JPS60113142A - 重合体―触媒トランスデューサー - Google Patents

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】 〔発明の分野〕 本発明は、一般には分析対象物（以下、アナライトと呼
ぶ）検出の分野に関し、更に具体的には試料中の成分を
検出するための重合体触媒変換器およびその使用法に関
する。

〔発明の背景〕

液体物質、例えば、工業用および生物学的液体の分析法
は周知のものである。液体中の特定の成分を定量するた
めに種々様々な試験法が開発されているが、各方法に関
連した手順にば類（９点がある。例えば、適当な試料ま
たは検体を手に入れなげればならないが、このことは、
体液の場合、適当な尿、血液等の検体を患者から得なけ
ればならないということを意味する。検体または試料を
直ちに分析しない場合には、適切に保管・保存しなけれ
ばならない。しばしば、検体を遠心分離、濾過、希釈等
により調製し、次に適当な試薬と反応させなければなら
ない。最後に、色の変化であってもよい化学的信号を電
子信号−この電子信号は、次に、処理され、他の関連デ
ーターと一緒にされて、試料または検体中に存在する特
定の成分の最終的評価が得られ、それにより臨床上の決
定を容易にすることができるーに変換することにより検
体または試料についての情報を抽出する必要がある。

従来の液体試薬系は、複雑になったり、時間が掛かった
り、費用がががる（噴量がある。光学系の場合、光源を
用意する必要があり、試薬と試料の相互作用中に分光学
的または強度変化が起こる必要があり、更にこの変化を
検出・処理しなければならない。

電気化学的分析系の場合、必要不可欠な操作は幾らか減
っているが、なお定電圧源、特定の電極および電流モニ
ターを有する電流測定探針装置が必要である。

試薬片を用いる試験具は、多くの分析的応用、特に生物
学的液体の化学分析において、それが、比較的低コスト
で、使い易く、がっ、結果が速やかに得られるために、
広く使用されている。医学では、例えば、ただ試薬片試
験具を体液、例えば、尿または血液検体中に浸し、検出
可能な応答、例えば、色の変化または試薬片試験具が反
射もしくは吸収した光量の変化を観察するだけで、数多
くの生理学的機能を監視することができる。試薬片試験
具による分析を自動化または半自動化するためには、光
学的装置、例えば、反射率測光器が必要である。

理想的には、試料中の成分を検出するだめの分析装置お
よび分析法は、非光学的感知要素−電極がなく、直流電
流の接続の必要がなく、薄膜の必要がなく、使い捨−ζ
−できるという点で安価で、特異的かつ高感度で、反応
が迅速で、使い易くて修正なしの試料と共に直接用いる
ことができるーを包含すべきである。

〔先行技術の説明〕

試験試薬を用いて検出すべき物質の反応の前と後の、試
験系の電導度の変化を測定することにより定量的な化学
的測定及び評価を行なう技術が一般に知られている。例
えば、酵素または基質の定量的測定法の一つには酵素お
よび基質の相互作用の結果化じた試験系の電気伝導度の
変化の測定が包含される。本定量法は、１９８１年１１
月Ｗ、Ｔ。

チン（Ｗ、　Ｔ、　Ｃｈｉｎ）等がアナリティヵル・ケ
ミストリ＝（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒ
ｙ）第１７５７〜１７６０頁で発表した「尿素の測定の
ための電導度による方法Ｊ　（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔ
ｙ　Ｍｅｔｈｏｃｌ　ｆｏｒ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉ
ｏｎｏｆ　Ｕｒｅａ　）と題する論文に記載されている
。

この方法においては、ウレア−セとの反応前及び反応後
に、尿素を含むａｓ（験液の電気伝導度を測定してから
電導度の変化を計算する必要がある。

酵素基質反応の要素を分析的に研究する別の方法が、米
国特許第３，４２１，９８２号に開示されている。米国
特許第３．４２１　９８２号に開示された装置は、試験
液体および試薬の反応時に電導度の変化を測定するため
に絶えず手動による調整をする必要がある回路を含んで
いる。更に・、この方法は、反応により電導度が線形的
な割合で変化するという仮定に基づいている。

米国特許第３，６３５，６８１号には、一対の探り針（
プローブ）（各探り針には一定の間隔で並べた一対の電
極が含まれる）を包含する示差型導度測定装置が提供さ
れている。第一の探り針の電極は、マトリックス内に取
り込まれた試験試薬例えば酵素と密接している。第二の
探り針の電極もまた、マトリックスと密接している。使
用に際しては、第一および第二の探り針を、検出すべき
物質を含んだイオン性媒体と接触させる。

第二探り針により測定される電導度は、該探り針の電極
に結合したマトリックス手段およびイオン媒質の電導度
に左右され、第−探り針（プローブ）の電導度は、イオ
ン媒質および第−探り針の電極に結合したマトリックス
手段の電導度に左右されるうえ、化学反応により生じる
電導度の変化にも依存する。

Ａ、Ｊ、フランク（Ａ、Ｊ、　Ｆｒａｎｋ　）およびケ
ンジ　ホンダ、「ポリピロール塗布半導体電極」（”　
Ｐｏ１ｙｐｙｒｒｏｌｅ　Ｃｏａｔｅｄ　Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”）、Ｊ、エレ
クトロケム・ソス（Ｊ　、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ。

Ｓｏｃ、）　、第８２巻第一号、第９９２頁（１９８２
年）に、水性電解質中における光腐食から硫化カドミウ
ム（ＣｄＳ　）およびセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）
を保護するために、重合体に塗布した遷移元素金属触媒
（ルテニウム（Ｒｕ）　）の使用が開示されている。

Ｎ、Ｎ、サビン（Ｎ、　Ｎ、　５ａｖｖｉｎ）　、Ｅ、
　Ｅ。

ガツトマン（Ｅ、　Ｅ、　Ｇｕｔｍａｎ）　、１．　Ａ
、ミャスニコフ（■、Ａ、　Ｍｙａｓｕｎｉｋｏｖ）お
よびＶ、Ｐ、ハラオフ（Ｖ、Ｐ、　Ｂａｚｏｖ　）−、
キネト・カタル（Ｋｉｎｅｔ。

