JPS6095343A - グルコ−ス濃度測定方法およびその装置 - Google Patents

グルコ−ス濃度測定方法およびその装置

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JPS6095343A
JPS6095343A JP58204295A JP20429583A JPS6095343A JP S6095343 A JPS6095343 A JP S6095343A JP 58204295 A JP58204295 A JP 58204295A JP 20429583 A JP20429583 A JP 20429583A JP S6095343 A JPS6095343 A JP S6095343A
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glucose
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和也 平塚
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塩島 信雄
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    • C12Q1/001Enzyme electrodes
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    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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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】 この発明は人体の血液中又は尿中に含まれるグルコース
濃度を測定する測定方法およびその装置に関する。
成人病である糖尿病は早期発見が極めて大切とされてい
るが、このための手段として従来から血液中又は尿中に
含まれるグルコース一度を測定することが行なわれてい
る。すなわち、かかる手段はグルコース酸化酵素(グル
コースオキシターゼ)による次式のグルコース酸化反応
を利用している。
1)−itレコノーδ−ラクトン+I(20・・・・・
・・・・・・・fl)ノく−オキシターゼ H20+2H++2I− 2H,0+L ・・・・・・・・・・・・・・(2)そ
して、(1)式において濃度変化の生ずるO7゜H,0
を電気化学的に検量し間接的にグルコース濃度を測定し
ている。
また系中にパーオキシターゼおよびヨウ素が存在すると
(1)式から(21式に反応が進行するが、この場合は
■−か■、を検量することによってグルコース濃度を測
定している。
ここで、02.H,O,I、などの変化吐を測定する方
法として従来では電気化学的手法がとられ、例えば上述
の化学種を白金電極上で定電位型f6することによって
生ずる電流値を測定する所謂電解法が用いられている。
すなわち、かかる電解法は一例さして白金電極上にO7
透過膜を形成し、グルコース酸化反応により02透過嘩
を通して白金電極に達する02量を白金電極とこれに対
応する対極との間に流れる電解電流値にて測定するよう
にしている。
ところが、このような電解法は02などの電気化学的反
応が白金′11!極の表面状卯により著しい影響を受け
るため、電極表面の仕上状態、経時的変化を始め、試料
液のpHや共存物の存在などの外乱的因子により測定結
果にバラツキを生じ易く、正確なグルコース濃度の測定
が難しい欠点があった。
また、このような電解法では白金電極のような高価な材
料を使用しているためグルコース濃度の測定装置として
高価なものになる欠点もあった。
この発明は上記の欠点を除去するためなされたもので、
グルコース濃度の測定を安定して、しかも精度よく行な
うことができるとともに価格的にも安価にできるグルコ
ース濃度測定方法およびその装置を提供するこ吉を目的
とする。
以下、この発明の一実施例を説明する。
最初に、この発明によるグルコース濃度の測定方法を述
べる。まず半導体性高分子化合物と、これに対応させて
グルコースオキシターゼ、パーオキシターゼおよびヨウ
化物を有する反応部材を用意する。この場合半導体性高
分子化合物は主としくパラ−フェニレンスルフィド)、
ホIJ(パラ−フェニレンオキシド)、ポリ(1,6−
へブタジイン)、ポリチェニレンなどが用いられている
この状態で反応部材にグルコースを含む一定量の試料液
を与える。
すると、ヨウ化物の作用によりグルコースに上述のfl
l+21式のような酸化反応が生じグルコースが酵素酸
化され、この結果グルコース濃度に比例したヨウ素(I
、)が生成される。また、このようにして生成されたヨ
