JPH07104313B2 - 2成分計測装置 - Google Patents

2成分計測装置

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JPH07104313B2
JPH07104313B2 JP63302424A JP30242488A JPH07104313B2 JP H07104313 B2 JPH07104313 B2 JP H07104313B2 JP 63302424 A JP63302424 A JP 63302424A JP 30242488 A JP30242488 A JP 30242488A JP H07104313 B2 JPH07104313 B2 JP H07104313B2
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    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は液中のグルコースやショ糖等の2成分を同時に
測定する酵素電極を用いた計測装置に関し、特に各電極
で検出可能な物質を形成させる酵素反応が共通してお
り、最終的に各電極で検出する物質が同一である高精度
の2成分計測装置に関するものである。
(従来の技術) 酵素電極は、その簡便性,迅速性等ですぐれており、近
年、臨床分析,食品分析,環境分析等の広範な分野で広
く利用されるようになってきている。
特に近年では酵素電極を用いて2種類の物質を同時に測
定する計測装置の開発が行われており、例えばグルコー
スと尿酸(特開昭62−24142号)、乳酸とピルビン酸
(特開昭62−5172号)等、用いられる酵素自体が、特定
の測定物質の反応のみの触媒として働く同時計測装置が
紹介されている。
また、電極活性物質を生成或は消費する反応が共通で最
終的に各電極で検出する物質を同一とする計測装置も知
られている。
例えば、ショ糖を計測する場合には、ショ糖をインベル
ターゼにより果糖とα−D−グルコースに加水分解した
後、ムタローターゼでα−D−グルコースをβ−D−グ
ルコースに転換した後、グルコースオキシダーゼで酸化
して生成する電極活性物質である過酸化水素を電気化学
的に検出する。(C.Bertrand,P.R.Coulet,D.C.Gauthero
n,Anal.Chim.Chim.Acta,126,23−24(1981))。他方グ
ルコースの計測はグルコースオキシダーゼによってグル
コースを酸化し、生成する過酸化水素を電気化学的に検
出することで行われる。即ちショ糖の計測とグルコース
の計測ではグルコースの酸化が電極活性物質生成反応で
共通であり、電極で検出される物質も共通である。従っ
てグルコース(第1測定物)とショ糖(第2測定物質)
の2物質を酵素電極を用いて2成分同時計測する場合に
は、グルコースオキシダーゼ、ムタローターゼ、インベ
ルターゼを固定化したショ糖とグルコースの両者を検出
する第2酵素電極をフロー型計測装置に設置し、第1の
酵素電極で検出したグルコースの濃度を用い、第2の電
極に関して、予め較正した値によりもともと試料中に含
まれていたグルコースの寄与分を計算し、この値を出力
電流値より差し引いてショ糖の値を求めることができ
る。
即ち、まず第1測定物質の標準液を測定し、各濃度と第
1酵素電極における出力電流値より関係式1(第1測定
物質の定量の為の検量線として用いられる)と同じく各
濃度と第2酵素電極における出力電流値より関係式2を
作成し、次に第2測定物質の標準液を測定し、各濃度と
第2酵素電極における出力電流値より関係式3(第2測
定物質の定量の為の検量線として用いられる)を作成す
る。
そして、第1測定物質と第2測定物質の混合した未知濃
度の試料を計測したときに、第1測定物質の濃度は第1
酵素電極における出力電流値を関係式1に当てはめて求
められ、又第2測定物質の濃度は、そのときの第1測定
物質が第2酵素電極において寄与するであろう電流値を
関係式2から算出して補正値とし、第2酵素電極で得ら
れた出力電流値より該補正値を差し引いた値(純粋に第
2測定物質に由来する電流値)を関係式3にあてはめる
ことにより求められることになる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、検量線作成に使用する標準液は純粋に単
一成分である既知濃度の溶液であることを必要としてい
るので、例えば、前述のようなグルコースとショ糖との
2成分同時計測では、ショ糖標準液は第1酵素電極にお
いても該ショ糖標準液中に含まれる極微量のグルコース
に起因する微小の電流値が出力されるため第2測定物質
のショ糖の定量を正確に行うことが出来ないのが現状で
ある。実際、最終的に各電極で検出する物質が同一であ
る系においては、第2測定物質の標準液として使用する
物質には、不純物として、第1測定物質が含有されてい
る場合が多く、予めその微量の不純物を除去或はその量
を確認することは極めて困難であり又該標準液に使用す
る物質が経時的に極微量ずつ不純物(例えばショ糖にお
