JP2692682B2 - 電気化学的分析方法及び装置 - Google Patents

電気化学的分析方法及び装置

Info

Publication number
JP2692682B2
JP2692682B2 JP63056315A JP5631588A JP2692682B2 JP 2692682 B2 JP2692682 B2 JP 2692682B2 JP 63056315 A JP63056315 A JP 63056315A JP 5631588 A JP5631588 A JP 5631588A JP 2692682 B2 JP2692682 B2 JP 2692682B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
measured
power supply
sample
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63056315A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01232248A (ja
Inventor
文雄 武井
博章 鈴木
明夫 菅間
尚美 小嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP63056315A priority Critical patent/JP2692682B2/ja
Publication of JPH01232248A publication Critical patent/JPH01232248A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2692682B2 publication Critical patent/JP2692682B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 溶液中の基質を電気化学的に分析する方法及び装置に
関し、 分析の際に溶液を機械的に撹拌するために被測定試料
が一定量以上必要であったが、この必要量を減少させる
ことを目的とし、 電極手段、試料溶液容器などに振動を加えて溶液を振
動によって均一化するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は微少量溶液の電気化学的分析方法及び装置に
係る。溶液中の特定の物質を測定することは、化学工
業、食品工業、醸造業、臨床検査等の基礎研究から現場
までの広い分野にわたって利用される。例えば、化学工
業の反応プロセス中の物質濃度の管理や制御、臨床検査
における検体中の各種基質の分析などのため、例えば、
水溶液中の酸素濃度やグルコース(ブドウ糖)の濃度な
どが測定される。
〔従来の技術〕
従来、上記のような溶液中の基質の測定を行う際は、
通常、測定用の電極装置を適当量の希釈液中に挿入し、
希釈液を撹拌しつつ、希釈液中に試料を添加し、電極の
出力変化より元の試料の濃度を算出している。
このような測定では、希釈液の撹拌は必須である。す
なわち、例えば、酸素電極と固定化酵素を組み合せたい
わゆる酵素電極においては、下記式: により、減少する酸素量を測定し、これを溶液中の基質
(例えばグルコース)濃度に対応させる。このとき、酸
素濃度の減少量を知るためには、先ず試料添加前の酸素
濃度値を知らねばならない。酸素電極においては酸素が
電極表面において還元され、その還元電流が出力される
が、ここで仮に酸素電極を用いた酵素電極の挿入された
希釈液が静止しているとすれば、電極の出力は電極近傍
の水の酸素拡散速度に支配され、出力電流は液を撹拌す
る場合に比べ非常に小さい値になってしまう。また、特
定の基質の測定の際には、固定化酵素により基質が消費
されるため、酸素の場合と同様に出力の低下が招かれる
と共に、出力が非常に不安定になる。すなわち、電極近
傍における液の不規則でわずかなゆらぎにより、固定化
酵素に供給される基質の量の時間変動が生じ、これが出
力に影響を及ぼす。このような理由のために、測定に際
しては必らず希釈液を撹拌することが必須であった。
そして、希釈液の撹拌のためには、一般的には、希釈
液中にスターラーを挿入し、これを磁気的に回転させて
撹拌を行なっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、液の撹拌のためには少くとも1ml以上の希釈
液量を必要とし、希釈倍率を考慮すると、試料量の減少
には限界がある。そこで、特定の試料の分析では撹拌器
を用いることなく試料を測定することが望まれる。
そこで、本発明は上記の如き問題点を解決して、分析
のために必要な試料の量を低減した減少量溶液の電気化
学的分析方法及び装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では、被測定溶液を磁気撹拌器を用いずに正確
な測定を行うための解決手段として、被測定溶液を何ら
かの方法で振動させる。すなわち、液体に周波数f(H
z)の周波振動を液体の容量容器の形状その他の条件で
決まる共振周波数となるように設定し、液体を振動させ
て、液体中では強制撹拌状態となり、溶液中の成分は均
一化させる。
