JPH0694669A

JPH0694669A - 微量成分測定方法及び微量成分測定装置

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Publication number: JPH0694669A
Application number: JP4244993A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Suzuki; 辰生鈴木
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0765978B2

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、温度依存性等による出力変動を
小さくして、微量成分を連続的にかつ簡便に、しかも測
定誤差が少なく精度よく測定することのできる微量成分
測定方法と、その方法に好適な小型で取扱の便利な微量
成分測定装置とを提供することを目的とする。【構成】前記目的を達成するためのこの発明は、溶液
の浸透圧を駆動源とした注入ポンプにより灌流液を吐出
し、前記吐出された灌流液を透析プローブにおいて収容
し、更に測定する微量成分を透析して前記灌流液中に取
り込むことにより微量成分含有灌流液とすると共にこれ
を送り出し、前記送り出された灌流液に含まれる微量成
分を酵素センサーフローセルにより測定することを特徴
とする微量成分測定方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、微量成分測定方法及
び微量成分測定装置に関し、更に詳しくは、温度等の測
定条件による測定結果の変動が少なく精度に優れ、簡便
かつ連続的に測定することのできる微量成分測定方法、
及びその方法に好適に使用することのできる、軽量かつ
小型で取扱の便利な微量成分測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、バ
イオエレクトロニクスの分野において、酵素反応を利用
して特定の物質を測定する酵素センサー、微生物センサ
ー等をはじめとするバイオセンサーの開発が盛んであ
る。更に、バイオセンサーを装備した分析機器、測定機
器、医療機器等の開発が盛んに行なわれてきている。こ
れらの中で、注目すべきものの一つに血液中のグルコー
ス濃度を測定する血糖測定装置がある。血糖値は、糖尿
病患者にとって制御しなければならない重要な因子であ
る。従来においては、例えば、以下のような血糖測定装
置が提案されている。

【０００３】一つは、先ずシリンジポンプを用いて生体
液等の被測定液中に留置した透析用ホローファイバーに
生理的食塩水を送る。次に透析用ホローファイバーにお
いてその内外の濃度差を利用して被測定液中に含まれる
グルコースを透析する。そして、この透析液を測定部に
送り、測定部において透析液中のグルコースの量をグル
コースセンサーにより測定する装置である（橋口ら，人
工臓器２１（３）；１０９４（１９９２）、橋口ら，
医用電子と生体工学第３０巻特別号（１９９２）参
照）。

【０００４】他としては、先ずシリンジポンプ又はペリ
スタルティックポンプを用いて生体液等の被測定液中に
留置した透析用ホローファイバーに生理的食塩水及びグ
ルコースオキシダーゼを送る。次に透析用ホローファイ
バーにおいてその内外の濃度差を利用して被測定液中に
含まれるグルコースを透析すると共に、このグルコース
とグルコースオキシダーゼとを反応させる。そして、前
記反応の際に消費される酸素の量を、測定部における酸
素センサーで測定してグルコース濃度に換算することに
より、グルコース濃度を間接的に測定する装置である
（A. J. M. Schoonen et al., Biosensors and Bioelec
tronics 5; 37(1990) 、A. L. Aalders etal., Intern.
J. Artif. Organs; 14(2); 102(1991)参照）。また、
グルコース濃度以外では、同様にして得られた透析液中
の薬物の濃度を質量分析計により測定する装置が提案さ
れている（R.M.Caprioli、 WO9014791 参照）。

【０００５】しかしながら、これらの装置には、被測定
液中の微量成分を透析するための生理的食塩水を透析ホ
ローファイバーに送るのに、いずれも機械駆動方式のシ
リンジポンプなどを用いているので、装置全体が大きく
重量があり、取扱が不便で、しかも高価であるという問
題があった。

【０００６】ところで、酵素にはその反応活性が最大と
なる至適温度があるので、酵素反応は温度依存性を有す
る。したがって、酵素反応を利用するバイオセンサーを
使用する場合には、一般的に、一定の温度条件下で使用
するか、又はそれ自身が温度補償機構を有することが必
要となる。

【０００７】しかしながら、前記従来の装置において
は、いずれも温度補償機構は設けられていない。しか
も、その使用条件は、常に一定の温度に制御されている
とは限らない環境下であることが多いので、温度の影響
を直接的に受けてしまい、測定誤差が大きいという問題
があった。かかる誤差の大きい測定結果、例えば血糖値
等に基づいて、インシュリン投与等の処置・治療等を行
なうのでは患者にとって非常に危険である。

