JPH01202651A - 電気化学的試験具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液体試料中のアナライト、即ち分析対象化学成
分を電極法によって電気化学的に分析するための乾式（
以下ドライということがある）使い捨て（Ｓｉｎｇｌｅ
　ｕｓｅ）型のシート状試験具に関する。

〔従来技術とその問題点〕

体液を主とする液状検体中のアナライトを電気化学的に
定量する方法は既によく知られており、次の如き解説が
ある。

Ｇ、Ａ、Ｒｅｃｈｎｉｔｚ　　：　　八ｎａ１．　　Ｃ
ｈｅｗ、、　　　５　４　　（１１）１１９４Ａ　　（
１９８２）。

河嶌：ぶんせき　１９７７　（１１）６８１頁。

鉛末、杆部：生物試料分析　上（１）６０（１９７Ｂ）
。

和訳：ぶんせき　１９８６（５）　　３１１頁。

又特許出願も多数あり、電極を用いる電気化学的方法中
、電位法によりイオンを測定するものとして、 特開昭５２−１４２５８４号、同５７−１７２２４１号
、同６０−１７１４４６号など、電導法により化学成分
を測定するものとして特開昭６０−９５３４３号、同６
０−１１３１４２号などがある。又電流法によるものは
特公昭４５−３５３６０号、特開昭５２−５５６９１号
、同５７−１４４４５３号、同６（１−１９５１５５号
などの棒電橿形があり、その中でスライドの形にするこ
とが可能なものとしては、特開昭５９−２６０４８号、
同５９−１５１０５２号、同５９−１６６８５２号、同
６１−６１０５０号などがある。

上記の如く多くの文献や特許出願があるにも拘らず現在
、簡易なドライ、シート状、使い捨て型で、液体試料中
のアナライト定量用電極として具体化されたものは、電
位法による電解質測定用として米国のＥａｓｔｍａｎ　
Ｋｏｄａｋ社、Ｓｅｎ　ｔｅｃｈ社と日本の富士写真フ
ィルム■、その他数社の商品があるだけである。一方、
電流法によるものは液浸型の棒状又はフロースルー型の
ものが既に実用されているにも拘らず、ドライ、シート
状、使い捨て型のものは実用化されていない。

その理由は、乾燥電極にすると、電極上での液体試料中
のアナライトと試薬との反応によって発生する電流のバ
ランスが大であり、かつシグナルとノイズとの比も不安
定であること、又製造上電極個体間のバラツキが大きい
こと、電極金属として金や白金等を使用することが多く
行われ高価であること、更に使いすて用としての好適な
形態が考案できないことなどにある。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、液体試料中
のアナライトを簡易かつ迅速に定量することができ、更
に測定性能と製造の両面で安定してバラツキの少い、乾
式、使いすて可能の電気化学的試験具を提供することに
あり、更に検体として全血を直接試料としてその血漿部
分のアナライトを分析することができる試験具を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

本発明の試験具は、液状検体中のアナライトを電気化学
的に定量するに際し、水を用いず、簡易迅速に高信頼度
で分析を遂行することができる、ドライ、シート状、使
い捨て型のものであることを特徴とする。

本発明の試験具は、必須部材として膜状の測定電極と比
較電極およびフレームがあり、付加できる部材として試
料パッドがある。

測定電極は電気的絶縁性支持体の上に支持された一定面
積の金属薄膜を夫々陰陽両極とし、これらの金属薄膜の
間に、吸水性のシート状担体をはさんだ構造で、担体中
にはアナライト定量のための１回分の試薬組成物がドラ
イの形で保持されている。

