JP2001147211A - 陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法とそのダイヤモンド薄膜電極及び陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定センサと尿酸測定装置 - Google Patents
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法とそのダイヤモンド薄膜電極及び陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定センサと尿酸測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 経年変化もなく、尿酸とアスコルビン酸とを
明確に識別できる。 【解決手段】 陽極酸化処理は、0.1Ｍ ＫＯＨ溶液中に
ダイヤモンド薄膜をセットアップし、2.4V（vs.SCE）の
電圧を75分間印加して、陽極酸化を行うものである。こ
の場合、特に必要な時には、0.1Ｍ ＫＯＨ溶液中で+4V
から-4V（vs.SCE）を0.1V／secの速さで、3回スイープ
したのち、4Vで1分間保持する処理を行った。このよう
にして陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜を使用して
尿酸とアスコルビン酸の溶液におけるＤＰＶから、尿酸
（ＵＡ）のピークはシャープで明瞭であり、アスコルビ
ン酸（ＡＡ）のピークはブロードで不明瞭であることが
測定できた。この結果から尿酸の検出は陽極酸化処理さ
れたダイヤモンド薄膜を使用すると明確にできるように
なる。
明確に識別できる。 【解決手段】 陽極酸化処理は、0.1Ｍ ＫＯＨ溶液中に
ダイヤモンド薄膜をセットアップし、2.4V（vs.SCE）の
電圧を75分間印加して、陽極酸化を行うものである。こ
の場合、特に必要な時には、0.1Ｍ ＫＯＨ溶液中で+4V
から-4V（vs.SCE）を0.1V／secの速さで、3回スイープ
したのち、4Vで1分間保持する処理を行った。このよう
にして陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜を使用して
尿酸とアスコルビン酸の溶液におけるＤＰＶから、尿酸
（ＵＡ）のピークはシャープで明瞭であり、アスコルビ
ン酸（ＡＡ）のピークはブロードで不明瞭であることが
測定できた。この結果から尿酸の検出は陽極酸化処理さ
れたダイヤモンド薄膜を使用すると明確にできるように
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、陽極酸化処理さ
れたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法とそ
のダイヤモンド薄膜電極及び陽極酸化処理されたダイヤ
モンド薄膜電極を使用した尿酸測定センサと尿酸測定装
置に関する。
れたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法とそ
のダイヤモンド薄膜電極及び陽極酸化処理されたダイヤ
モンド薄膜電極を使用した尿酸測定センサと尿酸測定装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】尿酸は、生体内プリン代謝の終末産物
で、外因性に食事中のプリン体、内因性に体組織核酸の
崩壊により生成するプリン体と核タンパクを経ずに直接
合成されるプリン体などに由来する。血清中では、一部
アルブミンと結合し、残りは遊離型として存在し、血球
中の濃度は血清の約半分である。成人の体内尿酸プール
は1ｇ〜2ｇ程度で大部分は血管外に分布している。成人
の尿中尿酸排泄量は、１日0.4ｇ〜0.8ｇであり、その量
は体内のプリン代謝を反映している。
で、外因性に食事中のプリン体、内因性に体組織核酸の
崩壊により生成するプリン体と核タンパクを経ずに直接
合成されるプリン体などに由来する。血清中では、一部
アルブミンと結合し、残りは遊離型として存在し、血球
中の濃度は血清の約半分である。成人の体内尿酸プール
は1ｇ〜2ｇ程度で大部分は血管外に分布している。成人
の尿中尿酸排泄量は、１日0.4ｇ〜0.8ｇであり、その量
は体内のプリン代謝を反映している。
【０００３】尿酸は腎糸球体から濾過されたのち、大部
分尿細管で再吸収され、尿中尿酸は、主に尿細管からの
分泌によるものである。したがって、高尿酸血症は、体
内における生成亢進（通風など）と腎からの排泄異常に
起因するほか、高血圧症、肥満などにも見られることが
あり、これらの高尿酸血症は代謝異常性疾患として注目
されている。
分尿細管で再吸収され、尿中尿酸は、主に尿細管からの
分泌によるものである。したがって、高尿酸血症は、体
内における生成亢進（通風など）と腎からの排泄異常に
起因するほか、高血圧症、肥満などにも見られることが
あり、これらの高尿酸血症は代謝異常性疾患として注目
されている。
【０００４】上記尿酸の測定方法には、下記に示す還元
法とウリカーゼ（酵素）法が用いられている。 （ａ）還元法 この還元法は、尿酸がアルカリ溶液中でリンタングステ
ン酸を還元して青色のタングステンブルーを生成する反
応を用いる方法で、感度の増大、呈色液の混濁の防止、
呈色の安定化などの目的から、種々のアルカリ化剤が考
案されている。これらの中で、炭酸ナトリウムを使用す
るCarawayらの方法とその変法が普及している。血清中
の尿酸以外の反応物質として、アスコルビン酸・ＳＨ化
合物・フェノールなどがある。アスコルビン酸は、試料
または試料除タンパク液にアルカリを加え放置すること
によってほとんど影響がなくなる。次に、リンタングス
テン酸還元法について述べる。
法とウリカーゼ（酵素）法が用いられている。 （ａ）還元法 この還元法は、尿酸がアルカリ溶液中でリンタングステ
ン酸を還元して青色のタングステンブルーを生成する反
応を用いる方法で、感度の増大、呈色液の混濁の防止、
呈色の安定化などの目的から、種々のアルカリ化剤が考
案されている。これらの中で、炭酸ナトリウムを使用す
るCarawayらの方法とその変法が普及している。血清中
の尿酸以外の反応物質として、アスコルビン酸・ＳＨ化
合物・フェノールなどがある。アスコルビン酸は、試料
または試料除タンパク液にアルカリを加え放置すること
によってほとんど影響がなくなる。次に、リンタングス
テン酸還元法について述べる。
【０００５】まず、原理について述べるに、血清のタン
グステン酸除タンパク濾液にNa2CO3を加え、非尿酸性の
クロモーゲンを分解し、リンタングステン酸試薬を加え
生成するタングステン青を比色測定する。なお、尿素は
呈色混合液の混濁を防止するために添加する。
グステン酸除タンパク濾液にNa2CO3を加え、非尿酸性の
クロモーゲンを分解し、リンタングステン酸試薬を加え
生成するタングステン青を比色測定する。なお、尿素は
呈色混合液の混濁を防止するために添加する。
【０００６】試薬としては、タングステン酸除タンパク
試薬、リンタングステン酸試薬原液、リンタングステン
酸試薬使用液、14％炭酸ナトリウム尿素溶液、100mg/dl
尿酸標準液などを使用する。検量線として、100mg/dl尿
酸標準液を水で希釈して数種類の使用標準液を臨用調製
する。これらの使用標準液は血清尿酸濃度に相当する。
検量線が、直線であることが確かめられれば、毎回の測
定には、水（盲検）と0.5mg/dlの標準液について実施す
ればよい。
試薬、リンタングステン酸試薬原液、リンタングステン
酸試薬使用液、14％炭酸ナトリウム尿素溶液、100mg/dl
尿酸標準液などを使用する。検量線として、100mg/dl尿
酸標準液を水で希釈して数種類の使用標準液を臨用調製
する。これらの使用標準液は血清尿酸濃度に相当する。
検量線が、直線であることが確かめられれば、毎回の測
定には、水（盲検）と0.5mg/dlの標準液について実施す
ればよい。
【０００７】実施には、まず、三角フラスコに血清1.0m
l，水8.0mlおよび2/3Ｎ硫酸0.5mlをとり混和し、さらに
10％タングステン酸ナトリウム0.5mlを加え、振盪混和
し20分放置したのち、内容を中試験管にうつして、3000
rpm，10分遠心する。次に、３本の中試験管Ａ，Ｓ，Ｂ
を用意し、Ａには濾液3.0ml，Ｓには使用標準液3.0ml，
Ｂには盲検用として水3.0mlをとる。その後、各管へ炭
酸ナトリウム、尿素溶液1mlづつを加えて混和し、20分
放置する。各管へリンタングステン酸使用液0.5mlずつ
加え、よく混和後、完全発色まで15分間放置する。３０
分以内に、盲検Ｂを対象に710nm（66Onmでもよい）で試
