JPH061252B2 - オキシダ−ゼ電極 - Google Patents
オキシダ−ゼ電極Info
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- JPH061252B2 JPH061252B2 JP59183124A JP18312484A JPH061252B2 JP H061252 B2 JPH061252 B2 JP H061252B2 JP 59183124 A JP59183124 A JP 59183124A JP 18312484 A JP18312484 A JP 18312484A JP H061252 B2 JPH061252 B2 JP H061252B2
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- oxidase
- paste
- glucose
- benzoquinone
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-
- 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
- C12Q1/004—Enzyme electrodes mediator-assisted
Landscapes
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- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、オキシダーゼ電極に関する。さらに詳しく
は、電解質中に存在するグルコース、ガラクトース等の
オキシダーゼ酵素の基質となりうる物質の濃度をアンペ
ロメトリツクに測定でき、ことに血清、血漿、尿等の生
体試料中や酵素反応器中の基質濃度測定に有用であり、
また酵素反応器あるいは燃料電池の電極としても有用な
オキシダーゼ電極に関する。
は、電解質中に存在するグルコース、ガラクトース等の
オキシダーゼ酵素の基質となりうる物質の濃度をアンペ
ロメトリツクに測定でき、ことに血清、血漿、尿等の生
体試料中や酵素反応器中の基質濃度測定に有用であり、
また酵素反応器あるいは燃料電池の電極としても有用な
オキシダーゼ電極に関する。
(ロ) 従来技術 最近、酸化還元酵素固定化電極が注目されるようになつ
てきた。この電極は酵素反応に対する化学的な電子受容
体又は供与体の代わりとして挙動するものでいわゆる生
体触媒電極と呼称されており、酵素電極、フローシステ
ムの検出器、生物化学的燃料電池、酵素反応器等の新し
い用途に使用できることが提案されている。
てきた。この電極は酵素反応に対する化学的な電子受容
体又は供与体の代わりとして挙動するものでいわゆる生
体触媒電極と呼称されており、酵素電極、フローシステ
ムの検出器、生物化学的燃料電池、酵素反応器等の新し
い用途に使用できることが提案されている。
かような電極は、従来の酵素センサーに用いられる電
極、すなわち酵素電極や白金電極等の感応面に酵素固定
化膜を積層し、酵素反応で生じる物質例えば過酸化水素
の発生量を測定して間接的に酵素反応に寄与する基質を
定量する方式の電極とは異なり、直接的に酵素反応に関
する電流や電圧を利用する方式のものである。
極、すなわち酵素電極や白金電極等の感応面に酵素固定
化膜を積層し、酵素反応で生じる物質例えば過酸化水素
の発生量を測定して間接的に酵素反応に寄与する基質を
定量する方式の電極とは異なり、直接的に酵素反応に関
する電流や電圧を利用する方式のものである。
この点に関し、本発明者らは、先に、グルコースオキシ
ダーゼ固定化電極が、溶液中の電子伝達触媒（リアージ
エント）の存在下においてグルコースの電気酸化用の生
体触媒電極として作用することを見出した。
ダーゼ固定化電極が、溶液中の電子伝達触媒（リアージ
エント）の存在下においてグルコースの電気酸化用の生
体触媒電極として作用することを見出した。
(ハ) 目的 この発明は、新たなオキシダーゼ固定化電極を提供する
ことを目的とするものであり、ことに電子受容体として
の酸素を必要とせず、かつ被測定液中の酸素分圧の変動
にも影響されずにオキシダーゼ酵素に対する種々の基質
の濃度を測定しうるオキシダーセ電極を提供することを
主目的とするものである。
ことを目的とするものであり、ことに電子受容体として
