JP2550463B2 - Enzyme electrode - Google Patents
Enzyme electrodeInfo
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- JP2550463B2 JP2550463B2 JP4256282A JP25628292A JP2550463B2 JP 2550463 B2 JP2550463 B2 JP 2550463B2 JP 4256282 A JP4256282 A JP 4256282A JP 25628292 A JP25628292 A JP 25628292A JP 2550463 B2 JP2550463 B2 JP 2550463B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、酵素電極に関し、特
に、過酸化水素方式の酵素電極に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an enzyme electrode, and more particularly to a hydrogen peroxide type enzyme electrode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】血液中や尿中などのグルコース（ブドウ
糖）を検出する手段として使い捨て方式などの電流検知
型の酵素電極が知られている。この種の酵素電極の一例
として、例えば、特開平２−２４５６５０号公報には、
絶縁性の基板上に電極部を形成し、この電極部上に親水
性高分子と酸化還元酵素と電子受容体とからなる酵素反
応層を設けたものが開示されている。2. Description of the Related Art A current-sensing enzyme electrode such as a disposable type is known as a means for detecting glucose (glucose) in blood or urine. As an example of this type of enzyme electrode, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-245650,
It is disclosed that an electrode portion is formed on an insulating substrate and an enzyme reaction layer composed of a hydrophilic polymer, a redox enzyme and an electron acceptor is provided on the electrode portion.
【０００３】この構成の酵素電極では、検体液を酵素反
応層に滴下すると、酸化還元酵素と電子受容体とが検体
液中に溶解し、検体液中の基質（グルコース）との間で
酵素反応が進行し、電子受容体が還元される。この反応
の終了後に得られる酸化電流値から検体液中の基質濃度
が求められる。ところが、このような構成の酵素電極で
は、酸化還元酵素が酸素と結合し易いため、検体液中の
溶存酸素と電子受容体とが拮抗的に作用し、反応が溶存
酸素の影響を受け、測定誤差が生じるという問題があっ
た。In the enzyme electrode having this structure, when the sample solution is dropped on the enzyme reaction layer, the redox enzyme and the electron acceptor are dissolved in the sample solution, and the enzyme reaction occurs with the substrate (glucose) in the sample solution. Progresses and the electron acceptor is reduced. From the oxidation current value obtained after the completion of this reaction, the substrate concentration in the sample liquid can be determined. However, in the enzyme electrode having such a configuration, since the redox enzyme easily binds to oxygen, the dissolved oxygen in the sample liquid and the electron acceptor act antagonistically, and the reaction is affected by the dissolved oxygen, and the measurement is performed. There was a problem that an error occurred.
【０００４】一方、特開平２−１２９５４１号公報に
は、上記公報に開示されている酵素電極と異なるタイプ
のものが開示されている。この公報に開示されている酵
素電極は、いわゆる過酸化水素方式のものであって、検
体液中の基質（グルコース）と溶存酸素とを酵素を触媒
として反応させて過酸化水素を発生させ、この過酸化水
素を電極で還元させる時の電流値を測定することによ
り、検体液中の基質濃度を求めるものである。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-129541 discloses a type different from the enzyme electrode disclosed in the above publication. The enzyme electrode disclosed in this publication is of a so-called hydrogen peroxide system, and a substrate (glucose) in a sample liquid and dissolved oxygen are reacted with an enzyme as a catalyst to generate hydrogen peroxide. The substrate concentration in the sample solution is obtained by measuring the current value when hydrogen peroxide is reduced by the electrode.
