JPH03293556A - 生体機能物質固定化電極を用いた分析法 - Google Patents
生体機能物質固定化電極を用いた分析法Info
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- JPH03293556A JPH03293556A JP2093991A JP9399190A JPH03293556A JP H03293556 A JPH03293556 A JP H03293556A JP 2093991 A JP2093991 A JP 2093991A JP 9399190 A JP9399190 A JP 9399190A JP H03293556 A JPH03293556 A JP H03293556A
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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】
「発明の目的」
[産業上の利用分野]
この発明は、生体機能物質の分子識別機能を利用して生
体物質を検知するバイオセンサによる分析方法に関する
ものである。特に、生体機能物質を多孔性電極にに接包
括画定化して作製した画定化電極を用いた、再現性なら
びに信顆性に優れた微量試料に対する迅速分析法に関す
るものである。
体物質を検知するバイオセンサによる分析方法に関する
ものである。特に、生体機能物質を多孔性電極にに接包
括画定化して作製した画定化電極を用いた、再現性なら
びに信顆性に優れた微量試料に対する迅速分析法に関す
るものである。
[従来の技術]
本発明者らは、すでに白金黒表面への生体機能物質の包
括画定化が可能であることを見い出し、これを利用した
画定化電極を作製することに成功し、特許出願した(昭
和62年特許願 第55387号 及び 第56472
号)、さらに、画定化電極を用い、静止した微量サンプ
ルの測定が可能な分析システムとこれを用いた電気化学
的非定常法に基づく分析法を開発し、特許出願した(昭
和62年特許願 第304523号)。
括画定化が可能であることを見い出し、これを利用した
画定化電極を作製することに成功し、特許出願した(昭
和62年特許願 第55387号 及び 第56472
号)、さらに、画定化電極を用い、静止した微量サンプ
ルの測定が可能な分析システムとこれを用いた電気化学
的非定常法に基づく分析法を開発し、特許出願した(昭
和62年特許願 第304523号)。
この方法は、試料溶液の採取量を厳密に規定する必要が
な(、微量の静止試料の測定や無希釈測定が可能であり
、ミリ秒オーダーでの迅速測定を特徴とする点で、バイ
オセンサの応用範囲の可能性を大きく拡げたものであっ
た。しかし、事前に測定対象物質を含まない緩衝溶液(
以下ブランク溶液と呼ぶ)でのブランク測定を行い、そ
の値を目的の試料溶液に対する応答から差し引く必要が
あり、その操作が煩雑となる。このため、この方法はミ
リ秒オーダーでの応答を利用した迅速分析法でありなが
ら、試料溶液測定前の操作も含めた測定操作全体では、
その利点を十分に発揮することができなかった。
な(、微量の静止試料の測定や無希釈測定が可能であり
、ミリ秒オーダーでの迅速測定を特徴とする点で、バイ
オセンサの応用範囲の可能性を大きく拡げたものであっ
た。しかし、事前に測定対象物質を含まない緩衝溶液(
以下ブランク溶液と呼ぶ)でのブランク測定を行い、そ
の値を目的の試料溶液に対する応答から差し引く必要が
あり、その操作が煩雑となる。このため、この方法はミ
リ秒オーダーでの応答を利用した迅速分析法でありなが
ら、試料溶液測定前の操作も含めた測定操作全体では、
その利点を十分に発揮することができなかった。
[発明が解決しようとする問題点]
白金黒電極上に酵素を包括画定化した酵素電極に電気化
学的非定常法を適用して定電位単純パルスに対する非定
常応答電流を記録したとき、その応答電流は実施例2に
示すごとくブランク溶液に対してもゼロとはならない、
この非定常電流は、パルス印加直後の電気二重層容量の
充電電流の他に、不純物分子や電極表面の電気化学的酸
化還元反応に由来するファラデー電流を含んでいる。こ
のため、検体試料に対して観測された非定常電流値から
、ブランク溶液についてwtmされた非定常電流値を差
し引く必要がある。また、このブランク溶液に対する応
答が検体試料に対する応答電流に比して無視し得るほど
小さくない場合には、センサ応答の再現性、信頼性も損
なわれる。そこで、この発明はブランク溶液に関する応
答の測定、所謂ブランク測定を必要としない分析方法を
