JPH09274010A - 基質の定量法 - Google Patents
基質の定量法Info
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- JPH09274010A JPH09274010A JP8082631A JP8263196A JPH09274010A JP H09274010 A JPH09274010 A JP H09274010A JP 8082631 A JP8082631 A JP 8082631A JP 8263196 A JP8263196 A JP 8263196A JP H09274010 A JPH09274010 A JP H09274010A
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
-
- 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
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- 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
- G01N27/3273—Devices therefor, e.g. test element readers, circuitry
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性の高い基質の定量法を提供する。
【解決手段】 作用極および対極からなる電極系の表面
に基質を含む試料溶液を接触させ、酵素反応を進行させ
た後、電極系に電極系と直列に接続された抵抗体を介し
て一定電圧を印加し、電極系に流れる電流値より試料溶
液中の基質濃度を求める。
に基質を含む試料溶液を接触させ、酵素反応を進行させ
た後、電極系に電極系と直列に接続された抵抗体を介し
て一定電圧を印加し、電極系に流れる電流値より試料溶
液中の基質濃度を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料溶液中の基質
の定量法に関するものである。
の定量法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】基質の定量法の一例として、グルコース
の定量法について説明する。電気化学的なグルコースの
定量法としては、一般に、グルコースオキシダーゼ（Ｅ
Ｃ１．１．３．４、以下ＧＯＤとする）を含む反応層を
酸素電極あるいは過酸化水素電極と組み合わせた方式が
知られている（例えば、鈴木周一編「バイオセンサー」
講談社）。ＧＯＤは、酸素を電子受容体として、基質で
あるβ−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトン
に選択的に酸化する。この反応に伴い、酸素は過酸化水
素に還元される。この時の酸素消費量を酸素電極によっ
て測定するか、もしくは過酸化水素の生成量を過酸化水
素電極によって測定することで、グルコースの定量が行
われる。しかしながら、上記方法では、その反応過程か
らも推測できるように、測定結果は溶存酸素濃度の影響
を大きく受け、特に酸素のない条件下では測定が不可能
となる。
の定量法について説明する。電気化学的なグルコースの
定量法としては、一般に、グルコースオキシダーゼ（Ｅ
Ｃ１．１．３．４、以下ＧＯＤとする）を含む反応層を
酸素電極あるいは過酸化水素電極と組み合わせた方式が
知られている（例えば、鈴木周一編「バイオセンサー」
講談社）。ＧＯＤは、酸素を電子受容体として、基質で
あるβ−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトン
に選択的に酸化する。この反応に伴い、酸素は過酸化水
素に還元される。この時の酸素消費量を酸素電極によっ
て測定するか、もしくは過酸化水素の生成量を過酸化水
素電極によって測定することで、グルコースの定量が行
われる。しかしながら、上記方法では、その反応過程か
らも推測できるように、測定結果は溶存酸素濃度の影響
を大きく受け、特に酸素のない条件下では測定が不可能
となる。
【０００３】そこで、酸素を電子受容体として用いず、
フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘
導体等の有機化合物や金属錯体を電子受容体として用い
る新しいタイプのグルコースセンサが開発されてきた。
このタイプのセンサでは、酵素反応の結果還元された電
子受容体を電極で酸化することにより、その酸化電流か
らグルコース濃度を求める。この方法によると、既知量
のＧＯＤと電子受容体を安定な状態で正確に電極上に乾
燥担持させることが可能となり、電極系と反応層を乾燥
状態に近い状態で一体化することができる。また、この
技術に基づいた使い捨て型グルコースセンサは、測定器
に挿入されたセンサチップに検体試料を導入するだけで
容易にグルコース濃度を測定することができ、近年、多
くの注目を集めている。さらに、このような手法は、グ
ルコースの定量評価だけに限らず、他の基質の定量評価
にも応用可能であり、現在多くの研究対象となってい
る。このように、電子受容体を用い、更に電極系と反応
