JPS5885147A - Glucose sensor - Google Patents
Glucose sensorInfo
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- JPS5885147A JPS5885147A JP56184614A JP18461481A JPS5885147A JP S5885147 A JPS5885147 A JP S5885147A JP 56184614 A JP56184614 A JP 56184614A JP 18461481 A JP18461481 A JP 18461481A JP S5885147 A JPS5885147 A JP S5885147A
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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
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Abstract
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(特にク
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a glucose oxidase immobilized electrode that can rapidly and accurately measure the concentration of a substrate (particularly glucose) that undergoes the specific catalytic action of an enzyme, and can be used continuously.
クルコースセンサにおける反応を以下の(11、(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。The reaction in the glucose sensor is expressed as follows (11, (2+
As shown in the formula. Glucose, which is a substrate, is oxidized by the action of glucose oxidase to generate H2O2, and then this H2O2 is oxidized using a platinum electrode, and the concentration of glucose is detected from the oxidation current value obtained.
グルコノラクトン+H2O2・・・・・(1)H2O2
−ン2H+2e−1−02・・・・・・・・・・・(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。例えは、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、021式でH2O2が酸化される時同
時に酸化されるため、イ(すれる電流値金増大させ誤差
を与えることになる。Gluconolactone + H2O2...(1) H2O2
-n2H+2e-1-02・・・・・・・・・・・・(2
) When measuring the concentration of glucose by applying this principle,
Coexisting substances contained in the specimen and directly electrochemically oxidized on the platinum electrode pose a problem. For example, when measuring glucose in blood, uric acid, ascorbic acid, etc. may be used. Since these are oxidized at the same time as H2O2 is oxidized in the 021 formula, they increase the current value and give an error.
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・1j1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。As a countermeasure against such interfering substances, attempts have been made to install a membrane made of cellulose acetate, silicone rubber, etc. in front of the immobilized enzyme electrode to stop the interfering substances. However, the film made of cellulose acetate or silicone rubber interferes with contact with the substrate, resulting in a decrease in sensitivity and response speed.
そこで、固定化酵素電極の前に白金僧ヲイ−1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、単一に妨害物質を除去するための薄膜を固定化酵
素電極に重ねたたけなので、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かかかることが
原因と考えられる。Therefore, a method was attempted in which a porous thin film made of platinum was placed in front of the immobilized enzyme electrode and the interfering substances were removed by electrolysis. With this method, interfering substances could also be removed and good results were obtained in terms of sensitivity and response speed, but with continuous use, the sensitivity and response speed decreased. This is because a thin film for removing interfering substances is simply layered on the immobilized enzyme electrode, so there is a space between the two films, and it takes time for glucose to reach the electrode. Conceivable.
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、ざ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、グルコースオキシダーゼ固定化電極と重ね合
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ター−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
とグルコースオキシダーゼ固定化電極が密着し、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
拡散全妨害しない程度にすることが必要である。In the present invention, as a result of various improvements in the above-mentioned performance, a glucose sensor has been discovered that has good sensitivity and response speed, and maintains excellent performance even during continuous use. A feature of the present invention is that albumin is impregnated into a conductive porous thin film, which is superimposed on a glucose oxidase-immobilized electrode, and albumin and glucose oxidase are integrally immobilized with glutaraldehyde. This results in
Albumin and glucose oxidase are cross-linked by glutaraldehyde, and the electrode for removing interfering substances and the glucose oxidase-immobilized electrode are in close contact with each other, so that deterioration in sensitivity and response speed can be prevented even when used continuously. Furthermore, immobilized albumin itself can also help remove interfering substances and increase accuracy. It is necessary to set the amount of albumin immobilized on the conductive thin film to such an extent that it does not completely interfere with the diffusion of glucose.
以下本発明をその一実施例により説明する。The present invention will be explained below with reference to one embodiment thereof.
グルコースオキシター−上固定化電極及び妨害物質除去
膜の担体としてポリカーボネート多孔体膜(直径10.
、孔径2000人、膜厚10μm+孔密度3×108個
/c4’)を用い、この膜の片面にスパッタリング法に
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(100■/cc)を・展開し、2枚目にはアルブ
ミン(10■/cc )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。A polycarbonate porous membrane (diameter 10 mm) was used as a carrier for the immobilized electrode on glucose oxidizer and the interference substance removal membrane.
A platinum layer (thickness, several hundred to several thousand angstroms) was formed on one side of this film by sputtering to form an electrode. The first electrode was developed with glucose oxidase (100 μ/cc), and the second electrode was impregnated with albumin (10 μ/cc). The two membranes were placed on a stacked electrode holder with the platinum layer facing outward, and then fixed in glutaraldehyde vapor.
第1図に固定化後の酵素電極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固定化電極で、電極
内部側に白金層3を有している。FIG. 1 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the entire enzyme electrode after immobilization. 1 is a glucose oxidase immobilized electrode, which has a platinum layer 3 on the inside of the electrode.
イヒ
4は膜の孔及び2枚の膜の間に固残されたグルコ−スオ
キシターセである。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。Ihi 4 is glucose oxitase that remains in the pores of the membrane and between the two membranes. Reference numeral 2 denotes an electrode for removing interfering substances, which has a platinum layer 5 on the test liquid side. 6 shows the pores of the membrane and albumin immobilized between the membranes.
