JPH0346064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、一般には分析対象物（以下、アナラ
イトと呼ぶ）検出の分野に関し、更に具体的には
試料中の成分を検出するための重合体−触媒トラ
ンスデユーサーおよびその使用法に関する。

〔発明の背景〕

液体物質、例えば、工業用および生物学的液体
の分析法は周知のものである。液体中の特定の成
分を定量するために種々様々な試験法が開発され
ているが、各方法に関連した手順には類似点があ
る。例えば、適当な試料または検体を手に入れな
ければならないが、このことは、体液の場合、適
当な尿、血液等の検体を患者から得なければなら
ないということを意味する。検体または試料を直
ちに分析しない場合には、適切に保管・保存しな
ければならない。しばしば、検体を遠心分離、濾
過、希釈等により調製し、次に適当な試薬と反応
させなければならない。最後に、色の変化であつ
てもよい化学的信号を電子信号―この電子信号
は、次に、処理され、他の関連データーと一緒に
されて、試料または検体中に存在する特定の成分
の最終的評価が得られ、それにより臨床上の決定
を容易にすることができる―に変換することによ
り検体または試料についての情報を抽出する必要
がある。

従来の液体試薬系は、複雑になつたり、時間が
掛かつたり、費用がかかる傾向がある。光学系の
場合、光源を用意する必要があり、試薬と試料の
相互作用中に分光学的または強度変化が起こる必
要があり、更にこの変化を検出・処理しなければ
ならない。

電気化学的分析系の場合、必要不可欠な操作は
幾らか減つているが、なお定電圧源、特定の電極
および電流モニターを有する電流測定探針装置が
必要である。

試薬片を用いる試験具は、多くの分析的応用、
特に生物学的液体の化学分析において、それが、
比較的低コストで、使い易く、かつ、結果が速や
かに得られるために、広く使用されている。医学
では、例えば、ただ試薬片試験具を体液、例え
ば、尿または血液検体中に浸し、検出可能な応
答、例えば、色の変化または試薬片試験具が反射
もしくは吸収した光量の変化を観察するだけで、
数多くの生理学的機能を監視することができる。
試薬片試験具による分析を自動化または半自動化
するためには、光学的装置、例えば、反射率測光
器が必要である。

理想的には、試料中の成分を検出するための分
析装置および分析法は、非光学的感知要素−電極
がなく、直流電流の接続の必要がなく、薄膜の必
要がなく、使い捨てできるという点で安価で、特
異的かつ高感度で、反応が迅速で、使い易くて修
正なしの試料と共に直接用いることができる―を
包含すべきである。

〔先行技術の説明〕

試験試薬を用いて検出すべき物質の反応の前と
後の、試験系の電導度の変化を測定することによ
り定量的な化学的測定及び評価を行なう技術が一
般に知られている。例えば、酵素または基質の定
量的測定法の一つには酵素および基質の相互作用
の結果生じた試験系の電気伝導度の変化の測定が
包含される。本定量法は、1981年11月W.T.チン
（W.T.Chin）等がアナリテイカル・ケミストリー
（Analytical Chemistry）第1757〜1760頁で発表
した「尿素の測定のための電導度による方法」
（Conductivity Method for Determination of
Urea）と題する論文に記載されている。

この方法においては、ウレアーゼとの反応前及
び反応後に、尿素を含む試験液の電気伝導度を測
定してから電導度の変化を計算する必要がある。

酵素基質反応の要素を分析的に研究する別の方
法が、米国特許第3421982号に開示されている。
米国特許第3421982号に開示された装置は、試験
液体および試薬の反応時に電導度の変化を測定す
るために絶えず手動による調整をする必要がある
回路を含んでいる。更に、この方法は、反応によ
り電導度が線形的な割合で変化するという仮定に
基づいている。

米国特許第3635681号には、一対の探り針（プ
ローブ）（各探り針には一定の間隔で並べた一対
の電極が含まれる）を包含する示差電導度測定装
置が提供されている。第一の探り針の電極は、マ
トリツクス内に取り込まれた試験試薬例えば酵素
と密接している。第二の探り針の電極もまた、マ
トリツクスと密接している。使用に際しては、第
一および第二の探り針を、検出すべき物質を含ん
だイオン性媒体と接触させる。

第二探り針により測定される電導度は、該探り
針の電極に結合したマトリツクス手段およびイオ
ン媒質の電導度に左右され、第一探り針（プロー
ブ）の電導度は、イオン媒質および第一探り針の
電極に結合したマトリツクス手段の電導度に左右
されるうえ、化学反応により生じる電導度の変化
にも依存する。

A.J.フランク（A.J.Frank）およびケンジ ホ
ンダ、「ポリピロール塗布半導体電極」
（“Polypyrrole Coated Semiconductor
Electrodes”）、J.エレクトロケム・ソス（J.
Electrochem.Soc.）、第82巻第一号、第992頁
（1982年）に、水性電解質中における光腐食から
硫化カドミウム（CdS）およびセレン化カドミウ
ム（CdSe）を保護するために、重合体に塗布し
た遷移元素金属触媒（ルテニウム（Ru））の使用
が開示されている。

