JP2691510B2 - 酵素の測定装置 - Google Patents

酵素の測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酵素の測定装置に関す
る。さらに詳しくは、測定対象となる酵素の酵素化学的
活性に基づく基質溶液のpH変化を利用して固形物表面
上に存在する特定の酵素を測定するのに適した装置に関
する。本発明により提供される測定装置は臨床検査のよ
うな臨床医学を主な利用分野とするが、その他に、基礎
医学、獣医学、生化学、薬理学等の広い分野への適用が
可能である。
【0002】
【従来の技術】近年、Helicobacter pylori(以下これを
「H. pylori 」と略称する)が胃潰瘍および十二指腸潰
瘍の発症に係わる菌として注目されている。 H. pylori
は胃および十二指腸の粘膜上皮に生息しており、菌体膜
上に発現させた多量のウレアーゼあるいは菌体外に分泌
した多量のウレアーゼによって胃や十二指腸内の尿素を
分解し、高濃度のアンモニアを生成させ、自己の生息に
必要な中性環境を作るとともに上皮細胞に障害を与える
ことが報告されている(小橋、臨床消化器内科8、48
9(1993)参照)。従って、胃潰瘍や十二指腸潰瘍
の診断のために H. pyloriの検査が重要になりつつあ
る。
【0003】現在、胃および十二指腸(以下これらを
「消化管」と略称する)内の H. pyloriの実用性の高い
検査法としては、(1)培養法、(2)組織染色法、
(3)迅速ウレアーゼテスト、(4)色素による内視鏡
検査、(5)抗体検査、等が知られている(石井、臨床
消化器内科8、503(1993)参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記(1)〜(5)の
検査法のうち、(1)の培養法は粘膜組織切片を採取
し、 H. pyloriを培養し、分離培養法等によって確認す
る方法であり、最も確実なH. pyloriの検査方法であ
る。しかし粘膜組織切片の採取を必要とするために、患
者の臓器に傷をつけることとなり、また熟練した技術者
と数日の時間を必要とする。(2)の組織染色法も粘膜
組織切片の採取を必要とする検査方法であり、患者の臓
器に傷をつけるうえ、熟練した技術者と1日程度の時間
を要する。(3)の迅速ウレアーゼテストでは採取した
粘膜組織切片を尿素と指示薬(フェノールレッド等)を
含む培地に入れ、 H. pyloriが分泌するウレアーゼによ
る培地のpH変化に伴う指示薬の変化を肉眼で判定する
(山本ら、臨床消化器内科8、517(1993)参
照)。この方法では数分から数時間で結果が得られ、操
作も簡単であるが、(1)、(2)と同様に粘膜組織切
片の採取を必要とするため、患者の臓器に傷をつけると
いう難点がある。(4)の色素による内視鏡検査は消化
管内にトルイジンブルー、フェノールレッド等の指示薬
を散布し、 H. pyloriの消化管内における分布を可視化
し、内視鏡で観察するという検査方法である(郡ら、臨
床消化器内科8、525(1993)参照)。この方法
は患者の臓器に傷をつけることなく H. pyloriの消化管
内における分布を観察できる点で優れているが、指示薬
の変色域が限られているために、H2 ブロッカーの事前
投与等によって消化管内のpHをあらかじめ変色域の近
くに調節しておくことが必要であり、調節の仕方によっ
て偽陽性や偽陰性が生じる。(5)の抗体検査は血清中
の抗 H. pylori抗体を酵素免疫測定法で測定する検査方
法である(高木、臨床消化器内科8、511(199
3)参照)。これは H. pyloriそのものではなく、 H.
pyloriに対する抗体を測定する方法であるので、 H. py
loriに対する過去の既往歴を観ることとなり、現在 H.