提供しようとするものであり、これによって再現性良く
、信頼性に優れた迅速分析方法を提供するものである。
学的非定常法を適用して定電位単純パルスに対する非定
常応答電流を記録したとき、その応答電流は実施例2に
示すごとくブランク溶液に対してもゼロとはならない、
この非定常電流は、パルス印加直後の電気二重層容量の
充電電流の他に、不純物分子や電極表面の電気化学的酸
化還元反応に由来するファラデー電流を含んでいる。こ
のため、検体試料に対して観測された非定常電流値から
、ブランク溶液についてwtmされた非定常電流値を差
し引く必要がある。また、このブランク溶液に対する応
答が検体試料に対する応答電流に比して無視し得るほど
小さくない場合には、センサ応答の再現性、信頼性も損
なわれる。そこで、この発明はブランク溶液に関する応
答の測定、所謂ブランク測定を必要としない分析方法を
提供しようとするものであり、これによって再現性良く
、信頼性に優れた迅速分析方法を提供するものである。
「発明の構成」
[問題点を解決するための手段]
この発明は、上記の問題点を解決するために、測定パル
スを加える直前に予備パルスを印加し、電気化学的な前
処理によって測定対象物質に由来しない応答を低減せし
め、その後一定時間開回路状態を保った後、引きつづく
測定パルスによってセンサ応答の測定を行なうことを特
徴とする分析方法を提供する。
スを加える直前に予備パルスを印加し、電気化学的な前
処理によって測定対象物質に由来しない応答を低減せし
め、その後一定時間開回路状態を保った後、引きつづく
測定パルスによってセンサ応答の測定を行なうことを特
徴とする分析方法を提供する。
この発明において利用する生体機能物質を包括画定化し
た電極ならびに分析システムは、出願特許(昭和62年
特許願 第304523号)に述べられている非定常応
答を用いた分析システムである。すなわち、昭和62年
特許願第55387号、56472号に述べられている
ように、白金などの微粒子から構成された微か電極の表
面に酵素などの生体機能物質を包括画定化した導電性微
粒子層を有する構造の電極を作用電極とし、銀・塩化銀
などの参照電極ならびに対極を備えた三電極を有する電
気化学システムであり、その構造の一例を第一図に示す
、第一図において、作用電極1は生体機能物質(例えば
グルコース酸化酵素)を包括画定化した微小電極であり
、直径が例えば、約1μm〜500μmの範囲の微小電
極である。
た電極ならびに分析システムは、出願特許(昭和62年
特許願 第304523号)に述べられている非定常応
答を用いた分析システムである。すなわち、昭和62年
特許願第55387号、56472号に述べられている
ように、白金などの微粒子から構成された微か電極の表
面に酵素などの生体機能物質を包括画定化した導電性微
粒子層を有する構造の電極を作用電極とし、銀・塩化銀
などの参照電極ならびに対極を備えた三電極を有する電
気化学システムであり、その構造の一例を第一図に示す
、第一図において、作用電極1は生体機能物質(例えば
グルコース酸化酵素)を包括画定化した微小電極であり
、直径が例えば、約1μm〜500μmの範囲の微小電
極である。
これに白金線の対極2と銀・塩化銀糸の参照電極3とを
1もって構成したものがセンサ素子6である。
1もって構成したものがセンサ素子6である。
以上の三電極、すなわち、微小画定化電極1、対極2と
参照電極3は、テフロン型枠5の穴の中にポリエステル
樹脂4で包埋されたものである。このようなセンサ素子
6は、細い金属線を3本封入固定しただけの構造である
から、微細加工技術を用いれば、これら全体を非常に微
小なセンサに構成することもできる。
参照電極3は、テフロン型枠5の穴の中にポリエステル
樹脂4で包埋されたものである。このようなセンサ素子
6は、細い金属線を3本封入固定しただけの構造である
から、微細加工技術を用いれば、これら全体を非常に微
小なセンサに構成することもできる。
このセンサ素子を用いれば、例えば1μm程度の微量試
料でも測定可能である。即ち、微量試料を滴下した後に
電位を印加し、このときに発生する電流値を検知する方
式によって、微量試料中の物質を検知できるものである
。
料でも測定可能である。即ち、微量試料を滴下した後に
電位を印加し、このときに発生する電流値を検知する方
式によって、微量試料中の物質を検知できるものである
。
上に述べた分析システムを用いて、定電位パルスに対す
る非定常電流応答を記録してセンサ応答を得るが、単純
パルスに対する応答では、測定対象物質を含まない溶液
に対しても、実施例2に示すように無視し得ないほどの