の酸素を必要とせず、かつ被測定液中の酸素分圧の変動
にも影響されずにオキシダーゼ酵素に対する種々の基質
の濃度を測定しうるオキシダーセ電極を提供することを
主目的とするものである。
(ニ) 構成 かくしてこの発明によれば、黒鉛ペースト中に電子受容
性化合物を含有させたペースト状電極と、該ペースト状
電極の表面に固定化されたオキシダーゼ酵素及びその外
面を被覆するオキシダーゼ酵素の基質の透過性薄膜、と
から構成された基質感応部を備えてなるオキシダーゼ電
極が提供される。
性化合物を含有させたペースト状電極と、該ペースト状
電極の表面に固定化されたオキシダーゼ酵素及びその外
面を被覆するオキシダーゼ酵素の基質の透過性薄膜、と
から構成された基質感応部を備えてなるオキシダーゼ電
極が提供される。
この発明のオキシダーゼ電極は、通常、上記基質感応部
を被測定液に接触又は浸漬した状態でペースト状電極を
陽極とする電解系を設定して用いられる。すなわちアン
ペロメトリツクな電極、ことにセンサーとして用いるこ
とができる。この場合の陰極（対極）は特に限定される
ことはなく種々の電極例えば白金電極、銀／塩化銀電
極、水銀／塩化第１水銀電極等を用いることができる。
なお、測定は通常、定電圧電解により行なわれる。
を被測定液に接触又は浸漬した状態でペースト状電極を
陽極とする電解系を設定して用いられる。すなわちアン
ペロメトリツクな電極、ことにセンサーとして用いるこ
とができる。この場合の陰極（対極）は特に限定される
ことはなく種々の電極例えば白金電極、銀／塩化銀電
極、水銀／塩化第１水銀電極等を用いることができる。
なお、測定は通常、定電圧電解により行なわれる。
この発明の電極は、通常、円筒状の絶縁体の一端部に基
質感応部を設定し適宜、引出し電極を設けた形態とされ
る。しかしながら用途に応じてこれ以外の形態（例え
ば、フロー流路に直接組み込んだ形態）であつてもよ
く、少なくとも基質感応部が前記の如く構成されておれ
ばよい。なお、場合によつては、対極をセンサー支持材
に組み込んだ形態とすることも可能である。
質感応部を設定し適宜、引出し電極を設けた形態とされ
る。しかしながら用途に応じてこれ以外の形態（例え
ば、フロー流路に直接組み込んだ形態）であつてもよ
く、少なくとも基質感応部が前記の如く構成されておれ
ばよい。なお、場合によつては、対極をセンサー支持材
に組み込んだ形態とすることも可能である。
この発明の最も特徴とする点は、オキシダーゼ酵素を固
定化する電極としてペースト状電極を用い、それにより
被測定液中の酸素などの電子伝達媒体の存在を不用とし
た点にある。そしてかような構成での種々の基質のアン
ペロメトリツクな測定を可能とするために、該ペースト
状電極として、黒鉛ペースト中に電子受容性化合物を含
有させたものを用いた点にある。
定化する電極としてペースト状電極を用い、それにより
被測定液中の酸素などの電子伝達媒体の存在を不用とし
た点にある。そしてかような構成での種々の基質のアン
ペロメトリツクな測定を可能とするために、該ペースト
状電極として、黒鉛ペースト中に電子受容性化合物を含
有させたものを用いた点にある。
上記黒鉛ペーストとしては、黒鉛（グラフアイト）粉末
と流動パラフイン、ウンデカン等の非極性結合剤との混
合物が用いられる。このペースト中の黒鉛含量は通常、
導電性や形状維持性の点で６０〜７０重量％程度が適し
ている。また黒鉛粉末としては１μｍ〜５０μｍ程度の
ものが適している。
と流動パラフイン、ウンデカン等の非極性結合剤との混
合物が用いられる。このペースト中の黒鉛含量は通常、
導電性や形状維持性の点で６０〜７０重量％程度が適し
ている。また黒鉛粉末としては１μｍ〜５０μｍ程度の
ものが適している。
上記黒鉛ペーストに含有させる電子受容性化合物として
は、ｐ−ベンゾキノン、フエリシアン化カリウム、ジブ
ロモイドサリシリツクアシツド、ジクロロフエニールイ
ンドフエノール（ＤＣＩＰ）、フエナジンメトサルフエ
ート（ＰＭＳ）等が挙げられ、これ以外にもオキシダー
ゼ酵素と基質の存在下で電子受容体として反応に関与し
かつ黒鉛ペースト中に安定に混和しうる化合物が使用可
能である。これらの適切な含有量は用いる酵素によつて
異なるが、例えば、ｐ−ベンゾキノンを用いた際には
０．２〜３０重量％が適している。含有量が黒鉛ペース
ト中０．２重量％未満では、電流感度の点で好ましくな
