JP2009276209A - Concentration measuring system and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concentration measuring system and method capable of detecting a detection target substance within a proper detecting concentration range even if the concentration of the detection target substance is unknown by a simple constitution to measure the concentration of the detection target substance. <P>SOLUTION: The concentration measuring system includes an enzyme sensor 10 having a supply layer L1 receiving the supply of a fluid sample containing the detection target substance, the detection layer L2 arranged adjacent to the supply layer L1, the permeable membrane 400 arranged so as to separate the supply layer L1 and the detection layer L2 and permitting at least the permeation of the detection target substance, the electrode 240 arranged to the detection layer L2 in opposed relation to the permeable membrane 400 or the like, a valve drive device 40 for adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400, and a supply side flow rate adjusting valve 42. The concentration of the detection target substance is measured on the basis of the detection result data related to the detection results of the enzyme sensor 10 and the adjusted pressure applied to the permeable membrane 400. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、濃度測定システム及び濃度測定方法に関する。   The present invention relates to a concentration measurement system and a concentration measurement method.

従来、気体試料中や液体試料中の特定物質の濃度を検出するバイオセンサ等のセンサの研究・開発が盛んに行われている(例えば、特許文献1〜3参照)。
ところで、センサでは、気体試料中や液体試料中における検出対象物質の濃度が未知である場合が多いため、広範な検出濃度範囲を有することが望まれている。
2. Description of the Related Art Conventionally, research and development of sensors such as biosensors that detect the concentration of a specific substance in a gas sample or a liquid sample have been actively performed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
By the way, in a sensor, since the density | concentration of the detection target substance in a gas sample or a liquid sample is often unknown, it is desired to have a wide detection density range.

そこで、例えば、酵素電極において、測定電極群配置部に予め設定された配置高さで酸素透過膜を配置形成して検体を充填する空間を形成し、かつ当該空間内に検体を充填して検体の空気界面と測定電極群との高さを小さくすることによって、高濃度の検体を検出可能となるように構成した酸素反応律速による反応制限の解決を目的とした酵素電極が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
また、例えば、電気化学センサにおいて、作用電極を覆う半透膜の層数を増加させることによって、高濃度の検体を検出可能となるように構成した電気化学センサが提案されている(例えば、特許文献5参照)。
また、例えば、少なくともトランスデューサ、機能性膜及び制限透過膜の順に設けられた化学センサにおいて、制限透過膜における機能性膜と対向する側の面に形成された凹凸形状を適宜設定することによって、検出濃度範囲を設定できる化学センサが提案されている(例えば、特許文献6参照)。
特表2007−511744号公報 特開2005−265672号公報 特開平08−193969号公報 特許第2536780号公報(図7) 特開平08−193969号公報(図25、図26) 特許第3683150号公報
Therefore, for example, in an enzyme electrode, a space for filling a sample is formed by arranging and forming an oxygen permeable membrane at a pre-set height in the measurement electrode group placement portion, and the sample is filled in the space. An enzyme electrode has been proposed which is designed to reduce the height between the air interface and the measurement electrode group so that a high-concentration specimen can be detected and to solve the reaction limitation due to the oxygen reaction rate limiting ( For example, see Patent Document 4).
In addition, for example, in an electrochemical sensor, an electrochemical sensor configured to detect a high-concentration specimen by increasing the number of semipermeable membranes covering the working electrode has been proposed (for example, a patent) Reference 5).
For example, in a chemical sensor provided in the order of at least a transducer, a functional membrane, and a restricted permeable membrane, detection can be performed by appropriately setting the uneven shape formed on the surface of the restricted permeable membrane facing the functional membrane. A chemical sensor capable of setting a concentration range has been proposed (see, for example, Patent Document 6).
Special table 2007-511744 gazette JP 2005-265672 A Japanese Patent Laid-Open No. 08-193969 Japanese Patent No. 2536780 (FIG. 7) Japanese Patent Laid-Open No. 08-193969 (FIGS. 25 and 26) Japanese Patent No. 3683150

しかしながら、特許文献4及び5記載の発明では、検体の空気界面と測定電極群との高さを小さくしたり、半透膜の層数を増加させたりすることによって、検出濃度範囲が拡大されているが、検出濃度範囲が広範になるほど、その広範な検出濃度範囲を部分的に見た場合には精度が悪く、検出誤差が大きくなる傾向がある。
また、特許文献6記載の発明では、目的とする検出対象物質の濃度に合わせて、制限透過膜の凹凸形状を設定するようになっているが、目的とする検出対象物質の濃度が未知である場合、凹凸形状がそれぞれ異なる複数の制限透過膜を用意しなければならないという問題がある。
However, in the inventions described in Patent Documents 4 and 5, the detection concentration range is expanded by reducing the height between the air interface of the specimen and the measurement electrode group or increasing the number of layers of the semipermeable membrane. However, the wider the detection density range, the lower the accuracy and the larger the detection error when partially viewing the wide detection density range.
Further, in the invention described in Patent Document 6, the uneven shape of the restricted permeation membrane is set according to the concentration of the target detection target substance, but the concentration of the target detection target substance is unknown. In this case, there is a problem that a plurality of restricted permeable membranes having different concavo-convex shapes must be prepared.

本発明の課題は、簡易な構成で、検出対象物質の濃度が未知であっても適切な検出濃度範囲で当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定することができる濃度測定システム及び濃度測定方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a simple configuration that can detect the detection target substance in an appropriate detection concentration range even if the concentration of the detection target substance is unknown, and can measure the concentration of the detection target substance. It is to provide a measurement system and a concentration measurement method.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
濃度測定システムにおいて、
検出対象物質を含有する流体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置された検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するセンサと、
前記透過膜にかかる圧力を調整する調整手段と、
前記センサによる検出結果に関する検出結果データと、前記調整手段により調整された前記透過膜にかかる圧力と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
In the concentration measurement system,
A supply layer to which a fluid sample containing a detection target substance is supplied; a detection layer disposed adjacent to the supply layer; and the supply layer and the detection layer being spaced apart, and at least the detection target A sensor having a permeable membrane through which a substance passes, and an electrode disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane;
Adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane;
Measurement means for measuring the concentration of the detection target substance based on detection result data relating to a detection result by the sensor and pressure applied to the permeable membrane adjusted by the adjustment means;
It is characterized by providing.

請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の濃度測定システムにおいて、
前記測定手段は、
前記透過膜にかかる圧力が所定の大きさとなるよう、前記調整手段に調整させる調整制御手段と、
前記センサの応答出力に関する応答データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された応答データに基づく値が、前記透過膜にかかる圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記検出結果データとして決定する決定手段と、を備え、
前記調整制御手段は、前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記透過膜にかかる圧力が前回よりも大きくなるよう、前記調整手段に調整させることを特徴とする。
The invention described in claim 2
The concentration measurement system according to claim 1,
The measuring means includes
Adjustment control means for adjusting the adjustment means so that the pressure applied to the permeable membrane has a predetermined magnitude;
Obtaining means for obtaining response data relating to the response output of the sensor;
Determination means for determining whether a value based on the response data acquired by the acquisition means exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane;
A determination unit that determines the response data as the detection result data when the determination unit determines that the value based on the response data exceeds the threshold;
The adjustment control unit causes the adjustment unit to adjust the pressure applied to the permeable membrane to be larger than the previous time when the determination unit determines that the value based on the response data does not exceed the threshold value. It is characterized by that.

請求項3に記載の発明は、
請求項1又は2に記載の濃度測定システムにおいて、
前記調整手段は、前記供給層に供給する流体試料の流量を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整することを特徴とする濃度測定システム。
The invention according to claim 3
The concentration measurement system according to claim 1 or 2,
The concentration measuring system is characterized in that the adjusting means adjusts a pressure applied to the permeable membrane by adjusting a flow rate of a fluid sample supplied to the supply layer.

請求項4に記載の発明は、
請求項1〜3の何れか一項に記載の濃度測定システムにおいて、
前記調整手段は、前記供給層内の圧力を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整することを特徴とする。
The invention according to claim 4
In the concentration measurement system according to any one of claims 1 to 3,
The adjusting means adjusts the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the pressure in the supply layer.

請求項5に記載の発明は、
請求項1〜4の何れか一項に記載の濃度測定システムにおいて、
前記センサは、
前記透過膜の少なくとも一面に配置され、当該透過膜の変形を防止する変形防止部材を備えることを特徴とする。
The invention described in claim 5
In the concentration measuring system according to any one of claims 1 to 4,
The sensor is
A deformation preventing member that is disposed on at least one surface of the permeable membrane and prevents deformation of the permeable membrane is provided.

請求項6に記載の発明は、
請求項1〜5の何れか一項に記載の濃度測定システムにおいて、
前記センサは、
前記透過膜と前記電極との間に配置され、当該透過膜が変形しないように当該透過膜を支持するスペーサを備えることを特徴とする。
The invention described in claim 6
In the concentration measurement system according to any one of claims 1 to 5,
The sensor is
A spacer is provided between the permeable membrane and the electrode, and supports the permeable membrane so that the permeable membrane does not deform.

請求項7に記載の発明は、
検出対象物質を含有する流体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置された検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するセンサを用いた、前記検出対象物質の濃度測定方法において、
前記透過膜にかかる圧力が所定の大きさとなるよう調整する調整ステップと、
次いで、前記センサの応答出力に関する応答データを取得する取得ステップと、
次いで、前記取得された応答データに基づく値が、前記透過膜にかかる圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記センサによる検出結果に関する検出結果データとして決定する決定ステップと、
前記決定された検出結果データと、前記調整手段により調整された前記透過膜にかかる圧力と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を算出する算出ステップと、
前記判断ステップで前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記透過膜にかかる圧力を前回よりも大きくして、前記調整ステップと、前記取得ステップと、前記判断ステップと、を行う繰り返しステップと、
を有することを特徴とする。
The invention described in claim 7
A supply layer to which a fluid sample containing a detection target substance is supplied; a detection layer disposed adjacent to the supply layer; and the supply layer and the detection layer being spaced apart, and at least the detection target In the method for measuring a concentration of a substance to be detected using a sensor having a permeable membrane through which a substance permeates and an electrode disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane,
An adjustment step for adjusting the pressure applied to the permeable membrane to a predetermined magnitude;
Then, an acquisition step of acquiring response data regarding the response output of the sensor;
Next, a determination step of determining whether a value based on the acquired response data exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane;
A determination step of determining the response data as detection result data related to a detection result by the sensor when it is determined in the determination step that a value based on the response data exceeds the threshold;
A calculation step of calculating the concentration of the detection target substance based on the determined detection result data and the pressure applied to the permeable membrane adjusted by the adjustment unit;
When it is determined in the determination step that the value based on the response data does not exceed the threshold value, the pressure applied to the permeable membrane is made larger than the previous time, the adjustment step, the acquisition step, and the determination Repeating steps to perform, and
It is characterized by having.

請求項8に記載の発明は、
濃度測定システムにおいて、
検出対象物質を含有する気体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置され、前記検出対象物質と選択的に反応するレセプタを含有する検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するバイオセンサと、
前記供給層に供給する気体試料の流量を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整する調整手段と、
前記バイオセンサによる検出結果に関する検出結果データと、前記調整手段により調整された前記気体試料の流量と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を測定する測定手段と、を備え、
前記測定手段は、
前記供給層に供給する気体試料の流量が所定の大きさとなるよう、前記調整手段に調整させる調整制御手段と、
前記バイオセンサの応答出力に関する応答データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された応答データに基づく値が、前記供給層に供給する気体試料の流量に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記検出結果データとして決定する決定手段と、を備え、
前記調整制御手段は、前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記供給層に供給する気体試料の流量が前回よりも大きくなるよう、前記調整手段に調整させることを特徴とする。
The invention according to claim 8 provides:
In the concentration measurement system,
A supply layer to which a gas sample containing a detection target substance is supplied, a detection layer that is disposed adjacent to the supply layer and contains a receptor that selectively reacts with the detection target substance, the supply layer, and the supply layer A biosensor that is disposed so as to be separated from the detection layer and has at least a permeable membrane that allows the detection target substance to pass therethrough, and an electrode that is disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane;
Adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer;
Measurement means for measuring the concentration of the detection target substance based on detection result data related to the detection result by the biosensor, and the flow rate of the gas sample adjusted by the adjustment means,
The measuring means includes
Adjustment control means for adjusting the adjustment means so that the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer has a predetermined size;
Obtaining means for obtaining response data relating to the response output of the biosensor;
A determination unit that determines whether a value based on the response data acquired by the acquisition unit exceeds a predetermined threshold corresponding to a flow rate of the gas sample supplied to the supply layer;
A determination unit that determines the response data as the detection result data when the determination unit determines that the value based on the response data exceeds the threshold;
The adjustment control means adjusts the adjustment so that when the determination means determines that the value based on the response data does not exceed the threshold, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer is larger than the previous time. It is characterized by making a means adjust.

請求項9に記載の発明は、
濃度測定システムにおいて、
検出対象物質を含有する気体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置され、前記検出対象物質と選択的に反応するレセプタを含有する検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するバイオセンサと、
前記供給層内の圧力を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整する調整手段と、
前記バイオセンサによる検出結果に関する検出結果データと、前記調整手段により調整された前記供給層内の圧力と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を測定する測定手段と、を備え、
前記測定手段は、
前記供給層内の圧力が所定の大きさとなるよう、前記調整手段に調整させる調整制御手段と、
前記バイオセンサの応答出力に関する応答データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された応答データに基づく値が、前記供給層内の圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記検出結果データとして決定する決定手段と、を備え、
前記調整制御手段は、前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記供給層内の圧力が前回よりも大きくなるよう、前記調整手段に調整させることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is:
In the concentration measurement system,
A supply layer to which a gas sample containing a detection target substance is supplied, a detection layer that is disposed adjacent to the supply layer and contains a receptor that selectively reacts with the detection target substance, the supply layer, and the supply layer A biosensor that is disposed so as to be separated from the detection layer and has at least a permeable membrane that allows the detection target substance to pass therethrough, and an electrode that is disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane;
Adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the pressure in the supply layer;
Measuring means for measuring the concentration of the substance to be detected based on detection result data relating to the detection result by the biosensor, and the pressure in the supply layer adjusted by the adjusting means,
The measuring means includes
Adjustment control means for adjusting the adjustment means so that the pressure in the supply layer has a predetermined magnitude;
Obtaining means for obtaining response data relating to the response output of the biosensor;
Determining means for determining whether a value based on the response data acquired by the acquiring means exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure in the supply layer;
A determination unit that determines the response data as the detection result data when the determination unit determines that the value based on the response data exceeds the threshold;
The adjustment control unit causes the adjustment unit to adjust the pressure in the supply layer to be larger than the previous time when the determination unit determines that the value based on the response data does not exceed the threshold value. It is characterized by that.

本発明によれば、濃度測定システムにおいて、検出対象物質を含有する流体試料が供給される供給層、供給層と隣接するように配置された検出層、供給層と検出層とを隔てるように配置され、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜及び検出層に透過膜と対向して配置された電極を有するセンサと、透過膜にかかる圧力を調整する調整手段と、センサによる検出結果に関する検出結果データと、調整手段により調整された透過膜にかかる圧力と、に基づいて、検出対象物質の濃度を測定する測定手段と、を備えている。
ここで、検出対象物質の膜透過率は透過膜にかかる圧力に依存するため、調整手段により透過膜にかかる圧力を調整することで、センサの検出濃度範囲を変えることができる。したがって、透過膜にかかる圧力を調整するという簡易な構成で、センサを、広範な検出濃度範囲を有するセンサとして使用できるとともに、検出対象物質の濃度が未知であっても、透過膜にかかる圧力の可変範囲のうちの適切な圧力(適切な検出濃度範囲となる圧力)で当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定することができる。
According to the present invention, in the concentration measurement system, the supply layer to which the fluid sample containing the detection target substance is supplied, the detection layer disposed adjacent to the supply layer, and the supply layer and the detection layer are separated from each other. A sensor having at least a permeable membrane through which a substance to be detected permeates and an electrode disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane, an adjusting means for adjusting a pressure applied to the permeable membrane, and detection result data relating to a detection result by the sensor Measuring means for measuring the concentration of the detection target substance based on the pressure applied to the permeable membrane adjusted by the adjusting means.
Here, since the membrane permeability of the detection target substance depends on the pressure applied to the permeable membrane, the detection concentration range of the sensor can be changed by adjusting the pressure applied to the permeable membrane by the adjusting means. Therefore, the sensor can be used as a sensor having a wide detection concentration range with a simple configuration of adjusting the pressure applied to the permeable membrane, and even if the concentration of the detection target substance is unknown, the pressure applied to the permeable membrane can be reduced. The concentration of the detection target substance can be measured by detecting the detection target substance at an appropriate pressure in the variable range (pressure that becomes an appropriate detection concentration range).

また、本発明によれば、検出対象物質を含有する流体試料が供給される供給層と、供給層と隣接するように配置された検出層と、供給層と検出層とを隔てるように配置され、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜と、検出層に透過膜と対向して配置された電極と、を有するセンサを用いた、検出対象物質の濃度測定方法において、透過膜にかかる圧力が所定の大きさとなるよう調整する調整ステップと、次いで、センサの応答出力に関する応答データを取得する取得ステップと、次いで、取得された応答データに基づく値が、透過膜にかかる圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断ステップと、判断ステップで応答データに基づく値が閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、センサによる検出結果に関する検出結果データとして決定する決定ステップと、判断ステップで応答データに基づく値が閾値を超えていないと判断された場合に、透過膜にかかる圧力を前回よりも大きくして、調整ステップと、取得ステップと、判断ステップと、を行う繰り返しステップと、を有している。
ここで、検出対象物質の膜透過率は透過膜にかかる圧力に依存するため、透過膜にかかる圧力を調整することで、センサの検出濃度範囲を変えることができる。したがって、透過膜にかかる圧力を調整して、所定の閾値に基づいて当該調整された圧力が適切な検出濃度範囲となる圧力であるか否かを判断するという簡易な構成で、検出対象物質の濃度が未知であっても当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定することができる。
Further, according to the present invention, the supply layer to which the fluid sample containing the detection target substance is supplied, the detection layer arranged to be adjacent to the supply layer, and the supply layer and the detection layer are arranged to be separated from each other. In a method for measuring a concentration of a detection target substance using a sensor having at least a permeable membrane through which the detection target substance permeates and an electrode disposed on the detection layer opposite to the permeable film, the pressure applied to the permeable membrane is predetermined. An adjustment step for adjusting to a magnitude of the sensor, an acquisition step for acquiring response data relating to the response output of the sensor, and then a value based on the acquired response data is a predetermined threshold value corresponding to the pressure applied to the permeable membrane A determination step for determining whether or not the value exceeds the threshold, and when the determination step determines that the value based on the response data exceeds the threshold, the response data is related to the detection result by the sensor. A determination step for determining as detection result data, and an adjustment step and an acquisition step when the value based on the response data is determined not to exceed the threshold value in the determination step and the pressure applied to the permeable membrane is made larger than the previous time. And a determination step, and a repetition step for performing the determination step.
Here, since the membrane permeability of the substance to be detected depends on the pressure applied to the permeable membrane, the detection concentration range of the sensor can be changed by adjusting the pressure applied to the permeable membrane. Therefore, by adjusting the pressure applied to the permeable membrane and determining whether or not the adjusted pressure is within the appropriate detection concentration range based on a predetermined threshold, Even if the concentration is unknown, the detection target substance can be detected and the concentration of the detection target substance can be measured.

以下、図を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。
本実施の形態では、センサ(バイオセンサ)として酵素センサを例示して、説明することとする。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the invention is not limited to the illustrated example.
In the present embodiment, an enzyme sensor will be exemplified and described as a sensor (biosensor).

[第1の実施の形態]
まず、第1の実施の形態における濃度測定システム1000及び濃度測定方法について説明する。
[First Embodiment]
First, the concentration measurement system 1000 and the concentration measurement method in the first embodiment will be described.

<濃度測定システム>
図1は、濃度測定システム1000の構成を示す図であり、図2は、濃度測定システム1000の機能的構成を示す図である。また、図3は、酵素センサ10の平面斜視図であり、図4は、図3のIV−IV線における断面を模式的に示す図であり、図5は、酵素センサ10の分解図である。
ここで、酵素センサ10における供給層L1側を上側、検出層L2側を下側とし、パッド250が配置された側を前側、それに対向する側を後側とし、上下方向と前後方向の双方に直交する方向を左右方向とする。
<Concentration measurement system>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the concentration measurement system 1000, and FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the concentration measurement system 1000. 3 is a plan perspective view of the enzyme sensor 10, FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is an exploded view of the enzyme sensor 10. .
Here, the supply layer L1 side in the enzyme sensor 10 is the upper side, the detection layer L2 side is the lower side, the side on which the pad 250 is disposed is the front side, and the opposite side is the rear side. The orthogonal direction is defined as the left-right direction.

濃度測定システム1000は、例えば、酵素センサ10を用いて、検出対象物質を検出して、検出対象物質の濃度を測定するシステムである。
具体的には、濃度測定システム1000は、例えば、図1及び図2に示すように、酵素センサ10と、計測回路21と、データ処理装置22と、データ表示装置23と、標準ガス生成装置31と、吸気ポンプ32と、バルブ駆動装置40と、流量計51と、制御装置60と、などを備えて構成される。
The concentration measurement system 1000 is a system that detects the detection target substance using the enzyme sensor 10 and measures the concentration of the detection target substance, for example.
Specifically, the concentration measurement system 1000 includes, for example, an enzyme sensor 10, a measurement circuit 21, a data processing device 22, a data display device 23, and a standard gas generation device 31 as shown in FIGS. And an intake pump 32, a valve drive device 40, a flow meter 51, a control device 60, and the like.

<酵素センサ>
酵素センサ10は、電極240を備えており、酵素の特性を利用して気体試料中の検出対象物質を電気化学的計測法によって検出するセンサである。酵素センサ10は、検出対象物質を含有するガス(気体試料や標準ガス)が供給される供給層L1と、所定の電解液が導入される検出層L2と、を有しており、電極240は検出層L2に配置されており、酵素は検出層L2に含有される。
酵素センサ10において、酵素は、遊離酵素の状態で検出層L2に含有されている。すなわち、例えば、検出層L2に導入する電解液として酵素が含有された電解液を使用することによって、酵素を検出層L2に含有させることとする。
<Enzyme sensor>
The enzyme sensor 10 includes an electrode 240, and is a sensor that detects a detection target substance in a gas sample by an electrochemical measurement method using characteristics of the enzyme. The enzyme sensor 10 includes a supply layer L1 to which a gas (a gas sample or a standard gas) containing a detection target substance is supplied, and a detection layer L2 to which a predetermined electrolyte is introduced. It is arrange | positioned at the detection layer L2, and the enzyme is contained in the detection layer L2.
In the enzyme sensor 10, the enzyme is contained in the detection layer L2 in the state of a free enzyme. That is, for example, by using an electrolyte containing an enzyme as the electrolyte introduced into the detection layer L2, the enzyme is contained in the detection layer L2.

具体的には、酵素センサ10は、例えば、図3〜図5に示すように、検出対象物質を含有する流体試料としての気体試料や標準ガスが供給される供給層L1と、供給層L1と隣接するように配置され、検出対象物質と選択的に反応するレセプタとしての酵素を含有する検出層L2と、供給層L1と検出層L2とを隔てるように配置され、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜400と、検出層L2に透過膜400と対向して配置された電極240と、透過膜400の上面に配置され、透過膜400の変形を防止する変形防止部材500と、などを備えて構成される。   Specifically, for example, as shown in FIGS. 3 to 5, the enzyme sensor 10 includes a supply layer L1 to which a gas sample or a standard gas as a fluid sample containing a detection target substance is supplied, and a supply layer L1. It arrange | positions so that the detection layer L2 containing the enzyme as a receptor which is arrange | positioned adjacently and reacts selectively with a detection target substance, and supply layer L1 and the detection layer L2 may be spaced apart, and at least a detection target substance permeate | transmits. A permeable membrane 400, an electrode 240 disposed on the detection layer L2 so as to face the permeable membrane 400, a deformation preventing member 500 disposed on the upper surface of the permeable membrane 400 and preventing the permeable membrane 400 from being deformed, and the like. Composed.

より具体的には、酵素センサ10は、例えば、ケース体100と、ケース体100に収容された電極基板部200、パッキン300、透過膜400及び変形防止部材500と、などを備えて構成される。   More specifically, the enzyme sensor 10 includes, for example, a case body 100, an electrode substrate portion 200 accommodated in the case body 100, a packing 300, a permeable membrane 400, a deformation preventing member 500, and the like. .

