JPH0612351B2 - 酵素電極 - Google Patents
酵素電極Info
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- JPH0612351B2 JPH0612351B2 JP56097871A JP9787181A JPH0612351B2 JP H0612351 B2 JPH0612351 B2 JP H0612351B2 JP 56097871 A JP56097871 A JP 56097871A JP 9787181 A JP9787181 A JP 9787181A JP H0612351 B2 JPH0612351 B2 JP H0612351B2
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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
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、応答特性の改良された酵素電極に関する。
酵素電極は、酵素の有する特異性と電気化学的測定法が
結合して、特に生体微量成分を迅速簡便に測定できるも
のとして開発されてきている。
結合して、特に生体微量成分を迅速簡便に測定できるも
のとして開発されてきている。
酵素電極の一例としてグルコースオキシダーゼ酵素（以
下ＧＯＤと略す）を不溶固定化した酵素電極について説
明する。
下ＧＯＤと略す）を不溶固定化した酵素電極について説
明する。
この酵素電極は反応(1)式で示される酵素反応の生成物H
2O2 を電気化学的な反応(2)式によって基質であるグル
コースの濃度を測定することができる。
2O2 を電気化学的な反応(2)式によって基質であるグル
コースの濃度を測定することができる。
電気化学的に酵素反応生成物であるH2O2量を測定する場
合、血液等の生体中の電気化学的に活性な妨害物質、例
えばアスコルビン酸等の影響が大きいため、実際に酵素
電極を生体成分測定電極として用いる場合、種々の工夫
がなされている。
合、血液等の生体中の電気化学的に活性な妨害物質、例
えばアスコルビン酸等の影響が大きいため、実際に酵素
電極を生体成分測定電極として用いる場合、種々の工夫
がなされている。
第１図は従来よく知られている酵素電極の例を示すもの
で、電極１の前面に酵素固定化多孔質膜２、その前面に
妨害物質除去用多孔質膜３を配した構成である。矢印被
検液の進入方向を示す。妨害物質除去用多孔質膜３はそ
の孔径の大きさによって被検液中の妨害物質を除去する
ものであり、酵素反応生成物のみを電極１によって測定
するのである。
で、電極１の前面に酵素固定化多孔質膜２、その前面に
妨害物質除去用多孔質膜３を配した構成である。矢印被
検液の進入方向を示す。妨害物質除去用多孔質膜３はそ
の孔径の大きさによって被検液中の妨害物質を除去する
ものであり、酵素反応生成物のみを電極１によって測定
するのである。
第１図の改良として第２図に示す構成のものが提案され
ている。この電極は、導電性薄膜５を有する酸素固化多
孔質膜６と、絶縁性多孔質膜７、および導電性薄膜８を
有する多孔質膜９を積層したものである。１０は被検液
の進入方向を示す。
ている。この電極は、導電性薄膜５を有する酸素固化多
孔質膜６と、絶縁性多孔質膜７、および導電性薄膜８を
有する多孔質膜９を積層したものである。１０は被検液
の進入方向を示す。
なお、絶縁性多孔質膜７は、導電性薄膜５，８の電気的
接触を防止するものであり、例えば多孔質膜９に対する
導電性薄膜８の形成位置を図と反対側にするような場合
には、膜７を省略することもある。
接触を防止するものであり、例えば多孔質膜９に対する
導電性薄膜８の形成位置を図と反対側にするような場合
には、膜７を省略することもある。
この酵素電極は、導電性薄膜８によって、被検液中の妨
害物質を電解除去し、目的とする測定物質を膜６の固定
化酵素と反応させ、反応生成物を導電性薄膜電極５によ
って検知する。
害物質を電解除去し、目的とする測定物質を膜６の固定
化酵素と反応させ、反応生成物を導電性薄膜電極５によ
って検知する。
一般に、分析手段としての測定機器は、迅速，簡便に測
定できるものである程望ましい。酵素電極もその応答ス
ピードを速めるため、例えば第１図においては、電極１
の前に多孔質膜２，３と２枚あるよりも１枚の方が応答
スピードが速くなる。また、膜２，３の膜厚を薄くする
程、応答スピードが速くなる。
定できるものである程望ましい。酵素電極もその応答ス
ピードを速めるため、例えば第１図においては、電極１
の前に多孔質膜２，３と２枚あるよりも１枚の方が応答
スピードが速くなる。また、膜２，３の膜厚を薄くする
程、応答スピードが速くなる。
従来、応答スピードを速くするために、多孔質膜の厚さ
や、孔径に多くの注意が払われてきたが、本発明は、固
定化する酵素に注目することによって応答速度を改善す
るものである。
や、孔径に多くの注意が払われてきたが、本発明は、固
定化する酵素に注目することによって応答速度を改善す
るものである。
すなわち、本発明の酵素電極は、少なくとも妨害物質除
去用多孔質膜と導電性薄膜を有する酸素固定化多孔質膜
とからなる多孔質膜の積層体であって、妨害物質除去用