【０００８】糖尿病を初めとする成人病が急増し、高齢
化社会に進みつつある現在においては、血糖等の微量成
分を連続的に安全かつ簡便に、しかも測定条件の影響が
少なく精度よく測定することのできる、小型で取扱に便
利な装置が、医療分野において特に要望されている。こ
の発明は、前記問題を解決すると共に、かかる要望に応
え、温度依存性等による出力変動を少なくすることによ
り、微量成分を簡便かつ連続的に、しかも測定誤差が少
なく精度よく測定することのできる微量成分測定方法
と、その方法に好適な小型で取扱に便利な微量成分測定
装置とを提供することを目的としている。

【０００９】

【前記課題を解決するための手段】前記課題を解決する
ためにこの発明者が鋭意検討を行ったところ、従来の測
定装置における機械駆動方式のシリンジポンプに変え
て、溶液の浸透圧により駆動する方式の注入ポンプを用
いれば、装置全体を小型化することができると共に取扱
い性を向上させることができることを見出した。更に驚
くべきことに、浸透圧駆動方式注入ポンプによる透析グ
ルコース濃度とグルコースセンサー出力との温度依存性
が互いに逆であることにより、それぞれの温度依存性が
逆に作用して相殺されて、結果として装置全体の温度依
存性を低くすることができることを見出し、この発明に
到達した。

【００１０】即ち、前記課題を解決するための請求項１
に記載の発明は、溶液の浸透圧を駆動源とした注入ポン
プにより灌流液を吐出し、前記吐出された灌流液を透析
プローブにおいて収容し、更に測定する微量成分を透析
して前記灌流液中に取り込むことにより微量成分含有灌
流液とすると共にこれを送り出し、前記送り出された灌
流液に含まれる微量成分を酵素センサーフローセルによ
り測定することを特徴とする微量成分測定方法であり、
前記請求項２に記載の発明は、微量成分がグルコースで
ある前記請求項１に記載の微量成分測定方法であり、前
記請求項３に記載の発明は、溶液の浸透圧を駆動源とし
て灌流液を吐出する注入ポンプと、前記吐出された灌流
液を収容し、測定する微量成分を透析により取り込むこ
とにより微量成分含有灌流液とすると共にこれを送り出
す透析プローブと、前記送り出された灌流液に含まれる
微量成分を測定する酵素センサーフローセルとを有する
ことを特徴とする微量成分測定装置であり、前記請求項
４に記載の発明は、微量成分がグルコースである前記請
求項３に記載の微量成分測定装置である。

【００１１】

【作用】この発明の微量成分測定方法においては、溶液
の浸透圧を駆動源とした注入ポンプにより、灌流液を吐
出する。前記吐出された灌流液は、透析プローブ内に収
容される。次に、透析プローブにおいて、測定する微量
成分が、透析により前記灌流液中に取り込まれる。する
と、透析プローブの内部において、微量成分含有灌流液
が生ずる。次に、これを酵素センサーフローセルに送
る。酵素センサーフローセルにおいて、前記送られてき
た灌流液に含まれる微量成分が測定される。

【００１２】また、この発明の微量成分測定装置におい
ては、注入ポンプは、溶液の浸透圧を駆動源として灌流
液を吐出する。透析プローブは、前記灌流液を収容する
と共に、測定する微量成分を透析により前記灌流液中に
取り込む。すると、透析プローブにおいて、微量成分含
有灌流液が生じる。更に、透析プローブは前記微量成分
含有灌流液を送り出す。前記微量成分含有灌流液は、酵
素センサーフローセルにおいて、酵素反応に供される。
これにより、微量成分が測定される。この微量成分測定
装置は、注入ポンプが浸透圧駆動方式であるので、モー
ター等の駆動部材や電源等が不要であるので、装置全体
は極めて小さく、取扱いが便利である。

【００１３】

【実施例】以下に、この発明の微量成分測定方法と共に
微量成分測定装置について図を参照しながら説明する。
なお、この発明は以下の実施例に何ら限定されるもので
はない。図１に示すのは、この発明の微量成分測定装置
の一実施例を示す概略説明図である。図１に示した微量
成分測定装置は、注入ポンプ１と、透析プローブ２０
と、酵素センサーフローセル３０とからなる。

