KR20150035905A - 락트산 센서 - Google Patents

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KR20150035905A
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lactic acid
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acid sensor
electrode
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히사시 가네다
다케히로 야마구치
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아크레이 인코퍼레이티드
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Abstract

단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정 가능한 락트산 센서의 제공.
락트산 센서는, 절연성 기판, 상기 기판 상에 배치된 작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계, 및, 상기 전극계 상에 배치된 시약층을 구비한다. 시약층은, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산을 포함한다.

Description

락트산 센서 {LACTATE SENSOR}
본 개시는, 락트산 옥시다아제 및 미디에이터를 포함하는 락트산 센서에 관한 것이다.
락트산은, 운동 후에 체내에 생성되는 피로 물질인 것이 알려져 있다. 이 때문에, 락트산 센서는, 트레이닝 효과나 트레이닝 상태를 파악하기 위해서, 필드나 현장에서 널리 사용되고 있고, 또 간단하고 쉽게 검출·계측할 수 있는 것이 요구되고 있다. 그러나, 락트산 센서에 이용되는 락트산 옥시다아제는, 글루코오스 센서에 이용되는 글루코오스옥시다아제와 비교하여 유닛당의 단가가 높기 때문에, 센서의 단가가 높아진다는 문제가 있었다. 이 때문에, 이 문제를 해결하기 위해서, 예를 들면, 반응층에 락트산 옥시다아제의 활성을 향상시키기 위해서 인산염을 포함하는 락트산 센서(특허 제3498105호 공보) 등이 제안되어 있다.
또, 락트산 센서 등의 바이오 센서의 제조 방법으로서는, 예를 들면, 전극을 갖는 기판 상표면에, 적어도 미디에이터, 계면활성제, 완충제 및 층상 무기 화합물을 포함하는 무기 겔층을 형성하는 공정을 포함하는 방법이 있다(특허 제4088312호 공보).
상기한 바와 같이, 락트산은 피로도의 마커가 되기 때문에, 락트산 센서는 스포츠 분야의 트레이닝 등에 있어서 널리 사용되고 있다. 한편, 트레이닝의 경우, 피로도를 신속하게 계측하여 피로도를 확인하고, 다음의 운동 부하를 결정할 필요가 있다. 이 때문에, 단시간에 정밀도 좋게 계측 가능한 락트산 센서가 요구되고 있다. 그러나, 종래의 락트산 센서에서는 효소 반응 속도가 느리기 때문에, 측정에 필요한 시간이 길고, 측정 시간의 단축이 더 요구되고 있다.
그래서, 본 개시는, 일 형태로서, 단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정 가능한 락트산 센서를 제공한다.
본 개시는, 일 형태로서, 절연성 기판, 상기 기판 상에 배치된 작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계, 및, 상기 전극계 상에 배치된 시약층을 구비하고, 상기 시약층이, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산(이하, 「ACES」라고도 한다)을 포함하는, 락트산 센서(이하, 「본 개시의 락트산 센서」라고도 한다)에 관한 것이다.
본 개시는, 그 외의 형태로서, 락트산 옥시다아제, 및 N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산을 포함하는 시약과, 시료를 접촉시키는 것, 및 상기 시료 중의 락트산과 상기 락트산 옥시다아제의 반응을, 미디에이터를 통해 전기 화학적으로 측정하는 것을 포함하는, 락트산 농도의 측정 방법(이하, 「본 개시의 락트산 농도 측정 방법」이라고도 한다)에 관한 것이다.
본 개시는, 또한 그 외의 형태로서, 작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계가 배치된 절연성 기판의 상기 전극계 상에, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산을 포함하는 시약층을 형성하는 것을 포함하는, 락트산 센서의 제조 방법(이하, 「본 개시의 제조 방법」이라고도 한다)에 관한 것이다.
본 개시에 의하면, 일 형태로서, 단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정 가능한 락트산 센서를 제공할 수 있다.
본 발명은, 단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정 가능한 락트산 센서를 제공할 수 있다.
도 1은, 락트산 센서의 제조 방법의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 2는, 락트산 센서의 구성의 일례를 설명하는 모식도이며, 도 1의 F에 나타내는 락트산 센서의 I-I 단면도이다.
도 3은, 실시예 1 및 비교예 1 내지 6의 락트산 센서로 시료를 측정했을 때에 검출된 전류치를 나타내는 그래프의 일례이다.
도 4는, 실시예 1 및 2의 락트산 센서로 시료를 측정했을 때에 검출된 전류치와 시료의 락트산 농도의 관계를 나타내는 그래프의 일례이다.
도 5는, 실시예 2 및 비교예 7의 락트산 센서로 시료를 측정했을 때에 검출된 전류치와 시료의 락트산 농도의 관계를 나타내는 그래프의 일례이다.
도 6은, 실시예 4에서 제작한 락트산 센서로 시료를 측정했을 때에 검출된 전류치와 시료의 락트산 농도의 관계를 나타내는 그래프의 일례이다.
본 개시는, 일 형태로서, 종래의 락트산 센서에서는, 효소 반응 속도가 느리기 때문에, 특히 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우, 단시간의 측정으로는 충분한 감도를 얻을 수 없다, 라는 지견에 기초한다. 또, 본 개시는, 일 형태로서 완충제로서 ACES를 사용하면, 락트산 옥시다아제의 효소 반응 속도를 향상시킬 수 있기 때문에, 반응에 필요한 시간을 단축할 수 있고, 바람직하게는 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우에도 단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정할 수 있다, 라는 지견에 기초한다.
완충제로서 ACES를 사용함으로써, 반응에 필요한 시간을 단축할 수 있고, 단시간에 락트산 농도를 측정할 수 있는 메커니즘의 상세는 불분명하지만, 이하와 같이 추정된다. 즉, ACES가 락트산 옥시다아제의 활성을 향상시킴으로써, 시료 중의 락트산과 락트산 옥시다아제의 반응 속도가 향상된다. 이 때문에, 효소 반응 개시부터 종료까지의 시간이 단축되고 반응에 필요한 시간을 단축할 수 있고, 또, 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우여도, 단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정할 수 있게 된다고 생각된다. 단, 본 개시는 이들 메커니즘으로 한정하여 해석되지 않아도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「시료 중의 락트산 농도가 높은 경우」란, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 시료 중의 락트산 농도가, 10㎜ol/L 이상, 12㎜ol/L 이상, 또는 20㎜ol/L 이상인 것을 말한다.