pyloriが患者の体内に生息しているか否かを判定するこ
とはできない。
【0005】 以上のように、消化管内のH.pylo
riの各種検査法にはそれぞれ一長一短があり、臨床的
な観点からは、内視鏡観察時に消化管の特定箇所におい
て検体を採取することなくH.pyloriをその場で
直接検出できる方法が望まれている。また、上記H.p
yloriに限らず、生体の各種臓器に生息する微生物
とくに細菌類の検査は、ほとんどの場合検体を採取し、
体外で培養し、顕微鏡を用いて観察を行うという細菌学
的検査によって行われているのが現状であり、各種臓器
の特定箇所において、かかる微生物を直接検出する方法
が望まれている。さらに、臓器あるいは固形培地の特定
箇所における酵素を直接的に測定することに対する実用
上のニーズも大きい。しかし従来より行われている酵素
測定法の大半は、検体の採取を必要とする測定方法であ
る。本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであっ
て、臓器あるいは固形培地等の固形物表面の特定箇所に
存在する酵素をその場で直接測定する装置を提供し、ひ
いては該固形物表面の特定箇所に存在する微生物等をそ
の場で直接検出することを可能ならしめることを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は
固形物表面に基質溶液を接触させて、該基質溶液中の基
質の反応に伴うpH変化を利用した、固形物表面に存在
する酵素の測定装置であって、該測定装置が細径管と、
該細径管の内部に収容されたpH電極と、該細径管の先
端開口部まで基質溶液を供給する送液手段とを有し、該
pH電極のpH感応部の先端が該細径管の内部であっ
て、かつ細径管の先端開口部からの距離が5mm以下と
なる位置に配置されて、該基質溶液のpH変化を検出可
能としたことを特徴とする酵素の測定装置に関する。
【0007】本発明でいう固形物とは、胃、十二指腸、
小腸、大腸、直腸、尿道、卵管、気管、歯茎部等の生体
内の各種臓器、固形培地など、一定の表面形状を有する
物体を意味する。また、本発明でいう基質の反応とは、
酵素等による基質の分解、酸化、還元、転移、加水分
解、脱離、異性化、重合等の各種反応を意味する。
【0008】まず、本発明の測定装置について具体例を
用いて図面にて説明する。図1に本発明装置の一例の概
略構成を示す。図1に示されるように本発明の装置は、
細径管1と、pH電極3と、細径管1内に基質溶液を供
給する送液手段8から構成されている。4はpH電極3
のホルダ、5はリード線部であって、pH電極3に接続
されたリード線やそのハンダ部は絶縁樹脂で封入されて
いる。9は基質溶液を貯留する液溜め、10は比較電
極、11はpH電極の出力電位を読み取る出力電位読み
取り手段である。13はCPUであり、送液手段8を制
御し、かつ出力電位読み取り手段11の読み取りデータ
を処理し表示装置12に表示する機能を有している。
【0009】細径管1は先端部が開口して細径管開口部
2を形成しており、他端部にはアダプタ6が接続され、
送液管7を介して液溜め9と連結されている。細径管1
の形状としては、内視鏡チューブ、カテーテル、留置針
など細長い管状の形状を有するものであれば、いずれも
使用できる。なお、細径管1として、複数の管状体を接
続して全体として一つの細長い管状の形状としたものを
使用することもできる。
【0010】細径管1の素材としては、ポリテトラフル
オロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリメチル
メタクリレート等のプラスチック、金属(ステンレス
鋼、アルミニウム、チタンなど)、セラミックなどが挙
げられるが、生体内の臓器表面の特定箇所における酵素
の測定を目的とする場合には、細径管1をプラスチック
等の可撓性を有する素材で形成することが好ましい。
【0011】細径管1の内径は通常3mm以下である。