多孔質膜は酸素固定化多孔質膜に対して被検液側に位置
するように配置され、前記妨害物質除去用多孔質膜は被
検液側に導電性薄膜を有し酸素固定化多孔質膜と同一の
酸素を固定化したことを特徴とする。
去用多孔質膜と導電性薄膜を有する酸素固定化多孔質膜
とからなる多孔質膜の積層体であって、妨害物質除去用
多孔質膜は酸素固定化多孔質膜に対して被検液側に位置
するように配置され、前記妨害物質除去用多孔質膜は被
検液側に導電性薄膜を有し酸素固定化多孔質膜と同一の
酸素を固定化したことを特徴とする。
第１，２図に示す従来の酵素電極においては、各１枚の
多孔質膜２，６にのみ酵素を固定化しているが、本発明
では多孔質膜３，９あるいはさらに多孔質膜７などにも
酵素を固定化するのである。
多孔質膜２，６にのみ酵素を固定化しているが、本発明
では多孔質膜３，９あるいはさらに多孔質膜７などにも
酵素を固定化するのである。
本発明によれば、導電性薄膜を形成した少なくとも２枚
の酵素固定化膜を積層して酵素電極を構成することによ
り酵素固定化量が増大し、基質との反応が円滑に進行し
応答スピードを改善することができる。また測定物質の
通過部分である多孔質膜の表面に水との親和性に富む酵
素を固定化することにより、その多孔質が固定化酵素に
よって水に濡れやすくなり、結果として多孔質膜中の拡
散抵抗が小さくなり応答スピードを改善することができ
る。さらに、多孔質膜がお互いに固定化酵素によって結
合している状態にある時も、２枚の間隙に空気など含ま
なくなるので応答スピードが速くなる。
の酵素固定化膜を積層して酵素電極を構成することによ
り酵素固定化量が増大し、基質との反応が円滑に進行し
応答スピードを改善することができる。また測定物質の
通過部分である多孔質膜の表面に水との親和性に富む酵
素を固定化することにより、その多孔質が固定化酵素に
よって水に濡れやすくなり、結果として多孔質膜中の拡
散抵抗が小さくなり応答スピードを改善することができ
る。さらに、多孔質膜がお互いに固定化酵素によって結
合している状態にある時も、２枚の間隙に空気など含ま
なくなるので応答スピードが速くなる。
なお、導電性薄膜としては、白金，金，銀などの金属、
酸化インジウム，酸化タングステン (WO3)などの金
属酸化物などの導電性材料を蒸着，スパッタリング，イ
オンプレーティング等の方法によって形成できる。
酸化インジウム，酸化タングステン (WO3)などの金
属酸化物などの導電性材料を蒸着，スパッタリング，イ
オンプレーティング等の方法によって形成できる。
以下、本発明を実施例により説明する。
孔径５μｍ，厚さ１０μｍのポリカーボネート多孔質膜
の片面に、白金を厚さ約１０００Åの厚さにスパッタリ
ングして導電性薄膜を形成したサンプルを２枚作成し、
その１枚の多孔質膜にグルコースオキシダーゼをグルタ
ルアルデヒドで固定化した。この酵素を固定化した多孔
質膜と、酵素を固定化してない他の１枚の多孔質膜との
間に、孔径０．２μｍ，厚さ１０μｍのポリカーボネー
ト多孔質膜を介在させ積層して酵素電極とした。
の片面に、白金を厚さ約１０００Åの厚さにスパッタリ
ングして導電性薄膜を形成したサンプルを２枚作成し、
その１枚の多孔質膜にグルコースオキシダーゼをグルタ
ルアルデヒドで固定化した。この酵素を固定化した多孔
質膜と、酵素を固定化してない他の１枚の多孔質膜との
間に、孔径０．２μｍ，厚さ１０μｍのポリカーボネー
ト多孔質膜を介在させ積層して酵素電極とした。
この３枚の積層した多孔質膜を組み込んだ酵素電極測定
系を模式的に第３図に示した。１１は白金スパッタ薄膜
１２を有する酵素固定化多孔質膜、１３は白金スパッタ
薄膜１４を有する多孔質膜であり、１５は両者間に介在
した多孔質膜である。
系を模式的に第３図に示した。１１は白金スパッタ薄膜
１２を有する酵素固定化多孔質膜、１３は白金スパッタ
薄膜１４を有する多孔質膜であり、１５は両者間に介在
した多孔質膜である。
１６，１７はリード線であり、それぞれ多孔質膜１１，
１３の白金スパッタ薄膜１２，１４と接触している。Ag
／AgCl参照極１８，対極１９とリード線１６は、電極系
を構成し、同様に、Ag／AgCl参照極２０，対極２１，リ
ード線１７も電極系を構成している。
１３の白金スパッタ薄膜１２，１４と接触している。Ag
／AgCl参照極１８，対極１９とリード線１６は、電極系
を構成し、同様に、Ag／AgCl参照極２０，対極２１，リ
ード線１７も電極系を構成している。
２２は電極ケースであり、その中には、電解液２３が入
っている。また容器２４中に被検液２５があり、スター
ラー２６によって撹拌される。
っている。また容器２４中に被検液２５があり、スター
ラー２６によって撹拌される。
上記の構成で、白金薄膜１２と１４の電位をそれぞれ参
照極１８，２０に対して＋０．６Ｖに設定し、血漿２０
μｌを被検液１０ml中に注入したところ、第４図に示す
応答電流曲線Ａを得た。応答電流値が一定になるまで約
２０秒という応答スピードであった。
照極１８，２０に対して＋０．６Ｖに設定し、血漿２０
μｌを被検液１０ml中に注入したところ、第４図に示す
応答電流曲線Ａを得た。応答電流値が一定になるまで約
２０秒という応答スピードであった。
次に、第３図の多孔膜質１５にも酵素を固定化した場合
について同様に測定した応答曲線は、第４図のＢであ
り、応答スピードは約１０秒であった。上記の応答スピ
