JPH0749332A - 酵素電極の電圧印加方法 - Google Patents
酵素電極の電圧印加方法Info
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- JPH0749332A JPH0749332A JP5192452A JP19245293A JPH0749332A JP H0749332 A JPH0749332 A JP H0749332A JP 5192452 A JP5192452 A JP 5192452A JP 19245293 A JP19245293 A JP 19245293A JP H0749332 A JPH0749332 A JP H0749332A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酵素電極の測定可能な範囲が拡大できる電圧
の印加方法の提供。 【構成】 電圧印加方法は、第１ステップ〜第４ステッ
プから構成されている。第１ステップは、酵素電極に検
体が接触したことを検出するステップである。第２ステ
ップは、作用極に電流が流れない第１の電位に一定時間
ｔ1 保持するステップである。第３ステップは、作用極
に、過酸化水素検知電位以上の第２の電位Ｖ2 を所定時
間ｔ2 印加し、その後に零電位以下の第３の電位Ｖ3 に
低下させる。第４ステップは、作用極に、第３の電位Ｖ
3 から一定の速度ｖs で過酸化水素検知電位以上の第４
の電位Ｖend まで掃引する被測定物質の検出は、掃引し
ている間に、電流のピーク値，そのピーク値から一定電
位隔たった電位での電流値，特定電位での電流値のいず
れかを求め、予め求めておいた検量線から換算する。
の印加方法の提供。 【構成】 電圧印加方法は、第１ステップ〜第４ステッ
プから構成されている。第１ステップは、酵素電極に検
体が接触したことを検出するステップである。第２ステ
ップは、作用極に電流が流れない第１の電位に一定時間
ｔ1 保持するステップである。第３ステップは、作用極
に、過酸化水素検知電位以上の第２の電位Ｖ2 を所定時
間ｔ2 印加し、その後に零電位以下の第３の電位Ｖ3 に
低下させる。第４ステップは、作用極に、第３の電位Ｖ
3 から一定の速度ｖs で過酸化水素検知電位以上の第４
の電位Ｖend まで掃引する被測定物質の検出は、掃引し
ている間に、電流のピーク値，そのピーク値から一定電
位隔たった電位での電流値，特定電位での電流値のいず
れかを求め、予め求めておいた検量線から換算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、酵素電極の電圧印加
方法に関し、特に、過酸化水素型の酵素電極の電圧印加
方法に関する。
方法に関し、特に、過酸化水素型の酵素電極の電圧印加
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】血液中や尿中などのグルコース（ぶどう
糖）を検出する手段として、使い捨て方式などの酵素電
極が知られている。この種の酵素電極の一種として、作
用極と参照極と対極とを有する過酸化水素型の酵素電極
があり、その一例が、例えば、特開平２−１２９５４１
号公報に開示されている。このような過酸化水素型の酵
素電極では、酵素によって、以下のような反応が発生す
る。
糖）を検出する手段として、使い捨て方式などの酵素電
極が知られている。この種の酵素電極の一種として、作
用極と参照極と対極とを有する過酸化水素型の酵素電極
があり、その一例が、例えば、特開平２−１２９５４１
号公報に開示されている。このような過酸化水素型の酵
素電極では、酵素によって、以下のような反応が発生す
る。
【０００３】基質（グルコース）＋検体中の酸素 →
基質変換物質＋過酸化水素 この反応式において、過酸化水素の発生量が基質（グル
コース）の量に比例するので、発生した過酸化水素を電
極で還元させるときの電流値を測定することにより、検
体中の基質（グルコース）濃度が求められる。ところ
で、上記したような反応をそのまま利用する酵素電極で
は、以下のような問題があった。すなわち、上記反応式
において、検体中の酸素が基質に比べて十分にあれば、
酵素電極では基質濃度に応じた電流を発生することにな
るが、酸素が不足してくると、反応が飽和し、その結
果、酵素電極の応答電流が基質濃度に依存しなくなり、
基質濃度の検出可能な範囲が、検体中の酸素に依存する
ことになる。
基質変換物質＋過酸化水素 この反応式において、過酸化水素の発生量が基質（グル
コース）の量に比例するので、発生した過酸化水素を電
極で還元させるときの電流値を測定することにより、検
体中の基質（グルコース）濃度が求められる。ところ
で、上記したような反応をそのまま利用する酵素電極で
は、以下のような問題があった。すなわち、上記反応式
において、検体中の酸素が基質に比べて十分にあれば、
酵素電極では基質濃度に応じた電流を発生することにな
るが、酸素が不足してくると、反応が飽和し、その結
果、酵素電極の応答電流が基質濃度に依存しなくなり、
基質濃度の検出可能な範囲が、検体中の酸素に依存する
ことになる。
