JP2011095152A - Method and device for electrochemical analysis of body fluid - Google Patents

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進 杉山
Haruki Shiraishi
晴樹 白石
Ranko Hatsuda
蘭子 初田
Hiroaki Sakamoto
博昭 坂元
Kazuhiro Miyamura
和宏 宮村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for electrochemical analysis of body fluid capable of selectively inactivating ascorbic acid around a work electrode without requiring complicated pre-treatments. <P>SOLUTION: The method for electrochemical analysis of a body fluid includes: a step of contacting the body fluid to metallic coppers 2, 8, applying a positive voltage, eluting divalent copper ions from the metallic coppers 2, 8, and oxidizing ascorbic acid in the body fluid by the copper ions; and a step of contacting the body fluid to the work electrode 2 and a counter electrode 3, applying a positive voltage and measuring a current value generated between the work electrode 2 and the counter electrode 3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、妨害物質としてアスコルビン酸が共存する体液中の目的物質の濃度を電気化学的に測定する方法及びその装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for electrochemically measuring the concentration of a target substance in a body fluid in which ascorbic acid coexists as an interfering substance.

痛風は、高尿酸血症を原因とし、関節炎を引き起こす疾患であり、激しい痛みを特徴とする。痛風は生活習慣病の一つであり、血中の尿酸濃度を管理することにより、発症や病状の進行を防ぐことが可能である。   Gout is a disease caused by hyperuricemia and causing arthritis and is characterized by severe pain. Gout is a lifestyle-related disease, and it is possible to prevent the onset and progression of disease states by managing the blood uric acid concentration.

このため、尿酸の血中濃度を正確に把握することが重要である。しかし、血中にはアスコルビン酸が共存しており、アスコルビン酸と尿酸とは近接した電位で電気化学的に酸化されるため、尿酸濃度を電気化学的に測定する場合、アスコルビン酸に起因する電流値も同時に測定される。   For this reason, it is important to accurately grasp the blood concentration of uric acid. However, ascorbic acid coexists in the blood, and ascorbic acid and uric acid are electrochemically oxidized at a close potential, so when measuring uric acid concentration electrochemically, the current caused by ascorbic acid The value is also measured at the same time.

特許文献1には電気化学的に尿酸の測定を行う方法が記載されており、当該方法では、2価の銅イオンを持つイオン交換体を用いて、測定試料からアスコルビン酸を除去している。   Patent Document 1 describes a method for electrochemically measuring uric acid. In this method, ascorbic acid is removed from a measurement sample using an ion exchanger having a divalent copper ion.

特開昭61−210938号公報JP-A-61-210938

しかしながら、特許文献1に記載の方法を用いて尿酸を検出するには、予め測定試料をイオン交換体を通過させる前処理が必要である。   However, in order to detect uric acid using the method described in Patent Document 1, a pretreatment in which a measurement sample is passed through an ion exchanger in advance is required.

そこで本発明は、煩雑な前処理が不要であり、作用電極周囲のアスコルビン酸を選択的に不活性化することができる体液の電気化学的分析方法及び装置を提供すべく図ったものである。   Therefore, the present invention is intended to provide a method and an apparatus for electrochemical analysis of body fluid that do not require complicated pretreatment and can selectively inactivate ascorbic acid around the working electrode.

すなわち本発明に係る体液の電気化学的分析方法は、アスコルビン酸を含有する体液中の目的物質の濃度を、電気化学的に測定する方法であって、金属銅に前記体液を接触させて、正の電圧を印加し、当該金属銅から2価の銅イオンを溶出させて、当該銅イオンにより前記体液中のアスコルビン酸を酸化する工程と、作用電極と対電極とに前記体液を接触させて、正の電圧を印加し、当該電圧下において前記作用電極と前記対電極との間に発生した電流値を測定する工程と、を備えていることを特徴とする。   That is, the method for electrochemical analysis of body fluid according to the present invention is a method for electrochemically measuring the concentration of a target substance in a body fluid containing ascorbic acid. And the step of eluting divalent copper ions from the metal copper, oxidizing the ascorbic acid in the body fluid with the copper ions, bringing the body fluid into contact with the working electrode and the counter electrode, Applying a positive voltage and measuring a current value generated between the working electrode and the counter electrode under the voltage.

本発明において、前記体液としては、例えば、血液(全血、血漿、血清)、尿等が挙げられる。また、前記目的物質としては、例えば、尿酸、ヒポキサンチン、キサンチン、テオフィリン等が挙げられる。   In the present invention, examples of the body fluid include blood (whole blood, plasma, serum), urine, and the like. Examples of the target substance include uric acid, hypoxanthine, xanthine, theophylline and the like.

