JPH026737A - 糖分測定装置 - 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、糖分の測定装置に関し、更に詳述すると、定
量性に優れ、かつ取り扱いが簡易で、血糖計、尿糖計等
として好適に用いられる糖分測定装置に関する。

従来の技術及び発明が解　しようとする課題最近におい
て、その社会的な背景として食生活の変化により、糖尿
病の罹病患者数は増加傾向にあり、血糖値の自己測定に
よる自己管理の重要性も指摘されている。

従来、血糖値の簡易な測定方法としては、血糖値の色変
化にて読み取る試験紙が用いられている。

しかし、この方法は簡便さにおいて非常に優れているも
のの、数値の定量化が図りにくいという欠点がある。こ
の欠点を解決するために、試験紙の色変化を光学式の自
動読み取り装置によって数値化し、測定値の定量化を図
ることが研究、実用化されているが、この方法は試験紙
と試料との反応時間の正確な管理及び試料量の正確な秤
量が必要であり、その実施には試験者に相当の慣れを要
するのが現状である。

一方、病院などで用いられている血糖の自動分析計にあ
っては、高度な定量性が得られるものの非常に高価であ
り、また遠心分離などの方法で血漿分隔をしたり蒸留水
で希釈したりする必要があり、操作が非常に面倒である
。

従って、測定操作が簡単で、しかも定量性に優れた安価
な糖分測定装置の開発が望まれている。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、安価で取り扱
いが容易であり、かつ定量性に優れた糖分測定装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段　び 本発明は、上記目的を達成するため、酵素電極、特にメ
ディエータ−物質で修飾された酵素電極にポテンシオス
タット回路を組み合わせて電気化学方式の糖分センサー
を構成し、更にこのセンサーにより測定した測定電流を
糖分値に換算する演算回路及びこの糖分値を表示する表
示部を組み合わせたもので、これにより酵素電極に試料
を接触させるだけで表示部に正確な糖分値が表示され、
従来の自動分析計などと比べて非常に簡単に糖分の定量
的測定を行なうことができ、しかも装置をコンパクト化
し得て、携帯にも便利である上、安価に製作し得たもの
である。

従って、本発明は糖分を含む試料を接触させ、該試料中
の糖分と反応する酵素を担持した酵素電極と、上記糖分
と酵素との反応により生じる電流値を測定するポテンシ
オスタット回路と、この測定電流値を糖分濃度に換算す
る演算回路と、この糖分濃度値を表示する表示部とを備
えたことを特徴とする糖分測定装置を提供するものであ
る。

以下、本発明につき図面を参照して更に詳しく説明する
。

第１図は、本発明の糖分測定装置のブロックダイヤグラ
ムを示し、図中１は酵素電極、２はポテンシオスタット
回路、３は演算回路、４は表示部である。この糖分測定
装置は、酵素電極１と試料とを接触させ、試料中の糖分
と酵素電極１中の酵素とを反応させると共に、この酵素
反応に関与する電極活物質の電極反応により得られる電
流値をポテンシオスタット回路２で測定し、この測定値
を演算回路３で糖分濃度に換算し、これを表示部に表示
するものである。

ここで、上記酵素電極１及びポテンシオスタット回路２
は、双方でセンサ一部５を構成し、上述のようにこのセ
ンサ一部５で酵素と糖分とを反応させ、この酵素反応に
より生じる電流値を測定するものである。

この場合、測定方式としては、エンドポイントアッセイ
方式とレイトアッセイ方式とがあり、本発明装置にあっ
てはそのいずれでもよいが、反応の完結を待って定量す
るエンドポイントアッセイ方式よりも、反応速度が検体
試料中の糖分濃度により律速されることを利用したレイ
トアッセイ方式が迅速な測定が可能でかつ試料量のばら
つきに基づく測定値のばらつきを排除することができる
ことから好適に採用され、これにより本発明の糖分測定
装置をより簡易なものとすることができる。

ここで、レイトアッセイ方式を採用する場合、測定すべ
き糖分濃度の範囲を０〜５００■／准の広範囲とするた
めに酵素電極としてメディエータ−物質で修飾された高
感度酵素電極を用いることが好ましい。このようなメデ
イエータ一方式の電極によれば、過酸化水素電極方式の
電気化学測定のような溶存酸素濃度に依存するものでは
ないので、検体試料の溶存酸素濃度に依存せず広範囲の
糖分濃度に対応可能であり、例えば本発明糖分測定装置
を血糖計に応用する場合、無希釈の全血を検体とするこ
とが可能となる。

ここで、好ましいメディエータ−物質としては、特に制
限はなく、公知のものを使用することができるが、ベン
ゾキノン、フェロセン酢酸塩、チオニンの如き水溶性の
メディエータ−よりも、特に疎水性のメディエータ−が
測定中に溶は出すような不都合を生じることもないので
好適に用いられ、中でもポリアニリン及びその誘導体、
フェノチアジン、フェノチアジン化合物等が好ましい。

