JPS6034061B2 - 電極装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、固定イ技酵素膜のような所定の膜が取付け
られた電極間に試料液を流してその試料液内に含まれる
物質を定量する場合などに用いられる電極装置に関する
。

この種の装置としてはたとえば特開昭５２一８５０７７
号公報に示されているものが知られている。

この電極装置は、中心に位置する陽極と、この陽極を所
要間隔をおいてとり囲む陰極とを備え、これらの電極は
その表面が露出した状態で絶縁体よりなる支持部村に埋
設されている。そして、陽極および陰極の表面を含む支
持部材の表面は凸状湾曲面に形成されている。他方、こ
の凸状湾曲面に合致する凹状湾曲面が形成された膜位置
決め部材があり、これらの両湾曲面が接近して対向し、
測定の種類に応じた特性をもつ膜が両湾曲面間に挟まれ
ている。膜位置決め部材の凹状湾曲面には試料液の流路
となる溝が形成されており、試料液はこの溝と膜とによ
ってつくられる空間内を流通する間に所定の測定、検出
などが行なわれる。ところで、この種の電極装贋では測
定の精度と安定度を高めるために、膜は電極表面にぴっ
たりと密着していることが必要である。

そのために上記の電極装置においては、膜の周囲に、膜
位置決め部材の外径に等しい内径の○リングが取付けら
れている。そしてこの電極装置を絹立てる場合に、まず
０リングが取付けられた膜を支持部材の凸状湾曲面上に
載せ、次に膜位置決め部材を、その凹状湾曲面を凸状湾
曲面に対向させた状態で○リングにはめ込んでいく。す
ると凹状湾曲面が膜を凸状湾曲面上に引きのばすので、
膜は凸状湾曲面にぴったりと接触した状態となる。しか
しながらこの装置では、膜に○リングを取付けておく必
要があるから膜の構成が特殊になる、膜位置決め部材を
○リングにはめ込んでいって膜を引きのばすのでこの操
作に神経を使い、腰を被らずに密着させるには熟練を必
要とするなどの問題がある。この発明は上記の実情に鑑
みてなされたものであって、特殊構造の膜を用いる必要
がなく組立ても簡単であってかつ膜を電極に密着させる
ことのできる電極装置を提供するものである。この発明
による電極装置は、電極に固定化酵素膜を取付けて試料
液中のしよ糖、グルコース、尿酸などを定量する場合に
好適に用いられる。

たとえば、グルコースの濃度を測定する場合には、次の
酵素反応を利用する。グルコ−ス十。

２グルコース・オキシダーゼグルコン酸十星０２酵素膜
としてはグルコース・オキシダーゼが固定化された膜が
用いられ、電極としては後に詳述するように陽極が白金
、陰極が銀で構成された過酸化水素測定用のポーラログ
ラフイ電極が用いられる。

陽極・陰極間には過酸化水素の分極電圧に相当する０．
６（Ｖ）程度の電圧が印加される。そして、上式におけ
る過酸化水素（日２０２）の生成量の測定暦にもとづき
グルコースの濃度が測定される。以下図面を参照してこ
の発明の実施例について詳しく説明する。

第１図において、基台１に孔２があげられており、この
孔２の周囲において基台１の下面に取付筒体３が固定部
村４により固定されている。

取付筒体３の上半部分の孔５ａはやや小径であり、下半
部分の孔５ｂはこれよりも大径に形成されている。また
、取付筒体３の下半部分の周壁には、中心を挟んで対向
する位置に下端から所要長さだけ上方に向う細長い位置
決め用切込み６が形成されている。さらに、取付筒体３
の小径孔５ａに面する周壁の内面および小径孔５ａと大
蓬孔５ｂとの間の段部に環状溝が形成され○リング７，
８がはめ込まれている。膜支持部村１０は取付筒体３の
大径孔５ｂ内に収められており、その横断面は円形であ
って上半部の小径部分と下半部の大蚤部分とからなる。