ウ素は半導体性高分子化合物中にドーパントとして拡散
される。つまりヨウ素は不純物として高分子化合物中に
ドーピングされる。
これにより上記半導体性高分子化合物の導電率が変化さ
れることになるので、その後、かかる導電率の変化した
半導体性高分子化合物の電気抵抗を測定することにより
上記試料液のグルコース濃度を測定できることになる。
この場合半導体性高分子化合物としてポリアセチレンを
用けると、ヨウ素が0〜5 ma!・チの範囲でドープ
されると導電率は1040−1・Cm−1から6桁程度
変化し10Ω−1・c m −’程度までドーパント濃
度に対してほぼ指数的に変化した。これは従来の電解法
による電解電流の測定値がグルコース濃度に対し一次比
例するのに対しこの発明の方法によれば導「況率の測定
値上グルコース濃度との関係が指数関数的となるのでそ
の測定感度および精度を飛躍的に高めることができる。
しかも、グルコース濃度変化に対応する導電率の変化を
観測するので外乱的影響が少なく安定した測定が得られ
る。
なお、ポリ(パラ−フェニレン)、ポリピロール、ポリ
(パラ−フェニレンスルフィド) ナトハ熱的安定性、
耐酸化性などの点でずぐれているが特にポリ(パラ−フ
ェニレンスルフィド)ハ溶融成形や溶液からの成形が容
易であり最も実用的である。
次に、この発明によるグルコース濃度測定装置の一例を
図面に従って説明する。
第1図は同装置を模式的に示す横断面図を示している。
図において、lはガラスなどからなる電極基板で、この
基板1上に高導電性酸化すずからなる第1の薄膜電極2
,3を相対向して形成している。
この薄膜電極2,3は第2図1dlに示すように下端部
分の間隔すをせばめるようにしている。具体的には電極
2,3の下端から16mm程度までその間隔すをQ、2
mm程度にしている。
才た基板1上には第1の薄膜電極2,3に並べて第2の
薄膜電極4,5を相対向して形成している。
この第2の薄膜成極4,5は第1の薄膜電極2,3と全
く同様に構成している。
これら第1の薄膜電極2,3および第2の薄膜電極4,
5の下端部分上に第2図falに示すように半導体性高
分子化合物としてポリ(パラ−フェニレンスルフィド)
のベンゼン溶液を塗布し、これらFに極23および4,
5の夫々の間に厚さ50μm、大きさ20x16mm程
度の高分子膜6,7を形成している。
また、高分子膜6,7部分を残して基板1および第1の
薄膜成極2,3、第2の薄膜゛tぽ極4,5上に厚さQ
、2mm 種度のスペーサ8を@I廃シている。このス
ペーサ8は@2図fb)に示すように高分子[6,7が
露出するための切欠部81.82を有するとともに上記
第1および第2の薄膜成極2,3き4,5の各電極間に
対応する部分にスリブ)83.84を有している。
そして、スペーサ8の一方の切欠部81側に上記高分子
膜6と接するように反応部材さしてヨウ化カリウム、グ
ルコースオキシターゼ、パーオキシターゼを有するポリ
プロピレン不織布9を挿填するとともに他方の切欠部8
2側に上記高分子膜7と接するようにヨウ化カリウムの
みを有するポリプロピレン不織布10を挿填している。
この場合、これらの不織布9,10は第2図(clに示
すような矩形状をなしている。
この状態で第2図1dlに示すガラス板11を載置し、
主測定部Aと補償用測定部Bを有するグルコース濃度測
定装置を完成する。
次にその作用を説明する。
いま、装置の下端部をグルコースを含む試料液中に浸漬
すると、毛細管作用により一定量の試料液が不織布9,
10に取り込まれる。
−すると、談ず不織布9に含まれる酵素とヨウ化カリウ
ムの作用により上述の(IO2)式のようなグルコース
の酸化反応が生じグルコース濃度に比例したヨウ素が生
成される。そして、この生成されたヨウ素は速みやかに
高分子膜6にドーパントとして拡散され、同模6の導電
率が変化される。
し 一方、不織布10側でI上述同様グルコース濃度に比例
したヨウ素が生成され、このヨウ素により高分子膜7の
導電率も変化される。
したがって、その後高分子膜6,7の電気抵抗を主測定
部Aの第1の薄膜電極2,3および補償用測定部Bの第
2の薄膜電極45の間で夫々測定すれば試料液のグルコ
ース霞度を測定できることになる。この場合高分子膜6
側がヨウ化カリウム、クルコースオキシターゼ、パーオ
キシターゼを有すバ る不織布9にて生成されるヨウ素Iドーピングされてい
るのに対し高分子膜7側ではヨウ化カリウムのみを有す
る不織布10にて生成されるヨウ素がドーピングされる
ので、これら高分子膜6,7についての測定結果を用い
ることにより試料液の組成変化あるいは温度変化などに
よる誤差因子を補償することができる。
ちなみにこのような装置を用いて生理的食塩水中のグル
コース綴度の測定を行なった。この場合薄膜電極2,3
間の抵抗をへ、、薄膜電極4,5間の抵抗を鴫、とし、
各抵抗値を周波数10KHz、電圧10mVの交流電源
を用いて測定した。するき、第3図に示すようにこれら
電極での抵抗比R−+ 2 / I(45はグルコース
濃度に指数関数的に比例的に変化し、特に10 ’Mか
ら10−2までは良好な比例性が得られることが判った
。また、試料液をpH4からpH9の範囲で変化させた
翳合、あるいは試料液を尿に替えた場合にも第3図の検
量線と略同じ結果が得られた。さらに同じ構成のものを
20個試作し、夫々の測定値のバラツキを分析したとこ
ろ最大で3B%程度であることも判った。
したがって、このような構成によればグルコース濃度の
変化に対し高分子膜の導電率を指数関数的に変化させる
ことができるので、この高分子膜の抵抗測定より得られ
る検出感度を高めることができるとともに外乱的因子の
影響の少ない安定した測定を行なうことができる。また
従来の白金電極のような高価な材料を使用することなく
簡単な構成で、しかも安価な材料のみにて構成できるθ
)で価格的に安価にでき、特に使い捨て可能な汎用性に
とむ所謂酵素センサーとして使用することができる。
なおこの発明は上記実施例にのみ限定されず要旨を変更
しない範囲で適宜変形して実施できる。
例えば上述では主測定部Aと補償用測定部Bを有してい
るが、主測定部Aのみでもこの発明が成立するのは勿論
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す横断面図、第2図f
al〜telは同実施例の各部位を説明するためのもの
で(alは基板、薄膜電極、高分子膜の関係を示す正面
図、fblはスペ〜すを示す正面図、fclはポリプロ
ピレン不織布を示す正面図、(d)はガラス板を示す正
面図、t43図は同実施例を説明するための特性図であ
る。 l・・・基板 2,3.4,5・・・薄膜電極6.7・
・・高分子膜 8・・・スペーサ81.82・・・切欠
部 83 、84・・・スリット9 、 ]、 (+・
・・ポリプロピレン不織布11・・・ガラス板 出願人 東芝屯池株式会社 第1図 第2図 第3図 ソーノL7−λ、4語を (M)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体性高分子化合物およびこれに対応させてグ
    ルコースオキシターゼ、パーオキシダーゼおよびヨウ化
    物を有する反応部材を用意し、上記反応部材にグルコー
    スを含む試料液を与えグルコースの酸化反応によりヨウ
    素を生成せしめるとともにこれを上記半導体性高分子化
    合物にドーピングして導電率を変化させ、その後、かか
    る半導体性高分子化合物の電気抵抗を測定することによ
    りグルコース濃度を測定することを特徴とするグルコー
    ス濃度測定方法。
  2. (2)上記半導体性高分子化合物としてポリ(パラ−フ
    ェニレンスルフィド)、ホリビロール、ポリチェニレン
    、ポリアセチレン、ポリ(パラ−フェニレン)、ポリ(
    パラ−フェニレンオキシド)、ポリ(1,6−へブタジ
    イン)のうち少なくとも1つを用いることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のグルコース濃度測定方法。
  3. (3)少なくとも1対の電極と、この電極の間に設けら
    れた半導体性高分子化合物と、この半導体性高分子化合
    物に接するように設けられたグルコースオキシターゼ、
    バーオキシターゼおよびヨウ化物を有する反応部材とを
    具備したことを特徴とするグルコース濃度測定装置。
  4. (4)上記1対の′Il!極は基板上に形成された薄膜
    状をなし、上記半導体性高分子化合物は上記電極上に形
    成された高分子膜をなし、上記反応部材は上記高分子膜
    に接するように設けら几たグルコースオキシターゼ、パ
    ーオキシターゼおよびヨウ化物を有する不織布よりなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のグルコー
    ス濃度測定装置。
  5. (5) 1対の電極、この電極の間に設けられた半導体
    性高分子化合物およびこの半導体性高分子化合物に接す
    るように設けられたグルコースオキシターゼ、パーオキ
    シダーゼおよびヨウ化物を有する反応部材を有する主測
    定部と、上記1対の成極に並設された他の1対の電極、
    この電極間に設けられた半導体性高分子化合物およびこ
    の半導体性高分子化合部に接するように設けられたヨウ
    化物のみを有する反応部材を有する補償用測定部を具備
    したこさを特徴とするグルコース濃度測定装置。
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