JPH08304323A - 温度補償型ポーラログラフ・センサー - Google Patents

温度補償型ポーラログラフ・センサー

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JPH08304323A
JPH08304323A JP7129453A JP12945395A JPH08304323A JP H08304323 A JPH08304323 A JP H08304323A JP 7129453 A JP7129453 A JP 7129453A JP 12945395 A JP12945395 A JP 12945395A JP H08304323 A JPH08304323 A JP H08304323A
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JP
Japan
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polarographic
working electrode
counter electrode
electrode
thermistor
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JP7129453A
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English (en)
Inventor
Toshio Oguro
利雄 小黒
Yukihiro Fukuda
幸弘 福田
Kazuhiro Nakamura
一博 中村
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】温度補償機能を備え、雰囲気温度が変動しても
安定した信号を出力し、高精度のポーラログラフ分析を
行うことの可能なポーラログラフ・センサーを提供する
ことを目的とする。 【構成】ポーラログラフ・センサー(10)は、作用極
(26)と対極(28)を備えたポーラログラフ・セル(1
2)と、セルの電極に所定の電圧を印加するポテンショ
スタット(14)と、作用極(26)と対極(28)との間に
流れる電流を電圧信号に変換する電流検出抵抗(48)を
有する。電流検出抵抗(48)は負温度係数を有し、例え
ばサーミスタで構成されている。雰囲気温度が上昇する
とセルの作用極(26)と対極(28)との間に流れる電流
は増加するが、サーミスタ(48)の抵抗値が減少するの
で、センサー(10)は温度に関係なく安定した電圧信号
を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の目的】
【産業上の利用分野】本発明は、電解質溶液中に存在す
る物質を定量分析するためのポーラログラフ(ボルタン
メトリー)分析装置のセンサーに関する。本発明のポー
ラログラフ・センサーは、例えば、家庭やオフィスや病
院などにおいて尿分析をするために利用することができ
る。
【0002】
【従来の技術】尿などの検体をフローインジェクション
方式によってポーラログラフ・セルに送って検体中の所
定の物質(例えば、尿グルコース)の濃度を測定するこ
とは知られている(例えば、オムロン株式会社の特開平
2-193054号)。ポーラログラフ・セルは作用極と対極を
有し(3極法の場合には、更に参照極がある)、作用極
と対極との間には検体中の測定対象物質の濃度に応じた
電流が流れるようになっている。この電流を検出するこ
とにより物質の濃度が測定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ポーラログラフ・セル
の作用極と対極との間に流れる電流は物質の電気化学反
応に依存しているので、ポーラログラフ・セルの出力は
雰囲気温度の影響を受けやすい。特に、検体に酵素試薬
を添加した上でポーラログラフ・セルに送る場合や、酵
素を担持した作用極を有するポーラログラフ・セルを使
用する場合には、酵素の活性が温度に応じて敏感に変化
するので、セルの出力は温度変化に応じて変動しやす
い。
【0004】そこで、従来のポーラログラフ分析装置に
おいては、ポーラログラフ・セルを恒温槽内に配置し、
ポーラログラフ・セルの温度を一定に保持しながら分析
を行うのが一般的である。その結果、分析装置は家庭や
オフィスで使用するには余りに大型かつ高価となる。恒
温槽を使用しない場合には、高精度の分析は不可能であ
る。
【0005】本発明の目的は、温度補償機能を備え、雰
囲気温度が変動しても安定した信号を出力し、高精度の
ポーラログラフ分析を行うことの可能なポーラログラフ
・センサーを提供することである。
【0006】
【発明の構成】
【課題を解決するための手段および作用の概要】本発明
のポーラログラフ・センサーは、作用極と対極を有する
ポーラログラフ・セルと、ポーラログラフ・セルの作用
極と対極との間に所定の電圧を印加するためのポテンシ
ョスタットのような電圧印加手段と、作用極と対極との
間の回路に接続された抵抗を有する。この抵抗は、サー
ミスタのような負温度係数を有する抵抗で構成されてい
る。
【0007】この抵抗は、作用極と対極との間に流れる
電流を電圧信号に変換して出力する電流検出抵抗として
作用し、このセンサーからは測定対象物質の濃度に応じ
た電圧信号が出力される。この抵抗は負温度係数を有す
るので、雰囲気温度が上昇するに伴いその抵抗値は減少
する。従って、雰囲気温度が上昇するに伴い作用極と対
