JPH0288960A - Electrode for enzyme sensor and enzyme sensor - Google Patents
Electrode for enzyme sensor and enzyme sensorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、酵素の特異的な触媒作用を利用して血中、尿
中などの生体化学物質濃度を電気化学的に検出すること
のできる新規酵素センサおよび当該センサ用電極に関す
るものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is capable of electrochemically detecting the concentration of biochemical substances in blood, urine, etc. by utilizing the specific catalytic action of enzymes. The present invention relates to a novel enzyme sensor and an electrode for the sensor.
成人病早期発見の要求が多くなっている現在において、
簡便にして迅速、低コストで疾病の診断ができる有力な
酵素センサ、たとえばグルコースセンサ、コレステロー
ルセンサ、尿酸センサ、乳酸センサなど酸化還元酵素と
組合わせたものに適用可能な酵素センサが待望されてい
る。Nowadays, there are increasing demands for early detection of adult diseases.
There is a long-awaited need for powerful enzyme sensors that can be used in combination with oxidoreductases, such as glucose sensors, cholesterol sensors, uric acid sensors, and lactate sensors, which are capable of diagnosing diseases easily, quickly, and at low cost. .
酵素センサとは、酵素と基質との特異的な反応による変
化（即ち、物理的変化、化学的変化、電気的変化など）
をトランスジューサにより検出することをその基本的原
理とするものである。このうち酵素反応により生成もし
くは消費された物質をトランスジューサにより電気的に
検出する酵素電極よりなる酵素センサは、臨床検査の分
野で広く使用されている。その検出の方法としては、過
酸化水素電極、酸素電極に代表されるアンペロメトリッ
クなもの、ガラス電極、ｒ Ｓ Ｆ ＥＴ （ｉｏｎ３
ｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるポテンショメトリックな
ものの２通りがある。Enzyme sensors are sensors that detect changes caused by specific reactions between enzymes and substrates (i.e., physical changes, chemical changes, electrical changes, etc.)
The basic principle is to detect this using a transducer. Among these, enzyme sensors comprising an enzyme electrode that electrically detects substances produced or consumed by an enzyme reaction using a transducer are widely used in the field of clinical testing. Detection methods include amperometric electrodes such as hydrogen peroxide electrodes and oxygen electrodes, glass electrodes, rSFET (ion3
aggressive field effect tra
There are two types of potentiometric types represented by nsistor.
一方、近年アンペロメトリックな測定法の１つにメディ
エータ（電子伝達体）を使った酵素電極よりなるセンサ
の報告がなされている。これは、前述の過酸化水素電極
、酸素電極を使った測定法に比べ以下の（１）および（
２）の点で優れているとされている。On the other hand, in recent years, a sensor comprising an enzyme electrode using a mediator (electron carrier) has been reported as one of the amperometric measurement methods. Compared to the measurement method using the hydrogen peroxide electrode and oxygen electrode described above, this method has the following advantages (1) and (
It is said to be superior in point 2).
（１）ダイナミックレンジが広い、（反応に酸素が関与
しないため高濃度において酸素欠乏が起きない、）
（２）応答が早い。(1) Wide dynamic range (no oxygen is involved in the reaction, so oxygen deficiency does not occur at high concentrations) (2) Fast response.
メディエータの原理を、基質としてグルコースを、酵素
としてグルコースオキシダーゼ（ＣＯＤ）を、メディエ
ータとしてフェロセンを用いた場合を例にとって以下に
説明する。The principle of the mediator will be explained below using an example in which glucose is used as a substrate, glucose oxidase (COD) is used as an enzyme, and ferrocene is used as a mediator.
ＣＯＤの補酵素ＦＡＤは、グルコースの存在下で、酸化
体から還元体へと変化する。The coenzyme FAD of COD changes from an oxidized form to a reduced form in the presence of glucose.
ＧＯＤ−ＦＡＤ＋ＧＩｕｃｏｓｅ →ＧＯＤ−ＦＡＤＨ
ｇ＋ＧＩｕｃｏｎｏｌａｃｔｏｎｅ （］）ここで生成
した還元体Ｃ０Ｄ−ＦＡＤＨ，は、フェロセンの酸化体
により再び元の酸化体へと戻される。GOD-FAD+GIucose →GOD-FADH
g+GIuconolactone (]) The reduced product C0D-FADH, produced here, is returned to its original oxidized form by the oxidized form of ferrocene.
００口・ＦＡＤＨｇ＋２Ｍ” → ＧＯＤ−ＦＡＤ＋
２Ｍ＋２Ｈ” （２）（式中、台はフェロセン
を、ｒはフェリジニウムイオンを示す）
この還元されたフェロセンは、それ自身の酸化電位以上
の電位を印加されることにより再び酸化体となる。00 units・FADHg+2M” → GOD-FAD+
2M+2H'' (2) (In the formula, the pedestal represents ferrocene and r represents a ferridinium ion.) This reduced ferrocene becomes an oxidant again by applying a potential higher than its own oxidation potential.