料Ａおよび標準液Ｓの吸光度を測定し、それぞれを
ＥA，ＥSとする。このＥA，ＥSを用いて次式から血清尿
酸濃度を求める。 血清尿酸濃度＝
（ＥA／ＥS）×5mg/dl （ｂ）ウリカーゼ法 このウリカーゼ法は、尿酸を酸化してアラントインとＨ
2Ｏ2を生成する酵素で、特異性が高く、その定量に広く
利用されるようになった。
l，水8.0mlおよび2/3Ｎ硫酸0.5mlをとり混和し、さらに
10％タングステン酸ナトリウム0.5mlを加え、振盪混和
し20分放置したのち、内容を中試験管にうつして、3000
rpm，10分遠心する。次に、３本の中試験管Ａ，Ｓ，Ｂ
を用意し、Ａには濾液3.0ml，Ｓには使用標準液3.0ml，
Ｂには盲検用として水3.0mlをとる。その後、各管へ炭
酸ナトリウム、尿素溶液1mlづつを加えて混和し、20分
放置する。各管へリンタングステン酸使用液0.5mlずつ
加え、よく混和後、完全発色まで15分間放置する。３０
分以内に、盲検Ｂを対象に710nm（66Onmでもよい）で試
料Ａおよび標準液Ｓの吸光度を測定し、それぞれを
ＥA，ＥSとする。このＥA，ＥSを用いて次式から血清尿
酸濃度を求める。 血清尿酸濃度＝
（ＥA／ＥS）×5mg/dl （ｂ）ウリカーゼ法 このウリカーゼ法は、尿酸を酸化してアラントインとＨ
2Ｏ2を生成する酵素で、特異性が高く、その定量に広く
利用されるようになった。
【０００８】これには、尿酸が293nmに吸収極大をも
つことを利用してウリカーゼ反応前後の試料293nmの吸
収の減少を測定する方法、ウリカーゼとペルオキシダ
ーゼを共役させて、Ｈ2Ｏ2による４−アミノアンチピリ
ン−フェノール系（またはアニリン系）やＭＢＴＨ−Ｄ
ＭＡ系の酸化呈色を測定する方法、ウリカーゼとカタ
ラーゼを共役させ、Ｈ2Ｏ2によりメタノールをホルムア
ルデヒドに酸化し、後者をアセチルアセトン法で呈色さ
せる方法、Ｈ2Ｏ2選択透過性膜にウリカーゼを固定化
してＨ2Ｏ2電極にかぶせた酵素膜電極法などがある。次
に、ウリカーゼ−カタラーゼ法とウリカーゼ−ペルオキ
シダーゼ法について述べるに、まず、前者のウリカーゼ
−カタラーゼ法について述べる。
つことを利用してウリカーゼ反応前後の試料293nmの吸
収の減少を測定する方法、ウリカーゼとペルオキシダ
ーゼを共役させて、Ｈ2Ｏ2による４−アミノアンチピリ
ン−フェノール系（またはアニリン系）やＭＢＴＨ−Ｄ
ＭＡ系の酸化呈色を測定する方法、ウリカーゼとカタ
ラーゼを共役させ、Ｈ2Ｏ2によりメタノールをホルムア
ルデヒドに酸化し、後者をアセチルアセトン法で呈色さ
せる方法、Ｈ2Ｏ2選択透過性膜にウリカーゼを固定化
してＨ2Ｏ2電極にかぶせた酵素膜電極法などがある。次
に、ウリカーゼ−カタラーゼ法とウリカーゼ−ペルオキ
シダーゼ法について述べるに、まず、前者のウリカーゼ
−カタラーゼ法について述べる。
【０００９】まず、この法の原理について述べる。この
法は、尿酸にウリカーゼを作用させ、生成するＨ2Ｏ2に
よりカタラーゼの存在下でメタノールを酸化してホルム
アルデヒドとし、これをアセチルアセトンおよびアンモ
ニウム塩で発色させ、生成する黄色調を410nmで比色す
る。この方法は、特異性と正確度がすぐれ、種々の干渉
物質の影響も少ない優れた方法である。しかし、測定が
短波長であるため、試料盲検が必要である。これには、
除タンパクと直接法があるが、一般には後者が用いられ
る。
法は、尿酸にウリカーゼを作用させ、生成するＨ2Ｏ2に
よりカタラーゼの存在下でメタノールを酸化してホルム
アルデヒドとし、これをアセチルアセトンおよびアンモ
ニウム塩で発色させ、生成する黄色調を410nmで比色す
る。この方法は、特異性と正確度がすぐれ、種々の干渉
物質の影響も少ない優れた方法である。しかし、測定が
短波長であるため、試料盲検が必要である。これには、
除タンパクと直接法があるが、一般には後者が用いられ
る。
【００１０】試薬としては、メタノール・アセチルアセ
トン溶液、カタラーゼ・アンモニウム塩溶液、ウリカー
ゼ・カタラーゼ・アンモニウム塩溶液、100mg/dl尿酸保
存標準液や10mg/dl尿酸標準液などがある。通常、100mg
/dl尿酸保存標準液を水でうすめて2、4、6、8、10mg/dl
標準液系列を作り、以下実施と同様にして検量線を作製
し、その直線性が確かめられれば、毎回の測定には、10
mg/dl標準液のみでよい。
トン溶液、カタラーゼ・アンモニウム塩溶液、ウリカー
ゼ・カタラーゼ・アンモニウム塩溶液、100mg/dl尿酸保
存標準液や10mg/dl尿酸標準液などがある。通常、100mg
/dl尿酸保存標準液を水でうすめて2、4、6、8、10mg/dl
標準液系列を作り、以下実施と同様にして検量線を作製
し、その直線性が確かめられれば、毎回の測定には、10
mg/dl標準液のみでよい。
【００１１】実施には、まず、４本の試験管Ａ，Ｂ，
Ｓ，ＳＢを用意し、Ａ，Ｂ両管には検体（尿に場合には
水で10倍に希釈）0.2mlずつをとり、Ｓ，ＳＢ両管には1
0mg/dl標準液0.2mlずつをとる。その後、各管にメタノ
ール・アセチルアセトン溶液1.0mlを加えて混和した
後、本試験用のＡ，Ｓ両管に反応試薬2.0mlずつを、盲
検用のＢ，ＳＢ管には、盲検試薬2.0mlずつを加えて混
和し、各管を３７℃、７０分間加温する。そして、反応
終了後水冷し、410nmで水を対照として各管の吸光度
ＥA，ＥS，ＥB，ＥSBを測定する。この測定結果から次
式を用いて尿酸濃度を得る。
Ｓ，ＳＢを用意し、Ａ，Ｂ両管には検体（尿に場合には
水で10倍に希釈）0.2mlずつをとり、Ｓ，ＳＢ両管には1
0mg/dl標準液0.2mlずつをとる。その後、各管にメタノ
ール・アセチルアセトン溶液1.0mlを加えて混和した
後、本試験用のＡ，Ｓ両管に反応試薬2.0mlずつを、盲
検用のＢ，ＳＢ管には、盲検試薬2.0mlずつを加えて混
和し、各管を３７℃、７０分間加温する。そして、反応
終了後水冷し、410nmで水を対照として各管の吸光度
ＥA，ＥS，ＥB，ＥSBを測定する。この測定結果から次
式を用いて尿酸濃度を得る。
【００１２】 尿酸濃度（mg/dl)＝10×(ＥA−ＥB)/(ＥS−ＥSB) なお、上記式において、尿の場合は10倍する。
【００１３】次に、ウリカーゼ−ペルオキシダーゼ法に
ついて述べるに、まず、原理について述べる。この法
は、尿酸をウリカーゼにより酸化し、生成したＨ2Ｏ2に
より、ＰＯＤ存在下で４−アミノアンチピリンとカップ
リング試薬の酸化縮合を起こさせ、生成キノン色素を比
色する。尿酸は血清中のモル濃度が低いから、測定感度
を上げるとともに、試料中のヘモグロビンやビリルビン
の色調の影響を少なくするために、生成キノン色素の最
大吸収波長が550〜600nmの長波長側にあるアニリン系や
ｍ−トルイジン系のカップリング試薬が利用されてい
る。ここでは、ｍ−トルイジン系のＮ−エチルＮ−（３
−メチルフェニル）−Ｎ’−アセチルエチレンジアミン
（ＥＭＡＥ）を用いる方法について記す。
ついて述べるに、まず、原理について述べる。この法
は、尿酸をウリカーゼにより酸化し、生成したＨ2Ｏ2に
より、ＰＯＤ存在下で４−アミノアンチピリンとカップ
リング試薬の酸化縮合を起こさせ、生成キノン色素を比
色する。尿酸は血清中のモル濃度が低いから、測定感度
を上げるとともに、試料中のヘモグロビンやビリルビン
の色調の影響を少なくするために、生成キノン色素の最
大吸収波長が550〜600nmの長波長側にあるアニリン系や
ｍ−トルイジン系のカップリング試薬が利用されてい
る。ここでは、ｍ−トルイジン系のＮ−エチルＮ−（３
−メチルフェニル）−Ｎ’−アセチルエチレンジアミン
（ＥＭＡＥ）を用いる方法について記す。
【００１４】試薬としては、緩衝液0.1Mリン酸緩衝液pH
6.0，色原体ＥＭＡＥを1.2mMに含有、発色試液および10
mg/dl尿酸標準液を用い、実施するには、３本の試験管
Ａ，Ｓ，Ｂを用意し、Ａに試料、Ｓに標準液、Ｂに精製
水のそれぞれ50μｌ（マイクロリットル）ずつとる。次
に、各試験管に発色試液を3.0mlずつを加え、３７℃で
５分間加温する。その後、盲検用のＢ管を対照として、
550nmでＡ，Ｓ管の吸光度を測定し、ＥA，ＥSとし、次
式で尿酸濃度を計算する。
6.0，色原体ＥＭＡＥを1.2mMに含有、発色試液および10
mg/dl尿酸標準液を用い、実施するには、３本の試験管
Ａ，Ｓ，Ｂを用意し、Ａに試料、Ｓに標準液、Ｂに精製
水のそれぞれ50μｌ（マイクロリットル）ずつとる。次
に、各試験管に発色試液を3.0mlずつを加え、３７℃で
５分間加温する。その後、盲検用のＢ管を対照として、
550nmでＡ，Ｓ管の吸光度を測定し、ＥA，ＥSとし、次
