JPS63179247A - 酵素活性測定電極の出力処理方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば尿中アルブミンなどの生体成分の濃度
を酵素免疫電極法により測定する場合において好適に利
用できる酵素免疫電極などの酵素活性測定電極に対する
出力処理方法に係り、詳しくは、未知の濃度Ｃを存する
検体について測定したときの酵素活性測定電極による出
力値Ｉから該濃度Ｃを算出するための酵素活性測定電極
の出力処理方法に関する。

〔従来の技術〕

旧来のラジオイムノアッセイ法（ＲＩ　Ａ法）に代わる
生体微量成分の測定方法として注目されている例えば酵
素免疫測定法（酵素活性測定法の一例）において、免疫
（抗原−抗体）反応を起こさせた膜担体における標識で
ある酵素（例えばグルコースオキシダーゼなど）の活性
を定量する手段としては、従来一般に、比色法が用いら
れていた。

しかしながら、その比色法による場合には、基本的に呈
色反応にかなりの時間がかかるばかりでなく、呈色反応
温度を一定に保持しなければならず、また、分光光度計
の出力から検体の濃度を読み取るための検量線を作成す
るために、多数の校正点について校正操作を行わねばな
らないために、非常に面倒な手間がかかると共に、検体
の濃度が得られるまでには極めて長時間を要するという
欠点がある。

そこで、最近になって、例えば過酸化水素電極などで構
成される酵素免疫電極を用いて、前記膜担体における１
ｍ識酵素活性を電気化学的手法にて直接的に測定するこ
とにより、前記比色法におけるような長時間の呈色反応
時間を要すること無く、測定時間の大幅な短縮化を図れ
る可能性のある酵素活性測定法が考えられ、研究室段階
においては多少試みられるに至っているが、現在までは
その具体的な実用化は達成されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

即ち、民間の病院や保健所あるいは病人のそば（ベッド
サイド）等において手軽に尿や血液の検査を行えるよう
に、例えばデスクトップ型の小型ハンディタイプの酵素
免疫測定装置などの酵素活性測定装置を構成しようとす
れば、それに装備された酵素活性測定電極からの出力の
処理を簡便に行えるようにして、できるだけ簡単な演算
法により、酵素活性測定電極の出力から直ちに検体の濃
度を算定できるようにする必要がある。

ところが、免疫反応（抗原−抗体反応）は二分子反応で
あるとみなされるため、第１０図に示すように、検体濃
度（Ｃ：対数横軸）と前記酵素活性測定電極からの相対
出力値ｒ／Ｉｓ：縦軸、ただし■。は濃度Ｃ−０のとき
の出力）との関係で表される理論検量ｗＡＷは、リニア
にはならず、Ｓ字形（シグモイド状）の曲線となる。従
って、前記酵素活性測定電極の出力！から直ちに検体の
温度Ｃを算定できるように、そのＳ字形の検量１ｗを定
式化するためには、かなり多数の校正点（少な（とも８
点程度）において校正のための測定を行って、その実験
式を求めておく必要があり、そのために、既知濃度の多
数のサンプルを準備する必要があると共に、多数回の測
定作業、ならびに、その測定結果から前記実験式を求め
るための煩雑な回帰計算作業を行わねばならず、非常に
面倒かつ長時間に亘る準備作業を必要とし、場合によっ
ては、測定対象である検体に対する測定回数および時間
よりも校正のための測定回数の測定回数および時間の方
が多大になるといった不都合が生じることもあり、その
上、前記実験式を求めるための煩雑な回帰計算を行うた
め、および、比較的複雑な形になりがちな前記回帰実験
式を利用して、未知の濃度Ｃを有する検体について測定
したときの酵素活性測定電極による出力値Ｉから該濃度
Ｃを算出するための計算は、例えばパソコンなどの比較
的大掛かりな演算装置を使用する必要があり、これでは
、前述したｒ酵素活性測定電極からの出力の処理を簡単
な演算法により簡便に行えるようしして、小型の酵素活
性測定装置を構成するＪという課題はとても実現するこ
とはできない。

本発明は、上記従来実情に鑑みて鋭意研究の結果なされ
たものであって、その目的は、十分に小型かつ簡素な演
算器によって容易に演算処理可能な酵素活性測定、電極
の出力処理方法を開発することにより、一般の多くのユ
ーザーが手軽に尿や血液の検査を行うことができる小型
の酵素活性測定装置の実現に大きく寄与せんとすること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による酵素活性測定
電極の出力処理方法は、 夫々既知の濃度Ｃｏ　　（”０）、ＣＬ　、Ｃ工を有す
る３種類の校正用サンプルを用いて測定したときの酵素
活性測定電極による出力値！。、■、。