２Ｍ−２ｅ−→２Ｍ’
（３）（式中、河はフェロセンを、ｈ゛は前記と同意
義）この時の電子の量を検出することにより基質である
グルコースの濃度を求めることを原理としている。2M-2e-→2M'
(3) (In the formula, ``kawa'' represents ferrocene, and ``h'' has the same meaning as above.) The principle is to determine the concentration of glucose, which is the substrate, by detecting the amount of electrons at this time.
メディエータを溶液系の中に溶かして生体化学物質濃度
を測定することも可能であるが、実用性を考慮した場合
、電極上にメディエータを固定化した方がコストの面に
おいて有利なだけではなく測定操作法においても非常に
簡便なセンサとなり得る。Although it is possible to measure the concentration of biochemical substances by dissolving the mediator in a solution system, when considering practicality, immobilizing the mediator on the electrode is not only advantageous in terms of cost but also easier to measure. It can also be a very simple sensor in terms of operation.
〔発明が解決しようとする課題］
メディエータの固定化法としては、現在までに次のよう
な方法が報告されている。[Problems to be Solved by the Invention] As methods for immobilizing mediators, the following methods have been reported to date.
（１） バルク状の金属、酸化スズ、酸化イリジウム
などの酸化物などの電極上にメディエータ溶液を落とし
込み溶媒を除去することによって固定化する方法。(1) A method in which a mediator solution is dropped onto an electrode such as a bulk metal or an oxide such as tin oxide or iridium oxide, and the solvent is removed to immobilize it.
（２）バルク状の金属、酸化スズ、酸化イリジウムなど
の酸化物などの電極上に紫外線硬化樹脂によってメディ
エータを固定化する方法（特開昭５７６９６６７号公報
）。(2) A method in which a mediator is immobilized on an electrode such as a bulk metal or an oxide such as tin oxide or iridium oxide using an ultraviolet curing resin (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5769667).
（３）グラファイト粉末とメディエータ粉末（たとえば
、ベルリングリーン）を充分混合し円盤状にプレス成型
することにより固定化する方法（特開昭５７−１２３５
９号公報）。(3) A method in which graphite powder and mediator powder (for example, Berlin Green) are sufficiently mixed and fixed by press-molding into a disk shape (Japanese Patent Laid-Open No. 57-1235
Publication No. 9).
（４） スパッタ、蒸着などにより形成した薄膜電極
上（チタン、カーボン、白金など）にラングミュラープ
ロジェット法（ＬＢ法）によりメディエータを固定化す
る方法。(4) A method in which a mediator is immobilized on a thin film electrode (titanium, carbon, platinum, etc.) formed by sputtering, vapor deposition, etc. by the Langmuller-Prodgett method (LB method).
しかし、上記の（１）〜（３）の手法は、バルク状の金
属を電極として用いているため小型化に限界があるばか
りでなく、大量生産に向いていない。（４）の手法は小
型化は可能であるが、ＬＢ膜累積の工程において細心の
注意が必要となってくる。However, since the above methods (1) to (3) use bulk metal as an electrode, there is a limit to miniaturization and they are not suitable for mass production. Although the method (4) allows miniaturization, careful attention is required in the process of accumulating the LB film.
また、上記の（１１〜（４）の手法によって製造された
酵素センサ用電極ひいては酵素センサは、電極間のばら
つきが大きい傾向があるというｒｊＩａ点がある
従って、本発明の目的は小型化が可能で、かつ大量生産
の可能な酵素センサ用電極および酵素センサを提供する
ことである。Furthermore, the electrodes for enzyme sensors and the enzyme sensors manufactured by the methods (11 to (4) above) tend to have large variations between electrodes. Therefore, the purpose of the present invention is to enable miniaturization. An object of the present invention is to provide an electrode for an enzyme sensor and an enzyme sensor that can be mass-produced.
本発明の他の目的は電極間のばらつきが小さく、応答時
間が速く、かつダイナミックレンジの広い酵素センサを
提供することである。Another object of the present invention is to provide an enzyme sensor with small variations between electrodes, fast response time, and wide dynamic range.
本発明は、メディエータおよび導電性物質よりなる電極
部をスクリーン印刷法にて絶縁基板上に設けてなる酵素
センサ用電掻および当該酵素センサ用電極上の電極部上
に酵素を固定化してなる酵素センサに関する。The present invention relates to an electric scraper for an enzyme sensor in which an electrode part made of a mediator and a conductive substance is provided on an insulating substrate by a screen printing method, and an enzyme in which an enzyme is immobilized on the electrode part on the electrode for the enzyme sensor. Regarding sensors.