細径管の内径が3mmを超えると、基質の反応に対する
pH電極の応答が鈍くなり好ましくない。なお、細径管
1の内径の下限値については特に限定されるものではな
いが、内部に収容されるpH電極の外径により制約を受
ける。実用的な観点から、細径管1の内径は通常0.5
〜3mmの範囲のものが使用される。また、細径管1の
外径は通常0.7〜4mmの範囲である。なお、生体内
の臓器表面の特定箇所における酵素の測定を目的とする
場合には、外径を3.5mm以下としておくと内視鏡に
挿入することが可能となり、生体内に挿入する際に患者
への負担が小さくなるので好ましい。
【0012】細径管1内に収容されるpH電極3として
は従来から最も多用されているいわゆるガラス電極の他
に、pH感応性電界効果トランジスタ(以下pH−FE
Tという)、酸化パラジウム/パラジウムワイヤ等の表
面酸化金属線型のpH電極、プロトン受容体を含有する
pH感応性高分子膜を金属線や炭素線にコートしたコー
テイドワイヤ型のpH電極等、各種の微小pH電極を用
いることができる。しかしながら、ガラス電極型のpH
電極は細径化すると、誘導ノイズが増大する傾向があ
る。表面酸化金属線型のpH電極は細径化が容易である
が、長期の水中寿命等に難点がある。コーテイドワイヤ
型のpH電極も細径化が容易であるが、pH変化に対す
る直線応答域が狭い、水中寿命が短いなどの難点があ
る。そのためこれらのpH電極を使用する場合には上記
問題点を予め解消しておく必要がある。
【0013】これに対してpH−FETは、(1)細径
化が容易である、(2)細径化したときの誘導ノイズが
少ない、(3)IC技術で製造するので、電極間の特性
のバラつきが小さくでき、かつpH感応面(ゲート部)
を微小化することができる、(4)pH変化に対する応
答が極めて速く、かつ応答曲線にヒステリシスが残らな
い、(5)pH変化に対する直線応答域が広い、(6)
水中の保存寿命が半永久的で、かつpH感度等の特性の
経時変化が少ない、等の優れた特徴を有しているので本
発明装置に用いるpH電極としては好適である。
【0014】pH−FETとしては(1)全周絶縁型
(特公昭57−43863号公報参照)、(2)接合分
離型(実公昭58−5245号公報参照)、(3)SO
S型(特開昭59−48646号公報参照)等いくつか
のタイプが知られている。本発明においてはこれらのい
ずれのタイプのものを用いてもかまわないが、基本的
に、(1)その先端近傍にpH感応面を有し、(2)該
pH−FETにリード線を接続し、その周囲を樹脂等で
絶縁したリード線部が細径管1内に挿入可能な太さであ
り、(3)素子先端部の長さは1〜10mm、好ましく
は1〜3mmであり、(4)素子先端部の上・下面、側
面全ての面が外部溶液との間で電気的に絶縁されている
構造を有する、等の条件を備えているものが好ましい。
本発明においては、これらの条件の全てを満足するもの
として、特に上記の(1)全周絶縁型pH−FETが好
適である。
【0015】本発明に用いられるpH−FETは、25
℃において40〜60mV/pH、さらには50〜60
mV/pHのpH感度を有することが望ましい。またp
H感応膜としては窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化
タンタル等の水中安定性のすぐれたものを採用すること
が望ましい。特に酸化タンタルは水中での安定性、pH
応答特性等の点で優れており、酸化タンタルをpH感応
膜とするpH−FETは本発明に用いるpH電極として
適している。
【0016】本発明の装置を用いて酵素の測定を行うた
めには、pH−FETはノイズレベルの極めて低い(定
pH下で通常0.05mV以下)ものを用いることが好
ましい。そのためには、相互コンダクタンスが50マイ
クロジーメンス以上、好ましくは100マイクロジーメ
ンス以上、より好ましくは200マイクロジーメンス以
上のものを用いることが望ましい。また、pH−FET