［시료］
본 개시의 락트산 센서 및 본 개시의 락트산 농도 측정 방법에 있어서의 측정 대상 시료는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 혈액, 체액, 뇨 등의 생체 시료여도 되고, 그 외의 액체 시료여도 된다.
[락트산 센서]
본 개시의 락트산 센서는, 절연성 기판, 작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계, 및 시약층을 구비하고, 상기 전극계는 상기 기판 상에 배치되고, 상기 시약층은 상기 전극계 상에 배치된 구성이다.
전극계는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 적어도 작용극와 대극을 포함하고 있으면 되고, 그 외에 참조극 등을 포함하고 있어도 된다. 상기 전극은, 종래 또는 이후 개발되는 락트산 센서나 글루코오스 센서 등의 바이오 센서로 사용되는 것을 사용할 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니다. 작용극 및 대극으로서는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 카본 전극을 이용해도 되고, 금속 전극을 이용해도 된다. 카본으로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 파이로로틱그라파이트카본, 글래시카본, 카본페이스트, 및 퍼플루오로카본(PFC) 등을 들 수 있다. 금속으로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 백금, 금, 은, 니켈, 및 팔라듐 등을 들 수 있다. 참조극은, 특별히 제한되는 것은 아니며, 전기 화학 실험에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 것을 적용할 수 있고, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 포화 칼로멜 전극, 은-염화은 전극 등을 들 수 있다. 전극계는, 형성하는 전극의 재질에 따라 종래 공지의 방법에 의해 형성할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 포토리소그래피 기술, 증착법, 스퍼터법, 및 인쇄 기술 등에 의해 형성할 수 있다. 인쇄 기술로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 및 플렉소 인쇄 등을 들 수 있다.
절연성 기판의 재질은, 종래 또는 이후 개발되는 바이오 센서에서 사용되는 것을 사용할 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 실리콘, 유리, 유리에폭시, 세라믹, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 아크릴 수지, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 및 폴리이미드 등을 들 수 있다.
본 개시의 락트산 센서에 있어서, 시약층은, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 ACES를 포함한다.
락트산 옥시다아제는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 종래 또는 이후 개발되는 락트산 센서에 사용되는 공지의 락트산 옥시다아제나 시판의 락트산 옥시다아제 등을 사용할 수 있다. 락트산 옥시다아제의 락트산 센서 1매당의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 종래 또는 이후 개발되는 락트산 센서에 배치되어 있는 양이어도 되고, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 유지의 관점에서, 1.0~3.0U, 1.6~2.4U, 또는 1.8~2.2U가 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 U는 효소 단위이며, 1U는, 락트산 옥시다아제가 1㎛ol의 락트산을 30℃ 1분으로 산화하는 효소량이다.
본 명세서에 있어서 「락트산 센서 1매당의 함유량」은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계를 1개 갖는 락트산 센서에 사용되는 양을 말하고, 또 다른 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 1개의 전극계 상에 배치된 시약층에 포함되는 양을 말하며, 또 다른 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 시료가 첨가되었을 때(사용시)에 시약층이 시료에 의해 용해됨으로써 형성되는 반응계에 포함되도록 배치되는 양을 말한다. 또, 본 명세서에 있어서 「락트산 센서 1매당의 함유량」이라고 할 때의 락트산 센서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 혈액 시료에 대해서 사용되는 통상의 사이즈의 것이며, 첨가되는 혈액 시료가, 예를 들면 0.1~5.0㎕, 또는 0.3~1.0㎕인 것을 말한다. 또, 락트산 센서는, 또 다른 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 혈액 시료가 시약층과 접촉하여 형성하는 반응계의 용량이, 예를 들면 0.1~5.0㎕, 또는 0.3~1.0㎕인 것을 말한다. 따라서, 「락트산 센서 1매당의 함유량」은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 전극계의 수, 및/또는, 시료 혹은 반응계의 용량에 따라 본 명세서에 개시하는 범위를 적절히 조절할 수 있다.
ACES(N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산, C4H10N2O4S)는, 좋은 완충제의 하나이며, 시판의 것을 사용할 수 있다. ACES의 락트산 센서 1매당의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 측정 시간의 단축 및 측정 감도의 향상의 점에서, 예를 들면, 0.1~10중량%, 또는 0.5~5.0중량%이다. 본 개시의 락트산 센서에 있어서, ACES 이외의 완충제를 포함하고 있어도 된다. 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 측정 시간의 단축 및 측정 감도의 향상의 점에서, 전완충제에 있어서의 ACES의 비율이 50중량% 이상, 80중량% 이상, 또는 실질적으로 ACES로 이루어지는 것이 바람직하다.
미디에이터로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 페리시안화칼륨, 시토크롬C, 피로로퀴놀린퀴논(PQQ), NAD＋, NADP＋, 동착체, 루테늄 화합물, 및 페나진메토설페이트 및 그 유도체 등을 들 수 있고, 이것들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상으로 병용해도 된다. 이들 중에서도, 측정 시간의 단축 및 측정 감도의 향상의 점에서, 루테늄 화합물, 또는 루테늄 화합물과 페나진메토설페이트 또는 그 유도체의 병용이 바람직하다.
루테늄 화합물로서는, 바이오 센서에 미디에이터로서 사용되어온 또는 이후 사용되는 루테늄 화합물을 사용할 수 있다. 루테늄 화합물은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 산화형의 루테늄 착체로서 상기 반응계에 존재할 수 있는 것인 것이 바람직하다. 상기 루테늄 착체로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 미디에이터(전자 전달체)로서 기능하면 그 배위자의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 산화형의 것이 하기 화학식으로 나타내어지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
[Ru(NH3)5X]n+
상기 화학식에 있어서의 X로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, NH3, 할로겐 이온, CN, 피리딘, 니코틴아미드, 또는 H2O 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 NH3 또는 할로겐 이온(예를 들면, Cl-, F-, Br-, I-)이 바람직하다. 상기 화학식에 있어서의 n＋는, 산화형 루테늄(III) 착체의 가수를 나타내고, X의 종류에 따라 적절히 결정된다.