即ち、本発明はメディエータを分散した導電性ペースト
にて、スクリーン印刷法を用いて絶縁基板上に電極部を
製作することにより電極部製作と同時にメディエータの
固定化を行った酵素センサ用電極であり、また当該電極
を使用した酵素センサである。That is, the present invention is an electrode for an enzyme sensor in which the mediator is immobilized at the same time as the electrode part is manufactured by manufacturing the electrode part on an insulating substrate using a screen printing method using a conductive paste in which the mediator is dispersed. , and an enzyme sensor using the electrode.
本発明において、スクリーン印刷は自体既知の方法に準
じて行えばよく、たとえばスクイジーとしてはゴムなど
が使用され、またスクリーンとしてはシルクスクリーン
、ペンキスクリーン、ステンシルスクリーンなどの自体
既知のものを使用すれば十分である。スクリーンの網目
の大きさは、通常ｉｏｏ〜４００、好ましくは２００〜
３００メツシユ、さらに好ましくは約２５０メツシユで
ある。In the present invention, screen printing may be carried out according to a method known per se. For example, a rubber or the like may be used as the squeegee, and a known method such as a silk screen, a paint screen, or a stencil screen may be used as the screen. It is enough. The mesh size of the screen is usually ioo~400, preferably 200~
300 meshes, more preferably about 250 meshes.
スクリーン印刷に使用されるメディエータを分散した導
電性ペーストは、メディエータが分散された導電性のも
のでスクリーン印刷が可能なものであれば特に制限はな
く、その２５℃における粘度は、通常５０〜２０００ボ
イズ、好ましくは１００〜１０００ボイズである。The conductive paste containing a mediator dispersed therein used for screen printing is not particularly limited as long as it is conductive with a dispersed mediator and can be screen printed, and its viscosity at 25°C is usually 50 to 2000. The number of voids is preferably 100 to 1000 voids.
当８亥ペーストは、通常メディエータ、バインダ用樹脂
、導電性物質、溶媒よりなるペースト組成物である。The paste is usually a paste composition consisting of a mediator, a binder resin, a conductive substance, and a solvent.
バインダー用樹脂はメディエータおよび導電性物質を固
定化するために配合されるものであり、次の条件を満た
すものが好ましい。The binder resin is blended to fix the mediator and the conductive substance, and preferably satisfies the following conditions.
（１） メディエータおよび導電性物質を固定化しう
ること。(1) A mediator and a conductive substance can be immobilized.
（２）溶媒の存在下または不存在下にスクリーン印刷可
能な粘度を提供しうるちのであること。(2) be of a material that provides a screen printable viscosity in the presence or absence of a solvent;
好ましいバインダー用樹脂としては、アクリル樹脂、ポ
リビニルブチラール樹脂、酢酸ビニル共重合体樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリウレ
タン樹脂、石油系樹脂、合成ゴム、ポリオレフィン樹脂
、セルロース樹脂等の熱可塑性樹脂類、フェノール樹脂
、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂等のイ
オン重合性樹脂類、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ
アクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂等のラジ
カル重合性樹脂類等があげられ、これらは単独または２
種以上併用して使用される。また、必要に応じて、溶剤
、熱硬化促進剤、架橋剤、光開始剤、重合禁止剤、カッ
プリング剤、消泡剤、分散剤等を添加してもよい。Preferred binder resins include acrylic resin, polyvinyl butyral resin, vinyl acetate copolymer resin, polyamide resin, polyester resin, polysulfone resin,
Thermoplastic resins such as polycarbonate resin, polyacetal resin, polyurethane resin, petroleum resin, synthetic rubber, polyolefin resin, cellulose resin, ion polymerizable resins such as phenol resin, melamine resin, alkyd resin, epoxy resin, unsaturated polyester Examples include radically polymerizable resins such as resin, epoxy acrylate resin, and urethane acrylate resin, which may be used singly or in combination.
Used in combination with more than one species. Further, if necessary, a solvent, a thermosetting accelerator, a crosslinking agent, a photoinitiator, a polymerization inhibitor, a coupling agent, an antifoaming agent, a dispersing agent, etc. may be added.
メディエータは、酸化還元酵素の電子伝達体として機能
するレドックス化合物であれば特に制限はなく、具体的
にはフエロモン、フェロセン誘導体（たとえば、１．１
°ジメチルフエロセン、フェロセンカルボン酸）、ベン
ゾキノン、メチレンブルー、２．６−ジクロロインドフ
ェノール、金属シアン化錯体（たとえば、フェロシアン
化カリウム、ルテニウムパープルなどが例示される。The mediator is not particularly limited as long as it is a redox compound that functions as an electron carrier for oxidoreductases, and specifically, pheromone, ferrocene derivative (for example, 1.1
Examples include dimethylferrocene, ferrocenecarboxylic acid), benzoquinone, methylene blue, 2,6-dichloroindophenol, metal cyanide complexes (for example, potassium ferrocyanide, ruthenium purple, etc.).