そして、第２図に拡大して示されているように、腰支持
部材１０の上面中央部には凹状に湾曲した面１２を有す
るくぼみ１１が形成されている。この凹状湾曲面１２は
後述するところから明らかになるように、電極２７，２
８と酵素膜２０との密着性を良好にするために球面に形
成されている。また、くぼみ１１はその周囲の上端部に
丈の小さい垂直周壁１３を有している。この垂直周壁１
３は、くぼみ１１内への電極の挿入時に酵素膜２０の張
りの度合いを強くするためのものである。膜支持部材１
０の小蓬部分の外周面には環状溝１４が形成され、膜支
持部村１０上端部に取付けられた酵素膜２０の周緑部が
、環状溝１４にはまり込んだ○リング１５により押さえ
つけられている。膜支持部材１０の大蓬部分の外周面上
であって中心を挟んで対向する位置に、外方に突出する
位置決め用ピン１６が設けられており、このビン１６が
位置決め用切込み６内に入っている。さらに膜支持部材
１０のくぼみ１１内には、第３図に示されているように
その中心を通り径万向に一直線状にのびる流通溝１７が
形成されている。この溝１７と酵素膜２０とによってつ
くられる空間が試料液の流路となる。流通溝１７の両端
は、膜支持部材１０内に形成された導入路１７ａおよび
導出路１７ｂに連絡している。導入路１７ａおよび導出
路１７ｂには導入管１８および導出管１９がそれぞれ接
続されている。取付筒体３の周壁の下端部内周面には雌
ねじが形成されている。

止め部材２１は小径のねじ部２１ａと大径のつまみ部２
１ｂから構成され、中央部に貫通孔２２があげられてい
る。そしてねじ部２１ａには雄ねじが形成されている。
止め部材２１はそのねじ部２１ａが取付筒体３の雌ねじ
‘こねじはめられている。止め部材２１がその上端面で
膜支持部材１０を押し上げており、このことにより膜支
持部材１０が取付筒体３の大窪孔５ｂ内に固定されてい
る。他方、基台１の上面には孔２の周囲において案内筒
２５が固定部材４により取付けられている。

そしてこの案内筒２５内に電極支持部材２６が収められ
ている。電極支持部材２６もまた上半部の大径部分と下
半部の小径部分とからなり、絶縁体でつくられている。
電極支持部材２６の小径部分の下端部には、その中央に
白金よりなる陽極２７と、この陽極２７を所要間隔をお
いてとり囲むように配置され銀よりなる環状の陰極２８
とが埋設されている。陽極２７および陰極２８の下面は
支持部材２６から露出しかつ支持部材２６の下面と連続
し、凹状湾曲面１２に合致する球面状の凸状湾曲面２９
になっている。電極支持部材２６の上端部にはコネクタ
３０が埋設され、その一部が上方に突出しており、この
コネクタ３０を介して支持部材２６が取付板３１に取付
けられている。取付板３１は円板であって案内筒２５内
を上下に摺動しうる。取付板３１の周面には位置決め用
のピン３２が外方に突出するように固定され、案内筒２
５の下端から所要長さだけ上方にのび細長く形成された
位置決め用切欠き３３内に入っている。取付板３１には
コネクタ３０から上方にのびる導管３４が設けられてい
る。陽極２７および陰極２８にはリード線３５が接続さ
れ、このＩＪード線３５は導管３４内に挿通されたりー
ド線３６とコネクタ３０により接続されている。案内筒
２５の上端には内方にのびる環状の止め片２５ａが一体
に形成されており、この止め片２５ａと取付板３１との
間にばね３７が設けられている。ばね３７は電極支持部
材２６を下方に押し、酵素膜２０を電極２７，２８に密
着させるとともに振動などにより密着状態に変化が生じ
るのを防止する作用をなす。第４図に固定イ技酵素膜２
０の構成の一例が示されている。