また、2価の銅イオンを溶出させるために金属銅に印加する正電圧は、0.5V以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the positive voltage applied to metallic copper in order to elute a bivalent copper ion is 0.5V or less.

このようなものであれば、前記作用電極に近接して設けた金属銅に正の電圧を印加し、当該金属銅から2価の銅イオンを溶出させることにより、作用電極周囲に局所的に2価の銅イオンを溶出させて、作用電極周囲の体液中のアスコルビン酸を選択的に酸化し、電気化学的に不活性化(デヒドロアスコルビン酸)することができるので、引き続いて行われる電気化学的測定においては目的物質のみを選択的に検出することができる。このため、イオン交換体等を用いた前処理は不要であり、アスコルビン酸の不活性化から目的物質の濃度測定までの一連の工程を、全て電気化学的に処理することができる。また、試料溶液である体液中に2価の銅イオンを含む塩を添加しても、当該銅イオンは体液中に拡散してしまい、作用電極周囲のアスコルビン酸を選択的に不活性化させることは困難であるが、本発明によれば、作用電極周囲のアスコルビン酸を確実に酸化し不活性化することができる。   In such a case, a positive voltage is applied to metallic copper provided in the vicinity of the working electrode, and divalent copper ions are eluted from the metallic copper, thereby locally 2 around the working electrode. The subsequent electrochemical reaction can be performed by eluting the valent copper ions to selectively oxidize ascorbic acid in the body fluid around the working electrode and to inactivate it electrochemically (dehydroascorbic acid). In the measurement, only the target substance can be selectively detected. For this reason, pretreatment using an ion exchanger or the like is not necessary, and all the series of steps from inactivation of ascorbic acid to measurement of the concentration of the target substance can be electrochemically processed. In addition, even when a salt containing divalent copper ions is added to the body fluid as the sample solution, the copper ions diffuse into the body fluid and selectively inactivate ascorbic acid around the working electrode. However, according to the present invention, ascorbic acid around the working electrode can be reliably oxidized and inactivated.

このような本発明に係る方法を実施するための電気化学的分析装置としては、例えば、次のようなものが挙げられる。即ち、本装置は、アスコルビン酸を含有する体液中の目的物質の濃度を、電気化学的に測定するための装置であって、作用電極と、前記作用電極に近接して設けられ、前記体液中のアスコルビン酸を酸化するための2価の銅イオンの供給源である金属銅と、対電極と、前記作用電極、前記金属銅及び前記対電極を内蔵するセルと、を備えていることを特徴とする。このようなものであれば、イオン交換体を充填したカラム等は不要であるので、簡便な装置構成とすることができる。このような電気化学的分析装置もまた、本発明の一つである。   Examples of the electrochemical analyzer for carrying out the method according to the present invention include the following. That is, this apparatus is an apparatus for electrochemically measuring the concentration of a target substance in a body fluid containing ascorbic acid, and is provided in the proximity of the working electrode and the working electrode. Metal copper which is a source of divalent copper ions for oxidizing ascorbic acid, a counter electrode, and a cell containing the working electrode, the metal copper and the counter electrode. And If it is such, since the column etc. which were filled with the ion exchanger are unnecessary, it can be set as a simple apparatus structure. Such an electrochemical analyzer is also one aspect of the present invention.

本発明に係る電気化学的分析装置は、更に、前記金属銅から2価の銅イオンを溶出させるために前記金属銅に対して正の電圧を印加し、次いで、前記作用電極に正方向に電圧を印加する電圧印加手段と、当該電圧下において前記作用電極と前記対電極との間に発生した電流値を測定する電流値測定手段と、得られた電流値から前記目的物質の濃度を算出する情報処理装置と、を備えていてもよい。しかしながら、これらの手段や装置は、本発明に係る電気化学的分析装置を構成する機器に含まれずに、本発明に係る電気化学的分析装置に外部装置として接続されて、用いられてもよい。   The electrochemical analyzer according to the present invention further applies a positive voltage to the metallic copper in order to elute divalent copper ions from the metallic copper, and then applies a positive voltage to the working electrode. Voltage applying means for applying a current, current value measuring means for measuring a current value generated between the working electrode and the counter electrode under the voltage, and calculating the concentration of the target substance from the obtained current value And an information processing apparatus. However, these means and devices may be used by being connected to the electrochemical analyzer according to the present invention as an external device without being included in the equipment constituting the electrochemical analyzer according to the present invention.

