JPS61750A - グルコ−ス濃度検出装置 - Google Patents

グルコ−ス濃度検出装置

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JPS61750A
JPS61750A JP59122345A JP12234584A JPS61750A JP S61750 A JPS61750 A JP S61750A JP 59122345 A JP59122345 A JP 59122345A JP 12234584 A JP12234584 A JP 12234584A JP S61750 A JPS61750 A JP S61750A
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JP
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electrode
blood
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glucose concentration
mesh
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JP59122345A
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JPH0426427B2 (ja
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Hiroshi Hagiwara
啓 萩原
Fumio Kitagawa
北川 文夫
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • 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

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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】 〔技術分野〕 本発明は、生体生理物質計測並びに電気泳動による妨害
物質除去技術における固定化酵素電極を用いたグルコー
ス濃度検出装置に関するものである。
〔背景技術〕
近年酵素型様の名称のもとに生体内の成分を迅速簡便に
測定のできる電極が広く用いられるようになってきた。
酵素電極は酵素の固定化技術の進歩とイオ:/電極やカ
ス感応電極の発展とが相まって出現したものである。そ
の構造は特定の基質と特異的に反応する酵素膜の部分と
系め濃度変化に対応する従来型の電極部分(下地電極)
とから成る二重構造の電極である。この固定化酵素電極
を用いて生体液中の成分を迅速かつ簡便正確に測定が可
能となった。
血液や尿中のグルコース濃度を測定する為にタルコース
オ+ジターt! (COD )を白金電極上に固定化し
て成る固定化酵素電極は反応式に示す反応によってグル
コース濃度を測定する。グルコースは溶液中に存在する
酵素と共にタルコースオ士シターゼに特異的に反応して
ジルコン酸と過酸化水素になる。この過酸化水素が下地
電極である白金電極により酸化されてその電流値を測定
することによりグルコース濃度を測定することができる
第10図は血液の成分を示す図であり、血液は細胞成分
(40〜45%)と血漿(55〜60%)とから構成さ
れ、細胞成分は赤血球、白血球および血水板からなり、
血漿は繊維素(原)と溶存タンパクを含む血清とからな
っている。そして、赤血球、白血球、血小板および繊維
素で血餅と称する。第11図、第12図に示す様に従来
血液中のグルコース濃度を測定するには人体より採取し
た血液(6)を遠心分離機で血餅(6A)と血清(6B
)に分離し、その血@(6B)に薬品を加えて反応色変
化を測定したり、血清(6B)を固定化酵素センサのは
いった緩衝液(1)中に滴下して測定する方法が一般的
であった。尚、第12図中の(211(〕;・け電極、
(6)は両市it (2++ i7L’+に電圧を印加
するための電源、(4)は電流計である。
しかしながらこの方法は遠心分離という手間をかける為
に、遠心分離を行なわないで血液そのま廿を用いて血中
のグルコース濃度を求めることが種々行なわれてきた。
血液を直接用いて測定する方法の模式図を第13図に示
す。緩衝液fil中に浸した固定化酵素電極からなる試
料極(W、E)(21と対極(C,E)+31間に酸化
還元電流を得る為に電源(5)により基準電圧V re
fを加えて血液(6)中のグルコース濃度に応じた電流
を電流計(4)によって測定するものである。(2)は
試料極、(3)は対極である。
次式は固定化酵素電極による反応式である。
−℃ Pt+− 0* + 2 H+ 2 e ↓ 但し、酸化還元電位は0.6〜017vである。
第15図にフロ一方式による測定を示す。(7)は試料
極、対極より成る固定化酵素電極であり、(8)は血液
注入シリンジである。第16図は第15図に示すフロ一
