JPS62263460A - 尿素計測装置 - Google Patents
尿素計測装置Info
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- JPS62263460A JPS62263460A JP61108019A JP10801986A JPS62263460A JP S62263460 A JPS62263460 A JP S62263460A JP 61108019 A JP61108019 A JP 61108019A JP 10801986 A JP10801986 A JP 10801986A JP S62263460 A JPS62263460 A JP S62263460A
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は医療における尿素濃度やし尿処理場でのプロセ
ス制御における尿素濃度等の計測に用いる尿素計測装置
に関するものである。
ス制御における尿素濃度等の計測に用いる尿素計測装置
に関するものである。
第６図は従来の尿素センサ（羽藤、須田、津田、日本化
学会誌、１９８１． Ｎｏ、７． ｐｐ １１７２−１
１７６）の構造を示す断面図で、（１）はｐＨ電極、（
２）は電極の外枠、（３）は内部液（０，１ＭのＮＨ４
Ｃ１）、（４）はネジをもつ底ぶた、（５）はＯ−リン
グ、（６）は固定化ウレアーゼ膜、（７）はガス透過膜
である。
学会誌、１９８１． Ｎｏ、７． ｐｐ １１７２−１
１７６）の構造を示す断面図で、（１）はｐＨ電極、（
２）は電極の外枠、（３）は内部液（０，１ＭのＮＨ４
Ｃ１）、（４）はネジをもつ底ぶた、（５）はＯ−リン
グ、（６）は固定化ウレアーゼ膜、（７）はガス透過膜
である。
上記の尿素センサにおいて、固定化ウレアーゼ膜（６）
を除いた他の部分はそれ自体で検水中のアンモニアを測
定するアンモニア電極として働くものである。検水中の
尿素は固定ウレアーゼ膜（６）内のウレアーゼによって
、アンモニアと炭酸イオンに分解されるので、そのアン
モニアの量を検出することによって検水中の尿素濃度を
計測できる。
を除いた他の部分はそれ自体で検水中のアンモニアを測
定するアンモニア電極として働くものである。検水中の
尿素は固定ウレアーゼ膜（６）内のウレアーゼによって
、アンモニアと炭酸イオンに分解されるので、そのアン
モニアの量を検出することによって検水中の尿素濃度を
計測できる。
一方、第６図のアンモニア電極をベースとする尿素セン
サに対して、イオン感応性感応性電型効果ンジスタ（Ｉ
ＳＦＥＴ）をベースにし、それと固定化ウレアーゼ暎を
組合せ、ウレアーゼによる尿素の分解に伴うｐＨの変化
を捉えて尿素を検出する半導体バイオセンサタイプの尿
素センサが提案されている（Ｙ、 Ｍｉｙａｈａｒａ、
Ｔ、 Ｍｏｒｉｉｚｕｍｉ ａｎｄ Ｋ。
サに対して、イオン感応性感応性電型効果ンジスタ（Ｉ
ＳＦＥＴ）をベースにし、それと固定化ウレアーゼ暎を
組合せ、ウレアーゼによる尿素の分解に伴うｐＨの変化
を捉えて尿素を検出する半導体バイオセンサタイプの尿
素センサが提案されている（Ｙ、 Ｍｉｙａｈａｒａ、
Ｔ、 Ｍｏｒｉｉｚｕｍｉ ａｎｄ Ｋ。
Ｉｃｈｉｍｕｒａ、 ５ｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔ
ｕａｔｏｒｓ、 ７．１（１９８５）Ｌこの種の尿素セ
ンサは低コスト性や小型性が特徴で、各方面で注目され
ている。
ｕａｔｏｒｓ、 ７．１（１９８５）Ｌこの種の尿素セ
ンサは低コスト性や小型性が特徴で、各方面で注目され
ている。
半導体バイオセンサタイプの尿素センサは以上のような
利点をもつので注目されているが、固定化ウレ°アーゼ
膜をｌ５ＦＥＴ上にパターニングするという特殊な技術
を用いているためにセンサの寿命が短いとともに、尿素
センサをバッチ方式で用いているために、検水の時間あ
たりの処理数が少ないという問題点があった。
利点をもつので注目されているが、固定化ウレ°アーゼ
膜をｌ５ＦＥＴ上にパターニングするという特殊な技術
を用いているためにセンサの寿命が短いとともに、尿素
センサをバッチ方式で用いているために、検水の時間あ
たりの処理数が少ないという問題点があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、半導体バイオセンサタイプの尿素センサを長寿
命化するとともに、尿素センサをフロー方式の測定装置
に組込み、時間あたりの処理検体の数を増加させること
ができる尿素計測装置を得ることを目的とする。
