JP3063352B2 - Concentration measuring device - Google Patents

Concentration measuring device

Info

Publication number
JP3063352B2
JP3063352B2 JP4025668A JP2566892A JP3063352B2 JP 3063352 B2 JP3063352 B2 JP 3063352B2 JP 4025668 A JP4025668 A JP 4025668A JP 2566892 A JP2566892 A JP 2566892A JP 3063352 B2 JP3063352 B2 JP 3063352B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substance
concentration
sensor element
sensor output
measured
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 - Fee Related
Application number
JP4025668A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05188037A (en
Inventor
健二 小椋
Original Assignee
東陶機器株式会社
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 東陶機器株式会社 filed Critical 東陶機器株式会社
Priority to JP4025668A priority Critical patent/JP3063352B2/en
Publication of JPH05188037A publication Critical patent/JPH05188037A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3063352B2 publication Critical patent/JP3063352B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定溶液中の測定対
象物質と生体物質との生物化学反応に基づいて、測定対
象物質の濃度を測定する濃度測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a concentration measuring device for measuring the concentration of a substance to be measured based on a biochemical reaction between the substance to be measured and a biological substance in a solution to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】バイオセンサは、酵素や微生物といった
生体物質と測定対象物質とで進行する生物化学反応の進
行状態を電気量に変換して、尿等の被測定溶液における
測定対象物質を測定するものであり、種々のものが知ら
れている。例えば、生物化学反応に関与する各種の物質
のイオン濃度変化に基づき電位値を測定したり、この反
応で生成或いは消費される化学物質(電極活性物質)に
よる電極反応で得られる電流値を測定するタイプの電極
型バイオセンサのほか、生物化学反応に伴う熱変化を熱
計測デバイスで測定するタイプのバイオセンサや、生物
化学反応を化学発光に導きその発光量をフォトカウンタ
で測定するタイプのバイオセンサなどがある。
2. Description of the Related Art A biosensor converts the progress of a biochemical reaction between a biological substance such as an enzyme or a microorganism and a substance to be measured into an electric quantity, and measures the substance to be measured in a solution to be measured such as urine. And various things are known. For example, a potential value is measured based on a change in ion concentration of various substances involved in a biochemical reaction, or a current value obtained by an electrode reaction by a chemical substance (electrode active substance) generated or consumed in the reaction is measured. In addition to electrode-type biosensors, biosensors that measure thermal changes due to biochemical reactions with a thermal measurement device, and biosensors that guide biochemical reactions into chemiluminescence and measure the amount of light emitted by a photocounter and so on.

【0003】用いる生体物質を各種の酵素や微生物とす
ることにより、これと反応する測定対象物質を選択的に
検出することができる。例えば、生体物質にグルコース
オキシダーゼを用いると、尿中のグルコースを検出する
バイオセンサとなる。また、生体物質にアスコルビン酸
オキシダーゼを用いると、尿中のアスコルビン酸を検出
するバイオセンサとなる。つまり、測定対象物質に応じ
て適宜、使用する生体物質が選択される。
[0003] By using various kinds of enzymes and microorganisms as the biological substance to be used, a substance to be measured which reacts with the enzyme can be selectively detected. For example, when glucose oxidase is used as a biological substance, it becomes a biosensor that detects glucose in urine. Also, when ascorbate oxidase is used as a biological substance, it becomes a biosensor for detecting ascorbic acid in urine. That is, the biological substance to be used is appropriately selected according to the substance to be measured.

【0004】バイオセンサを用いて測定対象物質の濃度
を求めるには、バイオセンサからのセンサ出力を処理す
る濃度測定装置が用いられる。この濃度測定装置は、バ
イオセンサの他に、CPU,ROM,RAM等から構成
されるマイクロコンピュータとを備える。そして、バイ
オセンサを濃度未知の被測定溶液に接触させれば、この
濃度測定装置がセンサから入力した電気量(センサ出
力)を測定対象物質の濃度に換算するので、被測定溶液
中の測定対象物質濃度を求めることができる。なお、電
気量から濃度への換算には、一般に、ROMに予め記憶
された検量線が用いられている。
In order to determine the concentration of a substance to be measured using a biosensor, a concentration measuring device that processes a sensor output from the biosensor is used. This concentration measuring device includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, in addition to the biosensor. Then, when the biosensor is brought into contact with the solution to be measured whose concentration is unknown, the concentration measuring device converts the amount of electricity (sensor output) inputted from the sensor into the concentration of the substance to be measured. The substance concentration can be determined. Note that a calibration curve previously stored in a ROM is generally used for conversion from the amount of electricity to the concentration.

【0005】濃度測定装置にて測定対象物質濃度を測定
する場合、被測定溶液をバイオセンサに接触させるに
は、種々の方法があり適宜選択される。例えば、バイオ
センサを被測定溶液に浸漬したり、バイオセンサに被測
定溶液を注水したりすることが行なわれている。
When the concentration of a substance to be measured is measured by a concentration measuring device, there are various methods for bringing the solution to be measured into contact with the biosensor, and an appropriate method is selected. For example, a biosensor is immersed in a solution to be measured, or a solution to be measured is injected into the biosensor.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被測定
溶液中の測定対象物質濃度を求めた場合、正しくその濃
度を測定できないことがある。これは、次のような理由
による。被測定溶液は、上記したように尿であったりす
るので、溶液中には、測定対象物質以外の物質が種々存
在する。そして、ある種の物質は、測定対象物質ではな
いにも拘らず、測定対象物質濃度を電気量に変換するた
めに用いられる生体物質と生物化学反応を起こし、測定
対象物質濃度の電気量変換を阻害する妨害物質となる。
例えば、グルコースオキシダーゼを用いて尿中のグルコ
ース濃度を測定する場合には、尿中のアスコルビン酸や
尿酸,ビリルビン等が、妨害物質となるので、グルコー
スオキシダーゼがグルコースを始め、このアスコルビン
酸等とも若干の生物化学反応を起こしてしまう。このた
め、変換した電気量は、グルコースだけの濃度に依存し
たものではなくなり、正確にグルコース濃度を測定でき
ない。
However, when the concentration of the substance to be measured in the solution to be measured is determined, the concentration may not be measured correctly. This is for the following reasons. Since the solution to be measured is urine as described above, various substances other than the substance to be measured exist in the solution. And, although a certain kind of substance is not a substance to be measured, it causes a biochemical reaction with a biological substance used to convert the concentration of the substance to be measured into an electric quantity, and the electric quantity conversion of the concentration of the substance to be measured is performed. It becomes an interfering substance that inhibits.
For example, when glucose concentration in urine is measured using glucose oxidase, ascorbic acid, uric acid, bilirubin, etc. in urine become an interfering substance, so that glucose oxidase starts with glucose, and this ascorbic acid, etc. Cause a biochemical reaction. Therefore, the converted amount of electricity does not depend on the concentration of glucose alone, and the glucose concentration cannot be measured accurately.

【0007】そこで、このような妨害物質を酸化した
り、グルコースオキシダーゼに近づけないようにする技
術が提案されている(特開平2−245650,特開昭
58−5642)。ところが、妨害物質の酸化に用いら
れるNaClO4 等の過塩素酸はその化学的構造が不安
定なため、妨害物質の酸化の信頼性が低く、延いては測
定対象物質(グルコース)の検出精度の向上は望めな
い。一方、妨害物質を生体物質に近づけないものでは、
アスコルビン酸等が溶液中では負の電荷を帯びているこ
とから電極周辺に負の電荷を帯びさせて、アスコルビン
酸等を電気的に反発させることにより近づけないように
している。しかし、電極周辺に負の電荷を常に帯びさせ
ておくためには、その電気的構成が複雑となり、好まし
くない。
Therefore, a technique has been proposed for oxidizing such an interfering substance or keeping it from approaching glucose oxidase (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-245650 and 58-5642). However, since the chemical structure of perchloric acid such as NaClO 4 used for oxidizing the interfering substance is unstable, the reliability of the oxidizing of the interfering substance is low. No improvement can be expected. On the other hand, if the interfering substance is not
Since ascorbic acid or the like has a negative charge in the solution, a negative charge is applied around the electrode, and ascorbic acid or the like is electrically repelled so as to be kept away from the electrode. However, in order to keep a negative charge around the electrode at all times, its electrical configuration becomes complicated, which is not preferable.