層を一体化する技術により、基質の簡便な電気化学的定
量評価が可能となった。
フェリシアン化カリウム、フェロセン誘導体、キノン誘
導体等の有機化合物や金属錯体を電子受容体として用い
る新しいタイプのグルコースセンサが開発されてきた。
このタイプのセンサでは、酵素反応の結果還元された電
子受容体を電極で酸化することにより、その酸化電流か
らグルコース濃度を求める。この方法によると、既知量
のＧＯＤと電子受容体を安定な状態で正確に電極上に乾
燥担持させることが可能となり、電極系と反応層を乾燥
状態に近い状態で一体化することができる。また、この
技術に基づいた使い捨て型グルコースセンサは、測定器
に挿入されたセンサチップに検体試料を導入するだけで
容易にグルコース濃度を測定することができ、近年、多
くの注目を集めている。さらに、このような手法は、グ
ルコースの定量評価だけに限らず、他の基質の定量評価
にも応用可能であり、現在多くの研究対象となってい
る。このように、電子受容体を用い、更に電極系と反応
層を一体化する技術により、基質の簡便な電気化学的定
量評価が可能となった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、血糖値等、この
種の基質の定量化の測定の需要が高まっており、測定方
法の高精度化が求められている。したがって、本発明
は、測定精度あるいは測定感度を向上させる基質の定量
法を提供することを目的とする。
種の基質の定量化の測定の需要が高まっており、測定方
法の高精度化が求められている。したがって、本発明
は、測定精度あるいは測定感度を向上させる基質の定量
法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の基質の定量法
は、作用極および対極からなる電極系上に基質を含む試
料溶液を付加した後、基質の酵素反応により還元された
電子受容体を、電極系に直列に接続された抵抗体を介し
て一定電圧を付加することにより酸化させ、その酸化電
流より試料溶液の基質濃度を求めるものである。
は、作用極および対極からなる電極系上に基質を含む試
料溶液を付加した後、基質の酵素反応により還元された
電子受容体を、電極系に直列に接続された抵抗体を介し
て一定電圧を付加することにより酸化させ、その酸化電
流より試料溶液の基質濃度を求めるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の基質の定量法は、作用極
および対極からなる電極系の表面と少なくとも酵素を含
む溶液を接触させる工程と、基質を含む試料溶液を酵素
を含む溶液に添加する工程と、電極系に、電極系と直列
に接続された抵抗体を介して一定電圧を印加する工程
と、電極系に流れる電流値を検知する工程を含むもので
ある。また、基質を含む試料溶液を酵素を含む溶液に添
加する工程で、電子受容体を含む溶液を酵素を含む溶液
に添加する工程を含むことが好ましい。
および対極からなる電極系の表面と少なくとも酵素を含
む溶液を接触させる工程と、基質を含む試料溶液を酵素
を含む溶液に添加する工程と、電極系に、電極系と直列
に接続された抵抗体を介して一定電圧を印加する工程
と、電極系に流れる電流値を検知する工程を含むもので
ある。また、基質を含む試料溶液を酵素を含む溶液に添
加する工程で、電子受容体を含む溶液を酵素を含む溶液
に添加する工程を含むことが好ましい。
【０００７】本発明の他の基質の定量法は、基質を含む
試料溶液を、作用極および対極からなる電極系の表面に
形成された少なくとも酵素を含む反応層に付加する工程
と、電極系に、電極系と直列に接続された抵抗体を介し
て一定電圧を印加する工程と、電極系に流れる電流値を
検知する工程を含むものである。また、反応層が、電子
受容体を含むことが好ましい。さらに、反応層が、親水
性高分子を含むことが好ましい。また、抵抗体の電気抵
抗を１ｋΩ以上とすることが好ましい。
試料溶液を、作用極および対極からなる電極系の表面に
形成された少なくとも酵素を含む反応層に付加する工程
と、電極系に、電極系と直列に接続された抵抗体を介し
て一定電圧を印加する工程と、電極系に流れる電流値を
検知する工程を含むものである。また、反応層が、電子
受容体を含むことが好ましい。さらに、反応層が、親水
性高分子を含むことが好ましい。また、抵抗体の電気抵
抗を１ｋΩ以上とすることが好ましい。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例により、詳細に説明す
る。
る。
【０００９】《実施例１》一例として、グルコースの定
量法について説明する。２本の炭素棒をポリテトラフル
オロエチレン中に埋め込み、これらの炭素棒を露出させ
てそれぞれ作用極および対極とした電極系を作製し、セ
ンサとして用いた。
量法について説明する。２本の炭素棒をポリテトラフル
オロエチレン中に埋め込み、これらの炭素棒を露出させ
てそれぞれ作用極および対極とした電極系を作製し、セ
ンサとして用いた。
【００１０】図１に示すような測定系で、以下のように
して測定を行った。グルコースセンサ２７とコネクタ２
８を、作用極に接続された側のリードおよび対極に接続
された側のリードとコネクタ２８の各接続端子の間にそ
れぞれ１０ｋΩの抵抗体２０を接続した。酵素としてＧ
ＯＤ、電子受容体としてフェリシアン化カリウムをそれ