【０００５】このような過酸化水素方式の酵素電極で
は、検体中の溶存酸素を用いるため、前述した酵素電極
のように電子受容体を含有させる必要がなく、検体中の
溶存酸素と電子受容体との拮抗的な作用が発生しないの
で、この作用に基づく測定誤差の発生が回避される。し
かしながら、このような利点を有する過酸化水素方式の
酵素電極にも、以下に説明する技術的課題があった。In such a hydrogen peroxide type enzyme electrode, since dissolved oxygen in the sample is used, it is not necessary to contain an electron acceptor as in the enzyme electrode described above, and the dissolved oxygen in the sample and the electron acceptor are not necessary. Since there is no antagonistic action with, the occurrence of measurement error due to this action is avoided. However, the hydrogen peroxide type enzyme electrode having such advantages also has the technical problems described below.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】すなわち、過酸化水素
方式の酵素電極では、酵素を触媒として基質と溶存酸素
とを反応させる際に、水素イオンが発生するとともに、
過酸化水素を還元する際にも水素イオンが発生し、発生
した水素イオンにより検体液中の水素イオン濃度を変化
させる。検体液中の水素イオン濃度が変化すると、酵素
反応のｐＨ依存性，電極反応のｐＨ依存性により、検出
電流の再現性や検出感度が悪化し、被検出物質の検出精
度や検量線の直線性が悪くなるという問題があった。That is, in the hydrogen peroxide type enzyme electrode, hydrogen ions are generated when the substrate and the dissolved oxygen are reacted with each other using the enzyme as a catalyst.
Hydrogen ions are also generated when hydrogen peroxide is reduced, and the generated hydrogen ions change the hydrogen ion concentration in the sample liquid. When the hydrogen ion concentration in the sample solution changes, the reproducibility of the detection current and the detection sensitivity deteriorate due to the pH dependence of the enzyme reaction and the pH dependence of the electrode reaction, and the detection accuracy of the substance to be detected and the linearity of the calibration curve There was a problem that was worse.
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、過
酸化水素方式の酵素電極において、水素イオン濃度の変
化を低減することで、検出精度が向上する酵素電極を提
供することにある。The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to reduce a change in hydrogen ion concentration in a hydrogen peroxide type enzyme electrode. Another object of the present invention is to provide an enzyme electrode with improved detection accuracy.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、絶縁性の基板上に形成した少なくとも一
対の作用極と対極とを有する電極部と、一方の前記作用
極上に形成された第１膜と、他方の前記作用極上に形成
された第２膜と、前記第１および第２膜上に形成された
オーバーコート膜とを有する過酸化水素方式の酵素電極
において、前記第１膜は、少なくともポリビニルアルコ
ールと界面活性剤とを含み、前記第２膜は、少なくとも
ポリビニルアルコールと界面活性剤と酵素とを含み、前
記オーバーコート膜は、少なくともｐＨ調整剤を含む高
分子電解質からなり、前記第１膜のポリビニルアルコー
ルの重合度を３００〜３０００の範囲内にしたことを特
徴とする。To achieve the above object, the present invention provides an electrode portion having at least a pair of working electrodes and a counter electrode formed on an insulative substrate, and formed on one of the working electrodes. A hydrogen peroxide type enzyme electrode having a first film, a second film formed on the other working electrode, and an overcoat film formed on the first and second films. membrane, and at least polyvinyl alcohol and a surfactant, wherein the second layer comprises at least polyvinyl alcohol and a surfactant and an enzyme, wherein the overcoat film is made of a polymer electrolyte comprising at least pH adjustment agent , The polyvinyl alcohol of the first film
The degree of polymerization of the resin is in the range of 300 to 3000 .
【０００９】上記構成の酵素電極においては、前記高分
子電解質として、アルギン酸，ポリアクリル酸のいずれ
か１つから選択することができる。また、同酵素電極に
おいては、前記ｐＨ調整剤として、陽イオンが１価のも
のから選択することができる。さらに、同酵素電極にお
いては、前記界面活性剤として、陰イオン活性剤が好適
に用いられる。In the enzyme electrode having the above structure, the polymer electrolyte can be selected from alginic acid and polyacrylic acid. In the same enzyme electrode, the pH adjusting agent can be selected from those having a monovalent cation. Further, in the same enzyme electrode, an anionic surfactant is preferably used as the surfactant.
