JPS63247646A - 光フアイバ−センサ− - Google Patents
光フアイバ−センサ−Info
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- JPS63247646A JPS63247646A JP62082275A JP8227587A JPS63247646A JP S63247646 A JPS63247646 A JP S63247646A JP 62082275 A JP62082275 A JP 62082275A JP 8227587 A JP8227587 A JP 8227587A JP S63247646 A JPS63247646 A JP S63247646A
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
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、試料液中の特定物質の測定に用いられる光フ
ァイバーセンサーに関する。
ァイバーセンサーに関する。
従来、例えば試料液中のグルコース濃度の、酵素反応を
利用した測定装置として酵素固定化膜を使用した電極、
半導体、サーミスター等が知られている。
利用した測定装置として酵素固定化膜を使用した電極、
半導体、サーミスター等が知られている。
しかし、酵素固定化膜を使用した電極は液中のイオン強
度などにより測定が影響を受は易い、小型化が困難、測
定対象がせまい、電磁誘導の妨害を受は易い等の欠点を
有し、半導体、サーミスターも同様の欠点を一部有して
いる。
度などにより測定が影響を受は易い、小型化が困難、測
定対象がせまい、電磁誘導の妨害を受は易い等の欠点を
有し、半導体、サーミスターも同様の欠点を一部有して
いる。
そこで、本発明は液のイオン強度などにより影響されず
高精度の測定を短時間で行なうことができ、かつ小型化
が容易である光ファイバーセンサーを提供することにあ
る。
高精度の測定を短時間で行なうことができ、かつ小型化
が容易である光ファイバーセンサーを提供することにあ
る。
本発明は、前記の問題点を解決するものとして、酵素反
応及び該酵素反応の生成物を反応物とする発色反応を利
用する特定物質の光ファイバーセンサーであって、 前記酵素反応に関与する酵素を固定化した磁気微粒子が
媒体中に分散され、使用時に試料液と接触する底壁が液
透過性膜で形成されている酵素反応室と、 前記酵素反応室の上に、少なくとも上面が白色である液
透過性膜をはさんで設けられ、前記発色反応に必要な前
記生成物以外の反応成分を含有する室であって、上部に
光ファイバーが導入されている発色反応室と を備えてなる光ファイバーセンサーを提供するものであ
る。
応及び該酵素反応の生成物を反応物とする発色反応を利
用する特定物質の光ファイバーセンサーであって、 前記酵素反応に関与する酵素を固定化した磁気微粒子が
媒体中に分散され、使用時に試料液と接触する底壁が液
透過性膜で形成されている酵素反応室と、 前記酵素反応室の上に、少なくとも上面が白色である液
透過性膜をはさんで設けられ、前記発色反応に必要な前
記生成物以外の反応成分を含有する室であって、上部に
光ファイバーが導入されている発色反応室と を備えてなる光ファイバーセンサーを提供するものであ
る。
本発明の光ファイバーセンサーに利用される酵素反応及
び発色反応としては種々のものが挙げられるが、以下、
グルコースオキシダーゼ(COD>を用いて試料液中の
グルコースを測定するグルコースセンサーを例に、本発
明の光ファイバーセンザーを説明する。
び発色反応としては種々のものが挙げられるが、以下、
グルコースオキシダーゼ(COD>を用いて試料液中の
グルコースを測定するグルコースセンサーを例に、本発
明の光ファイバーセンザーを説明する。
本発明のセンサー(センサープローブ)は、測定の際に
試料液に浸漬されるが、酵素反応室の底壁は液透過性で
あるため、試料液中にグルコースが存在すると、液透過
性膜を通って酵素反応室へ浸透する。酵素反応室内には
グルコースオキシダーゼが固定化された磁気微粒子が分
散しているので、式: %式% で表わされる酵素反応が進行し、過酸化水素(IhOz
)が生成する。生成した過酸化水素は拡散し、上方の液
透過性膜を通って発色反応室の中−・浸透して行く。発
色反応室にはオルトジアニシジンとペルオキシダーゼを
含む溶液が入っており、過酸化水素によるオルトジアニ
シジンの酸化による発色反応が生起する。酸化オルトジ
アニシジンは過酸化水素が液透過性膜を透過すると同時
に生成しその膜を着色する。酸化オルトジアニシジンは
436nmにピークをもつ吸光を有する。発色反応室上
部に導入された入射用光ファイバーからの光を前記の膜
に照射し反射光を出射用光ファイバーにより導出し、外
部で膜の着色に伴なう吸光度変化を例えば電圧変化に変
えて測定する。
試料液に浸漬されるが、酵素反応室の底壁は液透過性で
あるため、試料液中にグルコースが存在すると、液透過
性膜を通って酵素反応室へ浸透する。酵素反応室内には
グルコースオキシダーゼが固定化された磁気微粒子が分
散しているので、式: %式% で表わされる酵素反応が進行し、過酸化水素(IhOz
