JPH02309241A - アドレナリン検出センサ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、アセチルコリン、ドーパミン、セロトニン、
ｒ−アミノ酪酸、グルタミン酸等の他の物質が混在して
もアドレナリンのみに感じ、老人痴呆関連物質の一つと
して注目され、副腎髄質細胞や脳や末梢の神経細胞に存
在しているアドレナリンの濃度を検出するアドレナリン
検出センサに関するものである。

従来の技術 老人痴呆関連物質の一つとして注目されており、現在は
ヒトの脳を髄液から取り出し、パーキンソン病患者にお
いてはこの物質が減少していることが見い出されている
アドレナリンの検出は、従来、分離法として液体クロマ
トグラフィーを、定量法として電気化学分析手法の一つ
であるアンベロメトリー法とを使い、これらを併用して
いた。液体クロマトグラフィーはカラム中の吸着剤によ
って吸着力の差によって流出する成分の時間差を利用し
て分離を行なうもので、分離されたものを電気化学検出
器に導かれた０、６５〜１．ＯＶ程度の直流Ｔ２Ｃ圧を
動作極をアノードとして印加すると、流れる電流は第５
図のようになり、この電流はアドレナリンを含むカテコ
ールアミンおよびその代謝物の酸化によるもので、その
ピークがそれぞれの濃度に比例することを利用して定量
を行なうものである。

発明が解決しようとする課題 従来の方法は前述したように生体から髄液を取り出して
分離・定量するものであシ、体内の局所情報を直接計測
したものではない。もし、この方法で体内情報を得るよ
うにするためには装置を小型化しなければならないし、
それは事実上不可能である。また、検体に直接電流を流
すことは、人体にとって安全であるという保障はない。

また、液体クロマトグラフィー／電気化学分析法による
検出装置が大型であること、外的温度変化を防ぐために
、アンヘロメトリー検出器を恒温室内に入れ、検出器予
備ヒーターを１０．０４℃以下の厳密な温度安定性にし
なければならないため、温度制御が繁雑であり、′シた
がって、コストが高いという問題があった。

本発明は従来法に述べた欠点を解消するために、フラビ
ン含有のアドレナリンモノアミンオキシダーゼの作用に
より、アドレナリンのみと反応して、その濃度に比例す
る３−４−ジヒドロキシマンデル酸を形成せしめ、それ
によるｐＨ変化をポテンションメトリー法によシ測定し
、小型でかつ測定が簡単で、安価なアドレナリン検出セ
ンサを提供するものである。なお、この検出センサはイ
ンビボ（ｉｎ　　ｖｉｖｏ　　（生体内）〕においても
測定可能である。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の技術的解決手段は、
一つの基板上にフラビン含有のアドレナリンモノアミン
オキシダーゼを固定化した膜で覆った測定ｐＨ−ｌ５Ｆ
ＥＴ（イオン感応性電界効果トランジスタ）と固定化膜
をつけない参照ｐＨ−Ｉ　Ｓ　ＦＥＴの２つを用意し、
環境温度やｐＨを補償することによって、純粋にアドレ
ナリンのみに感じて、その濃度を指示するようにしたも
のである。

作　　　　用 本発明はいろいろな物質が共存していてもアドレナリン
のみがフラビン含有のアドレナリンモノアミンオキシダ
ーゼによって分解し、３−４−ジヒドロキシマンデル酸
を形成する。それにより膜の内部では外部に存在するア
ドレナリンの濃度に応じてｐＨが変化する。そうすると
ゲー）［圧は、ネルンストの式により Ｅ　＝　（ＲＴ／Ｆ　）・１ｏｇｐＨ ここで、Ｒは気体定数、Ｔは給体温度、Ｆはファラデ一
定数 のように変化し、Ｆ］ｌｉＴのチャンネルに電子が誘起
され、ソース・ドレイン間に電流が流れ、この電流は外
部溶液ｐＨが変わっても温度が変わっても変化を受ける
ので、電解液ｐＨと温度のみに感じるｐＨ−ＦＢＴを並
列に設けることによりブツンユプル差動回路によってそ
れを補償して溶液中のアドレナリンのみの濃度を検出す
るものである。