ファラデー電流が観測される。従来、ブランク測定が必
要とされたの4よ、この電流を差し引く必要があったた
めである。
る非定常電流応答を記録してセンサ応答を得るが、単純
パルスに対する応答では、測定対象物質を含まない溶液
に対しても、実施例2に示すように無視し得ないほどの
ファラデー電流が観測される。従来、ブランク測定が必
要とされたの4よ、この電流を差し引く必要があったた
めである。
この発明は、第2図に示すように、測定用の定電位パル
ス9を印加する直前に、予備的な定電位パルス7を印加
し、一定時間開回路状態8に保った後、測定用パルス9
を印加することによって上記問題点を解決せんとするも
のである。
ス9を印加する直前に、予備的な定電位パルス7を印加
し、一定時間開回路状態8に保った後、測定用パルス9
を印加することによって上記問題点を解決せんとするも
のである。
[作用コ
電気化学系に定電位パルスを印加したときに観測される
非定常電流応答は、一般に、電気二重層容量の充電に由
来する容量性電流と電極における電気化学的酸化還元反
応に由来するいわゆるファラデー電流の二つの成分より
成っている。容量性電流は数十マイクロ秒から数百マイ
クロ秒の時定数で減衰してしまうので、この発明で問題
とする数ミリ秒から数十ミリ秒程度の非定常電流におい
て問題となるのはファラデー電流のみであると考えて良
い。
非定常電流応答は、一般に、電気二重層容量の充電に由
来する容量性電流と電極における電気化学的酸化還元反
応に由来するいわゆるファラデー電流の二つの成分より
成っている。容量性電流は数十マイクロ秒から数百マイ
クロ秒の時定数で減衰してしまうので、この発明で問題
とする数ミリ秒から数十ミリ秒程度の非定常電流におい
て問題となるのはファラデー電流のみであると考えて良
い。
ブランク溶液に対するファラデー電流は、主として、溶
液中に含まれる不純物の電極反応ならびζ電極表面の電
気化学的酸化還元反応からなっていると考えることがで
きる。以下の説明並びに実施例においては、グルコース
検知に適用した場合を例として述べる。この場合、電極
表面に画定化したグルコース酸化酵素の作用によってグ
ルコースが酸化されるが、この際生成した過酸化水素を
電気化学的に酸化するに要する電流を検出することによ
ってグルコースを検出しようとするものである。従って
、以下の記述においては予備パルス、測定パルスともに
酸化パルスを用いているが、生体機能物質と測定対象物
質との組み合わせによフては、還元パルスを印加すべき
場合もある。
液中に含まれる不純物の電極反応ならびζ電極表面の電
気化学的酸化還元反応からなっていると考えることがで
きる。以下の説明並びに実施例においては、グルコース
検知に適用した場合を例として述べる。この場合、電極
表面に画定化したグルコース酸化酵素の作用によってグ
ルコースが酸化されるが、この際生成した過酸化水素を
電気化学的に酸化するに要する電流を検出することによ
ってグルコースを検出しようとするものである。従って
、以下の記述においては予備パルス、測定パルスともに
酸化パルスを用いているが、生体機能物質と測定対象物
質との組み合わせによフては、還元パルスを印加すべき
場合もある。
銀・塩化銀参照電極に対して0.6Vの定電位パルスを
印加したときに観測される酸化電流は、過酸化水素の酸
化電流の他に、電極近傍の還元性不純物の酸化電流およ
び白金黒表面を酸化して表面酸化物を生成する酸化電流
かを含む可能性がある。ブランク溶液において観測され
る非定常電流を主として還元性不純物の酸化電流ならび
に白金黒表面の酸化電流に由来すると考えられる。従っ
て、測定パルスに先立つ予備パルスの印加によつ■、ブ
ランク溶液に対しては、電極表面近傍に存在した還元性
不純物を酸化し、白金黒表面の酸化状態を、測定用パル
スを印加した場合と同じ状態に調整する効果があるため
に、ブランク溶液の応答を無視しうるほど小さくするこ
とができる。
印加したときに観測される酸化電流は、過酸化水素の酸
化電流の他に、電極近傍の還元性不純物の酸化電流およ
び白金黒表面を酸化して表面酸化物を生成する酸化電流
かを含む可能性がある。ブランク溶液において観測され
る非定常電流を主として還元性不純物の酸化電流ならび
に白金黒表面の酸化電流に由来すると考えられる。従っ
て、測定パルスに先立つ予備パルスの印加によつ■、ブ
ランク溶液に対しては、電極表面近傍に存在した還元性
不純物を酸化し、白金黒表面の酸化状態を、測定用パル
スを印加した場合と同じ状態に調整する効果があるため
に、ブランク溶液の応答を無視しうるほど小さくするこ
とができる。