比較電極は、吸水性のシート状担体が試薬組成物を実質
的に保持しない点以外は測定電極と全く同一構造のもの
である。

フレームは少なくとも上記１対の電極を載置固定する平
面を有するもので、性能、形状、使用面で試験具を安定
な形に維持するためのものである。

試料パッドは、液体検体を受容し、受容した検体を測定
電極及び比較電極両者の夫々の吸水性シート状担体の部
分に移送供給するための他孔質構造のものである。

試料パッドには、受容した検体を無処理のまま直接両型
極上の担体に供給するものと、検体を処理して担体に供
給するものとの２通りがあり、いずれでもよい。

本発明の試験具の組立ては、２つの電極即ち、測定電極
と比較電極とを一組にして電極対とし、これを少なくと
も１対、フレーム上に固定し、又、両電極からリードさ
れる４つの電極ターミナルをフレーム上に設置し、電流
又は電位測定のための端子（プローブ）の接触部とする
。

更に分析を便利にするために、両電橿に接近して試料パ
ッドをフレーム上に直接又は間接的に載置することがで
きる。

〔発明の構成の詳細な説明］ 本発明の構成を具体例によって更に詳細に説明する。第
１図及び第２図は本発明のドライ、シート状の電気化学
的試験具の具体例で、第１図は断面図であり、第２図は
平面図である。

両図において、Ｅは測定電極、Ｅ′は比較電極Ｆはフレ
ーム、Ｐは試料パッドである。

測定電極Ｅの構造は、平板状の電気絶縁性支持体１およ
び２の平面上にそれぞれ一定面積、一定形状の金属薄膜
が固着され、その間に１回分の定量試薬組成物を乾燥状
態で保持する吸水性シート状担体４をはさんだ形状で、
この測定電極ＥはフレームＦの上に固定される。

電気的測定のために、金属薄膜３．４は、絶縁被覆リー
ド線によってフレーム上のターミナル部８．９に接続す
るか、蛍属薄膜自身を延長し、途中のみを絶縁被覆し末
端をターミナル部分とすることなどができる。

測定電極となる２枚の金属薄膜３．４はそれぞれ蒸着法
、メツキ法、無電解メツキ、貼合せなどによって支持体
１．２の上に形成することができ、その形状と面積は電
気的測定並びに製造上好都合なよう任意に決定し形成す
ることができる。

金属の種類としては、従来の酵素電極で用いられている
、金−銀一、白金−銀、金−銀・塩化銀（表面）の組合
せなどを用いることができることは勿論であるが、本発
明の試験具は使い捨て型とする場合１回の分析に耐えら
れる金属を任意に選んで用いることができ、たとえば銅
、ニッケル、コバルト、その他の化学的に安定な金属や
合金、導電性酸化物を用いることができる。

定量試薬組成物を保持する吸水性シート状担体５は、濾
紙、メンブランフィルタ−１織物、編物、不織布などの
水不溶性多孔質体で、１回分の試薬組成物全部を１枚の
担体に保持させてもよいが、試薬組成物を反応原に又は
安定化のために幾つかに分割して、各々を保持させた複
数枚の担体を横並びに又は積み重ねて、いずれかの領域
が金属薄膜に接するようにしてもよい、担体中に保持さ
れる試薬組成物は必要によって担体に固定して不動化し
てもよく、単に含浸乾燥した形式でもよい。

この担体は試薬を保持し、かつ液状検体が供給されると
、毛細管現象によって速やかに検体が一定量充満される
作用をもち、そこで検体中のアナライトと試薬との定量
反応が進行する反応容量となる役目を果たすものである
。

比較電極Ｅ′は、測定電極巳と全く同一の、材質、形状
と大きさにすることが最も好ましい。但し吸水性シート
状担体５′中にはアナライト定量用試薬組成物を実質的
に保持しない。

「実質的に試薬組成ものを保持しない」とは、全く試薬
組成物を保持しない場合だけでなく、測定電極が保持す
る試薬組成物と同一物を不活性化したものを含む場合を
も意味する。