ＩＮに基いて、 ここに、 ＩＬ　　　　　、　　　　　　　　　Ｉｌｌなる出力−
濃度（１−Ｃ）関係式を決定し、この１−Ｃ関係式を利
用して、未知の濃度Ｃを有する検体について測定したと
きの酵素活性測定電極による出力値■から該濃度Ｃを算
出する、という手段を採用した点に特徴がある。

〔作用〕

かかる特徴ある手段を採用したことにより発揮される作
用は次の通りである。

即ち、上記本発明に係る酵素活性測定電極の出力処理方
法によれば、後述する実施例の記載からもより一層明ら
かとなるように、所定の検体に対する測定に際しては、
既知の濃度（、（＝Ｏ）。

ＣＬ、Ｃ１ｌを有する３種類の校正用サンプルについて
一回づつ（計３回）の校正操作を行って、前述したよう
に基本的にはシグモイド状曲線となる検量線を、上記し
たような非常に簡単でかつ一定の形を有する出力−濃度
（１−Ｃ）関係式における未知の項α、β、γ、δを決
定するだけで、その検量線を非常に精度良く同定できる
ようにしたので、従来のように多数の校正点から回帰実
験式を求める通常の手段に比べて、非常に数少ないたっ
た３種類の校正用サンプル（ゼロサンプルおよび既知濃
度ＣＬ、Ｃ１＋の２種類の標準サンプル）を準備してお
くだけで、また、その３種の校正用サンプルについて夫
々−回づつ（計３回）という非常に数少ない校正操作を
行うだけで済み、従って、測定対象である検体に対する
測定回数および時間よりも校正のための測定回数および
時間の方が多大になるといった従来のような不都合を生
じること無く、非常に容易かつ短時間で測定準備作業を
行うことができるようになり、しかも、上記した出力−
濃度＜Ｉ−Ｃ）関係式およびそれを構成している各項α
、β、γ、δは非常に単純かつ簡単な形のものであるた
め、それらを決定するための演算、ならびに、そのＩ−
Ｃ関係式を利用して、未知の濃度Ｃを有する検体につい
て測定したときの酵素活性測定電極による出力値Ｉから
該濃度Ｃを算出するための計算は、例えばワンチップマ
イコンなどの非常に小型かつ簡素な演算器を使用すれば
足り、かつ、極めて短時間で実行可能であるから、「酵
素活性測定電極からの出力の処理を節華な演算法により
簡便に行えるようにして、小型の酵素活性測定装置の実
現に寄与するＪという所期の課題を十分に達成できるに
至ったのである。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的実施例を図面（第１図ないし第９
図）に基いて説明する。

第１図ないし第４図は、本発明による酵素活性測定電極
の出力処理方法を適用することにより実現可能になった
デスクトップ型の小型酵素活性測定装置（例えば、尿中
微量アルブミン濃度計などとして使用されるもの）の概
略構成を示し、第１図の全体外観斜視図および第２図の
全体ブロック回路構成図において、Ｈは測定装置本体で
あり、・Ｋは、その測定装置本体Ｈにケーブルａを介し
て接続されると共にホルダースタンドｂにより支承され
る酵素活性測定電極（例えば過酸化水素電極などで構成
される酵素免疫電極）であり、Ｓは、前記酵素活性測定
電極にの先端電極部を浸漬させるバッファ溶液（例えば
、第２図に図示しているようにマイクロピペットＣなど
で添加される基質（例えばグルコース等）を含む溶液を
攪拌するためのマグネチックスクーラーである。

前記測定装置本体Ｈの外面部には、揺動開閉可能な蓋体
ｄの内側に配置された第１マニュアルスイッチ群ＳＷＩ
と、常時外面に開放された第２マニュアルスイッチ群Ｓ
Ｗ２と、検体ナンバーおよび測定結果を表示するための
例えば液晶式の表示器ｅおよび測定対象により表示ゲイ
ンを三段階に切り換えるために操作されるセレクトスイ
ッチｆを備えた表示部りと、出力用プリンターＰなどが
設けられ、また、その測定装置本体Ｈの内部には、前記
酵素活性測定電極Ｋから入力される微少電流を増幅処理
するためのアンプ部Ａと、比較的小型かつ簡素なワンチ
ップマイコンを主要構成とじ入出力インターフェース、
ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力バス等から構成されると共に、
前記第１および第２マニユアルスイツチ群ＳＷＩ、ＳＷ
２．表示部りにおけるセレクトスイッチｆ、アンプ部Ａ
などの入力関係機器、ならびに、表示部りにおける表示
器ｅ、プリンターＲなどの出力関係機器に連繋接続され
、後で詳述するようなシーケンスに基いて、後で第５図
を用いて詳述するような所定の制御動作および演算動作
を行うように構成されたシステムコントローラーＳと、
前記各部に対して所要の電力を供給するための電源供給
回路Ｅなどが設けられている。なお、第２図において、
ｇは商用電源コード（ＡＣｌｏｏＶ）、ｈはアース端子
、ｉはデータレコーダーなどに対する出力端子を夫々示
している。