もので、半導体バイオセンサタイプの尿素センサを長寿
命化するとともに、尿素センサをフロー方式の測定装置
に組込み、時間あたりの処理検体の数を増加させること
ができる尿素計測装置を得ることを目的とする。
本発明に係わる尿素計測装置は、検水中の尿素濃度を計
測する半導体バイオセンサタイプの尿素センサと、キレ
ート剤を加えた検水および洗浄水を前記尿素センサに供
給する流路系とを設けたものである。
測する半導体バイオセンサタイプの尿素センサと、キレ
ート剤を加えた検水および洗浄水を前記尿素センサに供
給する流路系とを設けたものである。
本発明の尿素計測装置においては、検水および洗浄水に
それぞれキレ−１−剤を加えて、流路系から交互に尿素
センサに供給し、尿素センサに組込まれた半導体バイオ
センサにより検水中の尿素を測定する。この場合、検水
および洗浄水に加えたキレート剤は重金属によるウレア
ーゼの活性低下を防ぐことによって尿素センサの寿命を
長くする。
それぞれキレ−１−剤を加えて、流路系から交互に尿素
センサに供給し、尿素センサに組込まれた半導体バイオ
センサにより検水中の尿素を測定する。この場合、検水
および洗浄水に加えたキレート剤は重金属によるウレア
ーゼの活性低下を防ぐことによって尿素センサの寿命を
長くする。
またフロー方式の採用により計測所要時間が短縮される
。
。
以下本発明の一実施例を図について説明する。
第１図はフロー方式の尿素計測装置の構造を示す系統図
で、図において、（８）は尿素センサ、（９）はこの尿
素センサ（８）を入れるためのセンサセルブロック、（
１０）はこのセンサセルブロック（９）を収容する温度
を一定にした水浴（または空気浴）、（１１）はセンサ
セルブロック（９）に送液するためのチューブ、 （１
２）はこのチューブ（１１）に設けられた送液ポンプ、
（１３）は三方シミインド、（１４ａ） 、 （１４ｂ
）は分岐チューブ（ｌｌａ）、（ｌｌｂ）に設けられた
電磁バルブ、（１５）は分岐チューブ（ｌｌａ）に連絡
する洗浄水溜、（１６）は分岐チューブ（ｌｌｂ）に連
絡する検水容器、 （１７）は電磁バルブ（１４ａ）
、 （１４ｂ）のコントローラである。
で、図において、（８）は尿素センサ、（９）はこの尿
素センサ（８）を入れるためのセンサセルブロック、（
１０）はこのセンサセルブロック（９）を収容する温度
を一定にした水浴（または空気浴）、（１１）はセンサ
セルブロック（９）に送液するためのチューブ、 （１
２）はこのチューブ（１１）に設けられた送液ポンプ、
（１３）は三方シミインド、（１４ａ） 、 （１４ｂ
）は分岐チューブ（ｌｌａ）、（ｌｌｂ）に設けられた
電磁バルブ、（１５）は分岐チューブ（ｌｌａ）に連絡
する洗浄水溜、（１６）は分岐チューブ（ｌｌｂ）に連
絡する検水容器、 （１７）は電磁バルブ（１４ａ）
、 （１４ｂ）のコントローラである。
第２図はセンサセルブロック（９）の断面図で、（１８
）は流路系を構成するブロックで、チューブ（１１）に
連絡する測定室（１８ａ）を有する。 （１９）はブロ
ック（１８）にチューブ（１１）を押さえるためのネジ
、（２０）はＯ−リング（２１）を介してブロック（１
８）の測定室（１８ａ）に尿素センサ（８）を押しつけ
る台である。
）は流路系を構成するブロックで、チューブ（１１）に
連絡する測定室（１８ａ）を有する。 （１９）はブロ
ック（１８）にチューブ（１１）を押さえるためのネジ
、（２０）はＯ−リング（２１）を介してブロック（１
８）の測定室（１８ａ）に尿素センサ（８）を押しつけ
る台である。
さらに第３図は尿素センサ（８）の斜視図で、（２２）
はｌ５ＦＨＴ、（２３）はこのｌ５ＦＥＴ（２２）に取
付けられた固定化ウレアーゼ膜、（２４）は金電極、（
２５）はこれらを取付けるエポキシ樹脂板、 （２６）
はｌ５ＦＩＥＴ（２２）等を検出回路へ接続するカード
エッヂコネクタ、（２７）はボンディングワイヤである
。第３図では複雑になることを避けるため、リード線や
ｌ５ＦＥＴ側面の絶縁を施した部分は図示を省略してい
る。
はｌ５ＦＨＴ、（２３）はこのｌ５ＦＥＴ（２２）に取
付けられた固定化ウレアーゼ膜、（２４）は金電極、（
２５）はこれらを取付けるエポキシ樹脂板、 （２６）
はｌ５ＦＩＥＴ（２２）等を検出回路へ接続するカード
エッヂコネクタ、（２７）はボンディングワイヤである
。第３図では複雑になることを避けるため、リード線や
ｌ５ＦＥＴ側面の絶縁を施した部分は図示を省略してい
る。
固定化ウレアーゼ膜（２３）は光架橋剤として４．４’
−ジアジドスチルベン−２，２′−ジスルホン酸を加え
たポリビニルピロリドンから成る感光性高分子を用い、
