JP2013242171A - Concentration measuring apparatus - Google Patents

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Satoru Ikeda
悟 池田
Tatsuro Murayama
達郎 村山
Yuri Kinoshita
裕梨 木下
Jun Kimura
純 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concentration measuring apparatus capable of accurately measuring a concentration of a target substance while considering existence of a reducing substance even in a sample including a reducing substance of a high concentration, and having a simple constitution.SOLUTION: A concentration measuring apparatus 1 includes a first sensor 10 having a first electrode 101 and a reaction film 102 formed on the first electrode 101 and a second sensor 20 having a second electrode 201. The reaction film 102 includes an oxidation enzyme for oxidizing a target substance. The first sensor 10 detects a first current including an oxidation current generated by action of the oxidation enzyme to a target substance and an electrolytic current generated by electrode reaction between the reducing substance and the first electrode 101 when a liquid sample contains the reducing substance. The second sensor 20 detects a second current generated by electrode reaction between the reducing substance and the second electrode 201 when the liquid sample contains the reducing substance.

Description

本発明は、濃度測定装置に関する。   The present invention relates to a concentration measuring apparatus.

濃度測定装置としては、例えば、特許文献1記載のものがある。特許文献1には、グルコース及びアスコルビン酸を含有する試料中のグルコース及び/又はアスコルビン酸濃度を計測する方法が記載されている。特許文献1によれば、この方法は、酵素電極法による電流測定と発光強度の測定を同時に行うことを特徴とするものであり、これにより、試料中にグルコースとアスコルビン酸が共存していても、アスコルビン酸の影響を排除して、正確にグルコース濃度を測定できるとともに、グルコースに加えアスコルビン酸濃度も同時に測定することが可能となるとされている。   An example of the concentration measuring device is described in Patent Document 1. Patent Document 1 describes a method of measuring glucose and / or ascorbic acid concentration in a sample containing glucose and ascorbic acid. According to Patent Document 1, this method is characterized in that the current measurement by the enzyme electrode method and the measurement of the luminescence intensity are performed simultaneously, so that even if glucose and ascorbic acid coexist in the sample. It is said that it is possible to accurately measure the glucose concentration by eliminating the influence of ascorbic acid, and simultaneously measure the ascorbic acid concentration in addition to glucose.

特開2005−140600号公報JP 2005-140600 A

しかしながら、上記文献記載の技術は、ルミノールを使用する発光強度の測定によりアスコルビン酸濃度を測定するものであり、電流測定器及び吸光度計と2種の原理の異なる測定器を備える必要がある。そのため、測定装置全体の構成が複雑になるという問題がある。また、試料中のアスコルビン酸の濃度がルミノール量に比べて高くなりすぎると、発光強度が検出限界以下となってしまう。そのため、高濃度のアスコルビン酸を含む試料では精度よく測定できず、測定範囲に制限がある。   However, the technique described in the above-mentioned document measures ascorbic acid concentration by measuring luminescence intensity using luminol, and it is necessary to provide a current measuring instrument and an absorptiometer and two different measuring instruments. Therefore, there exists a problem that the structure of the whole measuring apparatus becomes complicated. In addition, if the concentration of ascorbic acid in the sample is too high compared to the amount of luminol, the emission intensity will be below the detection limit. Therefore, a sample containing a high concentration of ascorbic acid cannot be measured with high accuracy, and the measurement range is limited.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高濃度の還元物質が存在する試料であっても、還元物質の存在を考慮して対象物質の濃度を精度よく測定でき、かつ、簡易な構成を備えた濃度測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to accurately control the concentration of a target substance in consideration of the presence of the reducing substance even in a sample containing a high concentration of the reducing substance. An object of the present invention is to provide a concentration measuring apparatus that can measure and has a simple configuration.

本発明によれば、
測定対象となる対象物質を含有する液体試料中の前記対象物質の濃度を測定する濃度測定装置であって、
第一の電極と、前記第一の電極上に形成された反応膜とを有する第一のセンサと、
第二の電極を有する第二のセンサと、
を有し、
前記反応膜は、前記対象物質を酸化する酸化酵素を含み、
前記第一のセンサは、前記酸化酵素が前記対象物質に作用して生じる酸化電流と、前記液体試料が還元物質を含有するとき前記還元物質と前記第一の電極との電極反応で生じる電解電流とを含む第一の電流を検出し、
前記第二のセンサは、前記液体試料が還元物質を含有するとき前記還元物質と前記第二の電極との電極反応で生じる第二の電流を検出する、濃度測定装置
が提供される。
According to the present invention,
A concentration measuring device for measuring a concentration of the target substance in a liquid sample containing the target substance to be measured,
A first sensor having a first electrode and a reaction film formed on the first electrode;
A second sensor having a second electrode;
Have
The reaction film includes an oxidase that oxidizes the target substance,
The first sensor includes an oxidation current generated by the oxidase acting on the target substance, and an electrolytic current generated by an electrode reaction between the reduction substance and the first electrode when the liquid sample contains a reduction substance. And detecting a first current including
The second sensor is provided with a concentration measuring device for detecting a second current generated by an electrode reaction between the reducing substance and the second electrode when the liquid sample contains the reducing substance.

この発明によれば、試料中の電流を検出する二種のセンサ(第一、第二のセンサ)を有し、第一のセンサが対象物質を酸化する酸化酵素を備えることで、第一のセンサでは酸化酵素が対象物質に作用して生じる酸化電流と、還元物質の電解電流とを含む第一の電流を検出し、第二のセンサでは、還元物質の電解電流を検出する。これにより、還元物質により影響を受けた酸化電流の測定誤差を考慮して、試料中の対象物質の濃度を測定することができる。これにより、還元物質の濃度は電極反応により生じる電流から直接測定できるため、試料中に高濃度の還元物質が存在する場合においても還元物質の存在を考慮して対象物質を測定することができる。また、この構成では、対象物質及び還元物質の濃度はいずれも電流として検出できるため、装置構成を簡易にできる。したがって、高濃度の還元物質が存在する試料であっても、還元物質の存在を考慮して対象物質の精度よく測定でき、かつ、簡易な構成を備えた濃度測定装置が実現可能になる。   According to this invention, the first sensor has two types of sensors (first and second sensors) for detecting the current in the sample, and the first sensor includes the oxidase that oxidizes the target substance. The sensor detects a first current including an oxidation current generated when the oxidase acts on the target substance and an electrolysis current of the reducing substance, and a second sensor detects the electrolysis current of the reducing substance. Accordingly, the concentration of the target substance in the sample can be measured in consideration of the measurement error of the oxidation current affected by the reducing substance. Thereby, since the concentration of the reducing substance can be directly measured from the current generated by the electrode reaction, the target substance can be measured in consideration of the presence of the reducing substance even when a high concentration of the reducing substance is present in the sample. Further, in this configuration, since the concentrations of the target substance and the reducing substance can be detected as currents, the apparatus configuration can be simplified. Therefore, even if the sample contains a high concentration of reducing substance, it is possible to accurately measure the target substance in consideration of the presence of the reducing substance and realize a concentration measuring apparatus having a simple configuration.

本発明によれば、高濃度の還元物質が存在する試料であっても、還元物質の存在を考慮して対象物質の濃度を精度よく測定でき、かつ、簡易な構成を備えた濃度測定装置が提供される。   According to the present invention, there is provided a concentration measuring apparatus that can accurately measure the concentration of a target substance in consideration of the presence of the reducing substance even in a sample containing a high concentration of the reducing substance and has a simple configuration. Provided.