グルコースを含む試料溶液に対しては、既に生成してい
た過酸化水素も予備パルスによって同様に酸化されるが
、8の開回路状態の期間にグルコースの反応によって再
び過酸化水素が生成するので、このとき発生した過酸化
水素を測定パルス9によって検出することになる。
た過酸化水素も予備パルスによって同様に酸化されるが
、8の開回路状態の期間にグルコースの反応によって再
び過酸化水素が生成するので、このとき発生した過酸化
水素を測定パルス9によって検出することになる。
[実施例コ
実施例1 センサ素子の作製
第一図に示したセンサは以下の手順によって作製した。
テフロン型枠5の中に、1μm〜500μm径の範囲の
微小白金線、200μm径の対極用の白金線、そして5
00μm〜1mm径程度の銀線をそれぞれ1木ずつポリ
エステル樹脂4で封入した後に、アルミナ研磨剤で研磨
した。白金作用電極表面に対する酵素の画定化は次の方
法で行なった。
微小白金線、200μm径の対極用の白金線、そして5
00μm〜1mm径程度の銀線をそれぞれ1木ずつポリ
エステル樹脂4で封入した後に、アルミナ研磨剤で研磨
した。白金作用電極表面に対する酵素の画定化は次の方
法で行なった。
300ppmの酢酸鉛含有の3%塩化白金酸溶液の中で
、銀・塩化銀参照電極に対し、−0,IVの電位で5分
間定電位電解して白金黒の電解析出を行い、厚さ約数μ
mの白金黒を得た0次に、得られた白金黒析出電極を室
温で60秒間乾燥した後に、0.5M硫酸水溶液中で一
〇、3vに30分間保持し、白金黒電極から水素を発生
させた。
、銀・塩化銀参照電極に対し、−0,IVの電位で5分
間定電位電解して白金黒の電解析出を行い、厚さ約数μ
mの白金黒を得た0次に、得られた白金黒析出電極を室
温で60秒間乾燥した後に、0.5M硫酸水溶液中で一
〇、3vに30分間保持し、白金黒電極から水素を発生
させた。
60秒間凰風乾た後に、1.2Vの一定電位を15分間
印加し、電極表面の酸化処理を行なった後、5500単
位のグルコース酸化酵素含有燐酸緩衝液(pH6,8)
1mlに30分間浸漬し、再度風乾した。
印加し、電極表面の酸化処理を行なった後、5500単
位のグルコース酸化酵素含有燐酸緩衝液(pH6,8)
1mlに30分間浸漬し、再度風乾した。
次に、以上のようにして得られた微小電極を有するセン
サ素子6において、鎖線を銀・塩化銀参照電極とした。
サ素子6において、鎖線を銀・塩化銀参照電極とした。
このようにして作製した三電極よりなるセンサ素子6を
、O,1M燐酸緩衝液中で一昼夜撹拌、洗浄し、この発
明に用いる三電極系センサ素子を得た。
、O,1M燐酸緩衝液中で一昼夜撹拌、洗浄し、この発
明に用いる三電極系センサ素子を得た。
実施例2 単純パルスを用いたグルコース濃度の測定
グルコース濃度の測定にあたっては、第3図に示した測
定系を用いた。即ち、センサ素子6の作用電極1、対極
2、参照電極3をそれぞわポテンシオスタット10に結
線し、パルスの印加は、ファンクションジェネレータ1
1からの信号によってポテンシオスタットを駆動せしめ
た。非定常電流は、ディジタルメモリスコープ12に記
録した。
定系を用いた。即ち、センサ素子6の作用電極1、対極
2、参照電極3をそれぞわポテンシオスタット10に結
線し、パルスの印加は、ファンクションジェネレータ1
1からの信号によってポテンシオスタットを駆動せしめ
た。非定常電流は、ディジタルメモリスコープ12に記
録した。
直径50μmの白金線を用いて作製した画定化酵素電極
を作用極とし、銀・塩化銀参照電極に対して0.6Vの
単純定電位パルスを印加したときσ非定常電流応答を第
4図に示す0曲線13は2cmMのグルコースを含む燐
酸緩衝溶液に対する梵答であり、14は燐酸緩衝溶液の
みのブランク極液に対する応答であって、15は20m
Mフルクトースを含む燐酸緩衝溶液に対する応答である
。
を作用極とし、銀・塩化銀参照電極に対して0.6Vの
単純定電位パルスを印加したときσ非定常電流応答を第
4図に示す0曲線13は2cmMのグルコースを含む燐
酸緩衝溶液に対する梵答であり、14は燐酸緩衝溶液の
みのブランク極液に対する応答であって、15は20m
Mフルクトースを含む燐酸緩衝溶液に対する応答である
。
いずれの応答も、1ミリ秒程度で二重層容量の充電によ
ると思われる初期のピーク電流は減衰し、2ミリ秒以降
はファラデー電流が観測されていると思われる。フルク
トース溶液がブランク溶液とほぼ同一の曲線を与えてい
ることから、曲線13と14との差は、20mMの濃度
のグルコースの存在によって生成した過酸化水素を、電
