JPS60152947A - 尿酸と無機リンの連続定量法 - Google Patents

尿酸と無機リンの連続定量法

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JPS60152947A
JPS60152947A JP59008794A JP879484A JPS60152947A JP S60152947 A JPS60152947 A JP S60152947A JP 59008794 A JP59008794 A JP 59008794A JP 879484 A JP879484 A JP 879484A JP S60152947 A JPS60152947 A JP S60152947A
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JP
Japan
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uric acid
inorganic phosphorus
electrode
specimen
sample
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Application number
JP59008794A
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English (en)
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Hisao Osawa
大沢 久男
Kenji Harada
健治 原田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING 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
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 この発明は、水浴性酵素と固定化酵素膜を用いて被検液
中の尿酸と無機リン濃度をポーラログラ〔従来技術とそ
の問題点〕 臨床検査分野における尿酸の定量は、体内の生成先進(
痛風など)と腎からの排泄異常などの指標として重要視
されている。さらζこ尿酸は代謝異常性扶患との関連で
興味がもたれでいる。才だ、臨床検査分野における無機
リンの定量は、主として骨および鉱質代細動態を知るう
えに必要である〇さらに環境計測分野では水質の富栄養
化の指標として重要な測定項目である。
この種の尿酸と無機リンの定量法は、一般に正確、簡便
かつ迅速であることが要請され、特に血液の場合は、遠
心分離操作を必要としない全血のままの測定が強く望ま
れている。
酵素1L極を用いた尿酸と無機リンの同一反応セル内で
の連続定量法は特に知られていない。
尿酸の定量法は、大別して還元法と酵素法の二種類に分
類できる。還元法の代表的なものは、リンタングステン
酸を還元して青色の色素を比色定量する方法である。酵
素法の場合には、尿酸を尿酸分解酵素ウレアーゼ(EC
I、7,3.3)で分解し、紫外部の吸光度の差から尿
酸濃度をめる方法と、ウリカーゼを作用させたときに生
成する過酸化水素を比色が可能な他の還元酵素と共役さ
せ、可視部で簡便に定量する方法が知られている。
これらの方法は、尿酸類似化合物ζこよって正誤差が生
じたり、試料中に共存するアスコルビン酸やグルタチオ
ンなどにより負誤差が生じるといった欠点がある。さら
には体液などの着色試料をそのまま使用することができ
ず、測定に要する時間が長いといった欠点がある。
近年、これらの欠点を除去する方法として固定化酵素を
用いる酵素電極法が知られてきた。
Updikeら(Nature、 214.886(1
967)]こより酵素電極の概念が報告されていらい尿
酸への適用も行なわれているが、尿酸と無機リンを連続
して足鉛、する方法は知られていない。
無機リン定量法としてはFiske−8ubba Ro
w法(J、Biol、Chem、66、375(192
5))による還元発色法が一般的であるが、この方法に
は呈色の安定性や感度などに難点がある。近年、これら
の影響を軽減した酵素(プリンヌクレオシドホスフオリ
ラーゼ。
キサンチンオキシダーゼおよびペルオキシダーゼ)を用
いた比色法が用いられる様になったが、1)使用する三
つの酵素を使い捨てにするため経済的でない、2)体液
のような着色試料をそのまま使うことができない、3)
測定に要する時間が長いといった問題点がある。基質イ
ノシンと酵素ブリンヌクレオシドホスフオリラーゼと酵
素キサンチンオキシダーゼを用い、無機リンの存在下で
生成するH2O2を、直接H702選択透過性膜で被覆
した過酸化水素電極でアンペロメ) IJラック定量し
、試料中の無411Jン濃度を分析する方法も報告され
ている(両生検査、32(3)、342(1983))