実施の形態に係る濃度測定装置を模式的に示した平面図である。It is the top view which showed typically the density | concentration measuring apparatus which concerns on embodiment. 第1の実施の形態に係る濃度測定装置を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the density | concentration measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る濃度測定装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the density | concentration measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment. 実施の形態に係る濃度測定装置を模式的に示した平面図である。It is the top view which showed typically the density | concentration measuring apparatus which concerns on embodiment. 第2の実施の形態に係る濃度測定装置を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the density | concentration measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る濃度測定装置の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the density | concentration measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第1の実施の形態に係る濃度測定装置の出力電流の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output current of the density | concentration measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る濃度測定装置の出力電流の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output current of the density | concentration measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る濃度測定装置の出力電流の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output current of the density | concentration measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
本実施の形態は、測定対象となる対象物質を含有する液体試料中の対象物質の濃度を測定する濃度測定装置である。図1、2は、本実施の形態の濃度測定装置の一例を示す図である。図1は、濃度測定装置1の平面図であり、図2は、図1のA−A'断面図である。濃度測定装置1は、第一の電極101と、第一の電極101上に形成された反応膜102とを有する第一のセンサ10と、第二の電極201を有する第二のセンサ20と、を有する。反応膜102は、対象物質を酸化する酸化酵素を含み、第一のセンサ10は、酸化酵素が対象物質に作用して生じる酸化電流と、液体試料が還元物質を含有するとき還元物質と第一の電極101との電極反応で生じる電解電流とを含む第一の電流を検出する。第二のセンサ20は、前記液体試料が還元物質を含有するとき還元物質と第二の電極201との電極反応で生じる第二の電流を検出する。
(First embodiment)
The present embodiment is a concentration measuring device that measures the concentration of a target substance in a liquid sample containing the target substance to be measured. 1 and 2 are diagrams illustrating an example of the concentration measuring apparatus according to the present embodiment. 1 is a plan view of the concentration measuring apparatus 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. The concentration measuring apparatus 1 includes a first sensor 10 having a first electrode 101, a reaction film 102 formed on the first electrode 101, a second sensor 20 having a second electrode 201, Have The reaction film 102 includes an oxidase that oxidizes the target substance, and the first sensor 10 includes an oxidation current generated by the action of the oxidase on the target substance, and the reducing substance and the first when the liquid sample contains the reducing substance. A first current including an electrolysis current generated by an electrode reaction with the electrode 101 is detected. The second sensor 20 detects a second current generated by an electrode reaction between the reducing substance and the second electrode 201 when the liquid sample contains the reducing substance.

液体試料としては、酸化酵素により酸化される測定対象物質及び還元物質を含むものであれば限定されないが、果汁、飲料又は調味料は、還元物質を高濃度に含むため、濃度測定装置1の測定対象として好ましい。飲料には、清涼飲料やアルコール飲料等が挙げられる。調味料には、酒、醤油、みりん等の液体調味料が挙げられる。また、液体試料としては、尿、血液等の生体試料であってもよい。   The liquid sample is not limited as long as it contains a substance to be measured and a reducing substance that are oxidized by an oxidase, but fruit juice, beverages, or seasonings contain a reducing substance in a high concentration, and therefore the concentration measurement apparatus 1 measures Preferred as a subject. Beverages include soft drinks and alcoholic drinks. Examples of the seasoning include liquid seasonings such as sake, soy sauce and mirin. Further, the liquid sample may be a biological sample such as urine or blood.

測定対象となる対象物質には、グルコース又はグルタミン酸が挙げられる。液体試料中、測定対象物質の濃度は、3mmol/L以上であることが好ましく、5〜100mmol/Lであることがより好ましい。例えば、グルコースを対象物質とする場合は、グルコースの濃度は、液体試料中に54mg/dL以上であることが好ましく、90mg/dL〜1800mg/dLであることがより好ましい。また、グルタミン酸を対象物質とする場合は、グルタミン酸の濃度は、液体試料中に44mg/dL以上であることが好ましく、74〜1470mg/dLであることがより好ましい。   The target substance to be measured includes glucose or glutamic acid. In the liquid sample, the concentration of the substance to be measured is preferably 3 mmol / L or more, and more preferably 5 to 100 mmol / L. For example, when glucose is the target substance, the concentration of glucose in the liquid sample is preferably 54 mg / dL or more, and more preferably 90 mg / dL to 1800 mg / dL. When glutamic acid is used as a target substance, the concentration of glutamic acid is preferably 44 mg / dL or more, more preferably 74 to 1470 mg / dL in the liquid sample.

還元物質としては、例えば、アスコルビン酸、アセトアミノフェン又はこれらの混合物が挙げられるが、少なくともアスコルビン酸を含むものが好ましい。濃度測定装置1は、より精度よく対象物質の濃度を測定できる観点から、好ましくは液体試料中、還元物質を0mmol/L以上、60mmol/L以下含むものを測定することができ、還元物質を2mmol/L以上を含むものであってもよい。例えば、還元物質としてアスコルビン酸を含む場合、液体試料中、0mg/dL以上、1000mg/dL以下のアスコルビン酸を含むものが好ましく、35mg/dL以上含むものであってもよい。   Examples of the reducing substance include ascorbic acid, acetaminophen, or a mixture thereof, and those containing at least ascorbic acid are preferable. From the viewpoint of measuring the concentration of the target substance with higher accuracy, the concentration measuring apparatus 1 can preferably measure a liquid sample containing a reducing substance in a range of 0 mmol / L to 60 mmol / L, and a reducing substance in an amount of 2 mmol. / L or more may be included. For example, when ascorbic acid is contained as a reducing substance, the liquid sample preferably contains 0 mg / dL or more and 1000 mg / dL or less of ascorbic acid, and may contain 35 mg / dL or more.

第一のセンサ10及び第二のセンサ20は、別個に分離できる部材であってもよいが、図示するように同一基板上に形成されていることが好ましい。基板30は、絶縁性基板であり、セラミック、プラスチック、シリコン、ガラス、又は、高分子材料を使用することができる。高分子材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルクロライド及びポリカーボネードなどの合成樹脂が挙げられる。   The first sensor 10 and the second sensor 20 may be members that can be separated separately, but are preferably formed on the same substrate as shown. The substrate 30 is an insulating substrate, and ceramic, plastic, silicon, glass, or a polymer material can be used. Examples of the polymer material include synthetic resins such as polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, and polycarbonate.

第一のセンサ10は、第一の電極101を備え、第二のセンサ20は、第二の電極201を備える。第一の電極101及び第二の電極201は、二極系電極及び三極系電極のいずれであってもよいが、安定に応答電流を得ることができ、測定精度を安定化させる観点から、三極系電極が好ましい。より好ましくは、図1に示すように、第一の電極101は、作用極W1、参照極R1及び対極C1から構成することができる。また、第二の電極201も同様に、作用極W2、参照極R2及び対極C2から構成することができる。第一の電極101及び第二の電極201は、導電性材料を用いて形成させることができ、導電性材料としては、炭素、パラジウム、銀、白金、金、銅、ニッケル、これらの合金等の金属材料が挙げられる。第一の電極101及び第二の電極201は、1種の導電性材料により形成させてもよいし、2種以上の導電性材料により形成させてもよいが、測定精度を向上させる観点から、第一の電極101及び第二の電極201は、同一の導電性材料から形成させることが好ましい。具体的には、作用極W1、W2及び対極C1、C2を白金電極とし、参照極R1、R2は、銀塩化銀電極とすることが好ましい。これにより、いっそう安定した応答電流が得られ、測定精度をさらに安定化させることができる。   The first sensor 10 includes a first electrode 101, and the second sensor 20 includes a second electrode 201. The first electrode 101 and the second electrode 201 may be either a bipolar electrode or a tripolar electrode, but from the viewpoint of stably obtaining a response current and stabilizing measurement accuracy, Tripolar electrodes are preferred. More preferably, as shown in FIG. 1, the first electrode 101 can be composed of a working electrode W1, a reference electrode R1, and a counter electrode C1. Similarly, the second electrode 201 can be composed of a working electrode W2, a reference electrode R2, and a counter electrode C2. The first electrode 101 and the second electrode 201 can be formed using a conductive material, and examples of the conductive material include carbon, palladium, silver, platinum, gold, copper, nickel, and alloys thereof. A metal material is mentioned. The first electrode 101 and the second electrode 201 may be formed of one type of conductive material, or may be formed of two or more types of conductive material. From the viewpoint of improving measurement accuracy, The first electrode 101 and the second electrode 201 are preferably formed from the same conductive material. Specifically, the working electrodes W1, W2 and the counter electrodes C1, C2 are preferably platinum electrodes, and the reference electrodes R1, R2 are preferably silver-silver chloride electrodes. Thereby, a more stable response current can be obtained, and the measurement accuracy can be further stabilized.

