JP2003075389A - Test piece for quantitative determination of alcohol, and method of determining alcohol quantitatively - Google Patents

Test piece for quantitative determination of alcohol, and method of determining alcohol quantitatively

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JP2003075389A
JP2003075389A JP2001264094A JP2001264094A JP2003075389A JP 2003075389 A JP2003075389 A JP 2003075389A JP 2001264094 A JP2001264094 A JP 2001264094A JP 2001264094 A JP2001264094 A JP 2001264094A JP 2003075389 A JP2003075389 A JP 2003075389A
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JP
Japan
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alcohol
test piece
electrode
reaction layer
enzyme
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JP2001264094A
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Japanese (ja)
Inventor
Mariko Miyashita
万里子 宮下
Toshihiko Yoshioka
俊彦 吉岡
Shiro Nankai
史朗 南海
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly and simply determine an alcohol concentration quantitatively. SOLUTION: An electrode system including a measuring electrode and a counter electrode is provided on an insulative substrate, and a reaction layer is provided on the electrode system or in the vicinity thereof. The reaction layer contains at least an alcohol dehydrogenase, β-nicotinamide dinucleotide and an electron acceptor. A sample solution is supplied to this test piece of the present invention, a fixed voltage is impressed thereafter between the measuring electrode and the counter electrode after lapse of a prescribed time, and an alcohol concentration is found, based on an oxydation current value flowing between the both electrodes therein.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、広範な濃度域の測
定が可能となるように構築されたアルコール定量用試験
片、およびその試験片を用いたアルコールの定量方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a test piece for alcohol quantification constructed so as to be able to measure a wide concentration range, and a method for quantifying alcohol using the test piece.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、エタノール、メタノールなどのア
ルコールの定量には、振動密度計(理研計器(株)製の
アルコメイト)や比色法による定量分析キット(ベーリ
ンガー・マンハイム(株)製のF−キット)がある。前
者は、サンプルを測定系内に設置した後、加温すること
によって生じる振動から約30秒でアルコール濃度の計
測が可能である。後者のキットは、アルコールデヒドロ
ゲナーゼによってβ−NADとアルコールが反応した際
に生成するβ−NADHの量を吸光度から求め、これを
アルコール濃度に換算する。すべての測定が完了するの
に30分程度必要である。
2. Description of the Related Art Conventionally, for quantifying alcohol such as ethanol and methanol, a vibration densitometer (Alcomate manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) or a quantitative analysis kit by colorimetric method (F manufactured by Boehringer Mannheim Co., Ltd.) -There is a kit). The former can measure the alcohol concentration in about 30 seconds from the vibration generated by heating after placing the sample in the measurement system. The latter kit obtains the amount of β-NADH produced when β-NAD and alcohol react with alcohol dehydrogenase from the absorbance, and converts this into the alcohol concentration. It takes about 30 minutes to complete all the measurements.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の振
動密度計では、装置が大掛かりで高価であった。また、
上記の定量分析キットでは、1回の測定に30分ほど要
するなど迅速性にかけていた。いずれの測定方法も濾過
や遠心分離といった試料液の前処理も必要であり、操作
が煩雑であった。
In the conventional vibration density meter as described above, the device is large and expensive. Also,
The above-mentioned quantitative analysis kit has been so quick that one measurement takes about 30 minutes. All the measurement methods also required pretreatment of the sample solution such as filtration and centrifugation, and the operation was complicated.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明のアルコール定量用試験片は、絶縁性の基板
に形成した少なくとも測定極および対極からなる電極
系、並びに前記電極系上またはその近傍に形成された反
応層からなり、前記反応層が、少なくとも酵素アルコー
ルデヒドロゲナーゼ、補酵素β−ニコチンアミドジヌク
レオチド、および電子受容体フェリシアン化カリウムを
含むことを特徴とする。前記反応層は、さらに酵素ジヒ
ドロリポアミドデヒドロゲナーゼを含むことが好まし
い。本発明は、前記のアルコール定量用試験片を用いた
アルコールの定量方法であって、前記試験片に試料液を
供給した後、一定時間経過後に、測定極と対極との間に
測定極を正にした定電圧を印加し、両電極間に流れる酸
化電流値よりアルコール濃度を算出するアルコールの定
量方法を提供する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a test piece for alcohol determination of the present invention comprises an electrode system formed on an insulative substrate and comprising at least a measuring electrode and a counter electrode, or on the electrode system or The reaction layer is formed in the vicinity thereof, and the reaction layer contains at least the enzyme alcohol dehydrogenase, the coenzyme β-nicotinamide dinucleotide, and the electron acceptor potassium ferricyanide. The reaction layer preferably further contains the enzyme dihydrolipoamide dehydrogenase. The present invention is a method for quantifying alcohol using the above-mentioned alcohol quantification test piece, which comprises supplying a sample solution to the test piece, and after a certain period of time, a positive measurement electrode between the measurement electrode and the counter electrode. There is provided a method for quantifying alcohol, in which the alcohol concentration is calculated from the oxidation current value flowing between both electrodes by applying the constant voltage.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明の試験片の反応層に試料
液、例えばエタノールを含む溶液を供給すると、反応層
が試料液に溶解し、試料液中のエタノールは酵素アルコ
ールデヒドロゲナーゼ(以下ADHで表す)によって酸
化され、アセトアルデヒドが生成する。ADHによる酸
化反応で移動した電子によって補酵素β−ニコチンアミ
ドジヌクレオチド(以下β−NADで表す)が還元さ
れ、還元型β-NAD(以下β-NADHで表す)が生成
する。続いてβ-NADHと電子受容体フェリシアン化
カリウムの反応により、β−NADとフェロシアン化カ
リウムが生成される。次に、測定極と対極間に測定極を
正にした電圧を印加することにより、生成したフェロシ
アン化カリウムを酸化する電流が得られる。この電流値
は、基質であるエタノール濃度に対応するから、試料液
中のアルコール濃度を求めることができる。反応層に、
さらに酵素ジヒドロリポアミドデヒドロゲナーゼを含ま
せると、β−NADHとフェロシアン化カリウムの反応
が促進されるので、高感度なアルコール試験片を得られ
る。このように、本発明によると、試料液中のアルコー
ル濃度を、精度よくしかも迅速、簡便に測定することが
可能となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION When a sample solution, for example, a solution containing ethanol is supplied to the reaction layer of the test piece of the present invention, the reaction layer dissolves in the sample solution, and the ethanol in the sample solution becomes an enzyme alcohol dehydrogenase (hereinafter referred to as ADH). (Represented) to produce acetaldehyde. The coenzyme β-nicotinamide dinucleotide (hereinafter referred to as β-NAD) is reduced by the electrons transferred by the oxidation reaction by ADH, and reduced β-NAD (hereinafter referred to as β-NADH) is generated. Then, β-NADH and potassium ferrocyanide are produced by the reaction between β-NADH and the electron acceptor potassium ferricyanide. Next, by applying a voltage with a positive measurement pole between the measurement pole and the counter pole, a current for oxidizing the generated potassium ferrocyanide is obtained. Since this current value corresponds to the concentration of ethanol that is the substrate, the concentration of alcohol in the sample solution can be determined. In the reaction layer,
Further, when the enzyme dihydrolipoamide dehydrogenase is included, the reaction between β-NADH and potassium ferrocyanide is promoted, so that a highly sensitive alcohol test piece can be obtained. As described above, according to the present invention, the alcohol concentration in the sample liquid can be measured accurately, quickly, and easily.

