JPS5958355A - 生化学分析装置 - Google Patents

生化学分析装置

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JPS5958355A
JPS5958355A JP57168341A JP16834182A JPS5958355A JP S5958355 A JPS5958355 A JP S5958355A JP 57168341 A JP57168341 A JP 57168341A JP 16834182 A JP16834182 A JP 16834182A JP S5958355 A JPS5958355 A JP S5958355A
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JP
Japan
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electrode
enzyme
heavy metal
membrane
polarization
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Pending
Application number
JP57168341A
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English (en)
Inventor
Teruaki Kobayashi
映章 小林
Kenji Yasuda
健二 保田
Daizo Tokinaga
時永 大三
Akiko Katori
香取 暁子
Kichiji Karasawa
唐沢 吉治
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5958355A publication Critical patent/JPS5958355A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (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】 〔発明の利用分野〕 本発明は溶液中に溶存する物質を酵素成極によシ測定す
る装置釦係シ、特にSH酵素を用いた酵素成極によシ血
液等の体液中に溶存する化学成分を測定するのに好適な
装置を提供するものである。
〔従来技術〕
基質(測定対象物質)に対する反応特異性の高い酵素を
固定化した酵素1漢とイオン心棒等とを組み合わせた酵
素成極は10数年前に開発され(G、 G、 GuNb
ault :Handbook  of  I(nZy
ma−tic Methodg  of Analys
is”MarcelDekker、 New York
 (1976))、近年その一部が実用段階に達した。
しかしなお寿命が短い等の問題点が依然として残されて
いる。特に触媒作用にS H基を必要とするS l−1
酵素は微量の重金属によって容易に失活する。一般にキ
レート化合物を作シやすい金属tよエチVンジアミン四
m; を峻等により除去出来るが、銀のような一部イオ
ンは、それらによる1余去が困難で、酵素成極の短寿命
化の原因物質となっている。
〔発明の1コ的〕 本発明の目的はSII酵素を用いた酸系市1係の重金属
による失活を防ぎ、上記酵素成極の寿命を改善すること
にある。
〔発明の概要〕
S R酵素(JC−8Hで示す)に例えば−価の重金4
イオン(八・1+で示す)が作用すると、次式で示すよ
うに、酵素に重金属イオンが容易に結合する。
M”+E  S)l→]J  SM十H+土式のS 1
1基がノ独媒作用に関与している。場合には、上記の反
応により酵素の活性が失われる。
一方、M“に対する反応特異性が高い別の81(化合物
(l(、−8)(で示す)がM+に接1’l・1(する
と、次式のように同様の反応が起とDzM”が捕捉され
る。
M”  −1−R−S  l−(→   、a −S 
 M+  IP本発明の生化学分析装置は、酵素、特に
SH酵素を同定化した酵素膜全感応膜とする酵素成極を
用いる分析装置[情(おいて、該酵素成極と組み合わせ
て用いる参照電極及び/又はアース電極用して重金属捕
捉11とを備えた電極を用いることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下本発明をウレアーゼ酵−R’1m極を用い/こ血中
尿素窒素の測定を例にとって示す。
第1図は本夷倫例で用いた測定系の「「極の配置を示し
た図である。図において、1は酵素Fit極、2は参照
r+を極、3 &よアース成極、4は+YII管、5は
緩衝液である。r[1+執1〜3の先端は感応1模又は
イオン透過η々全弁して緩衝液に接している。
さて、細’t¥ 4を緩jij液をキャリアとして血液
等の試料を少if (1+lえば10μt)流してやる
と、試料中によまれる尿素は酵素1に1仇の固定化ウレ
アーゼ膜に接したさいに力]1水分屏され、アンモニウ
ムイオンが生じる。アンモニウムイオンはウレアーゼ膜