【００１０】[0010]
【００１１】[0011]
【作用】上記構成の酵素電極によれば、作用極上に形成
される第１，第２膜に、界面活性剤が含まれているの
で、検体液の拡散が界面活性剤により促進され、測定開
始までの時間が短縮される。また、オーバーコート膜に
ｐＨ緩衝剤が含まれているので、検体液中の基質と溶存
酸素とが反応して水素イオンが発生したとしても、検体
液の水素イオン濃度の変化をｐＨ緩衝剤で緩和すること
ができる。さらに、第１膜のポリビニルアルコールの重
合度を３００〜３０００の範囲内に設定している。この
理由は、重合度が３０００を越えると、成膜に適した水
溶液において、界面活性剤などの析出が生じ、膜成分の
粗密により測定誤差が生じる。一方、重合度が３００未
満になると、水溶性が高まり、測定時間の範囲で酵素を
保持することができなくなり、測定再現性が悪化するか
らである。 According to the enzyme electrode having the above-mentioned structure, since the first and second films formed on the working electrode contain the surfactant, the diffusion of the sample liquid is promoted by the surfactant and the measurement is started. The time until is shortened. In addition, since the overcoat film contains a pH buffer, even if hydrogen ions are generated by the reaction between the substrate in the sample liquid and dissolved oxygen, the pH buffer changes the concentration of hydrogen ions in the sample liquid. Can be relaxed. In addition, the weight of polyvinyl alcohol in the first film
The degree of conformity is set within the range of 300 to 3000. this
The reason is that when the degree of polymerization exceeds 3000, water suitable for film formation is used.
Deposition of surfactants etc. occurs in the solution,
Measurement error occurs due to the density. On the other hand, the degree of polymerization is not 300
When it is full, the water solubility increases and the enzyme is added within the measurement time range.
Can it not be held and the measurement reproducibility deteriorates?
It is.
【００１２】[0012]
【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照にして詳細に説明する。図１から図３は、本発明
にかかる酵素電極の一実施例を示している。同図に示す
酵素電極は、使い捨て型のものであって、複数の酵素電
極１が連続して設けられていて、各酵素電極１が短手方
向に対向形成された切欠部２で個別に分離されるように
構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show an embodiment of the enzyme electrode according to the present invention. The enzyme electrode shown in the figure is of a disposable type, in which a plurality of enzyme electrodes 1 are continuously provided, and each enzyme electrode 1 is individually separated by a notch 2 formed to face each other in the lateral direction. It is configured to be.
【００１３】各酵素電極１は、絶縁基板３上にエッチン
グなどにより形成された所定形状の電極部４を有してい
る。この実施例の酵素電極１の電極部４は、基板３のほ
ぼ中心に設けられた参照極４ａと、この参照極４ａを挟
んでその両側に設けられた第１および第２作用極４ｂ，
４ｃと、作用極４ｂ，４ｃの側部と一端部とを囲むよう
にして設けられた対極４ｄとから構成されている。Each enzyme electrode 1 has an electrode portion 4 of a predetermined shape formed on the insulating substrate 3 by etching or the like. The electrode part 4 of the enzyme electrode 1 of this embodiment includes a reference electrode 4a provided substantially at the center of the substrate 3 and first and second working electrodes 4b provided on both sides of the reference electrode 4a with the reference electrode 4a interposed therebetween.
4c and a counter electrode 4d provided so as to surround the side portions and one end portions of the working electrodes 4b and 4c.
【００１４】これらの各極４ａ〜４ｄは、酵素電極１の
端部に個別に設けられた外部接続用端子部５にそれぞれ
電気的に接続され、この端子部５には、検体液を滴下し
て測定を行う際に電流測定器の接触端子が当接される。
そして、対極４ｄの一部と各極４ａ〜４ｄと端子部５と
を接続する部分上には、これらを覆う略凹形の電気絶縁
性の絶縁膜６が設けられている。Each of these electrodes 4a to 4d is electrically connected to an external connection terminal portion 5 individually provided at the end of the enzyme electrode 1, and a sample liquid is dripped into this terminal portion 5. The contact terminals of the current measuring device are brought into contact with each other when performing the measurement.
A substantially concave insulating film 6 having a substantially concave shape is provided on a portion connecting the counter electrode 4d and each of the electrodes 4a to 4d and the terminal portion 5 so as to cover them.
【００１５】また、上記第１作用極４ｂ上には、これを
覆うようにして第１膜７が形成されるとともに、第２作
用極４ｃ上には、これを覆うようにして第２膜８が形成
されている。さらに、第１および第２膜７，８上には、
これらの膜を覆うようにしてオーバーコート膜９が形成
されている。第１膜７は、少なくともポリビニルアルコ
ールと界面活性剤とを含むものであって、その配合比の
例を以下に示す。なお、以下に示す配合比では、膜１ｍ
ｍ2 当たりの重量で各成分を示している。A first film 7 is formed on the first working electrode 4b so as to cover it, and a second film 8 is formed on the second working electrode 4c so as to cover it. Are formed. Furthermore, on the first and second films 7 and 8,
An overcoat film 9 is formed so as to cover these films. The first film 7 contains at least polyvinyl alcohol and a surfactant, and examples of the compounding ratio thereof are shown below. In addition, in the following composition ratio, the film 1m
Each component is shown by weight per m 2 .