【0008】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、簡単な構成で妨害物質の影響を排除して測定対象
物質濃度の測定精度の向上を図ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to improve the measurement accuracy of the concentration of a substance to be measured by eliminating the influence of an interfering substance with a simple configuration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の採用した手段は、被測定溶液中の測定対象
物質と生体物質との生物化学反応に基づいて、測定対象
物質の濃度を測定する濃度測定装置において、前記測定
対象物質と生物化学反応を起こす生体物質を担持した識
別層を備え、該識別層で進行する生物化学反応の進行状
態を電気量に変換し、出力する測定対象物質センサ素子
部と、該測定対象物質センサ素子部における電気量変換
を阻害する妨害物質と生物化学反応を起こす生体物質を
担持した識別層を備え、該識別層で進行する生物化学反
応の進行状態を電気量に変換し、出力する妨害物質セン
サ素子部と、該妨害物質センサ素子部からのセンサ出力
に基づいて前記測定対象物質センサ素子部からのセンサ
出力を補正するに当たり、前記妨害物質センサ素子部か
らのセンサ出力を、前記測定対象物質センサ素子部にお
ける識別層に担持した生体物質が前記妨害物質と生物化
学反応を起こした場合のセンサ出力に換算するセンサ出
力換算手段と、前記測定対象物質センサ素子部のセンサ
出力から該換算したセンサ出力を減算したセンサ出力に
基づいて、前記測定対象物質濃度を算出する濃度算出手
段とを備えることをその要旨とする。
In order to achieve the above object, a means adopted by the present invention is to reduce the concentration of a substance to be measured based on a biochemical reaction between the substance to be measured and a biological substance in a solution to be measured. A concentration measuring device for measuring, comprising a discriminating layer carrying a biological substance causing a biochemical reaction with the substance to be measured, converting the progress of the biochemical reaction proceeding in the discriminating layer into an electric quantity, and outputting the measured object. A substance sensor element portion, and an identification layer carrying a biological substance that causes a biochemical reaction with an interfering substance that inhibits the conversion of electricity in the substance sensor element portion to be measured, and a progress state of the biochemical reaction that proceeds in the identification layer Is converted into an electric quantity, and an interfering substance sensor element section that outputs the electric quantity, and a sensor output from the measurement target substance sensor element section based on the sensor output from the interfering substance sensor element section is corrected. Or the sensor output from the interfering substance sensor element unit is converted into a sensor output when a biological substance carried on the identification layer in the measurement target substance sensor element unit has caused a biochemical reaction with the interfering substance. The gist of the present invention is to include a means and a concentration calculating means for calculating the concentration of the substance to be measured based on a sensor output obtained by subtracting the converted sensor output from the sensor output of the sensor element for the substance to be measured.

【0010】[0010]

【作用】上記構成の濃度測定装置は、測定対象物質セン
サ素子部と妨害物質センサ素子部とを備え、それぞれの
センサ素子部で次の電気量を変換し、変換電気量をセン
サ出力として出力する。測定対象物質センサ素子部で
は、識別層に担持した生体物質が、この識別層中で測定
対象物質と妨害物質との間で生物化学反応を起こすの
で、測定対象物質及び妨害物質の両物質濃度に依存する
この生物化学反応の進行状態を電気量に変換する。一
方、各妨害物質センサ素子部では、それぞれの妨害物質
センサ素子部の識別層に担持した生体物質が、この識別
層中で妨害物質に対して生物化学反応を起こすので、妨
害物質濃度のみに依存するこの生物化学反応の進行状態
を電気量に変換する。
The concentration measuring device having the above-mentioned structure includes a sensor element for measuring a substance to be measured and a sensor element for interfering substances. Each sensor element converts the following electric quantity and outputs the converted electric quantity as a sensor output. . In the measurement target substance sensor element, the biological substance carried on the identification layer causes a biochemical reaction between the measurement target substance and the interfering substance in the identification layer. The progress of this dependent biochemical reaction is converted into an electric quantity. On the other hand, in each interfering substance sensor element, the biological substance carried on the discriminating layer of each interfering substance sensor element causes a biochemical reaction with the interfering substance in this discriminating layer. The progress of this biochemical reaction is converted into an electric quantity.

【0011】測定対象物質センサ素子部における識別層
に担持した生体物質は妨害物質とも若干の生物化学反応
を起こすので、測定対象物質センサ素子部が変換した電
気量(センサ出力)には、この妨害物質との間の生物化
学反応に基づく電気量(センサ出力)が含まれる。とこ
ろで、本発明の濃度測定装置は、センサ出力換算手段に
より、妨害物質センサ素子部からのセンサ出力を、測定
対象物質センサ素子部における識別層に担持した生体物
質が妨害物質と生物化学反応を起こした場合のセンサ出
力に換算する。更に、濃度算出手段により、測定対象物
質センサ素子部のセンサ出力から換算センサ出力を減算
したセンサ出力に基づいて測定対象物質濃度を算出す
る。この結果、測定対象物質センサ素子部が変換した電
気量から妨害物質との間の生物化学反応に基づく電気量
を除外して濃度を算出することになるので、測定対象物
質濃度のみを反映する電気量に基づいて測定対象物質濃
度を求めることができる。
Since the biological substance carried on the identification layer in the sensor element of the substance to be measured causes a slight biochemical reaction with the interfering substance, the amount of electricity (sensor output) converted by the sensor element of the substance to be measured has this interference. It includes the quantity of electricity (sensor output) based on the biochemical reaction with the substance. By the way, in the concentration measuring device of the present invention, the sensor output from the interfering substance sensor element is converted by the sensor output conversion means into a biological substance carried on the identification layer in the sensor element of the substance to be measured, causing a biochemical reaction with the interfering substance. Is converted to the sensor output in the case of Further, the concentration calculating means calculates the concentration of the substance to be measured based on the sensor output obtained by subtracting the converted sensor output from the sensor output of the sensor element for the substance to be measured. As a result, the concentration is calculated by excluding the quantity of electricity based on the biochemical reaction with the interfering substance from the quantity of electricity converted by the measurement target substance sensor element unit. The concentration of the substance to be measured can be determined based on the amount.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明にかかる実施例の濃度測定装置
について、図面を用いて説明する。図1は、実施例の濃
度測定装置の主要な構成品であるバイオセンサ1の概略
斜視図であり、図2はこのバイオセンサ1からのセンサ
出力に基づいて測定対象物質濃度を求める濃度測定装置
20の電気的構成を示すブロック図である。この濃度測
定装置20は、被測定溶液、例えばグルコースとグルコ
ース測定に対して妨害物質となるアスコルビン酸等とを
含有している尿中のグルコースを測定する場合に使用さ
れるものである。
Next, a concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of a biosensor 1 which is a main component of a concentration measuring device according to an embodiment. FIG. 2 is a concentration measuring device for obtaining a concentration of a substance to be measured based on a sensor output from the biosensor 1. FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a first embodiment. This concentration measuring device 20 is used when measuring glucose in urine containing a solution to be measured, for example, glucose and ascorbic acid or the like which is an interfering substance for glucose measurement.

【0013】まず、バイオセンサ1について説明する。
このバイオセンサ1は、図2に示すように装置本体30
付属のコネクタ35に着脱されて使用されるとともに、
図1に示すように、平板型の電極型バイオセンサであ
り、次のような構成を備える。
First, the biosensor 1 will be described.
As shown in FIG.
Used while being attached to and detached from the attached connector 35,
As shown in FIG. 1, this is a flat-plate electrode-type biosensor and has the following configuration.

【0014】図1に示すように、バイオセンサ1は、ア
ルミナを焼結して作製した板厚0.7mmの絶縁基板3
(20mm×30mm)上に、グルコース測定用センサ
素子部5と、アスコルビン酸測定用センサ素子部7と、
尿酸測定用センサ素子部9と、ビリルビン測定用センサ
素子部11とを備える。
As shown in FIG. 1, a biosensor 1 comprises an insulating substrate 3 having a thickness of 0.7 mm made by sintering alumina.
(20 mm × 30 mm), a sensor element 5 for measuring glucose, a sensor element 7 for measuring ascorbic acid,
It comprises a sensor element 9 for measuring uric acid and a sensor element 11 for measuring bilirubin.

【0015】グルコース測定用センサ素子部5は、この
絶縁基板3上に形成された作用極5a及び参照極5b,
対極5cと、作用極5a上にグルコースオキシダーゼ
(GOD)を担持して固定化された識別層5dと、作用
極5a等の各電極の端子部5e,5f,5gとを備え
る。同様に、アスコルビン酸測定用センサ素子部7,尿
酸測定用センサ素子部9,ビリルビン測定用センサ素子
部11も、作用極及び参照極,対極等を備える。なお、
各センサ素子部における作用極等は、グルコース測定用
センサ素子部5の場合と同様に、符号aないしgを付し
て表わす。
The sensor element 5 for measuring glucose comprises a working electrode 5 a and a reference electrode 5 b formed on the insulating substrate 3.
It includes a counter electrode 5c, an identification layer 5d in which glucose oxidase (GOD) is supported and fixed on the working electrode 5a, and terminal portions 5e, 5f, and 5g of the electrodes such as the working electrode 5a. Similarly, the sensor element unit 7 for measuring ascorbic acid, the sensor element unit 9 for measuring uric acid, and the sensor element unit 11 for measuring bilirubin also include a working electrode, a reference electrode, a counter electrode, and the like. In addition,
Working electrodes and the like in each sensor element are denoted by reference numerals a to g, similarly to the case of the sensor element 5 for measuring glucose.