の素子先端部と外部電極とを室温の生理食塩水中につけ
て、pH−FETのソース電極と外部電極との間に3V
の電圧をかけた時のもれ電流が30nA以下、好ましく
は10nA以下であることが望ましい。相互コンダクタ
ンスが50マイクロジーメンス未満であったり、上記も
れ電流が30nAを超えたりすると、測定時のノイズが
大きくなる。
【0017】比較電極10としては、飽和カンコウ電極
や銀−塩化銀電極等の液絡式比較電極、イオン不感応性
膜をゲート膜とする電界効果トランジスタ(特公昭58
−25221号公報参照)、あるいはイオン不感応性膜
を金属線や炭素線にコートしたコーテイドワイヤ型の比
較電極等を用いることができる。本発明の装置にはいず
れの方式の比較電極を用いてもかまわないが、なかでも
液絡式比較電極が最も信頼性が高く好ましく用いられ
る。比較電極の設置場所としては通常図1に示したよう
に、アダプタ6の内部で、かつpH電極のpH感応面と
液絡している場所に取り付けられるが、pH電極のpH
感応面と液絡している場所であればいずれに収容しても
よく、例えば、細径管1の内部、送液管7の内部などに
設置することも可能である。
【0018】細径管1内に基質溶液を供給する送液手段
8としては、1〜100ml/hの流速が得られるもの
であればよく、ペリスタポンプ、シリンジポンプ等、従
来より公知のものが特に制限なく使用できる。
【0019】ホルダ4は、細径管1内に設置されてお
り、pH電極3を細径管内部の特定の位置に収容し、か
つ固定するものである。ホルダ4とpH電極のリード線
部5、およびホルダ4と細径管1の内壁面とはそれぞれ
接着剤によって接着固定されている。また、ホルダ4は
基質溶液の流路を有するものである。このようなホルダ
4としては、例えば、多孔性のスポンジ、多孔性セラミ
ック、金属粉末の焼結体などの多孔性の構造を有するも
のが使用される。
【0020】上記ホルダ4により、pH電極3は細径管
内部の特定の位置に収容、固定される。pH電極3の設
置位置は、基質の反応に対するpH電極の応答速度を決
定する重要な因子である。本発明の測定方法および装置
においては、pH電極3は、pH感応部の先端が、細径
管1の内部であって、かつ細径管の先端開口部である細
径管開口部2からの距離(図1におけるL)が5mm以
下となる位置に配置されることが必要である。
【0021】本発明の測定装置においては、細径管開口
部2を測定対象となる固形物表面に接触させて該固形物
表面と細径管内壁面とで空間部を形成し、該空間部内に
おける基質溶液のpH変化をpH電極によって測定す
る。すなわち、本発明の測定装置は、該固形物表面上に
存在する酵素と該空間部内に存在する基質溶液中の基質
が固形物表面にて反応することに伴って生じるpH変化
をpH電極によって捉えるので、pH電極のpH感応部
と固形物表面の距離は小さいことが好ましく、従ってp
H感応部の先端と細径管開口部2との距離Lは短いこと
が好ましい。この距離Lが5mmを越えると基質の反応
に対するpH電極の応答速度が遅くなる。またpH感応
部の先端が細径管開口部2から外に露出すると、pH感
応部が固形物表面に直接接触することとなり該電極の破
損や汚染を招くのみならず、酵素の測定時に形成される
上記空間部の液密性が破られ、基質の反応および該空間
部における基質溶液のpH変化が外部からの影響を受け
るので、酵素を正確に測定することができなくなる。通
常、pH感応部と細径管開口部との距離Lは、0.1〜
5mmであり、0.1〜1.0mmとなることが好まし
い。
【0022】図2に第2の装置例を示す。この例におい
ては、細径管1は第1の管状体1’と第2の管状体1”
とで構成されており、第1の管状体1’の先端部に第2
の管状体1”がネジ部14によって取り付けられてい
る。第2の管状体1”には、内部に固定部15が設けら
れており、該固定部15はpH電極3に接続されたリー
ド線部5を挟持することによってpH電極3を固定して
いる。なお、必要に応じてリード線部5と固定部15と