前記第１マニュアルスイッチ群ＳＷ１には、電源（ＯＮ
ｌｏＦＦ）スイッチｊと、前記表示部りにおける表示器
ｅに酵素活性測定電極Ｋによる測定結果を、電流値（ｎ
Ａ）そのままで表示する状態と、濃度（ｍｇ／ｊりに換
算した値で表示する状態とに切り換えるために操作され
る表示切換スイッチにと、前記酵素活性測定電極にの感
度が低下したり、−測定シリーズが終了した場合におい
て、その酵素活性測定電極Ｋを活性化する際に、酵素活
性測定電極にの先端電極部を塩素イオンを含まない脱イ
オン水中に浸漬した状態で、その酵素活性測定電極Ｋに
通常とは逆極性の電流を印加（これをＥＮＤ、ＡＣＴと
称する）するために操作されるエンドアクトスイッチ１
等が設けられ、また、前記第２マニュアルスイッチ群Ｓ
Ｗ２には、前記プリンターＲの紙送りを行わせる際に操
作されるフィードスイッチｍと、前記表示部りにおける
表示器ｅに表示される検体ナンバーを初期状態（０１）
に戻すために操作されるリセットスイッチｎと、前記酵
素活性測定電極に自体の校正（これをに、ＣＡＬと称す
る）を行う際の測定準備開始時に操作される電極校正指
令スイッチＯと、三種の校正用サンプル（後述するよう
に既知の濃度Ｃ・、ｃｔ　、ＣＭに設定された標準膜チ
ップＺｏ。

ＺＬ、ＺＮ）夫々に対する校正測定を行う際の校正測定
準備開始時（都合３回）および測定対象である検体（＃
を述する検体膜チップ２１）に対する測定を行う際の測
定準備開始時に操作される膜校正／測定指令スイッチｐ
（つまり、Ｍ、ＣＡＬΦ。

Ｍ、ＣＡＬ■、Ｍ、ＣＡＬ■と称する３回の校正測定を
終了した後の４回目の操作で検体測定状態となる）と、
校正測定および検体測定におけるタイマー開始時に操作
されるリードスイッチｑ　（これが操作されてから一定
時聞く例えば３０秒〉後の酵素活性測定電極Ｋからの出
力がデータとして取り込まれる）等が設けられている。

前記酵素活性測定電極Ｋ（この例では酵素免疫電極）は
、膜着脱式測定電極の一種であって、第３図の一部断面
側面図に示すように、測定電極本体Ｘと、その測定電極
本体Ｘに対して嵌脱（嵌め込み装着および抜き取り離脱
）される膜チップ２とから構成されている。

前記測定電極本体Ｘは、電気絶縁性を有する合成樹脂製
の外筒１および内筒２とから成る支持体３の先端部に、
中心部の白金電極（アノード）４と、その周囲の環状銀
電極（カソード）５と、熱伝導率の高いエポキシ樹脂６
゛などでモールドされた温度補償用電極６等から成り且
つその（下）端面が中心部はど外側に突出する曲面状に
形成された電極部Ｙを配設すると共に、前記外筒１の外
側下半部分に、後で詳述する膜チップＺに対する合成樹
脂製のホルダ一部材７およびそのホルダ一部材７に対す
る位置決め用ナツト部材８を螺着させて、所謂二極ポー
ラ口型過酸化水素電極に構成されている。

なお、前記ホルダ一部材７は、図示しているように、環
状螺合部７Ａから下方に延設された複数本（この例では
２本）の弾性挟持用棒状体７Ｂ・・・を有し、また、そ
れら棒状体７Ｂ・・・の先端部には夫々前記膜チップ２
に対する係止用突起７ｂ・・・が形成されている。

また、前記ホルダ一部材７および位置決め用ナツト部材
８は、後述するところから明らかなように、前記測定電
極本体Ｘにおける先端電極部Ｙに対する前記膜チップＺ
の嵌着深さを、一意的にかつ任意に定めるための位置規
制機構りを構成している。

一方、前記膜チップ２は、前記測定電極本体Ｘにおける
先端電極部Ｙに対して嵌脱（嵌め込み装着および抜き取
り離脱）可能な形状および大きさを有する、つまり、先
端電極部Ｙの外径と実質的に等しい内径を存し、その内
周面が先ＷＢ電極部Ｙの外周面に密着適合するように形
成された、合成樹脂製（例えば、塩化ビニル、ＡＢＳ、
ポリカーボネート、ポリプロピレンなど）の比較的高さ
の低い（リング状の）筒状体Ｅの一端面側（この例では
下側）に、予め、所定の膜Ｍ（例えば、酢酸セルロース
、ポリカーボネート、ポリプロピレン。

