JPS6211593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は酵素利用分析計に係り、特に、グルコ
ースオキシダーゼ等の酸素を受容体とする酸化還
元酵素を用いる分析計における測定範囲を拡大し
高精度の測定値を得るに好適な酵素利用分析計に
関する。 従来の酸素を受容体とする酸化還元酵素を利用
する分析計は、例えば、特公昭54−8318等に代表
されるように臨床検査の分野に利用されるものが
多い。これは、酵素が特定の物質だけに触媒作用
を示す、いわゆる高い反応特異性を持つているた
め、小形で単純な機構の分析計であつても、優れ
た特性が期待できることに基づく。このような医
療用分析計として広く利用されているものに生体
液中のぶどう糖を測定するグルコース分析計があ
る。この場合にはβ−Ｄ−グルコース：オキシジ
エン・オキシドレダクターゼ（常用名 グルコー
スオキシダーゼ）と呼ばれる酵素の酸化作用を利
用し下記(1)式の反応によつて定量的に消費される
溶存酸素あるいは、定量的に生成する過酸化水素
の量を検知し、グルコース濃度を算出する。

【表】 このような反応はグルコース以外の成分、たと
えばコレステロール、尿酸等の基質を酸化する酵
素においても同様であり、溶液中の酸素が反応に
直接関与している。そのため、このような酸化還
元酵素を利用する分析計では被検液中の酸素の量
が、同じ被検液中の基質を酸化するのに十分なだ
け存在しているかどうかが重要である。そこで、
グルコース分析計等においては、溶存酸素が不足
しないように血液等の被検液を緩衝液で希釈して
分析するようになつている。 最近、少量の検体で電解質、血中ガス及びグル
コース等の項目を短時間で分析する、血液多項目
検査装置のような分析計が緊急時や小児科領域で
必要とされている。この場合には、他の検査項目
との兼合いや、ベツドサイドに持ち込むためにも
小形軽量であることが望ましく、希釈等の分析操
作を必要としない、単純でしかも迅速に結果を出
力する装置でなければならない。 しかし、血清中の酸素は約2.2×10^-3mol／し
かなくこれはグルコースに換算して40mg／dlとな
り、従来法で希釈せずにグルコースを分析する場
合にはしばしば溶存酸素が不足するし、種々の酸
化還元酵素を固定化した反応セルを直列に接続し
て、尿酸、グルコース及びコレステロール等を１
台の装置で分析する場合においては希釈しても、
溶存酸素は流れの上流にある反応セルで消費され
るため、流れの下方にある反応セルはいつも溶存
酸素が不足するという状態になる。そのため、基
質の測定範囲は著しく狭くなるという欠点があつ
た。また、溶存酸素を補給する目的で希釈倍率を
大きくすると、これに伴う誤差や、基質の濃度低
下による精度上の問題が生じることにもなり、各
種の酵素反応セルを直列に組合せて成る、いわゆ
る酵素利用多項目分析計の如き装置は従来法にお
いては実現不可能であつた。 本発明の目的は、定量範囲が広く、精度の高い
酵素利用分析計を提供することにある。 本発明は次の如くである。すなわち、酵素利用
分析計の定量範囲が狭くなつたり、精度が低下す
る１つの原因は、検体中の溶存酸素がそれぞれの
検体ごとに異なること及び基質の量に見合うだけ
の酸素が検体中にないことによる。したがつて、
これを解体するためには検体中の基質濃度を溶存
酸素濃度に応じて、希釈等の方法により調整して
やれば良いが、前述したように精度上の問題があ
るし、装置構成が複雑、大形化し、高価なものに
なりベツドサイドで利用するような検査装置には
適さない。そこで気相から水相への酸素の溶解速
度が十分に速いため、酵素反応部への拡散距離を
短くすれば気相の酸素を補給することで上記問題
を解決できることを見出した。 すなわち、酸素を受容体として作用する酸化還
元酵素を固定した不溶性担体とフルオロカーボン
の如き酸素授受能の高い物質で形成されたビーズ
とを同一のカラムに均一に充てんし、これを酵素
反応カラムとして利用する。 このように、酸素を消費する酵素反応部の極近
傍にこれを補給するビーズを設置することで、他
の測定項目や検出系に全く影響を与えずに、測定
範囲が拡大できるため、高精度の酵素利用分析計
や多項目分析計が、小形、単純構成でしかも簾価
で実現できる。 以下、本発明の実施例について説明する。 第１図には、本発明の一実施例が示されてい
る。 図において、１は測定対象物である試料を注入
する試料注入口である。この試料注入口１より注
入された試料は、キヤリア溶液７によつて酵素反
応部２に送るように構成されている。３は、検出
器であり、酵素反応部２によつて反応した結果を
検出するものである。この検出器３の結果は、増
幅器４によつて増幅され記録計６に記録される。
５はポンプであり、キヤリア溶液７と共に試料を
適量酵素反応部２に送るためのものである。 このように構成されるものであるからキヤリア
溶液７は酵素反応の至適PHに近い緩衝液であり、
ポンプ５により試料注入口１、酵素反応部２、検
出器３を経て排出される。血清等の検体は試料注
入口１よりキヤリア溶液７の中に注入され、酵素
反応部２に運ばれる。酵素反応部２は測定しよう