を接着剤により接着固定してもよく、また、リード線部
5と、固定部15との間にOリングを介在させてもよ
い。また、第2の管状体1”には、固定部15に隣接し
て基質溶液流路16が設けられている。このように第2
の管状体1”はpH電極3のホルダとしての機能を兼ね
備えている。その他の構成については図1に示した装置
と同様であり、同一部分または相当部分に同一の符号を
付してその説明を省略する。なお、図2の上部にはA−
A線の断面図を示す。
【0023】本発明においては、基質溶液と反応して基
質溶液のpHを変化させる能力を有する酵素が測定対象
となる。かかる酵素としては、例えば、 H. pyloriが分
泌するウレアーゼなど、生体内の各種臓器あるいは固形
培地等の固形物表面に生息する微生物が分泌する酵素、
該微生物の細胞膜上に発現している酵素、あるいは各種
臓器から分泌される酵素などが挙げられる。なお、微生
物の生体内の酵素であっても、基質溶液と反応して基質
溶液のpHを変化させるものであれば、本発明の測定対
象となる。本発明によれば上記のように微生物が分泌す
る酵素、該微生物の細胞膜上に発現している酵素等を測
定することにより固形物表面の特定箇所における当該微
生物の存在の有無を判断することができる。
【0024】 細径管1内に供給される基質溶液は、測
定対象となる酵素の作用を受けてpH変化を誘引する基
質を含む溶液が使用され、該酵素に応じたものを使用す
る必要がある。かかる酵素と基質の組み合わせとして
は、例えばアルコールデヒドロゲナーゼ/アルコール、
グルコースオキシダーゼ/グルコース、カテコールオキ
シダーゼ/カテコール、NADHペルオキシダーゼ/N
ADH、リパーゼ/トリアシルグリセロール、アセチル
エステラーゼ/酢酸エステル、アセチルコリンエステラ
ーゼ/アセチルコリン、グルコノラクトナーゼ/グルコ
ノラクトン、アルカリフォスファターゼ/p−ニトロフ
ェノールリン酸、アリルサルファターゼ/アリルサルフ
ェート、ウレアーゼ/尿素等を挙げることができる。
【0025】また、基質溶液としてはpH電極の洗浄溶
液、pH測定時の基準となるpH標準溶液、さらにはp
H電極と比較電極が図1における如く離れている場合に
はその間の塩橋としての機能も兼ね備えていることが望
ましく、適当なpH緩衝能と電気伝導度を有しているこ
とが好ましい。かかるpH緩衝能および電気伝導度は測
定対象となる酵素および固形物に応じ、実際の測定条件
を考慮したうえで適宜設定すればよい。また本発明の装
置をヒトの体内に挿入して使用する場合には基質溶液も
体内に注入されることになるので、当然のことながら毒
性や安全性の面で問題のないものを使用することが必要
となる。
【0026】次に本発明装置を用いた測定方法について
説明する。本発明の測定方法の基本的な操作は、次のス
テップからなる。 (1)細径管内に基質溶液を導入し、測定前のpH電極
の出力電位を一定に保つ、(2)細径管の先端開口部を
測定対象である固形物表面の特定箇所に接触させて固形
物表面と細径管の内壁面とで空間部を形成すると共に、
該空間部内に基質溶液を導入して該固形物表面に接触さ
せる、(3)基質溶液の導入を停止して、pH感応部の
先端が該空間部内であって、かつ細径管の先端開口部か
らの距離が5mm以下となる位置に配置されたpH電極
を用いて、固形物表面における基質の反応に基づく基質
溶液のpH変化を測定する。
【0027】即ち、図1において細径管開口部2が開放
された状態で送液手段8を作動させて基質溶液を液溜め
9より送液管7、アダプタ6を経て、細径管1の内部へ
供給し、細径管内部とpH電極3を洗浄する。かかる状
態においてpH電極3の出力電位を読み取り、これをベ
ースライン電位とする。ついで送液手段8を停止して、
基質溶液の供給を停止するのとほぼ同時に細径管開口部
2を測定対象の固形物に接触させる。かくして固形物表
面と細径管の内壁面とで形成された空間部内には基質溶
液が満たされることとなる。図3にその時の状態の概略