Ｃａｔａｌ　）　、第１９巻（第３号）、第６３４〜６
３６頁（１９７８年）、「電導度滴定分析法および赤外
線（Ｉ　Ｒ）分光学による酸化金属上での過酸化水素の
接触分解の素段階の研究」 （”　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅ
ｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｓｔａｇｅｓｏｆ　ｔｈｅ　Ｃａ
ｔａｌｙｔｉｃ　Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏ、ｎ　ｏｆ
　ＨｙｄｒｏｇｅｎＰｅｒｏｘｉｄｅ　ｏｎ　Ｍｅｔａ
ｌ　０ｘｉｄｅｓ　ｂｙ　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｍｅｔｒｉ
ｃＡｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ＩＲ５ｐｅｃｔｒｏｓｃ
ｏｐｙ　″）は、実験データに基づいて、金属酸化物（
酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化ニッケル（ＮｉＯ）　）
上の過酸化水素の゛分解における第一事象には過酸化水
素分子のＯ−０結合の選択的破壊が伴ない、その結果、
化学吸着されたヒドロキシル基が形成されることを示し
ている。酸化物中の化学量給量を超える量の金属原子は
、気相中の過酸化水素分解の活性中心として働くことが
できる。触媒（酸化亜鉛、酸化ニッケル）において、電
導度の変化が観察される。

乾燥ニトロメタンに溶解した塩化第二鉄（ＦｅＣ１ｉ　
）とポリアセチレン（（ＣＨ）ｘ　）の反応によりｐ型
導電性重合体（ｏ　＝　７８０　ｏｂｍ−’）が形成さ
れることが、Ａ、プロン（Ａ、　Ｐｒｏｎ）　、Ｄ、ビ
ラート（Ｄ、　Ｂ１１１ａｎｄ　＞　、Ｉ　、タルスツ
エウイクツ（１、Ｋｕｌｓｚｅｗｉｃｚ）　、Ｃ，ブト
ロウスキー（Ｃ。

Ｂｕｄｒｏｗｓｋｉ　）　、Ｊ、ビルツルスキー　（Ｊ
　、　Ｐｒｚｙｌｕｓｋｉ）、およびＪ、スワルスキー
（Ｊ　、　Ｓｕｗａｌｓｋｉ）、「塩化第二鉄とポリア
セチレンおよびポリ　（パラ）フェニレン（（Ｃｓ　Ｈ
４）Ｘ）との相互作用により形成される新Ｔｈ’ＭＭ金
属の合成および同定」（“Ｓバｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＮｅｗＯｒ
ｇａｎｉｃ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｐ、Ｊｒｍｅｄ　ｂｙ　Ｉ
ｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＦｅＣＩＢｗｉｔｈ　Ｐ
ｏ１ｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ　（ＣＩ）Ｘ　ａｎｄ　Ｐｏ
１ｙ　（ｐａｒａ）ｐＭｎｙｌｅｎｅ　（Ｃ６Ｈ４）ｘ
”　）マド・レス・フ゛ル（Ｍａｔ、Ｒｅｓ、Ｂｕｌｌ
、　）　、第１６巻、第１２２９−第１２３５頁（１９
８１年）に記載されて（、＞る。

塩化第二鉄で軽くドーピングしたポリアセチレンの赤外
線（ＩＲ）スベクｌｉしは、」ミリアセチレンの他のｐ
型ドーパントに特徴的な二つの新しし１帯域の形成を示
す。メスバウアー分光法Ｇこよれ（ｆ、該反応において
形成された陰イオンは高スピンの鉄（ＩＩ）錯体である
。該ドーピングＧこよりＡ；　Ｉ）アセチレン鎖間距離
にＸ線回折により証明される顕著な変化が生じる。同様
の反応が、ポリ　（）〈う）フェニレン（（Ｃ６Ｈ４）
　ｘ　）および塩化第二鉄間に起こり、金属系（ｍｅｔ
ａｌｌｉｃ　ｒｅｇｉｍｅ　）　ｒＬこ女寸して圧縮ポ
リ　（パラ）フェニレン粉の電導度の１曽力■が生しる
。メスバウアー分光法により２つの型の鉄（ＩＩ）イオ
ンの存在が示されるので、該反応機構はポリアセチレン
の場合より複雑である。

イオンの吸収により生じる電極表面コンダクタンス減少
の定量的理論は、Ｗ、Ｊ、アンダー゛ノン（Ｗ、Ｊ　、
　Ａｎｄｅｒｓｏｎ）およびＷ、Ｎ、　ハンセン（Ｗ、
　Ｎ、　１ｌａｎｓｅｎ）　、ｒ電気化学的電池の電極
表面コンダクタンスの測定」　（“Ｅ、Ｉｅｃｔｒｏｄ
ｅ　５ｕｒｆａｃｅＣｏｎｄａｃｔａｎｃｅ　Ｍｅａｓ
ｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌＣｅｌｌ　″）、Ｊ、エレクトロケム・ソス
（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、　）第１２１
巻（第１２号）、第１５７０〜１５７５頁（１９７４年
）に議論されている。コンダクタンス測定法は、吸収さ
れたイオンの表面濃度の信頼できる測定を提供するため
に示されている。吸収状態の変化は、電極電位の関数と
して検出される。コンダクタンス測定法は、１８　Ｍ　
質水溶液中のヨウ素イオン（Ｉ−）のイオン拡散率を測
定するために使用される。

米国特許第４’、３３４．８８０号に、特異的結合性物
質、例えば、抗体分子の電気特性が、ポリアセチレン素
子の導電性状態に影響を与えるのに使われているポリア
セチレン素子が記載されている。