式で尿酸濃度を計算する。
【００１５】尿酸濃度＝10×ＥA／ＥSmg/dl
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような尿酸の測
定には、熟練と検体の測定に時間を要するために、近
年、熟練者でなくとも誰でも、簡単容易にその場で測定
できる試みがなされて来ている。その１つに、酵素セン
サを使用する手段があるが、最近、ダイヤモンド薄膜電
極が開発されるようになって、このダイヤモンド薄膜電
極を使用して尿酸を測定する試みがなされるようになり
つつある。
定には、熟練と検体の測定に時間を要するために、近
年、熟練者でなくとも誰でも、簡単容易にその場で測定
できる試みがなされて来ている。その１つに、酵素セン
サを使用する手段があるが、最近、ダイヤモンド薄膜電
極が開発されるようになって、このダイヤモンド薄膜電
極を使用して尿酸を測定する試みがなされるようになり
つつある。
【００１７】ところが、上記ダイヤモンド薄膜電極で、
尿酸を直接検出することができれば問題はないが、尿酸
には、アスコルビン酸が生態学的流体中で共存してい
る。例えば、尿中の尿酸濃度は、約2〜2.5ｍ（mol/l）
であり、血清（血液）中では、約50〜60μ（mol/l）で
ある。しかも、アスコルビン酸の濃度は、尿酸の濃度の
約20〜30倍も多い。このため、通常、尿酸測定に使用す
るサンプルは、全て100〜5000倍程度に希釈した溶液が
用いられる。このように希釈するのは、サンプルのマト
リックス効果（例えば、ある種のタンパク質とか他の電
気的活性生体物）を減ずるのに役に立つ。
尿酸を直接検出することができれば問題はないが、尿酸
には、アスコルビン酸が生態学的流体中で共存してい
る。例えば、尿中の尿酸濃度は、約2〜2.5ｍ（mol/l）
であり、血清（血液）中では、約50〜60μ（mol/l）で
ある。しかも、アスコルビン酸の濃度は、尿酸の濃度の
約20〜30倍も多い。このため、通常、尿酸測定に使用す
るサンプルは、全て100〜5000倍程度に希釈した溶液が
用いられる。このように希釈するのは、サンプルのマト
リックス効果（例えば、ある種のタンパク質とか他の電
気的活性生体物）を減ずるのに役に立つ。
【００１８】上記のように、尿酸にはアスコルビン酸が
共存しているため、ダイヤモンド薄膜電極を使用した尿
酸測定センサでも顕著に尿酸とアスコルビン酸とを識別
して検出することが困難である。
共存しているため、ダイヤモンド薄膜電極を使用した尿
酸測定センサでも顕著に尿酸とアスコルビン酸とを識別
して検出することが困難である。
【００１９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、経年変化もなくまた、尿酸とアスコルビン酸とを
明確に識別できる陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜
電極とを使用した尿酸測定方法とそのダイヤモンド薄膜
電極及び陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使
用した尿酸測定センサと尿酸測定装置を提供することを
課題とする。
ので、経年変化もなくまた、尿酸とアスコルビン酸とを
明確に識別できる陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜
電極とを使用した尿酸測定方法とそのダイヤモンド薄膜
電極及び陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使
用した尿酸測定センサと尿酸測定装置を提供することを
課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、第１発明は、尿酸を含んだ溶液を被測定液とし、
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を前記被測定
液中に対電極とともに浸漬した後、一定の電位掃引速度
で操作して陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極の
電気信号変化曲線から尿酸を識別するようにしたことを
特徴とするものである。
めに、第１発明は、尿酸を含んだ溶液を被測定液とし、
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を前記被測定
液中に対電極とともに浸漬した後、一定の電位掃引速度
で操作して陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極の
電気信号変化曲線から尿酸を識別するようにしたことを
特徴とするものである。
【００２１】第２発明は、前記被測定液が酸性域の溶液
であることを特徴とするものである。
であることを特徴とするものである。
【００２２】このとき被測定液は、ｐＨ＜２.７である
ことが好ましく、ｐＨ＝１前後であることが更に好まし
い。なお、被測定液のｐＨは、測定を行う装置等が強酸
液の影響を受けることのないよう配慮して、適宜に下限
の値を設定することが可能である。
ことが好ましく、ｐＨ＝１前後であることが更に好まし
い。なお、被測定液のｐＨは、測定を行う装置等が強酸
液の影響を受けることのないよう配慮して、適宜に下限
の値を設定することが可能である。
【００２３】第３発明は、酸またはアルカリの何れかの
電解液中にダイヤモンド薄膜電極を入れ、そのダイヤモ
ンド薄膜電極に酸化反応が起こる電気量を流して、その
ダイヤモンド反応表面に陽極酸化処理を施したことを特
徴とするものである。
電解液中にダイヤモンド薄膜電極を入れ、そのダイヤモ
ンド薄膜電極に酸化反応が起こる電気量を流して、その
ダイヤモンド反応表面に陽極酸化処理を施したことを特
徴とするものである。
【００２４】第４発明は、前記酸がＨ2ＳＯ4，ＨＣｌＯ
4，ＨＮＣ3，ＨＣｌからなることを特徴とするものであ
る。
4，ＨＮＣ3，ＨＣｌからなることを特徴とするものであ
る。
【００２５】第５発明は、前記アルカリがＫＯＨ，Ｎa
ＯＨからなることを特徴とするものである。
ＯＨからなることを特徴とするものである。
【００２６】第６発明は、セル本体と、このセル本体に
形成され、被測定液が供給される空間部と、この空間部
内の被測定液に浸漬されて設けられ、作用電極として動
作する陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極と、こ
のダイヤモンド薄膜電極から一定の間隔を隔てて空間部
内の被測定液に浸漬された参照電極および対電極とを備
えたことを特徴とするものである。
形成され、被測定液が供給される空間部と、この空間部
内の被測定液に浸漬されて設けられ、作用電極として動
作する陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極と、こ
のダイヤモンド薄膜電極から一定の間隔を隔てて空間部
内の被測定液に浸漬された参照電極および対電極とを備
えたことを特徴とするものである。
【００２７】第７発明は、作用電極として動作する陽極
酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極、参照電極および
対電極とを空間部に有する尿酸測定センサ本体と、この
センサ本体の空間部内に被測定液が供給され、陽極酸化
処理されたダイヤモンド薄膜電極、参照電極および対電
極からの信号を検出制御する信号制御検出部と、この検
出部で検出制御された信号が供給され、この信号から物
質を分析する分析装置とを備えたことを特徴とするもの
である。
酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極、参照電極および
対電極とを空間部に有する尿酸測定センサ本体と、この
センサ本体の空間部内に被測定液が供給され、陽極酸化
処理されたダイヤモンド薄膜電極、参照電極および対電
極からの信号を検出制御する信号制御検出部と、この検
出部で検出制御された信号が供給され、この信号から物
質を分析する分析装置とを備えたことを特徴とするもの
である。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。まず、実施の形態を説明する前
に、実施の形態で使用するボロンドープダイヤモンド薄
膜の作製方法について述べる。
に基づいて説明する。まず、実施の形態を説明する前
に、実施の形態で使用するボロンドープダイヤモンド薄
膜の作製方法について述べる。
【００２９】ボロンドープ多結晶ダイヤモンド薄膜は、
高圧力下（プラズマアシストＣＶＤの場合、通常は133.