実施例 以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図＜ａ＞は測定ｐＨ−ｌ５ＦＥＴ　（４オン感応性
電界効果トランジスタ）を上から見た図で、同図（ｂ）
は（ａ）の！−１′における断面図である。１はＰ−型
シリコン基板である。２．２′はそれにリンを拡散によ
シドーブして作ったドレイン、ソースｎ＋領域である。

３はＰ−型のチャンネル部分である。４は先端のゲート
部分以外の表面に形成されたホウ素を拡散したＰ　のチ
ャンネルストッパーである。５はドレイン電極でＡｕ−
Ｃｒを蒸着したものである。６はソース電極でＡｕ−Ｃ
ｒを蒸着したものである。５．６はそれぞれドレイン、
ソース電極Ａｊ端子である。７は加熱酸化によって素子
表面に形成した８ｉ０２被膜である。８Ｆｉ、Ｃ■法に
よ多形成したＳｉ３Ｎ４　被膜である。９はゲート部分
以外をモールド化したエポキシとシリコンの混合樹脂で
ある。１０はドーパミンのみに反応するフラビン含有の
アドレナリンモノアミンオキシダーゼ固定化膜である。

第２図は参照ｐＨ−ｌ５ＦＥ’Ｉ’　（イオン感応性電
界効果トランジスタ）の構成を示し、第２図（ａ）は平
面図、第２図（ｂ）は同図（ａ）の１−１における断面
図である。参照ｐＨ−ｌ５Ｆ’Ｂ’ｒは第１図に示した
測定ｐＨ−ｌ８ＦＥＴとほぼ同一の構成をしており、ゲ
ート部に固定化膜が設けられていない点で異なる。

次に、フラビン含有のアドレナリンモノアミンオキシダ
ーゼを膜に固定化する方法を述べる〇（３−アミノプロ
ピル）トリエトキシシランと水との１０＝１溶液にＩＭ
ＨｃＪを加えてｐＨ７に調整し、水浴上で５０℃に加熱
した浴中にゲート電極部分を２ｈｒ浸漬反応させてＳｉ
３Ｎ４　　を化学修飾する。化学修飾させたゲート電極
をセルローズトリアセテート２５０　ｍｇをジクロメタ
ン１０ｒＭに溶解し、さらに５０　％のグルタルアルデ
ヒド１００μｌ　と４−アミノメチル−１，８−オクタ
ンジアミン５００μｌを加えた溶液に浸漬して後、デシ
ケータ中で１日保存して架橋反応を進行させる。さらに
１チのグルタルアルデヒド溶液と室温で１ｈｒ反応させ
て有機皮膜の表面にアルデヒド基を導入し、ｐＨ７のリ
ン酸緩衝液で充分洗浄してからサファイア基板ｐＨ−Ｆ
ＥＴゲートを４℃のフラビ。

含有のアドレナリンモノアミンオキシダーゼを分散させ
た飽和溶液の中に浸漬して、アミノ基とアルデヒド基を
置換することにより、フラビン含有のアドレナリンモノ
アミンオキシダーゼをｇＫ固定する。

第３図は、アドレナリン検出用ｐＨ−ｌ５ＦＥＴの測定
回路図で、定電流源２０により、測定ｐＨ−ｌ５ＦＥＴ
ＩＩに常に一定のドレイン電流Ｉｄが流れ、別の電流源
１８によシ測定ｐＨ−ｌ５ＦＢＴ　１１のソース、ドレ
イン間に一定電圧Ｖｄ＝ＲＩｌが印加されている。溶液
中のｐＨ変化により界面電位が変化シテモ、ｆｆ１ｌｌ
定ｐＨ−ｌ５Ｆ’ＢＴ　１１　（７）　Ｉｄ、　Ｖｄ７
）ｆ変化できないため、ソース、ドレイン間の電位が共
に界面電位変化分だけ変わｌ）、Ｖｏｕｔｚにその変化
が出力される。溶液の濃度変化や均一なｐＨ変化に対す
る応答特性をよくするために、同様にして参照ｐＨ−ｌ
５ＦＥＴ　ＫよるＶｏｕｔｚを出力さセル。