【0016】そして、アスコルビン酸測定用センサ素子
部7は、作用極7a上にアスコルビン酸オキシダーゼを
担持して固定化された識別層7dを備え、尿酸測定用セ
ンサ素子部9は、作用極9a上に尿酸酸化酵素であるウ
リカーゼを担持して固定化された識別層9dを備え、ビ
リルビン測定用センサ素子部11は、作用極11a上に
ビリルビンオキシダーゼを担持して固定化された識別層
11dを備える。
The sensor element 7 for measuring ascorbic acid has a discriminating layer 7d on which the ascorbate oxidase is supported and immobilized on the working electrode 7a, and the sensor element 9 for measuring uric acid is provided on the working electrode 9a. Uricase, which is uric acid oxidase, is immobilized on the identification layer 9d, and the sensor element 11 for measuring bilirubin is provided with an identification layer 11d, which carries and immobilizes bilirubin oxidase on the working electrode 11a. .

【0017】上記各センサ素子部における作用極等の各
電極は、絶縁層13により絶縁被覆されており、各識別
層の形成された側が感応部15となる。
Each electrode such as a working electrode in each of the sensor element portions is insulated and covered with an insulating layer 13, and a side on which each identification layer is formed serves as a sensitive portion 15.

【0018】この感応部15に被測定溶液が接触する
と、各作用極上面の識別層内では担持した上記各生体物
質と被測定溶液中の測定対象物質とで生物化学反応が起
こり、バイオセンサ1は、この生物化学反応を反映した
電流値を、コネクタ35を介して装置本体30に出力す
る。なお、装置本体30は、この電流値をセンサ出力値
として処理し、後述するように濃度を求める。
When the solution to be measured comes into contact with the sensitive portion 15, a biochemical reaction occurs between the above-mentioned biological material carried in the identification layer on the upper surface of each working electrode and the substance to be measured in the solution to be measured, and the biosensor 1 Outputs a current value reflecting the biochemical reaction to the apparatus main body 30 via the connector 35. The apparatus body 30 processes the current value as a sensor output value, and obtains a concentration as described later.

【0019】次に、上記バイオセンサ1の製造工程につ
いて説明する。まず、各センサ素子部における電極を作
製する。即ち、各作用極5a〜11aとこれに続く各端
子部5e〜11eを、絶縁基板3上面への白金ペースト
のスクリーン印刷と、50℃×1時間の乾燥処理とを経
て形成する。この際、白金ペーストとしては、白金微粉
末90wt%とブチルセルロース10wt%とを混練し
て得られた分散ペーストを使用した。次に、各参照極5
b〜11b及び対極5c〜11cとこれに続く各端子部
5f〜11f,5g〜11gを、絶縁基板3上面への黒
鉛ペーストのスクリーン印刷と、50℃×1時間の乾燥
処理とを経て形成する。この際、黒鉛ペーストとして
は、黒鉛微粉末60wt%と流動パラフィン40wt%
とを混練して得られた分散ペーストを使用した。なお、
上記各電極は、総て10μmの厚さに形成されている。
また、絶縁基板3は、各センサ素子部が複数組作成され
た後に、グルコース測定用センサ素子部5を始めとする
上記4つのセンサ素子部を一組として上記寸法に切断さ
れる。
Next, the manufacturing process of the biosensor 1 will be described. First, an electrode in each sensor element unit is manufactured. That is, the working electrodes 5a to 11a and the subsequent terminals 5e to 11e are formed through screen printing of a platinum paste on the upper surface of the insulating substrate 3 and drying at 50 ° C. for 1 hour. At this time, as the platinum paste, a dispersion paste obtained by kneading 90 wt% of platinum fine powder and 10 wt% of butylcellulose was used. Next, each reference pole 5
The terminals b to 11b and the counter electrodes 5c to 11c and the terminals 5f to 11f and 5g to 11g following them are formed through screen printing of a graphite paste on the upper surface of the insulating substrate 3 and drying at 50 ° C. × 1 hour. . At this time, as the graphite paste, 60 wt% of graphite fine powder and 40 wt% of liquid paraffin were used.
And a dispersion paste obtained by kneading the mixture was used. In addition,
Each of the electrodes is formed to a thickness of 10 μm.
Further, after a plurality of sets of each sensor element section are formed, the insulating substrate 3 is cut into the above-described dimensions with the above four sensor element sections including the sensor element section 5 for glucose measurement as one set.

【0020】その後、絶縁層13を、適宜な絶縁剤、例
えばエポキシ樹脂を印刷・乾燥させることにより、各作
用極,参照極及び対極にわたって形成する。
Thereafter, the insulating layer 13 is formed over each working electrode, reference electrode and counter electrode by printing and drying an appropriate insulating agent, for example, an epoxy resin.

【0021】次いで、グルコースオキシダーゼ(GO
D)等の上記各生体物質を担持した識別層を、以下に記
すようにして各作用極の上面に固定化する。コラーゲ
ン:94wt%とGOD:5wt%と電子受容体(メデ
ィエータ)であるフェロセン:1wt%とを混練してゲ
ル状のGOD溶液を調製する。そして、マイクロピペッ
トにて、感応部15側の作用極5a上面へこのGOD溶
液を約20μmの厚さで塗布し、その後室温で2時間の
自然乾燥を経て、識別層5dを固定化した。
Next, glucose oxidase (GO
The identification layer supporting each of the above-mentioned biological substances such as D) is immobilized on the upper surface of each working electrode as described below. A collagen GOD solution is prepared by kneading 94 wt% of collagen, 5 wt% of GOD, and 1 wt% of ferrocene, which is an electron acceptor (mediator). Then, this GOD solution was applied to a thickness of about 20 μm on the upper surface of the working electrode 5a on the sensitive part 15 side with a micropipette, and then the identification layer 5d was fixed by natural drying at room temperature for 2 hours.

【0022】上記5wt%のGODに替えて、5wt%
のアスコルビン酸オキシダーゼ,5wt%のウリカー
ゼ,5wt%のビリルビンオキシダーゼを使用し、この
各生体物質と上記コラーゲンとフェロセンとを混練して
ゲル状の生体物質溶液を別個に調製する。そして、各生
体物質溶液を、対応する作用極7a〜11a上面へGO
D溶液の場合と同様にして塗布し、各識別層7d〜11
dを固定化した。こうして、絶縁基板3上に4つのセン
サ素子部を一体に備えたバイオセンサ1が完成する。
Instead of the above 5 wt% GOD, 5 wt%
Each assortment of ascorbate oxidase, 5% by weight of uricase, and 5% by weight of bilirubin oxidase is used to knead each of the biological materials, the collagen and ferrocene to separately prepare a gel-like biological material solution. Then, each of the biological substance solutions is GOd onto the corresponding working electrodes 7a to 11a.
D solution and applied in the same manner as in the case of the D solution.
d was immobilized. Thus, the biosensor 1 integrally including the four sensor element portions on the insulating substrate 3 is completed.

【0023】次に、装置本体30について説明する。図
2に示すように、濃度測定装置20は、上記したバイオ
センサ1と、装置本体30とを備える。装置本体30
は、後述するように濃度算出を行なう電子制御装置40
と、換算濃度を表示する表示機器50と、電源投入スイ
ッチ等を有する操作パネル60と、バイオセンサ1が着
脱されるコネクタ35とを備える。
Next, the apparatus main body 30 will be described. As shown in FIG. 2, the concentration measuring device 20 includes the above-described biosensor 1 and a device main body 30. Device body 30
Is an electronic control unit 40 that performs density calculation as described later.
And a display device 50 for displaying the converted concentration, an operation panel 60 having a power-on switch and the like, and a connector 35 to which the biosensor 1 is attached and detached.

【0024】この電子制御装置40は、CPU41,R
OM42,RAM43,タイマ44を中心に論理演算回
路として構成され、これらとコモンバス45を介して相
互に接続された入出力ポート46により外部との入出力
を行う。電子制御装置40の入出力ポート46には、上
記表示機器50と操作パネル60とコネクタ35とが接
続されている。表示機器50は、電子制御装置40から
の制御信号に基づいて濃度等を表示し、バイオセンサ1
は、コネクタ35を介して測定用微弱電圧の印加を受け
て、各センサ素子部5〜11の出力する電流値を電子制
御装置40に出力する。また、操作パネル60は、種々
のスイッチのオン−オフ信号を電子制御装置40に出力
する。
The electronic control unit 40 includes a CPU 41, R
The OM 42, the RAM 43, and the timer 44 are mainly configured as a logical operation circuit, and input / output with the outside is performed by an input / output port 46 connected to the OM 42, the RAM 43, and the timer 44 via a common bus 45. The display device 50, the operation panel 60, and the connector 35 are connected to the input / output port 46 of the electronic control device 40. The display device 50 displays a concentration or the like based on a control signal from the electronic control device 40, and
Receives the application of the weak voltage for measurement via the connector 35 and outputs the current value output from each of the sensor element units 5 to 11 to the electronic control unit 40. Further, the operation panel 60 outputs on / off signals of various switches to the electronic control device 40.