ケース体100は、例えば、略円柱体を上下方向略中央の位置で上下方向に直交する方向(水平方向)に分割して形成された下側ケース体110及び上側ケース体120と、下側ケース体110と上側ケース体120とを連結するための複数の連結部材130と、などを備えて構成される。
ケース体100を構成する材料としては、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料(例えば、疎水性の絶縁性材料、表面を疎水処理した絶縁性材料など)が好ましく、具体的には、例えば、セラミックス、ガラス、プラスチック、テフロン(登録商標)、ピーク材などを用いることができる。
The case body 100 includes, for example, a lower case body 110 and an upper case body 120 that are formed by dividing a substantially cylindrical body in a direction (horizontal direction) perpendicular to the vertical direction at a substantially central position in the vertical direction, and a lower case. A plurality of connecting members 130 for connecting the body 110 and the upper case body 120, and the like.
The material constituting the case body 100 is preferably a material having high corrosion resistance to an electrolyte solution or a sample (for example, a hydrophobic insulating material, an insulating material whose surface is subjected to hydrophobic treatment, etc.). For example, ceramics, glass, plastic, Teflon (registered trademark), peak material, and the like can be used.

下側ケース体110には、例えば、酵素センサ10に導入された電解液を貯めるための液貯め部111と、酵素センサ10の外部から液貯め部111に向けて電解液を導入するための電解液導入口112と、液貯め部111と電解液導入口112とを連通する電解液導入路113と、液貯め部111から酵素センサ10の外部に向けて電解液を排出するための電解液排出口114と、液貯め部111と電解液排出口114とを連通する電解液排出路115と、電極基板部200を載置するための載置部116と、連結部材130が挿入可能な複数の凹部117と、などが設けられている。
ここで、特に、下側ケース体110の表面や、液貯め部111、電解液導入口112、電解液導入路113、電解液排出口114、電解液排出路115などは、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料(例えば、疎水性の絶縁性材料、表面を疎水処理した絶縁性材料など)で形成されるのが好ましい。
In the lower case body 110, for example, a liquid storage part 111 for storing the electrolytic solution introduced into the enzyme sensor 10 and an electrolysis for introducing the electrolytic solution from the outside of the enzyme sensor 10 toward the liquid storage part 111. The liquid inlet 112, the electrolytic solution introduction path 113 communicating with the liquid reservoir 111 and the electrolytic solution inlet 112, and the electrolytic solution drain for discharging the electrolytic solution from the liquid reservoir 111 to the outside of the enzyme sensor 10 An outlet 114, an electrolyte discharge path 115 that communicates with the liquid reservoir 111 and the electrolyte discharge port 114, a placement portion 116 for placing the electrode substrate portion 200, and a plurality of connection members 130 that can be inserted therein A recess 117 and the like are provided.
Here, in particular, the surface of the lower case body 110, the liquid reservoir 111, the electrolytic solution introduction port 112, the electrolytic solution introduction passage 113, the electrolytic solution discharge port 114, the electrolytic solution discharge passage 115, etc. It is preferable to be formed of a material having high corrosion resistance to the material (for example, a hydrophobic insulating material, an insulating material whose surface is subjected to hydrophobic treatment, etc.).

液貯め部111は、例えば、下側ケース体110の水平方向略中央の位置に形成された、上面が開口した平面視略円形状の凹陥部である。
また、電解液導入路113は、例えば、液貯め部111から左方向に後側に向かって形成されている。
また、電解液排出路115は、例えば、液貯め部111から右方向に後側に向かって形成されている。
また、載置部116は、例えば、下側ケース体110の水平方向略中央の位置から前側に向かって形成された、上面が開口した凹陥部である。
また、凹部117は、例えば、下側ケース体110の上面縁部に形成された、上面が開口した平面視略円状の凹陥部である。
また、液貯め部111と載置部116の深さは、例えば、電極基板部200の厚みと略同一となるよう設定されている。
The liquid reservoir 111 is, for example, a substantially circular recess in a plan view formed at an approximately central position in the horizontal direction of the lower case body 110 and having an open upper surface.
In addition, the electrolyte solution introduction path 113 is formed, for example, from the liquid reservoir 111 to the rear side in the left direction.
Moreover, the electrolyte solution discharge path 115 is formed, for example, from the liquid reservoir 111 toward the rear side in the right direction.
The mounting portion 116 is, for example, a recessed portion that is formed from the substantially horizontal center position of the lower case body 110 toward the front side and has an open upper surface.
Moreover, the recessed part 117 is a recessed part of the substantially circular shape in planar view formed in the upper surface edge part of the lower case body 110 with the upper surface opened, for example.
Moreover, the depth of the liquid storage part 111 and the mounting part 116 is set to be substantially the same as the thickness of the electrode substrate part 200, for example.

上側ケース体120には、例えば、酵素センサ10の外部から気体試料や標準ガスが供給されるガス供給口121と、連結部材130が貫通可能な複数の孔部122と、などが設けられている。
ここで、特に、上側ケース体120の表面やガス供給口121などは、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料(例えば、疎水性の絶縁性材料、表面を疎水処理した絶縁性材料など)で形成されるのが好ましい。
The upper case body 120 is provided with, for example, a gas supply port 121 through which a gas sample or standard gas is supplied from the outside of the enzyme sensor 10, a plurality of holes 122 through which the connecting member 130 can pass, and the like. .
Here, in particular, the surface of the upper case body 120, the gas supply port 121, and the like are made of a material having high corrosion resistance to an electrolyte solution or a sample (for example, a hydrophobic insulating material, an insulating material whose surface is subjected to hydrophobic treatment, or the like). ).

ガス供給口121は、例えば、上側ケース体120における、下側ケース体110の液貯め部111に対応する位置に形成された、上下方向に貫通した平面視略円形状の貫通孔である。
孔部122は、例えば、上側ケース体120における、下側ケース体110の凹部117に対応する位置に形成された、上下方向に貫通した平面視略円形状の貫通孔である。
The gas supply port 121 is, for example, a substantially circular through hole that is formed in a position corresponding to the liquid reservoir 111 of the lower case body 110 in the upper case body 120 and penetrates in the vertical direction.
The hole 122 is, for example, a substantially circular through hole that is formed in a position corresponding to the concave portion 117 of the lower case body 110 in the upper case body 120 and penetrates in the vertical direction.

連結部材130は、例えば、孔部122に貫通可能であるとともに、凹部117に挿入可能であり、下側ケース体110と上側ケース体120とで電極基板部200、パッキン300、透過膜400及び変形防止部材500を挟んだ状態で、連結部材130を、孔部122の上側から下側に向けて貫通させて、凹部117に挿入することによって、下側ケース体110と上側ケース体120とを連結するようになっている。これにより、電極基板部200、パッキン300、透過膜400及び変形防止部材500が、ケース体100に収容されることとなる。   For example, the connecting member 130 can penetrate the hole 122 and can be inserted into the recess 117, and the lower case body 110 and the upper case body 120 form the electrode substrate portion 200, the packing 300, the permeable membrane 400, and the deformation. The lower case body 110 and the upper case body 120 are connected by inserting the connecting member 130 from the upper side to the lower side of the hole portion 122 and inserting the connecting member 130 into the recess 117 with the prevention member 500 interposed therebetween. It is supposed to be. As a result, the electrode substrate unit 200, the packing 300, the permeable membrane 400, and the deformation prevention member 500 are accommodated in the case body 100.

ここで、ケース体100に電極基板部200、パッキン300、透過膜400及び変形防止部材500が収容された状態において、上側ケース体120の供給口121内が供給層L1となり、下側ケース体110の液貯め部111内及びパッキン300の開口部310内が検出層L2となる。   Here, in the state where the electrode substrate unit 200, the packing 300, the permeable membrane 400, and the deformation preventing member 500 are accommodated in the case body 100, the inside of the supply port 121 of the upper case body 120 becomes the supply layer L1, and the lower case body 110. The inside of the liquid reservoir 111 and the inside of the opening 310 of the packing 300 serve as the detection layer L2.

電極基板部200は、例えば、図5に示すように、基板210と、基板210の上面に設けられた、開口部(分析部220)を有する疎水性絶縁膜230と、基板210の上面における分析部220の内部に配置された電極240(作用電極241、対電極242及び参照電極243)と、電極240に対応して設けられたパッド250と、電極240とパッド250とを接続する配線260と、などを備えて構成される。
電極基板部200は、例えば、パッド250がケース体100の外部に配置されるようにして、下側ケース体110の載置部116に載置されている。
なお、電極基板部200は、開口部(分析部220)を有する疎水性絶縁膜230を備えていなくても良い。
For example, as shown in FIG. 5, the electrode substrate unit 200 includes a substrate 210, a hydrophobic insulating film 230 having an opening (analysis unit 220) provided on the upper surface of the substrate 210, and analysis on the upper surface of the substrate 210. Electrode 240 (working electrode 241, counter electrode 242, and reference electrode 243) disposed inside portion 220, pad 250 provided corresponding to electrode 240, and wiring 260 connecting electrode 240 and pad 250, , And so on.
The electrode substrate unit 200 is mounted on the mounting unit 116 of the lower case body 110 such that the pad 250 is disposed outside the case body 100, for example.
In addition, the electrode substrate part 200 does not need to be provided with the hydrophobic insulating film 230 which has an opening part (analysis part 220).

パッキン300は、例えば、検出層L2を密閉して、検出層L2に導入された電解液が漏れるのを防ぐためのものである。
パッキン300を構成する材料としては、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料が好ましく、具体的には、例えば、シリコンゴムシート等の弾性部材などが挙げられる。
The packing 300 is, for example, for sealing the detection layer L2 and preventing the electrolyte introduced into the detection layer L2 from leaking.
The material constituting the packing 300 is preferably a material having high corrosion resistance to an electrolytic solution or a sample, and specifically includes an elastic member such as a silicon rubber sheet.

具体的には、パッキン300は、例えば、開口部310を有する平面視略リング形状に形成されており、パッキン300の縁部には、連結部材130が貫通可能な複数の孔部320が設けられている。
開口部310は、例えば、パッキン300における、下側ケース体110の液貯め部111に対応する位置に形成された、上下方向に貫通した平面視略円形状の貫通孔である。
孔部320は、例えば、パッキン300における、下側ケース体110の凹部117に対応する位置に形成された、上下方向に貫通した平面視略円形状の貫通孔である。
パッキン300は、例えば、孔部320が下側ケース体110の凹部117に対応するように、下側ケース体110の上面に配置されており、ケース体100にパッキン300等を収容する際、孔部320に連結部材130が貫通されるようになっている。
Specifically, the packing 300 is formed, for example, in a substantially ring shape in plan view having an opening 310, and a plurality of holes 320 through which the connecting member 130 can pass are provided at the edge of the packing 300. ing.
The opening 310 is, for example, a substantially circular through hole in a plan view that is formed in a position corresponding to the liquid reservoir 111 of the lower case body 110 in the packing 300 and penetrates in the vertical direction.
The hole 320 is, for example, a substantially circular through hole that is formed in a position corresponding to the recess 117 of the lower case body 110 in the packing 300 and penetrates in the vertical direction.
The packing 300 is disposed on the upper surface of the lower case body 110 so that the hole 320 corresponds to the concave portion 117 of the lower case body 110, for example. The connecting member 130 is passed through the portion 320.

透過膜400は、例えば、開口部310を覆うように、パッキン300の上面に配置されている。すなわち、透過膜400によって、供給層L1と検出層L2とは隔てられている。
供給層L1に供給された検出対象物質は、透過膜400を透過して検出層L2に移行し、そして、検出層L2に含有された酵素と反応するようになっている。したがって、透過膜400は、少なくとも検出対象物質が透過する膜であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜変更可能である。
特に、濃度測定システム1000においては、供給層L1に気体試料や標準ガスを供給するため、透過膜400としては、検出対象物質(検出対象ガス)は透過するが、検出層L2を満たす電解液は透過しないガス透過膜が好ましい。
For example, the permeable membrane 400 is disposed on the upper surface of the packing 300 so as to cover the opening 310. That is, the supply layer L1 and the detection layer L2 are separated by the permeable membrane 400.
The detection target substance supplied to the supply layer L1 passes through the permeable membrane 400, moves to the detection layer L2, and reacts with the enzyme contained in the detection layer L2. Therefore, the permeable membrane 400 is arbitrary as long as it is a film through which at least the detection target substance permeates, and can be appropriately changed depending on the type of detection target substance.
In particular, in the concentration measurement system 1000, since a gas sample or standard gas is supplied to the supply layer L1, the detection target substance (detection target gas) passes through the permeable membrane 400, but the electrolyte solution that satisfies the detection layer L2 is A gas permeable membrane that does not permeate is preferred.

変形防止部材500は、例えば、パッキン300の開口部310を覆うように、透過膜400の上面に配置されている。
変形防止部材500は、酵素センサ10の使用中に透過膜400の変形を防止するためのものである。具体的には、透過膜400の強度を向上させて変形を防止するために、例えば、透過膜400と変形防止部材500とを重ね合わせて、透過膜400及び変形防止部材500における、電極基板部200の分析部220に対応する部分以外の部分を接着し、透過膜400と変形防止部材500とを一体化した。これによって、電極240と透過膜400との間の距離を一定に保つことができることになる。
変形防止部材500を構成する材料は、変形防止部材500によって透過膜400の変形を防止できるのであれば任意であり、具体的には、例えば、ステンレスメッシュ等のメッシュ体などが挙げられる。
ここで、変形防止部材500は、変形防止部材500によって透過膜400の変形を防止することができるのであれば、透過膜400の下面に配置されていても良いし、透過膜400を挟むように透過膜400の上面及び下面に配置されていても良い。
For example, the deformation preventing member 500 is disposed on the upper surface of the permeable membrane 400 so as to cover the opening 310 of the packing 300.
The deformation preventing member 500 is for preventing deformation of the permeable membrane 400 during use of the enzyme sensor 10. Specifically, in order to improve the strength of the permeable membrane 400 and prevent deformation, for example, the permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500 are overlapped to form an electrode substrate portion in the permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500. The parts other than the part corresponding to the analysis unit 220 of 200 are adhered, and the permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500 are integrated. As a result, the distance between the electrode 240 and the permeable membrane 400 can be kept constant.
The material constituting the deformation preventing member 500 is arbitrary as long as the deformation preventing member 500 can prevent the deformation of the permeable membrane 400, and specifically includes, for example, a mesh body such as a stainless mesh.
Here, as long as the deformation preventing member 500 can prevent the deformation of the permeable membrane 400, the deformation preventing member 500 may be disposed on the lower surface of the permeable membrane 400, or sandwich the permeable membrane 400. You may arrange | position at the upper surface and lower surface of the permeable film 400. FIG.

検出層L2に含有される酵素は、検出対象物質と選択的に反応する酵素であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜変更可能である。
具体的には、酵素は、例えば、酸化還元酵素や、加水分解酵素、転移酵素、異性化酵素などの酵素(酵素タンパク質)である。
また、酵素は、例えば、生来の酵素分子であっても、活性部位を含む酵素の断片であっても良い。当該酵素分子又は当該活性部位を含む酵素の断片は、例えば、動植物や微生物から抽出したものであっても、所望によりそれを切断したものであっても、遺伝子工学的に又は化学的に合成したものであっても良い。
The enzyme contained in the detection layer L2 is arbitrary as long as it is an enzyme that selectively reacts with the detection target substance, and can be appropriately changed depending on the type of the detection target substance.
Specifically, the enzyme is an enzyme (enzyme protein) such as an oxidoreductase, a hydrolase, a transferase, and an isomerase.
The enzyme may be, for example, a natural enzyme molecule or an enzyme fragment containing an active site. The enzyme molecule or the fragment of the enzyme containing the active site is synthesized, for example, genetically or chemically, whether it is extracted from animals or plants or microorganisms, or is cleaved if desired. It may be a thing.

酸化還元酵素としては、例えば、グルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、ホルムアルデヒドオキシダーゼ、ソルビトールオキシダーゼ、フルクトースオキシダーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、サルコシンオキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、アミンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ、ソルビトールデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ、グリセロールデヒドロゲナーゼ、グルタメートデヒドロゲナーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、ウリカーゼ等を用いることができる。この他に、コレステロールエステラーゼ、クレアチニナーゼ、クレアチナーゼ、DNAポリメラーゼ、さらにこれら酵素のミュータント等を用いることができる。   Examples of the oxidoreductase include glucose oxidase, lactate oxidase, cholesterol oxidase, alcohol oxidase, formaldehyde oxidase, sorbitol oxidase, fructose oxidase, sarcosine oxidase, fructosylamine oxidase, pyruvate oxidase, xanthine oxidase, ascorbate oxidase, sarcosine. Oxidase, choline oxidase, amine oxidase, glucose dehydrogenase, lactate dehydrogenase, cholesterol dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, formaldehyde dehydrogenase, sorbitol dehydrogenase, fructose dehydrogenase, hydroxybutyrate dehydrogenase, glycerol dehydrogenase Glutamate dehydrogenase, pyruvate dehydrogenase, malate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, can be used catalase, peroxidase, uricase, and the like. In addition, cholesterol esterase, creatininase, creatinase, DNA polymerase, mutants of these enzymes, and the like can be used.

加水分解酵素としては、例えば、プロテアーゼ、リパーゼ、アミラーゼ、インベルターゼ、マルターゼ、β−ガラクトシダーゼ、リゾチーム、ウレアーゼ、エステラーゼ、ヌクレアーゼ群、ホスファターゼ群等を用いることができる。   As the hydrolase, for example, protease, lipase, amylase, invertase, maltase, β-galactosidase, lysozyme, urease, esterase, nuclease group, phosphatase group and the like can be used.

転移酵素としては、例えば、各種アシル転移酵素、キナーゼ群、アミノトランスフェラーゼ群等を用いることができる。   As the transferase, for example, various acyltransferases, kinase groups, aminotransferase groups and the like can be used.

異性化酵素としては、例えば、ラセマーゼ群、ホスホグリセリン酸ホスホムターゼ、グルコース6−リン酸イソメラーゼ等を用いることができる。   As the isomerase, for example, racemase group, phosphoglycerate phosphomutase, glucose 6-phosphate isomerase and the like can be used.

検出層L2に含有される酵素は、1種類の酵素であっても、2種類以上の酵素であっても良い。
具体的には、検出層L2に含有される酵素は、例えば、1種類の酵素であっても、分子量及び/又はサイズ(径)が略同一の2種類以上の酵素であっても、分子量及び/又はサイズが異なる2種類以上の酵素であっても良い。また、検出層L2に含有される酵素が2種類以上である場合、酵素は、例えば、同種の検出対象物質(基質)に作用する2種類以上の酵素であっても、異種の検出対象物質に作用する2種類以上の酵素であっても、同種及び/又は異種の検出対象物質に作用する2種類以上の酵素であっても良い。
ここで、特に、検出層L2に含有された酵素が2種類以上であって、その2種類以上の酵素が異種の検出対象物質に作用する場合、例えば、検出電位を変えたり、電極基板部200の分析部220内に電極240(作用電極241)を複数配置したりする等によって、酵素センサ10は、その異種の検出対象物質(2種類以上の検出対象物質)を同時に検出できることとなる。
The enzyme contained in the detection layer L2 may be one type of enzyme or two or more types of enzymes.
Specifically, the enzyme contained in the detection layer L2 may be, for example, one kind of enzyme or two or more kinds of enzymes having substantially the same molecular weight and / or size (diameter). Two or more enzymes having different sizes may be used. In addition, when there are two or more types of enzymes contained in the detection layer L2, for example, even if the enzymes are two or more types of enzymes that act on the same type of detection target substance (substrate), Even two or more types of enzymes that act may be two or more types of enzymes that act on the same type and / or different types of detection target substances.
Here, in particular, when there are two or more types of enzymes contained in the detection layer L2 and the two or more types of enzymes act on different types of detection target substances, for example, the detection potential is changed or the electrode substrate part 200 is used. By arranging a plurality of electrodes 240 (working electrodes 241) in the analysis unit 220, the enzyme sensor 10 can simultaneously detect the different types of detection target substances (two or more types of detection target substances).

<計測回路>
計測回路21は、例えば、制御装置60から入力される制御信号に従って、酵素センサ10に対して電圧を印加し、酵素センサ10からの応答電流(酵素センサ10の応答出力)を計測して応答データを作成する。
<Measurement circuit>
For example, the measurement circuit 21 applies a voltage to the enzyme sensor 10 according to a control signal input from the control device 60, measures a response current from the enzyme sensor 10 (response output of the enzyme sensor 10), and returns response data. Create

<データ処理装置>
データ処理装置22は、例えば、制御装置60から入力される制御信号に従って、計測回路21により作成された応答データを処理し、当該応答データに基づく数値データを作成する。
ここで、数値データは、例えば、応答電流や濃度(応答電流と予め作成された検量線とから算出された検出対象物質の濃度)などの数値に関するデータであれば任意であり、例えば、応答電流や濃度などの数値そのものに関するデータであっても良いし、数値の変化に関するデータであっても良い。
<Data processing device>
For example, the data processing device 22 processes the response data created by the measurement circuit 21 in accordance with a control signal input from the control device 60, and creates numerical data based on the response data.
Here, the numerical data is arbitrary as long as it is data related to numerical values such as response current and concentration (concentration of the detection target substance calculated from the response current and a calibration curve prepared in advance). It may be data relating to numerical values such as the density and density, or data relating to changes in numerical values.

<データ表示装置>
データ表示装置23は、例えば、制御装置60から入力される制御信号に従って、データ処理装置22により作成された数値データに基づく数値情報を表示する。
ここで、数値情報は、例えば、応答電流や濃度などの数値そのものであっても良いし、数値の変化をグラフ化したもの(例えば、検量線を示すグラフや数値の経時変化を示すグラフなど)であっても良い。
<Data display device>
For example, the data display device 23 displays numerical information based on the numerical data created by the data processing device 22 in accordance with a control signal input from the control device 60.
Here, the numerical information may be, for example, numerical values such as response current and concentration, or graphs of changes in numerical values (for example, a graph showing a calibration curve or a graph showing changes in numerical values over time). It may be.

<標準ガス生成装置>
標準ガス生成装置31は、例えば、制御装置60から入力される制御信号に従って、制御装置60から指定された基質濃度の標準ガスを生成する。
ここで、標準ガス(基質(検出対象物質)を含有するガス)は、例えば、検量線を作成する際などに使用される。
<Standard gas generator>
For example, the standard gas generation device 31 generates a standard gas having a substrate concentration designated by the control device 60 in accordance with a control signal input from the control device 60.
Here, the standard gas (the gas containing the substrate (detection target substance)) is used, for example, when preparing a calibration curve.

<吸気ポンプ>
吸気ポンプ32は、例えば、制御装置60から入力される制御信号に従って、外部大気等の気体試料や標準ガス生成装置31により生成された標準ガスなどを吸気して、酵素センサ10の供給層L1に供給する。
具体的には、吸気ポンプ32の吸気側は、例えば、所定の領域(外部大気等の気体試料が存在する領域)及び標準ガス生成装置31と、切替バルブ41を介してチューブで接続されており、排気側は、例えば、供給側流量調整バルブ42と、チューブを介して接続されている。吸気ポンプ32は、例えば、吸気したガスを、供給側流量調整バルブ42及び流量計51を介して、酵素センサ10の透過膜400に吹き付けるようにして、供給口121(供給層L1)に供給するようになっている。
なお、透過膜400に対するガス(気体試料や標準ガス)の吹き付け角度は、0度以上90度以下であれば任意であるが、透過膜400にかかる圧力を高くして、検出対象物質を透過しやすくするという観点等から、45度以上が好ましい。
<Intake pump>
The intake pump 32, for example, inhales a gas sample such as the external atmosphere or a standard gas generated by the standard gas generation device 31 in accordance with a control signal input from the control device 60, and supplies it to the supply layer L1 of the enzyme sensor 10. Supply.
Specifically, the intake side of the intake pump 32 is connected to, for example, a predetermined region (a region where a gas sample such as the external atmosphere exists) and the standard gas generation device 31 via a switching valve 41 with a tube. The exhaust side is connected to, for example, a supply-side flow rate adjustment valve 42 via a tube. For example, the intake pump 32 supplies the intake gas to the supply port 121 (supply layer L <b> 1) so as to be blown to the permeable membrane 400 of the enzyme sensor 10 through the supply-side flow rate adjustment valve 42 and the flow meter 51. It is like that.
Note that the spray angle of gas (gas sample or standard gas) to the permeable membrane 400 is arbitrary as long as it is 0 degree or more and 90 degrees or less. However, the pressure applied to the permeable film 400 is increased to allow the detection target substance to permeate. From the viewpoint of facilitating, 45 degrees or more is preferable.

<バルブ駆動装置>
バルブ駆動装置40は、例えば、制御装置60から入力される制御信号に従って、濃度測定システム1000が備える各バルブ(切替バルブ41や供給側流量調整バルブ42など)を駆動する。
<Valve drive device>
The valve drive device 40 drives each valve (the switching valve 41, the supply side flow rate adjustment valve 42, etc.) included in the concentration measurement system 1000 according to a control signal input from the control device 60, for example.

