JPH0231741A - 生理活性物質固定化電極 - Google Patents
生理活性物質固定化電極Info
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- JPH0231741A JPH0231741A JP63181566A JP18156688A JPH0231741A JP H0231741 A JPH0231741 A JP H0231741A JP 63181566 A JP63181566 A JP 63181566A JP 18156688 A JP18156688 A JP 18156688A JP H0231741 A JPH0231741 A JP H0231741A
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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。
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、生理活性物質固定化電極に関する。
更に詳しくは、妨害物質の影響を排除し、人工臓器用セ
ンサなどとして有効に使用される生理活性物質固定化電
極に関する。
ンサなどとして有効に使用される生理活性物質固定化電
極に関する。
人工臓器は、センサ、制御部および操作部の各部から構
成されており、生体内の状態をリアルタイムで測定して
即時に治療行為を行なうためには、センサが体内埋込み
が可能でなければならない。
成されており、生体内の状態をリアルタイムで測定して
即時に治療行為を行なうためには、センサが体内埋込み
が可能でなければならない。
しかるに、従来この種の用途に向けて開発されたセンサ
は、一定期間内の体内への留置を可能としているものの
、体内への埋込みの際切開手術を必要とし、その上セン
サのメンテナンスが容易ではないという問題点を有して
いる。
は、一定期間内の体内への留置を可能としているものの
、体内への埋込みの際切開手術を必要とし、その上セン
サのメンテナンスが容易ではないという問題点を有して
いる。
こうした問題点を解決するため、センサの形状を身体の
表面から挿入可能でしかも交換も容易な針状の構造体が
考えられ、具体的には白金線の先端部に生理活性物質固
定化膜を被覆させたワイヤ型電極が知られている。
表面から挿入可能でしかも交換も容易な針状の構造体が
考えられ、具体的には白金線の先端部に生理活性物質固
定化膜を被覆させたワイヤ型電極が知られている。
しかしながら、このような構造を有するワイヤ型電極は
、身体の表面からの挿入に際し、生理活性物質固定化膜
が損傷または剥離し易いという問題点を有している。
、身体の表面からの挿入に際し、生理活性物質固定化膜
が損傷または剥離し易いという問題点を有している。
本出願人は、かかる問題点を解決するために、先端部表
面が生理活性物質固定化膜で被覆された金属細線を中空
針内に収容した生理活性物質固定化電極を先に提案して
いる（実願昭６３−５９９９７号）。
面が生理活性物質固定化膜で被覆された金属細線を中空
針内に収容した生理活性物質固定化電極を先に提案して
いる（実願昭６３−５９９９７号）。
ここで提案された生理活性物質固定化電極は、それの挿
入が容易であり、生理活性物質固定化膜の損傷や剥離を
生ずることがなくなったが、これを過酸化水素電極とし
て用いる場合には、例えば血液中や尿中のし一アスコル
ビン酸や尿酸などが妨害物質として作用するという実用
上の問題点がなお残されている。
入が容易であり、生理活性物質固定化膜の損傷や剥離を
生ずることがなくなったが、これを過酸化水素電極とし
て用いる場合には、例えば血液中や尿中のし一アスコル
ビン酸や尿酸などが妨害物質として作用するという実用
上の問題点がなお残されている。
本発明の目的は、かかる妨害物質の影響を排除した上記
構造の生理活性物質固定化電極を提供することにある。
構造の生理活性物質固定化電極を提供することにある。
かかる目的を達成せしめる本発明の生理活性物質固定化
電極は、先端部表面がそれぞれ生理活性物質固定化膜お
