JPS60250246A - バイオセンサを用いた測定法 - Google Patents

バイオセンサを用いた測定法

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JPS60250246A
JPS60250246A JP59107871A JP10787184A JPS60250246A JP S60250246 A JPS60250246 A JP S60250246A JP 59107871 A JP59107871 A JP 59107871A JP 10787184 A JP10787184 A JP 10787184A JP S60250246 A JPS60250246 A JP S60250246A
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JP
Japan
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electrode
biosensor
electrodes
potential
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP59107871A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiyoshi Miyawaki
宮脇 明宜
Haruyuki Date
伊達 晴行
Yoshiaki Kobayashi
義昭 小林
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP59107871A priority Critical patent/JPS60250246A/ja
Publication of JPS60250246A publication Critical patent/JPS60250246A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/38Cleaning of electrodes

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】 〔技術分野〕 この発明は、バイオセンサを用いた測定法に関する。
〔背景技術〕
バイオセンサは、その迅速性、簡便性、正確さ、a・要
な試料の少なさなどの点から、近年、さまざまな分野で
開発され、実用化の域に達している。とりわけ、臨床検
査の分野での発達は1」をみはるものかある。
臨床検査で重要なのは、バイオセンサを備えた測定器が
、検体(血液、尿等)を全く前処理しなくても検体の測
定が可能であるということである。しかしながら、現在
のところ、血液等の検体をそのまま測定器にかけると、
試料中の被検物質以外の不純物がバイオセンサの作用極
に付着して徐々に感度が低下し、多数の試料を測定する
ごとは不可能であった。そのため、血液等の検体を多数
測定ずろ場合は、検体を遠心分離した上澄(血清あるい
は血しよう等)を測定に供しなければならず、手間がか
かる。測定時間かkくなる。連続的に測定を行うの、が
困難であるといった問題を生じていた。
〔発明の目的〕
この発明6才、このような事情に鑑みてなされたもので
、多数の試料を前処理なしに、感度よく、連続的に、速
く測定することのできる、バイオセンサを用いた池j定
l去を提イ共することを目的としている。
〔発明の開示〕
前記のような目的を達成するため、この発明は、生理活
性物質が固定された電極を持つバイオセンサを用いて測
定を行うにあたり、前記電極を複数個使用し、被検物の
測定操作において、作用極として用いる電極にかける電
位とは逆の電位を、その他の少なくとも1個の電極にか
けること、または、電位をかけず放置することにより、
作用極として用いたときに生した電極の付着物を除去ず
ろようにし、作用極として用いる電極にイ」着物が多く
なってバイオセンサの感度が劣化してくると、逆電圧を
かけておいた電極または、電位をかけすに放置しておい
た電極を作用極に用いることを特徴とするバイオセンサ
を用いた測定法をその要旨としている。
以下に、この発明の詳細な説明する。
第1図は、この発明にかかる測定法の実施に用いられる
バイオセンサをあられず。図にみろように、このバイオ
センサは、軟質H料等からなる薄イスヘーサ(シート)
