JP2775055B2 - バイオセンサ - Google Patents
バイオセンサInfo
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- JP2775055B2 JP2775055B2 JP1027366A JP2736689A JP2775055B2 JP 2775055 B2 JP2775055 B2 JP 2775055B2 JP 1027366 A JP1027366 A JP 1027366A JP 2736689 A JP2736689 A JP 2736689A JP 2775055 B2 JP2775055 B2 JP 2775055B2
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- Japan
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- enzyme
- sample
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- reaction
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、同一試料に含有される複数の酵素の活性を
同時に計測するバイオセンサに関する。
同時に計測するバイオセンサに関する。
近時、臨床検査等において、体液中の酵素（乳酸脱水
素酵素、クレアチンキナーゼ、トランスアミナーゼ）の
活性が計測され、病態の診断や予防に利用されるように
なってきた。
素酵素、クレアチンキナーゼ、トランスアミナーゼ）の
活性が計測され、病態の診断や予防に利用されるように
なってきた。
さらに、人体だけでなく、動植物においても、その体
内の酵素の及ぼす意味が生育管理などに利用されるよう
になってきた。
内の酵素の及ぼす意味が生育管理などに利用されるよう
になってきた。
そして、利用分野が増えるにつれて、酵素活性の計測
の迅速性と正確性が要望されるようになった。
の迅速性と正確性が要望されるようになった。
将来は、試料中に計測しようとする酵素と特異的に反
応する基質を添加し、酵素反応によって生成した物質を
呈色させ、比色によって分析する方法を採ってきた。
応する基質を添加し、酵素反応によって生成した物質を
呈色させ、比色によって分析する方法を採ってきた。
上記のような従来の方法では、試料液を調整するため
の前処理に長時間を要するとともに、比色分析などの操
作が煩雑であるうえ、複数の酵素の活性を同時に計測す
ることが不可能であり、非能率であるという問題があっ
た。
の前処理に長時間を要するとともに、比色分析などの操
作が煩雑であるうえ、複数の酵素の活性を同時に計測す
ることが不可能であり、非能率であるという問題があっ
た。
本発明は上記の問題を解消するためになされたもの
で、操作が簡便で、同時に複数の酵素の活性を迅速、か
つ、確実に計測できるバイオセンサを提供することを目
的とする。
で、操作が簡便で、同時に複数の酵素の活性を迅速、か
つ、確実に計測できるバイオセンサを提供することを目
的とする。
本発明のバイオセンサは、両端に導入口と排出口を備
え、酵素を含有した試料をキャリアとともに流す試料用
流路と、それぞれが上記試料用流路に微細孔を介して連
絡し、酵素と特異的に反応する基質の溶解したバッファ
の導入口と排出口を備え、導入されたバッファに溶解し
た基質と反応する上記微細孔を通じて拡散導入された酵
素の活性を計測する感応電極を備えた複数個の酵素反応
部と、上記試料用流路にキャリアを一定流速で導入する
手段と、上記酵素反応部にそれぞれ該酵素反応部で活性
を計測する酵素と反応する基質の溶解した該基質と酵素
の反応に最適なpHのバッファを一定流速で導入する手段
とを備え、試料用流路を一定流速で流れるキャリアに複
数の酵素を含有する試料を注入し、複数の酵素反応部で
それぞれ異なる酵素の活性を同時に計測するものであ
る。
え、酵素を含有した試料をキャリアとともに流す試料用
流路と、それぞれが上記試料用流路に微細孔を介して連
絡し、酵素と特異的に反応する基質の溶解したバッファ
の導入口と排出口を備え、導入されたバッファに溶解し
た基質と反応する上記微細孔を通じて拡散導入された酵
素の活性を計測する感応電極を備えた複数個の酵素反応
部と、上記試料用流路にキャリアを一定流速で導入する
手段と、上記酵素反応部にそれぞれ該酵素反応部で活性