ぞれ用い、これらを含むリン酸緩衝溶液をグルコースセ
ンサ２７の電極系に滴下し、さらに基質であるグルコー
スを含む溶液を同所に滴下した。基質滴下から５５秒経
過後、電極系に抵抗体２０を介して８００ｍＶの電圧を
印加し、５秒経過後に電極系に流れた電流値を測定し
た。
して測定を行った。グルコースセンサ２７とコネクタ２
８を、作用極に接続された側のリードおよび対極に接続
された側のリードとコネクタ２８の各接続端子の間にそ
れぞれ１０ｋΩの抵抗体２０を接続した。酵素としてＧ
ＯＤ、電子受容体としてフェリシアン化カリウムをそれ
ぞれ用い、これらを含むリン酸緩衝溶液をグルコースセ
ンサ２７の電極系に滴下し、さらに基質であるグルコー
スを含む溶液を同所に滴下した。基質滴下から５５秒経
過後、電極系に抵抗体２０を介して８００ｍＶの電圧を
印加し、５秒経過後に電極系に流れた電流値を測定し
た。
【００１１】電極系への電圧印加により、グルコースの
酵素反応により還元された電子受容体が酸化され、それ
に伴う電流は、検出回路３４で感知されるとともに、電
流／電圧変換器２９により電圧信号に変換される。変換
された電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ３０によりデジタ
ル信号化される。この信号はＣＰＵ２１により演算さ
れ、ＬＣＤ表示器２２に出力されるとともにメモリ３１
に記録される。測定の結果、試料液中のグルコース濃度
に依存した電流応答が得られた。
酵素反応により還元された電子受容体が酸化され、それ
に伴う電流は、検出回路３４で感知されるとともに、電
流／電圧変換器２９により電圧信号に変換される。変換
された電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ３０によりデジタ
ル信号化される。この信号はＣＰＵ２１により演算さ
れ、ＬＣＤ表示器２２に出力されるとともにメモリ３１
に記録される。測定の結果、試料液中のグルコース濃度
に依存した電流応答が得られた。
【００１２】次に、比較例として、同じ測定系を用い、
グルコースセンサ２７とコネクタ２８を、抵抗体を介さ
ずに直接接続する従来の方法で同様の測定を行った。そ
の結果、同様に試料液中のグルコース濃度に依存した電
流応答が得られた。
グルコースセンサ２７とコネクタ２８を、抵抗体を介さ
ずに直接接続する従来の方法で同様の測定を行った。そ
の結果、同様に試料液中のグルコース濃度に依存した電
流応答が得られた。
【００１３】抵抗を負荷した実施例の測定法と、抵抗を
介さない比較例の測定法において、それぞれ得られたグ
ルコース濃度に対する直線応答領域の傾きを比較したと
ころ、抵抗を負荷することで、その傾きが１５％増加し
た。
介さない比較例の測定法において、それぞれ得られたグ
ルコース濃度に対する直線応答領域の傾きを比較したと
ころ、抵抗を負荷することで、その傾きが１５％増加し
た。
【００１４】電極材料に白金を用い、酵素反応の結果生
じる過酸化水素を検出した場合においても、同様の抵抗
負荷依存性が観察された。
じる過酸化水素を検出した場合においても、同様の抵抗
負荷依存性が観察された。
【００１５】《実施例２》次に、他の定量法として、実
施例１と同様にグルコースの定量法について説明する。
まず、本実施例に用いたグルコースセンサについて説明
する。用いたグルコースセンサの反応層を除いた分解斜
視図を図２に示す。また、図３には、同じグルコースセ
ンサの、カバー９およびスペーサ１０を除いた縦断面図
を示す。ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性の
基板１は、その表面に、銀ペーストをスクリーン印刷す
ることにより形成したリード２および３を有する。リー
ド２および３の形成後に、樹脂バインダーを含む導電性
カーボンペーストを印刷して作用極４が形成される。こ
の作用極４は、リード２と接続されている。次に、例え
ば、ポリテトラフルオロエチレンを主材とする絶縁性ペ
ーストを印刷して絶縁層６が形成される。絶縁層６は、
作用極４の外周部を覆っており、これによって作用極４
の露出部分の面積を一定に保っている。さらに、絶縁層
６は、リード２および３を部分的に覆っている。次に、
樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストをリード
３と接触するように印刷して対極５が形成される。
施例１と同様にグルコースの定量法について説明する。
まず、本実施例に用いたグルコースセンサについて説明
する。用いたグルコースセンサの反応層を除いた分解斜
視図を図２に示す。また、図３には、同じグルコースセ
ンサの、カバー９およびスペーサ１０を除いた縦断面図
を示す。ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁性の
基板１は、その表面に、銀ペーストをスクリーン印刷す
ることにより形成したリード２および３を有する。リー
ド２および３の形成後に、樹脂バインダーを含む導電性
カーボンペーストを印刷して作用極４が形成される。こ
の作用極４は、リード２と接続されている。次に、例え
ば、ポリテトラフルオロエチレンを主材とする絶縁性ペ
ーストを印刷して絶縁層６が形成される。絶縁層６は、