不活性化法としては、試薬組成物中の基本となる成分の
一つ、たとえばそれが酵素である時は、これを変性させ
るか又は阻害剤添加などの方法で失活させることができ
る。あるいは定量反応の必須成分中の１つを除去するな
どの常法を用いる。

測定電極中の試薬組成物と、比較電極中の不活性化試薬
組成物は、アナライトを含まない水や液状検体と出会っ
たときは全く反応が生起しないことは勿論であるが、電
気的な挙動が同一で、たとえば全く同一レベル又は同一
レベル差のノイズとして測定されることが必要である０
両電極がアナライトを含む検体と出会ったときの電気的
挙動は、測定電極では、アナライトと試薬組成ものとの
特異的反応によって生ずるシグナルとノイズとの和とし
て測定され、比較電極ではノイズのみ測定される。結果
的に信幀性の高いシグナルを容易に取出すことができる
。この事が本発明の神髄である。

試料パッドＰは、液状検体を受容してこれを測定電極に
同時に供給するためのものである。第１図及び第２図は
、検体として全血を用いる場合の試料パッドの形状と電
極との位置関係の例を示したものである。全血Ｓが全血
滞留部７上に静かに点着されると、血球部分は７中に滞
留し、残余の血漿部分は血漿貯留部に侵入して充満され
る。

この血漿は更に、隣接配置された測定電極Ｅ及び比較電
極Ｅ′の吸水性シート状担体５．５′に侵入し、そこに
充満される。以上はすべて重力及び毛管作用よって全血
が濾過され血漿が移送される例である。材料の例として
血球滞留部７はグラスウール、血漿貯留部６は濾紙やメ
ンブランフィルタ−のような多孔体が挙げられる。検体
が血清の場合は、血球滞留部７を省略することができる
ことは勿論である。

上記の例は試料パッドが電極の吸水性シート状担体に隣
接して独立に配置されたものであるが、１枚の長方形の
多孔質シート状担体のみを用い、この担体を区分して、
中央部を試料パッド部として用い、左右両端部分を夫々
測定電極及び比較電極の試薬組成物などの保持部とする
こともできる。

この試料パッドの各電極に対する配置関係は、その上下
左右前後に任意に置くことができるが、フレームを利用
して電極を含む平面上に設けることが好ましい。

フレームはプラスチック、木材、金属などの材料からな
り、測定電極、比較電極を固定載置するためのもので、
両電極の支持体をフレーム上に接着固定することが一般
的である。電気絶縁性のフレームを利用すれば支持体な
しに直接その上に金属薄膜を形成することも可能である
。又フレームを２枚用い、両電極をサンドイッチした形
式にすることもできる。更に１枚のフレーム上に、測定
電極と比較電極からなるｌユニットの電極の多数個を、
横並び、放射状、積重ねなどの方式で載置し、それらに
隣接して１個の試料パッドを配置して共通の試料を供給
して測定するマルチ方式も可能である。

本発明の試験具の具体例として、全血を検体とし、その
中のグルコース含量を測定するための試験具の構成と使
用についてのべる。

第２図において３．３′及び８．８′は金薄膜、４．４
′及び９．９′は銀薄膜で、絶縁性支持体ポリエステル
フィルム１，１’　、２．２’の上に部分蒸着法によっ
て形成され、途中部分は絶縁性塗料によって被覆される
。酢酸セルロースのメンプランフィールターからなる吸
水性担体５にはグルコースオキシダーゼとリン酸バッフ
ァーが保持され、５′中には熱変性されたグルコースオ
キシダーゼ又はアポグルコースオキシダーゼとリン酸バ
ッファーが保持されている。試薬パッドＰは、特開昭５
７−５３６６１号開示のガラスせんい層７と濾紙６とか
らなっている。

全血検体Ｓとして１００μｌ　を試料パッド上に点着す
ると、重力と毛管作用よより全血は直ちにパッド中に侵
入し、血球部分はガラスせんい層７中にとどまり、残り
の血漿は濾紙６に侵入して充満、更に測定電極および比
較電極の吸水性シート状担体に侵入して血漿が充満され
る。