く、３０重量％を越えると電極の形状維持性や経済性の
点で好ましくない。最も好ましい含有量は１５〜２５重
量％である。
は、ｐ−ベンゾキノン、フエリシアン化カリウム、ジブ
ロモイドサリシリツクアシツド、ジクロロフエニールイ
ンドフエノール（ＤＣＩＰ）、フエナジンメトサルフエ
ート（ＰＭＳ）等が挙げられ、これ以外にもオキシダー
ゼ酵素と基質の存在下で電子受容体として反応に関与し
かつ黒鉛ペースト中に安定に混和しうる化合物が使用可
能である。これらの適切な含有量は用いる酵素によつて
異なるが、例えば、ｐ−ベンゾキノンを用いた際には
０．２〜３０重量％が適している。含有量が黒鉛ペース
ト中０．２重量％未満では、電流感度の点で好ましくな
く、３０重量％を越えると電極の形状維持性や経済性の
点で好ましくない。最も好ましい含有量は１５〜２５重
量％である。
上記ペースト状電極に固定化するオキシダーゼ酵素とし
ては、検知や変換を意図する基質に応じて種々のものを
適宜選択することができる。その酵素／基質の組合せと
しては、グルコースオキシダーゼ／グルコース、ガラク
トースオキシダーゼ／ガラクトース、アルコールオキシ
ダーゼ／エタノール、コレステロールオキシダーゼ／コ
レステロール、アミノ酸オキシダーゼ／アミノ酸、尿酸
オキシダーゼ／尿酸等が代表的である。
ては、検知や変換を意図する基質に応じて種々のものを
適宜選択することができる。その酵素／基質の組合せと
しては、グルコースオキシダーゼ／グルコース、ガラク
トースオキシダーゼ／ガラクトース、アルコールオキシ
ダーゼ／エタノール、コレステロールオキシダーゼ／コ
レステロール、アミノ酸オキシダーゼ／アミノ酸、尿酸
オキシダーゼ／尿酸等が代表的である。
上記オキシダーゼ酵素のペースト状電極への固定化は、
通常、溶液法すなわち、オキシダーゼ酵素の溶液をペー
スト状電極表面に塗布、滴下等により保持させ、溶媒を
蒸発させることにより行なわれる。この際、ペースト状
電極の表面はできるだけ平滑化させておくことが好まし
い。なお、用いるオキシダーゼの固定量は、例えばグル
コースオキシダーゼの場合、１０〜２００μg/cm2程度
が好ましい。
通常、溶液法すなわち、オキシダーゼ酵素の溶液をペー
スト状電極表面に塗布、滴下等により保持させ、溶媒を
蒸発させることにより行なわれる。この際、ペースト状
電極の表面はできるだけ平滑化させておくことが好まし
い。なお、用いるオキシダーゼの固定量は、例えばグル
コースオキシダーゼの場合、１０〜２００μg/cm2程度
が好ましい。
この発明における基質の透過性薄膜は、上記電極表面に
付着したオキシダーゼ酵素の保持固定に役立つものであ
る。この透過性薄膜としては、セルロースアセテート
膜、ニトロセルロース膜、Ｋ−カラギナンゲル膜、ポリ
アクリルアミドゲル膜等が使用可能であり、ことにコロ
ジオン含有液を塗布し乾燥させることにより形成される
ニトロセルロース膜を採用するのが好ましい。なお、膜
厚には制限はないが、一般に応答時間をより短かくする
には膜厚のより薄いものが、また応答濃度をより広濃度
範囲に広げるには膜厚のより厚いものが適しており、膜
材質の種類にもよるが、通常、約２０〜５００μｍが適
している。
付着したオキシダーゼ酵素の保持固定に役立つものであ
る。この透過性薄膜としては、セルロースアセテート
膜、ニトロセルロース膜、Ｋ−カラギナンゲル膜、ポリ
アクリルアミドゲル膜等が使用可能であり、ことにコロ
ジオン含有液を塗布し乾燥させることにより形成される
ニトロセルロース膜を採用するのが好ましい。なお、膜
厚には制限はないが、一般に応答時間をより短かくする
には膜厚のより薄いものが、また応答濃度をより広濃度
範囲に広げるには膜厚のより厚いものが適しており、膜
材質の種類にもよるが、通常、約２０〜５００μｍが適
している。
(ホ) 実施例 以下、この発明を実施例により詳説する。
実施例１ （オキシダーゼとしてグルコースオキシダーゼを用い、
電子受容性化合物としてｐ−ベンゾキノンを用いたグル
コースオキシダーゼ電極） (A) 電極の作製 試薬 グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）…………………Ｔ
ypeII，シグマ社製（アスペリギルス．ニガー由来のＥ
Ｃ１，１，３．４） ｐ−ベンゾキノン（ＢＱ）……………和光純薬社製