Ｒ，Ａ、プル（Ｒ，Ａ、　Ｂｕｌｌ）　、Ｆ、　Ｒ、ラ
ン（Ｆ、　Ｒ，Ｒａｎ　）　、Ａ、　Ｊ、バード（Ａ、
　Ｊ、　Ｂａｒｄ）［導電性重合体への触媒の組込み、
ポリピロール中の鉄フタロシアニン（”　Ｉｎｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆＣａｔａｌｙｓｔｓ　１ｎｔｏ　
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ
Ｐｏｌｙｍｅｒ　：　Ｉｒｏｎ　Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａ
ｎｉｎｅ　ｉｎ　Ｐｏ１ｙｐｙｒｒｏｌｅ″）、Ｊ、エ
レクトロケム・ソス、（Ｊ　、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍ
。

Ｓｏｃ、　）　、第１３０巻く第７号）、第１６３６頁
（１９８３年）に、ガラス状炭素電極上への重合体の沈
積が開示され、電流電圧特性が反対電極を用いて伝統的
な電気化学系で研究されている。しかし、重合体の電導
度変化には全（触れられていない。

Ｗ、Ｗ、バーヘイ　（Ｗ、　Ｗ、　ｆｌａｖｖｅｙ）　
、［電解質水溶液と接触したゲルマニウムのコンダクタ
ンスＪ　（”Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ　ｏｆ　Ｇｅｒｍ
ａｎｉｕｍ　ｉｎ　Ｃｏｎｔａｃｔｗｉｔｈ　Ａｑｕｅ
ｏｕｓ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ″）、アム９ニュー
ヨーク・アカド・サイ　（Ａｍ、Ｎ、Ｙ、Ａｃａｄ、Ｓ
ｃｉ、）第１０１巻、第９０４〜９１４頁（１９６３年
）には、相間の電気分解による分極を得るために電解質
と接触した半導体の界面に平行な電流を通過させること
が記載されている。縦電流部分は電解質中を流れる。与
えられた半導体−電解質問電位差の実質的部分は半導体
の空間電荷域内に入るので、半導体の表面電位は縦電流
の流れに伴う分極の結果表して位置によって変化する。

米国特許第３，５７４，０７２号は、複素環式化合物、
例えば、ピロールの電気化学的重合が記載されている。

本発明の目的は、試料中の成分を定量するための重合体
触媒変換器を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、アナライトとして修正なし
の検体、例えば、全血と共に使用し得る重合体触媒変換
器を提供することにある。

また、本発明のいま一つの目的は、非光学的な、低コス
トで、電気接触的もしくは、不接触的な試料成分測定法
を提供することにある。

本発明の更にもう一つの目的は、小さなサイズで使い捨
て形式の重合体触媒変換器を提供することにある。

本発明に従って、金属有機または金属無機触媒を核的不
飽和複素環式化合物の重合体に組込むことにより重合体
触媒変換器を製造すれば、過酸化水素の触媒による分解
中に電導度を変化させる物質を得る。かくして得られる
変換器の、電子密度変化の結果としての電導度変化を測
定して、試料中に存在する特定の成分を表示する。ある
実施態様においては、電導度肝を重合体触媒変換器に結
合させて、測定すべきアナライト試料との反応中の電導
度変化を測定する。本発明の重合体触媒変換器は全血中
のグルコースの存在の測定に特に有用である。