よび失活生理活性物質固定化膜で被覆された２本の金属
細線を中空針内に収容して構成される。
電極は、先端部表面がそれぞれ生理活性物質固定化膜お
よび失活生理活性物質固定化膜で被覆された２本の金属
細線を中空針内に収容して構成される。
第１図は１本発明に係る生理活性物質固定化電極の一態
様を示す正面図（ａ）および２本の被覆金属細線の縦断
面図（ｂ）である。即ち、中空針１内には、生理活性物
質固定化膜で被覆された金属細線２および失活生理活性
物質固定化膜で被覆された金属細線３が互いに隔離する
位置関係で収容されている。中空針１の先端部４は、挿
入し易いように一般に注射針状に斜切されている。被覆
金属細線２または３は、金属細線５の先端部表面がそれ
ぞれ生理活性物質固定化膜６または失活生理活性物質固
定化膜７で被覆されており、その下部は絶縁膜８によっ
て被覆されている。
様を示す正面図（ａ）および２本の被覆金属細線の縦断
面図（ｂ）である。即ち、中空針１内には、生理活性物
質固定化膜で被覆された金属細線２および失活生理活性
物質固定化膜で被覆された金属細線３が互いに隔離する
位置関係で収容されている。中空針１の先端部４は、挿
入し易いように一般に注射針状に斜切されている。被覆
金属細線２または３は、金属細線５の先端部表面がそれ
ぞれ生理活性物質固定化膜６または失活生理活性物質固
定化膜７で被覆されており、その下部は絶縁膜８によっ
て被覆されている。
中空針としては、白金、銀、チタン製などであって、そ
の外径が約１ｍｍ以下のものが望ましい。
の外径が約１ｍｍ以下のものが望ましい。
また、金属細線としては、白金、チタン製などであって
、その外径が約０．１〜０．４ｍｍ程度のものが用いら
れる。
、その外径が約０．１〜０．４ｍｍ程度のものが用いら
れる。
金属細線の先端部には、生理活性物質固定化膜が一般に
約０．５〜２ｍｍ程度の長さで形成される。固定化され
る生理活性物質としては、各種酵素、抗原抗体、抗生物
質、ホルモン、レセプタ、オルガネラ、チャンネル、微
生物（放線菌、糸状菌、酵母、バクテリアなど）が例示
される。
約０．５〜２ｍｍ程度の長さで形成される。固定化され
る生理活性物質としては、各種酵素、抗原抗体、抗生物
質、ホルモン、レセプタ、オルガネラ、チャンネル、微
生物（放線菌、糸状菌、酵母、バクテリアなど）が例示
される。
これらの生理活性物質を固定化する膜形成材料としては
１例えば酢酸セルロースなどのセルロース類、ポリビニ
ルブチラール、ポリスルホンなどの合成高分子物質、あ
るいはセルロース、キチン、アルブミン、アルギン酸ナ
トリウム、アガロース、カラギーナンなどの天然高分子
物質が用いられ、それらを可溶性溶媒に溶解させたドー
プ液として調製した後、浸漬法、ドロップ法、スピナ法
などにより金属細線先端部に適用する。また、膜形成材
料として、分子中に光架橋性基としてスチルバゾリウム
基、ジアゾ基などの感光性基を有するポリビニルアルコ
ールなどの水溶性光架橋性重合体なども水溶液として用
いることができる。
１例えば酢酸セルロースなどのセルロース類、ポリビニ
ルブチラール、ポリスルホンなどの合成高分子物質、あ
るいはセルロース、キチン、アルブミン、アルギン酸ナ
トリウム、アガロース、カラギーナンなどの天然高分子
物質が用いられ、それらを可溶性溶媒に溶解させたドー
プ液として調製した後、浸漬法、ドロップ法、スピナ法
などにより金属細線先端部に適用する。また、膜形成材
料として、分子中に光架橋性基としてスチルバゾリウム
基、ジアゾ基などの感光性基を有するポリビニルアルコ
ールなどの水溶性光架橋性重合体なども水溶液として用
いることができる。
これらの膜形成材料によって形成される膜上への前記生
理活性物質の固定化は、グルタルアルデヒド、カルボジ
イミドなどを用いる共有結合法、イオン結合法、吸着法
、架橋法など一般的に用いられている方法によって行わ
れる。あるいは、膜形成材料の溶液中などに生理活性物
質を混合しておき、膜形成時にこれらの固定化方法によ
り固定化させることもできる。この場合、光架橋性重合
体が用いられたときには、それの光架橋は生理活性物質
を失活させない波長約３５０〜４５０ｎｍの近紫外線に