第一のセンサ10は、第一の電極101上に反応膜102を備える。反応膜102は、第1の電極101を一部又は全面を覆うことが好ましい。反応膜102に含まれる酸化酵素は、液体試料中の対象物質を酸化できるものであればよく、グルコース酸化酵素又はグルタミン酸酸化酵素であることが好ましい。測定試料中のグルコース濃度を測定する場合は、グルコース酸化酵素(GOX)を用いることができる。また、測定試料中のグルタミン酸酸化酵素濃度を測定する場合は、グルタミン酸酸化酵素を用いることができる。   The first sensor 10 includes a reaction film 102 on the first electrode 101. The reaction film 102 preferably covers part or the entire surface of the first electrode 101. The oxidase included in the reaction film 102 may be any oxidase that can oxidize the target substance in the liquid sample, and is preferably glucose oxidase or glutamate oxidase. When measuring the glucose concentration in a measurement sample, glucose oxidase (GOX) can be used. Moreover, when measuring the glutamate oxidase concentration in a measurement sample, glutamate oxidase can be used.

反応膜102において、GOXは、固定化されたものを用いることができる。GOXの固定化には、包括法、担体結合法、架橋法又はこれらを組合せた複合法を用いることができる。包括法でGOXを固定化する場合、有機ゲル等によって、GOXを包み込むことができる。また、担体結合法でGOXを固定化する場合、GOXを樹脂等に結合させて不溶化させればよい。中でも、架橋剤で固定化されたもの、あるいは、アルブミン架橋膜で包括することにより固定化されたものがより好ましい。   In the reaction membrane 102, a fixed GOX can be used. For immobilization of GOX, an entrapment method, a carrier binding method, a crosslinking method, or a composite method combining these can be used. When immobilizing GOX by the inclusion method, GOX can be wrapped with an organic gel or the like. In addition, when GOX is immobilized by the carrier binding method, GOX may be bound to a resin or the like and insolubilized. Among these, those fixed with a crosslinking agent or those fixed by inclusion with an albumin cross-linked membrane are more preferable.

架橋剤としては、多官能性アルデヒド化合物や多官能性エポシキ化合物を用いることができ、多官能性アルデヒドとしては、グリオキサール、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド及びマレアルデヒドなる群から選ばれたジアルデヒドなどを用いることができる。また、多官能性エポシキ化合物としては、例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。中でも、使い勝手の良さ、膜厚のコントロールの容易さの観点からグルタルアルデヒドが好ましい。   As the cross-linking agent, a polyfunctional aldehyde compound or a polyfunctional epoxy compound can be used. Can be used. Examples of the multifunctional epoxy compound include sorbitol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, and the like. Of these, glutaraldehyde is preferred from the viewpoint of ease of use and ease of control of the film thickness.

アルブミン架橋膜は、卵白アルブミン又は動物由来の血清アルブミン、好ましくは牛子牛血清のアルブミン(BSA:Bovine Serum Albumine)を、架橋剤を用いて架橋化させたものである。アルブミンの架橋剤も、上記例示したGOXの架橋剤と同様のものを用いることができる。   The albumin crosslinked membrane is obtained by crosslinking ovalbumin or animal-derived serum albumin, preferably albumin of bovine calf serum (BSA: Bovine Serum Albumin) using a crosslinking agent. As the cross-linking agent for albumin, the same GOX cross-linking agents as those exemplified above can be used.

GOXの固定化法は、公知の固定化酵素の製造技術を適宜採用し得るが、例えば、GOXとBSAとグルタルアルデヒドとを任意の溶媒に混合させて、GOXを固定化させることができる。この場合、溶媒としては、例えば、水、アルコール、HEPES(4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸)、TES(N−[トリス(ヒドロキシメチル)−メチル]−2−アミノエタンスルホン酸)、PIPES(4−ピペラジンジエタンスルフォン酸)等のグッド緩衝液を用いることができる。この方法では、GOXに直接グルタルアルデヒドが架橋したグルタルアルデヒド架橋型GOXと、BSAとグルタルアルデヒドとの架橋体により包括されたBSA包括型GOXとの混合物からなる固定化GOXを得ることができる。   As a method for immobilizing GOX, a known immobilization enzyme production technique can be appropriately employed. For example, GOX can be immobilized by mixing GOX, BSA, and glutaraldehyde in an arbitrary solvent. In this case, examples of the solvent include water, alcohol, HEPES (4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic acid), TES (N- [tris (hydroxymethyl) -methyl] -2-aminoethane). Good buffers such as sulfonic acid) and PIPES (4-piperazinediethanesulfonic acid) can be used. In this method, an immobilized GOX composed of a mixture of glutaraldehyde-crosslinked GOX in which glutaraldehyde is directly cross-linked to GOX and BSA-encapsulated GOX encapsulated by a crosslinked product of BSA and glutaraldehyde can be obtained.

第二のセンサ20は、第二の電極201上に有機膜202が形成されていることが好ましい。有機膜202は、酸化酵素を備えていなければよいが、酸化酵素以外の構成成分が反応膜102と同一であることがより好ましい。例えば、反応膜102がBSA及びグルタルアルデヒドで固定化されたGOXを含む場合、有機膜202は、GOXを含まず、BSA及びグルタルアルデヒドを含むことが好ましい。   In the second sensor 20, an organic film 202 is preferably formed on the second electrode 201. The organic film 202 may be provided with no oxidase, but it is more preferable that the components other than the oxidase are the same as those of the reaction film 102. For example, when the reaction film 102 includes GOX immobilized with BSA and glutaraldehyde, the organic film 202 preferably does not include GOX but includes BSA and glutaraldehyde.

第一のセンサ10及び第二のセンサ20は、図示するように樹脂膜40により一体的に覆うこともできる。樹脂膜40は、好ましくはフッ素樹脂、及びシリコン樹脂から選択される樹脂を用いて形成することができ、フッ素樹脂を用いて形成するとより好ましい。フッ素樹脂には、ポリメタクリル酸パーフルオロデシルが挙げられる。第一のセンサ10及び第二のセンサ20を樹脂膜40で一体的に覆うことにより、液体試料を透過させるとともに酸化反応に必要な酸素を透過させ、さらに液体試料中の不溶成分や、過剰な還元剤を除去することができる。   The first sensor 10 and the second sensor 20 can be integrally covered with a resin film 40 as shown. The resin film 40 can be preferably formed using a resin selected from a fluororesin and a silicon resin, and more preferably formed using a fluororesin. Examples of the fluororesin include polyfluoroperfluorodecyl methacrylate. By covering the first sensor 10 and the second sensor 20 integrally with the resin film 40, the liquid sample is permeated and oxygen necessary for the oxidation reaction is permeated. Further, insoluble components in the liquid sample and excess The reducing agent can be removed.