本発明の重合体触媒変換器は、その中に含まれる過酸化
水素分解のための触媒となる部位を有する重合体から成
るものとして心に描くことができる。

本発明で利用する重合体は一定の判定基準に従って選択
された核が不飽和の複素環式化合物であるが、該判定基
準には、重合体の各種パラメータの制御能力、重合体の
安定性、原料の入手可能性、重合体の誘導体化の能力、
電導度調節力、重合体の形態および試験もしくは分析ず
べき液体にょる不干渉が含まれる。ピロール、チオフェ
ン、ピリジン、フラン、およびプリンの重合体類の、単
一重合体（ホモポリマー）並びに共重合体が本判定基準
に従って選ばれた。それに適う単量体として、例えば、
５乃至６員環化合物（要すれば置換基を含んでいてもよ
い）を使用することができる。これらの置換基は以下の
ものからなる群から選択することができる。−ハロゲン
、１〜２０（１！、Ｉの原子を有する芳香族、アルキル
、シクロアルキル、アルカリル、アラルキル、アルコキ
シ、アシル等の基、２−メチルフラン、３−メチルフラ
ン、２−エチルフラン、３−エチルフラン、３−ｎ−ブ
チルフラン、２−ｎ−ペンチルフラン、３−デシルフラ
ン、２−テトラデシルフラン、２．３−ジメチルフラン
、２，３−ジエチルフラン、３，４−ジ−ｎ−プロピル
フラン、３．４−ジドデシルフラン、２−クロロフラン
、３−ブロモフラン、３．４−ジクロロフラン、２，３
−ショートフラン、３゜４−ジエチルフラン、２−フェ
ニルフラン、３−ベンジルフラン、２−（ｐ−）リル）
フラン、２−シクロペンチルフラン、３−シクロヘキシ
ルフラン、３−メトキシフラン、２−エトキシフラン、
３．４−ジプロポキシフラン、２−アセチルフラン；２
−メチルチオフェン、３−メチルチオフェン、２−エチ
ルチオフェン；３−エチルチオフェン、３−ｎ−ブチル
チオフェン、２−テトラデシルチオフェン、２．３−ジ
メチルチオフェン、２゜３−ジエチルチオフェン、３，
４−ジ−ｎ−プロピルチオフェン、３．４−ジドデシル
チオフェン、２−クロロチオフェン、３−ブロモチオフ
ェン、３．４−ジクロロチオフェン、２．３−ショート
チオフェン、３，４−ジエチルチオフェン、２−フェニ
ルチオフェン、３−ペンジルヂオフェン、２−（ｐ−）
’Ｊル）チオフェン、２−シクロペンチルチオフェン、
３−シクロへキシルチオフェン、３−メトキシチオフェ
ン、２−エトキシチオフェン、３，４−ジプロポキシチ
オフェン、２−アセチルチオフェン；２−メチルピロー
ル、３−メチルピロール、２−エチルピロール、３−エ
チルピロール、３−ｎ−ブチルピロール、２−ｎ−ペン
チルピロール、３−デシルピロール、２−テトラデシル
ピロール、２．３−ジメチルピロール、２゜３−ジエチ
ルピロール、３．４−ジ−ｎ−プロピルピロール、３．
４−ジドデシルピロール、２−クロロピロール、３−ブ
ロモピロール、３．４−ジクロロピロール、２，３−シ
ョートピロール、３．４−ジエチルビロール、２−フェ
ニルピロール、３−ヘンシルピロール、２−（ｐ−トリ
ル）ピロール、２−シクロペンチルピロール、３−シク
ロへキシルピロール、３−メトキシピロール、２−エト
キシピロール、３，４−ジプロポキシピロール、２−ア
セチルピロール；２−ｊ−ｆ−ルビラン、３−メチルピ
ラン、２−エチルピラン、３−エチルピラン、３−ｎ−
ブチルピラン、２−ｎ−ペンチルピラン、３−デシルピ
ラン、２−テトラデシルピラン、２，３−ジメチルピラ
ン、２．３−ジエチルピラン、３．４−ジ−ｎ−プロピ
ルピラン、３．４−ジドデシルピラン、２−クロロピラ
ン、３−ブロモピラン、３．４−ジクロロピラン、２，
３−ショートピラン、３．４−ジエチルビラン、２−フ
ェニルピラン、３−ヘンシルピラン、２−（ｐ−トリル
）ピラン、２−シクロペンチルピラン、３−シクロヘキ
シルピラン、３−メトキシピラン、２−工トキシピラン
、３，４−ジプロポキシピラン、２−アセチルピラン；
２−メチルチアピラン、３−メチルチアピラン、２−エ
チルチアピラン、３−エチルチアピラン、３−ｎ−ブチ
ルチアピラン、’１−ｎ−ペンチルチアピラン、３−デ
シルチアピラン、２−テトラデシルチアピラン、２．３
−ジメチルチアピラン、２．３−ジエチルデアピラン、
３，４−シーロープロピルチアピラン、３．４−ジドデ
シルチアピラン、２−クロロチアピラン、３−ブロモチ
アピラン、３．４−ジクロロデアピラン、２．３−ショ
ートチアピラン、３，４−ジメチルチアピラン、２−フ
ェニルチアピラン、３−ベンジルチアピラン、２−（ｐ
−１−’Ｊル）チアピラン、２−シクロペンチルチアピ
ラン、３−シフじ１ヘギシルチアピラン、３−メ１−キ
シチアピラン、２−工トキシチアピラン、３．４−ジブ
しボキシチアピラン、２−アセチルチアピラン；２−メ
チルピリジン、３−メチルピリジン、２−エチルピリジ
ン、３−エチルピリジン、３−ｎ−ブチルピリジン、２
−ｎ−ペンチルピリジン、３−デシルピリジン、２−テ
トラデシルピリジン、２，３−ジメチルピリジン、２゜
３−ジエチルピリジン、３，４−ジ−ｎ−プロピルピリ
ジン、３．４−ジドデシルピリジン、２−クロロピリジ
ン、３−ブロモピリジン、３．４−ジクロロピリジン、
２，３−ショートピリジン、３．４−ジフリルピリジン
、２−フェニルピリジン、３−ヘンシルピリジン、２−
（ｐ−トリル）ピリジン、２−シクロペンチルピリジン
、３−シクロへキシルピリジン、３−メトキシピリジン
、２−エトキシピリジン、３．４−ジプロポキシピリジ
ン、２−アセチルピリジン；等。

本発明の重合体を誘導体化して、酵素の固定化のだめの
カルボキシルまたばアミノ基を包含させるのが有利であ
る。

対照的に、その他の物質、半導電性の分野で利用されて
いる重合体、例えばポリアセチレン、ポリカーボネイト
等でさえ、上記の７つの判定基準のうちの４つ以下しか
満たしていないことが明らかになった。

重合体物質は、電気化学的方法で合成でき、この方法は
ディアラ（Ｄｉａｚ）、［導電性重合体の電気化学的製
造および特性化（同定）　Ｊ　（”　Ｅｌｅｃｔｒｏ−
ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆＣｏｎｄｕｃ
ｔｉｎｇ　Ｐｏｌｙｍｅｒ”）、ケミ力・スフリプタ（
Ｃｈｅｍｉｃａ　５ｃｒｉｐｔａ　）　、第１７巻、第
１４５〜１４８頁（１９８１年）に開示されている。例
えば、アセトニトリル中のビロールは電解質としてのテ
トラエチルアンモニウム・テトラフルオロポレートと一
緒に、酸素を除外した条件下、（舛えば不活性ガス中で
、非分割の電気化学的セル中の貴金属陽極上に電気的に
重合させることができる。この重合体は貴金属陽極上に
、密で、顕微鏡的に小球体から成る、不溶性で安定した
フィルムを形成する。膜厚は回路を通過する全電荷を調
節することにより制御することができる。このようにし
て形成されたポリピロール鎮は、電解質から、陰イオン
を、典型的には陰イオン１に対してピロール４の割合で
取り込む。

