JPH0418621B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセンサー電極に関し、特に、単一の電
極によつて複数基質の測定が可能なセンサー電極
に関する。

酸素電極、過酸化水素電極等のセンサー電極
は、被測定媒体中に溶け込んでいる酸素分子ある
いは過酸化水素を電解し、その時の電解電流を測
定することによつて酸素濃度あるいは過酸化水素
濃度を知り得るデバイスである。第１図は、従来
の酸素電極を示す図であり、１はガラス製の内
管、２は同じくガラス製の外管であり、該内管１
の底部には、白金製のカソード（第１電極）３が
設けられ、又、該外管２の底部には、酸素分子を
透過するテフロン膜４が取付けられている。該内
管１と該外管２との間には、内部液（30％
NaOH）５が入れられ、該内部液中には、鉛製
のアノード（第２電極）６が配置されている。該
カソード３、アノード６には夫々白金のリード線
１０を介して電流検出系に接続されている。該酸
素分子透過性のテフロン膜の外側には、中性脂質
等の測定対象の基質が透過できる透析膜７が設け
られ、その中には固定化酵素８が入れられてい
る。尚、９はＯリングである。

このような酸素電極は、被測定基質が入れられ
た溶液中に浸される。その後、該固定化酵素８を
触媒として被測定基質は反応し、該反応によつて
溶液中の酸素分子濃度が低下する。この減少する
酸素分子の量を該電極間に流れる電流値に基づい
て測定し、結果として該被測定基質の濃度を測定
するようにしている。しかしながら、このような
酸素電極は単一の基質に対してのみその濃度を測
定することができ、他の基質を測定するために
は、種類の異なつた固定化酵素を備えた別の酸素
電極を用意しなければならない。

本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、
単一の電極によつて複数の基質を略同時に測定す
ることができるセンサー電極を提供することを目
的とする。

本発明に基づくセンサー電極は、内管と外管と
を有し、該内管の底部に配置された第１の電極
と、該内管と外管との間に入れられた内部液と、
該内部液中に配置された第２の電極と、該第１電
極に接近して配置された第１の被測定基質に感応
性の第１の固定化酵素と、第２の被測定基質に感
応性の第２の固定化酵素と、該第１と第２の固定
化酵素に近傍に配置された部材とを備え、該部材
により、該第１の固定化酵素への第１の被測定基
質の到達時刻と該第２の固定化酵素への第２の被
測定基質の到達時刻とに差が生じるように構成さ
れている。

以下本発明の一実施例を添付図面に基づき詳述
する。

第２図は、本発明に基づく酸素電極を示してお
り、図中第１図の従来装置と同一部分は、同一番
号を付し、その詳細な説明を省略する。酸素ガス
透過性膜４と透析膜７との間の空間には、単一の
固定化酵素に代え、第１の被測定基質Ａに感応性
の第１の固定化酵素１１、第２の被測定基質Ｂに
感応性の第２の固定化酵素１２、中間膜１３が配
置されている。該中間膜１３としては、該基質Ａ
と基質Ｂとが共にその中を拡散できる材料であ
り、更に、その中の拡散速度が基質Ａと基質Ｂと
では相違するような材料が選ばれている。例え
ば、基質Ａがグルコースとし、基質Ｂがコレステ
ロールとすると、中間膜１３としては、透析膜が
使用される。

第３図は、第２図に示した酸素電極２１を用い
た測定システムの一例を示している。該酸素電極
２１は、37℃に維持された水槽２２中に配置され
ているビーカ２３内に挿入される。該ビーカ２３
内の溶液中には、テフロン（登録商標）がコーテ
イングされた磁性体２４が入れられており、該ビ
ーカ２３の下部に設けられた回転磁場発生装置２
５による回転磁場により、該磁性体２４は回転
し、その結果、該ビーカ２３中の溶液は攪拌され
る。該酸素電極２１のカソード、アノード間に流
れた電流は、Ａ−Ｖ変換器２６によつて電圧信号
に変換され、演算回路２７に供給される。尚、２
８は測定試料をビーカ２３内に注入するためのマ
イクロシリンジである。