気化学的に酸化するに際して流れた電流に由来するもの
と考えられる。そこで、2ミリ秒後のグルコース溶液と
ブランク溶液との電流応答の差をセンサ応答と定義し、
暑々の濃度におけるセンサ応答を測定した。この結果を
第5図に示すが、センサ応答は濃度に対して一義的に対
応しており、この応答からグルコース濃度を知ることが
できる。しかしながら、第4図に示したデータを再現性
良く得るためには、センサと溶液とが接触してから測定
開始までの時間を一定に保たねばならず、また、ブラン
ク溶液に対する応答もその都度測定することが必要であ
った。
ると思われる初期のピーク電流は減衰し、2ミリ秒以降
はファラデー電流が観測されていると思われる。フルク
トース溶液がブランク溶液とほぼ同一の曲線を与えてい
ることから、曲線13と14との差は、20mMの濃度
のグルコースの存在によって生成した過酸化水素を、電
気化学的に酸化するに際して流れた電流に由来するもの
と考えられる。そこで、2ミリ秒後のグルコース溶液と
ブランク溶液との電流応答の差をセンサ応答と定義し、
暑々の濃度におけるセンサ応答を測定した。この結果を
第5図に示すが、センサ応答は濃度に対して一義的に対
応しており、この応答からグルコース濃度を知ることが
できる。しかしながら、第4図に示したデータを再現性
良く得るためには、センサと溶液とが接触してから測定
開始までの時間を一定に保たねばならず、また、ブラン
ク溶液に対する応答もその都度測定することが必要であ
った。
実施例3 予備パルスを用いたグルコース濃度の測定
実施例2と同じ装置を用い、第2図に示した予備パルス
7を与えた後、一定時間開回路状態8に保持し、その後
測定パルス9による測定を行なった。銀・塩化銀参照電
極に対して0.6Vの定電位予備パルスを60秒間与え
た後、10秒間開回路状態に保ち、引き続いて同じ<0
.6Vの定電位測定パルスを印加して得られた非定常電
流応答を第6図に示す6曲線16は、5mMグルコース
に対する応答であり、17はブランク溶液に対する応答
である。
7を与えた後、一定時間開回路状態8に保持し、その後
測定パルス9による測定を行なった。銀・塩化銀参照電
極に対して0.6Vの定電位予備パルスを60秒間与え
た後、10秒間開回路状態に保ち、引き続いて同じ<0
.6Vの定電位測定パルスを印加して得られた非定常電
流応答を第6図に示す6曲線16は、5mMグルコース
に対する応答であり、17はブランク溶液に対する応答
である。
ブランク溶液に対する応答は、5ミリ秒程度で1.5μ
八へ度であって、10ミリ秒以降はグルコース溶液に対
する応答電流に比較して無視できるほど小さい、即ち、
予備パルスを用いた場合には、ブランク溶液の応答は非
常に小さいので、ブランク溶液に対する応答をそのっど
測定して電流値を差し引く操作は必要ない。
八へ度であって、10ミリ秒以降はグルコース溶液に対
する応答電流に比較して無視できるほど小さい、即ち、
予備パルスを用いた場合には、ブランク溶液の応答は非
常に小さいので、ブランク溶液に対する応答をそのっど
測定して電流値を差し引く操作は必要ない。
実施例4 センサ応答のグルコース濃度依存実施例3で
得られた非定常電流応答からグルコース濃度を定めるた
めに、測定パルス印加後一定時間における電流値とグル
コース濃度との関係を求めた。
得られた非定常電流応答からグルコース濃度を定めるた
めに、測定パルス印加後一定時間における電流値とグル
コース濃度との関係を求めた。
種々のグルコース濃度の試料溶液に対して、実施例3と
同様に予備パルスを20秒間印加した後、10秒間開回
路状態に保ち、その後定電位測定パルスに対する非定常
電流の測定を行い、10ミリ秒後の電流値をセンサ応答
として、そのグルコース濃度依存を測定した結果を第7
図に示す、グルコース濃度0.1Mから10mMまでの
間で良い直線性を示しており、予備パルスを用いること
によってブランク溶液に対する応答の測定なしに、測定
パルスに対する非定常電流値からグルコース濃度を直接
定めることができることを示している。
同様に予備パルスを20秒間印加した後、10秒間開回
路状態に保ち、その後定電位測定パルスに対する非定常
電流の測定を行い、10ミリ秒後の電流値をセンサ応答
として、そのグルコース濃度依存を測定した結果を第7
図に示す、グルコース濃度0.1Mから10mMまでの
間で良い直線性を示しており、予備パルスを用いること
によってブランク溶液に対する応答の測定なしに、測定
パルスに対する非定常電流値からグルコース濃度を直接
定めることができることを示している。
実施例5 パルス印加時間とセンサ応答実施例2と同じ