【0006】[0006]

【実施例】以下に、具体的な実施例をあげて本発明をよ
り詳細に説明する。 《実施例1》図1は本発明の一実施例におけるアルコー
ル測定用試験片の反応層を除いた分解斜視図であり、図
2はその縦断面図である。このアルコール試験片の作製
方法について説明する。ポリエチレンテレフタレートか
らなる絶縁性の基板1上に、スクリーン印刷により銀ペ
ーストを印刷して銀リード2および3を形成する。続い
て、印刷法により、樹脂とバインダを含む導電性カーボ
ンペーストにより測定極4および対極5からなる電極系
を形成し、絶縁性ペーストにより絶縁層6を形成する。
絶縁層6は、測定極4の露出部分の面積、例えば約1m
2を一定とし、かつ銀リード2および3を部分的に覆
っている。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to specific examples. << Example 1 >> FIG. 1 is an exploded perspective view of a test piece for alcohol measurement in an example of the present invention, excluding the reaction layer, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view thereof. A method for producing this alcohol test piece will be described. A silver paste is printed by screen printing on an insulating substrate 1 made of polyethylene terephthalate to form silver leads 2 and 3. Then, an electrode system including the measurement electrode 4 and the counter electrode 5 is formed by a conductive carbon paste containing a resin and a binder by a printing method, and an insulating layer 6 is formed by an insulating paste.
The insulating layer 6 has an area of the exposed portion of the measuring electrode 4, for example, about 1 m.
m 2 is kept constant and the silver leads 2 and 3 are partially covered.