【0025】次に、上記した構成を備える本実施例の濃
度測定装置20が行う濃度測定制御(ルーチン)につい
て、図3のフローチャートに基づき説明する。図3に示
すフローチャートは、操作パネル60の図示しない電源
スイッチが押され濃度測定装置20に電源が投入されて
から電源が遮断されるまでに亘って繰り返し処理される
濃度測定ルーチンを示すものである。この図3に示すよ
うに、当該ルーチンでは、電源投入時のみ実施する初期
処理、即ち、CPUの内部レジスタのクリア等を経て順
次実行される。初期処理に続いては、まず、グルコース
濃度の測定を開始するか否かを、操作パネル60の図示
しない測定開始スイッチの操作状態から判断し(ステッ
プ200,以下、このステップを単にSと表記する)、
測定開始スイッチがオンされるまで待機する。
Next, the density measurement control (routine) performed by the density measurement device 20 of the present embodiment having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart shown in FIG. 3 shows a concentration measurement routine that is repeatedly performed from when a power switch (not shown) of the operation panel 60 is pressed and the power is turned on to the concentration measuring device 20 until the power is turned off. . As shown in FIG. 3, this routine is sequentially executed after initial processing executed only when the power is turned on, that is, after clearing an internal register of the CPU. Subsequent to the initial processing, first, it is determined whether or not to start measuring the glucose concentration based on the operation state of a measurement start switch (not shown) on the operation panel 60 (step 200; hereinafter, this step is simply referred to as S). ),
Wait until the measurement start switch is turned on.

【0026】S200で濃度未知の被測定溶液、例えば
尿のグルコース濃度の測定を行なうと判断すると、各セ
ンサ素子部5〜11のセンサ出力(電流値)を読み込む
(S210)。読み込んだセンサ出力のうち、アスコル
ビン酸測定用センサ素子部7,尿酸測定用センサ素子部
9,ビリルビン測定用センサ素子部11等の妨害物質測
定用センサ素子部から読み込んだ各センサ出力を、グル
コース測定用センサ素子部5の識別層5dにおけるグル
コースオキシダーゼと各妨害物質との生物化学反応に基
づくセンサ出力に換算する(S220)。このように各
妨害物質測定用センサ素子部のセンサ出力をグルコース
測定用センサ素子部5のセンサ出力に換算するのは、次
のような理由による。
If it is determined in step S200 that the concentration of the solution to be measured whose concentration is unknown, for example, the concentration of glucose in urine, is to be measured, the sensor outputs (current values) of the sensor elements 5 to 11 are read (S210). Of the read sensor outputs, the sensor outputs read from sensor element sections for interfering substances such as ascorbic acid measurement sensor element section 7, uric acid measurement sensor element section 9, and bilirubin measurement sensor element section 11 are used for glucose measurement. Is converted into a sensor output based on the biochemical reaction between glucose oxidase and each interfering substance in the identification layer 5d of the sensor element unit 5 for use (S220). The reason why the sensor output of each sensor element for measuring an interfering substance is converted into the sensor output of the sensor element for measuring glucose 5 is as follows.

【0027】グルコース測定用センサ素子部5の識別層
5d中のグルコースオキシダーゼは、尿中に存在する各
妨害物質とも若干反応する。このため、グルコース測定
用センサ素子部5からのセンサ出力には、グルコースと
識別層5dにおけるグルコースオキシダーゼとの生物化
学反応に基づくものと、各妨害物質と識別層5dにおけ
るグルコースオキシダーゼとの生物化学反応に基づくも
のとが含まれる。よって、グルコース測定用センサ素子
部5からのセンサ出力のうち、各妨害物質とグルコース
オキシダーゼとの生物化学反応に基づくセンサ出力が判
明すれば、グルコースとグルコースオキシダーゼとの生
物化学反応のみに基づくセンサ出力が得られる。ところ
が、各妨害物質に対するグルコースオキシダーゼの反応
性は、グルコースに対する反応性より当然に劣り、各妨
害物質に対する各生体物質(アスコルビン酸に対するア
スコルビン酸オキシダーゼ,尿酸に対するウリカーゼ,
ビリルビンに対するビリルビンオキシダーゼ)の反応性
にも劣る。よって、各妨害物質に対するグルコースオキ
シダーゼの反応性を考慮しつつ、上記各妨害物質測定用
センサ素子部の各センサ出力を、グルコース測定用セン
サ素子部5の識別層5dにおける各妨害物質とグルコー
スオキシダーゼとの生物化学反応に基づくセンサ出力に
換算するのである。
Glucose oxidase in the identification layer 5d of the sensor element 5 for glucose measurement slightly reacts with each interfering substance present in urine. For this reason, the sensor output from the sensor element unit 5 for glucose measurement is based on the biochemical reaction between glucose and glucose oxidase in the discriminating layer 5d, and the biochemical reaction between each interfering substance and glucose oxidase in the discriminating layer 5d. And those based on. Therefore, if the sensor output based on the biochemical reaction between each interfering substance and glucose oxidase among the sensor outputs from the sensor element unit 5 for measuring glucose is found, the sensor output based only on the biochemical reaction between glucose and glucose oxidase is obtained. Is obtained. However, the reactivity of glucose oxidase to each interfering substance is naturally inferior to the reactivity to glucose, and each biological substance (ascorbic acid oxidase to ascorbic acid, uricase to uric acid,
The reactivity of bilirubin oxidase to bilirubin is also poor. Therefore, while taking into account the reactivity of glucose oxidase to each interfering substance, each sensor output of the sensor element section for interfering substance measurement is compared with each interfering substance and glucose oxidase in the identification layer 5d of the sensor element section 5 for glucose measurement. Is converted into a sensor output based on the biochemical reaction.

【0028】この換算は、上記各妨害物質測定用センサ
素子部から読み込んだ各センサ出力に、各妨害物質に応
じて定まる換算係数を掛けることによって行なった。な
お、この換算係数は、後述するように予め定められてR
OM42に記憶されており、換算に当たって読み出され
る。例えば、アスコルビン酸測定用センサ素子部7から
のセンサ出力(電流値)がIa であれば、このセンサ出
力Ia にアスコルビン酸についての換算係数Ka を掛け
たKa ・Ia を、グルコース測定用センサ素子部5の識
別層5dにおけるアスコルビン酸とグルコースオキシダ
ーゼとの生物化学反応に基づくセンサ出力とした。同様
に、尿酸測定用センサ素子部9からのセンサ出力Iu に
尿酸についての換算係数Ku を掛けたKu ・Iu を、グ
ルコース測定用センサ素子部5の識別層5dにおける尿
酸とグルコースオキシダーゼとの生物化学反応に基づく
センサ出力とした。また、ビリルビン測定用センサ素子
部11からのセンサ出力Ib にビリルビンについての換
算係数Kb を掛けたKb ・Ib を、グルコース測定用セ
ンサ素子部5の識別層5dにおけるビリルビンとグルコ
ースオキシダーゼとの生物化学反応に基づくセンサ出力
とした。
This conversion was performed by multiplying each sensor output read from the sensor element section for each interfering substance by a conversion coefficient determined according to each interfering substance. Note that this conversion coefficient is determined in advance and R
It is stored in the OM 42 and is read out for conversion. For example, if the sensor output (current value) from the ascorbic acid measurement sensor element section 7 is Ia, Ka · Ia obtained by multiplying the sensor output Ia by the conversion coefficient Ka for ascorbic acid is used as the glucose measurement sensor element section. The sensor output based on the biochemical reaction between ascorbic acid and glucose oxidase in the identification layer 5d of No. 5 was used. Similarly, Ku · Iu obtained by multiplying the sensor output Iu from the uric acid measurement sensor element unit 9 by the conversion coefficient Ku for uric acid is used to calculate the biochemistry of uric acid and glucose oxidase in the identification layer 5 d of the glucose measurement sensor element unit 5. The sensor output based on the reaction was used. The sensor output Ib from the bilirubin measurement sensor element 11 multiplied by the conversion coefficient Kb for bilirubin is calculated as Kb · Ib, and the biochemical reaction between bilirubin and glucose oxidase in the identification layer 5 d of the glucose measurement sensor element 5 is calculated. Was used as the sensor output.

【0029】この各換算係数Ka ,Ku ,Kb は、少な
くとも各妨害物質濃度(各妨害物質測定用センサ素子部
からのセンサ出力)と対応付けて予めROM42に記憶
されている。また、上記各換算係数は以下に説明する実
験を経て定めた。
The conversion coefficients Ka, Ku, and Kb are stored in the ROM 42 in advance in association with at least the concentrations of the interfering substances (sensor outputs from the sensor element units for measuring the interfering substances). Further, the above conversion coefficients were determined through experiments described below.