【００１６】（第１膜７の配合例） 重合度が３００〜３０００のポリビニルアルコール ………０．３μｇ〜３．０μｇ ＳＤＳ（界面活性剤） ………０．５μｇ〜１．５μｇ アルギン酸ナトリウム ………０．１２μｇ〜０．４μｇ リン酸緩衝剤 リン酸水素２カリウム ………０μｇ〜１１．８μｇ リン酸水素１ナトリウム ………０μｇ〜４．５μｇ ここで、ポリビニルアルコールの重合度を３００〜３０
００の範囲に規定する理由は、ポリビニルアルコールの
重合度が高くなると、水に溶けにくくなり、界面活性剤
（ＳＤＳ：ドデシル硫酸ナトリウム）や、リン酸緩衝剤
が均一に混合せず析出する。特に、重合度が３０００を
越えると、成膜に適した水溶液において、上記配合例の
下限（０．３μｇ）でもこの析出が生じ、膜成分の粗密
により測定誤差が生じる。一方、重合度が低いと、水溶
性が高まり、測定時間の範囲で酵素を保持することがで
きなくなり、測定再現性が悪化する。(Example of compounding the first film 7) Polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 300 to 3000: 0.3 μg to 3.0 μg SDS (surfactant): 0.5 μg to 1.5 μg sodium alginate 0.12 μg to 0.4 μg Phosphate buffering agent 2 potassium hydrogen phosphate ...... 0 μg to 11.8 μg 1 sodium hydrogen phosphate ...... 0 μg to 4.5 μg Here, the degree of polymerization of polyvinyl alcohol is 300 to Thirty
The reason for defining the range of 00 is that when the polymerization degree of polyvinyl alcohol becomes high, it becomes difficult to dissolve in water, and the surfactant (SDS: sodium dodecyl sulfate) and the phosphate buffer do not mix uniformly and precipitate. In particular, when the degree of polymerization exceeds 3,000, in an aqueous solution suitable for film formation, this precipitation occurs even at the lower limit (0.3 μg) of the above formulation example, and a measurement error occurs due to the density of the film components. On the other hand, when the degree of polymerization is low, the water solubility is increased, the enzyme cannot be retained within the range of the measurement time, and the measurement reproducibility is deteriorated.
【００１７】理想的には、酵素固定膜（ポリビニルアル
コール膜）中でも、緩衝作用を高く保持することが望ま
しいが、これが前述したように析出するので重合度に制
限が発生する。ポリビニルアルコールの重合度が３００
の場合には、ＳＤＳ，アルギン酸ナトリウム，リン酸水
素２カリウム，リン酸水素１ナトリウムとも上限（３．
０μｇ）まで含有することができる。Ideally, even in the enzyme-immobilized membrane (polyvinyl alcohol membrane), it is desirable to maintain a high buffering effect, but since this precipitates as described above, the degree of polymerization is limited. The degree of polymerization of polyvinyl alcohol is 300
In the case of SDS, sodium alginate, dipotassium hydrogenphosphate, and monosodium hydrogenphosphate have the upper limits (3.
Up to 0 μg).
【００１８】重合度が３０００の場合には、これらが下
限（０．３μｇ）までしか含有することができない。測
定時間との関連においては、測定時間が長い場合には、
重合度が高い方が望ましく、測定時間を短縮する場合に
は、重合度が低いほうが望ましい。また、ポリビニルア
ルコールの含有量を０．３μｇ〜３．０μｇの範囲にす
る理由は、重合度が高いもの（３０００）は、水に溶け
にくいので、少量でも測定時間中充分に酵素を保持する
強度を持っているが、少なすぎると、必要な酵素を包括
する量が確保できず、酵素が溶出してしまうので、０．
３μｇ以上が必要になる。When the degree of polymerization is 3000, these can only be contained up to the lower limit (0.3 μg). In relation to measurement time, if the measurement time is long,
A higher degree of polymerization is desirable, and a lower degree of polymerization is desirable when shortening the measurement time. In addition, the reason for setting the content of polyvinyl alcohol in the range of 0.3 μg to 3.0 μg is that the one with a high degree of polymerization (3000) is difficult to dissolve in water, so even a small amount has a sufficient strength to retain the enzyme during the measurement time. However, if the amount is too small, it will not be possible to secure a sufficient amount of the required enzyme to be included, and the enzyme will elute.