図を示す。かかる状態で基質溶液のpH変化を測定す
る。測定対象の固形物17の表面上に被検出酵素が存在
すればそれによって該空間部内に存在する基質溶液中の
基質が反応し、該基質溶液のpHが変化する。それに伴
うpH電極の出力電位を読み取り、上で求めたベースラ
イン電位との電位差を尺度として、酵素の測定を行う。
この場合、上記電位差の平衡値を利用する方法、上記電
位差の立ち上がり初速度を利用する方法、あるいは決め
られた時間内に得られた上記電位差を利用する方法、さ
らには決められた時間内における電位差の変化速度の最
大値を利用する方法等を選択することが可能である。な
お、あらかじめ検量線を作成しておき、該検量線に基づ
いて定量的測定を行うこともできる。
【0028】測定終了後、細径管開口部2を固形物表面
から離して再び送液手段を作動させて基質溶液を液溜め
より細径管内に供給し、細径管内部とpH電極の洗浄お
よびpH電極のベースライン電位の読み取りを行い、次
回以降の測定に備える。
【0029】かかる測定方法では、検体を採取する必要
がなく、測定対象である固形物表面の特定箇所における
酵素をその場で直接測定することができる。しかも、固
形物の表面に存在する酵素の量に応じて基質溶液のpH
変化が生じ、pH変化から酵素を定性的もしくは定量的
に測定できるので、検出限界が高く、かつ信頼性の高い
測定結果が得られる。また検出手段としてpH電極を使
用しているので、迅速にかつ簡便に酵素の測定を行うこ
とができる。
【0030】さらに、本発明の測定方法によれば、測定
箇所を変更しながら上記(1)〜(3)の操作を繰り返
すことによって、固形物表面における複数箇所の酵素を
順次測定することが可能であり、特に臨床現場におい
て、診断時に測定結果を見ながら異なる箇所における測
定を続けて行うことが可能となり、極めて有用である。
【0031】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により
なんら限定されるものではない。
【0032】実施例 (1)測定装置の製作 図2に示したような装置を製作した。pH電極3として
は、特公昭57−43863号公報第7欄第7行〜第9
欄第6行に記載の方法に基づいて製造された全周絶縁型
のpH−FETのゲート部に、タンタル酸化物をpH感
応膜として蒸着したものを用いた。このpH−FETの
全体の寸法は長さ5.5mm、幅0.45mm、厚み
0.15mmで、その先端0.8mmの部分にゲート部
(pH感応面)が設けられている。このpH−FETの
先端約1.5mmを露出させ、残りの部分を樹脂で絶縁
した。細径管である第1の管状体1’としては内径1.
0mm、外径1.5mm、長さ160cmのポリテトラ
フルオロエチレン製チューブを用いた。該細径管(第1
の管状体1’)の先端部にpH−FETが収容されるよ
うに図2に示される構造の第2の管状体1”をステンレ
ス鋼で作成した。管状体1”の先端開口部の内径は1.
1mm、外径は管状体1’と同じ1.5mmである。ま
た管状体1”の全長はネジ部14を含めて11mmであ
る。pH−FETの先端と細径管開口部2との距離Lが
0.2mmとなるようにpH−FETをそのリード線部
5を固定部15にて挟持することによって固定した。比
較電極としては銀−塩化銀型の液絡式比較電極を用い、
アダプター内に設置した(図示せず)。ポンプ(図示せ
ず)としてはペリスタポンプを用い流速を0.5ml/
分に設定した。使用したpH−FETのpH感度は25
℃で58mV/pH、相互コンダクタンスは350マイ
クロジーメンスであった。なお、以下の測定においては
pH−FETの出力電位として比較電極を基準とするp
H−FETのソースの電位(以下これをソース電位と略
称する)を測定した。
【0033】(2)寒天培地上の H. pylori由来のウレ
アーゼの測定 馬血清(コスモバイオ社製、801−50)を7%含有
するブルセラHK寒天培地(極東製薬工業社製)に H.