また、電極部に導電性をもたせるために導電性物質が配
合される。導電性物質は粉末状（特に、平均粒子径０．
１〜１００μｍのもの）であることが好ましく、具体的
化合物としては、カーボン類、特にグラファイト、カー
ボンブラック、これらの混合物が好適なものとして例示
される。Further, a conductive substance is mixed in order to impart conductivity to the electrode portion. The conductive substance is in powder form (especially with an average particle size of 0.
1 to 100 μm), and specific examples of suitable compounds include carbons, particularly graphite, carbon black, and mixtures thereof.
カーボンブラックとグラファイトとの配合割合は、カー
ボンブラック１重量部に対してグラファイト１〜８重量
部、好ましくは２〜６重量部、さらに好ましくは４重量
部程度である。The blending ratio of carbon black and graphite is 1 to 8 parts by weight, preferably 2 to 6 parts by weight, and more preferably about 4 parts by weight to 1 part by weight of carbon black.
バインダー用樹脂は、当該導電性ペースト中の固形分重
量の全重量に対して、通常４０〜８０重量％、好ましく
は４０〜７０重量％、さらに好ましくは４０〜６０重量
％含有されていることが好適である。The binder resin is usually contained in an amount of 40 to 80% by weight, preferably 40 to 70% by weight, and more preferably 40 to 60% by weight, based on the total solid weight in the conductive paste. suitable.
溶媒の配合量は、バインダー用樹脂１重■部に対して、
通常０．５〜４重量部、好ましくは１〜３重量部である
。たとえばボエステル樹脂であるバイロン（ＲＶ１０３
、東洋紡社製）の場合、バイロン１重景部に対してブチ
ルセロソルブアセテート２重量部程度が配合される。The blending amount of the solvent is based on 1 part by weight of the binder resin.
It is usually 0.5 to 4 parts by weight, preferably 1 to 3 parts by weight. For example, the Boester resin Vylon (RV103
(manufactured by Toyobo Co., Ltd.), approximately 2 parts by weight of butyl cellosolve acetate is blended with 1 part of Byron.
導電性物質は、当該導電性ペースト中の固形分重量の、
全重量に対して２０重量％以上、好ましくは３０重ロン
以上、さらに好ましくは３０〜４０重量％含有されてい
ることが好適である。The conductive substance has a weight of solid content in the conductive paste.
The content is preferably 20% by weight or more, preferably 30% by weight or more, and more preferably 30 to 40% by weight based on the total weight.
メディエータの配合量は多いほど好ましいが、導電性と
の関係から導電性物質１重量部に対してメディエータは
０．５〜５重量部、好ましくは１〜４重量部、さらに好
ましくは約２重量部程度である。なお、メディエータの
配合量を多くしたい場合には、絶縁基板上に下地電極部
を形成し、その上にペースト組成物をスクリーン印刷す
ることによりメディエータ分１ｔＨｉを上げることが可
能である。The larger the amount of mediator is, the more preferable it is, but from the standpoint of conductivity, the amount of mediator is 0.5 to 5 parts by weight, preferably 1 to 4 parts by weight, and more preferably about 2 parts by weight per 1 part by weight of the conductive substance. That's about it. In addition, when it is desired to increase the blending amount of the mediator, it is possible to increase the amount of mediator 1tHi by forming a base electrode portion on an insulating substrate and screen-printing the paste composition thereon.
下地電極部は、通常銀、カーボンなどの導電性物質より
なるものであり、好ましくは導電性ペースト（銀ペース
ト、カーボンペーストなど）を、スクリーン印刷するこ
とにより形成される。スクリーン印刷は本発明における
メディエータおよび導電性物質よりなる電極部の形成時
と同様にして行われる。The base electrode portion is usually made of a conductive substance such as silver or carbon, and is preferably formed by screen printing a conductive paste (silver paste, carbon paste, etc.). Screen printing is performed in the same manner as in the formation of the mediator and the electrode portion made of the conductive material in the present invention.
本発明においてメディエータおよび導電性物質よりなる
電極部は絶縁基板上に設けられる。絶縁基板としては、
たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ） 、Ｓ
ｉｏｇ 、アルミナ、エポキシ樹脂、アクリル樹脂な
どよりなるものが例示される。In the present invention, a mediator and an electrode portion made of a conductive substance are provided on an insulating substrate. As an insulating substrate,
For example, polyethylene terephthalate (PET), S
Examples include those made of iog, alumina, epoxy resin, and acrylic resin.
