JPH0557538B2 - - Google Patents
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- JPH0557538B2 JPH0557538B2 JP62157851A JP15785187A JPH0557538B2 JP H0557538 B2 JPH0557538 B2 JP H0557538B2 JP 62157851 A JP62157851 A JP 62157851A JP 15785187 A JP15785187 A JP 15785187A JP H0557538 B2 JPH0557538 B2 JP H0557538B2
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は酵素センサ、特に生化学反応や酵素反
応に関与する物質の濃度変化を電流量の変化とし
て測定し、基質濃度を測定する酵素センサに関す
るものである。 ［従来の技術］ 従来、酵素センサとしてグルコース、尿素、尿
酸等のセンサが知られている。酵素反応によつて
酵素膜中で消費される酸素濃度の変化を酸素セン
サで測定し、基質濃度を測定するものであつた。
しかし、このようなセンサでは酸素センサのガス
透過膜上に酵素膜を接着するため、センサの大き
さは酸素センサに依存したものとなり、微小化が
困難であつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、基質の濃度変化を電流量の変化とし
て測定する、微小で高感度な酵素センサを提供す
る。 ［問題点を解決するための手段及び作用］ この問題点を解決するための一手段として、本
発明の酵素センサは、導電性基体と、該導電性基
体を被覆する酸素還元機能を持つ酸素還元触媒層
と、酸素還元触媒層を被覆する酸素を含有する酵
素層とを備え、酸素反応により消費される酸素濃
度を酸素還元電流で測定する。 ［実施例］ 実施例 １ 本実施例で作成したグルコースセンサ１０の構
造模式図を第１図に示す。以下にその作成法につ
いて説明する。 (1) カーボンフアイバ電極の作成 カーボンフアイバ１（カーボロン：日本カー
ボン社製）の束を長さ2.0cmに切り取り、該フ
アイバ末端に導電性接着材２（サイコロンＢ：
アミコン社製）を用いてリード線３を接続す
る。該電極のまわりをエポキシ系接着剤４及び
テフロン（登録商標）チユーブ５で被覆して絶
縁し、カーボンフアイバの断面１ａのみが電極
面となるようにした。電極面積は、1.2×10-4
cm2である。 (2) コバルト・ポルフイリン膜の被覆 (1)で作製したカーボンフアイバ電極を作用電
極、Ag／AgCl電極を基準電極、白金巻線を対
極とする三電極セルを用い、以下の条件でメソ
−テトラ（ｏ−アミノフエニル）コバルト・ポ
ルフイリンの電解重合膜６を被着した。 ＜電解液組成＞ メソーテトラ（ｏ−アミノフエニル）コバルトポ
ルフイリン ……１ｍ mol／ 過塩素酸ナトリウム ……0.1mol／ アセトニトリル ……溶媒 0Vから＋1.8V（vs.Ag／AgCl）まで３回電位掃
引（掃引速度50ｍＶ／sec）した後、＋1.8Vで30
分間定電位電解し、被着を完成した。 (3)酵素膜の被覆 (2)で作製したコバルトポルフイリン膜被覆した
カーボンフアイバ電極を作用電極、Ag／AgCl電
極を基準電極、白金巻線を対極とする三電極セル
を用い、以下の方法でグルコースオキシダーゼ膜
を被着した。 ＜電解液組成＞ 1.2−ジアミノベンベン ……20ｍ mol／ グルコースオキシダーゼ 50mg／ml 50ｍＭ PH7.38リン酸塩緩衝液 ……溶媒 窒素下・室温において、上記電解液中で0Vか
ら＋1.5V（vs.Ag／AgCl）まで３回電位掃引（掃
引速度51ｍＶ／sec）した後、＋1.5V（vs.Ag／
AgCl）で30分間定電位電解し、酵素膜７を被着
し、グルコースセンサ１０を完成した。 実験例 １ 実施例１で作製したグルコースセンサ１０を用
い、以下に述べる実験を行つた。 電解セル中に濃度既知のグルコースを含むPH
6.20の５ｍＭリン酸塩緩衝液を入れ、被検液とす
る。該被検液中に実施例１で作製したグルコース
センサ１０及びAg／AgCl電極を挿入する。グル
コースセンサ１０の電位をAg／AgCl電極に対し
て−0.6Vとし、その時グルコースセンサ１０と
Ag／AgCl電極間に流れる電流値を測定する。次
に、被検液中のグルコース濃度を変えて、同様の
測定を行う。 なお、被検液中のグルコース濃度を変える方法
として、１回目の測定では被検液を希薄溶液（30
mg／dl）として、２回目以降の測定は当該被検液
に高濃度溶液（1000mg／dl）を一定量滴下して、
被検液の濃度を上げて測定する方法を用いた。測
定は32±0.1℃で行い、電流値は測定開始後約２
分経過した安定時の値を記録した。 測定の結果得られたグルコース濃度と電流値を
表１に示し、それらの値のプロツトを第２図に示
す。グルコース濃度の増加に伴い、電流値が減少
している。従つて、予め検量線を引いておくこと
により、観測される電流値から被検液のグルコー