続いて、本実施の形態の濃度測定装置1の製造方法について、グルコース濃度測定装置を例に挙げ、図3を用いつつ説明する。まず、シリコンやガラス等の絶縁性基板30上に、スクリーン印刷、スパッタ法、または蒸着法を用いて導電性材料を塗布し、第一の電極101及び第二の電極201を形成する(図3(a))。第一の電極101及び第二の電極201の膜厚は、例えば2μm以下とすることができ、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。その後、第一の電極101及び第二の電極201を覆うように、過酸化水素を透過する制限透過膜(図示せず)を形成してもよい。制限透過膜は第一の電極101上に選択的に形成させてもよい。   Subsequently, a manufacturing method of the concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment will be described using a glucose concentration measuring apparatus as an example with reference to FIG. First, a conductive material is applied on an insulating substrate 30 such as silicon or glass by screen printing, sputtering, or vapor deposition to form the first electrode 101 and the second electrode 201 (FIG. 3). (A)). The film thicknesses of the first electrode 101 and the second electrode 201 can be, for example, 2 μm or less, preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. Then, you may form the limiting permeable film (not shown) which permeate | transmits hydrogen peroxide so that the 1st electrode 101 and the 2nd electrode 201 may be covered. The restricted permeable membrane may be selectively formed on the first electrode 101.

次いで、第一の電極101及び第二の電極201上にレジストP1を塗布し、パターニングして、第二のセンサ20の形成領域を選択的に露出させる(図3(b))。   Next, a resist P1 is applied on the first electrode 101 and the second electrode 201 and patterned to selectively expose a formation region of the second sensor 20 (FIG. 3B).

次いで、GOXを含まない溶液を第二の電極201の全体を覆うように塗布する(図3(c))。GOXを含まない溶液は、例えば、BSA及びグルタルアルデヒドと、TES等のグッド緩衝液との混合液が挙げられる。塗布膜202aの厚みは、0.5〜1μm程度にすることができる。   Next, a solution not containing GOX is applied so as to cover the entire second electrode 201 (FIG. 3C). Examples of the solution not containing GOX include a mixture of BSA and glutaraldehyde and a good buffer such as TES. The thickness of the coating film 202a can be about 0.5 to 1 μm.

その後、レジストP1を剥離し、不要部分を除去することで、有機膜202を形成する(図3(d))。   Thereafter, the resist P1 is removed, and unnecessary portions are removed to form the organic film 202 (FIG. 3D).

次いで、第一の電極101及び有機膜202上にレジストP2を塗布し、パターニングして、第一のセンサ10の形成領域を選択的に露出させる(図3(e))。   Next, a resist P2 is applied on the first electrode 101 and the organic film 202 and patterned to selectively expose the formation region of the first sensor 10 (FIG. 3E).

次いで、GOXを含む溶液を第一の電極101の全体を覆うように塗布する(図3(f))。GOXを含む溶液は、例えば、GOX、BSA及びグルタルアルデヒドと、TES等のグッド緩衝液との混合液が挙げられる。塗布膜102aの厚みは、塗布膜202aの厚みと同じにすることが好ましく、例えば、0.5〜1μm程度にすることができる。   Next, a solution containing GOX is applied so as to cover the entire first electrode 101 (FIG. 3F). Examples of the solution containing GOX include a mixed solution of GOX, BSA and glutaraldehyde and a Good buffer such as TES. The thickness of the coating film 102a is preferably the same as the thickness of the coating film 202a, and can be, for example, about 0.5 to 1 μm.

その後、レジストP2を剥離し、不要部分を除去することで、反応膜102を形成する(図3(g))。   Thereafter, the resist P2 is peeled off, and unnecessary portions are removed to form the reaction film 102 (FIG. 3G).

そして、第一のセンサ10及び第二のセンサ20を覆うよう樹脂膜40を形成し、濃度測定装置1を得る。   And the resin film 40 is formed so that the 1st sensor 10 and the 2nd sensor 20 may be covered, and the density | concentration measuring apparatus 1 is obtained.

こうして得られた濃度測定装置1は、図4で示すように、増幅回路51、52、演算回路53、及び表示部54をさらに備えることができる。   As shown in FIG. 4, the concentration measuring apparatus 1 thus obtained can further include amplifier circuits 51 and 52, an arithmetic circuit 53, and a display unit 54.

増幅回路51は、第一のセンサ10が検出した第一の電流を第一のセンサ10から受け付け、これを増幅する。   The amplifier circuit 51 receives the first current detected by the first sensor 10 from the first sensor 10 and amplifies it.

増幅回路52は、第二のセンサ20が検出した第二の電流を第二のセンサ20から受け付け、これを増幅する。   The amplifier circuit 52 receives the second current detected by the second sensor 20 from the second sensor 20 and amplifies it.

演算回路53は、増幅回路51から第一の電流を受け付け、増幅回路52から第二のセンサを受け付け、第一の電流と第二の電流とを比較して、液体試料中の対象物質の濃度を算出する。   The arithmetic circuit 53 receives the first current from the amplifier circuit 51, receives the second sensor from the amplifier circuit 52, compares the first current and the second current, and compares the concentration of the target substance in the liquid sample. Is calculated.

表示部54は、演算回路53が算出した対象物質の濃度をユーザに表示する。   The display unit 54 displays the concentration of the target substance calculated by the arithmetic circuit 53 to the user.

演算回路53は、第二の電流から液体試料中の還元物質の濃度を算出し、表示部54は、これを対象物質の濃度とともに表示してもよい。   The arithmetic circuit 53 may calculate the concentration of the reducing substance in the liquid sample from the second current, and the display unit 54 may display this together with the concentration of the target substance.

なお、演算回路53は、算出した結果をプリンタ等に出力してもよいし、LANやネットワークを介して端末に送信してもよい。   The arithmetic circuit 53 may output the calculated result to a printer or the like, or may transmit the result to a terminal via a LAN or a network.

続いて、図4で示す濃度測定装置1を用いた測定方法について、測定対象となる対象物質としてグルコースと、還元物質としてアスコルビン酸とを含有する液体試料を用いたグルコース濃度の測定を例に挙げて説明する。   Subsequently, with respect to the measuring method using the concentration measuring apparatus 1 shown in FIG. 4, measurement of glucose concentration using a liquid sample containing glucose as a target substance to be measured and ascorbic acid as a reducing substance is taken as an example. I will explain.

液体試料を第一のセンサ10及び第二のセンサ20に添加すると、第一のセンサ10では、反応膜102において液体試料中のグルコースがGOXに作用し、溶存酸素と反応して過酸化水素を発生する。生成した過酸化水素は第一の電極101上で酸化されて酸化電流を与える。また、液体試料中の還元物質は第一の電極101上で電解反応を起こし、電解電流を与える。この酸化電流及び電解電流が第一の電流として増幅回路1(51)で増幅し、これを演算回路53が受け付ける。   When the liquid sample is added to the first sensor 10 and the second sensor 20, in the first sensor 10, glucose in the liquid sample acts on GOX in the reaction film 102, and reacts with dissolved oxygen to generate hydrogen peroxide. Occur. The generated hydrogen peroxide is oxidized on the first electrode 101 to give an oxidation current. In addition, the reducing substance in the liquid sample causes an electrolytic reaction on the first electrode 101 and gives an electrolytic current. The oxidation current and the electrolysis current are amplified as the first current by the amplifier circuit 1 (51), and this is received by the arithmetic circuit 53.