絶縁基板上に設けられる当該電極部は、通常作用極と対
極との２極であり、本発明における酵素センサ用電極は
当該２極の電極部でも十分である。The electrode section provided on the insulating substrate usually has two poles, a working electrode and a counter electrode, and the two electrode sections are sufficient for the enzyme sensor electrode in the present invention.
ところで、酸化還元電流がカソードへ流れ込むと電極界
面電位が変化するが、本発明の酵素センサは一般的に小
型であり、出力電流が小さいため、この電位の変化が精
度に大きな要因を与える。従って、第３極目として、ア
ノードに電位を与えるための基準となるべき基準（参照
）電極、たとえばＡｇ／ＡｇＣ１電極部を下地電極を介
し、または介さずに絶縁基板上に貼り付けたり、スクリ
ーン印刷法などにより形成することが好ましい。Incidentally, when a redox current flows into the cathode, the electrode interface potential changes, but since the enzyme sensor of the present invention is generally small and the output current is small, this change in potential is a major factor in accuracy. Therefore, as the third pole, a standard (reference) electrode that serves as a standard for applying a potential to the anode, such as an Ag/AgC1 electrode part, is pasted on an insulating substrate with or without a base electrode, or by screen printing. It is preferable to form by a method or the like.
また、本発明の酵素センサ用電極には、アノード面積を
一定にすることによりバッチ間のバラツキを小さくし、
キャリプレニ−ジョンなしで測定可能とする目的で前記
電極部上にオーバーコートを施すことが好ましい、オー
バーコートは絶縁被覆可能な樹脂を、たとえばスクリー
ン印刷法などによって印刷することによって形成される
。In addition, the enzyme sensor electrode of the present invention has a constant anode area to reduce variation between batches.
It is preferable to apply an overcoat on the electrode part in order to enable measurement without caliperening. The overcoat is formed by printing a resin capable of insulating coating, for example, by a screen printing method.
本発明の酵素センサ用電極について、リン酸緩衝液中に
おいて電位走査を行ったところ、メディエータの酸化還
元電流が観察された。When potential scanning was performed on the enzyme sensor electrode of the present invention in a phosphate buffer, a redox current of the mediator was observed.
さらに、上記の本発明の酵素センサ用電極の電極部上に
酵素を固定化することによって酵素センサを作成するこ
とができる。Furthermore, an enzyme sensor can be created by immobilizing an enzyme on the electrode portion of the enzyme sensor electrode of the present invention.
固定化される酵素は、酸化還元酵素であれば特に制限は
なく、たとえはグルコースオキシダーゼ（ＣＯＤ）、キ
サンチンオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、
ピルベートオキシダーゼ、オキサレートオキシダーゼ、
ラクテートオキシダーゼ、Ｄ−アミノ酸オキシダーゼ、
マンニラトールデヒドロゲナーゼ、シトクロムｂ２、ト
リメチルアミンデヒドロゲナーゼなどが例示される。The enzyme to be immobilized is not particularly limited as long as it is an oxidoreductase; examples include glucose oxidase (COD), xanthine oxidase, cholesterol oxidase,
pyruvate oxidase, oxalate oxidase,
Lactate oxidase, D-amino acid oxidase,
Examples include mannillatole dehydrogenase, cytochrome b2, and trimethylamine dehydrogenase.
酵素の固定化は自体既知の手段にて行えばよいが、本発
明の酵素センサの作成に当たってはスピンコーティング
、フォトリソグラフなどの手法を介して行うことが好ま
しい。Enzyme immobilization may be carried out by means known per se, but in producing the enzyme sensor of the present invention, it is preferable to use techniques such as spin coating and photolithography.
より具体的には次のようにして酵素の固定化を行うこと
が好ましい。More specifically, it is preferable to immobilize the enzyme as follows.
まず、酵素および感光性樹脂よりなる組成物を、作用極
である電極部上にコーティングする。その際、スピンコ
ーティングを行うことが好ましい。First, a composition consisting of an enzyme and a photosensitive resin is coated onto an electrode portion, which is a working electrode. At that time, it is preferable to perform spin coating.
ここで感光性樹脂としては、好ましくは感光性ポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）が例示される。Here, as the photosensitive resin, preferably photosensitive polyvinyl alcohol (PVA) is exemplified.
コーテイング後、必要に応じてコーティング層を乾燥（
好ましくは、風乾）後、フォトリングラフの手法によっ
てパターニングを行うことによって任意の形状の酵素、
樹脂よりなる層を固定化することができる。After coating, dry the coating layer (
Preferably, after air drying), the enzyme can be formed into any shape by patterning using the photoringraph method.
A layer made of resin can be fixed.