루테늄 화합물의 락트산 센서 1매당의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 0.1~100㎍, 1~80㎍, 또는 10~50㎍이 바람직하다.
페나진메토설페이트 및 그 유도체(이하, 「PMS」라고도 한다)로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 페나진메토설페이트 및 1-메톡시-5-메틸페나지늄메틸설페이트(1-메톡시PMS) 등을 들 수 있고, 시약 안정성의 관점에서, 1-메톡시 PMS가 바람직하다.
PMS의 락트산 센서 1매당의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 1~2000pmol, 10~1000pmol, 또는 100~500pmol이 바람직하다.
시약층은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 또 다른 측정 감도 향상의 관점에서, 다당류 및/또는 올리고당(이하, 단지 「당」이라고도 한다)을 포함하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서 「다당류」란, 단당이 10개 이상 결합한 것을 말하며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 덱스트란, 시클로덱스트란, 덱스트린, 시클로덱스트린, 전분, 셀룰로오스, 및 아가로오스 등을 들 수 있다. 본 명세서에 있어서 「올리고당」이란, 단당이 10개 미만 결합한 것을 말하며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 단당이 2개 결합한 이당류, 단당이 3개 결합한 3당류, 및 단당이 4개 결합한 4당류 등을 들 수 있다. 2당류로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 말토오스, 및 수크로오스 등을 들 수 있다. 당으로서는, 그 중에서도, 저온에서의 측정에 있어서의 측정 감도의 향상의 관점에서, 덱스트란, 및 말토오스가 바람직하고, 저온에서의 측정 및 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우에 있어서의 측정 감도의 향상의 관점에서, 덱스트란이 보다 바람직하다. 시약층이 덱스트란을 포함하는 형태의 락트산 센서이면, 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우나, 측정시의 분위기 온도가 저온인 경우에 측정 감도를 더 향상할 수 있으므로, 윈터 스포츠 등의 분야의 트레이닝 등에 있어서 유용하다. 덱스트란은, 특별히 제한되는 것은 아니며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 증점제로서 사용되고 있는 공지의 덱스트란을 사용할 수 있다. 덱스트란의 분자량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 100~20000이며, 용해성의 점에서, 1000~20000이 바람직하다. 덱스트란의 락트산 센서 1매당의 함유량은, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 0.1~10㎍, 0.5~5.0㎍, 또는 1.0~3㎍가 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 「저온에서의 측정」이란, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 락트산 센서를 이용하여 측정을 행할 때의 분위기 온도의 상한이, 10℃ 이하, 또는 5℃ 이하, 그 하한이, -5℃ 이상, 0℃ 이상, 또는 1℃ 이상인 것을 말한다.
상기 시약층에는, 측정 감도 향상의 관점에서, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 층상 무기 화합물, 및/또는 계면활성제 등이 더 함유되어도 된다. 층상 무기 화합물로서는, 종래 또는 이후 개발되는 바이오 센서에 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 같은 관점에서, 이온 교환능을 갖는 팽윤성 점토 광물이 바람직하다. 팽윤성 점토 광물 중에서도, 같은 관점에서, 벤토나이트, 스멕타이트, 버미큘라이트, 합성 불소 운모 등이 바람직하고, 보다 바람직하게는 합성 헥토라이트나 합성 사포나이트 등의 합성 스멕타이트；합성 불소 운모 등의 팽윤성 합성 운모；Na형 운모 등의 합성 운모(천연의 운모는, 통상, 비팽윤성의 점토 광물이다) 등이다. 이들 층상 무기 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
상기 계면활성제로서는, 종래 또는 이후 개발되는 바이오 센서에 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 특별히 제한되지 않지만, 적절히, 비이온성, 음이온성, 양이온성, 양성의 계면활성제를 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 측정 감도 향상의 관점에서는, 양성 계면활성제가 바람직하다. 양성 계면활성제로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 카르복시페타인, 술포페타인, 및 포스포페타인 등을 들 수 있고, 같은 관점에서 술포페타인이 바람직하다. 술포페타인으로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, CHAPS(3-[(3-콜아미드프로필])디메틸암모니오]프로판술포네이트), CHAPSO(3-[(3-콜아미드프로필])디메틸암모니오]-2-히드록시-1-프로판술포네이트), 및 알킬히드록시술포페타인 등을 들 수 있고, 같은 점에서 CHAPS가 바람직하다.
상기 시약층은, 모든 시약이 포함되는 단층 구조여도 되고, 다층의 적층 구조여도 된다. 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 미디에이터를 포함하는 제1 시약층을 형성하고, 그 위에 락트산 옥시다아제, 및 ACES를 포함하는 제2 시약층을 형성함으로써 형성되는 구성의 시약층이어도 된다. 또, 미디에이터가 루테늄 화합물과 PMS를 병용하는 경우, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 루테늄 화합물을 포함하는 제1 시약층을 형성하고, 그 위에 락트산 옥시다아제, ACES 및 PMS를 포함하는 제2 시약층을 형성함으로써 형성되는 구성의 시약층이어도 된다. 시약층이 다당류 등의 당을 포함하는 경우는, 제2 시약층이 다당류 등의 당을 포함하는 것이 바람직하다. 락트산 센서에 있어서의 시약층은, 보존 안정성의 관점에서, 전극계 상에 건조 상태에서 배치되는 것이 바람직하다.
본 개시의 락트산 센서의 크기는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 공급하는 시료의 양 등에 의해 적절히 설정할 수 있고, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 전체 길이 5~50㎜, 전체 폭 1~50㎜, 최대 두께 2000~500㎛, 최소 두께 50~500㎛이어도 된다. 또한, 「길이」는 락트산 센서의 길이 방향의 길이를 말하며, 「폭」은 락트산 센서의 폭방향의 길이를 말한다.