装置を用いて、実施例3.4と同じ電位条件にて、第2
図におけるパルス印加時間とセンサ応答の関連について
調べた。予備パルス印加時間を1秒から60秒まで変化
させ、10秒間開回路状態に保った後に測定した10ミ
リ秒後の非定常電流値を第8図に示す。曲線18は5m
Mグルコースを含む燐酸緩衝溶液に対する応答を、19
はブランク溶液に対する応答を示す。
装置を用いて、実施例3.4と同じ電位条件にて、第2
図におけるパルス印加時間とセンサ応答の関連について
調べた。予備パルス印加時間を1秒から60秒まで変化
させ、10秒間開回路状態に保った後に測定した10ミ
リ秒後の非定常電流値を第8図に示す。曲線18は5m
Mグルコースを含む燐酸緩衝溶液に対する応答を、19
はブランク溶液に対する応答を示す。
ブランク溶液に対する応答は、予備パルス15秒程度ま
で急速に減少し、十分に減衰するには60秒程度を必要
とする。一方、グルコースに対する応答は、30秒程度
でほぼ一定値をとる。
で急速に減少し、十分に減衰するには60秒程度を必要
とする。一方、グルコースに対する応答は、30秒程度
でほぼ一定値をとる。
一方、開回路時間とセンサ応答との関係を調べるために
、予備パルス時間を20秒に保ち、開回路時間を1秒か
ら30秒へと変化させたときの、1049秒後の非定常
電流値で定義したセンサ応答を調べた結果を第9図に示
す1曲線20.21.22はそれぞれ10mM、5mM
、2mMグルコ−ス溶液に対する応答である。この結果
から開回路状態においては、主としてグルコース酸化酵
素によるグルコースの酸化反応が進行し、電極表面にお
いて過酸化水素の生成が進行するものと考えられる。
、予備パルス時間を20秒に保ち、開回路時間を1秒か
ら30秒へと変化させたときの、1049秒後の非定常
電流値で定義したセンサ応答を調べた結果を第9図に示
す1曲線20.21.22はそれぞれ10mM、5mM
、2mMグルコ−ス溶液に対する応答である。この結果
から開回路状態においては、主としてグルコース酸化酵
素によるグルコースの酸化反応が進行し、電極表面にお
いて過酸化水素の生成が進行するものと考えられる。
以上の結果をまとめると、予備パルス時間の長い程ブラ
ンク溶液の与える応答は小さく、開回路時間の長い程セ
ンサ応答は太き(なることがわかる、一方、実用上の見
地に立てば、これらの時間の短い方が迅速分析には有利
である。そこで、予備パルス5秒、開回路時間5秒の条
件で暑々の濃度のグルコース溶液に対するセンサ応答の
測定を行なった結果を第10図に示す。
ンク溶液の与える応答は小さく、開回路時間の長い程セ
ンサ応答は太き(なることがわかる、一方、実用上の見
地に立てば、これらの時間の短い方が迅速分析には有利
である。そこで、予備パルス5秒、開回路時間5秒の条
件で暑々の濃度のグルコース溶液に対するセンサ応答の
測定を行なった結果を第10図に示す。
グルコース濃度ゼロ、即ち、ブランク溶液に対する応答
はゼロとはならないが、それぞれのグルコース濃度に対
して再現性の良いセンサ応答が得られており、予備パル
スを与えた場合、ブランク溶液に対する応答が完全にゼ
ロとなるまで待たない場合にも再現性の良い測定が可能
である場合があり、必要に応じて、この条件によって測
定の迅速化をはかることも可能であることを示している
。
はゼロとはならないが、それぞれのグルコース濃度に対
して再現性の良いセンサ応答が得られており、予備パル
スを与えた場合、ブランク溶液に対する応答が完全にゼ
ロとなるまで待たない場合にも再現性の良い測定が可能
である場合があり、必要に応じて、この条件によって測
定の迅速化をはかることも可能であることを示している
。
実施例6 応答の再現性の検討
予備パルスの印加による再現性の向上を検討するために
、予備パルスを用いた場合と単純パルスを用いた場合と
についてセンサ応答を繰り返し測定した。測定装置は実
施例2と同じであり、10mMグルコース溶液を試料と
し、予備パルス時間は20秒、開回路時間は30秒であ
った。結果の一例を第11図に示す。
、予備パルスを用いた場合と単純パルスを用いた場合と
についてセンサ応答を繰り返し測定した。測定装置は実
施例2と同じであり、10mMグルコース溶液を試料と
し、予備パルス時間は20秒、開回路時間は30秒であ
った。結果の一例を第11図に示す。
第11図の白丸は予備パルスを用いない単純パルスの場
合のセンサ応答であり、黒丸が上記予備パルスを用いた
結果である。
合のセンサ応答であり、黒丸が上記予備パルスを用いた
結果である。
単純パルスの場合、第1回目の応答は常に異常に大きい
値を与え、第2回目以降についても標準偏差3%程度の