【０００４】このため、酵素電極の検出濃度範囲が、検
体中の酸素量によって制限されることになり、例えば、
血糖測定においては、必要とされる検出濃度範囲が５０
０ｍｇ／ｄｌ程度であるが、これをかなり下回る範囲ま
でしか測定できない。このような問題に対して、例え
ば、上記公報に示されている酵素電極では、電極上に滴
下する検体量を微量化することにより、検出可能な範囲
の拡大を可能にしているが、このような解決手段には、
以下に説明する技術的課題があった。
体中の酸素量によって制限されることになり、例えば、
血糖測定においては、必要とされる検出濃度範囲が５０
０ｍｇ／ｄｌ程度であるが、これをかなり下回る範囲ま
でしか測定できない。このような問題に対して、例え
ば、上記公報に示されている酵素電極では、電極上に滴
下する検体量を微量化することにより、検出可能な範囲
の拡大を可能にしているが、このような解決手段には、
以下に説明する技術的課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記公報に
示されている酵素電極によると、作用極と参照極と対極
とを有する電極上に、これらの一部もしくは周囲を囲繞
する壁を形成し、この壁内を検体保持領域とすることに
より、反応に寄与する検体の微量化を図っているが、こ
のような構成では、検出可能な範囲の拡大ができるにし
ても、電極の構造が複雑になり、コスト面においても不
利になるという問題があった。
示されている酵素電極によると、作用極と参照極と対極
とを有する電極上に、これらの一部もしくは周囲を囲繞
する壁を形成し、この壁内を検体保持領域とすることに
より、反応に寄与する検体の微量化を図っているが、こ
のような構成では、検出可能な範囲の拡大ができるにし
ても、電極の構造が複雑になり、コスト面においても不
利になるという問題があった。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、電
極構造の複雑化を回避しつつ、検出可能な範囲が拡大で
きる酵素電極の電圧印加方法を提供することにある。
てなされたものであって、その目的とするところは、電
極構造の複雑化を回避しつつ、検出可能な範囲が拡大で
きる酵素電極の電圧印加方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、作用極と参照極と対極とを有する過酸化
水素型の酵素電極に検体を滴下して、前記電極間に電圧
を印加する方法において、前記電極に検体が接触したこ
とを検出する第１ステップと、この第１ステップの後
に、前記作用極に電流が流れない第１の電位に一定時間
保持する第２ステップと、この第２ステップの後に、前
記作用極に、前記過酸化水素検知電位以上の第２の電位
を所定時間印加し、その後に零電位以下の第３の電位に
低下させる第３ステップと、この第３ステップの後に、
前記作用極に、前記第３の電位から一定の速度で前記過
酸化水素検知電位以上の第４の電位まで掃引する第４ス
テップとからなることを特徴とする。
め、本発明は、作用極と参照極と対極とを有する過酸化
水素型の酵素電極に検体を滴下して、前記電極間に電圧
を印加する方法において、前記電極に検体が接触したこ
とを検出する第１ステップと、この第１ステップの後
に、前記作用極に電流が流れない第１の電位に一定時間
保持する第２ステップと、この第２ステップの後に、前
記作用極に、前記過酸化水素検知電位以上の第２の電位
を所定時間印加し、その後に零電位以下の第３の電位に
低下させる第３ステップと、この第３ステップの後に、
前記作用極に、前記第３の電位から一定の速度で前記過
酸化水素検知電位以上の第４の電位まで掃引する第４ス
テップとからなることを特徴とする。
【０００８】前記酵素電極の電圧印加方法において、前
記第３ステップで、上記ステップに代えて、前記作用極
に、過酸化水素検知電流よりも高い一定電流を一定時間
流し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させるこ
とができる。また、前記酵素電極の電圧印加方法におい
て、前記第３ステップで、前記ステップに代えて、前記
作用極に、過酸化水素検知電流よりも高い電流を一定時
間流し、しかる後に、直ちにその最終電位を一定時間保
持し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させるこ
とができる。
記第３ステップで、上記ステップに代えて、前記作用極
に、過酸化水素検知電流よりも高い一定電流を一定時間
流し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させるこ
とができる。また、前記酵素電極の電圧印加方法におい
て、前記第３ステップで、前記ステップに代えて、前記
作用極に、過酸化水素検知電流よりも高い電流を一定時
間流し、しかる後に、直ちにその最終電位を一定時間保
持し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させるこ
とができる。
【０００９】
【作用】上記構成の酵素電極の電圧印加方法によれば、