1か、基板2,3によりはさまれており、これにより基
板2.3は間隔をおいて互いに向かい合っている。スペ
ーサ1の中央には横長の穴1aが開&Jられている。基
板2の中央には細穴2aが設げられ、その両面には被測
定溶液の出入口となる大穴2bが一つずっ設&−1られ
ている。大穴2bの外側端には、筒状の突出i4I!2
Cが設けられている。この突出部2cは、チューブ4を
接続するためのものである。基板2の内側面には、白金
等からなる板状導電体に酵素や微生物等の生理活性物質
が固定されてなる電極5aが、生理活性物質固定面が内
側を向くようにして固定されている。この電極5aには
、細穴2aに挿入された導線6aの先が接続されており
、導線6aの他端は切り換えスイッチ7の端子7aに接
続されている。他方、基板3の中央には細穴3aが設け
られている。また、基板3の内側面にも、白金等からな
る板状導電体に生理活性物質が固定された電極5bが、
生理活性物質固定面が内側を向くようにして固定されて
おり、この電極5bには、細穴3aに挿入された導線6
bの先が接続されている。導線6bの他端は切り換えス
イッチ8の端子8aに接続されている。スペーサの穴1
aの上下面が基材2.3で覆われてできた空間は被測定
溶液が流れる通路9になっており、この通路9の両端は
それぞれ基板2の二つの大穴2b、2bに接続されてい
る。また、電極5a、5bは、通路9をはさんで互いに
向かい合っており、通路9を通る被測定溶液と接しうる
ようになっている。
スイッチ7の切り換え用端子7b、7cは導線6c、6
dにより電源10の一極と電極にそれぞれ接続されてお
り、スイッチ8の切り換え用端子8b、8cも導線6d
、6cにより電源10の電極と一極にそれぞれ接続され
ている。
このようなバイオセンサを用い、た・とえば、つぎのよ
うにしてこの発明にかかる測定法を実施する。まず、ス
イッチ7と8により、端子7aと7b、端子8aと8b
をそれぞれ接続(図中、実線で示されている)し、電極
5aが対極、電極5bが作用極として働くようにする。
つぎに、緩ih液をチューブ4→太穴2b−通路9−大
穴2b−デユープ4という順に流しておき、血液等の試
料を通路9に通ず。そうすると、電極5bの表面で酵素
反応が起こる。両電極5a、5bの間に流れる電流の大
きさを電流計等により測定する。得られる電流値は被検
物質量に対応したものとなる。
前記のようにして試料の測定を繰り返すと、電極5bの
表面に試料中の被検物質以外の物質が引き寄せられ、付
着する。そのため、電極5bにおける酵素反応が妨げら
れるといった理由で、バイオセンサの感度がだんだん低
下してくる。そこで、今度はスイッチ7と8により端子
7aと7c。
端子8aと8Cをそれぞれ接続(図中、破線で示されて
いる)し、先とは逆に電極5aが作用極。
電極5bが対極として働くようにする。試料の測定を繰
り返すと、今度は、電極5aに試料中の被検物質以外の
物質が引き寄せられ、付着する。他方、電極5bは、先
の測定時とは逆の電位がかかるので、付着物は反発力を
受け電極5bから除かれる。電極5aに被検物質以外の
物質が付着してバイオセンサの感度が低下してくると、
スイッチ7と8により、再び端子7aと7b、端子8a
と8bをそれぞれ接続し、電極5aが対極、電極5bが
作用極として働くようにする。電極5bの付着物は電極
5aを作用極として用いている間に取り除かれているの
で、スイッチの切り換えによりバイオセンサの感度は高
いものとなる。このように、作用極として用いる電極に
付着物が多くなってバイオセンサの感度が低下してくる
たびに付着物のない他の電極を用いるようにすると、バ
イオセンサの感度が回復するので多数の試料を前処理な
しに感度よく連続的に速く測定することができる。その
うえ、このようにしてバイオセンサを用いるようにする
と、バイオセンサの寿命が長くなる(少なくとも2倍以
上)といった効果もある。
第2図も、この発明にかかの測定法の実施に用いられる
バイオセンサをあられず。図にみるように、このバイオ
センサも、軟質材料等からなる薄いスペーサ(シート)
11が、基vj、12.]3ニよりはさまれており、ご
れにより基板12.13は間隔をおいて互いに向かい合
っている。スペーサ11の中央には横長の穴11aが開
りられている。基板12の中央には細穴12aか設けら
れ、その両側には被測定溶液の出入口となる大穴12b