N.N.サビン（N.N.Savvin）、E.E.ガツトマン
（E.E.Gutman）、I.A.ミヤスニコフ（I.A.
Myasunikov）およびV.P.バツオフ（V.P.
Bazov）、キネト・カタル（Kinet.Catal）、第19
巻（第３号）、第634〜636頁（1978年）、「電導度
滴定分析法および赤外線（IR）分光学による酸
化金属上での過酸化水素の接触分解の素段階の研
究」 （“Investigation of the Elementary Stages
of the Catalytic Decomposition of Hydrogen
Peroxide on Metal Oxides by
Conductometric Analysis and IR
Spectroscopy”）は、実験データに基づいて、金
属酸化物（酸化亜鉛（ZnO）および酸化ニツケル
（NiO））上の過酸化水素の分解における第一事象
には過酸化水素分子のＯ−Ｏ結合の選択的破壊が
伴ない、その結果、化学吸着されたヒドロキシル
基が形成されることを示している。酸化物中の化
学量論量を超える量の金属原子は、気相中の過酸
化水素分解の活性中心として働くことができる。
触媒（酸化亜鉛、酸化ニツケル）において、電導
度の変化が観察される。

乾燥ニトロメタンに溶解した塩化第二鉄
（FeCl₃）とポリアセチレン（（CH）ｘ）の反応
によりｐ型導電性重合体（ｏ＝780ohm^-1）が形
成されることが、A.プロン（A.Pron）、D.ビラー
ト（D.Billaud）、I.クルスツエウイクツ（I.
Kulszewicz）、C.ブドロウスキー（C.
Budrowski）、J.ピルツルスキー（J.Przyluski）、
およびJ.スワルスキー（J.Suwalski）、「塩化第二
鉄とポリアセチレンおよびポリ（パラ）フエニレ
ン（（C₆H₄）ｘ）との相互作用により形成される
新有機金属の合成および同定」（“Synthesis and
Characterization of New Organic Metals
Formed by Interaction of FeCl₃ with
Polyacetylene（CH）ｘ and Poly（para）
phenylene（C₆H₄）ｘ”）マト・レス・ブル
（Mat.Res.Bull.）、第16巻、第1229〜第1235頁
（1981年）に記載されている。

塩化第二鉄で軽くドーピングしたポリアセチレ
ンの赤外線（IR）スペクトルは、ポリアセチレ
ンの他のｐ型ドーパントに特徴的な二つの新しい
帯域の形成を示す。メスバウアー分光学によれ
ば、該反応において形成された陰イオンは高スピ
ンの鉄（）錯体である。該ドーピングによりポ
リアセチレン鎖間距離にＸ線回折により証明され
る顕著な変化が生じる。同様の反応が、ポリ（パ
ラ）フエニレン（（C₆H₄）ｘ）および塩化第二鉄
間に起こり、金属系（metallic regime）に対し
て圧縮ポリ（パラ）フエニレン粉の電導度の増加
が生じる。メスバウアー分光法により２つの型の
鉄（）イオンの存在が示されるので、該反応機
構はポリアセチレンの場合より複雑である。

イオンの吸収により生じる電極表面コンダクタ
ンス減少の定量的理論は、W.J.アンダーソン
（W.J.Anderson）およびW.N.ハンセン（W.N.
Hansen）、「電気化学的電池の電極表面コンダク
タンスの測定」（“Electrode Surface
Condactance Measurements in an
Electrochemical Cell”）、J.エレクトロケム・ソ
ス（J.Electrochem.Soc.）第121巻（第12号）、第
1570〜1575頁（1974年）に議論されている。コン
ダクタンス測定法は、吸収されたイオンの表面濃
度の信頼できる測定を提供するために示されてい
る。吸収状態の変化は、電極電位の関数として検
出される。コンダクタンス測定法は、電解質水溶
液中のヨウ素イオン（I^-）のイオン拡散率を測定
するために使用される。

米国特許第4334880号に、特異的結合性物質、
例えば、抗体分子の電気特性が、ポリアセチレン
素子の導電性状態に影響を与えるのに使われてい
るポリアセチレン素子が記載されている。

R.A.ブル（R.A.Bull）、F.R.ラン（F.R.Ran）、
A.J.バード（A.J.Bard）「導電性重合体への触媒
の組込み、ポリピロール中の鉄フタロシアニン
（“Incorporation of Catalysts into
Electronically Conductive Polymer：Iron
Phthalocyanine in Polypyrrole”）、J.エレクト
ロケム・ソス、（J.Electrochem.Soc.）、第130巻
（第７号）、第1636頁（1983年）に、ガラス状炭素
電極上への重合体の沈積が開示され、電流電圧特
性が反対電極を用いて伝統的な電気化学系で研究
されている。しかし、重合体の電導度変化には全
く触れられていない。

W.W.ハーベイ（W.W.Havvey）、「電解質水溶
液と接触したゲルマニウムのコンダクタンス」
（“Conductance of Germanium in Contact
with Aqueous Electrolytes”）、アム・ニユーヨ
ーク・アカド・サイ（Am.N.Y.Acad.Sci.）第
101巻、第904〜914頁（1963年）には、相間の電
気分解による分極を得るために電解質と接触した
半導体の界面に平行な電流を通過させることが記
載されている。縦電流部分は電解質中を流れる。
与えられた半導体−電解質間電位差の実質的部分
は半導体の空間電荷域内に入るので、半導体の表
面電位は縦電流の流れに伴う分極の結果として位
置によつて変化する。

米国特許第3574072号は、複素環式化合物、例
えば、ピロールの電気化学的重合が記載されてい
る。

本発明の目的は、試料中の成分を定量するため
の重合体−触媒トランスデユーサーを提供するこ
とにある。

本発明のもう一つの目的は、アナライトとして
修正なしの検体、例えば、全血と共に使用し得る
重合体−触媒トランスデユーサーを提供すること
にある。

また、本発明のいま一つの目的は、非光学的
な、低コストで、電気接触的もしくは、不接触的
な試料成分測定法を提供することにある。

本発明の更にもう一つの目的は、小さなサイズ
で使い捨て形式の重合体−触媒トランスデユーサ
ーを提供することにある。

本発明によれば、過酸化水素の触媒による分解
中に電導度を変化させる重合体−触媒トランスデ
ユーサーを得るには、不飽和の複素環式化合物の
重合体中に有機金属又は無機金属を組み込むこと
によつて製造される。かくして得られるトランス
デユーサーの、電子密度変化の結果としての電導
度変化を測定して、試料中に存在する特定の成分
を表示する。ある実施態様においては、電導度計
を重合体−触媒トランスデユーサーに結合させ
て、測定すべきアナライト試料との反応中の電導
度変化を測定する。本発明の重合体−触媒トラン
スデユーサーは全血中のグルコースの存在の測定
に特に有用である。

本発明の重合体−触媒トランスデユーサーは、
その中に含まれる過酸化水素分解のための触媒と
なる部位を有する重合体から成るものとして心に
描くことができる。

本発明で利用する重合体は一定の判定基準に従
つて選択された核が不飽和の複素環式化合物の重
合体であるが、該判定基準には、重合体の各種パ
ラメータの制御能力、重合体の安定性、原料の入
手可能性、重合体の誘導体化の能力、電導度調節
力、重合体の形態および試験もしくは分析すべき
液体による不干渉が含まれる。ピロール、チオフ
エン、ピリジン、ピラン、チアピラン、フラン、
およびプリン環を有する化合物の、単独重合体
（ホモポリマー）並びに共重合体が本判定基準に
従つて選ばれた。それに適う単量体として、例え
ば上述の、５乃至６員環化合物（要すれば置換基
を含んでいてもよい）を使用することができる。
これらの置換基は以下のものからなる群から選択
することができる。すなわち、ハロゲン、１〜20
個の原子を有する芳香族基、アルキル、シクロア
ルキル、アルカリル、アラルキル、アルコキシ、
アシル等の基である。このような基を有する複素
環化合物としては、次のようなものが挙げられ
る。２−メチルフラン、３−メチルフラン、２−
エチルフラン、３−エチルフラン、３−ｎ−ブチ
ルフラン、２−ｎ−ペンチルフラン、３−デシル
フラン、２−テトラデシルフラン、２，３−ジメ
チルフラン、２，３−ジエチルフラン、３，４−
ジ−ｎ−プロピルフラン、３，４−ジドデシルフ
ラン、２−クロロフラン、３−ブロモフラン、
３，４−ジクロロフラン、２，３−ジヨードフラ
ン、３，４−ジフリルフラン、２−フエニルフラ
ン、３−ベンジルフラン、２−（ｐ−トリル）フ
ラン、２−シクロペンチルフラン、３−シクロヘ
キシルフラン、３−メトキシフラン、２−エトキ
シフラン、３，４−ジプロポキシフラン、２−ア
セチルフラン；２−メチルチオフエン、３−メチ
ルチオフエン、２−エチルチオフエン；３−エチ
ルチオフエン、３−ｎ−ブチルチオフエン、２−
テトラデシルチオフエン、２，３−ジメチルチオ
フエン、２，３−ジエチルチオフエン、３，４−
ジ−ｎ−プロピルチオフエン、３，４−ジドデシ
ルチオフエン、２−クロロチオフエン、３−ブロ
モチオフエン、３，４−ジクロロチオフエン、
２，３−ジヨードチオフエン、３，４−ジフリル
チオフエン、２−フエニルチオフエン、３−ベン
ジルチオフエン、２−（ｐ−トリル）チオフエン、
２−シクロペンチルチオフエン、３−シクロヘキ
シルチオフエン、３−メトキシチオフエン、２−
エトキシチオフエン、３，４−ジプロポキシチオ
フエン、２−アセチルチオフエン；２−メチルピ
ロール、３−メチルピロール、２−エチルピロー
ル、３−エチルピロール、３−ｎ−ブチルピロー
ル、２−ｎ−ペンチルピロール、３−デシルピロ
ール、２−テトラデシルピロール、２，３−ジメ
チルピロール、２，３−ジエチルピロール、３，
４−ジ−ｎ−プロピルピロール、３，４−ジドデ
シルピロール、２−クロロピロール、３−ブロモ
ピロール、３，４−ジクロロピロール、２，３−
ジヨードピロール、３，４−ジフリルピロール、
２−フエニルピロール、３−ベンジルピロール、
２−（ｐ−トリル）ピロール、２−シクロペンチ
ルピロール、３−シクロヘキシルピロール、３−
メトキシピロール、２−エトキシピロール、３，
４−ジプロポキシピロール、２−アセチルピロー
ル；２−メチルピラン、３−メチルピラン、２−
エチルピラン、３−エチルピラン、３−ｎ−ブチ
ルピラン、２−ｎ−ペンチルピラン、３−デシル
ピラン、２−テトラデシルピラン、２，３−ジメ
チルピラン、２，３−ジエチルピラン、３，４−
ジ−ｎ−プロピルピラン、３，４−ジドデシルピ
ラン、２−クロロピラン、３−ブロモピラン、
３，４−ジクロロピラン、２，３−ジヨードピラ
ン、３，４−ジフリルピラン、２−フエニルピラ
ン、３−ベンジルピラン、２−（ｐ−トリル）ピ
ラン、２−シクロペンチルピラン、３−シクロヘ
キシルピラン、３−メトキシピラン、２−エトキ
シピラン、３，４−ジプロポキシピラン、２−ア
セチルピラン；２−メチルチアピラン、３−メチ
ルチアピラン、２−エチルチアピラン、３−エチ
ルチアピラン、３−ｎ−ブチルチアピラン、２−
ｎ−ペンチルチアピラン、３−デシルチアピラ
ン、２−テトラデシルチアピラン、２，３−ジメ
チルチアピラン、２，３−ジエチルチアピラン、
３，４−ジ−ｎ−プロピルチアピラン、３，４−
ジドデシルチアピラン、２−クロロチアピラン、
３−ブロモチアピラン、３，４−ジクロロチアピ
ラン、２，３−ジヨードチアピラン、３，４−ジ
フリルチアピラン、２−フエニルチアピラン、３
−ベンジルチアピラン、２−（ｐ−トリル）チア
ピラン、２−シクロペンチルチアピラン、３−シ
クロヘキシルチアピラン、３−メトキシチアピラ
ン、２−エトキシチアピラン、３，４−ジプロポ
キシチアピラン、２−アセチルチアピラン；２−
メチルピリジン、３−メチルピリジン、２−エチ
ルピリジン、３−エチルピリジン、３−ｎ−ブチ
ルピリジン、２−ｎ−ペンチルピリジン、３−デ
シルピリジン、２−テトラデシルピリジン、２，
３−ジメチルピリジン、２，３−ジエチルピリジ
ン、３，４−ジ−ｎ−プロピルピリジン、３，４
−ジドデシルピリジン、２−クロロピリジン、３
−ブロモピリジン、３，４−ジクロロピリジン、
２，３−ジヨードピリジン、３，４−ジフリルピ
リジン、２−フエニルピリジン、３−ベンジルピ
リジン、２−（ｐ−トリル）ピリジン、２−シク
ロペンチルピリジン、３−シクロヘキシルピリジ
ン、３−メトキシピリジン、２−エトキシピリジ
ン、３，４−ジプロポキシピリジン、２−アセチ
ルピリジン；等。

本発明の重合体を誘導体化して、酵素の固定化
のためのカルボキシルまたはアミノ基を包含させ
るのが有利である。

対照的に、その他の物質、半導電性の分野で利
用されている重合体、例えばポリアセチレン、ポ
リカーボネイト等でさえ、上記の７つの判定基準
のうちの４つ以下しか満たしていないことが明ら
かになつた。

重合体物質は、電気化学的方法で合成でき、こ
の方法はデイアツ（Diaz）、「導電性重合体の電
気化学的製造および特性化（同定）」
（“Electrochemical Preparation and
Characterization of Conducting Polymer”）、
ケミカ・スクリプタ（Chemica Scripta）、第17
巻、第145〜148頁（1981年）に開示されている。
例えば、アセトニトリル中のピロールは電解質と
してのテトラエチルアンモニウム・テトラフルオ
ロボレートと一緒に、酸素を除外した条件下、例
えば不活性ガス中で、非分割の電気化学的セル中
の貴金属陽極上に電気的に重合させることができ
る。この重合体は貴金属陽極上に、密で、顕微鏡
的に小球体から成る、不溶性で安定したフイルム
を形成する。膜厚は回路を通過する全電荷を調節
することにより制御することができる。このよう
にして形成されたポリピロール鎖は、電解質か
ら、陰イオンを、典型的には陰イオン１に対して
ピロール４の割合で取り込む。

鉄は、触媒部位を形成する中央金属原子として
好ましい物質（陰イオン）であるが、コバルト、
ニツケル、ルテニウム、ロジウム、白金、オスミ
ウム、イリジウムおよびパラジウムをはじめとす
る周期律表の他の族元素を使用することができ
る。一般に、陰イオン形態になるように誘導化さ
れた遷移元素金属錯体陰イオンおよび金属錯体陰
イオンを使用することができる。最終的には、い
ずれのものを選ぶかは、金属の相対的コストおよ
びその入手可能性による。その他の陰イオンを置
換し得る。例えば、ヘキサシアノ鉄（）酸塩ま
たは銅テトラスルホフタロシアニンが挙げられ
る。いずれにても、結果として生成される重合体
−触媒トランスデユーサーの全電導度の範囲は、
10^-3S/cm（Ｓcm^-1）から100S/cm（Ｓcm^-1）の範
囲にある。

使用し得る有機金属触媒として金属フタロシア
ニン及び金属ポルフイリンがある。フタロシアニ
ン類（Pc）をイオン性の基で誘導化し、有機電
解質に対する可溶性を更に高めることができ、所
望のイオン特性もまた光励起により作り出すこと
ができる。好ましい金属フタロシアニン類の例と
しては、鉄テトラスルホン化フタロシアニン、コ
バルト・テトラスルホン化フタロシアニンおよび
ルテニウム・テトラスルホン化フタロシアニンが
挙げられる。

金属ポルフイリン類の触媒特性もまた鋭意研究
されており、その大半はカタラーゼおよびペルオ
キシダーゼ酵素の研究に関連したものである。
M.M.タク・カーン（M.M.Taque Khan）等、
「金属錯体による均質触媒」（“Homogeneous
Catalysis by Metal Complexes”）、第１巻、第
139頁、アカド・プレス（Acad.Press）、ニユー
ヨーク（1974年）。イオン型のものは、ストレ
ム・ケミカルズ社（Strem Chemicals、Inc.）、
ニユーベリーポート（Newburyport）、メリーラ
ンド（Maryland）から市販されている。好まし
い金属ポルフイリン類（Ｐ）には、鉄、ルテニウ
ムおよびコバルト・テトラスルホン化ポルフイリ
ン類が含まれる。

このようにして、誘導体化またはキセノン光源
を用いての光エネルギー的照射により適切にイオ
ン化した有機金属または無機金属物質を陰イオン
および電解質として、例えば、ジメチルホルムア
ミド、アセトニトリル、塩化メチレン等を核が不
飽和の複素環式化合物と一緒に使うことにより、
触媒的に活性な分子から半導電性有機重合体−触
媒トランスデユーサーを作り出すことができる。

重合体は電気的重合法により形成されるので、
適当な基体（板）材料を用いねばならない。基体
材料の正確な性質には制限はないが、適当な導電
性基体物質としては、白金、金、ロジウム、チタ
ン、タンタル、ニツケル、ステンレス鋼No.314等
が挙げられる。適当な半導体基体材料としては、
シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム
（GaAs）等の材料が挙げられる。透明の基板材
料もまた使用でき、酸化スズおよび酸化インジウ
ム・チタンがある。更に、ガラス状炭素も使用で
きる。

これら各々の材料には幾つかの利点がある。白
金は電極物質として周知の特性を有しているが、
重合体がその表面に密着する傾向があるので持ち
上げて離してやらなければならない。フイルムを
剥離させると、接触表面は、アナライト存在中で
の電導度測定のための活性表面となる。

チタンは、高温で酸素に露出することにより酸
化物に変化させることができ、その結果生じるチ
タン酸化物が絶縁体であるので、選択するのに魅
力的な物質である。

重合フイルムを基体物質から取り除いた後、
DC測定のために電極を、例えばめつきによりフ
イルムに直接付着させることができるかまたはア
ナライト存在中でのAC電導度測定のために導体
絶縁体フイルム・サンドイツチを形成することが
できる。グルコース・オキシダーゼは酵素的にグ
ルコースをグルコン酸および過酸化水素に転化す
る。同様に、その他の酵素も同様の機構に従う。
例えば、ウリカーゼは尿酸をアラントインおよび
過酸化水素に酵素的に転化する。

実施例〜に、電導度の変化による電子密度
変化を反映し得る種々の重合体−触媒トランスデ
ユーサーの製造法を示した。そこにおいて、ポリ
ピロール・テトラクロロ鉄酸塩、ポリピロール・
鉄テトラスルホフタロシアニンおよび他の関連物
質を、金属（例えば、白金、ロジウム、チタン
等）電極上への直接の析出により電気化学的に合
成した。ピロール−触媒物質は、空気中で安定で
あるが、密封したポリエステル／ポリオレフイン
小袋中に保存した。

実施例 ポリピロール・テトラクロロ鉄酸塩（（フエラ
ート）の合成 ポリピロール・テトラクロロ鉄酸塩の製造を、
テトラエチルアンモニウムテトラクロロ鉄酸塩
（）とピロールを反応させることにより行つた。
ピロールをイーストマン・コダツク（Eastman
Kodak）より入手し、アルゴン雰囲気下、水素
化カルシウム上で蒸溜することにより精製した。
A.F.デイアツ（A.F.Diaz）およびK.K.カナザワ、
「ポリピロール−導電性重合体への電気化合的ア
プローチ」（“Polypyrrole：An Electrochemical
Approach to Conducting Polymers”）、「拡大
線状鎖化合物」（“Extended Linear Chain
Compounds”）巻、３版、J.S.ミラー・プレナ
ム・プレス（J.S.Miller Plenum Press）、ニユ
ーヨーク、1983年に記載された以下の手順に従つ
て重合を行つた。

マリンクロツド（Mallinckrodt）より入手し
た6.825ｇの塩化第二鉄を40mlのエチルアルコー
ルに溶解させることによりテトラエチルアンモニ
ウムテトラクロロ鉄酸塩（）を得た。アルドリ
ツチ（Aldrich）より入手した4.145ｇの塩化テト
ラエチルアンモニウムを10mlのエタノールに溶解
させた。次に、この二つの溶液を混合すると、黄
色の沈澱物が生じた。この沈澱物を濾過し、エタ
ノールで洗浄した。アセトニトリル−エタノール
からの再結晶により黄色の針状晶が得られたが、
これをエタノールで洗浄し、空気乾燥した。

得られたテトラエチルアンモニウムテトラクロ
ロ鉄酸塩（）〔0.1モル〕を、次に、約1.5cm離
した作動／カウンタ−白金両電極およびAg/Ag
ＮＯ_３（アセトニトリル）照合電極を有する三電
極セルを用いてアルゴン雰囲気下、50mlのアセト
ニトリルの存在下で、0.1Mのピロールと反応さ
せた。プリストン・アプライド・リサーチ
（Princeton Applied Research（PAR））363型ポ
テンシオスタツトを用いて照合電極に対して電位
を＋５に制御した。2.5時間後反応を停止させ
て、形成されたフイルム（膜厚0.3ミル（0.762
mm）未満）をアセトニトリルで洗浄してから一片
のスコツチ（Scotch）ブランドの粘着テープを
使つて電極からフイルムを取り出した。形成され
たフイルムはたわみ性があり、一つのピンホール
もあるいは他のいかなる構造的欠陥もなく、
1000AR型レイグトン・エレクトロニクス社
（Lehighton Electronics Inc.）（レイグトン
（Lehighton）、ペンシルバニア（Pennsylvania））
製電導度計（非接触モードで10MHzで作動）を用
いて測定すると、10S/cm（１センチメートル当
たりのジーメンス）以上の電導度を有していた。

また、同様の手順に従つて、ポリピロールテト
ラクロロ鉄酸塩をマトリツクス物質、例えば濾紙
の存在下で製造し、結果として形成される重合体
−触媒トランスデユーサーの強度およびたわみ性
を高め得るということも見出された。

実施例 ポリピロール・鉄テトラスルホフタロシアニン
の合成 イーストマン・コダツク（Eastman Kodak）
より入手したピロールを使用前にアルゴン雰囲気
下、水素化カルシウム上で蒸溜し、そのピロール
と陰イオンとしてのテトラエチルアンモニウム鉄
テトラスルホフタロシアニンを用いて実施例の
合成に従つた。鉄テトラスルホフタロシアニドの
ナトリウム塩をウエバー（Weber）およびブツシ
ユ（Bush）、イノルグ・ケム（Inorg.Chem.）第
４巻、第469頁（1965年）に記載された手順を用
いて製造した。この際、フイツシヤー（Fisher）
より入手した硫酸第一鉄、コダツク（Kodak）
のスルホフタル酸、マリンクロド
（Mallinckrodt）の重炭酸ナトリウム、フイツシ
ヤー（Fisher）のモリブデン酸アンモニウム、マ
リンクロド（Mallinckrodt）の尿素、アルドリ
ツチ（Aldrich）のニトロベンゼンおよびアルド
リツチ（Aldrich）の水酸化テトラエチルアンモ
ニウムを使用した。ナトリウム塩のテトラエチル
アンモニウム塩への転化はイオン交換カラムを用
いて行つた。

かくして、白金電極上に形成された黒色のフイ
ルムは１S/cmの電導度を有していた。

実施例 ポリピロール・テトラクロロルテネートの合成 約90mlのエタノールに溶解させたアルフア
（Alfa）の塩化ルテニウム（）１ｇとエタノー
ルに溶解させたアルドリツチ（Aldrich）の塩化
テトラエチルアンモニウム0.8ｇとを反応させる
ことによりテトラエチルアンモニウム・テトラク
ロロルテネートを製造した。生成した赤褐色の沈
澱物を濾過し、エタノールで洗浄し、更にアセト
ニトリル−エタノール溶液から再結晶させて赤褐
色の微結晶を得た。

テトラエチルアンモニウム・テトラクロロルテ
ネートの0.01Mアセトニトリル溶液（電圧は0.5
の代わりに＋0.7、反応時間は３時間）を用
い、実施例１の手順に従つて、ポリピロール・テ
トラクロロルテネートを製造した。生成した黒色
のフイルムは、実施例１と同様の方法で測定する
と、５ミルの厚さおよび0.3S/cmの電導度を有し
ていた。

実施例 ポリピロール・テトラ（４−スルホフエニル）
−メソ−鉄ポルフイリンの合成 フライシヤー（Fleischer）等、J.オブ・アメ
ル・ケム．ソス（J.of Amer.Chem.Soc.）、第93
巻、第3162頁（1971年）の手順に従つて、金属イ
オンをポルフイリン内に組込んだ。特に、ポルフ
イリン・プロダクツ社（Porphyrin Products）
からのテトラナトリウム−メソ−テトラ（４−ス
ルホナトフエニル）・ポルフイリン（12水和物）
0.9ｇを50mlの蒸溜水に溶かし、これをフイツシ
ヤー（Fisher）社の硫酸第一鉄に加えた。得られ
た混合液を約120℃に加熱し、かき混ぜた。炭酸
ナトリウムを添加してPHを約7.5に調節し、蒸気
浴を用いてこの混合液を35分間加熱した。次に、
PHを硫酸の50％溶液を加えて、３に調節した。イ
オン交換カラムを用いて、ナトリウム塩のテトラ
エチルアンモニウム塩への転化を達成した。

0.002Mの陰イオンおよび0.1Mのピロール（電
位＋0.7、反応時間18時間）を用いて、実施例
１の手順に従い、ポリピロール・テトラ（４−ス
ルホフエニル）−メソ−鉄ポルフイリンのフイル
ムを得た（電導度、約１S/cm）。

実施例 ポリチオフエン・テトラクロロ鉄酸塩の合成 テトラエチルアンモニウム・テトラクロロ鉄酸
塩（）とビチオフエンを反応させることにより
ポリチオフエン・テトラクロロ鉄酸塩（）の製
造を達成した。該ビチオフエンは結晶状固形物と
してアルビリツチ（Aldrich）から入手し、それ
以上精製することなく使用した。マーク・A.ド
ライ（Mark A.Druy）およびロバート・J.セイ
マー（Robert J.Seymour）（アメリカン・ケミ
カル・ソサイテー・ミーテイング・アブストラク
ト（American Chemical Society Meeting
Abstract）、1983年、シアトル（Seattle））に記
載された、以下の手順に従つて、重合を達成し
た。

0.004Mのビチオフエンおよび0.05Mのテトラ
エチルアモニウム・テトラクロロ鉄酸塩（）の
アセトニトリル溶液（電位：0.5の代わりに＋
0.9、反応時間：２時間）を用い、実施例の
手順に従つてポリチオフエン・テトラクロロ鉄酸
塩を製造した。

そして電導度約0.1S/cmの黒色のフイルムを得
た。

濾紙の存在下での重合（実施例に記述）に加
えて、シリコーン製ゴム管の存在下での重合を達
成することも可能である。塩化メチレンの中でシ
リコーン製ゴム管を膨張させることにより、重合
体および触媒がゴム管に浸透し、ゴム管中で重合
が起こる。

試験例 ポリピロール・テトラクロロルテネートを、実
施例の手順に従つて製造した。但し、それを、
カプトン（Kapton）〔厚さ0.5ミル（1.27mm）〕を
支持体とする全電極（厚さ750Å）上に析出せし
めた。電極は長さ1.25インチ（3.175cm）、幅0.5イ
ンチ（1.27cm）で、中央に縦に切り目が入つてい
る。重合体は全電極上に析出し、両電極間のすき
間を埋めた。この結果として生成した構造造物を
次にアセトニトリルに入れて洗浄し、ルーサイト
（Lucite）ブロツクにミリングした流路（0.8イン
チ（2.32cm）×0.1インチ（0.25cm））にしつかりと
留めた。ペルオキシダーゼ酵素を入れた0.05Mホ
スフエート（リン酸塩）緩衝液（10mg/ml濃度で
PH7.0）の水溶液を次に、蠕動性（ペリスタ）ポ
ンプを使つて、0.1ml/minの流量で４時間流路を
通して再循環させた。次に0.25％のグルタアルデ
ヒドの溶液を同様に14時間再循環させた。吸収さ
れた蛋白質を、次に、0.85％の塩化ナトリウム溶
液を通して洗浄した後、蒸溜水で洗浄し、0.05M
のホスフエート緩衝液中のグルコース、オキシダ
ーゼ溶液に４時間さらし、再び流路内を再循環さ
せた。この二番目の酵素を上述の如く0.25％のグ
ルタアルデヒド溶液を用いて再び交差結合させ、
0.85％の塩化ナトリウムおよび蒸溜水中で洗浄し
た。

吸収および交差結合したペルオキシダーゼおよ
びグルケース・オキシダーゼを有する重合体を、
次に、種々の濃度のグルコース（25mg/dl濃度の
グルコースから始めた）にさらした。ホーレツ
ト・パツカード（Hewlett Packard）4192A型
インピーダンス・アナライザーを使つて20KHzで
重合体の電導度をモニターした。DCバイアス電
圧もまた、−５DCから＋５DCに掃引させな
がら試料に負荷した。ピークが、それ以外では放
物線の応答曲線（グルコース濃度と共に変化す
る）中に現れた。

試験例 本実施例は、濾紙の存在下で実施例に従つて
製造された重合体のAC非接触インピーダンス測
定を示すものである。該濾紙は、細片に切断し、
カプトン（Kapton）に銅箔を着せた電極から成
るフローセル（Flow cell）にサンドイツチ状に
はさみ込んだ。絶縁体〔厚さ0.5ミル（1.27mm）〕
は濾紙重合体物質の細片を包含する流路に面して
いた。シリコーン・スペーサーを用いて濾紙の回
りに小さな液体間隙を維持した。このシリコー
ン・スペーサーはまた液体を流路（Flow
channel）内に封じ込めた。

非接触インピーダンス測定の同様の配置はま
た、サンドイツチ方式の代わりに組合せ
（interdigitated）電極方式を用いて実行し得る。
この場合は、一方の側のコンデンサー構成しか必
要でない。銅箔は、カプトン（Kapton）（ポリア
ミド）を支持体とする組合せ（interdigitated）
型に写真平版技術的に型どられ、この型は、重合
体物質を含浸した濾紙と接触している。液体流路
はシリコーンで用意され、ガラスのスライドが電
極にしつかりと留められる。

同様の結果を両配置より得た。100KHzでのイ
ンピーダンス変化は過酸化水素濃度と線形比例し
た。

以上のことから、本発明は上記の目標および目
的の一切を得るのに十分に適用され、加えて明白
かつ本発明系に固有のその他の利点を有している
ことが理解されるであろう。本発明には、便利、
簡単、比較的安価で明確であり、効率、耐久性、
精度に優れ、即作用するという利点がある。該提
案の重合体−触媒トランスデユーサーの利点とし
て、非光学的作動、比較的低コストで製作可能、
形式に関しての大きな適応性、電気化学的技術が
一般に遭遇する諸問題を克服する非接触方式での
作動、および比較的小さなサイズで製作可能等の
点にある。

該重合体−触媒トランスデユーサーには様々の
可能性のある構成があるということが理解される
ものと思う。該重合体−触媒トランスデユーサー
は細粉状、フイルム状またはゲル状にすることが
できる。自身で自身を支持することができない場
合には、該重合体−触媒トランスデユーサー基板
に適当に取り付けられる。外部から支える目的
で、該重合体−触媒トランスデユーサーは即知の
コーテイングまたは粘着法により適当な基板に取
り付けることができる。多くの重合体−触媒トラ
ンスデユーサーを平行に配置することにより、ア
ナライトの異なつた成分の同時分析が可能であ
る。

本発明が主に重合体−触媒トランスデユーサー
を対象としているは、生物学的液体例えば尿およ
び血液（溶解または不溶解血液、血漿等を含む）
中の種々の臨床上重要な物質を検出する目的のた
めであるが、該トランスデユーサーは、非生物学
的液体例えば水泳プールの水、ワイン等の検出に
利用することができるということが理解されるも
のと思う。該重合体−触媒トランスデユーサーは
また、燃焼生成物等の検出に使用し、煙突等の含
有物を定量することができる。

上記の本発明のその他多くの修正および変形
を、本発明の精神および範囲から離れることな
く、行うことができることは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 過酸化水素の触媒による分解中の電導度の変
   化によつて試料中の成分を検出するための重合体
   −触媒トランスデユーサーであつて、該重合体−
   触媒トランスデユーサーが、有機金属又は無機金
   属触媒をピロール環、チオフエン環、ピリジン
   環、ピラン環、チアピラン環、フラン環及びプリ
   ン環から成る群より選ばれた不飽和複素環を有す
   る化合物の単独重合体又は共重合体中に組み込ん
   だものからなることを特徴とする重合体−触媒ト
   ランスデユーサー。 ２ 前記触媒が周期律表の族元素である特許請
   求の範囲第１項記載の重合体−触媒トランスデユ
   ーサー。 ３ 前記触媒が金属フタロシアニンである特許請
   求の範囲第１項記載の重合体−触媒トランスデユ
   ーサー。 ４ 前記触媒が金属ポリフイリンである特許請求
   の範囲第１項記載の重合体−触媒トランスデユー
   サー。 ５ 基体に付着した特許請求の範囲第１項記載の
   重合体−触媒トランスデユーサー。 ６ ポリピロール−テトラクロロ鉄酸塩から成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の重
   合体−触媒トランスデユーサー。 ７ ポリピロール−鉄テトラスルホフタロシアニ
   ンから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の重合体−触媒トランスデユーサー。 ８ ポリピロール−テトラクロルテネートから成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   重合体−触媒トランスデユーサー。 ９ ポリチオフエン−テトラクロロ鉄酸塩から成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   重合体−触媒トランスデユーサー。