また、電極に担持される酵素は、検体の種類に応じて適
宜選択される。例えば、血糖計とする場合、ヘキソキナ
ーゼ、グルコキナーゼ、グルコースオキシダーゼ等が使
用されるが、これらの中では、保存安定性の点でヘキソ
キナーゼやグルコキナーゼよりもグルコースオキシダー
ゼが好適に用いられる。

なお、上記酵素電極の集電極としては、炭素、金属、金
属酸化物等の薄膜が好ましく用いられる。

かかる集電極の具体的な作製方法としては、ポリエチレ
ンテレフタレートなどの絶縁性高分子基板、セラミック
基板、ガラス基板等の基板上に蒸着、スパッタ、イオン
ブレーティングなどの方法で薄膜を形成する方法や、導
電性インクを作製して印刷する方法が採用し得る。

また、上記酵素電極には、その表面に試料展開層を付加
することができ、この場合展開層としては高分子不織布
、特にポリアミド系の不織布が好適に用いられる。この
ような展開層を電極上に付加することにより、該展開層
で被験試料を電極表面に均一に展開することができ、こ
のため少量の試料でも正確な測定が可能となる。

上記酵素電極１の具体例としては、第２図Ａ〜Ｃに示し
たものなどを挙げることができる。ここで、第２図Ａは
、作用電極（集電極）６の一面全面にメディエータ−物
質、酵素等を含む装飾層７を設けると共に、該修飾層７
上全面に対向極兼参照電極８を積層し、これら作用電極
６、装飾層７、参照電極８からなる電極本体９の一部を
展開層１０により被覆した酵素電極、Ｂは絶縁性基板１
１上の一部に作用電極（集電極）６、他の部分に対向極
兼参照電極８を互いに所定間隔離間して設けると共に、
上記作用電極６上全面にメディエータ−物質、酵素等を
含む修飾層７を積層し、更にこの修飾Ｍ７、参照電極８
を覆って展開層１０を積層した酵素電極、Ｃは絶縁性基
板１１上に集電極６を積層し、更にこの集電極６上の一
部に酵素、メディエータ−物質等を含む修飾層７及び展
開層１０を順次積層した酵素電極である。

ここで、上記センサ一部５において、上述の酵素電極部
分は着脱可能に配設することにより、これを使い捨てと
することができ、これにより測定後及び測定前に電極部
分の洗浄を行なう必要がなくなり、このため測定作業を
より簡易なものとすることができると共に、残留試料に
よる測定値の誤差を生じないものとすることができる。

しかも、電極部分だけを使い捨てとすることにより、安
価にて上記効果を達成することができる。

次に、上記酵素電極１と組み合わせて本発明糖分測定装
置のセンサー５を構成するポテンシオスタット回路とし
ては、通常の回路を用いることができ、この場合作用電
極電位は銀塩化銀標準電極対比に換算して、＋３５０−
＋７００ｍＶ、特に＋４５０〜＋５５０ｍＶの間の一定
電位に保持されるように設定することが好ましく、この
ように設定することにより、被験試料中に含まれている
ビタミンＣなどの測定妨害物質が測定値に与える影響を
軽減することができる。また、この場合測定電流範囲は
１０ｎＡ〜１　ｍ　Ａの範囲とすることが、ポテンシオ
スタット回路の耐電流設計と測定感度設計との両立の点
で有効である。回路の構成としては、参照電極と作用電
極間の電圧を基に作用電極の電位を一定化するため対向
電極と作用電極の間に流れる電流値を制御する（所謂ネ
ガティブフィードバック）と共に、その電流値を測定す
Ｑ− ］０ る回路とすることが好ましい。この場合、電流値の測定
は作用電極側でも対向電極側でもよい。また、微少電流
領域におけるノイズ軽減のため、回路各部にコンデンサ
ーを挿入することもできる。

このような回路を構成する素子としては、ＦＥＴ入力型
のＯＰアンプが好ましく用いられ、例えばナショナルセ
ミコンダクター社製Ｌ’Ｆ３５６（商品名）又はその相
当品やテキサスインス１〜ウルメント社１ＴＬＯ８０（
商品名）又はその相当品等が使用し得、またこれらの回
路を専用ＬＳＩとして組み込むようにしてもよい。

上記センサ一部５で測定された電流値は、演算回路３で
糖分濃度に換算され、表示部４に表示される。この場合
、センサ一部５の酵素電極１での被験試料と酵素との反
応に伴なう電流値が一定値となるのに若干の時間を要す
る場合があるで、測定試料を酵素電極と接触させてから
０．５〜５分経過した予め設定された時間後の測定電流
値を演算し、表示するようにすることが好適である。な
お、糖分濃度の表示は読み取りの簡便さからデジタル表
示とすることが好ましく、この場合デジタル表示素子と
しては、液晶、エレク１−ロルミネッセンス、発光ダイ
オード等が安価でかつホ型であることから好適に用いら
れる。