3 μg or more is required.
【００１９】一方、重合度が低いもの（３００）は、３
０００のものに比べて吸収速度が速いため、膜厚を厚く
して、多くの酵素を包括することが可能になる。しか
し、膜厚が厚すぎると、応答速度に差が生じ易くなり、
測定精度が悪化する。これが３．０μｇを越えて含有さ
せた場合により顕著になるため３．０μｇ以下にするこ
とが望ましい。On the other hand, the one having a low degree of polymerization (300) is 3
Since the absorption rate is faster than that of 000, it is possible to increase the film thickness and to enclose many enzymes. However, if the film thickness is too thick, a difference in response speed tends to occur,
Measurement accuracy deteriorates. This becomes more remarkable when the content exceeds 3.0 μg, so it is preferable to set it to 3.0 μg or less.
【００２０】また、第２膜８は、少なくともポリビニル
アルコールと界面活性剤と酵素とを含むものであって、
その配合比は、上記第１膜７の配合例に、例えば、グル
コースオキシダーゼ（酸化還元型酵素）を０．５ｕｎｉ
ｔｓ／ｍｍ2 以上加える。さらに、オーバーコート膜９
は、少なくともｐＨ調整剤を含む高分子電解質から形成
されるものであって、その配合比の例を以下に示す。The second film 8 contains at least polyvinyl alcohol, a surfactant and an enzyme,
The mixing ratio is the same as that of the first film 7 except that glucose oxidase (oxidation-reduction enzyme) is 0.5 uni.
Add more than ts / mm 2 . Furthermore, the overcoat film 9
Is formed from a polymer electrolyte containing at least a pH adjuster, and examples of its compounding ratio are shown below.
【００２１】（オーバーコート膜９の配合例） アルギン酸ナトリウム（高分子電解質） ………５μｇ〜２０μｇ リン酸緩衝剤の配合モル比 リン酸水素２カリウム：リン酸水素１ナトリウム（リン酸１ナトリウム） １：１〜９：１ リン酸水素２カリウム ………３２μｇ〜２３６μｇ リン酸水素１ナトリウム ………４．５μｇ〜９０μｇ なお、オーバーコート膜９の高分子電解質は、アルギン
酸以外にポリスチレンスルホン酸やポリアクリル酸であ
ってもよい。また、第１および第２膜７，８に使用する
界面活性剤は、ＳＤＳの他に、例えば、陰イオン活性剤
である高級脂肪酸アルカリ塩系，アルキルアリルスルホ
ン酸塩系、あるいは、非イオン活性剤であるポリエチレ
ングリコールアルキルフェニルエーテル，ソルビタン脂
肪酸エステルなどを用いることができる。(Exemplary formulation of overcoat film 9) Sodium alginate (polymer electrolyte): 5 μg to 20 μg Blending molar ratio of phosphate buffer 2 potassium hydrogen phosphate: 1 sodium hydrogen phosphate (1 sodium phosphate) 1: 1 to 9: 1 dipotassium hydrogen phosphate ...... 32 μg to 236 μg monosodium hydrogen phosphate …… 4.5 μg to 90 μg In addition to alginic acid, the polyelectrolyte of the overcoat film 9 includes polystyrene sulfonic acid It may be polyacrylic acid. In addition to SDS, the surfactant used for the first and second films 7 and 8 may be, for example, anionic surfactant such as higher fatty acid alkali salt type, alkylallyl sulfonate type, or nonionic active type. Agents such as polyethylene glycol alkyl phenyl ether and sorbitan fatty acid ester can be used.