けるグルコース)を生成することから事実上不可能であ
るとも言える。これらの問題は、計測装置が高感度であ
るほど重大な問題となる。
従って本発明は、電極活性物質を生成または消費する最
終酵素反応が共通する2物質の測定において、以上の如
き問題を解決し、各成分の定量を高精度に求める計測装
置を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の2成分計測は、各電極で検出可能な物質を形成
させる酵素反応が共通で、最終的に各電極で検出する物
質が同一であり、第1測定物質に対してのみを応答を示
す第1酵素電極と、第1測定物質と第2測定物質の両方
に対して各々応答を示す第2酵素電極を用いた2成分計
測装置であって、第1測定物質の標準液の第1酵素電極
と第2酵素電極における夫々の出力の関係によって、第
2測定物質の標準液中の微量不純物である第1測定物質
の第2酵素電極における寄与分を算出して、該寄与分を
第2測定物質の標準液の第2酵素電極における出力から
差し引いて第2測定物質の検量線を作成する手段を有す
ることを特徴とするものである。
(作用) 第1測定物質は第1,第2何れの電極に対しても出力を与
える。濃度cの第1測定物質の第1電極における出力を
p1,第2電極における出力をp2とするとき、 c=f(p1) …(a) p2=g(p1) …(b) なる関係は第1測定物質の標準液を用いて実測的に決定
できる。第2測定物質は純粋であれば第1電極に対して
出力を与えないが、不純物として含まれている第1測定
物質により第1電極にp1′なる出力が現れる。このp1′
を上記(b)式に代入すれば不純物による第2電極の出
力p2′が計算できる。従って第2測定物質の標準液の第
2電極の出力からp2′を引けば純粋に第2測定物質によ
る第2電極出力が求められ、これによって第2測定物質
の倹量線を作ることができる。従来方法では第2測定物
質の同一濃度の標準液に対し、p2′なる誤差を含んだ値
をそのまゝ第2電極における第2測定物質の出力として
いたことになり、第1,第2測定物質の混合試料に対し、
第2電極の出力から上記(b)式によって第1測定物質
の影響を除いた値に上記誤差を含んだ検量線を用いて第
2測定物質の濃度を決めていたから、濃度値は実際より
小さく出ていた。これに対して本発明では上述したよう
に第2測定物質についての検量線作成時、不純物による
出力分を除いているので第2測定物質の正しい濃度が求
められる。
(実施例) 図は本発明の2成分測定装置の一例を示すシステム図で
ある。この実施例はフロー型を採用したものであり、緩
衝液1がポンプ2を介して流されており、インジェクタ
3より測定物質が注入され第1酵素電極4からミキシン
グコイル5を経て第2酵素電極6を通って、排液溜7に
送られる。
各電極は、ポテンシオスタット8で電圧が印加され又各
測定物質に基づく電流出力値を得て、電流増幅、A/D変
換等一般に微小電流をデジタル変換する手段をもって、
その情報が演算部処理部9に送られここで、検量及び濃
度の定量等の演算が実行され、表示あるいは印刷等の出
力部10に結果等を出力する。
本発明において、演算処理部9における検量手段は例え
ば下記「検量手段1」に示される手順により較正される
ものであり、その後、下記に「定量手段」に示される手
順によって未知濃度の試料を測定することができる。
「検量手段1」 (1) 第1測定物質の標準液を用い、第1酵素電極に
おける出力電流値d1及び第2酵素電極における出力電流
値d2をn種の濃度の標準液について計測する。
(2) 第1測定物質の標準液濃度c1と第1酵素電極に
おける出力電流値d1との関係式(1)並びに濃度c1と第
2酵素電極における出力電流値d2との関係式(2)を算
出する。
d1=B1×c1+A1 ……(1) d2=B2×c1+A2 ……(2) (3) 出力電流値d1から第2酵素電極の出力電流値d2
(第1測定物質の第2酵素電極での寄与分)を求めるた
めの関係式(12)を算出する d2=(B2×(d1−A1)/B1)+A2 ……(12) (4) 第2測定物質の標準液を用い、第1酵素電極に
おける出力電流値d1及び第2酵素電極における出力電流
値d2を計測する (5) 出力電流値d1を関係式(12)に代入して、第1
測定物質の第2酵素電極での寄与分d21を算出する d21=(B2×(d1−A1)/B1)+A2 (6) 第2酵素電極における出力電流値d2より、寄与
分d21を減じてd2′を算出する d2′=d2−d21 (7) 第2測定物質のm種の濃度の標準液について
(4)〜(6)項の演算を行い各々d2′を算出する (8) 第2測定物質のおのおのm種の濃度の標準液濃
度c2と補正された電流値d2′から濃度と出力電流値との
関係式(3)を求める d2′=B3×c2+A3 ……(3) [定量手段] (1) 未知濃度の試料を用意し、第1酵素電極におけ
る出力電流値d1及び第2酵素電極における出力電流値d2
を計測する (2) 出力電流値d1を関係式(1)に代入して試料中