一方、第二のセンサ20には、GOXは存在しないので、グルコースと溶存酸素との反応は生じず、第二の電極201上では過酸化水素の酸化電流は検出されない。液体試料中の還元物質は第二の電極201上で電解反応を起こし、第二の電流を与える。この第二の電流を増幅回路2(52)で増幅し、これを演算回路53が受け付ける。   On the other hand, since GOX does not exist in the second sensor 20, the reaction between glucose and dissolved oxygen does not occur, and the oxidation current of hydrogen peroxide is not detected on the second electrode 201. The reducing substance in the liquid sample causes an electrolytic reaction on the second electrode 201 and gives a second current. This second current is amplified by the amplifier circuit 2 (52), and this is received by the arithmetic circuit 53.

演算回路53は、増幅回路51から受け付けた第一のセンサ10の出力S、及び、増幅回路52から受け付けた第二のセンサ20の出力Sを用い、例えば、下記の式(1)及び(2)から、グルコース濃度Cglu、及び、アスコルビン酸濃度Cascを算出する。
=(Cglu+Casc)*(1−α*Cglu *Casc ) (1)
=Casc*(1−1−α*Cglu *Casc ) (2)
The arithmetic circuit 53 uses the output S 1 of the first sensor 10 received from the amplifier circuit 51 and the output S 2 of the second sensor 20 received from the amplifier circuit 52, for example, From (2), the glucose concentration C glu and the ascorbic acid concentration C asc are calculated.
S 1 = (C glu + C asc ) * (1-α * C glu a * C asb b ) (1)
S 2 = C asc * (1-1 -α * C glu a * C asc b) (2)

なお、式(1)、(2)中、αはセンサ定数であり、a、bは、反応速度へのべき乗である。本実施の形態において、a、bは共に0.5〜1.0の範囲である。a、bはセンサの構造によってほぼ一定であり、αは各センサに固有の数字であり単独又は混合の標準液で構成する際に求めることができるが、例えば0.6〜2.5の範囲である。   In equations (1) and (2), α is a sensor constant, and a and b are powers of the reaction rate. In the present embodiment, both a and b are in the range of 0.5 to 1.0. a and b are almost constant depending on the structure of the sensor, and α is a number specific to each sensor and can be obtained when it is composed of a single or mixed standard solution. For example, a range of 0.6 to 2.5 It is.

演算回路53の算出結果は、表示部54に出力され、表示することができる。図4では、グルコース濃度が0.5%であり、アスコルビン酸濃度が0.2%である例を示す。   The calculation result of the arithmetic circuit 53 is output to the display unit 54 and can be displayed. FIG. 4 shows an example in which the glucose concentration is 0.5% and the ascorbic acid concentration is 0.2%.

続いて、濃度測定装置1の作用効果について説明する。濃度測定装置1によれば、第一のセンサ10、及び、第二のセンサ20を有し、第一のセンサ10が対象物質を酸化する酸化酵素を備えることで、第一のセンサ10では酸化酵素が対象物質に作用して生じる酸化電流と、還元物質の電解電流とを含む第一の電流を検出し、第二のセンサ20では、還元物質の電解電流を検出する。これにより、還元物質により影響を受けた酸化電流の測定誤差を考慮して、試料中の対象物質の濃度を測定することができる。この構成では、対象物質及び還元物質の濃度はいずれも電流として検出できるため、装置構成を簡易にできる。したがって、簡易な構成を備えた濃度測定装置が実現可能になる。   Then, the effect of the density | concentration measuring apparatus 1 is demonstrated. According to the concentration measuring apparatus 1, the first sensor 10 includes the first sensor 10 and the second sensor 20, and the first sensor 10 includes the oxidase that oxidizes the target substance. A first current including an oxidation current generated by the enzyme acting on the target substance and an electrolytic current of the reducing substance is detected, and the second sensor 20 detects an electrolytic current of the reducing substance. Accordingly, the concentration of the target substance in the sample can be measured in consideration of the measurement error of the oxidation current affected by the reducing substance. In this configuration, since both the concentration of the target substance and the reducing substance can be detected as current, the apparatus configuration can be simplified. Therefore, a concentration measuring apparatus having a simple configuration can be realized.

一方、濃度測定装置1では、第一のセンサ10の反応膜102が酸化酵素を含む以外は、第一のセンサ10と第二のセンサ20とを同一の材料を用いて同一に形成することが好ましい。これにより、測定試料の酸化電流と測定試料濃度との関係、及び、還元物質の電解電流と還元物質濃度との関係をいずれも線形することができる。したがって、測定範囲に制限がない濃度測定装置が実現可能になる。例えば、還元物質を2mmol/L以上(アスコルビン酸の場合で35mg/dL以上)含む試料であっても精度よく対象物質の濃度を測定することができる。   On the other hand, in the concentration measuring apparatus 1, the first sensor 10 and the second sensor 20 can be formed using the same material, except that the reaction film 102 of the first sensor 10 contains an oxidase. preferable. Thereby, both the relationship between the oxidation current of the measurement sample and the concentration of the measurement sample, and the relationship between the electrolytic current of the reducing substance and the concentration of the reducing substance can be linearized. Therefore, it is possible to realize a concentration measuring device with no limitation on the measurement range. For example, the concentration of the target substance can be accurately measured even for a sample containing 2 mmol / L or more of a reducing substance (35 mg / dL or more in the case of ascorbic acid).

(第2の実施形態)
本実施の形態も、測定対象となる対象物質と還元物質とを含有する液体試料中の対象物質の濃度を測定する濃度測定装置である。図5は、本実施の形態の濃度測定装置の一例を示す断面図である。濃度測定装置2の平面図は、図1と同じであり、図5は、図1のA−A'断面図である。濃度測定装置2は、第一のセンサ10が反応膜102上にイオン交換膜103を備える点が異なる以外は、第1の実施形態の濃度測定装置1と同じ構成である。
(Second Embodiment)
This embodiment is also a concentration measuring device that measures the concentration of a target substance in a liquid sample containing a target substance to be measured and a reducing substance. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the concentration measuring apparatus according to the present embodiment. The plan view of the concentration measuring device 2 is the same as FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. The concentration measuring device 2 has the same configuration as the concentration measuring device 1 of the first embodiment except that the first sensor 10 includes an ion exchange membrane 103 on the reaction membrane 102.

イオン交換膜103としては、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜が挙げられるが、陽イオン交換膜が好ましく、例えば、ナフィオン(登録商標)を用いることができる。   Examples of the ion exchange membrane 103 include a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, and a cation exchange membrane is preferable. For example, Nafion (registered trademark) can be used.

濃度測定装置2の製造方法について、グルコース濃度測定装置を例に挙げ、図6を用いて説明する。まず、第一の実施の形態で説明した方法と同様に、絶縁性基板30上に、第一の電極101及び第二の電極201を形成する(図6(a))。   A manufacturing method of the concentration measuring device 2 will be described with reference to FIG. 6 taking a glucose concentration measuring device as an example. First, similarly to the method described in the first embodiment, the first electrode 101 and the second electrode 201 are formed on the insulating substrate 30 (FIG. 6A).

次いで、第一の電極101及び第二の電極201上にレジストP3を塗布し、パターニングして、第一のセンサ10の形成領域を選択的に露出させる(図6(b))。   Next, a resist P3 is applied on the first electrode 101 and the second electrode 201 and patterned to selectively expose the formation region of the first sensor 10 (FIG. 6B).

次いで、GOXを含む溶液を第一の電極201の全体を覆うように塗布する(図6(c))。GOXを含む溶液は、例えば、GOX、BSA及びグルタルアルデヒドと、TES等のグッド緩衝液との混合液が挙げられる。塗布膜102bの厚みは、例えば、0.5〜1μm程度にすることができる。   Next, a solution containing GOX is applied so as to cover the entire first electrode 201 (FIG. 6C). Examples of the solution containing GOX include a mixed solution of GOX, BSA and glutaraldehyde and a Good buffer such as TES. The thickness of the coating film 102b can be, for example, about 0.5 to 1 μm.