この方法は、比色法と比較すると、着色試料の分析がで
きる、測定時間を短縮することができるといった特長を
有するが、1)測定時間は5分を必要とする、2)低濃
度の無機リン測定では、生成するH2O2が少ないため
検出系は高精度で安定した特性が要求される、3)H2
02選択透過膜にセルロースアセテート膜を用いている
ため、全血試料を長期にわたって測定するとめすまりを
おこす可fiF性が高いといった解決すべき問題点があ
る。
〔発明の目的〕
この発明は上述の欠点を除去して、迅速、簡便かつ高い
選択性を有し、全血および着色試料の測定ができる酵素
′電極を用いた尿酸と無機リンの連続分析法を提供する
ことを目的とする。
〔発明の要点〕
試料を緩衝溶液で満たされた反応セル内に注入し、まず
試料中に含まれる尿酸を酸素電極で検出し、次に無機リ
ン測定用混合試薬を注入し、無機リンをイノシンと共存
した状態で酵素プリンヌクレオシドホスフオリラーゼ(
PNP、EC2,4゜2.1)と反応させ、まずヒポキ
サンチンとリボース−1−リン酸に変換し、次に生成し
たヒポキサンチンを02存在下で酵素キサンチンオキシ
ダーゼ(XOD、ECI、2,3.2)により尿酸と過
酸化水素に変換し、前記反応セル内に設置された固定化
ウリカーゼ膜を被へした過酸化水素電極で生成した尿酸
および過酸化水素をポーラログラフ法により検出し、予
め作成した検量線から無機リン濃度を定量することによ
り達成される。無機リン濃度は、前記反応の際に消費さ
れる酸素と生成する尿酸を反応セル内に設置された固定
化ウリカーゼ膜を被覆した酸素電極を用いて検出するこ
とにより定量することもできる。
この発明による尿酸と無機リンの連続定量法は、以下の
測定原理ζこ基づくものである。
尿酸の検出は次の固定化ウリカーゼ膜内で進行する反応
により生成するH2O2又は消費される02をポーラロ
グラフ法で測定し行なわれる。
尿酸+02+H20朋箇コ旦り刃ノた写1アラントイン
+H2O2+CO2(1)尿酸を定量したのち、以下の
反応を利用して無機リンを定量する。無機リンは、pH
7,35+7)緩衝溶液中では大部分HPO4として存
在し、基質イノシンの共存下でブリンヌクレオシドホス
フオリラーゼにより次の反応が進行する。
イノンン+npoニー−ヒポキサンチン+リポースー1
−リン酸 (2)ヒポキサンチンはキサンチンオキシダ
ーゼにより次式により尿酸と過酸化水素に変換される。
ヒポキサンチン+202 + 2 H20−一→尿酸+
H2O2(3)本発明は生成する尿酸とH2O2又は生
成する尿酸と消費される02をポーラログラフ的に検出
し、一定時間後の反応電流の変化量から間接点に無機リ
ン碇度を定量するものである。
ここで特長的なことは、尿酸の定量を行った後の無機リ
ンの定量において生成する尿酸と過酸化水素あるいは生
成する尿酸と消費される酸素を、固定化ウリカーゼ膜を
被覆した過酸化水素電極あるいは酸素電極を用いて、(
3)式に従って生成する過酸化水素あるいは消費される
酸素を検出するのみでなく、同時に生成する尿酸を選択
性に優れた固定化ウリカーゼ膜−電極法により検出して
いることである。
本発明は固定化酵素膜を使用することにより、尿酸と無
機リンを連続して測定できるようにしたのみならず、無
機リン濃度の測定においても尿酸の検出を可能としたた
め、無ta IJンの定播感ルよの上昇をもたらし、か
つ同定化ウリカーゼ膜は共存物質の影響を受けにくく、
さらに血球、タンパクなどの汚染物質から電極および酵
素層を保肢するため、妨害物質の影響を受けずに長期に
わたって安定した出力が得られるとの考え方に基づいて
いる。
〔発明の実施例〕
第1図に尿酸と無機リンの検出部の構成を示す。
ここで10は過酸化水素電極、12はそのリード線、1
4は温度補償用サーミスタ、16はそのリード線、18
は反応セル、2oは緩衝溶液で満たされた反応セル室を
それぞれ示す。22は試料および試薬溶液の注入口、2
4は反応セル室内攪拌用のダイヤフラム、26はステン
レスパイプをそれぞれ示す。反応セル室2oは一定の容
積(0,4m1)を有し、図示されていない手段によっ
て一定温度(27〜37°C)に保持されている。
次に本発明に使用する固定化ウリカーゼ膜で被酸された
過酸化水素電極の例を第2図に示す。ここで30は白金
極、34は電極であり、32はこれら両電極間の絶縁層
である。才た36はOIJソング持用ガイド、38はo
リング、4oはウリカーゼの固定化酵素膜であり、白金
極3oと電極34の表面に密着されている。ここで白金
極3oには電極34に対して+0.6〜0.8 Vの範
囲の一定電圧を印加しておく。一方、第2図で示した過
酸化水素電極10は、白金極30に電極34に対して−
0,6〜0.8■の範囲の一定電圧を印加することで、
酸素′(5)極としても使用することができる。
さらに第3図に尿酸と無機リンの検出装置の例を示す。
ここで52は第1図に示した検出部であり、そこへ緩衝
液50が液送ポンプ54により給送される。56は廃液