鉄は、触媒の中央金属原子として好ましい物質（陰イオ
ン）であるが、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジ
ウム、白金、オスミウム、イリジウムおよびパラジウム
をはじめとする周期律表の他の■族元素を使用すること
ができる。一般に、陰イオン形態になるように誘導化さ
れた遷移元素金属錯体陰イオンおよび金属錯体陰イオン
を使用することができる。最終的には、いずれのものを
選ぶかは、金属の相対的コストおよびその入手可能性に
よる。その他の陰イオンを置換し得る。例えば、ヘキサ
シアノ鉄（ＩＩ）酸塩または銅テトラスルホフタロシア
ニンが挙げられる。いずれにしても、結果として生成さ
れる重合体触媒変換器の全型導度の範囲は、１０−ヨＳ
／■（Ｓｃｍ−’）から１０　ＯＳ　／ｃｍ　（Ｓｃｎ
＋−’　）の範囲にある。

使用し得る金属有機触媒として金属フタロシアニン及び
金属ポルフィリンがある。フタロシアニン類（Ｐｃ）を
イオン性の基で誘導化し、有機電解質に対する可溶性を
更に高めることができ、所望のイオン特性もまた光励起
により作り出すことができる。好ましい金属フタロシア
ニン類の例としては、鉄テトラスルホン化フタロシアニ
ン、コバルト・テトラスルホン化フタロシアニンおよび
ルテニウム・テトラスルボン化フタロシアニンが挙げら
れる。

金属ポルフィリン類の触媒特性もまた鋭意研究されてお
り、その大半はカクラーセおよびペルオキシダーゼ酵素
の研究に関連したものである。Ｍ。

Ｍ、タフ・カー７（Ｍ、　Ｍ、　Ｔａｑｕｅ　Ｋｈａｎ
）等、「金属錯体による均質触媒」　（“Ｈｏｍｏｇｅ
ｎｅｏｕｓ　’Ｃａｔａｌｙｓｉｓｂｙ　Ｍｅｔａｌ　
Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ″）、第１巻、第１３９頁、アカド
・プレス（Ａｃａｄ、　Ｐｒｅｓｓ　）　、ニューヨー
ク（１９７４年）。イオン型のものは、ストレム・ケミ
カルズ社（Ｓｔｒｅｍ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　、　Ｉｎ
ｃ、）　、ニューベリーボート（Ｎｅｗｂｕｒｙｐｏｒ
ｔ　）　、メリーランド（Ｍａｒｙｌａｎｄ）から市販
されている。好ましい金属ポルフィリン類（Ｐ）には、
鉄、ルテニウムおよびコバルト・テトラスルホン化ポル
フィリン類が含まれる。

このようにして、誘導体化またはキセノン光源を用いて
の光エネルギー的照射により適切にイオン化した金属有
機または金属無機物質を陰イオンおよび電解質として、
例えば、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、塩化
メチレン等を核が不飽和の複素環式化合物と一緒に使う
ことにより、触媒的に活性な分子から半導電性有機重合
体触媒変換器を作り出すことができる。

重合体は電気的重合法により形成されるので、適当な基
体（板）材料を用いねばならない。基体材料の正確な性
質には制限ばないが、適当な導電性基体物質としては、
白金、金、ロジウム、チタン、タンクル、ニッケル、ス
テンレス１ｌＮｏ、３１４等が挙げられる。適当な半導
体基体材料としては、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガ
リウム（ＧａＡｓ）等の材料が挙げられる。透明の基板
材料もまた使用でき、酸化スズおよび酸化インジウム・
チタンがある。更に、ガラス状炭素も使用できる。

これら各々の材料には幾つかの利点がある。白金は電極
物質として周知の特性を有しているが、重合体がその表
面に密着する傾向があるので持ち上げて離してやらなけ
ればならない―フィルムを剥離させると、接触表面は、
アナライト存在中での電導度測定のための活性表面とな
る。

チタンは、高温で酸素に露出することにより酸化物に変
化させることができ、その結果生じるチタン酸化物が絶
縁体であるので、選択するのに魅力的な物質である。

ポリアセチレンは酸素をドーピングすると、適切な基体
として働くこともできる程度にま−でその電導度が高ま
る。ポリアセチレンは析出重合体フィルムの表面積を増
す繊維構造を示す。光重合の次に、ポリアセチレンは周
知の手順に従って更に酸素に露出させることにより絶縁
体に転換し得る。

例えば、Ｊ、Ｍ、ポカン（Ｊ、　Ｍ、　Ｐｏｃｈａｎ）
等、「酸素によるポリアセチレンのドーピングおよび減
成の速度論」（Ｉｌ旧ｎｅｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｄｏｐｉｎ
ｇ　ａｎｄＤｅｇｒａｄａｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏ１
ｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ　ｂｙ　Ｏｘｙｇｅｎ″）マクロ
モレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）第１
４巻、第１１０〜１１４頁（１９８１年）に記載の手順
。

重合フィルムを基体物質から取り除いた後、ＤＣ測定の
ために電極を、例えばめっきによりフィルムに直接付着
させることができるかまたはアナライト存在中でのＡＣ
Ｃ電導測測定ために導体絶縁体フィルム・サンドインチ
を形成することができる。グルコース・オキシダーゼは
酵素的にグルコースをグルコン酸および過酸化水素に転
化する。

同様に、その他の酵素も同様の機構に従う。例え　・ば
、ウリカーゼは尿酸をアラントインおよび過酸化水素に
酵素的に転化す為。

実施例■〜■に、電導度の変化による電子密度変化を反
映し得る種々の重合体触媒物質の製造法を示した。そこ
において、ポリピロール・テトラクロロ鉄酸塩、ポリピ
ロール・鉄テトラスルホフタロシアニンおよび他の関連
物質を、金属（例えば、白金、ロジウム、チタン等）電
極上への直接の析出により電気化学的に合成した。ピロ
ール−触媒物質は、空気中で安定であるが、密封したポ
リエステル／ポリオレフィン小袋中に保存した。