【0030】所定濃度に調整したグルコース試薬に本実
施例におけるグルコース測定用センサ素子部5のみから
なる試験用バイオセンサを浸漬し、まず、被測定溶液中
に調整濃度のグルコースしか存在しない場合のセンサ出
力初期値IG0を求める。次に、このグルコース試薬にア
スコルビン酸を徐々に添加していき、上記試験用バイオ
センサのセンサ出力の推移を観察する。そして、アスコ
ルビン酸添加量、即ちアスコルビン酸濃度とセンサ出力
の変化量△IG (センサ出力初期値IG0からの偏差)と
の関係を求める。このセンサ出力の変化量は、アスコル
ビン酸とグルコースオキシダーゼとの生物化学反応に基
づくものに他ならない。一方で、アスコルビン酸濃度
は、検量線によりアスコルビン酸オキシダーゼを用いた
バイオセンサのセンサ出力IA に変換できる。よって、
アスコルビン酸についての換算係数Ka が上記センサ出
力の変化量△IG とセンサ出力IA の比の値(△IG /
IA)として求まり、求めた換算係数Ka をアスコルビ
ン酸濃度(センサ出力IA )と対応付けてROM42に
記憶させる。同様にして、尿酸,ビリルビンについての
換算係数Ku ,Kb を求めて記憶させる。
A test biosensor comprising only the sensor element 5 for measuring glucose in this embodiment is immersed in a glucose reagent adjusted to a predetermined concentration. First, a sensor in the case where only the adjusted concentration of glucose is present in the solution to be measured. An output initial value IG0 is obtained. Next, ascorbic acid is gradually added to the glucose reagent, and the transition of the sensor output of the test biosensor is observed. Then, the relationship between the amount of ascorbic acid added, that is, the ascorbic acid concentration and the variation ΔIG of the sensor output (deviation from the sensor output initial value IG0) is determined. The amount of change in the sensor output is based on the biochemical reaction between ascorbic acid and glucose oxidase. On the other hand, the ascorbic acid concentration can be converted into a sensor output IA of a biosensor using ascorbate oxidase by a calibration curve. Therefore,
The conversion coefficient Ka for ascorbic acid is the value of the ratio of the sensor output variation △ IG to the sensor output IA (△ IG /
IA), and the obtained conversion coefficient Ka is stored in the ROM 42 in association with the ascorbic acid concentration (sensor output IA). Similarly, conversion coefficients Ku and Kb for uric acid and bilirubin are determined and stored.

【0031】なお、上記実験を異なる調整濃度のグルコ
ース試薬について繰り返し行ない、上記各換算係数Ka
,Ku ,Kb をグルコース濃度(センサ出力)と各妨
害物質濃度(センサ出力)とに対応付けてROM42に
記憶させることもできる。このようにすれば、被測定溶
液中のグルコース濃度(センサ出力)をも反映した換算
係数によりS220のセンサ出力換算ができるので、換
算精度が向上し好ましい。
The above experiment was repeated with respect to glucose reagents having different adjusted concentrations, and the above conversion coefficients Ka were calculated.
, Ku, and Kb can be stored in the ROM 42 in association with the glucose concentration (sensor output) and each interfering substance concentration (sensor output). With this configuration, the conversion of the sensor output in S220 can be performed using the conversion coefficient that also reflects the glucose concentration (sensor output) in the solution to be measured, which is preferable because the conversion accuracy is improved.

【0032】S220で各妨害物質測定用センサ素子部
のセンサ出力をグルコース測定用センサ素子部5のセン
サ出力に換算した後は、S210にて読み込んだグルコ
ース測定用センサ素子部5のセンサ出力の補正と、補正
後のセンサ出力に基づいた尿中のグルコース濃度の算出
とを実行する(S230)。つまり、読み込んだグルコ
ース測定用センサ素子部5のセンサ出力から、グルコー
ス測定用センサ素子部5の識別層5dにおけるグルコー
スオキシダーゼとアスコルビン酸等の妨害物質との生物
化学反応に基づく上記換算センサ出力(Ka ・Ia ,K
u ・Iu ,Kb・Ib )を減算して上記補正を行なう。
これにより、グルコースとグルコースオキシダーゼとの
生物化学反応のみに基づくグルコース測定用センサ素子
部5のセンサ出力が得られる。そして、得られたセンサ
出力(補正後のセンサ出力)と図4に示すグルコース検
量線Kgcalとから、グルコース試薬のグルコース濃度を
算出する。なお、この検量線Kgcalは、センサ出力とグ
ルコース濃度とを対応させた検量線用マップのデータと
して、予めROM42に記憶されている。
After converting the sensor output of each sensor element for measuring interfering substances into the sensor output of the sensor element 5 for measuring glucose in S220, the sensor output of the sensor element 5 for measuring glucose read in S210 is corrected. And calculating the glucose concentration in the urine based on the corrected sensor output (S230). That is, the converted sensor output (Ka) based on the biochemical reaction between glucose oxidase and an interfering substance such as ascorbic acid in the identification layer 5d of the glucose measuring sensor element section 5 is obtained from the read sensor output of the glucose measuring sensor element section 5.・ Ia, K
u · Iu and Kb · Ib) are subtracted to perform the above correction.
Thereby, the sensor output of the glucose measuring sensor element unit 5 based on only the biochemical reaction between glucose and glucose oxidase is obtained. Then, the glucose concentration of the glucose reagent is calculated from the obtained sensor output (corrected sensor output) and the glucose calibration curve Kgcal shown in FIG. The calibration curve Kgcal is stored in the ROM 42 in advance as calibration curve map data in which the sensor output and the glucose concentration are associated with each other.

【0033】その後、算出したグルコース濃度の数値に
対応する制御信号を電子制御装置40から表示機器50
に出力してグルコース濃度数値を表示し(S240)、
本ルーチンの処理を一旦終了する。
Thereafter, a control signal corresponding to the calculated value of the glucose concentration is sent from the electronic control unit 40 to the display device 50.
To display the glucose concentration value (S240),
The processing of this routine is once ended.

【0034】このような構成を備える本実施例の濃度測
定装置20を用いて、グルコース試薬におけるグルコー
ス濃度を測定した。なお、測定に供するグルコース試薬
におけるグルコース,アスコルビン酸,尿酸及びビリル
ビンの調製濃度は、表1の通りであり測定に先立って予
め調製されている。また、表1における素子部5〜11
は、それぞれグルコース測定用センサ素子部5,アスコ
ルビン酸測定用センサ素子部7,尿酸測定用センサ素子
部9,ビリルビン測定用センサ素子部11の略称であ
る。
The glucose concentration in the glucose reagent was measured using the concentration measuring device 20 of the present embodiment having such a configuration. The prepared concentrations of glucose, ascorbic acid, uric acid, and bilirubin in the glucose reagent used for the measurement are as shown in Table 1 and are prepared in advance before the measurement. Further, the element units 5 to 11 in Table 1
Are the abbreviations for the sensor element for glucose measurement 5, the sensor element for ascorbic acid measurement 7, the sensor element for uric acid 9, and the sensor element for bilirubin 11 respectively.

【0035】表1における測定グルコース濃度は、記述
したフローチャートに従って次のように求めた。なお、
この説明は、調製グルコース濃度が17mg/dlの場
合について行なう。つまり、各センサ素子部5〜11か
ら読み込んだセンサ出力のうち、アスコルビン酸測定用
センサ素子部7のセンサ出力Ia (10×10-6A),
尿酸測定用センサ素子部9のセンサ出力Iu (15×1
-6A),ビリルビン測定用センサ素子部11のセンサ
出力Ib (8×10-6A)を、表中の換算係数Ka
(0.2),Ku (0.01),Kb (0.5)を掛け
ることにより、グルコース測定用センサ素子部5の識別
層5dにおけるグルコースオキシダーゼと各妨害物質と
の生物化学反応に基づくセンサ出力に換算する(S22
0)。これにより、換算センサ出力として、2×10-6
A(Ka ・Ia ),0.15×10-6A(Ku ・Iu
),4×10-6A(Kb ・Ib )が得られる。
The measured glucose concentration in Table 1 was determined as follows according to the described flowchart. In addition,
This description is made for the case where the prepared glucose concentration is 17 mg / dl. That is, among the sensor outputs read from the sensor element units 5 to 11, the sensor output Ia (10 × 10 −6 A) of the ascorbic acid measurement sensor element unit 7,
The sensor output Iu of the uric acid measurement sensor element 9 (15 × 1
0 −6 A), the sensor output Ib (8 × 10 −6 A) of the bilirubin measuring sensor element section 11 is converted into a conversion coefficient Ka in the table.
By multiplying by (0.2), Ku (0.01), and Kb (0.5), a sensor based on a biochemical reaction between glucose oxidase and each interfering substance in the identification layer 5d of the glucose measuring sensor element unit 5 is obtained. Convert to output (S22
0). As a result, the converted sensor output is 2 × 10 −6
A (Ka · Ia), 0.15 × 10 −6 A (Ku · Iu)
), 4 × 10 −6 A (Kb · Ib).