ばらつきが観測された。一方、予備パルスを用いた場合
、再現性は向上し、標準偏差は0.4%程度となった。
値を与え、第2回目以降についても標準偏差3%程度の
ばらつきが観測された。一方、予備パルスを用いた場合
、再現性は向上し、標準偏差は0.4%程度となった。
[発明の効果]
電気化学的非定常法を酵素包括電極に適用し、生体物質
の検知に利用することは、センサ応答が試料量に依存し
ない迅速分析法を確立するための道を拓いたものであっ
たが、ブランク測定を要する等簡便さに難があり、糖尿
病性網展症患者等の血糖値の自己管理等に利用するのた
めのセンサ素子としてはそのままで実用化するには困難
があった。この発明による予備パルスと開回路状態との
併用によって、実施例3.4.5に示した如く操作は著
しく簡便化することが可能となり、かつ、実施例6に示
した如く信頼性は著しく向上した。
の検知に利用することは、センサ応答が試料量に依存し
ない迅速分析法を確立するための道を拓いたものであっ
たが、ブランク測定を要する等簡便さに難があり、糖尿
病性網展症患者等の血糖値の自己管理等に利用するのた
めのセンサ素子としてはそのままで実用化するには困難
があった。この発明による予備パルスと開回路状態との
併用によって、実施例3.4.5に示した如く操作は著
しく簡便化することが可能となり、かつ、実施例6に示
した如く信頼性は著しく向上した。
以上要するに、この発明の技術的効果は、微量試料に対
して、簡便、かつ、信頼性の高い高感度迅速分析を可能
とする点にある。
して、簡便、かつ、信頼性の高い高感度迅速分析を可能
とする点にある。
第1図は、この発明において利用するセンサ素子の構成
例である。 第2図は、この発明において用いる予備パルス及び開回
路状態のプログラムの一例である。 第3図は、実施例2一実施例6において用いた測定系の
概念図である。 第4図は、定電位単純パルスを印加したときの非定常電
流応答の例である。 第5図は、定電位単純パルスに対する非定常電流応答を
用いて得られたセンサ応答のグルコース濃度に対する依
存を表わす。 第6図は、予備パルスを用いた時の非定常電流応答の例
である。 第7図は、予備パルスを用いた時の非定常電流応答から
得られたセンサ応答のグルコース濃度依存を表わす。 第8図は、センサ応答の予備パルス時間に対する依存を
表わす。 第9図は、開回路状態の時間に対するセンサ応答の依存
を表わす。 第10図は、予備パルス、開回路状態ともに5秒間とし
たときのセンサ応答を表わす。 第11図は、単純定電位パルスに対する応答から得られ
たセンサ応答と予備パルスを用いた場合のセンサ応答の
再現性を比較したものである。 [主要な部分の符号の説明コ ト・・生体機能物質画定化電極 2・・・対極 3・・・銀・塩化銀参照電極 4・・・ポリエステル樹脂樹脂 5・ ・テフロン型枠 6・・・センサ素子 7・・・予備パルス 8・ ・開回路期間 9・ ・定電位測定パルス lO・・ポテンシオスタット rl・・ファンクションジェネレーター12・・ディジ
タルメモリースコープ 13・・20mMグルコースに対する応答14・・ブラ
ンク溶液に対する応答 15・・20mMフルクトース溶液に対する応答16・
・5mMグルコースに対する応答17・・ブランク溶液
に対する応答 18・・5mMグルコースに対する応答19・・ブラン
ク溶液に対する応答 0mMグルコースに対する応答 5mMグルコースに対する応答 2mMグルコースに対する応答
例である。 第2図は、この発明において用いる予備パルス及び開回
路状態のプログラムの一例である。 第3図は、実施例2一実施例6において用いた測定系の
概念図である。 第4図は、定電位単純パルスを印加したときの非定常電
流応答の例である。 第5図は、定電位単純パルスに対する非定常電流応答を
用いて得られたセンサ応答のグルコース濃度に対する依
存を表わす。 第6図は、予備パルスを用いた時の非定常電流応答の例
である。 第7図は、予備パルスを用いた時の非定常電流応答から
得られたセンサ応答のグルコース濃度依存を表わす。 第8図は、センサ応答の予備パルス時間に対する依存を
表わす。 第9図は、開回路状態の時間に対するセンサ応答の依存
を表わす。 第10図は、予備パルス、開回路状態ともに5秒間とし
たときのセンサ応答を表わす。 第11図は、単純定電位パルスに対する応答から得られ
たセンサ応答と予備パルスを用いた場合のセンサ応答の
