JPH01287455A

JPH01287455A - 生化学測定装置

Info

Publication number: JPH01287455A
Application number: JP63117916A
Authority: JP
Inventors: Masato Arai; 真人荒井; Koichi Takizawa; 滝澤　耕一; Satoshi Nakajima; 聡中嶋; Hideki Endo; 英樹遠藤
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1989-11-20

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】（イ）産業上の利用分野この発明は微小酵素電極を用いた、携帯用の生化学測定
装置に関する。

（ロ）従来の技術酵素反応を利用して、電気的に被測定液中の化学物質濃
度を測定する生化学測定装置としては、酵素電極を用い
る装置と、固定化酵素カラムを用いる装置とが知られて
いる。

酵素電極には、例えば、一対の電極材を樹脂でモールド
し、この樹脂端面にこれら電極材を露出させて、それぞ
れ作用電極、参照電極と乙、この樹脂端面に固定化酵素
膜を密着させ、０リング等を用いてこの固定化酵素膜を
電極に固定するものが知られている。測定を行うには、
この酵素電極を被測定溶液に浸漬し、作用電極、参照電
極間に所定の電圧を印加し、両電極間の電流より被測定
液中の基質濃度を決定する。

一方、固定化酵素カラムを用いる装置では、流路系を設
け、その流路内に電極及び酵素を固定化したビーズ等を
充填したカラム、すなわち固定化酵素カラムを装着し、
酵素反応に伴う基質の減少あるいは反応生成物の増加を
検出することにより定量を行う。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記酵素電極を用いる生化学測定装置においては、固定
化酵素膜が作用電極、参照電極に密着するように、例え
ばＯリングを用いて、固定化酵素膜を電極に装着するよ
うな工夫が必要であり、また固定化酵素膜が劣化した時
に、固定化酵素膜を容易に脱着できるような工夫、例え
ば膜をホルダ等に装着し、ホルダごと交換するなどの工
夫が必要となる。このため、高価な固定化酵素膜が電極
面積以上に必要となり、ランニングコストを下げるため
には、多数の検体の大量処理を目的とした自動化システ
ムが必要とされる。

一方、固定化酵素カラムを用いる装置の場合には、流路
系のためのポンプ、チューブ等が必要であり、また、固
定化酵素カラムのつまり及び劣化を抑えるため、前処理
用のプレカラムが必要であったり、カラム交換のための
気泡抜きやバイパス経路が必要となる。

以上のことから、いずれの装置の場合もある程度の大き
さが必要となり、また、電極を含めて装置は高価になら
ざるを得ない。しかるに、例えば臨床の分野においては
、医局やベットサイドにおける尿や血液中の物質の測定
や、食品産業における品質管理等、高精度でかつ簡便な
携帯用の生化学測定装置が要求されるにもかかわらず、
上記装置では、この要求に応えるものではなかった。携
帯用の生化学測定装置としては、他に試験紙を用いるも
のが市販されてはいるが、原理的に分解能が低（、高い
精度の測定を望むことはできない。

この発明は上記に漏みなされたもので、携帯容易で高精
度の測定が行える生化学測定装置の提供を目的としてい
る。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用上記課題を解
決するため、この発明の生化学測定装置は、絶縁基材上
に電極を膜形成し、この電極を被覆するように固定化酵
素膜を形成してなる酵素電極と、この酵素電極が着脱自
在に装着されるプローブと、この酵素電極に所定電圧を
印加して駆動する駆動手段と、この酵素電極の電極出力
に基づいて被測定溶液中の化学物質濃度を算出する定量
手段とを備えてなるものである。

上記酵素電極は、半導体製造技術を適用して大量生産が
可能で低価格で提供でき、かつ微小化が可能となると共
に、取り扱いが容易となる。この発明の生化学測定装置
は、そのプローブの部分に上記酵素電極を装着し、この
酵素電極を被測定溶液中に浸漬して基質の濃度を定量す
るものであり、また、酵素電極が劣化した時には、容易
に酵素電極を交換できる。よって、この発明の生化学測
定装置は、ランニングコストを低減することが可能で自
動化システムを省略でき、酵素電極自体の小型化と相ま
って、生化学測定装置の小型化が図れる。

（ホ）実施例この発明の一実施例を図面に基づいて以下に説明する。

この実施例は、グルコース濃度測定用のグルコースメー
タに関し、第１図は、実施例グルコースメータ１の外観
平面図を示している。グルコースメータ１は、プローブ
状のケース２内に、回路部分まで内蔵した、いわばペン
型のものであり、その先端には、電極装着部６が開口し
、他端には、電源スィッチ３が設けられている。ケース
２側面には、較正スイッチ４、及び液晶等の表示器５が
設けられている。

電極装着部６は、第２図に示すように酵素電極１１が装
着される。まず、この酵素電極１１について説明すると
、１２は、セラミック又はプラスチックよりなる絶縁性
の電極支持基材である。この電極支持基材１２の表面１
２ａには、帯状の金属（例えば白金）薄膜１３が、スパ
ッタ又は蒸着により形成される（第３図及び第４図も参
照）。

一方、電極支持基材１２の裏面１２ｂ全面には、金属（
例えば銀）薄膜１４が、やはり、スパッタ、蒸着等の手
段により形成される。

電極支持基材表面１２ａには、さらに絶縁膜１５が形成
され、金属薄膜１３が被覆される。絶縁膜１５は、金属
薄Ｗａ１３を２ケ所露出させ、それぞれ作用電極１６及
び接点部１７とする。一方、金属薄膜１４は、接点部１
７の裏に位置する部分（接点部）１４ａを除いて参照電
極１４ｂとなる。