【００２２】さらに、ｐＨ緩衝剤は、リン酸系だけでな
く、２価以上の陽イオンを含まない試薬であって、検体
液に溶解したときの水素イオン濃度が５〜８の間にあ
り、酵素反応や電極反応を阻害しないものであればよ
い。なお、２価以上の陽イオンを含むものは、アルギン
酸をゲル化して塗布する際に、塗布作業が困難になるた
め、このようなイオンを含まないものが望ましい。Further, the pH buffering agent is not only a phosphoric acid-based reagent but also a reagent containing no cation having a valence of 2 or more, and has a hydrogen ion concentration of 5 to 8 when dissolved in a sample liquid, Any substance that does not inhibit the enzyme reaction or the electrode reaction may be used. It should be noted that those containing divalent or higher cations make it difficult to carry out the coating operation when the alginic acid is gelled and applied, and therefore those containing no such ions are desirable.
【００２３】オーバコート膜９についてさらに詳述する
と、アルギン酸ナトリウム量は、膜厚と、緩衝剤を均一
に含有することができる緩衝剤との混合比により決ま
る。すなわち、緩衝剤が不均一であると、緩衝剤の溶解
に時間がかかり、濃度分布差が生じる。このことが測定
精度に影響を与える。緩衝作用は、高いほうが望ましい
が、測定精度と測定時間との兼ね合いから適量が決定さ
れる。アルギン酸ナトリウムの量は、膜厚を決定する
が、膜厚が厚すぎると、検体液の吸収時間が長くなり、
また、逆に薄過ぎると、検体液中のタンパク質，血球成
分の分離能が悪くなり、測定精度が悪化する。一般にこ
の種の電極では、検体液の吸収時間は１分以内を目標と
している。Explaining the overcoat film 9 in more detail, the amount of sodium alginate is determined by the film thickness and the mixing ratio of the buffer agent capable of uniformly containing the buffer agent. That is, if the buffer is non-uniform, it takes time to dissolve the buffer, resulting in a difference in concentration distribution. This affects the measurement accuracy. The higher the cushioning effect, the better, but an appropriate amount is determined in consideration of the balance between measurement accuracy and measurement time. The amount of sodium alginate determines the film thickness, but if the film thickness is too thick, the absorption time of the sample liquid will increase,
On the other hand, if it is too thin, the ability to separate proteins and blood cell components in the sample liquid deteriorates, and the measurement accuracy deteriorates. Generally, in this type of electrode, the absorption time of the sample liquid is aimed at within 1 minute.
【００２４】また、上記配合例でリン酸水素２カリウム
とリン酸水素１ナトリウムとを併用しているのは、これ
らの配合比によって目的とするｐＨ値を変えることがで
きるからである。例えば、アルギン酸ナトリウムと混合
することによって、１：１であればｐＨ５．２、９：１
であればｐＨ７．８程度に緩衝作用を示すｐＨを変えら
れる。これによって、緩衝剤の量と配合比を選択するこ
とにより、低い基質濃度から高い基質濃度の間で、酵素
の活性を制御し、検量線を変更することが可能になる。Further, in the above formulation examples, dipotassium hydrogen phosphate and monosodium hydrogen phosphate are used in combination because the target pH value can be changed by the blending ratio of these. For example, by mixing with sodium alginate, if the ratio is 1: 1, the pH is 5.2, 9: 1.
In that case, the pH exhibiting a buffering action can be changed to about pH 7.8. This makes it possible to control the enzyme activity and change the calibration curve between a low substrate concentration and a high substrate concentration by selecting the amount of buffer and the mixing ratio.
【００２５】例えば、配合比１：１で緩衝剤の量を低く
すると、低い基質濃度での感度は上がるが、高い基質濃
度での感度は下がる。配合比９：１で緩衝剤の量を高く
すると、低い基質濃度での感度は下がるが、高い基質濃
度での感度は上がる。次に、本発明の具体例について説
明する。本発明者らは、以下の配合比で第１および第２
膜７，８とオーバーコート膜９とのそれぞれの膜材を作
成し、これらの膜材を電極部５上に形成することで図１
に示した構造の酵素電極１を作成した。なお、以下の配
合比は、蒸留水１ｍｌ中の比率で各成分を示している。For example, when the compounding ratio is 1: 1 and the amount of the buffer is low, the sensitivity at a low substrate concentration increases, but the sensitivity at a high substrate concentration decreases. When the amount of the buffer is increased at the compounding ratio of 9: 1, the sensitivity at a low substrate concentration decreases, but the sensitivity at a high substrate concentration increases. Next, specific examples of the present invention will be described. The present inventors have made the first and second composition ratios below.