測定電極ではアナライトのグルコースがグルコースオキ
シダーゼの作用をうけて過酸化水素の生成が開始する。

過酸化水素分解電流の測定を（たとえば特開昭６１−１
５５８４９号のボーラログラフイ的方法）ターミナル８
．９．８’、９’、プローブ１０を通して、電気的測定
器１１によって交互に行い、検量線からグルコース濃度
を算出する。

グルコース以外のアナライトについても公知の定量反応
と定量試薬、不活性化定量試薬（たとえば特開昭５９−
２６０４８号に開示）を利用して本発明の試験具をつく
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明の液状検体中のアナライトを電気化学的に分析す
るドライシート状試験具の効果についてのべる。

１）従来の電気化学的測定法は液浸型の電極を用イル方
法で、電極の保守管理、コンディショニングが大へん煩
雑であったが、末法の電極スライドはドライ、小型で、
保守やタンデイショニングの必要がなく、必要時直ちに
測定にかかることができる。

２）従来のアナライザーは、電極と電気計測系が一つの
アナライザーに組み込んであるために、どうしても大型
になってしまうが、それに比べ、末法のアナライザーは
電気計測系のみをアナライザーとするので小型化、ポー
タプル化、簡易化が容易である。

３）試料パッドにより、検体として全血、血清（漿）ど
ちらでも用いることができる。

４）定量操作は基本的に検体の点着と電流等の読み取り
だけであるので、すべてがドライ操作であり簡便な操作
で済む。

５）スライドが使い捨てであるために、従来法の如く電
極の洗浄、酵素膜の交換の必要がなく、又検体のキャリ
オーバーの心配も全くない。

６）電極の構成が比較電極と測定電橋の電極対方式であ
るので、ノイズをキャンセルすることができ、安定した
シグナル電流を取り出すことができた。

７）平板状の電極ユニットであるので、小型化、スライ
ド化が容易である。

８）全血を検体とするとき試料パッドにより、血球部分
と、試薬とアナライトが反応する血漿部分とを、ある距
離をおいて隔離することができる方式であるので、分析
の際血球の影響をうけることが全くない。従来法はこの
点が不充分であった。

９）一つのフレームに複数個の測定ユニットを組み込め
ば、１つの試験具で複数個のアナライトの検査を１回の
サンプリングで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気化学的試験具の具体例の断面図な
あり第２図はその平面図である。Ｓは液状検体を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体試料と接触して、該試料中のアナライトを分
   析する試験具であって、 ［１］それぞれ絶縁性支持体上に支持された２枚の金属
   薄膜の間に、アナライトを定量するための試薬組成物を
   乾燥状態で保持する吸水性シート状担体をはさんだ構造
   の測定電極、 ［２］前記測定電極と同一構造であるが、前記担体に試
   薬組成物を実質的に保持しない比較電極、［３］上記測
   定電極、比較電極の２者を隣接して載置固定するための
   フレームからなることを特徴とする液体試料中のアナラ
   イトを電気化学的に分析するための試験具。
2. （２）フレームが絶縁性支持体を兼ねた特許請求の範囲
   （１）の試験具
3. （３）液体試料を同時に上記両電極の吸水性シート状担
   体に移送供給するための試料パッドと、上記測定電極と
   比較電極を隣接して載置固定するためのフレームが試料
   パッドをも載置固定することを特徴とする特許請求の範
   囲（１）の試験具。
4. （４）試料パッドが、その上に付着された全血から血球
   部分を濾過し、血漿部分のみを、電極の吸水性シート状
   担体に供給する構造である特許請求の範囲（３）の試験
   具。
5. （５）測定電極と比較電極の対を２以上と１個の試料パ
   ッドをフレーム上に載置した特許請求の範囲（３）の試
   験具。