【００１４】前記注入ポンプ１と前記透析プローブ２０
とは、塩化ビニル製のチューブ４０ａにより接続されて
いる。また、前記透析プローブ２０と酵素センサーフロ
ーセル３０とは、塩化ビニル製のチューブ４０ｂにより
接続されている。注入ポンプ１は、灌流液を、吐出する
と共に透析プローブに注入する。注入ポンプ１は、水充
填容器１３と浸透圧容器７と灌流液供給容器３とを有す
る。水充填容器１３と浸透圧容器７とは、水流出管６ｂ
により接続され、また、浸透圧容器７と灌流液供給容器
３とは、水溶液流出管６ａにより接続されている。

【００１５】水充填容器１３は、その内部に水充填室１
２ｂを有する。浸透圧容器７は、その内部に通水孔８を
有する支持体９及びこれに張設される平膜状の半透膜１
０を備える。また、この支持体９及び半透膜１０により
画成される、水溶液流出管６ａに臨む水溶液室１１ｂ及
び水流出管６ｂに臨む水充填室１２ａを有する。

【００１６】灌流液供給容器３は、その内部に、前記灌
流液供給容器３の内壁に密接すると共に前後に摺動可能
な移動子４と、前記灌流液供給容器３における注出口２
とは反対側にある開口部を塞いで固定されるゴム栓１４
とを備える。また、前記注出口２及び移動子４により画
成される灌流液室５と、前記移動子４及びゴム栓１４に
より画成される水溶液室１１ａとを有する。

【００１７】前記水充填容器１３における水充填室１２
ｂは、その内部に水を収容する。前記浸透圧容器７にお
ける水充填室１２ａは、その内部に水を収容し、また水
溶液室１１ｂは、その内部に浸透圧惹起用の水溶液を収
容する。前記灌流液供給容器３における水溶液室１１ａ
は、その内部に水溶液１１を収容し、また灌流液室５
は、生理的食塩水である灌流液５ａを収容する。

【００１８】この注入ポンプ１においては、前記浸透圧
容器７において、水充填室１２ａに収容される水が浸透
圧により水溶液室１１ｂに移動する。すると、水溶液室
１１ｂにおける水溶液１１の容積が増加する。すると、
水溶液室１１ｂに収容されきれなくなった分の水溶液１
１が、水溶液流出管６ａを通って灌流液供給容器３にお
ける水溶液室１１ａに押し出される。すると、水溶液室
１１ａにおける水溶液１１の容積が増加し、移動子４が
注出口２側に押される。これにより、灌流液室５に収容
されきれなくなった分の灌流液５ａが、注出口２から吐
出される。吐出された灌流液５ａは、チューブ４０ａ内
部を通過して透析プローブ２０に注入される。こうし
て、注入ポンプ１により、灌流液５ａが吐出されると共
に透析プローブ２０に注入される。

【００１９】透析プローブ２０は、注入ポンプ１から吐
出された灌流液５ａを収容し、測定する微量成分を透析
により前記灌流液５ａ中に取り込むことにより微量成分
含有灌流液５ｂとすると共に、これを酵素センサーフロ
ーセル３０に送る。この実施例において測定する微量成
分は、血液中に含まれるグルコースである。透析プロー
ブ２０は、インレット２３、針状シャフト２１、透析膜
２２、アウトレット２４及び補強材２５からなる。かか
る透析プローブ２０の形状は、針状である。

【００２０】インレット２３は、中空の細孔であり、そ
の一端が前記チューブ４０ａに接続される。このインレ
ット２３は、中空の針状シャフト２１の内部に収納され
る。針状シャフト２１の内部におけるインレット２３と
針状シャフト２１との間には空間がある。この空間がア
ウトレット２４である。アウトレット２４と酵素センサ
ーフローセル３０とは、チューブ４０ｂにより接続され
ている。

【００２１】透析プローブ２０の先端、即ち針状シャフ
ト２１の先端は、透析膜２２になっている。一方、反対
側におけるインレット２３とアウトレット２４との枝別
れの部分は、補強材２５により固定されている。前記透
析膜２２は、中空糸状の透析膜であるホローファイバー
である。透析膜２２の長さは、１５ｍｍである。