特に、作用極に電流が流れない第１の電位に一定時間保
持する第２ステップの後に、前記作用極に、過酸化水素
検知電位以上の第２の電位を所定時間印加し、その後に
零電位以下の第３の電位に低下させる第３ステップと、
この第３ステップの後に、前記作用極に、前記第３の電
位から一定の速度で前記過酸化水素検知電位以上の第４
の電位まで掃引する第４ステップとを設けているので、
詳細なメカニズムは不明であるが、後述する実験結果か
ら判るように、検体中の溶存酸素が増加した場合と同等
の効果が得られたことから、このような電圧を印加する
ことにより、電気分解により酸素の供給が行われるもの
と思われる。
特に、作用極に電流が流れない第１の電位に一定時間保
持する第２ステップの後に、前記作用極に、過酸化水素
検知電位以上の第２の電位を所定時間印加し、その後に
零電位以下の第３の電位に低下させる第３ステップと、
この第３ステップの後に、前記作用極に、前記第３の電
位から一定の速度で前記過酸化水素検知電位以上の第４
の電位まで掃引する第４ステップとを設けているので、
詳細なメカニズムは不明であるが、後述する実験結果か
ら判るように、検体中の溶存酸素が増加した場合と同等
の効果が得られたことから、このような電圧を印加する
ことにより、電気分解により酸素の供給が行われるもの
と思われる。
【００１０】また、請求項２の構成によれば、第３ステ
ップで、作用極に、過酸化水素検知電流よりも高い一定
電流を一定時間流し、その後に零電位以下の第３の電位
に低下させるので、電極上での酵素の化学反応が一定と
なり、検体中の基質濃度を測定する際の再現性が向上す
る。さらに、請求項３の構成によれば、第３ステップ
で、作用極に、過酸化水素検知電流よりも高い電流を一
定時間流し、しかる後に、直ちにその最終電位を一定時
間保持し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させ
るので、酸素の供給による基質濃度の測定範囲が拡大す
るとともに、測定の再現性も向上する。
ップで、作用極に、過酸化水素検知電流よりも高い一定
電流を一定時間流し、その後に零電位以下の第３の電位
に低下させるので、電極上での酵素の化学反応が一定と
なり、検体中の基質濃度を測定する際の再現性が向上す
る。さらに、請求項３の構成によれば、第３ステップ
で、作用極に、過酸化水素検知電流よりも高い電流を一
定時間流し、しかる後に、直ちにその最終電位を一定時
間保持し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させ
るので、酸素の供給による基質濃度の測定範囲が拡大す
るとともに、測定の再現性も向上する。
【００１１】
【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１および図２は、本発明
にかかる酵素電極の電圧印加方法が適用される酵素電極
の一例を示している。同図に示す酵素電極は、使い捨て
型のものであって、複数の酵素電極１が連続して設けら
れていて、各酵素電極１が短手方向に対向形成された切
欠部２で個別に分離されるように構成されている。
を参照して詳細に説明する。図１および図２は、本発明
にかかる酵素電極の電圧印加方法が適用される酵素電極
の一例を示している。同図に示す酵素電極は、使い捨て
型のものであって、複数の酵素電極１が連続して設けら
れていて、各酵素電極１が短手方向に対向形成された切
欠部２で個別に分離されるように構成されている。
【００１２】各酵素電極１は、絶縁基板３上にエッチン
グなどにより形成された所定形状の電極部４を有してい
る。この実施例の酵素電極１の電極部４は、基板３のほ
ぼ中心に設けられた参照極４ａと、この参照極４ａを挟
んでその両側に設けられた第１および第２作用極４ｂ，
４ｃと、作用極４ｂ，４ｃの側部と一端部とを囲むよう
にして設けられた対極４ｄとから構成されている。
グなどにより形成された所定形状の電極部４を有してい
る。この実施例の酵素電極１の電極部４は、基板３のほ
ぼ中心に設けられた参照極４ａと、この参照極４ａを挟
んでその両側に設けられた第１および第２作用極４ｂ，
４ｃと、作用極４ｂ，４ｃの側部と一端部とを囲むよう
にして設けられた対極４ｄとから構成されている。
【００１３】これらの各極４ａ〜４ｄは、酵素電極１の
端部に個別に設けられた外部接続用端子部５にそれぞれ
電気的に接続され、この端子部５には、検体液を滴下し
て測定を行う際に電流測定器の接触端子が当接され、後
述するようなステップで電圧が印加される。そして、対
極４ｄの一部と各極４ａ〜４ｄと端子部５とを接続する
部分上には、これらを覆う略凹形の電気絶縁性の絶縁膜
６が設けられている。
端部に個別に設けられた外部接続用端子部５にそれぞれ
電気的に接続され、この端子部５には、検体液を滴下し
て測定を行う際に電流測定器の接触端子が当接され、後
述するようなステップで電圧が印加される。そして、対
極４ｄの一部と各極４ａ〜４ｄと端子部５とを接続する
部分上には、これらを覆う略凹形の電気絶縁性の絶縁膜
６が設けられている。
【００１４】また、上記第１作用極４ｂ上には、これを
