JP2004085374A - 電気化学的測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高感度で、他の不純物による妨害を受けず、簡易に過酸化水素の検出及び濃度測定を行うことができる電気化学的測定方法を提唱する。
【解決手段】本発明の電気化学的測定方法は、溶液中に含有される過酸化水素の検出、及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、三電極系における作用電極３表面の少なくとも一部に電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を修飾した電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質としてのカタラーゼの存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定する。
【選択図】 図４
【解決手段】本発明の電気化学的測定方法は、溶液中に含有される過酸化水素の検出、及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、三電極系における作用電極３表面の少なくとも一部に電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を修飾した電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質としてのカタラーゼの存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液中に含有される過酸化水素若しくはカタラーゼの検出、及び／又は、当該過酸化水素の濃度若しくはカタラーゼの活性を測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、強い酸化力と反応性をもっている活性酸素は、生理的に重要な代謝に寄与し、あるときには生理活性物質の合成、また病原菌の殺菌・解毒作用、更には抗ガン作用においても重要な働きをし、我々の生命の営みに重要な役割を果たしてくれるものとして注目されている。また、コントロールされていないランダムな生体組織の酸素酸化は、老化現象、各種疾患など生体に傷害を与えるものと考えられている。
【０００３】
中でも過酸化水素は、生体現象に深く関わる活性酸素種の一種であり、その正確な検出方法及び測定方法の確立は重要な課題とされている。従来では、過酸化水素の検出及び濃度の測定は、一般に紫外可視分光法や滴定法などにより行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の過酸化水素の濃度測定方法では、紫外可視分光法を用いた場合、低い過酸化水素濃度は測定が困難であるという問題があった。また、測定対象となる溶液中に不純物が存在した場合、係る不純物が過酸化水素の検出及び濃度測定を妨害するという問題があった。他方、滴定法による過酸化水素の濃度測定方法では、測定手順が煩雑であり、比較的不安定である過酸化水素の測定には、あまり適していないと云う問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、高感度で、他の不純物による妨害を受けず、簡易に過酸化水素の検出及び濃度測定を行うことができる電気化学的測定方法を提唱することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気化学的測定方法は、溶液中に含有される過酸化水素の検出、及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電気化学的測定方法によれば、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に含有される過酸化水素は過酸化水素分解物質によって酸素に分解され、当該酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元された際の酸素の還元電流値を測定することができ、これにより、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるようになる。
【０００８】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、過酸化水素の濃度を測定するため、従来の方法に比べて、他の溶存種によって、過酸化水素の検出及び／又は濃度の測定が妨害されにくくなり、高感度に過酸化水素を検出することができる。また、従来の方法に比べて、測定対象のダイナミックレンジを広げることができるようになる。更にまた、電気化学的測定のみで過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるため、過酸化水素の検出及び／又は濃度測定が簡便となる。
【０００９】
請求項２の発明の電気化学的測定方法は、請求項１の発明において、過酸化水素分解物質は、カタラーゼであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、過酸化水素分解物質は、カタラーゼであるので、容易に然も確実に過酸化水素を酸素に分解することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を高めることができるようになる。
【００１１】
請求項３の発明の電気化学的測定方法は、上記各発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に不活性ガスを通気し、当該溶液の脱酸素を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に不活性ガスを通気し、当該溶液の脱酸素を行うので、溶液中に溶存された酸素を予め脱気した状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００１３】
請求項４の発明の電気化学的測定方法は、溶液中に含有されるカタラーゼの検出、及び／又は、当該カタラーゼの活性を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、酸素又は過酸化水素の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明によれば、溶液中に含有されるカタラーゼの検出、及び／又は、当該カタラーゼの活性を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、酸素又は過酸化水素の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に存在する酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素に還元され、該過酸化水素は、溶液中に含有されるカタラーゼにより、酸素と水に分解され、当該酸素も電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元される。これにより、カタラーゼを含有する溶液において、カタラーゼにより分解され、電子伝達物質を介して還元される酸素の還元電流値を測定することができ、溶液中に含有されるカタラーゼの検出及び／又は活性を算出することができるようになる。
【００１５】
また、本発明において請求項１の発明の如く過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、過酸化水素の検出若しくは濃度を測定することができることから、同一の装置にてカタラーゼ又は過酸化水素の検出若しくは濃度（活性）測定を実現することができ、利便性が向上される
。
【００１６】