【００２２】透析プローブ２０においては、透析膜２２
以外は密閉系であり、外部との間で物質の行き来はな
い。透析プローブ２０は、グルコースを含有する被測定
液たる血液中に留置される。この透析プローブ２０にお
いては、注入ポンプ１から吐出される灌流液５ａがチュ
ーブ４０ａを経てインレット２３に導かれる。更に灌流
液５ａは、インレット２３を通り透析膜２２部に導かれ
る。透析膜２２においては、その内部にある生理的食塩
水である灌流液５ａと外部にあるグルコースが含まれて
いる血液との間の濃度差により、グルコースが透析膜２
２を通過して透析プローブ２０内に移動し、取り込まれ
る。これにより、グルコースの透析が行なわれる。する
と、ここで灌流液５ａは、グルコース含有灌流液５ｂと
なると共に、アウトレット２４を通過しチューブ４０ｂ
を経て、酵素センサーフローセル３０に送られる。

【００２３】酵素センサーフローセル３０は、透析プロ
ーブ２０からチューブ４０ｂを経て送られてくる微量成
分含有灌流液５ｂを通過させながら、その中に含まれる
微量成分を測定する。酵素センサーフローセル３０は、
酵素センサー３１とフローセル３２とからなる。前記酵
素センサー３１はグルコースセンサーである。酵素セン
サー３１は、測定対象のグルコースを測定するために、
グルコースの酸化反応を触媒する酵素であるグルコース
オキシダーゼを固定化した酵素膜３３を有する。この酵
素膜３３において酵素反応が行なわれる。

【００２４】グルコースの測定原理は、グルコースオキ
シダーゼにより触媒される以下のグルコースの酸化反応
において、グルコース＋Ｏ₂ → グルコノラクトン＋Ｈ₂ Ｏ₂ 発生する過酸化水素を白金電極を作用電極として用いて
電流法により検出することによる。

【００２５】前記フローセル３２は、微量成分含有灌流
液５ｂが酵素センサー３１における酵素膜３３に接触し
ながら通過することができるように設計されている。酵
素センサーフローセル３０を通過した微量成分含有灌流
液５ｂは、チューブ４０ｃにより廃液瓶に導いて廃液と
して処分される。この酵素センサーフローセル３０にお
いては、チューブ４０ｂを経て透析プローブ２０から送
られてくる微量成分含有灌流液５ｂが酵素センサーフロ
ーセル３０の内部に導かれる。微量成分含有灌流液５ｂ
は、酵素センサーフローセル３０の内部において、酵素
センサー３１における酵素膜３３に接触しながら通過す
る。このとき、酵素膜３３において、グルコースオキシ
ダーゼによる酸化反応が行なわれる。この酵素反応によ
って発生した過酸化水素は、酵素センサー３１内の図示
しない白金電極において酸化還元反応に供される。する
と、前記酸化還元反応により限界拡散電流が得られる。
この電流はリード線３４により、図示しない測定器に導
かれると共に計測される。測定結果は、あらかじめ作成
された校正直線によりグルコース濃度に換算される。こ
うして、グルコースの量を測定することができる。

【００２６】《微量成分測定装置の特性》この実施例に
おける微量成分測定装置について、以下の特性につき試
験を行なった。〈注入ポンプの吐出量と温度との関係〉図４に、注入ポ
ンプの吐出量と温度との関係を示した。ここでは、注入
ポンプにおける、半透膜１０にセルロースアセテートの
平膜を、水溶液１１に塩化ナトリウム飽和水溶液を用い
た、図１に示すポンプを用いた。図４のグラフを見ても
わかるように、この発明において用いる注入ポンプは、
従来のシリンジポンプに比べて、温度変化に対する吐出
量の変化の割合がはるかに大きい。即ち、従来のシリン
ジポンプに比べて、この発明において用いる注入ポンプ
は、温度依存性が大きい。注入ポンプにおける吐出量の
温度依存性は、通常＋３〜６（％／℃）である。この場
合、２５℃を基準にしたときの、注入ポンプにおける吐
出量の温度依存性は＋５．３（％／℃）であり、一方、
従来のシリンジポンプにおける吐出量の温度依存性は０
（％／℃）であった。