その後、レジストP3を剥離し、不要部分を除去することで、反応膜102を形成する(図6(d))。   Thereafter, the resist P3 is peeled off, and unnecessary portions are removed, thereby forming the reaction film 102 (FIG. 6D).

次いで、反応膜102及び第二の電極201上にレジストP4を塗布し、パターニングして、第二のセンサ20の形成領域を選択的に露出させる(図6(e))。   Next, a resist P4 is applied on the reaction film 102 and the second electrode 201 and patterned to selectively expose the formation region of the second sensor 20 (FIG. 6E).

次いで、GOXを含まない溶液を第二の電極201の全体を覆うように塗布する(図6(f))。GOXを含まない溶液は、例えば、BSA及びグルタルアルデヒドと、TES等のグッド緩衝液との混合液が挙げられる。塗布膜202bの厚みは、塗布膜102aの厚みと同じにすることが好ましく、例えば、0.5〜1μm程度にすることができる。   Next, a solution not containing GOX is applied so as to cover the entire second electrode 201 (FIG. 6F). Examples of the solution not containing GOX include a mixture of BSA and glutaraldehyde and a good buffer such as TES. The thickness of the coating film 202b is preferably the same as the thickness of the coating film 102a, and can be, for example, about 0.5 to 1 μm.

その後、レジストP4を剥離し、不要部分を除去することで、有機膜202を形成する(図6(g))。   Thereafter, the resist P4 is peeled off, and unnecessary portions are removed to form the organic film 202 (FIG. 6G).

さらに、反応膜102及び有機膜202上にレジストP5を塗布し、パターニングして、第一のセンサ10の形成領域を選択的に露出させる(図6(h))。   Further, a resist P5 is applied on the reaction film 102 and the organic film 202 and patterned to selectively expose the formation region of the first sensor 10 (FIG. 6H).

次いで、反応膜102表面を覆うようにイオン交換膜103bを積層し(図6(i))、その後、レジストP5を剥離し、不要部分を除去することで、イオン交換膜103を形成する(図6(j))。   Next, an ion exchange membrane 103b is laminated so as to cover the surface of the reaction membrane 102 (FIG. 6 (i)), and then the resist P5 is removed and unnecessary portions are removed to form the ion exchange membrane 103 (FIG. 6). 6 (j)).

そして、第一のセンサ10及び第二のセンサ20を覆うように樹脂膜40を形成し、濃度測定装置2を得る。   And the resin film 40 is formed so that the 1st sensor 10 and the 2nd sensor 20 may be covered, and the density | concentration measuring apparatus 2 is obtained.

こうして得られた濃度測定装置2も、濃度測定装置1と同様に、増幅回路51、52、演算回路53、及び表示部54をさらに備えた、図4で示す構成にすることができる。   Similarly to the concentration measuring apparatus 1, the concentration measuring apparatus 2 obtained in this way can be configured as shown in FIG. 4 further including amplification circuits 51 and 52, an arithmetic circuit 53, and a display unit 54.

濃度測定装置2を用いた試料濃度の測定は、第1の実施形態で説明した濃度測定装置1を用いた試料濃度の測定と同様に実行することができる。なお、本実施の形態において、対象物質としてグルコース、及び、還元物質としてアスコルビン酸を含む試料を測定する場合、式(1)及び式(2)にかえて、下記式(3)及び(4)を採用することが好ましい。すなわち、濃度測定装置2では、演算回路53は、増幅回路51から受け付けた第一のセンサ10の出力S、及び、増幅回路52から受け付けた第二のセンサ20の出力Sを用い、例えば、下記の式(3)及び式(4)から、グルコース濃度Cglu、及び、アスコルビン酸濃度Cascを算出する。
=Cglu*(1−β*Cglu *Casc ) (3)
=Casc*(1−β*Cglu *Casc ) (4)
The measurement of the sample concentration using the concentration measuring device 2 can be performed in the same manner as the measurement of the sample concentration using the concentration measuring device 1 described in the first embodiment. In this embodiment, when measuring a sample containing glucose as a target substance and ascorbic acid as a reducing substance, the following formulas (3) and (4) are used instead of formulas (1) and (2). Is preferably adopted. That is, in the concentration measuring apparatus 2, the arithmetic circuit 53 uses the output S 1 of the first sensor 10 received from the amplifier circuit 51 and the output S 2 of the second sensor 20 received from the amplifier circuit 52, for example. From the following formulas (3) and (4), the glucose concentration C glu and the ascorbic acid concentration C asc are calculated.
S 1 = C glu * (1 -β * C glu c * C asc d) (3)
S 2 = C asc * (1 -β * C glu c * C asc d) (4)

なお、式(3)、(4)中、βはセンサ定数であり、c、dは、反応速度へのべき乗である。本実施の形態において、cは0〜0.1の範囲であり、dは0.1〜1.5の範囲にすることができる。c、dはセンサの構造によってほぼ一定であり、βは各センサに固有の数字であり単独又は混合の標準液で構成する際に求めることができるが、例えば0.5〜0.8の範囲である。   In equations (3) and (4), β is a sensor constant, and c and d are powers to the reaction rate. In the present embodiment, c can be in the range of 0 to 0.1, and d can be in the range of 0.1 to 1.5. c and d are substantially constant depending on the structure of the sensor, and β is a number unique to each sensor and can be obtained when it is constituted by a single or mixed standard solution. For example, a range of 0.5 to 0.8 It is.

濃度測定装置2では、イオン交換膜103により、測定対象物質及び還元物質以外の成分を除去できるため、測定対象物質及び還元物質に起因する電流を選択的に検出することができる。したがって、より精度よく対象物質の濃度を求めることができる。濃度測定装置2の場合も、より精度よく対象物質を測定できる観点から、好ましくは液体試料中、還元物質を0mmol/L以上、60mmol/L以下含むものを測定することができ、還元物質を2mmol/L以上を含むものであってもよい。例えば、還元物質としてアスコルビン酸を含む場合、液体試料中、0mg/dL以上、1000mg/dL以下のアスコルビン酸を含むものが好ましく、35mg/dL以上含むものであってもよい。   In the concentration measuring apparatus 2, since components other than the measurement target substance and the reducing substance can be removed by the ion exchange membrane 103, the current caused by the measurement target substance and the reducing substance can be selectively detected. Therefore, the concentration of the target substance can be obtained with higher accuracy. In the case of the concentration measuring apparatus 2 as well, from the viewpoint that the target substance can be measured with higher accuracy, preferably a liquid sample containing a reducing substance of 0 mmol / L or more and 60 mmol / L or less can be measured. / L or more may be included. For example, when ascorbic acid is contained as a reducing substance, the liquid sample preferably contains 0 mg / dL or more and 1000 mg / dL or less of ascorbic acid, and may contain 35 mg / dL or more.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

実施例1
図1、2で示す構成を用い、図3で示す方法によりグルコース濃度測定装置を作製した。基板30はガラス基板とした。第一の電極101及び第二の電極201は、三極系電極とし、作用極W1、W2及び対極C1、C2は白金電極とし、参照極R1、R2は銀塩化銀電極とした。反応膜102は、BSA及びグルタルアルデヒドで固定化されたGOX及びTES緩衝液の混合物を塗布することで形成し、有機膜202は、BSA、グルタルアルデヒド及びTES緩衝液の混合物から形成した。樹脂膜40は、ポリメタクリル酸パーフルオロデシルを用いて形成した。
Example 1
Using the configuration shown in FIGS. 1 and 2, a glucose concentration measuring apparatus was produced by the method shown in FIG. The substrate 30 was a glass substrate. The first electrode 101 and the second electrode 201 were tripolar electrodes, the working electrodes W1, W2 and the counter electrodes C1, C2 were platinum electrodes, and the reference electrodes R1, R2 were silver-silver chloride electrodes. The reaction film 102 was formed by applying a mixture of GOX and TES buffer fixed with BSA and glutaraldehyde, and the organic film 202 was formed from a mixture of BSA, glutaraldehyde and TES buffer. The resin film 40 was formed using polyfluorofluoro perfluorodecyl methacrylate.