よる光照射によって行われる。
理活性物質の固定化は、グルタルアルデヒド、カルボジ
イミドなどを用いる共有結合法、イオン結合法、吸着法
、架橋法など一般的に用いられている方法によって行わ
れる。あるいは、膜形成材料の溶液中などに生理活性物
質を混合しておき、膜形成時にこれらの固定化方法によ
り固定化させることもできる。この場合、光架橋性重合
体が用いられたときには、それの光架橋は生理活性物質
を失活させない波長約３５０〜４５０ｎｍの近紫外線に
よる光照射によって行われる。
なお、かかる生理活性物質固定化膜の形成に先立って、
固定化膜を形成させる先端部より下の金属細線部分には
、中空針と金属細線との短絡を防止するため、電気絶縁
性樹脂などによる被覆が行われる。
固定化膜を形成させる先端部より下の金属細線部分には
、中空針と金属細線との短絡を防止するため、電気絶縁
性樹脂などによる被覆が行われる。
また、失活生理活性物質固定化膜の形成は、金属細線先
端部に形成させた生理活性物質固定化膜を波長約２００
〜３００ｎｍの紫外線で照射（出力約１０〜２０１／ａ
Ｊ、距離約１〜５ｃ１１、時間約１〜５分間）または約
９０℃以上に数分間加熱する方法、あるいは生理活性物
質溶液を約９０℃以上に数分間加熱して失活させてから
膜に固定化させる方法のいずれかによって行われる。
端部に形成させた生理活性物質固定化膜を波長約２００
〜３００ｎｍの紫外線で照射（出力約１０〜２０１／ａ
Ｊ、距離約１〜５ｃ１１、時間約１〜５分間）または約
９０℃以上に数分間加熱する方法、あるいは生理活性物
質溶液を約９０℃以上に数分間加熱して失活させてから
膜に固定化させる方法のいずれかによって行われる。
これら２本の被覆金属細線の中空針内への収容は、中空
針が検査対象部分に挿入される前後のいずれの時期にお
いても行なうことができ、後で行われる場合には、中空
針の挿入後２本の被覆金属細線を中空針内の所定の位置
迄に移動させ、速乾性の接着剤を用いて中空針−金属細
線間を固定させることにより行われる。
針が検査対象部分に挿入される前後のいずれの時期にお
いても行なうことができ、後で行われる場合には、中空
針の挿入後２本の被覆金属細線を中空針内の所定の位置
迄に移動させ、速乾性の接着剤を用いて中空針−金属細
線間を固定させることにより行われる。
〔作用〕および〔発明の効果〕
それぞれ生理活性物質固定化膜および失活生理活性物質
固定化膜で被覆された２本の金属細線およびそれらを収
容した中空針は、中空針を共通の対電極とし、金属細線
を作用電極とする２組の過酸化水素電極を構成する。
固定化膜で被覆された２本の金属細線およびそれらを収
容した中空針は、中空針を共通の対電極とし、金属細線
を作用電極とする２組の過酸化水素電極を構成する。
Ｌ−アスコルビン酸、尿酸などの還元性妨害物質は、こ
れら２組の過酸化水素電極で等しく酸化されるため１両
電極からの信号の差分だけ、即ち差動出力成分を出力と
して取り出せば、妨害物質信号を電気的に相殺すること
ができる。
れら２組の過酸化水素電極で等しく酸化されるため１両
電極からの信号の差分だけ、即ち差動出力成分を出力と
して取り出せば、妨害物質信号を電気的に相殺すること
ができる。
このような作用により、本発明に係る生理活性物質固定
化電極は、中空針および被覆金属細線を画電極としてそ
こに電圧を印加した場合、妨害物質の影響を排除しつつ
、生理活性物質が誘起する化学変化を電気信号として検
出できるので、人工臓器のセンサとして更に有効に機能
する。
化電極は、中空針および被覆金属細線を画電極としてそ
こに電圧を印加した場合、妨害物質の影響を排除しつつ
、生理活性物質が誘起する化学変化を電気信号として検
出できるので、人工臓器のセンサとして更に有効に機能
する。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例１
ｐＨ７，０のリン酸１ｒＩｉ衝液ＩｎΩ中に、グルコー
スオキシダーゼ（ＧＯＤ） ５ｍｇ、ヒト血清アルブミ
ン４０ｍ Ａおよび５０％グルタルアルデヒド水溶液２
０μＱを溶解させた。
スオキシダーゼ（ＧＯＤ） ５ｍｇ、ヒト血清アルブミ
ン４０ｍ Ａおよび５０％グルタルアルデヒド水溶液２