【００２７】〈透析プローブにおいて透析されるグルコ
ースの濃度と、温度との関係〉この発明の微量成分測定
装置における透析プローブ（カプロファン膜ホローファ
イバ、膜長１５ｍｍ）を、グルコース濃度が１００（ｍ
ｇ／ｄｌ生理的食塩水）である水溶液中に浸漬し、透析
プローブにより透析されてくるグルコースの濃度をＧＯ
Ｄ比色法により測定し、グルコースの透析効率の温度依
存性を調べた。なお、このとき、注入ポンプとしては図
４に示す特性を有するものを、吐出する灌流液としては
生理的食塩水を、それぞれ使用した。

【００２８】結果としては、図５に示すように、この発
明における注入ポンプの温度依存性は大きく、温度が上
昇する程、吐出量が増えることに対応して、透析効率が
下がることが分かった。２５℃を基準にしたときの、注
入ポンプにおける透析グルコース濃度の温度依存性は−
２．５（％／℃）であり、一方、従来のシリンジポンプ
における透析グルコース濃度の温度依存性は＋０．２
（％／℃）であった。

【００２９】〈酵素センサーの出力と温度との関係〉酵
素センサーの出力における温度依存性を調べるために、
シリンジポンプを用いて、グルコース濃度が１００（ｍ
ｇ／ｄｌ生理的食塩水）である水溶液を、酵素センサー
フローセルに吐出量１００（μｌ／ｈｒ）で送液した。
酵素センサーとしては、陽極が白金であり、陰極が銀／
塩化銀である過酸化水素電極に、グルコースオキシダー
ゼを固定化して作成したグルコースセンサーを使用し
た。酵素センサーフローセルにおける酵素センサーの出
力電流をポテンショスタットにて測定し（印加電圧０．
６５Ｖ）、酵素センサー出力の温度依存性を調べた。結
果としては、図６で示すような、酵素センサー出力と温
度との関係になった。２５℃を基準にしたときの、酵素
センサー出力の温度依存性は＋３．２（％／℃）であっ
た。

【００３０】〈この発明に係る微量成分測定装置の温度
依存性〉この発明の微量成分測定装置、即ち、注入ポン
プ、透析プローブ及び酵素センサーフローセルからなる
微量成分測定装置と、従来の装置、即ち、シリンジポン
プ、透析プローブ及び酵素センサーからなる測定装置と
の温度依存性について調べた。注入ポンプ、透析プロー
ブ及び酵素センサーとしては、それぞれ図４〜６に示す
特性を有するものを使用した。なお、灌流液としては、
生理的食塩水を用い、透析プローブは、グルコース濃度
が１００（ｍｇ／ｄｌ生理的食塩水）である水溶液に浸
漬し、酵素センサーの出力電流は、ポテンショスタット
にて測定した。

【００３１】結果としては、図７に示すように、温度変
化に対する酵素センサー出力の変化の割合は、この発明
に係る微量成分測定装置の方が、従来の測定装置に比べ
て小さい。即ち、温度依存性が少なかった。２５℃を基
準にしたときの、この発明に係る微量成分測定装置の温
度依存性は＋０．６（％／℃）であり、一方、従来の測
定装置の温度依存性は＋３．３（％／℃）であった。

【００３２】上記結果の理由としては、この発明に係る
微量成分測定装置においては、注入ポンプによる透析グ
ルコース濃度と酵素センサー出力との温度依存性が互い
に逆であるので、装置全体としたときは、それぞれの温
度依存性が相殺されて、結果として温度依存性を小さく
することができたのである。かかるこの発明における微
量成分測定装置は、微量成分の測定に際し、温度の影響
を少なくすることができる。

【００３３】この発明の他の実施例としては、前記実施
例における注入ポンプ１、透析プローブ２０又は酵素セ
ンサーフローセル３０に代えて、以下の注入ポンプ、透
析プローブ又は酵素センサーフローセルを用いた微量成
分測定装置を挙げることができる。なお、前記実施例に
おいて測定した微量成分は、グルコースであったが、こ
の発明においては、透析プローブにより透析することが
でると共に、酵素反応により測定することができる物質
であれば特に制限はない。例えば、アセチルコリン等の
神経伝達物質、アミン、アミノ酸、アルデヒド、尿酸、
乳酸、ピルビン酸、コレステロール、及びグルコース等
の生体内成分を挙げることができる。