を計測する酵素と反応する基質の溶解した該基質と酵素
の反応に最適なpHのバッファを一定流速で導入する手段
とを備え、試料用流路を一定流速で流れるキャリアに複
数の酵素を含有する試料を注入し、複数の酵素反応部で
それぞれ異なる酵素の活性を同時に計測するものであ
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す説明図、第２
図（ａ），（ｂ）は第１図に示す実施例の要部の構造を
示す断面図である。
図（ａ），（ｂ）は第１図に示す実施例の要部の構造を
示す断面図である。
第２図（ａ），（ｂ）に示すように、要部本体の外殻
が筒状容器１で構成されており、該筒状容器１の中心部
に酵素含有試料をキャリアとともに流す試料用流路２が
形成されていて、その両端に導入口2aと排出口2bが設け
られている。
が筒状容器１で構成されており、該筒状容器１の中心部
に酵素含有試料をキャリアとともに流す試料用流路２が
形成されていて、その両端に導入口2aと排出口2bが設け
られている。
試料用流路２の左側、右側に該流路２に微細孔3a,3b
を介して連絡する区画が設けられ、この区画にそれぞれ
基質の溶解したバッファの導入口4a1,4b1と排出口4a2,4
b2が設けられ（この例では、試料用流路２と直角方向に
なっている）。導入されたバッファに溶解した基質と反
応する酵素の活性を計測する感応電極5a,5bが挿入され
て酵素反応部6a,6bが形成されている。
を介して連絡する区画が設けられ、この区画にそれぞれ
基質の溶解したバッファの導入口4a1,4b1と排出口4a2,4
b2が設けられ（この例では、試料用流路２と直角方向に
なっている）。導入されたバッファに溶解した基質と反
応する酵素の活性を計測する感応電極5a,5bが挿入され
て酵素反応部6a,6bが形成されている。
本実施例は、２種の酵素が含有される試料中のそれぞ
れの酵素活性を同時に計測するものを示す。２種以上の
多種類の酵素の活性を同時に計測するには、試料用流路
２に連絡する酵素反応部６を計測する酵素の数と同じ個
数設ければよい。
れの酵素活性を同時に計測するものを示す。２種以上の
多種類の酵素の活性を同時に計測するには、試料用流路
２に連絡する酵素反応部６を計測する酵素の数と同じ個
数設ければよい。
バッファの導入口4a1,4b1はそれぞれ管7a,7bによって
ポンプ8a,8bを介して恒温水槽9a,9bに浸漬されているバ
ッファ（緩衡液）タンク10a,10bに連結されており、こ
の実施例では、バッファの排出口4a2,4b2にはそれぞれ
ポンプ11a,11bが連絡されている。
ポンプ8a,8bを介して恒温水槽9a,9bに浸漬されているバ
ッファ（緩衡液）タンク10a,10bに連結されており、こ
の実施例では、バッファの排出口4a2,4b2にはそれぞれ
ポンプ11a,11bが連絡されている。
試料用流路２の導入口2aには管12によってポンプ13を
介して恒温水槽14に浸漬されているキャリアタンク15に
連結されている。そして、管12には、酵素の含有された
試料を供給するための試料注入部16が設けられている。
介して恒温水槽14に浸漬されているキャリアタンク15に
連結されている。そして、管12には、酵素の含有された
試料を供給するための試料注入部16が設けられている。
なお、バッファタンク10a,10b,キャリアタンク15には
それぞれ貯蔵されているバッファ及びキャリアを酸素で
蝕和するための空気を吹きこむ管が取付けられている。
それぞれ貯蔵されているバッファ及びキャリアを酸素で
蝕和するための空気を吹きこむ管が取付けられている。
以下、上記実施例の動作について説明する。
バッファタンク10a,10bに貯蔵されているバッファ
（それぞれの酵素活性計測に必要な基質がそれぞれ所定
濃度で溶解されている）をそれぞれポンプ8a,11a及び8
b,11bによって常時一定流速で酵素反応部6a,6bに導入す
ると同時に、キャリアタンク15に貯蔵されているキャリ
アをポンプ13によって常時一定流速で試料用流路２に導
入することにより、バッファ及びキャリアの流れを定常
状態に設定する。
（それぞれの酵素活性計測に必要な基質がそれぞれ所定
濃度で溶解されている）をそれぞれポンプ8a,11a及び8
b,11bによって常時一定流速で酵素反応部6a,6bに導入す
ると同時に、キャリアタンク15に貯蔵されているキャリ
アをポンプ13によって常時一定流速で試料用流路２に導
入することにより、バッファ及びキャリアの流れを定常