（使用前に昇華して精製） コロジオン液（５％）……………和光純薬社製 流動パラフイン……………メルク社製 グラフアイト粉末……………NO.ＡＣＰ日本黒鉛社製
（１０μｍ） 所定量のｐ−ベンゾキノンを３mlの流動パラフインと混
合し、次いで５ｇのグラフアイト粉末を加えた。このよ
うにして得られたｐ−ベンゾキノン−黒鉛ペーストを、
内径３．４mmのガラス管の一端に充填した。この露出表
面をワツクスペーパーを用いて平滑化させて９．０×１
０−２cm2の表面積を有するペースト状電極を設定し
た。
電子受容性化合物としてｐ−ベンゾキノンを用いたグル
コースオキシダーゼ電極） (A) 電極の作製 試薬 グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）…………………Ｔ
ypeII，シグマ社製（アスペリギルス．ニガー由来のＥ
Ｃ１，１，３．４） ｐ−ベンゾキノン（ＢＱ）……………和光純薬社製
（使用前に昇華して精製） コロジオン液（５％）……………和光純薬社製 流動パラフイン……………メルク社製 グラフアイト粉末……………NO.ＡＣＰ日本黒鉛社製
（１０μｍ） 所定量のｐ−ベンゾキノンを３mlの流動パラフインと混
合し、次いで５ｇのグラフアイト粉末を加えた。このよ
うにして得られたｐ−ベンゾキノン−黒鉛ペーストを、
内径３．４mmのガラス管の一端に充填した。この露出表
面をワツクスペーパーを用いて平滑化させて９．０×１
０−２cm2の表面積を有するペースト状電極を設定し
た。
次いで、所定濃度のＧＯＤ水溶液を上記ペースト状電極
の表面上にシリンジで滴下保持させ、溶媒を蒸発させ
た。その後、２０μｌのコロジオン−エタノール（容量
比１：４）混液を流延・乾燥することにより、電極表面
にニトロセルロースの薄膜を形成させた。
の表面上にシリンジで滴下保持させ、溶媒を蒸発させ
た。その後、２０μｌのコロジオン−エタノール（容量
比１：４）混液を流延・乾燥することにより、電極表面
にニトロセルロースの薄膜を形成させた。
このようにして得られた電極に、白金線からなる引き出
し電極を取り付け、さらにニトロセルロース膜の支持用
のナイロンネツト及びテフロンチユーブを取り付けるこ
とにより、第１図に示すごときこの発明のグルコースオ
キシダーゼ電極（ＧＯＤ−固定化ベンゾキノン−黒鉛ペ
ースト電極）(1)を得た。なお、図中、(2)はｐ−ベンゾ
キノン−黒鉛ペースト電極、(3)は固定化されたＧＯ
Ｄ、(4)はニトロセルロース薄膜、(5)は白金線、(6)は
ガラス管、(7)はナイロンネツト、(8)は熱収縮性のテフ
ロンチユーブをそれぞれ示すものである。
し電極を取り付け、さらにニトロセルロース膜の支持用
のナイロンネツト及びテフロンチユーブを取り付けるこ
とにより、第１図に示すごときこの発明のグルコースオ
キシダーゼ電極（ＧＯＤ−固定化ベンゾキノン−黒鉛ペ
ースト電極）(1)を得た。なお、図中、(2)はｐ−ベンゾ
キノン−黒鉛ペースト電極、(3)は固定化されたＧＯ
Ｄ、(4)はニトロセルロース薄膜、(5)は白金線、(6)は
ガラス管、(7)はナイロンネツト、(8)は熱収縮性のテフ
ロンチユーブをそれぞれ示すものである。
なお、この電極をセンサーとして使用に供するまで蒸留
水で数回洗浄し、ｐＨ５．０の酢酸塩はバツフアー中に
一晩浸漬保存した。
水で数回洗浄し、ｐＨ５．０の酢酸塩はバツフアー中に
一晩浸漬保存した。
(B) サイクリツクボルタンメトリー 上記グルコースオキシダーゼを電極についての三極法に
よるボルタンメトリーを行なつた。測定条件は以下の通
りである。
よるボルタンメトリーを行なつた。測定条件は以下の通
りである。
装置 ポテンシヨスタツト（扶桑社製） 信号発生器（ＨＢ−１０４；北斗電工社製） 対 極（白金板） 参照電極（飽和カロメル電極） 記録計（Ｘ−Ｙレコーダー；横河電機社製） 電解質 脱酸素したpH５．０の０．１Ｍ酢酸塩バツフアー 温度 ………２３±１℃ 撹拌速度 ………５００ｒ．ｐ．ｍ 結果 １８μｇのＧＯＤを、０．２５重量％のｐ−ベンゾキノ
ンを含有する黒鉛ペースト電極に固定化したこの発明の
電極を、上記酢酸塩バツフアーに浸漬し、５０ｍＶ／ｓ
の電位走査速度でサイクリツクボルタンモグラムを記録
した。第２図Ａの実線に示すようにカソード波及びアノ
ード波についてそれぞれ−０．０７Ｖ及び＋０．４０Ｖ