が一つづつ設けられている。大穴12bの外側端ムこは
、筒状の突出部12cが設けられている。
この突出部12Cには、チューブ4が接続されている。
基板12の内側面には、白金等からなる板状の電極12
dが固定されている。この電極12dには、細穴12a
に挿入された導線14aの先が接続されており、導線1
4aの他端は測定用電源]5aの一極と逆電位印加用電
源15bの電極に接続されている。他方、基板13の両
側には細穴13a、13bか設けられている。また、J
舌1及13の内側面には、白金等からなる板状導電体に
生理活性物質が固定された電極13c、]、3dが、生
理活性物質定面が内側を向くようにして固定されており
、これらの電極13c、13dには、細穴13a、13
bに挿入された導線14b、14cの先が接続されてい
る。導線14b、14cの他端は、切り換えスイッチ1
6の端子16a。
切り換えスイッチ17の端子17aにそれぞれ接続され
ている。スペーサの穴11aの上下面が基材12.13
で覆われてできた空間は被測定溶液が流れる通路18に
なっており、この通路18の両端はそれぞれ基板12の
二つの大穴12b、12bに接続されている。また、電
極12dと電極13c、13dとは、通路18をはさん
で互いに向かい合っており、通路18を通る被測定溶液
と接しうるようになっている。
スイッチ】6の切り換え用端子16b、16cは導線1
4d、14eにより電源15aの電極。
電’trp、 15 bの一極にそれぞれ接続されてお
り、スイッチ17の切り換え用端子17b、17cは導
線11e、14dにより電源15bの一極、電源15a
の4極にそれぞれ接続されている。
このバイオセンサを用いて測定を行う場合番、1、たと
えば、最初は、スイッチ16.17により端子]’6a
と16b、端子17aと17bをそれぞれ接続(図中、
実線で示されている)して、電極13cを作用極として
用いるとともに電極13dの付着物を除去するようにし
、電極13cに付着物が多くなってバイオセンサの感度
が劣化してくると、今度は、スイッチ16.17により
、端子16aと16c、端子17aと17Cをそれぞれ
接続(図中、破線で示されている)して、電極13dを
作用極として用いるとともに電極13cの付着物を除去
するようにする。電極12dは専用の対極として用いら
れる。
このようにして、測定を行うようにしても、多数の試料
を前処理なしに、感度よく、連続的に、速く測定するこ
とができる。また、バイオセンサの寿命が長くなるとい
った効果もある。
なお、第2図に示されているバイオセンサを用いて測定
を行う場合は、電極13C,+3dの一方を作用極とし
て用いる間、他方の電極に逆電位n をか吟ないでおく (電位差をなくする)だけでも緩衝
液の流れ等により付着物が除かれ(他方の電極の感度が
回復し)スイッチの切り換えによりバイオセンサの感度
が回復する。したがって、第2図のバイオセンサのA−
8間を短絡しておいても、同様の効果が得られた。ただ
し、この場合は、何着物が除去される(電極が感度を回
復する)までに、若干の時間がかかる(30分程度)た
め、逆電位をかげる場合に比べて、頻繁にスイッチを切
り換えることは避りなければならなかった。
前記の説明では、生理活性物質が固定された電極を二つ
用いるよ・うにしているが、このような電極を三つ以上
使用し、これらのうちの一つを作用極として使用してい
る間に残りの電極のうちの少なくとも一つに逆電位をか
けたり、電位をかけずに放置するようであってもよい。
つぎに、実施例および比較例について説明する(実施例
1) 第1図に示されているバイオセンサを用いて測1 定した。ただし、電極5a、5bとして白金板にグルコ
ースオキシダーゼが固定されたものを用いることとした
。まず、電極5bに+0.6■の電圧を印加して。電極
5bを作用極、電極5aを対極として用いることとし、
通路9に30℃、pH7,5の緩衝液(キャリア)を3
m7!/分の流速で流した。つぎに、全血試料10 t
t (lを緩iIj液に注入して通路9に通した。そし
て、両電極5a、51)間に流れる電流の大きさを測定
することにより全曲試料中のグルコース濃度を測定した
。試料をつぎつぎに測定し、50回注入するごとにスイ
ッチ7.8を切り換えて、作用極と対極を交替さセた。
この測定中における相対感度の経時変化を第1図に示す
(実施例2) 第2図に示されているバイオセンサを用いて測定した。