の第1測定物質の濃度c1を算出する。
(3) 出力電流値d1を関係式(12)に代入して、第1
測定物質の第2酵素電極での寄与分d21を算出する d21=(B2×(d1−A1)/B1)+A2 (4) 第2酵素電極における出力電流値d2より、寄与
分d21を減じてd2′を算出するd2′=d2−d21 (5) d2′を関係式(3)に代入して試料中の第2測
定物質の濃度c2を算出する。
[実測例] 本発明の2成分測定装置を実施すべく、ブランク試料と
して蒸留水を用い、グルコースの標準液10,20,30mmol/
及びショ糖10,20,30mmol/を用い、グルコースオキ
シダーゼ固定化した第1酵素電極とインベルターゼ.ム
タローターゼ.グルコースオキシダーゼを固定化した第
2酵素電極を用いて前記「検量手段1」を用いて検量し
たのち、未知濃度の溶液のかわりに、再度グルコースの
10,20,30mmol/及びショ糖の10,20,30mmol/の標準液
を用い前記「定量手段」に従って各々3回ずつ繰返して
測定し、その結果を第1表に示した。
また、比較のために第2測定物質の検量を行うときに補
正を行わない場合の結果を第2表に示した。この比較例
の測定手順を下記検量手段2に示す。
[検量手段2] (1) 第1測定物質の標準液を用い、第1酵素電極に
おける出力電流値d1及び第2酵素電極における出力電流
値d2をn種の濃度の標準液について計測する。
(2) 第1測定物質の標準液濃度c1と第1酵素電極に
おける出力電流値d1との関係式1並びに濃度c1と第2酵
素電極における出力電流値d2との関係式2を算出する。
d1=B1×c1+A1 ……関係式1 d2=B2×c1+A2 ……関係式2 (3) 出力電流値d1から第2酵素電極の出力電流値d2
(第1測定物質の第2酵素電極での寄与分)を求めるた
めの関係式12を算出する d2=(B2×(d1−A1)/B1)+A2 ……関係式12 (4) 第2測定物質の標準液を用い、第2酵素電極に
おける出力電流値d2′をm種の濃度の標準液について計
測する。
(5) 第2測定物質の標準液濃度c2と第2酵素電極に
おける出力電流値d2′との関係式3を算出する。
d2′=B3×c2+A3 ……関係式3 第1表及び第2表からわかるように本発明の2成分測定
装置を用いた測定は、第2測定物質の定量の誤差が明瞭
に改良された。
本発明においては、ショ糖とグルコース共存系の計測を
主に例示したが、マルトース,グルコース共存系、エス
テル化及び遊離コレステロール共存系等の最終的に共通
する酵素反応により、同じ電極活性物質を生成する酵素
電極を用いた2物質の同時測定法でも同様に効果を有す
る。
「効果] 本発明によれば検出可能な物質を形成させる酵素反応が
共通で、最終的に各電極で検出する物質が同一であり、
第1測定物質に対してのみ応答を示す第1酵素電極と、
第1測定物質と第2測定物質の両方に対して各々応答を
示す第2酵素電極を用いた2成分計測装置において、第
2測定物質の中の極微量の不純物である第1測定物質に
よる定量誤差が生ずることがなく、従って高感度かつ高
精度の計測を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の2成分測定装置の一例を示すシステム図で
ある。 1……緩衝液、2……ポンプ、3インジェクター、4…
…第1酵素電極、5……ミキシングコイル、6……第2
酵素電極、7……排液溜、8……ポテンシオスタット、
9……演算処理部、10……出力部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各電極で検出可能な物質を形成させる酵素
    反応が共通で、最終的に各電極で検出する物質が同一で
    あり、第1測定物質に対してのみ応答を示す第1酵素電
    極と、第1測定物質と第2測定物質の両方に対して各々
    応答を示す第2酵素電極を用いた2成分計測装置であっ
    て、第1測定物質の標準液の第1酵素電極と第2酵素電
    極のおのおのにおける出力の関係によって、第2測定物
    質の標準液中の微量不純物である第1測定物質の第2酵
    素電極における寄与分を算出して、該寄与分を第2測定
    物質の標準液の第2酵素電極における出力から差し引い
    て第2測定物質の検量線を作成する手段を有することを
    特徴とする2成分計測装置。
JP63302424A 1988-11-30 1988-11-30 2成分計測装置 Expired - Fee Related JPH07104313B2 (ja)

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EP0371490B1 (en) 1994-03-02
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DE68913446D1 (de) 1994-04-07
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