方式による従来の検出波形である。
試料極と対極間に基準電圧(0,6〜0.7V)を加え
ると両電極間の酸化還元状態が定常状態におちつく為に
2〜5分稈度かかる。定常状態におちついた後、注入シ
リンジ(8)により血液(6)を注入することにより測
定が行なわれる。しかしながら同一グルコース濃度の血
液を注入しても時間経過と共に検出レベルが減少する結
果が示される。これは試料様、対極間に酸化還元電流を
得る為に基準電圧(0,6V〜07V)を加えである為
に血液中の血球、血小板、各種タンパク質等の物質が電
気的に吸着する為である。第14図に電極表面上での状
態を模式図として示す。第14図に示される固定化酵素
電極(2)において、(10)は白金膜、(9)は固定
化酵素電極 」−ス、Aは血球、血小板、タンパク等を示す。
測定を終了し基準電圧をオフした後再度測定する為に電
源(5)の基準電圧をオンすると以前と同様に定常状態
におちつくまでしばらく時間がかかり、グルコース濃度
検出能力はもとにもどっているのがわ力・る。これは電
極表面上に吸引された血球、血小板、各種タンパクが洗
い流された為である。
従って血球、血小板、各種タンパク吸着による感度劣化
を防ぐ為に基準電圧のオン、オフを行なえば良いのであ
るが、基準電圧のオン、オフを行なうと定常状態におち
つくまで時間を要する為、連続的な測定ができない状態
になる。従って電源(5)の基準電圧I/′i′1シ状
態の!まで血球、血小板、各種タンパクの吸着による感
度劣化を防ぐ手段を用いる必要がある。
〔発明の目的〕
本発明は上述の点に鑑みて提供したものであって、血液
、尿中のグルコース濃度を検出する際、感度劣化の要因
となる血球、血小板、各種タンパク質の物質を電気泳動
により吸着除去して、感度劣化を防ぎ、安定した感度特
性を得ることを目的としたタルコース濃度検出装置を提
供するものである。
〔発明の開示〕
以下、本発明の実施例を図面により詳述する。
第1図は構成図を示すものであり、(2)は固定化酵素
電極(#、料電極)で、下地電極である白金膜(1o)
と固定化酵素膜(9)とからなっている。(3)は固定
化酵素電極(2)と対になる対極である。(川は試料電
極(w 、 E ) +21の前面に設けたメツシュ状
電極で、このメツシュ状電極(llは第2図に示すよう
にメツシュ状に形成されていて、感度劣化の要因となる
血球、血小板、各種タンパクを電気激動により吸着せし
めるものである。θ2)はメツシュ状電極(■)と対に
なる電極である。(5)は両電極+21 +31に基準
電圧を印加するための電源であり、(4)は電流計であ
る。また、メツシュ状電極(II)には上記基準電圧よ
り少し高い1v程度の電圧が電源シ3)により印加され
る。この電極表面上での状態を模式的に示したものが第
3図である。すなわち従来感度劣化の要因であった血球
、血小板、各挿タンパクをメツシュ状電極(川に基準電
圧より少し高い1v程度の電圧を加えることにより吸着
させて感度劣化を防ぐものである。
第4図は特許請求の範囲第2項に対応する具体回路図を
示すものであり、これFiグルコース濃度検出装置に於
て検査と検査の間にメツシュ状電極(1りへの電圧印加
をオン、オフするスイッチ手段を設けたものである。第
5図は第4図に示す回路によって得られる出力波形であ
り検査と検査の間にメツシュ状電極01)への電圧印加
をオン、オフさせることによりメツシュ状電極(+l上
での吸着による血球、血小板、各種タンパクの目づまり
を防ぐものである。
すなわち、第4図において、(1均はツェナータイオー
ドZD、電界効果トランジスタFET、オペアンプOF
1等から構成される定電圧回路で、04)はオペアンプ
OP、等から構成される電流・電圧変換回路である。こ
の両回路(I□□□θ41にで固定化酵素電極(2)と
対極(3)七の間に電圧が印加されることになる。また
、メツシュ状電極(11)と電極θ2)すの間(てけ電
源V・、がスイッチSSV、を介して接続され、スイ・
ンチS、W1がオンの時にメツシュ状電極(11)に電
源v1の電圧が印加されるようにしている。しかして、
第5図(a)に示すように時刻t。でスイッチをオンに
すると、両回路轢θ4)により固定化酵素電極(21と
対極(3)との間には基準電圧が印加される。その後定
常状態に落ち着いた後に、時刻t、でスイッチSW1を
オンにしてメツシュ状電極(II) K基準電圧より少
し高い電圧を印加し、時刻t2で血液を注入して測定す
る。この時に電流・電圧変換回路(14)に流れる電流
を電圧に変換し、緩衝液中のグルコース濃度に相当する
電圧レベルを得るようにしている。そして、時刻t、で
スイッチSWtをオフにしてメツシュ状電極(11)へ
の電圧■1の印加を停止し、メツシュ状電極(10上で
の吸着による血球、血小板、各種タンパクの目づまりを
防止する。このように、血液を注入してグルコース濃度
を測定する時はある一定時間スイ・yチSW1を、オン
にしてメツシュ状電極(11)に電源V、の電圧を印加
するが、測定以外の時にはスイッチSW1をオフにして
