JPS63140943A - バイオセンサ− - 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】 産業上の利用分野 本発明は、空気中に極く微量に存在する有機物質を分析
、検知するだめのバイオセンサーに関し、環境汚染物質
や危険物の検知、探知１分析および健康管理などの産業
分野で広く利用できる。

従来の技術 酵素センサー、酵素免疫センサー、微生物センサーなど
のバイオセンサーが次第に開発されるようになり、従来
測定が困難であった有機物質も、比較的高感度で簡便に
測定できるようになった。

たとえば、空気中の極く微量の成分を分析する場合、こ
のようなセンサーを働かせるために、通常、水溶液中に
バラプルさせて通して濃縮、収集したり、またはゼオラ
イトのような吸着剤を充填したカラム中を通して捕集し
、その後カラムを加熱して脱着させるか、あるいは溶剤
で溶出させるなどの操作により、試料を濃縮している。

しかし、これらの操作を要するので、一層簡便で、高感
度なセンサーの開発が待たれている。

発明が解決しようとする問題点 そこで、空気中の極く微量物質を分析、検知するために
、湿った多孔質素子に空気を流し、これにより試料を濃
縮、収集するとともに、この素子で生化学反応を行なわ
せて、高感度で簡便なバイオセンサーをすでに提案した
（特願昭６１−１６６９０９　）。

しかし、長期間にわたる測定の場合に生じる問題点とし
て、酵素などの活性が次第に低下するとともに、空気を
多孔性素子中を通すことにより、素子が湿った状態でな
くなり、次第に乾燥してくる。これにより、試料の収集
効率が低下し、さらに、酵素や抗原抗体反応速度の低下
が生じる。これを防ぐ手段として、空気を加湿するため
のフィルターを前に設けることも考えられるが、この部
分に目的とする試料が捕集されるので不都合である。ま
た、湿度の大きい空気を試料を含んだ空気と事前に混合
することも考えられるが、試料濃度を減少させるので好
ましくない。

問題点を解決するための手段 使用中には空気を通す多孔性素子に常に一定量の水分を
補充する。その具体的手段として、超音波加湿器を用い
、さらに水分量を検知、制御するだめのセンサーを用い
る。これにより、長期にわたり安定で、比較的長時間の
試料収集を要する極く微量の物質の分析、検出が可能と
なる。

作　　用 このような構成とすることにより、空気中に浮遊してい
る有機化合物を連続的に高感度でしかも応答性がよく分
析、検知することができる。

実施例 本発明のセンサーによる測定方法を実施例を参照して説
明する。第１図は本廃明によるバイオセンサーの一実施
例を示す断面概略図である。吸水多孔性素子１には、抗
体と酵素標識抗原（あるいは抗原と酵素標識抗体）、基
質、および酵素活性度表示物質、例えば発色剤２発光剤
、さらに必要に応じて補酵素などを担持している。また
、空気中の被測定物質をこのセンサーに導くための空気
導入管２を設け、この管中にファン３、導入空気を加湿
する超音波加湿器４、および多孔性素子１の含水率を電
導度で測定する水分量検知用センサー５、吸光度測定用
の光源６、ミラー７、さらに多孔性素子の他の側には受
光素子８を備えている。

連続的に測定するためには、空気導入管２、水分検知用
センサー６、受光素子８などを固定して多孔性素子１を
連続的に移動させ、連続的にセンサーを作動させること
ができる。

次に、ジゴキシンの濃度測定例を説明する。

酵素を標識した抗原としてグルコース−６−リン酸脱水
素酵素標識ジゴキシン（２Ｘ１０”−２ｍＭ）を作製し
、ポリプロピレン不織布（厚さ０．２ｍ）に公知の方法
で固定化した抗ジゴキシンモノクロナル抗体と上記の標
識抗原を予め結合させた。さらに、基質としてグルコー
ス−６−リン酸（以下ＧｅＰで表す）を２ｗｔ％　、補
酵素としてニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（以
下ＮＡＤで表す）を４Ｘ１０　　ｍＭ含むｏ、０６Ｍト
リス塩酸緩衝液（ｐＨ＝７．４）を上記の多孔膜に含水
率が約２０チになるように含浸させた。そして、この含
水率を維持するために、水分量検知用センサーにより制
御された超音波加湿器を設けた。なお、この状態では、
抗原は抗体と結合していて、抗原に標識されている酵素
は不活性であり、基質があるにもかかわらず酵素反応は
生じない。