状態に設定する。
キャリアを運ぶ管12に設けた試料注入部15から２種類
の酵素を含有する試料をキャリア中に注入して、試料用
流路２に導入する。
の酵素を含有する試料をキャリア中に注入して、試料用
流路２に導入する。
導入された試料は、微細孔3a,3bを通って酵素反応部6
a,6bに導入拡散される。
a,6bに導入拡散される。
バッファ導入、排出用ポンプ8a,11a及び8b,11bを調節
することによって、酵素反応部6a,6bに導入拡散される
試料量を制御できる。すなわち、ポンプ8a,8bよりポン
プ11a,11bを速く作動させることによって、酵素反応部6
a,6bを試料用流路２より陰圧にすることができ、これに
より試料取込量を調節できる。
することによって、酵素反応部6a,6bに導入拡散される
試料量を制御できる。すなわち、ポンプ8a,8bよりポン
プ11a,11bを速く作動させることによって、酵素反応部6
a,6bを試料用流路２より陰圧にすることができ、これに
より試料取込量を調節できる。
酵素反応部6a,6bに導入拡散された試料中の酵素は、
ここで基質と特異的に反応する。反応によって減少した
酸素量あるいは増加した過酸化水素量あるいは生成物を
それぞれ酸素電極あるいは過酸化水素電極あるいは酵素
固定化膜と酸素電極とを組合せた酵素センサ等で検出す
る。この検出結果から、試料中の酵素活性を計測するこ
とができる。
ここで基質と特異的に反応する。反応によって減少した
酸素量あるいは増加した過酸化水素量あるいは生成物を
それぞれ酸素電極あるいは過酸化水素電極あるいは酵素
固定化膜と酸素電極とを組合せた酵素センサ等で検出す
る。この検出結果から、試料中の酵素活性を計測するこ
とができる。
酵素反応部6a,6bにはそれぞれ活性を計測しようとす
る２種の酵素のうち１つと特異的に反応する基質の溶解
した該酵素に特有のpHのバッファが循環していて、２種
の酵素を含有した試料を注入すると、それぞれの酵素の
活性が、該酵素と特異的に反応する基質の溶解したバッ
ファが循環している酵素反応部6a,6bで同時に計測され
る。
る２種の酵素のうち１つと特異的に反応する基質の溶解
した該酵素に特有のpHのバッファが循環していて、２種
の酵素を含有した試料を注入すると、それぞれの酵素の
活性が、該酵素と特異的に反応する基質の溶解したバッ
ファが循環している酵素反応部6a,6bで同時に計測され
る。
次に、上記実施例により、グルコースオキシダーゼ、
ラクテートデヒトロゲナーゼの２種の酵素活性を同時に
計測する場合について説明する。
ラクテートデヒトロゲナーゼの２種の酵素活性を同時に
計測する場合について説明する。
グルコースオキシダーゼの酵素活性の計測は、基質と
してグルコースを用い、グルコースオキシダーゼによる
グルコースの酸化反応により、バッファ中の溶存酸素が
消費され、減少する変化が起こる。この溶存酸素の減少
量を酸素電極により計測する。この反応式を（１）式に
示す。
してグルコースを用い、グルコースオキシダーゼによる
グルコースの酸化反応により、バッファ中の溶存酸素が
消費され、減少する変化が起こる。この溶存酸素の減少
量を酸素電極により計測する。この反応式を（１）式に
示す。
ラクテートデヒドロゲナーゼの酵素活性の計測は、基
質として乳酸を用い、ラクテートデヒドロゲナーゼによ
る乳酸の脱水素反応により、ピルビン酸が生成する反応
が起こる。この生成したピルビン酸量を酵素電極により
測定し、酵素活性を計測する。
質として乳酸を用い、ラクテートデヒドロゲナーゼによ
る乳酸の脱水素反応により、ピルビン酸が生成する反応
が起こる。この生成したピルビン酸量を酵素電極により
測定し、酵素活性を計測する。
ここで使用する酵素電極は、ピルビン酸酸化酵素が固
定化さたアセチルセルローズ膜を酸素電極の先端表面に
配し、その上から透析膜でおおい、Ｏ−リングで固定し
た構造のものである。
定化さたアセチルセルローズ膜を酸素電極の先端表面に
配し、その上から透析膜でおおい、Ｏ−リングで固定し
た構造のものである。
生成したピルビン酸は酵素電極上で酸化され、バッフ
ァ中の溶存酸素を消費し、減少する変化が起こる。この
酸素減少量を酸素電極で測定する。これら一連の反応式
を（２）式に示す。
ァ中の溶存酸素を消費し、減少する変化が起こる。この
酸素減少量を酸素電極で測定する。これら一連の反応式
を（２）式に示す。
ここでNADはnicotinamide＋adenine dinucleotide NA