ポリピロール・テトラクロロ鉄酸塩の製造を、テトラエ
チルアンモニウムテトラクロロ鉄酸塩（１）とピロール
を反応させることにより行った。

ピロールをイーストマン・コダソク（ＥａｓｔｍａｎＫ
ｏｄａｋ　）より入手し、アルゴン雰囲気下、水素化カ
ルシウム上で蒸溜することにより精製した。Ａ。

Ｆ、ディアラ（Ａ、Ｆ、　Ｄｉａｚ）およびに、　Ｋ、
カナザヮ、「ポリピロルルー導電性重合体への電気化合
的アプローチＪ　（”Ｐｏ１ｙｐｙｒｒｏｌｅ　：八ｎ
　Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ａｐｐｒｏａｃ
ｈ　ｔｏ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　
″　）　、「拡大線状鎖化合物Ｊ　（”　Ｅｘｔｅｎｄ
ｅｄ　Ｌｉｎｅａｒ　ＣｈａｉｎＣｏｍｐｏＨｄｓ　”
）巻、３版、Ｊ、Ｓ、ミラー・プレナム・プレス（Ｊ　
、Ｓ　、　Ｍｉｌｌｅｒ　Ｐｌｅｎｕｍ　Ｐｒｅｓｓ　
）、ニューヨーク、１９８３年に記載された以下の手順
に従って重合を行った。

マリンクロソド（Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ）より入手
した６、８２５ｇの塩化第二鉄を４０ｍ１のエチルアル
コールに溶解させることによりテトラエチルアンモニウ
ムテトラクロロ鉄酸塩（Ｉ）を得た。アルドリッチ（八
１ｄｒｉｃｈ　）より入手した４、　１４５ｇの塩化テ
トラエチルアンモニウムを１０ｍ１のエタノールに’／
８解させた。次に、この二つの溶液を混合すると、黄色
の沈澱物が生じた。この沈澱物を濾過し、エタノールで
洗浄した。アセトニトリル−エタノールからの再結晶に
より黄色の針状晶が得られたが、これをエタノールで洗
浄し、空気乾燥した。

得られたテトラエチルアンモニウムテトラクロロ鉄酸塩
（Ｉ［Ｉ）　（０，１モル〕を、次に、約１　、５ｃｍ
離した作動／カウンター白金両電極およびＡｇ　／Ａｇ
ＮＪ　（アセトニトリル〉照合４極を有する三電極セル
を用いてアルゴン雰囲気下、５０ｍ１のアセトニトリル
の存在下で、０．１Ｍのピロールと反応させた。プリス
トン・アプライド・リサーチ（ＰｒｉｎｃｅｔｏｎＡｐ
ｐｌｉｅｄ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　（Ｐ　Ａ　Ｒ）　）　
３６３型ボテンシオスタントを用いて照合電極に対して
電位を＋５ｖに制御した。２．５時間後反応を停止させ
て、形成されたフィルム（膜厚０．３ミル＜ｏ、ｔ６ｊ
ｍｍ）未満）をアセトニトリルで洗浄してから一片のス
コッチ（Ｓｃｏｔｃｈ）ブランドの粘着テープを使って
電極からフィルムを取り出した。形成されたフィルムは
たわみ性があり、一つのピンホールもあるいは他のいか
なる構造的欠陥もなく、１０００　ＡＲ型レしグトン・
エレクトロニクス社（ＬｅｈｉｇｈｔｏｎＥｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ、）　（レイグトン（Ｌｅｈｉ’ｇ
ｈｔｏｎ　）、ペンシルバニア（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎ
ｉａ）　）製電導度計（非接触モードで１０ＭＨｚで作
動）を用いて測定すると、１０　Ｓ／ｃｍ　（ｌセンチ
メートル当たりのジーメン）以上の電導度を有していた
。

また、同様の手順に従って、ポリピロールテトラクロロ
鉄酸塩をマトリックス物質、例えば濾紙の存在下で製造
し、結果として形成される重合体触媒変換器の強度およ
びたわみ性を高め得るということが判っている。

イーストマン・コダソク（Ｅａｓｔｍａｎ　Ｋｏｄａｋ
　）より入手したピロールを使用前にアルゴン雰囲気下
、水素化カルシウム上で蒸溜し、そのピロールと陰イオ
ンとしてのテトラエチルアンモニウム鉄テトラスルホフ
タロシアニンを用いて実施例■の合成に従った。鉄テト
ラスルボフタロシアニドのナト１°ウム塩をウニバー（
Ｗｅｂｅｒ　）およびブツシュ（Ｂｕｓｈ）　、イノル
グ−／、ｒＡ　（Ｉｎｏｒｇ、　Ｃｈｅｍ、）第４巻、
第４６９頁（１９６５年）に記載された手順を用いて製
造した。この際、フィッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ）より入
手した硫酸第一鉄、コダノク（Ｋｏｄａｋ　）のスルホ
フタル酸、マリンクロト（Ｍａ　Ｉ　ｌ　１ｎｃｋｒｏ
ｄ　ｔ）の重炭酸ナトリウム、フィッシャー（Ｆｉｓｈ
ｅｒ）のモリブデン酸アンモニウム、マリンクロト（Ｍ
ａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ）の尿素、アルドリッチ（八１
ｄｒｉｃｈ　）のニトロベンゼンおよびアルドリッチ（
八１ｄｒｉｃｈ　）の水酸化テトラエチルアンモニウム
を使用した。

ナトリウム塩のテトラエチルアンモニウム塩への転化は
イオン交換カラムを用いて行った。

かくして、白金電極上に形成された黒色のフィルムはＩ
ｓ／ｃｍの電導度を有していた。

」乍１■−ボＩピロール・−トーク口ロルーネ二」ＪＢ
１戊 約９０ｍ１のエタノールに溶解させたアルファ（Ａｌｆ
ａ）の塩化ルテニウム（ＩＩＩ）Ｉｇとエタノールに熔
解させたアルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ　）の塩化テト
ラエチルアンモニウム０．８ｇとを反応させることによ
りテトラエチルアンモニウム・テトラクロロルテネート
を製造した。生成した赤褐色の沈澱物を濾過し、エタノ
ールで洗浄し、更にアセトニトリル−エタノール溶液か
ら再結晶させて赤褐色の微結晶を得た。