０μＱを溶解させた。
溶液調製１分後に、直径０．３＋ｕ＋の２本の白金線の
先端部を０．８ｍｍ分攪拌状態のこの溶液中に１分間浸
漬し、４℃で２４時間乾燥させた。この内の１本は、波
長約２００〜３００ｎｍの紫外線（出力１５１１／ａＪ
）を２０１１の距離から２分間照射することにより、ア
ルブミン膜中に固定化されたＣＯＤを失活させた。
先端部を０．８ｍｍ分攪拌状態のこの溶液中に１分間浸
漬し、４℃で２４時間乾燥させた。この内の１本は、波
長約２００〜３００ｎｍの紫外線（出力１５１１／ａＪ
）を２０１１の距離から２分間照射することにより、ア
ルブミン膜中に固定化されたＣＯＤを失活させた。
これら２本の被覆白金線を、外径１ 、０ｍｍ、内径０
．８１１ｆｆｌの白金製注射針内に収容してＣＯＤ固定
化電極を形成させ、このＧＯＤ固定化電極を３７℃のリ
ン酸緩衝液（Ｐ）ｆ７．０）中に浸漬した上、各種濃度
のグルコース水溶液を加え、中空針を陰極、また２本の
被覆白金細線を陽極として、印加電圧０．７Ｖにおける
電流の増加を測定した。
．８１１ｆｆｌの白金製注射針内に収容してＣＯＤ固定
化電極を形成させ、このＧＯＤ固定化電極を３７℃のリ
ン酸緩衝液（Ｐ）ｆ７．０）中に浸漬した上、各種濃度
のグルコース水溶液を加え、中空針を陰極、また２本の
被覆白金細線を陽極として、印加電圧０．７Ｖにおける
電流の増加を測定した。
グルコースへのＧＯＤの反応は、次の如くに行われ、
ＧＯＤ
グルコース＋０２→グルコン酸＋Ｈ８０２発生したＨ２
Ｏ２が陽極で酸化されるのに伴ない、電流が流れるよう
になるので、その出力電流が測定される。
Ｏ２が陽極で酸化されるのに伴ない、電流が流れるよう
になるので、その出力電流が測定される。
このＣＯＤ固定化膜被覆白金細線の場合には、グルコー
スは針先からＣＯＤ固定化膜内に拡散し、グルコン酸と
Ｈ２Ｏ，とに分解されるが、このとき中空針および２本
の被覆白金細線の画電極は過酸化水素電極として作用し
、生成したＨ２Ｏ２量に比例した電流が両電極間を流れ
るようになり、この電流値からグルコース濃度を求める
ことができる。得られた測定結果は、第２図のグラフに
示されている。
スは針先からＣＯＤ固定化膜内に拡散し、グルコン酸と
Ｈ２Ｏ，とに分解されるが、このとき中空針および２本
の被覆白金細線の画電極は過酸化水素電極として作用し
、生成したＨ２Ｏ２量に比例した電流が両電極間を流れ
るようになり、この電流値からグルコース濃度を求める
ことができる。得られた測定結果は、第２図のグラフに
示されている。
このような測定の際、測定液中にアスコルビン酸、尿酸
などの還元性妨害物質が含まれていても。
などの還元性妨害物質が含まれていても。
妨害物質は固定化酵素の有無にかかわらず、２組の過酸
化水素電極で等しく酸化されるので、このときにこれら
画電極を流れる電流の差動出力を検出すれば、妨害物質
に起因する電流領分が相殺され、＃素反応に起因する電
流値のみを検出することができる。
化水素電極で等しく酸化されるので、このときにこれら
画電極を流れる電流の差動出力を検出すれば、妨害物質
に起因する電流領分が相殺され、＃素反応に起因する電
流値のみを検出することができる。
具体的には、Ｌ−アスコルビン酸の場合には、その濃度
が１〜１００ｍｇ／ｄΩの範囲内では、画電極で発生す
る妨害物質に起因する電流を３％以下に軽減できること
が確認された。即ち、第３図のグラフに示されるように
、ｐＨ７，０，３７℃におけるし一アスコルビン酸濃度
に対するＣＯＤ固定化電極（・）と失活ＧＯＤ固定化電
極（０）との間における差動出力（Δ）からみて、画電
極の妨害物質に対する応答が３％以内と殆んど等しいこ
とが分る。
が１〜１００ｍｇ／ｄΩの範囲内では、画電極で発生す
る妨害物質に起因する電流を３％以下に軽減できること
が確認された。即ち、第３図のグラフに示されるように
、ｐＨ７，０，３７℃におけるし一アスコルビン酸濃度
に対するＣＯＤ固定化電極（・）と失活ＧＯＤ固定化電
極（０）との間における差動出力（Δ）からみて、画電
極の妨害物質に対する応答が３％以内と殆んど等しいこ
とが分る。
実施例２
光架橋性ポリビニルアルコール（光架橋性スチルバゾリ