写真製版技術を応用して作成した。洗浄水には１ｍＭの
ＥＤＴＡ を加えたｐＨ６，９，２０ｍＭのりん酸バッ
ファを用いた。検水は適当量の尿素を洗浄水に溶解して
調製した。また検水および洗浄水にはキレート剤として
ＥＤＴＡ （エチレンジアミン四酢酸）を１＋ｓＭの濃
度で加えた。
−ジアジドスチルベン−２，２′−ジスルホン酸を加え
たポリビニルピロリドンから成る感光性高分子を用い、
写真製版技術を応用して作成した。洗浄水には１ｍＭの
ＥＤＴＡ を加えたｐＨ６，９，２０ｍＭのりん酸バッ
ファを用いた。検水は適当量の尿素を洗浄水に溶解して
調製した。また検水および洗浄水にはキレート剤として
ＥＤＴＡ （エチレンジアミン四酢酸）を１＋ｓＭの濃
度で加えた。
上記のように構成された尿素計測装置においては、送液
ポンプ（１２）を駆動し、コントローラ（１７）により
電磁バルブ（１４ａ） 、 （１４ｂ）を交互に開閉す
ることにより、チューブ（１１）を通して交互に洗浄水
溜（１５）から洗浄水を、続いて検水容器（１６）から
検水を測定室（１８ａ）に面した尿素センサ（８）に供
給し、固定化ウレアーゼ膜（２３）による尿素の分解に
伴うρＩＩ変化をｌ５ＦＥＴ（２２）で検出し、検水中
の尿素を計測する。
ポンプ（１２）を駆動し、コントローラ（１７）により
電磁バルブ（１４ａ） 、 （１４ｂ）を交互に開閉す
ることにより、チューブ（１１）を通して交互に洗浄水
溜（１５）から洗浄水を、続いて検水容器（１６）から
検水を測定室（１８ａ）に面した尿素センサ（８）に供
給し、固定化ウレアーゼ膜（２３）による尿素の分解に
伴うρＩＩ変化をｌ５ＦＥＴ（２２）で検出し、検水中
の尿素を計測する。
以下、第３図に示した尿素センサを第１図のフロー方式
の計測装首に実装して、これらの検水および洗浄水を用
いてセンサの応答を見た実験結果について説明する。第
４図は５，１０．３０および５０ｍＦ：／ａ の尿素を
含む検水を流したときの尿素センサ（８）の出力の時間
変化を示したもので、各曲線に付記した数字は検水中の
尿素濃度（ｍｇ／ｄＱ）を示す。また矢印は洗浄水から
検水に切換えた時間を示し、いずれの尿素濃度の検水に
対しても、応答時間は２０〜２５秒である。
の計測装首に実装して、これらの検水および洗浄水を用
いてセンサの応答を見た実験結果について説明する。第
４図は５，１０．３０および５０ｍＦ：／ａ の尿素を
含む検水を流したときの尿素センサ（８）の出力の時間
変化を示したもので、各曲線に付記した数字は検水中の
尿素濃度（ｍｇ／ｄＱ）を示す。また矢印は洗浄水から
検水に切換えた時間を示し、いずれの尿素濃度の検水に
対しても、応答時間は２０〜２５秒である。
実際の検水中の尿素計測では、洗浄水を流した後に一定
時間検水を流して応答量を求め、次に再び洗浄水を流し
て次の検水に備える必要があるが、先の２０〜２５秒の
応答時間から考えると、洗浄に要する時間を含めても１
検体を１分以内で処理できることがわかる。実験では２
５秒間の検水送液と３０秒間の洗浄送液を繰返えす方式
で検体を連続的に処理することができた。
時間検水を流して応答量を求め、次に再び洗浄水を流し
て次の検水に備える必要があるが、先の２０〜２５秒の
応答時間から考えると、洗浄に要する時間を含めても１
検体を１分以内で処理できることがわかる。実験では２
５秒間の検水送液と３０秒間の洗浄送液を繰返えす方式
で検体を連続的に処理することができた。
第５図はＥＤＴＡの尿素センサ（８）の寿命を検討した
実験結果を示したものである。 Ｌｏｎｇ／ｃｌ の尿
素を含む検水を繰返して尿素センサ（８）に送り、１個
のセンサのその検水に対する応答量としての時間を見た
ものである。−ＥＤＴＡと付記した破線は検水および試
料水にＥＤＴＡを加えない系で、 ４０回検水処理後は
急速に応答量が低下している。これに対して十ＥＤＴＡ
と付記した実線は１ｍＭのＥＤＴＡを検水および洗浄水
の雨者に加えた時で、 ２０００回検体を処理しても応
答量の低下はなく、半導体バイオセンサタイプの尿素セ
ンサの寿命が大きく伸びたことがわかる。
実験結果を示したものである。 Ｌｏｎｇ／ｃｌ の尿
素を含む検水を繰返して尿素センサ（８）に送り、１個
のセンサのその検水に対する応答量としての時間を見た
ものである。−ＥＤＴＡと付記した破線は検水および試
料水にＥＤＴＡを加えない系で、 ４０回検水処理後は
急速に応答量が低下している。これに対して十ＥＤＴＡ
と付記した実線は１ｍＭのＥＤＴＡを検水および洗浄水
の雨者に加えた時で、 ２０００回検体を処理しても応
答量の低下はなく、半導体バイオセンサタイプの尿素セ
ンサの寿命が大きく伸びたことがわかる。