シリコン、テフロンなどの親水性ないしは親水処理を施
された高分子フィルムまたはその多孔性フィルムに、抗
体または抗原を固定して成る担体膜に、測定対象である
抗原または抗体を作用させて、抗原−抗体反応をおこさ
せると共に、サンドインチ法あるいは競合法によりグル
コースオキシダーゼなどの酵素で標識して成る免疫反応
処理膜）を、接着または熱融着あるいは超音波融着等の
手段で直接的に固着することにより、一体内に保持させ
たものである。そして、前記筒状体Ｅの外側周面部には
、前記測定電極本体Ｘ側に設けられた位置規制機構りの
ホルダ一部材７における弾性挟持用棒状体７Ｂ・・・の
先端係止用突起７ｂ・・・に対応する係合用凹溝９が形
成され、また、その筒状体Ｅの上端内周部には、前記測
定電極本体Ｘの先端電極部Ｙを筒状体ｎ内へ嵌入させる
際のガイド用の内側テーバ面１０が形成されると共に、
その筒状体Ｅの上端外周部には、前記弾性挟持用棒状体
７Ｂ・・・の先端係止用突起７ｂ・・・を前記係合用凹
溝１０へ係合させる際のガイド用の外側テーパ面１１が
形成されている。なお、図中Ｒは、前記膜Ｍ上における
免疫（抗原−抗体）反応処理部分を示している。

このように、筒状体Ｅと膜Ｍとを一体とした膜チップＺ
を構成しておくことによって、膜Ｍ自体をそれ単独で取
り扱わなくてもよく、膜チップＺ全体として取り扱うこ
とができ、従って、膜Ｍに対する各種の処理（例えば、
抗体あるいは抗原の固定処理、ブロッキング処理、免疫
反応処理、バッファ分離処理など）を行う際には、その
膜チップＺの筒状体Ｅの部分を持つことにより膜Ｍ自体
には直接触れること無く、非常に容易にその処理を行え
る。また、その処理後の膜チップＺは、その周囲構成部
材である筒状体Ｅがスペーサーとしての機能を果たし得
るため、上下同方向姿勢とすれば複数個を重ね合わせる
ことができるから、その保管も容易にかつ少スペースで
行うことができる。

さて、前記膜チップＺを測定電極本体Ｘにおける先端電
極部Ｙに対する装着および取り外しの際には、前記位置
規制機構Ｌ（ホルダ一部材７および位置決め用ナツト部
材８）を適宜調節設定した上で、その膜チップＺの周囲
構成部材である筒状体Ｅを手でで持つなり、あるいは、
ピンセットなどで挟持するなどして、膜チップ２全体を
先端電極部Ｙおよびホルダ一部材７に対して一挙に嵌脱
（嵌め込み装着および抜き取り離脱）させるというよう
に、共に、手操作で行っても差支え無いが、次のような
操作によれば、より一層便利である。

即ち、装着操作については、図において実線白抜き矢印
で示すように、測定電極本体Ｘの先端電極部Ｙを、処理
トレイ１２内にセットされている膜チンブＺの筒状体Ｅ
内に対して、上方から押し付は挿入することにより、図
中点線で示すように、膜チップＺを測定電極本体Ｘの先
端電極部Ｙにおける定められた位置（嵌着深さ）に自動
的に嵌着させるようにすればよい。つまり、この装着の
際には、図中実線往復矢印で示すように先端電極部Ｙの
筒状体Ｅ内へ挿入する初期段階においては、ホルダ一部
材７における弾性挟持用棒状体７Ｂ・・・の係止用突起
７ｂ・・・に対する筒状体Ｅの外側ガイド用テーパ面１
１によるカム作用によって、その弾性挟持用棒状体７Ｂ
・・・が自動的に外側へ押し拡げられ、また、その後の
挿入終期段階においては、筒状体Ｅの係合用凹溝９に対
する係止用突起７ｂ・・・の係合に伴って、弾性挟持用
棒状体７Ｂ・・・が自動的に内側へ自己復帰し、これに
よって、膜チッブＺは測定電極本体Ｘの先端電極部Ｙに
おける定められた位置（嵌着深さ）に挟持固定（保持）
されることになる。

なお、前記測定電極本体Ｘの先端電極部Ｙにおける下端
面を、前述したように、その中心部はど外側に突出する
曲面状に形成しであるため、膜チップＺを装着する際に
おいて、白金電極（アノード）４および銀電極（カソー
ド）　５の端面（電極面）と膜Ｍとの間に気泡が入り込
むことを効果的に防止できる。