【００３４】また、透析プローブと注入ポンプとを、又
は、透析プローブと酵素センサーフローセルとを接続す
るチューブは、透析プローブ２０が、例えば人又は動物
等の生体内に留置される場合には、コイル状であること
が好ましい。コイル状であると、たとえ動物等が運動し
ても、透析プローブ２０が外れることがないからであ
る。この発明においては、前記実施例における注入ポン
プ１に代えて、例えば、図２に示した中空糸状の半透膜
を備える浸透圧容器を有する注入ポンプ１を用いること
ができる。

【００３５】この図２に示す注入ポンプ１は、前記注入
ポンプ１と機能は同じであるが、浸透圧容器７の構造が
異なっている。この浸透圧容器７は、仕切り部材１６と
中空糸状の半透膜１０とを備える。また、仕切り部材１
６と中空糸状の半透膜１０とにより画成される水充填室
１２ａと水溶液室１１ｂとを有する。前記中空糸状の半
透膜１０の長さ及び数は、特に制限はなく、目的に応じ
て適宜選択することができる。

【００３６】この浸透圧容器７においては、半透膜１０
の表面積が大きいので、水移動効率が大きい。したがっ
て、この浸透圧容器７を有する注入ポンプ１は、適度に
大きな速度で灌流液を吐出する場合に好適である。また
他に、図３に示すような、その開口部を注出口２とする
容積可変の包体で形成される灌流液室５を有する灌流液
供給容器３を有する注入ポンプを挙げることができる。
前記包体としては、容積可変であり、その内部に溶液を
収容することができれば特に制限はないが、例えば、ゴ
ム又はビニール等で形成された包体を挙げることができ
る。

【００３７】この注入ポンプ１においては、浸透圧容器
７における水充填室１２ａに収容される水が浸透圧によ
り水溶液室１１ｂに移動すると、水溶液室１１ｂにおけ
る水溶液１１の容積が増加する。すると、水溶液室１１
ａに収容されきれなくなった分の水溶液１１が、水溶液
流出管６ａを通って灌流液供給容器３における水溶液室
１１ａに押し出される。このとき、水溶液１１が灌流液
室５を形成する包体の壁面を押圧する。すると、灌流液
室５の容積が減少し、その内部に収容しきれなくなった
灌流液５ａが注出口２から吐出される。この吐出された
灌流液５ａは、注出口２に接続したチューブにより透析
プローブに送られる。こうして、灌流液を透析プローブ
に注入することができる。

【００３８】更に、注入ポンプ１の他の例としては、特
開平１−１２６９７９号、同１−２２３９７４号、実公
平３−５２５２４号、実開平３−５８４３７号及び同４
−２２９６３号の各公報に記載のポンプを挙げることが
できる。これらの注入ポンプ１における灌流液室の容量
は、通常２〜５０ｍｌである。水溶液室１１ｂに充填す
る水溶液としては、浸透圧を惹起させる溶質を飽和状態
に溶解させたものであれば特に制限はない。前記溶質と
しては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の水
溶性無機塩、クエン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム
等の水溶性有機酸塩、ポリエチレングリコール等の水溶
性高分子の物質を用いることができる。

【００３９】この発明においては、水溶液が移動してき
た水により希釈されてしまい、浸透圧差が小さくなるの
を防ぐ目的で、水溶液室に更に前記溶質を顆粒又は錠剤
等の固体状態で補充しておくこともできる。灌流液とし
ては、目的に応じて適宜選択することができるが、例え
ば、血液中の微量成分を測定対象とする場合には、通
常、血液と等張である生理的食塩水を用いる。前記生理
的食塩水は、調製したものでも、市販のものでもよい。

【００４０】注入ポンプの吐出量は、通常５０〜４００
μｌ／ｈｒである。注入ポンプの吐出速度は、目的に適
合するように、注出口の口径、水溶液室に充填する水溶
液の量又は濃度、半透膜の表面積等を変化させることに
より調節することができる。この発明における注入ポン
プ１は、溶液の浸透圧により、脈流を発生することなく
灌流液を吐出することができるポンプであればよく、そ
の大きさ、形状、構造につき特に制限はなく、目的に応
じて適宜選択することができる。注入ポンプは、微量成
分測定装置におけるどの位置に備えられてもよい。注入
ポンプの使用する数としては、１個でも、あるいは２個
以上用いてもよい。