請求項５の発明の電気化学的測定方法は、上記発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に酸素ガスを通気し、当該溶液の酸素飽和処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明によれば、上記発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に酸素ガスを通気し、当該溶液の酸素飽和処理を行うので、溶液を酸素ガスで十分の飽和させた状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００１８】
請求項６の発明の電気化学的測定方法は、上記各発明において、電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であるので、容易に然も確実に酸素を過酸化水素に還元することができ、過酸化水素若しくは、カタラーゼの検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００２０】
請求項７の発明の電気化学的測定方法は、上記発明において、ビオロゲン誘導体を、金電極に修飾して用いることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明によれば、上記発明において、ビオロゲン誘導体を、金電極に修飾して用いるので、容易にビオロゲン誘導体を電極に修飾することができ、測定装置の構成を容易とすることができるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。先ず初めに、本発明の電気化学的測定に用いられる測定装置１について図１を参照して説明する。図１は測定装置１の概要を示す図である。係る測定装置１は、対極２、作用電極３、参照電極４とから構成される三電極系と、これらにおいて、作用電極３と対極２との間に電圧を加えて電流を流しながら参照電極４に対して作用電極３の電位を制御する加電圧制御装置（ポテンシオスタット）５とにより構成されている。尚、本実施例において使用される参照電極４は、銀・塩化銀電極により構成するものとする。
【００２３】
ここで、本実施例において使用される作用電極３は、金電極により構成されており、当該金電極には、電子伝達物質としての図２に示す如きビオロゲン誘導体が修飾されている。このビオロゲン誘導体は、金電極に修飾する際に、末端にＳＨ基を有するビオロゲン誘導体を使用する。これにより、容易にビオロゲン誘導体を金電極に吸着させることができ、電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体が修飾された電極を容易に構成することができるようになる。
【００２４】
次に、図３乃至図７を参照して、第１の測定実施例の過酸化水素の検出及び濃度測定方法について詳述する。先ず初めに、図３のフローチャート図に従って、過酸化水素の各濃度に対する還元電流値を測定し、未知の試料中に含まれる過酸化水素の濃度測定に必要な検量線を作成する。
【００２５】
先ず初めに、ステップＳ１として、図示しない受容器としてのビーカー中に例えば、過酸化水素分解物質としての５．５１ｕｎｉｔ／ｍｌのカタラーゼを含む０．１Ｍのリン酸緩衝液（本実施例では、ｐＨ７．０、２０ｍｌに調整したものを使用する。）を用意し、当該溶液は窒素ガスを通気して脱酸素処理する。尚、本実施例では、十分に当該溶液の脱酸素を行うため、約３０分間行うものとする。
【００２６】
次に、ステップＳ２として、前もって、窒素ガスなどを通気して脱酸素処理した測定対象となる過酸化水素溶液１．０Ｍをそれぞれ、０、１、２、４、１０、２０、４０、１００、２００μｌずつ加え、それぞれの測定溶液を図示しないマグネチックスターラー等を用いて約２０秒間ゆっくりと撹拌する。尚、各測定溶液の過酸化水素の濃度は、それぞれ０ｍＭ、０．０５ｍＭ、０．１ｍＭ、０．１ｍＭ、０．２ｍＭ、０．５ｍＭ、１ｍＭ、２ｍＭ、５ｍＭ、１０ｍＭとなる。この状態で、各測定溶液中に含有されるすべての過酸化水素は、予め脱酸素処理された溶液中に含有されるカタラーゼの触媒作用により、酸素に分解される（反応Ａ）。以下、反応Ａを示す。
反応Ａ ２Ｈ２Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２（カタラーゼ存在下）
【００２７】
そして、ステップＳ３において、それぞれの測定溶液は前述した如き測定装置１を用いて各溶液中に含有される酸素の還元電流を測定する。ここで、溶液中に存在する酸素は、作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される。尚、これらの化学変化の機構については、図４に示す。
【００２８】
図５は、過酸化水素の各濃度の測定溶液の上記ステップ３において得られるサイクリックボルタモグラムを示している。測定溶液の各濃度は、上から順にａが０．０ｍＭ、ｂが０．０５ｍＭ、ｃが０．１ｍＭ、ｄが０．２ｍＭ、ｅが０．５ｍＭ、ｆが１ｍＭ、ｇが２ｍＭ、ｈが５ｍＭ、ｉが１０ｍＭである。また、測定時における掃引速度は、２０ｍＶｓ−１であるものとする。横軸は参照電極４における電圧を示しており、縦軸は電流値を示している。また、図６は図５により得られた過酸化水素濃度が０ｍＭにより得られた電流値と上記各測定溶液の各濃度で得られた電流値との差により求められる還元電流値（ΔＩ）に対する過酸化水素濃度を示す図である。これにより、電気化学的測定により得られる還元電流値に対する過酸化水素濃度の検量線が得られる。
【００２９】
次に、過酸化水素濃度が不明な測定対象となる溶液の過酸化水素の検出及び濃度測定方法について図７を参照して説明する。図７は過酸化水素の濃度測定方法のフローチャート図である。先ず初めに、ステップＳ４において、カタラーゼ５．５１ｕｎｉｔ／ｍｌを含有する０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）の脱酸素処理を行う。次に、ステップＳ５に進み、当該リン酸緩衝液に前もって窒素ガスを通気して脱酸素処理した測定対象となる溶液を添加し、図示しないマグネチックスターラー等により約２０秒間ゆっくり撹拌する。
【００３０】
その後、ステップＳ６に進み、撹拌した後の測定対象となる溶液中に測定装置１の対極２及び作用電極３を直接浸漬し、参照電極４を直接或いは塩橋６を介して浸漬し、電気化学的測定を行う。そして、ステップＳ７に進み、当該電気化学的測定により得られた還元電流値に基づき図６を参照して過酸化水素濃度を算出する。
【００３１】
これにより、電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を修飾させた作用電極３を対象溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質としてのカタラーゼの存在下、作用電極３に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、対象溶液中に含有される過酸化水素がカタラーゼによって酸素に分解され、当該酸素がビオロゲン誘導体を存在させた作用電極３において、過酸化水素へと還元された際の酸素の還元電流値を測定することができ、これにより、容易に対象溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるようになる。
【００３２】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、過酸化水素の濃度を測定するため、従来の過酸化水素濃度の測定方法に比べて、他の溶存種によって、過酸化水素の検出及び／又は濃度の測定が妨害されにくくなり、高感度に過酸化水素を検出することができる。また、従来の方法に比べて、測定対象のダイナミックレンジを広げることができるようになる。更にまた、電気化学的測定のみで過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるため、過酸化水素の検出及び／又は濃度測定が簡便となる。