また、取り外し操作については、測定電極本体Ｘの先端
電極部Ｙを空の処理トレイ１２内に臨ませた状態で、例
えばピンセットなどを用いて、前記ホルダ一部材７にお
ける弾性挟持用棒状体７Ｂ・・・の中間部分を、図中点
線矢印で示すように外側へ押し拡げるようにすれば、膜
チップＺは測定電極本体Ｘの先端電極部Ｙから外れて、
処理トレイ１２内に落下収容されることになる。

このように、膜チップ２の測定電極本体Ｘにおける先端
電極部Ｙに対する装着および取り外しを、例えばねじ込
み式とする場合などに比較しても非常に単純なワンタン
チ操作で行うことができるので、−検体毎に膜の交換を
行う必要のあるかかる酵素活性測定電極にとっては非常
に便利である。

更にまた、前記位置規制機構りによって、膜チップ２の
測定電極本体Ｘにおける先端電極部Ｙに対する装着位置
（嵌着深さ）を一定（かつ任意に）設定できるようにさ
れているので、膜Ｍの張力を常に一定に保持することが
容易に実現でき、従つて、測定の精度および信鎖性を大
幅に向上させ得ると共に、たとえ同じ膜Ｍに対する再測
定を行う場合などにおいても非常に良好な再現性を確保
できる。

第４図（イ）、（ロ）は前記膜チップＺの変形例を示し
、上記したもののように膜Ｍを筒状体已に対して直接的
に固着するのでは無く、筒状体Ｅの一端面側（下側）に
、伸縮自在でかつ塑性的な伸びが生じ難い弾性材料製（
例えば、ナイロン。

テトロン、アセテートなど）の支持用網体（メツシュ）
　１３を、接着または熱融着あるいは超音波融着等の手
段で固着させ、その網体１３上に前記膜Ｍを載置するこ
とにより、間接的ではあるが、筒状体已に膜Ｍを一体的
に保持させたものである。

この場合には、膜チップＺを測定電極本体Ｘにおける先
端電極部Ｙに装着した状態において、前記支持用網体１
３の伸長に伴って発生する大きな張力により、１１１Ｍ
が白金電極（アノード）４および銀電極（カソード）５
の端面（電極面）へ強く押し付けられるため、膜Ｍと電
極面との密着度を非常に良好に確保でき、しかも、膜Ｍ
自体は過度に引き延ばされることが無いから、同じ膜に
対する再測定を行う場合などにおいて、より一層良好な
再現性を確保することができる。なお、前記支持用網体
（メツシュ）　１３に代えて膜体を用いてもよい、その
他の構成は上記したものと同様である。

ところで、測定に必要な上記のような膜チップＺとして
は、特に図示はしないが、その膜Ｍに測定対象である検
体を作用させて抗原−抗体反応を起こさせたちの検体膜
チップＺ７・・・（例えば抗体としての抗アルブミン抗
体を固定処理した抗体担体膜に測定対象としての尿中微
量アルブミンを作用させて、抗原−抗体反応をおこさせ
ると共に、サンドイツチ法あるいは競合法によりグルコ
ースオキシダーゼなどの酵素で標識したもの）をその検
体と同じ数の分用意しておくと共に、その測定対象と同
じ物質（この場合はアルブミン）でかつ既知の濃度Ｃｏ
　　（−Ｑ）、ＣＬ、Ｃイを同様にして作用させた３種
類の校正用サンプルとしての標準膜チップＺ０　（ゼロ
サンプル）、Ｚｔ、Ｚｌｌを用意しておく。

さて、上記のように構成された酵素活性測定装置におい
ては、第５図の概略フローチャートに示すような制御・
演算シーケンスに従って、一連の測定動作が実行される
。

即ち、この制御・演算シーケンスは前記電源スィッチｊ
をＯＮ操作することによりスタートし、先ず、システム
コントローラＳが所定のルーチンに従って、各部の初期
セントおよびチェック動作を実行し、装置は校正可能状
態とされる。

そこで、前記電極校正指令スイッチＯを操作すれば、シ
ステムコントローラＳは所定のルーチンに従って、酵素
活性測定電極に自体に対する校正動作（Ｋ、ＣＡＬ）を
実行し、異常があれば例えば警報ブザーまたは警報ラン
プ等によりアラームを発信する（なお、このような異常
アラーム発信機能は、図から明らかなように、以下に述
べる各ルーチンにおいても与えられているが、この説明
から自明であるため、以下、夫々に対する説明は省略す
る）。