By forming respective film materials of the films 7 and 8 and the overcoat film 9 and forming these film materials on the electrode portion 5, the film materials shown in FIG.
An enzyme electrode 1 having the structure shown in was prepared. In addition, the following compounding ratio shows each component by the ratio in 1 ml of distilled water.
【００２６】 （第１膜７の膜材） 重合度が５００のポリビニルアルコール ………２．８ｍｇ／ｍｌ ＳＤＳ（界面活性剤） ………２．５ｍｇ／ｍｌ アルギン酸ナトリウム ………０．５ｍｇ／ｍｌ リン酸緩衝剤 ………３０ｍＭ リン酸水素２カリウム ………３．５ｍｇ／ｍｌ リン酸水素１ナトリウム ………１．２ｍｇ／ｍｌ 第２膜８の膜材は、上記第１膜７の膜材に、グルコース
オキシダーゼ（酸化還元型酵素）を５０００ｕｎｉｔｓ
／ｍｌ加えた。(Film Material of First Membrane 7) Polyvinyl Alcohol with Degree of Polymerization of 500 2.8 mg / ml SDS (Surfactant) 2.5 mg / ml Sodium Alginate 0.5 mg / ml Phosphate buffering agent 30 mM dipotassium hydrogen phosphate 3.5 mg / ml monosodium hydrogen phosphate 1.2 mg / ml The membrane material of the second membrane 8 is the same as that of the first membrane 7. Glucose oxidase (oxidation-reduction enzyme) is used as the membrane material for 5000 units.
/ Ml was added.
【００２７】 （オーバーコート膜９の膜材） アルギン酸ナトリウム（高分子電解質） ………１０ｍｇ／ｍｌ リン酸緩衝剤 ０．６Ｍ リン酸緩衝剤の配合モル比 リン酸水素２カリウム：リン酸水素１ナトリウム（リン酸１ナトリウム） ２：１ リン酸水素２カリウム ………１１６ｍｇ／ｍｌ リン酸水素１ナトリウム ……… ４０ｍｇ／ｍｌ 以上の配合比の膜材を準備して、第１作用極４ｂに第１
膜７用の膜材をディスペンサーで２μｌ塗布した後、デ
シケータ内に収容して２０分間乾燥した。次に、第２作
用極４ｃ上に第２膜８用の膜材を同量塗布し、その後同
様な条件で乾燥した。次いで、第１および第２膜７，８
上にオーバーコート膜９用の膜材を８μｌ塗布し、１時
間以上乾燥した。(Film Material of Overcoat Film 9) Sodium Alginate (Polyelectrolyte) 10 mg / ml Phosphate Buffer 0.6 M Phosphate Buffer Mixing Molar Ratio 2 potassium hydrogen phosphate: 1 hydrogen phosphate Sodium (monosodium phosphate) 2: 1 Dipotassium hydrogen phosphate …… 116 mg / ml Monosodium hydrogen phosphate ………… 40 mg / ml Prepare a membrane material with the above compounding ratio and apply it to the first working electrode 4b. First
After applying 2 μl of the film material for the film 7 with a dispenser, the film material was placed in a desiccator and dried for 20 minutes. Next, the same amount of the film material for the second film 8 was applied on the second working electrode 4c, and then dried under the same conditions. Then, the first and second films 7, 8
8 μl of a film material for the overcoat film 9 was applied on the top and dried for 1 hour or more.