【００３３】
更にまた、本発明によれば、過酸化水素分解物質はカタラーゼを使用していることから、容易に然も確実に過酸化水素を酸素に分解することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００３４】
また、本発明では、測定対象となる溶液を添加する以前にリン酸緩衝液中に窒素ガスを通気し、脱酸素を行った後、前もって脱酸素処理した測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行うため、余分に溶液中に溶存された酸素により測定が阻害される不都合を未然に解消することができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００３５】
次に、図８乃至図１１を参照して、第２の測定実施例のカタラーゼの検出及び活性測定方法について詳述する。先ず初めに、図８のフローチャート図に従って、カタラーゼの各活性に対する還元電流値を測定し、未知の試料中に含まれるカタラーゼの活性測定に必要な検量線を作成する。尚、かかる場合においても上記過酸化水素の検出または濃度測定に用いられる測定装置１によりカタラーゼの検出若しくは活性測定を行うものとする。
【００３６】
先ず初めに、ステップＳ１１として、図示しない受容器としてのビーカー中に例えば、０．１Ｍのリン酸緩衝液（本実施例では、ｐＨ７．０、２０ｍｌに調整したものを使用する。）を用意し、当該溶液は酸素ガスを通気して溶液中に酸素ガスを飽和させる。尚、本実施例では、十分に当該溶液中に酸素ガスを飽和させるため、約３０分間行うものとする。
【００３７】
次に、ステップＳ１２として、前記溶液に前もって酸素ガスを通気し、酸素を飽和させたカタラーゼ溶液を添加し、それぞれカタラーゼ濃度が０、０．０１７２、０．０５１７、０．０２２４、０．５６９、２．２９、５．７４、９．１９、１２．６、１６．１、１９．５、２３、２６．４、２９．８、３３．３ｕｎｉｔ／ｍｌとなるように調整し、それぞれの測定溶液を図示しないマグネチックスターラー等を用いて約２０秒間ゆっくりと撹拌する。
【００３８】
そして、ステップＳ１３において、それぞれの測定溶液は前述した如き測定装置１を用いて各溶液中に含有される酸素の還元電流を測定する。酸素が飽和された状態の測定溶液は、電気化学的測定が行われることにより、溶液中に存在する酸素が、作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される（前記図４）。尚、ここで測定される酸素の還元電流値のうち、カタラーゼの活性が０である測定溶液の酸素の還元電流値をＩ０とする。
【００３９】
そして、異なる活性のカタラーゼが添加された測定溶液は、上述の如く電気化学的測定が行われることにより、溶液中に飽和された酸素が、作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される。その後、当該溶液中には、カタラーゼが存在していることから、上述の如く生成された過酸化水素は、当該カタラーゼにより酸素に分解される。そして、過酸化水素の分解により生成された酸素は、再び、作用電極３に修飾されたビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される。これらの電気化学的測定により得られた酸素の還元電流値をＩとする。
【００４０】
ここで、カタラーゼが添加された測定溶液の還元電流値（Ｉ）は、カタラーゼの活性が零である測定溶液の酸素と、当該酸素が作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元され、更に当該過酸化水素がカタラーゼにより分解された酸素との両者の酸素の還元電流を加算したものであるため、カタラーゼにより分解生成された酸素のみの還元電流値（ΔＩ）を算出するためには、カタラーゼ活性が零である溶液中に飽和された酸素のみの還元電流値（Ｉ０）を減算する必要がある。即ち、ステップＳ１４として、異なる活性のカタラーゼにより還元される酸素の還元電流値（ΔＩ）は、下記の式により算出する。
式 ΔＩ＝Ｉ−Ｉ０
【００４１】
図９は、各活性のカタラーゼの測定溶液の上記ステップ１３において得られるサイクリックボルタモグラムを示している。測定溶液の各活性は、上から順に０ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．０１７２ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．０５１７ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．０２２４ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．５６９ｕｎｉｔ／ｍｌ、２．２９ｕｎｉｔ／ｍｌ、５．７４ｕｎｉｔ／ｍｌ、９．１９ｕｎｉｔ／ｍｌ、１２．６ｕｎｉｔ／ｍｌ、１６．１ｕｎｉｔ／ｍｌ、１９．５ｕｎｉｔ／ｍｌ、２３ｕｎｉｔ／ｍｌ、２６．４ｕｎｉｔ／ｍｌ、２９．８ｕｎｉｔ／ｍｌ、３３．３ｕｎｉｔ／ｍｌである。また、測定時における掃引速度は、２０ｍＶｓ−１であるものとする。横軸は参照電極４における電圧を示しており、縦軸は電流値を示している。また、図１０は図９の各還元電流値ＩよりステップＳ１４において算出した各測定溶液ΔＩに対するカタラーゼ活性を示す図である。これにより、電気化学的測定により得られる還元電流値に対するカタラーゼ活性の検量線が得られる。
【００４２】
次に、カタラーゼ活性が不明な測定対象となる溶液のカタラーゼの検出及び活性測定方法について図１１を参照して説明する。図１１はカタラーゼの活性測定方法のフローチャート図である。先ず初めに、ステップＳ１５において、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に酸素ガスを通気して溶液中に酸素ガスを飽和させる。次に、ステップＳ１６に進み、当該リン酸緩衝液に前もって酸素ガスを通気して酸素を飽和させた測定対象となる溶液を添加し、図示しないマグネチックスターラー等により約２０秒間ゆっくり撹拌する。
【００４３】
その後、ステップＳ１７に進み、撹拌した後の溶液中に測定装置１の対極２及び作用電極３を直接浸漬し、参照電極４を直接或いは塩橋６を介して浸漬し、電気化学的測定を行う。そして、ステップＳ１８に進み、得られた還元電流値Ｉから前記検量線作成時に用いられたカタラーゼの活性が零である測定溶液中に飽和された酸素の還元電流値（Ｉ０）を減算し、溶液中に含有されるカタラーゼにより分解生成される酸素の還元電流値（ΔＩ）を算出する。そして、ステップＳ１９に進み、得られた還元電流値に基づき図１０を参照してカタラーゼ活性を算出する。
【００４４】
これにより、対象溶液に酸素を飽和させ、電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を修飾させた作用電極３を対象溶液に浸漬し、作用電極３に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、対象溶液中に含有される酸素及び当該酸素がビオロゲン誘導体により還元され過酸化水素とされた後、対象溶液中に含有されるカタラーゼによって分解された酸素の還元電流値を測定することができる。これにより、容易に対象溶液中に含有されるカタラーゼの検出及び／又は活性を測定することができるようになる。