본 개시의 락트산 센서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 어느 일정한 시간에 소정의 전압을 더하는 수단, 락트산 센서로부터 전달되는 전기 신호를 측정하는 수단, 상기 전기 신호를 측정 대상물 농도로 연산하는 연산 수단 등의 여러 가지의 수단을 구비한 측정 기기와 조합하여 사용할 수 있다.
［락트산 센서의 제조 방법］
본 개시는, 또한 그 외의 형태로서, 작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계가 배치된 절연성 기판의 상기 전극계 상에, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 ACES를 포함하는 시약층을 형성하는 것을 포함하는, 락트산 센서의 제조 방법에 관한 것이다. 본 개시의 제조 방법에 의하면, 본 개시의 락트산 센서를 제조할 수 있다. 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 ACES로서는 본 개시의 락트산 센서와 같은 것을 사용할 수 있다.
1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 시약층은, 시약액을 전극계 상에 배치함으로써 형성할 수 있다. 시약액에 있어서의 ACES의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 측정 시간의 단축 및 측정 감도의 향상의 점에서, 예를 들면, 0.1~10중량%, 또는 0.5~5.0중량%이다. 시약액에 있어서의 락트산 옥시다아제의 함유량은, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 예를 들면, 0.5~10kU/mL, 또는 1~5U/mL이다.
본 개시의 제조 방법의 그 외의 실시 형태에 있어서, 미디에이터는, 측정 시간의 단축 및 측정 감도의 향상의 점에서, 루테늄 화합물, 또는 루테늄 화합물과 페나진메토설페이트 또는 그 유도체의 병용이 바람직하다. 시약액에 있어서의 루테늄 화합물의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 예를 들면, 1.0~15중량%, 또는 5.0~10중량%이다. 시약액에 있어서의 PMS의 함유량은, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 예를 들면, 10~1000pmol, 또는 100~500pmol이다.
본 개시의 제조 방법의 그 외의 실시 형태에 있어서, 상기 시약액은, 측정 감도가 향상된 락트산 센서를 제조하는 관점에서, 다당류 등의 당을 포함하는 것이 바람직하고, 저온에서의 측정 및 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우에 있어서의 측정 감도가 향상된 락트산 센서를 제조하는 관점에서, 덱스트란을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 덱스트란으로서는 상술의 본 개시의 락트산 센서와 같은 것을 사용할 수 있다. 시약액에 있어서의 덱스트란의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 예를 들면, 0.01~1중량%, 또는 0.05~0.1중량%이다.
본 개시의 제조 방법의 그 외의 실시 형태에 있어서, 상기 시약이, 층상 무기 화합물 및 또는 계면활성제를 더 포함하고 있어도 된다. 층상 무기 화합물 및 계면활성제로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상술의 본 개시의 락트산 센서와 같은 것을 사용할 수 있다.
본 개시의 제조 방법의 그 외의 실시 형태에 있어서, 상기 시약층의 형성은, 예를 들면, 루테늄 화합물을 포함하는 제1 시약액을 상기 전극계 상에 배치하여 제1 시약층을 형성하는 것, 및 상기 제1 시약층 상에, 락트산 옥시다아제, PMS, 및 ACES를 포함하는 제2 시약액을 배치하여 제2 시약층을 형성함으로써 행해도 된다. 이 경우, 제1 시약액이 층상 무기 화합물 및 또는 계면활성제를 더 포함하고, 상기 제2 시약액이 다당류 등의 당을 더 포함하는 것이 바람직하다.
제1 시약액에 있어서의 루테늄 화합물의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 예를 들면, 0.05~1.0중량%, 또는 0.1~0.5중량%이다. 제2 시약액에 있어서의 ACES의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 측정 시간의 단축 및 측정 감도의 향상의 점에서, 예를 들면, 0.1~10중량%, 또는 0.5~5.0중량%이다. 제2 시약액에 있어서의 PMS의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 예를 들면, 10~1000pmol, 또는 100~500pmol이다. 제2 시약액에 있어서의 락트산 옥시다아제의 함유량은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 생산성(코스트) 및 검출 감도의 관점에서, 예를 들면, 0.5~10kU/mL, 또는 1~5U/mL이다.
[락트산 농도의 측정 방법]
본 개시는, 그 외의 형태에 있어서, 락트산 옥시다아제, 및 ACES를 포함하는 시약과 시료를 접촉시키는 것, 및 상기 시료 중의 락트산과 상기 락트산 옥시다아제의 반응을, 미디에이터를 통해 전기 화학적으로 측정하는 것을 포함하는 락트산 농도의 측정 방법에 관한 것이다. 본 개시의 락트산 농도 측정 방법에 의하면, 반응에 필요한 시간을 단축할 수 있기 때문에 단시간으로의 측정이 가능해지고, 바람직하게는 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우에도, 단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정할 수 있다. 본 개시의 락트산 농도 측정 방법의 일실시 형태로서는, 본 개시의 락트산 센서를 이용한 락트산 농도 측정 방법을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서 「전기 화학적으로 측정한다」란, 전기 화학적인 측정 수법을 적용하여 측정하는 것을 말하며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 전류 측정법, 전위차 측정법, 전량 분석법 등을 들 수 있고, 그 중에서도 전류 측정법에 의해, 환원된 전자 전달 물질을 인가에 의해 산화될 때에 발생하는 전류치를 측정하는 방법이 특히 바람직하다.
본 개시의 락트산 농도 측정 방법은, 그 외의 실시 형태에 있어서, 상기 시약과의 접촉 후에 상기 전극계에 전압을 인가하는 것, 상기 인가 시에 방출되는 응답 전류치를 측정하는 것, 및, 상기 응답 전류치에 기초하여 상기 시료 중의 락트산 농도를 산출하는 것을 포함해도 된다. 인가하는 전압으로서는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 10~700mV, 50~500mV, 또는 100~400mV가 바람직하다.
본 개시의 락트산 농도 측정 방법은, 그 외의 실시 형태에 있어서, 상기 시약과의 접촉 후 소정 시간 비인가의 상태로 유지한 후, 전극계에 전압을 인가해도 되고, 상기 시약과의 접촉과 동시에 전극계에 전압을 인가해도 된다. 비인가 상태로 유지하는 시간으로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 0초 초과 30초 이하, 또는 0초 초과 10초 이하이다.