の内側に配置されだ′アンモニウム選択透過膜の膜屯位
を変化させ、その結果、酵素成極と参照電極の間に試料
中の尿素a度に依存した電位変化が生じる。
通常この伸の測定において、電位をと9出す成極として
Ag−AgC1電極が番役も安矩性に優れていることが
知られている。AgCtの水に対する溶解度は小さい(
溶解度積1.7 X t o−10(25c) )が、
微量のAg+は各心イペ中の[E解質液中に常に溶存す
る。まだアンモニウムイオンによりさラニAgC4の一
部は錯塩(CAg (NI−Is )2 ] ”CL−
)トして溶解する。
酵素Fi極1の内部液中に溶解しているAg“は、成極
先端部に疎水性のアンモニウム選択透過膜が介在するた
め、比較的外部に拡散しにくいと考えられるが、参照電
極2及びアース′11.+: 4執3の内部液中に溶S
しているAg+は、それぞれの屯)柩の先端がイオンを
透過しやすい多孔質膜で構成されているため、容易に緩
衝液5の中に拡散してくる。
本測定系においては、緩衝l夜5が流れている限シ離極
2及び3に由来するAg”が酵素11L1愼1のウレア
ーゼ膜に憚することは無いが、その流れが止まるとAg
+は自然拡散してウレアーゼ膜に達し、ウレアーゼの活
性を阻害する。緩I!Hi(夜5を流し続けることも可
能ではあるが、現実的ではない。
本発明者等の実験によると、1旧=1,2及び3をそれ
ぞれ1crn間隔で配置した場ば、装置〆11を停止し
てから、したがって緩衝液の流れが市まってから15h
以内で、酵素成極1の固定ウレアーゼ1漠の酵素活性が
完全に失われた。
一方又りレオフィルタで2幸に仕切った容器を用意し、
各室に60 rn M yン酸緩衝液を1mtずつ入れ
、一方に固定化ウレアーゼ膜の小片を、他方にAg−A
gC4tα市を入れ、室温で1511放置した。この膜
の酵素活性は完全に失われた。
上記2つの実験から、酵素成極lのウレアーゼj漠の失
活の原因がA g  A g CL +lL極に由来す
るAg+によることが明らかになった。゛また第1図に
示した3偵頌の電極の先・傭に放置された1漠のイオン
透過性を考慮すると、このAg+は参照rt極2及びア
ース山:極3に由来する可能性が極めて太きい。
上記の実験及び考察に基づき、本発明者等は参照′成極
及びアース心棒を改良してAg+の漏出を防ぎ、酵素4
1+11<の寿命を向上させることを考えた。
以下それにつき詳細に記述する。
第2図は本発明者等が改良した参照電極又はアース電極
用のI・IU 4’Wの本発明に係る主要部分を模式的
に示したものである。図において、6は′眠極筒、7は
A、g−kgcl心極、心棒′i;f解質、9はイオン
透過性の多孔′成膜、10は重金属捕捉性能を有し、か
つイオン透過性である多孔質膜、11は重金属捕捉性i
老を有するゲルである。′rぽ屏tit s 、= し
ては、例えばJ(Cを水溶液のような溶液であっても良
いし、ル解尚を含む寒天ゲルのようなゲル状のものでも
良い。9としては、各イIIfの親水性多孔質1莫が用
いられる。==属捕捉性多孔質II体10としては、表
面S I−I化ポリスチレン多孔質膜など各偵のチオー
ル化ポリマーが用いられる。−また11(金属捕捉性ゲ
ル11としては、sFI化ポリスチレン微粉末を分散含
有した寒天ゲルなど、各イutのチオール化ポリマー微
粉末を才有したゲル、或いQ、j、ブーオール化アクリ
ルアマイドゲルのようなチオール化ゲルが用いられる。
さてS L−1化ポリスチレンを+ii金yg lli
JM剤としで用いて第2図(→、 、(b)及び(C)
に示した。It極を作製し、これらを参照電極又はアー
ス、tボとして、ウレアーゼ固定化膜を用いた酵素電極
と第1図に示しだような配置で組み合わせ、尿素溶液を
流して、電極性能をa)ドだ。第2図に示した型の成極
を参照電極又はアース型物として用いても、酵素電極に
よる尿素の測定性能は従来法と比較して変化が無かった
。次にこの市(仮配性の才まで緩衝液5の流れ全止め、
48++放置した。従来法であると、15h以内で酵層
市l愼の尿素偵出能は完全に失活したが、杢シ11明の
方法によると、48h後においても屯11へl’l i
jBの+1<下は1治められなかった。
本発明に成る1住極は、上記のように、重金属の漏出を
防市して酵素1模の性能劣化を生じさせない特長金儲え
でいるっさらにこのdt極の利点は、10又d、11に
捕捉され蓄積した11え金属が低分子S H化汁′吻、
i+jlえはメルカプトエタノール、にょシ谷易に置換
、脱着されることにより、長期間にわたり重金属捕捉性
能を保持し続けることである。
実際、上述した電極系を備えた装置は、811稼動16
h停止の周1υJで、血中尿素窒素の測定に適用したと
ころ、2力月以上の寿命を採持し雨だ。
本発明は、さらにっぎのようt改良された生化学分析装
置を開示する。
酵名屯極1の内部液中に溶解しているAg+は、成極先
端部に疎水性のアンモニウム選択透過膜が介在するので
、比軸的外部に拡散しにくいが、ごく微牡のAg+ば、
時間とともにアンモニウム選択透過膜全透過してくる。
このAg+は、ウレアーゼの81−■4に捕捉され、余