【００４１】この発明においては、前記実施例における
透析プローブ２０に代えて、例えば、両端の開口したホ
ローファイバーの一端がインレットと接続され、他端が
アウトレットと接続される、直線状の透析プローブを用
いることができる。この場合、透析プローブは、直線状
の簡単な形状であるので、灌流液の流れがスムーズであ
る。これらの透析プローブにおける各部は、種々選択す
ることができる。

【００４２】インレット、アウトレット及び針状シャフ
トとしては、その内部を流れる灌流液の滞留の発生等を
考慮して、通常、適宜選択した素材により形成された直
線形状である。透析膜は、通常、中空糸状の透析膜であ
るホローファイバーである。ホローファイバーとして
は、例えば、測定対象との適合性及び拡散特性に優れる
カプロファン、エチレンビニルアルコール共重合体（Ｅ
ＶＡＬ）等を挙げることができるが、この発明において
は、その目的に応じて適宜選択することができる。

【００４３】透析膜の長さは、通常１〜３０ｍｍであ
る。この長さは、測定対象により適宜選択することがで
きる。透析膜の外径は、通常２００〜３００μｍであ
る。また、透析膜の膜厚は、通常５〜５０μｍである。
透析プローブの透析膜部分の外径は、通常２００〜３０
０μｍである。この透析プローブにより取り込むことの
できる微量成分は、その分子量が約２００００〜６００
００以下の比較的低分子の微量成分である。

【００４４】したがって、アルブミン等のタンパク質は
ほとんど透析されることはないので、酵素センサーフロ
ーセルにおいて微量成分を測定する際に、除タンパク等
の操作をする必要がないので、測定操作が簡便であると
共に、測定する微量成分のロスが少ないので精度が高
い。また、酵素センサーフローセルはタンパク等により
汚染されることがないので、酵素センサーの劣化を極め
て少なくすることができる。

【００４５】この発明における透析プローブとしては、
注入ポンプから吐出された灌流液を収容し、測定する微
量成分を透析により前記灌流液中に取り込むことにより
微量成分含有灌流液とすると共に、これを酵素センサー
フローセルに送る機能を有していれば特に制限はなく、
市販品を使用することもできる。また、その大きさ、形
状、構造は、特に制限はないが、針状のものを好適に使
用することができる。

【００４６】透析プローブが留置される場所としては、
ビーカー又は試験管等の容器に採取された被測定溶液中
のみならず、人間又は動物の脳内、組織内又は血管内等
の生体内でもよく、目的に応じて適宜選択することがで
きる。透析プローブは、１つでも、あるいは２つ以上用
いてもよい。この発明においては、前記実施例における
酵素センサーフローセル３０に代えて、目的に応じて種
々選択した酵素センサーフローセルを用いることができ
る。

【００４７】酵素センサーフローセルは、微量成分測定
装置のどの位置に備えられてもよい。酵素センサーフロ
ーセルは１つでも、あるいは２つ以上用いてもよい。酵
素センサーフローセルにおける酵素センサーは、酵素反
応を利用して微量成分を測定することができれば、特に
制限はなく、酵素を固定した酵素膜を有するセンサーを
用いることができる。酵素センサーは、市販品を使用す
ることができる。

【００４８】酵素センサーは、１つでも、あるいは２以
上用いてもよい。またその際、酵素センサーの種類は、
１種でも、あるいは２種以上用いてもよい。また、酵素
センサーにおいて利用する酵素反応は、測定対象に応じ
て選択することができ、例えば、測定する微量成分が、
グルコースの場合はグルコースの酸化反応であり、乳酸
の場合は乳酸の酸化反応である。この場合における酵素
センサーは、それぞれグルコースセンサー、乳酸センサ
ーである。

【００４９】酵素センサーにおける微量成分の測定に
は、どのような原理を採用してもよい。例えば、微量成
分がグルコースの場合、グルコースオキシダーゼにより
触媒されるグルコースの酸化反応において生成する過酸
化水素、あるいは消費される酸素を白金電極等を作用電
極として用いて電流法により検出することにより、グル
コース濃度を測定する原理を採用することができる。ま
た、例えば、前記反応により生成したグルコノラクトン
が水と反応してグルコン酸となったときのｐＨ変化をｐ
Ｈ電極による電位法で測定する原理を採用することがで
きる。