なお上記実施例では、１０部応答量を測定する方式をと
ったが、第４図の応答曲線の微分値が尿素濃度に対応し
ているので、この微分値を測定する方式もこの針側装置
に適応できる。こうすると１００％応答を得る必要がな
く、一検体あたりの処理に要する時間は２０秒以下とな
り、大幅に短縮することができる。また上記実施例では
センサの寿命を長くするためにＥＤＴＡを１ｍＭ加えた
が、０．１〜１０ＩＭの［ＥＤＴＡでも１ｍＭの場合と
同様の効果が得られる。
ったが、第４図の応答曲線の微分値が尿素濃度に対応し
ているので、この微分値を測定する方式もこの針側装置
に適応できる。こうすると１００％応答を得る必要がな
く、一検体あたりの処理に要する時間は２０秒以下とな
り、大幅に短縮することができる。また上記実施例では
センサの寿命を長くするためにＥＤＴＡを１ｍＭ加えた
が、０．１〜１０ＩＭの［ＥＤＴＡでも１ｍＭの場合と
同様の効果が得られる。
ＥＤＴＡ以外にＥＧＴＡ （エチレングリコール四酢酸
）等の他種のキレート剤を用いても、ＥＤＴＡと同様の
効果を奏する。また上記実施例では４，４′−ジアジド
スチルベン−２，２７−ジスルホン酸を加えたポリビニ
ルピロリドンをウレアーゼの固定化に用いたが、他種の
架橋剤、例えば２，５−ビス（４′−アジド−２′−ス
ルホベンザル）−シクロペンタノン等を加えたポリビニ
ルピロリドンやスチルバゾリウム基をペンダントに持つ
ポリビニルアルコール等を固定化に用いても同様の効果
を奏する。
）等の他種のキレート剤を用いても、ＥＤＴＡと同様の
効果を奏する。また上記実施例では４，４′−ジアジド
スチルベン−２，２７−ジスルホン酸を加えたポリビニ
ルピロリドンをウレアーゼの固定化に用いたが、他種の
架橋剤、例えば２，５−ビス（４′−アジド−２′−ス
ルホベンザル）−シクロペンタノン等を加えたポリビニ
ルピロリドンやスチルバゾリウム基をペンダントに持つ
ポリビニルアルコール等を固定化に用いても同様の効果
を奏する。
以上のように本発明によれば、尿素センサをフロー方式
の尿素計１ｌＩ１１装置に実装して用いたので、検体の
処理時間を大幅に短縮することができるとともに、検水
と洗浄水にＥＤＴＡを加えたので、センサの寿命を大き
く伸ばすことができる。
の尿素計１ｌＩ１１装置に実装して用いたので、検体の
処理時間を大幅に短縮することができるとともに、検水
と洗浄水にＥＤＴＡを加えたので、センサの寿命を大き
く伸ばすことができる。
第１図は本発明の一実施例による尿素計ａｌ’ｌ装置の
系統図、第２図はそのセンサセルブロックの断面図、第
３図は尿素センサの斜視図、第４図は測定結果を示す応
答曲線図、第５図は応答量の変化を示すグラフ、第６図
は従来の尿素センサを示す断面図である。 各図中、同一符号は同一部分を示し、（８）は尿素セン
サ、（９）はセンサセルブロック、（１１）はチューブ
、（１２）は送液ポンプ、（１４ｄ） 、 （１４ｂ）
は電磁バルブ、（１５）は洗ゆ水溜、（１６）は検水容
器、（１７）はコントローラ、（２２）はｌ５ＦＥＴ、
（２３）は固定化ウレアーゼ膜である。
系統図、第２図はそのセンサセルブロックの断面図、第
３図は尿素センサの斜視図、第４図は測定結果を示す応
答曲線図、第５図は応答量の変化を示すグラフ、第６図
は従来の尿素センサを示す断面図である。 各図中、同一符号は同一部分を示し、（８）は尿素セン
サ、（９）はセンサセルブロック、（１１）はチューブ
、（１２）は送液ポンプ、（１４ｄ） 、 （１４ｂ）
は電磁バルブ、（１５）は洗ゆ水溜、（１６）は検水容
器、（１７）はコントローラ、（２２）はｌ５ＦＥＴ、
（２３）は固定化ウレアーゼ膜である。
Claims (3)
- （１）検水中の尿素濃度を計測する半導体バイオセンサ
タイプの尿素センサと、キレート剤を加えた検水および
洗浄水を前記尿素センサに供給する流路系とを備えたこ
とを特徴とする尿素計測装置。 - （２）キレート剤がエチレンジアミン四酢酸またはエチ
レングリコール四酢酸であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の尿素計測装置。 - （３）流路系が検水および洗浄水を交互に流すフロー方