テトラエチルアンモニウム・テトラクロロルテネートの
０．６１Ｍアセトニトリル／８液（電圧は０．５Ｖの代
わりに＋〇、Ｔ　Ｖ、反応時間は３時間）を用い、実施
例Ｉの手順に従って、ポリピロール・テトラクロロルテ
ネートを製造した。生成した黒色のフィルムは、実施例
Ｉと同様の方法で測定すると、５ミルの厚さおよび０．
３　Ｓ／ｃｍの電導度を有していた。

次ル１■−ポリピロール・−トー　（４−スルホフェニ
ル　−メソー　ポルフィリンのＡＪ−フラビン＋　−（
Ｆｌｅｉｓｃｈｅｒ　）等、丈、左プ°ヱ人ル・１人・
Ｊス（丈、　ｏｆυ咀ｒ、注、ジ瓜、）・第９３巻、第
３１６２頁（１９７１年）の手順に従って、金属イオン
をポルフィリン内に組込んだ１特に、ポルフィリン・プ
ロダクツ社（ＰｏｒｐｈｙｒｉｎＰｒｏｄｕｃｔｓ）か
らのテトラナトリウム−メソ−テトラ（４−スルホナト
フェニル）・ポルフィリン（１２水和物）　０．９ｇを
５０ｍ１の蒸溜水に熔かし、これをフィッシャー（Ｆｉ
ｓｈｅｒ）社の硫酸第一鉄に加えた。得られた混合液を
約１２０℃に加熱し、かき混ぜた。炭酸ナトリウムを添
加してｐＨを約７．５に調節し、蒸気浴を用いてこの混
合液を３５分間加熱した。次に、ｐＨを硫酸の５０％溶
液を加えて、３に調節した。イオン交換カラムを用いて
、ナトリウム塩のテトラエチルアンモニウム塩への　−
転化を達成した。

０．００２Ｍの陰イオンおよび０．１Ｍのビロール（電
位＋０．７Ｖ、反応時間１８時間）を用いて、実施例Ｉ
の手順に従い、ポリピロール・テトラ（４−スルホフェ
ニル）−メソー鉄ポルフィリンのフィルムを得た（電導
度、約Ｉｓ／ｃｍ）。

テトラエチルアンモニウム・テトラクロロ鉄酸塩（ＩＩ
Ｉ）とビチオフェンを反応させることによりポリチオフ
ェン・テトラクロロ鉄酸塩（ＩＩＩ）の製造を達成した
。該ビチオフェンは結晶状固形物としてアルビリソチ（
Ａｌｄｒｉｃｈ　）から入手し、それ以上精製すること
なく使用した。マーク・Ａ、ドライ　（Ｍａｒｋ　Ａ、
Ｄｒｕｙ　）およびロバートーＪ、セイマー（Ｒｏｂｅ
ｒｔ　Ｊ、Ｓｅｙｍｏｕｒ）　（アメリカン・ケミカル
・ソサイテ−・ミーティング・アブストラクト（八ｍｅ
ｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　Ｍｅ
ｅｔｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ）　、１９８３年、シア
トル（Ｓｅａｔｔｌｅ　）　）に記載された、以下の手
順に従って、重合を達成した。

０．００４Ｍのヒチオフェンおよび０．０５Ｍのテトラ
エチルアンモニウム・テトラクロロ鉄酸塩（ｍ）のアセ
トニトリル溶液（電位：　０．５Ｖの代わりに＋　Ｑ、
９Ｖ、反応時間：２時間）を用い、実施例■の手順に従
ってポリチオフェン・テトラクロロ鉄酸塩を製造した。

そして電導度約０．ＩＳ／ｃｍの黒色のフィルムを得た
。

濾紙の存在下での重合（実施例Ｉに記述）Ｇこ加えて、
シリコン製ゴム管の存在下での重合を達成することも可
能である。塩化メチレンの中でシリコン製ゴム管を膨張
させることにより、重合体および触媒がゴム管に浸透し
、ゴム管中で重合が起こる。

洟１１引■ ポリピロール・テトラクロロルテネートを、実施例■の
手順に従って製造した。但し、それを、カプトン（Ｋａ
ｐｔｏｎ）　Ｃ厚さ０．５ミル（１，２７ｍｍ）　）を
支持体とする金電極（厚さ７５０人）上に析出せしめた
。電極は長さ１．２５インチ（３，１７５ｃｍ　）、幅
０．５インチ（１，２７ｃｍ）で、中央に縦に切り目が
入っている。重合体は金電極上に析出し、両電極間のす
き間を埋めた。この結果として生成した構造物を次にア
セトニトリルに入れて洗浄し、ル−サイト　（Ｌｕｃｉ
ｔｅ）ブロックにミリングした流路（０，８インチ（２
，３２ｃｍ）　Ｘ　Ｏ，１インチ（０，２５ｃｍ）　）
にしっかりと留めた。ペルオキシダーゼ酵素を入れた０
、０５Ｍホスフェート（リン酸塩）緩衝液（１０ｍｇ／
ｍｌ濃度でｐＨ７，０）の水溶液を次に、情動性（ペリ
スタ）ポンプを使って、０．１ｍｌ／ｍｉｎの流量で４
時間流路を通して再循環させた。次に０．２５％のグル
タアルデヒドの溶液を同様に１４時間再循環させた。吸
収された蛋白質を、次に、０．８５％の塩化ナトリウム
溶液を通して洗浄した後、蒸溜水で洗浄し、０．０５Ｍ
のホスフェート緩衝液中のグルコース、オキシダーゼ溶
液に４時間さらし、再び流路内を再循環させた。この二
番目の酵素を上述の如＜０．２５％のグルタアルデヒド
溶液を用いて再び交差結合させ、０．８５％の塩化ナト
リウムおよび蒸溜水中で洗浄した。