본 개시의 락트산 농도 측정 방법에 있어서의, 전극계에의 전압의 인가, 응답 전류치의 측정, 및, 락트산 농도의 산출은, 종래 또는 이후 개발되는 락트산 농도 측정 장치 등을 이용하여 적절히 행할 수 있다.
［락트산 농도 측정 시스템］
본 개시는, 또한 그 외의 형태로서, 본 개시의 락트산 센서와, 상기 락트산 센서의 전극계에 전압을 인가하는 수단과, 전극계에 있어서의 전류를 측정하기 위한 수단을 포함하는, 시료 중의 락트산 농도를 측정하기 위한 락트산 농도 측정 시스템에 관한 것이다. 본 개시의 락트산 농도 측정 시스템에 의하면, 본 개시의 락트산 센서를 이용하여 시료 중의 락트산 농도를 측정하기 위해, 반응에 필요한 시간을 단축할 수 있기 때문에 단시간으로의 측정이 가능해진다. 본 개시의 락트산 농도 측정 시스템은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 시료 중의 락트산 농도가 높은 경우나 측정시의 분위기 온도가 저온이어도, 단시간에 정밀도 좋게 락트산 농도를 측정할 수 있다.
인가 수단으로서는, 락트산 센서의 전극계와 도통하고, 전압을 인가 가능하면 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지의 인가 수단을 사용할 수 있다. 인가 수단으로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 락트산 센서의 전극계와 접촉 가능한 접촉자, 및 직류 전원 등의 전원 등을 포함할 수 있다.
측정 수단은, 전압 인가 시에 발생한 전극계에 있어서의 전류를 측정하기 위한의 것으로서, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 락트산 센서의 시약층의 미디에이터로부터 방출된 전자의 양에 상관하는 응답 전류치를 측정 가능한 것이면 되고, 종래 또는 이후 개발되는 락트산 센서로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.
본 개시의 락트산 센서 및 제조 방법의 일실시 형태에 대해서, 도 1 및 2에 기초하여 설명한다. 도 1의 A~F는, 본 실시 형태의 락트산 센서를 제조하는 일련의 공정을 나타내는 사시도이다. 또, 도 2는, 도 1의 F에 나타내는 락트산 센서의 I-I 방향 단면도이다. 또한, 도 1의 A~F 및 도 2에 있어서, 동일 개소에는 동일 부호를 부여하고 있다. 단, 이하의 설명은 일례에 지나지 않고, 본 개시는 이것에 한정되지 않는 것은 말할 것도 없다.
도 1의 F 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 락트산 센서는, 절연성 기판(11), 리드부(12a)를 갖는 작용극(12)과 리드부(13a)를 갖는 대극(13)으로 구성된 전극계, 절연층(14), 제1 시약층(16), 제2 시약층(17), 개구부를 갖는 스페이서(18) 및 관통 구멍(20)을 갖는 커버(19)를 구비하고 있다. 전극계는 절연성 기판(11) 상에 형성되어 있다. 절연층(14)은, 전극계의 상부이며, 전극계의 리드부(12a, 13b) 및 후술하는 제1 시약층(16)이 형성되는 부분을 제외한 절연성 기판(11)에 형성되어 있다. 제1 시약층(16) 및 제2 시약층(17)은, 작용극(12) 및 대극(13) 상이며, 절연층(14)이 형성되어 있지 않은 부분에 이 순서로 형성되어 있다. 이 제1 시약층(16) 및 제2 시약층(17)이 형성된 부분이 검출부(15)가 된다. 스페이서(18)는, 절연층(14) 상에 배치되어 있고, 제2 시약층(17) 및 커버(19)의 관통 구멍(20)에 대응하는 개소가 개구부로 되어 있다. 커버(19)는, 스페이서(18) 상에 배치되어 있다. 도 1의 B에 나타내는 바와 같이, 락트산 센서에 있어서, 스페이서(18)의 개구부의 공간 부분이며, 또한, 제2 시약층(17) 및 절연층(14)과 커버(19) 사이에 끼워진 공간 부분이, 캐필러리 구조의 시료 공급부(21)가 되고, 커버(19)의 관통 구멍(20)이, 시료를 모관 현상에 의해 흡입하기 위한 공기 구멍이 된다.
절연층(14)의 재질로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 절연성 수지를 들 수 있다. 절연성 수지로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 폴리에스테르, 프티랄 수지, 및 페놀 수지 등을 들 수 있다. 스페이서(18)의 재질로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 수지 필름이나 테이프 등을 들 수 있다. 커버(19)의 재질로서는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 각종 플라스틱등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 투명 수지이며, 보다 바람직하게는 PET이다.
제1 시약층(16) 및 제2 시약층(17)에 함유시키는 시약의 구성은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 제1 시약층(16)이 루테늄 화합물 및 층상 무기 화합물을 포함하고, 제2 시약층(17)이 락트산 옥시다아제, PMS, 계면활성제, 및 ACES를 포함하는 구성이어도 된다.
본 실시 형태의 락트산 센서는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
우선, 도 1의 A에 나타내는 바와 같이, 리드부(12a)를 갖는 작용극(12)과 리드부(13a)를 갖는 대극(13)으로 이루어지는 전극계가 형성된 절연성 기판(11)을 준비한다. 전극계가 형성된 시판의 절연성 기판을 사용해도 되고, 절연성 기판(11)에 전극계를 형성해도 된다. 절연성 기판의 재질, 전극의 재질 및 전극의 형성 방법은 상술한 대로이다.
다음에, 도 1의 B에 나타내는 바와 같이, 전극계가 형성된 절연 기판(11) 상에 절연층(14)을 형성한다. 절연층(14)은, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 절연성 수지를 용매에 용해한 절연 페이스트를 절연성 기판(11)에 인쇄하고, 다음에 가열 또는 자외선 처리를 행함으로써 형성할 수 있다. 용매로서는, 1 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 카르비톨 아세테이트, 2염기산 에스테르계 혼합 용제(DBE 솔벤트) 등을 들 수 있다.