ただし、電極12dとして白金板、電極13C,13d
として白金板にグルコースオキシダーゼが固定されたも
のを用いることとした。まず、電極13Cに+0.6■
の電圧を印加し、電極2 13Cを作用極、電極12dを対極として用いることと
した。そして、電極13dには負の電圧を印加するよう
にした。通路18に30℃、p+(7,5の緩衝液を3
m#/分の流速で流しておき、つぎに、全血試料10m
1を緩衝液に注入して通路に通した。そして、両電極1
2a、13C間に流れる電流の大きさを測定することに
より全血試料中のグルコース濃度を測定した。試料をつ
ぎつぎに測定し、50回注入するごとにスイッチ16,
17を切り換えて、電極13c、13d間で作用極を交
換させた。測定中における相対感度の経時変化を第1図
に示す。
(比較例) スイッチの切り換えを全く行わず、一方の電極のみを作
用極として用いることとしたほかは実施例1と同じよう
にして全血試料の測定を行った。
測定中における相対感度の経時変化を第3図に示す。
第3図より、実施例1.2ではスイッチを切り換えるご
とに感度が回復しており、比較例では感3 度がだんだん低下していることがわかる。
〔発明の効果〕
この発明にかかるバイオセンサを用いた測定法は、生理
活性物質が固定された電極を持つバイオセンサを用いて
測定を行うにあたり、前記電極を複数個使用し、被検物
の測定操作において、作用極として用いる電極にかける
電位とは逆の電位を、その他の少なくとも1個の電極に
かけること、または、電位をかけず放置することにより
、作用極として用いたときに生した電極の付着物を除去
するようにし、作用極として用いる電極に付着物が多く
なってバイオセンサの感度が劣化してくると、逆電圧を
かけておいた電極または、電位をかけずに放置しておい
た電極を作用極に用いるので、多数の試料を前処理なし
に、感度よく、連続的に、速く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる測定法で用いられるバイオセ
ンサの1例の構造説明図、第2図はこの発明にかかる測
定法で用いられるバイオセンサの4 他の例の構造説明図、第3図は相対感度の経時変化をあ
られずグラフである。 5a、5b、13c、13d−生理活性物質が固定され
た電極 7,8,16.17・・・スイ・ソチ 代理人 弁理士 松 本 武 彦 5 1 本 まfj6< −佃汁 (’/、)ゑ雪邦畦 丁丑ネ市正書(自発) 1.事件の表示 昭和59年特許願第107871号 2、発明の名称 ハイオセンザを用いたII+定法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府門真市大字門真1048番地名 称(5
83)松下電工株式会社 代表者 代表取締役 小 林 郁 4、代理人 な し 6、補正の対象 明細書 7、補正の内容 (1)明細書第12頁第13行および第13頁第12行
に1第1図」とあるを、「第3図」と訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)生理活性物質が固定された電極を持つバイオセン
    サを用いて測定を行うにあたり、前記電極を複数個使用
    し、被検物の測定操作において、作用極として用いる電
    極にかける電位とは逆の電位を、その他の少なくとも1
    個の電極にかけること、または、電位をかりず放置する
    ことにより、作用極として用いたときに生した電極の付
    着物を除去するようにし、作用極として用いる電極に付
    着物が多くなってバイオセンサの感度が劣化してくると
    、逆電圧をかけておいた電極または、電位をかけずに放
    置しておいた電極を作用極に用いることを特徴とするバ
    イオセンサを用いた測定法。
JP59107871A 1984-05-25 1984-05-25 バイオセンサを用いた測定法 Pending JPS60250246A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0385435A (ja) * 1989-08-30 1991-04-10 Daikin Ind Ltd バイオセンサの電極リフレッシュ方法およびその装置
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