２４Ｆｉその差を取るための差動増幅器である。

測定方法は、まず微小なマイクロンリンジをセットし、
この中に体液をわずか（量Ｆｉ、０．５μｌりに取り出
して、フラビン含有のアドレナリンモノアミンオキシダ
ーゼを固定化した測定ｐ、Ｈ−ＩＳＦＥＴ１１　　と固
定化しない裸のｐＨ−ｌ５ＦＥＴ（参照ｌ５ＦＥＴ　）
　１２とＡｇの表面を塩化物化しだＡｇ／ＡｇＣ１基準
極１３の３電極を液絡させる。オペアンプ１４．１５．
１６．１７　によって画工５ＦＥＴ１１．１２に常に１
０μＡのドレイン電流を流し、ソース・ドレイン間に電
流源１８．１９．２０．２１　　及び抵抗２２．２３に
よシ一定の直流電圧（１〜２ｖ）がかかるようにする。

そうすると、それぞれのｐＨ−ｌ５ＦＥＴ　検出センサ
のゲート絶縁部は、Ｉ　５ＦＥＴの原理によｐｓｉｏ２
絶縁層と電解液の境界面で、イオン濃度による界面電位
が発生し、これがシリコン表面に印加され、ドレイン電
極が変化する。

そうすると差動回路により、測定溶液の温度変化やｐＨ
変化が補償されて、アドレナリンの濃度のみに依存する
出力が差動増幅器２４により得られ、第４図のような出
力結果が得られる。

発明の効果 以上のように、本発明の効果としては、一つの基板上に
フラビン含有のアドレナリンモノアミンオキシダーゼを
固定化した膜で覆った測定１）Ｈ−ＩＳＦＥＴ　と固定
化膜をつけない参照ｐＨ−ｌ５ＦＥＴの２つを用意し、
従来では得られなかった小型でかつ測定が簡単で、安価
で、溶液の温度やｐＨ変化に影響されず、温度補償が不
要で、いろいろな種類の物質が共存していても、この酵
素には選択性があるので、アドレナリンしか作用しない
検出センサを提供することができる。なお、この検出セ
ンサはインビボ（ｉｎ　　ｖｉｖｏ（生体内の局所情報
をそのままソース・ドレイン間の電流で計測することが
できる）〕においても測測定能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例におけるアドレナリン
測定ｐＨ−ｌ５Ｆ’ＥＴの平面図、第１図（ｂ）は同図
＜ａ＞のＩ　−１’面における断面図、第２図（ａ、）
は本実施例における参照ｐＨ−ｌ８ＦＥＴの平面図、第
２図（ｂ）は同図（ａ）の１−１′面における断面図、
第３図は本実施例のアドレナリン検出用ｐＨ−ｌ５ＦＥ
Ｔ　の測定回路図、第４図はアドレナリンの濃度とソー
ス・ドレイン間の電流の関係図、第５図は従来法におけ
るアドレナリンを含むカテコールアミンおよび代謝物の
酸化による電流値と濃度の関係図である。 １・・・Ｐ−型シリコン、２１ドレイｚｎＭ域、２・・
・：／−スｎ　　ｌＪ域、３・・・Ｐ−型のチャンネル
、４・・・チャンネルストツバ−（Ｐ）、５・・・ソー
ス電極、５・・・ソース電極ＡＪ端子、６・・・ドレイ
ン電極、６、・・ドレイン電極ＡＪ端子、７・・・５ｉ
０２．８・・・Ｓｉ３Ｎ４．　９・・・エポキシとシリ
コンの混合樹脂、１０・・・フラピ、ン含有のアドレナ
リンモノアミンオキシダーゼ固定化膜、１１・・２測定
ｐＨ−ＦＥＴ　。 １２・・・参照ｐＨ−ＦＥＴ、１３・・・Ａｇ　／Ａｇ
　Ｃ１基準極、２４・・・差動増幅器。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝ほか１名第１図 （α）６、ｔ−ｘ＊踵 ｔＯＴａ’：ｉ！、イｔ＝Ｓ 第２図 （Ｑ） （ｂ） 第３図 ｆδ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｐＨ−電界効果トランジスタのゲート上にアドレナリン
   と反応してｐＨを変えるフラビン含有のアドレナリンモ
   ノアミンオキシダーゼを固定化した膜で被覆した測定ｐ
   Ｈ−電界効果トランジスタと被覆しない参照ｐＨ−電界
   効果トランジスタを用意し、両者のｐＨ−電界効果トラ
   ンジスタの差動手段とを設けたアドレナリン検出センサ
   。