pylori NCTC11637(文献:ANTIMICROBIAL AG
ENTS AND CHEMOTHERAPY, Vol.37, P769-774(1993) 参
照)を植え付け、37℃にて、酸素10%、炭酸ガス1
0%、窒素80%からなる混合ガス雰囲気下で3日間培
養を行った。このようにして H. pylori NCTC11
637の培養を行った寒天培地(以下これを「H. pylor
i 培養培地」と略称する)表面のウレアーゼの測定を上
記(1)で組み立てた装置を用いて行った。基質溶液と
して、尿素155mM、塩化アンモニウム10mM、食
塩154mMを含む溶液(pH5.5)を使用し、ペリ
スタポンプを駆動して基質溶液を細径管内に30秒間供
給し、pH−FETのソース電位が定常になるのを確認
し、これをベースライン電位としてCPUに記憶させ
た。次に細径管開口部を H. pylori培養培地の表面に接
触させ、同時にペリスタポンプを停止し、その直後から
30秒間にわたり、0.1秒間隔でpH−FETのソー
ス電位を読み取り、合計300個のデータをCPUに記
憶させた。かかるデータからpH−FETのソース電位
の最大変化速度を計算した。この後、細径管先端開口部
を H. pylori培養培地表面から離し、次回以降の測定に
備えた。次に、 H. pylori培養培地表面の他の2箇所に
おいて、上記と同様の操作を行い、pH−FETのソー
ス電位の最大変化速度を計算した。また、 H. pyloriの
植え付けを行っていない、馬血清(コスモバイオ社製、
801−50)を7%含有するブルセラHK寒天培地
(極東製薬工業社製)(以下これを「対照培地」と略称
する)表面の3箇所において、上記と同様の操作を行
い、pH−FETのソース電位の最大変化速度を計算し
た。その結果、 H. pylori培養培地表面でのpH−FE
Tのソース電位の最大変化速度は、1.52mV/se
c、1.60mV/secおよび2.58mV/sec
であった。これに対し対照培地表面でのpH−FETの
ソース電位の最大変化速度は、0.25mV/sec、
0.32mV/secおよび0.27mV/secであ
った。このように、 H. pylori培養培地表面と対照培地
表面とでは、pH−FETのソース電位の最大変化速度
に明瞭な差異が観測され、 H. pylori由来のウレアーゼ
の存在を確認することができた。
【0034】(3)胃粘膜上のウレアーゼの測定 次に上記の装置を用いてヒトの胃潰瘍患部に生息する
H. pyloriの産生するウレアーゼの測定を行った。まず
前記(1)で製作した装置を内部に備えた内視鏡を患者
の胃内に挿入し、上記(2)で使用したのと同じ基質溶
液を細径管に30秒間供給してpH−FETのソース電
位が定常になるのを確認し、これをベースライン電位と
してCPUに記憶させた。その後細径管開口部を胃体部
の内壁面に接触させると同時に基質溶液の供給を停止し
た。ついで30秒間、0.1秒間隔でpH−FETのソ
ース電位を読み取り、合計300個のデータをCPUに
記憶させた。この後、細径管先端開口部を胃体部の内壁
面から離し、次回以降の測定に備えた。上記で得られた
pH−FETのソース電位の値をもとにして、pH−F
ETのソース電位の最大変化速度を計算した。また、別
途、上記の操作において細径管先端開口部を接触させた
箇所とほぼ同じ場所の胃粘膜組織片を採取し、 H. pylo
riの培養試験を行った。さらに、幽門部の内壁面におい
て、上記と同様の操作により、pH−FETのソース電
位の値の読み取りを行い、pH−FETのソース電位の
最大変化速度を計算した。また、上記と同様にして、
H. pyloriの培養試験を行った。これら胃体部および幽
門部の内壁面におけるpH−FETのソース電位の値の
読み取り、pH−FETのソース電位の最大変化速度の
計算、および H. pyloriの培養試験を全部で6人の胃潰
瘍患者について行った。得られたpH−FETのソース
電位の最大変化速度の値と H. pyloriの培養試験の結果
を表1に示した。
【0035】
【表1】
【0036】なお表1においてソース電位の最大変化速
度は、基質溶液のpHがアルカリ側に変化する方向をプ
ラスとしている。表1から明らかなように、培養試験で
H. pyloriが認められない患者の胃粘膜におけるソース
電位のアルカリ側への最大変化速度は0.1mV/se
c以下である。これに対して H. pylori陽性の患者では
0.4mV/sec以上となる。これは、 H. pylori陰
性の胃粘膜上にはウレアーゼが存在しないか、存在して
も微量であるので、基質の分解すなわちpHのアルカリ
側への変化がわずかであるのに対して、 H. pylori陽性
の粘膜上には多量のウレアーゼが存在し、それによって
基質溶液のpHがアルカリ側に変化することを示してい
る。表1から本発明の装置および方法が、胃粘膜上のウ
レアーゼの存在、したがって H. pyloriの有無、さらに
はその生息の程度を測定するのに有効であることが明ら
かである。なお、 H. pylori陰性の胃粘膜上での最大電
位変化速度がマイナスになるケースが見られるが、これ
は胃粘膜のpHが本試験に用いられた基質溶液のpH
(5.5)に比べて低いために、細径管先端内部の基質
溶液のpHが若干酸性側に変化したものと考えられる。
【0037】比較例 pH−FETの先端と細径管開口部との距離が6mmと
なるようにpH−FETを固定すること以外は、実施例
における(1)と同様にして測定装置を製作し、実施例
における(2)および(3)と同様にして、寒天培地上
の H. pylori由来のウレアーゼの測定および胃粘膜上の
ウレアーゼの測定を行った。その結果、 H. pylori培養
培地表面でのpH−FETのソース電位の最大変化速度
は、0.24mV/sec、0.36mV/secおよ
び0.38mV/secであった。これに対し対照培地
表面でのpH−FETのソース電位の最大変化速度は、
0.30mV/sec、0.26mV/secおよび
0.27mV/secであった。このように、 H. pylo
ri培養培地表面と対照培地表面とでpH−FETのソー
ス電位の最大変化速度に明瞭な差異が観測されず、 H.
pylori由来のウレアーゼの存在を確認することができな
かった。また、胃粘膜上におけるpH−FETのソース
電位の最大変化速度は、 H. pyloriの培養試験が陰性、
陽性いずれの場所でも0.1mV/sec以下であり、
胃粘膜上のウレアーゼの存在を検出することもできなか
った。
【0038】
【発明の効果】本発明の装置を用いた測定方法によれ
ば、測定対象となる固形物上の特定箇所における酵素
を、その場で直接、測定することが可能であり、該固形
物表面上に存在する微生物等を容易にかつ簡便に検出す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測定装置の一例の概略構成を示す図で
ある。
【図2】本発明の測定装置の他の一例における細径管先
端部の概略構成(下図)およびA−A線断面図(上図)
を示す図である。
【図3】本発明の測定方法を実施した状態を示す概略図
である。
【符号の説明】
1 細径管 1’第1の管状体 1”第2の管状体 2 細径管開口部 3 pH電極 4 ホルダ 5 リード線部 6 アダプタ 7 送液管 8 送液手段 9 液溜め 10 比較電極 11 出力電位読み取り手段 12 表示装置 13 CPU 14 ネジ部 15 固定部 16 基質溶液流路 17 固形物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴田 仁志 岡山県倉敷市酒津2045の1 株式会社ク ラレ内 (72)発明者 郡 大裕 福井県吉田郡松岡町下合月23 福井医科 大学内 (72)発明者 加藤 卓次 福井県吉田郡松岡町下合月23 福井医科 大学内 (72)発明者 伊藤 重二 福井県吉田郡松岡町下合月23 福井医科 大学内 (56)参考文献 実公 昭59−29691(JP,Y2) 実公 昭61−24928(JP,Y2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固形物表面に基質溶液を接触させて、該
    基質溶液中の基質の反応に伴うpH変化を利用した、固
    形物表面に存在する酵素の測定装置であって、該測定装
    置が細径管と、該細径管の内部に収容されたpH電極
    と、該細径管の先端開口部まで基質溶液を供給する送液
    手段とを有し、該pH電極のpH感応部の先端が該細径
    管の内部であって、かつ細径管の先端開口部からの距離
    が5mm以下となる位置に配置されて、該基質溶液のp
    H変化を検出可能としたことを特徴とする酵素の測定装
    置。
  2. 【請求項2】 pH電極がpH感応性電界効果トランジ
    スタである請求項1記載の測定装置。
  3. 【請求項3】 細径管の外径が3.5mm以下であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の測定装置。
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