酵素膜２０は３種類の膜から構成されている。膜２０ａ
は３００△程度の孔径をもつ多孔質膜で、高分子物質（
たとえば血球）が電極へ侵入するのを防止する。膜２０
ｂは所要の酵素が固定された膜である。膜２０ｃは生成
した過酸化水素を電極がわへ透過させ、干渉物質である
アスコルビン酸、尿酸などが電極がわへ拡散するのを防
止する。酵素膜２０は膜２０ｃを電極がわにして取付け
られる。上記の電極装置において、導入管１８から試料
液を送り込み導入路１７ａを経て流通溝１７と酵素膜２
０とによって形成される流通路を通し、導出路１７ｂか
ら導出管１９に排出させる。

このように試料液を連続的に流通させる過程で、陽極２
７、陰極２８間に所要の電圧を印加して先に述べたよう
な過酸化水素の生成量にもとづいてグルコース濃度測定
、その他の測定または検出が実施される。このように固
定化酵素膜を有する電極に試料液を連続して流して測定
する方法は、装置の小型化を図ることができる、固定化
酵素膜を繰返し利用できるので試薬が不要である、応答
が速いなどの特徴をもっている。

第５図に上記電極装置の組立ての手順が示されている。

まず膜支持部材１０‘こ酵素膜２０を載せ、その周縁部
を曲げて小蓬部分にそわせ、酵素膜２０にたるみのない
状態で○リング１５により固定する。電極支持部材２６
はあらかじめ電極２７，２８を下方に向けて案内筒２５
および取付筒体３内に位置させておく。電極支持部材２
６は電極２７，２８がわの４・径部分とこれに連続する
大径部分とより構成され、両部分間には段部２６ａがあ
るからこの段部２６ａが取付筒体３の小径孔５ａ上端の
周縁に掛って支持されており、かっぱね３７により下方
に付勢されている。このような状態において、酵素膜２
０が取付けられた膜支持部材１０を取付筒体３の大蚤孔
５ｂ内に下方から挿入し、かつ止め部村２１を取付筒体
３にねじ込み膜支持部材１０を押し上げていく。膜支持
部材１０が上昇することにより酵素膜２０は電極支持部
材２６および電極２７，２８が形成する凸状湾曲面２９
に援し、この湾曲面２９によって一層張った状態になっ
ていき、凸状湾曲面２９および膜支持部材１０の凹状湾
曲面１２が互いに合致する形状であるから、酵素膜２０
はついには電極２７，２８に密着する。最終的には電極
支持部材２６は膜支持部材１川こよって押し上げられ、
段部２６ａが取付筒体３の小窪孔５ａの周緑部からやや
浮いた状態となる。○リング８は酵素膜２０上面に密接
し、酵素膜２０を押さえつける。膜支持部村１０１こ取
付けられたピン１６は取付筒体３の切欠き６内に入って
いるので、止め部材２１を回して膜支持部村１０を押し
上げていくさし、に膜支持部材１０が止め部材２１と一
緒に回転してしまうということはなく、酵素膜２０が凸
状湾曲面２９に接したときに酵素膜２川こしわが寄ると
いうことが防止される。なお、電極支持部材２６の凸状
湾曲面２９と膜支持部材１０の凹状湾曲面１２の曲率が
完全に一致せず、多少のちがいがあってもグリースなど
を塗布することにより、酵素膜２０を電極２７，２８に
密着させることは可能である。第６図は膜支持部材の流
通溝の変形例を示している。

ここでは流通溝４１は、陽極２７に対応してくぼみ１１
の中心部を怪方向にのびるやや短い溝と、この溝に連な
りかつ環状の陰極２８の径とほぼ等しい径の欠円形の溝
とからなり、渦巻き状に形成されている。このように流
通溝は陽極２７および陰極２８に対向する部分を有しか
つこれらの部分が互いに連なっていればどのような形状
であってもよい。以上詳細に説明したようにこの発明に
よる電極装置においては、膜支持部村の外周面に○リン
グ用の鼓め込み溝が形成されており、膜支持部材に形成
された凹状湾曲面を覆う膜は、その周縁が曲げられて膜
支持部材の外周面にそし、上記鼓め込み溝に鉄め込まれ
た○リングにより固定されている。

