JPS58108449A - 酵素電極 - Google Patents

酵素電極

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Publication number
JPS58108449A
JPS58108449A JP56206103A JP20610381A JPS58108449A JP S58108449 A JPS58108449 A JP S58108449A JP 56206103 A JP56206103 A JP 56206103A JP 20610381 A JP20610381 A JP 20610381A JP S58108449 A JPS58108449 A JP S58108449A
Authority
JP
Japan
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electrode
film
enzyme
sensitive
membrane
Prior art date
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Pending
Application number
JP56206103A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriaki Ono
小野 憲秋
Hisashi Kamiyama
上山 尚志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Corp, Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Corp
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Priority to US06/449,700 priority patent/US4440620A/en
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Publication of JPS58108449A publication Critical patent/JPS58108449A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49Blood
    • G01N33/4925Blood measuring blood gas content, e.g. O2, CO2, HCO3

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえは血液等の被検液中の尿素な定量分析す
る良めに使用する酵素電極に関する。
今日、医学分野の臨床検査の分野において血中尿素窒素
(以下BUNという。)の測定は腎疾患、尿毒症、肝実
質障!、蛋白異化作用等の診断に有用な役割を果してお
り、−法的に重要な検査項目となっている。さらに、N
a、に等の電解質、及びグルコース等とともに、BUN
は緊急検査項目の一つとして、上記項目と同時に測定さ
れるのが望まれるようになってき喪。
従来、この種の分析は酵素試薬を用Vh7j湿式化学法
が一般的であり、これによると長時間と注意l#lj1
操作を必要としていftoところで、最近は酵素の同定
化技術の進歩と相まってこれを利用した臨床検査機器が
開発されるようになり、これは前記湿式化学法よりIt
!I定時間においても操作性におiても優れている。こ
れらの方法はBUN分解酵素をチューブ、膜及び多孔性
ガラスピーズなどに固定化したカラム法や、イオン選択
電極あるいはガス電極の表面に固定化酵素膜を装着した
酵素電極法勢がある。BUNは分解酵素であるウレアー
ゼによってアンモニアと二酸化炭酸に分解される0 ウレアーゼ (NH* ) * CO+ Ha O−一→2NHm 
+ COm従って、アンモニアあるいは二歇化炭素に応
答するガス電極にウレアーゼ族を固定被榎したBUN亀
他を用−た酵素電極を用いることにより、BUNの創定
か可能である。
上記BUNK極はウレアーゼ固定化膜と、ガス透過性膜
を鋏着し良ガス電極内に、周知のpH感応ガラス膜電極
と内部電解液及び参照電極が内蔵されていて、ウレアー
ゼ固定膜によって分解されたアンモニア、ある%tht
i二酸化炭素がガス透過性膜を透過し、内部電解液のp
Hを変化させ、そのpH変化にpH感応ガラス膜電極が
応答する。
しかしながら、上記の従来のBUN電極はガス1、極の
pHの変化をpH感応ガラス膜taで応答しているため
に小屋化にit限度があり、そのために血液等の被検液
が大量に必費になると−う欠点があった。即ち、PH電
極を小さくしようとして、pH感応ガラス膜を小さくす
ると抵抗が非常に高くなり、ノイズの誘導を招きやすく
なったシ、応答が遅くなるという不具合が生ずる01&
、pH感応ガラス膜を非常に薄くすると抵抗を下げるこ
とにはなるが、材質がガラスなので機械的強度に限界が