【００５０】更に、酵素センサー３１としては、フェロ
センなどのエレクトロン・メディエータを酵素と共に固
定化した、メディエータ型酵素センサーを用いることも
できる。フローセルとしては、その大きさ、形状、構造
等に特に制限はなく、適宜選択された素材により形成す
ることができる。以上説明した他の実施例においても、
注入ポンプの吐出特性、透析プローブの透析特性、酵素
センサーの出力特性は、前記実施例において示した通り
であるので、微量成分測定装置としての温度依存性は低
くすることができる。この場合、測定する微量成分が異
なること等以外は、前記実施例で説明した作用を実現す
ることができる。

【００５１】

【発明の効果】この発明によると、温度依存性等による
出力変動を少なくすることができるので、また、ポンプ
における駆動部材及び電源等が不要であるので、簡便か
つ連続的に、しかも測定誤差が少なく精度よく測定する
ことのできる、小型で取扱に便利な微量成分測定装置
と、微量成分測定方法とを提供することができる。この
発明の微量成分測定装置及び微量成分測定方法は、安全
かつ簡便な操作で微量成分を連続的に測定することがで
きるので、生体液中に含まれる微量成分等の測定に好適
であり、特に医療分野における利用価値は高い。

【００５２】また、測定の際に、アルブミン等のタンパ
ク質はほとんど透析されることはないので、除タンパク
等の操作をする必要がないので、測定操作が簡便である
と共に、測定する微量成分のロスが少ないので精度が高
い。更に、酵素センサーフローセルがタンパク等により
汚染されることがないので、酵素センサーの劣化を極め
て少なくすることができる。装置の構成が簡単であるの
で、保守、点検及び交換等が容易であるので、取扱が便
利である。しかも、小型であるので携帯用とすることも
でき、使用の際に多大なスペースは必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の微量成分測定装置の一実施
例を示す概略説明図である。

【図２】図２は、中空糸状の半透膜を備える透析容器を
有する注入ポンプの一例を示す概略説明図である。

【図３】図３は、注入ポンプにおける、容積可変の包体
である灌流液室を有する灌流液供給容器の一例を示す概
略説明図である。

【図４】図４は、注入ポンプの吐出量と温度との関係を
示すグラフである。

【図５】図５は、透析により取り込むグルコース濃度と
温度との関係を示すグラフである。

【図６】図６は、酵素センサーの出力と温度との関係を
示すグラフである。

【図７】図７は、従来の装置とこの発明の微量成分測定
装置とにおける酵素センサーの出力と温度との関係を示
すグラフである。

【符合の説明】

１注入ポンプ２注出口３灌流液供給容器４移動子５灌流液室５ａ灌流液５ｂ微量成分含有灌流液６ａ水溶液流出管６ｂ水流出管７浸透圧容器８通水孔９支持体１０半透膜１１水溶液１１ａ、１１ｂ水溶液室１２ａ、１２ｂ水充填室１３水充填容器１４ゴム栓１６仕切り部材２０透析プローブ２１針状シャフト２２透析膜２３インレット２４アウトレット２５補強材３０酵素センサーフローセル３１酵素センサー３２フローセル３３酵素膜３４リード線４０ａ、４０ｂ、４０ｃチューブ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【図４】

【図１】

【図２】

【図５】

【図６】

【図７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶液の浸透圧を駆動源とした注入ポンプ
により灌流液を吐出し、前記吐出された灌流液を透析プ
ローブにおいて収容し、更に測定する微量成分を透析し
て前記灌流液中に取り込むことにより微量成分含有灌流
液とすると共にこれを送り出し、前記送り出された灌流
液に含まれる微量成分を酵素センサーフローセルにより
測定することを特徴とする微量成分測定方法。
【請求項２】微量成分がグルコースである前記請求項
１に記載の微量成分測定方法。
【請求項３】溶液の浸透圧を駆動源として灌流液を吐
出する注入ポンプと、前記吐出された灌流液を収容し、
測定する微量成分を透析により前記灌流液中に取り込む
ことにより微量成分含有灌流液とすると共にこれを送り
出す透析プローブと、前記送り出された灌流液に含まれ
る微量成分を測定する酵素センサーフローセルとを有す
ることを特徴とする微量成分測定装置。
【請求項４】微量成分がグルコースである前記請求項
３に記載の微量成分測定装置。