作用極４の外周部を覆っており、これによって作用極４
の露出部分の面積を一定に保っている。さらに、絶縁層
６は、リード２および３を部分的に覆っている。次に、
樹脂バインダーを含む導電性カーボンペーストをリード
３と接触するように印刷して対極５が形成される。
【００１６】作用極４および対極５からなる電極系の上
に、カルボキシメチルセルロース（以下、ＣＭＣとす
る）の水溶液を滴下し、乾燥させることによりＣＭＣ層
が形成される。更に、電極系上に、酵素としてグルコー
スオキシダーゼ、電子受容体としてフェリシアン化カリ
ウムを含有する水溶液を滴下し、乾燥させることによ
り、一部がＣＭＣ層と混ざり合った反応層７が形成され
る。次に、反応層７上への試料液の供給をより一層円滑
にするために、レシチンの有機溶媒溶液、例えばトルエ
ン溶液を試料供給部（センサ先端部）から反応層７上に
わたって広げ、乾燥させることにより、反応層７の表面
にレシチン層８が形成される。最後に、カバー９および
スペーサ１０を図２中、一点鎖線で示すような位置関係
をもって接着する。こうしてグルコースセンサが作製さ
れる。
に、カルボキシメチルセルロース（以下、ＣＭＣとす
る）の水溶液を滴下し、乾燥させることによりＣＭＣ層
が形成される。更に、電極系上に、酵素としてグルコー
スオキシダーゼ、電子受容体としてフェリシアン化カリ
ウムを含有する水溶液を滴下し、乾燥させることによ
り、一部がＣＭＣ層と混ざり合った反応層７が形成され
る。次に、反応層７上への試料液の供給をより一層円滑
にするために、レシチンの有機溶媒溶液、例えばトルエ
ン溶液を試料供給部（センサ先端部）から反応層７上に
わたって広げ、乾燥させることにより、反応層７の表面
にレシチン層８が形成される。最後に、カバー９および
スペーサ１０を図２中、一点鎖線で示すような位置関係
をもって接着する。こうしてグルコースセンサが作製さ
れる。
【００１７】このグルコースセンサを用いて、実施例１
と同様の測定を行った。このグルコースセンサ１とコネ
クタ２を、作用極４に接続された側のリード２および対
極５に接続された側のリード３と、コネクタ２８の各接
続端子の間にそれぞれ１０ｋΩの抵抗体２０を接続して
測定を行った。このセンサに試料液としてグルコース溶
液３μｌを試料供給孔１１より供給した。試料液は空気
孔１２部分まで達し、電極系上の反応層が溶解した。５
５秒経過後、電極系に８００ｍＶを印加し、５秒経過後
の電流値を測定した。その結果、試料液中のグルコース
濃度に依存した電流応答が得られた。
と同様の測定を行った。このグルコースセンサ１とコネ
クタ２を、作用極４に接続された側のリード２および対
極５に接続された側のリード３と、コネクタ２８の各接
続端子の間にそれぞれ１０ｋΩの抵抗体２０を接続して
測定を行った。このセンサに試料液としてグルコース溶
液３μｌを試料供給孔１１より供給した。試料液は空気
孔１２部分まで達し、電極系上の反応層が溶解した。５
５秒経過後、電極系に８００ｍＶを印加し、５秒経過後
の電流値を測定した。その結果、試料液中のグルコース
濃度に依存した電流応答が得られた。
【００１８】次に、比較例として、同じ測定器を用い、
センサ２７を直接、コネクタ２８に接続して同様の測定
を行った。その結果、試料液中のグルコース濃度に依存
した電流応答が得られた。
センサ２７を直接、コネクタ２８に接続して同様の測定
を行った。その結果、試料液中のグルコース濃度に依存
した電流応答が得られた。
【００１９】抵抗を負荷した場合としない場合において
得られた、グルコース濃度に対する直線応答領域の傾き
を比較したところ、抵抗を負荷した実施例の測定法は、
抵抗を介さない比較例の製造法に対してその傾きが１５
％増加した。
得られた、グルコース濃度に対する直線応答領域の傾き
を比較したところ、抵抗を負荷した実施例の測定法は、
抵抗を介さない比較例の製造法に対してその傾きが１５
％増加した。
【００２０】上記実施例１および２で認められたセンサ
応答の増加の理由は、定かではないが、抵抗を負荷する
ことで強制的に電圧降下を引き起こし、電極反応に十分
な電圧の印加を遅らせることで、このような効果が生じ
たものと考えられる。つまり、電極系に電圧を印加した
場合に、作用極で酸化反応が生じると同様に、対極では
還元反応が生じ、対極電位が低下する。これにより、作
用極−対極間の印加電圧は一定であるため、作用極電位
もそれに伴い変動する。この作用極電位の取りうる領域
が酸化電流の値を検出するまでの所定時間内に酸化され
る電子受容体の還元体の量に大きく影響するものと考え
られる。
応答の増加の理由は、定かではないが、抵抗を負荷する
ことで強制的に電圧降下を引き起こし、電極反応に十分
な電圧の印加を遅らせることで、このような効果が生じ
たものと考えられる。つまり、電極系に電圧を印加した
場合に、作用極で酸化反応が生じると同様に、対極では
還元反応が生じ、対極電位が低下する。これにより、作
用極−対極間の印加電圧は一定であるため、作用極電位
もそれに伴い変動する。この作用極電位の取りうる領域
が酸化電流の値を検出するまでの所定時間内に酸化され
る電子受容体の還元体の量に大きく影響するものと考え
られる。
【００２１】具体的に、上記実施例２と同様のセンサを
用いて、銀／塩化銀電極に対する対極電位を測定した。