上述した如き構成において、ビーカ２３内に酸
素電流２１を挿入し、磁性体２４を回転させて該
ビーカ内の溶液の攪拌を行う。該攪拌により、該
ビーカ２３内部の溶液中の酸素濃度はプラトーの
状態となり、その後、マイクロシリンジ２８より
血清が該溶液中に注入される。該血清中に含まれ
る第１の被測定基質Ａと第２の被測定基質Ｂは、
該酸素電極２１底部に設けられている中間膜１３
中を拡散して第１と第２の固定化酵素１１，１２
の部分に到達する。ここで、基質Ａの中間膜１３
中の拡散速度が基質Ｂのそれに比べて速い場合、
まず、基質Ａが第１の固定化酵素１１を触媒とし
て溶液中の酸素分子と反応し、過酸化水素等を生
成する。この結果、酸素電極底部のカソード３周
辺の酸素分子の量（濃度）は、該反応によつて少
くなり、該カソード３とアノード６との間に流れ
る電流は低くなる。第４図は時間経過に伴うこの
電流値変化を示した図であり、時刻t₁で第１の固
定化酵素１１を触媒とした基質Ａの反応が開始さ
れ、該カソードとアノード間の電流値は徐々に減
少し、時刻t₂で該電流値はプラトーの状態とな
る。この反応に寄与する酸素の量に比例した該電
流値の変化ａから該第１の被測定基質Ａの濃度を
測定することができる。更に、時刻t₃になると、
第２の被測定基質Ｂが中間膜１３内を拡散して第
２の固定化酵素１２の部分に到達する。該第２の
被測定基質は、該第２の固定化酵素１２を触媒と
して溶液中の酸素分子と反応し、過酸化水素等を
生成する。この結果、酸素電極底部のカソード３
周辺の酸素分子の量（濃度）は、該反応によつて
少くなり、該カソード３とアノード６との間に流
れる電流は第４図に示す如く低くなる。時刻t₄
に、該電流値はプラトーの状態となり、反応に寄
与する酸素の量に比例した該電流値の変化ｂを演
算回路２７で求めることによつて、該第２の被測
定基質Ｂの濃度を測定することができる。

第５図は、本発明の他の実施例を示しており、
第２図と同一部分は同一番号を付してある。この
実施例では、中間膜を第１と第２の固定化酵素膜
１１，１３の間に配置しており、被測定試料を注
入後、直ちに第１の固定化酵素を触媒とした第１
の被測定基質Ａの反応が開始され、測定電流値は
減少を始める。該反応がプラトーとなつた後に、
中間膜１３を拡散して第２の被測定基質SBが第
２の固定化酵素１２の部分に到達し、該第２の固
定化酵素を触媒とした基質Ｂの反応が開始され
る。この実施例でも、第４図に示した如き電流変
化が測定される。

このように本発明においては、複数の固定化酵
素と、複数の基質の夫々が、対応した固定化酵素
に到達する時間を互いに相違させるための中間膜
とを設けるようにしたので、単一の酸素電極であ
るにも抱わらず、複数の基質を略同時に測定する
ことができる。尚、本発明は上述した実施例に限
定されることなく幾多の変形が可能である。例え
ば、３種以上の基質を測定するために３種以上の
固定化酵素を設けるようにしても良い。この場
合、夫々の基質の対応した固定化酵素への到達時
間が互いに相違するように、中間膜の材料を選定
する必要がある。又、酸素電極を例に挙げて説明
したが、固定化酵素を触媒とした反応によつて生
成された過酸化水素の濃度を測定するようにした
過酸化水素電極にも本発明を適用することができ
ると共に、酸素系によつてPH電極にも適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の酸素電極を示す図、第２図は本
発明の一実施例を示す図、第３図は酸素電極を用
いた基質測定システムの一例を示す図、第４図は
測定電流値を示す図、第５図は本発明の他の実施
例を示す図である。 １……内管、２……外管、３……カソード、４
……酸素ガス透過性膜、６……アノード、７……
透析膜、１１，１２……固定化酵素膜、１３……
中間膜、２１……酸素電極、２２……水槽、２３
……ビーカ、２４……磁性体、２５……回転磁場
発生装置、２６……Ａ−Ｖ変換器、２７……演算
回路、２８……マイクロシリンジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内管と外管とを有し、該内管の底部に配置さ
   れた第１の電極と、該内管と外管との間に入れら
   れた内部液と、該内部液中に配置された第２の電
   極と、該第１電極に接近して配置された第１の被
   測定基質に感応性の第１の固定化酵素と、第２の
   被測定基質に感応性の第２の固定化酵素と、該第
   １と第２の固定化酵素の近傍に配置された部材と
   を備え、該部材により、該第１の固定化酵素への
   第１の被測定基質の到達時刻と該第２の固定化酵
   素への第２の被測定基質の到達時刻とに差が生じ
   るように構成されたセンサー電極。 ２ 該第１と第２の基質は、該部材内を拡散して
   第１と第２の固定化酵素に到達するように構成さ
   れ、該部材内の第１と第２の基質の拡散速度に差
   が生じるように、該部材の材質が選択されている
   特許請求の範囲第１項記載のセンサー電極。 ３ 該部材は第１と第２の固定化酵素の間に配置
   され、該第２の被測定基質は、該部材内を拡散し
   て該第２の固定化酵素に到達することによつて、
   反応開始時間が第１の被測定基質より遅延させら
   れている特許請求の範囲第１項記載のセンサー電
   極。