異常がなければ、次に、前記既知の濃度Ｃ０゜ＣＬ、Ｃ
工を有する三種類の校正用サンプルとしての標準膜チッ
プＺｅ　、ＺＬ、ＺＨを、順次（ここではｚＯ，ＺＬ、
Ｚｌｌの順としているが、どのような順番でもよい）、
酵素活性測定電極にの先端電極部Ｙに装着してから、前
記膜校正／測定指令スインチｐを操作し、しかる後、前
記先端電極部Ｙの標準膜チップＺＯ（ＺＬ　）　、　　
（Ｚｎ　）を、前記マグネチックスクーラー１２のバッ
ファ溶液（基質であるグルコースが添加されている）中
に浸漬させ、直ちに前記リードスイッチｑを操作すれば
、その一定時間（例えば３０秒）後に酵素活性測定電極
Ｋからの出力電流がデータとしてシステムコントローラ
Ｓ内に取り込まれる、というようにして各標準膜チップ
ｚｏ、ＺＬ、ｚ工に対する測定動作（Ｍ、ＣＡＬ■、Ｍ
、ＣＡＬ■２Ｍ。

ＣＡＬ■）が実行され、その結果、それら標準膜チップ
Ｚｅ、Ｚｔ、ＺＨの設定濃度（既知の濃度）Ｃａ　、Ｃ
Ｌ　、Ｃｓに対応する酵素活性測定電極Ｋからの出力電
流値■。、ＩＬ、ＩＮが、システムコントローラＳ内の
メモリーにストックされる。　−以上のような校正動作
の終了によって、既知の濃度Ｃｏ　、Ｃｔ　、　　ＣＭ
とそれに対応する出力電流値１ｏ、ＩＬ、Ｉｌｌとの関
係が与えられると、システムコントローラーＳは、それ
らのデータに基いて、予め基本形が設定登録されている
出力−濃度（１−Ｃ）関係式における未知数を演算によ
り決定することによって、そのＩ−Ｃ関係式を具体的に
確定し、これをもって、検体（未知の濃度Ｃの検体膜チ
ップＺ７・・・）に対する測定準備が完了する。

そこで、それら未知の濃度Ｃを存する検体膜チップＺＴ
・・・を、順次、酵素活性測定電極にの先端電極部Ｙに
装着してから、前記膜校正／測定指令スイッチｐを操作
し、しかる後、前記先端電極部Ｙの検体膜チップＺ、を
前記マグネチフクスターラ−１２のバッファ溶液中に浸
漬させ、直ちに前記リードスイッチｑを操作すれば、そ
の一定時間（例えば３０秒）後に酵素活性測定電極Ｋか
らの出力電流ＩがデータとしてシステムコントローラＳ
内のメモリーに取り込まれる、というようにして各検体
膜チップＺＴ・・・に対する測定動作が実行され、その
結果、システムコントローラＳは、前記したように具体
的に確定されている出力−濃度（１−Ｃ）関係式を用い
て、前記未知の濃度Ｃを有する各検体２？について測定
したときの酵素活性測定電極による出力値■から、該濃
度Ｃを算出し、その測定電流値Ｉおよび算出濃度Ｃを検
体ナンバーと共に、前記プリンターＲおよび表示部りへ
供給する。そして、プリンターＲにはそれら測定電流値
Ｉ、算出濃度Ｃ１検体ナンバーが全てプリントアウトさ
れ、一方、表示部りにおける表示器ｅには、測定電流値
ｌおよび算出濃度Ｃの何れか（前記表示切換スイッチに
の操作により定められる）と検体ナンバーが表示される
。

かくして、−シリーズの検体測定が完了した後、−酵素
活性測定電極にの先端電極部を塩素イオンを含まない脱
イオン水中に浸漬した状態で、前記エンドアクトスイン
チｌを操作すれば、システムコントローラＳは、その酵
素活性測定電極Ｋに通常（測定時）とは逆極性の電流を
印加して、その酵素活性測定電極にの活性化動作（ＥＮ
Ｄ、ＡＣＴ）および前記出力−濃度（１−Ｃ）関係式の
クリヤー動作を実行する。そして、゛電源スイッチｊが
ＯＦＦ操作されてシーケンスがエンドとなるまでは、先
の初期セットおよびチェック動作ルーチンへ復帰して、
上記したと同様にして、次のシリーズの測定動作を実行
するのである。

なお、第６図は、前記３種類の校正用サンプルＺｏ、Ｚ
Ｌ、Ｚイとして、夫々、濃度Ｃｏ”０゜ＣＬ　＝５．Ｃ
Ｈ−８０（ｍｇ／ｊりに設定されたものを用いて、上記
した一連の測定動作により得られた測定結果（生のデー
タ）の−例を示している。