覆うようにして第１膜７が形成されるとともに、第２作
用極４ｃ上には、これを覆うようにして第２膜８が形成
されている。さらに、第１および第２膜７，８上には、
これらの膜を覆うようにしてオーバーコート膜９が形成
されている。第１膜７は、少なくともポリビニルアルコ
ールと界面活性剤とが含まれている。また、第２膜８
は、少なくともポリビニルアルコールと界面活性剤と酵
素とを含むものである。
覆うようにして第１膜７が形成されるとともに、第２作
用極４ｃ上には、これを覆うようにして第２膜８が形成
されている。さらに、第１および第２膜７，８上には、
これらの膜を覆うようにしてオーバーコート膜９が形成
されている。第１膜７は、少なくともポリビニルアルコ
ールと界面活性剤とが含まれている。また、第２膜８
は、少なくともポリビニルアルコールと界面活性剤と酵
素とを含むものである。
【００１５】さらに、オーバーコート膜９は、少なくと
もｐＨ調整剤を含む高分子電解質から形成されるもので
ある。 オーバーコート膜９の高分子電解質は、アルギ
ン酸やポリスチレンスルホン酸やポリアクリル酸などが
用いられる。また、第１および第２膜７，８に使用する
界面活性剤は、ＳＤＳの他に、例えば、陰イオン活性剤
である高級脂肪酸アルカリ塩系，アルキルアリルスルホ
ン酸塩系、あるいは、非イオン活性剤であるポリエチレ
ングリコールアルキルフェニルエーテル，ソルビタン脂
肪酸エステルなどを用いることができる。
もｐＨ調整剤を含む高分子電解質から形成されるもので
ある。 オーバーコート膜９の高分子電解質は、アルギ
ン酸やポリスチレンスルホン酸やポリアクリル酸などが
用いられる。また、第１および第２膜７，８に使用する
界面活性剤は、ＳＤＳの他に、例えば、陰イオン活性剤
である高級脂肪酸アルカリ塩系，アルキルアリルスルホ
ン酸塩系、あるいは、非イオン活性剤であるポリエチレ
ングリコールアルキルフェニルエーテル，ソルビタン脂
肪酸エステルなどを用いることができる。
【００１６】さらに、ｐＨ緩衝剤は、リン酸系ものや、
２価以上の陽イオンを含まない試薬であって、検体液に
溶解したときの水素イオン濃度が５〜８の間にあり、酵
素反応や電極反応を阻害しないものであればよい。上記
第１および第２膜７，８とオーバーコート膜９とのそれ
ぞれの膜材のより具体的な構成と酵素電極１の製造方法
の一例を以下に示している。なお、以下の配合比は、蒸
留水１ｍｌ中の比率で各成分を示している。
２価以上の陽イオンを含まない試薬であって、検体液に
溶解したときの水素イオン濃度が５〜８の間にあり、酵
素反応や電極反応を阻害しないものであればよい。上記
第１および第２膜７，８とオーバーコート膜９とのそれ
ぞれの膜材のより具体的な構成と酵素電極１の製造方法
の一例を以下に示している。なお、以下の配合比は、蒸
留水１ｍｌ中の比率で各成分を示している。
【００１７】 （第１膜７の膜材） 重合度が５００のポリビニルアルコール ………２．８ｍｇ／ｍｌ ＳＤＳ（界面活性剤） ………２．５ｍｇ／ｍｌ アルギン酸ナトリウム ………０．５ｍｇ／ｍｌ リン酸緩衝剤 ………３０ｍＭ リン酸水素２カリウム ………３．５ｍｇ／ｍｌ リン酸水素１ナトリウム ………１．２ｍｇ／ｍｌ 第２膜８の膜材は、上記第１膜７の膜材に、グルコース
オキシダーゼ（酸化還元型酵素）を５０００ｕｎｉｔｓ
／ｍｌ加えた。
オキシダーゼ（酸化還元型酵素）を５０００ｕｎｉｔｓ
／ｍｌ加えた。
【００１８】 （オーバーコート膜９の膜材） アルギン酸ナトリウム（高分子電解質） ………１０ｍｇ／ｍｌ リン酸緩衝剤 ０．６Ｍ リン酸緩衝剤の配合モル比 リン酸水素２カリウム：リン酸水素１ナトリウム（リン酸１ナトリウム） ２：１ リン酸水素２カリウム ………１１６ｍｇ／ｍｌ リン酸水素１ナトリウム ……… ４０ｍｇ／ｍｌ 以上の配合比の膜材を準備して、第１作用極４ｂに第１
膜７用の膜材をディスペンサーで２μｌ塗布した後、デ
シケータ内に収容して２０分間乾燥した。次に、第２作
用極４ｃ上に第２膜８用の膜材を同量塗布し、その後同
様な条件で乾燥した。次いで、第１および第２膜７，８
上にオーバーコート膜９用の膜材を８μｌ塗布し、１時
間以上乾燥した。
膜７用の膜材をディスペンサーで２μｌ塗布した後、デ
シケータ内に収容して２０分間乾燥した。次に、第２作
用極４ｃ上に第２膜８用の膜材を同量塗布し、その後同
様な条件で乾燥した。次いで、第１および第２膜７，８
上にオーバーコート膜９用の膜材を８μｌ塗布し、１時
間以上乾燥した。
【００１９】ところで、上述したような酵素電極１を含
めて、過酸化水素型の酵素電極では、前述したように検
体中の溶存酸素量により、基質の検出可能な範囲が制限
される。そこで、本発明者らは、過酸化水素型の酵素電
極において、電極に印加する電圧の印加方法について検
討し、本発明を完成するに至った。図３は、本発明にか
かる電圧印加方法の第１実施例を示している。
めて、過酸化水素型の酵素電極では、前述したように検
体中の溶存酸素量により、基質の検出可能な範囲が制限
される。そこで、本発明者らは、過酸化水素型の酵素電
極において、電極に印加する電圧の印加方法について検
討し、本発明を完成するに至った。図３は、本発明にか