とする基質に合せた酵素が固定されたビーズと酸
素授受能の高い物質で形成されたビーズとを均一
に充てんしたクラムであり、例えば、グルコース
濃度を測定する場合には、(1)式によりグルコース
が酸化され、試料バンドに相当する部分の溶存酸
素が消費される。この時、酸化されたグルコース
と等モルの過酸化水素が生成するので検出器３に
てこれを検出し、グルコース濃度に関する信号を
得る。第２図は本発明に係る酵素反応部の一実施
例を示す要部の側断面部である。カラムボデイー
２の内部には酵素固定化ビーズ８と酸素授受能の
高い物質としてフルオロカーボンビーズ９とが均
一に充てんされている。酸素授受能の高い物質と
してはフルオロカーボンの他にある種のゼオライ
トなど無機吸着体も知られているがこれらは血液
中成分による汚染や血液凝固が問題となる。しか
し、フルオロカーボンの如き有機吸着剤では上記
した問題はないので生体液、特に血液の分析に効
果的である。酵素固定化担体とフルオロカーボン
の形状は本発明の効果を十分に発現する上で、特
に限定されるものではないが、試料バンドの拡が
りや酸素の拡散距離をできるだけ小さくするよう
に球形であるのが望ましい。また、この２つのビ
ーズの大きさは、充てん状態を均一で最密なもの
にするために、酵素固定化ビーズの直径をＲ、フ
ルオロカーボンビーズの直径をｒとしたときにＲ
＞ｒの関係にあるのが望ましく、更にはＲ／ｒが
３〜５の範囲にするのが好適である。 本実施例によれば、試料バンド中の基質の濃度
が溶存酸素に比較して高濃度の場合でも、反応途
中で試料バンド中の酸素分圧が低下すればフルオ
ロカーボンから酵素が放出され、この酸素が酵素
反応を促進するために応答最高値が従来例の約10
倍以上高くなるという効果がある。 第３図は本発明に係る酵素反応部を２つ直列に
接続した多項目分析計の流路図である。２ａ，２
ｂにはそれぞれ種類の異なる酸化酵素を固定した
ビーズとフルオロカーボンビーズを充てんした反
応カラムである。血清等の検体は試料注入口１よ
り注入され、それぞれの酵素反応部にポンプ５に
より選ばれるが、まず、第１の酵素反応部２ａに
おいてこの酵素に合つた基質が酸化され、この量
に応じた過酸化水素が生成するのでこれを過酸化
水素電極等の検出器３ａにより検出する。この、
検出器３ａで分解されずに残つた過酸化水素はカ
タラーゼ等の過酸化水素分解酵素を固定したカラ
ム１０を通過する間に分解される。以下、第２の
酵素反応部２ｂ、検出器３ｂにおいても同様のこ
とが起こる。検出器３ａ，３ｂからの信号は増
巾、演算回路１１に取込まれ、表示装置１２、デ
ジタルプリンタ１３に出力される。本実施例によ
れば、各種の酸化還元酵素を固定化し、過酸化水
素電極と組合せることが可能になるため、微量の
検体で、多項目の検査がほとんど同時にできると
いう効果がある。なお、第３図実施例では、酵素
反応部と検出器の組合せの数が２つの場合を示し
たが、この数は特に限定されるものではなく、必
要に応じて増減することができる。 第４図は、第１図実施例により、血清中のグル
コースを測定した時の検量線である。キヤリア溶
液として第１表に示すバツフアー液を用い、流量
1.0ml／minで送液し、血清を10μ注入した時
のものである。

【表】 このように、本実施例を用いれば、最高応答値
を約600mg／dlにまで拡大できることが明らかで
ある。 したがつて、本実施例によれば、血清等の検体
あるいは検体を含む溶液中の基質と酸素を受容体
とする残化還元酵素との実質な反応部に他の系に
全く影響を与えずに補給できるので、 (1) 最高応答値の拡大 (2) 分析精度の向上 (3) 小形で簾価な多項目分析計の実現 などの効果がある。 以上説明したように、本発明によれば、定量範
囲を広く、精度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は本発明の１実施例を示すブ
ロツク図、第２図は本発明に係る酵素反応部を示
す図、第４図は第１図実施例で得られるグルコー
スの検量線である。 １……試料注入口、２……酵素反応部、３……
検出器、４……増巾器、５……ポンプ、６……記
録計、７……キヤリア溶液、８……酵素固定ビー
ズ、９……フルオロカーボンビーズ、１０……過
酸化水素分解酵素のラム、１１……増巾・演算回
路、１２，１３……出力装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素を受容体として作用する酸化還元酵素の
   １種あるいは数種を不溶性担体に固定した酵素反
   応部と酵素反応によつて生成あるいは増減する成
   分を直接あるいは間接的に検出する酵素利用分析
   計において、上記酵素反応部を酸素授受能の高い
   物質で形成された固体と不溶性担体表面あるいは
   細孔内に酵素を固定化したものとを同一収容体と
   によつて構成したことを特徴とする酵素利用分析
   計。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の発明において、
   上記酸素授受能の高い物質は、フルオロカーボン
   等の有機化合物であることを特徴とする酵素利用
   分析計。