【0007】次に、上記電極系上に、親水性高分子カル
ボキシメチルセルロース(以下CMCと略す)の0.5
wt%水溶液を滴下し、乾燥させてCMC層を形成す
る。続いて、CMC層上に、酵素ADHの750ユニッ
ト(U)、補酵素β−NADの35mgおよび電子受容
体としてのフェリシアン化カリウム66mgを脱イオン
水1mlに溶解させた混合溶液を4μl滴下し、50℃
の温風乾燥器中で10分間乾燥させて反応層7を形成す
る。反応層7の外周部分は、対極の直径に略一致してい
る。
Next, 0.5 of hydrophilic polymer carboxymethyl cellulose (hereinafter abbreviated as CMC) was applied on the above electrode system.
A wt% aqueous solution is dropped and dried to form a CMC layer. Subsequently, on the CMC layer, 4 μl of a mixed solution of 750 units (U) of the enzyme ADH, 35 mg of the coenzyme β-NAD and 66 mg of potassium ferricyanide as an electron acceptor in 1 ml of deionized water was dropped, and 50 ℃
The reaction layer 7 is formed by drying for 10 minutes in the warm air dryer. The outer peripheral portion of the reaction layer 7 substantially matches the diameter of the counter electrode.

【0008】反応層7を形成した後、スリット9を有す
るスペーサ8および空気孔11を有するカバー10を図
2中、一点鎖線で示すような位置関係をもって接着す
る。このようにして組み立てられた試験片は、基板1と
カバー10との間に、スペーサ8のスリット9によって
試料液供給路12が形成される。試料液を試験片先端の
試料供給口12aに接触させるだけの簡易操作で、試料
液供給路12の毛細管現象によって、容易に反応層部分
へ導入される。試料液の供給量は、前記の試料液供給路
の空間容積に依存するため、あらかじめ定量する必要が
ない。試料液供給路内の試料液は、その蒸発が最小限に
抑えられ、精度の高い測定が可能となる。
After the reaction layer 7 is formed, the spacer 8 having the slit 9 and the cover 10 having the air hole 11 are adhered in a positional relationship as shown by a chain line in FIG. In the test piece thus assembled, the sample liquid supply path 12 is formed between the substrate 1 and the cover 10 by the slit 9 of the spacer 8. The sample solution is easily introduced into the reaction layer portion by the capillary action of the sample solution supply passage 12 by a simple operation of bringing the sample solution into contact with the sample supply port 12a at the tip of the test piece. The supply amount of the sample liquid depends on the space volume of the sample liquid supply passage, and therefore does not need to be quantified in advance. Evaporation of the sample liquid in the sample liquid supply passage is minimized, and highly accurate measurement is possible.

【0009】上記のように作製したアルコール定量用試
験片に、試料液としてエタノール水溶液を試料供給口1
2aより供給すると、試料液は毛細管現象によって速や
かに試料液供給路12内の空気孔11部分まで達し、電
極系上の反応層7が溶解した。試料を供給してから11
5秒後に、電極系の対極5を基準にして測定極4にアノ
ード方向へ+0.5Vのパルス電圧を印加し、5秒後の
電流値を測定したところ、試料液中のエタノール濃度
0.5%までエタノール濃度に依存した応答電流値が得
られた。
An ethanol aqueous solution is used as a sample solution on the alcohol test piece prepared as described above.
When supplied from 2a, the sample solution quickly reached the air holes 11 in the sample solution supply passage 12 by the capillary phenomenon, and the reaction layer 7 on the electrode system was dissolved. 11 after supplying the sample
After 5 seconds, a pulse voltage of +0.5 V was applied to the measurement electrode 4 in the anode direction with reference to the counter electrode 5 of the electrode system, and the current value after 5 seconds was measured. The concentration of ethanol in the sample solution was 0.5. The response current value depending on the ethanol concentration was obtained up to%.

【0010】反応層7が試料液に溶解すると、試料液中
のエタノールはADHによって酸化され、アセトアルデ
ヒドが生成する。ADHによる酸化反応で移動した電子
によってβ-NADが還元され、β−NADHが生成す
る。続いてβ−NADHとフェリシアン化カリウムの反
応により、β−NADとフェロシアン化カリウムが生成
される。次に、前記のパルス電圧の印加により、生成し
たフェロシアン化カリウムを酸化する電流が得られ、こ
の電流値は基質であるエタノール濃度対応する。
When the reaction layer 7 is dissolved in the sample solution, ethanol in the sample solution is oxidized by ADH and acetaldehyde is produced. Β-NAD is reduced by the electrons transferred by the oxidation reaction of ADH, and β-NADH is produced. Then, β-NAD and potassium ferrocyanide are produced by the reaction of β-NADH and potassium ferricyanide. Next, by applying the above-mentioned pulse voltage, a current for oxidizing the formed potassium ferrocyanide is obtained, and this current value corresponds to the concentration of ethanol as a substrate.