吸収および交差結合したペルオキシダーゼおよびグルコ
ース・オキシダーゼを有する重合体を、次に、種々の濃
度のグルコース（２５ｍｇ／旧濃度のグルコースから始
めた）にさらした。ホーレット・パソカード（ｌｌｅｗ
ｌｅｔｔ　Ｐａｃｋａｒｄ　）　４１９２　Ａ型インピ
ーダンス・アナライザーを使って２０ＫＨｚで重合体の
電導度をモニターした。ＤＣバイアス電圧もまた、−５
ＶＤＣから＋５ＶＤＣに掃引させながら試料に負荷した
。ピークが、それ以外では放物線の応答曲線（グルコー
ス濃度と共に変化する）中に現れた。

尖絡皿買 本実施例は、濾紙の存在下で実施例Ｉに従って製造され
た重合体のＡＣ非接触インピーダンス測定を示すもので
ある。該濾紙は、細片に切断し、カプトン（Ｋａｐｔｏ
ｎ）に銅箔を着せた電極から成るフローセル（Ｆｌｏｗ
　ｃｅｌｌ　）にサンドインチ状にはさみ込んだ。絶縁
体〔厚さ０．５ミル（１，２７ｍｍ）　）は濾紙重合体
物質の細片を包含する流路に面していた。シリコーン・
スペーサーを用いて濾ＩＩＬの回りに小さな液体間隙を
維持した。このシリコーン・スペーサーはまた液体を流
路（Ｆｌｏｗ　ｃｈａｎｎｅｌ）内に封じ込めた。

非接触インピーダンス測定の同様の配置はまた、サンド
インチ方式の代わりに組合せ（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａ
ｔｅｄ）電極方式を用いて実行しｆｉる。この場合は、
一方の側のコンデンサー構成しか必要でない。銅箔は、
カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）　（ポリアミド）を支持体と
する組合せ（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）型に写真
平版技術的に型どられ、この型は、重合体物質を含浸し
た濾紙と接触している。液体流路はシリコーンで用意さ
れ、ガラスのスライドが電極にしっかりと留められる。

同様の結果を両装置より得た。１００ＫＨｚでのインピ
ーダンス変化は過酸化水素濃度と線形比例した。

以上のことから、本発明は上記の目標および目的の一切
を得るのに十分に適用され、加えて明白かつ本発明系に
固有のその他の利点を有していることが理解されるであ
ろう。本発明には、便利、簡単、比較的安価で明確であ
り、効率、耐久性、精度に優れ、即作用するという利点
がある。該提案の重合体触媒変換器の利点として、非光
学的作動、比較的低コストで製作可能、形式に関しての
大きな適応性、電気化学的技術が一般に遭遇する諸問題
を克服する非接触方式での作動、および比較的小さなサ
イズで製作可能環の点にある。

該重合体触媒変換器には様々の可能性のある構成がある
ということが理解されるものと思う。該重合体触媒変換
器は細粉状、フィルム状またはゲル状にすることができ
る。自身で自身を支持することができない場合には、該
重き体触媒変換器は基板に適当に取り付けられる。外部
から支える目的で、該重合体触媒変換器は即知のコーテ
ィングまたは粘着法により適当な基板に取り付けること
ができる。多くの重合体触媒変換器を平行に配置するこ
とにより、アナライトの異なった成分の同時分析が可能
である。

本発明が主に重合体触媒変換器を対象としているは、生
物学的液体例えば尿および血液（溶解または不溶解血液
、血漿等を含む）中の種々の臨床上重要な物質を検出す
る目的のためであるが、該変換器は、非生物学的液体例
えば水泳プールの水、ワイン等の検出に利用することが
できるということが理解されるものと思う。該重合体変
換器はまた、燃焼生成物等の検出に使用し、煙突等の含
有物を定量することができる。

上記の本発明のその他多くの修正および変形を゛、本発
明の精神および範囲から離れることなく、行うことがで
きることは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、過酸化水素の触媒による分解中に電導度を変化させ
   ることにより試料中の成分を検出するための重合体触媒
   変換器であって、金属有機触媒または金属無機触媒と核
   が不飽和の複素環式重合体とから実質的に成ることを特
   徴とする重合体触媒変換器。 ２、触媒が周期律表の■族元素である特許請求の範囲第
   １項記載の重合体触媒変換器。 ３、触媒が金属フタロシアニンである特許請求の範囲第
   １項記載の重合体触媒変換器。 ４、触媒が金属ポルフィリンである特許請求の範囲第１
   項記載の重合体触媒変換器。 ゛　５．基体に付着した特許請求の範囲第１項記載の重
   合体触媒変換器。 ６、過酸化水素の触媒による分解中に電導度を変化させ
   ることにより試料中の成分を検出するための変換器であ
   って、ポリピロール・テトラクロロ鉄酸塩から成ること
   を特徴とする変換器。 ７、過酸化水素の触媒による分解中に電導度を変化させ
   ることにより試料中の成分を検出するための変換器であ
   って、ポリピロール鉄テトラスルホフタロシアニンから
   成ることを特徴とする変換器。 ８、過酸化水素の触媒による分解中に電導度を変化させ
   ることにより試料中の成分を検出するための変換器であ
   って、ポリピロール・テＩ・ラクロロルテネートから成
   ることを特徴とする変換器。 ９、過酸化水素の触媒による分解中に電導度を変化させ
   ることにより試料中の成分を検出するだめの変換器であ
   って、ポリチオフェン・テトラクロロ鉄酸塩から成るこ
   とを特徴とする変換器。 １０、試料を重合体触媒変換器と接触させて重合体触媒
   変換器の電導度の変化を特徴する特許請求の範囲第１項
   記載の重合体を用いる、試料中成骨の検出法。 １１、成分が全血の試料中に存在するグルコ−スである
   特許請求の範囲第１０項記載の方法。