前記金属銅は、前記作用電極に近接して設けてあれば、その形態としては特に限定されず、例えば、前記作用電極の表面に施された銅めっきや、カーボンペーストからなる基体の表面に銅の粉末を圧入した後、これを硬化させることにより得られる作用電極の表面に分散した銅、作用電極とは別個独立して設けられた銅電極等が挙げられるが、これらのなかでも、例えば、前記作用電極の表面に銅めっきが施してある等のような、前記作用電極が、前記金属銅を含有している態様が好ましい。このようなものであれば、製造が容易であり、また、用いる電極の数が少なくて済み、装置構造を単純化、小型化することができるので、例えば、本発明に係る電気化学的分析装置をチップ化し使い捨てとすることも可能であり、より簡便な測定を行いうる。   The metallic copper is not particularly limited as long as it is provided close to the working electrode. For example, copper plating applied to the surface of the working electrode or copper on the surface of a substrate made of a carbon paste. The copper dispersed in the surface of the working electrode obtained by press-fitting the powder and then cured, and a copper electrode provided independently of the working electrode, etc. are mentioned, among these, for example, An embodiment in which the working electrode contains the metallic copper, such as copper plating on the surface of the working electrode, is preferable. If it is such, since manufacture is easy and the number of electrodes to be used is small, the structure of the apparatus can be simplified and miniaturized. For example, the electrochemical analyzer according to the present invention It is also possible to make it into a chip and make it disposable.

前記作用電極としては、尿酸等の目的物質の測定感度に優れることより、カーボン電極が好適に用いられる。なお、前記作用電極として、カーボン電極に代えて、導電性ダイヤモンド電極を用いることもできる。   As the working electrode, a carbon electrode is preferably used because it is excellent in measurement sensitivity of a target substance such as uric acid. As the working electrode, a conductive diamond electrode can be used instead of the carbon electrode.

前記導電性ダイヤモンド電極としては、例えば、ホウ素、窒素、リン等がドープされているもの等が挙げられる。なかでも高濃度でホウ素がドープされたボロンドープダイヤモンド電極は、電位窓が広く(酸化電位及び還元電位が広い)、また、他の電極材料と比較してバックグラウンド電流が低く、更に、化学的耐性、耐久性、電気伝導度、耐腐食性等にも優れるといった利点を有している。   Examples of the conductive diamond electrode include those doped with boron, nitrogen, phosphorus, or the like. Among these, boron-doped diamond electrodes doped with boron at a high concentration have a wide potential window (wide oxidation potential and reduction potential), a low background current compared to other electrode materials, and chemical reactions. It has advantages such as excellent resistance, durability, electrical conductivity, and corrosion resistance.

なお、上述した本発明では、アスコルビン酸を酸化して電気化学的に不活性化するために銅が用いられているが、銅に代えて、鉄錯体(フェリシアン化カリウム等のフェロセン等)、コバルト錯体(フェナントロリンのコバルト錯体等)、銀等を用いても、同様にアスコルビン酸を酸化して電気化学的に不活性化することができる。これらの銅代替物を用いた態様もまた、本発明の一つである。   In the present invention described above, copper is used to oxidize and inactivate ascorbic acid electrochemically, but instead of copper, an iron complex (ferrocene such as potassium ferricyanide), a cobalt complex Even when silver or the like is used (such as a phenanthroline cobalt complex), ascorbic acid can be similarly oxidized and electrochemically inactivated. Embodiments using these copper substitutes are also one aspect of the present invention.

このように本発明によれば、作用電極周囲に局所的に2価の銅イオンを溶出させて、作用電極周囲の体液中のアスコルビン酸を選択的に酸化して、電気化学的に不活性化することができる。このため、イオン交換体等を用いた前処理は不要であり、アスコルビン酸の不活性化から目的物質の濃度測定までの一連の工程を、全て電気化学的に処理することができる。また、測定試料である体液中に直接2価の銅イオンを添加しても、当該銅イオンは体液中に拡散してしまい、作用電極周囲のアスコルビン酸を選択的に不活性化させることは困難であるが、本発明によれば、作用電極周囲のアスコルビン酸を確実に酸化し不活性化することができる。   As described above, according to the present invention, divalent copper ions are locally eluted around the working electrode, and ascorbic acid in the body fluid around the working electrode is selectively oxidized to be electrochemically inactivated. can do. For this reason, pretreatment using an ion exchanger or the like is not necessary, and all the series of steps from inactivation of ascorbic acid to measurement of the concentration of the target substance can be electrochemically processed. Moreover, even if divalent copper ions are directly added to the body fluid as a measurement sample, the copper ions diffuse into the body fluid, and it is difficult to selectively inactivate ascorbic acid around the working electrode. However, according to the present invention, ascorbic acid around the working electrode can be reliably oxidized and inactivated.