」二記の薄膜状の電極を装着した円筒形の電極ボルダ−
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は上記の酵素電極であり、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
。第1図の白金層3は内側の白金リード1oに、白金層
6は外側の白金リード11にそれぞれ接している。グル
コースオキシダーゼ固定化電極に対するAqlム(JC
β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Aq/AqCA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。Cylindrical electrode boulder equipped with the thin film electrode described in ``2.''
The cross section and electrode system are schematically shown in Figure 2. In the figure, 7 is the enzyme electrode described above, which is attached to the main body 9 through the outer tube 8 so that 1 in FIG. 1 is inside the holder. The platinum layer 3 in FIG. 1 is in contact with the inner platinum lead 1o, and the platinum layer 6 is in contact with the outer platinum lead 11. Aqlm (JC) for glucose oxidase immobilized electrode
A β reference electrode 12 and a counter electrode 13 are arranged inside the electrode holder, and an Aq/AqCA reference electrode 14 and a counter electrode 15 for the electrode for removing interfering substances are arranged outside the electrode holder to form an electrode system. Further, the inside of the electrode holder is filled with an electrolytic solution 16.
上記の電極をpHs、e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、ム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。人
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
[,3,1第1図に示す1,2の電極をそれぞれ−1−
0,6V VSムq/Aqcllに設定し、グルコース
を添加して2×1o mol/ l)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(sea)
を表し、縦軸はグルコースに対する電流増加(lzA)
全表している。人はわずか6秒で定常値に達し、電流増
加(感度)においてもB、Cに比べて良好であった。The above electrode was immersed in a buffer solution of pH s, e, glucose was added, and its sensitivity and response speed were measured. In FIG. 3, mu is the response in the case of an electrode in which glucose oxidase and albumin are integrally immobilized according to the present invention. For comparison with humans, we prepared an electrode in which a porous thin film with a platinum layer was placed in front of a conventional glucose oxidase immobilized electrode. , 2 electrodes -1-
It was set at 0,6 V VS Muq/Aqcll and glucose was added to 2×1 o mol/l). In Figure 3, the horizontal axis is the time since glucose was added (sea).
, and the vertical axis is the current increase (lzA) relative to glucose.
It fully represents. Humans reached a steady state value in just 6 seconds, and the current increase (sensitivity) was also better than B and C.
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
8o回頃から感度が低下し、それに伴って応答速度(電
流が定常値に達する1での時間)も低下したのに比べ、
ムは150同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
ルコースオキシター−ゼとアルブミンがそねぞれ固定化
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。Next, the same electrode was repeatedly used for cleaning and measurement, and the results are shown in FIG. 4. When the initial sensitivity of each of A, B, and C was set to 100, and the subsequent sensitivity was measured, the sensitivity of B and C decreased from around 8 o's, and the response speed (time at 1 when the current reaches a steady value) was associated with this. compared to
The system maintained almost its original performance until the 150s. The reason why the initial excellent performance can be maintained even during continuous use is because glucose oxidase and albumin are immobilized and both electrodes are in close contact with each other. Glucose oxidase and albumin are immobilized on each electrode, and in the boundary layer between both electrodes, glucose oxidase and albumin are cross-linked and immobilized together.
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。As described above, the glucose sensor according to the present invention has excellent performance in that it can quickly and accurately measure glucose concentration and can be used continuously.
第1図は本発明の一実施例であるグルコースセンサの酵
素電極の拡大断面模式図、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・・・・・・グルコースオキシダーゼ固定化1t&、
2・・・・・・妨害物質除去電極、3・・・・・・白金
層、4・・・・・・固定化クルコースオキシダーゼ、6
・・・・・・白金層、6・・・・・・固定化アルブミン
、7・・・・・・酵素電極。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図
12図
1113図
ノ丈゛ 答 連 メ良 (42c)襖4図
連凝1h数(tie)Fig. 1 is an enlarged schematic cross-sectional view of an enzyme electrode of a glucose sensor that is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing the cross-section of the glucose sensor and the electrode system, and Fig. 3 shows the response of the glucose sensor to glucose. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between continuous use and the response of the glucose sensor. 1...Glucose oxidase immobilization 1t&,
2... Interfering substance removal electrode, 3... Platinum layer, 4... Immobilized curcose oxidase, 6
...Platinum layer, 6 ... Immobilized albumin, 7 ... Enzyme electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 12 Figure 1113 Figure Length Answer Ren Mera (42c) 1h number of 4 sliding doors (tie)
Claims (1)
を含浸固定°化した導電性薄膜を設置し、グルコースオ
キシダーゼとアルブミンは、同時にグルタルアルデヒド
で一体固定化されていることを特徴とするクルコースセ
ンサ。A glucose sensor characterized in that a conductive thin film impregnated and immobilized with albumin is placed on the surface of a glucose oxidase immobilized electrode, and glucose oxidase and albumin are simultaneously immobilized integrally with glutaraldehyde.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184614A JPS5885147A (en) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | Glucose sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184614A JPS5885147A (en) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | Glucose sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5885147A true JPS5885147A (en) | 1983-05-21 |
| JPH0252819B2 JPH0252819B2 (en) | 1990-11-14 |
Family
ID=16156297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56184614A Granted JPS5885147A (en) | 1981-11-17 | 1981-11-17 | Glucose sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5885147A (en) |
-
1981
- 1981-11-17 JP JP56184614A patent/JPS5885147A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0252819B2 (en) | 1990-11-14 |
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