다음에, 도 1의 C 및 D에 나타내는 바와 같이, 절연층(14)이 형성되어 있지 않은 검출부(15)의 전극계 상 및 절연성 기판(11) 상에 제1 시약층(16) 및 제2 시약층(17)을 이 순서로 형성한다. 제1 시약층(16) 및 제2 시약층(17)은, 각각의 층에 함유시키는 시약을 포함하는 시약액을 분주(分注)하고, 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 시약액의 농도는 상술한 대로이다.
다음에, 도 1의 E 및 F에 나타내는 바와 같이, 절연층(14) 상에 스페이서(18) 및 커버(19)를 이 순서로 배치한다.
본 실시 형태에 있어서의 락트산 센서를 이용한 락트산의 측정 방법의 일례에 대해서 설명한다. 단, 이하의 설명은 일례에 지나지 않고, 본 개시는 이것에 한정되지 않는 것은 말할 것도 없다.
우선, 전혈시료를 락트산 센서의 시료 공급부(21)의 일단에 접촉시킨다. 이 시료 공급부(21)는 상술과 같이 캐필러리 구조로 되어 있고, 그 타단에 대응하는 커버(19)의 개구부(20)가 공기 구멍이 됨으로써, 모관 현상에 의해 상기 시료가 락트산 센서의 내부에 흡인된다. 흡인된 시료는, 제2 시약층(17)에 침투하고, 제2 시약층(17) 중의 락트산 옥시다아제 및 ACES 등을 용해하고, 또한 제2 시약층(17)의 하층인 제1 시약층(16) 표면에 이른다. 그리고, 표면에 이른 시료 중의 락트산과 락트산 옥시다아제와 PMS와 루테늄 화합물이 ACES 존재하에서 반응한다. 구체적으로는, 측정 대상물인 락트산은 락트산 옥시다아제에 의해 산화되고, 그 산화 반응에 의해 이동한 전자가 PMS를 통해 루테늄 화합물에 전달되고, 환원형 루테늄(II) 착체가 형성된다. 그리고, 환원된 환원형 루테늄(II) 착체와 제1 시약층(16) 하에 위치하는 전극계의 사이에서 전자 수수가 행해지고, 이로 인해 락트산 농도가 측정될 수 있다.
본 발명은, 이하의 1 또는 복수의 실시 형태에 관할 수 있다.；
[1]절연성 기판, 상기 기판 상에 배치된 작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계, 및, 상기 전극계 상에 배치된 시약층을 구비하고,
상기 시약층이, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산을 포함하는, 락트산 센서.
[2]상기 시약층이, 올리고당 및 다당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 당을 더 포함하는, [1]기재의 락트산 센서.
[3]상기 당이, 덱스트란 또는 말토오스이며, 바람직하게는 덱스트란인, [2]기재의 락트산 센서.
[4]상기 시약층이, 층상 무기 화합물 및/또는 계면활성제를 더 포함하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 락트산 센서.
[5]상기 미디에이터가, 페리시안화칼륨, 시토크롬C, 피로로퀴놀린퀴논, NAD＋, NADP＋, 동착체, 루테늄 화합물, 및 페나진메토설페이트 및 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 락트산 센서.
[6]상기 미디에이터가, 루테늄 화합물, 또는 루테늄 화합물과 페나진메토설페이트 또는 그 유도체인, [5]기재의 락트산 센서.
[7]상기 페나진메토설페이트의 유도체가, 1-메톡시-5-메틸페나지늄메틸설페이트인, [5] 또는 [6]에 기재된 락트산 센서.
[8]락트산 옥시다아제, 및 N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산을 포함하는 시약과 시료를 접촉시키는 것, 및
상기 시료 중의 락트산과 상기 락트산 옥시다아제의 반응을, 미디에이터를 통해 전기 화학적으로 측정하는 것을 포함하는 락트산 농도의 측정 방법.
[9]상기 시약이, 올리고당 및 다당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 당을 더 포함하는, [8]에 기재된 측정 방법.
[10]상기 당이, 덱스트란 또는 말토오스이며, 바람직하게는 덱스트란인, [9]에 기재된 측정 방법.
[11][1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 락트산 센서를 이용하여 행하는, [8] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 측정 방법.
[12]상기 접촉 후에 상기 전극계에 전압을 인가하는 것, 상기 인가 시에 방출되는 응답 전류치를 측정하는 것, 및, 상기 응답 전류치에 기초하여 상기 시료 중의 락트산 농도를 산출하는 것을 포함하는, [8] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 측정 방법.
[13]작용극와 대극을 적어도 포함하는 전극계가 배치된 절연성 기판의 상기 전극계 상에, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, 및 N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산을 포함하는 시약층을 형성하는 것을 포함하는, 락트산 센서의 제조 방법.
[14]상기 시약층이, 올리고당 및 다당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 당을 더 포함하는, [13]에 기재된 제조 방법.
[15]상기 당이, 덱스트란 또는 말토오스이며, 바람직하게는 덱스트란인, [14]에 기재된 제조 방법.
[16][1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 락트산 센서와,
상기 락트산 센서의 전극계에 전압을 인가하는 수단과,
전극계에 있어서의 전류를 측정하기 위한 수단을 포함하는,
시료 중의 락트산 농도를 측정하기 위한 락트산 농도 측정 시스템.
이하에, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 개시를 더 설명한다. 단, 본 개시는 이하의 실시예로 한정하여 해석되지 않는다.
실시예
［실시예 1］
이하에 나타내는 바와 같이 하여, 도 1에 나타내는 락트산 센서와 같은 구조의 실시예 1의 락트산 센서를 제작했다.
우선, 락트산 센서의 절연성 기판(11)으로서, PET제 기판(길이 50㎜, 폭 6㎜, 두께 250㎛)을 준비하고, 그 한쪽의 표면에, 스크린 인쇄에 의해, 리드부(12a, 13a)를 각각 갖는 작용극(12) 및 대극(13)으로 이루어지는 카본 전극계를 형성했다.