（vsＳＣＥ）にピークが認められた。サイクリツクな電
位走査を更に連続して数時間行なつたが電流の減少は見
られなかつた。ｐ−ベンゾキノンを含有していない同様
な電極について同様な評価を行なつたが第２図Ａの破線
のごとくボルタンメトリツクなピークは生じなかつた。
ンを含有する黒鉛ペースト電極に固定化したこの発明の
電極を、上記酢酸塩バツフアーに浸漬し、５０ｍＶ／ｓ
の電位走査速度でサイクリツクボルタンモグラムを記録
した。第２図Ａの実線に示すようにカソード波及びアノ
ード波についてそれぞれ−０．０７Ｖ及び＋０．４０Ｖ
（vsＳＣＥ）にピークが認められた。サイクリツクな電
位走査を更に連続して数時間行なつたが電流の減少は見
られなかつた。ｐ−ベンゾキノンを含有していない同様
な電極について同様な評価を行なつたが第２図Ａの破線
のごとくボルタンメトリツクなピークは生じなかつた。
このように、ボルタンメトリツクなピークは、黒鉛ペー
スト電極とニトロセルロース薄膜との境界領域にペース
トから移行したｐ−ベンゾキノンの電気化学的な還元及
び再酸化反応に基づいており、ｐ−ベンゾキノン分子が
電気化学的還元反応に寄与していることが判明した。
スト電極とニトロセルロース薄膜との境界領域にペース
トから移行したｐ−ベンゾキノンの電気化学的な還元及
び再酸化反応に基づいており、ｐ−ベンゾキノン分子が
電気化学的還元反応に寄与していることが判明した。
なお、ｐ−ベンゾキノンは、ニトロセルロース薄膜を介
して電解質中に徐々に漏れ出すかもしれないが、これら
は、黒鉛ペースト媒体中から補給されるため、黒鉛ペー
ストとニトロセルロース薄膜との界面におけるｐ−ベン
ゾキノンの濃度は実質的に一定に保たれる。
して電解質中に徐々に漏れ出すかもしれないが、これら
は、黒鉛ペースト媒体中から補給されるため、黒鉛ペー
ストとニトロセルロース薄膜との界面におけるｐ−ベン
ゾキノンの濃度は実質的に一定に保たれる。
(C) グルコースの電気触媒的酸化 上記バツフアー中にグルコースを添加したところ、第２
図Ｂ実線のようにこの発明の電極のアノード電流が著し
く増加することが認められた。そして、被測定液中のグ
ルコース濃度を増加させるに従い、定常電流Ｉｓが与え
られた電位において第３図Ａ，Ｂに示す如く増加するこ
とが判明した。この電流Ｉｓは黒鉛ペースト中のｐ−ベ
ンゾキノンの量が０．２５〜１０重量％の範囲において
ｐ−ベンゾキノン量に従つて増加し、１０重量％を越え
るとほぼ限界値に達することが判明した。さらに電流Ｉ
ｓは、電極表面のＧＯＤ量にも依存し、例えば、ｐ−ベ
ンゾキノンを２０重量％含有させたペースト電極の場合
に、１．８μｇ及び１８μｇのＧＯＤを固定化した際に
それぞれ２μＡ及び３２μＡの値を示していた。
図Ｂ実線のようにこの発明の電極のアノード電流が著し
く増加することが認められた。そして、被測定液中のグ
ルコース濃度を増加させるに従い、定常電流Ｉｓが与え
られた電位において第３図Ａ，Ｂに示す如く増加するこ
とが判明した。この電流Ｉｓは黒鉛ペースト中のｐ−ベ
ンゾキノンの量が０．２５〜１０重量％の範囲において
ｐ−ベンゾキノン量に従つて増加し、１０重量％を越え
るとほぼ限界値に達することが判明した。さらに電流Ｉ
ｓは、電極表面のＧＯＤ量にも依存し、例えば、ｐ−ベ
ンゾキノンを２０重量％含有させたペースト電極の場合
に、１．８μｇ及び１８μｇのＧＯＤを固定化した際に
それぞれ２μＡ及び３２μＡの値を示していた。
これらの結果は、固定化されたＧＯＤは活性を維持して
おり、そのため固定化ＧＯＤとペースト電極の間におい
て界面にトラツプされたｐ−ベンゾキノンが電子伝達体
として作用していることを示している。
おり、そのため固定化ＧＯＤとペースト電極の間におい
て界面にトラツプされたｐ−ベンゾキノンが電子伝達体
として作用していることを示している。
１８μｇのＧＯＤをｐ−ベンゾキノン（３０重量％）−
黒鉛ペーストに固定化した電極について、０．５Ｖ印加
におけるＩｓのグルコース濃度(Cglu)依存性は第３図
Ａ，Ｂに示される。図中におけるデータの二重逆数プロ
ツトの外挿交差点及び傾きから、最大電流Ｉｓmax及び
見かけのミハエリス定数がそれぞれ１２４μＡ及び１０
４ｍＭであることが測定された。このＩｓmax値から、
固定化されたＧＯＤ分子と被測定液中に溶解されたＧＯ
Ｄ分子の触媒活性が同じであるとして、電極に固定化さ