【0011】《実施例2》実施例1の反応層に、ジヒド
ロリポアミドデヒドロゲナーゼ(別名ジアホラーゼ)を
1つの試験片あたり0.3U添加した。本実施例による
と、ジアホラーゼの働きによりβ−NADHとフェロシ
アン化カリウムの反応が促進された。その結果、感度は
2倍となった。また、試料を供給した後電極間に電圧を
印加するまでの時間を55秒に短縮することが可能とな
った。なお、電子受容体としては、上記の実施例に示し
たフェリシアン化カリウムは安定性や反応速度の点から
も優れているが、これに限定されることなく、p−ベン
ゾキノン、フェロセンなども使用可能である。
Example 2 To the reaction layer of Example 1, 0.3 U of dihydrolipoamide dehydrogenase (also called diaphorase) was added per test piece. According to this example, the reaction of β-NADH and potassium ferrocyanide was promoted by the action of diaphorase. As a result, the sensitivity was doubled. Further, it became possible to shorten the time required to apply a voltage between the electrodes after supplying the sample to 55 seconds. As the electron acceptor, potassium ferricyanide shown in the above examples is excellent in terms of stability and reaction rate, but is not limited thereto, and p-benzoquinone, ferrocene and the like can also be used. is there.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アルコー
ルを含む試料液を前処理なしに短時間で簡便に測定可能
となる。
As described above, according to the present invention, a sample liquid containing alcohol can be easily measured in a short time without pretreatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるアルコール定量用試
験片の反応層を除いた分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a test piece for alcohol determination in one example of the present invention, excluding a reaction layer.

【図2】同試験片の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of the test piece.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性の基板 2、3 リード 4 測定極 5 対極 6 絶縁層 7 反応層 8 スペーサ 9 スリット 10 カバー 11 空気孔 12 試料液供給路 12a 試料供給口 1 Insulating substrate A few leads 4 measuring poles 5 opposite poles 6 insulating layers 7 Reaction layer 8 spacers 9 slits 10 covers 11 air holes 12 Sample liquid supply path 12a Sample supply port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南海 史朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4B063 QA01 QQ24 QQ64 QR04 QR65 QR84 QS39 QX05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shiro Nankai             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F-term (reference) 4B063 QA01 QQ24 QQ64 QR04 QR65                       QR84 QS39 QX05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性の基板に形成した少なくとも測定
極および対極からなる電極系、並びに前記電極系上また
はその近傍に形成された反応層からなり、前記反応層
が、少なくとも酵素アルコールデヒドロゲナーゼ、補酵
素β−ニコチンアミドジヌクレオチド、および電子受容
体を含むことを特徴とするアルコール定量用試験片。
1. An electrode system formed on an insulating substrate, comprising at least a measurement electrode and a counter electrode, and a reaction layer formed on or near the electrode system, wherein the reaction layer comprises at least the enzyme alcohol dehydrogenase A test piece for alcohol determination, which comprises the enzyme β-nicotinamide dinucleotide and an electron acceptor.
【請求項2】 前記反応層が、さらに酵素ジヒドロリポ
アミドデヒドロゲナーゼを含む請求項1に記載のアルコ
ール定量用試験片。
2. The test piece for alcohol determination according to claim 1, wherein the reaction layer further contains an enzyme dihydrolipoamide dehydrogenase.
【請求項3】 請求項1または2に記載のアルコール定
量用試験片を用いたアルコールの定量方法であって、前
記試験片に試料液を供給した後、一定時間経過後に、測
定極と対極との間に定電圧を印加し、両電極間に流れる
酸化電流値よりアルコール濃度を算出するアルコールの
定量方法。
3. A method for quantifying alcohol using the alcohol quantification test piece according to claim 1 or 2, wherein after a certain period of time has elapsed after supplying the sample solution to the test piece, a measurement electrode and a counter electrode were formed. A method for quantifying alcohol in which a constant voltage is applied between the electrodes and the alcohol concentration is calculated from the oxidation current value flowing between both electrodes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004102176A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Sensor

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