即ち、酵素および感光性樹脂よりなる組成物にて酵素セ
ンサ用電極の電極部形成側の全面に、スピンコーティン
グによって、酵素および感光性樹脂よりなる層を形成さ
せた後、マスクパターンを通して光照射を行い、溶媒（
たとえば、感光性ＰＤＡの場合は純水、もしくはリン酸
緩衝液など）を使用して露光硬化していない部分を溶か
して除去することによってパターニングが行われる。That is, a layer made of an enzyme and a photosensitive resin is formed by spin coating on the entire surface of the electrode part formation side of the enzyme sensor electrode using a composition made of an enzyme and a photosensitive resin, and then light is irradiated through a mask pattern. and solvent (
For example, in the case of photosensitive PDA, patterning is performed by using pure water, phosphate buffer, etc.) to dissolve and remove the portions that have not been exposed and hardened.
本発明の酵素センサは、通常法の様にして使用される。The enzyme sensor of the present invention is used in a conventional manner.
即ちサンプルをセンサー・センシング部に滴下し、電圧
印加後一定時間（たとえば、２０秒）の出力電流値を検
出することにより、サンプル濃度を求めることにより行
われる。That is, the sample concentration is determined by dropping the sample onto the sensor/sensing section and detecting the output current value for a certain period of time (for example, 20 seconds) after voltage application.
以下、本発明を実施例・実験例により説明する。 The present invention will be explained below with reference to Examples and Experimental Examples.
実施例１ 表１の組成比によりペースト組成物を製作する。Example 1 A paste composition is manufactured according to the composition ratio shown in Table 1.
スクリーンとして、２５０メツシユのポリエステルのス
クリーンを使用するスクリーン印刷法により、ペースト
組成物にて絶縁基板であるＰＥＴフィルム上に２極より
なる電極部を形成し、さらにアクリレート変性ブタジェ
ン、アクリレートモノマ、光開始剤、添加剤よりなる紫
外線硬化型のペースト組成物を使用し、上記と同じスク
リーンを使用するスクリーン印刷法によりオーバーコー
トを設け、酵素センサ用電極を作成する。当該酵素セン
サ用電極は第１図に斜視図でもって示す構造を有するも
のである。第１図において１は絶縁基板、２はメディエ
ータおよび導電性物質よりなる電極部（作用極）、２”
はメディエータおよび導電性物質よりなる電極部（対極
）、３はオーバーコートである。By a screen printing method using a 250-mesh polyester screen as a screen, an electrode part consisting of two poles was formed on a PET film, which is an insulating substrate, using a paste composition. Using an ultraviolet curable paste composition comprising agents and additives, an overcoat is provided by a screen printing method using the same screen as above, and an electrode for an enzyme sensor is created. The enzyme sensor electrode has a structure shown in a perspective view in FIG. In Fig. 1, 1 is an insulating substrate, 2 is an electrode part (working electrode) made of a mediator and a conductive substance, 2''
3 is an electrode part (counter electrode) made of a mediator and a conductive substance, and 3 is an overcoat.
Ｃ以下、余白）
表１
＊ＲＶＩＯ３：ポリエステル樹脂（東洋紡製バイロン、
Ｔｇ＝４７°Ｃ）
ＢＣＡニブチルセロソルブアセテート
バインダーの硬化後ＣＯＤを感光性ポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）水溶液に分散した溶液を電極部（作用極に
相当する電極部）上にスピンコーティングし、風乾後、
フォトリソ技法によりパターニングを行って酵素センサ
を作成した。上記溶液のパラメータは、表２の通りであ
る。Below C, blank space) Table 1 *RVIO3: Polyester resin (Toyobo Vylon,
Tg = 47°C) After curing of the BCA nibbutyl cellosolve acetate binder, a solution in which COD was dispersed in a photosensitive polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution was spin coated onto the electrode part (electrode part corresponding to the working electrode), and after air drying,
An enzyme sensor was created by patterning using photolithography. The parameters of the above solution are as shown in Table 2.
表２
このようにして製作された本発明のグルコースセンサと
従来品、即ちペーパー法（ペーパー上に酵素及び色素を
固定化し、酵素反応により生成した物質による色素の色
の変化を検出する原理）によるグルコースセンサとの特
性を対比した結果は次の通りである。Table 2 The glucose sensor of the present invention manufactured in this manner and the conventional product, that is, the paper method (the principle of immobilizing enzymes and dyes on paper and detecting the change in color of the dye due to the substance produced by the enzyme reaction) The results of comparing the characteristics with a glucose sensor are as follows.