)が生成する。生成した過酸化水素は拡散し、上方の液
透過性膜を通って発色反応室の中−・浸透して行く。発
色反応室にはオルトジアニシジンとペルオキシダーゼを
含む溶液が入っており、過酸化水素によるオルトジアニ
シジンの酸化による発色反応が生起する。酸化オルトジ
アニシジンは過酸化水素が液透過性膜を透過すると同時
に生成しその膜を着色する。酸化オルトジアニシジンは
436nmにピークをもつ吸光を有する。発色反応室上
部に導入された入射用光ファイバーからの光を前記の膜
に照射し反射光を出射用光ファイバーにより導出し、外
部で膜の着色に伴なう吸光度変化を例えば電圧変化に変
えて測定する。
以上が本発明の光ファイバーセンサーの機能及び測定の
概要であるが、このセンサーを構成する部材は次のよう
なものである。
概要であるが、このセンサーを構成する部材は次のよう
なものである。
酵素反応室に分散される酵素固定化用の磁気微粒子の材
料は、特に限定されず、例えば、Fe3O4、r −F
ezO3、Co −T −F(+203 、(NiCu
Zn)0−FezO3、(CuZn)O・FezO:+
、(Mn−Zn)O−FetO= 、(NiZn)O
・FezO3、SrOH6Fe203、Ba0 ・6F
etOs、Sin、で被覆したFe30m(粒径約20
0人)(Enzyme Microb、 Techno
l。
料は、特に限定されず、例えば、Fe3O4、r −F
ezO3、Co −T −F(+203 、(NiCu
Zn)0−FezO3、(CuZn)O・FezO:+
、(Mn−Zn)O−FetO= 、(NiZn)O
・FezO3、SrOH6Fe203、Ba0 ・6F
etOs、Sin、で被覆したFe30m(粒径約20
0人)(Enzyme Microb、 Techno
l。
vol、2. p、2 10(1980)参照〕、各種
の高分子材料(ナイロン、ポリアクリルアミド等)とフ
ェライトとの複合微粒子等が挙げられる。また、これら
の磁気微粒子の粒径は、200人〜10μmの範囲が好
ましく、特に200人〜1μmの範囲であることが好ま
しい。磁気微粒子の粒径が小さすぎると後述する外部磁
場による攪拌が不可能となるが、もしくは非常に強い磁
場を要する。また、粒径が大きすぎると試料液に良好に
分散させることが困難となる。
の高分子材料(ナイロン、ポリアクリルアミド等)とフ
ェライトとの複合微粒子等が挙げられる。また、これら
の磁気微粒子の粒径は、200人〜10μmの範囲が好
ましく、特に200人〜1μmの範囲であることが好ま
しい。磁気微粒子の粒径が小さすぎると後述する外部磁
場による攪拌が不可能となるが、もしくは非常に強い磁
場を要する。また、粒径が大きすぎると試料液に良好に
分散させることが困難となる。
上記の材料および粒径を有するものの中でも特に好まし
いものとして、Singで被覆した粒径約200人のF
e3O4粒子、及び粒径200〜300人のT−Fe2
O,粒子を挙げることができる。さらに、このような好
ましい磁気微粒子として、走磁性細菌から得られる磁鉄
鉱(FezOt)からなる微粒子(粒径約500人)が
挙げられる。前記走磁性細菌は、例えば特願昭60−2
03129号に開示された方法および採取器により淡水
又は海水から容易に採取することができる。
いものとして、Singで被覆した粒径約200人のF
e3O4粒子、及び粒径200〜300人のT−Fe2
O,粒子を挙げることができる。さらに、このような好
ましい磁気微粒子として、走磁性細菌から得られる磁鉄
鉱(FezOt)からなる微粒子(粒径約500人)が
挙げられる。前記走磁性細菌は、例えば特願昭60−2
03129号に開示された方法および採取器により淡水
又は海水から容易に採取することができる。
磁気微粒子への酵素の固定化は公知の方法により行なう
ことができ、例えばシランカップリング剤の利用が挙げ
られる。
ことができ、例えばシランカップリング剤の利用が挙げ
られる。
酵素反応室の底壁を構成する液透過性膜は、試料液中の
グルコースを透過するが酵素反応室中の磁気微粒子を透
過するものであってならず、したがって、通常、孔径2
5人〜100人程度の多孔質の膜が用いられる。酵素反
応室と発色反応室との間の隔膜も、同様に、過酸化水素
の拡散を妨げないが磁気微粒子の透過を防止するもので
ある必要があるので、上記と同様の多孔質の膜が用いら
れる。
グルコースを透過するが酵素反応室中の磁気微粒子を透
過するものであってならず、したがって、通常、孔径2
5人〜100人程度の多孔質の膜が用いられる。酵素反
応室と発色反応室との間の隔膜も、同様に、過酸化水素
の拡散を妨げないが磁気微粒子の透過を防止するもので
ある必要があるので、上記と同様の多孔質の膜が用いら
れる。
このような液透過性膜の具体例としては、ニトロセルロ
ース膜、セルロース膜、ガラスフィルター、セラミック
フィルター等が挙げられる。
ース膜、セルロース膜、ガラスフィルター、セラミック
フィルター等が挙げられる。
酵素反応室と発色反応室との間の隔膜の上面は、光ファ
イバーからの入射光の反射面として機能するので白色で
ある必要がある。使用した液透過性膜が白色でない場合