ードの違いは、基質であるグルコースと酵素反応生成物
である過酸化水素の多孔質膜中での拡散速度の差異によ
るものと思われる。
について同様に測定した応答曲線は、第４図のＢであ
り、応答スピードは約１０秒であった。上記の応答スピ
ードの違いは、基質であるグルコースと酵素反応生成物
である過酸化水素の多孔質膜中での拡散速度の差異によ
るものと思われる。
一方、前記同様にして膜の片面側に白金層を形成したポ
リカーボネート多孔質膜を２枚作成し、次にグルコース
オキシダーゼを各々の膜に前記同様に固定化した。得ら
れた２枚の酵素固定化膜を各々の白金形成膜面を外側に
して積層して酵素電極とし、前記同様に第３図の酵素電
極測定系に組み込んで応答を測定したところ、１０秒以
内に定常値に達した。
リカーボネート多孔質膜を２枚作成し、次にグルコース
オキシダーゼを各々の膜に前記同様に固定化した。得ら
れた２枚の酵素固定化膜を各々の白金形成膜面を外側に
して積層して酵素電極とし、前記同様に第３図の酵素電
極測定系に組み込んで応答を測定したところ、１０秒以
内に定常値に達した。
なお、実施例においては、グルコースオキシターゼ酵素
について説明したが、本発明は、この酵素に限定される
ことなく、他の酵素についても同様に適用できる。ま
た、固定化された酵素は、必要ならば、１種類以上、同
一の多孔質膜上あるいは他の多孔質膜上に固定化しても
よい。
について説明したが、本発明は、この酵素に限定される
ことなく、他の酵素についても同様に適用できる。ま
た、固定化された酵素は、必要ならば、１種類以上、同
一の多孔質膜上あるいは他の多孔質膜上に固定化しても
よい。
以上のように、本発明によれば、複数の多孔質膜を積層
した酵素電極の応答スピードを改善することができる。
した酵素電極の応答スピードを改善することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は酵素電極の構成例を示す断面模式
図、第３図は、酵素電極の測定系の模式図、第４図は酵
素電極の応答電流曲線である。 １，５，１２……導電性薄膜（電極）、２，６，１１…
…酵素固定化多孔質膜、３，９，１３……妨害物質除去
用多孔質膜、７，１５……絶縁用多孔質膜、８，１４…
…導電性薄膜。
図、第３図は、酵素電極の測定系の模式図、第４図は酵
素電極の応答電流曲線である。 １，５，１２……導電性薄膜（電極）、２，６，１１…
…酵素固定化多孔質膜、３，９，１３……妨害物質除去
用多孔質膜、７，１５……絶縁用多孔質膜、８，１４…
…導電性薄膜。
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも妨害物質除去用多孔質膜と導電
性薄膜を有する酵素固定化多孔質膜とからなる多孔質膜
の積層体であって、妨害物質除去用多孔質膜は酵素固定
化多孔質膜に対して被検液側に位置するように配置さ
れ、前記妨害物質除去用多孔質膜は被検液側に導電性薄
膜を有し酵素固定化多孔質膜と同一の酸素を固定化した
ことを特徴とする酵素電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097871A JPH0612351B2 (ja) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | 酵素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097871A JPH0612351B2 (ja) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | 酵素電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57211542A JPS57211542A (en) | 1982-12-25 |
| JPH0612351B2 true JPH0612351B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=14203802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56097871A Expired - Lifetime JPH0612351B2 (ja) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | 酵素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612351B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3118015B2 (ja) * | 1991-05-17 | 2000-12-18 | アークレイ株式会社 | バイオセンサーおよびそれを用いた分離定量方法 |
-
1981
- 1981-06-24 JP JP56097871A patent/JPH0612351B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57211542A (en) | 1982-12-25 |
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