（１）応答時間；
実施例１の酵素センサ・・１分以内
従来の酵素センサ・・２分
測定方法・・センサーにサンプルを滴下。１分後にサン
プルふき取り、２分
後の色の変化を目視、あるいは
比色計により検出する。(1) Response time: Enzyme sensor of Example 1: Within 1 minute Conventional enzyme sensor: 2 minutes Measurement method: Sample is dropped onto the sensor. Wipe off the sample after 1 minute, and detect the color change after 2 minutes visually or with a colorimeter.
（２）ダイナミックレンジ：
実施例１の酵素センサ・・０〜８００ ｍ ｇ ／ ｄ
１従来の酵素センサ・・０〜６００ ｍ ｇ ／ ｄ
１測定方法・・上記（１）と同じ。(2) Dynamic range: Enzyme sensor of Example 1...0 to 800 mg/d
1 Conventional enzyme sensor...0-600 mg/d
1 Measurement method: Same as (1) above.
（３）バッチ間バラツキ：
実施例１の酵素センサ・・Ｃｖ％＝３％以内従来の酵素
センサ・・Ｃ■％＝５％
測定方法・・上記（１）と同じ。(3) Variations between batches: Enzyme sensor of Example 1: Cv%=3% or less Conventional enzyme sensor: Cv%=5% Measurement method: Same as above (1).
実施例２
実施例１と同様の方法により２極よりなる電極部を形成
する。その後、表３の組成をもったＡｇ／Ａｇ０１ペー
ストをスクリーン印刷する。Example 2 An electrode portion consisting of two poles is formed by the same method as in Example 1. Thereafter, an Ag/Ag01 paste having the composition shown in Table 3 is screen printed.
かくして製作された酵素センサ用電極は第２図に斜視図
でもって示す構造を有するものである。The enzyme sensor electrode thus manufactured has a structure shown in a perspective view in FIG. 2.
第２図においてｌは絶縁基板、２はメディエータおよび
導電性物質よりなる電極部（作用極）、２゛はメディエ
ータおよび導電性物質よりなる電極部（対極）、１２は
Ａｇ／ＡｇＣｊ！電極部、３はオーバーコートである。In FIG. 2, l is an insulating substrate, 2 is an electrode part (working electrode) made of a mediator and a conductive substance, 2' is an electrode part (counter electrode) made of a mediator and a conductive substance, and 12 is Ag/AgCj! The electrode portion 3 is an overcoat.
表３
＊ＲＶ１０３：ポリエステル樹脂（東洋紡製バイロン）
ＢＣＡニブチルセルソルブアセテート
実施例３
表４の組成のカーボンペーストを実施例１と同様な方法
にてＰＥＴフィルム上にスクリーン印刷することにより
下地電極部を製作する。その下地電極のうちの１つの電
極部の一部に表５の組成物をスクリーン印刷することに
よって作用極とする。Table 3 *RV103: Polyester resin (Vylon manufactured by Toyobo) BCA Nibutyl Cellsolve Acetate Example 3 A base electrode part was prepared by screen printing a carbon paste having the composition shown in Table 4 on a PET film in the same manner as in Example 1. Manufacture. A working electrode is obtained by screen printing the composition shown in Table 5 on a part of the electrode part of one of the base electrodes.
もう一方の電極は、対極とする。さらに実施例２と同様
の方法によりＡｇ／ＡｇＣ１電極部をスクリーン印刷法
により形成する。酵素ＣＯＤを、実施例１と同様の方法
により作用極に相当する電極部上に固定化して酵素セン
サを作成する。当該酵素センサは第３図に斜視図および
第４図に断面図をもって示す構造を有するものである。The other electrode serves as a counter electrode. Further, in the same manner as in Example 2, an Ag/AgC1 electrode portion is formed by screen printing. Enzyme COD is immobilized on the electrode part corresponding to the working electrode by the same method as in Example 1 to create an enzyme sensor. The enzyme sensor has a structure shown in a perspective view in FIG. 3 and in a sectional view in FIG. 4.
第３図および第４図において１は絶縁基板、４はカーボ
ンペーストよりなる下地電極部（作用極）、４゛はカー
ボンペーストよりなる下地電極部（対極）、１２はＡｇ
／Ａｇ（ｌ電極部、３はオーバーコート、２はメディエ
ータおよび導電性物質よりなる層、５は酵素、樹脂より
なる層を示す。In FIGS. 3 and 4, 1 is an insulating substrate, 4 is a base electrode part (working electrode) made of carbon paste, 4 is a base electrode part (counter electrode) made of carbon paste, and 12 is an Ag
/Ag (l electrode part, 3 is an overcoat, 2 is a layer made of a mediator and a conductive substance, 5 is a layer made of an enzyme and a resin.
（以下、余白）
表４
表５
（以下、
余白）
＊ＲＶ６３０ ：ポリエステル樹脂（東洋紡製バイロン
、Ｔｇ＝７°Ｃ
当該酵素センサの特性は、実施例１の酵素センサと比較
し、感度の面で優れていた。これは、下地電極を設ける
ことにより電極抵抗が小さくなりＩＲドロップが、小さ
くなったためであると考えられる。この事により、電極
間ばらつきも小さくなる可能性がある。(Hereinafter, the margins) Table 4 Table 5 (Hereinafter, the margins) *RV630: Polyester resin (Vylon manufactured by Toyobo, Tg = 7°C) Compared to the enzyme sensor of Example 1, the characteristics of the enzyme sensor are in terms of sensitivity. This is considered to be because the provision of the base electrode lowers the electrode resistance and reduces the IR drop.This may also reduce the variation between the electrodes.
本発明の酵素センサ用電極はその製作法としてスクリー
ン製作法を使用しているため、天険生産が可能であるば
かりでなく製作した電極間のばらつきも小さい、これは
、電極部製作とメゾイエ・−夕固定化の工程を同一工程
としたことによるものと考えられる。Since the enzyme sensor electrode of the present invention uses the screen manufacturing method as its manufacturing method, not only natural production is possible but also the variation between manufactured electrodes is small. - This is thought to be due to the fact that the fixation process was the same process.
また、本発明の酵素センサは応答性が速く、ダイナミッ
クレンジが広い。Furthermore, the enzyme sensor of the present invention has a fast response and a wide dynamic range.
なお、本発明の酵素センサは酵素の固定化法として感光
性樹脂による包括固定法を用いた場合、フォトリソ技法
と組合わせることにより必要な部分にのみ酵素の固定化
が可能となり、２種類以上の酵素が容易に固定化され、
従って摺合化酵素センサの製作も可能となる。In addition, when the enzyme sensor of the present invention uses a blanket immobilization method using a photosensitive resin as the enzyme immobilization method, by combining it with the photolithography technique, it becomes possible to immobilize the enzyme only in the necessary areas, and it is possible to immobilize two or more types of enzymes. Enzymes are easily immobilized,
Therefore, it is also possible to manufacture a sliding enzyme sensor.
第１図および第２図は本発明の酵素センサ用電極の一実
施例の斜視図であり、第３図は本発明の酵素センサの一
実施例の斜視図であり、第４図は第３図の酵素センサの
のｘ−ｘ’における断面部である。
１・・絶縁基板
２・・メディエータおよび導電性物質よりなる電極部（
作用４ｉ）
２°・・メディエータおよび導電性物質よりなる電極部
（対極）
１２・・Ａｇ／ＡｇＣ１電極部
３・・オーバーコート
４・・下地電極部
５・・酵素よりなる層
第３図
第４図1 and 2 are perspective views of an embodiment of the enzyme sensor electrode of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of an embodiment of the enzyme sensor of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of an embodiment of the enzyme sensor electrode of the present invention. It is a cross section of the enzyme sensor in the figure taken along line xx'. 1. Insulating substrate 2. Electrode part (made of mediator and conductive material)
Action 4i) 2°... Electrode part (counter electrode) made of mediator and conductive substance 12... Ag/AgC1 electrode part 3... Overcoat 4... Base electrode part 5... Layer made of enzyme Fig. 3 Fig. 4 figure
Claims (2)
スクリーン印刷法にて絶縁基板上に設けてなる酵素セン
サ用電極。(1) An electrode for an enzyme sensor, in which an electrode part made of a mediator and a conductive substance is provided on an insulating substrate by screen printing.
に酵素を固定化してなることを特徴とする酵素センサ。(2) An enzyme sensor characterized in that an enzyme is immobilized on the electrode portion of the enzyme sensor electrode according to claim (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63241491A JPH0288960A (en) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Electrode for enzyme sensor and enzyme sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63241491A JPH0288960A (en) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Electrode for enzyme sensor and enzyme sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0288960A true JPH0288960A (en) | 1990-03-29 |
Family
ID=17075113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63241491A Pending JPH0288960A (en) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Electrode for enzyme sensor and enzyme sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0288960A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5262035A (en) * | 1989-08-02 | 1993-11-16 | E. Heller And Company | Enzyme electrodes |
| US5264105A (en) * | 1989-08-02 | 1993-11-23 | Gregg Brian A | Enzyme electrodes |
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| US5320725A (en) * | 1989-08-02 | 1994-06-14 | E. Heller & Company | Electrode and method for the detection of hydrogen peroxide |
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| JPWO2009041554A1 (en) * | 2007-09-28 | 2011-01-27 | 日立化成工業株式会社 | Sensor, sensor system, portable sensor system, metal ion analysis method, mounting substrate, plating-inhibiting chemical species analysis method, generated compound analysis method, and monovalent copper chemical species analysis method |
-
1988
- 1988-09-27 JP JP63241491A patent/JPH0288960A/en active Pending
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