切替バルブ41は、例えば、酵素センサ10の供給層L1に供給するガス(すなわち、吸気ポンプ32に吸気されるガス)を、外部大気等の気体試料と、標準ガス生成装置31により生成された標準ガスと、に切り替えるためのバルブであり、例えば、所定の領域(外部大気等の気体試料が存在する領域)及び標準ガス生成装置31と、吸気ポンプ32の吸気側と、の間に配置されている。   The switching valve 41 is, for example, a gas supplied to the supply layer L1 of the enzyme sensor 10 (that is, a gas sucked into the intake pump 32), a gas sample such as the external atmosphere, and a standard generated by the standard gas generator 31. For example, a predetermined region (a region where a gas sample such as the external atmosphere exists) and the standard gas generation device 31 and the intake side of the intake pump 32 are arranged. Yes.

供給側流量調整バルブ42は、例えば、ニードルバルブ等の、酵素センサ10の供給層L1に供給するガスの流量を調整するためのバルブであり、例えば、吸気ポンプ32の排気側と、流量計51と、の間に配置されている。
ここで、供給層L1に供給する気体試料の流量を調整することによって、透過膜400にかかる圧力を調整する調整手段は、例えば、バルブ駆動装置40及び供給側流量調整バルブ42によって構成される。
The supply-side flow rate adjustment valve 42 is a valve for adjusting the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1 of the enzyme sensor 10, such as a needle valve, for example, and for example, the exhaust side of the intake pump 32 and the flow meter 51. And is arranged between.
Here, the adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400 by adjusting the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L <b> 1 is configured by, for example, the valve drive device 40 and the supply-side flow rate adjustment valve 42.

<流量計>
流量計51は、例えば、酵素センサ10の供給層L1に供給されるガスの流量を測定する。
<Flow meter>
The flow meter 51 measures the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1 of the enzyme sensor 10, for example.

<制御装置>
制御装置60は、例えば、濃度測定システム1000を構成する各装置を制御するための装置である。
具体的には、制御装置60は、例えば、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)61と、RAM(Random Access Memory)62と、記憶部63と、などを備えている。
<Control device>
The control device 60 is, for example, a device for controlling each device constituting the concentration measurement system 1000.
Specifically, for example, as illustrated in FIG. 2, the control device 60 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a RAM (Random Access Memory) 62, a storage unit 63, and the like.

CPU61は、例えば、記憶部63に記憶された制御装置60用の各種処理プログラムに従って各種の制御動作を行う。   For example, the CPU 61 performs various control operations in accordance with various processing programs for the control device 60 stored in the storage unit 63.

RAM62は、例えば、CPU61によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備える。   The RAM 62 includes, for example, a program storage area for expanding a processing program executed by the CPU 61, a data storage area for storing input data, a processing result generated when the processing program is executed, and the like.

記憶部63は、例えば、制御装置60で実行可能なシステムプログラム、当該システムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、CPU61によって演算処理された処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部63に記憶されている。   The storage unit 63 includes, for example, a system program that can be executed by the control device 60, various processing programs that can be executed by the system program, data that is used when these various processing programs are executed, and processing results that are arithmetically processed by the CPU 61. The data etc. are memorized. The program is stored in the storage unit 63 in the form of a computer readable program code.

具体的には、記憶部63には、例えば、検量線作成プログラム63aと、閾値決定プログラム63bと、測定プログラム63cと、などを記憶している。   Specifically, the storage unit 63 stores, for example, a calibration curve creation program 63a, a threshold determination program 63b, a measurement program 63c, and the like.

検量線作成プログラム63aは、例えば、検出対象物質の濃度を測定する際に使用される検量線を作成する機能を、CPU61に実現させる。   For example, the calibration curve creation program 63a causes the CPU 61 to realize a function of creating a calibration curve used when measuring the concentration of the detection target substance.

具体的には、CPU61は、例えば、バルブ駆動装置40に制御信号を入力して、標準ガス生成装置31により生成された標準ガスが酵素センサ10に供給されるように、切替バルブ41を切り替えさせる。   Specifically, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40 and switches the switching valve 41 so that the standard gas generated by the standard gas generating device 31 is supplied to the enzyme sensor 10. .

次いで、CPU61は、例えば、流量計51により測定された流量に基づいてバルブ駆動装置40に制御信号を入力し、一定流量で標準ガスが酵素センサ10に供給されるように供給側流量調整バルブ42を調整させながら、標準ガス生成装置41や吸気ポンプ32に制御信号を入力して、基質濃度が異なる標準ガスを順次生成させて酵素センサ10に順次供給させ、計測回路21やデータ処理装置22に制御信号を入力して、検量線を作成させる。   Next, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40 based on the flow rate measured by the flow meter 51, for example, and supplies the flow rate adjustment valve 42 on the supply side so that the standard gas is supplied to the enzyme sensor 10 at a constant flow rate. The control signal is input to the standard gas generation device 41 and the intake pump 32 while adjusting the gas, so that standard gases having different substrate concentrations are sequentially generated and supplied to the enzyme sensor 10 sequentially, and the measurement circuit 21 and the data processing device 22 are supplied. Input a control signal to create a calibration curve.

そして、CPU61は、この一連の処理を、例えば、複数の流量(例えば、「流量Fa」、「流量Fb」、…)それぞれに対して行う。すなわち、CPU61は、例えば、複数の流量それぞれに対応する検量線(「流量Fa」に対応する検量線、「流量Fb」に対応する検量線、…)を作成する。
この作成された検量線は、例えば、RAM62や記憶部63などに記憶されるようになっている。
The CPU 61 performs this series of processing for each of a plurality of flow rates (for example, “flow rate Fa”, “flow rate Fb”,...), For example. That is, for example, the CPU 61 creates a calibration curve corresponding to each of a plurality of flow rates (a calibration curve corresponding to “flow rate Fa”, a calibration curve corresponding to “flow rate Fb”,...).
The created calibration curve is stored in, for example, the RAM 62 or the storage unit 63.

閾値決定プログラム63bは、例えば、検出対象物質の濃度を測定する際に使用される所定の閾値を決定する機能を、CPU61に実現させる。   For example, the threshold value determination program 63b causes the CPU 61 to realize a function of determining a predetermined threshold value used when measuring the concentration of the detection target substance.

具体的には、CPU61は、例えば、検量線作成プログラム63aを実行したCPU61により作成された検量線に基づいて検出濃度範囲を判断し、当該判断した検出濃度範囲内の一の濃度に対応する応答電流を、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量に対応する所定の閾値)として決定する。
ここで、検出濃度範囲とは、検量線における濃度範囲のうちの、検出対象物質の濃度を算出する際に使用する濃度範囲のことであり、例えば、線形の検出域を有する濃度範囲などである。
Specifically, for example, the CPU 61 determines a detection density range based on a calibration curve created by the CPU 61 that has executed the calibration curve creation program 63a, and a response corresponding to one density within the determined detection density range. The current is determined as a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, a predetermined threshold corresponding to the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1).
Here, the detection concentration range is a concentration range used in calculating the concentration of the detection target substance in the concentration range in the calibration curve, and is, for example, a concentration range having a linear detection range. .

より具体的には、例えば、「流量Fa」に対応する検量線として、図6に示すような検量線が作成された場合、検出濃度範囲をC1〜C3と判断し、当該判断した検出濃度範囲内の一の濃度C2に対応する「応答電流I2」を、「流量Fa」に対応する閾値として決定する。
なお、図6において、一の濃度C2は、検出濃度範囲C1〜C3内の濃度であれば任意である。
More specifically, for example, when a calibration curve as shown in FIG. 6 is created as a calibration curve corresponding to “flow rate Fa”, the detected concentration range is determined as C1 to C3, and the determined detected concentration range is determined. “Response current I2” corresponding to one of the concentrations C2 is determined as a threshold corresponding to “flow rate Fa”.
In FIG. 6, one concentration C2 is arbitrary as long as it is within the detection concentration range C1 to C3.

測定プログラム63cは、例えば、酵素センサ10を用いて検出対象物質の濃度を測定する機能を、CPU61に実現させる。
すなわち、CPU61は、例えば、酵素センサ10による検出結果に関する検出結果データと、調整された透過膜400にかかる圧力(すなわち、調整された供給層L1に供給される気体試料の流量)と、に基づいて、検出対象物質の濃度を測定する。
For example, the measurement program 63 c causes the CPU 61 to realize a function of measuring the concentration of the detection target substance using the enzyme sensor 10.
That is, the CPU 61 is based on, for example, detection result data related to the detection result by the enzyme sensor 10 and the pressure applied to the adjusted permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the adjusted supply layer L1). To measure the concentration of the detection target substance.

具体的には、CPU61は、例えば、バルブ駆動装置40に制御信号を入力して、外部大気等の気体試料が酵素センサ10に供給されるように、切替バルブ41を切り替えさせる。   Specifically, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40 and switches the switching valve 41 so that a gas sample such as external air is supplied to the enzyme sensor 10.

次いで、CPU61は、例えば、流量計51により測定された流量に基づいてバルブ駆動装置40に制御信号を入力し、透過膜400にかかる圧力が所定の大きさとなるように(すなわち、供給層L1に供給される気体試料の流量が所定の大きさとなるように)供給側流量調整バルブ42を調整させながら、吸気ポンプ32に制御信号を入力して、気体試料を酵素センサ10に供給させる。
より具体的には、例えば、供給層L1に供給する気体試料の流量が、検量線作成プログラム63aを実行したCPU61により作成された検量線に対応する流量(例えば、「流量Fa」、「流量Fb」、…(Fa<Fb<…))のうちの、最も小さい流量(「流量Fa」)と同一となるように調整する。
Next, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40 based on the flow rate measured by the flow meter 51, for example, so that the pressure applied to the permeable membrane 400 becomes a predetermined magnitude (that is, the supply layer L1). A control signal is input to the intake pump 32 while the supply-side flow rate adjustment valve 42 is adjusted so that the flow rate of the gas sample to be supplied becomes a predetermined magnitude, and the gas sample is supplied to the enzyme sensor 10.
More specifically, for example, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 is a flow rate (for example, “flow rate Fa”, “flow rate Fb” corresponding to the calibration curve created by the CPU 61 that executes the calibration curve creation program 63a. ”,... (Fa <Fb <...)) Is adjusted to be the same as the smallest flow rate (“ flow rate Fa ”).

次いで、CPU61は、例えば、計測回路21に制御信号を入力して、酵素センサ10からの応答電流(酵素センサ10の応答出力)を計測させることによって、酵素センサ10の応答出力に関する応答データを取得する。   Next, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the measurement circuit 21 and measures response current from the enzyme sensor 10 (response output of the enzyme sensor 10), thereby acquiring response data regarding the response output of the enzyme sensor 10. To do.

次いで、CPU61は、例えば、取得した応答データに基づく値(応答電流値)が、閾値決定プログラム63bを実行したCPU61により決定された所定の閾値のうちの、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量に対応する所定の閾値)を超えたか否かを判断する。
より具体的には、例えば、「流量Fa」に対応する検量線として図6に示すような検量線が作成され、供給層L1に供給する気体試料の流量が「流量Fa」に調整された場合、取得した応答データに基づく値が、供給層L1に供給する気体試料の流量「流量Fa」に対応する所定の閾値「応答電流I2」を超えたか否かを判断する。
Next, the CPU 61, for example, has a predetermined value corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 among predetermined threshold values determined by the CPU 61 that executes the threshold value determination program 63b, based on the acquired response data (response current value). It is determined whether or not a threshold value (that is, a predetermined threshold value corresponding to the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1) has been exceeded.
More specifically, for example, a calibration curve as shown in FIG. 6 is created as a calibration curve corresponding to “flow rate Fa”, and the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 is adjusted to “flow rate Fa”. Then, it is determined whether or not the value based on the acquired response data exceeds a predetermined threshold “response current I2” corresponding to the flow rate “flow rate Fa” of the gas sample supplied to the supply layer L1.

そして、応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断した場合、CPU61は、例えば、当該応答データを、酵素センサ10による検出結果に関する検出結果データとして決定する。   And when it is judged that the value based on response data exceeded the predetermined threshold value, CPU61 determines the said response data as detection result data regarding the detection result by the enzyme sensor 10, for example.

次いで、CPU61は、例えば、データ処理装置22に制御信号を入力して、当該応答データに基づく数値データ(すなわち、当該応答データに基づく値(応答電流値)と、供給層L1に供給する気体試料の流量に対応する検量線と、から算出される検出対象物質の濃度に関するデータ)を作成させ、データ表示装置23に制御信号を入力して、当該数値データに基づく数値情報(すなわち、検出対象物質の濃度)を表示させる。   Next, the CPU 61, for example, inputs a control signal to the data processing device 22, and numerical data based on the response data (that is, a value based on the response data (response current value) and a gas sample supplied to the supply layer L1. Data relating to the concentration of the detection target substance calculated from the calibration curve corresponding to the flow rate of the gas, a control signal is input to the data display device 23, and numerical information based on the numerical data (that is, the detection target substance) Display).

一方、応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断した場合、CPU61は、例えば、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)を前回よりも大きくして、上記一連の処理(調整−取得−判断)を、酵素センサ10による検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行う。
より具体的には、例えば、供給層L1に供給する気体試料の流量が、検量線作成プログラム63aを実行したCPU61により作成された検量線に対応する流量(例えば、「流量Fa」、「流量Fb」、…(Fa<Fb<…))のうちの、前回の流量(例えば、「流量Fa」)の次に大きい流量(「流量Fb」)と同一となるよう調整する。
CPU61は、かかる測定プログラム63cを実行することによって、測定手段、調整制御手段、取得手段、判断手段及び決定手段として機能する。
On the other hand, when determining that the value based on the response data does not exceed the predetermined threshold, the CPU 61, for example, increases the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1) from the previous time. Then, the above series of processing (adjustment-acquisition-determination) is repeated until the detection result data regarding the detection result by the enzyme sensor 10 is determined.
More specifically, for example, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 is a flow rate (for example, “flow rate Fa”, “flow rate Fb” corresponding to the calibration curve created by the CPU 61 that executes the calibration curve creation program 63a. ,... (Fa <Fb <...)), The flow rate is adjusted to be the same as the flow rate next to the previous flow rate (for example, “flow rate Fa”) (“flow rate Fb”).
The CPU 61 functions as a measurement unit, an adjustment control unit, an acquisition unit, a determination unit, and a determination unit by executing the measurement program 63c.

<濃度測定方法>
濃度測定システム1000による、酵素センサ10を用いた検出対象物質の濃度測定方法の一例を、図7のフローチャートを参照して説明する。
<Concentration measurement method>
An example of the concentration measurement method of the detection target substance using the enzyme sensor 10 by the concentration measurement system 1000 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、CPU61は、検量線作成プログラム63aを実行して、供給層L1に供給する標準ガスの流量が第1流量となるよう調整しながら、標準ガスを酵素センサ10に供給して、第1流量に対応する検量線を作成する(ステップS11)。   First, the CPU 61 executes the calibration curve creation program 63a to supply the standard gas to the enzyme sensor 10 while adjusting the flow rate of the standard gas to be supplied to the supply layer L1 to be the first flow rate. A calibration curve corresponding to is created (step S11).

次いで、CPU61は、供給層L1に供給する標準ガスの流量が第1流量よりも大きい第2流量となるよう調整しながら、標準ガスを酵素センサ10に供給して、第2流量に対応する検量線を作成する(ステップS12)。   Next, the CPU 61 supplies the standard gas to the enzyme sensor 10 while adjusting the flow rate of the standard gas supplied to the supply layer L1 to be a second flow rate larger than the first flow rate, and the calibration corresponding to the second flow rate. A line is created (step S12).

次いで、CPU61は、供給層L1に供給する標準ガスの流量が第2流量よりも大きい第3流量となるよう調整しながら、標準ガスを酵素センサ10に供給して、第3流量に対応する検量線を作成する(ステップS13)。   Next, the CPU 61 supplies the standard gas to the enzyme sensor 10 while adjusting the flow rate of the standard gas supplied to the supply layer L1 to be a third flow rate larger than the second flow rate, and the calibration corresponding to the third flow rate. A line is created (step S13).

次いで、CPU61は、閾値決定プログラム63bを実行して、作成された検量線に基づいて、第1流量に対応する第1閾値と、第2流量に対応する第2閾値と、を決定する(ステップS14)。
ここで、作成された検量線に対応する流量のうちの、最も大きい流量(第3流量)に対応する所定の閾値(第3閾値)も決定するようにしても良い。
Next, the CPU 61 executes the threshold value determination program 63b to determine a first threshold value corresponding to the first flow rate and a second threshold value corresponding to the second flow rate based on the created calibration curve (step S14).
Here, a predetermined threshold value (third threshold value) corresponding to the largest flow rate (third flow rate) among the flow rates corresponding to the created calibration curve may be determined.

次いで、CPU61は、測定プログラム63cを実行して、供給層L1に供給する気体試料の流量が第1流量となるよう調整しながら、気体試料を酵素センサ10に供給して(ステップS15)、応答データを取得し(ステップS16)、当該取得した応答データに基づく値が、第1閾値を超えたか否かを判断する(ステップS17)。   Next, the CPU 61 executes the measurement program 63c to supply the gas sample to the enzyme sensor 10 while adjusting the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 to be the first flow rate (step S15), and to respond. Data is acquired (step S16), and it is determined whether or not the value based on the acquired response data exceeds the first threshold (step S17).

ステップS17で、当該取得した応答データに基づく値が、第1閾値を超えたと判断すると(ステップS17;Yes)、CPU61は、ステップS23の処理に移行する。   If it is determined in step S17 that the value based on the acquired response data exceeds the first threshold (step S17; Yes), the CPU 61 proceeds to the process of step S23.

一方、ステップS17で、当該取得した応答データに基づく値が、第1閾値を超えていないと判断すると(ステップS17;No)、CPU61は、供給層L1に供給する気体試料の流量が第2流量となるよう調整しながら、気体試料を酵素センサ10に供給して(ステップS18)、応答データを取得し(ステップS19)、当該取得した応答データに基づく値が、第2閾値を超えたか否かを判断する(ステップS20)。   On the other hand, if it is determined in step S17 that the value based on the acquired response data does not exceed the first threshold value (step S17; No), the CPU 61 determines that the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 is the second flow rate. The gas sample is supplied to the enzyme sensor 10 (step S18), response data is acquired (step S19), and whether or not the value based on the acquired response data exceeds the second threshold Is determined (step S20).

ステップS20で、当該取得した応答データに基づく値が、第2閾値を超えたと判断すると(ステップS20;Yes)、CPU61は、ステップS23の処理に移行する。   If it is determined in step S20 that the value based on the acquired response data exceeds the second threshold (step S20; Yes), the CPU 61 proceeds to the process of step S23.

一方、ステップS20で、当該取得した応答データに基づく値が、第2閾値を超えていないと判断すると(ステップS20;No)、CPU61は、供給層L1に供給する気体試料の流量が第3流量となるよう調整しながら、気体試料を酵素センサ10に供給して(ステップS21)、応答データを取得する(ステップS22)。   On the other hand, when it is determined in step S20 that the value based on the acquired response data does not exceed the second threshold value (step S20; No), the CPU 61 determines that the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 is the third flow rate. The gas sample is supplied to the enzyme sensor 10 (step S21), and response data is acquired (step S22).

次いで、CPU61は、取得した応答データを、酵素センサ10による検出結果に関する検出結果データとして決定し(ステップS23)、検出対象物質の濃度を算出して表示し(ステップS24)、本処理を終了する。
具体的には、気体試料の流量が第1流量である際に取得された応答データを、検出結果データとして決定した場合には、当該応答データに基づく値と、第1流量に対応する検量線と、から検出対象物質の濃度を算出する。
また、気体試料の流量が第2流量である際に取得された応答データを、検出結果データとして決定した場合には、当該応答データに基づく値と、第2流量に対応する検量線と、から検出対象物質の濃度を算出する。
また、気体試料の流量が第3流量である際に取得された応答データを、検出結果データとして決定した場合には、当該応答データに基づく値と、第3流量に対応する検量線と、から検出対象物質の濃度を算出する。
Next, the CPU 61 determines the acquired response data as detection result data related to the detection result by the enzyme sensor 10 (step S23), calculates and displays the concentration of the detection target substance (step S24), and ends this process. .
Specifically, when the response data acquired when the flow rate of the gas sample is the first flow rate is determined as detection result data, a value based on the response data and a calibration curve corresponding to the first flow rate Then, the concentration of the detection target substance is calculated.
Moreover, when the response data acquired when the flow rate of the gas sample is the second flow rate is determined as detection result data, a value based on the response data and a calibration curve corresponding to the second flow rate are used. Calculate the concentration of the detection target substance.
Further, when the response data acquired when the flow rate of the gas sample is the third flow rate is determined as detection result data, a value based on the response data and a calibration curve corresponding to the third flow rate are used. Calculate the concentration of the detection target substance.

ここで、透過膜400にかかる圧力が所定の大きさとなるよう調整する調整ステップは、ステップS15に対応し、酵素センサ10の応答出力に関する応答データを取得する取得ステップは、ステップS16に対応し、取得された応答データに基づく値が、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断ステップは、ステップS17に対応し、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、酵素センサ10による検出結果に関する検出結果データとして決定する決定ステップは、ステップS23に対応し、決定された検出結果データと、調整された透過膜400にかかる圧力と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する算出ステップは、ステップS24に対応し、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断された場合に、透過膜400にかかる圧力を前回よりも大きくして、調整ステップ(ステップS18、ステップS21)と、取得ステップ(ステップS19、ステップS22)と、判断ステップ(ステップS20)と、を行う繰り返しステップは、ステップS18〜ステップS22に対応する。   Here, the adjustment step of adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400 to a predetermined magnitude corresponds to step S15, and the acquisition step of acquiring response data related to the response output of the enzyme sensor 10 corresponds to step S16. The determination step for determining whether the value based on the acquired response data exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 corresponds to step S17, and the value based on the response data is predetermined in the determination step. The determination step of determining the response data as detection result data related to the detection result by the enzyme sensor 10 when it is determined that the threshold value of the enzyme sensor 10 has been exceeded corresponds to step S23, and is adjusted with the determined detection result data. The calculation step of calculating the concentration of the detection target substance based on the pressure applied to the permeable membrane 400 includes step S 4, when it is determined in the determination step that the value based on the response data does not exceed a predetermined threshold value, the pressure applied to the permeable membrane 400 is made larger than the previous time, and the adjustment step (step S 18, step S 21). ), An acquisition step (step S19, step S22), and a determination step (step S20), the repetition step corresponds to step S18 to step S22.

以下、具体的な実施例によって本発明を説明するが、発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited thereto.

酵素センサ10を作成して、濃度測定システム1000の評価を行った。   The enzyme sensor 10 was created and the concentration measurement system 1000 was evaluated.

<1>酵素センサ10の作成
本実施例では、ホルムアルデヒドガスを検出するための酵素センサ10を作成した。酵素としては、補酵素(NAD)依存型酵素であるホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ(ホルムアルデヒド脱水素酵素)を用いた。
<1> Production of enzyme sensor 10 In this example, an enzyme sensor 10 for detecting formaldehyde gas was produced. As the enzyme, formaldehyde dehydrogenase (formaldehyde dehydrogenase), which is a coenzyme (NAD + ) -dependent enzyme, was used.

<1−1>電極基板部200の作成
まず、作用電極241、対電極242及び参照電極243の三極構造のパターンを有する電極基板部200を作成した。
具体的には、基板210として略矩形状に形成されたガラス基板を用意し、スクリーン印刷により、基板210にカーボンを塗布し、ホットプレートを用いて、120℃で15分間ポストベークした。さらに、スクリーン印刷により、基板210における分析部220に対応する領域及びパッド250以外の部分に紫外線硬化型絶縁皮膜を塗布し、紫外線露光装置を用いて、紫外線硬化型絶縁皮膜を硬化することによって、疎水性絶縁膜230を作成した。
その後、一晩、暗室にて乾燥させ、参照電極243のパターン上に銀/塩化銀インクを塗布して120℃で焼結し、銀/塩化銀電極である参照電極243を作成した。
<1-1> Creation of Electrode Substrate Part 200 First, an electrode substrate part 200 having a tripolar structure pattern of a working electrode 241, a counter electrode 242, and a reference electrode 243 was created.
Specifically, a glass substrate formed in a substantially rectangular shape was prepared as the substrate 210, carbon was applied to the substrate 210 by screen printing, and post-baked at 120 ° C. for 15 minutes using a hot plate. Further, by applying an ultraviolet curable insulating film to the region corresponding to the analysis unit 220 in the substrate 210 and a portion other than the pad 250 by screen printing, and curing the ultraviolet curable insulating film using an ultraviolet exposure device, A hydrophobic insulating film 230 was created.
Then, it was made to dry in a dark room overnight, the silver / silver chloride ink was apply | coated on the pattern of the reference electrode 243, and it sintered at 120 degreeC, and produced the reference electrode 243 which is a silver / silver chloride electrode.