かる電圧印加方法の第１実施例を示している。
【００２０】同図に示す電圧印加方法は、第１ステップ
〜第４ステップから構成されている。第１ステップは、
酵素電極１に検体が接触したことを検出するステップで
あって、作用極４ｂ，４ｃに正の電位Ｖ1 を印加し、作
用極４ｂ，４ｃと対極４ｄとの間に流れる電流Ｉ1 を検
知して、検体が酵素電極１に接触したことを確認する。
〜第４ステップから構成されている。第１ステップは、
酵素電極１に検体が接触したことを検出するステップで
あって、作用極４ｂ，４ｃに正の電位Ｖ1 を印加し、作
用極４ｂ，４ｃと対極４ｄとの間に流れる電流Ｉ1 を検
知して、検体が酵素電極１に接触したことを確認する。
【００２１】この場合、作用極４ｂ，４ｃに印加する電
位Ｖ1 は、正だけでなく負であってもよいが、電極およ
び酵素膜などに悪影響を及ぼさないために、その大きさ
はできるだけ小さい値が望ましい。また、電流Ｉ1 は、
電極の状態と検体のしみこむ方向によって正負両電流が
流れる可能性があるので、正負両電流の検出が可能な状
態に設定することが望ましい。
位Ｖ1 は、正だけでなく負であってもよいが、電極およ
び酵素膜などに悪影響を及ぼさないために、その大きさ
はできるだけ小さい値が望ましい。また、電流Ｉ1 は、
電極の状態と検体のしみこむ方向によって正負両電流が
流れる可能性があるので、正負両電流の検出が可能な状
態に設定することが望ましい。
【００２２】第２ステップは、前記第１ステップの後
に、作用極４ｂ，４ｃに電流が流れない第１の電位に一
定時間ｔ1 保持するステップである。使い捨て用の酵素
電極１では、検体を電極部４上に滴下点着させた後に、
電極部４の表面上の酵素反応部において、酵素膜やその
他の試薬などと検体とを十分になじませねばならない。
このために、検体を検知した後に、一定時間ｔ1 だけ電
極部４に電流を流さない時間帶を設けている。
に、作用極４ｂ，４ｃに電流が流れない第１の電位に一
定時間ｔ1 保持するステップである。使い捨て用の酵素
電極１では、検体を電極部４上に滴下点着させた後に、
電極部４の表面上の酵素反応部において、酵素膜やその
他の試薬などと検体とを十分になじませねばならない。
このために、検体を検知した後に、一定時間ｔ1 だけ電
極部４に電流を流さない時間帶を設けている。
【００２３】電極部４に電流が流れない第１の電位は、
電極部４に印加する電位を０にすること以外に、例え
ば、電極部４を電位印加手段（電源装置）から切り離し
てもよい。また、一定時間ｔ1 は、酵素膜の組成や膜
厚，電極の構造などによって異なり、概ね３０〜４０秒
程度に設定されるが、できるだけ薄く、速やかに検体を
酵素膜上に誘導できる電極構造や、検体の吸収性の良い
材料を用いることなどにより短縮することができる。
電極部４に印加する電位を０にすること以外に、例え
ば、電極部４を電位印加手段（電源装置）から切り離し
てもよい。また、一定時間ｔ1 は、酵素膜の組成や膜
厚，電極の構造などによって異なり、概ね３０〜４０秒
程度に設定されるが、できるだけ薄く、速やかに検体を
酵素膜上に誘導できる電極構造や、検体の吸収性の良い
材料を用いることなどにより短縮することができる。
【００２４】第３ステップは、第２ステップの後に、作
用極４ｂ，４ｃに、過酸化水素検知電位（図３において
仮想線で示している）以上の第２の電位Ｖ2 を所定時間
ｔ2印加し、その後に零電位以下の第３の電位Ｖ3 に低
下させるステップである。この場合の過酸化水素検知電
位は、電極部４の構造によっても異なるが、概略６００
ｍＶ程度である。
用極４ｂ，４ｃに、過酸化水素検知電位（図３において
仮想線で示している）以上の第２の電位Ｖ2 を所定時間
ｔ2印加し、その後に零電位以下の第３の電位Ｖ3 に低
下させるステップである。この場合の過酸化水素検知電
位は、電極部４の構造によっても異なるが、概略６００
ｍＶ程度である。
【００２５】第２の電位Ｖ2 の印加時間ｔ2 は、第２の
電位Ｖ2 の大きさによっても異なるが、測定電流の再現
性に悪影響を及ぼさないためにはできるだけ短いほうが
よく、望ましくは、１０秒以下に設定することである。
また、第３の電位Ｖ3 は、零電位以下であればよいが、
例えば、過酸化水素検知電圧が６００ｍＶであれば、こ
れよりも８００〜１０００ｍＶ程度に設定することが望
ましい。
電位Ｖ2 の大きさによっても異なるが、測定電流の再現
性に悪影響を及ぼさないためにはできるだけ短いほうが
よく、望ましくは、１０秒以下に設定することである。
また、第３の電位Ｖ3 は、零電位以下であればよいが、
例えば、過酸化水素検知電圧が６００ｍＶであれば、こ
れよりも８００〜１０００ｍＶ程度に設定することが望
ましい。
【００２６】第４ステップは、第３ステップの後に、作
用極４ｂ，４ｃに、前記第３の電位Ｖ3 から一定の速度
ｖs で前記過酸化水素検知電位以上の第４の電位Ｖend
まで掃引するステップである。この場合の速度ｖs は、
任意に設定できるが、例えば、１００ｍＶ／ｓｅｃ程度
が望ましい。被測定物質の検出は、第４の電位Ｖendま
で掃引している点で、電流のピーク値，そのピーク値か