322Paの数倍の圧力下）で2.45GHzのマイクロ波プラズマ
アシストＣＶＤ法を用いて以下のように作製した。な
お、装置には、ＡＳＴｅＸ社製のマイクロ波ＣＶＤ成膜
装置を用いた。
高圧力下（プラズマアシストＣＶＤの場合、通常は133.
322Paの数倍の圧力下）で2.45GHzのマイクロ波プラズマ
アシストＣＶＤ法を用いて以下のように作製した。な
お、装置には、ＡＳＴｅＸ社製のマイクロ波ＣＶＤ成膜
装置を用いた。
【００３０】基板には、シリコン基板｛Si（100）｝を
用い、基板表面をテクスチャー処理（例えば、0.5μｍ
のダイヤモンド粉で研磨した）した後、基板ホルダにセ
ットした。成膜用ソースとしてアセトンとメタノールの
混合物（混合比9：1体積比）を用い、その混合物に酸化
ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を、ホウ素／炭素比（Ｂ／Ｃ比）で10
4ppmとなる量を溶解したものを用いた。
用い、基板表面をテクスチャー処理（例えば、0.5μｍ
のダイヤモンド粉で研磨した）した後、基板ホルダにセ
ットした。成膜用ソースとしてアセトンとメタノールの
混合物（混合比9：1体積比）を用い、その混合物に酸化
ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を、ホウ素／炭素比（Ｂ／Ｃ比）で10
4ppmとなる量を溶解したものを用いた。
【００３１】この成膜用ソースにキャリアーガスとし
て、純Ｈ2ガスを通した後、チャンバー内に導入し、あ
らかじめ別ラインで水素（例えば532cc/min）を流して
所定の圧力（例えば、115×133.322Pa）となるように調
整した。そして、2.45GHzのマイクロ波電力を注入し、
放電させた後、電力が5kWとなるように調整した。安定
したところで、成膜用ソース（液体）にキャリアーガス
として、Ｈ2（15cc/min）を流して成膜を行った。成膜
速度は1〜4μm/hであった。約30μmの厚みは時間で調整
した。また、本装置では、特に基板を加熱することはし
なかったが、定常状態では、ほぼ850〜950℃となる。
て、純Ｈ2ガスを通した後、チャンバー内に導入し、あ
らかじめ別ラインで水素（例えば532cc/min）を流して
所定の圧力（例えば、115×133.322Pa）となるように調
整した。そして、2.45GHzのマイクロ波電力を注入し、
放電させた後、電力が5kWとなるように調整した。安定
したところで、成膜用ソース（液体）にキャリアーガス
として、Ｈ2（15cc/min）を流して成膜を行った。成膜
速度は1〜4μm/hであった。約30μmの厚みは時間で調整
した。また、本装置では、特に基板を加熱することはし
なかったが、定常状態では、ほぼ850〜950℃となる。
【００３２】このようにして作製したホウ素（Ｂ3+）を
ドープした多結晶ダイヤモンド薄膜のラマンスペクトル
をとると、1333cm-1に単一ピークのみ観測され、1400〜
1600cm-1のアモルファス状炭素は認められなかった。ま
た、電気伝導度は約10-3Ω・cm程度であり、0.5Ｍ Ｈ2
ＳＯ4中で、サイクリックボルタモグラムを測定した結
果は、-1.25〜+2.3Ｖ（vs.SHE）の広い電位窓を持つこ
とが判明した。
ドープした多結晶ダイヤモンド薄膜のラマンスペクトル
をとると、1333cm-1に単一ピークのみ観測され、1400〜
1600cm-1のアモルファス状炭素は認められなかった。ま
た、電気伝導度は約10-3Ω・cm程度であり、0.5Ｍ Ｈ2
ＳＯ4中で、サイクリックボルタモグラムを測定した結
果は、-1.25〜+2.3Ｖ（vs.SHE）の広い電位窓を持つこ
とが判明した。
【００３３】ここで、上記のようにＣＶＤ法で成膜され
たダイヤモンド薄膜を電極としてそのまま使用して、尿
酸をアスコルビン酸の存在下で検出すると、後述する測
定結果から尿酸が明確に検出できないので、ダイヤモン
ド薄膜電極に何らかの手段を施す必要がある。
たダイヤモンド薄膜を電極としてそのまま使用して、尿
酸をアスコルビン酸の存在下で検出すると、後述する測
定結果から尿酸が明確に検出できないので、ダイヤモン
ド薄膜電極に何らかの手段を施す必要がある。
【００３４】このため、上記のように作製されたダイヤ
モンド薄膜電極を陽極酸化処理したこの発明の実施の第
１形態について述べる。この陽極酸化処理は、0.1Ｍ Ｋ
ＯＨ溶液中にダイヤモンド薄膜電極をセットアップし、
2.4V（vs.SCE）の電圧を75分間印加して、陽極酸化を行
うものである。この場合、特に必要な時には、0.1ＭＫ
ＯＨ溶液中で+4Vから-4V（vs.SCE）を0.1V／secの速さ
で、3回スイープしたのち、4Vで1分間保持する処理を行
った。なお、本実施の形態においては、陽極酸化処理に
0.1Ｍ ＫＯＨ溶液を用いたが、これに代えて0.1ＭのＨ2
ＳＯ4溶液又はＨＣｌＯ4溶液等ダイヤモンド表面を陽極
酸化できる酸（例えば、ＨＮＣ3，ＨＣＬ）やアルカリ
溶液（例えば、ＮａＯＨ）を用いてもよい。
モンド薄膜電極を陽極酸化処理したこの発明の実施の第
１形態について述べる。この陽極酸化処理は、0.1Ｍ Ｋ
ＯＨ溶液中にダイヤモンド薄膜電極をセットアップし、
2.4V（vs.SCE）の電圧を75分間印加して、陽極酸化を行
うものである。この場合、特に必要な時には、0.1ＭＫ
ＯＨ溶液中で+4Vから-4V（vs.SCE）を0.1V／secの速さ
で、3回スイープしたのち、4Vで1分間保持する処理を行
った。なお、本実施の形態においては、陽極酸化処理に
0.1Ｍ ＫＯＨ溶液を用いたが、これに代えて0.1ＭのＨ2
ＳＯ4溶液又はＨＣｌＯ4溶液等ダイヤモンド表面を陽極
酸化できる酸（例えば、ＨＮＣ3，ＨＣＬ）やアルカリ
溶液（例えば、ＮａＯＨ）を用いてもよい。
【００３５】図１はこの実施の第１形態である陽極酸化
処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用したときのディ
ファレンシャル パルス ボルタングラム（ＤＰＶ）で、
この図１から尿酸（ＵＡ）のピークはシャープで明瞭で
あり、アスコルビン酸（ＡＡ）のピークはブロードで不
明瞭である。この結果から尿酸の検出は陽極酸化処理さ
れたダイヤモンド薄膜電極を使用すると明確にできるよ
うになる。
処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用したときのディ
ファレンシャル パルス ボルタングラム（ＤＰＶ）で、
この図１から尿酸（ＵＡ）のピークはシャープで明瞭で
あり、アスコルビン酸（ＡＡ）のピークはブロードで不
明瞭である。この結果から尿酸の検出は陽極酸化処理さ
れたダイヤモンド薄膜電極を使用すると明確にできるよ
うになる。
【００３６】図１の結果は50μＭと高濃度のアスコル
ビン酸を入れたものを使用した結果である。
ビン酸を入れたものを使用した結果である。
【００３７】実際に尿酸等の測定を行う場合には、極
めて微量の試料で検出できることが必要である。
めて微量の試料で検出できることが必要である。
【００３８】そこで、極めて微量な試料での測定を試
みた。
みた。
【００３９】図２は、この実施の第１形態による陽極酸
化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用したときのポ
テンシャルステップ・クロノアンペロメトリー（ＰＳＣ
Ａ）の応答特性図で、この特性図から以下に示すよう
に、この実施の第１形態のダイヤモンド薄膜電極を使用
すると、非常に低濃度の尿酸を含むサンプル量でも、明
確に測定が可能であることが判明した。例えば、アスコ
ルビン酸5μＭの共存下で50nＭの尿酸を検出できる（濃
度比は100倍と大きい）。上記ＰＳＣＡは、平衡にある
電極系に、外部回路によって電位を加えると平衡が破
れ、電解電流が観察される。流れる電流は時間の関数
で、時間とともに減少し、長時間後には、ついにゼロに
なる。ＰＳＣＡは、このような電位ステップに対して得
られる電流−時間応答を調べる方法である。