<1−2>酵素センサ10の作成
まず、ケース体100(下側ケース体110及び上側ケース体120)を、旋盤やフライス盤などを用いて、絶縁体であるピーク材を加工することによって作成した。
液貯め部111及び載置部116の深さは、電極基板部200の厚み(0.8mm)と略同一となるよう設定した。
<1-2> Creation of enzyme sensor 10 First, the case body 100 (the lower case body 110 and the upper case body 120) was created by processing a peak material that is an insulator using a lathe, a milling machine, or the like. .
The depth of the liquid storage part 111 and the mounting part 116 was set to be substantially the same as the thickness (0.8 mm) of the electrode substrate part 200.

次いで、前記作成した電極基板部200を、分析部220が液貯め部111内に配置されるとともに、パッド250が酵素センサ10の外側に配置されるように、前記作成した下側ケース体110の載置部116に載置して、下側ケース体110に固定した。
なお、下側ケース体110に対する電極基板部200の固定方法は、テフロンテープ等のテープ部材を用いてシール及び固定する方法であっても良いし、接着剤等を用いて接着固定する方法であっても良い。
Next, the created electrode substrate 200 is arranged such that the analysis unit 220 is disposed in the liquid storage unit 111 and the pad 250 is disposed outside the enzyme sensor 10. It was mounted on the mounting portion 116 and fixed to the lower case body 110.
The method of fixing the electrode substrate part 200 to the lower case body 110 may be a method of sealing and fixing using a tape member such as Teflon tape, or a method of bonding and fixing using an adhesive or the like. May be.

次いで、下側ケース体110をステージT1に設置した。
具体的には、例えば、図8に示すように、ステージT1上に、電極基板部200が装着された下側ケース体110を、ネジ等(図示省略)を用いて固定した。
Next, the lower case body 110 was placed on the stage T1.
Specifically, for example, as shown in FIG. 8, the lower case body 110 on which the electrode substrate unit 200 is mounted is fixed on the stage T1 using screws or the like (not shown).

次いで、パッキン300として、平面視略リング形状に形成された、孔部320を有するシリコンゴムシート(厚み:50μm)を用意し、そのパッキン300を、孔部320が下側ケース体110の凹部117に対応するようにして、下側ケース体110上に設置した。   Next, a silicon rubber sheet (thickness: 50 μm) having a hole portion 320 formed in a substantially ring shape in plan view is prepared as the packing 300, and the packing portion 300 has a recess portion 117 of the lower case body 110. It was installed on the lower case body 110 so as to correspond to the above.

次いで、透過膜400として、平面視略円形状に形成されたガス透過膜(ゴアテックス製)を用意するとともに、変形防止部材500として、平面視略円形状に形成されたステンレスメッシュを用意し、その透過膜400及び変形防止部材500で、パッキン300の開口部310を覆った。
ここで、透過膜400の強度を向上させるために、透過膜400と変形防止部材500とを重ね合わせて、透過膜400及び変形防止部材500における、電極基板部200の分析部220に対応する部分以外の部分を接着し、透過膜400と変形防止部材500とを一体化した。そして、この透過膜400と変形防止部材500とを一体化したもので、パッキン300の開口部310を覆った。
Next, as a permeable membrane 400, a gas permeable membrane (made by Gore-Tex) formed in a substantially circular shape in plan view is prepared, and as a deformation preventing member 500, a stainless mesh formed in a substantially circular shape in plan view is prepared, The permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500 covered the opening 310 of the packing 300.
Here, in order to improve the strength of the permeable membrane 400, the permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500 are overlapped, and the portion of the permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500 corresponding to the analysis unit 220 of the electrode substrate unit 200. The permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500 were integrated with each other. The permeable membrane 400 and the deformation preventing member 500 are integrated to cover the opening 310 of the packing 300.

次いで、前記作成した上側ケース体120を、孔部122が下側ケース体110の凹部117に対応するようにして、パッキン300上に設置し、連結部材130を用いて、下側ケース体110に連結させた。そして、例えば、図8に示すように、ホルダーT2で、上側ケース体120の位置を固定した。   Next, the created upper case body 120 is placed on the packing 300 such that the hole 122 corresponds to the concave portion 117 of the lower case body 110, and the connecting case 130 is used to attach the upper case body 120 to the lower case body 110. Connected. Then, for example, as shown in FIG. 8, the position of the upper case body 120 is fixed by the holder T2.

次いで、検出層L2に電解液を導入した。
具体的には、1.0Uのホルムアルデヒド脱水素酵素、0.5μmolのNAD、20μmolのナフサキノンを、2000μLのリン酸緩衝液(pH7.5)へ溶解して、酵素溶液を作成した。その酵素溶液を、シリンジを用いて電解液導入口112から酵素センサ10内へと導入し、電解液排出口114から漏れ出すまで導入し続けることによって、検出層L2を酵素溶液で満たした。このとき、約1000μLの酵素溶液が酵素センサ10内に導入された。
Next, an electrolytic solution was introduced into the detection layer L2.
Specifically, 1.0 U formaldehyde dehydrogenase, 0.5 μmol NAD + , and 20 μmol naphthaquinone were dissolved in 2000 μL phosphate buffer (pH 7.5) to prepare an enzyme solution. The detection solution L2 was filled with the enzyme solution by continuously introducing the enzyme solution from the electrolyte solution inlet 112 into the enzyme sensor 10 using a syringe until leakage from the electrolyte outlet 114. At this time, about 1000 μL of the enzyme solution was introduced into the enzyme sensor 10.

<2>濃度測定システム1000の評価
本実施例では、室温(25℃)で、参照電極243に対して作用電極241に+350mVの電圧を印加し、アンペロメトリー法による電流計測によって、酵素センサ10からの応答電流(酵素センサ10の応答出力)を計測した。
<2> Evaluation of Concentration Measurement System 1000 In this example, the enzyme sensor 10 was measured by applying a voltage of +350 mV to the working electrode 241 with respect to the reference electrode 243 at room temperature (25 ° C.) and measuring the current by amperometry. Response current (response output of the enzyme sensor 10) was measured.

<2−1>応答電流の流量依存性
上記作成した酵素センサ10からの応答電流の流量依存性を評価するための実験を行った。
具体的には、ホルムアルデヒド濃度が10ppbの標準ガスを生成して、流量を変化させながら順次供給し、応答電流を計測した。その結果を図9に示す。
<2-1> Flow Dependency of Response Current An experiment was conducted to evaluate the flow dependency of the response current from the enzyme sensor 10 created above.
Specifically, a standard gas having a formaldehyde concentration of 10 ppb was generated and sequentially supplied while changing the flow rate, and the response current was measured. The result is shown in FIG.

図9においては、横軸に流量(sccm:standard cc/min(1×10-63/min))、縦軸に平衡状態での応答電流(nA)を示す。
図9によれば、供給層L1に供給するガスの流量が大きくなると、酵素センサ10からの応答電流が増加することが分かった。
In FIG. 9, the horizontal axis represents the flow rate (sccm: standard cc / min (1 × 10 −6 m 3 / min)), and the vertical axis represents the response current (nA) in the equilibrium state.
According to FIG. 9, it was found that the response current from the enzyme sensor 10 increases when the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1 increases.

図9の結果から、供給層L1に供給するガスの流量を大きくすることで、酵素センサ10の感度が上がることが分かった。   From the result of FIG. 9, it was found that the sensitivity of the enzyme sensor 10 is increased by increasing the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1.

<2−2>検量線の作成
上記作成した酵素センサ10を用いて、検量線を作成するための実験を行った。
具体的には、ホルムアルデヒド濃度が異なる標準ガスを順次生成して、一定流量で供給し、応答電流を計測した。この一連の処理を、複数の流量(100sccm、300sccm、500sccm)のそれぞれに対して行った。その結果を、図10に示す。
<2-2> Creation of calibration curve Using the enzyme sensor 10 created above, an experiment for creating a calibration curve was performed.
Specifically, standard gases having different formaldehyde concentrations were sequentially generated and supplied at a constant flow rate, and the response current was measured. This series of processing was performed for each of a plurality of flow rates (100 sccm, 300 sccm, 500 sccm). The result is shown in FIG.

図10においては、横軸にホルムアルデヒド濃度(ppb)、縦軸に平衡状態での応答電流(nA)を示し、菱形(◆)プロットで流量が100sccmの場合の結果、四角(■)プロットで流量が300sccmの場合の結果、三角(▲)プロットで流量が500sccmの場合の結果を示す。
図10によれば、流量が100sccmの場合、検出濃度範囲は、10ppb〜10000ppbであることが分かった。
また、流量が300sccmの場合、検出濃度範囲は、1ppb〜100ppbであることが分かった。
また、流量が500sccmの場合、検出濃度範囲は、0.1ppb〜10ppbであることが分かった。
In FIG. 10, the horizontal axis shows formaldehyde concentration (ppb), the vertical axis shows the response current (nA) in the equilibrium state, the flow rate is 100 sccm in the rhombus (♦) plot, and the flow rate is shown in the square (■) plot. As a result when the flow rate is 300 sccm, the result when the flow rate is 500 sccm is shown by a triangle (▲) plot.
According to FIG. 10, when the flow rate was 100 sccm, it was found that the detected concentration range was 10 ppb to 10000 ppb.
Moreover, when the flow rate was 300 sccm, it was found that the detection concentration range was 1 ppb to 100 ppb.
Moreover, when the flow rate was 500 sccm, it was found that the detection concentration range was 0.1 ppb to 10 ppb.

図10の結果から、供給層L1に供給するガスの流量が一定の場合、検出濃度範囲は狭いが、供給層L1に供給するガスの流量を変えることで、酵素センサ10の検出濃度範囲が変化することが分かった。したがって、供給層L1に供給するガスの流量を変えることによって、酵素センサ10を、広範な検出濃度範囲を有するセンサとして使用できるとともに、供給層L1に供給するガスの流量の可変範囲のうちの適切な流量(適切な検出濃度範囲となる流量)で検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定できることが分かった。   From the result of FIG. 10, when the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1 is constant, the detection concentration range is narrow, but the detection concentration range of the enzyme sensor 10 changes by changing the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1. I found out that Therefore, by changing the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1, the enzyme sensor 10 can be used as a sensor having a wide detection concentration range, and an appropriate one of the variable ranges of the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1. It was found that the concentration of the detection target substance can be measured by detecting the detection target substance at a high flow rate (flow rate that provides an appropriate detection concentration range).

供給層L1に供給されたホルムアルデヒドガス中のホルムアルデヒドは、透過膜400を透過して供給層L1から検出層L2に移行して電解液に溶け込み、酵素と反応する。そして、最終的に、電子伝達体が作用電極241上で酸化される。検出対象物質の膜透過率は、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)に依存するため、酵素センサ10の感度は、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)によって変化すると考えられる。   Formaldehyde in the formaldehyde gas supplied to the supply layer L1 passes through the permeable membrane 400, moves from the supply layer L1 to the detection layer L2, dissolves in the electrolytic solution, and reacts with the enzyme. Finally, the electron carrier is oxidized on the working electrode 241. Since the membrane permeability of the detection target substance depends on the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1), the sensitivity of the enzyme sensor 10 depends on the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, It is considered that it varies depending on the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1.

ここで、図10に示す検量線に基づいて、供給層L1に供給する気体試料の流量に対応する所定の閾値を決定することとすると、例えば、100sccm(第1流量)に対応する検量線から判断された検出濃度範囲10ppb〜10000ppbのうちの一の濃度(例えば、200ppb)に対応する応答電流(90nA)を、100sccmに対応する閾値(第1閾値)として決定すれば良く、例えば、300sccm(第2流量)に対応する検量線から判断された検出濃度範囲1ppb〜100ppbのうちの一の濃度(例えば、10ppb)に対応する応答電流(40nA)を、300sccmに対応する閾値(第2閾値)として決定すれば良い。   Here, if a predetermined threshold value corresponding to the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 is determined based on the calibration curve shown in FIG. 10, for example, from the calibration curve corresponding to 100 sccm (first flow rate). The response current (90 nA) corresponding to one concentration (for example, 200 ppb) in the determined detected concentration range of 10 ppb to 10000 ppb may be determined as a threshold (first threshold) corresponding to 100 sccm, for example, 300 sccm ( The response current (40 nA) corresponding to one concentration (for example, 10 ppb) in the detected concentration range 1 ppb to 100 ppb determined from the calibration curve corresponding to the second flow rate) is a threshold corresponding to 300 sccm (second threshold). As long as it is determined.

以上説明した第1の実施の形態における濃度測定システム1000によれば、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)が所定の大きさとなるよう調整させ、酵素センサ10の応答出力に関する応答データを取得し、取得された応答データに基づく値が、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断し、取得された応答データに基づく値が当該所定の閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを検出結果データとして決定し、取得された応答データに基づく値が当該所定の閾値を超えていないと判断された場合に、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)を前回よりも大きくして上記一連の処理(調整−取得−判断)を酵素センサ10による検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行うことによって、検出対象物質の濃度を測定するようになっている。
ここで、検出対象物質の膜透過率は透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)に依存するため、供給層L1に供給する気体試料の流量を調整することで、酵素センサ10の検出濃度範囲を変えることができる。したがって、供給層L1に供給する気体試料の流量を調整するという簡易な構成で、酵素センサ10を、広範な検出濃度範囲を有するセンサとして使用できるとともに、検出対象物質の濃度が未知であっても、供給層L1に供給する気体試料の流量の可変範囲のうちの適切な流量(適切な検出濃度範囲となる流量)で当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定することができる。
According to the concentration measurement system 1000 in the first embodiment described above, the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1) is adjusted to a predetermined magnitude, and the enzyme sensor The response data regarding 10 response outputs was acquired, and the value based on the acquired response data exceeded a predetermined threshold value corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1). If it is determined that the value based on the acquired response data exceeds the predetermined threshold, the response data is determined as detection result data, and the value based on the acquired response data is The pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1) is larger than the previous time. The above series of processes Te by repeatedly performing the (adjusted - - obtaining judgment) until determining the detection result data relating to the detection result by the enzyme sensor 10 is adapted to measure the concentration of the target substance.
Here, since the membrane permeability of the detection target substance depends on the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1), the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 is adjusted. Thus, the detection concentration range of the enzyme sensor 10 can be changed. Therefore, the enzyme sensor 10 can be used as a sensor having a wide detection concentration range with a simple configuration of adjusting the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1, and the concentration of the detection target substance is unknown. , Detecting the substance to be detected at an appropriate flow rate (flow rate within an appropriate detection concentration range) in the variable range of the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1, and measuring the concentration of the detection target substance Can do.

また、以上説明した第1の実施の形態における濃度測定システム1000によれば、酵素センサ10は、透過膜400の少なくとも一面(上面及び/又は下面)に配置され、透過膜400の変形を防止する変形防止部材500を備えている。
したがって、変形防止部材500によって、透過膜400の変形を防止して、電極240(電極基板部200)と透過膜400との間の距離を一定に保つことができるため、検出対象物質の検出を安定して行うことができる。
Further, according to the concentration measurement system 1000 in the first embodiment described above, the enzyme sensor 10 is disposed on at least one surface (upper surface and / or lower surface) of the permeable membrane 400 to prevent deformation of the permeable membrane 400. A deformation preventing member 500 is provided.
Therefore, the deformation preventing member 500 can prevent the deformation of the permeable membrane 400 and can keep the distance between the electrode 240 (electrode substrate unit 200) and the permeable membrane 400 constant. It can be performed stably.

以上説明した第1の実施の形態における濃度測定方法によれば、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)が所定の大きさとなるよう調整する調整ステップと、酵素センサ10の応答出力に関する応答データを取得する取得ステップと、取得された応答データに基づく値が、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断ステップと、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、酵素センサ10による検出結果に関する検出結果データとして決定する決定ステップと、決定された検出結果データと、調整手段により調整された透過膜400にかかる圧力(すなわち、調整された供給層L1に供給する気体試料の流量)と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する算出ステップと、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断された場合に、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)を前回よりも大きくして、調整ステップと、取得ステップと、判断ステップと、を行う繰り返しステップと、を有している。
したがって、透過膜400にかかる圧力を調整して、所定の閾値に基づいて当該調整された圧力が適切な検出濃度範囲となる圧力であるか否かを判断するという簡易な構成で、検出対象物質の濃度が未知であっても当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定することができる。
According to the concentration measurement method in the first embodiment described above, an adjustment step for adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1) to a predetermined magnitude; An acquisition step of acquiring response data relating to the response output of the enzyme sensor 10 and a value based on the acquired response data corresponding to a pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, a flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1). A determination step for determining whether or not a threshold value of the enzyme sensor 10 has been exceeded, and when it is determined in the determination step that the value based on the response data has exceeded a predetermined threshold value, the response data Determining step, determining detection result data, and pressure applied to the permeable membrane 400 adjusted by the adjusting means That is, the value based on the response data in the calculation step for calculating the concentration of the detection target substance based on the flow rate of the gas sample supplied to the adjusted supply layer L1 and the determination step does not exceed a predetermined threshold value When it is determined that the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1) is larger than the previous time, the adjustment step, the acquisition step, and the determination step are repeated. And steps.
Therefore, the detection target substance is adjusted with a simple configuration in which the pressure applied to the permeable membrane 400 is adjusted, and it is determined whether the adjusted pressure is a pressure within an appropriate detection concentration range based on a predetermined threshold. Even if the concentration is unknown, the detection target substance can be detected and the concentration of the detection target substance can be measured.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態における濃度測定システム1000A及び濃度測定方法について説明する。
なお、第2の実施の形態の濃度測定システム1000Aは、酵素センサ10Aの構成が、第1の実施の形態の濃度測定システム1000が備える酵素センサ10と異なる。したがって、異なる箇所のみについて説明し、その他の共通する部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, the concentration measurement system 1000A and the concentration measurement method in the second embodiment will be described.
The concentration measurement system 1000A of the second embodiment differs from the enzyme sensor 10 provided in the concentration measurement system 1000 of the first embodiment in the configuration of the enzyme sensor 10A. Therefore, only different parts will be described, and other common parts will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

<濃度測定システム>
図11は、濃度測定システム1000Aの構成を示す図であり、図12は、濃度測定システム1000Aの機能的構成を示す図である。また、図13は、酵素センサ10Aの平面斜視図であり、図14は、図13におけるXIV−XIV線における断面を模式的に示す図であり、図15は、図13におけるXV−XV線における断面を模式的に示す図である。図16(a)は、透過膜400が取り付けられた状態の上側支持体820の底面図であり、図16(b)は、電極基板部200Aが取り付けられた状態の下側支持体810の平面図である。
<Concentration measurement system>
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the concentration measurement system 1000A, and FIG. 12 is a diagram showing a functional configuration of the concentration measurement system 1000A. 13 is a plan perspective view of the enzyme sensor 10A, FIG. 14 is a diagram schematically showing a cross section taken along line XIV-XIV in FIG. 13, and FIG. 15 is taken along line XV-XV in FIG. It is a figure which shows a cross section typically. 16A is a bottom view of the upper support 820 in a state where the permeable membrane 400 is attached, and FIG. 16B is a plan view of the lower support 810 in a state where the electrode substrate portion 200A is attached. FIG.

濃度測定システム1000Aは、例えば、酵素センサ10Aを用いて、検出対象物質を検出して、検出対象物質の濃度を測定するシステムである。
具体的には、濃度測定システム1000Aは、例えば、図11及び図12に示すように、酵素センサ10Aと、計測回路21と、データ処理装置22と、データ表示装置23と、標準ガス生成装置31と、吸気ポンプ32と、バルブ駆動装置40と、流量計51と、制御装置60と、などを備えて構成される。
The concentration measurement system 1000A is a system that detects the detection target substance using the enzyme sensor 10A and measures the concentration of the detection target substance, for example.
Specifically, the concentration measurement system 1000A includes, for example, an enzyme sensor 10A, a measurement circuit 21, a data processing device 22, a data display device 23, and a standard gas generation device 31, as shown in FIGS. And an intake pump 32, a valve drive device 40, a flow meter 51, a control device 60, and the like.

<酵素センサ>
酵素センサ10Aは、電極240Aを有する電極基板部200Aを着脱自在に備えており、酵素の特性を利用して気体試料中の検出対象物質を電気化学的計測法によって検出するセンサである。酵素センサ10Aは、検出対象物質を含有するガス(気体試料や標準ガス)が供給される供給層L1と、所定の電解液が導入される検出層L2と、を有しており、電極240Aは検出層L2に配置されており、酵素は検出層L2に含有される。
酵素センサ10Aにおいて、酵素は、遊離酵素の状態で検出層L2に含有されている。すなわち、例えば、検出層L2に導入する電解液として酵素が含有された電解液を使用することによって、酵素を検出層L2に含有させることとする。
<Enzyme sensor>
The enzyme sensor 10A is a sensor that is detachably provided with an electrode substrate portion 200A having an electrode 240A, and detects a detection target substance in a gas sample by an electrochemical measurement method using the characteristics of the enzyme. The enzyme sensor 10A includes a supply layer L1 to which a gas (a gas sample or a standard gas) containing a detection target substance is supplied, and a detection layer L2 to which a predetermined electrolytic solution is introduced. It is arrange | positioned at the detection layer L2, and the enzyme is contained in the detection layer L2.
In the enzyme sensor 10A, the enzyme is contained in the detection layer L2 in the state of a free enzyme. That is, for example, by using an electrolyte containing an enzyme as the electrolyte introduced into the detection layer L2, the enzyme is contained in the detection layer L2.

具体的には、酵素センサ10Aは、例えば、図13〜図16に示すように、下側支持体810や上側支持体820などから成る支持体800と、検出対象物質を含有する気体試料や標準ガスが供給される供給層L1と、供給層L1と隣接するように配置され、検出対象物質と選択的に反応する酵素を含有する検出層L2と、供給層L1と検出層L2とを隔てるように配置され、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜400と、透過膜400を上側支持体820に固定するための第1Oリング610と、検出層L2の大きさ(径)を規定するための第2Oリング620と、検出層L2に透過膜400と対向して配置された電極240Aを有する電極基板部200Aと、透過膜400と電極基板部200A(電極240A)との間に配置され、透過膜400が変形しないように透過膜400を支持するスペーサ700と、などを備えて構成される。   Specifically, for example, as shown in FIGS. 13 to 16, the enzyme sensor 10 </ b> A includes a support body 800 including a lower support body 810 and an upper support body 820, and a gas sample or standard containing a detection target substance. The supply layer L1 to which the gas is supplied, the detection layer L2 that is disposed adjacent to the supply layer L1, and contains an enzyme that selectively reacts with the detection target substance, and the supply layer L1 and the detection layer L2 are separated from each other. And a first O-ring 610 for fixing the permeable membrane 400 to the upper support 820 and a size (diameter) for defining the size (diameter) of the detection layer L2. An electrode substrate portion 200A having a 2O ring 620, an electrode 240A disposed on the detection layer L2 facing the permeable membrane 400, and disposed between the permeable membrane 400 and the electrode substrate portion 200A (electrode 240A). Configured to include a spacer 700 that the permeable membrane 400 supports the permeable membrane 400 so as not to deform, and the like.

支持体800は、例えば、略円柱体を、平面視略D字形状となるように側面の一部を上下方向に沿って切り欠いて、上下方向略中央よりも下側の位置で上下方向に直交する方向(水平方向)に分割して形成された下側支持体810及び上側支持体820と、上側支持体820を下側支持体810に固定するための複数のネジ830と、などを備えて構成される。
支持体800を構成する材料としては、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料(例えば、疎水性の絶縁性材料、表面を疎水処理した絶縁性材料など)が好ましく、具体的には、例えば、セラミックス、ガラス、プラスチック、テフロン、ピーク材などを用いることができる。
For example, the support body 800 is formed by cutting out a part of a side surface of the substantially cylindrical body along the vertical direction so as to have a substantially D shape in plan view, and in the vertical direction at a position below the vertical center. A lower support body 810 and an upper support body 820 formed by dividing in an orthogonal direction (horizontal direction), a plurality of screws 830 for fixing the upper support body 820 to the lower support body 810, and the like. Configured.
The material constituting the support 800 is preferably a material having high corrosion resistance to an electrolytic solution or a sample (for example, a hydrophobic insulating material, an insulating material having a hydrophobic surface), specifically, For example, ceramics, glass, plastic, Teflon, peak material, etc. can be used.

下側支持体810には、例えば、電極基板部200Aを着脱自在に取り付けるための取付部811などが設けられている。
ここで、特に、下側支持体810の表面や取付部811などは、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料(例えば、疎水性の絶縁性材料、表面を疎水処理した絶縁性材料など)で形成されるのが好ましい。
The lower support 810 is provided with, for example, an attachment portion 811 for detachably attaching the electrode substrate portion 200A.
Here, in particular, the surface of the lower support 810, the mounting portion 811, and the like are made of a material having high corrosion resistance to an electrolyte solution or a sample (for example, a hydrophobic insulating material, an insulating material whose surface is subjected to hydrophobic treatment, etc.) ).

取付部811は、例えば、下側支持体810の水平方向略中央の位置から前側に向かって形成された、上面が開口した凹陥部である。
取付部811の深さは、例えば、電極基板部200Aの厚みと略同一となるよう設定されている。
The attachment portion 811 is, for example, a concave portion that is formed from the substantially horizontal center position of the lower support 810 toward the front side and has an open upper surface.
The depth of the attachment portion 811 is set to be substantially the same as the thickness of the electrode substrate portion 200A, for example.

上側支持体820は、例えば、上方向に膨出したドーム型となるように形成されており、上側支持体820の水平方向略中央の位置には、下面が開口した凹部821が設けられている。   The upper support 820 is formed to be, for example, a dome shape that bulges upward, and a concave portion 821 having an open lower surface is provided at a substantially central position in the horizontal direction of the upper support 820. .

凹部821は、例えば、隔壁821aによって隔てられた、底面(開口面に対向する面)の位置が上側支持体820の上下方向略中央よりも上側にある、平面視略円形状の第1凹部821bと、底面(開口面に対向する面)の位置が上側支持体820の上下方向略中央よりも下側にある、平面視略リング形状の第2凹部821cと、から成る。
第1凹部821bは、例えば、上側支持体820に透過膜400が取り付けられると、上下方向に分離されるようになっており、分離された状態における、第1凹部821bの上側の領域が気相室(供給層L1)となり、第1凹部821bの下側の領域及び第2凹部821cが液相室(検出層L2)となる。したがって、電極240A(電極基板部200A)と透過膜400との間の距離は、隔壁821aの高さ(上下方向の長さ)によって規定されることとなる。
The concave portion 821 is, for example, a first concave portion 821b having a substantially circular shape in plan view, in which the position of the bottom surface (the surface facing the opening surface) separated by the partition wall 821a is above the substantially vertical center of the upper support 820. And a second concave portion 821c having a substantially ring shape in plan view, the position of the bottom surface (the surface facing the opening surface) being below the substantially vertical center of the upper support 820.
For example, when the permeable membrane 400 is attached to the upper support 820, the first recess 821b is separated in the vertical direction, and the region above the first recess 821b in the separated state is a gas phase. It becomes a chamber (supply layer L1), and the lower region of the first recess 821b and the second recess 821c become the liquid phase chamber (detection layer L2). Therefore, the distance between the electrode 240A (electrode substrate part 200A) and the permeable membrane 400 is defined by the height (length in the vertical direction) of the partition wall 821a.

具体的には、上側支持体820には、例えば、凹部821と、凹部821の周囲に配置され、下面が開口した平面視略リング形状のOリング収容部822と、酵素センサ10Aの外部から気相室(供給層L1)に向けてガス(気体試料や標準ガス)を導入するためのガス導入口831と、気相室とガス導入口831とを連通するガス導入路832と、気相室から酵素センサ10Aの外部に向けてガスを排出するためのガス排出口833と、気相室とガス排出口833とを連通するガス排出路834と、酵素センサ10Aの外部から液相室(検出層L2)に向けて電解液を導入するための電解液導入口841と、液相室と電解液導入口841とを連通する電解液導入路842と、液相室から酵素センサ10Aの外部に向けて電解液を排出するための電解液排出口843と、液相室と電解液排出口843とを連通する電解液排出路844と、などが設けられている。
ここで、特に、上側支持体820の表面や、凹部821、ガス導入口831、ガス導入路832、ガス排出口833、ガス排出路834、電解液導入口841、電解液導入路842、電解液排出口843、電解液排出路844などは、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料(例えば、疎水性の絶縁性材料、表面を疎水処理した絶縁性材料など)で形成されるのが好ましい。
Specifically, the upper support 820 includes, for example, a recess 821, an O-ring housing portion 822 that is disposed around the recess 821 and has a substantially ring shape in plan view with an open bottom surface, and air from the outside of the enzyme sensor 10A. A gas introduction port 831 for introducing a gas (a gas sample or a standard gas) toward the phase chamber (supply layer L1), a gas introduction path 832 communicating the gas phase chamber and the gas introduction port 831, and a gas phase chamber A gas discharge port 833 for discharging gas from the enzyme sensor 10A to the outside of the enzyme sensor 10A, a gas discharge path 834 communicating the gas phase chamber and the gas discharge port 833, and a liquid phase chamber (detection from the outside of the enzyme sensor 10A) An electrolyte solution introduction port 841 for introducing an electrolyte solution toward the layer L2), an electrolyte solution introduction path 842 that communicates the liquid phase chamber and the electrolyte solution introduction port 841, and from the liquid phase chamber to the outside of the enzyme sensor 10A. To discharge the electrolyte With the electrolyte outlet 843, and the electrolyte discharge channel 844 which communicates the liquid phase chamber and the electrolyte outlet 843, and the like are provided.
Here, in particular, the surface of the upper support 820, the recess 821, the gas inlet 831, the gas inlet 832, the gas outlet 833, the gas outlet 834, the electrolyte inlet 841, the electrolyte inlet 842, the electrolyte The discharge port 843, the electrolyte solution discharge path 844, and the like are formed of a material having high corrosion resistance to the electrolyte solution or the sample (for example, a hydrophobic insulating material, an insulating material whose surface is subjected to hydrophobic treatment, etc.). preferable.

ガス導入路832は、例えば、第1凹部821bから左方向に上側に向かって形成されている。なお、透過膜400に対するガス導入路832の角度は、0度以上90度以下であれば任意であるが、透過膜400にかかる圧力を高くして、検出対象物質を透過しやすくするという観点から、45度以上が好ましい。
また、ガス排出路834は、例えば、第1凹部821bから右方向に上側に向かって形成されている。
また、電解液導入路842は、例えば、第1凹部821bの後方における第2凹部821cの上面から上側支持体820の上下方向略中央の位置までの領域に上下方向に沿って形成された第1電解液導入路842aと、第1電解液導入路842aから後方向に上側に向かって形成された第2電解液導入路842bと、から成る。
また、電解液排出路844は、例えば、第1凹部821bの前方における第2凹部821cの上面から上側支持体820の上下方向略中央の位置までの領域に上下方向に沿って形成された第1電解液排出路844aと、第1電解液排出路844aから前方向に上側に向けって形成された第2電解液排出路844bと、から成る。
The gas introduction path 832 is formed, for example, upward from the first recess 821b in the left direction. The angle of the gas introduction path 832 with respect to the permeable membrane 400 is arbitrary as long as it is 0 degree or more and 90 degrees or less, but from the viewpoint of increasing the pressure applied to the permeable film 400 to facilitate the permeation of the detection target substance. 45 degrees or more is preferable.
The gas discharge path 834 is formed, for example, upward from the first recess 821b in the right direction.
In addition, the electrolyte solution introduction path 842 is, for example, a first line formed in the vertical direction in a region from the upper surface of the second concave portion 821c behind the first concave portion 821b to a position approximately in the center in the vertical direction of the upper support 820. An electrolyte solution introduction path 842a and a second electrolyte solution introduction path 842b formed rearward and upward from the first electrolyte solution introduction path 842a.
Further, the electrolyte discharge path 844 is, for example, a first formed along the vertical direction in a region from the upper surface of the second concave portion 821c in front of the first concave portion 821b to a position approximately at the center in the vertical direction of the upper support 820. An electrolyte solution discharge path 844a, and a second electrolyte solution discharge path 844b formed from the first electrolyte solution discharge path 844a to the upper side in the forward direction.

電極基板部200Aは、例えば、図16に示すように、基板210と、基板210の上面に配置された電極240A(作用電極241A、対電極242A及び参照電極243A)と、電極240Aに対応して設けられたパッド250と、電極240Aとパッド250とを接続する配線260と、などを備えて構成される。
電極基板部200Aは、例えば、酵素センサ10Aの前方から取付部811に挿入することによって、取付部811に取り付けられるようになっている。
なお、電極基板部200Aは、開口部(分析部220)を有する疎水性絶縁膜230を備えていても良い。
For example, as shown in FIG. 16, the electrode substrate portion 200A corresponds to the substrate 210, the electrode 240A (the working electrode 241A, the counter electrode 242A, and the reference electrode 243A) disposed on the upper surface of the substrate 210, and the electrode 240A. A pad 250, a wiring 260 for connecting the electrode 240A and the pad 250, and the like are provided.
The electrode substrate portion 200A is attached to the attachment portion 811 by inserting it into the attachment portion 811 from the front of the enzyme sensor 10A, for example.
The electrode substrate portion 200A may include a hydrophobic insulating film 230 having an opening (analysis portion 220).

透過膜400は、例えば、透過膜400で上側支持体820の下面側から第1凹部821bを覆い、そして、第1Oリング610を透過膜400の下面側に配して上方向に移動させ隔壁821aの周囲に取り付けることによって、上側支持体820に取り付けられるようになっている。   For example, the permeable membrane 400 covers the first concave portion 821b from the lower surface side of the upper support 820 with the permeable membrane 400, and the first O-ring 610 is disposed on the lower surface side of the permeable membrane 400 and moved upward to move the partition wall 821a. Is attached to the upper support 820.

第1Oリング610は、例えば、上側支持体820に透過膜400を取り付けるためのものである。
また、第2Oリング620は、例えば、液相室(検出層L2)の水平方向の大きさ(径)を規定するためのものであるとともに、検出層L2を密閉して、検出層L2に導入された電解液が漏れるのを防ぐためのものであり、Oリング収容部822に収容されるようになっている。したがって、第2Oリング620としては、例えば、Oリング収容部822の高さ(上下方向の長さ)と同等又はそれ以上の厚みを有するものが好ましい。
第1Oリング610及び第2Oリング620を構成する材料としては、電解液や試料などに対する耐腐食性が高い材料が好ましい。
The first O-ring 610 is for attaching the permeable membrane 400 to the upper support 820, for example.
The second O-ring 620 is for defining the horizontal size (diameter) of the liquid phase chamber (detection layer L2), for example, and the detection layer L2 is sealed and introduced into the detection layer L2. This is to prevent leakage of the electrolyte solution, and is accommodated in the O-ring accommodating portion 822. Accordingly, the second O-ring 620 is preferably, for example, one having a thickness equal to or greater than the height (length in the vertical direction) of the O-ring housing portion 822.
As a material constituting the first O-ring 610 and the second O-ring 620, a material having high corrosion resistance against an electrolytic solution or a sample is preferable.

スペーサ700は、例えば、電極240Aを略覆うように、電極基板部200Aの上面に配置されている。
スペーサ700は、酵素センサ10Aの使用中に透過膜400が変形しないように、透過膜400を支持するためのものである。したがって、スペーサ700としては、例えば、電極240A(電極基板部200A)と透過膜400との間の距離と同等の厚みを有するものが好ましい。これによって、電極240Aと透過膜400との間の距離を一定に保つことができることになる。
スペーサ700を構成する材料は、スペーサ700によって透過膜400を変形しないように支持することができ、かつ、基質(検出対象物質)透過性の良好なものであれば任意であり、具体的には、例えば、電極240Aに対して略垂直方向の貫通する貫通孔を複数有する陽極酸化膜等の多孔体、親水性テフロン膜等の親水性膜、ナイロンメッシュ等のメッシュ体などが挙げられる。
The spacer 700 is disposed on the upper surface of the electrode substrate portion 200A so as to substantially cover the electrode 240A, for example.
The spacer 700 is for supporting the permeable membrane 400 so that the permeable membrane 400 is not deformed during use of the enzyme sensor 10A. Therefore, as the spacer 700, for example, a spacer having a thickness equivalent to the distance between the electrode 240A (electrode substrate portion 200A) and the permeable membrane 400 is preferable. As a result, the distance between the electrode 240A and the permeable membrane 400 can be kept constant.
The material constituting the spacer 700 is arbitrary as long as it can support the permeable membrane 400 so as not to be deformed by the spacer 700 and has good substrate (detection target substance) permeability. Examples thereof include a porous body such as an anodic oxide film having a plurality of through-holes penetrating substantially perpendicular to the electrode 240A, a hydrophilic film such as a hydrophilic Teflon film, and a mesh body such as a nylon mesh.

ここで、第1の実施の形態においては、吸気ポンプ32により吸気されたガス(気体試料や標準ガス)を、酵素センサ10の透過膜400に吹き付けるようにして、供給口121(供給層L1)に供給するようになっていたが、第2の実施の形態では、例えば、図11に示すように、吸気ポンプ32の排気側と酵素センサ10A(酵素センサ10Aのガス導入口831)とを、供給側流量調整バルブ42及び流量計51を介してチューブで接続し、吸気ポンプ32により吸気されたガスを、ガス導入口831から導入することによって、気相室(供給層L1)に供給するようになっている。   Here, in the first embodiment, the gas (gas sample or standard gas) sucked by the suction pump 32 is blown onto the permeable membrane 400 of the enzyme sensor 10 to supply the supply port 121 (supply layer L1). In the second embodiment, for example, as shown in FIG. 11, the exhaust side of the intake pump 32 and the enzyme sensor 10A (the gas inlet 831 of the enzyme sensor 10A) are A gas is supplied to the gas phase chamber (supply layer L1) by connecting with a tube via the supply-side flow rate adjustment valve 42 and the flow meter 51 and introducing the gas sucked by the intake pump 32 from the gas introduction port 831. It has become.

<濃度測定方法>
濃度測定システム1000Aによる、酵素センサ10Aを用いた検出対象物質の濃度測定方法の一例は、第1の実施の形態の、濃度測定システム1000による、酵素センサ10を用いた検出対象物質の濃度測定方法(図7)と、略同一であるため詳細な説明は省略する。
<Concentration measurement method>
An example of the concentration measurement method for the detection target substance using the enzyme sensor 10A by the concentration measurement system 1000A is the concentration measurement method for the detection target substance using the enzyme sensor 10 according to the concentration measurement system 1000 of the first embodiment. Since it is substantially the same as (FIG. 7), detailed description is abbreviate | omitted.

以下、具体的な実施例によって本発明を説明するが、発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited thereto.

酵素センサ10Aを作成して、濃度測定システム1000Aの評価を行った。   The enzyme sensor 10A was created and the concentration measurement system 1000A was evaluated.

<1>酵素センサ10Aの作成
本実施例では、ホルムアルデヒドガスを検出するための酵素センサ10Aを作成した。酵素としては、補酵素(NAD)依存型酵素であるホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ(ホルムアルデヒド脱水素酵素)を用いた。
<1> Preparation of enzyme sensor 10A In this example, an enzyme sensor 10A for detecting formaldehyde gas was prepared. As the enzyme, formaldehyde dehydrogenase (formaldehyde dehydrogenase), which is a coenzyme (NAD + ) -dependent enzyme, was used.

<1−1>電極基板部200の作成
まず、作用電極241A、対電極242A及び参照電極243Aの三極構造のパターンを有する電極基板部200Aを作成した。
具体的には、基板210として略矩形状に形成されたガラス基板を用意し、スクリーン印刷により、基板210にカーボンを塗布し、ホットプレートを用いて、120℃で15分間ポストベークした。
その後、一晩、暗室にて乾燥させ、参照電極243Aのパターン上に銀/塩化銀インクを塗布して120℃で焼結し、銀/塩化銀電極である参照電極243Aを作成した。
なお、電極基板部200Aには、第1の実施の形態の実施例1のように、スクリーン印刷により、基板210における分析部220に対応する領域及びパッド250以外の部分に紫外線硬化型絶縁皮膜を塗布し、紫外線露光装置を用いて、紫外線硬化型絶縁皮膜を硬化することによって、疎水性絶縁膜230を作成しても良い。
<1-1> Creation of Electrode Substrate Part 200 First, an electrode substrate part 200A having a tripolar pattern of the working electrode 241A, the counter electrode 242A, and the reference electrode 243A was created.
Specifically, a glass substrate formed in a substantially rectangular shape was prepared as the substrate 210, carbon was applied to the substrate 210 by screen printing, and post-baked at 120 ° C. for 15 minutes using a hot plate.
Thereafter, the film was dried overnight in a dark room, and a silver / silver chloride ink was applied onto the pattern of the reference electrode 243A and sintered at 120 ° C. to prepare a reference electrode 243A that is a silver / silver chloride electrode.
The electrode substrate portion 200A is coated with an ultraviolet curable insulating film on the substrate 210 other than the region corresponding to the analysis portion 220 and the pad 250 by screen printing, as in the first embodiment of the first embodiment. The hydrophobic insulating film 230 may be formed by applying and curing the ultraviolet curable insulating film using an ultraviolet exposure device.

<1−2>酵素センサ10Aの作成
まず、支持体800(下側支持体810及び上側支持体820)を、旋盤やフライス盤などを用いて、絶縁体であるピーク材を加工することによって作成した。
取付部811の深さは、電極基板部200Aの厚み(0.8mm)と略同一となるよう設定した。また、透過膜400と電極240Aとの間の距離が50μmとなるよう隔壁821aの高さを調整した。
<1-2> Creation of Enzyme Sensor 10A First, the support 800 (the lower support 810 and the upper support 820) was created by processing a peak material that is an insulator using a lathe or a milling machine. .
The depth of the mounting portion 811 was set to be substantially the same as the thickness (0.8 mm) of the electrode substrate portion 200A. Further, the height of the partition wall 821a was adjusted so that the distance between the permeable membrane 400 and the electrode 240A was 50 μm.

次いで、透過膜400として、PTFEからなる疎水性多孔質テフロン膜を用意し、この透過膜400を、第1Oリング610を用いて上側支持体820に固定した。また、第2Oリング620をOリング収容部822に収容した。   Next, a hydrophobic porous Teflon membrane made of PTFE was prepared as the permeable membrane 400, and the permeable membrane 400 was fixed to the upper support 820 using the first O-ring 610. Further, the second O-ring 620 was accommodated in the O-ring accommodating portion 822.

次いで、スペーサ700として、透過膜400と電極240Aとの間の距離(50μm)と略同一の厚みの親水性テフロン膜(厚み:50μm、ミリポア製)を用意し、液相室(検出層L2)内に配置した。   Next, a hydrophilic Teflon membrane (thickness: 50 μm, manufactured by Millipore) having a thickness substantially the same as the distance (50 μm) between the permeable membrane 400 and the electrode 240A is prepared as the spacer 700, and a liquid phase chamber (detection layer L2) Placed in.

次いで、下側支持体810上に上側支持体820を配置して、ネジ830を用いて上側支持体820を下側支持体820に固定し、上記作成した電極基板部200Aを取付部811に取り付けた。   Next, the upper support 820 is disposed on the lower support 810, the upper support 820 is fixed to the lower support 820 using screws 830, and the electrode substrate part 200A created as described above is attached to the attachment part 811. It was.

次いで、検出層L2に電解液を導入した。
具体的には、まず、酵素センサ10Aの電解液導入口841を、電解液タンクと、送液ポンプを介してチューブで接続するとともに、電解液排出口843を、当該電解液タンク及び/又は廃液タンクとチューブで接続した。
次いで、20mgのホルムアルデヒド脱水素酵素を、1mMのNAD及び1mMのキノンを含むリン酸緩衝液(pH7.41)に溶解することによって、酵素溶液を作成し、その酵素溶液を当該電解液タンクに入れた。
次いで、当該送液ポンプを用いて、当該電解液タンク中の電解液を電解液導入口841から酵素センサ10A内へと導入し、電解液排出口843とタンク(当該電解液タンク及び/又は廃液タンク)とを接続するチューブが電解液で満たされるまで導入し続けることによって、検出層L2を酵素溶液で満たした。
Next, an electrolytic solution was introduced into the detection layer L2.
Specifically, first, the electrolyte solution inlet 841 of the enzyme sensor 10A is connected to the electrolyte solution tank by a tube via a liquid feed pump, and the electrolyte solution discharge port 843 is connected to the electrolyte solution tank and / or the waste solution. Connected with tank and tube.
Next, an enzyme solution is prepared by dissolving 20 mg of formaldehyde dehydrogenase in a phosphate buffer (pH 7.41) containing 1 mM NAD + and 1 mM quinone, and the enzyme solution is placed in the electrolyte tank. I put it in.
Next, using the liquid feed pump, the electrolytic solution in the electrolytic solution tank is introduced from the electrolytic solution introduction port 841 into the enzyme sensor 10A, and the electrolytic solution discharge port 843 and the tank (the electrolytic solution tank and / or the waste solution) are introduced. The detection layer L2 was filled with the enzyme solution by continuing to introduce until the tube connecting the tank) was filled with the electrolyte.

<2>濃度測定システム1000Aの評価
本実施例では、室温(25℃)で、参照電極243Aに対して作用電極241Aに+350mVの電圧を印加し、アンペロメトリー法による電流計測によって、酵素センサ10Aからの応答電流(酵素センサ10Aの応答出力)を計測した。
<2> Evaluation of Concentration Measurement System 1000A In this example, the enzyme sensor 10A is measured by applying a voltage of +350 mV to the working electrode 241A with respect to the reference electrode 243A at room temperature (25 ° C.) and measuring the current by amperometry. Response current (response output of the enzyme sensor 10A) was measured.

<2−1>応答電流の流量依存性
上記作成した酵素センサ10Aからの応答電流の流量依存性を評価するための実験を行った。
具体的には、ホルムアルデヒド濃度が10ppbの標準ガスを生成して、流量を変化させながら順次供給し、応答電流を計測した。その結果を図17に示す。
<2-1> Flow Dependency of Response Current An experiment was performed to evaluate the flow dependency of the response current from the enzyme sensor 10A created above.
Specifically, a standard gas having a formaldehyde concentration of 10 ppb was generated and sequentially supplied while changing the flow rate, and the response current was measured. The result is shown in FIG.

図17においては、横軸に流量(sccm)、縦軸に平衡状態での応答電流(nA)を示す。
図17によれば、供給層L1に供給するガスの流量が大きくなると、酵素センサ10Aからの応答電流が増加することが分かった。
In FIG. 17, the horizontal axis represents the flow rate (sccm), and the vertical axis represents the response current (nA) in the equilibrium state.
According to FIG. 17, it was found that the response current from the enzyme sensor 10A increases as the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1 increases.

図17の結果から、供給層L1に供給するガスの流量を大きくすることで、酵素センサ10Aの感度が上がることが分かった。   From the result of FIG. 17, it was found that the sensitivity of the enzyme sensor 10A is increased by increasing the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1.

<2−2>検量線の作成
上記作成した酵素センサ10Aを用いて、検量線を作成するための実験を行った。
具体的には、ホルムアルデヒド濃度が異なる標準ガスを順次生成して、一定流量で供給し、応答電流を計測した。この一連の処理を、複数の流量(100sccm、300sccm、500sccm)のそれぞれに対して行った。その結果を、図18に示す。
<2-2> Creation of Calibration Curve An experiment for creating a calibration curve was performed using the enzyme sensor 10A created above.
Specifically, standard gases having different formaldehyde concentrations were sequentially generated and supplied at a constant flow rate, and the response current was measured. This series of processing was performed for each of a plurality of flow rates (100 sccm, 300 sccm, 500 sccm). The result is shown in FIG.

図18においては、横軸にホルムアルデヒド濃度(ppb)、縦軸に平衡状態での応答電流(nA)を示し、菱形(◆)プロットで流量が100sccmの場合の結果、四角(■)プロットで流量が300sccmの場合の結果、三角(▲)プロットで流量が500sccmの場合の結果を示す。
図18によれば、流量が100sccmの場合、検出濃度範囲は、10ppb〜10000ppbであることが分かった。
また、流量が300sccmの場合、検出濃度範囲は、1ppb〜100ppbであることが分かった。
また、流量が500sccmの場合、検出濃度範囲は、0.1ppb〜10ppbであることが分かった。
In FIG. 18, the horizontal axis represents formaldehyde concentration (ppb), the vertical axis represents the response current (nA) in an equilibrium state, the flow rate is 100 sccm in the rhombus (♦) plot, and the flow rate in the square (■) plot. As a result when the flow rate is 300 sccm, the result when the flow rate is 500 sccm is shown by a triangle (▲) plot.
According to FIG. 18, when the flow rate was 100 sccm, it was found that the detected concentration range was 10 ppb to 10000 ppb.
Moreover, when the flow rate was 300 sccm, it was found that the detection concentration range was 1 ppb to 100 ppb.
Moreover, when the flow rate was 500 sccm, it was found that the detection concentration range was 0.1 ppb to 10 ppb.

図18の結果から、供給層L1に供給するガスの流量が一定の場合、検出濃度範囲は狭いが、検出層L1に供給するガスの流量を変えることで、酵素センサ10Aの検出濃度範囲が変化することが分かった。したがって、供給層L1に供給するガスの流量を変えることによって、酵素センサ10Aを、広範な検出濃度範囲を有するセンサとして使用できるとともに、供給層L1に供給するガスの流量の可変範囲のうちの適切な流量(適切な検出濃度範囲となる流量)で検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定できることが分かった。   From the result of FIG. 18, when the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1 is constant, the detection concentration range is narrow, but by changing the flow rate of the gas supplied to the detection layer L1, the detection concentration range of the enzyme sensor 10A changes. I found out that Therefore, by changing the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1, the enzyme sensor 10A can be used as a sensor having a wide detection concentration range, and an appropriate one of the variable ranges of the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1. It was found that the concentration of the detection target substance can be measured by detecting the detection target substance at a high flow rate (flow rate that provides an appropriate detection concentration range).

供給層L1に供給されたホルムアルデヒドガス中のホルムアルデヒドは、透過膜400を透過して供給層L1から検出層L2に移行して電解液に溶け込み、酵素と反応する。そして、最終的に、電子伝達体が作用電極241A上で酸化される。検出対象物質の膜透過率は、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)に依存するため、酵素センサ10Aの感度は、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1に供給する気体試料の流量)によって変化すると考えられる。   Formaldehyde in the formaldehyde gas supplied to the supply layer L1 passes through the permeable membrane 400, moves from the supply layer L1 to the detection layer L2, dissolves in the electrolytic solution, and reacts with the enzyme. Finally, the electron carrier is oxidized on the working electrode 241A. Since the membrane permeability of the detection target substance depends on the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1), the sensitivity of the enzyme sensor 10A depends on the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, It is considered that it varies depending on the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1.

以上説明した第2の実施の形態における濃度測定システム1000Aによれば、酵素センサ10Aは、透過膜400と電極240Aとの間に配置され、透過膜400が変形しないように透過膜400を支持するスペーサ700を備えている。
したがって、スペーサ700によって、透過膜400の変形を防止して、電極240A(電極基板部200A)と透過膜400との間の距離を一定に保つことができるため、検出対象物質の検出を安定して行うことができる。
According to the concentration measurement system 1000A in the second embodiment described above, the enzyme sensor 10A is disposed between the permeable membrane 400 and the electrode 240A, and supports the permeable membrane 400 so that the permeable membrane 400 does not deform. A spacer 700 is provided.
Therefore, the spacer 700 can prevent the deformation of the permeable membrane 400 and can keep the distance between the electrode 240A (electrode substrate portion 200A) and the permeable membrane 400 constant, so that the detection of the detection target substance can be stabilized. Can be done.

[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態における濃度測定システム1000B及び濃度測定方法について説明する。
なお、第3の実施の形態の濃度測定システム1000Bは、透過膜400にかかる圧力の調整の仕方が、第2の実施の形態の濃度測定システム1000Aと異なる。したがって、異なる箇所のみについて説明し、その他の共通する部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, the concentration measurement system 1000B and the concentration measurement method in the third embodiment will be described.
Note that the concentration measurement system 1000B of the third embodiment differs from the concentration measurement system 1000A of the second embodiment in the manner of adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400. Therefore, only different parts will be described, and other common parts will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

<濃度測定システム>
図19は、濃度測定システム1000Bの構成を示す図であり、図20は、濃度測定システム1000Bの機能的構成を示す図である。
<Concentration measurement system>
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of the concentration measurement system 1000B, and FIG. 20 is a diagram illustrating a functional configuration of the concentration measurement system 1000B.

濃度測定システム1000Bは、例えば、酵素センサ10Aを用いて、検出対象物質を測定して、検出対象物質の濃度を測定するシステムである。
具体的には、濃度測定システム1000Bは、例えば、図19及び図20に示すように、酵素センサ10Aと、計測回路21と、データ処理装置22と、データ表示装置23と、標準ガス生成装置31と、吸気ポンプ32と、バルブ駆動装置40Bと、圧力計52と、制御装置60Bと、などを備えて構成される。
The concentration measurement system 1000B is a system that measures the concentration of the detection target substance by measuring the detection target substance using the enzyme sensor 10A, for example.
Specifically, the concentration measurement system 1000B includes, for example, an enzyme sensor 10A, a measurement circuit 21, a data processing device 22, a data display device 23, and a standard gas generation device 31, as shown in FIGS. And an intake pump 32, a valve drive device 40B, a pressure gauge 52, a control device 60B, and the like.

<バルブ駆動装置>
バルブ駆動装置40Bは、例えば、制御装置60Bから入力される制御信号に従って、濃度測定システム1000Bが備える各バルブ(切替バルブ41や、供給側流量調整バルブ42、排出側流量調整バルブ43など)を駆動する。
<Valve drive device>
For example, the valve drive device 40B drives each valve (the switching valve 41, the supply side flow rate adjustment valve 42, the discharge side flow rate adjustment valve 43, etc.) included in the concentration measurement system 1000B in accordance with a control signal input from the control device 60B. To do.

排出側流量調整バルブ43は、例えば、ニードルバルブ等の、酵素センサ10Aの供給層L1から排出されるガスの流量を調整するためのバルブであり、例えば、酵素センサ10Aのガス排出口833と、チューブで接続されている。
したがって、第2の実施の形態においては、酵素センサ10Aに供給されたガス(気体試料や標準ガス)は、ガス排出口833から外部に直接排出されるようになっていたが、第3の実施の形態では、ガス排出口833から排出側流量調整バルブ43を介して外部に排出するようになっている。
ここで、供給層L1に供給する気体試料の流量を調整して、供給層L1内の圧力を調整することによって、透過膜にかかる圧力を調整する調整手段は、例えば、バルブ駆動装置40B、供給側流量調整バルブ42及び排出側流量調整バルブ43によって構成される。
The discharge-side flow rate adjustment valve 43 is a valve for adjusting the flow rate of gas discharged from the supply layer L1 of the enzyme sensor 10A, such as a needle valve, for example, and includes, for example, a gas discharge port 833 of the enzyme sensor 10A, Connected with a tube.
Therefore, in the second embodiment, the gas (gas sample or standard gas) supplied to the enzyme sensor 10A is directly discharged to the outside from the gas discharge port 833. In this embodiment, the gas is discharged from the gas discharge port 833 to the outside through the discharge side flow rate adjustment valve 43.
Here, the adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer L1 and adjusting the pressure in the supply layer L1 is, for example, the valve driving device 40B, the supply The side flow rate adjusting valve 42 and the discharge side flow rate adjusting valve 43 are configured.

<圧力計>
圧力計52は、例えば、酵素センサ10Aの供給層L1内の圧力を測定する。
<Pressure gauge>
The pressure gauge 52 measures the pressure in the supply layer L1 of the enzyme sensor 10A, for example.

<制御装置>
制御装置60Bは、例えば、濃度測定システム1000Bを構成する各装置を制御するための装置である。
具体的には、制御装置60Bは、例えば、図20に示すように、CPU61と、RAM62と、記憶部63Bと、などを備えている。
<Control device>
The control device 60B is, for example, a device for controlling each device constituting the concentration measurement system 1000B.
Specifically, for example, as illustrated in FIG. 20, the control device 60B includes a CPU 61, a RAM 62, a storage unit 63B, and the like.

検量線作成プログラム63aBは、例えば、検出対象物質の濃度を測定する際に使用される検量線を作成する機能を、CPU61に実現させる。   The calibration curve creation program 63aB causes the CPU 61 to realize a function for creating a calibration curve used when measuring the concentration of the detection target substance, for example.

具体的には、CPU61は、例えば、バルブ駆動装置40Bに制御信号を入力して、標準ガス生成装置31により生成された標準ガスが酵素センサ10Aに供給されるように、切替バルブ41を切り替えさせる。   Specifically, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40B, and switches the switching valve 41 so that the standard gas generated by the standard gas generating device 31 is supplied to the enzyme sensor 10A. .

次いで、CPU61は、例えば、圧力計52により測定された圧力に基づいてバルブ駆動装置40Bに制御信号を入力し、供給層L2内が一定圧力となるように供給側流量調整バルブ42及び排出側流量調整バルブ43を調整させながら、標準ガス生成装置41や吸気ポンプ32に制御信号を入力して、基質濃度が異なる標準ガスを順次生成させて酵素センサ10Aに順次供給させ、計測回路21やデータ処理装置22に制御信号を入力して、検量線を作成させる。   Next, the CPU 61 inputs a control signal to the valve drive device 40B based on the pressure measured by the pressure gauge 52, for example, and supplies the supply-side flow rate adjustment valve 42 and the discharge-side flow rate so that the supply layer L2 has a constant pressure. While adjusting the adjustment valve 43, a control signal is input to the standard gas generation device 41 and the intake pump 32 to sequentially generate standard gases having different substrate concentrations and supply them sequentially to the enzyme sensor 10A. A control signal is input to the apparatus 22 to create a calibration curve.

そして、CPU61は、この一連の処理を、例えば、複数の圧力(例えば、「圧力Pa」、「圧力Pb」、…)それぞれに対して行う。すなわち、CPU61は、例えば、複数の圧力それぞれに対応する検量線(「圧力Pa」に対応する検量線、「圧力Pb」に対応する検量線、…)を作成する。
この作成された検量線は、例えば、RAM62や記憶部63Bなどに記憶されるようになっている。
The CPU 61 performs this series of processes for each of a plurality of pressures (for example, “pressure Pa”, “pressure Pb”,...), For example. That is, for example, the CPU 61 creates a calibration curve corresponding to each of a plurality of pressures (a calibration curve corresponding to “pressure Pa”, a calibration curve corresponding to “pressure Pb”,...).
The created calibration curve is stored in, for example, the RAM 62 or the storage unit 63B.

閾値決定プログラム63bBは、例えば、検出対象物質の濃度を測定する際に使用される所定の閾値を決定する機能を、CPU61に実現させる。   The threshold value determining program 63bB causes the CPU 61 to realize a function of determining a predetermined threshold value used when measuring the concentration of the detection target substance, for example.

具体的には、CPU61は、例えば、検量線作成プログラム63aBを実行したCPU61により作成された検量線に基づいて検出濃度範囲を判断し、当該判断した検出濃度範囲内の一の濃度に対応する応答電流を、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値(すなわち、供給層L1内の圧力に対応する所定の閾値)として決定する。   Specifically, for example, the CPU 61 determines a detected concentration range based on a calibration curve created by the CPU 61 that has executed the calibration curve creation program 63aB, and a response corresponding to one concentration within the determined detected concentration range. The current is determined as a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, a predetermined threshold corresponding to the pressure in the supply layer L1).

より具体的には、例えば、「圧力Pa」に対応する検量線として、図6に示すような検量線が作成された場合、検出濃度範囲をC1〜C3と判断し、当該判断した検出濃度範囲内の一の濃度C2に対応する「応答電流I2」を、「圧力Pa」に対応する閾値として決定する。
なお、図6において、一の濃度C2は、検出濃度範囲C1〜C3内の濃度であれば任意である。
More specifically, for example, when a calibration curve as shown in FIG. 6 is created as a calibration curve corresponding to “pressure Pa”, the detected concentration range is determined as C1 to C3, and the determined detected concentration range is determined. The “response current I2” corresponding to one concentration C2 is determined as a threshold corresponding to “pressure Pa”.
In FIG. 6, one concentration C2 is arbitrary as long as it is within the detection concentration range C1 to C3.

測定プログラム63cBは、例えば、酵素センサ10Aを用いて検出対象物質の濃度を測定する機能を、CPU61に実現させる。
すなわち、CPU61は、例えば、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データと、調整された透過膜400にかかる圧力(すなわち、調整された供給層L1内の圧力)と、に基づいて、検出対象物質の濃度を測定する。
For example, the measurement program 63cB causes the CPU 61 to realize a function of measuring the concentration of the detection target substance using the enzyme sensor 10A.
That is, the CPU 61 detects, for example, the detection target substance based on the detection result data regarding the detection result by the enzyme sensor 10A and the pressure applied to the adjusted permeable membrane 400 (that is, the adjusted pressure in the supply layer L1). Measure the concentration.

具体的には、CPU61は、例えば、バルブ駆動装置40Bに制御信号を入力して、外部大気等の気体試料が酵素センサ10Aに供給されるように、切替バルブ41を切り替えさせる。   Specifically, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40B, and switches the switching valve 41 so that a gas sample such as external air is supplied to the enzyme sensor 10A.

次いで、CPU61は、例えば、圧力計52により測定された圧力に基づいてバルブ駆動装置40Bに制御信号を入力し、透過膜400にかかる圧力が所定の大きさとなるように(すなわち、供給層L1内の圧力が所定の大きさとなるように)供給側流量調整バルブ42及び排出側流量調整バルブ43を調整させながら、吸気ポンプ32に制御信号を入力して、気体試料を酵素センサ10Aに供給させる。
より具体的には、例えば、供給層L1内の圧力が、検量線作成プログラム63aBを実行したCPU61により作成された検量線に対応する圧力(例えば、「圧力Pa」、「圧力Pb」、…(Pa<Pb<…))のうちの、最も小さい圧力(「圧力Pa」)と同一となるように調整する。
Next, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40B based on the pressure measured by the pressure gauge 52, for example, so that the pressure applied to the permeable membrane 400 becomes a predetermined magnitude (that is, in the supply layer L1). While adjusting the supply side flow rate adjustment valve 42 and the discharge side flow rate adjustment valve 43 (so that the pressure of the gas reaches a predetermined level), a control signal is input to the intake pump 32 to supply the gas sample to the enzyme sensor 10A.
More specifically, for example, the pressure in the supply layer L1 corresponds to a pressure curve (for example, “pressure Pa”, “pressure Pb”,...) Corresponding to the calibration curve created by the CPU 61 that executes the calibration curve creation program 63aB. Pa <Pb <...)) Is adjusted to be the same as the smallest pressure (“pressure Pa”).

次いで、CPU61は、例えば、計測回路21に制御信号を入力して、酵素センサ10Aからの応答電流(酵素センサ10Aの応答出力)を計測させることによって、酵素センサ10Aの応答出力に関する応答データを取得する。   Next, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the measurement circuit 21 and measures response current from the enzyme sensor 10A (response output of the enzyme sensor 10A), thereby acquiring response data regarding the response output of the enzyme sensor 10A. To do.

次いで、CPU61は、例えば、取得した応答データに基づく値(応答電流値)が、閾値決定プログラム63bBを実行したCPU61により決定された所定の閾値のうちの、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値(すなわち、供給層L1内の圧力に対応する所定の閾値)を超えたか否かを判断する。
より具体的には、例えば、「圧力Pa」に対応する検量線として図6に示すような検量線が作成され、供給層L1内の圧力が「圧力Pa」に調整された場合、取得した応答データに基づく値が、供給層L1内の圧力「圧力Pa」に対応する所定の閾値「応答電流I2」を超えたか否かを判断する。
Next, the CPU 61, for example, has a predetermined value corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 among the predetermined threshold values determined by the CPU 61 that executes the threshold value determination program 63bB based on the acquired response data (response current value). It is determined whether or not a threshold value (that is, a predetermined threshold value corresponding to the pressure in the supply layer L1) has been exceeded.
More specifically, for example, when a calibration curve as shown in FIG. 6 is created as a calibration curve corresponding to “pressure Pa” and the pressure in the supply layer L1 is adjusted to “pressure Pa”, the acquired response is obtained. It is determined whether or not the value based on the data exceeds a predetermined threshold “response current I2” corresponding to the pressure “pressure Pa” in the supply layer L1.

そして、応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断した場合、CPU61は、例えば、当該応答データを、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データとして決定する。   And when it is judged that the value based on response data exceeded the predetermined threshold value, CPU61 determines the said response data as detection result data regarding the detection result by 10 A of enzyme sensors, for example.

次いで、CPU61は、例えば、データ処理装置22に制御信号を入力して、当該応答データに基づく数値データ(すなわち、当該応答データに基づく値(応答電流値)と、供給層L1内の圧力に対応する検量線と、から算出される検出対象物質の濃度に関するデータ)を作成させ、データ表示装置23に制御信号を入力して、当該数値データに基づく数値情報(すなわち、検出対象物質の濃度)を表示させる。   Next, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the data processing device 22 and corresponds to numerical data based on the response data (that is, a value based on the response data (response current value) and a pressure in the supply layer L1. Data relating to the concentration of the detection target substance calculated from the calibration curve to be generated), a control signal is input to the data display device 23, and numerical information based on the numerical data (that is, the concentration of the detection target substance) is obtained. Display.

一方、応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断した場合、CPU61は、例えば、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)を前回よりも大きくして、上記一連の処理(調整−取得−判断)を、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行う。
より具体的には、例えば、供給層L1内の圧力が、検量線作成プログラム63aBを実行したCPU61により作成された検量線に対応する圧力(例えば、「圧力Pa」、「圧力Pb」、…(Pa<Pb<…))のうちの、前回の圧力(例えば、「圧力Pa」)の次に大きい圧力(「圧力Pb」)と同一となるよう調整する。
CPU61は、かかる測定プログラム63cBを実行することによって、測定手段、調整制御手段、取得手段、判断手段及び決定手段として機能する。
On the other hand, when determining that the value based on the response data does not exceed the predetermined threshold, the CPU 61 increases the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1) from the previous time, for example. A series of processing (adjustment-acquisition-determination) is repeated until detection result data relating to a detection result by the enzyme sensor 10A is determined.
More specifically, for example, the pressure in the supply layer L1 corresponds to a pressure curve (for example, “pressure Pa”, “pressure Pb”,...) Corresponding to the calibration curve created by the CPU 61 that executes the calibration curve creation program 63aB. Pa <Pb <...)) Is adjusted to be the same as the pressure (“pressure Pb”) next to the previous pressure (for example, “pressure Pa”).
The CPU 61 functions as a measurement unit, an adjustment control unit, an acquisition unit, a determination unit, and a determination unit by executing the measurement program 63cB.

<濃度測定方法>
濃度測定システム1000Bによる、酵素センサ10Aを用いた検出対象物質の濃度測定方法の一例を、図21のフローチャートを参照して説明する。
<Concentration measurement method>
An example of the concentration measurement method for the detection target substance using the enzyme sensor 10A by the concentration measurement system 1000B will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、CPU61は、検量線作成プログラム63aBを実行して、供給層L1内の圧力が第1圧力となるよう調整しながら、標準ガスを酵素センサ10Aに供給して、第1圧力に対応する検量線を作成する(ステップS31)。   First, the CPU 61 executes the calibration curve creation program 63aB and supplies the standard gas to the enzyme sensor 10A while adjusting the pressure in the supply layer L1 to be the first pressure, and the calibration corresponding to the first pressure. A line is created (step S31).

次いで、CPU61は、供給層L1内の圧力が第1圧力よりも大きい第2圧力となるよう調整しながら、標準ガスを酵素センサ10に供給して、第2圧力に対応する検量線を作成する(ステップS32)。   Next, the CPU 61 supplies the standard gas to the enzyme sensor 10 while adjusting the pressure in the supply layer L1 to be a second pressure larger than the first pressure, and creates a calibration curve corresponding to the second pressure. (Step S32).

次いで、CPU61は、供給層L1内の圧力が第2圧力よりも大きい第3圧力となるよう調整しながら、標準ガスを酵素センサ10に供給して、第3圧力に対応する検量線を作成する(ステップS33)。   Next, the CPU 61 supplies the standard gas to the enzyme sensor 10 while adjusting the pressure in the supply layer L1 to be a third pressure larger than the second pressure, and creates a calibration curve corresponding to the third pressure. (Step S33).

次いで、CPU61は、閾値決定プログラム63bBを実行して、作成された検量線に基づいて、第1圧力に対応する第1閾値と、第2圧力に対応する第2閾値と、を決定する(ステップS34)。
ここで、作成された検量線に対応する圧力のうちの、最も大きい圧力(第3圧力)に対応する所定の閾値(第3閾値)も決定するようにしても良い。
Next, the CPU 61 executes the threshold value determination program 63bB to determine a first threshold value corresponding to the first pressure and a second threshold value corresponding to the second pressure based on the created calibration curve (step S34).
Here, a predetermined threshold value (third threshold value) corresponding to the largest pressure (third pressure) among the pressures corresponding to the created calibration curve may be determined.

次いで、CPU61は、測定プログラム63cBを実行して、供給層L1内の圧力が第1圧力となるよう調整しながら、気体試料を酵素センサ10Aに供給して(ステップS35)、応答データを取得し(ステップS36)、当該取得した応答データに基づく値が、第1閾値を超えたか否かを判断する(ステップS37)。   Next, the CPU 61 executes the measurement program 63cB, supplies the gas sample to the enzyme sensor 10A while adjusting the pressure in the supply layer L1 to be the first pressure (step S35), and obtains response data. (Step S36), it is determined whether or not the value based on the acquired response data exceeds the first threshold (Step S37).

ステップS37で、当該取得した応答データに基づく値が、第1閾値を超えたと判断すると(ステップS37;Yes)、CPU61は、ステップS43の処理に移行する。   If it is determined in step S37 that the value based on the acquired response data exceeds the first threshold (step S37; Yes), the CPU 61 proceeds to the process of step S43.

一方、ステップS37で、当該取得した応答データに基づく値が、第1閾値を超えていないと判断すると(ステップS37;No)、CPU61は、供給層L1内の圧力が第2圧力となるよう調整しながら、気体試料を酵素センサ10Aに供給して(ステップS38)、応答データを取得し(ステップS39)、当該取得した応答データに基づく値が、第2閾値を超えたか否かを判断する(ステップS40)。   On the other hand, if it is determined in step S37 that the value based on the acquired response data does not exceed the first threshold value (step S37; No), the CPU 61 adjusts the pressure in the supply layer L1 to be the second pressure. Meanwhile, the gas sample is supplied to the enzyme sensor 10A (step S38), response data is acquired (step S39), and it is determined whether or not the value based on the acquired response data exceeds the second threshold ( Step S40).

ステップS40で、当該取得した応答データに基づく値が、第2閾値を超えたと判断すると(ステップS40;Yes)、CPU61は、ステップS43の処理に移行する。   If it is determined in step S40 that the value based on the acquired response data exceeds the second threshold (step S40; Yes), the CPU 61 proceeds to the process of step S43.

一方、ステップS40で、当該取得した応答データに基づく値が、第2閾値を超えていないと判断すると(ステップS40;No)、CPU61は、供給層L1内の圧力が第3圧力となるよう調整しながら、気体試料を酵素センサ10Aに供給して(ステップS41)、応答データを取得する(ステップS44)。   On the other hand, if it is determined in step S40 that the value based on the acquired response data does not exceed the second threshold value (step S40; No), the CPU 61 adjusts the pressure in the supply layer L1 to be the third pressure. While supplying the gas sample to the enzyme sensor 10A (step S41), the response data is acquired (step S44).

次いで、CPU61は、取得した応答データを、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データとして決定し(ステップS43)、検出対象物質の濃度を算出して表示し(ステップS44)、本処理を終了する。
具体的には、供給層L1内の圧力が第1圧力である際に取得された応答データを、検出結果データとして決定した場合には、当該応答データに基づく値と、第1圧力に対応する検量線と、から検出対象物質の濃度を算出する。
また、供給層L1内の圧力が第2圧力である際に取得された応答データを、検出結果データとして決定した場合には、当該応答データに基づく値と、第2圧力に対応する検量線と、から検出対象物質の濃度を算出する。
また、供給層L1内の圧力が第3圧力である際に取得された応答データを、検出結果データとして決定した場合には、当該応答データに基づく値と、第3圧力に対応する検量線と、から検出対象物質の濃度を算出する。
Next, the CPU 61 determines the acquired response data as detection result data related to the detection result by the enzyme sensor 10A (step S43), calculates and displays the concentration of the detection target substance (step S44), and ends this process. .
Specifically, when the response data acquired when the pressure in the supply layer L1 is the first pressure is determined as the detection result data, it corresponds to the value based on the response data and the first pressure. The concentration of the detection target substance is calculated from the calibration curve.
In addition, when the response data acquired when the pressure in the supply layer L1 is the second pressure is determined as detection result data, a value based on the response data and a calibration curve corresponding to the second pressure From the above, the concentration of the detection target substance is calculated.
In addition, when the response data acquired when the pressure in the supply layer L1 is the third pressure is determined as detection result data, a value based on the response data and a calibration curve corresponding to the third pressure From the above, the concentration of the detection target substance is calculated.

ここで、透過膜400にかかる圧力が所定の大きさとなるよう調整する調整ステップは、ステップS35に対応し、酵素センサ10Aの応答出力に関する応答データを取得する取得ステップは、ステップS36に対応し、取得された応答データに基づく値が、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断ステップは、ステップS37に対応し、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データとして決定する決定ステップは、ステップS43に対応し、決定された検出結果データと、調整された透過膜400にかかる圧力と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する算出ステップは、ステップS44に対応し、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断された場合に、透過膜400にかかる圧力を前回よりも大きくして、調整ステップ(ステップS38、ステップS41)と、取得ステップ(ステップS39、ステップS42)と、判断ステップ(ステップS40)と、を行う繰り返しステップは、ステップS38〜ステップS42に対応する。   Here, the adjustment step of adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400 to a predetermined magnitude corresponds to step S35, and the acquisition step of acquiring response data regarding the response output of the enzyme sensor 10A corresponds to step S36. The determination step for determining whether the value based on the acquired response data exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 corresponds to step S37, and the value based on the response data is predetermined in the determination step. The determination step of determining the response data as the detection result data related to the detection result by the enzyme sensor 10A when it is determined that the threshold value is exceeded corresponds to step S43 and adjusted with the determined detection result data. The calculation step of calculating the concentration of the detection target substance based on the pressure applied to the permeable membrane 400 is a step. Corresponding to S44, when it is determined in the determination step that the value based on the response data does not exceed the predetermined threshold value, the pressure applied to the permeable membrane 400 is made larger than the previous time, and the adjustment step (step S38, step S41). ), An acquisition step (step S39, step S42), and a determination step (step S40) correspond to step S38 to step S42.

以上説明した第3の実施の形態における濃度測定システム1000Bによれば、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)が所定の大きさとなるよう調整させ、酵素センサ10Aの応答出力に関する応答データを取得し、取得された応答データに基づく値が、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断し、取得された応答データに基づく値が当該所定の閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを検出結果データとして決定し、取得された応答データに基づく値が当該所定の閾値を超えていないと判断された場合に、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)を前回よりも大きくして上記一連の処理(調整−取得−判断)を酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行うことによって、検出対象物質の濃度を測定するようになっている。
ここで、検出対象物質の膜透過率は透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)に依存するため、供給層L1内の圧力を調整することで、酵素センサ10Aの検出濃度範囲を変えることができる。したがって、供給層L1内の圧力を調整するという簡易な構成で、酵素センサ10Aを、広範な検出濃度範囲を有するセンサとして使用できるとともに、検出対象物質の濃度が未知であっても、供給層L1内の圧力の可変範囲のうちの適切な圧力(適切な検出濃度範囲となる圧力)で当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定することができる。
According to the concentration measurement system 1000B in the third embodiment described above, the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1) is adjusted to a predetermined magnitude, and the response output of the enzyme sensor 10A is output. Is obtained by determining whether or not a value based on the obtained response data exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1). If it is determined that the value based on the response data exceeds the predetermined threshold, the response data is determined as detection result data, and the value based on the acquired response data is determined not to exceed the predetermined threshold. In this case, the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1) is increased from the previous time, and the above series of processing (adjustment-acquisition-determination) is By repeatedly be performed until determining the detection result data relating to the detection result by the capacitors 10A, it is adapted to measure the concentration of the target substance.
Here, since the membrane permeability of the detection target substance depends on the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1), the detection concentration of the enzyme sensor 10A is adjusted by adjusting the pressure in the supply layer L1. The range can be changed. Accordingly, the enzyme sensor 10A can be used as a sensor having a wide detection concentration range with a simple configuration of adjusting the pressure in the supply layer L1, and even if the concentration of the detection target substance is unknown, the supply layer L1 The concentration of the detection target substance can be measured by detecting the detection target substance at an appropriate pressure (pressure within an appropriate detection concentration range) within the variable range of the internal pressure.

また、以上説明した第3の実施の形態における濃度測定システム1000Bによれば、供給層L1に供給するガスの流量と、供給層L1から排出されるガスの流量と、を調整することによって、供給層L1内の圧力を調整するようになっているため、簡易な構成で、確実に供給層L1内の圧力を調整することができる。   Further, according to the concentration measuring system 1000B in the third embodiment described above, the supply is performed by adjusting the flow rate of the gas supplied to the supply layer L1 and the flow rate of the gas discharged from the supply layer L1. Since the pressure in the layer L1 is adjusted, the pressure in the supply layer L1 can be reliably adjusted with a simple configuration.

以上説明した第3の実施の形態における濃度測定方法によれば、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)が所定の大きさとなるよう調整する調整ステップと、酵素センサ10Aの応答出力に関する応答データを取得する取得ステップと、取得された応答データに基づく値が、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断ステップと、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データとして決定する決定ステップと、決定された検出結果データと、調整手段により調整された透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)と、に基づいて、検出対象物質の濃度を算出する算出ステップと、判断ステップで応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断された場合に、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)を前回よりも大きくして、調整ステップと、取得ステップと、判断ステップと、を行う繰り返しステップと、を有している。
したがって、透過膜400にかかる圧力を調整して、所定の閾値に基づいて当該調整された圧力が適切な検出濃度範囲となる圧力であるか否かを判断するという簡易な構成で、検出対象物質の濃度が未知であっても当該検出対象物質を検出して、当該検出対象物質の濃度を測定することができる。
According to the concentration measuring method in the third embodiment described above, the adjustment step of adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1) to a predetermined magnitude, and the enzyme sensor 10A An acquisition step of acquiring response data related to the response output, and whether or not a value based on the acquired response data exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1). A determination step for determining, and a determination step for determining the response data as detection result data relating to a detection result by the enzyme sensor 10A when the value based on the response data is determined to exceed a predetermined threshold value in the determination step; Detection result data and the pressure applied to the permeable membrane 400 adjusted by the adjusting means (that is, the pressure in the supply layer L1) The pressure applied to the permeable membrane 400 when the value based on the response data is determined not to exceed a predetermined threshold value (ie, the supply layer) (Pressure in L1) is made larger than the previous time, and an adjustment step, an acquisition step, and a determination step are repeated.
Therefore, the detection target substance is adjusted with a simple configuration in which the pressure applied to the permeable membrane 400 is adjusted, and it is determined whether the adjusted pressure is a pressure within an appropriate detection concentration range based on a predetermined threshold. Even if the concentration is unknown, the detection target substance can be detected and the concentration of the detection target substance can be measured.

[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態における濃度測定システム1000C及び濃度測定方法について説明する。
なお、第4の実施の形態の濃度測定システム1000Cは、供給層L1内の圧力の調整の仕方が、第3の実施の形態の濃度測定システム1000Bと異なる。したがって、異なる箇所のみについて説明し、その他の共通する部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a concentration measurement system 1000C and a concentration measurement method in the fourth embodiment will be described.
Note that the concentration measurement system 1000C of the fourth embodiment differs from the concentration measurement system 1000B of the third embodiment in the way of adjusting the pressure in the supply layer L1. Therefore, only different parts will be described, and other common parts will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

<濃度測定システム>
図22は、濃度測定システム1000Cの構成を示す図であり、図23は、濃度測定システム1000Cの機能的構成を示す図である。
<Concentration measurement system>
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of the concentration measurement system 1000C, and FIG. 23 is a diagram illustrating a functional configuration of the concentration measurement system 1000C.

濃度測定システム1000Cは、例えば、酵素センサ10Aを用いて、検出対象物質を測定して、検出対象物質の濃度を測定するシステムである。
具体的には、濃度測定システム1000Cは、例えば、図22及び図23に示すように、酵素センサ10Aと、計測回路21と、データ処理装置22と、データ表示装置23と、標準ガス生成装置31と、加圧ポンプ33と、リザーバタンク34と、圧力調整装置35と、バルブ駆動装置40Cと、圧力計52と、制御装置60Cと、などを備えて構成される。
The concentration measurement system 1000C is a system that measures the concentration of the detection target substance by measuring the detection target substance using, for example, the enzyme sensor 10A.
Specifically, the concentration measurement system 1000C includes, for example, an enzyme sensor 10A, a measurement circuit 21, a data processing device 22, a data display device 23, and a standard gas generation device 31, as shown in FIGS. A pressurizing pump 33, a reservoir tank 34, a pressure adjusting device 35, a valve driving device 40C, a pressure gauge 52, a control device 60C, and the like.

<加圧ポンプ>
加圧ポンプ33は、例えば、制御装置60Cから入力される制御信号に従って、外部大気等の気体試料や標準ガス生成装置31により生成された標準ガスなどを吸気して加圧し、酵素センサ10Aの供給層L1に供給する。
具体的には、加圧ポンプ33の吸気側は、例えば、所定の領域(外部大気等の気体試料が存在する領域)及び標準ガス生成装置31と、切替バルブ41を介してチューブで接続されており、排気側は、例えば、加圧ポンプ33により加圧されたガス(気体試料や標準ガス)を貯めておくためのリザーバタンク34と、チューブを介して接続されている。加圧ポンプ33は、例えば、吸気したガスを加圧し、その加圧されたガス(加圧ガス)を、リザーバタンク34及び圧力調整装置35を介して、酵素センサ10Aのガス導入口831から導入して、気相室(供給層L1)に供給するようになっている。
<Pressure pump>
The pressurization pump 33, for example, inhales and pressurizes a gas sample such as the external atmosphere or a standard gas generated by the standard gas generation device 31 according to a control signal input from the control device 60C, and supplies the enzyme sensor 10A. Supply to layer L1.
Specifically, the suction side of the pressurizing pump 33 is connected to, for example, a predetermined region (a region where a gas sample such as the external atmosphere exists) and the standard gas generation device 31 via a switching valve 41 with a tube. For example, the exhaust side is connected to a reservoir tank 34 for storing a gas (a gas sample or a standard gas) pressurized by a pressurizing pump 33 via a tube. For example, the pressurizing pump 33 pressurizes the sucked gas and introduces the pressurized gas (pressurized gas) from the gas inlet 831 of the enzyme sensor 10 </ b> A via the reservoir tank 34 and the pressure adjusting device 35. Thus, the gas is supplied to the gas phase chamber (supply layer L1).

<圧力調整装置>
圧力調整装置35は、例えば、制御装置60Cから入力される制御信号に従って、酵素センサ10Aの供給層L1に供給するガスの圧力を調整する。
具体的には、圧力調整装置35の吸気側は、例えば、リザーバタンク34と、チューブで接続されており、排気側は、例えば、酵素センサ10Aのガス導入口831と、チューブを介して接続されている。圧力調整装置35は、例えば、リザーバタンク34中の加圧ガスの圧力を調整し、その圧力が調整された加圧ガスを、酵素センサ10Aのガス導入口831から導入して、気相室(供給層L1)に供給するようになっている。
<Pressure adjustment device>
For example, the pressure adjustment device 35 adjusts the pressure of the gas supplied to the supply layer L1 of the enzyme sensor 10A according to the control signal input from the control device 60C.
Specifically, the intake side of the pressure adjusting device 35 is connected to, for example, the reservoir tank 34 via a tube, and the exhaust side is connected to, for example, a gas inlet 831 of the enzyme sensor 10A via a tube. ing. For example, the pressure adjusting device 35 adjusts the pressure of the pressurized gas in the reservoir tank 34, introduces the pressurized gas whose pressure has been adjusted from the gas inlet 831 of the enzyme sensor 10 </ b> A, and outputs the gas phase chamber ( The supply layer L1) is supplied.

<バルブ駆動装置>
バルブ駆動装置40Cは、例えば、制御装置60Cから入力される制御信号に従って、濃度測定システム1000Cが備える各バルブ(切替バルブ41や排出側流量調整バルブ43など)を駆動する。
ここで、供給層L1内の圧力を調整することによって、透過膜にかかる圧力を調整する調整手段は、例えば、圧力調整装置35、バルブ駆動装置40C及び排出側流量調整バルブ43によって構成される。
<Valve drive device>
For example, the valve drive device 40C drives each valve (the switching valve 41, the discharge-side flow rate adjustment valve 43, and the like) included in the concentration measurement system 1000C in accordance with a control signal input from the control device 60C.
Here, the adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the pressure in the supply layer L1 includes, for example, the pressure adjusting device 35, the valve driving device 40C, and the discharge-side flow rate adjusting valve 43.

<制御装置>
制御装置60Cは、例えば、濃度測定システム1000Cを構成する各装置を制御するための装置である。
具体的には、制御装置60Cは、例えば、図22に示すように、CPU61と、RAM62と、記憶部63Cと、などを備えている。
<Control device>
The control device 60C is a device for controlling each device constituting the concentration measurement system 1000C, for example.
Specifically, the control device 60C includes, for example, a CPU 61, a RAM 62, a storage unit 63C, and the like as shown in FIG.

検量線作成プログラム63aCは、例えば、検出対象物質の濃度を測定する際に使用される検量線を作成する機能を、CPU61に実現させる。   For example, the calibration curve creation program 63aC causes the CPU 61 to realize a function of creating a calibration curve used when measuring the concentration of the detection target substance.

具体的には、CPU61は、例えば、バルブ駆動装置40Cに制御信号を入力して、標準ガス生成装置31により生成された標準ガスが酵素センサ10Aに供給されるように、切替バルブ41を切り替えさせる。   Specifically, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40C and switches the switching valve 41 so that the standard gas generated by the standard gas generating device 31 is supplied to the enzyme sensor 10A. .

次いで、CPU61は、例えば、圧力計52により測定された圧力に基づいて圧力調整装置35やバルブ駆動装置40Cに制御信号を入力し、供給層L2内が一定圧力となるように供給層L1に供給する標準ガス(加圧ガス)の圧力や排出側流量調整バルブ43を調整させながら、標準ガス生成装置31や加圧ポンプ33に制御信号を入力して、基質濃度が異なる標準ガスを順次生成させて酵素センサ10Aに順次供給させ、計測回路21やデータ処理装置22に制御信号を入力して、検量線を作成させる。   Next, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the pressure adjusting device 35 or the valve driving device 40C based on the pressure measured by the pressure gauge 52, and supplies the supply layer L1 with a constant pressure in the supply layer L2. While adjusting the pressure of the standard gas (pressurized gas) and the discharge side flow rate adjustment valve 43, a control signal is input to the standard gas generator 31 and the pressure pump 33 to sequentially generate standard gases having different substrate concentrations. Then, the sensor is sequentially supplied to the enzyme sensor 10A, and a control signal is input to the measurement circuit 21 or the data processing device 22 to create a calibration curve.

そして、CPU61は、この一連の処理を、例えば、複数の圧力(例えば、「圧力Pa」、「圧力Pb」、…)それぞれに対して行う。すなわち、CPU61は、例えば、複数の圧力それぞれに対応する検量線(「圧力Pa」に対応する検量線、「圧力Pb」に対応する検量線、…)を作成する。
この作成された検量線は、例えば、RAM62や記憶部63Cなどに記憶されるようになっている。
The CPU 61 performs this series of processes for each of a plurality of pressures (for example, “pressure Pa”, “pressure Pb”,...), For example. That is, for example, the CPU 61 creates a calibration curve corresponding to each of a plurality of pressures (a calibration curve corresponding to “pressure Pa”, a calibration curve corresponding to “pressure Pb”,...).
The created calibration curve is stored in, for example, the RAM 62 or the storage unit 63C.

閾値決定プログラム63bCは、例えば、検出対象物質の濃度を測定する際に使用される所定の閾値を決定する機能を、CPU61に実現させる。   The threshold value determining program 63bC causes the CPU 61 to realize a function of determining a predetermined threshold value used when measuring the concentration of the detection target substance, for example.

具体的には、CPU61は、例えば、検量線作成プログラム63aCを実行したCPU61により作成された検量線に基づいて検出濃度範囲を判断し、当該判断した検出濃度範囲内の一の濃度に対応する応答電流を、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値(すなわち、供給層L1内の圧力に対応する所定の閾値)として決定する。   Specifically, for example, the CPU 61 determines a detection density range based on a calibration curve created by the CPU 61 that has executed the calibration curve creation program 63aC, and a response corresponding to one density within the determined detection density range. The current is determined as a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, a predetermined threshold corresponding to the pressure in the supply layer L1).

より具体的には、例えば、「圧力Pa」に対応する検量線として、図6に示すような検量線が作成された場合、検出濃度範囲をC1〜C3と判断し、当該判断した検出濃度範囲内の一の濃度C2に対応する「応答電流I2」を、「圧力Pa」に対応する閾値として決定する。
なお、図6において、一の濃度C2は、検出濃度範囲C1〜C3内の濃度であれば任意である。
More specifically, for example, when a calibration curve as shown in FIG. 6 is created as a calibration curve corresponding to “pressure Pa”, the detected concentration range is determined as C1 to C3, and the determined detected concentration range is determined. The “response current I2” corresponding to one concentration C2 is determined as a threshold corresponding to “pressure Pa”.
In FIG. 6, one concentration C2 is arbitrary as long as it is within the detection concentration range C1 to C3.

測定プログラム63cCは、例えば、酵素センサ10Aを用いて検出対象物質の濃度を測定する機能を、CPU61に実現させる。
すなわち、CPU61は、例えば、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データと、調整された透過膜400にかかる圧力(すなわち、調整された供給層L1内の圧力)と、に基づいて、検出対象物質の濃度を測定する。
For example, the measurement program 63cC causes the CPU 61 to realize a function of measuring the concentration of the detection target substance using the enzyme sensor 10A.
That is, the CPU 61 detects, for example, the detection target substance based on the detection result data regarding the detection result by the enzyme sensor 10A and the pressure applied to the adjusted permeable membrane 400 (that is, the adjusted pressure in the supply layer L1). Measure the concentration.

具体的には、CPU61は、例えば、バルブ駆動装置40Cに制御信号を入力して、外部大気等の気体試料が酵素センサ10Aに供給されるように、切替バルブ41を切り替えさせる。   Specifically, the CPU 61 inputs a control signal to the valve driving device 40C, for example, and switches the switching valve 41 so that a gas sample such as external air is supplied to the enzyme sensor 10A.

次いで、CPU61は、例えば、圧力計52により測定された圧力に基づいて圧力調整装置35やバルブ駆動装置40Cに制御信号を入力し、透過膜400にかかる圧力が所定の大きさとなるように(すなわち、供給層L1内の圧力が所定の大きさとなるように)供給層L1に供給する気体試料(加圧ガス)の圧力や排出側流量調整バルブ43を調整させながら、加圧ポンプ33に制御信号を入力して、気体試料を酵素センサ10Aに供給させる。
より具体的には、例えば、供給層L1内の圧力が、検量線作成プログラム63aCを実行したCPU61により作成された検量線に対応する圧力(例えば、「圧力Pa」、「圧力Pb」、…(Pa<Pb<…))のうちの、最も小さい圧力(「圧力Pa」)と同一となるように調整する。
Next, the CPU 61 inputs a control signal to the pressure adjusting device 35 and the valve driving device 40C based on the pressure measured by the pressure gauge 52, for example, so that the pressure applied to the permeable membrane 400 becomes a predetermined magnitude (ie, The control signal is sent to the pressurizing pump 33 while adjusting the pressure of the gas sample (pressurized gas) supplied to the supply layer L1 and the discharge side flow rate adjusting valve 43 so that the pressure in the supply layer L1 becomes a predetermined magnitude. Is input to supply the gas sample to the enzyme sensor 10A.
More specifically, for example, the pressure in the supply layer L1 corresponds to a pressure curve (for example, “pressure Pa”, “pressure Pb”,...) (Corresponding to a calibration curve created by the CPU 61 executing the calibration curve creation program 63aC. Pa <Pb <...)) Is adjusted to be the same as the smallest pressure (“pressure Pa”).

次いで、CPU61は、例えば、計測回路21に制御信号を入力して、酵素センサ10Aからの応答電流(酵素センサ10Aの応答出力)を計測させることによって、酵素センサ10Aの応答出力に関する応答データを取得する。   Next, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the measurement circuit 21 and measures response current from the enzyme sensor 10A (response output of the enzyme sensor 10A), thereby acquiring response data regarding the response output of the enzyme sensor 10A. To do.

次いで、CPU61は、例えば、取得した応答データに基づく値(応答電流値)が、閾値決定プログラム63bCを実行したCPU61により決定された所定の閾値のうちの、透過膜400にかかる圧力に対応する所定の閾値(すなわち、供給層L1内の圧力に対応する所定の閾値)を超えたか否かを判断する。
より具体的には、例えば、「圧力Pa」に対応する検量線として図6に示すような検量線が作成され、供給層L1内の圧力が「圧力Pa」に調整された場合、取得した応答データに基づく値が、供給層L1内の圧力「圧力Pa」に対応する所定の閾値「応答電流I2」を超えたか否かを判断する。
Next, the CPU 61, for example, has a predetermined value corresponding to the pressure applied to the permeable membrane 400 among predetermined threshold values determined by the CPU 61 that executes the threshold value determination program 63bC, based on the acquired response data (response current value). It is determined whether or not a threshold value (that is, a predetermined threshold value corresponding to the pressure in the supply layer L1) has been exceeded.
More specifically, for example, when a calibration curve as shown in FIG. 6 is created as a calibration curve corresponding to “pressure Pa” and the pressure in the supply layer L1 is adjusted to “pressure Pa”, the acquired response is obtained. It is determined whether or not the value based on the data exceeds a predetermined threshold “response current I2” corresponding to the pressure “pressure Pa” in the supply layer L1.

そして、応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断した場合、CPU61は、例えば、当該応答データを、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データとして決定する。   And when it is judged that the value based on response data exceeded the predetermined threshold value, CPU61 determines the said response data as detection result data regarding the detection result by 10 A of enzyme sensors, for example.

次いで、CPU61は、例えば、データ処理装置22に制御信号を入力して、当該応答データに基づく数値データ(すなわち、当該応答データに基づく値(応答電流値)と、供給層L1内の圧力に対応する検量線と、から算出される検出対象物質の濃度に関するデータ)を作成させ、データ表示装置23に制御信号を入力して、当該数値データに基づく数値情報(すなわち、検出対象物質の濃度)を表示させる。   Next, for example, the CPU 61 inputs a control signal to the data processing device 22 and corresponds to numerical data based on the response data (that is, a value based on the response data (response current value) and a pressure in the supply layer L1. Data relating to the concentration of the detection target substance calculated from the calibration curve to be generated), a control signal is input to the data display device 23, and numerical information based on the numerical data (that is, the concentration of the detection target substance) is obtained. Display.

一方、応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断した場合、CPU61は、例えば、透過膜400にかかる圧力(すなわち、供給層L1内の圧力)を前回よりも大きくして、上記一連の処理(調整−取得−判断)を、酵素センサ10Aによる検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行う。
より具体的には、例えば、供給層L1内の圧力が、検量線作成プログラム63aCを実行したCPU61により作成された検量線に対応する圧力(例えば、「圧力Pa」、「圧力Pb」、…(Pa<Pb<…))のうちの、前回の圧力(例えば、「圧力Pa」)の次に大きい圧力(「圧力Pb」)と同一となるよう調整する。
CPU61は、かかる測定プログラム63cCを実行することによって、測定手段、調整制御手段、取得手段、判断手段及び決定手段として機能する。
On the other hand, when determining that the value based on the response data does not exceed the predetermined threshold, the CPU 61 increases the pressure applied to the permeable membrane 400 (that is, the pressure in the supply layer L1) from the previous time, for example. A series of processing (adjustment-acquisition-determination) is repeated until detection result data regarding the detection result by the enzyme sensor 10A is determined.
More specifically, for example, the pressure in the supply layer L1 corresponds to a pressure curve (for example, “pressure Pa”, “pressure Pb”,...) (Corresponding to the calibration curve created by the CPU 61 executing the calibration curve creation program 63aC. (Pa <Pb <.
The CPU 61 functions as a measurement unit, an adjustment control unit, an acquisition unit, a determination unit, and a determination unit by executing the measurement program 63cC.

<濃度測定方法>
濃度測定システム1000Cによる、酵素センサ10Aを用いた検出対象物質の濃度測定方法の一例は、第3の実施の形態の、濃度測定システム1000Bによる、酵素センサ10Aを用いた検出対象物質の濃度測定方法(図21)と、略同一であるため詳細な説明は省略する。
<Concentration measurement method>
An example of the concentration measurement method for the detection target substance using the enzyme sensor 10A by the concentration measurement system 1000C is the concentration measurement method for the detection target substance using the enzyme sensor 10A according to the concentration measurement system 1000B of the third embodiment. Since it is substantially the same as (FIG. 21), detailed description is abbreviate | omitted.

以上説明した第4の実施の形態における濃度測定システム1000Cによれば、供給層L1に供給するガス(加圧ガス)の圧力と、供給層L1から排出されるガスの流量と、を調整することによって、供給層L1内の圧力を調整するようになっているため、簡易な構成で、確実に供給層L1内の圧力を調整することができる。   According to the concentration measurement system 1000C in the fourth embodiment described above, the pressure of the gas (pressurized gas) supplied to the supply layer L1 and the flow rate of the gas discharged from the supply layer L1 are adjusted. Since the pressure in the supply layer L1 is adjusted by the above, the pressure in the supply layer L1 can be reliably adjusted with a simple configuration.

なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof.

透過膜400にかかる圧力の調整の仕方は、第1〜第4の実施の形態のものに限ることはなく、透過膜400にかかる圧力を調整して、検出対象物質の膜透過率を調整することができるのであれば任意である。   The method of adjusting the pressure applied to the permeable membrane 400 is not limited to that of the first to fourth embodiments. The pressure applied to the permeable membrane 400 is adjusted to adjust the membrane permeability of the detection target substance. It is optional if it can.

第1の実施の形態において、酵素センサ10に、透過膜400と電極240との間に配置され、透過膜400が変形しないように透過膜400を支持するスペーサ700を備えていても良い。
また、第2〜第4の実施の形態において、酵素センサ10Aに、透過膜400の少なくとも一面に配置され、透過膜400の変形を防止する変形防止部材500を備えていても良い。
In the first embodiment, the enzyme sensor 10 may be provided with a spacer 700 that is disposed between the permeable membrane 400 and the electrode 240 and supports the permeable membrane 400 so that the permeable membrane 400 does not deform.
In the second to fourth embodiments, the enzyme sensor 10A may be provided with a deformation preventing member 500 that is disposed on at least one surface of the permeable membrane 400 and prevents the permeable membrane 400 from being deformed.

第1〜第4の実施の形態において、検出層L2に導入する電解液として酵素が含有された電解液を使用することによって、酵素を検出層L2に含有させることとしたが、酵素を検出層L2に含有させる方法は、これに限定されるものではなく、公知の固定化方法で電極240,240A(作用電極241,241A)上に直接固定する方法であっても良いし、公知の固定化方法で酵素が固定された所定の担体を検出層L1内に配置する方法であっても良い。
ここで、酵素が固定された所定の担体を検出層L1内に配置する場合、その酵素が固定された所定の担体をスペーサ700として用いてもよい。
In the first to fourth embodiments, the enzyme is contained in the detection layer L2 by using the electrolyte containing the enzyme as the electrolyte introduced into the detection layer L2. The method of inclusion in L2 is not limited to this, and may be a method of directly fixing on the electrodes 240 and 240A (working electrodes 241 and 241A) by a known immobilization method, or a known immobilization. A method may be used in which a predetermined carrier on which an enzyme is immobilized is disposed in the detection layer L1.
Here, when a predetermined carrier on which the enzyme is immobilized is arranged in the detection layer L1, the predetermined carrier on which the enzyme is immobilized may be used as the spacer 700.

第1〜第4の実施の形態の実施例において、供給層L2に気体試料を供給するようにしたが、供給層L2に供給する試料は流体試料であれば任意であり、例えば、液体試料を供給するようにしても良い。   In the examples of the first to fourth embodiments, the gas sample is supplied to the supply layer L2, but the sample supplied to the supply layer L2 is arbitrary as long as it is a fluid sample. You may make it supply.

第1〜第4の実施の形態において、レセプタは、酵素に限定されるものではなく、検出対象物質と選択的に反応する生体物質(生体由来の分子識別素子)であれば任意であり、具体的には、例えば、抗体や微生物などであっても良い。   In the first to fourth embodiments, the receptor is not limited to an enzyme, and may be any biological substance (a molecular identification element derived from a living body) that selectively reacts with a detection target substance. Specifically, for example, an antibody or a microorganism may be used.

第1〜第4の実施の形態において、センサを、検出層L1に検出対象物質と選択的に反応する生体触媒(レセプタ)を含有するバイオセンサとしたが、本発明のセンサは、必ずしも検出層L1に生体触媒を含有するセンサでなくても良い。
具体的には、例えば、検出層L1に金属触媒を含有させたセンサであっても良い。
検出層L1に金属触媒を含有させたセンサとしては、例えば、電極240,240A上に、金や白金などの金属触媒を担持させた電解質型センサ(定電位電解式センサ)等が挙げられる。定電位電解式センサとは、一定の電位に保たれた作用電極241,241A上でガスを電気分解し、そのときに発生する電流をガス濃度として検知するセンサである。
In the first to fourth embodiments, the sensor is a biosensor containing a biocatalyst (receptor) that selectively reacts with the detection target substance in the detection layer L1, but the sensor of the present invention is not necessarily limited to the detection layer. The sensor which does not contain a biocatalyst in L1 may be sufficient.
Specifically, for example, a sensor in which a metal catalyst is contained in the detection layer L1 may be used.
Examples of the sensor in which the detection layer L1 includes a metal catalyst include an electrolyte type sensor (constant potential electrolytic sensor) in which a metal catalyst such as gold or platinum is supported on the electrodes 240 and 240A. The constant potential electrolytic sensor is a sensor that electrolyzes gas on the working electrodes 241 and 241A maintained at a constant potential, and detects the current generated at that time as the gas concentration.

第1〜第4の実施の形態において、電極240,240Aは、実施の形態のものに限ることはなく、スクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング法等によって、白金、金、銀、カーボン等から形成されたものなどであれば任意である。
また、銀/塩化銀電極である参照電極243,243Aは、スクリーン印刷法、蒸着法、スパッタリング法等によって一旦銀電極を形成させた後、一定電流を電解する方法、塩化第2銀水溶液中に浸漬する方法、スクリーン印刷法によって塩化銀を塗布・積層させる方法等によって形成されたものなどであれば任意である。
また、電極240,240Aとして、作用電極241,241A、対電極242,242A及び参照電極243,243Aの三極構造としたが、電極240,240は、参照電極243,243Aを設けない二極構造(作用電極241,241A及び対電極242,242Aの二極構造)であっても良い。
In the first to fourth embodiments, the electrodes 240 and 240A are not limited to those of the embodiment, and are formed from platinum, gold, silver, carbon or the like by a screen printing method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. It is optional as long as it has been made.
Further, the reference electrodes 243 and 243A which are silver / silver chloride electrodes are formed by temporarily forming a silver electrode by a screen printing method, a vapor deposition method, a sputtering method or the like, and then electrolyzing a constant current in a second silver chloride aqueous solution. Any method may be used as long as it is formed by a dipping method, a method of applying and laminating silver chloride by a screen printing method, or the like.
In addition, the electrodes 240 and 240A have a tripolar structure including the working electrodes 241 and 241A, the counter electrodes 242 and 242A, and the reference electrodes 243 and 243A, but the electrodes 240 and 240 have a bipolar structure in which the reference electrodes 243 and 243A are not provided. (Bipolar structure of working electrodes 241 and 241A and counter electrodes 242 and 242A) may be used.

第1及び第2の実施の形態において、濃度測定システム1000,1000Aによる、酵素センサ10,10Aを用いた検出対象物質の濃度測定方法は、実施の形態のものに限るものではない。
例えば、作成された検量線に対応する流量のうちの、最も大きい流量(第3流量)に対応する閾値(第3閾値)も決定して、当該取得した応答データに基づく値が、第3閾値を超えたか否かを判断し、当該取得した応答データに基づく値が、第3閾値を超えていないと判断した場合には、例えば、測定エラーである旨をデータ表示装置23等に表示させる等して、ユーザにエラー報告をするようにしても良い。
また、例えば、供給層L1に供給する標準ガスの流量の種類は、第1流量〜第3流量に限ることはなく、複数であれば任意である。
また、例えば、各流量に対して閾値を2つ設けて、この2つの閾値に挟まれる範囲を許容範囲とし、当該取得した応答データに基づく値が、この許容範囲内にあるか否かを判断するようにしても良い。
In the first and second embodiments, the method for measuring the concentration of the substance to be detected using the enzyme sensors 10 and 10A by the concentration measuring systems 1000 and 1000A is not limited to that in the embodiment.
For example, the threshold value (third threshold value) corresponding to the largest flow rate (third flow rate) among the flow rates corresponding to the created calibration curve is also determined, and the value based on the acquired response data is the third threshold value. If the value based on the acquired response data is determined not to exceed the third threshold value, for example, a message indicating a measurement error is displayed on the data display device 23 or the like. Then, an error report may be sent to the user.
Further, for example, the type of the flow rate of the standard gas supplied to the supply layer L1 is not limited to the first flow rate to the third flow rate, and may be any as long as it is plural.
In addition, for example, two threshold values are provided for each flow rate, and a range between the two threshold values is set as an allowable range, and it is determined whether or not a value based on the acquired response data is within the allowable range. You may make it do.

第3及び第4の実施の形態において、濃度測定システム1000B,1000Cによる、酵素センサ10Aを用いた検出対象物質の濃度測定方法は、実施の形態のものに限るものではない。
例えば、作成された検量線に対応する圧力のうちの、最も大きい圧力(第3圧力)に対応する閾値(第3閾値)も決定して、当該取得した応答データに基づく値が、第3閾値を超えたか否かを判断し、当該取得した応答データに基づく値が、第3閾値を超えていないと判断した場合には、例えば、測定エラーである旨をデータ表示装置23等に表示させる等して、ユーザにエラー報告をするようにしても良い。
また、例えば、供給層L1内の圧力の種類は、第1圧力〜第3圧力に限ることはなく、複数であれば任意である。
また、例えば、各圧力に対して閾値を2つ設けて、この2つの閾値に挟まれる範囲を許容範囲とし、当該取得した応答データに基づく値が、この許容範囲内にあるか否かを判断するようにしても良い。
In the third and fourth embodiments, the method for measuring the concentration of the substance to be detected using the enzyme sensor 10A by the concentration measuring systems 1000B and 1000C is not limited to that in the embodiment.
For example, a threshold value (third threshold value) corresponding to the largest pressure (third pressure) among the pressures corresponding to the created calibration curve is also determined, and a value based on the acquired response data is determined as the third threshold value. If the value based on the acquired response data is determined not to exceed the third threshold value, for example, a message indicating a measurement error is displayed on the data display device 23 or the like. Then, an error report may be sent to the user.
Further, for example, the type of pressure in the supply layer L1 is not limited to the first pressure to the third pressure, and may be arbitrary as long as it is plural.
Further, for example, two threshold values are provided for each pressure, and a range between the two threshold values is set as an allowable range, and it is determined whether or not a value based on the acquired response data is within the allowable range. You may make it do.

第1〜第4の実施の形態において、応答データに基づく値が所定の閾値を超えていないと判断した場合、CPU61は、例えば、透過膜400にかかる圧力を前回よりも大きくして、一連の処理(調整−取得−判断)を、酵素センサ10,10Aによる検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行うようにしたが、これに限ることはなく、例えば、応答データに基づく値が所定の閾値を超えたと判断した場合、CPU61は、例えば、透過膜400にかかる圧力を前回よりも小さくして、一連の処理(調整−取得−判断)を、酵素センサ10,10Aによる検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行うようにしても良いし、応答データに基づく値が所定の許容範囲外であると判断した場合、CPU61は、例えば、透過膜400にかかる圧力を前回よりも大きく又は小さくして、一連の処理(調整−取得−判断)を、酵素センサ10,10Aによる検出結果に関する検出結果データを決定するまで繰り返し行うようにしても良い。   In the first to fourth embodiments, when the CPU 61 determines that the value based on the response data does not exceed the predetermined threshold value, for example, the CPU 61 increases the pressure applied to the permeable membrane 400 from the previous time, The processing (adjustment-acquisition-determination) is repeated until the detection result data related to the detection results by the enzyme sensors 10 and 10A is determined. However, the present invention is not limited to this. If the CPU 61 determines that the threshold value has been exceeded, the CPU 61, for example, makes the pressure applied to the permeable membrane 400 smaller than the previous time, and performs a series of processing (adjustment-acquisition-determination) as a detection result regarding the detection results by the enzyme sensors 10, 10A. The process may be repeated until the data is determined, or if the CPU 61 determines that the value based on the response data is outside the predetermined allowable range, the CPU 61 For example, the pressure applied to the permeable membrane 400 is made larger or smaller than the previous time, and a series of processing (adjustment-acquisition-determination) is repeatedly performed until the detection result data regarding the detection results by the enzyme sensors 10, 10A is determined. May be.

第1〜第3の実施の形態において、吸気ポンプ32を、切替バルブ41と供給側流量調整バルブ42との間に配置するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、所定の領域(外部大気等の気体試料が存在する領域)と切替バルブ41との間と、標準ガス生成装置31と切替バルブ41との間と、の双方に吸気ポンプ32を配置するようにしても良い。   In the first to third embodiments, the intake pump 32 is arranged between the switching valve 41 and the supply-side flow rate adjustment valve 42. However, the present invention is not limited to this. For example, a predetermined region ( The intake pump 32 may be disposed both between the region in which a gas sample such as the external atmosphere exists) and the switching valve 41 and between the standard gas generator 31 and the switching valve 41.

第1の実施の形態の濃度測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the density | concentration measuring system of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の濃度測定システムの機能的構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the density | concentration measuring system of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の濃度測定システムが備える酵素センサの平面斜視図である。It is a top perspective view of the enzyme sensor with which the concentration measuring system of a 1st embodiment is provided. 図3のIV−IV線における断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section in the IV-IV line of FIG. 第1の実施の形態の濃度測定システムが備える酵素センサの分解図である。It is an exploded view of the enzyme sensor with which the concentration measuring system of a 1st embodiment is provided. 透過膜にかかる圧力に対応する所定の閾値について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the predetermined threshold value corresponding to the pressure concerning a permeable membrane. 第1の実施の形態の濃度測定システムによる、酵素センサを用いた検出対象物質の濃度測定方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the density | concentration measuring method of the detection target substance using the enzyme sensor by the density | concentration measuring system of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の濃度測定システムに組み込まれた状態における、酵素センサの正面図である。It is a front view of the enzyme sensor in the state incorporated in the concentration measurement system of the first embodiment. 第1の実施の形態の実施例の濃度測定システムの評価結果(酵素センサからの応答電流の流量依存性)を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result (flow rate dependence of the response current from an enzyme sensor) of the density | concentration measuring system of the Example of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の実施例の濃度測定システムの評価結果(検量線の作成)を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result (creation of a calibration curve) of the density | concentration measuring system of the Example of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の濃度測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the density | concentration measuring system of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の濃度測定システムの機能的構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the density | concentration measuring system of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の濃度測定システムが備える酵素センサの平面斜視図である。It is a top perspective view of the enzyme sensor with which the concentration measuring system of a 2nd embodiment is provided. 図13におけるXIV−XIV線における断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section in the XIV-XIV line | wire in FIG. 図13におけるXV−XV線における断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section in the XV-XV line | wire in FIG. 透過膜が取り付けられた状態の上側支持体の底面図(a)と、電極基板部が取り付けられた状態の下側支持体の平面図(b)と、である。It is the bottom view (a) of the upper side support body in the state where the permeable membrane was attached, and the top view (b) of the lower side support body in the state where the electrode substrate part was attached. 第2の実施の形態の実施例の濃度測定システムの評価結果(酵素センサからの応答電流の流量依存性)を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result (flow rate dependence of the response current from an enzyme sensor) of the density | concentration measuring system of the Example of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の実施例の濃度測定システムの評価結果(検量線の作成)を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result (creation of a calibration curve) of the density | concentration measuring system of the Example of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の濃度測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the density | concentration measuring system of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態の濃度測定システムの機能的構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the density | concentration measuring system of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態の濃度測定システムによる、酵素センサを用いた検出対象物質の濃度測定方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the density | concentration measuring method of the detection target substance using the enzyme sensor by the density | concentration measuring system of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の濃度測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the density | concentration measuring system of 4th Embodiment. 第4の実施の形態の濃度測定システムの機能的構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the density | concentration measuring system of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10,10A 酵素センサ(センサ、バイオセンサ)
35 圧力調整装置(調整手段)
40,40B,40C バルブ駆動装置(調整手段)
42 供給側流量調整バルブ(調整手段)
43 排出側流量調整バルブ(調整手段)
61 CPU(測定手段、調整制御手段、取得手段、判断手段、決定手段)
63c,63cB,63cC 測定プログラム(測定手段、調整制御手段、取得手段、判断手段、決定手段)
240,240A 電極
400 透過膜
500 変形防止部材
700 スペーサ
1000,1000A,1000B,1000C 濃度測定システム
L1 供給層
L2 検出層
10,10A Enzyme sensor (sensor, biosensor)
35 Pressure adjusting device (adjusting means)
40, 40B, 40C Valve drive (adjustment means)
42 Supply-side flow rate adjustment valve (adjustment means)
43 Discharge-side flow rate adjustment valve (adjustment means)
61 CPU (measurement means, adjustment control means, acquisition means, determination means, determination means)
63c, 63cB, 63cC Measurement program (measurement means, adjustment control means, acquisition means, determination means, determination means)
240, 240A Electrode 400 Permeation membrane 500 Deformation prevention member 700 Spacer 1000, 1000A, 1000B, 1000C Concentration measurement system L1 Supply layer L2 Detection layer

Claims (9)

検出対象物質を含有する流体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置された検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するセンサと、
前記透過膜にかかる圧力を調整する調整手段と、
前記センサによる検出結果に関する検出結果データと、前記調整手段により調整された前記透過膜にかかる圧力と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする濃度測定システム。
A supply layer to which a fluid sample containing a detection target substance is supplied; a detection layer disposed adjacent to the supply layer; and the supply layer and the detection layer being spaced apart, and at least the detection target A sensor having a permeable membrane through which a substance passes, and an electrode disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane;
Adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane;
Measurement means for measuring the concentration of the detection target substance based on detection result data relating to a detection result by the sensor and pressure applied to the permeable membrane adjusted by the adjustment means;
A concentration measurement system comprising:
請求項1に記載の濃度測定システムにおいて、
前記測定手段は、
前記透過膜にかかる圧力が所定の大きさとなるよう、前記調整手段に調整させる調整制御手段と、
前記センサの応答出力に関する応答データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された応答データに基づく値が、前記透過膜にかかる圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記検出結果データとして決定する決定手段と、を備え、
前記調整制御手段は、前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記透過膜にかかる圧力が前回よりも大きくなるよう、前記調整手段に調整させることを特徴とする濃度測定システム。
The concentration measurement system according to claim 1,
The measuring means includes
Adjustment control means for adjusting the adjustment means so that the pressure applied to the permeable membrane has a predetermined magnitude;
Obtaining means for obtaining response data relating to the response output of the sensor;
Determination means for determining whether a value based on the response data acquired by the acquisition means exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane;
A determination unit that determines the response data as the detection result data when the determination unit determines that the value based on the response data exceeds the threshold;
The adjustment control unit causes the adjustment unit to adjust the pressure applied to the permeable membrane to be larger than the previous time when the determination unit determines that the value based on the response data does not exceed the threshold value. Concentration measuring system characterized by that.
請求項1又は2に記載の濃度測定システムにおいて、
前記調整手段は、前記供給層に供給する流体試料の流量を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整することを特徴とする濃度測定システム。
The concentration measurement system according to claim 1 or 2,
The concentration measuring system is characterized in that the adjusting means adjusts a pressure applied to the permeable membrane by adjusting a flow rate of a fluid sample supplied to the supply layer.
請求項1〜3の何れか一項に記載の濃度測定システムにおいて、
前記調整手段は、前記供給層内の圧力を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整することを特徴とする濃度測定システム。
In the concentration measurement system according to any one of claims 1 to 3,
The concentration measuring system characterized in that the adjusting means adjusts the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the pressure in the supply layer.
請求項1〜4の何れか一項に記載の濃度測定システムにおいて、
前記センサは、
前記透過膜の少なくとも一面に配置され、当該透過膜の変形を防止する変形防止部材を備えることを特徴とする濃度測定システム。
In the concentration measuring system according to any one of claims 1 to 4,
The sensor is
A concentration measurement system comprising a deformation preventing member disposed on at least one surface of the permeable membrane and preventing deformation of the permeable membrane.
請求項1〜5の何れか一項に記載の濃度測定システムにおいて、
前記センサは、
前記透過膜と前記電極との間に配置され、当該透過膜が変形しないように当該透過膜を支持するスペーサを備えることを特徴とする濃度測定システム。
In the concentration measurement system according to any one of claims 1 to 5,
The sensor is
A concentration measurement system comprising a spacer that is disposed between the permeable membrane and the electrode and supports the permeable membrane so that the permeable membrane does not deform.
検出対象物質を含有する流体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置された検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するセンサを用いた、前記検出対象物質の濃度測定方法において、
前記透過膜にかかる圧力が所定の大きさとなるよう調整する調整ステップと、
次いで、前記センサの応答出力に関する応答データを取得する取得ステップと、
次いで、前記取得された応答データに基づく値が、前記透過膜にかかる圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記センサによる検出結果に関する検出結果データとして決定する決定ステップと、
前記決定された検出結果データと、前記調整手段により調整された前記透過膜にかかる圧力と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を算出する算出ステップと、
前記判断ステップで前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記透過膜にかかる圧力を前回よりも大きくして、前記調整ステップと、前記取得ステップと、前記判断ステップと、を行う繰り返しステップと、
を有することを特徴とする濃度測定方法。
A supply layer to which a fluid sample containing a detection target substance is supplied; a detection layer disposed adjacent to the supply layer; and the supply layer and the detection layer being spaced apart, and at least the detection target In the method for measuring a concentration of a substance to be detected using a sensor having a permeable membrane through which a substance permeates and an electrode disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane,
An adjustment step for adjusting the pressure applied to the permeable membrane to a predetermined magnitude;
Then, an acquisition step of acquiring response data regarding the response output of the sensor;
Next, a determination step of determining whether a value based on the acquired response data exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure applied to the permeable membrane;
A determination step of determining the response data as detection result data related to a detection result by the sensor when it is determined in the determination step that a value based on the response data exceeds the threshold;
A calculation step of calculating the concentration of the detection target substance based on the determined detection result data and the pressure applied to the permeable membrane adjusted by the adjustment unit;
When it is determined in the determination step that the value based on the response data does not exceed the threshold value, the pressure applied to the permeable membrane is made larger than the previous time, the adjustment step, the acquisition step, and the determination Repeating steps to perform, and
Concentration measuring method characterized by having.
検出対象物質を含有する気体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置され、前記検出対象物質と選択的に反応するレセプタを含有する検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するバイオセンサと、
前記供給層に供給する気体試料の流量を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整する調整手段と、
前記バイオセンサによる検出結果に関する検出結果データと、前記調整手段により調整された前記気体試料の流量と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を測定する測定手段と、を備え、
前記測定手段は、
前記供給層に供給する気体試料の流量が所定の大きさとなるよう、前記調整手段に調整させる調整制御手段と、
前記バイオセンサの応答出力に関する応答データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された応答データに基づく値が、前記供給層に供給する気体試料の流量に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記検出結果データとして決定する決定手段と、を備え、
前記調整制御手段は、前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記供給層に供給する気体試料の流量が前回よりも大きくなるよう、前記調整手段に調整させることを特徴とする濃度測定システム。
A supply layer to which a gas sample containing a detection target substance is supplied, a detection layer that is disposed adjacent to the supply layer and contains a receptor that selectively reacts with the detection target substance, the supply layer, and the supply layer A biosensor that is disposed so as to be separated from the detection layer and has at least a permeable membrane that allows the detection target substance to pass therethrough, and an electrode that is disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane;
Adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer;
Measurement means for measuring the concentration of the detection target substance based on detection result data related to the detection result by the biosensor, and the flow rate of the gas sample adjusted by the adjustment means,
The measuring means includes
Adjustment control means for adjusting the adjustment means so that the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer has a predetermined size;
Obtaining means for obtaining response data relating to the response output of the biosensor;
A determination unit that determines whether a value based on the response data acquired by the acquisition unit exceeds a predetermined threshold corresponding to a flow rate of the gas sample supplied to the supply layer;
A determination unit that determines the response data as the detection result data when the determination unit determines that the value based on the response data exceeds the threshold;
The adjustment control means adjusts the adjustment so that when the determination means determines that the value based on the response data does not exceed the threshold, the flow rate of the gas sample supplied to the supply layer is larger than the previous time. A concentration measurement system characterized by having the means adjust.
検出対象物質を含有する気体試料が供給される供給層と、前記供給層と隣接するように配置され、前記検出対象物質と選択的に反応するレセプタを含有する検出層と、前記供給層と前記検出層とを隔てるように配置され、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、前記検出層に前記透過膜と対向して配置された電極と、を有するバイオセンサと、
前記供給層内の圧力を調整することによって、前記透過膜にかかる圧力を調整する調整手段と、
前記バイオセンサによる検出結果に関する検出結果データと、前記調整手段により調整された前記供給層内の圧力と、に基づいて、前記検出対象物質の濃度を測定する測定手段と、を備え、
前記測定手段は、
前記供給層内の圧力が所定の大きさとなるよう、前記調整手段に調整させる調整制御手段と、
前記バイオセンサの応答出力に関する応答データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された応答データに基づく値が、前記供給層内の圧力に対応する所定の閾値を超えたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えたと判断された場合に、当該応答データを、前記検出結果データとして決定する決定手段と、を備え、
前記調整制御手段は、前記判断手段により前記応答データに基づく値が前記閾値を超えていないと判断された場合に、前記供給層内の圧力が前回よりも大きくなるよう、前記調整手段に調整させることを特徴とする濃度測定システム。
A supply layer to which a gas sample containing a detection target substance is supplied, a detection layer that is disposed adjacent to the supply layer and contains a receptor that selectively reacts with the detection target substance, the supply layer, and the supply layer A biosensor that is disposed so as to be separated from the detection layer and has at least a permeable membrane that allows the detection target substance to pass therethrough, and an electrode that is disposed on the detection layer so as to face the permeable membrane;
Adjusting means for adjusting the pressure applied to the permeable membrane by adjusting the pressure in the supply layer;
Measuring means for measuring the concentration of the substance to be detected based on detection result data relating to the detection result by the biosensor, and the pressure in the supply layer adjusted by the adjusting means,
The measuring means includes
Adjustment control means for adjusting the adjustment means so that the pressure in the supply layer has a predetermined magnitude;
Obtaining means for obtaining response data relating to the response output of the biosensor;
Determining means for determining whether a value based on the response data acquired by the acquiring means exceeds a predetermined threshold corresponding to the pressure in the supply layer;
A determination unit that determines the response data as the detection result data when the determination unit determines that the value based on the response data exceeds the threshold;
The adjustment control unit causes the adjustment unit to adjust the pressure in the supply layer to be larger than the previous time when the determination unit determines that the value based on the response data does not exceed the threshold value. Concentration measuring system characterized by that.
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