本発明の一実施形態に係る電気化学的分析装置の機器構成を示す概要図である。It is a schematic diagram showing the equipment composition of the electrochemical analyzer concerning one embodiment of the present invention. 尿酸とアスコルビン酸とを含有するリン酸緩衝液を試料溶液とするLSV測定の結果を示すボルタモグラムである。It is a voltammogram which shows the result of the LSV measurement which uses the phosphate buffer containing uric acid and ascorbic acid as a sample solution. 同実施形態に係る電気化学的分析装置の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of the electrochemical analyzer which concerns on the same embodiment. 他の実施形態に係る電気化学的分析装置の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of the electrochemical analyzer which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る電気化学的分析装置の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of the electrochemical analyzer which concerns on other embodiment.

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態に係る電気化学的分析装置1は、図1にその機器構成を示すように、作用電極2、対電極3及び参照電極4と、これら3本の電極が内蔵された測定セル5と、を備えており、作用電極2、対電極3及び参照電極4は、ポテンショガルバノスタット6(電圧印加手段及び電流値測定手段に相当)に接続され、更にポテンショガルバノスタット6には情報処理装置7が接続されている。   As shown in FIG. 1, the electrochemical analyzer 1 according to the present embodiment includes a working electrode 2, a counter electrode 3, a reference electrode 4, and a measurement cell 5 in which these three electrodes are incorporated. The working electrode 2, the counter electrode 3 and the reference electrode 4 are connected to a potentio galvanostat 6 (corresponding to a voltage applying means and a current value measuring means), and the potentio galvanostat 6 is further connected to an information processing device 7. Is connected.

以下に各部を説明する。作用電極2は、導電性ダイヤモンド電極やカーボン電極からなる電極本体の表面に銅めっきが施されてなるものである。このような銅めっきは、2価の銅イオンを含有する溶液中に電極本体を浸漬させた状態で、当該電極本体に負の電圧を印加することにより前記銅イオンを電解還元して、前記電極本体表面に銅を析出させることによる。   Each part will be described below. The working electrode 2 is obtained by performing copper plating on the surface of an electrode body made of a conductive diamond electrode or a carbon electrode. Such copper plating is performed by electrolytically reducing the copper ions by applying a negative voltage to the electrode body in a state where the electrode body is immersed in a solution containing divalent copper ions. By depositing copper on the surface of the body.

対電極3は電解電流を補償するものであり、例えば、カーボン、白金、炭素、ステンレス、金、SnO等からなる電極を用いることができる。 The counter electrode 3 compensates for the electrolysis current. For example, an electrode made of carbon, platinum, carbon, stainless steel, gold, SnO 2 or the like can be used.

参照電極4としては公知のものを利用することができ、例えば、銀/塩化銀電極、カロメル電極、標準水素電極、水素パラジウム電極等を用いることができる。   A known electrode can be used as the reference electrode 4, and for example, a silver / silver chloride electrode, a calomel electrode, a standard hydrogen electrode, a hydrogen palladium electrode, or the like can be used.

測定セル5は、その内部に試料溶液Sを貯留し、当該試料溶液Sが作用電極2、対電極3及び参照電極4と接触できるよう構成されているものである。   The measurement cell 5 is configured to store a sample solution S therein so that the sample solution S can come into contact with the working electrode 2, the counter electrode 3, and the reference electrode 4.

試料溶液Sとしては、例えば、血液(全血、血漿、血清)、尿等の体液が挙げられる。そして、前記目的物質としては、例えば、尿酸、ヒポキサンチン、キサンチン、テオフィリン等のアスコルビン酸と電気化学的性質が類似しており、電気化学的測定においてアスコルビン酸が妨害物質となるものが挙げられる。   Examples of the sample solution S include body fluids such as blood (whole blood, plasma, serum) and urine. Examples of the target substance include those having electrochemical properties similar to those of ascorbic acid such as uric acid, hypoxanthine, xanthine, and theophylline and having ascorbic acid as an interfering substance in electrochemical measurement.