化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用したときのポ
テンシャルステップ・クロノアンペロメトリー（ＰＳＣ
Ａ）の応答特性図で、この特性図から以下に示すよう
に、この実施の第１形態のダイヤモンド薄膜電極を使用
すると、非常に低濃度の尿酸を含むサンプル量でも、明
確に測定が可能であることが判明した。例えば、アスコ
ルビン酸5μＭの共存下で50nＭの尿酸を検出できる（濃
度比は100倍と大きい）。上記ＰＳＣＡは、平衡にある
電極系に、外部回路によって電位を加えると平衡が破
れ、電解電流が観察される。流れる電流は時間の関数
で、時間とともに減少し、長時間後には、ついにゼロに
なる。ＰＳＣＡは、このような電位ステップに対して得
られる電流−時間応答を調べる方法である。
【００４０】図２において、曲線ａは、0.1Ｍ ＨＣｌＯ
4溶液、曲線ｂは、5μＭ ＡＡ＋0.1Ｍ ＨＣｌＯ4、曲線
ｃは5μＭ ＡＡ＋50nＭ ＵＡ、0.1Ｍ ＨＣｌＯ4のとき
の測定結果である。なお、ポテンシャルステップは、0V
〜0.92V（vs.SCE）｛0.92V（VS.SCE）は、図７のデータ
において確認したＵＡピークの値を使用している｝、サ
ンプリングタイムは500msである。
4溶液、曲線ｂは、5μＭ ＡＡ＋0.1Ｍ ＨＣｌＯ4、曲線
ｃは5μＭ ＡＡ＋50nＭ ＵＡ、0.1Ｍ ＨＣｌＯ4のとき
の測定結果である。なお、ポテンシャルステップは、0V
〜0.92V（vs.SCE）｛0.92V（VS.SCE）は、図７のデータ
において確認したＵＡピークの値を使用している｝、サ
ンプリングタイムは500msである。
【００４１】図３は上記ＰＳＣＡにおけるバックグラン
ド電流の応答特性図で、条件は上記図２の場合と同様で
ある。この応答特性図からａ〜ｃのデータには、ほとん
ど差がないことで信頼性が確保できる。
ド電流の応答特性図で、条件は上記図２の場合と同様で
ある。この応答特性図からａ〜ｃのデータには、ほとん
ど差がないことで信頼性が確保できる。
【００４２】上記のように信頼性が確保できた図３のデ
ータを基に、図４に示す尿酸の検量線を得た。この図４
に示す検量線図において、実線は、アスコルビン酸が含
まれていない場合、破線は、1μＭのアスコルビン酸が
含まれている場合、一点鎖線は5μＭのアスコルビン酸
が含まれている場合の検量線である。この検量線より、
約0.7ｎＭという極めて微量な試料の検出が可能である
ことが確認できた。
ータを基に、図４に示す尿酸の検量線を得た。この図４
に示す検量線図において、実線は、アスコルビン酸が含
まれていない場合、破線は、1μＭのアスコルビン酸が
含まれている場合、一点鎖線は5μＭのアスコルビン酸
が含まれている場合の検量線である。この検量線より、
約0.7ｎＭという極めて微量な試料の検出が可能である
ことが確認できた。
【００４３】なお、上記陽極酸化処理されたダイヤモン
ド薄膜電極は長期間安定して測定できることが実験によ
り判明した。これにより、ダイヤモンド薄膜電極の信頼
性と安定性は、実サンプル中の尿酸のルーチン分析法と
して使用できることも判明した。表１は、上記実験に使
用した実サンプル（尿サンプル）中の濃度を示したもの
で、表中において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｇは男性の尿
サンプル、Ｄ，Ｈは女性の尿サンプルである。この表１
の濃度数値からも尿酸の測定が可能であることが明らか
である。
ド薄膜電極は長期間安定して測定できることが実験によ
り判明した。これにより、ダイヤモンド薄膜電極の信頼
性と安定性は、実サンプル中の尿酸のルーチン分析法と
して使用できることも判明した。表１は、上記実験に使
用した実サンプル（尿サンプル）中の濃度を示したもの
で、表中において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｇは男性の尿
サンプル、Ｄ，Ｈは女性の尿サンプルである。この表１
の濃度数値からも尿酸の測定が可能であることが明らか
である。
【００４４】
【表１】
【００４５】上述した処理により陽極酸化処理されたダ
イヤモンド薄膜電極を、この発明の実施の第２形態とし
て、尿酸を検出する測定センサとして構成した概略構成
説明図を図５に示す。この測定センサは、図５に示すよ
うに、セル本体１０内の空間部１１に被測定液である試
料溶液１２を入れ、その空間部１１内の試料溶液１２
に、作用電極１３（構成は後述する）、参照電極１４お
よび対電極１５が浸漬されて構成されている。作用電極
１３は、シリコン基板１３ａの表面に陽極酸化処理され
たダイヤモンド薄膜電極１３ｂを形成した後、シリコン
基板１３ａを取付基板１３ｃに固着し、その取付基板１
３ｃをパイプ１３ｄに固着してシリコン基板１３ａ、ダ
イヤモンド薄膜電極１３ｂ、取付基板１３ｃおよびパイ
プ１３ｄの先端部をエポキシ樹脂１３ｅで固めて構成さ
れている。
イヤモンド薄膜電極を、この発明の実施の第２形態とし
て、尿酸を検出する測定センサとして構成した概略構成
説明図を図５に示す。この測定センサは、図５に示すよ
うに、セル本体１０内の空間部１１に被測定液である試
料溶液１２を入れ、その空間部１１内の試料溶液１２
に、作用電極１３（構成は後述する）、参照電極１４お
よび対電極１５が浸漬されて構成されている。作用電極
１３は、シリコン基板１３ａの表面に陽極酸化処理され
たダイヤモンド薄膜電極１３ｂを形成した後、シリコン
基板１３ａを取付基板１３ｃに固着し、その取付基板１
３ｃをパイプ１３ｄに固着してシリコン基板１３ａ、ダ
イヤモンド薄膜電極１３ｂ、取付基板１３ｃおよびパイ
プ１３ｄの先端部をエポキシ樹脂１３ｅで固めて構成さ
れている。
【００４６】なお、ダイヤモンド薄膜電極１３ｂが試料
溶液１２と接触する面にはエポキシ樹脂１３ｅを付着さ
せないようにする。１６はダイヤモンド薄膜電極１３ｂ
に接続されたリード線で、このリード線１６はパイプ１
３ｄ内を通して外部に導出する。また、セル本体１０は
箱状に形成されているので、カバー１７により蓋をす
る。
溶液１２と接触する面にはエポキシ樹脂１３ｅを付着さ
せないようにする。１６はダイヤモンド薄膜電極１３ｂ
に接続されたリード線で、このリード線１６はパイプ１
３ｄ内を通して外部に導出する。また、セル本体１０は
箱状に形成されているので、カバー１７により蓋をす
る。
【００４７】上記のように構成された尿酸測定センサ
は、次に述べるようなシステムに使用される。
は、次に述べるようなシステムに使用される。
【００４８】図６は、この発明の実施の第３形態を示す
尿酸測定装置の概略構成説明図で、図５に示した第２形
態と同一部分には、同一符号を付して説明する。図６に
おいて、２１は図５で説明した尿酸測定センサ本体で、
この尿酸測定センサ本体２１を構成するセル本体１０の
空間部１１内には、尿酸を含む試料溶液１２が入れられ
る。尿酸測定センサ本体２１には、作用電極１３、参照
電極１４および対電極１５が設けられ、これら各電極１
３、１４および１５からはリード線１６、２３および２
４が、引き出される。リード線１６〜２４はポテンショ
ガルバノスタットからなる信号制御検出部２５に導かれ
る。信号制御検出部２５は、各電極で検出した電気信号
を、コンピュータからなる分析装置２６に送り、ここ
で、試料溶液中の物質、すなわち尿酸が分析される。
尿酸測定装置の概略構成説明図で、図５に示した第２形
態と同一部分には、同一符号を付して説明する。図６に
おいて、２１は図５で説明した尿酸測定センサ本体で、
この尿酸測定センサ本体２１を構成するセル本体１０の
空間部１１内には、尿酸を含む試料溶液１２が入れられ
る。尿酸測定センサ本体２１には、作用電極１３、参照
電極１４および対電極１５が設けられ、これら各電極１
３、１４および１５からはリード線１６、２３および２
４が、引き出される。リード線１６〜２４はポテンショ
ガルバノスタットからなる信号制御検出部２５に導かれ
る。信号制御検出部２５は、各電極で検出した電気信号
を、コンピュータからなる分析装置２６に送り、ここ
で、試料溶液中の物質、すなわち尿酸が分析される。