ス濃度を見積ることができることがわかつた。 実施例 ２ 本実施例で作製したグルコースセンサ２０の構
造模式図を第３図に示す。以下、その作成法を述
べる。 実施例１と同様の方法でカーボンフアイバ電極
を作製し、同様にコバルトポルフイリン膜６、さ
らに酵素膜７を被覆する。次に、該被覆電極上に
酢酸セルロース膜８を被覆し、酵素の流出及び測
定時の基質（グルコース）の電極への到達を制御
したグルコースセンサ２０を作成した。酢酸セル
ロース膜８の被覆は、10％の酢酸セルロースのジ
クロロメタンの溶液をデイツピング液とするデイ
ツピング法によつた。 実験例 ２ 実施例２で作製したグルコースセンサ２０を用
い、実験例１と同様の測定を行つた結果、表２に
示す値が得られ、そのプロツトは第４図のように
なる。実施例１のグルコースセンサ１０に比べ、
グルコース濃度と電流値の間の直線性が増加し、
その感度も増大していることがわかり、より良い
グルコースセンサが提供できた。 尚、本実施例ではグルコースセンサを説明した
が、他の酵素センサあるいは微生物センサ等のバ
イオセンサにおいても、本発明の技術思想が適用
できる。又、本実施例で説明した導電性基体ある
いは酸素還元触媒層はこれに限らず、導電性基体
としてはカーボンフアイバの他にグラフアイトあ
るいは白金、金等の金属でもよい。酸素還元触媒
層としてはコバルトフタロシアニン錯体、コバル
トポルフイリン錯体等の重合体膜であつてもよ
い。 以上述べたように、本発明の酵素センサは、 (1) 電解重合法を用いて膜の形成を行うため、任
意の形状の電極を作製でき、特に微小の酵素セ
ンサを作製できる。そして、マルチ化が容易で
ある。また、重合膜形成が比較的温和な条件で
行えるので、酵素の活性の失活が抑えられるた
め、高感度が望める。 (2) 電流測定法であるため、応答速度と数分と電
位法が数十分かかるのに対して著しく速い。
応に関与する物質の濃度変化を電流量の変化とし
て測定し、基質濃度を測定する酵素センサに関す
るものである。 ［従来の技術］ 従来、酵素センサとしてグルコース、尿素、尿
酸等のセンサが知られている。酵素反応によつて
酵素膜中で消費される酸素濃度の変化を酸素セン
サで測定し、基質濃度を測定するものであつた。
しかし、このようなセンサでは酸素センサのガス
透過膜上に酵素膜を接着するため、センサの大き
さは酸素センサに依存したものとなり、微小化が
困難であつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、基質の濃度変化を電流量の変化とし
て測定する、微小で高感度な酵素センサを提供す
る。 ［問題点を解決するための手段及び作用］ この問題点を解決するための一手段として、本
発明の酵素センサは、導電性基体と、該導電性基
体を被覆する酸素還元機能を持つ酸素還元触媒層
と、酸素還元触媒層を被覆する酸素を含有する酵
素層とを備え、酸素反応により消費される酸素濃
度を酸素還元電流で測定する。 ［実施例］ 実施例 １ 本実施例で作成したグルコースセンサ１０の構
造模式図を第１図に示す。以下にその作成法につ
いて説明する。 (1) カーボンフアイバ電極の作成 カーボンフアイバ１（カーボロン：日本カー
ボン社製）の束を長さ2.0cmに切り取り、該フ
アイバ末端に導電性接着材２（サイコロンＢ：
アミコン社製）を用いてリード線３を接続す
る。該電極のまわりをエポキシ系接着剤４及び
テフロン（登録商標）チユーブ５で被覆して絶
縁し、カーボンフアイバの断面１ａのみが電極
面となるようにした。電極面積は、1.2×10-4
cm2である。 (2) コバルト・ポルフイリン膜の被覆 (1)で作製したカーボンフアイバ電極を作用電
極、Ag／AgCl電極を基準電極、白金巻線を対
極とする三電極セルを用い、以下の条件でメソ
−テトラ（ｏ−アミノフエニル）コバルト・ポ
ルフイリンの電解重合膜６を被着した。 ＜電解液組成＞ メソーテトラ（ｏ−アミノフエニル）コバルトポ
ルフイリン ……１ｍ mol／ 過塩素酸ナトリウム ……0.1mol／ アセトニトリル ……溶媒 0Vから＋1.8V（vs.Ag／AgCl）まで３回電位掃
引（掃引速度50ｍＶ／sec）した後、＋1.8Vで30
分間定電位電解し、被着を完成した。 (3)酵素膜の被覆 (2)で作製したコバルトポルフイリン膜被覆した
カーボンフアイバ電極を作用電極、Ag／AgCl電
極を基準電極、白金巻線を対極とする三電極セル
を用い、以下の方法でグルコースオキシダーゼ膜
を被着した。 ＜電解液組成＞ 1.2−ジアミノベンベン ……20ｍ mol／ グルコースオキシダーゼ 50mg／ml 50ｍＭ PH7.38リン酸塩緩衝液 ……溶媒 窒素下・室温において、上記電解液中で0Vか
ら＋1.5V（vs.Ag／AgCl）まで３回電位掃引（掃
引速度51ｍＶ／sec）した後、＋1.5V（vs.Ag／
AgCl）で30分間定電位電解し、酵素膜７を被着
し、グルコースセンサ１０を完成した。 実験例 １ 実施例１で作製したグルコースセンサ１０を用
い、以下に述べる実験を行つた。 電解セル中に濃度既知のグルコースを含むPH