すなわち、本発明の要旨は、溶液中の特定基質を検出
・定量するために、特定の酵素による膜を具備した電極
手段を用いて電気化学的に分析する方法において、前記
溶液を分析する際に、バイアス用直流電源でバイアスし
た上で励振用交流電源で励振コイルを励振することによ
って、被測定溶液に溶液系の共振周波数の振動を加えか
つ該共振状態で出力最大値の大きさをバイアス電圧の調
整によって選択して、該溶液を均一化することを特徴と
する電気化学的分析方法にある。
また、同様にして、本発明のもう1つの要旨は、被測
定溶液を収容する容器と、被測定溶液中に浸漬し該被測
定溶液中の特定基質を検出・定量するための特定の酵素
による膜を具備した電極手段と、バイアス用直流電流で
バイアスした上で共振用交流電源で励振コイルを励振す
ることによって、該容器中の被測定溶液に溶液系の共振
周波数の振動を加える手段とを具備してなり、前記被測
定溶液を分析する際に、前記共振状態での出力最大値の
大きさをバイアス電圧の調整によって選択することを特
徴とする電気化学的分析装置にある。
本発明では、容器に加える振動数を、上記の如く液体
の容量、容器の形状等で決まる溶液系の共振振動数に一
致させて、溶液を均一化させる作用を最大にさせるが、
系に応じて振動数を調整できることが好ましい。さら
に、本発明では、バイアス電圧を調整して、共振振動数
での出力を最大値の大きさに調整する。
溶液に振動を加えるには、溶液を収容する容器を振動
させるか、分析のために溶液中に浸漬する電極手段のい
ずれかを振動させることが試料の量を最小限化する目的
との関係から好ましいが、溶液中に特別の振動印加手段
を挿入することが排除するわけではない。
〔作 用〕
本発明では溶液に振動を加えて溶液の均一化が図られ
る。その結果、従来の撹拌器を用いる必要がなくなり、
試料溶液の必要量を低減することができる。
〔実施例〕
第1図(ア)は電極手段側を、第1図(b)は試料容
器側を振動させる場合の、本発明の原理を示す図であ
る。これらの図において、1,4は電極手段、2,5は励振機
構、3,6は試料容器である。
この場合、同一濃度における電極手段からの出力は周
波数の関数となり、溶液系の共振点において出力は極大
となる。この様子を示す模式図を第2図に示す。第2図
において、曲線Aは小さい振幅で、曲線Bは大きい振幅
で、それぞれ励振周波数を変えた場合の電極手段からの
出力値を表わしている。これらの曲線から、溶液系は特
定の振動数で共振して溶液の撹拌状態(均一化)が極大
になること、また系に加える振動の振幅に応じて共振周
波数及び出力の極大値が変わることが認められる。な
お、共振周波数は、前記の如く、そのほか、溶液の量、
容器などによっても変化する。
第3図に本発明の実施例の装置を示す。同図中、11は
直径10mm、長さ50mmの酸素電極、12は試料容器で被測定
溶液13を収容し、この溶液13中に酸素電極11の先端部が
浸漬される。酸素電極11は上部において可動アーム14が
取付けられ、この可動アーム14は他端が固定枠15に軸着
されて上下に揺動可能である。また、可動アーム14は上
方から固定枠に他端が固定されたスプリング16で引っ張
り状態にされると共に、下方から直流抵抗50Ω、インダ
クタンス100mHの励振コイル17で磁気的に引っ張られる
ようになっている。励振コイル17はバイアス用直流電源
18でバイアスした上で励振用交流電源19で励振される。
従って、酸素電極11及び可動アーム14はバイアス用直流
電源18による励振コイル17による下方からの引力とスプ
リング16による上方からの引力がつり合った位置を中心
として、励振用交流電源19で加えられる交流の周波数と
パワーにもとづいて励振コイルからの磁力の変動によっ
て上下に振動する。第2図で見られる共振状態での出力
最大値の大きさは上記直流電源18のバイアス電圧の調整
によって選択でき、共振周波数は交流電源19の周波数を
調節して実現することができる。なお、酸素電極で検出
された出力は電力増幅器20を介して記録装置21で記録さ
れる。
第3図において、直流電源18のバイアス電圧と交流電
源19の周波数及びパワーとを制御するための回路の例を
第4図に示す。第4図において、31は低周波発振器で、
これによって発生した低周波電力は電力増幅器32で増幅
されるとともに、直流定電圧電源33でバイアス電圧を印
加されて、励振コイル34に供給される。
実施例1 第3図及び第4図に示した装置を用いて、励振用コイ
ルに流す直流成分と交流成分を変えて、20℃における酸
素飽和水溶液の出力電流値を測定した。励振波形は正弦
波、励振電圧は10V(rms)、試料容量は50mlである。
結果を第5図に示す。なお、第5図には、比較のため
従来の磁気撹拌器による撹拌下での測定レベルも示し
た。同図から、バイアス電圧Vbを4V,6V,8V,10Vと高めて
ゆくと出力の極大値が次第に高くなってゆくのが見られ
る。そして、出力は直流電圧10V、周波数40Hzで極大と
なり、この極大値は、従来法に従って溶液を磁気撹拌器
を用いて撹拌した場合とほぼ同一である。従って、本発
明によれば、撹拌器を用いることなく、従来と同等の出
力レベルを達成することができることが確認された。
実施例2 第3図の酸素電極の感応部にグルコース(ブドウ糖)