ら一定電位隔たった電位での電流値，特定電位での電流
値のいずれかを求め、予め求めておいた検量線から換算
する。
用極４ｂ，４ｃに、前記第３の電位Ｖ3 から一定の速度
ｖs で前記過酸化水素検知電位以上の第４の電位Ｖend
まで掃引するステップである。この場合の速度ｖs は、
任意に設定できるが、例えば、１００ｍＶ／ｓｅｃ程度
が望ましい。被測定物質の検出は、第４の電位Ｖendま
で掃引している点で、電流のピーク値，そのピーク値か
ら一定電位隔たった電位での電流値，特定電位での電流
値のいずれかを求め、予め求めておいた検量線から換算
する。
【００２７】さて、以上のような酵素電極の電圧印加方
法によれば、詳細なメカニズムは不明であるが、後述す
る実験結果から判るように、検体中の溶存酸素が増加し
た場合と同等の効果が得られたことから、このような電
圧を印加することにより、電気分解により酸素の供給が
行われ、検体濃度の検出可能領域が拡大するものと思わ
れる。
法によれば、詳細なメカニズムは不明であるが、後述す
る実験結果から判るように、検体中の溶存酸素が増加し
た場合と同等の効果が得られたことから、このような電
圧を印加することにより、電気分解により酸素の供給が
行われ、検体濃度の検出可能領域が拡大するものと思わ
れる。
【００２８】図４は、本発明にかかる電圧印加方法の第
２実施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは
相当する部分の説明を省略し、以下にその特徴部分につ
いてのみ詳述する。同図に示す電圧印加方法は、第１実
施例と同様に第１〜第４ステップから構成されていて、
第１，第２，第４ステップは、第１実施例と同じであ
る。
２実施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは
相当する部分の説明を省略し、以下にその特徴部分につ
いてのみ詳述する。同図に示す電圧印加方法は、第１実
施例と同様に第１〜第４ステップから構成されていて、
第１，第２，第４ステップは、第１実施例と同じであ
る。
【００２９】第３ステップは、作用極４ｂ，４ｃに、予
想される最大の過酸化水素検知電流、例えば、測定可能
な最大グルコース濃度を５００ｍｇ／ｄｌとすると、そ
の濃度に対応した過酸化水素酸化電流（具体的には、本
実施例では、４０μＡ程度に設定した）よりも高い一定
電流Ｉ2 を一定時間ｔ2 流し、その後に零電位以下の第
３の電位Ｖ3 に低下させる。このステップでは、電流制
御行っているので、例えば、参照極４ａと作用極４ｂ，
４ｃとに同じ素材を用いた場合に適している。参照極４
ａの基準電位は、検体中の成分などに依存し、相対的な
電位を示す。
想される最大の過酸化水素検知電流、例えば、測定可能
な最大グルコース濃度を５００ｍｇ／ｄｌとすると、そ
の濃度に対応した過酸化水素酸化電流（具体的には、本
実施例では、４０μＡ程度に設定した）よりも高い一定
電流Ｉ2 を一定時間ｔ2 流し、その後に零電位以下の第
３の電位Ｖ3 に低下させる。このステップでは、電流制
御行っているので、例えば、参照極４ａと作用極４ｂ，
４ｃとに同じ素材を用いた場合に適している。参照極４
ａの基準電位は、検体中の成分などに依存し、相対的な
電位を示す。
【００３０】この場合には、同じ電位を印加しても常時
同じ電極反応が起こるとは限らない。過酸化水素検知電
圧が６００ｍＶの時もあれば８００ｍＶになる場合もあ
つて、例えば、所定の電位を印加する方法では、測定の
再現性が低下する。そこで、本実施例では、一定電流Ｉ
2 を一定時間ｔ2 流すようにした。このようにすると電
極上での化学反応の量が一定になり、電極反応量が制御
されるので、測定の再現性が向上する。なお、一定時間
ｔ2 は、第１実施例と同様な条件で設定される。
同じ電極反応が起こるとは限らない。過酸化水素検知電
圧が６００ｍＶの時もあれば８００ｍＶになる場合もあ
つて、例えば、所定の電位を印加する方法では、測定の
再現性が低下する。そこで、本実施例では、一定電流Ｉ
2 を一定時間ｔ2 流すようにした。このようにすると電
極上での化学反応の量が一定になり、電極反応量が制御
されるので、測定の再現性が向上する。なお、一定時間
ｔ2 は、第１実施例と同様な条件で設定される。
【００３１】図５は、本発明にかかる電圧印加方法の第
３実施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは
相当する部分の説明を省略し、以下にその特徴部分につ
いてのみ詳述する。同図に示す電圧印加方法は、第１実
施例と同様に第１〜第４ステップから構成されていて、
第１，第２，第４ステップは、第１実施例と同じであ
る。
３実施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは
相当する部分の説明を省略し、以下にその特徴部分につ
いてのみ詳述する。同図に示す電圧印加方法は、第１実
施例と同様に第１〜第４ステップから構成されていて、
第１，第２，第４ステップは、第１実施例と同じであ
る。
【００３２】第３ステップは、作用極４ｂ，４ｃに、過
酸化水素検知電流よりも高い電流を一定時間流し、しか