DHはその還元型である。
DHはその還元型である。
計測条件は、 ・試料導入用キャリア；水、温度35℃、流速0.27ml/min ・グルコースオキシターゼ酵素活性計測 基 質 ；グルコース（1M） バッファ；リン酸緩衝液（0.05M）,pH7.0 温度35℃ 流速導入口で0.73ml/min, 排出口で0.83ml/min ・ラクテートデヒドロゲナーゼ酵素活性計測 基 質 ；乳酸（0.5M） バッファ；リン酸緩衝液（0.1M）,pH7.8 温度35℃ 流速導入口で0.30ml/min, 排出口で0.35ml/min 酵素電極固定化酵素，ピルビン酸酸化酵素
100units 上記条件下で、種々の濃度の酵素含有試料（２種酵素
含有）を試料注入部16より注入すると、試料は微細孔3
a,3bを通って酵素反応部6a,6bに拡散する。
100units 上記条件下で、種々の濃度の酵素含有試料（２種酵素
含有）を試料注入部16より注入すると、試料は微細孔3
a,3bを通って酵素反応部6a,6bに拡散する。
酵素反応部6aではグルコースオキシダーゼとのみ反応
するグルコースが導入されているため、グルコースオキ
シダーゼの活性が計測でき、酵素反応部6bではラクテー
トデヒドロゲナーゼとのみ反応する乳酸が導入されてい
るため、ラクテートデヒドロゲナーゼの活性が計測でき
る。
するグルコースが導入されているため、グルコースオキ
シダーゼの活性が計測でき、酵素反応部6bではラクテー
トデヒドロゲナーゼとのみ反応する乳酸が導入されてい
るため、ラクテートデヒドロゲナーゼの活性が計測でき
る。
第３図は、グルコースオキシダーゼの単位量を横軸
に、レコーダに記録された電流減少値（ピーク高）を縦
軸に、グルコースオキシダーゼの酵素活性計測結果を示
す。１回の計測に要した時間は10分であった。
に、レコーダに記録された電流減少値（ピーク高）を縦
軸に、グルコースオキシダーゼの酵素活性計測結果を示
す。１回の計測に要した時間は10分であった。
第４図は、ラクテートデヒドロゲナーゼの酵素活性計
測結果を示す。
測結果を示す。
図から明らかなように、電流減少値と両酵素の含有量
との間には明確な相関性が認められる。それゆえ、上記
実施例により、両酵素の活性を同時に迅速かつ簡便に計
測することができる。
との間には明確な相関性が認められる。それゆえ、上記
実施例により、両酵素の活性を同時に迅速かつ簡便に計
測することができる。
なお、試料中に微細な固形物が混入することがある
が、微細孔にフィルタを配置すると、感応電極の動作が
固形物に影響されることなく、正確な計測値が得られ
る。
が、微細孔にフィルタを配置すると、感応電極の動作が
固形物に影響されることなく、正確な計測値が得られ
る。
以上説明したように、本発明によれば、同一試料中に
含有された複数の酵素の活性を、同時に、かつ、迅速、
簡便に計測でき、しかも、連続して計測でき、能率が上
るという効果がある。
含有された複数の酵素の活性を、同時に、かつ、迅速、
簡便に計測でき、しかも、連続して計測でき、能率が上
るという効果がある。
そのうえ、従来のように分光光度計などのように高価
な分析用機器が必要でなくなり、コスト面においても有
利である。
な分析用機器が必要でなくなり、コスト面においても有
利である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の構成を示す説明図、第２図
（ａ），（ｂ）は第１図に示す実施例の要部の構造を示
す断面図、第３図はグルコースオキシダーゼの酵素活性
計測結果を知すグラフ図、第４図はラクテートデヒドロ
ゲナーゼの酵素活性計測結果を示すグラフ図である。 １……筒状容器、２……試料用流路、2a……導入口、2b
……排出口、3a,3b……微細孔、4a1,4b1……導入口、4a
2,4b2……排出口、5a,5b……感応電極、6a,6b……酵素
反応部、7a,7b,12……管、8a,8b,11a,11b,13……ポン
プ、9a,9b,14……恒温水槽、10a,10b……バッファタン
ク、15……キャリアタンク、16……試料注入部。 なお図中同一符号は同一のものを示す。
（ａ），（ｂ）は第１図に示す実施例の要部の構造を示
す断面図、第３図はグルコースオキシダーゼの酵素活性
計測結果を知すグラフ図、第４図はラクテートデヒドロ
ゲナーゼの酵素活性計測結果を示すグラフ図である。 １……筒状容器、２……試料用流路、2a……導入口、2b