センサをコネクタに直接接続した場合、電圧印加前に２
５０ｍＶであった対極電位は、対極−作用極間に８００
ｍＶを印加した直後に０ｍＶまで低下し、５秒後には１
５２ｍＶまで回復した。この対極電位の変動は、電圧印
加により対極では還元反応が起こり低下するものの、電
極反応が進行するにつれ反応量が減少するため、徐々に
回復することによるものである。電圧が印加された場
合、対極−作用極間の電位差は、常に８００ｍＶである
ため、この電圧印加後から５秒後までに、作用極電位は
８００ｍＶから９５２ｍＶまで変動する。一方、センサ
の一対のリードとコネクタの一対の接続端子との間にそ
れぞれ１０ｋΩの抵抗体を接続した場合、抵抗体による
電圧降下のため、電圧印加直後の作用極電位は５７９ｍ
Ｖ、電圧印加５秒後の作用極電位は８５０ｍＶであっ
た。
用いて、銀／塩化銀電極に対する対極電位を測定した。
センサをコネクタに直接接続した場合、電圧印加前に２
５０ｍＶであった対極電位は、対極−作用極間に８００
ｍＶを印加した直後に０ｍＶまで低下し、５秒後には１
５２ｍＶまで回復した。この対極電位の変動は、電圧印
加により対極では還元反応が起こり低下するものの、電
極反応が進行するにつれ反応量が減少するため、徐々に
回復することによるものである。電圧が印加された場
合、対極−作用極間の電位差は、常に８００ｍＶである
ため、この電圧印加後から５秒後までに、作用極電位は
８００ｍＶから９５２ｍＶまで変動する。一方、センサ
の一対のリードとコネクタの一対の接続端子との間にそ
れぞれ１０ｋΩの抵抗体を接続した場合、抵抗体による
電圧降下のため、電圧印加直後の作用極電位は５７９ｍ
Ｖ、電圧印加５秒後の作用極電位は８５０ｍＶであっ
た。
【００２２】このように、抵抗体を接続した場合には、
その作用極電位は、抵抗体を接続しない場合と比べて低
くなる。特に、電圧印加直後を比較すると、抵抗体を接
続しない場合、その電圧領域では、電極反応が溶存物質
の拡散過程に支配されるため、電極応答は作用極電位の
影響を受けず、反応は円滑に進行する。一方、抵抗体を
接続した場合には、電位が低いため、拡散律速にはなら
ず、反応の進行は比較的遅くなる。しかしながら、作用
極電位の上昇に従って反応速度は速くなり、５秒後には
十分に拡散律速に到達しているものと考えられる。この
５秒間の反応の進行の違いにより、抵抗体を接続した場
合の５秒後に残存する電子受容体の還元体の濃度は、抵
抗体を接続しないもののそれと比べて高くなるものと思
われる。したがって、所定時間経過後に検出される酸化
電流値は大きくなる。この差は、濃度が高ければ高いほ
ど大きくなるため、抵抗体を接続することにより、測定
感度が向上するとともに、測定精度が向上する。
その作用極電位は、抵抗体を接続しない場合と比べて低
くなる。特に、電圧印加直後を比較すると、抵抗体を接
続しない場合、その電圧領域では、電極反応が溶存物質
の拡散過程に支配されるため、電極応答は作用極電位の
影響を受けず、反応は円滑に進行する。一方、抵抗体を
接続した場合には、電位が低いため、拡散律速にはなら
ず、反応の進行は比較的遅くなる。しかしながら、作用
極電位の上昇に従って反応速度は速くなり、５秒後には
十分に拡散律速に到達しているものと考えられる。この
５秒間の反応の進行の違いにより、抵抗体を接続した場
合の５秒後に残存する電子受容体の還元体の濃度は、抵
抗体を接続しないもののそれと比べて高くなるものと思
われる。したがって、所定時間経過後に検出される酸化
電流値は大きくなる。この差は、濃度が高ければ高いほ
ど大きくなるため、抵抗体を接続することにより、測定
感度が向上するとともに、測定精度が向上する。
【００２３】上記実施例では、抵抗体を電極系と直接接
続した場合について説明したが、本発明の基質の定量法
は、作用極電位の変動に基づくものであり、電極系に印
加する電圧に対して、電極系と直列に接続された箇所で
あれば同様の効果が得られる。また、上記実施例では、
電極系に負荷する抵抗値を２０ｋΩとしたが、これに限
定されることはない。電圧降下により作用極電位を低下
させ、還元された電子受容体の酸化の進行を遅らせるこ
とにより、所望の時間の経過後の残存物質濃度を高める
ことができれば良く、具体的には１ｋΩ以上の抵抗体を
用いることにより、同様の効果が得られる。また、印加
電圧も８００ｍＶとしたが、これに限定されることはな
い。酸化電流の検知時間についても、上記実施例では電
圧印加５秒後として行ったが、測定すべき基質の種類、
濃度等を考慮して所望の時間とすればよい。
続した場合について説明したが、本発明の基質の定量法
は、作用極電位の変動に基づくものであり、電極系に印
加する電圧に対して、電極系と直列に接続された箇所で
あれば同様の効果が得られる。また、上記実施例では、
電極系に負荷する抵抗値を２０ｋΩとしたが、これに限
定されることはない。電圧降下により作用極電位を低下
させ、還元された電子受容体の酸化の進行を遅らせるこ
とにより、所望の時間の経過後の残存物質濃度を高める
ことができれば良く、具体的には１ｋΩ以上の抵抗体を
用いることにより、同様の効果が得られる。また、印加
電圧も８００ｍＶとしたが、これに限定されることはな
い。酸化電流の検知時間についても、上記実施例では電
圧印加５秒後として行ったが、測定すべき基質の種類、