れた電極触媒活性を有するＧＯＤの量は３×１０−１１
モル／cm2となり、これは用いられたＧＯＤ量の約３％
に相当する。
黒鉛ペーストに固定化した電極について、０．５Ｖ印加
におけるＩｓのグルコース濃度(Cglu)依存性は第３図
Ａ，Ｂに示される。図中におけるデータの二重逆数プロ
ツトの外挿交差点及び傾きから、最大電流Ｉｓmax及び
見かけのミハエリス定数がそれぞれ１２４μＡ及び１０
４ｍＭであることが測定された。このＩｓmax値から、
固定化されたＧＯＤ分子と被測定液中に溶解されたＧＯ
Ｄ分子の触媒活性が同じであるとして、電極に固定化さ
れた電極触媒活性を有するＧＯＤの量は３×１０−１１
モル／cm2となり、これは用いられたＧＯＤ量の約３％
に相当する。
上記電極は、第３図Ａに示されるごとく、グルコース濃
度１５ｍＭ迄直線的応答を示し、その相関係数は０．９
９９９であつた。バツクグラウンドの電流は非常に小さ
い（０．２±０．０１μＡ）から、Cgulが１ｍＭの際の
変動係数（ｎ＝５；５．３％）で１ｍＭ以下のグルコー
スを測定することができる（第３図Ｂ参照）。電流の応
答は迅速であり、２０秒以内に定常電流に達する。
度１５ｍＭ迄直線的応答を示し、その相関係数は０．９
９９９であつた。バツクグラウンドの電流は非常に小さ
い（０．２±０．０１μＡ）から、Cgulが１ｍＭの際の
変動係数（ｎ＝５；５．３％）で１ｍＭ以下のグルコー
スを測定することができる（第３図Ｂ参照）。電流の応
答は迅速であり、２０秒以内に定常電流に達する。
８．３ｍＭのグルコースに対する応答を定期的に試験し
てセンサーとしての安定性を評価したところ、初期の活
性は１週間以上保たれることが判つた。ここで不使用の
際に電極をバツフアー中に５℃以下で保存した。
てセンサーとしての安定性を評価したところ、初期の活
性は１週間以上保たれることが判つた。ここで不使用の
際に電極をバツフアー中に５℃以下で保存した。
１８μｇのＧＯＤをｐ−ベンゾキノン（３０重量％）−
黒鉛ペースト電極に固定化したセンサーを４個作製し
て、電極作製の再現性を８．３ｍＭグルコースに対する
応答によつて評価したところ、Ｉｓの平均値は７．９μ
Ａで標準偏差は０．７μＡであつた。
黒鉛ペースト電極に固定化したセンサーを４個作製し
て、電極作製の再現性を８．３ｍＭグルコースに対する
応答によつて評価したところ、Ｉｓの平均値は７．９μ
Ａで標準偏差は０．７μＡであつた。
酸素による影響を評価するため、空気飽和液のＩｓと脱
気液のＩｓとを、５から４０ｍＭのグルコース溶液につ
いてそれぞれ測定した。この結果は第４図に示す如くで
あり、この濃度範囲のグルコース濃度についてはその影
響は小さいことが判つた。この濃度範囲は血液試料中に
通常検知される濃度をカバーしている。
気液のＩｓとを、５から４０ｍＭのグルコース溶液につ
いてそれぞれ測定した。この結果は第４図に示す如くで
あり、この濃度範囲のグルコース濃度についてはその影
響は小さいことが判つた。この濃度範囲は血液試料中に
通常検知される濃度をカバーしている。
この発明の電極はｐＨ５〜８の間の液中で好適に作用す
る。
る。
実施例２ 電子受容性化合物として、ｐ−ベンゾキノンの代わりに
フエリシアン化カリウムを用いる以外、実施例１と同様
にしてグルコースオキシダーゼ電極を作製した。
フエリシアン化カリウムを用いる以外、実施例１と同様
にしてグルコースオキシダーゼ電極を作製した。
この電極について、実施例１と同様にしてサイクリツク
ボルタンメトリーを行なつたところ、第５図に示すごと
くボルタンメトリツクなピークが生じ、フエリシアン化
カリウムが電気化学的還元反応に寄与することが判明し
た。
ボルタンメトリーを行なつたところ、第５図に示すごと
くボルタンメトリツクなピークが生じ、フエリシアン化
カリウムが電気化学的還元反応に寄与することが判明し
た。
実施例３ 対極をガラス管(1)内に組み込んだ構成の電極を実施例
１．(A)に準じて作製した。この構成を第６図に示し
た。なお、図中、(10)は対極（陰極）である銀／塩化銀
電極を示すものであり、内部支持体(6′)に巻回固定し
てなり、(9)は塩化カリウムを含む酢酸バツフアーから
なる電極内部液を示すものであり、他は前述した番号に
対応するものである。
１．(A)に準じて作製した。この構成を第６図に示し
た。なお、図中、(10)は対極（陰極）である銀／塩化銀