【００４９】図７は上記図６の尿酸測定センサシステム
を使用して測定した結果のサイクリック ボルタングラ
ムで、この測定には、0.2mＭの尿酸と1mＭのアスコルビ
ン酸の混合物を0.1Ｍ ＨＣｌＯ4の溶液に入れた被測定
液を使用した。図７において、図中破線は酸化処理をし
ていないダイヤモンド薄膜電極で測定した結果であり、
実線はこの発明の実施の形態による測定結果である。な
お、電位掃引速度は、100mＶ／ｓである。この図７の実
線から、陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使
用すると、尿酸とアスコルビン酸とを明確に識別するこ
とができた。
を使用して測定した結果のサイクリック ボルタングラ
ムで、この測定には、0.2mＭの尿酸と1mＭのアスコルビ
ン酸の混合物を0.1Ｍ ＨＣｌＯ4の溶液に入れた被測定
液を使用した。図７において、図中破線は酸化処理をし
ていないダイヤモンド薄膜電極で測定した結果であり、
実線はこの発明の実施の形態による測定結果である。な
お、電位掃引速度は、100mＶ／ｓである。この図７の実
線から、陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使
用すると、尿酸とアスコルビン酸とを明確に識別するこ
とができた。
【００５０】そこで、酸化処理していないダイヤモンド
薄膜電極と、陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極
との比較を行った。図８Ａ，Ｂ及び図９Ａ，Ｂは、後述
するディファレンシャル パルス ボルタングラム（ＤＰ
Ｖ）による陽極酸化処理前のダイヤモンド薄膜電極と陽
極酸化処理後のダイヤモンド薄膜電極による尿酸（以下
ＵＡと略称する）とアスコルビン酸（以下ＡＡ略称す
る）の測定結果である。
薄膜電極と、陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極
との比較を行った。図８Ａ，Ｂ及び図９Ａ，Ｂは、後述
するディファレンシャル パルス ボルタングラム（ＤＰ
Ｖ）による陽極酸化処理前のダイヤモンド薄膜電極と陽
極酸化処理後のダイヤモンド薄膜電極による尿酸（以下
ＵＡと略称する）とアスコルビン酸（以下ＡＡ略称す
る）の測定結果である。
【００５１】前記ＤＰＶは、図１０に示すように、パル
ス幅（ΔＥ＝｜Ｅi,n−Ｅs,n｜）は一定であり、Ｅi,n
が変化している。通常、パルス幅は10〜100mV、パルス
電解時間Δｔは5〜100ms、待ち時間は0.5〜180sであ
る。さらに、電流のサンプリングを２点で行う。すなわ
ち、電位ステップする直前ｔs1と電位ステップが終わる
直前ｔs2であり、出力としては、この２点で測定した電
流の差Δｉを電位に対して取り出すと図１１に示すよう
になる。このようにして得られる電流−電位曲線をＤＰ
Ｖと称している。
ス幅（ΔＥ＝｜Ｅi,n−Ｅs,n｜）は一定であり、Ｅi,n
が変化している。通常、パルス幅は10〜100mV、パルス
電解時間Δｔは5〜100ms、待ち時間は0.5〜180sであ
る。さらに、電流のサンプリングを２点で行う。すなわ
ち、電位ステップする直前ｔs1と電位ステップが終わる
直前ｔs2であり、出力としては、この２点で測定した電
流の差Δｉを電位に対して取り出すと図１１に示すよう
になる。このようにして得られる電流−電位曲線をＤＰ
Ｖと称している。
【００５２】図８Ａは陽極酸化処理前のダイヤモンド薄
膜電極においてもピークが得られるが、この発明の実施
の形態による陽極酸化処理後のダイヤモンド薄膜電極の
方がピークの値も高くなるので、より明確に検出できる
ようになる。また、図９Ａはアスコルビン酸の測定結果
で陽極酸化処理前のダイヤモンド薄膜電極では、0.68V
のピーク電圧Ｅｐが生じるが、図９Ｂの陽極酸化処理後
のダイヤモンド薄膜電極の場合には、明確なピークがな
くなる。このため、図８Ｂ、図９Ｂから尿酸とアスコル
ビン酸の識別が、この実施の形態を使用すると明確にで
きるようになる。
膜電極においてもピークが得られるが、この発明の実施
の形態による陽極酸化処理後のダイヤモンド薄膜電極の
方がピークの値も高くなるので、より明確に検出できる
ようになる。また、図９Ａはアスコルビン酸の測定結果
で陽極酸化処理前のダイヤモンド薄膜電極では、0.68V
のピーク電圧Ｅｐが生じるが、図９Ｂの陽極酸化処理後
のダイヤモンド薄膜電極の場合には、明確なピークがな
くなる。このため、図８Ｂ、図９Ｂから尿酸とアスコル
ビン酸の識別が、この実施の形態を使用すると明確にで
きるようになる。
【００５３】図８Ａ、図９Ａでは、ＵＡとＡＡとで各々
明確なピーク電圧Ｅｐが確認できるが、その時の電位が
何れも約0.7V（VS.SCE）前後で重なるため、ＵＡとＡＡ
が混在している場合には、各々分離したピーク電圧を確
認することは困難であり、微少量の試料では確認するこ
とができない。一方、図８Ｂ、図９Ｂの陽極酸化処理し
たダイヤモンド薄膜電極を用いた測定結果では、何れの
場合も電位がシフトしていることが確認でき、特に、図
９Ｂでは陽極酸化処理していない電極（0.7V V S.SCE）
と比較して、明確なピークがなく、且つ電位が1.15V（
VS.SCE）までシフトしていることが確認された。
明確なピーク電圧Ｅｐが確認できるが、その時の電位が
何れも約0.7V（VS.SCE）前後で重なるため、ＵＡとＡＡ
が混在している場合には、各々分離したピーク電圧を確
認することは困難であり、微少量の試料では確認するこ
とができない。一方、図８Ｂ、図９Ｂの陽極酸化処理し
たダイヤモンド薄膜電極を用いた測定結果では、何れの
場合も電位がシフトしていることが確認でき、特に、図
９Ｂでは陽極酸化処理していない電極（0.7V V S.SCE）
と比較して、明確なピークがなく、且つ電位が1.15V（
VS.SCE）までシフトしていることが確認された。
【００５４】これらの結果から、陽極酸化処理したダイ
ヤモンド薄膜電極を用いることにより、ＵＡとＡＡの混
在する被測定液についてもＵＡとＡＡとを分離して検出
可能であることが確認できた。なお、測定に使用した溶
液は、0.1Ｍ ＨＣｌＯ4の溶液中に、図８では50μＭの
ＵＡを、図９では50μＭのＡＡを入れたものを使用し
た。電位掃引速度は10mV/sである。
ヤモンド薄膜電極を用いることにより、ＵＡとＡＡの混
在する被測定液についてもＵＡとＡＡとを分離して検出
可能であることが確認できた。なお、測定に使用した溶
液は、0.1Ｍ ＨＣｌＯ4の溶液中に、図８では50μＭの
ＵＡを、図９では50μＭのＡＡを入れたものを使用し
た。電位掃引速度は10mV/sである。
【００５５】次に、尿酸とアスコルビン酸各々のピーク
電圧ＥｐとｐＨとの関係を確認するため、尿酸、アスコ
ルビン酸を含む溶液を被測定液とし、被測定液のｐＨを
変えてＤＰＶにより各々ピーク電圧Ｅｐの測定を行っ
た。その結果を図１２に基づいて説明する。図１２の結
果から、一般に酸性域とされるｐＨ＜７のほとんどの範
囲で尿酸とアスコルビン酸とを分離して測定できること
が確認でき、特にｐＨ＜２.７０においては、尿酸とア
スコルビン酸各々のピーク電圧Ｅｐの値の差が大きくな
っていくことが確認できた。このことから尿酸等の測定
を行う際には、被測定液が酸性域の溶液であることが好
ましく、ｐＨ＜２.７０とすることで尿酸とアスコルビ
ン酸との分離をより明確とすることができる。また、ｐ
Ｈ≦２、特にｐＨ＝１前後においては，尿酸とアスコル
ビン酸との分離が極めて明確となることが確認できたこ
とから、実際に測定を行う際には、ｐＨ＝１前後に設定
することが好ましい。なお、ｐＨの下限の値としては、
測定装置等が強酸液の影響を受けることの無いように配
慮して、適宜に設定することができる。
電圧ＥｐとｐＨとの関係を確認するため、尿酸、アスコ
ルビン酸を含む溶液を被測定液とし、被測定液のｐＨを
変えてＤＰＶにより各々ピーク電圧Ｅｐの測定を行っ
た。その結果を図１２に基づいて説明する。図１２の結
果から、一般に酸性域とされるｐＨ＜７のほとんどの範
囲で尿酸とアスコルビン酸とを分離して測定できること