濃度等を考慮して所望の時間とすればよい。
【００２４】上記実施例では、ＣＭＣ層を有するセンサ
について説明したが、ＣＭＣ層を除いたセンサにおいて
も、グルコース濃度に依存するセンサ応答が得られ、同
様の抵抗負荷による効果が得られた。また、親水性高分
子としてＣＭＣを用いたが、これに限定されることはな
く、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリビニルアルコー
ル、ポリスチレンスルホン酸なども使用できる。また、
電子受容体としてフェリシアン化カリウムを用いたセン
サについて説明したが、フェリシアン化カリウム以外
に、ｐ−ベンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、
メチレンブルー、フェロセン誘導体なども使用できる。
さらには、酸素を電子受容体とした場合にも同様の効果
が得られる。酵素としては、上記実施例に示したグルコ
ースオキシダーゼ以外に、乳酸オキシダーゼ、コレステ
ロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼなども使
用できる。また、上記実施例においては、反応試薬を溶
液に溶解させる方式について示したが、これに制限され
ることはなく、固定化によって溶液に不溶化させた場合
にも適用することができる。
について説明したが、ＣＭＣ層を除いたセンサにおいて
も、グルコース濃度に依存するセンサ応答が得られ、同
様の抵抗負荷による効果が得られた。また、親水性高分
子としてＣＭＣを用いたが、これに限定されることはな
く、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリビニルアルコー
ル、ポリスチレンスルホン酸なども使用できる。また、
電子受容体としてフェリシアン化カリウムを用いたセン
サについて説明したが、フェリシアン化カリウム以外
に、ｐ−ベンゾキノン、フェナジンメトサルフェート、
メチレンブルー、フェロセン誘導体なども使用できる。
さらには、酸素を電子受容体とした場合にも同様の効果
が得られる。酵素としては、上記実施例に示したグルコ
ースオキシダーゼ以外に、乳酸オキシダーゼ、コレステ
ロールオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼなども使
用できる。また、上記実施例においては、反応試薬を溶
液に溶解させる方式について示したが、これに制限され
ることはなく、固定化によって溶液に不溶化させた場合
にも適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によると、高い信頼性を有する基
質の定量を行なうことができる。
質の定量を行なうことができる。
【図１】本発明の一実施例においてグルコースの定量に
用いた測定系を示す概略図である。
用いた測定系を示す概略図である。
【図２】同グルコースの定量に使用したグルコースセン
サの反応層を除いた分解斜視図である。
サの反応層を除いた分解斜視図である。
【図３】同グルコースセンサのスペーサを除いた縦断面
図である。
図である。
１ 基板 ２、３ リード ４ 作用極 ５ 対極 ６ 絶縁層 ７ 反応層 ８ レシチン層 ９ カバー １０ スペーサ １１ 試料供給孔 １２ 空気孔 ２０ 抵抗体 ２１ ＣＰＵ ２２ ＬＣＤ表示器 ２７ グルコースセンサ ２８ コネクタ ２９ 電流／電圧変換器 ３０ Ａ／Ｄコンバータ ３１ メモリ ３４ 検出回路
Claims (6)
- 【請求項１】 作用極および対極からなる電極系の表面
と少なくとも酵素を含む溶液を接触させる工程と、基質
を含む試料溶液を前記酵素を含む溶液に添加する工程
と、前記電極系に、前記電極系と直列に接続された抵抗
体を介して一定電圧を印加する工程と、前記電極系に流
れる電流値を検知する工程を含む基質の定量法。 - 【請求項２】 前記基質を含む試料溶液を前記酵素を含
む溶液に添加する工程で、電子受容体を含む溶液を前記
酵素を含む溶液に添加する請求項１記載の基質の定量
法。 - 【請求項３】 基質を含む試料溶液を、作用極および対
極からなる電極系の表面に形成された少なくとも酵素を
含む反応層に付加する工程と、前記電極系に、前記電極
系と直列に接続された抵抗体を介して一定電圧を印加す
る工程と、前記電極系に流れる電流値を検知する工程を
含む基質の定量法。 - 【請求項４】 前記反応層が、電子受容体を含む請求項
３記載の基質の定量法。 - 【請求項５】 前記反応層が、親水性高分子を含む請求
項３記載の基質の定量法。 - 【請求項６】 前記抵抗体の電気抵抗が１ｋΩ以上であ
る請求項１または３に記載の基質の定量法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082631A JPH09274010A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 基質の定量法 |
| DE69709479T DE69709479T2 (de) | 1996-04-04 | 1997-04-02 | Verfahren zur quantitativen Bestimmung eines Substrats mittels einer Enzymelektrode |