다음에, 이하에 나타내는 바와 같이 하여 전극계 상에 절연층(14)을 형성했다. 우선, 절연성 수지 폴리에스테르를 농도 75중량%가 되도록 용매 카르비톨아세테이트에 용해시켜 절연성 페이스트를 조제하고, 이것을 상기 전극계 상에 스크린 인쇄했다. 인쇄 조건은, 300메쉬 스크린, 스퀴지압 40kg이며, 인쇄하는 양은, 전극 면적 1㎠당 0.002mL로 했다. 또한, 검출부(15) 상과, 리드부(12a, 13a) 상에는, 스크린 인쇄를 행하지 않았다. 그리고, 절연성 페이스트를 90℃에서 60분간 가열 처리함으로써 절연층(14)을 형성했다.
계속해서, 절연층(14)을 형성하지 않은 검출부(15)에, 이하에 나타내는 바와 같이 하여 제1 시약층(16)을 형성했다. 우선, 합성 스멕타이트(상품명 「루센타이트SWN」, 코프케미컬사제) 0.3중량%, 루테늄 화합물([Ru(NH3)6]Cl3, 도오진화학연수소사제) 6.0중량%, 중량%, 아세트산나트륨, 및 호박산을 포함하는 제1 시약액(pH7.5)을 조제했다. 이 제1 시약액 1.0㎕를, 검출부(15)에 분주했다. 검출부(15)의 표면적은 약 0.1㎠이며, 검출부(15)에 있어서의 작용극(12) 및 대극(13)의 표면적은 약 0.12㎠였다. 그리고, 이것을 30℃에서 건조시켜, 제1 시약층(16)을 형성했다.
또한, 제1 시약층(16) 상에, 제2 시약층(17)을 형성했다. 우선, 락트산 옥시다아제(상품명 「LCO301」, 도요보사제) 2U, 1-메톡시PMS(도오진화학연구소사제) 25중량%, ACES 완충액(pH7.5) 및 계면활성제를 포함하는 제2 시약액을 조제했다. 이 제2 시약액 1.0㎕를 제1 시약층(16) 상에 분주하고, 30℃에서 건조시켜 제2 시약층(17)을 형성했다.
마지막으로, 개구부를 갖는 스페이서(18)를 절연층(14) 상에 배치하고, 또한, 스페이서(18) 상에 공기 구멍이 되는 관통 구멍(20)을 갖는 커버(19)를 배치하여 실시예 1의 락트산 센서를 제작했다. 커버(19)와 절연층(14) 사이에 끼워진 스페이서(18)의 개구부의 공간을 시료 공급부(21)로 했다.
[비교예 1~6]
비교예 1~6으로서, ACES로 바꾸어 하기 표 1에 나타내는 완충제를 사용한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 락트산 센서를 제작했다.
실시예 1 및 비교예 1 내지 6의 락트산 센서를 이용하여 시료 중의 락트산의 측정을 행했다. 시료로서는 2㎜ol/L 락트산 조합액을 사용하고, 측정 장치는 락트산 측정 지그를 이용했다. 측정은, 25℃로 설정한 환경 시험실 내에서, 락트산 센서에 시료를 공급한 후, 검체 검지 후 10초간은 비인가로 하고, 10초 후부터 15초 후까지의 5초간 200mV의 전압을 인가함으로써 행했다. 그 결과를 표 1 및 도 3의 그래프에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 락트산 센서는, 비교예 1 내지 6의 락트산 센서와 비교하여 충분한 응답 전류치가 검출되었다. 또, 실시예 1의 락트산 센서에 의하면, 검체 점착 검지 후 5초라는 매우 짧은 측정 시간에 측정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 2]
제2 시약액이 덱스트란(분자량:5000-10000, 상품명 「덱스트란」, 나카라이테스크사) 0.5중량%를 포함하는 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 락트산 센서를 제작했다. 실시예 1 및 2의 락트산 센서를 이용하고, 시료로서는 락트산 농도를 조정한 정맥전혈(락트산 농도:4, 6, 10, 18, 24mg/dL)을 사용하고, 측정 온도 조건을 25℃ 또는 10℃로 한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 락트산의 측정을 행했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 도 4의 A가 측정 온도 조건 25℃의 그래프이며, 도 4의 B가 측정 온도 조건 10℃의 그래프이다. 도 4의 A 및 B에 있어서 사각의 마커가 실시예 1의 락트산 센서의 그래프를 나타내고, 마름모형의 마커가 실시예 2의 락트산 센서의 그래프를 나타낸다.
실시예 1 및 2의 어느 락트산 센서도, 검체 점착 검지 후 5초라는 매우 짧은 측정 시간으로 측정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 도 4의 A의 그래프에 나타내는 바와 같이, 덱스트란을 포함하는 실시예 2의 락트산 센서에 의하면, 락트산 농도가 고농도(예를 들면, 10㎜ol/L을 넘는 농도, 바람직하게는 18㎜ol/L을 넘는 농도)여도, 짧은 반응 시간(검체 점착 검지 후 10초)으로, 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 도 4의 B의 그래프에 나타내는 바와 같이, 덱스트란을 포함하는 실시예 2의 락트산 센서에 의하면, 측정 온도 조건이 10℃로 저온이어도, 짧은 반응 시간(검체 점착 검지 후 10초)으로, 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 실시예 2의 락트산 센서를 이용하고, 측정 온도 조건을 5℃ 또는 0℃로 하여 같은 측정을 행한 바, 10℃의 경우와 같이, 짧은 반응 시간(검체 점착 검지 후 10초)으로, 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다(데이터 생략).
[실시예 3]
사용하는 덱스트란의 분자량을 100~500, 1000~2000, 또는 10000~20000으로 변경한 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 락트산 센서를 제작하고, 그것을 이용하여 락트산의 측정을 행했다. 그 결과, 분자량이 5000-10000인 덱스트란을 사용한 실시예 2의 락트산 센서와 같은 결과를 얻을 수 있었다(데이터 생략).
[비교예 7]
제2 시약액에 있어서의 ACE 완충액을 인산수소2나트륨 완충액으로 한 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 락트산 센서를 제작했다.