【００４５】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、カタラーゼの活性を測定するため、他の溶存種によって、カタラーゼの検出及び／又は活性の測定が妨害されにくくなり、高感度にカタラーゼを検出することができる。また、電気化学的測定のみでカタラーゼの検出及び／又は活性を測定することができるため、カタラーゼの検出及び／又は活性測定が簡便となる。
【００４６】
また、本発明では、測定対象となる溶液を添加する以前にリン酸緩衝液中に酸素ガスを通気し、酸素を飽和させた後、前もって酸素ガスを飽和させた測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行うため、余分に溶液中に溶存された気体により測定が阻害される不都合を未然に解消することができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００４７】
尚、上記実施例では、測定対象となる溶液を添加する以前にリン酸緩衝液中に酸素ガスを通気し、酸素を飽和させた後、測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行っているが、これ以外に、リン酸緩衝液中に所定濃度の過酸化水素を添加後、測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行い、測定対象となる溶液中のカタラーゼの活性を測定しても上記と同様の効果が得られる。
【００４８】
また、上記各実施例において、作用電極３に修飾させる電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であるので、容易に然も確実に酸素を過酸化水素に還元することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定、並びに、カタラーゼの検出及び活性測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に含有される過酸化水素は過酸化水素分解物質によって酸素に分解され、当該酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元された際の酸素の還元電流値を測定することができ、これにより、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるようになる。
【００５０】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、過酸化水素の濃度を測定するため、従来の方法に比べて、他の溶存種によって、過酸化水素の検出及び／又は濃度の測定が妨害されにくくなり、高感度に過酸化水素を検出することができる。また、従来の方法に比べて、測定対象のダイナミックレンジを広げることができるようになる。更にまた、電気化学的測定のみで過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるため、過酸化水素の検出及び／又は濃度測定が簡便となる。
【００５１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、過酸化水素分解物質は、カタラーゼであるので、容易に然も確実に過酸化水素を酸素に分解することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を高めることができるようになる。
【００５２】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に不活性ガスを通気し、当該溶液の脱酸素を行うので、溶液中に溶存された酸素を予め脱気した状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００５３】
請求項４の発明によれば、溶液中に含有されるカタラーゼの検出、及び／又は、当該カタラーゼの活性を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、酸素又は過酸化水素の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に存在する酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素に還元され、該過酸化水素は、溶液中に含有されるカタラーゼにより、酸素と水に分解され、当該酸素も電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元される。これにより、カタラーゼを含有する溶液において、カタラーゼにより分解され、電子伝達物質を介して還元される酸素の還元電流値を測定することができ、溶液中に含有されるカタラーゼの検出及び／又は活性を算出することができるようになる。
【００５４】
また、本発明において請求項１の発明の如く過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、過酸化水素の検出若しくは濃度を測定することができることから、同一の装置にてカタラーゼ又は過酸化水素の検出若しくは濃度（活性）測定を実現することができ、利便性が向上される。
【００５５】
請求項５の発明によれば、上記発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に酸素ガスを通気し、当該溶液の酸素飽和処理を行うので、溶液を酸素ガスで十分の飽和させた状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００５６】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であるので、容易に然も確実に酸素を過酸化水素に還元することができ、過酸化水素若しくは、カタラーゼの検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００５７】
請求項７の発明によれば、上記発明において、ビオロゲン誘導体を、金電極に修飾して用いるので、容易にビオロゲン誘導体を電極に修飾することができ、測定装置の構成を容易とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用する測定装置の概要を示す図である。
【図２】電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を示す図である。
【図３】第１の測定実施例におけるフローチャート図である。
【図４】反応機構を示す概要図である。
【図５】第１の測定実施例におけるＣＶ図である。
【図６】過酸化水素濃度に対する還元電流値を示す図である。
【図７】第１の測定実施例におけるフローチャート図である。
【図８】第２の測定実施例におけるフローチャート図である。
【図９】第２の測定実施例におけるＣＶ図である。
【図１０】カタラーゼ活性に対する還元電流値を示す図である。
【図１１】第２の測定実施例におけるフローチャート図である。
【符号の説明】
１ 測定装置
２ 対極
３ 作用電極
４ 参照電極
５ 加電圧制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液中に含有される過酸化水素若しくはカタラーゼの検出、及び／又は、当該過酸化水素の濃度若しくはカタラーゼの活性を測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、強い酸化力と反応性をもっている活性酸素は、生理的に重要な代謝に寄与し、あるときには生理活性物質の合成、また病原菌の殺菌・解毒作用、更には抗ガン作用においても重要な働きをし、我々の生命の営みに重要な役割を果たしてくれるものとして注目されている。また、コントロールされていないランダムな生体組織の酸素酸化は、老化現象、各種疾患など生体に傷害を与えるものと考えられている。
【０００３】
中でも過酸化水素は、生体現象に深く関わる活性酸素種の一種であり、その正確な検出方法及び測定方法の確立は重要な課題とされている。従来では、過酸化水素の検出及び濃度の測定は、一般に紫外可視分光法や滴定法などにより行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の過酸化水素の濃度測定方法では、紫外可視分光法を用いた場合、低い過酸化水素濃度は測定が困難であるという問題があった。また、測定対象となる溶液中に不純物が存在した場合、係る不純物が過酸化水素の検出及び濃度測定を妨害するという問題があった。他方、滴定法による過酸化水素の濃度測定方法では、測定手順が煩雑であり、比較的不安定である過酸化水素の測定には、あまり適していないと云う問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、高感度で、他の不純物による妨害を受けず、簡易に過酸化水素の検出及び濃度測定を行うことができる電気化学的測定方法を提唱することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気化学的測定方法は、溶液中に含有される過酸化水素の検出、及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電気化学的測定方法によれば、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に含有される過酸化水素は過酸化水素分解物質によって酸素に分解され、当該酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元された際の酸素の還元電流値を測定することができ、これにより、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるようになる。
【０００８】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、過酸化水素の濃度を測定するため、従来の方法に比べて、他の溶存種によって、過酸化水素の検出及び／又は濃度の測定が妨害されにくくなり、高感度に過酸化水素を検出することができる。また、従来の方法に比べて、測定対象のダイナミックレンジを広げることができるようになる。更にまた、電気化学的測定のみで過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるため、過酸化水素の検出及び／又は濃度測定が簡便となる。
【０００９】
請求項２の発明の電気化学的測定方法は、請求項１の発明において、過酸化水素分解物質は、カタラーゼであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、過酸化水素分解物質は、カタラーゼであるので、容易に然も確実に過酸化水素を酸素に分解することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を高めることができるようになる。
【００１１】
請求項３の発明の電気化学的測定方法は、上記各発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に不活性ガスを通気し、当該溶液の脱酸素を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に不活性ガスを通気し、当該溶液の脱酸素を行うので、溶液中に溶存された酸素を予め脱気した状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００１３】
請求項４の発明の電気化学的測定方法は、溶液中に含有されるカタラーゼの検出、及び／又は、当該カタラーゼの活性を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、酸素又は過酸化水素の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明によれば、溶液中に含有されるカタラーゼの検出、及び／又は、当該カタラーゼの活性を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、酸素又は過酸化水素の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に存在する酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素に還元され、該過酸化水素は、溶液中に含有されるカタラーゼにより、酸素と水に分解され、当該酸素も電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元される。これにより、カタラーゼを含有する溶液において、カタラーゼにより分解され、電子伝達物質を介して還元される酸素の還元電流値を測定することができ、溶液中に含有されるカタラーゼの検出及び／又は活性を算出することができるようになる。
【００１５】
また、本発明において請求項１の発明の如く過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、過酸化水素の検出若しくは濃度を測定することができることから、同一の装置にてカタラーゼ又は過酸化水素の検出若しくは濃度（活性）測定を実現することができ、利便性が向上される
。
【００１６】
請求項５の発明の電気化学的測定方法は、上記発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に酸素ガスを通気し、当該溶液の酸素飽和処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明によれば、上記発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に酸素ガスを通気し、当該溶液の酸素飽和処理を行うので、溶液を酸素ガスで十分の飽和させた状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００１８】
請求項６の発明の電気化学的測定方法は、上記各発明において、電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であるので、容易に然も確実に酸素を過酸化水素に還元することができ、過酸化水素若しくは、カタラーゼの検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００２０】
請求項７の発明の電気化学的測定方法は、上記発明において、ビオロゲン誘導体を、金電極に修飾して用いることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明によれば、上記発明において、ビオロゲン誘導体を、金電極に修飾して用いるので、容易にビオロゲン誘導体を電極に修飾することができ、測定装置の構成を容易とすることができるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。先ず初めに、本発明の電気化学的測定に用いられる測定装置１について図１を参照して説明する。図１は測定装置１の概要を示す図である。係る測定装置１は、対極２、作用電極３、参照電極４とから構成される三電極系と、これらにおいて、作用電極３と対極２との間に電圧を加えて電流を流しながら参照電極４に対して作用電極３の電位を制御する加電圧制御装置（ポテンシオスタット）５とにより構成されている。尚、本実施例において使用される参照電極４は、銀・塩化銀電極により構成するものとする。
【００２３】
ここで、本実施例において使用される作用電極３は、金電極により構成されており、当該金電極には、電子伝達物質としての図２に示す如きビオロゲン誘導体が修飾されている。このビオロゲン誘導体は、金電極に修飾する際に、末端にＳＨ基を有するビオロゲン誘導体を使用する。これにより、容易にビオロゲン誘導体を金電極に吸着させることができ、電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体が修飾された電極を容易に構成することができるようになる。
【００２４】
次に、図３乃至図７を参照して、第１の測定実施例の過酸化水素の検出及び濃度測定方法について詳述する。先ず初めに、図３のフローチャート図に従って、過酸化水素の各濃度に対する還元電流値を測定し、未知の試料中に含まれる過酸化水素の濃度測定に必要な検量線を作成する。
【００２５】
先ず初めに、ステップＳ１として、図示しない受容器としてのビーカー中に例えば、過酸化水素分解物質としての５．５１ｕｎｉｔ／ｍｌのカタラーゼを含む０．１Ｍのリン酸緩衝液（本実施例では、ｐＨ７．０、２０ｍｌに調整したものを使用する。）を用意し、当該溶液は窒素ガスを通気して脱酸素処理する。尚、本実施例では、十分に当該溶液の脱酸素を行うため、約３０分間行うものとする。
【００２６】
次に、ステップＳ２として、前もって、窒素ガスなどを通気して脱酸素処理した測定対象となる過酸化水素溶液１．０Ｍをそれぞれ、０、１、２、４、１０、２０、４０、１００、２００μｌずつ加え、それぞれの測定溶液を図示しないマグネチックスターラー等を用いて約２０秒間ゆっくりと撹拌する。尚、各測定溶液の過酸化水素の濃度は、それぞれ０ｍＭ、０．０５ｍＭ、０．１ｍＭ、０．１ｍＭ、０．２ｍＭ、０．５ｍＭ、１ｍＭ、２ｍＭ、５ｍＭ、１０ｍＭとなる。この状態で、各測定溶液中に含有されるすべての過酸化水素は、予め脱酸素処理された溶液中に含有されるカタラーゼの触媒作用により、酸素に分解される（反応Ａ）。以下、反応Ａを示す。
反応Ａ ２Ｈ２Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２（カタラーゼ存在下）
【００２７】
そして、ステップＳ３において、それぞれの測定溶液は前述した如き測定装置１を用いて各溶液中に含有される酸素の還元電流を測定する。ここで、溶液中に存在する酸素は、作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される。尚、これらの化学変化の機構については、図４に示す。
【００２８】
図５は、過酸化水素の各濃度の測定溶液の上記ステップ３において得られるサイクリックボルタモグラムを示している。測定溶液の各濃度は、上から順にａが０．０ｍＭ、ｂが０．０５ｍＭ、ｃが０．１ｍＭ、ｄが０．２ｍＭ、ｅが０．５ｍＭ、ｆが１ｍＭ、ｇが２ｍＭ、ｈが５ｍＭ、ｉが１０ｍＭである。また、測定時における掃引速度は、２０ｍＶｓ−１であるものとする。横軸は参照電極４における電圧を示しており、縦軸は電流値を示している。また、図６は図５により得られた過酸化水素濃度が０ｍＭにより得られた電流値と上記各測定溶液の各濃度で得られた電流値との差により求められる還元電流値（ΔＩ）に対する過酸化水素濃度を示す図である。これにより、電気化学的測定により得られる還元電流値に対する過酸化水素濃度の検量線が得られる。
【００２９】
次に、過酸化水素濃度が不明な測定対象となる溶液の過酸化水素の検出及び濃度測定方法について図７を参照して説明する。図７は過酸化水素の濃度測定方法のフローチャート図である。先ず初めに、ステップＳ４において、カタラーゼ５．５１ｕｎｉｔ／ｍｌを含有する０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）の脱酸素処理を行う。次に、ステップＳ５に進み、当該リン酸緩衝液に前もって窒素ガスを通気して脱酸素処理した測定対象となる溶液を添加し、図示しないマグネチックスターラー等により約２０秒間ゆっくり撹拌する。
【００３０】
その後、ステップＳ６に進み、撹拌した後の測定対象となる溶液中に測定装置１の対極２及び作用電極３を直接浸漬し、参照電極４を直接或いは塩橋６を介して浸漬し、電気化学的測定を行う。そして、ステップＳ７に進み、当該電気化学的測定により得られた還元電流値に基づき図６を参照して過酸化水素濃度を算出する。
【００３１】
これにより、電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を修飾させた作用電極３を対象溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質としてのカタラーゼの存在下、作用電極３に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、対象溶液中に含有される過酸化水素がカタラーゼによって酸素に分解され、当該酸素がビオロゲン誘導体を存在させた作用電極３において、過酸化水素へと還元された際の酸素の還元電流値を測定することができ、これにより、容易に対象溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるようになる。
【００３２】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、過酸化水素の濃度を測定するため、従来の過酸化水素濃度の測定方法に比べて、他の溶存種によって、過酸化水素の検出及び／又は濃度の測定が妨害されにくくなり、高感度に過酸化水素を検出することができる。また、従来の方法に比べて、測定対象のダイナミックレンジを広げることができるようになる。更にまた、電気化学的測定のみで過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるため、過酸化水素の検出及び／又は濃度測定が簡便となる。
【００３３】
更にまた、本発明によれば、過酸化水素分解物質はカタラーゼを使用していることから、容易に然も確実に過酸化水素を酸素に分解することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００３４】
また、本発明では、測定対象となる溶液を添加する以前にリン酸緩衝液中に窒素ガスを通気し、脱酸素を行った後、前もって脱酸素処理した測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行うため、余分に溶液中に溶存された酸素により測定が阻害される不都合を未然に解消することができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００３５】
次に、図８乃至図１１を参照して、第２の測定実施例のカタラーゼの検出及び活性測定方法について詳述する。先ず初めに、図８のフローチャート図に従って、カタラーゼの各活性に対する還元電流値を測定し、未知の試料中に含まれるカタラーゼの活性測定に必要な検量線を作成する。尚、かかる場合においても上記過酸化水素の検出または濃度測定に用いられる測定装置１によりカタラーゼの検出若しくは活性測定を行うものとする。
【００３６】
先ず初めに、ステップＳ１１として、図示しない受容器としてのビーカー中に例えば、０．１Ｍのリン酸緩衝液（本実施例では、ｐＨ７．０、２０ｍｌに調整したものを使用する。）を用意し、当該溶液は酸素ガスを通気して溶液中に酸素ガスを飽和させる。尚、本実施例では、十分に当該溶液中に酸素ガスを飽和させるため、約３０分間行うものとする。
【００３７】
次に、ステップＳ１２として、前記溶液に前もって酸素ガスを通気し、酸素を飽和させたカタラーゼ溶液を添加し、それぞれカタラーゼ濃度が０、０．０１７２、０．０５１７、０．０２２４、０．５６９、２．２９、５．７４、９．１９、１２．６、１６．１、１９．５、２３、２６．４、２９．８、３３．３ｕｎｉｔ／ｍｌとなるように調整し、それぞれの測定溶液を図示しないマグネチックスターラー等を用いて約２０秒間ゆっくりと撹拌する。
【００３８】
そして、ステップＳ１３において、それぞれの測定溶液は前述した如き測定装置１を用いて各溶液中に含有される酸素の還元電流を測定する。酸素が飽和された状態の測定溶液は、電気化学的測定が行われることにより、溶液中に存在する酸素が、作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される（前記図４）。尚、ここで測定される酸素の還元電流値のうち、カタラーゼの活性が０である測定溶液の酸素の還元電流値をＩ０とする。
【００３９】
そして、異なる活性のカタラーゼが添加された測定溶液は、上述の如く電気化学的測定が行われることにより、溶液中に飽和された酸素が、作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される。その後、当該溶液中には、カタラーゼが存在していることから、上述の如く生成された過酸化水素は、当該カタラーゼにより酸素に分解される。そして、過酸化水素の分解により生成された酸素は、再び、作用電極３に修飾されたビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元される。これらの電気化学的測定により得られた酸素の還元電流値をＩとする。
【００４０】
ここで、カタラーゼが添加された測定溶液の還元電流値（Ｉ）は、カタラーゼの活性が零である測定溶液の酸素と、当該酸素が作用電極３に修飾された電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体により、過酸化水素に還元され、更に当該過酸化水素がカタラーゼにより分解された酸素との両者の酸素の還元電流を加算したものであるため、カタラーゼにより分解生成された酸素のみの還元電流値（ΔＩ）を算出するためには、カタラーゼ活性が零である溶液中に飽和された酸素のみの還元電流値（Ｉ０）を減算する必要がある。即ち、ステップＳ１４として、異なる活性のカタラーゼにより還元される酸素の還元電流値（ΔＩ）は、下記の式により算出する。
式 ΔＩ＝Ｉ−Ｉ０
【００４１】
図９は、各活性のカタラーゼの測定溶液の上記ステップ１３において得られるサイクリックボルタモグラムを示している。測定溶液の各活性は、上から順に０ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．０１７２ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．０５１７ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．０２２４ｕｎｉｔ／ｍｌ、０．５６９ｕｎｉｔ／ｍｌ、２．２９ｕｎｉｔ／ｍｌ、５．７４ｕｎｉｔ／ｍｌ、９．１９ｕｎｉｔ／ｍｌ、１２．６ｕｎｉｔ／ｍｌ、１６．１ｕｎｉｔ／ｍｌ、１９．５ｕｎｉｔ／ｍｌ、２３ｕｎｉｔ／ｍｌ、２６．４ｕｎｉｔ／ｍｌ、２９．８ｕｎｉｔ／ｍｌ、３３．３ｕｎｉｔ／ｍｌである。また、測定時における掃引速度は、２０ｍＶｓ−１であるものとする。横軸は参照電極４における電圧を示しており、縦軸は電流値を示している。また、図１０は図９の各還元電流値ＩよりステップＳ１４において算出した各測定溶液ΔＩに対するカタラーゼ活性を示す図である。これにより、電気化学的測定により得られる還元電流値に対するカタラーゼ活性の検量線が得られる。
【００４２】
次に、カタラーゼ活性が不明な測定対象となる溶液のカタラーゼの検出及び活性測定方法について図１１を参照して説明する。図１１はカタラーゼの活性測定方法のフローチャート図である。先ず初めに、ステップＳ１５において、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に酸素ガスを通気して溶液中に酸素ガスを飽和させる。次に、ステップＳ１６に進み、当該リン酸緩衝液に前もって酸素ガスを通気して酸素を飽和させた測定対象となる溶液を添加し、図示しないマグネチックスターラー等により約２０秒間ゆっくり撹拌する。
【００４３】
その後、ステップＳ１７に進み、撹拌した後の溶液中に測定装置１の対極２及び作用電極３を直接浸漬し、参照電極４を直接或いは塩橋６を介して浸漬し、電気化学的測定を行う。そして、ステップＳ１８に進み、得られた還元電流値Ｉから前記検量線作成時に用いられたカタラーゼの活性が零である測定溶液中に飽和された酸素の還元電流値（Ｉ０）を減算し、溶液中に含有されるカタラーゼにより分解生成される酸素の還元電流値（ΔＩ）を算出する。そして、ステップＳ１９に進み、得られた還元電流値に基づき図１０を参照してカタラーゼ活性を算出する。
【００４４】
これにより、対象溶液に酸素を飽和させ、電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を修飾させた作用電極３を対象溶液に浸漬し、作用電極３に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、対象溶液中に含有される酸素及び当該酸素がビオロゲン誘導体により還元され過酸化水素とされた後、対象溶液中に含有されるカタラーゼによって分解された酸素の還元電流値を測定することができる。これにより、容易に対象溶液中に含有されるカタラーゼの検出及び／又は活性を測定することができるようになる。
【００４５】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、カタラーゼの活性を測定するため、他の溶存種によって、カタラーゼの検出及び／又は活性の測定が妨害されにくくなり、高感度にカタラーゼを検出することができる。また、電気化学的測定のみでカタラーゼの検出及び／又は活性を測定することができるため、カタラーゼの検出及び／又は活性測定が簡便となる。
【００４６】
また、本発明では、測定対象となる溶液を添加する以前にリン酸緩衝液中に酸素ガスを通気し、酸素を飽和させた後、前もって酸素ガスを飽和させた測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行うため、余分に溶液中に溶存された気体により測定が阻害される不都合を未然に解消することができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００４７】
尚、上記実施例では、測定対象となる溶液を添加する以前にリン酸緩衝液中に酸素ガスを通気し、酸素を飽和させた後、測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行っているが、これ以外に、リン酸緩衝液中に所定濃度の過酸化水素を添加後、測定対象となる溶液を添加し、電気化学的測定を行い、測定対象となる溶液中のカタラーゼの活性を測定しても上記と同様の効果が得られる。
【００４８】
また、上記各実施例において、作用電極３に修飾させる電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であるので、容易に然も確実に酸素を過酸化水素に還元することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定、並びに、カタラーゼの検出及び活性測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に含有される過酸化水素は過酸化水素分解物質によって酸素に分解され、当該酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元された際の酸素の還元電流値を測定することができ、これにより、溶液中に含有される過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるようになる。
【００５０】
また、係る方法は、触媒作用により生じる還元電流を直接測定することにより、過酸化水素の濃度を測定するため、従来の方法に比べて、他の溶存種によって、過酸化水素の検出及び／又は濃度の測定が妨害されにくくなり、高感度に過酸化水素を検出することができる。また、従来の方法に比べて、測定対象のダイナミックレンジを広げることができるようになる。更にまた、電気化学的測定のみで過酸化水素の検出及び／又は濃度を測定することができるため、過酸化水素の検出及び／又は濃度測定が簡便となる。
【００５１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、過酸化水素分解物質は、カタラーゼであるので、容易に然も確実に過酸化水素を酸素に分解することができ、過酸化水素の検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を高めることができるようになる。
【００５２】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に不活性ガスを通気し、当該溶液の脱酸素を行うので、溶液中に溶存された酸素を予め脱気した状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００５３】
請求項４の発明によれば、溶液中に含有されるカタラーゼの検出、及び／又は、当該カタラーゼの活性を測定する方法であって、電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を溶液に浸漬し、酸素又は過酸化水素の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、溶液中に存在する酸素が電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素に還元され、該過酸化水素は、溶液中に含有されるカタラーゼにより、酸素と水に分解され、当該酸素も電子伝達物質を存在させた電極において、過酸化水素へと還元される。これにより、カタラーゼを含有する溶液において、カタラーゼにより分解され、電子伝達物質を介して還元される酸素の還元電流値を測定することができ、溶液中に含有されるカタラーゼの検出及び／又は活性を算出することができるようになる。
【００５４】
また、本発明において請求項１の発明の如く過酸化水素分解物質の存在下、電極に流れる酸素の還元電流値を測定することにより、過酸化水素の検出若しくは濃度を測定することができることから、同一の装置にてカタラーゼ又は過酸化水素の検出若しくは濃度（活性）測定を実現することができ、利便性が向上される。
【００５５】
請求項５の発明によれば、上記発明において、還元電流値の測定以前に、溶液に酸素ガスを通気し、当該溶液の酸素飽和処理を行うので、溶液を酸素ガスで十分の飽和させた状態で電気化学的測定を行うことができ、より一層測定の精度を高めることができるようになる。
【００５６】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であるので、容易に然も確実に酸素を過酸化水素に還元することができ、過酸化水素若しくは、カタラーゼの検出及び濃度測定の精度を高めることができ、測定の信頼性を向上させることができるようになる。
【００５７】
請求項７の発明によれば、上記発明において、ビオロゲン誘導体を、金電極に修飾して用いるので、容易にビオロゲン誘導体を電極に修飾することができ、測定装置の構成を容易とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用する測定装置の概要を示す図である。
【図２】電子伝達物質としてのビオロゲン誘導体を示す図である。
【図３】第１の測定実施例におけるフローチャート図である。
【図４】反応機構を示す概要図である。
【図５】第１の測定実施例におけるＣＶ図である。
【図６】過酸化水素濃度に対する還元電流値を示す図である。
【図７】第１の測定実施例におけるフローチャート図である。
【図８】第２の測定実施例におけるフローチャート図である。
【図９】第２の測定実施例におけるＣＶ図である。
【図１０】カタラーゼ活性に対する還元電流値を示す図である。
【図１１】第２の測定実施例におけるフローチャート図である。
【符号の説明】
１ 測定装置
２ 対極
３ 作用電極
４ 参照電極
５ 加電圧制御装置
Claims (7)
- 溶液中に含有される過酸化水素の検出、及び／又は、当該過酸化水素の濃度を測定する方法であって、
電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を前記溶液に浸漬し、過酸化水素分解物質の存在下、前記電極に流れる酸素の還元電流値を測定することを特徴とする電気化学的測定方法。 - 前記過酸化水素分解物質は、カタラーゼであることを特徴とする請求項１の電気化学的測定方法。
- 前記還元電流値の測定以前に、前記溶液に不活性ガスを通気し、当該溶液の脱酸素を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２の電気化学的測定方法。
- 溶液中に含有されるカタラーゼの検出、及び／又は、当該カタラーゼの活性を測定する方法であって、
電極表面の少なくとも一部に電子伝達物質を存在させた電極を前記溶液に浸漬し、酸素又は過酸化水素の存在下、前記電極に流れる酸素の還元電流値を測定することを特徴とする電気化学的測定方法。 - 前記還元電流値の測定以前に、前記溶液に酸素ガスを通気し、当該溶液の酸素飽和処理を行うことを特徴とする請求項４の電気化学的測定方法。
- 前記電子伝達物質は、ビオロゲン誘導体であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の電気化学的測定方法。
- 前記ビオロゲン誘導体を、金電極に修飾して用いることを特徴とする請求項６の電気化学的測定方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002247182A JP2004085374A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 電気化学的測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002247182A JP2004085374A (ja) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | 電気化学的測定方法 |
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|---|---|
| JP2004085374A true JP2004085374A (ja) | 2004-03-18 |
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| JP (1) | JP2004085374A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1879241A2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-01-16 | Samsung SDI Co., Ltd. | Electroluminescent diplay |
| US8871522B2 (en) | 2009-02-16 | 2014-10-28 | University Of Yamanashi | Method for detecting hydrogen peroxide |
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2002
- 2002-08-27 JP JP2002247182A patent/JP2004085374A/ja active Pending
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