極との間に流れる電流が増加するが、その反対にサーミ
スタの抵抗値が減少するので、電流増加分は抵抗値減少
分によって相殺され、結果的に、センサーは温度変動に
関係なく安定した電圧信号を出力する。
【0008】このように、センサー出力の温度補償が行
われるので、恒温槽を設置することなく高精度の分析を
行うことができ、ポーラログラフ分析装置を小型化する
ことができる。本発明の上記特徴や効果、ならびに、他
の特徴や効果は、以下の実施例の記載に従いより詳しく
説明する。
【0009】
【実施例】図示した実施例においては、本発明のポーラ
ログラフ・センサーは、トイレットで採取された尿を分
析するポーラログラフ尿分析装置に使用されるようにな
っている。図4に示したように、ポーラログラフ・セン
サー10は、ポーラログラフ・セル12とポテンショス
タット14を有する。図1から図3を参照するに、ポー
ラログラフ・セル12はグルコース酸化酵素固定化膜で
被覆された作用極を備え、尿サンプル中のグルコース
(尿糖)を定量分析するように構成されている。しか
し、尿蛋白、潜血、その他の尿成分や他の物質について
分析を行うことの可能な酵素を採用してもよい。
【0010】図1および図2を参照するに、ポーラログ
ラフ・セル12は、プラスチックなどからなる側板16
と、電極を担持したセラミック基板18と、シリコーン
ゴムなどからなるスペーサ20と、プラスチックなどか
らなる上板22とをビス24などにより互いに一体的に
液密に締結することにより構成することができる。
【0011】セラミック基板18は例えばアルミナセラ
ミックからなり、金属ペーストの印刷と焼成により白金
の作用極26と白金の対極28と銀/塩化銀の参照極3
0とが形成されている。2極法により測定する場合には
参照極30は省略することができる。夫々の電極には端
子32が形成してあり、これらの端子には上板22に設
けた電気接続用のピン34が夫々電気接触するようにな
っている。スペーサ20には電極の領域において開口3
6が切欠いてあり、図2に示したように電解室38を形
成するようになっている。上板22には電解室38に連
通する入口40と出口42が形成してあり、電解室38
に尿サンプルやキャリヤ液などの流体を供給するように
なっている。
【0012】図3に模式的に示したように、白金の作用
極26は、アルブミンや酢酸セルローズのように過酸化
水素を選択的に透過させる物質からなる選択透過膜44
と、酵素固定化膜46とで被覆されている。酵素固定化
膜46は、グルコース・オキシダーゼ(GOD)とアル
ブミンを4対1の割合で水に溶解し、溶解液を選択透過
膜44上に滴下した後、グルタルアルデヒド雰囲気中に
約30分間暴露することにより形成することができる。
電解室38内の尿サンプル中のグルコースがGOD固定
化膜に接触すると、GODはグルコース(C6126
を酸化して次のようにグルコノラクトン(C6106
と過酸化水素(H22)を生成する。
【0013】 C6126 + O2 → C6106 + H22 (1) 生成したH22が選択透過膜44を透過して白金の作用
極26に達すると、白金の触媒作用によりH22は作用
極26に電子を与えながら水と酸素に分解される。選択
透過膜44は、H22より大きな分子量の妨害物質が作
用極26に到達するのを防止する作用を果たす。
【0014】図4に示したように、作用極26と対極2
8と参照極30にはポテンショスタット14が接続して
あり、参照極30に対する作用極26の電位が正の一定
値(例えば+0.6V)になるように作用極26と対極
28との間に印加される電圧が可変制御される。作用極
26と対極28との間を流れる電流は過酸化水素の発生
量に応じて変化するので、作用極26と対極28との間
を流れる電流を検出することにより、過酸化水素の発生
量を検出し、これに基づいて尿サンプル中のグルコース
濃度を演算することができる。
【0015】作用極26と対極28との間の回路にはサ
ーミスタ48が接続してある。図7に示したように、サ
ーミスタ48は、電解室38内の流体に伝熱接触するべ
く基板18の表面(感応面)に配置することができる。
サーミスタ48は、作用極26と対極28との間を流れ
る電流を電位差に変換してポーラログラフ・セル10の
信号として出力する電流検出抵抗として作用する。ポー
ラログラフ・セル10の出力信号は増幅回路50に入力
して増幅することができる。増幅回路50の出力端子5
2から出力される信号はマイクロコンピュータなどから
なる演算処理装置(図示せず)に送られ、グルコース濃
度の演算に利用される。
【0016】前述したようにポーラログラフ・セル12
の温度が上昇するに伴い作用極26と対極28との間に
流れる電流は増加するが、サーミスタ48は負の温度係
数を有するので、雰囲気温度が上昇するに伴いサーミス
タ48の抵抗値は減少する(逆も同様)。従って、サー
ミスタ48の温度係数を適切に選択することにより、温
度上昇による電流増加分(温度低下の場合には、電流減
少分)を抵抗減少分(同じく、抵抗増加分)によって相
殺することができ、温度変動に関係なくポーラログラフ
・センサー10から安定した電圧信号が出力されるよう
にすることができる。
【0017】図5および図6には温度補償回路の変化形
を示す。図5の実施例ではサーミスタ48に並列に電流
検出抵抗54が設けてあり、図6の実施例では電流検出
抵抗54とサーミスタ48は直列に接続されている。
【0018】図8および図9はサーミスタ48の他の配
置を示す。図8の配置においては、サーミスタ48は基
板18と電極との間に設けてあり、絶縁被膜56によっ
て被覆されている。図9の配置においては、サーミスタ
48は基板18の裏面に設けてある。
【0019】図10の模式図には、トイレットに設置さ
れた尿分析装置に本発明のポーラログラフ・センサー1
0を適用した実施例を示す。トイレット60の便座62
には採尿容器64を担持したスイングアーム66が回動
可能に取付けてあり、便座に着座した被験者から排泄さ
れた尿をサンプリングするようになっている。尿分析装
置はロータリ弁機構68を備えたシリンジポンプ70を
有し、採取された尿サンプルを計量してキャリヤ液と混
合しながらポーラログラフ・セル12に搬送するように
なっている。緩衝液を添加したキャリヤ液はキャリヤ液
タンク72に貯蔵されており、このキャリヤ液タンク7
2は便蓋74に取付けることができる。ポーラログラフ
・セル12やシリンジポンプ70や較正液タンク76
は、トイレットのハウジング78内に収蔵することがで
きる。
【0020】実験室のように高度に温調がなされた環境
とは異なり、トイレットの雰囲気温度は1年を通じて或
いは1日の間においてもかなり変化するので、このよう
にポーラログラフ・セル12をトイレットに設置した場
合には、ポーラログラフ・セルはかなりの温度変動にさ
れされる。しかしながら、本発明のポーラログラフ・セ
ンサー10は出力の温度補償が行われるようになってい
るので、ポーラログラフ・セル12を恒温槽内に配置す
る必要がない。
【0021】
【発明の効果】本発明のポーラログラフ・センサーは、
ポーラログラフ・セルの作用極と対極との間に流れる電
流を、負温度係数を有する抵抗によって温度補償しなが
ら電圧信号に変換して出力するようになっているので、
温度変動に関係なく安定した電圧信号を出力する。従っ
て、恒温槽を使用することなく高精度の分析を行うこと
ができる。
【0022】特に、本発明のポーラログラフ・センサー
をトイレットに設置された尿分析装置に適用する場合に
は、分析装置を安価に製造しコンパクトに形成すること
ができると共に、メンテナンスが簡素化されるので、一
般家庭に普及させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポーラログラフ・セルの分解斜視図である。
【図2】図1のII−II線に沿った断面図である。
【図3】図1のIII−III線に沿った作用極の模式的な拡
大断面図である。
【図4】ポーラログラフ・センサーの回路図である。
【図5】ポーラログラフ・センサーの変化形の回路図で
ある。
【図6】ポーラログラフ・センサーの他の変化形の回路
図である。
【図7】サーミスタの配置を示す斜視図である。
【図8】図7のA−A線に沿った断面図で、サーミスタ
の他の配置を示す。
【図9】図7のA−A線に沿った断面図で、サーミスタ
の更に他の配置を示す。
【図10】尿分析装置の配置を示す模式図である。
【符号の説明】
10: ポーラログラフ・センサー 12: ポーラログラフ・セル 14: ポテンショスタット(電圧印加手段) 26: ポーラログラフ・セルの作用極 28: ポーラログラフ・セルの対極 48: 電流検出抵抗としてのサーミスタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 作用極と対極を有するポーラログラフ・
    セルと、前記作用極と対極との間に所定の電圧を印加す
    る手段と、前記作用極と対極との間の回路に接続された
    負温度係数を有する抵抗とを備え、電解質溶液中の所定
    の物質の濃度に応じて作用極と対極との間に流れる電流
    を温度補償しながら電圧信号に変換して出力することを
    特徴とするポーラログラフ・センサー。
  2. 【請求項2】 負温度係数を有する前記抵抗はサーミス
    タからなる請求項1に基づくポーラログラフ・センサ
    ー。
  3. 【請求項3】 前記サーミスタはポーラログラフ・セル
    の感応面に配置されていることを特徴とする請求項2に
    基づくポーラログラフ・センサー。
  4. 【請求項4】 前記ポーラログラフ・セルは前記作用極
    と対極を担持した基板を備え、前記サーミスタは作用極
    および対極と前記基板との間に配置されている請求項2
    に基づくポーラログラフ・センサー。
  5. 【請求項5】 前記ポーラログラフ・セルは前記作用極
    と対極を担持した基板を備え、前記サーミスタは作用極
    および対極の反対側において前記基板に配置されている
    請求項2に基づくポーラログラフ・センサー。
JP7129453A 1995-04-28 1995-04-28 温度補償型ポーラログラフ・センサー Pending JPH08304323A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006010413A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Tanita Corp ポーラログラフ式濃度計
JP2016153802A (ja) * 2010-11-12 2016-08-25 アセンシア・ダイアベティス・ケア・ホールディングス・アーゲーAscensia Diabetes Care Holdings AG 温度センシング性分析対象物センサ、システムならびにその製造方法及び使用方法

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