式を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の尿素計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61108019A JPS62263460A (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 尿素計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61108019A JPS62263460A (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 尿素計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62263460A true JPS62263460A (ja) | 1987-11-16 |
Family
ID=14473916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61108019A Pending JPS62263460A (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 尿素計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62263460A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1392860A1 (en) * | 2001-04-23 | 2004-03-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Molecular detection chip including mosfet, molecular detection device employing the chip, and molecular detection method using the device |
| CN104605864A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-13 | 吴晔旻 | 血液透析尿素实时监控传感器 |
-
1986
- 1986-05-12 JP JP61108019A patent/JPS62263460A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1392860A1 (en) * | 2001-04-23 | 2004-03-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Molecular detection chip including mosfet, molecular detection device employing the chip, and molecular detection method using the device |
| EP1392860A4 (en) * | 2001-04-23 | 2006-11-29 | Samsung Electronics Co Ltd | MOLECULAR PROOF CHIP, INCLUDING A MOSFET, MOLECULAR ESTABLISHMENT DEVICE WHICH USES THIS CHIP AND METHOD FOR THE MOLECULAR DETECTION OF WHICH USES THIS DEVICE |
| US7781167B2 (en) | 2001-04-23 | 2010-08-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Molecular detection methods using molecular detection chips including a metal oxide semiconductor field effect transistor |
| US7863140B2 (en) | 2001-04-23 | 2011-01-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of making a molecular detection chip having a metal oxide silicon field effect transistor on sidewalls of a micro-fluid channel |
| CN104605864A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-13 | 吴晔旻 | 血液透析尿素实时监控传感器 |
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