電圧の印加を停止するようにしている。
尚、オペアンプOP、に電源が印加されてオン状態の時
には、第4図中のA点はグランドレベルとなって、AB
間には基準電圧Vrefが印加さt−tルが、上記電源
が印加されな(−オペアンづOP、がオフ状態の時はA
点はグランドレベルに落ちない。従って、オフ状態から
オン状態にした際に、試料電極(2)と対Mi1.+3
1間に定常状態に々るまでの時間を回避するために、両
電極+2+ +31間に基準電圧V。
を与えるために連動するスイッチ5W2SW、lを設け
ている。
第6図は併合発明の構成図を示すものであり、プラス、
マイナスの電圧が印加される一対のメ・yシュ状電極Q
l 11)’を固定化酵素電極(2)の前面に配し)印
加電圧のプラス、マイナスを反転させるものである。こ
れは固定化酵素電極(2)での感度劣化はマイナスに帯
電した血球、血小板、各種タンパ゛りが電気的に9.着
したものと他の血球、血小板、各種りyバクが酵素膜と
の接触により機械的に伺着したものにより発生する為で
ある。従ってプラス、マイナスに印加されたメツシュ状
電極(川(1り ’によってその両方とも電気的吸着に
よって除去しようとするものである。第7図は第6図型
棒面上での模式図であり、スイッチ切換手段を措成する
スイッチSW1により電圧v、V4をメツシュ状電tf
!(川(川′に交互に印加するようにしている。第7図
(a)はメツシュ状電極(11)に電圧■、のづラスを
、電ffj(II)’にマイナスを印加し、また同図(
b)は電極(n) ’に電圧V、のづラスを、他方の電
極(11)にはマイナスを印加するようにした場合を示
している。すなわち、第7図(a)は測定中であり、こ
の測定中1cおいてはメツシュ状電極(川(ll)’に
プラス、マイナスの電荷を有する血球、血小板、タンI
sり等が夫々吸着される。そして、スイッチSW4を切
り換えてメツシュ状電極(川(o) ’に上記とは反対
の極性の電圧を印加してその反発力にて血球等を除去せ
しめるものである。
第8図は具体回路図を示すものであり、スイ5・ンチ切
換発振回路Q5)により上記スイッチSW4を切り換え
るようにしている。第9図は第8図によって得られる出
力波形である。血液を注入してジJレコース濃度を測定
するある時間内に一方の電極(11)又は(n) ’に
電圧v3又はV、を印加するようにしている。このよう
に、プラス、マイナスを印加する両メツシュ状電極(1
1)(o) ’を配しそれをスイ・ソチンジさせること
により血球、血小板、各種タン1<りを電気的に吸引さ
せて除去し検査と検査のす(この間は血液は流れてこす
、緩衝液のみが流れている)にスイッチシジにより吸着
物質を放出し、絶えず酵素電極表面上に血球、血小板、
各種タンパクが付着しない状態を保っておくことができ
るものである。
〔発明の効果〕
本発明は上述のように、電気泳動により血液。
尿中の血球、血小板、各種タンパク質等の物質を除去す
るメツシュ状の電極を固定化酵素電極の曲面に設け、試
料電極と対極とに印加される電圧よりも高い電圧を前記
メツシュ状の電極に印加するようにしたものであるから
、血液中のグルコース濃度を測定する時、血球、血小板
、タンパク等はメツシュ状電極に吸着されることになっ
て、これら血球等は固定化酵素電極にはほとんど付着し
なくなって、経時的感度劣化を防ぐことができる効果を
奏する。
また、併合発明にあっては、電気激動により血液、尿中
の血球、血小板、各種タンパク質等の物質を除去する一
対のメツシュ状の電極を設け、該一対のメツシュ状電極
にプラス、マイナスの電圧を交互に印加するスイッチ切
換手段を設けたものであるから、血液、尿中のプラス、
マイナスの夫々の電荷を有する血液、血小板、各種タン
パク質等の物質を吸引と反発により、メツシュ状電極へ
の血球、血小板、各種タンパクの吸着を除去することが
可能となり、安定した感度特性を得るこさができる効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成図、第2図は、同上のメ
ツシュ状電極の正面図、第3図は同上の電極面上での模
式図、第4図は同上の具体回路図、第5図は同上の動作
波形図、第6図は同上の併合発明の実施例の構成図、第
7図(a) (b)は同上の模式図、第8図は同上の具
体回路図、第9図は同上の動作波形図、第10図は血液
の成分を示す図、第11図および第12図は従来例の遠
心分離を行ってタルコース濃度を測定する場合の説明図
、第13図は同上の構成図、第14図は同上の模式図、
第15図は同上のフロ一方式による測定方法を示す図、
第16図は同上の動作波形図である。 filは緩衝液、(2)は固定化酵素電極(試料電極)
、(3)は対極、(11)はメツシュ状電極を示す。 代理人 弁理士  石 1)長 上 第1図 第3図 第4図 第5図 jl@6図 第7図 ヴ       巾 第8図 第9囚 jtlN 10 、:A”開明61−750 (6)第
11図         第12図 第13図 第14図 第15図 第16図 θ6〜θ7V      町m (t)m加