次に、上記した検量線としての出力−濃度（Ｉ−Ｃ＞関
係式の演算処理に関して詳細に説明する。

即ち、先の〔従来の技術〕の項で第１０図を用いて説明
したように、検体ＺＴの濃度（Ｃ：対数横軸）と前記酵
素活性測定電極Ｋからの相対出力＜Ａ／Ｔ。：縦軸、た
だし！。は濃度Ｃ＝０のときの出力）との関係で表され
る検量線Ｗは、Ｓ字形（シグモイド状）の曲線となるこ
とが、理論的にも実験的にも確認されており、しかも、
ここで測定対象としているアルブミン等の生体成分の多
くは、その５ｃａｔｃｈａｒｄ　Ｐｌｏｔラインが、第
７図に示すように直線状となる。なお、このグラフにお
いて、横軸は抗体固定膜に結合したアルブミン量を、縦
軸は抗体固定膜に結合したアルブミン量と遊離アルブミ
ン量との比を、夫々示している。

そこで、本発明者らは、かかる５ｃａｔｃｈａｒｄ　Ｐ
ｌｏｔラインが直線状を呈する生体成分の場合には、下
記のようなｊ！　ｏｇｉｔ　−Ｒｏｇ−次変換式％式％ によって、上記のシグモイド状検量線Ｗを精度良く線型
化できる筈である、との考察に基いて幾多の実験的研究
を重ねた結果、その推定は十分に正しいことが確認され
た。

ここで、このＩｏｇｉｔ−Ｉｏｇ−次変換式を確定する
ためには、ａ６＋　　ａｔ、Ｉｏ＋　Ｎの４個の未知数
を求める必要があり、従って、そのためには４点の校正
測定を行う必要があるが、本願出願人の一部により特願
昭６０−７２１０９号により既に提案されているように
、前記膜Ｍとして低温プラズマ処理した膜担体を用いる
ことにより、上記Ｎ（膜Ｍにおける非特異吸着に起因す
る酵素活性側電極にの出力）を実質的に０にすることが
できるので、その手法を採用することによってＮ＝Ｏに
設定した上で、前記既知の濃度Ｃｏ　、　　ＣＬ　、　
　ＣＭを存する３種の校正用サンプルＺｏ、Ｚｔ、Ｚ＋
ｔに対する校正測定により得られる酵素活性測定電極に
の出力値■。、ＩＬ、１．ｌを用いて、前記ｌｏｇｉｔ
−１１ｏｇ−次変換式を展開すると、ここに、 ＩＬ　　　、　　　　　　Ｉ。

Ｉ　　　　　　　　　　ＣＨ なる出力−濃度（１−Ｃ）関係式を得ることができる。

つまり、この出力−濃度（１−Ｃ）関係式を確定するた
めの未知数は、Ｉｏ、Ｉｔ、ＩＮの３個のみであり、そ
して、その３個の未知数は前記した既知の濃度Ｃｏ　　
（＝Ｏ）、Ｃｔ　、ＣＭを有する３種類の校正用サンプ
ルＺｏ　　（ゼロサンプル）。

ＺＬ、ＺＭを用いた校正測定により得られるものである
から、この出力−濃度（Ｉ−Ｃ）関係式を決定するため
の校正測定を非常に短時間で行えると共に、その演算処
理も、前記したような小型かつ簡素なマイコンから成る
システムコントローラＳによって、十分に容易かつ迅速
に行うことができる。

第８図は、前記３種類の校正用サンプルＺ０゜ＺＬ、Ｚ
Ｍとして、夫々、濃度Ｇｏ　＝０＋　　ｃ、　＝６、Ｃ
Ｍ　−１００（ｍｇ／　ｊり　ニ設定されたものを用い
た校正操作により得られた出力−濃度（Ｉ−Ｃ）関係式
により同定される検量線Ｗ（実線で示す）と、各種の設
定濃度を有する標準アルブミンに対する測定結果（出力
）とを比較するグラフであり、これから明らかなように
、上記の手法により決定される出力−濃度（１−Ｃ）関
係式は、非常に精度良い検量線Ｗを与えていることが判
る。

また、第９図（イ）、（ロ）は、上記構成の酵素活性測
定装置による測定結果（各種の標準アルブミンの設定濃
度とそれらに対する実測濃度）の直線性を検証するため
に、多数の実験（各標準アルブミンについて７回の測定
を行った）結果を纏めてプロットしたものであるが、こ
れらのグラフから明らかなように、微少濃度範囲におい
ても比較的大濃度範囲においても、共に、優れた直線性
が得られていることが判る。

なお、上記した実施例においては、その酵素活性測定装
置を主として尿中微量アルブミン濃度計として使用する
場合について説明してきたが、それに限られるものでは
無く、この酵素活性測定装置は唯一本の酵素活性測定電
極Ｋを備えているだけのものでありながら、その酵素活
性測定電極Ｋに対しては種々の生体成分等に関する膜チ
ップＭを装着可能であるから、他目的な測定装置として
利用することができるものである。