6.20の５ｍＭリン酸塩緩衝液を入れ、被検液とす
る。該被検液中に実施例１で作製したグルコース
センサ１０及びAg／AgCl電極を挿入する。グル
コースセンサ１０の電位をAg／AgCl電極に対し
て−0.6Vとし、その時グルコースセンサ１０と
Ag／AgCl電極間に流れる電流値を測定する。次
に、被検液中のグルコース濃度を変えて、同様の
測定を行う。 なお、被検液中のグルコース濃度を変える方法
として、１回目の測定では被検液を希薄溶液（30
mg／dl）として、２回目以降の測定は当該被検液
に高濃度溶液（1000mg／dl）を一定量滴下して、
被検液の濃度を上げて測定する方法を用いた。測
定は32±0.1℃で行い、電流値は測定開始後約２
分経過した安定時の値を記録した。 測定の結果得られたグルコース濃度と電流値を
表１に示し、それらの値のプロツトを第２図に示
す。グルコース濃度の増加に伴い、電流値が減少
している。従つて、予め検量線を引いておくこと
により、観測される電流値から被検液のグルコー
ス濃度を見積ることができることがわかつた。 実施例 ２ 本実施例で作製したグルコースセンサ２０の構
造模式図を第３図に示す。以下、その作成法を述
べる。 実施例１と同様の方法でカーボンフアイバ電極
を作製し、同様にコバルトポルフイリン膜６、さ
らに酵素膜７を被覆する。次に、該被覆電極上に
酢酸セルロース膜８を被覆し、酵素の流出及び測
定時の基質（グルコース）の電極への到達を制御
したグルコースセンサ２０を作成した。酢酸セル
ロース膜８の被覆は、10％の酢酸セルロースのジ
クロロメタンの溶液をデイツピング液とするデイ
ツピング法によつた。 実験例 ２ 実施例２で作製したグルコースセンサ２０を用
い、実験例１と同様の測定を行つた結果、表２に
示す値が得られ、そのプロツトは第４図のように
なる。実施例１のグルコースセンサ１０に比べ、
グルコース濃度と電流値の間の直線性が増加し、
その感度も増大していることがわかり、より良い
グルコースセンサが提供できた。 尚、本実施例ではグルコースセンサを説明した
が、他の酵素センサあるいは微生物センサ等のバ
イオセンサにおいても、本発明の技術思想が適用
できる。又、本実施例で説明した導電性基体ある
いは酸素還元触媒層はこれに限らず、導電性基体
としてはカーボンフアイバの他にグラフアイトあ
るいは白金、金等の金属でもよい。酸素還元触媒
層としてはコバルトフタロシアニン錯体、コバル
トポルフイリン錯体等の重合体膜であつてもよ
い。 以上述べたように、本発明の酵素センサは、 (1) 電解重合法を用いて膜の形成を行うため、任
意の形状の電極を作製でき、特に微小の酵素セ
ンサを作製できる。そして、マルチ化が容易で
ある。また、重合膜形成が比較的温和な条件で
行えるので、酵素の活性の失活が抑えられるた
め、高感度が望める。 (2) 電流測定法であるため、応答速度と数分と電
位法が数十分かかるのに対して著しく速い。
【表】
【表】
［発明の効果］
本発明により、基質の濃度変化を電流量の変化
として測定する、微小で高感度な酵素センサを提
供できる。 詳細には、 (1) 電解重合法を用いて膜の形成を行うため、任
意の形状の電極を作製でき、特に微小の酵素セ
ンサを作製できる。そして、マルチ化が容易で
ある。また、重合膜形成が比較的温和な条件で
行えるので、酵素の活性の失活が抑えられるた
め、高感度が望める。 (2) 電流測定法であるため、応答速度が数分と電
位法が数十分かかるのに対して著しく速い。
として測定する、微小で高感度な酵素センサを提
供できる。 詳細には、 (1) 電解重合法を用いて膜の形成を行うため、任
意の形状の電極を作製でき、特に微小の酵素セ
ンサを作製できる。そして、マルチ化が容易で
ある。また、重合膜形成が比較的温和な条件で
行えるので、酵素の活性の失活が抑えられるた
め、高感度が望める。 (2) 電流測定法であるため、応答速度が数分と電
位法が数十分かかるのに対して著しく速い。
第１図は実施例１で作製したグルコースセンサ
の模式図、第２図は実験例１で得たグルコース濃
度と電流密度の関係を示す図、第３図は実施例２
で作製したグルコースセンサの模式図、第４図は
実験例２で得たグルコース濃度と電流密度の関係
を示す図である。 図中、１……カーボンフアイバ、２……導電性
接着剤、３……リード線、４……エポキシ系接着
剤、５……テフロンチユーブ、６……コバルトポ
ルフイリン膜、７……酵素膜、８……酢酸セルロ
ース膜である。
の模式図、第２図は実験例１で得たグルコース濃
度と電流密度の関係を示す図、第３図は実施例２
で作製したグルコースセンサの模式図、第４図は
実験例２で得たグルコース濃度と電流密度の関係
を示す図である。 図中、１……カーボンフアイバ、２……導電性
接着剤、３……リード線、４……エポキシ系接着
剤、５……テフロンチユーブ、６……コバルトポ
ルフイリン膜、７……酵素膜、８……酢酸セルロ
ース膜である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導電性基体と、 該導電性基体を被覆する酸素還元機能を持つ酸