あった。また、pH%極はその内部にリン酸緩衝液のよ
うな電解液を貯留するようになっているので、ある程度
以上小さくすることができす、従って、前述のようなp
H電極を内蔵するBUN糊定酵素電極は必然的に大型に
ならさるを得なかった。
本発明の目的に、上述の点に鑑みてなされたもので、そ
のst的な点は内部電解液のpHの変化を検知する電極
として、pHの変化に選択的に感応する窒化珪素、酸化
アルミニウム及び五酸化りたB U N III定の喪
めの酵素電極を提供することにある。
本発明によれは、PH電極が小型化されるので、これを
内蔵する酵素電極も一段と小型化することができ、また
、イオン感応膜を非常に薄く形成することかできるので
測定系でのインピーダンスが低くなり、かつノイズの誘
導が阻止でき応答の早め酵素電極が得られる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの実施例に係る酵素電極lを示す。
この酵素電極lは外筒2とこの内部に同軸的に配設され
る内筒3とを臭備してなり、上記外筒2の下端開口端に
はガス透過性膜4と血液等の被検液中に存在するBUN
を分解するウレアーゼ固定化酵素膜5がそのガス透過性
膜4を内側として積層する状態で0リングCによって展
着されて―る。
上記ガス透過性膜4はたとえはテフロン樹脂やシリコン
樹脂などからな)、ウレアーゼ固定化酵素lI5によっ
て分解されたアンモニアあるいは炭酸ガスを選択的に透
過するようになってiる。
外筒2の内部には内部電解液1が収容されている。さら
に、外筒Iの内部にはその内部電解液2に一端を浸漬さ
せるようにして後述する1)Htlk8と参照電極9が
配置されて−る。
上記PHIE@Jlj内筒3の下端開口部にpH感応部
材11を貼着あるいは融着してなり、このpH感感応飾
部材11内部電解液7中に浸漬させるようになっている
。PH感応部材Io#i、半導体基板としてたとえばシ
リコン基板12の上に閂化珪素(SiiN+)膜、敗北
78ミa ウA (Al*Us)膜、五酸化タンタル(
Taxes)  膜のうち少なくとも一つの膜を真空蒸
着、スパッタリング、cVD(Ch@m1eal Va
pour D@Po5ition )法などにょシ影成
し、これをpH感応膜11としたものである。
さらに、シリコン基板12の裏面には導電性樹脂(接着
剤)1gを介してリード@ r aの芯線15が接続さ
れている0なお、芯i1+ilJを特に半田付けしたい
場合に#i第2図で示すようにシリコン基板JJの裏面
にAlta層16全16し、さらにその上にCr−Cu
t極層11を蒸着することによりそのCr−Cut41
層11の上に半田付けをする。
そこで、このように構成した酵素電極lを用いて血液中
のBUNの定量分析を行なう場合には、第3図で示すよ
うにその酵素電極lの先端をその被検$18中に浸漬さ
せる。すると被検液18とフレア−(固定化酵素膜5と
が接触し、被検液I8中に含有されてiるBUNがウレ
アーゼによや次式のような分解反応が行なわれる。
ウレアーゼ  。
(NH*)  * CO+  H* 0−一・12NH
1+CO。
この反応によって生成されたアンモニア及び炭酸ガスは
、大気との分圧差により大気中に拡散されるが、その際
アンモニア及び炭酸ガスの多くはガス透過性のウレアー
ゼ固定化酵素膜5およびテフーン樹脂、シリコン樹脂尋
の薄膜からなるガス透過性膜4を透過して酵素電極I内
に取り込まれる。取ル込まれたアンモニアあるいは炭故
ガスは、内部電解液7に含まれるイオン穐に応じて内部
電解液1の水と反応してNHl ◆ ロto   8 
0H”NH4(IL)CO* ” )two ニゴH+
HCO;   (b)で示される平衡状態に達する0こ
の場合、内部電解液r中に含まれるイオン極がNH,C
Jの時(&)弐による反応のみが、同様にNaHCO,
の時(b)式による反応のみが生じる。いずれの反応に
お−ても内部電解液1のpHが変化し、このpHの変化
が、pH感応膜11にて選択的に感応され、同層11と
内部電解液rとの界面にpHに応じた相界電位差が生じ
る。この電位差はシリコン基板12及び導電性接着剤1
3を通してリードlNl1I14の芯@ISに伝達され
、芯線15と参照電極9との間にpHに応じた電位差が
生じる。従ってこの電位差を外部の電位検出装置の増幅
昏等で増−し、演算器尋でBUN濃度に変換される。
ところで、上記PHt&#のpH感応膜11は前述した
ように真空蒸着、スパッタリング、CVD法などによっ
てシリコン基鈑lz上に形成されるが、これらFiきわ
めて薄くかつ均一に形成することができる。iた、pH
感応膜IIt!5OOA 〜5oooAo厚’sで、よ
a好tt、<を限定する理由FipH感応膜11の厚さ
を600A未満とすると、その厚さが不均一になり7t
−J)、ピンホールなどの欠陥が生じやすく、その結果
、歩留りが悪くなるとともに、耐久性にも悪i影譬を及
ばず。さらKpH感応1111rを500OAを゛越え