再現性を比較したものである。 [主要な部分の符号の説明コ ト・・生体機能物質画定化電極 2・・・対極 3・・・銀・塩化銀参照電極 4・・・ポリエステル樹脂樹脂 5・ ・テフロン型枠 6・・・センサ素子 7・・・予備パルス 8・ ・開回路期間 9・ ・定電位測定パルス lO・・ポテンシオスタット rl・・ファンクションジェネレーター12・・ディジ
タルメモリースコープ 13・・20mMグルコースに対する応答14・・ブラ
ンク溶液に対する応答 15・・20mMフルクトース溶液に対する応答16・
・5mMグルコースに対する応答17・・ブランク溶液
に対する応答 18・・5mMグルコースに対する応答19・・ブラン
ク溶液に対する応答 0mMグルコースに対する応答 5mMグルコースに対する応答 2mMグルコースに対する応答
Claims (1)
- 生体機能物質を画定化した電極を用いて電気化学的非定
常法により測定対象物質の検出または濃度の決定を行な
うシステムにおいて、測定パルスに先立つ予備パルスに
よる電気化学的な処理と一定時間の開回路状態を保つこ
とを特徴とする分析方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093991A JPH07101215B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 生体機能物質固定化電極を用いた分析法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093991A JPH07101215B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 生体機能物質固定化電極を用いた分析法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03293556A true JPH03293556A (ja) | 1991-12-25 |
JPH07101215B2 JPH07101215B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=14097870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2093991A Expired - Lifetime JPH07101215B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 生体機能物質固定化電極を用いた分析法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07101215B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2012078338A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-04-19 | Toyama Univ | フェニルアラニンまたはアラニンの電気化学的測定方法 |
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US8923947B2 (en) | 1997-03-04 | 2014-12-30 | Dexcom, Inc. | Device and method for determining analyte levels |
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US9234863B2 (en) | 1998-10-08 | 2016-01-12 | Abbott Diabetes Care Inc. | Small volume in vitro analyte sensor |
US9247900B2 (en) | 2004-07-13 | 2016-02-02 | Dexcom, Inc. | Analyte sensor |
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US9451910B2 (en) | 2007-09-13 | 2016-09-27 | Dexcom, Inc. | Transcutaneous analyte sensor |
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-
1990
- 1990-04-11 JP JP2093991A patent/JPH07101215B2/ja not_active Expired - Lifetime
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