には、その膜の上面に反射用の白色膜を重ねるなどの措
置が必要である。
イバーからの入射光の反射面として機能するので白色で
ある必要がある。使用した液透過性膜が白色でない場合
には、その膜の上面に反射用の白色膜を重ねるなどの措
置が必要である。
本発明のセンサーを用いて測定を行なう際には、測定中
に酵素反応室内の磁気微粒子に外部から磁場を加えるこ
とが望ましく、これにより磁気微粒子を振動させ、攪拌
し、酵素と基質である被測定物質との接触を促進できる
結果、より迅速な測定が可能である。
に酵素反応室内の磁気微粒子に外部から磁場を加えるこ
とが望ましく、これにより磁気微粒子を振動させ、攪拌
し、酵素と基質である被測定物質との接触を促進できる
結果、より迅速な測定が可能である。
本発明のセンサーに用いられる、酵素及び発色反応成分
は被測定物質に応じて種々選択可能であり、前記のグル
コースの場合のほか下記表1の例が挙げられる。いずれ
の場合も、発色物質としては、オルトジアニシジンのほ
か、4−アミノフェナジンとN、N−ジメチルアミン(
カタラーゼ);4−アミノフェナジンと3.5−ジクロ
ロ−2−ヒドロキシベンゼンスルホン酸(カタラーゼ)
を用いることができる。
は被測定物質に応じて種々選択可能であり、前記のグル
コースの場合のほか下記表1の例が挙げられる。いずれ
の場合も、発色物質としては、オルトジアニシジンのほ
か、4−アミノフェナジンとN、N−ジメチルアミン(
カタラーゼ);4−アミノフェナジンと3.5−ジクロ
ロ−2−ヒドロキシベンゼンスルホン酸(カタラーゼ)
を用いることができる。
表 1
〔実施例〕
次に、本発明の実施例である光フアイバーグルコースセ
ンサーを第1図の概念図により説明する。
ンサーを第1図の概念図により説明する。
このセンサー(センサープローブ)1は、下部の酵素反
応室2とその上の発色反応室3とからなり、発色反応室
3の上部には2本の光ファイバー4.5が導入されてい
る。2つの室の間の隔膜6はニトロセルロース膜(商品
名 メンブランフィルタ−)からなり、強度補強のため
に透析膜(セルロース膜)が下側に重ねられている。ニ
トロセルロースlI’J 6は白色で光反射膜としても
機能する。光ファイバー4.5は、ニトロセルロース膜
6に対して垂直な方向で導入され、プローブ1のガラス
製ケーシングにエポキシ樹脂7で固定されている。酵素
反応室2の底壁8は透析11i(孔径27人)で構成さ
れている。酵素反応室2(容積0.1m’l)には、人
工の平均粒径1000人の磁鉄に微粒子にγ−アミノプ
ロピルトリエトキシシランを用いて常法によりグルコー
スオキシダーゼを固定化したもの(固定化量7.6μg
/ml)が5mgで分散されている。また、発色反応室
3には、オルトシアニジシフ (0,066+ng/m
l)及びペルオキシダーゼを含む溶液が入っている。
応室2とその上の発色反応室3とからなり、発色反応室
3の上部には2本の光ファイバー4.5が導入されてい
る。2つの室の間の隔膜6はニトロセルロース膜(商品
名 メンブランフィルタ−)からなり、強度補強のため
に透析膜(セルロース膜)が下側に重ねられている。ニ
トロセルロースlI’J 6は白色で光反射膜としても
機能する。光ファイバー4.5は、ニトロセルロース膜
6に対して垂直な方向で導入され、プローブ1のガラス
製ケーシングにエポキシ樹脂7で固定されている。酵素
反応室2の底壁8は透析11i(孔径27人)で構成さ
れている。酵素反応室2(容積0.1m’l)には、人
工の平均粒径1000人の磁鉄に微粒子にγ−アミノプ
ロピルトリエトキシシランを用いて常法によりグルコー
スオキシダーゼを固定化したもの(固定化量7.6μg
/ml)が5mgで分散されている。また、発色反応室
3には、オルトシアニジシフ (0,066+ng/m
l)及びペルオキシダーゼを含む溶液が入っている。
上記センサーを第2図に示す装置系に組み試料液21中
のグルコース濃度を測定した。試料及びセンサー1はし
ゃへい体22で光をしゃ断した暗所内に置かれ、かつマ
グネット攪拌装置23の上に配されている。センサー1
に接続された入射用光ファイバー4、出射用光ファイバ
ー5は、光源、検出器及び増幅器を備えた測定装置24
に接続されている。試料21中のグルコース濃度は波長
436nmにおける吸光度変化として検知され、電圧変
化に変えて測定された後レコーダー25に出力される。
のグルコース濃度を測定した。試料及びセンサー1はし
ゃへい体22で光をしゃ断した暗所内に置かれ、かつマ
グネット攪拌装置23の上に配されている。センサー1
に接続された入射用光ファイバー4、出射用光ファイバ
ー5は、光源、検出器及び増幅器を備えた測定装置24
に接続されている。試料21中のグルコース濃度は波長
436nmにおける吸光度変化として検知され、電圧変
化に変えて測定された後レコーダー25に出力される。
この装置系を使用して、濃度4■/mlでグルコースを
含む試料液を測定した。測定開始後の得られた電圧変化
の時間的推移を、マグネット攪拌装置23を動作させて
測定を行なった場合と、動作させないで行なった場合に
ついて観測したところ、第3図に示す結果が得られた。
含む試料液を測定した。測定開始後の得られた電圧変化