る後に、直ちにその最終電位を一定時間ｔ3 保持し、そ
の後に零電位以下の第３の電位Ｖ3 に低下させる。この
ような電圧の印加方法を採用すると、実施例１，２に対
して、若干測定時間が長くなるが、検体濃度の検出可能
な範囲を拡大しつつ、しかも、測定の再現性も向上でき
る。
酸化水素検知電流よりも高い電流を一定時間流し、しか
る後に、直ちにその最終電位を一定時間ｔ3 保持し、そ
の後に零電位以下の第３の電位Ｖ3 に低下させる。この
ような電圧の印加方法を採用すると、実施例１，２に対
して、若干測定時間が長くなるが、検体濃度の検出可能
な範囲を拡大しつつ、しかも、測定の再現性も向上でき
る。
【００３３】図６は、本発明にかかる酵素電極の電圧印
加方法の作用効果を確認するために行った実験の結果を
示したグラフである。この実験では、上述した配合比の
酵素電極を作製し、以下の条件で行った。
加方法の作用効果を確認するために行った実験の結果を
示したグラフである。この実験では、上述した配合比の
酵素電極を作製し、以下の条件で行った。
【００３４】 酵素電極の条件 作用極４ｂ，４ｃの幅ｗと長さｌ ｗ＝０．５ｍｍ，ｌ＝２．５ｍｍ 検体 ＥＤＴＡ２ｋ１．３ｍｇ／ｍｌを添加し、 グルコースを調整した牛血液
【００３５】印加電圧，電流 Ｖ1 ： ２００ｍＶ Ｉ1 ： ５μＡ ｔ1 ： ２０ｓｅｃ Ｖ2 ： １５００ｍＶ Ｉ2 ： １００，１２０，２００μＡ ｔ2 ： ５ｓｅｃ ｔ3 ： ２ｓｅｃ Ｖ3 ：− ４００ｍＶ ｖs ： １００ｍＶ／ｓｅｃ
【００３６】図６は、上記実験条件で、実施例３の状態
で電圧を印加した場合を示している。同図において、
が図５の電圧印加方法で第３ステップを省略し、第４ス
テップを零電位から掃引した場合である。また、が図
５の電圧印加方法で第３ステップのＶ3 を零電位にした
場合である。さらに、〜が図５の電圧印加方法で第
３ステップのＩ2 を１００，１２０，２００μＡに設定
した場合である。
で電圧を印加した場合を示している。同図において、
が図５の電圧印加方法で第３ステップを省略し、第４ス
テップを零電位から掃引した場合である。また、が図
５の電圧印加方法で第３ステップのＶ3 を零電位にした
場合である。さらに、〜が図５の電圧印加方法で第
３ステップのＩ2 を１００，１２０，２００μＡに設定
した場合である。
【００３７】図６をみると明らかなように、の場合が
グルコース濃度が略１８０ｍｇ／ｄｌで飽和しているの
に対して、Ｖ3 を零電位以下にし、かつ、Ｉ2 を大きく
するに従って、グルコース濃度の飽和値が大きくなり、
測定できる範囲が拡大することが判る。なお、上記実施
例では、酵素電極の一例として、オーバーコート膜がｐ
Ｈ調整剤を含む高分子電解質などで構成したものを例示
したが、本発明の実施はこれに限定されることはなく、
他の構成の過酸化水素型酵素電極にも適用することがで
きる。
グルコース濃度が略１８０ｍｇ／ｄｌで飽和しているの
に対して、Ｖ3 を零電位以下にし、かつ、Ｉ2 を大きく
するに従って、グルコース濃度の飽和値が大きくなり、
測定できる範囲が拡大することが判る。なお、上記実施
例では、酵素電極の一例として、オーバーコート膜がｐ
Ｈ調整剤を含む高分子電解質などで構成したものを例示
したが、本発明の実施はこれに限定されることはなく、
他の構成の過酸化水素型酵素電極にも適用することがで
きる。
【００３８】
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる酵素電極の電圧印加方法によれば、酵素
電極の構造の複雑化を招くことなく、検出可能な範囲を
拡大することができる。
本発明にかかる酵素電極の電圧印加方法によれば、酵素
電極の構造の複雑化を招くことなく、検出可能な範囲を
拡大することができる。
【図１】本発明にかかる電圧印加方法が適用される酵素
電極の一例を示す平面図である。
電極の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明にかかる電圧印加方法の第１実施例を示
す電圧波形図である。
す電圧波形図である。
【図４】本発明にかかる電圧印加方法の第２実施例を示
す電圧波形図である。
す電圧波形図である。
【図５】本発明にかかる電圧印加方法の第３実施例を示
す電圧波形図である。
す電圧波形図である。
【図６】本発明の電圧印加方法の作用効果を確認するた
めに行った実験結果を示すグラフである。
めに行った実験結果を示すグラフである。
１ 酵素電極 ４ 電極部 ４ａ 参照極 ４ｂ 作用極 ４ｃ 作用極 ４ｄ 対極
Claims (3)
- 【請求項１】 作用極と参照極と対極とを有する過酸化
水素型の酵素電極に検体を滴下して、前記電極間に電圧
を印加する方法において、 前記電極に検体が接触したことを検出する第１ステップ
と、 この第１ステップの後に、前記作用極に電流が流れない
第１の電位に一定時間保持する第２ステップと、 この第２ステップの後に、前記作用極に、前記過酸化水
素検知電位以上の第２の電位を所定時間印加し、その後
に零電位以下の第３の電位に低下させる第３ステップ
と、 この第３ステップの後に、前記作用極に、前記第３の電