……排出口、3a,3b……微細孔、4a1,4b1……導入口、4a
2,4b2……排出口、5a,5b……感応電極、6a,6b……酵素
反応部、7a,7b,12……管、8a,8b,11a,11b,13……ポン
プ、9a,9b,14……恒温水槽、10a,10b……バッファタン
ク、15……キャリアタンク、16……試料注入部。 なお図中同一符号は同一のものを示す。
Claims (2)
- 【請求項１】同一試料に含有される複数の酵素の活性を
同時に計測するバイオセンサで、 両端に導入口と排出口を備え、酵素を含有した試料をキ
ャリアとともに流す試料用流路と、 それぞれが上記試料用流路に微細孔を介して連絡し、酵
素と特異的に反応する基質の溶解したバッファの導入口
と排出口を備え、導入されたバッファに溶解した基質と
反応する上記微細孔を通じて拡散導入された酵素の活性
を計測する感応電極を備えた複数個の酵素反応部と、 上記試料用流路にキャリアを一定流速で導入する手段
と、 上記酵素反応部にそれぞれ該酵素反応部で活性を計測す
る酵素と反応する基質の溶解した該基質と酵素の反応に
最適なpHのバッファを一定流速で導入する手段とを備
え、 上記試料用流路を一定流速で流れるキャリアに複数の酵
素を含有する試料を注入し、上記複数の酵素反応部でそ
れぞれ異なる酵素の活性を同時に計測する構成としたバ
イオセンサ。 - 【請求項２】試料用流路と酵素反応部を連絡する上記微
細孔にフィルタを配置したことを特徴とする請求項第１
項記載のバイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027366A JP2775055B2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027366A JP2775055B2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | バイオセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02208551A JPH02208551A (ja) | 1990-08-20 |
| JP2775055B2 true JP2775055B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=12219051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1027366A Expired - Fee Related JP2775055B2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775055B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100415896C (zh) * | 2004-08-16 | 2008-09-03 | 中国科学院电子学研究所 | 肌酸激酶生物传感器及其试剂的制备方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE527196C2 (sv) * | 2004-07-08 | 2006-01-17 | Chemel Ab | SIRE genomflödesdetektor |
| SE0402078L (sv) * | 2004-08-25 | 2006-02-07 | Chemel Ab | Kalibrerbar genomflödesdetektor |
| CN102175739A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 北京工业大学 | 酶注射式葡萄糖生物传感器 |
-
1989
- 1989-02-08 JP JP1027366A patent/JP2775055B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100415896C (zh) * | 2004-08-16 | 2008-09-03 | 中国科学院电子学研究所 | 肌酸激酶生物传感器及其试剂的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02208551A (ja) | 1990-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |