JPH0443948A - Biochemical analysis and biochemical analysis sensor used in this method - Google Patents

Biochemical analysis and biochemical analysis sensor used in this method

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JPH0443948A
JPH0443948A JP2149750A JP14975090A JPH0443948A JP H0443948 A JPH0443948 A JP H0443948A JP 2149750 A JP2149750 A JP 2149750A JP 14975090 A JP14975090 A JP 14975090A JP H0443948 A JPH0443948 A JP H0443948A
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JP
Japan
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hydrogen peroxide
measured
sensor
enzyme
hydrogen
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Application number
JP2149750A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Sugano
菅野 憲一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0443948A publication Critical patent/JPH0443948A/en
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Abstract

PURPOSE:To make simple and compact an analysis device and to speed up the measuring time by forming hydrogen peroxide by an enzyme reaction in which a material to be measured participates and detecting the material to be measured in accordance with the concn. thereof. CONSTITUTION:A gaseous hydrogen supply pipe 5 is connected to a constant- pressure hydrogen source and the inside of a sensor body 1 is maintained under a specified hydrogen pressure. The bottom end of the sensor is immersed into a sample soln. contg. the material to be measured and the material necessary for the prescribed enzyme reaction. The prescribed enzyme reaction on an enzyme immobilized film 6 takes place in this way and the hydrogen peroxide is formed. The formed hydrogen peroxide arrives at a measuring electrode 3 and is determined. The concn. of the material to be measured in the sample soln. is measured in accordance with the previously formed calibration curve from the quantity of the formed hydrogen peroxide determined in such a manner.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、特に臨床検査において有用な生化学分析方法
と、この分析方法を実施するためのセンサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a biochemical analysis method particularly useful in clinical testing, and a sensor for carrying out this analysis method.

より具体的には、被測定物質が関与したに酵素反応によ
り過酸化水素を生成させ、生成した過酸化水素の濃度に
基づいて被測定物質を検出する生化学分析方法と、この
分析に用いるセンサに係わる。
More specifically, a biochemical analysis method involves generating hydrogen peroxide through an enzymatic reaction involving a substance to be measured, and detecting the substance to be measured based on the concentration of the generated hydrogen peroxide, and a sensor used for this analysis. related to.

(従来の技術) 臨床検査の生化学分析では、種々の代謝物質の測定が行
われる。その検査項目を例示すれば、総蛋白(TP)、
アルブミン(ALB)、尿素窒素(BUN) 、クレア
チニン、尿酸(UA) 、電解質(Na” 、K” 、
C9−、Ca”、Mg”)グルコース(GLU)、中性
脂肪(T(1,:)リグリセライド)、総コレステロー
ル(T−CHO)、遊離コレステロール(F−CHO)
  β−リポタンパク(β〜L) リン脂質、遊離脂肪
酸(FFA)、無機リン、鉄、GOT、GPT、コリン
エステラーゼ(Ch E)等である。現在、これら検査
項目の分析が可能な種々の生化学自動分析装置が市販さ
れている。
(Prior Art) In biochemical analysis in clinical tests, various metabolites are measured. Examples of test items include total protein (TP),
Albumin (ALB), urea nitrogen (BUN), creatinine, uric acid (UA), electrolytes (Na", K",
C9-, Ca", Mg") glucose (GLU), neutral fat (T(1,:) liglyceride), total cholesterol (T-CHO), free cholesterol (F-CHO)
β-lipoprotein (β~L) Phospholipid, free fatty acid (FFA), inorganic phosphorus, iron, GOT, GPT, cholinesterase (Ch E), etc. Currently, various automatic biochemical analyzers capable of analyzing these test items are commercially available.

上記の検査項目の中で、例えばNa”、Cjl−Ca”
等の電解質については、夫々ナトリウムイオン選択性電
極、塩素イオン選択性電極、カルシウムイオン選択性電
極等を用いて被測定溶液の電位を測定することにより、
下記ネルンスト式に基づいて濃度が求められている。
Among the above test items, for example, Na", Cjl-Ca"
For electrolytes such as, by measuring the potential of the solution to be measured using a sodium ion selective electrode, a chloride ion selective electrode, a calcium ion selective electrode, etc., respectively.
The concentration is determined based on the Nernst equation below.

E=a +:b  1  ogC 但し、Eは電極電位、 Cは目的イオンの濃度、 a、bは定数 である。E=a +:b 1 ogC However, E is the electrode potential, C is the concentration of the target ion, a and b are constants It is.

グルコースの測定のためには、グルコースオキシダーゼ
固定化膜を溶存酸素センサに取り付けたグルコースセン
サが開発されている。また、尿素窒素の測定のために、
ウリカーゼ固定化膜をアンモニアセンサに取り付けた尿
素窒素センサなどが開発されている。
For measuring glucose, a glucose sensor has been developed in which a glucose oxidase-immobilized membrane is attached to a dissolved oxygen sensor. Also, for the measurement of urea nitrogen,
Urea nitrogen sensors have been developed in which a uricase-immobilized membrane is attached to an ammonia sensor.

しかし、他の大部分の検査項目は、被測定物質に特定の
試薬を添加して発色させ、比色定量を行う方法が使用さ
れている。このため、従来の生化学自動分析装置では、
被測定物質に幾種類かの試薬を加えたり、比色分析を行
なうための機構が必要とされる。このため装置や操作が
複雑になる欠点があり、しかも高価な分析試薬を多量に
必要とする欠点がある。
However, for most other test items, a method is used in which a specific reagent is added to the substance to be measured to develop a color, and colorimetric determination is performed. For this reason, conventional automatic biochemical analyzers
A mechanism for adding several types of reagents to the substance to be measured and for performing colorimetric analysis is required. This has the disadvantage that the apparatus and operation are complicated, and furthermore, a large amount of expensive analytical reagents are required.

また、上記グルコースセンサの場合にも、その検出方式
は溶存酸素センサに流れる電流を検出するアンペロメト
リックな方式である。このため、最近利用されるように
なった、一体化が可能なポテンショメトリーを検出の基
本とするFETセンサに応用することは困難である。
Also, in the case of the glucose sensor, the detection method is an amperometric method that detects the current flowing through the dissolved oxygen sensor. For this reason, it is difficult to apply potentiometry, which has recently come into use and can be integrated, to FET sensors as a basis for detection.

一方、上記検査項目の中には、酵素反応によって過酸化
水素を生成するものが多数存在する。その例として、グ
ルコース、中性脂肪、総コレステロール、遊離コレステ
ロール、リン脂質、遊111脂肪酸、無機リン、コリン
エステラーゼ等が挙げられる。これら検査項目の臨床的
な意味を簡単に説明すれば、次の通りである。
On the other hand, many of the above test items generate hydrogen peroxide through enzymatic reactions. Examples include glucose, neutral fat, total cholesterol, free cholesterol, phospholipids, free 111 fatty acids, inorganic phosphorus, cholinesterase, and the like. The clinical meaning of these test items is briefly explained as follows.

グルコースの正常値範囲(全血の場合)は、50〜10
0 D/ d 11である。これより低い値は、膵臓ラ
ンゲルハンス島の荒廃、耳下腺、肝疾患等に対応する。
The normal value range for glucose (in the case of whole blood) is 50-10
0 D/d 11. Values lower than this correspond to deterioration of the pancreatic islets of Langerhans, parotid gland, liver disease, etc.

また、正常値より高い値は、高インスリン血症、肝疾患
などの疾患や病気に対応する。
Also, values higher than normal correspond to diseases and illnesses such as hyperinsulinemia and liver disease.

中性脂肪の正常値範囲は、35〜130■g/dN(成
人、空腹時)である。これより低い値は、内分泌疾患、
肝疾患、胆道疾患、腸疾患等に対応する。また、正常値
より高い値は、代謝異常、内分泌疾患等の疾患や病気に
対応する。
The normal value range for neutral fat is 35-130 g/dN (adult, fasting). Values lower than this indicate endocrine disorders,
It deals with liver diseases, biliary tract diseases, intestinal diseases, etc. In addition, values higher than normal values correspond to diseases and disorders such as metabolic abnormalities and endocrine disorders.

総コレステロール及び遊離コレステロ′−ルの正常値は
、夫々が130 ” 250 mg/ d II・及び
50〜80■g/dlである。これより低い値は、内分
泌疾患、肝疾患等に対応する。また正常値、より高い値
は、代謝異常(糖尿病、動脈硬化)、肝疾患、胆道疾患
等の疾患や病気に対応する。
The normal values for total cholesterol and free cholesterol are 130 to 250 mg/d II and 50 to 80 g/dl, respectively. Lower values correspond to endocrine disorders, liver diseases, etc. In addition, normal values and higher values correspond to diseases and illnesses such as metabolic abnormalities (diabetes, arteriosclerosis), liver disease, and biliary tract disease.

リン脂質の正常値は、150〜230腸g/[1(レシ
チン換算値)である。これより低い値は、重症肝実質障
害、重症貧血、白血病等に対応する。また、正常値より
高い値は家族性高リポタンパク血症、閉塞性、黄痘、甲
状腺機能低下症−などの疾患や病気に対応する。
The normal value of phospholipids is 150-230 intestinal g/[1 (lecithin equivalent value). Values lower than this correspond to severe hepatic parenchymal disorder, severe anemia, leukemia, etc. Moreover, values higher than normal values correspond to diseases such as familial hyperlipoproteinemia, obstructive disease, jaundice, and hypothyroidism.

遊離脂肪酸の正常値は、176〜586μEq/j!で
ある。これより低い値は甲状腺機能低下症、脳下垂体機
能低下症、アジラン病等に対応する。また、正常値より
高い値は糖尿病、重症肝障害、甲状腺機能亢進症などの
疾患や病気に対応する。
The normal value of free fatty acids is 176-586 μEq/j! It is. Values lower than this correspond to hypothyroidism, hypopituitarism, Agilan's disease, etc. Also, higher than normal values correspond to diseases and conditions such as diabetes, severe liver damage, and hyperthyroidism.

無機リンの正常値は、2.5〜4.5 mg/ d 1
である。これより低い値は副甲状腺機能亢進、ビタミン
D欠乏等に対応する。正常値より高い値は副甲状腺機能
低下、末端肥大症、慢性腎不全等の疾患や病気に対応す
る。
The normal value of inorganic phosphorus is 2.5-4.5 mg/d1
It is. Values lower than this correspond to hyperparathyroidism, vitamin D deficiency, etc. Values higher than normal correspond to diseases and conditions such as hypoparathyroidism, acromegaly, and chronic renal failure.

コリンエステラーゼの正常値は、3500〜6000U
/IIである。これより低い値は肝疾患、有機リン中毒
などの疾患や病気に対応することが知られている。
The normal value of cholinesterase is 3500-6000U
/II. Values lower than this are known to correspond to illnesses and illnesses such as liver disease and organophosphate poisoning.

上記のように、被測定物質が酵素反応を受けて過酸化水
素を発生する物質の生化学分析は、臨床検査全体の中で
も重要な地位を占めている。従って、同じ測定装置を用
いてこれらの測定項目に関する検査が可能であれば、肝
機能、血糖値の異常の有無(糖尿病の検出)、動脈硬化
の有無、甲状腺機能などの重要項目についての検査が容
易になることが期待される。加えて、ポテンショメトリ
ックな過酸化水素センサ等を使用することによってこれ
ら項目を容易に測定できれば、これらの検査項目を一体
化できる可能性があり、その工業的価値は大きい。
As mentioned above, biochemical analysis of a substance to be measured which undergoes an enzymatic reaction to generate hydrogen peroxide occupies an important position in clinical testing as a whole. Therefore, if it is possible to test these measurement items using the same measuring device, it will be possible to test important items such as liver function, presence of abnormal blood sugar levels (diabetes detection), presence of arteriosclerosis, and thyroid function. It is hoped that it will become easier. In addition, if these items can be easily measured using a potentiometric hydrogen peroxide sensor or the like, there is a possibility that these inspection items can be integrated, and this would have great industrial value.

しかるに、従来の生化学自動分析装置で行われてきた方
法は、生成した過酸化水素および酵素ペルオキシダーゼ
の存在下で4−アミノアンチピリンとフェノールとを酸
化縮合させ、生成するキノン色素を比色定量するといっ
た複雑な方法等が主であった。
However, the method that has been carried out using conventional automatic biochemical analyzers involves oxidative condensation of 4-aminoantipyrine and phenol in the presence of the generated hydrogen peroxide and the enzyme peroxidase, and then colorimetrically quantifying the generated quinone pigment. The main methods were complicated methods such as

他方、既述のように過酸化水素を定量するセンサも開発
され、グルコースの測定に用いられているが、それらは
過酸化水素に作用してこれを分解して酸素を発生する酵
素(カタラーゼ)を使用したものである。従って、過酸
化水素の定量は、生成した酸素を溶存酸素として定量す
ることにより行われ、複雑なアンペロメトリックな方法
を必要とする。その結果、このような従来の過酸化水素
センサを用い、上記検査項目の一体化および測定の簡素
化を達成するのは困難であった。
On the other hand, as mentioned above, sensors that quantify hydrogen peroxide have also been developed and are used to measure glucose, but these sensors use an enzyme (catalase) that acts on hydrogen peroxide and decomposes it to generate oxygen. This is what was used. Therefore, the determination of hydrogen peroxide is performed by quantifying the generated oxygen as dissolved oxygen, which requires a complicated amperometric method. As a result, it has been difficult to integrate the above inspection items and simplify measurements using such conventional hydrogen peroxide sensors.

また、従来のカタラーゼ固定化膜を具備した過酸化水素
センサを用いる方法では、過酸化水素濃度を電位変化に
よって直接測定する方法に比べて応答時間が遅くなり、
且つ測定精度が低下する間題がある。
Furthermore, in the conventional method using a hydrogen peroxide sensor equipped with a catalase-immobilized membrane, the response time is slower than in the method of directly measuring hydrogen peroxide concentration by changing the potential.
In addition, there is a problem that measurement accuracy decreases.

(発明が解決しようとする課題) 上記のように、従来の生化学分析方法においては、被測
定物質から酵素反応により過酸化水素を生成させ、生成
した過酸化水素を定量して被測定物質を分析する方法は
知られている。しかし、過酸化水素の定量をポテンショ
メトリックな方法で行っている例はない。
(Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, in the conventional biochemical analysis method, hydrogen peroxide is generated from the analyte through an enzymatic reaction, and the generated hydrogen peroxide is quantified to determine the analyte. Methods of analysis are known. However, there is no example of quantifying hydrogen peroxide using a potentiometric method.

即ち、グルコースの分析において、センサを用いて過酸
化水素を定量している例はある。しかし、この場合も複
雑なアンペロメトリックな定量法が用いられている。ま
た、その他の殆どの例では、生成した過酸化水素を比色
法により定量し、これから被測定物質濃度を求める方法
が用いられている。そのため、何れの例でも操作や装置
が複雑にならざるを得ず、加えて、同じ過酸化水素を定
量するにも拘らず、これらの項目を一体化することは困
難であった。
That is, in glucose analysis, there are examples in which hydrogen peroxide is quantified using a sensor. However, in this case as well, complex amperometric quantitative methods are used. Furthermore, in most other examples, a method is used in which the generated hydrogen peroxide is quantified by a colorimetric method and the concentration of the substance to be measured is determined from this. Therefore, in each case, the operations and equipment have to be complicated, and in addition, it has been difficult to integrate these items even though the same hydrogen peroxide is to be quantified.

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、その第一の
課題は、酵素反応によって過酸化水素を生成する被測定
物質等を、該酵素反応で生成した過酸化水素の定量によ
り測定するに際し、操作の容易ななポテンショメトリッ
クな方法で過酸化水素の定量を行うことができ、良好な
測定精度および迅速な応答時間を得ることができる方法
を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its first objective is to measure a substance to be measured that generates hydrogen peroxide through an enzymatic reaction by quantifying the hydrogen peroxide generated through the enzymatic reaction. The object of the present invention is to provide a method that can quantify hydrogen peroxide using an easy-to-operate potentiometric method, and can provide good measurement accuracy and quick response time.

本発明の第二の課題は、上記方法の実施を可能とする生
化学分析センサ、特に水素吸蔵性を有する金属を用いる
ことにより、ポテンショメトリックな方法で過酸化水素
濃度を検出できるセンサを提供することである。
A second object of the present invention is to provide a biochemical analysis sensor that enables implementation of the above method, particularly a sensor that can detect hydrogen peroxide concentration in a potentiometric manner by using a metal that has hydrogen storage properties. That's true.

より好ましくは、グルコース、中性詣肪、総コレステロ
ール、遊離コレステロール、リン脂質、遊離脂肪酸、無
機リン、コリンエステラーゼ等の生化学分析を、同じ測
定装置で行うことが可能な分析方法および装置を提供す
ることである。
More preferably, the present invention provides an analysis method and device that can perform biochemical analyzes of glucose, neutral fat, total cholesterol, free cholesterol, phospholipids, free fatty acids, inorganic phosphorus, cholinesterase, etc. using the same measuring device. That's true.

[発明の構成] (課題を解決するための手段および作用)本発明の第一
の課題は、被測定物質から少なくとも一段階の酵素反応
を経て過酸化水素を生成させると共に、生成した過酸化
水素を定量し、該過酸化水素の量に基づいて前記被測定
物質の濃度を測定する生化学的分析方法であって、前記
酵素反応により生成した過酸化水素を、過酸化水素に感
応してその量に対応した電圧値を出力する水素吸蔵性を
有する金属からなる測定電極に接触させることと、 前記測定電極の出力電圧値から、前記酵素反応で生成し
た過酸化水素を定量することとを具備した方法によって
達成される。
[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) The first object of the present invention is to generate hydrogen peroxide from a substance to be measured through at least one step of enzymatic reaction, and to generate hydrogen peroxide. A biochemical analysis method for quantifying hydrogen peroxide and measuring the concentration of the substance to be measured based on the amount of hydrogen peroxide, wherein the hydrogen peroxide produced by the enzymatic reaction is contact with a measuring electrode made of a metal having hydrogen storage properties that outputs a voltage value corresponding to the amount of hydrogen peroxide, and quantifying hydrogen peroxide produced in the enzymatic reaction from the output voltage value of the measuring electrode. This is achieved by the following method.

本発明の第二のa!1mは、被測定物質から少なくとも
一段階の酵素反応を経て過酸化水素を生成させると共に
、生成した過酸化水素を定量し、該過酸化水素の量に基
づいて前記被測定物質の濃度を測定する生化学的分析方
法に用いるセンサであって、 中空の筒状体からなり、その上端が密閉され且つ下端の
少なくとも一部に開口部を有するセンサボディーと、 リード線が接続された水素吸蔵性を有する金属薄膜から
なり、前記センサボディーの下端開口部を密閉して設け
られた測定電極と、 前記センサボディーの内部における水素圧を所定の値に
保つ機構と、 前記被測定物質を出発物質として過酸化水素を発生する
ための少なくとも一種類以上の酵素が固定化されており
、且つ前記測定電極の外部表面を覆って設けられた酵素
固定化膜とを具備したことを特徴とする生化学分析セン
サによって達成される。
The second a! of the present invention! 1m generates hydrogen peroxide from the substance to be measured through at least one step of enzymatic reaction, quantifies the generated hydrogen peroxide, and measures the concentration of the substance to be measured based on the amount of hydrogen peroxide. A sensor used in a biochemical analysis method, comprising a sensor body made of a hollow cylindrical body, the upper end of which is sealed, and at least a portion of the lower end having an opening, and a hydrogen storage device connected to a lead wire. a measurement electrode made of a metal thin film and provided to seal the lower end opening of the sensor body; a mechanism for maintaining hydrogen pressure inside the sensor body at a predetermined value; A biochemical analysis sensor characterized by having at least one type of enzyme immobilized thereon for generating hydrogen oxide, and comprising an enzyme immobilization membrane provided to cover the external surface of the measurement electrode. achieved by.

本発明で用いる水素吸蔵性を有する金属薄膜としては、
例えばパラジウム及び白金等の単体金属、或いはLaN
i1.Ti2Ni、T1Ni2゜T1Ni若しくはこれ
らの金属の一部を他の金属で置換した合金等、種々のも
のを使用できる。これらの金属や合金をそのまま延ばし
て薄板状にしたもの、或いはこれら金属や合金を微粉化
した後、これを薄膜状に形成したもの等、種々の製法に
よって作成された種々の形状を有する薄膜を使用するこ
とができる。
The metal thin film having hydrogen storage properties used in the present invention includes:
For example, simple metals such as palladium and platinum, or LaN
i1. Various materials can be used, such as Ti2Ni, T1Ni2°T1Ni, or alloys in which some of these metals are replaced with other metals. These metals and alloys can be rolled out as they are to form a thin plate, or these metals and alloys can be pulverized and then formed into a thin film. can be used.

本発明のセンサに用いる前記固定化酵素膜としては、酵
素をセルロースアセテート膜、ポリアクリロニトリル膜
、塩化ビニル膜などの有機膜に、抱接法や共有結合法な
どにより所望の酵素を担持させたものを使用することが
できる。
The immobilized enzyme membrane used in the sensor of the present invention is one in which a desired enzyme is supported on an organic membrane such as a cellulose acetate membrane, a polyacrylonitrile membrane, or a vinyl chloride membrane by an inclusion method or a covalent bonding method. can be used.

以下、必要な作用説明を含めて本発明の詳細な説明する
Hereinafter, the present invention will be described in detail, including necessary operation explanations.

まず、本発明の生化学分析法について説明すると、この
方法の特徴は、被測定物質から酵素反応により生成した
過酸化水素の定量方法にある。この定量に際しては、前
記の水素吸蔵性を有する金属薄膜からなる測定電極の一
方の面を所定水素圧雰囲気下に保ち、他方の面に過酸化
水素含有測定液を接触させ、前記測定電極の薄膜の電位
変化を測定する。この電位変化に基づいて、測定液中の
過酸化水素濃度を求める。その定量原理は次の通りであ
る。
First, the biochemical analysis method of the present invention will be described. The feature of this method lies in the method for quantifying hydrogen peroxide produced from a substance to be measured by an enzymatic reaction. In this quantitative determination, one surface of the measurement electrode made of the metal thin film having hydrogen storage properties is kept under a predetermined hydrogen pressure atmosphere, and the other surface is brought into contact with the hydrogen peroxide-containing measurement solution. Measure the change in potential. Based on this potential change, the hydrogen peroxide concentration in the measurement liquid is determined. The quantitative principle is as follows.

水素吸蔵性金属空なる測定電極の一方の面(第一表面)
に一定の水素圧を与えると、水素は該面から測定電極の
内部に吸収されていき、ついには与えられた水素圧と平
衡に達する。この与えられた水素圧をそのまま放置する
と、測定電極の他方の面(第二表面)でも水素圧または
水素濃度を一定に保つように作用する。第二表面が解放
されていれば、該解放面から徐々に水素が逃げるため、
第二表面の水素圧はやや減少した値で平衡に達すること
になる。また、第二表面が閉じられた状態にあれば、前
記の第一表面に与えられた水素圧と同等の水素圧で平衡
に達する。
One surface (first surface) of the hydrogen-absorbing metal empty measurement electrode
When a constant hydrogen pressure is applied to the surface, hydrogen is absorbed into the measuring electrode from this surface, and eventually reaches equilibrium with the applied hydrogen pressure. If this applied hydrogen pressure is left as it is, the other surface (second surface) of the measurement electrode also acts to keep the hydrogen pressure or hydrogen concentration constant. If the second surface is open, hydrogen will gradually escape from the open surface,
The hydrogen pressure on the second surface will reach equilibrium at a slightly reduced value. Furthermore, if the second surface is in a closed state, equilibrium is reached at a hydrogen pressure equivalent to the hydrogen pressure applied to the first surface.

従って、測定電極の第二表面に過酸化水素を含む水溶液
が接していれば、前記過酸化水素と測定電極に吸蔵され
ている水素とが反応してH2Oを生成するため、前記他
方の面での水素圧を減少させる。このことは、塩基性溶
液中での電極界面に生じる次の反応と比較すれば明らか
である。
Therefore, if an aqueous solution containing hydrogen peroxide is in contact with the second surface of the measurement electrode, the hydrogen peroxide and the hydrogen occluded in the measurement electrode will react to generate H2O. decrease the hydrogen pressure. This becomes clear when comparing the following reaction that occurs at the electrode interface in a basic solution.

H2O2+2e = 20 H−(+0.88V vs、NHE)   
 ・”■2H20+26 ” 20 H−+ H2(−0J3V vs、N)IE
) ・”■■式の反応は過酸化水素と水酸イオンとの間
の酸化還元反応であり、■式で示される反応は水素と水
と水酸イオンとの間の酸化還元反応である。
H2O2+2e = 20 H-(+0.88V vs, NHE)
・"■2H20+26" 20 H-+ H2 (-0J3V vs, N) IE
) ・The reaction represented by the formula ■■ is a redox reaction between hydrogen peroxide and hydroxide ions, and the reaction represented by the formula ■ is a redox reaction between hydrogen, water, and hydroxide ions.

式■■に併記した酸化還元電位の値は、■の還元反応で
ある次式■′と、■の酸化反応である次式■′とが共役
して起ることを示している。
The value of the redox potential written together with the formula (■■) indicates that the following formula (■'), which is the reduction reaction of (2), and the following formula (■'), which is the oxidation reaction of (2), occur in a conjugate manner.

■の還元反応 H202+2 e 420 H−−■′■の酸化反応 20 H−+H2−2H20+ 2 e   −■′そ
の結果、■′+■′により次式■の反応を生じることに
なる。
Reduction reaction H202+2 e 420 H--■'■ Oxidation reaction 20 H-+H2-2H20+ 2 e -■'As a result, the reaction of the following formula (2) occurs due to ■'+■'.

H2O2+2H(1/2 H2) →2H20・・・■ この■の反応によって、第二表面の水素濃度は減少する
H2O2+2H(1/2 H2) →2H20...■ Due to this reaction (■), the hydrogen concentration on the second surface decreases.

他方、前記測定電極の電位Eeqと該電極に吸蔵されて
いる水素の活量の間には、次式■の関係がある。
On the other hand, there is a relationship expressed by the following equation (2) between the potential Eeq of the measurement electrode and the activity of hydrogen occluded in the electrode.

E 、Qm Eo    (RT/ 2 F )  l
na 82  ”・■但し、Rは気体定数 Tは絶対温度 Fはファラディ定数 Eoは水素の活量(882)が1の ときの電位で、定数である。
E, Qm Eo (RT/ 2 F) l
na 82 ”・■ However, R is the gas constant T is the absolute temperature F is the Faraday constant Eo is the potential when the activity of hydrogen (882) is 1, and is a constant.

従って、測定電極の第二表面における水素(即ち、水素
の活量a H2)が減少すると、E、、は0式に従って
正方向ヘシフトする。よって、過酸化水素量が多ければ
多いほど、電位は正の方向にシフトする。そのシフト量
(ΔE)と過酸化水素量との間には1:1の関係がある
から、E、、は過酸化水素量の増大に伴って単調に増加
する。その結果、過酸化水素濃度とΔEとの関係を示す
検量線を作成しておくことにより、過酸化水素濃度を求
めることができる。
Therefore, when the hydrogen at the second surface of the measuring electrode (ie, the hydrogen activity a H2) decreases, E, shifts in the positive direction according to equation 0. Therefore, the greater the amount of hydrogen peroxide, the more the potential shifts in the positive direction. Since there is a 1:1 relationship between the shift amount (ΔE) and the amount of hydrogen peroxide, E increases monotonically as the amount of hydrogen peroxide increases. As a result, the hydrogen peroxide concentration can be determined by creating a calibration curve showing the relationship between the hydrogen peroxide concentration and ΔE.

本発明の生化学的分析法では、上記の方法で定量した過
酸化水素濃度から、被測定物質を測定する。これが可能
であるためには、被測定物質から酵素反応により生成し
た過酸化水素が、確実に上記第二表面に到達しなければ
ならない。そのためには、本発明によるセンサのように
、過酸化水素を発生するために必要な酵素を含む酵素固
定化膜を、前記第二表面に固定化酵素膜を密着させてお
けばよい。これによって、生成した過酸化水素は確実に
前記第二表面に到達し、その量に応じて前記金属性の薄
膜の電位が変化することになる。こうして、定量される
過酸化水素の量は被測定物質の濃度に対応することにな
るから、前記電位変化を調べることにより、前記被測定
物質の定量が可能である。
In the biochemical analysis method of the present invention, the substance to be measured is measured from the hydrogen peroxide concentration determined by the above method. In order for this to be possible, hydrogen peroxide generated from the substance to be measured by an enzymatic reaction must reach the second surface without fail. For this purpose, as in the sensor according to the present invention, an enzyme-immobilized membrane containing an enzyme necessary for generating hydrogen peroxide may be brought into close contact with the second surface. This ensures that the generated hydrogen peroxide reaches the second surface, and the potential of the metallic thin film changes depending on the amount. In this way, the amount of hydrogen peroxide to be quantified corresponds to the concentration of the substance to be measured, so by examining the potential change, it is possible to quantify the substance to be measured.

なお、本発明における測定原理の基礎である既述の式■
、■は、何れも塩基性電解質溶液中での電極反応である
。従って、本発明の方法においては、測定電極の第二表
面を電解質溶液、好ましくは塩基性電解質溶液の薄層で
覆い、生成した過酸化水素をこの電解質溶液中へ拡散さ
せるようにするのが望ましい。そのためには、測定電極
の第一表面を所定水素圧雰囲気下に保ち、第二表面には
電解液薄層を介して過酸化水素含有測定液を接触させれ
ばよい。
In addition, the above-mentioned formula ■ which is the basis of the measurement principle in the present invention
, ■ are all electrode reactions in a basic electrolyte solution. Therefore, in the method of the invention it is desirable to cover the second surface of the measuring electrode with a thin layer of an electrolyte solution, preferably a basic electrolyte solution, in order to allow the hydrogen peroxide formed to diffuse into this electrolyte solution. . To do this, the first surface of the measuring electrode may be kept under a predetermined hydrogen pressure atmosphere, and the second surface may be brought into contact with a hydrogen peroxide-containing measuring solution via a thin layer of electrolyte.

また、本発明による生化学分析法の実施に際しては、前
記過酸化水素を生成する酵素反応を測定電極の第二表面
上で行わせるのが好ましい。そのためには、例えば前記
酵素反応に必要な一種類以上の酵素を含む酵素固定化膜
を、測定電極の第二表面上に密着して配置すればよい。
Furthermore, when carrying out the biochemical analysis method according to the present invention, it is preferable that the enzymatic reaction that generates hydrogen peroxide is carried out on the second surface of the measurement electrode. For this purpose, for example, an enzyme-immobilized membrane containing one or more types of enzymes necessary for the enzyme reaction may be placed in close contact with the second surface of the measurement electrode.

但し、前記電解質溶液の薄層を用いる場合には、該薄層
を、酵素固定化膜と測定電極との間に介在させる。
However, when using a thin layer of the electrolyte solution, the thin layer is interposed between the enzyme-immobilized membrane and the measurement electrode.

更に、過酸化水素を生成する酵素反応において、被測定
物質および酵素以外に第三の物質が必要とされるときに
は、該第三の物質を試料溶液または前記酵素固定化膜中
に予め供給しておく。
Furthermore, when a third substance is required in addition to the substance to be measured and the enzyme in the enzyme reaction that generates hydrogen peroxide, the third substance may be supplied in advance to the sample solution or the enzyme-immobilized membrane. put.

次に、本発明の生化学分析法を適用可能な被測定物質を
、夫々の場合の酵素反応と共に、幾っがの態様に分類し
て説明する。なお、以下で用いた酵素反応は全て公知の
ものである。
Next, the substances to be measured to which the biochemical analysis method of the present invention can be applied will be classified into several aspects and explained along with the enzyme reactions in each case. Note that all the enzyme reactions used below are known ones.

〈A〉1種類の酵素のみを必要とするもの(1)グルコ
ース 使用する酵素は、グルコースオキシダーゼである。この
場合の酵素反応は次式で表される。
<A> Requiring only one type of enzyme (1) The enzyme that uses glucose is glucose oxidase. The enzymatic reaction in this case is expressed by the following formula.

D−グルコース+0□+H20 → D−グルコン酸十H2O2 (2)尿酸 この場合、過酸化水素を生成する反応で用いられる酵素
はウリカーゼである。
D-glucose + 0□ + H20 → D-gluconic acid decaH2O2 (2) Uric acid In this case, the enzyme used in the reaction to produce hydrogen peroxide is uricase.

(3) ?離コレステロール この場合、過酸化水素を生成する反応でもちいる酵素は
、コレステロールオキシダーゼである。
(3)? In this case, the enzyme used in the reaction to produce hydrogen peroxide is cholesterol oxidase.

< B > 2[類以上の酵素のみを必要とするもの(
1)  リン脂質 リン脂質から過酸化水素を往成する酵素反応として、次
式で示される二段階反応を用いることができる。
<B> 2 [Those that require only enzymes of the same class or higher (
1) Phospholipid As an enzymatic reaction to produce hydrogen peroxide from phospholipid, a two-step reaction shown by the following formula can be used.

リン脂質十H2o→コリン コリン+02+H20 →ベタイン+H2O2 第一段階の反応では、リン脂質の加水分解によりコリン
が生成する。この反応には、酵素としてフォスフォリバ
ーゼDが必要とされる。
Phospholipid 1 H2o → Choline Choline + 02 + H20 → Betaine + H2O2 In the first step of the reaction, choline is produced by hydrolysis of phospholipids. This reaction requires phospholibase D as an enzyme.

また、第二段階の反応では、コリンが酸化されて過酸化
水素が生成する。この反応にはコリンオキシダーゼが必
要とされる。従って、これら二種類の酵素が必要である
In the second stage of the reaction, choline is oxidized to produce hydrogen peroxide. This reaction requires choline oxidase. Therefore, these two types of enzymes are necessary.

(2)全コレステロール 全コレステロールは、コレステロールエステル量と遊離
コレステロール量との総和である。その測定に当たって
は、コレステロールエステルを加水分解し、これによっ
て生成した遊離コレステロールと元から存在する遊離コ
レステロールとを同時に測定する。
(2) Total cholesterol Total cholesterol is the sum of the amount of cholesterol esters and the amount of free cholesterol. In this measurement, cholesterol ester is hydrolyzed, and the free cholesterol produced thereby and the free cholesterol originally present are measured simultaneously.

従って、この場合にはコレステロールエステルを加水分
解するためのコレステロールヒドロラーゼと、遊離コレ
ステロールがら過酸化水素を生成する反応に必要なコレ
ステロールオキシダーゼとが必要とされる。
Therefore, in this case, cholesterol hydrolase for hydrolyzing cholesterol esters and cholesterol oxidase necessary for the reaction of generating hydrogen peroxide from free cholesterol are required.

なお、コレステロールオキシダーゼは酵素固定化膜とし
て用°いるのが望ましいが、コレステロールヒドロラー
ゼは被測定液中に予め添加しておけばよい。
Note that although it is desirable to use cholesterol oxidase as an enzyme-immobilized membrane, cholesterol hydrolase may be added to the liquid to be measured in advance.

<C>酵素と第三の物質とを必要とするもの(1)無機
リン 無機リンから過酸化水素を生成する酵素反応として、次
式で示される二段階反応を用いることができる。
<C> Requiring an enzyme and a third substance (1) Inorganic phosphorus As the enzymatic reaction for producing hydrogen peroxide from inorganic phosphorus, a two-step reaction shown by the following formula can be used.

無機リン+イノシン→ヒポキサンチン ヒポキサンチン+02 →キサンチン+H2O2 第一段階の反応では、プリンヌクレオシドホスホリラー
ゼの作用により、無機リンおよびイノシンからヒポキサ
ンチンが生成する。
Inorganic phosphorus + inosine → hypoxanthine hypoxanthine + 02 → xanthine + H2O2 In the first step reaction, hypoxanthine is produced from inorganic phosphorus and inosine by the action of purine nucleoside phosphorylase.

第二段階の反応では、キサンチンオキシダーゼのさよう
により、ヒポキサンチンが酸化されて過酸化水素が生成
する。
In the second step, xanthine oxidase oxidizes hypoxanthine to produce hydrogen peroxide.

従って、この場合には上記二種類の酵素が必要である。Therefore, in this case, the above two types of enzymes are required.

加えて、第一段階の反応では第三の物質としてイノシン
が必要とされる。イノシンは、予め被測定溶液中に添加
して用いればよい。
In addition, inosine is required as a third substance in the first step reaction. Inosine may be used by adding it to the solution to be measured in advance.

(2)トリグリセライド トリグリセライドから過酸化水素を生成するには、次の
三段階反応からなる酵素反応を用いることができる。
(2) Triglyceride To produce hydrogen peroxide from triglyceride, an enzymatic reaction consisting of the following three-step reaction can be used.

第一段階の反応では、トリグリセライドにリポタンパク
リパーゼを作用させる。これにより、トリグリセライド
は加水分解されてグリセロールが生成する。
In the first step of the reaction, triglyceride is treated with lipoprotein lipase. As a result, triglyceride is hydrolyzed to produce glycerol.

第二段階では、ATPの存在下に、グリセロールに対し
てグリセロールキナーゼを作用させる。
In the second step, glycerol kinase is allowed to act on glycerol in the presence of ATP.

これによってグリセロールは燐酸化され、グリセロール
−3−リン酸が生成する。
This phosphorylates glycerol to produce glycerol-3-phosphate.

第三段階では、グリセロール−3−リン酸に対してグリ
セロール−3−リン酸酸化酵素が作用する。
In the third step, glycerol-3-phosphate oxidase acts on glycerol-3-phosphate.

これによってグリセロール−3−リン酸が酸化され、過
酸化水素が生成する。
This oxidizes glycerol-3-phosphate to produce hydrogen peroxide.

従って、この場合には上記の三つの酵素に加えて、第二
の反応でエネルギー源として消費されるATPが必要で
ある。このATPは、被測定液に予め添加しておけばよ
い。
Therefore, in this case, in addition to the three enzymes mentioned above, ATP, which is consumed as an energy source in the second reaction, is required. This ATP may be added to the liquid to be measured in advance.

<D>被測定物質が酵素であり、第三の物質として該酵
素に対する基質を必要とし、更に他の酵素を必要とする
もの (1)コリンエステラーゼ コリンエステラーゼが関与して過酸化水素を生成する反
応として、次式で示される二段階反応を用いることがで
きる。
<D> A substance to be measured is an enzyme, a substrate for the enzyme is required as a third substance, and another enzyme is also required (1) Cholinesterase A reaction in which cholinesterase is involved and produces hydrogen peroxide. , a two-step reaction represented by the following formula can be used.

ベンゾイルコリン−コリン十安息香酸 コリン+o2+H20 一ベタイン+H2O2 第一段階のおけるベンゾイルコリンの加水分解反応は、
被測定物質であるコリンエステラーゼが関与する酵素反
応である。この反応では、コリンエステラーゼの基質と
してベンゾイルコリンが必要とされる。ベンゾイルコリ
ンは、測定対象であるコリンエステラーゼと共に、予め
被測定液中に添加しておけばよい。
Benzoylcholine - Choline Choline debenzoate + O2 + H20 - Betaine + H2O2 The hydrolysis reaction of benzoylcholine in the first step is:
This is an enzymatic reaction involving the substance to be measured, cholinesterase. This reaction requires benzoylcholine as a substrate for cholinesterase. Benzoylcholine may be added in advance to the liquid to be measured together with the cholinesterase to be measured.

第二段階の反応はコリンの酸化により過酸化水素を生成
する反応で、酵素としてコリンオキシダーゼが必要とさ
れる。このコリンオキシダーゼは、酵素固定化膜として
用いるのが望ましい。
The second step is the oxidation of choline to produce hydrogen peroxide, which requires choline oxidase as an enzyme. This choline oxidase is preferably used as an enzyme-immobilized membrane.

<E>酵素と、該酵素を活性化させるための第三の物質
と、酵素反応を駆動するための第三の物質とを必要とす
るもの。
<E> Those that require an enzyme, a third substance to activate the enzyme, and a third substance to drive the enzyme reaction.

(1)遊離脂肪酸 i!i8脂肪酸から過酸化水素を生成させる反応として
、次式で示される二段階反応を用いることができる。こ
の反応は、アシル−CoAシンテターゼ及びアシル−C
oAオキシダーゼの二種類の酵素か関与する共役酵素反
応である。
(1) Free fatty acids i! As a reaction for producing hydrogen peroxide from i8 fatty acids, a two-step reaction shown by the following formula can be used. This reaction involves acyl-CoA synthetase and acyl-C
It is a coupled enzymatic reaction involving two enzymes, oA oxidase.

RCOO)l + ATP + CoA−アシル−Co
A+ AMP +PPIアシルーCo^+02 →2,3− トランスエノール−CoA+ H202但
し、上記式において、 ATPはアデノシン三リン酸、 CoAはコエンチームA。
RCOO)l + ATP + CoA-acyl-Co
A+ AMP +PPI acyl-Co^+02 →2,3-transenol-CoA+ H202 However, in the above formula, ATP is adenosine triphosphate, and CoA is coenzyme A.

AMPはアデノシン−リン酸、 PPiはビロリン酸 である。AMP is adenosine-phosphate, PPi is birophosphoric acid It is.

第−段階の反応では、酵素としてアシル−CoAシンテ
ターゼを必要とする。また、アシル−CoAシンテター
ゼを活性化するためにMg2+イオンを必要とする。加
えて、この酵素反応を駆動するために、エネルギー源と
してのATPおよび補酵素CoAを必要とする。
The first step reaction requires acyl-CoA synthetase as an enzyme. It also requires Mg2+ ions to activate acyl-CoA synthetase. In addition, ATP and coenzyme CoA are required as energy sources to drive this enzymatic reaction.

第二段階の反応では、酵素としてアシル−CoAオキシ
ダーゼを必要とする。
The second stage reaction requires acyl-CoA oxidase as an enzyme.

上記必要な第三物質のうち、M g2+イオンは必要な
二種類の酵素と共に、難溶性マグネシウムイオンとして
酵素固定化膜中に添加しておくのが望ましい。また、A
TPは予め被測定液中に添加しておけば良い。
Among the above-mentioned necessary third substances, M g2+ ions are preferably added to the enzyme-immobilized membrane as sparingly soluble magnesium ions, together with the two necessary enzymes. Also, A
TP may be added to the liquid to be measured in advance.

本発明による生化学分析センサは、上記で説明した分析
方法を実施するために、必要な構成を具備している。そ
の基本的な構成は既述した通りである。なお、前記セン
サボディー内部の水素圧を所定の値に保つ機構としては
、例えば前記中空の内部に接続された水素ガス供給パイ
プを介して、水素ガス供給源を設ければよい。また、測
定電極の他に基準電極を用いてもよく、更に、既述した
ように酵素固定化膜と測定電極との間に前記電解質溶液
の薄層を介在させる構成としてもよい。より詳細な構成
については、以下の実施例で説明する。
The biochemical analysis sensor according to the present invention has the necessary configuration to carry out the analysis method described above. Its basic configuration is as described above. As a mechanism for maintaining the hydrogen pressure inside the sensor body at a predetermined value, a hydrogen gas supply source may be provided, for example, via a hydrogen gas supply pipe connected to the hollow interior. Further, a reference electrode may be used in addition to the measurement electrode, and as described above, a thin layer of the electrolyte solution may be interposed between the enzyme-immobilized membrane and the measurement electrode. A more detailed configuration will be explained in the following example.

以上に説明したように、本発明によれば、過酸化水素を
生成する各種の被測定物質を測定することができる。し
かも、本発明では何れの項目についてもは過酸化水素の
生成量によって検出するため、一体化し易い。
As described above, according to the present invention, various substances to be measured that generate hydrogen peroxide can be measured. Moreover, in the present invention, since each item is detected based on the amount of hydrogen peroxide produced, it is easy to integrate.

(実施例) 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on examples.

第1図は、本発明の一実施例になる生化学分析センサを
示す断面図である。同図において、1は上端が密閉され
、下端に開口部2を有する中空の筒状センサボディーで
ある。開口部2は、リード線4を接続したパラジウム含
有合金薄膜からなる測定電極3で密閉されている。セン
サボディー1には、その中空部に連通した水素ガス供給
パイプ5が設けられている。このパイプ5は、センサボ
ディ−1内部の水素圧を所定の値に保つために、図示し
ない定圧の水素ガス供給源に接続され。また、測定電極
3の外部表面全体を覆って、ウリカーゼを等の酵素を固
定化した固定化酵素膜6が設けられている。酵素固定化
膜6には、必要に応じ、所定の酵素反応に必要な第三の
物質も含有されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a biochemical analysis sensor according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a hollow cylindrical sensor body whose upper end is sealed and which has an opening 2 at its lower end. The opening 2 is sealed with a measuring electrode 3 made of a palladium-containing alloy thin film to which a lead wire 4 is connected. The sensor body 1 is provided with a hydrogen gas supply pipe 5 communicating with a hollow portion thereof. This pipe 5 is connected to a constant pressure hydrogen gas supply source (not shown) in order to maintain the hydrogen pressure inside the sensor body 1 at a predetermined value. Further, an immobilized enzyme membrane 6 on which an enzyme such as uricase is immobilized is provided to cover the entire external surface of the measurement electrode 3. The enzyme-immobilized membrane 6 also contains a third substance necessary for a predetermined enzyme reaction, if necessary.

上記第1図のセンサを用いて本発明の分析方法を実施す
る際には、水素ガス供給パイプ5を定圧水素源に接続し
、センサボディー1の内部を一定の水素圧に維持する。
When carrying out the analysis method of the present invention using the sensor shown in FIG. 1, the hydrogen gas supply pipe 5 is connected to a constant pressure hydrogen source, and the inside of the sensor body 1 is maintained at a constant hydrogen pressure.

この状態で、被測定物質および所定の酵素反応に必要な
物質を含むサンプル溶液中にセンサの下端部を浸漬する
。これにより、酵素固定化膜上で所定の酵素反応が起こ
り、過酸化水素が生成する。生成した過酸化水素は測定
電極3に達し、既述したようにして定量される。こうし
て定量された過酸化水素生成量から、予め作成された検
量線に従って、サンプル溶液中の被測定物質の濃度を測
定する。
In this state, the lower end of the sensor is immersed in a sample solution containing the substance to be measured and a substance necessary for a predetermined enzymatic reaction. As a result, a predetermined enzyme reaction occurs on the enzyme-immobilized membrane, and hydrogen peroxide is produced. The generated hydrogen peroxide reaches the measuring electrode 3 and is quantified as described above. The concentration of the substance to be measured in the sample solution is measured from the amount of hydrogen peroxide produced determined in this way, according to a calibration curve prepared in advance.

第2図は、本発明の他実施例になる生化学分析センサを
示す断面図である。同図において、11は上端が密閉さ
れ、下端に開口部12を有する中空の筒状センサボディ
ーである。開口部12は、チタン−ニッケル系の水素吸
蔵合金薄膜からなる測定電極13で密閉されている。測
定電極13には、集電体14を介してリード線15が接
続されている。また、前記センサボディー11には、そ
の中空部に連通ずる水素ガス供給パイプ16が設けられ
ている。更に、測定電極13の外部表面全体を囲んで、
溶存過酸化水素透過性のセルロースアセテート膜17が
設けられている。該セルロースアセテート膜と測定電極
13との間には、塩基性電解質薄層として、0.5MK
Cfiを添加したトリスヒドロキシメチルアミノメタン
−はう酸混合液18が収納されいる。この塩基性電解質
溶液薄層18に接触し、且つそれ以外の部分とは絶縁性
が保たれた基準電極19が設けられている。この基準電
極には、外部に延設されたリード線20が接続されてい
る。また、セルロースアセテート膜17の外側に密着し
て、グルコースオキシダーゼ等の酵素を固定化した固定
化酵素膜21が設けられている。該酵素固定化膜には、
必要に応じ、所定の酵素反応に必要な第三の物質も含有
されている。
FIG. 2 is a sectional view showing a biochemical analysis sensor according to another embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a hollow cylindrical sensor body whose upper end is sealed and which has an opening 12 at its lower end. The opening 12 is sealed with a measurement electrode 13 made of a titanium-nickel hydrogen storage alloy thin film. A lead wire 15 is connected to the measurement electrode 13 via a current collector 14 . Further, the sensor body 11 is provided with a hydrogen gas supply pipe 16 that communicates with the hollow portion thereof. Furthermore, surrounding the entire external surface of the measuring electrode 13,
A cellulose acetate membrane 17 permeable to dissolved hydrogen peroxide is provided. Between the cellulose acetate membrane and the measurement electrode 13, a basic electrolyte thin layer of 0.5MK
A trishydroxymethylaminomethane-carboxylic acid mixture 18 to which Cfi has been added is stored. A reference electrode 19 is provided that is in contact with this basic electrolyte solution thin layer 18 and is insulated from other parts. A lead wire 20 extending outside is connected to this reference electrode. Further, an immobilized enzyme membrane 21 on which an enzyme such as glucose oxidase is immobilized is provided in close contact with the outside of the cellulose acetate membrane 17. The enzyme-immobilized membrane includes:
If necessary, a third substance necessary for a predetermined enzymatic reaction is also contained.

第2図のセンサを用いた場合にも、第1図のセンサを用
いた場合と同様にして、本発明の生化学分析方法を実施
することができる。この場合、塩基性電解質溶液薄層1
8および基準電極19を設けたことによって、より正確
な分析を行うことができる。
Even when the sensor shown in FIG. 2 is used, the biochemical analysis method of the present invention can be carried out in the same manner as when the sensor shown in FIG. 1 is used. In this case, the basic electrolyte solution thin layer 1
By providing the reference electrode 8 and the reference electrode 19, more accurate analysis can be performed.

第3図は本発明のセンサを用いた生化学分析系の一例を
示している。同図において、31は第2図に示したと同
様の構成からなる生化学分析センサである。このセンサ
31を固定すると共に、測定液をセンサ31の感応部に
接触するように流通させるフローセル32が設けられて
いる。33はフローセル32の内部の流通路である。一
方、分析対象の試料液を収容するサンプルチューブ34
、既述した第三の物質を含む校正液を収容した容器35
、希釈液を収容する容器36、被測定液を調製する反応
槽37が設けられている。反応槽37では、ポンプ41
により供給される希釈液と、ポンプ40により供給され
る試料液および/または校正液とを攪拌混合することに
より、被測定液が調製される。なお、校正液、希釈液、
被測定液は配管39を通して送給される。また、ポンプ
40には校正液を吸引するか試料液を吸引するか選択で
きる機構が備わっている。
FIG. 3 shows an example of a biochemical analysis system using the sensor of the present invention. In the figure, numeral 31 is a biochemical analysis sensor having the same configuration as shown in FIG. A flow cell 32 is provided that fixes the sensor 31 and allows the measurement liquid to flow so as to come into contact with the sensitive part of the sensor 31. 33 is a flow path inside the flow cell 32. On the other hand, a sample tube 34 containing a sample liquid to be analyzed
, a container 35 containing a calibration solution containing the third substance mentioned above.
, a container 36 for containing a diluent, and a reaction tank 37 for preparing a liquid to be measured. In the reaction tank 37, the pump 41
A liquid to be measured is prepared by stirring and mixing the diluting liquid supplied by the pump 40 and the sample liquid and/or calibration liquid supplied by the pump 40. In addition, calibration solution, dilution solution,
The liquid to be measured is fed through piping 39. Further, the pump 40 is equipped with a mechanism that allows selection of whether to aspirate the calibration liquid or the sample liquid.

反応槽37内で調製された被測定液は、ポンプ42の駆
動により、配管39を通ってフロ、−セル32の内部流
通路33に供給される。被測定液はここでセンサ31の
感応部に接触する。これにより、既述の機構によって過
酸化水素が生成し、その量が定量される。測定終了後、
被測定液は配管39を通って排出され、廃液タンク38
に収容される。ポンプ42はこの廃液を排出するための
ポンプをも兼ねている。なお、43は前記生化学分析セ
ンサ31からの出力を記録して解析する記録解析機構、
44は前記解析結果を表示する表示機構である。また、
45は前記測定系全体を制御する制御機構である。
The liquid to be measured prepared in the reaction tank 37 is supplied to the internal flow path 33 of the flow cell 32 through the piping 39 by driving the pump 42 . The liquid to be measured comes into contact with the sensitive part of the sensor 31 here. As a result, hydrogen peroxide is generated by the mechanism described above, and its amount is quantified. After the measurement is completed,
The liquid to be measured is discharged through the pipe 39 and is transferred to the waste liquid tank 38.
be accommodated in. The pump 42 also serves as a pump for discharging this waste liquid. Note that 43 is a recording and analysis mechanism that records and analyzes the output from the biochemical analysis sensor 31;
44 is a display mechanism that displays the analysis results. Also,
45 is a control mechanism that controls the entire measurement system.

上記構成の生化学分析系によれば、センサ31を取り替
えることによって、種々の項目について容易に本発明の
生化学分析を行うことができる。
According to the biochemical analysis system configured as described above, by replacing the sensor 31, the biochemical analysis of the present invention can be easily performed on various items.

その際、酵素および被測定物質以外に、酵素の基質やA
TP等の第三の物質を必要とする場合にも、これらを稀
釈液36中に含有させることにより、試料液34に添加
することができるから、容易に対応できる。
At that time, in addition to the enzyme and the substance to be measured, enzyme substrates and A
Even when a third substance such as TP is required, it can be easily handled because it can be added to the sample liquid 34 by including it in the diluent 36.

第4図は本発明のセンサを用いた生化学分析系の他の例
を示している。同図において、51は本発明の生化学分
析センサを複数固定すると共に、被測定液を前記複数個
の生化学分析センサの感応部に接触するように流通させ
るフローセルである。
FIG. 4 shows another example of a biochemical analysis system using the sensor of the present invention. In the figure, reference numeral 51 denotes a flow cell in which a plurality of biochemical analysis sensors of the present invention are fixed and a liquid to be measured is caused to flow so as to come into contact with the sensitive parts of the plurality of biochemical analysis sensors.

このようにして被測定液を流通させるために、フローセ
ル51内には流通路52が設けられている。
A flow path 52 is provided within the flow cell 51 in order to circulate the liquid to be measured in this manner.

流通路52には、第一および第二の二つの被測定液流入
口53.54と、測定終了後の被測定液を排出するため
の一つの流出口55が設けられている。二つの流入口5
3.54から流入した夫々の被測定液は、流出口55の
手前で合流するように設計されている。この合流の際の
被測定液どうしのコンタミネーションを防ぐために、流
通路52は充分長くしである。
The flow path 52 is provided with two inlets 53 and 54 for the liquid to be measured, first and second, and one outlet 55 for discharging the liquid to be measured after the measurement is completed. Two inlets 5
The respective liquids to be measured flowing in from 3.54 are designed to join together before the outlet 55. In order to prevent contamination between the liquids to be measured during this merging, the flow path 52 is sufficiently long.

フローセル51には、本発明による生化学分析センサ6
1,62.63.64が固定される。これらのセンサは
、何れも第2図に示した構造を有している。また、セン
サ61〜62の夫々は、尿酸センサ、グルコースセンサ
、リン脂質センサ、遊離コレステロールセンサとして構
成されている。
The flow cell 51 includes a biochemical analysis sensor 6 according to the present invention.
1,62,63,64 are fixed. All of these sensors have the structure shown in FIG. Moreover, each of the sensors 61 to 62 is configured as a uric acid sensor, a glucose sensor, a phospholipid sensor, and a free cholesterol sensor.

これらのセンサ群は、第一被測定液流入口53に連なる
流通路52に沿って配置されている。固定化酵素膜とし
て、尿酸センサ61にはウリカーゼ固定化膜、グルコー
スセンサ62にはグルコース固定化膜、リン脂質センサ
63にはホスホリパーゼ−Dとコリンオキシダーゼとの
両者を固定化した膜、遊離コレステロールセンサ64に
はコレステロールオキシダーゼ固定化膜が夫々用いられ
ている。
These sensor groups are arranged along a flow path 52 connected to the first liquid to be measured inlet 53. The immobilized enzyme membranes include a uricase-immobilized membrane for the uric acid sensor 61, a glucose-immobilized membrane for the glucose sensor 62, a membrane immobilized with both phospholipase-D and choline oxidase, and a free cholesterol sensor for the phospholipid sensor 63. 64 uses a cholesterol oxidase-immobilized membrane, respectively.

また、フローセル51には、その第二被測定液流入口5
4に連なる流通路に沿って、別の生化学分析センサ65
,66.67.68.69が固定されている。これらの
センサ65〜69も第2図に示した生化学分析センサと
同じ構造を有しており、遊離脂肪酸センサ、トリグリセ
ライドセンサ、コリンエステラーゼセンサ、無機リンセ
ンサ、全コレステロールセンサとして夫々構成されてい
る。即ち、遊離脂肪酸センサ65には、アシル−CoA
シンテターゼとアシルCoAオキシダーゼを固定化し、
且つ難溶性のマグネシウム塩を含有せしめた酵素固定化
膜が用いられている。トリグリセライドセンサ66には
、リポタンパクリパーゼとグリセロキナーゼとグリセロ
ール−3−リン酸酸化酵素とを固定化した酵素固定化膜
が用いられている。コリンエステラーゼセンサ67には
、コリンオキシダーゼを固定化した酵素固定化膜が用い
られている。無機リンセンサ68には、プリンヌクレオ
シドホスホリラーゼとキサンチンオキシダーゼとを固定
化した固定化酵素膜が用いられている。全コレステロー
ルセンサ69には、コレステロールオキシダーゼを固定
化した固定化酵素膜が用いられている。
The flow cell 51 also has a second liquid inlet 5 to be measured.
Along the flow path connected to 4, another biochemical analysis sensor 65
, 66, 67, 68, 69 are fixed. These sensors 65 to 69 also have the same structure as the biochemical analysis sensor shown in FIG. 2, and are configured as a free fatty acid sensor, a triglyceride sensor, a cholinesterase sensor, an inorganic phosphorus sensor, and a total cholesterol sensor, respectively. That is, the free fatty acid sensor 65 contains acyl-CoA.
Immobilize synthetase and acyl-CoA oxidase,
In addition, an enzyme-immobilized membrane containing a sparingly soluble magnesium salt is used. The triglyceride sensor 66 uses an enzyme-immobilized membrane on which lipoprotein lipase, glycerokinase, and glycerol-3-phosphate oxidase are immobilized. The cholinesterase sensor 67 uses an enzyme-immobilized membrane on which choline oxidase is immobilized. The inorganic phosphorus sensor 68 uses an immobilized enzyme membrane on which purine nucleoside phosphorylase and xanthine oxidase are immobilized. The total cholesterol sensor 69 uses an immobilized enzyme membrane on which cholesterol oxidase is immobilized.

70は、分析すべき試料液を収容する第一のサンプルチ
ューブである。この第一のサンプルチューブには、尿酸
、グルコース、リン脂質、遊離コレステロールを分析さ
れるべき第一の試料液が収容される。一般に、第一の試
料液は血清、全血、尿などの体液である。この第一の試
料液の分析に必要な校正液が容器71に収容されている
。該稀釈液は、前記夫々の測定成分を所定濃度添加して
調製したものである。また、第一の試料液の分析に必要
な希釈液が容器72に収容されている。この稀釈液は、
トリスヒドロキシメチルアミノメタンとほう酸を含有す
る緩衝溶液である。73は、試料液、稀釈液および/ま
たは校正液を混合して被測定液を調製するための反応槽
である。反応槽73では2.ポンプ80により供給され
る試料液および/または校正液と、ポンプ81により供
給される稀釈液とを攪拌混合することにより、第一の被
測定液が調製される。なお、校正液、希釈液、試料液は
配管79を通して送給される。また、ポンプ80には校
正液の吸引と試料液の吸引との何れかを選択できる機構
が備わっている。
70 is a first sample tube containing a sample liquid to be analyzed. This first sample tube contains a first sample liquid to be analyzed for uric acid, glucose, phospholipids, and free cholesterol. Generally, the first sample liquid is a body fluid such as serum, whole blood, or urine. A calibration liquid necessary for analyzing this first sample liquid is contained in a container 71. The diluted solution was prepared by adding each of the components to be measured at predetermined concentrations. Further, a diluent necessary for analyzing the first sample liquid is stored in the container 72. This dilution is
A buffer solution containing trishydroxymethylaminomethane and boric acid. 73 is a reaction tank for preparing a liquid to be measured by mixing a sample liquid, a dilution liquid, and/or a calibration liquid. In the reaction tank 73, 2. A first liquid to be measured is prepared by stirring and mixing the sample liquid and/or calibration liquid supplied by the pump 80 and the dilution liquid supplied by the pump 81. Note that the calibration solution, dilution solution, and sample solution are fed through piping 79. Further, the pump 80 is equipped with a mechanism that allows selection between suction of the calibration liquid and suction of the sample liquid.

一方、第二のサンプルチューブ74には、i!!離脂肪
酸、トリグリセライド、コリンエステラーゼ、無機リン
、全コレステロールを分析するための第二の試料液が収
容される。この第二の試料液も、一般には血清、全血、
尿などの体液である。この分析に必要な校正液が容器7
5に収容されている。
On the other hand, the second sample tube 74 contains i! ! A second sample solution for analyzing fatty acids, triglycerides, cholinesterase, inorganic phosphorus, and total cholesterol is accommodated. This second sample solution is also generally serum, whole blood,
Body fluids such as urine. The calibration solution necessary for this analysis is in container 7.
It is housed in 5.

この校正液は、上記夫々の測定成分を所定濃度添加して
調製したものである。また、第二の試料液の分析に必要
な稀釈液が、容器76に収容される。
This calibration solution was prepared by adding each of the above measurement components at a predetermined concentration. Further, a diluent necessary for analyzing the second sample liquid is stored in the container 76.

この稀釈液はトリスヒドロキシアミノメタン及びほう酸
に加えて、第三の物質であるATP、ベンゾイルコリン
、イノシン、コレステロールヒドロラーゼを所定濃度含
有させたものである。77は、第二の試料液および/ま
たは校正液と、希釈液とを撹拌して被測定液を調製する
反応槽である。この反応槽77では、ポンプ82により
供給される試料液および/または校正液と、ポンプ83
により供給される稀釈液とを攪拌混合することにより、
第二の被測定液が調製される。なお、校正液、希釈液お
よび試料液は配管79を通して送給される。
In addition to trishydroxyaminomethane and boric acid, this diluted solution contains the third substances ATP, benzoylcholine, inosine, and cholesterol hydrolase at predetermined concentrations. 77 is a reaction tank for preparing a liquid to be measured by stirring the second sample liquid and/or calibration liquid and a diluting liquid. In this reaction tank 77, the sample liquid and/or calibration liquid supplied by the pump 82 and the pump 83
By stirring and mixing the diluent supplied by
A second liquid to be measured is prepared. Note that the calibration solution, dilution solution, and sample solution are fed through piping 79.

また、ポンプ82には校正液の吸引と試料液の吸引との
何れかを選択できる機構が備わっている。
Further, the pump 82 is equipped with a mechanism that allows selection between suction of the calibration liquid and suction of the sample liquid.

反応槽73で調製された第一の被測定液と、反応槽77
て調製された第二の被測定液は、ポンプ84の駆動によ
り、配管79を通ってフローセル51の内部流通路52
に供給される。ここで、第一の被測定液はセンサ61〜
64の感応部に接触し、第二の被測定液はセンサ65〜
69の感応部に接触する。この結果、夫々のセンサに対
応した酵素反応により過酸化水素が生成し、その量が定
量される。測定終了後、第一および第二の二つの被測定
液は配管55を通って排出され、廃液タンク78に収容
される。ポンプ84はこの廃液を排出するためのポンプ
をも兼ねている。
The first liquid to be measured prepared in the reaction tank 73 and the reaction tank 77
The second liquid to be measured, which has been prepared by
supplied to Here, the first liquid to be measured is the sensor 61~
64, and the second liquid to be measured contacts the sensor 65~
Touch the sensitive part of 69. As a result, hydrogen peroxide is produced by an enzyme reaction corresponding to each sensor, and its amount is quantified. After the measurement is completed, the first and second liquids to be measured are discharged through the pipe 55 and stored in the waste liquid tank 78. The pump 84 also serves as a pump for discharging this waste liquid.

なお、85は前記生化学分析センサからの出力を記録し
、解析する記録解析機構であり、86は前記解析結果を
表示する表示機構である。また、87は前記測定系全体
を制御する制御機構である。
Note that 85 is a recording and analysis mechanism that records and analyzes the output from the biochemical analysis sensor, and 86 is a display mechanism that displays the analysis results. Further, 87 is a control mechanism that controls the entire measurement system.

上記第4図の生化学分析系によれば、尿酸、グルコース
、リン脂質、遊離コレステロール、遊離脂肪酸、トリグ
リセライド、コリンエステラーゼ、無機リン、全コレス
テロールを同時に測定することができる。また、この生
化学分析系は従来の比色法を主体とする分析系と異なり
、コンパクトで機構がよりシンプルである。また、この
分析系を用いてい血清中の各成分の濃度の測定を行った
ところ、前記各成分の定量が20分以内で迅速に行われ
た。これに対し、従来の分析系では被測定液に試薬を添
加後、発色させるまで反応させる必要があるため、測定
終了まで約2時間を要した。また、本発明の装置では発
色のための試薬は不要であるから、分析費用も安くでき
る。
According to the biochemical analysis system shown in FIG. 4, uric acid, glucose, phospholipids, free cholesterol, free fatty acids, triglycerides, cholinesterase, inorganic phosphorus, and total cholesterol can be measured simultaneously. Additionally, this biochemical analysis system is compact and has a simpler mechanism, unlike conventional analysis systems that mainly use colorimetry. Furthermore, when the concentration of each component in serum was measured using this analysis system, the quantification of each component was quickly performed within 20 minutes. In contrast, in conventional analysis systems, it took about two hours to complete the measurement because it was necessary to add the reagent to the liquid to be measured and then allow it to react until color was developed. Furthermore, since the apparatus of the present invention does not require a reagent for color development, analysis costs can be reduced.

以上の実施例および測定系例では、非測定時における測
定電極表面の水素圧ないしは水素濃度を一定に保つため
に、何れも外部からパイプによって水素を供給する手段
を用いている。しかし、第5図の実施例に示すように、
測定電極に基準電極に対して所定量の水素を吸蔵させ、
前記測定電極表面の水素濃度が所定の値になるように所
定のバイアス電圧をかける方法も可能である。
In the above embodiments and measurement system examples, in order to keep the hydrogen pressure or hydrogen concentration on the surface of the measurement electrode constant during non-measurement periods, a means for supplying hydrogen from the outside through a pipe is used. However, as shown in the embodiment of FIG.
The measurement electrode absorbs a predetermined amount of hydrogen relative to the reference electrode,
It is also possible to apply a predetermined bias voltage so that the hydrogen concentration on the surface of the measurement electrode becomes a predetermined value.

第5図において、101は上端が密閉され、下端に開口
部102を有する内部が中空のセンサボディー 103
は前記開口部を密閉するリード線104か接続されたパ
ラジウム含有合金の薄膜からなる測定電極である。これ
らに加えて、この実施例では、基準電極105が設けら
れている。該基準電極は、測定電極103の電位を測定
するとともに、非測定時に前記金属性の薄膜に所定のバ
イアスをかけることにより測定電極103表面の水素濃
度を所定の値に保つために用いられる。
In FIG. 5, 101 is a sensor body 103 whose upper end is sealed and whose interior is hollow and has an opening 102 at its lower end.
is a measurement electrode made of a thin film of palladium-containing alloy connected to a lead wire 104 that seals the opening. In addition to these, a reference electrode 105 is provided in this embodiment. The reference electrode is used to measure the potential of the measurement electrode 103 and to keep the hydrogen concentration on the surface of the measurement electrode 103 at a predetermined value by applying a predetermined bias to the metallic thin film when not measuring.

106は前記金属性の薄膜の外部全体を覆うウリカーゼ
を固定化した固定化酵素膜である。107は制御機構で
あり、必要に応して測定電極103の電位を測定し、ま
た測定電極103に所定のバイアスをかけたりする等の
コントロールをするためのものである。
Reference numeral 106 denotes an immobilized enzyme membrane on which uricase is immobilized, covering the entire exterior of the metal thin membrane. Reference numeral 107 denotes a control mechanism that measures the potential of the measurement electrode 103 and performs controls such as applying a predetermined bias to the measurement electrode 103 as necessary.

上記第5図の実施例は、測定電極103にバイアスをか
けることで、非測定時における測定電極表面の水素雰囲
気すなわち水素濃度を一定の値に保つことができ、測定
系をコンパクトにできる利点かある。従って、小型の測
定系や多項目を一体化した測定系に特に有効である。
The embodiment shown in FIG. 5 has the advantage that by applying a bias to the measurement electrode 103, the hydrogen atmosphere on the surface of the measurement electrode, that is, the hydrogen concentration, can be maintained at a constant value when not measuring, and the measurement system can be made compact. be. Therefore, it is particularly effective for small-sized measurement systems and measurement systems that integrate multiple items.

第6図は本発明に係わる生化学分析センサにおいて、F
ETセンサをベースとした実施例の概略断面図を示す。
FIG. 6 shows F in the biochemical analysis sensor according to the present invention.
1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment based on an ET sensor; FIG.

同図において、111はシリコン基板であり、112,
113はそれぞれソースとドレインである。114はS
iO□層、115はSi3N4層である。前記Si、N
4層115上には、ゲート電極として、水素吸蔵性の金
属薄膜からなる測定電極116が形成されている。該測
定電極からは、リード部117が外部に向けて延長され
ている。118は、測定電極116を覆う固定化酵素膜
である。
In the figure, 111 is a silicon substrate, 112,
113 are a source and a drain, respectively. 114 is S
The iO□ layer 115 is a Si3N4 layer. Said Si, N
A measurement electrode 116 made of a hydrogen-absorbing metal thin film is formed as a gate electrode on the fourth layer 115. A lead portion 117 extends outward from the measurement electrode. 118 is an immobilized enzyme membrane that covers the measurement electrode 116.

上記第6図に示したFET構造のセンサは、幾つかの項
目を一体化し易い利点を有している。この第6図のセン
サと基準電極との両者を、第5図に示した制御機構10
7およびFETセンサの駆動機構を共に用いることによ
って、併用することができる。これによって、測定電極
を電位を測定すると共に、非測定時には測定電極に所定
のバイアスを掛けて測定電極表面の水素濃度を一定に保
つことができる。
The FET structure sensor shown in FIG. 6 has the advantage that several items can be easily integrated. The control mechanism 10 shown in FIG. 5 controls both the sensor shown in FIG. 6 and the reference electrode.
7 and the FET sensor drive mechanism can be used together. Thereby, it is possible to measure the potential of the measuring electrode and to maintain a constant hydrogen concentration on the surface of the measuring electrode by applying a predetermined bias to the measuring electrode when not measuring.

上記のようなFETセンサは、第7図に示したように、
複数の検出部を有する形態とすることもできる。即ち、
第7図はグルコースオキシダーゼ固定化膜、ウリカーゼ
固定化膜、コレステロールオキシダーゼ固定化膜の3種
類の固定化酵素膜を、3個の独立したゲート上に設けた
FETセンサを、ゲート部の上方から見た平面図である
。同図において、121は前記FETセンサ本体である
。また、122,123,124は夫々グルコースオキ
シダーゼ固定化膜、ウリカーゼ固定化膜、コレステロー
ルオキシダーゼ固定化膜を夫々形成したグルコース検出
部、尿酸検出部、遊離コレステロール検出部である。
As shown in Fig. 7, the FET sensor as described above is
It is also possible to adopt a configuration having a plurality of detection units. That is,
Figure 7 shows an FET sensor in which three types of immobilized enzyme membranes, glucose oxidase immobilized membrane, uricase immobilized membrane, and cholesterol oxidase immobilized membrane, are provided on three independent gates, viewed from above the gate part. FIG. In the figure, 121 is the FET sensor body. Further, 122, 123, and 124 are a glucose detection section, a uric acid detection section, and a free cholesterol detection section, each of which has a glucose oxidase-immobilized membrane, a uricase-immobilized membrane, and a cholesterol oxidase-immobilized membrane, respectively.

次に、本発明の方法に従って行った具体的な生化学分析
の実施例を説明する。
Next, examples of specific biochemical analyzes performed according to the method of the present invention will be described.

実施例1(グルコースの分析) スパッタ法を用いることにより、多孔質基板上に膜厚2
μ−のT1Ni系合金薄膜を形成した。
Example 1 (Analysis of glucose) By using a sputtering method, a film with a thickness of 2
A μ-T1Ni alloy thin film was formed.

この合金薄膜の表面に、グルコースオキシダーゼを固定
化した酵素固定化膜を被覆した。これを検出電極に用い
、第2図に示した生化学分析センサを作製した。
The surface of this alloy thin film was coated with an enzyme-immobilized film on which glucose oxidase was immobilized. Using this as a detection electrode, a biochemical analysis sensor shown in FIG. 2 was fabricated.

上記で作製したセンサを第3図で説明した生化学分析系
にセットし、検量線を作成するために、グルコース濃度
既知の標準液について測定を行った。その際、酵素反応
を行う前の測定電極電位と、反応が進んで定常値に達し
たときの測定電極電位との差(ΔE)を測定した。各グ
ルコース濃度(Cg)の対数に対してΔEをプロットし
たところ、第8図に示した関係が得られた。
The sensor prepared above was set in the biochemical analysis system described in FIG. 3, and a standard solution with a known glucose concentration was measured in order to create a calibration curve. At that time, the difference (ΔE) between the measured electrode potential before the enzymatic reaction and the measured electrode potential when the reaction progressed and reached a steady value was measured. When ΔE was plotted against the logarithm of each glucose concentration (Cg), the relationship shown in FIG. 8 was obtained.

第8図の結果は、ヒト血中でのグルコース濃度の正常範
囲(50〜100 mg/ d II )を含む範囲で
、Cgの対数とΔEとの間に略直線的な関係があること
を示している。従って、本発明の方法はグルコース濃度
の測定に有効であることが分かる。
The results in Figure 8 indicate that there is an approximately linear relationship between the logarithm of Cg and ΔE in a range that includes the normal range of glucose concentration in human blood (50 to 100 mg/d II). ing. Therefore, it can be seen that the method of the present invention is effective for measuring glucose concentration.

実施例2(リン脂質の分析) 酵素固定化膜として、フオスフオリパーゼDおよびコリ
ンオキシダーゼの二種類の酵素を固定化シたものを用い
た。それ以外は実施例1の場合と同様にして、第2図に
示した生化学分析センサを作製した。
Example 2 (Analysis of Phospholipids) An enzyme-immobilized membrane in which two types of enzymes, phospholipase D and choline oxidase, were immobilized was used. The biochemical analysis sensor shown in FIG. 2 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

上記で作製したセンサを第3図で説明した生化学分析系
にセットし、検量線を作成するために、リン脂質濃度既
知の標準液について測定を行った。
The sensor prepared above was set in the biochemical analysis system described in FIG. 3, and a standard solution with a known phospholipid concentration was measured in order to create a calibration curve.

その際、酵素反応を行う前の測定電極電位と、反応が進
んで定常値に達したときの測定電極電位との差(ΔE)
を測定し、各リン脂質濃度(Cp)ノ対数ニ対してΔE
をプロットした。その結果、第8図に示した関係が得ら
れた。
At that time, the difference (ΔE) between the measured electrode potential before the enzymatic reaction and the measured electrode potential when the reaction progresses and reaches a steady value.
ΔE for the logarithm of each phospholipid concentration (Cp)
was plotted. As a result, the relationship shown in FIG. 8 was obtained.

第8図の結果は、ヒト血中でのリン脂質濃度の正常範囲
(150〜230諷g/dl)を含む範囲で、Cpの対
数とΔEとの間に略直線的な関係があることを示してい
る。従って、本発明の方法はグルコース濃度の測定に有
効であることが分かる。
The results shown in Figure 8 indicate that there is an approximately linear relationship between the logarithm of Cp and ΔE in a range that includes the normal range of phospholipid concentration in human blood (150 to 230 g/dl). It shows. Therefore, it can be seen that the method of the present invention is effective for measuring glucose concentration.

実施例3(無機リンの分析) 酵素固定化膜として、プリンヌクレオシドホスホリラー
ゼおよびキサンチンオキシダーゼの二種類の酵素を固定
化したものを用いた。それ以外は実施例1の場合と同様
にして、第2図に示した生化学分析センサを作製した。
Example 3 (Analysis of Inorganic Phosphorus) An enzyme-immobilized membrane on which two types of enzymes, purine nucleoside phosphorylase and xanthine oxidase, were immobilized was used. The biochemical analysis sensor shown in FIG. 2 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

上記で作製したセンサを第3図で説明した生化学分析系
にセットし、検量線を作成するために、予めイノシンを
添加したリン脂質濃度既知の標準液について測定を行っ
た。その際、酵素反応を行う前の測定電極電位と、反応
が進んで定常値に達したときの測定電極電位との差(Δ
E)を測定した。各無機リン濃度(Cip)の対数に対
してΔEをプロットした結果、第9図に示した関係が得
られた。
The sensor prepared above was set in the biochemical analysis system described in FIG. 3, and in order to create a calibration curve, measurements were performed using a standard solution with a known phospholipid concentration to which inosine had been added. At that time, the difference (Δ
E) was measured. As a result of plotting ΔE against the logarithm of each inorganic phosphorus concentration (Cip), the relationship shown in FIG. 9 was obtained.

第9図の結果は、ヒト血中での無機リン濃度の正常範囲
(2,5〜4.5 mg/ d 1 )を含む範囲で、
C1pの対数とΔEとの間に略直線的な関係があること
を示している。従って、本発明の方法は無機リン測定に
有効であることが分かる。
The results in Figure 9 show that the range includes the normal range of inorganic phosphorus concentration in human blood (2.5 to 4.5 mg/d 1 ).
It is shown that there is a substantially linear relationship between the logarithm of C1p and ΔE. Therefore, it can be seen that the method of the present invention is effective for measuring inorganic phosphorus.

実施例4(コリンエステラーゼの分析)酵素固定化膜と
して、コリンオキシダーゼを固定化したものを用いた。
Example 4 (Analysis of cholinesterase) An enzyme-immobilized membrane on which choline oxidase was immobilized was used.

それ以外は実施例1の場合と同様にして、第2図に示し
た生化学分析センサを作製した。
The biochemical analysis sensor shown in FIG. 2 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

上記で作製したセンサを第3図で説明した生化学分析系
にセットし、検量線を作成するために、コリンエステラ
ーゼ濃度既知の標準液について測定を行った。この標準
液には、コリンエステラーゼの基質であるベンゾイルコ
リンを予め添加して用いた。測定に際しては、酵素反応
を行う前の測定電極電位と、反応が進んで定常値に達し
たときの測定電極電位との差(ΔE)を測定し、コリン
エステラーゼ濃度(Cche)の対数に対してΔEをプ
ロットした。その結果、第10図に示した関係が得られ
た。
The sensor prepared above was set in the biochemical analysis system described in FIG. 3, and a standard solution with a known cholinesterase concentration was measured in order to create a calibration curve. Benzoylcholine, a substrate for cholinesterase, was added to this standard solution in advance. During measurement, the difference (ΔE) between the measured electrode potential before the enzymatic reaction and the measured electrode potential when the reaction progresses and reaches a steady value is measured, and ΔE is calculated based on the logarithm of the cholinesterase concentration (Cche). was plotted. As a result, the relationship shown in FIG. 10 was obtained.

第10図の結果は、ヒト血中でのコリンエステラーゼ濃
度の正常範囲(3500〜6000U / d # )
を含む範囲で、Ccheの対数とΔEとの間に略直線的
な関係があることを示している。従って、本発明の方法
はコリンエステラーゼの測定に有効であることが分かる
The results in Figure 10 indicate the normal range of cholinesterase concentration in human blood (3500-6000 U/d#)
It is shown that there is a substantially linear relationship between the logarithm of Cche and ΔE in the range including . Therefore, it can be seen that the method of the present invention is effective for measuring cholinesterase.

実施例5(遊離脂肪酸の分析) 酵素固定化膜として、アシル−CoAシンテターゼおよ
びアシル−CoAオキシダーゼを固定化し、且つ難溶性
マグネシウム塩を含有せしめたたちのを用いた。それ以
外は実施例1の場合と同様にして、第2図に示した生化
学分析センサを作製した。
Example 5 (Analysis of Free Fatty Acid) As an enzyme-immobilized membrane, a film was used in which acyl-CoA synthetase and acyl-CoA oxidase were immobilized and a sparsely soluble magnesium salt was contained. The biochemical analysis sensor shown in FIG. 2 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

上記で作製したセンサを第3図で説明した生化学分析系
にセットし、検量線を作成するために、遊離脂肪酸濃度
が既知の標準液について測定を行った。この標準液には
ATPを予め添加して用いた。測定に際しては、酵素反
応を行う前の測定電極電位と、反応か進んで定常値に達
したときの測定電極電位との差(ΔE)を測定だ。遊離
脂肪酸濃度(Cffa)の対数に対してΔEをプロット
したところ、第10図に示した関係が得られた。
The sensor prepared above was set in the biochemical analysis system described in FIG. 3, and a standard solution with a known free fatty acid concentration was measured in order to create a calibration curve. ATP was added to this standard solution in advance. When making measurements, measure the difference (ΔE) between the measured electrode potential before the enzymatic reaction and the measured electrode potential when the reaction has progressed and reached a steady state value. When ΔE was plotted against the logarithm of free fatty acid concentration (Cffa), the relationship shown in FIG. 10 was obtained.

第10図の結果は、ヒト血中での遊離脂肪酸の正常範囲
(180〜590μE/dll )を含む範囲で、Cf
faの対数とΔEとの間に略直線的な関係があることを
示している。従って、本発明の方法は遊離脂肪酸の測定
に有効であることが分かる。
The results in Figure 10 show that Cf
It is shown that there is a substantially linear relationship between the logarithm of fa and ΔE. Therefore, it can be seen that the method of the present invention is effective for measuring free fatty acids.

〔発明の効果コ 以上詳述したように、本発明によれば、コンパクトでシ
ンプルで測定時間が速くかっ、測定項目あたりの単価が
安い分析法を提供することができその効果は大である。
[Effects of the Invention] As described in detail above, the present invention provides a compact and simple analysis method that is quick in measurement time and has a low unit cost per measurement item, and has great effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による生化学分析センサの一実施例を示
す断面図、第2図は本発明による生化学分析センサの他
の実施例を示す断面図、第3図および第4図は夫々第2
図のセンサを用いた生化学分析系の一例を示す図、第5
図〜第7図は夫々本発明による生化学分析センサの更に
別の実施例を示す断面図、第8図〜第12図は本発明の
生化学分析方法を用いた生化学分析の結果を示すグラフ
である。 1.11.・・・センサボディー 4,15・・。 測定電極、5.16・・・水素供給用のパイプ、6.2
1・・・酵素固定化膜。17・・・セルロースアセテー
ト膜、18・・・塩基性電解質薄層、19・・・基準電
極、31.61〜69・・・生化学分析センサ、32.
51・・・フローセル、34,70.74・・・サンプ
ルチューブ、37.73・・・反応槽、39゜79・・
・配管、40〜42.80〜83・・・送液ポンプ、4
3.85・・・記録解析機構、44゜86・・・表示機
構、45.87・・・制御機構。 第1図 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第 図 第 図 ΔE(mV) 第 図 ΔE(mV) 第 図 ΔE(mV)  ffa (uEq/J ) 第 図
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the biochemical analysis sensor according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the biochemical analysis sensor according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are respectively Second
Figure 5 shows an example of a biochemical analysis system using the sensor shown in Figure 5.
7 to 7 are cross-sectional views showing further embodiments of the biochemical analysis sensor according to the present invention, and FIGS. 8 to 12 show the results of biochemical analysis using the biochemical analysis method of the present invention. It is a graph. 1.11. ...Sensor body 4,15... Measuring electrode, 5.16...Hydrogen supply pipe, 6.2
1... Enzyme immobilization membrane. 17... Cellulose acetate membrane, 18... Basic electrolyte thin layer, 19... Reference electrode, 31.61-69... Biochemical analysis sensor, 32.
51...Flow cell, 34,70.74...Sample tube, 37.73...Reaction tank, 39°79...
・Piping, 40-42.80-83...liquid pump, 4
3.85...Record analysis mechanism, 44°86...Display mechanism, 45.87...Control mechanism. Figure 1 Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2 Figure ΔE (mV) Figure ΔE (mV) Figure ΔE (mV) ffa (uEq/J) Figure

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被測定物質から少なくとも一段階の酵素反応を経
て過酸化水素を生成させると共に、生成した過酸化水素
を定量し、該過酸化水素の量に基づいて前記被測定物質
の濃度を測定する生化学的分析方法であって、 前記酵素反応により生成した過酸化水素を、過酸化水素
に感応してその量に対応した電圧値を出力する水素吸蔵
性を有する金属からなる測定電極に接触させることと、 前記測定電極の出力電圧値から、前記酵素反応で生成し
た過酸化水素を定量することとを具備した方法。
(1) Generate hydrogen peroxide from the substance to be measured through at least one step of enzymatic reaction, quantify the generated hydrogen peroxide, and measure the concentration of the substance to be measured based on the amount of hydrogen peroxide. A biochemical analysis method, in which hydrogen peroxide produced by the enzymatic reaction is brought into contact with a measurement electrode made of a metal having hydrogen storage properties that is sensitive to hydrogen peroxide and outputs a voltage value corresponding to the amount of hydrogen peroxide. A method comprising: quantifying hydrogen peroxide produced in the enzymatic reaction from the output voltage value of the measurement electrode.
(2)前記過酸化水素を生成する酵素反応に必要な一種
以上の酵素を、前記測定電極の外部表面に密着させて設
けた酵素固定化膜中に含ませて用いる請求項1に記載の
方法。
(2) The method according to claim 1, wherein one or more enzymes necessary for the enzymatic reaction that generates hydrogen peroxide are contained in an enzyme-immobilized membrane provided in close contact with the external surface of the measurement electrode. .
(3)前記被測定物質および前記酵素以外の、前記酵素
反応に必要な第三の物質を、前記酵素固定化膜および/
または被測定物質中に添加して用いる請求項2に記載の
方法。
(3) A third substance necessary for the enzymatic reaction other than the analyte and the enzyme is added to the enzyme-immobilized membrane and/or
The method according to claim 2, wherein the method is used by being added to a substance to be measured.
(4)被測定物質から少なくとも一段階の酵素反応を経
て過酸化水素を生成させると共に、生成した過酸化水素
を定量し、該過酸化水素の量に基づいて前記被測定物質
の濃度を測定する生化学的分析方法に用いるセンサであ
って、 中空の筒状体からなり、その上端が密閉され且つ下端の
少なくとも一部に開口部を有するセンサボディーと、 リード線が接続された水素吸蔵性を有する金属薄膜から
なり、前記センサボディーの下端開口部を密閉して設け
られた測定電極と、 前記センサボディーの内部における水素圧を所定の値に
保つ機構と、 前記被測定物質を出発物質として過酸化水素を発生する
ための少なくとも一種類以上の酵素が固定化されており
、且つ前記測定電極の外部表面を覆って設けられた酵素
固定化膜とを具備したことを特徴とする生化学分析セン
サ。
(4) Generate hydrogen peroxide from the substance to be measured through at least one step of enzymatic reaction, quantify the generated hydrogen peroxide, and measure the concentration of the substance to be measured based on the amount of hydrogen peroxide. A sensor used in a biochemical analysis method, comprising a sensor body made of a hollow cylindrical body, the upper end of which is sealed, and at least a portion of the lower end having an opening, and a hydrogen storage device connected to a lead wire. a measurement electrode made of a metal thin film and provided to seal the lower end opening of the sensor body; a mechanism for maintaining hydrogen pressure inside the sensor body at a predetermined value; A biochemical analysis sensor characterized by having at least one type of enzyme immobilized thereon for generating hydrogen oxide, and comprising an enzyme immobilization membrane provided to cover the external surface of the measurement electrode. .
(5)被測定物質から少なくとも一段階の酵素反応を経
て過酸化水素を生成させると共に、生成した過酸化水素
を定量し、該過酸化水素の量に基づいて前記被測定物質
の濃度を測定する生化学的分析方法に用いるセンサであ
って、 中空の筒状体からなり、その上端が密閉され且つ下端の
少なくとも一部に開口部を有するセンサボディーと、 リード線が接続された水素吸蔵性を有する金属薄膜から
なり、前記センサボディーの下端開口部を密閉して設け
られた測定電極と、 前記センサボディーの内部における水素圧を所定の値に
保つために、前記センサボディーの内部連通して設けら
れた水素ガス供給パイプと、前記測定電極の外部表面を
覆って設けられた、溶存過酸化水素透過性の有機高分子
薄膜と、該有機高分子薄膜と前記測定電極との間に設け
られた塩基性電解質溶液薄層と、 該塩基性電解質薄層に接触し、前記塩基性電解質層以外
の部分とは絶縁性が保たれ、且つ外部リードが接続され
た基準電極と、 前記被測定物質を出発物質として過酸化水素を発生する
ための少なくとも一種類以上の酵素が固定化されており
、且つ前記高分子薄膜の外部表面を覆って設けられた酵
素固定化膜とを具備したことを特徴とする生化学分析セ
ンサ。
(5) Generating hydrogen peroxide from the substance to be measured through at least one step of enzymatic reaction, quantifying the generated hydrogen peroxide, and measuring the concentration of the substance to be measured based on the amount of hydrogen peroxide. A sensor used in a biochemical analysis method, comprising a sensor body made of a hollow cylindrical body, the upper end of which is sealed, and at least a portion of the lower end having an opening, and a hydrogen storage device connected to a lead wire. a measurement electrode made of a metal thin film and provided to seal the lower end opening of the sensor body; and a measurement electrode provided in communication with the inside of the sensor body in order to maintain the hydrogen pressure inside the sensor body at a predetermined value. an organic polymer thin film permeable to dissolved hydrogen peroxide provided covering the external surface of the measurement electrode; and a hydrogen gas supply pipe provided between the organic polymer thin film and the measurement electrode. a thin layer of basic electrolyte solution; a reference electrode that is in contact with the thin layer of basic electrolyte, maintains insulation from parts other than the basic electrolyte layer, and is connected to an external lead; and a reference electrode that is connected to the substance to be measured. At least one type of enzyme for generating hydrogen peroxide as a starting material is immobilized thereon, and an enzyme immobilization membrane is provided covering the outer surface of the polymer thin film. Biochemical analysis sensor.
JP2149750A 1990-06-11 1990-06-11 Biochemical analysis and biochemical analysis sensor used in this method Pending JPH0443948A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013205347A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Cci Corp Biosensor containing tris boric acid

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JP2013205347A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Cci Corp Biosensor containing tris boric acid

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