電極を示すものであり、内部支持体(6′)に巻回固定し
てなり、(9)は塩化カリウムを含む酢酸バツフアーから
なる電極内部液を示すものであり、他は前述した番号に
対応するものである。
(ヘ) 効 果 この発明のオキシダーゼ電極は、被測定液中に他のいか
なる電子伝達媒体を加えることなく、グルコース等の基
質に対する大きな電流応答を示すものである。従つて、
各種基質のセンサーとして好適に用いることができる。
しかも、この電極は被測定液中に酸素の存在を必要とせ
ず、また酸素が存在する場合にも酸素分圧の変動に対し
ても実質的に影響を受けないという効果も有するもので
ある。また、従来のグルコース測定用電極等でみられた
酸素不足による高濃度領域での測定値の頭打ち現象も、
この発明の電極によれば解消することができる。
なる電子伝達媒体を加えることなく、グルコース等の基
質に対する大きな電流応答を示すものである。従つて、
各種基質のセンサーとして好適に用いることができる。
しかも、この電極は被測定液中に酸素の存在を必要とせ
ず、また酸素が存在する場合にも酸素分圧の変動に対し
ても実質的に影響を受けないという効果も有するもので
ある。また、従来のグルコース測定用電極等でみられた
酸素不足による高濃度領域での測定値の頭打ち現象も、
この発明の電極によれば解消することができる。
第１図は、この発明の一実施例のグルコースオキシダー
ゼ電極を示す構成説明図である。第２図Ａ，Ｂはそれぞ
れサイクリツクボルタンモグラムを示すグラフで、Ａは
グルコース未添加時、Ｂは41ｍＭのグルコース添加時の
ものを示し、破線ｃ及びｄはペースト中にｐ−ベンゾキ
ノン未含有の電極（比較例）を示し、実線ａ，ｂはこの
発明の電極を示すものである。第３図Ａ，Ｂは、それぞ
れこの発明の電極についての０．５Ｖ印加におけるグル
コース濃度とアノード電流Ｉｓとの関係を示すグラフで
ある。第４図は、同じく０．５Ｖ印加におけるグルコー
ス濃度とアノード電流Ｉｓとの関係を示すグラフであ
り、プロツト○は脱気測定液についてのもの、プロツト
●は空気飽和測定液についてのものである。第５図は、
この発明の他の実施例のグルコースオキシダーゼ電極の
サイクリツクボルタンモグラムを示すグラフである。第
６図は、この発明のさらに他の実施例のグルコースオキ
シダーゼ電極を示す構成説明図である。 (1)………グルコースオキシダーゼ電極、(2)………ｐ−
ベンゾキノン−黒鉛ペースト電極、(3)………ＧＯＤ、
(4)………ニトロセルロース薄膜、(5)………白金線、
(6)………ガラス管。
ゼ電極を示す構成説明図である。第２図Ａ，Ｂはそれぞ
れサイクリツクボルタンモグラムを示すグラフで、Ａは
グルコース未添加時、Ｂは41ｍＭのグルコース添加時の
ものを示し、破線ｃ及びｄはペースト中にｐ−ベンゾキ
ノン未含有の電極（比較例）を示し、実線ａ，ｂはこの
発明の電極を示すものである。第３図Ａ，Ｂは、それぞ
れこの発明の電極についての０．５Ｖ印加におけるグル
コース濃度とアノード電流Ｉｓとの関係を示すグラフで
ある。第４図は、同じく０．５Ｖ印加におけるグルコー
ス濃度とアノード電流Ｉｓとの関係を示すグラフであ
り、プロツト○は脱気測定液についてのもの、プロツト
●は空気飽和測定液についてのものである。第５図は、
この発明の他の実施例のグルコースオキシダーゼ電極の
サイクリツクボルタンモグラムを示すグラフである。第
６図は、この発明のさらに他の実施例のグルコースオキ
シダーゼ電極を示す構成説明図である。 (1)………グルコースオキシダーゼ電極、(2)………ｐ−
ベンゾキノン−黒鉛ペースト電極、(3)………ＧＯＤ、
(4)………ニトロセルロース薄膜、(5)………白金線、
(6)………ガラス管。
Claims (1)
- 【請求項１】筒状の絶縁体の一端部に基質感応部を備え
てなり、該基質感応部が、黒鉛ペースト中に電子受容性
化合物を混和させたペースト状電極と、該ペースト状電
極の表面に固定化されたオキシダーゼ酵素及びその外面
を被覆するオキシダーゼ酵素の基質の透過性薄膜、とか
ら構成されてなるオキシダーゼ電極。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59183124A JPH061252B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | オキシダ−ゼ電極 |