溜めである。電極をポーラログラフ装置58に接続し、
さらに出力記録部6゜に接続する。
゛ 第1〜3図を参照して本発明の方法の実施例を説明
すれば次の通りである。
実施例1゜ 過酸化水素電極10に固定化ウリカーゼ膜4゜を装着し
て用いた。緩衝液5oとして0.1Mトリス緩衝液(p
H7,35)を用いた。無機リン定量段階で使用する基
質であるイノシンは、3.88 mM、PNPは1.3
8unit/rr]7.%X ODは13.8uni 
t/rnlの濃度になるように三独試薬を混合して調製
した。溶解液Lt 0. I M トIJス緩衝液(p
H7,35)を用いた。ここでイノシン、PNPおよυ
XODは市販されている試薬を用いることができる。
試料を注入口22から反応セル室20円に注入すると、
シリコンダイヤフラム24により攪拌され、反応セル室
20内で緩衝液により均一に士、11釈される。かくし
て、試料中の尿酸は固定化ウリカーゼ膜40と接触して
かつ酸化されてH2O,を発生し、これにより過酸化水
素電極10の電流値は上昇して暫時定常状態に達する。
この時の′動;流増加分はt酸ti’、に比例するので
、その定量ができる。
次に)−91定娘度のイノシン、PN’PおよびXOD
から成る混合試薬溶液を注入口22から注入すると、試
料中の無機リンが注入されたイノシン1、PNPおよび
XODと反応し、反応セル室20内に尿酸とH2O2を
発生し、固定化ウリカーゼ膜を被覆した過酸化水素電極
10の電流値が再び増加する。一定時間後の増加世また
は増加率ζこより、無tfl IJン′a屁を定量する
ことができる。定量後は緩衝液50により反応セル室2
0内を洗浄し、その廃液は液送ポンプ54により廃液溜
め56に送られる。洗浄により電流値が試料注入前の値
に戻ったら、再び新たに試料と混合試薬を逐次注入する
ことができ、かくして反覆連続測定を行うことができる
。試料および試薬の注入は、自動サンプラーを取り付け
れば自動曲に行うことも可能である。
実施例2 実施例1.により実際に尿酸と無機リンを同一反応セル
室内で連続して定量した場合の電流変化を第4図に示す
。尿酸8.2m g /c1 l と無機リン4.7m
 g / d lを含む試料を20μl注入すると(時
点100)、電極電流値は急激に上昇し、約15秒後に
定常状態に達した。30秒後にイノシン、PNPおよび
XODから成る混合試薬を20μl注入すると(時点1
02)、約15秒後から反応電流の増加が再び観測され
、20秒後(時点104)から直線的増加を示した。試
薬を注入してから3分波ζこ反応セル室20内を緩衝液
50で洗浄し始め(時点106)、30秒後に電流は試
料注入前の値に戻った。
尿酸および無機リン標準液で予め検量線を作成するか或
いは装置を較正しておけば、第4図のΔ11から尿酸を
、またΔ12から無機リンをそれぞれ定量し、表示させ
ることができる。
上記方法により作成した尿酸の検量線を第5図に、無機
リンの検量線を第6図にそれぞれ示す。
無機リン濃度2.5 mg/d 1以上では直線関係か
ら逸脱するが、10mg/d7まで再現性のよい濃度依
存性を示した。
実施例3゜ 実施例2で示した無機リンを定量する際の計測時間(時
点104〜106)を、40秒、1分40秒、2分40
秒にそれぞれ設定し、無機リン濃度5mg/dlの溶液
を用いて10回の連続測定を行い、同時再現性を検討し
た。得られたC、V、値はそれぞれ235チ、1.47
係、1.26係と良好な結果であり、計測時間が40秒
でも十分な精度が得られることがわかる。このことから
、試料注入後2〜3分間で尿酸と無機リン濃度の連続分
析が行なえることは明らかである。
実施例4 さらに全血試料を用いて連続100回の測定を試みたが
、固定化ウリカーゼ膜の汚染に基づく出力の低下は認め
られず、“長期使用に耐え得ることがわかった。
実施例5゜ 無機リン測定に及ぼす固定化ウリカーゼ膜の効果を検討
するためlこ、実施例2に従い過酸化水素電極10に固
定化ウリ、カーゼ膜40を装着して測定した場合と、過
酸化水素電極10に膜厚6μのアセチルセルロース膜を
装着して測定した場合の反応電流を測定した。標準過酸
′化水素水溶液(120ppm)を用い、電極活性と膜
厚補正を行なった。得られる反応電流を比較し、固定化
ウリカーゼ膜を用いることによりアセチルセルロース膜
で得られる反応電流の2倍の値が得られ、生成した尿酸
とH2O2を測定していることにより精度の向上が図れ
ることがわかった。
実施例6 実施例1の過酸化水素電極10を用い、白金極30に一
〇、60Vを印加して酸素電極として作用させ、実施例
2に従って尿酸と無機リンを連続して定量した場合の還
元電流の変化を第7図に示す。
試料を20μノ注入すると(時点200)、電極電流は
急激に減少し、30秒後に定常状態となる。
30秒後に混合試薬20μlを注入すると(時点202
)、約15秒後から再び還元電流の減少が観測された。
このようにして実施例2と同様に、第7図中のΔ11か
ら尿酸濃度を、Δ12から無機リン濃度をそれぞれ分析
できる。
〔発明の効果〕
以上の説明かられかる様に、本発明によれば酵素電極法
による検出部を構成したため、同一反応セル内での尿酸
と無機リンの連続定分が可能となった。さらに無機リン
をイノシン、PNP、XODと反応させて酵素的に尿酸
と過酸化水素を生成させ、これを同定化ウリカーゼ膜を
被覆した過酸化水素電極あるいは酸素電極を介して定量
するようにしたため、反応電流の倍化をもたらし、その
結果反応時間の短縮が可能となり、かつ精度の向上を図
ることができた。又、固定化酵素膜を使用しているため
、長期の全血測定に対しても安定した出力が得られるよ
うになった。さらに酵素電極法により無機リンを定量す
るため、連続的に迅速・簡便に、かつ共存物質の影響を
受けずに、尿酸と無機リンの分析操作を行うことが可能
となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に使用する装a♀の検出部の平面
図、第2図はポーラログラフ用過醒化水素電極の構造を
示す横断面図、第3図は本発明の方法を実施する尿酸お
よび無機リン分析装置の一系統図、第4図は過酸化水素
電極を用いた場合のポーラログラフ装置の出力、すなわ
ち本発明の定−ζν法の状態をかす線図、第5図は本発
明のポーラログラフ装置の出力と尿酸濃度の関係を示す
線区、第6図は本発明のポーラログラフ装置の出力と無
機リン濃度の関係を示す紗図、第7図は酸素電極を用い
た場合のポーラログラフ装置の出力、すなわち本発明の
定盆法の状態を示す線図である。 10・過酸化水素′1L極、18 反応セル、20・・
反応セル室、22 注入口、30 ・白金極、34 電
極、40 固定化ウリカーゼ股、5゜緩衝液、52−検
出部、58 ポーラログラフ装置、60 ・出力記録部
。 ′−゛ 8丁1ノ1.゛、τλ−11ノロに;九、−m−バー 第1 図 ヤZ閃 才3閃 θ l 2 3 4 糸[伍碕関 (今〕 才4(2) 0 to 20 、 30 4θ 屈蔽(笥J六ρ) オj 閃 0 、f tQ U魚摂°りン) / gl /li/l )才ろ 喝

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)試料中の尿酸と無機リンの定量法において、固定化
    ウリカーゼ膜と過酸化水素電極からなる酵素電極を備え
    、かつ緩衝溶液で満たされた反応セルに試料溶液を導入
    し、前記酵素電極で試料中の尿酸濃度をポーラログラフ
    的に測定し、次にブリンヌクレオシドホスフオリラーゼ
    とイノシンとキサンチンオキシダーゼを含む混合溶液を
    反応セル内に導入し、被検液と反応させ、逐次生成する
    尿酸と過酸水素を前記酵素電極でポーラログラフ的に検
    出し、間接的に無機リン濃度を定量することを特徴とす
    る尿酸と無機リンの連続定量法。 2)試料中の尿酸と無機リンの定量法において、固定化
    ウリカーゼ膜と酸素電極からなる酵素電極を備え、かつ
    緩衝溶液で満たされた反応セルに試料溶液を導入し、前
    記酵素電極で試料中の尿酸濃度をポーラログラフ的に測
    定し、次にプリンヌクオンドホスフオリラーゼとイノシ
    ンとキサンチンオキシダーゼを含む混合溶液を反応セル
    内に導入し、被検液と反応させ、逐次生成する尿酸と溶
    存酵素の減少量を前記酵素電極でポーラログラフ的に検
    出し、間接的に無機リン濃度を定量することを特徴とす
    る尿酸と無機リンの連続定量法。
JP59008794A 1984-01-20 1984-01-20 尿酸と無機リンの連続定量法 Pending JPS60152947A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5288613A (en) * 1988-02-17 1994-02-22 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The National Research Council Of Canada Enzyme-based biosensor system for monitoring the freshness of fish

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5288613A (en) * 1988-02-17 1994-02-22 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The National Research Council Of Canada Enzyme-based biosensor system for monitoring the freshness of fish

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