が確認でき、特にｐＨ＜２.７０においては、尿酸とア
スコルビン酸各々のピーク電圧Ｅｐの値の差が大きくな
っていくことが確認できた。このことから尿酸等の測定
を行う際には、被測定液が酸性域の溶液であることが好
ましく、ｐＨ＜２.７０とすることで尿酸とアスコルビ
ン酸との分離をより明確とすることができる。また、ｐ
Ｈ≦２、特にｐＨ＝１前後においては，尿酸とアスコル
ビン酸との分離が極めて明確となることが確認できたこ
とから、実際に測定を行う際には、ｐＨ＝１前後に設定
することが好ましい。なお、ｐＨの下限の値としては、
測定装置等が強酸液の影響を受けることの無いように配
慮して、適宜に設定することができる。
【００５６】更に、陽極酸化処理を行ったダイヤモンド
薄膜電極を、フローセルの作用電極として用い、尿酸と
アスコルビン酸のフローインジェクション分析を行った
ところ図１３に示す測定結果が得られ、フローインジェ
クション分析においても尿酸、アスコルビン酸を各々異
なるピーク電流として測定できることが確認できた。
薄膜電極を、フローセルの作用電極として用い、尿酸と
アスコルビン酸のフローインジェクション分析を行った
ところ図１３に示す測定結果が得られ、フローインジェ
クション分析においても尿酸、アスコルビン酸を各々異
なるピーク電流として測定できることが確認できた。
【００５７】このときの測定条件としては、フローセル
容積20μlに、移動相として０.１ＭのＨＣｌＯ4（ｐＨ
＝０.９）を１ｍｌ／minの流速で流し、ＵＡ＝50ｎＭ、
ＡＡ＝１μＭを各々注入した。測定電位は、＋0.93V（v
s Ag／Agcl）とした。この結果、図１３に示すように尿
酸とアスコルビン酸各々について、注入を行わないブラ
ンク（blank）の電流値と比較しても、明確に識別でき
るピーク電流を測定することができた。なお、この測定
結果から、このダイヤモンド薄膜電極を用いることで、
ｐＨ＜１であるｐＨ＝０.９においても、尿酸とアスコ
ルビン酸とを分離して測定できることが確認できた。
容積20μlに、移動相として０.１ＭのＨＣｌＯ4（ｐＨ
＝０.９）を１ｍｌ／minの流速で流し、ＵＡ＝50ｎＭ、
ＡＡ＝１μＭを各々注入した。測定電位は、＋0.93V（v
s Ag／Agcl）とした。この結果、図１３に示すように尿
酸とアスコルビン酸各々について、注入を行わないブラ
ンク（blank）の電流値と比較しても、明確に識別でき
るピーク電流を測定することができた。なお、この測定
結果から、このダイヤモンド薄膜電極を用いることで、
ｐＨ＜１であるｐＨ＝０.９においても、尿酸とアスコ
ルビン酸とを分離して測定できることが確認できた。
【００５８】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜を使用すると、尿
酸とアスコルビン酸とを明瞭に識別して検出することが
でき、しかも長期間安定して測定することもできる利点
があり、また、極めて低濃度の尿酸を検出が可能とな
り、しかも、熟練者でなくとも簡単にかつその場で尿酸
の測定が可能となるなどの優れた利点がある。
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜を使用すると、尿
酸とアスコルビン酸とを明瞭に識別して検出することが
でき、しかも長期間安定して測定することもできる利点
があり、また、極めて低濃度の尿酸を検出が可能とな
り、しかも、熟練者でなくとも簡単にかつその場で尿酸
の測定が可能となるなどの優れた利点がある。
【図１】この発明の実施の第１形態による方法における
尿酸とアスコルビン酸との測定検出結果を示す特性図。
尿酸とアスコルビン酸との測定検出結果を示す特性図。
【図２】ポテンシャルステップクロノアンペロメトリー
による極めて少ないサンプル量での応答特性図。
による極めて少ないサンプル量での応答特性図。
【図３】ポテンシャルステップクロノアンペロメトリー
によるバックグランド電流の応答特性図。
によるバックグランド電流の応答特性図。
【図４】尿酸濃度の検量線図。
【図５】この発明の実施の第２形態を示す尿酸測定セン
サの概略構成説明図。
サの概略構成説明図。
【図６】この発明の実施の第３形態を示す尿酸測定装置
の概略構成説明図。
の概略構成説明図。
【図７】陽極酸化処理されていないダイヤモンド薄膜と
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜による尿酸とアス
コルビン酸の検出結果の特性図。
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜による尿酸とアス
コルビン酸の検出結果の特性図。
【図８】Ａは陽極酸化処理されていないダイヤモンド薄
膜による尿酸の検出結果、Ｂは陽極酸化処理されたダイ
ヤモンド薄膜による尿酸の検出結果を示す特性図。
膜による尿酸の検出結果、Ｂは陽極酸化処理されたダイ
ヤモンド薄膜による尿酸の検出結果を示す特性図。
【図９】Ａは陽極酸化処理されていないダイヤモンド電
極によるアスコルビン酸の検出結果、Ｂは陽極酸化処理
されたダイヤモンド電極によるアスコルビン酸の検出結
果を示す特性図。
極によるアスコルビン酸の検出結果、Ｂは陽極酸化処理
されたダイヤモンド電極によるアスコルビン酸の検出結
果を示す特性図。
【図１０】ＤＰＶにおける電位パルスの印加モードおよ
び得られる電流のサンプリング方法説明図。
び得られる電流のサンプリング方法説明図。
【図１１】ディファレンシャル パルス ボルタモグラ
ム。
ム。
【図１２】ＤＰＶによるピーク電圧ＥｐとｐＨの関係特
性図。
性図。
【図１３】フローインジェクション分析結果による特性
図。
図。
【符号の説明】 １０…セル本体 １１…空間部 １２…試料溶液 １３…作用電極 １３ａ…シリコン基板 １３ｂ…ダイヤモンド薄膜電極 １３ｃ…取付基板 １３ｄ…パイプ １３ｅ…エポキシ樹脂 １４…参照電極 １５…対電極 ２１…尿酸測定センサ本体 １６、２３、２４…リード線 ２５…信号制御検出部 ２６…分析装置
フロントページの続き (72)発明者 エレナ ポパ 東京都世田谷区瀬田５丁目５番８号 Ｆターム(参考） 2G045 AA13 AA16 BB02 BB51 CA25 CA26 CB03 DA01 FB05 HA09 JA01 JA07
Claims (7)
- 【請求項１】 尿酸を含んだ溶液を被測定液とし、陽極
酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を前記被測定液中
に対極とともに浸漬した後、一定の電位掃引速度で操作
してそのダイヤモンド薄膜電極の電気信号変化曲線から
尿酸を識別するようにしたことを特徴とする陽極酸化処
理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方
法。 - 【請求項２】 前記被測定液が酸性域の溶液であること
を特徴とする請求項１記載の陽極酸化処理されたダイヤ
モンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法。 - 【請求項３】 酸またはアルカリの何れかの電解液中に
ダイヤモンド薄膜電極を入れ、そのダイヤモンド薄膜電
極に酸化反応が起こる電気量を流して、そのダイヤモン
ド反応表面に陽極酸化処理を施したことを特徴とする陽
極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極。 - 【請求項４】 前記酸はＨ2ＳＯ4，ＨＣｌＯ4，ＨＮ
Ｃ3，ＨＣｌからなることを特徴とする請求項３記載の
陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極。 - 【請求項５】 前記アルカリはＫＯＨ，ＮaＯＨからな
ることを特徴とする請求項３記載の陽極酸化処理された
ダイヤモンド薄膜電極。 - 【請求項６】 セル本体と、このセル本体に形成され、
被測定液が供給される空間部と、この空間部内の被測定
液に浸漬されて設けられ、作用電極として動作する陽極
酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極と、このダイヤモ
ンド薄膜電極から一定の間隔を隔てて空間部内の被測定
液に浸漬された参照電極および対電極とを備えたことを
特徴とする陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を
使用した尿酸測定センサ。 - 【請求項７】 作用電極として動作する陽極酸化処理さ
れたダイヤモンド薄膜電極、参照電極および対電極とを
空間部に有する尿酸測定センサ本体と、このセンサ本体
の空間部内に被測定液が供給され、陽極酸化処理された
ダイヤモンド薄膜電極、参照電極および対電極からの信
号を検出制御する信号制御検出部と、この検出部で検出
制御された信号が供給され、この信号から物質を分析す
る分析装置とを備えたことを特徴とする尿酸測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064360A JP4390345B2 (ja) | 1999-05-28 | 2000-03-09 | 陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法とそのダイヤモンド薄膜電極及び陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定センサと尿酸測定装置 |
| EP00107380A EP1055926A3 (en) | 1999-05-28 | 2000-04-05 | Electrochemical assay using an electroconductive diamond-coated electrode, and electrochemical assay system based thereon |
| CN00104989A CN1278063A (zh) | 1999-05-28 | 2000-04-07 | 采用导电金刚石涂覆电极的电化学分析法、以及基于它的电化学分析系统 |
| KR1020000018329A KR100360991B1 (ko) | 1999-05-28 | 2000-04-07 | 전기전도성 다이아몬드 코팅 전극을 이용한 전기화학적분석 방법, 및 그에 기초한 전기화학적 분석 시스템 |
| TW89112888A TW528867B (en) | 1999-06-30 | 2000-06-29 | Electrochemical assay using an electroconductive diamond-coated electrode, and electrochemical assay system based thereon |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-149143 | 1999-05-28 | ||
| JP14914399 | 1999-05-28 | ||
| JP11-184525 | 1999-06-30 | ||
| JP18452599 | 1999-06-30 | ||
| JP2000064360A JP4390345B2 (ja) | 1999-05-28 | 2000-03-09 | 陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法とそのダイヤモンド薄膜電極及び陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定センサと尿酸測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001147211A true JP2001147211A (ja) | 2001-05-29 |
| JP4390345B2 JP4390345B2 (ja) | 2009-12-24 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064360A Expired - Fee Related JP4390345B2 (ja) | 1999-05-28 | 2000-03-09 | 陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定方法とそのダイヤモンド薄膜電極及び陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極を使用した尿酸測定センサと尿酸測定装置 |
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Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006010359A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Keio Gijuku | ダイヤモンド電極の終端化方法 |
| JP2007040796A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Okutekku:Kk | 作用電極及びこれを用いた電気化学測定装置 |
| JP2007064945A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Horiba Ltd | アジ化物の測定方法 |
| JP2007139725A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Keio Gijuku | 残留塩素測定方法及び残留塩素測定装置 |
| JP2007316038A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド電極及びダイヤモンド電極部材 |
| US7314540B2 (en) | 2003-05-26 | 2008-01-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond-coated electrode and method for producing same |
| JP2008129001A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Health & Life Co Ltd | 非酵素式尿酸試薬を用いたバイオセンサ、バイオセンサ試験片およびその製造方法 |
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| JP2011180158A (ja) * | 2011-06-23 | 2011-09-15 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド電極部材 |
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| WO2020091033A1 (ja) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 学校法人慶應義塾 | 参照電極として導電性ダイヤモンド電極を有する三極電極、装置及び、電気化学的測定方法 |
| WO2021215351A1 (ja) * | 2020-04-23 | 2021-10-28 | 住友化学株式会社 | 電気化学センサおよび電気化学センサの製造方法 |
| JP7466864B2 (ja) | 2020-07-17 | 2024-04-15 | 国立大学法人信州大学 | 定量装置、定量方法、定量プログラム、及び、透析システム |
-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000064360A patent/JP4390345B2/ja not_active Expired - Fee Related
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