| US06/770,202 US4820399A (en) | 1984-08-31 | 1985-08-28 | Enzyme electrodes |
| DE8585111018T DE3584605D1 (de) | 1984-08-31 | 1985-09-02 | Enzymelektroden. |
| EP85111018A EP0177743B1 (en) | 1984-08-31 | 1985-09-02 | Enzyme electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59183124A JPH061252B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | オキシダ−ゼ電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6161049A JPS6161049A (ja) | 1986-03-28 |
| JPH061252B2 true JPH061252B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=16130210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59183124A Expired - Lifetime JPH061252B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | オキシダ−ゼ電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061252B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2569404B2 (ja) * | 1987-03-12 | 1997-01-08 | 国立身体障害者リハビリテ−シヨンセンタ− | 生体機能物質の固定化法及びそれを用いた電極 |
| DE3852122T2 (de) * | 1987-03-12 | 1995-04-27 | Japan Government | Immobilisierung von biofunktionellem material, daraus erzeugtes element und massnahme zu dessen verwendung. |
| JPS6428555A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Terumo Corp | Enzyme sensor |
| JP4632437B2 (ja) * | 2004-07-23 | 2011-02-16 | キヤノン株式会社 | 酵素電極、酵素電極を有するデバイス、センサ、燃料電池、電気化学的反応装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55124060A (en) * | 1979-03-16 | 1980-09-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Enzyme electrode |
| DE3128480A1 (de) * | 1981-07-18 | 1983-01-27 | Boehringer Mannheim Gmbh, 6800 Mannheim | Verfahren zur bestimmung von lecithin in fruchtwasser sowie reagens zur durchfuehrung dieses verfahrens |
| JPS5912135A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼルエンジンの燃料噴射量制御方法 |
-
1984
- 1984-08-31 JP JP59183124A patent/JPH061252B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6161049A (ja) | 1986-03-28 |
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