の時間的推移を、マグネット攪拌装置23を動作させて
測定を行なった場合と、動作させないで行なった場合に
ついて観測したところ、第3図に示す結果が得られた。
マグネット攪拌装置により、磁気微粒子に加わる磁場を
変動させることにより酵素反応が促進され、より迅速に
測定結果が得られることがわかる。
変動させることにより酵素反応が促進され、より迅速に
測定結果が得られることがわかる。
同じ装置系を用い、種々の濃度でグルコースを含む試料
液について、測定時間8分で、波長436nmにおける
吸光度の変化を求めたところ、第4図に示す検量線が得
られ、短時間で正確な測定が可能であることがわかる。
液について、測定時間8分で、波長436nmにおける
吸光度の変化を求めたところ、第4図に示す検量線が得
られ、短時間で正確な測定が可能であることがわかる。
なお、マグネソ)II拌装置23は作動させて測定した
。
。
本発明の光ファイバーセンサーは、試料のイオン強度な
どに影響されないで測定対象を正確、迅速に測定でき、
小型化も容易である。
どに影響されないで測定対象を正確、迅速に測定でき、
小型化も容易である。
第1図は本発明の光ファイバーセンサー例を概略的に示
し、第2図はそれを使用した装置系を示し、第3図、第
4図は実施例における測定結果を示す。 2・・・酵素反応室 3・・・発色反応室 4.5・・
・光ファイバー 21・・・試料液 23・・・マグネ
ット攪拌装置化 理 人 弁理士 岩見谷 周志 第1図 第2図 第3図 時間(min、) 第4図
し、第2図はそれを使用した装置系を示し、第3図、第
4図は実施例における測定結果を示す。 2・・・酵素反応室 3・・・発色反応室 4.5・・
・光ファイバー 21・・・試料液 23・・・マグネ
ット攪拌装置化 理 人 弁理士 岩見谷 周志 第1図 第2図 第3図 時間(min、) 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)酵素反応及び該酵素反応の生成物を反応物とする発
色反応を利用する特定物質の光ファイバーセンサーであ
って、 前記酵素反応に関与する酵素を固定化した磁気微粒子が
媒体中に分散され、使用時に試料液と接触する底壁が液
透過性膜で形成されている酵素反応室と、 前記酵素反応室の上に、少なくとも上面が白色である液
透過性膜をはさんで設けられ、前記発色反応に必要な前
記生成物以外の反応成分を含有する室であって、上部に
光ファイバーが導入されている発色反応室と を備えてなる光ファイバーセンサー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62082275A JPH0814541B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 光フアイバ−センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62082275A JPH0814541B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 光フアイバ−センサ− |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63247646A true JPS63247646A (ja) | 1988-10-14 |
JPH0814541B2 JPH0814541B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=13769943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62082275A Expired - Fee Related JPH0814541B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 光フアイバ−センサ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0814541B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0381651A (ja) * | 1989-05-11 | 1991-04-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 濃度測定方法及び濃度測定装置 |
JP2005538728A (ja) * | 2002-09-20 | 2005-12-22 | クィーンズ ユニバーシティー アット キングストン | 酵素基質および酵素生成物の分配差による生体分子の検出 |
JP2009543031A (ja) * | 2006-06-28 | 2009-12-03 | グリシュア リミテッド | センサー較正 |
WO2010110435A1 (ja) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | 国立大学法人岡山大学 | 有機・無機複合材料及びその製造方法 |