| EP97302271A EP0800080B1 (en) | 1996-04-04 | 1997-04-02 | Method for quantifying substrate using an enzyme electrode |
| US08/834,829 US5985130A (en) | 1996-04-04 | 1997-04-03 | Method for quantifying substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082631A JPH09274010A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 基質の定量法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09274010A true JPH09274010A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13779799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8082631A Pending JPH09274010A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 基質の定量法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5985130A (ja) |
| EP (1) | EP0800080B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09274010A (ja) |
| DE (1) | DE69709479T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8282813B2 (en) | 2005-09-14 | 2012-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Biosensor measurement machine, biosensor measurement system and biosensor measurement method |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09274010A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基質の定量法 |
| JP3978489B2 (ja) * | 1998-02-26 | 2007-09-19 | アークレイ株式会社 | 血液測定装置 |
| US6193873B1 (en) * | 1999-06-15 | 2001-02-27 | Lifescan, Inc. | Sample detection to initiate timing of an electrochemical assay |
| US6841052B2 (en) | 1999-08-02 | 2005-01-11 | Bayer Corporation | Electrochemical-sensor design |
| CA2305922C (en) † | 1999-08-02 | 2005-09-20 | Bayer Corporation | Improved electrochemical sensor design |
| DE19936693A1 (de) * | 1999-08-04 | 2001-02-08 | Lre Technology Partner Gmbh | Verfahren zur ampereometrischen Bestimmung der Konzentration einer Substanz in einer Flüssigkeit |
| US7041206B2 (en) * | 2000-03-09 | 2006-05-09 | Clinical Analysis Corporation | Medical diagnostic system |
| US20060108218A1 (en) * | 2001-03-05 | 2006-05-25 | Clinical Analysis Corporation | Test cell for use with medical diagnostic instrument |
| DE10397017A5 (de) | 2002-07-02 | 2015-05-28 | Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. | Biosensor, Biosensorchip und Biosensoreinrichtung |
| RU2371707C2 (ru) | 2004-02-06 | 2009-10-27 | БАЙЕР ХЕЛТКЭР ЭлЭлСи | Электрохимический биодатчик |
| CN101074963B (zh) * | 2006-05-17 | 2011-07-06 | 聿新生物科技股份有限公司 | 电化学胆固醇检测电极测试条和其制造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4045296A (en) * | 1972-08-09 | 1977-08-30 | Beckman Instruments, Inc. | Rate sensing batch analysis method and enzyme used therein |
| US4127448A (en) * | 1977-02-28 | 1978-11-28 | Schick Karl G | Amperometric-non-enzymatic method of determining sugars and other polyhydroxy compounds |
| US4655880A (en) * | 1983-08-01 | 1987-04-07 | Case Western Reserve University | Apparatus and method for sensing species, substances and substrates using oxidase |
| US4767994A (en) * | 1986-09-10 | 1988-08-30 | Phillips Petroleum Company | Multi-purpose voltametric analyzer |
| JPH07122625B2 (ja) * | 1987-02-06 | 1995-12-25 | ダイキン工業株式会社 | バイオセンサの電極バイアス装置 |
| JPS6423155A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | Daikin Ind Ltd | Electrode refreshing device for biosensor |
| JPS6428557A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-31 | Daikin Ind Ltd | Electrode bias apparatus for biosensor |
| JPH0820412B2 (ja) * | 1990-07-20 | 1996-03-04 | 松下電器産業株式会社 | 使い捨てセンサを用いた定量分析方法、及び装置 |
| FR2673289B1 (fr) * | 1991-02-21 | 1994-06-17 | Asulab Sa | Capteur de mesure de la quantite d'un composant en solution. |
| JP2825709B2 (ja) * | 1992-07-09 | 1998-11-18 | 勝也 平岡 | 外装材先付けコンクリート二次製品の製造方法 |
| FR2707012B1 (ja) * | 1993-06-22 | 1995-09-29 | Asulab Sa | |
| JP3061351B2 (ja) * | 1994-04-25 | 2000-07-10 | 松下電器産業株式会社 | 特定化合物の定量法およびその装置 |
| JPH09274010A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基質の定量法 |
-
1996
- 1996-04-04 JP JP8082631A patent/JPH09274010A/ja active Pending
-
1997
- 1997-04-02 DE DE69709479T patent/DE69709479T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-02 EP EP97302271A patent/EP0800080B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-03 US US08/834,829 patent/US5985130A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8282813B2 (en) | 2005-09-14 | 2012-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Biosensor measurement machine, biosensor measurement system and biosensor measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5985130A (en) | 1999-11-16 |
| EP0800080B1 (en) | 2002-01-09 |
| EP0800080A2 (en) | 1997-10-08 |
| EP0800080A3 (en) | 1997-11-05 |
| DE69709479T2 (de) | 2002-08-08 |
| DE69709479D1 (de) | 2002-02-14 |
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