【００２８】このようにして得られた酵素電極につい
て、検体液として全血を用いた時の検量線を図３に示し
ている。同図に示す結果から明らかなように、本発明の
酵素電極では、非常に直線性が良い検量線が得られるこ
とが判る。FIG. 3 shows a calibration curve of the enzyme electrode thus obtained when whole blood was used as the sample liquid. As is clear from the results shown in the figure, it is understood that the enzyme electrode of the present invention can obtain a calibration curve having very good linearity.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上、実施例および具体例で詳細に説明
したように、本発明にかかる酵素電極によれば、作用極
上に形成される第１膜に、界面活性材が含まれているの
で、検体液の拡散が界面活性材により促進され、測定開
始までの時間が短縮されるとともに、オーバーコート膜
にｐＨ緩衝剤が含まれているので、検体液中の基質と溶
存酸素とが反応して水素イオンが発生したとしても、検
体液の水素イオン濃度の変化をｐＨ緩衝剤で緩和し、高
精度の測定が可能になる。また、本発明では、ポリビニ
ルアルコールの重合度を所定の範囲（３００〜３００
０）に規定することにより、膜成分の粗密により生じる
測定誤差を低減させ、かつ、測定再現性の悪化を防止す
ることができる。 Effect of the Invention] As described above in detail in Examples and Examples, according to the enzyme electrode according to the present invention, the first film formed on the working electrode, because it contains a surfactant material The diffusion of the sample solution is promoted by the surfactant, the time until the start of measurement is shortened, and since the pH buffer is contained in the overcoat film, the substrate in the sample solution reacts with dissolved oxygen. Even if hydrogen ions are generated, the change in the hydrogen ion concentration of the sample liquid is mitigated by the pH buffer, and high-precision measurement becomes possible. Further, in the present invention,
The degree of polymerization of alcohol is within a predetermined range (300-300
It is caused by the density of the film components when it is defined in 0).
Reduces measurement error and prevents deterioration of measurement reproducibility
Can be
【図１】本発明にかかる酵素電極の一実施例を示す上面
図である。FIG. 1 is a top view showing an embodiment of an enzyme electrode according to the present invention.
【図２】図１のａＡ−Ａ断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA-A in FIG.
【図３】本発明の酵素電極で得られる検量線を示すグラ
フである。FIG. 3 is a graph showing a calibration curve obtained with the enzyme electrode of the present invention.
１ 酵素電極 ４ 電極部 ４ａ 参照極 ４ｂ 第１作用極 ４ｃ 第２作用極 ４ｄ 対極 ６ 絶縁膜 ７ 第１膜 ８ 第２膜 ９ オーバーコート膜 1 Enzyme Electrode 4 Electrode Part 4a Reference Electrode 4b First Working Electrode 4c Second Working Electrode 4d Counter Electrode 6 Insulating Film 7 First Film 8 Second Film 9 Overcoat Film
Claims (4)
対の作用極と対極とを有する電極部と、一方の前記作用
極上に形成された第１膜と、他方の前記作用極上に形成
された第２膜と、前記第１および第２膜上に形成された
オーバーコート膜とを有する過酸化水素方式の酵素電極
において、 前記第１膜は、少なくともポリビニルアルコールと界面
活性剤とを含み、前記第２膜は、少なくともポリビニル
アルコールと界面活性剤と酵素とを含み、前記オーバー
コート膜は、少なくともｐＨ調整剤を含む高分子電解質
からなり、 前記第１膜のポリビニルアルコールの重合度を３００〜
３０００の範囲内にした ことを特徴とする酵素電極。1. An electrode portion having at least a pair of working electrodes and a counter electrode formed on an insulating substrate, a first film formed on one of the working electrodes, and formed on the other working electrode. A hydrogen peroxide type enzyme electrode having a second film and an overcoat film formed on the first and second films, wherein the first film contains at least polyvinyl alcohol and a surfactant, and the second layer comprises a enzyme at least polyvinyl alcohol and a surfactant, wherein the overcoat film is made of a polymer electrolyte comprising at least pH adjustment agent, 300 to a degree of polymerization of the polyvinyl alcohol of the first layer
An enzyme electrode characterized by being set within a range of 3000 .
アクリル酸のいずれか１つから選択されることを特徴と
する請求項１記載の酵素電極。2. The enzyme electrode according to claim 1, wherein the polymer electrolyte is selected from one of alginic acid and polyacrylic acid.
のから選択されることを特徴とする請求項１記載の酵素
電極。3. The enzyme electrode according to claim 1, wherein the pH adjuster is selected from cations having a monovalent cation.
なることを特徴とする請求項１記載の酵素電極。4. The enzyme electrode according to claim 1, wherein the surfactant is an anionic surfactant.
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|---|---|---|---|
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