【0036】その後、グルコース測定用センサ素子部5
から読み込んだセンサ出力Ig (19×10-6A)から
各換算センサ出力を減算してセンサ素子部5のセンサ出
力Ig の補正を行なうとともに、補正後のセンサ出力I
gh (12.85×10-6A=19×10-6A−2×1
-6A−0.15×10-6A−4×10-6A)と図4に
示すグルコース検量線Kgcalとから、測定グルコース濃
度16.06mg/dlが算出される(S230)。
Thereafter, the glucose measuring sensor element 5
The sensor output Ig of the sensor element unit 5 is corrected by subtracting each converted sensor output from the sensor output Ig (19 × 10 −6 A) read from the sensor output Ig.
gh (12.85 × 10 −6 A = 19 × 10 −6 A−2 × 1
A measured glucose concentration of 16.06 mg / dl is calculated from 0 -6 A-0.15 × 10 -6 A-4 × 10 -6 A) and the glucose calibration curve Kgcal shown in FIG. 4 (S230).

【0037】これに対して、グルコース測定用センサ素
子部5から読み込んだセンサ出力Ig (19×10
-6A)をそのまま用いてグルコース濃度を算出した場合
には、図4に示すようにグルコース濃度が23.25m
g/dlとなってしまう。
On the other hand, the sensor output Ig (19 × 10
-6 A) was used to calculate the glucose concentration, the glucose concentration was 23.25 m as shown in FIG.
g / dl.

【0038】つまり、この表1から明らかなように、本
実施例の濃度測定装置20によれば、各調製グルコース
濃度に近似した濃度を、妨害物質の影響を排除して測定
することができ、グルコース濃度の測定精度を向上させ
ることができる。このため、グルコース濃度の測定に対
して妨害物質となるアスコルビン酸,尿酸,ビリルビン
を必然的に含有する尿中のグルコース濃度を測定する場
合には、本実施例の濃度測定装置20によって正確にグ
ルコース濃度を測定できる。
That is, as is clear from Table 1, according to the concentration measuring device 20 of the present embodiment, it is possible to measure the concentration approximate to each prepared glucose concentration, excluding the influence of the interfering substance. Measurement accuracy of glucose concentration can be improved. For this reason, when measuring the glucose concentration in urine which inevitably contains ascorbic acid, uric acid, and bilirubin, which are obstructive substances for the measurement of glucose concentration, the concentration measuring device 20 of the present embodiment accurately measures glucose concentration. The concentration can be measured.

【0039】また、本実施例の濃度測定装置20では、
各センサ素子部における識別層に既述した生体物質とと
もにフェロセンを電子受容体(メディエータ)として担
持したので、被測定溶液が溶存酸素の少ない尿であって
もより正確にグルコース濃度を測定できる。
Further, in the concentration measuring device 20 of this embodiment,
Since ferrocene is supported as an electron acceptor (mediator) together with the above-described biological substance on the discrimination layer in each sensor element portion, the glucose concentration can be measured more accurately even when the solution to be measured is urine with little dissolved oxygen.

【0040】次に、乳酸と乳酸測定に対して妨害物質と
なる尿素とを含有している汗中の乳酸を測定する場合に
使用される濃度測定装置について説明する。なお、この
乳酸測定用の濃度測定装置は、使用するバイオセンサが
上記した実施例の濃度測定装置20について異なるの
で、装置本体の説明については省略する。
Next, a description will be given of a concentration measuring apparatus used for measuring lactic acid in sweat containing lactic acid and urea which is an interfering substance to lactic acid measurement. Since the biosensor used in this concentration measuring device for measuring lactic acid is different from that of the concentration measuring device 20 of the above-described embodiment, the description of the device main body is omitted.

【0041】図5に示すように、乳酸測定用の濃度測定
装置に用いるバイオセンサ70は、上記したバイオセン
サ1と同様に、平板型の電極型バイオセンサであり、次
のような構成を備える。なお、バイオセンサ1と同様な
構成であるので、バイオセンサ70についての説明に当
たっては、同一の構成及び製造過程についてはその説明
を簡略化して行なう。
As shown in FIG. 5, the biosensor 70 used in the concentration measuring device for measuring lactic acid is a plate-type electrode-type biosensor like the above-described biosensor 1, and has the following configuration. . Since the configuration is similar to that of the biosensor 1, in the description of the biosensor 70, the description of the same configuration and the manufacturing process will be simplified.

【0042】バイオセンサ70は、板厚1.0mmのポ
リエチレン製の絶縁基板71(10mm×30mm)上
に、乳酸測定用センサ素子部73と、尿素測定用センサ
素子部75とを備える。
The biosensor 70 has a sensor element 73 for measuring lactic acid and a sensor element 75 for measuring urea on an insulating substrate 71 (10 mm × 30 mm) made of polyethylene having a thickness of 1.0 mm.

【0043】乳酸測定用センサ素子部73は、この絶縁
基板71上に形成された作用極73a及び参照極73
b,対極73cと、作用極73a上に乳酸脱水素酵素で
ある乳酸オキシダーゼを担持して固定化された識別層7
3dと、作用極73a等の各電極の端子部73e,73
f,73gとを備える。尿素測定用センサ素子部75
は、作用極及び参照極,対極等に加え、作用極75a上
に尿素酸化酵素であるウレアーゼを担持して固定化され
た識別層75dを備える。
The sensor element 73 for measuring lactic acid comprises a working electrode 73 a and a reference electrode 73 formed on the insulating substrate 71.
b, discrimination layer 7 in which lactate dehydrogenase lactate oxidase is carried and immobilized on counter electrode 73c and working electrode 73a
3d and terminal portions 73e and 73 of each electrode such as the working electrode 73a.
f, 73g. Urea sensor element 75
Is provided with a discriminating layer 75d that carries and immobilizes urease, which is a urea oxidase, on a working electrode 75a in addition to a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode.

【0044】上記各センサ素子部における作用極等の各
電極は、絶縁層77により絶縁被覆されており、各識別
層の形成された側が感応部79となる。
Each electrode such as a working electrode in each sensor element portion is insulated and coated with an insulating layer 77, and the side on which each identification layer is formed serves as a sensitive portion 79.

【0045】この感応部79に被測定溶液が接触する
と、各作用極上面の識別層内では担持した上記各生体物
質と被測定溶液中の測定対象物質とで生物化学反応が起
こり、バイオセンサ70は、この生物化学反応を反映し
た電流値を、コネクタ35を介して装置本体30に出力
する。なお、装置本体30は、この電流値をセンサ出力
値として処理し、濃度を求める。
When the solution to be measured comes into contact with the sensitive portion 79, a biochemical reaction occurs between the above-mentioned biological material carried in the identification layer on the upper surface of each working electrode and the substance to be measured in the solution to be measured, and the biosensor 70 Outputs a current value reflecting the biochemical reaction to the apparatus main body 30 via the connector 35. The device body 30 processes the current value as a sensor output value to determine the concentration.

【0046】このバイオセンサ70における各作用極を
始めとする電極と各端子部は、絶縁基板71の表面にプ
ラズマエッチングを施して表面を疎化した後にスクリー
ン印刷して形成される。なお、使用されるペーストは黒
鉛微粉末90wt%とブチルセルロース10wt%とを
混練して得られた分散ペーストであり、スクリーン印刷
後には、50℃×1時間の乾燥処理を施した。また、電
極の厚さは、総て20μmに調製した。その後、絶縁層
77を形成した。
The electrodes including the working electrodes and the respective terminals in the biosensor 70 are formed by screen etching after plasma etching the surface of the insulating substrate 71 and roughening the surface. The paste used was a dispersion paste obtained by kneading 90% by weight of graphite fine powder and 10% by weight of butylcellulose. After screen printing, a drying treatment was performed at 50 ° C. × 1 hour. The thickness of each electrode was adjusted to 20 μm. After that, an insulating layer 77 was formed.

【0047】作用極73a上の識別層73dは、上記乳
酸オキシダーゼ10wt%とアルブミン90wt%とを
混練したゲル状溶液をマイクロシリンジにて約20μm
の厚さで滴下・塗布し、その後グルタルアルデヒド飽和
空気中に30分間放置して固定化した。作用極75a上
の識別層75dは、ウレアーゼ10wt%とアルブミン
90wt%とを混練したゲル状溶液を用いて、同様に固
定化した。なお、この両識別層の固定化は、グルタルア
ルデヒド飽和空気中で同時に行なわれる。
The discriminating layer 73d on the working electrode 73a is formed by kneading 10 wt% of the above-mentioned lactate oxidase and 90 wt% of albumin with a microsyringe to a thickness of about 20 μm.
And then fixed in glutaraldehyde saturated air for 30 minutes. The discriminating layer 75d on the working electrode 75a was similarly immobilized using a gel-like solution in which 10% by weight of urease and 90% by weight of albumin were kneaded. The immobilization of both discriminating layers is performed simultaneously in glutaraldehyde saturated air.