九厚さにすると%PI’l感応膜IIのインピーダンス
が上ル雑音を誘導しやすく、かつ唖答速度が遅くなるた
めであるO tf:、、シリコン基板lzは半導体産業で一般的に使
用されるものであシ、安価でかつエツチング尋によりそ
の11面Fiきわめて凹凸の少な一鏡面仕上げが可能で
あるという特徴を有している。さらに、シリコン基板1
1はpH感応膜11の基板としての機能をもち機械的強
度を高めるとともに、pH感応膜11に生じた相界電 
 −位差をリード線14の芯@r5に伝える役目をして
いる。し次がって、この場合、シリコン基板1zはp製
あるーはufIiのいずれの導電蓋でもよ−し、また単
結晶でも多結晶性のものでよV%oPH感応膜11は前
述したごとく非常に薄くかり均一に形成されなけれはな
らな−が、そのVリーン基板12は容易に鏡面仕上げが
可能なので、ピンホールなどのな一嵐好なpH感応膜1
1をクリコン基板lz上に形成することができる0さら
に、上記シリコン基板12はその厚さが任意でよいので
機械的強度も強くすることができる。
以上説明したように本発明によれは、内部電解液OPH
の変化を検知するpHtfflとして半導体基板上に薄
いpH感応膜を形成したものを用iるので、そのpH感
応部材部分を小形化で診るとともに、インピーダンスが
低くかつノイズがのりにくい。さらに、機械的強度に優
れ、また厄答速度の早い酵素電極を提供できる0
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すその酵素電極の断面図、
鯖2図は他の変形例を示すpH感応部材の断面図、jl
l!36!2a酵素I#L極の使用状態の断面図である
。 l・・・酵素電極、4・・・ガス透過性膜、5・・・ウ
レアーゼ固定化酵素膜、1・・・内部電解液、1・・・
pH電極、9・・・参照電極、10・・・pH感応部材
、11・・・pH感応膜、12・・・シリコン基板、1
8・・・被検液0 出願人代理人 弁理士 鈴  江  武  彦第1m 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所定の酵素を固定化してなる固定化酵素膜と、この同定
    化酵素膜によって発生するガスを透過するガス透過性膜
    と、前記ガス透過性膜によって透過されたガスと反応し
    てpHが変化する電解液と、仁の電解液apliの変化
    に応答するpH電極と、上記電解液中に一部が挿入され
    九参照電極とを具備し、前記pHt&は窒化珪素膜、酸
    化アルミニウム膜、五酸化タンタル膜のうち少なくと4
    一つの腹を半導体基板上に形成してなるイオン感応膜を
    もつ仁とを特徴とした酵素電極。
JP56206103A 1981-12-22 1981-12-22 酵素電極 Pending JPS58108449A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56206103A JPS58108449A (ja) 1981-12-22 1981-12-22 酵素電極
US06/449,700 US4440620A (en) 1981-12-22 1982-12-14 Measuring electrode device
DE19823247575 DE3247575A1 (de) 1981-12-22 1982-12-22 Elektrodenmesseinrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56206103A JPS58108449A (ja) 1981-12-22 1981-12-22 酵素電極

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58108449A true JPS58108449A (ja) 1983-06-28

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ID=16517846

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JP56206103A Pending JPS58108449A (ja) 1981-12-22 1981-12-22 酵素電極

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JP (1) JPS58108449A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0245451U (ja) * 1988-09-21 1990-03-28

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0245451U (ja) * 1988-09-21 1990-03-28

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