実施例1のグルコース濃度測定装置を用い、グルコース濃度が100、500mg/dLであり、アスコルビン酸濃度が0、40、200mg/dLである水溶液を測定試料として第一のセンサ10からの出力を調べた。その結果、図7で示すように出力が線形であり、グルコースの濃度が高くなるにつれ出力電流が高くなることが示された。また、アスコルビン酸の含有量が多くになるにつれ、第一のセンサ10からの出力も高くなった。なお、図7中、「Glu(Asc0)」はアスコルビン酸濃度が0mg/dLであるグルコース水溶液を示し、「Glu(Asc40)」はアスコルビン酸濃度が40mg/dLであるグルコース水溶液を示し、「Glu(Asc200)」はアスコルビン酸濃度が200mg/dLであるグルコース水溶液を示す。   Using the glucose concentration measurement apparatus of Example 1, the output from the first sensor 10 was examined using an aqueous solution having a glucose concentration of 100, 500 mg / dL and an ascorbic acid concentration of 0, 40, 200 mg / dL as a measurement sample. It was. As a result, the output was linear as shown in FIG. 7, and the output current increased as the glucose concentration increased. In addition, as the ascorbic acid content increased, the output from the first sensor 10 also increased. In FIG. 7, “Glu (Asc0)” indicates a glucose aqueous solution with an ascorbic acid concentration of 0 mg / dL, “Glu (Asc40)” indicates a glucose aqueous solution with an ascorbic acid concentration of 40 mg / dL, and “Glu “(Asc200)” indicates an aqueous glucose solution having an ascorbic acid concentration of 200 mg / dL.

実施例1のグルコース濃度測定装置を用い、40、200mg/dLアスコルビン酸水溶液を測定試料として第二のセンサ20からの出力を調べたところ、図8で示すように出力が線形であり、アスコルビン酸の濃度が高くなるにつれ出力電流が高くなることが示された。   Using the glucose concentration measuring apparatus of Example 1, the output from the second sensor 20 was examined using 40, 200 mg / dL ascorbic acid aqueous solution as a measurement sample. As a result, the output was linear as shown in FIG. It has been shown that the output current increases as the concentration of is increased.

実施例2
図1、5で示す構成を用い、図6で示す方法によりグルコース濃度測定装置を作製した。イオン交換膜103をシグマアルドリッチ社製のナフィオン(登録商標)とした以外は、実施例1と同様にした。
Example 2
A glucose concentration measuring device was manufactured by the method shown in FIG. 6 using the configuration shown in FIGS. Example 1 was repeated except that the ion exchange membrane 103 was Nafion (registered trademark) manufactured by Sigma-Aldrich.

実施例2のグルコース濃度測定装置を用い、グルコース濃度が100、500mg/dLであり、アスコルビン酸濃度が0、40、200mg/dLである水溶液を測定試料として第一のセンサ10からの出力を調べた。その結果、図9で示すように出力が線形であり、グルコースの濃度が高くなるにつれ出力電流が低くなることが示された。アスコルビン酸の含有量が多くになるにつれ、第一のセンサ10からの出力は低くなった。なお、図9中、「Glu(Asc0)」はアスコルビン酸濃度が0mg/dLであるグルコース水溶液を示し、「Glu(Asc40)」はアスコルビン酸濃度が40mg/dLであるグルコース水溶液を示し、「Glu(Asc200)」はアスコルビン酸濃度が200mg/dLであるグルコース水溶液を示す。   Using the glucose concentration measuring apparatus of Example 2, the output from the first sensor 10 was examined using an aqueous solution having a glucose concentration of 100, 500 mg / dL and an ascorbic acid concentration of 0, 40, 200 mg / dL as a measurement sample. It was. As a result, the output was linear as shown in FIG. 9, and the output current decreased as the glucose concentration increased. As the ascorbic acid content increased, the output from the first sensor 10 decreased. In FIG. 9, “Glu (Asc0)” indicates an aqueous glucose solution with an ascorbic acid concentration of 0 mg / dL, “Glu (Asc40)” indicates an aqueous glucose solution with an ascorbic acid concentration of 40 mg / dL, and “Glu “(Asc200)” indicates an aqueous glucose solution having an ascorbic acid concentration of 200 mg / dL.

<評価>
実施例1、2のグルコース濃度測定装置を用いて、各種飲料のグルコース濃度及びアスコルビン酸濃度を測定した。全自動グルコース測定装置(グルコースオードアンドスタット、アークレイ社製)を用いて真のグルコース濃度を測定し、これを基準値として実施例1、2のグルコース濃度測定装置で算出したグルコール酸濃度と比較した。実施例1、2のグルコース濃度測定装置のグルコース濃度は、第一のセンサ10からの出力電流S、及び、第二のセンサ20からの出力電流Sを用い、実施例1では、前述の式(1)、(2)に代入して、グルコース濃度を算出した。式(1)、(2)中、α=1.24、a=1、b=1とした。また、実施例2では、前述の式(3)、(4)に代入して、グルコース濃度を算出した。式(3)、(4)中、β=0.65、c=0.08、d=0.3とした。
また、アスコルビン酸濃度は、アスコルビン酸濃度が既知の標準液(アスコルビン酸水溶液)を測定したときの出力電流Sを基準として算出することにより求めた。
比較例には、実施例2の第一のセンサ10のみを備えるグルコース測定装置(UG−201、株式会社タニタ製)を用いた。
実施例1、2、比較例のグルコース濃度、及び、アスコルビン酸濃度の測定結果を表1に示し、実施例1、2、比較例のグルコース濃度と真のグルコース濃度との比較した結果を表2に示す。
<Evaluation>
Using the glucose concentration measuring apparatus of Examples 1 and 2, the glucose concentration and ascorbic acid concentration of various beverages were measured. The true glucose concentration was measured using a fully automatic glucose measuring device (glucose ord and stat, manufactured by Arkray), and compared with the glucose concentration calculated by the glucose concentration measuring device of Examples 1 and 2 using this as a reference value. . The glucose concentrations of the glucose concentration measuring apparatuses of Examples 1 and 2 are the output current S 1 from the first sensor 10 and the output current S 2 from the second sensor 20. The glucose concentration was calculated by substituting into equations (1) and (2). In the formulas (1) and (2), α = 1.24, a = 1, and b = 1. Moreover, in Example 2, the glucose concentration was calculated by substituting into the above formulas (3) and (4). In formulas (3) and (4), β = 0.65, c = 0.08, and d = 0.3.
Further, ascorbic acid concentration was determined by calculating the output current S 2 when the ascorbic acid concentration was determined known standard solution (aqueous solution of ascorbic acid) as a reference.
As a comparative example, a glucose measuring device (UG-201, manufactured by Tanita Co., Ltd.) including only the first sensor 10 of Example 2 was used.
The measurement results of the glucose concentration and ascorbic acid concentration of Examples 1 and 2 and Comparative Example are shown in Table 1, and the results of comparing the glucose concentration of Examples 1 and 2 and Comparative Example with the true glucose concentration are shown in Table 2. Shown in