本発明の糖分測定装置の電源としては、種々の電源を使
用し得るが、装置の小型化、携帯化の点から電池が有効
であり、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、リ
チウム電池、酸化銀電池などの一次電池又はニッケルカ
ドミウム電池、シール鉛電池、リチウム二次電池などの
二次電池と充電器又は太陽電池の組み合わせが好ましく
用いられる。この場合充電器は、本体に内蔵しても別体
でもよい。

糖分の測定結果は上記のようデジタル表示するのが好ま
しいが、更にはこれを記録するように構成することもで
きる。この場合、記録装置としてはプリンター、磁気テ
ープ装置、磁気ディスク装置、メモリーＩＣ等が用いら
れる。メモリーＩＣは本装置に内蔵しても、カードなど
の形で外部にあっても良い。また、他のパーソナルコン
ピューター、ホストコンピューター、電話回線などに対
する通信機能を備えることもできる。この場合の出力形
態としては、Ｒ８−２３２Ｃ，ＧＰ−ＩＥ、（ＩＥＥＥ
−４８８）　、セントロニクス仕様等が採用される。

髪朝方免来 以上説明したように、本発明の糖分測定装置は、血糖針
、または尿糖針に好適に用いられ、従来の比色式試験紙
と比較して、定量性の点で優れ、かつ取り扱いが容易な
ものであり、更に電極部を使い捨てとすることによりメ
ンテナンスフリーとなり、より簡易なものとすることが
できるものである。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない
。

矢〕ＩＫ ポリアニリン５■とグルコースオキシダーゼ２■を蒸留
水２００４で混練し、更にテフロンディスバージョン１
００扉を加えて混練した。この分散液８Ａを、ポリエチ
レンテレフタシー１〜フイルム上にパラジウムを蒸着し
て作成した電極上に滴下し乾燥させた。その後、１％の
酢酸セルロースアセトン溶液２Ａにて補強した。この酵
素電極をポリアミド系不織布で被覆し、酵素電極を作成
した。この電極をポテンシオスタット回路、演算回路、
表示部を備えた第３図に示した糖分測定装置本体１２の
電極挿入部１３に挿入し、装置本体１２に内蔵されてい
るポテンシオスタット回路に接続し、糖分測定装置を構
成した。なお、図中１４はデジタル表示部、１５はメイ
ンスイッチ兼バッテリーチエツクスイッチである・ 次に、上記装置の電極に市販の標準プール血清を接触さ
せ、血糖を測定したところ、この装置は２ｏ越以上の試
料量があれば、試料量によらず常に一定の糖分濃度であ
った。

崖敗何 市販品のブドウ糖測定用試験紙と分光計を用いて、標準
プール血清の血糖値を試験したところ、分光計の測定値
は、５〜１００≠と試料量を増加させるにつれて増加し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の糖分測定装置を示す概略図、第２図Ａ
−Ｃはそれぞれ本発明糖分測定装置を構成する酵素電極
の一例を示す側面図、第３図は本発明糖分測定装置の一
例を示し、Ａ図は平面図、Ｂ図は正面図である。 １・・酵素電極、　　２・・ポテンシオスタット回路、
３・・演算回路、　４・・表示部。 出願人　　株式会社ブリデストン 代理人　　弁理士　小　島　隆　司 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、糖分を含む試料を接触させ、該試料中の糖分と反応
   する酵素を担持した酵素電極と、上記糖分と酵素との反
   応により生じる電流値を測定するポテンシオスタット回
   路と、この測定電流値を糖分濃度に換算する演算回路と
   、この糖分濃度値を表示する表示部とを備えたことを特
   徴とする糖分測定装置。 ２、酵素電極が着脱可能に設けられた請求項１記載の糖
   分測定装置。 ３、酵素電極による糖分の測定方式が、検体中の糖分濃
   度によって律速されるレイトアッセイ方式である請求項
   １又は２に記載の糖分測定装置。 ４、酵素電極がメディエーター物質で修飾されたもので
   ある請求項１乃至３のいずれか１項に記載の糖分測定装
   置。 ５、ポテンシォスタット回路の作用電極電位が銀塩化銀
   標準電極対比換算で＋３５０ｍＶ〜＋７００ｍＶの間の
   一定電位に保持されるように設定した請求項１乃至４の
   いずれか１項に記載の糖分測定装置。 ６、ポテンシォスタット回路の測定電流範囲が１０ｎＡ
   〜１ｍＡの範囲である請求項１乃至５のいずれか１項に
   記載の糖分測定装置。 ７、表示部が酵素電極に測定試料を接触させた時点より
   ０．５〜５分後の所定設定時間における測定値を表示す
   るようにした請求項１乃至６のいずれか１項に記載の糖
   分測定装置。 ８、測定値記録用のプリンター、磁気テープ装置、磁気
   ディスク装置、光ディスク装置又はメモリーＩＣ書き込
   み装置を内蔵又は上記装置への接続機構を備えた請求項
   １乃至６のいずれか１項に記載の糖分測定装置。