したがって従来のように○リングが取付けられた特殊な
膜を用いる必要がない。また上記凹状湾曲面に合致する
凸状湾曲面を有しかつ陽極と陰極とを持つ電極支持部材
の上記凸状湾曲面と、膜の取付けられた膜支持部村の凹
状湾曲面とを合わせるだけでよいから組立ても簡単であ
る。さらに膜支持部材の凹状湾曲面と電極支持部材の凸
状湾曲面とは互いに合致する形状であるから、膜を電極
に密着させることができる。そして、膜支持部材には膜
を保持するための○リングの鉄め込み溝と試料液が流通
する流通溝とが形成されており、１つの部材で２つの機
能を有するから構成が簡素となっている。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は全体の縦断面
図、第２図は膜支持部材を拡大して示す断面図、第３図
は膜支持部材の平面図、第４図は酵素膜を示す拡大断面
図、第５図は組立ての手順を示す組立て図、第６図は膜
支持部材の他の例を示す平面図である。 ３・・・・・・取付筒体、１０・・・・・・膜支持部材
、１２・・・・・・凹状湾曲面、１４・・・・・・隊め
込み溝、１５・・…・０リング、１７，４１……流通溝
、２０…・・・酵素膜、２１・…・・止め部材、２５・
・・・・・案内筒、２６・・・・・・電極支持部材、２
７・・・・・・陽極、２８・・・・・・陰極、２９・…
・・凸状湾曲面、３７・・・・・・ばね。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凹状湾曲面を有しこの湾曲面に流通溝が形成されか
   つ外周面にＯリング用の嵌め込み構が形成された膜支持
   部材、上記凹状湾曲面を覆い、周縁が曲げられて上記膜
   支持部材の外周面にそい上記嵌め込み溝に嵌め込まれた
   Ｏリングにより固定された膜、ならびに陽極および陰極
   を有し、これらの両電極の表面を含みかつ上記凹状湾曲
   面に合致する形状の凸状湾曲面が形成された電極支持部
   材を備え、上記凸状湾曲面が上記凹状湾曲面と対向して
   上記膜を挾みつけ、上記膜が上記両電極に密着している
   、電極装置。 ２ 上記膜支持部材および電極支持部材のいずれか一方
   が固定され、他方が上記一方の方向にばねで付勢されて
   いる、特許請求の範囲第１項記載の電極装置。 ３ 上記膜支持部材を収納する孔を有する取付筒体を備
   え、上記膜支持部材が上記収納孔内に収められかつ止め
   部材により固定されている、特許請求の範囲第１項記載
   の電極装置。 ４ 上記電極支持部材を収納する孔を有する案内筒を備
   え、上記電極支持部材が上記収納孔内に収められかつば
   ねにより上記膜支持部材の方向に付勢されている、特許
   請求の範囲第１項記載の電極装置。 ５ 上記電極支持部材を収納する孔を有する案内筒およ
   び上記膜支持部材を収納する孔を有する取付筒体を備え
   、上記電極支持部材は上記案内筒の収納孔内に収められ
   かつばねにより上記膜支持部材の方向に付勢され、上記
   膜支持部材は上記取付筒体の収納孔内に収められかつ固
   定され、上記ばねの付勢力を受け止めている、特許請求
   の範囲第１項記載の電極装置。 ６ 上記膜支持部材を収納する孔を有する取付筒体と、
   上記膜支持部材を固定する止め部材とを備え、上記取付
   筒体の周壁の一端部内面に雌ねじが形成されかつ上記一
   端部から軸方向に細長くのびる位置決め用切欠きが形成
   され、上記止め部材の外周面には雄ねじが形成され、上
   記膜支持部材は上記位置決め用切欠きに入り込む位置決
   め用ピンを有し、上記膜支持部材が上記収納孔内に収め
   られかつ上記止め部材が取付筒体にねじはめられて上記
   膜支持部材が固定されている、特許請求の範囲第１項記
   載の電極装置。