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)緩衝液中に固定化酵素電極である試料電極とこの
    試料電極と対になる対極とを浸し、両電極間に電圧を印
    加して試料電極からの出力にて緩衝液中に投入された血
    液、尿中のグルコース濃度を検出するグルコース濃度検
    出装置において、電気泳動により血液、尿中の血球、血
    小板、各種タンパク質等の物質を除去するメッシュ状の
    電極を固定化酵素電極の前面に設け、試料電極と対極と
    に印加される電圧よりも高い電圧を前記メッシュ状の電
    極に印加して成ることを特徴とするグルコース濃度検出
    装置。
  2. (2)グルコース濃度検出の検査休止期間中メッシュ状
    の電極への電圧印加を中止するスイッチ手段を有してい
    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
    ース濃度検出装置。
  3. (3)緩衝液中に固定化酵素電極である試料電極とこの
    試料電極と対になる対極とを浸し、両電極間に電圧を印
    加して試料電極からの出力にて緩衝液中に投入された血
    液、尿中のグルコース濃度を検出するグルコース濃度検
    出装置において、電気泳動により血液、尿中の血球、血
    小板、各種タンパク質の物質を除去する一対のメッシュ
    状の電極を設け、該一対のメッシュ状の電極にプラス、
    マイナスの電圧を交互に印加するスイッチ切換手段を設
    けて成ることを特徴とするグルコース濃度検出装置。
JP59122345A 1984-06-14 1984-06-14 グルコ−ス濃度検出装置 Granted JPS61750A (ja)

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JPS61750A true JPS61750A (ja) 1986-01-06
JPH0426427B2 JPH0426427B2 (ja) 1992-05-07

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06481U (ja) * 1992-06-16 1994-01-11 株式会社学習研究社 パチンコ玩具
KR20010067623A (ko) * 2001-02-23 2001-07-13 홍영표 전기삼투압을 이용한 무채혈 글루코스 추출법
KR100453483B1 (ko) * 2001-10-26 2004-10-20 케이엠에이치 주식회사 글루코스 추출장치용 패치 및 그 제작방법
WO2009139522A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Kmh. Co., Ltd. Apparatus and method for noninvasively measuring blood-glucose using electrophoresis phenomenon

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WO2009139522A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Kmh. Co., Ltd. Apparatus and method for noninvasively measuring blood-glucose using electrophoresis phenomenon

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