持部材の開口部にリード部が露出しても、
電極出力に対するリード部の与える影響は非常に小さく
無視できる。しかも、作用電極の感応部の面積に対し参
照電極の面積比率を二倍以上としたから、極めて迅速な
応答速度を得られる許かりでなく、この面積比を得るた
めに複数の参照電極を採用しても良く、適用範囲の広い
測定系が設定できる等、発明目的を達成した優れた効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例酵素電極を示す斜視図である。
【図2】実施例酵素電極を示す断面図である。
【図3】実施例酵素電極の製造工程を示す説明図であ
る。
【図4】実施例酵素電極の製造工程を示す説明図であ
る。
【図5】実施例酵素電極の製造工程を示す断面図であ
る。
【図6】実施例酵素電極の下地電極のパターン例を示す
説明図である。
【図7】実施例酵素電極の下地電極の他のパターン例を
示す説明図である。
【図8】実施例酵素電極の下地電極の更に他のパターン
例を示す説明図である。
【図9】実施例酵素電極の下地電極のパターン例を示す
説明図である。
【図10】感応部の面積比による応答速度に対する影響
を示す説明図である。
【図11】従来の酵素電極を示す斜視図である。
【図12】従来の酵素電極を示す断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性電極支持基板 2 下地電極 3 固定化酵素膜 21 作用電極 21 a感応部 21 bリード部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 英樹 京都市下京区中堂寺南町17番地 サイエン スセンタービル 株式会社オムロンライフ サイエンス研究所内 (72)発明者 滝沢 耕一 京都市下京区中堂寺南町17番地 サイエン スセンタービル 株式会社オムロンライフ サイエンス研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性電極支持基板と、この絶縁性電極支
    持基板上に膜状に形成された作用電極及び参照電極とか
    ら成る下地電極と、この下地電極を含む絶縁性電極支持
    基板上に形成された固定化酵素膜とから成る酵素電極に
    おいて、 少なくとも作用電極のリード部パターン幅を感応部パタ
    ーン幅より小さく設定したことを特徴とする酵素電極。
JP3238177A 1991-09-18 1991-09-18 酵素電極 Pending JPH0572172A (ja)

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