位から一定の速度で前記過酸化水素検知電位以上の第４
の電位まで掃引する第４ステップとからなることを特徴
とする酵素電極の電圧印加方法。 - 【請求項２】請求項１記載の酵素電極の電圧印加方法に
おいて、 前記第３ステップで、前記ステップに代えて、前記作用
極に、過酸化水素検知電流よりも高い一定電流を一定時
間流し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させる
ことを特徴とする酵素電極の電圧印加方法。 - 【請求項３】請求項１記載の酵素電極の電圧印加方法に
おいて、 前記第３ステップで、前記ステップに代えて、前記作用
極に、過酸化水素検知電流よりも高い電流を一定時間流
し、しかる後に、直ちにその最終電位を一定時間保持
し、その後に零電位以下の第３の電位に低下させること
を特徴とする酵素電極の電圧印加方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192452A JPH0749332A (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 酵素電極の電圧印加方法 |
| DE4427363A DE4427363A1 (de) | 1993-08-03 | 1994-08-02 | Chemischer Einmalsensor |
| US08/471,781 US5741634A (en) | 1993-08-03 | 1995-06-06 | Throwaway type chemical sensor |
| US08/471,779 US5556533A (en) | 1993-08-03 | 1995-06-06 | Voltage applying method for hydrogen-type enzyme electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192452A JPH0749332A (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 酵素電極の電圧印加方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749332A true JPH0749332A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16291541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5192452A Withdrawn JPH0749332A (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 酵素電極の電圧印加方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749332A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004251900A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-09-09 | Tanita Corp | 化学センサによる測定方法、ならびに化学センサ型測定装置 |
| JP2009536551A (ja) * | 2006-05-08 | 2009-10-15 | バイエル・ヘルスケア・エルエルシー | 試験−センサパッケージング |
| US7641784B2 (en) | 2003-01-30 | 2010-01-05 | Tanita Corporation | Method for measuring by means of chemical sensor, and chemical sensor type measuring apparatus |
-
1993
- 1993-08-03 JP JP5192452A patent/JPH0749332A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004251900A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-09-09 | Tanita Corp | 化学センサによる測定方法、ならびに化学センサ型測定装置 |
| US7641784B2 (en) | 2003-01-30 | 2010-01-05 | Tanita Corporation | Method for measuring by means of chemical sensor, and chemical sensor type measuring apparatus |
| JP2009536551A (ja) * | 2006-05-08 | 2009-10-15 | バイエル・ヘルスケア・エルエルシー | 試験−センサパッケージング |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001003 |