々に活性を低ドさせる。
そこで酵素電極’Cff17成するアンモニウムイオン
選択電極と酵素「漠の中間にSi−■基に富む高分子1
漠を置くことによシ、この現象を防ぐことができる。
以下それにつき詳述する。
第3図は本発明に1丞る主要部分全模式的に示したもの
である。図において、6は屯1甑而、7はAy、−4g
C1電極、8は屯屏洩、9はイオン選択透過膜、10は
重金属イオン捕捉性能を有し、かつ酵素反応生成物を透
過する高分子膜である。重金属1m捉高分子膜10とし
ては、へ面SII化ポリスチレン多孔質模など各棟のチ
オール化ポリマーが用いられる。また、Si(基にバん
だタンパクツ摸やチオール高分子化合物を分散含有する
ゲル膜なども用いられる。12は固定化酵素膜である。
さて、81−I化ポリスチレン高分子膜を用いて第3図
に示した成極を作製し、これを酵素電極として、第1図
に示したような配置で組みあわせ、尿素溶液を流して、
成極性能を調べだ。第3図に示した酵素、(電極を用い
た尿素測定性能は従来法と比較して変化がなかった。次
にこの市・画を1吏川開始15h後にbF!、素検出能
全1.14べたが、活性低下による演出能のu(下e」
1、全く認められなかった。
本発明になる電極は、上記のように、1に金属イオンの
1出による酵素膜の性能劣化金主じさせない特長を1l
iffえている。さらにこの1に隠の利点は、10の膜
に捕捉された重金属イオンが、低分子Sli化合物、+
りlJえばメルカプトエタノール、により容易に置換、
脱着されることにより、爪金gイオン捕捉性能が長期間
保持できることである。実際、上述した電極系を1藺え
た装置は、8h稼動、1611停止の周期で血中尿素窒
素の測定に適用したところ、2か月以上の寿命を保持し
得た。
上記の11(金属捕捉能を有する層を配置した酵素電極
は、J11独で生化学分析装置に用いて効果がある。し
かし、前述の参照電極及び/又はアース電極としてil
j金属捕捉能を備えた電極と組み合せて用いてさらに優
れた効果を示す。
〔発明の効果〕
本発明によれば、エチレンジアミン四酢酸のようなキレ
−]・剤で捕捉し難い一価重金属イオンによる酵素【・
IL極の性能劣化全完全に防止し得るため、酵素rtL
 4tJ、の寿命を著しく向上させることが可能であり
、これによシ装置の経済性を高めることが出来、本装置
が適IN出来る医療診断、各種バイオテクノロジー分野
に6与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
g1図は酵git極を用いた測定系の成極の配置を示す
図、第2図eよ本発明に成る診照電極等の主要部分(r
−衣わず模式図、第3図は本発明の酵素電極の主要1’
ii金表わす模式図である。 1・・・酵素11イ極、2・・・診照電極、3・・・ア
ース電極、4・・・細管、5・・・緩衝液、6・・・電
極筒、7・・・Ag−AgC6屯極、8・・・電解質、
9・・・多孔質膜、1o・・・瓜金蛎捕捉多孔質膜、1
1・・・重金属捕捉性ゲル、12・・・固定化酵素膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、酵素を固定化した酵素膜を感応膜とする酵素電極を
    用いる分析装置において、該酵素成極と組み合わせて用
    いる参照゛電極及び/又はアース電極として重金属捕捉
    能を備えた「電極を用いることを特徴とする生化学分析
    装置。 2、上記酵素成極が、酵素膜の被検液と接触する面と反
    対側の面に接して重金属捕捉能を有する層を配置した酵
    素成極である特許請求の範囲第1項記載の生化学分析装
    置。
JP57168341A 1982-09-29 1982-09-29 生化学分析装置 Pending JPS5958355A (ja)

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JP57168341A JPS5958355A (ja) 1982-09-29 1982-09-29 生化学分析装置

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JPS5958355A true JPS5958355A (ja) 1984-04-04

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ID=15866258

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63238551A (ja) * 1987-03-27 1988-10-04 Terumo Corp 酵素センサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63238551A (ja) * 1987-03-27 1988-10-04 Terumo Corp 酵素センサ

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