실시예 2 및 비교예 7의 락트산 센서를 이용하여 실시예 2와 마찬가지로 락트산의 측정을 행했다. 그 결과를 도 5의 그래프에 나타낸다.
도 5의 A가 측정 온도 조건 25℃의 그래프이며, 도 5의 B가 측정 온도 조건 10℃의 그래프이다. 도 5의 A 및 B에 있어서 사각의 마커가 실시예 2의 락트산 센서의 그래프를 나타내고, 마름모형의 마커가 비교예 7의 락트산 센서의 그래프를 나타낸다. 도 5의 A 및 B에 나타내는 바와 같이, 완충제로서 인산수소2나트륨을 사용한 비교예 7의 락트산 센서는, 측정 온도 조건이 25℃ 및 10℃ 중 어느 것에 있어서나, 충분한 전류를 검출하지 못하고, 검체 검지 후 10초간에서는 반응 시간이 충분하지 않다는 결과를 얻을 수 있었다. 이에 대해, 실시예 2의 락트산 센서는, 측정 온도 조건이 25℃ 및 10℃ 중 어느 것에 있어서나, 충분한 전류가 검출되고, 짧은 반응 시간으로, 또한 정밀도 좋게 측정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 4]
제2 시약액이 덱스트란(분자량:50000~70000, 상품명 「덱스트란」, 나카라이테스크사) 0.5중량%, 시클로덱스트린(분자량:1134.98, 상품명 「β-시클로덱스트린」, 나카라이테스크사) 0.5중량%, 또는 말토오스(분자량:360.31, 상품명 「말토오스 수화물」, 나카라이테스크사) 0.5중량%를 포함하는 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 락트산 센서를 제작했다. 얻어진 락트산 센서를 이용하고, 시료로서는 락트산 농도를 조정한 정맥전혈(락트산 농도:10, 20mg/dL)을 사용하고, 측정 온도 조건을 10℃로 한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 락트산의 측정을 행했다. 레퍼런스는, 실시예 1의 락트산 센서와 같은 구성의 시작품으로 측정했다. 이들 결과를 도 6에 나타낸다.
도 6에 있어서, 마름모형의 마커가 덱스트란을 포함하는 락트산 센서의 그래프를 나타내고, 검정 사각의 마커가 시클로덱스트린을 포함하는 락트산 센서의 그래프를 나타내고, 삼각의 마커가 말토오스를 포함하는 락트산 센서의 그래프를 나타내고, 흰색의 사각 마커가 레퍼런스의 그래프를 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 어느 락트산 센서도, 락트산 농도가 저농도(10mg/dL) 및 고농도(20mg/dL) 중 어느 경우나 충분한 전류가 검출되고, 짧은 반응 시간으로, 또한 정밀도 좋게 측정할 수 있었다. 그 중에서도, 말토오스를 포함하는 락트산 센서에 대해서는, 저농도에 있어서 뛰어난 감도를 나타내고, 높은 정밀도로 측정할 수 있었다. 덱스트란을 포함하는 락트산 센서에 대해서는, 저농도 및 고농도 중 어느 것에 있어서나 뛰어난 감도를 나타내고, 매우 높은 정밀도로 측정할 수 있었다.
본 개시는, 의료 분야, 및/또는, 의료를 목적으로 하지 않는 의학, 생화학, 생물학 등의 학술 분야에서 유용하다.
본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 이외의 형태로서도 실시가 가능하다. 본 출원에 개시된 실시 형태는 일례이며, 이들에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는, 상술의 명세서의 기재보다, 첨부되어 있는 청구의 범위의 기재를 우선하여 해석되고, 청구의 범위와 균등한 범위 내에서의 모든 변경은, 청구의 범위 내에 포함되는 것이다.

Claims (10)

  1. 절연성 기판, 상기 기판 상에 배치된 작용극과 대극을 적어도 포함하는 전극계, 및, 상기 전극계 상에 배치된 시약층을 구비하고,
    상기 시약층이, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산 및 다당류를 포함하며,
    상기 미디에이터가, 페나진메토설페이트 및/또는 그 유도체와, 루테늄 화합물을 포함하는, 락트산 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다당류가 덱스트란인, 락트산 센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시약층이, 층상 무기 화합물 및/또는 계면활성제를 더 포함하는, 락트산 센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 미디에이터가, 루테늄 화합물과, 페나진메토설페이트 또는 그 유도체인, 락트산 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 페나진메토설페이트의 유도체가, 1-메톡시-5-메틸페나지늄메틸설페이트인, 락트산 센서.
  6. 락트산 옥시다아제, N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산 및 다당류를 포함하는 시약과, 시료를 접촉시키는 것, 및
    상기 시료 중의 락트산과 상기 락트산 옥시다아제의 반응을, 미디에이터를 통해 전기 화학적으로 측정하는 것을 포함하며,
    상기 미디에이터가, 페나진메토설페이트 및/또는 그 유도체와, 루테늄 화합물을 포함하는, 락트산 농도의 측정 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 락트산 센서를 이용하여 행하는, 측정 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 접촉 후에 상기 전극계에 전압을 인가하는 것, 상기 인가 시에 방출되는 응답 전류치를 측정하는 것, 및, 상기 응답 전류치에 기초하여 상기 시료 중의 락트산 농도를 산출하는 것을 포함하는 측정 방법.
  9. 작용극과 대극을 적어도 포함하는 전극계가 배치된 절연성 기판의 상기 전극계 상에, 락트산 옥시다아제, 미디에이터, N-(2-아세트아미드)-2-아미노에탄술폰산 및 다당류를 포함하는 시약층을 형성하는 것을 포함하며,
    상기 미디에이터가, 페나진메토설페이트 및/또는 그 유도체와, 루테늄 화합물을 포함하는, 락트산 센서의 제조 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 락트산 센서와,
    상기 락트산 센서의 전극계에 전압을 인가하는 수단과,
    전극계에 있어서의 전류를 측정하기 위한 수단을 포함하는,
    시료 중의 락트산 농도를 측정하기 위한 락트산 농도 측정 시스템.
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