素還元触媒層と、 酸素還元触媒層を被覆する酵素を含有する酵素
層とを備え、 酵素反応により消費される酸素濃度を酸素還元
電流で測定することを特徴とする酵素センサ。 ２ 酸素還元触媒層は、コバルトフタロシアニン
錯体、コバルトポルフイリン錯体等の重合体膜か
ら選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の酵素センサ。 ３ 酵素層は、電解重合法により酸素還元触媒層
に酵素を固定化したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の酵素センサ。 ４ 導電性基体は、カーボンフアイバ、グラフア
イト、あるいは白金、金等の金属から選ばれるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酵素
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62157851A JPS643552A (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Enzyme sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62157851A JPS643552A (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Enzyme sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS643552A JPS643552A (en) | 1989-01-09 |
| JPH0557538B2 true JPH0557538B2 (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=15658756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62157851A Granted JPS643552A (en) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | Enzyme sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS643552A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2796983B2 (ja) * | 1989-03-03 | 1998-09-10 | テルモ株式会社 | グルコースセンサ |
| JP2866865B2 (ja) * | 1989-03-28 | 1999-03-08 | テルモ株式会社 | 酵素センサの製造方法 |
| US8702932B2 (en) | 2007-08-30 | 2014-04-22 | Pepex Biomedical, Inc. | Electrochemical sensor and method for manufacturing |
| US9044178B2 (en) | 2007-08-30 | 2015-06-02 | Pepex Biomedical, Llc | Electrochemical sensor and method for manufacturing |
| WO2010056878A2 (en) | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Pepex Biomedical, Llc | Electrochemical sensor module |
| CN102528626B (zh) * | 2012-03-14 | 2013-10-16 | 胡达广 | 带双旋转挡板的金属切割机 |
| US11224367B2 (en) | 2012-12-03 | 2022-01-18 | Pepex Biomedical, Inc. | Sensor module and method of using a sensor module |
| US11045124B2 (en) | 2014-06-04 | 2021-06-29 | Pepex Biomedical, Inc. | Electrochemical sensors and methods for making electrochemical sensors using advanced printing technology |
-
1987
- 1987-06-26 JP JP62157851A patent/JPS643552A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS643552A (en) | 1989-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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