酸化酵素(GD)を固定化してグルコースセンサとし
て動作させた。まずGD(東洋紡製,Aspergins Niger
由来)50mg,ウシ血清アルブミン10mgを1mgの水に溶かし
た。これに50%グルタルアルデヒド水溶液20μを添加
しよく混合した。この溶液10μを透析膜上に滴下し、
4℃で1昼夜乾燥させた。すると、これは不溶性の固定
化酵素膜となり、繰り返し使用可能のセンサに利用でき
るものであった。この膜を第3図と同様の酸素電極の先
端に取り付け、濃度既知のグルコース溶液に対する出力
を測定した。
得られた特性を第6図に示す。この特性は、従来の磁
気強制撹拌によるセンサとほぼ同一の特性であり、グル
コースセンサにおいても本発明の方法及び装置を用いて
撹拌器を用いずに測定が可能であることが確認された。
また、必要とする溶液の量は、本方法によれば0.5ml程
度でも良く、従来1ml以上必要であった溶液の量を大幅
に減らすことが可能であった。
なお、この実施例では溶液の必要量が従来の1/2にな
ったが、装置の形状等を工夫すればさらに少なくするこ
とも可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、微少溶液試料の電気化学的分析にお
いて、測定に必要な試料溶液の最低量を従来の磁気撹拌
方式と比べて1/2以下に低減することが可能であり、こ
れは試料の調製あるいは採取を容易化し、また従来測定
が困難であった試料についても安定して測定することを
可能にする効果がある。
さらに、試料容器以外に試料に接する部分が無いた
め、洗浄操作等の軽減に大きな効果がある。また、電極
を振動させる方法においては、電極表面の吸着物質(汚
染物質)が落ち易いため洗浄効果もあり、電極の長寿命
化に効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(ア)(イ)は本発明の代表的な実施例の原理
図、 第2図は実施例の特性を説明する模式図、 第3図は実施例の分析装置の模式図、 第4図は実施例の電源部の模式図、 第5図は第3図の装置で酸素濃度を測定した実施例の結
果を示す励振周波数に関する出力電流のグラフ図、 第6図は他の実施例のグルコースセンサによる測定結果
を示すグラフ図である。 1,4……電極手段、2,5……励振機構、 3,6……試料容器、11……酸素電極、 12……試料容器、13……測定溶液、 14……可動アーム、15……固定枠、 16……スプリング、17……励振コイル、 18……バイアス用直流電源、 19……励振用交流電源、 20……電力増幅器、21……記録装置、 31……低周波発振器、32……電力増幅器、 33……直流定電圧電源、 34……励振コイル。
フロントページの続き (72)発明者 小嶋 尚美 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−117161(JP,A) 特開 昭52−65761(JP,A) 特開 昭62−125380(JP,A) 特公 昭45−31633(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶液中の特定基質を検出・定量するため
    に、特定の酵素による膜を具備した電極手段を用いて電
    気化学的に分析する方法において、前記溶液を分析する
    際に、バイアス用直流電源でバイアスした上で励振用交
    流電源で励振コイルを励振することによって、被測定溶
    液に溶液系の共振周波数の振動を加えかつ該共振状態で
    出力最大値の大きさをバイアス電圧の調整によって選択
    して、該溶液を均一化することを特徴とする電気化学的
    分析方法。
  2. 【請求項2】被測定溶液を収容する容器と、 被測定溶液中に浸漬し該被測定溶液中の特定基質を検出
    ・定量するための特定の酵素による膜を具備した電極手
    段と、 バイアス用直流電源でバイアスした上で共振用交流電源
    で励振コイルを励振することによって、該容器中の被測
    定溶液に溶液系の共振周波数の振動を加える手段とを具
    備してなり、 前記被測定溶液を分析する際に、前記共振状態での出力
    最大値の大きさをバイアス電圧の調整によって選択する
    ことを特徴とする電気化学的分析装置。
JP63056315A 1988-03-11 1988-03-11 電気化学的分析方法及び装置 Expired - Lifetime JP2692682B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63056315A JP2692682B2 (ja) 1988-03-11 1988-03-11 電気化学的分析方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63056315A JP2692682B2 (ja) 1988-03-11 1988-03-11 電気化学的分析方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01232248A JPH01232248A (ja) 1989-09-18
JP2692682B2 true JP2692682B2 (ja) 1997-12-17

Family

ID=13023722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63056315A Expired - Lifetime JP2692682B2 (ja) 1988-03-11 1988-03-11 電気化学的分析方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2692682B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140341789A1 (en) * 2012-01-30 2014-11-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Stirring device and automatic analysis apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH089637Y2 (ja) * 1989-11-03 1996-03-21 アドバンテック東洋株式会社 測定装置
GB0609926D0 (en) 2006-05-19 2006-06-28 Univ Liverpool Electrochemical cell

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56117161A (en) * 1980-02-20 1981-09-14 Oriental Yeast Co Ltd Electrode coated with diaphragm

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140341789A1 (en) * 2012-01-30 2014-11-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Stirring device and automatic analysis apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01232248A (ja) 1989-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4381413B2 (ja) バイオセンサー・システム
US5066372A (en) Unitary multiple electrode sensor
JP4388693B2 (ja) 電気化学発光結合反応テストを利用したサンプルの分析方法
WO2003044513A1 (fr) Procede d'evaluation de defaillance et analyseur
JP2009510434A5 (ja)
JP2008507691A (ja) 電気化学検出方法及び装置
Zen et al. Voltammetric determination of serotonin in human blood using a chemically modified electrode
Eggers et al. Enzyme immunoassay with flow-amperometric detection of NADH.
Maccà et al. Experimental procedures for the determination of amperometric selectivity coefficients
CA1241104A (en) Voltammetric method of measuring and an apparatus for realizing the method
JP2692682B2 (ja) 電気化学的分析方法及び装置
US5378332A (en) Amperometric flow injection analysis biosensor for glucose based on graphite paste modified with tetracyanoquinodimethane
Fan et al. Iodide modified silver electrode and its application to the electroanalysis of hemoglobin
JPH0534622B2 (ja)
JP2002148295A (ja) 周波数測定方法、周波数測定装置及び分析装置
WO2015111441A1 (ja) 自動分析装置
Wang et al. Sensitive adsorptive stripping voltammetric measurements of antihypertensive drugs
RU92539U1 (ru) Анализатор для определения суммарной антиоксидантной активности биологических объектов
Wang et al. Stripping potentiometric measurements of copper in blood using gold microelectrodes
Wang Evaluation of pulsed-stirring voltammetry
Mikkelsen et al. Sensitivity enhancements in stripping voltammetry from exposure to low frequency sound
Simjee et al. Hydrodynamic Modulation Voltammetry with a Dual Disk Chopped Flow‐Microjet Electrode (CF‐MJE)
Hannisdal et al. Amalgam voltammetric approach to heavy metal speciation in natural waters: Part II. Experimental verification of theoretical aspects. A study of complexation with lead ions
JP3687789B2 (ja) 物質濃度計測装置
JPS63194723A (ja) 微量溶液攪拌装置