２６℃で相対温度約６０％のジゴキシン含有標準空気（
ｏｎｇ／ｍ７．１ｏ０ｎｑ／ｍｌ！、　２ｏｏｎｑ／ｍ
ｌ＋４００ｎ　ｇ　７ｍ７　、６００ｎ　ｇ　／ｍｌ　
、　８００ｎ　ｇ　／ｍｌＪ　。

１ｏ○Ｏｎｇ／ｍｌ　）を順次、各８分間隔で、直径５
電の空気導入管を通して約２ｍ／ｓｅｃの速度で、上記
の多孔性素子を通過させた。すると、このジゴキシンは
、酵素の付いたジゴキシンと置換反応し、酵素標識して
いるジゴキシンは抗体から離れる。

するとこの酵素は再び活性を示した。すなわち、次式に
よりＧｓＰは酸化され、ＮＡＤは還元されてＮＡＤＨと
なる。

ＧｅＰ　＋　ＮＡＤ　　→　ｅＰＧＡ　＋　ＮＡＤＨこ
のＮＡＤＨの生成量を、分光光度計で３４０ｎｍでの吸
収により求めた。各標準空気に切りかえてから８分後の
測定結果を第２図の直線Ａに示す。この直線Ａより、標
準空気中に含まれている量にほぼ比例した検量線を作製
することができた。

その誤差は約±５％であった。

なお、実施例と比較のために、超音波加湿器を用いない
場合の８分後の測定結果を第２図の直線Ｂに示す。その
結果、吸光度の増加率が極端に低下した。この原因は多
孔性素子の水分が減少し、酵素および免疫反応の速度が
低下したことにもとづいていた。測定時間を約２分間と
すると、この間は補水装置がなくても必要な水分はほぼ
保持していて、加湿器を用いなくてもほぼ同一の結果が
メ°１ 得られた。しかし、測定時間が短いので、この間に集め
た試料が必然的に少なくなり、測定感度は低下した。

つぎに未知量のジゴキシンを含む空気を同一量通過させ
ると、上記と同様に一定量の吸光度の増加が生じ、上記
の検量線より、未知濃度を求めることができた。

上記実施例に用いた均一系酵素免疫センサーの組み合わ
せのほかに、その他の酵素免疫センサー、さらに各種の
酵素センサー、微生物センサーでも、同様にこの方法を
適用することができる。被測定物としては空気中に浮遊
している有機化合物、たとえば有機薬品、毒素、生理活
性物質などが有効である。なお、酵素活性の測定法に応
じて、検出法は吸光度、螢光強度２発光強度、電流値、
電圧などを適宜選ぶことができる。

まだ多孔膜の材質はポリプロピレン樹脂にかぎらず、ポ
リアクリル樹脂、ポリアミド樹脂などの光の透過度の比
較的よいもの、また光の反射、螢光２発光さらには電流
、電圧などで計測する場合には、それぞれその方式に最
適の材質の織布、不織布などを用いるべきである。

さらにサンプル収集の形式として、実施例では多孔性膜
に空気を吹き付けたが、これとは異なり、空気の吸引に
より行なってもよい。また多孔性素子中に担持させる酵
素、抗体、微生物などは固定化または含有させればよく
、使用状況に応じて選ぶことができる。

発明の効果 以上のように、空気中の極く微量の有機物質のサンプリ
ング素子を兼ねた各種バイオセンサーの素子に超音波加
湿器などで水分を補給することにより、高感度で、連続
的に、しかも比較的簡便に分析、検出することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるセンサ一部の断面概略
図、第２図は同センサーを用いて得た分析結果と従来例
を示すグラフである０ １・・・・・・吸水多孔性素子、２・・・・・・空気導
入管、３・・・・・・ファン、４・・・・・・超音波加
湿器、５・・・・・・水分量検知用センサー、６・・・
・・・光源、８・・・・・・受光素子０代理人の氏名　
弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３−−−ファン 第　１　　図　　　　　　　　　　　　　１−、Ｑ１０
．ＬＪＤ＞１ｔ７−−−ミラー 第　　２　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酵素、抗体、または微生物を担持した吸水多孔性
   素子と、この素子に大気を導入する通路と、前記通路に
   水分を補給する手段とを備えたことを特徴とするバイオ
   センサー。
2. （２）前記水分を補給する手段が超音波加湿器である特
   許請求の範囲第１項記載のバイオセンサー。
3. （３）前記素子の含水率を検知するセンサーと、このセ
   ンサーの出力により前記超音波加湿器の出力を制御する
   制御装置とを有する特許請求の範囲第２項記載のバイオ
   センサー。