JPH02309242A - ノル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
もノル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
に存在しているノルアドレナリンの濃度を検出するノル
アドレナリン検出センナ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
ノル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程度の直流電圧を動作極をア
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、この電流はノル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シ出して
、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Ｌ１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、外的温度を防ぐために、ア
ンペロメトリー検出器を恒温室内に入れ、検出器の予備
ヒーターを±０．０４℃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シ、したがっ
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
ン含有のノルアドレナリンモノアミンオキシダーゼの作
用によシ、ノル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、安価なノルアドレ
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ノル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−ｌ
５ＦＥＴ　　（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−ｌ５ＦＥＴ　　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
にノル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ノルアドレナ
リンのみがフラビン含有のノル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−ジヒドロキン
マンデル酸を形成する。それにより膜の内部では外部に
存在するノルアドレナリンの濃度に応じてｐＨが変化す
る。そうするとゲート電圧は、ネルンストの式により Ｂ＝（ＲＴ／Ｆ）・ＩｏｇｐＨ ここで、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、Ｆはファラデ一
定数 のように変化し、その変化に応じてＦＥＴ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る
。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、Ｈと温度。みに感じるｐ
Ｈ−ＰＥＴを並列に設けることによりプツシニブル差動
回路によってそれを補償して溶液中のノルアドレナリン
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）　Ｆｉ、測定ｐＨ−Ｉ　５ＦＥＴ　（イオ
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１−１’における断面図である０１
はＰ−型シリコン基板である。２．２′はそれにリンを
拡散によりドープ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ｆ’キャン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ＡＬＩ−Ｃｒ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ＡＩ端子である。７は加熱
酸化によって素子表面に形成した５ｉＯｚ被膜である。

８はＣ■法によシ形成した５ｊ３Ｎ＋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はノルアドレナリンのみに反応す
るフラビン含有のノル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ｐ）ｌ　−ｌ５ＦＥＴ　（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−！′における断
面図である。参照ｐＨ−ｌ５ＦＥＴ　　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、フラビン含有のノルアドレナリン七ノアミンオキ
シダーゼを膜に固定化する方法を述べる。

（３−アミノプロピル）トリエトキシシランと水との１
０＝１溶液にＩＭＨｃＪ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Ｓｉ３Ｎ４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２５０ｍｇを
ジクロメタンｌＱｍＪに溶解し、さらに５０チのグルタ
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
、チンケータ中で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Ｉｈｒ反
応させて有機皮膜の表面にアルデヒド基を導入し、ｐＨ
７のリン酸緩衝液で充分洗浄してからサファイア基板ｐ
Ｈ−ＦＢＴゲートを４℃のフラビン含有のノルアドレナ
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
よシ、フラビン含有のノルアドレナリン七ノアミンオキ
シダーゼを膜に固定する。

第３図は、ノルアドレナリン検出用ｐＨ−Ｉ　５ＦＥＴ
の測定回路図で、定電流源２０により、測定ｐ）ｆ−Ｉ
ＳＦＥＴＩＩ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−Ｉ別弔Ｔｌｌのソース、
ドレイン間に一定電圧Ｖｄ＝Ｒ１１が印加されている。

溶液中のｐＨ変化によシ界面電位が変化シテも、測定ｐ
Ｈ−ｌ５ＦＢＴ　ｔｔノＩｄ％Ｖａ　カ変化テきないた
め、ソース、ドレイン間の電位が共に界面電位変化分だ
け変わり、Ｖｏｕｔｌ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−ｌ５ＦＥＴ　１２　Ｋよ
るＶｏｕｔｚを出力させる。

２４は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シリンジをセットし、
この中に体液をわずか（量は０．５μりに取り出して、
フラビン含有のノル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ｐＨ−ｌ５ＦＥＴ１１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たＡｇ／　Ａｇ　Ｃｌ基準極
１３の３電極を液絡させる。オペアンプ１４．１５、工
６．１７によって両ｌ５ＦＥＴ　１１　。

１２に常に１０μＡのドレイン電流を流し、ソースｅド
レイン間に電流１８．１９．２０．２１　　及び抵抗２
２、２３により一定の直流電圧（１〜２Ｖ）がかかるよ
うにする。そうすると、それぞれのｐＨ−Ｉ　Ｓ　ＦＥ
Ｔ検出センサのゲート絶縁部は、ｌ８ＦＥＴの原理によ
りＳｉＯ２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、これかシリコン表面に印加され、
ドレイン電流が変化する。

そうすると差動測定回路により、測定溶液の温度変化や
ｐＨ変化が補償されて、ノル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
フラビン含有のノルアドレナリン七ノアミンオキシダー
ゼを固定化した膜で覆った測定ｐＨ−ｌ５ＦＥＴと固定
化膜をつけない参照ｐＨ−ＩＳＦＥＴ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、ノル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［１ｎｖｉｖ。

（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ノルアドレナ
リン測定ｐＨ−ｌ５ＦＥＴの平面図、第１図（ｂ）は同
図（りの１−１面における断面図、第２図（ａ）は本実
施例における参照ｐＨ−Ｉ　５ＦＥＴ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
図は本実施例のノルアドレナリン検出用ｐＨ−ｌ５ＦＥ
Ｔの測定回路図、第４図はノル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
けるノル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との関係図である。 １・・・Ｐ−ｆｉシリコン、２・・・ドレインｎ　領域
、２′・・・ンースｎ＋領域、３・・・Ｐ−型のチャン
ネル、４・・・チャンネルストッパー（Ｐ）、５・・・
ドレイン電極、５・・・ドレイン電極ＡＩ端子、６−・
・ソース電極、６・・・ソース電極Ａ／端子、７・・・
Ｓｉｎｇ、８・・・５ｉａＮ４．９・・・エポキシとシ
リコンの混合樹脂、１０・・・フラビン含有ノルアドレ
ナリンモノアミンオキシダーゼ固定化膜、１１・・・測
定ｐＨ−ＦＥＴ、１２・・・参照ｐＨ−ＦＥＴ、　　１
３・・・Ａｇ／ＡｇＣ１基準極、２６・・・差動増幅器
′。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第２
図 （ｂ） 第３図 第４図 第５図

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ノルアドレナ
   リンと反応してｐＨを変えるフラビン含有のノルアドレ
   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ｐＨ−電界効果トランジスタと被覆しない参照ｐ
   Ｈ−電界効果トランジスタを用意し、両者のｐＨ−電界
   効果トラスジスタの差分を取る差動手段とを設けたノル
   アドレナリン検出センサ。