ウム基含有量１．４モルぶ、けん化度８８％、重合度１
４００）の１１．７％水溶液０．５ｇに、ＣＯＤ３０ｍ
ｇを溶解させた水溶液０．４ｍｍを添加し、数分間攪拌
した後、実施例１と同様に２本の白金線の浸漬および乾
燥を行ない、波長約３５０〜４５０ｎ１１の近紫外線照
射を出力２５０１１で３０秒間行って光架橋させた。
ウム基含有量１．４モルぶ、けん化度８８％、重合度１
４００）の１１．７％水溶液０．５ｇに、ＣＯＤ３０ｍ
ｇを溶解させた水溶液０．４ｍｍを添加し、数分間攪拌
した後、実施例１と同様に２本の白金線の浸漬および乾
燥を行ない、波長約３５０〜４５０ｎ１１の近紫外線照
射を出力２５０１１で３０秒間行って光架橋させた。
以下、実施例１と同様に、１本の被覆白金細線の失活お
よびＧＯＤ固定化電極の形成を行った。
よびＧＯＤ固定化電極の形成を行った。
第１図は、本発明に係る生理活性物質固定化電極の御飯
様を示す正面図（ａ）および２本の被覆金属細線の縦断
面図（ｂ）である。第２図は、この固定化電極を用いて
測定されたグルコース濃度と出力電流との関係を示すグ
ラフである。また、第３図は、Ｌ−アスコルビン酸濃度
に対するＣＯＤ固定化電極と失活ＧＯＤ固定化電極との
間における差動出力を示すグラフである。 （符号の説明） １、・・・・中空針 ２・・・・生理活性物質固定化膜被覆金属細線３・・・
・失活生理活性物質固定化膜被覆金属細線５・・・・金
属細線 ６・・・・生理活性物質固定化膜 ７・・・・失活生理活性物質固定化膜 ８・・・・絶縁膜
様を示す正面図（ａ）および２本の被覆金属細線の縦断
面図（ｂ）である。第２図は、この固定化電極を用いて
測定されたグルコース濃度と出力電流との関係を示すグ
ラフである。また、第３図は、Ｌ−アスコルビン酸濃度
に対するＣＯＤ固定化電極と失活ＧＯＤ固定化電極との
間における差動出力を示すグラフである。 （符号の説明） １、・・・・中空針 ２・・・・生理活性物質固定化膜被覆金属細線３・・・
・失活生理活性物質固定化膜被覆金属細線５・・・・金
属細線 ６・・・・生理活性物質固定化膜 ７・・・・失活生理活性物質固定化膜 ８・・・・絶縁膜
Claims (1)
- １、先端部表面がそれぞれ生理活性物質固定化膜および
失活生理活性物質固定化膜で被覆された２本の金属細線
を中空針内に収容してなる生理活性物質固定化電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63181566A JPH0231741A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 生理活性物質固定化電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63181566A JPH0231741A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 生理活性物質固定化電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0231741A true JPH0231741A (ja) | 1990-02-01 |
Family
ID=16103041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63181566A Pending JPH0231741A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 生理活性物質固定化電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0231741A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-07-22 JP JP63181566A patent/JPH0231741A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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