電極支持基材１２には、接点部１４ａ、１７を除き、固
定化酵素膜１８が形成される。固定化酵素膜１８は、Ｈ
，Ｏ□選択膜１８ａ、固定化酵素層１８ｂ、表面膜１８
ｃより構成される。固定化酵素層１８ｂは、グルコース
オキシダーゼが含まれており、作用電極１６に相当する
部分のみを覆う。

さて、電極装着部６には、絶縁基板７に支持される接点
８．９が設けられている。接点８．９は金めつきを施さ
れ、屈曲部８ａ、９ａが相対するように配されている。

また、電極装着部６内に絶縁性ゲル１０が充填されてい
る。

電極装着部６に酵素電極１１を装着した時には、電極１
１の後端部が接点８．９に挟持される形となる。接点８
の屈曲部８ａは接点部１７に圧接し、接点９の屈曲部９
ａは接点部１４ａに圧接している。接点８．９及び接点
部１４ａ、１７は、絶縁性ゲルで包み込まれ、液絡が防
止される。なお、電極１１が裏表逆にならないよう、す
なわち接点部１４ａに接点９が接し、接点部１７に接点
部８が接することのないよう、周知の逆差し防止機構が
設けられる（図示せず）。

第５図は、実施例グルコースメータ１の回路構成を説明
するブロック図である。電極１１には、電極駆動回路２
０が接続され、電極１１に所定の電圧が印加される。電
極１１の出力電流は、電流／電圧（１／Ｖ）変換器２１
により電圧に変換され、さらにアナログ／デジタル（Ａ
／Ｄ）変換器２２でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ２
３に取り込まれる。ＣＰＵ２３は、メモリ２４に記憶さ
れた較正出力値に基づいて、試料のグルコース濃度を算
出する。このグルコース濃度測定値は表示器５に表示さ
れる。また、ＣＰＵ２３には、ブザー２５が接続されて
おり、ＣＰＵ２３の指令に基づき鳴動する。

次に、実施例グルコースメータ１の使用方法を説明する
。まず、電源スィッチ３を押し電源をオンする。そして
、予め用意された標準グルコース溶液（１００■／ａ）
に、電極１１が浸漬される。電極１１の出力は約１秒毎
にＡ／Ｄ変換器２２より、ＣＰＵ２３に取り込まれ、メ
モリ２４に記憶される。３０秒経過後、ブザー２５が鳴
動し、この時の電極１１の出力が較正出力値としてメモ
リ２４に残されると共に、表示器５にｒｌｏｏ　Ｊと表
示される。

次に、試料（被測定液）のグルコース濃度を測定するに
は、この試料に電源１１を浸漬する。ブザー２５が鳴動
すると同時に試料の測定値が、表示器５に表示される。

この測定値は以下の式により算出される。

測定値＝測定出力値／較正出力値×標準溶液濃度ここで
、測定出力値とは試料測定時の電極１１の出力、標準溶
液濃度とは前記較正に使用した標準グルコース溶液のグ
ルコース濃度である。なお、較正は電源ＯＮごとに必要
であるが、較正後を連続して測定を行うことが可能であ
る。また、表示器５には、測定値以外にバッテリロー、
酵素活性Ｏ１゛較正要求等のエラーメツセージが表示さ
れる。

さらに、電極１１が劣化した時には、劣化した電極１１
を電極装着部６より取外して廃棄し、新しい電極１１を
電極装着部６に装着する。

第６図は、実施例グルコースメータの変形例を示してい
る。この変形例グルコースメータ３Ｉは、プローブ３２
と本体３７が別体となっており、両者がリード線３８に
より接続されている。本体３７には、回路部、電池が収
納され、電源スィッチ３３、較正スイッチ３４、表示器
３５が設けられている。一方、プローブ３２の先端は、
電極装着部３６とされ、電極１１が着脱自在に装着され
る。

この電極装着部３６は、第２図に示す電極装着部６と同
じ構成である。

なお、上記実施例では、グルコースメータについて説明
しているが、測定対象となる物質はこれに限定されるも
のではなく、適宜設計変更可能なものである。

（へ）発明の詳細な説明したように、この発明の生化学測定装置は、絶縁
基材上に電極を膜形成し、この電極を被覆するように固
定化酵素膜を形成してなる酵素電極と、この酵素電極が
着脱自在に装着されるプローブと、この酵素電極に所定
電圧を印加して駆動する駆動手段と、この酵素電極の電
極出力に基づいて被測定溶液中の基質濃度を算出する定
量手段とを備えてなるものであるから、高精度の測定が
行える生化学測定装置を小型化・低コスト化できる利点
を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るグルコースメータ
の外観平面図、第２図は、同グルコースメータの電極装
着部の断面図、第３図は、同グルコースメータに適用さ
れる酵素電極の断面図、第４図は、同酵素電極の固定化
酵素膜を省略して示す平面図、第５図は、同グルコース
メータの回路構成を示すブロック図、第６図は、同グル
コースメータの変形例を示す図である。２：ケース、　　　　６：電極装着部、１１：酵素電極
、　　　１２：電極支持基材、１４ｂ：参照電極、　　
１６：作用電極、１８：固定化酵素膜、２０：電極駆動
回路、２３７ＣＰＵ、　　　　　３２ニブロープ、３６
：電極装着部。特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信第１図２：ケース６：電極層４船１１：酵素電極１２：電極炎狩Ｊｋ−材１８：固定イ乙酵Ｉ１１更第３図第４図虹第５図！

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基材上に電極を膜形成し、この電極を被覆す
るように固定化酵素膜を形成してなる酵素電極と、この
酵素電極が着脱自在に装着されるプローブと、この酵素
電極に所定電圧を印加して駆動する駆動手段と、この酵
素電極の電極出力に基づいて被測定液中の化学物質濃度
を算出する定量手段とを備えてなる生化学測定装置。