Figure 2013242171
Figure 2013242171

Figure 2013242171
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表1、2中*1〜6は、以下のとおりである。
*1 日本酒: 山田錦、沢の鶴株式会社製。
*2 コーラ: コカ・コーラ、コカ・コーラカンパニー製。
*3 レモン味清涼飲料:C1000、ハウスウェルネスフーズ社製。
*4 レモン味清涼飲料(3倍希釈):C1000(ハウスウェルネスフーズ社製)を水で3倍に希釈したもの。
*5 レモン味清涼飲料(5倍希釈):C1000(ハウスウェルネスフーズ社製)を水で5倍に希釈したもの。
*6 全自動グルコース測定装置(グルコースオードアンドスタット、アークレイ社製)
In Tables 1 and 2, * 1 to 6 are as follows.
* 1 Sake: Yamada Nishiki, Sawa no Tsuru Co., Ltd.
* 2 Coke: Coca-Cola and Coca-Cola Company.
* 3 Lemon flavor soft drink: C1000, manufactured by House Wellness Foods.
* 4 Lemon-flavored soft drink (3-fold dilution): C1000 (House Wellness Foods) diluted 3-fold with water.
* 5 Lemon-flavored soft drink (5-fold dilution): C1000 (House Wellness Foods) diluted 5 times with water.
* 6 Fully automatic glucose measuring device (glucose ord and stat, manufactured by ARKRAY)

表1、2で示すように、レモン味清涼飲料のように高濃度のアスコルビン酸を含む試料においても、実施例1、2の装置は、精度良くグルコース濃度を測定できた。また、表2で示すように、一組の電極を備える従来のグルコース濃度測定装置では、真のグルコース濃度に対して10%以上の誤差があるのに対し、アスコルビン酸濃度測定用電極を備える実施例1、2のグルコース濃度測定装置では、アスコルビン酸濃度によらず真のグルコース濃度に対して6%以内の誤差範囲に抑えることができた。   As shown in Tables 1 and 2, even in samples containing a high concentration of ascorbic acid such as lemon-flavored soft drinks, the devices of Examples 1 and 2 were able to accurately measure the glucose concentration. In addition, as shown in Table 2, the conventional glucose concentration measuring device including a pair of electrodes has an error of 10% or more with respect to the true glucose concentration, whereas the ascorbic acid concentration measuring electrode is included. In the glucose concentration measuring devices of Examples 1 and 2, the error range was within 6% of the true glucose concentration regardless of the ascorbic acid concentration.

1 濃度測定装置
2 濃度測定装置
10 第一のセンサ
20 第二のセンサ
30 基板
40 樹脂膜
51 増幅回路
52 増幅回路
53 演算回路
54 表示部
101 第一の電極
102 反応膜
102a 塗布膜
102b 塗布膜
103 イオン交換膜
103b イオン交換膜
201 第二の電極
202 有機膜
202a 塗布膜
202b 塗布膜
C1 対極
C2 対極
P1 レジスト
P2 レジスト
P3 レジスト
P4 レジスト
P5 レジスト
R1 参照極
R2 参照極
W1 作用極
W2 作用極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Concentration measuring device 2 Concentration measuring device 10 1st sensor 20 2nd sensor 30 Substrate 40 Resin film 51 Amplifying circuit 52 Amplifying circuit 53 Arithmetic circuit 54 Display part 101 1st electrode 102 Reaction film 102a Coating film 102b Coating film 103 Ion exchange membrane 103b Ion exchange membrane 201 Second electrode 202 Organic membrane 202a Coating film 202b Coating film C1 Counter electrode C2 Counter electrode P1 Resist P2 Resist P3 Resist P4 Resist P5 Resist R1 Reference electrode R2 Reference electrode W1 Working electrode W2 Working electrode

Claims (11)

測定対象となる対象物質を含有する液体試料中の前記対象物質の濃度を測定する濃度測定装置であって、
第一の電極と、前記第一の電極上に形成された反応膜とを有する第一のセンサと、
第二の電極を有する第二のセンサと、
を有し、
前記反応膜は、前記対象物質を酸化する酸化酵素を含み、
前記第一のセンサは、前記酸化酵素が前記対象物質に作用して生じる酸化電流と、前記液体試料が還元物質を含有するとき前記還元物質と前記第一の電極との電極反応で生じる電解電流とを含む第一の電流を検出し、
前記第二のセンサは、前記液体試料が前記還元物質を含有するとき前記還元物質と前記第二の電極との電極反応で生じる第二の電流を検出する、濃度測定装置。
A concentration measuring device for measuring a concentration of the target substance in a liquid sample containing the target substance to be measured,
A first sensor having a first electrode and a reaction film formed on the first electrode;
A second sensor having a second electrode;
Have
The reaction film includes an oxidase that oxidizes the target substance,
The first sensor includes an oxidation current generated by the oxidase acting on the target substance, and an electrolytic current generated by an electrode reaction between the reduction substance and the first electrode when the liquid sample contains a reduction substance. And detecting a first current including
The second sensor is a concentration measuring device that detects a second current generated by an electrode reaction between the reducing substance and the second electrode when the liquid sample contains the reducing substance.
前記第一のセンサと前記第二のセンサとが、同一基板上に形成されている、請求項1に記載の濃度測定装置。   The concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the first sensor and the second sensor are formed on the same substrate. 前記第一の電極及び前記第二の電極が同一材料からなる、請求項1又は2に記載の濃度測定装置。   The concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are made of the same material. 前記第一のセンサが、前記反応膜上にイオン交換膜を有する、請求項1乃至3いずれか一項に記載の濃度測定装置。   The concentration measuring device according to claim 1, wherein the first sensor has an ion exchange membrane on the reaction membrane. 前記第二のセンサは、前記第二の電極上に有機膜を有し、
前記有機膜は、前記反応膜の構成成分のうち前記酸化酵素を除いた成分から構成される、請求項1乃至4いずれか一項に記載の濃度測定装置。
The second sensor has an organic film on the second electrode,
5. The concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the organic film is composed of components excluding the oxidase among the components of the reaction film.
前記還元物質がアスコルビン酸又はアセトアミノフェンを含む、請求項1乃至5いずれか一項に記載の濃度測定装置。   The concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the reducing substance includes ascorbic acid or acetaminophen. 前記酸化酵素がグルコース酸化酵素又はグルタミン酸酸化酵素である、請求項1乃至6いずれか一項に記載の濃度測定装置。   The concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the oxidase is glucose oxidase or glutamate oxidase. 前記対象物質がグルコース又はグルタミン酸である、請求項1乃至7いずれか一項に記載の濃度測定装置。   The concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the target substance is glucose or glutamic acid. 前記液体試料が果汁、飲料、調味料、又は、尿若しくは血液を含む生体試料である、請求項1乃至8いずれか一項に記載の濃度測定装置。   The concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the liquid sample is a biological sample containing fruit juice, beverage, seasoning, urine or blood. 前記第一のセンサが検出した前記第一の電流を前記第一のセンサから受け付けるとともに、前記第二のセンサが検出した前記第二の電流を前記第二のセンサから受け付け、前記第一の電流と前記第二の電流とを比較して、前記液体試料中の前記対象物質の濃度を算出する演算部と、
前記演算部が算出した前記対象物質の濃度を出力する出力部と、
を有する、請求項1乃至9いずれか一項に記載の濃度測定装置。
The first current detected by the first sensor is received from the first sensor, the second current detected by the second sensor is received from the second sensor, and the first current is detected. And the second current to calculate the concentration of the target substance in the liquid sample,
An output unit that outputs the concentration of the target substance calculated by the calculation unit;
The concentration measuring device according to claim 1, comprising:
前記演算部は、前記液体試料が還元物質を含有するとき前記第二の電流から前記液体試料中の前記還元物質の濃度を算出し、
前記出力部は、前記還元物質の濃度を出力する、請求項10に記載の濃度測定装置。
The calculation unit calculates the concentration of the reducing substance in the liquid sample from the second current when the liquid sample contains a reducing substance,
The concentration measuring apparatus according to claim 10, wherein the output unit outputs a concentration of the reducing substance.
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