ポテンショガルバノスタット6は、ポテンショスタット(電位制御)とガルバノスタット(電流制御)・エレクトロメータ(電位計測)の機能を備えているものであり、作用電極2の電位を制御することによって発生した電流を検出し、その検出信号を情報処理装置7に伝達するものである。ポテンショガルバノスタット6は、電位を一定に保つ機能に加えて、電位を一定速度で走査したり、指定した電位に一定時間ごとにステップしたりする機能も有する。これらの機能は、1台に搭載する必要はなく、例えば電位保持機能と電位走査機能が別体に設けてあってもよい。   The potentiogalvanostat 6 has functions of a potentiostat (potential control), a galvanostat (current control), and an electrometer (potential measurement), and the current generated by controlling the potential of the working electrode 2 The detection signal is transmitted to the information processing device 7. In addition to the function of keeping the potential constant, the potentiogalvanostat 6 also has a function of scanning the potential at a constant speed and stepping to a specified potential at regular intervals. These functions do not need to be mounted on one unit, and for example, a potential holding function and a potential scanning function may be provided separately.

情報処理装置7は、CPUや、メモリ、入出力チャンネル、キーボード等の入力手段、ディスプレイ等の出力手段、A/D変換器、D/A変換器等を備えた汎用乃至専用のものであり、前記CPU及びその周辺機器が、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従って協働動作することにより、ポテンショガルバノスタット6で検出された信号が解析され、目的物質の検出、濃度測定が行われる。なお、情報処理装置7は、物理的に一体である必要はなく、有線又は無線により複数の機器に分割されていてもよい。   The information processing device 7 is a general purpose or dedicated device including a CPU, memory, input / output channels, input means such as a keyboard, output means such as a display, A / D converter, D / A converter, etc. The CPU and its peripheral devices cooperate with each other according to a program stored in a predetermined area of the memory, whereby a signal detected by the potentio galvanostat 6 is analyzed, and a target substance is detected and a concentration is measured. The information processing apparatus 7 does not need to be physically integrated, and may be divided into a plurality of devices by wire or wireless.

次に、このように構成した電気化学的分析装置1を用いて、尿酸及びアスコルビン酸を含有する試料溶液S中の尿酸濃度を測定する方法について説明する。   Next, a method for measuring the uric acid concentration in the sample solution S containing uric acid and ascorbic acid using the electrochemical analyzer 1 configured as described above will be described.

測定セル5に試料溶液Sを注入して、作用電極2に正の電圧を印加し、銅めっきを電解酸化して2価の銅イオンを溶出させる。これにより、作用電極2近傍に局所的に2価の銅イオンが溶出され、当該銅イオンにより作用電極2周囲の試料溶液S中のアスコルビン酸が酸化される。なお、銅めっきを電解酸化して2価の銅イオンを溶出させるために作用電極2に印加する正電圧は、0.5V以下であることが好ましい。   The sample solution S is injected into the measurement cell 5, a positive voltage is applied to the working electrode 2, and the copper plating is electrolytically oxidized to elute divalent copper ions. Thereby, bivalent copper ions are locally eluted in the vicinity of the working electrode 2, and ascorbic acid in the sample solution S around the working electrode 2 is oxidized by the copper ions. In addition, it is preferable that the positive voltage applied to the working electrode 2 for electrolytically oxidizing the copper plating to elute divalent copper ions is 0.5 V or less.

作用電極2から銅イオンを溶出させた後直ちに、作用電極2に正の電圧を印加することにより、尿酸が作用電極2上で酸化され、作用電極2と対電極3との間に、この酸化反応に伴う電流が発生する。この電流値(電気信号)はポテンショガルバノスタット6に伝達され、各電極における信号の制御・検出が行われる。ポテンショガルバノスタット6で検出された信号は情報処理装置7に送信され、予め作成された尿酸の濃度と電流値との検量線と、得られた電流値とが対比されて、試料溶液S中の尿酸濃度が算出される。   Immediately after elution of copper ions from the working electrode 2, uric acid is oxidized on the working electrode 2 by applying a positive voltage to the working electrode 2, and this oxidation occurs between the working electrode 2 and the counter electrode 3. An electric current accompanying the reaction is generated. This current value (electric signal) is transmitted to the potentio galvanostat 6 to control / detect signals at each electrode. The signal detected by the potentiogalvanostat 6 is transmitted to the information processing device 7, and a calibration curve between the concentration of uric acid and the current value prepared in advance is compared with the obtained current value, so that The uric acid concentration is calculated.

図2は、尿酸(UA)とアスコルビン酸(AA)とを含有するリン酸緩衝液を試料溶液Sとし、作用電極2として銅めっきを施したカーボン電極を用いて、作用電極2に500mVの電圧を5秒間印加して、銅めっきから2価の銅イオンを溶出させた後、リニアスイープボルタメトリー(LSV)測定を行った結果を示したボルタモグラムである。なお、各条件は以下のとおりである。   FIG. 2 shows a case where a phosphate buffer solution containing uric acid (UA) and ascorbic acid (AA) is used as a sample solution S, a carbon electrode plated with copper is used as the working electrode 2, and a voltage of 500 mV is applied to the working electrode 2. Is a voltammogram showing the result of performing linear sweep voltammetry (LSV) measurement after applying divalent copper for 5 seconds to elute divalent copper ions from the copper plating. Each condition is as follows.

作用電極;カーボンシート(5mm×5mm)に−300mVの電圧を1分間印加して表面に銅めっきを施してなるカーボン電極
参照電極;Ag/AgCl(銀/塩化銀)
対電極;Pt(白金)
掃引条件;50mV/secで0mVから900mVまで掃引
Working electrode: Carbon electrode reference electrode obtained by applying a voltage of −300 mV to a carbon sheet (5 mm × 5 mm) for 1 minute to subject the surface to copper plating; Ag / AgCl (silver / silver chloride)
Counter electrode; Pt (platinum)
Sweep condition: Sweep from 0 mV to 900 mV at 50 mV / sec

図2に示すとおり、アスコルビン酸共存下でも、尿酸濃度に依存した電流値が得られた。また、尿酸濃度を一定にしてアスコルビン酸濃度を変えても、電流値は変わらなかった。   As shown in FIG. 2, a current value dependent on the uric acid concentration was obtained even in the presence of ascorbic acid. Moreover, even if the ascorbic acid concentration was changed with the uric acid concentration kept constant, the current value did not change.

本実施形態に係る電気化学的分析装置1の具体例としては、血液(血漿)を試料溶液Sとする使い捨て可能なチップ状のものとして、例えば、図3に示すようなものが挙げられる。即ち、本電気化学的分析装置1は、いずれもポリメタクリル酸メチル(PMMA)からなる基礎部11と蓋部12とから構成されている。基礎部11には縦断面1〜4μm(幅)×1μm以上(高さ)の長尺な流路13が形成されており、当該流路13の内面には酸素プラズマにより親水化処理が施されている。また、蓋部12の流路13と対向する面にも親水化処理が施されており、これにより流路13は、毛細管現象により、試料滴下部14に滴下された血液から血漿のみを吸引することができる。本電気化学的分析装置1では当該流路13が測定セル5として機能する。蓋部12には、作用電極2、対電極3及び参照電極4が、流路13内に流れ込んだ血漿と接触可能なように埋め込まれている。作用電極2及び対電極3としてはカーボン電極が用いられ、更に作用電極2の表面には銅めっきが施されている。一方、参照電極4としては、銀/塩化銀電極が用いられている。そして、各電極には図示しないポテンショガルバノスタット6等が接続される。なお、本電気化学的分析装置1では、ポテンショガルバノスタット6や情報処理装置7は外部装置として用いられる。   As a specific example of the electrochemical analyzer 1 according to the present embodiment, as a disposable chip-shaped device using blood (plasma) as the sample solution S, for example, the one shown in FIG. That is, the electrochemical analyzer 1 is composed of a base portion 11 and a lid portion 12 each made of polymethyl methacrylate (PMMA). A long channel 13 having a longitudinal section of 1 to 4 μm (width) × 1 μm or more (height) is formed in the base portion 11, and the inner surface of the channel 13 is subjected to a hydrophilic treatment by oxygen plasma. ing. Further, the surface of the lid portion 12 facing the flow path 13 is also subjected to a hydrophilic treatment, whereby the flow path 13 sucks only plasma from the blood dropped on the sample dropping section 14 by capillary action. be able to. In the present electrochemical analyzer 1, the flow path 13 functions as the measurement cell 5. A working electrode 2, a counter electrode 3, and a reference electrode 4 are embedded in the lid portion 12 so as to be in contact with plasma that has flowed into the flow path 13. Carbon electrodes are used as the working electrode 2 and the counter electrode 3, and copper plating is applied to the surface of the working electrode 2. On the other hand, a silver / silver chloride electrode is used as the reference electrode 4. Each electrode is connected to a potentiogalvanostat 6 (not shown). In the present electrochemical analysis device 1, the potentiogalvanostat 6 and the information processing device 7 are used as external devices.

この電気化学的分析装置1を用いて血液中の尿酸濃度を測定するには、まず、試料滴下部14に血液を1滴滴下する。すると、血漿のみが流路13内に吸い込まれる。そして、上述のとおり、2価の銅イオンの溶出及びそれに続く電気化学的測定を行うことにより、血液中の尿酸濃度を測定することができる。   In order to measure the uric acid concentration in blood using this electrochemical analyzer 1, first, one drop of blood is dropped on the sample dropping unit 14. Then, only plasma is sucked into the flow path 13. And as above-mentioned, the elution of a bivalent copper ion and subsequent electrochemical measurement can measure the uric acid concentration in blood.

したがって、このように構成した本実施形態に係る電気化学的分析装置・方法によれば、作用電極2に正の電圧を印加し、電極表面に施された銅めっきから2価の銅イオンを溶出させることにより、作用電極2周囲に局所的に2価の銅イオンを溶出させて、作用電極2周囲の体液中のアスコルビン酸を選択的に酸化し、電気化学的に不活性化(デヒドロアスコルビン酸)することができるので、引き続いて行われる電気化学的測定においては目的物質のみを選択的に検出することができる。このため、イオン交換体等を用いた前処理は不要であり、アスコルビン酸の不活性化から目的物質の濃度測定までの一連の工程を、全て電気化学的に処理することができる。   Therefore, according to the electrochemical analyzer and method according to the present embodiment configured as described above, a positive voltage is applied to the working electrode 2 and divalent copper ions are eluted from the copper plating applied to the electrode surface. Thus, divalent copper ions are locally eluted around the working electrode 2 to selectively oxidize ascorbic acid in the body fluid around the working electrode 2 and to inactivate it electrochemically (dehydroascorbic acid In the subsequent electrochemical measurement, only the target substance can be selectively detected. For this reason, pretreatment using an ion exchanger or the like is not necessary, and all the series of steps from inactivation of ascorbic acid to measurement of the concentration of the target substance can be electrochemically processed.

また、試料溶液S中に直接2価の銅イオンを添加しても、当該銅イオンは試料溶液S中に拡散してしまい、作用電極2周囲のアスコルビン酸を選択的に不活性化することは困難であるが、本実施形態によれば、作用電極2周囲のアスコルビン酸を確実に酸化し不活性化することができる。   Further, even if divalent copper ions are directly added to the sample solution S, the copper ions diffuse into the sample solution S, and the ascorbic acid around the working electrode 2 is selectively inactivated. Although difficult, according to this embodiment, ascorbic acid around the working electrode 2 can be reliably oxidized and inactivated.

また、金属銅を作用電極2表面上に形成した銅めっきとして備えることにより、別途銅電極を設ける必要がないので、電極の数が少なくて済み、装置構成を簡素にすることができ、電気化学的分析装置1をチップ化し使い捨てとすることも可能である。   Also, by providing metallic copper as a copper plating formed on the surface of the working electrode 2, there is no need to provide a separate copper electrode, so the number of electrodes can be reduced, the device configuration can be simplified, and electrochemical It is also possible to make the analytical device 1 into a chip and make it disposable.

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

本発明における作用電極は、電極表面に銅めっきが施されたものに限られず、例えば、カーボンペーストからなる基体の表面に銅の粉末を圧入した後、これを硬化させて作用電極を形成してもよい。また、作用電極には銅を含めずに、作用電極に近接して別途銅電極を設けてもよい。   The working electrode in the present invention is not limited to the electrode surface plated with copper. For example, after pressing copper powder onto the surface of a substrate made of carbon paste, the working electrode is cured to form the working electrode. Also good. Moreover, you may provide a copper electrode separately in proximity to a working electrode, without including copper in a working electrode.

また、前記実施形態に係る電気化学的分析装置1は、作用電極2、対電極3及び参照電極4が備わった三電極法による測定を行うものであるが、本発明に係る電気化学的分析装置1としては、作用電極2及び対電極3のみを備えた二電極法によるものであってもよい。三電極法の方が、作用電極2と対電極3との間に印加する電位の絶対値を制御することができるので、精度及び感度の高い測定を行うことが可能であるが、二電極法によれば、用いる電極が作用電極2及び対電極3の2電極ですむので、電気化学的分析装置1の構造をより簡素化、小型化することができる。   The electrochemical analysis apparatus 1 according to the embodiment performs measurement by the three-electrode method provided with the working electrode 2, the counter electrode 3, and the reference electrode 4, but the electrochemical analysis apparatus according to the present invention. 1 may be a two-electrode method including only the working electrode 2 and the counter electrode 3. In the three-electrode method, the absolute value of the potential applied between the working electrode 2 and the counter electrode 3 can be controlled, so that measurement with higher accuracy and sensitivity can be performed. According to the above, since two electrodes, that is, the working electrode 2 and the counter electrode 3 are used, the structure of the electrochemical analyzer 1 can be further simplified and miniaturized.

図3に示すようなチップ化した電気化学的分析装置1において、金属銅を作用電極2とは別個に独立して設ける場合は、例えば、図4に示すように、作用電極2と長尺方向に平行に銅電極8を設けてもよいが、図5に示すように、血漿の流れに対して作用電極2より上流側に銅電極8を設けてもよい。   In the electrochemical analysis apparatus 1 in the form of a chip as shown in FIG. 3, when metallic copper is provided independently of the working electrode 2, for example, as shown in FIG. Although the copper electrode 8 may be provided in parallel with the plasma electrode 8, as shown in FIG. 5, the copper electrode 8 may be provided upstream of the working electrode 2 with respect to the plasma flow.

その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてもよく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。   In addition, it is needless to say that some or all of the above-described embodiments and modified embodiments may be appropriately combined, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

1・・・電気化学的分析装置
2・・・作用電極
3・・・対電極
4・・・参照電極
5・・・測定セル
6・・・ポテンショガルバノスタット
7・・・情報処理装置
S・・・試料溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrochemical analyzer 2 ... Working electrode 3 ... Counter electrode 4 ... Reference electrode 5 ... Measurement cell 6 ... Potentiogalvanostat 7 ... Information processing apparatus S ...・ Sample solution

Claims (5)

アスコルビン酸を含有する体液中の目的物質の濃度を、電気化学的に測定する方法であって、
金属銅に前記体液を接触させて、正の電圧を印加し、当該金属銅から2価の銅イオンを溶出させて、当該銅イオンにより前記体液中のアスコルビン酸を酸化する工程と、
作用電極と対電極とに前記体液を接触させて、正の電圧を印加し、当該電圧下において前記作用電極と前記対電極との間に発生した電流値を測定する工程と、を備えていることを特徴とする体液の電気化学的分析方法。
A method for electrochemically measuring the concentration of a target substance in a body fluid containing ascorbic acid,
Contacting the body fluid with metallic copper, applying a positive voltage, eluting divalent copper ions from the metallic copper, and oxidizing the ascorbic acid in the body fluid with the copper ions;
A step of bringing the body fluid into contact with the working electrode and the counter electrode, applying a positive voltage, and measuring a current value generated between the working electrode and the counter electrode under the voltage. A method for electrochemical analysis of body fluids.
アスコルビン酸を含有する体液中の目的物質の濃度を、電気化学的に測定するための装置であって、
作用電極と、
前記作用電極に近接して設けられ、前記体液中のアスコルビン酸を酸化するための2価の銅イオンの供給源である金属銅と、
対電極と、
前記作用電極、前記金属銅及び前記対電極を内蔵するセルと、を備えていることを特徴とする体液の電気化学的分析装置。
An apparatus for electrochemically measuring the concentration of a target substance in a body fluid containing ascorbic acid,
A working electrode;
Metallic copper, which is provided close to the working electrode and is a source of divalent copper ions for oxidizing ascorbic acid in the body fluid;
A counter electrode;
A body fluid electrochemical analyzer comprising: the working electrode, the metal copper, and a cell containing the counter electrode.
前記金属銅から2価の銅イオンを溶出させるために前記金属銅に対して正の電圧を印加し、次いで、前記作用電極に正方向に電圧を印加する電圧印加手段と、
当該電圧下において前記作用電極と前記対電極との間に発生した電流値を測定する電流値測定手段と、
得られた電流値から前記目的物質の濃度を算出する情報処理装置と、を備えている請求項2記載の体液の電気化学的分析装置。
Voltage application means for applying a positive voltage to the metallic copper in order to elute divalent copper ions from the metallic copper, and then applying a voltage in the positive direction to the working electrode;
Current value measuring means for measuring a current value generated between the working electrode and the counter electrode under the voltage;
The body fluid electrochemical analyzer according to claim 2, further comprising: an information processing device that calculates the concentration of the target substance from the obtained current value.
前記作用電極が、前記金属銅を含有している請求項2又は3記載の体液の電気化学的分析装置。   The body fluid electrochemical analyzer according to claim 2 or 3, wherein the working electrode contains the metallic copper. 前記作用電極が、カーボン電極である請求項2、3又は4記載の体液の電気化学的分析装置。   The body fluid electrochemical analyzer according to claim 2, 3 or 4, wherein the working electrode is a carbon electrode.
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