WO2012090919A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | ローム株式会社 | 光センサ用チップ、光センサ、測定システムおよびそれを用いた測定方法 |
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US9097672B2 (en) | 2010-06-18 | 2015-08-04 | Queens's University At Kingston | Method and system for detecting biological molecules in samples |
US10433778B2 (en) | 2014-02-04 | 2019-10-08 | Baxter International Inc. | Glucose sensor calibration |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62082275A patent/JPH0814541B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US8632966B2 (en) | 2002-09-20 | 2014-01-21 | Queen's University At Kingston | Detection of biological molecules by differential partitioning of enzyme substrates and products |
JP2005538728A (ja) * | 2002-09-20 | 2005-12-22 | クィーンズ ユニバーシティー アット キングストン | 酵素基質および酵素生成物の分配差による生体分子の検出 |
US8377686B2 (en) | 2002-09-20 | 2013-02-19 | R. Stephen Brown | Detection of biological molecules by differential partitioning of enzyme substrates and products |
JP2009543031A (ja) * | 2006-06-28 | 2009-12-03 | グリシュア リミテッド | センサー較正 |
US8141409B2 (en) | 2006-06-28 | 2012-03-27 | Glysure Ltd. | Sensor calibration |
US9097687B2 (en) | 2006-06-28 | 2015-08-04 | Lightship Medical Limited | Sensor calibration |
WO2010110435A1 (ja) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | 国立大学法人岡山大学 | 有機・無機複合材料及びその製造方法 |
US8841105B2 (en) | 2009-03-27 | 2014-09-23 | National University Corporation Okayama University | Organic-inorganic composite material and process for producing same |
JP5622718B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2014-11-12 | 国立大学法人岡山大学 | 有機・無機複合材料及びその製造方法 |
US8746031B2 (en) | 2009-05-18 | 2014-06-10 | Lightship Medical Limited | Glucose sensor calibration |
US9097672B2 (en) | 2010-06-18 | 2015-08-04 | Queens's University At Kingston | Method and system for detecting biological molecules in samples |
WO2012090919A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | ローム株式会社 | 光センサ用チップ、光センサ、測定システムおよびそれを用いた測定方法 |
US10433778B2 (en) | 2014-02-04 | 2019-10-08 | Baxter International Inc. | Glucose sensor calibration |
US11602292B2 (en) | 2014-02-04 | 2023-03-14 | Baxter International Inc. | Sensor calibration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0814541B2 (ja) | 1996-02-14 |
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