【0048】次に、上記バイオセンサ70を用いた濃度
測定装置20による乳酸測定に関する評価試験について
説明する。測定に供する乳酸試薬は、汗中の乳酸を測定
する場合を想定して、次のように調製した。 乳酸試薬A:日常生活において発汗された汗を想定した
試薬 調製乳酸濃度 → 80mg/dl 調製尿素濃度 → 13mg/dl 乳酸試薬B:運動継続中において発汗された汗を想定し
た試薬 調製乳酸濃度 → 182mg/dl 調製尿素濃度 → 28mg/dl
Next, an evaluation test regarding lactic acid measurement by the concentration measuring device 20 using the biosensor 70 will be described. The lactic acid reagent used for the measurement was prepared as follows, assuming that lactic acid in sweat was measured. Lactic acid reagent A: Reagent assuming sweat sweated in daily life Prepared lactic acid concentration → 80 mg / dl Prepared urea concentration → 13 mg / dl Lactic acid reagent B: Reagent assuming sweat sweated during continuation of exercise Prepared lactate concentration → 182 mg / Dl Prepared urea concentration → 28mg / dl

【0049】上記各試薬についての測定乳酸濃度は、記
述したフローチャートに従って次のように求めた。その
際のセンサ出力等は以下の通りである。 乳酸試薬A 乳酸測定用センサ素子部73からのセンサ出力Il →5.
75×10-6A 尿素測定用センサ素子部75からのセンサ出力Iu →6.
5 ×10-6A 使用する換算係数Ku →0.25 換算センサ出力Ku ・Iu →1.63×10-6A 補正後センサ出力Ilh →4.12×10-6A (=5.75×10-6A−1.63×10-6A) この補正後センサ出力Ilh と図6に示す乳酸検量線K
lcalとから、測定乳酸濃度として72mg/dlが算出
された。乳酸測定用センサ素子部73からのセンサ出力
Il (5.75×10-6A)をそのまま用いて乳酸濃度を算
出した場合には、図6に示すように乳酸濃度が100m
g/dlとなってしまう。
The measured lactic acid concentration of each of the above reagents was determined as follows in accordance with the described flowchart. The sensor output and the like at that time are as follows. Lactic acid reagent A Sensor output Il from the lactic acid measurement sensor element 73 → 5.
75 × 10 -6 A Sensor output Iu from the urea measurement sensor element 75 → 6.
5 × 10 -6 A Conversion coefficient used Ku → 0.25 Converted sensor output Ku · Iu → 1.63 × 10 -6 A Corrected sensor output Ilh → 4.12 × 10 -6 A (= 5.75 × 10 -6 A-1.63 × 10 -6 A) The corrected sensor output Ilh and the lactic acid calibration curve K shown in FIG.
From lcal, 72 mg / dl was calculated as the measured lactic acid concentration. When the lactic acid concentration was calculated using the sensor output Il (5.75 × 10 −6 A) from the lactic acid measurement sensor element unit 73 as it was, as shown in FIG.
g / dl.

【0050】乳酸試薬B 乳酸測定用センサ素子部73からのセンサ出力Il →1
3.85×10-6A 尿素測定用センサ素子部75からのセンサ出力Iu →14
×10-6A 使用する換算係数Ku →0.25 換算センサ出力Ku ・Iu →3.5×10-6A 補正後センサ出力Ilh →10.35 ×10-6A (=13.85×10-6A−3.5×10-6A) この補正後センサ出力Ilh と図6に示す乳酸検量線K
lcalとから、測定乳酸濃度として180mg/dlが算
出された。乳酸測定用センサ素子部73からのセンサ出
力Il ( 13.85×10-6A)をそのまま用いて乳酸濃度
を算出した場合には、図6に示すように乳酸濃度が24
1mg/dlとなってしまう。
Lactic acid reagent B Sensor output Il from lactic acid measuring sensor element 73 → 1
3.85 × 10 -6 A Sensor output Iu from urea measurement sensor element 75 → 14
× 10 −6 A Conversion coefficient used Ku → 0.25 Converted sensor output Ku · Iu → 3.5 × 10 −6 A Corrected sensor output Ilh → 10.35 × 10 −6 A (= 13.85 × 10 −6 A−3.5 × 10 −) 6 A) The corrected sensor output Ilh and the lactic acid calibration curve K shown in FIG.
From the lcal, 180 mg / dl was calculated as the measured lactic acid concentration. When the lactic acid concentration was calculated using the sensor output Il (13.85 × 10 −6 A) from the lactic acid measurement sensor element unit 73 as it was, the lactic acid concentration was calculated as shown in FIG.
It becomes 1 mg / dl.

【0051】このように、本実施例の濃度測定装置20
によれば、測定対象物質が乳酸であっても、その妨害物
質である尿素の影響を排除して乳酸濃度を正確に測定す
ることができ、乳酸濃度の測定精度を向上させることが
できる。このため、汗中の乳酸濃度を正確に測定でき
る。
As described above, the concentration measuring device 20 of this embodiment
According to this, even if the measurement target substance is lactic acid, the lactic acid concentration can be accurately measured by eliminating the influence of urea, which is an interfering substance, and the measurement accuracy of the lactic acid concentration can be improved. Therefore, the concentration of lactic acid in sweat can be accurately measured.

【0052】なお、この発明は上記実施例に限られるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の
態様において実施することが可能であり、次のような変
形も可能である。例えば、バイオセンサ1を各センサ素
子部が絶縁基板3の片面に備えたものとしたが、絶縁基
板の両面に二つずつ備えるよう構成することもできる。
このようにすれば、センサがコンパクトとなり好まし
い。また、アスコルビン酸等を検出したセンサ出力が得
られているので、妨害物質であるアスコルビン酸,尿酸
等の濃度も、検量線を用いて表示するよう構成してもよ
い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention, and the following modifications are possible. For example, although the biosensor 1 has the sensor element portions provided on one surface of the insulating substrate 3, the biosensor 1 may have two sensor devices on both surfaces of the insulating substrate.
This is preferable because the sensor becomes compact. In addition, since a sensor output detecting ascorbic acid or the like is obtained, the concentration of ascorbic acid, uric acid, or the like, which is an interfering substance, may be displayed using a calibration curve.

【0053】更に、グルコース測定用のバイオセンサに
おけるグルコースオキシダーゼに替えて、ピラノースオ
キシダーゼやムタロターゼ等の酵素、或いは、Pseudomo
nasfluorescens といった微生物を用いてもよい。ま
た、測定対象物質は、上記グルコースや乳酸に限られる
わけではなく、フラクトース,ガラクトース等の糖類の
他、アスコルビン酸等のビタミン類、ウロビリノーゲ
ン,ビリルビン,クレアチン,クレアチニン等の代謝物
質、アルブミン,グロブリン,ヘモグロビン等のタンパ
ク質、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)等のホルモ
ン、17KS,17OHCS等のステロイド、アミノ
酸,馬尿酸,グルクロン酸,尿酸,ピルビン酸,ケトグ
ルタール酸,シュウ酸,β−オキシ酪酸等の酸類であっ
てもよい。そして、これら測定対象物質に応じて適宜生
体物質を選択するとともに、各測定対象物質の測定に対
する妨害物質に対して生物化学反応を起こす生体物質を
適宜選択すればよいことは勿論である。
Further, instead of glucose oxidase in a glucose measuring biosensor, enzymes such as pyranose oxidase and mutarotase, or Pseudomo
A microorganism such as nasfluorescens may be used. The substance to be measured is not limited to the above glucose and lactic acid. In addition to sugars such as fructose and galactose, vitamins such as ascorbic acid, metabolites such as urobilinogen, bilirubin, creatine, creatinine, albumin, globulin, and the like. Proteins such as hemoglobin, hormones such as human chorionic gonadotropin (hCG), steroids such as 17KS and 17OHCS, and acids such as amino acids, hippuric acid, glucuronic acid, uric acid, pyruvic acid, ketoglutaric acid, oxalic acid, and β-oxybutyric acid. There may be. It is needless to say that the biological substance may be appropriately selected according to the measurement target substances, and the biological substance which causes a biochemical reaction with respect to the interfering substance with respect to the measurement of each measurement target substance.

【0054】また、使用するバイオセンサとしては、平
板型の電極型バイオセンサに限らず、生物化学反応に関
与する各種の物質のイオン濃度変化に基づき電位値を測
定する、いわゆるポテンショメトリックのセンサや、生
物化学反応に伴う熱変化を熱計測デバイスで測定するタ
イプのバイオセンサや、生物化学反応を化学発光に導き
その発光量をフォトカウンタで測定するタイプのセンサ
であってもよい。
The biosensor to be used is not limited to a plate-type electrode-type biosensor, and is a so-called potentiometric sensor that measures a potential value based on a change in ion concentration of various substances involved in a biochemical reaction. Alternatively, a biosensor of a type in which a thermal change due to a biochemical reaction is measured by a thermal measurement device, or a sensor of a type in which a biochemical reaction is led to chemiluminescence and the amount of the emitted light is measured by a photo counter may be used.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の濃度測定
装置によれば、測定対象物質測定用のセンサ素子部が変
換した電気量から、このセンサ素子における生体物質と
妨害物質との間の生物化学反応に基づく電気量を除外し
て、測定対象物質濃度のみを反映する電気量に基づいて
測定対象物質濃度を求めることができる。この結果、妨
害物質の影響を排除して、測定対象物質濃度を正確に求
めることができ、その測定精度の向上をもたらすことが
できる。
As described in detail above, according to the concentration measuring apparatus of the present invention, the amount of electricity converted by the sensor element for measuring a substance to be measured is converted into the distance between the biological substance and the interfering substance in the sensor element. Excluding the quantity of electricity based on the biochemical reaction, the concentration of the substance to be measured can be obtained based on the quantity of electricity reflecting only the concentration of the substance to be measured. As a result, the influence of the interfering substance can be eliminated, and the concentration of the substance to be measured can be accurately obtained, and the measurement accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例の濃度測定装置20の主要な構成品であ
るバイオセンサ1の概略斜視図。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a biosensor 1 as a main component of a concentration measuring device 20 according to an embodiment.

【図2】実施例の濃度測定装置20の電気的構成を示す
ブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of a concentration measuring device 20 according to the embodiment.

【図3】濃度測定装置20が行う濃度測定ルーチンを示
すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a concentration measurement routine performed by the concentration measurement device 20.

【図4】グルコース濃度とセンサ出力電流値とを対応つ
けたグルコース検量線Kgcalを表わすグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a glucose calibration curve Kgcal in which a glucose concentration and a sensor output current value are associated with each other.

【図5】乳酸濃度を測定する場合に用いるバイオセンサ
70の概略斜視図。
FIG. 5 is a schematic perspective view of a biosensor 70 used for measuring a lactic acid concentration.

【図6】乳酸濃度とセンサ出力電流値とを対応つけた乳
酸検量線Klcalを表わすグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a lactic acid calibration curve Klcal in which a lactic acid concentration is associated with a sensor output current value.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,70 バイオセンサ 5 グルコース測定用センサ素子部 7 アスコルビン酸測定用センサ素子部 9 尿酸測定用センサ素子部 11 ビリルビン測定用センサ素子部 20 濃度測定装置 30 装置本体 35 コネクタ 40 電子制御装置 5a〜11a,73a〜75a 作用極 5b〜11b,73b〜75b 参照極 5c〜11c,73c〜75c 対極 5d〜11d,73d〜75d 識別層 70 バイオセンサ 73 乳酸測定用センサ素子部 75 尿素測定用センサ素子部 Reference Signs List 1,70 Biosensor 5 Glucose measurement sensor element 7 Ascorbic acid measurement sensor element 9 Uric acid measurement sensor element 11 Bilirubin measurement sensor element 20 Concentration measurement device 30 Device body 35 Connector 40 Electronic control device 5a to 11a , 73a-75a Working electrode 5b-11b, 73b-75b Reference electrode 5c-11c, 73c-75c Counter electrode 5d-11d, 73d-75d Identification layer 70 Biosensor 73 Lactate sensor element 75 Sensor element for urea measurement

【表1】 [Table 1]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G01N 27/327 G01N 27/46 336G 338 27/30 353U (56)参考文献 特開 昭60−211350(JP,A) 特開 昭61−270650(JP,A) 特開 昭63−50748(JP,A) 特開 昭58−5642(JP,A) 特開 平2−245650(JP,A) 特開 昭64−10165(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/416 G01N 25/48 G01N 27/00 G01N 27/26 371 G01N 27/27 G01N 27/327 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI G01N 27/327 G01N 27/46 336G 338 27/30 353U (56) References JP-A-60-211350 (JP, A) JP-A-61-270650 (JP, A) JP-A-63-50748 (JP, A) JP-A-58-5542 (JP, A) JP-A-2-245650 (JP, A) JP-A 64-10165 (JP) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/416 G01N 25/48 G01N 27/00 G01N 27/26 371 G01N 27/27 G01N 27/327

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被測定溶液中の測定対象物質と生体物質
との生物化学反応に基づいて、測定対象物質の濃度を測
定する濃度測定装置において、 前記測定対象物質と生物化学反応を起こす生体物質を担
持した識別層を備え、該識別層で進行する生物化学反応
の進行状態を電気量に変換し、出力する測定対象物質セ
ンサ素子部と、 該測定対象物質センサ素子部における電気量変換を阻害
する妨害物質と生物化学反応を起こす生体物質を担持し
た識別層を備え、該識別層で進行する生物化学反応の進
行状態を電気量に変換し、出力する妨害物質センサ素子
部と、 該妨害物質センサ素子部からのセンサ出力に基づいて前
記測定対象物質センサ素子部からのセンサ出力を補正す
るに当たり、前記妨害物質センサ素子部からのセンサ出
力を、前記測定対象物質センサ素子部における識別層に
担持した生体物質が前記妨害物質と生物化学反応を起こ
した場合のセンサ出力に換算するセンサ出力換算手段
と、 前記測定対象物質センサ素子部のセンサ出力から該換算
したセンサ出力を減算したセンサ出力に基づいて、前記
測定対象物質濃度を算出する濃度算出手段とを備えるこ
とを特徴とする濃度測定装置。
1. A concentration measuring apparatus for measuring the concentration of a substance to be measured based on a biochemical reaction between the substance to be measured and a biological substance in a solution to be measured, wherein the biological substance causing a biochemical reaction with the substance to be measured An identification layer that carries the same, converts the progress state of the biochemical reaction that proceeds in the identification layer into an electric quantity, and outputs the electric quantity, and inhibits the electric quantity conversion in the measurement target substance sensor element section. A discriminating layer carrying a biological substance causing a biochemical reaction with an interfering substance to be generated, an interfering substance sensor element unit for converting the progress of the biochemical reaction progressing in the discriminating layer into an electric quantity and outputting the same, In correcting the sensor output from the target substance sensor element section based on the sensor output from the sensor element section, the sensor output from the interfering substance sensor element section A sensor output converting means for converting the biological substance carried on the discriminating layer in the substance sensor element portion into a sensor output when a biochemical reaction has occurred with the interfering substance; and a conversion from the sensor output of the measurement target substance sensor element section. A concentration calculating means for calculating the concentration of the substance to be measured based on the sensor output obtained by subtracting the sensor output.
JP4025668A 1992-01-16 1992-01-16 Concentration measuring device Expired - Fee Related JP3063352B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4025668A JP3063352B2 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Concentration measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4025668A JP3063352B2 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Concentration measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05188037A JPH05188037A (en) 1993-07-27
JP3063352B2 true JP3063352B2 (en) 2000-07-12

Family

ID=12172169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4025668A Expired - Fee Related JP3063352B2 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Concentration measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3063352B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6858433B1 (en) * 2000-04-03 2005-02-22 Roche Diagnostics Operations, Inc. Biosensor electromagnetic noise cancellation
JP4592195B2 (en) * 2001-02-15 2010-12-01 フィガロ技研株式会社 Gas detection method and apparatus
JP5032654B2 (en) * 2008-03-27 2012-09-26 パナソニック株式会社 Measuring device, measuring system, and concentration measuring method
JP6192092B2 (en) * 2013-03-22 2017-09-06 フジデノロ株式会社 Quality evaluation device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05188037A (en) 1993-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI295372B (en) Method and apparatus for electrochemical detection
US6251260B1 (en) Potentiometric sensors for analytic determination
EP0255291B1 (en) Method and apparatus for electrochemical measurements
US7022218B2 (en) Biosensor with interdigitated electrodes
US5575895A (en) Biosensor and method for producing the same
JP3267936B2 (en) Biosensor
EP0679720B1 (en) Method for quantifying specific compound
CN1163744C (en) Blood measuring instrument
JPS61128152A (en) Biochemical sensor
JPH1142098A (en) Quantitative determination of substrate
WO2009125563A1 (en) Biosensor system, sensor tip, and method of measuring analyte concentration in blood sample
JP3063352B2 (en) Concentration measuring device
JP3267933B2 (en) Substrate quantification method
EP0300082A2 (en) Enzyme electrode
JPH06109693A (en) Biosensor and measurement method using the same
JPH09274010A (en) Determination method for substrate
JP2001066274A (en) Method for evaluating biosensor
JP2001249103A (en) Biosensor
JP2748526B2 (en) Enzyme electrode
JPH05126792A (en) Concentration measurement device, biosensor and measuring method for urinary component
JP2000131264A (en) Enzyme sensor
JP3803945B2 (en) Hydrogen peroxide analytical enzyme electrode
JPH03287064A (en) Method for measuring trace component by biosensor
US7510642B2 (en) Biosensor with improved reading resolution
JPH1123515A (en) Quantitative method for matrix

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees