JPH0340824B2 - - Google Patents
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- JPH0340824B2 JPH0340824B2 JP58248721A JP24872183A JPH0340824B2 JP H0340824 B2 JPH0340824 B2 JP H0340824B2 JP 58248721 A JP58248721 A JP 58248721A JP 24872183 A JP24872183 A JP 24872183A JP H0340824 B2 JPH0340824 B2 JP H0340824B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
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- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、フロー式の濃度測定装置に関す
る。
る。
酵素、微生物等の生理活性物質を用いたバイオ
センサは、基質特異性、反応特異性等に優れてい
るため、試料の前処理が不要であるといつた数々
の利点を持つ。
センサは、基質特異性、反応特異性等に優れてい
るため、試料の前処理が不要であるといつた数々
の利点を持つ。
このバイオセンサを支える技術の一つとして、
酵素等を固定化する技術が挙げられる。酵素等の
生理活性物質は、一般に、生体から分離してしま
うと不安定であつて、すぐにその生理活性を失つ
てしまうという欠点を持つ。また、水に可溶であ
るため、一度使用すると回収不可能で、繰り返し
使用することができないという欠点も持つ。この
ような生理活性物質の欠点を取り除いたのが前記
固定化技術である。固定化技術を用いて、酵素、
微生物等を水不溶性の担体に結合させたり、高分
子化合物に包括したりすること等により、水不溶
性の生理活性物質を得ることが可能となり、連続
的に使用することあるいは繰り返し使用すること
が可能にもなる。
酵素等を固定化する技術が挙げられる。酵素等の
生理活性物質は、一般に、生体から分離してしま
うと不安定であつて、すぐにその生理活性を失つ
てしまうという欠点を持つ。また、水に可溶であ
るため、一度使用すると回収不可能で、繰り返し
使用することができないという欠点も持つ。この
ような生理活性物質の欠点を取り除いたのが前記
固定化技術である。固定化技術を用いて、酵素、
微生物等を水不溶性の担体に結合させたり、高分
子化合物に包括したりすること等により、水不溶
性の生理活性物質を得ることが可能となり、連続
的に使用することあるいは繰り返し使用すること
が可能にもなる。
バイオセンサは、固定化技術により生理活性物
質を水不溶性にし、この系に何らかの電気化学デ
バイスを組み合わせることによりつくられる。バ
イオセンサを用いれば、溶液の前処理なしで溶液
中の特定物質の濃度を測定することが可能にな
る。また、バイオセンサの生理活性物質を液体の
流路内に配置するようにしたフロー式の濃度測定
装置を用いることで多数の試料を迅速に計測する
ことも可能となる。
質を水不溶性にし、この系に何らかの電気化学デ
バイスを組み合わせることによりつくられる。バ
イオセンサを用いれば、溶液の前処理なしで溶液
中の特定物質の濃度を測定することが可能にな
る。また、バイオセンサの生理活性物質を液体の
流路内に配置するようにしたフロー式の濃度測定
装置を用いることで多数の試料を迅速に計測する
ことも可能となる。
バイオセンサを用いたフロー式の濃度測定装置
は、普通、溶媒が流れる通路、生理活性物質が固
定された作用極およびその対極をそれぞれ備え、
作用極と対極とが通路内部を通る溶媒に接触する
よう通路に配置されている。ここで、作用極は、
普通、被測定物質あるいは被測定物質に由来する
物質と電極反応を行う電極である。この装置を用
いて濃度の測定を行なうときは、普通、つぎのよ
うにする。まず、通路に緩衝液等の溶媒を通して
おき、つぎに、作用極および対極の手前で通路に
試料を注入する。試料を含む溶媒が作用極と対極
を通過したときに、作用極と対極の間で生じる電
気的出力の変化を測定する。電気的出力の変化
は、作用極を通る被測定物質の濃度に対応したも
のとなるので、あらかじめ検量線を作成しておけ
ば、試料中の被測定物質の濃度を知ることができ
る。
は、普通、溶媒が流れる通路、生理活性物質が固
定された作用極およびその対極をそれぞれ備え、
作用極と対極とが通路内部を通る溶媒に接触する
よう通路に配置されている。ここで、作用極は、
普通、被測定物質あるいは被測定物質に由来する
物質と電極反応を行う電極である。この装置を用
いて濃度の測定を行なうときは、普通、つぎのよ
うにする。まず、通路に緩衝液等の溶媒を通して
おき、つぎに、作用極および対極の手前で通路に
試料を注入する。試料を含む溶媒が作用極と対極
を通過したときに、作用極と対極の間で生じる電
気的出力の変化を測定する。電気的出力の変化
は、作用極を通る被測定物質の濃度に対応したも
のとなるので、あらかじめ検量線を作成しておけ
ば、試料中の被測定物質の濃度を知ることができ
る。
しかしながら、この濃度測定装置では、試料中
の被測定物質の濃度が高い場合、そのままでは、
電気的出力の変化が大きくなるために、測定が不
可能になることがあるという問題があつた。すな
わち、通路内を流れる溶媒に試料を注入したと
き、試料は溶媒により希釈されるが、普通は、通
路の太さは一定であるので、試料を含む溶媒は注
入したときの希釈率とほぼ同じ希釈率で作用極お
よび対極に達する。したがつて、注入したときの
溶媒中の被測定物質の濃度が高い場合は、溶媒が
作用極および対極に達してもやはり被測定物質濃
度が高いままであるので、電気的出力の変化が大
きくなつて、測定が不可能になることがあるので
ある。
の被測定物質の濃度が高い場合、そのままでは、
電気的出力の変化が大きくなるために、測定が不
可能になることがあるという問題があつた。すな
わち、通路内を流れる溶媒に試料を注入したと
き、試料は溶媒により希釈されるが、普通は、通
路の太さは一定であるので、試料を含む溶媒は注
入したときの希釈率とほぼ同じ希釈率で作用極お
よび対極に達する。したがつて、注入したときの
溶媒中の被測定物質の濃度が高い場合は、溶媒が
作用極および対極に達してもやはり被測定物質濃
度が高いままであるので、電気的出力の変化が大
きくなつて、測定が不可能になることがあるので
ある。
そのため、従来は、測定が不可能となる恐れが
ある場合、注入する前にあらかじめ試料を何倍か
に希釈するようにしていた。しかしながら、この
ようにすると、希釈のための時間が必要になり、
フロー式の濃度測定装置の有する長所、すなわ
ち、多くの試料を短時間で測定することができる
という長所が損なわれてしまうという問題があら
たに生じる。
ある場合、注入する前にあらかじめ試料を何倍か
に希釈するようにしていた。しかしながら、この
ようにすると、希釈のための時間が必要になり、
フロー式の濃度測定装置の有する長所、すなわ
ち、多くの試料を短時間で測定することができる
という長所が損なわれてしまうという問題があら
たに生じる。
この発明は、このような事情に鑑みなされたも
ので、被測定物質の濃度が高い試料であつても、
あらかじめ試料を希釈することなく測定を行うこ
とができるフロー式の濃度測定装置を提供するこ
とを目的としている。
ので、被測定物質の濃度が高い試料であつても、
あらかじめ試料を希釈することなく測定を行うこ
とができるフロー式の濃度測定装置を提供するこ
とを目的としている。
前記のような目的を達成するため、この発明
は、溶媒が流れる通路、作用極および対極をそれ
ぞれ備え、作用極と対極とが溶媒に接触するよう
に通路に配置されており、作用極と対極間で発生
する電気量の変化により溶媒中の被測定物質の濃
度の測定が行われる濃度測定装置であつて、通路
における作用極配置部分および／または対極配置
部分の太さが可変になつていることを特徴とする
濃度測定装置をその要旨としている。
は、溶媒が流れる通路、作用極および対極をそれ
ぞれ備え、作用極と対極とが溶媒に接触するよう
に通路に配置されており、作用極と対極間で発生
する電気量の変化により溶媒中の被測定物質の濃
度の測定が行われる濃度測定装置であつて、通路
における作用極配置部分および／または対極配置
部分の太さが可変になつていることを特徴とする
濃度測定装置をその要旨としている。
以下にこの発明を詳しく説明する。
第１図および第２図はこの発明にかかる濃度測
定装置の１実施例をあらわす。図にみるように、
この測定装置は、溶媒１が入れられる溶媒溜め
２、溶媒の通路となる管３，４、フローセル５お
よび電気的出力測定手段６をそれぞれ備えてい
る。管２は、後端が溶媒溜め１に臨み、中間部に
ポンプ７および試料の注入口８が設けられてい
る。フローセル５は、内部に溶媒１が通る通路５
ａが設けられており、通路５ａ内には、生理活性
物質が固定された作用極９と対極１０が配置され
ている。作用極９と対極１０は電気的出力測定手
段６に接続されている。通路５ａの作用極９が配
置されている部分では、下側の壁部分が可動にな
つており、この可動壁（断面積可変装置）５ｂを
下げることにより、通路５ａの太さを太くする、
すなわち、断面積を大きくすることができるよう
になつている。通路５ａの入口５ｃには管３の先
端が接続され、出口５ｄには管４の後端が接続さ
れている。
定装置の１実施例をあらわす。図にみるように、
この測定装置は、溶媒１が入れられる溶媒溜め
２、溶媒の通路となる管３，４、フローセル５お
よび電気的出力測定手段６をそれぞれ備えてい
る。管２は、後端が溶媒溜め１に臨み、中間部に
ポンプ７および試料の注入口８が設けられてい
る。フローセル５は、内部に溶媒１が通る通路５
ａが設けられており、通路５ａ内には、生理活性
物質が固定された作用極９と対極１０が配置され
ている。作用極９と対極１０は電気的出力測定手
段６に接続されている。通路５ａの作用極９が配
置されている部分では、下側の壁部分が可動にな
つており、この可動壁（断面積可変装置）５ｂを
下げることにより、通路５ａの太さを太くする、
すなわち、断面積を大きくすることができるよう
になつている。通路５ａの入口５ｃには管３の先
端が接続され、出口５ｄには管４の後端が接続さ
れている。
この濃度測定装置を用い、たとえば、つぎのよ
うにして測定を行う。まず、パイプ７により溶媒
溜め２中の溶媒１を管３、フローセル５の通路５
ａ、管４に一定の速度で流す。そして、電気的出
力測定手段としてポテンシヨスタツトを使用し、
作用極９と対極１０間に一定の電圧を印加する。
試料中の被測定物質の濃度が高い場合は、可動壁
５ｂを下げて通路５ａの作用極９が配置された部
分の太さを太く調整しておく。つぎに、試料を注
入口８から注入する。試料は注入時に溶媒１によ
り一旦希釈されるが、作用極９が配置された通路
５ａ部分での太さを太くしておくと、ここで、さ
らに希釈される。このあと、作用極９と対極１０
間に流れる電流の変化を測定する。電流値の変化
は、試料中の被測定物質の濃度に対応したものに
なる。
うにして測定を行う。まず、パイプ７により溶媒
溜め２中の溶媒１を管３、フローセル５の通路５
ａ、管４に一定の速度で流す。そして、電気的出
力測定手段としてポテンシヨスタツトを使用し、
作用極９と対極１０間に一定の電圧を印加する。
試料中の被測定物質の濃度が高い場合は、可動壁
５ｂを下げて通路５ａの作用極９が配置された部
分の太さを太く調整しておく。つぎに、試料を注
入口８から注入する。試料は注入時に溶媒１によ
り一旦希釈されるが、作用極９が配置された通路
５ａ部分での太さを太くしておくと、ここで、さ
らに希釈される。このあと、作用極９と対極１０
間に流れる電流の変化を測定する。電流値の変化
は、試料中の被測定物質の濃度に対応したものに
なる。
この濃度測定装置では、試料中の被測定物質の
濃度が高い場合であつても、可動壁５ｂを下げて
通路５ａを太くすることにより、試料の希釈率を
大きくして、電流すなわち電気的出力の変化を小
さくすることができるので、あらかじめ試料を希
釈する必要がない。
濃度が高い場合であつても、可動壁５ｂを下げて
通路５ａを太くすることにより、試料の希釈率を
大きくして、電流すなわち電気的出力の変化を小
さくすることができるので、あらかじめ試料を希
釈する必要がない。
前記実施例では、作用極および対極を通路の長
さ方向に沿つて並べるようにし、通路の作用極配
置部分の太さのみを可変にしているが、必ずしも
このようにされるとは限らない。作用極および対
極をこのようにして並べて対極配置部分のみの太
さを可変にしたり、作用極配置部分および対極配
置部分の両方を可変にする場合もある。作用極配
置部分および対極配置部分の両方を可変にする場
合は、両部分の太さを別個に決められるようにし
てもよいし、そのようにしなくてもよい。また、
作用極および対極の両者を、通路の長さ方向でみ
て同じ位置に配置するようにし、作用極および対
極の両者が配置された通路部分を可変にする場合
もある。
さ方向に沿つて並べるようにし、通路の作用極配
置部分の太さのみを可変にしているが、必ずしも
このようにされるとは限らない。作用極および対
極をこのようにして並べて対極配置部分のみの太
さを可変にしたり、作用極配置部分および対極配
置部分の両方を可変にする場合もある。作用極配
置部分および対極配置部分の両方を可変にする場
合は、両部分の太さを別個に決められるようにし
てもよいし、そのようにしなくてもよい。また、
作用極および対極の両者を、通路の長さ方向でみ
て同じ位置に配置するようにし、作用極および対
極の両者が配置された通路部分を可変にする場合
もある。
これまでは、生理活性物質が固定された作用極
を備えたフロー式の濃度測定装置について述べた
が、生理活性物質が固定されていない作用極を備
えたフロー式の濃度測定装置もこの発明の範囲に
含まれている。そのようなフロー式の濃度測定装
置としては、たとえば、作用極および対極として
白金からなるものが用いられて、H2O2等の濃度
を測定することができるようになつた装置があげ
られる。
を備えたフロー式の濃度測定装置について述べた
が、生理活性物質が固定されていない作用極を備
えたフロー式の濃度測定装置もこの発明の範囲に
含まれている。そのようなフロー式の濃度測定装
置としては、たとえば、作用極および対極として
白金からなるものが用いられて、H2O2等の濃度
を測定することができるようになつた装置があげ
られる。
通路の太さを変える手段は実施例で説明したよ
うな可動壁に限られるものではない。
うな可動壁に限られるものではない。
つぎに、第１図に示されているのと同じような
装置を用いて行つた実験について述べる。
装置を用いて行つた実験について述べる。
（実験１）
第１図に示されている装置において、ポンプ７
としてペリスタポンプ、管３，４としてシリコン
チユーブ、作用極９および対極１０として白金か
らなるもの、電気的出力測定手段６としてポテン
シヨスタツト、フローセル５として、通路５ａの
可動壁５ｂのない部分の断面積が0.785mm2で、可
動壁５ｂのある部分、すなわち、作用極配置部分
の断面積が0.785〜5.000mm2の間で変化させること
ができるようになつたものをそれぞれ用いること
として実験を行つた。
としてペリスタポンプ、管３，４としてシリコン
チユーブ、作用極９および対極１０として白金か
らなるもの、電気的出力測定手段６としてポテン
シヨスタツト、フローセル５として、通路５ａの
可動壁５ｂのない部分の断面積が0.785mm2で、可
動壁５ｂのある部分、すなわち、作用極配置部分
の断面積が0.785〜5.000mm2の間で変化させること
ができるようになつたものをそれぞれ用いること
として実験を行つた。
溶媒としてPH7.5のリン酸塩緩衝液を用いるこ
ととし、まず、ペリスタポンプにより、シリコン
チユーブを通じて溶媒をフローセルに導いた。そ
して、対極に対し作用極が＋0.7Vとなるような
電圧をポテンシヨスタツトにより印加した。通路
の作用極配置部分の断面積を５mm2とし、0.01M、
0.05Mおよび0.1MのH2O2水溶液10μずつを順次
注入口から注入して、ポテンシヨスタツトにより
出力電流値を測定した。測定結果を第３図に示
す。つぎに、通路の作用極配置部分の断面積を
0.785mm2にし、前記と同じようにして出力電流値
を測定した。測定結果を第４図に示す。
ととし、まず、ペリスタポンプにより、シリコン
チユーブを通じて溶媒をフローセルに導いた。そ
して、対極に対し作用極が＋0.7Vとなるような
電圧をポテンシヨスタツトにより印加した。通路
の作用極配置部分の断面積を５mm2とし、0.01M、
0.05Mおよび0.1MのH2O2水溶液10μずつを順次
注入口から注入して、ポテンシヨスタツトにより
出力電流値を測定した。測定結果を第３図に示
す。つぎに、通路の作用極配置部分の断面積を
0.785mm2にし、前記と同じようにして出力電流値
を測定した。測定結果を第４図に示す。
第３図より、通路の作用極配置部分の断面積を
５mm2と大きくした場合には、３種類のH2O2水溶
液全部の出力電流値のピークを測定することがで
きたことがわかり、第４図より、断面積を0.785
mm2とした場合には３種類の濃度のH2O2水溶液の
うちの0.1Mのものの出力電流値のピークに頭打
ちがあらわれたことがわかる。このようなことか
ら、濃度が高くて従来ではあらかじめ希釈しなけ
れば測定できなかつた試料でも、断面積を大きく
することにより、希釈することなく測定ができる
ようになるということがわかる。
５mm2と大きくした場合には、３種類のH2O2水溶
液全部の出力電流値のピークを測定することがで
きたことがわかり、第４図より、断面積を0.785
mm2とした場合には３種類の濃度のH2O2水溶液の
うちの0.1Mのものの出力電流値のピークに頭打
ちがあらわれたことがわかる。このようなことか
ら、濃度が高くて従来ではあらかじめ希釈しなけ
れば測定できなかつた試料でも、断面積を大きく
することにより、希釈することなく測定ができる
ようになるということがわかる。
（実験２）
グルコースオキシダーゼ固定化膜が付けられた
白金製の作用極が設けられているほかは実験１で
用いたのと同じ装置を用いて実験を行つた。
白金製の作用極が設けられているほかは実験１で
用いたのと同じ装置を用いて実験を行つた。
実験１と同じ操作を行つて、0.01M、0.05M、
0.1Mおよび0.5Mの４種類の濃度のグルコース溶
液の出力電流値を測定した。ただし、0.01Mおよ
び0.05Mのグルコース溶液を測定する場合は、通
路の作用極配置部分の断面積を1.5mm2とし、0.1M
および0.5Mのグルコース溶液を測定する場合は
断面積を5.0mm2とすることとした。測定結果を第
５図に示す。
0.1Mおよび0.5Mの４種類の濃度のグルコース溶
液の出力電流値を測定した。ただし、0.01Mおよ
び0.05Mのグルコース溶液を測定する場合は、通
路の作用極配置部分の断面積を1.5mm2とし、0.1M
および0.5Mのグルコース溶液を測定する場合は
断面積を5.0mm2とすることとした。測定結果を第
５図に示す。
第５図より、４種類の濃度のグルコース溶液す
べての出力電流値のピークを測定することができ
たことがわかる。
べての出力電流値のピークを測定することができ
たことがわかる。
断面積を0.785mm2にして前記と同じようにして
４種類のグルコース溶液の測定を行つたが、
0.1Mおよび0.5Mのグルコース溶液では、出力電
流値のピークに頭打ちが見られた。
４種類のグルコース溶液の測定を行つたが、
0.1Mおよび0.5Mのグルコース溶液では、出力電
流値のピークに頭打ちが見られた。
この発明にかかる濃度測定装置は、溶媒が流れ
る通路、作用極および対極をそれぞれ備え、作用
極と対極とが溶媒に接触するように通路に配置さ
れており、作用極と対極間で発生する電気量の変
化により溶媒中の被測定物質の濃度の測定が行わ
れる濃度測定装置であつて、通路における作用極
配置部分および／または対極配置部分の太さが可
変になつているので、被測定物質の濃度が高い試
料であつても、あらかじめ試料を希釈することな
く測定を行うことができる。
る通路、作用極および対極をそれぞれ備え、作用
極と対極とが溶媒に接触するように通路に配置さ
れており、作用極と対極間で発生する電気量の変
化により溶媒中の被測定物質の濃度の測定が行わ
れる濃度測定装置であつて、通路における作用極
配置部分および／または対極配置部分の太さが可
変になつているので、被測定物質の濃度が高い試
料であつても、あらかじめ試料を希釈することな
く測定を行うことができる。
第１図はこの発明にかかる濃度測定装置の１実
施例の概略説明図、第２図は同濃度測定装置のフ
ローセルの縦断面図、第３図および第４図は、実
験１の測定結果のH2O2濃度と出力電流値の関係
をあらわすグラフ、第５図は実験２の測定結果の
グルコース濃度と出力電流値の関係をあらわすグ
ラフである。 １……溶媒、３，４……管、５……フローセ
ル、５ａ……通路、５ｂ……可動壁、９……作用
極、１０……対極。
施例の概略説明図、第２図は同濃度測定装置のフ
ローセルの縦断面図、第３図および第４図は、実
験１の測定結果のH2O2濃度と出力電流値の関係
をあらわすグラフ、第５図は実験２の測定結果の
グルコース濃度と出力電流値の関係をあらわすグ
ラフである。 １……溶媒、３，４……管、５……フローセ
ル、５ａ……通路、５ｂ……可動壁、９……作用
極、１０……対極。
Claims (1)
- １ 溶媒が流れる通路、作用極および対極をそれ
ぞれ備え、作用極と対極とが溶媒に接触するよう
に通路に配置されており、作用極と対極間で発生
する電気量の変化により溶媒中の被測定物質の濃
度の測定が行われる濃度測定装置であつて、通路
における作用極配置部分および／または対極配置
部分の太さが可変になつていることを特徴とする
濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58248721A JPS60135754A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58248721A JPS60135754A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60135754A JPS60135754A (ja) | 1985-07-19 |
| JPH0340824B2 true JPH0340824B2 (ja) | 1991-06-20 |
Family
ID=17182352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58248721A Granted JPS60135754A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 濃度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60135754A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0690161B2 (ja) * | 1989-08-30 | 1994-11-14 | 雪印乳業株式会社 | 溶液もしくは分散液中の被検体の濃度測定方法及び装置 |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP58248721A patent/JPS60135754A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60135754A (ja) | 1985-07-19 |
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