〔発明の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
酵素活性測定電極の出力処理方法によれば、夫々既知の
濃度Ｃｏ　　（＝Ｏ）、ＣＬ、Ｃ工を有する３種類の校
正用サンプルを用いて測定したときの酵素活性測定電極
酵素免疫電極による出力値Ｔｏ、ＩＬ、ＩＭに基いて、 ここに、 ＴＬ　　　・　　　　　Ｉ。

なる出力−濃度（１−Ｃ）関係式を決定し、この１−Ｃ
関係式を利用して、未知の濃度Ｃを有する検体について
測定したときの酵素活性測定電極による出力値■から該
濃度Ｃを算出する、という手段を採用したことによって
、所定の検体に対する測定に際しては、既知の濃度Ｃ１
１，Ｃｔ＋　　ｃｌｌを有する３種類の校正用サンプル
について一回づつ（計３回）という非常に少ない回数の
校正操作を行うだけで、基本的には非線型なシグモイド
状曲線となる検量線を、上記したような非常に簡単でか
つ一定の形を有する出力−濃度（１−Ｃ）関係式として
決定し得て、その検量線を非常に精度良（同定できるよ
うになり、しかも、上記した出力−濃度（１−Ｃ）関係
式およびそれを構成している各項α、β、γ、δは非常
に単純かつ簡単な形のものであるため、それらを決定す
るための演算、ならびに、そのＩ−Ｃ関係式を利用して
、未知の濃度Ｃを有する検体について測定したときの酵
素活性測定電極による出力値■から該濃度Ｃを算出する
ための計算は、例えばワンチップマイコンなどの非常に
小型かつ簡素な演算器を使用すれば足り、かつ、極めて
短時間で実行可能であるから、従来のように多数の校正
点から回帰実験式を求める通常の手段に比べて、非常に
簡易な装置で容易かつ短時間で測定準備作業を行うこと
ができるようになり、以って、「酵素活性測定電極から
の出力の処理を簡単な演算法により簡便に行えるように
して、一般の多くのユーザーが手軽に尿や血液の検査を
行うことができる小型の酵素活性測定装置の実現に寄与
する」という所期の目的を十分に達成できる、という優
れた効果が発揮されるに至った。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は本発明に係る酵素活性測定電極の
出力処理方法の具体的実施例を説明するためのものであ
って、第１図は本発明方法を適用した酵素活性測定装置
の全体外観斜視図、第２図はその全体ブロック回路構成
図、第３図はその要部である酵素活性測定電極の一部断
面側面図、第４図（イ）、（ロ）はその酵素活性測定電
極における膜チップの一変形例の縦断側面図および底面
図、第５図は制御・演算シーケンスのフローチャート、
第６図はその一測定例のデータグラフを夫々示し、また
、第７図ないし第９図は本発明方法の概念および意義に
関する説明を行うためのものであって、第７図はアルブ
ミンに対する５ｃａｔｃｈａｒｄＰｌｏｔラインの一例
を示すグラフであり、第８図は本発明方法により得られ
た出力−濃度（１−Ｃ）関係式により同定される検量線
Ｗの精度を検証した実験結果を示すグラフであり、第９
図は本発明方法を適用して構成された酵素活性測定装置
による測定結果の直線性を検証した実験結果を示すグラ
フである。 そして、第１０図は、本発明の技術的背景ならびに従来
技術の問題点を説明するためのものであって、免疫反応
（抗原−抗体反応）における一般的な理論ネ★量線を示
すグラフを示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕未知の濃度Ｃを有する検体について測定したとき
   の酵素活性測定電極による出力値Ｉから該濃度Ｃを算出
   するための酵素活性測定電極の出力処理方法であって、 夫々既知の濃度Ｃ＿０（＝０）、Ｃ＿Ｌ、Ｃ＿Ｈを有す
   る３種類の校正用サンプルを用いて測定したときの酵素
   活性測定電極による出力値Ｉ＿０、Ｉ＿Ｌ、Ｉ＿Ｈに基
   いて、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに、 α＝（Ｉ＿０−Ｉ＿Ｌ）／Ｉ＿Ｌ、β＝（Ｉ＿０−Ｉ＿
   Ｈ）／Ｉ＿Ｈγ＝（Ｉ＿０−Ｉ）／Ｉ、δ＝ｌｏｇ（Ｃ
   ＿Ｌ／Ｃ＿Ｈ）なる出力−濃度（Ｉ−Ｃ）関係式を決定
   し、このＩ−Ｃ関係式を利用して、未知の濃度Ｃを有す
   る検体について測定したときの酵素活性測定電極による
   出力値Ｉから該濃度Ｃを算出することを特徴とする酵素
   活性測定電極の出力処理方法。