JP3266193B2 - Storage solution, calibration solution and storage method for electrochemical sensor - Google Patents
Storage solution, calibration solution and storage method for electrochemical sensorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液体中の特定成分
を電気化学的手法を用いて分析する電気化学センサの保
存液、較正液および保存方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a storage solution, a calibration solution, and a storage method for an electrochemical sensor for analyzing a specific component in a liquid by using an electrochemical method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】生体試料等に含まれる各種成分の測定方
法として、酵素反応と電気化学反応を組み合わせた測定
方法が広く用いられている。たとえば、溶液中の化学物
質を酵素の触媒機能により他の物質に変換し、この物質
を酸化還元反応により計測する電気化学センサが汎用化
している。2. Description of the Related Art As a method for measuring various components contained in a biological sample or the like, a measurement method combining an enzyme reaction and an electrochemical reaction is widely used. For example, an electrochemical sensor that converts a chemical substance in a solution into another substance by a catalytic function of an enzyme and measures the substance by an oxidation-reduction reaction has been widely used.
【０００３】電気化学センサの使用方法として、使用時
以外は保存液に浸漬してセンサの電流値や電圧を安定さ
せておき、使用直前に較正液を用いて較正を行った後、
測定を行うのが一般的である。保存液や較正液として
は、通常、緩衝液が用いられる。[0003] As a method of using an electrochemical sensor, the current value and voltage of the sensor are stabilized by immersion in a preservation solution except during use, and calibration is performed using a calibration solution immediately before use.
It is common to make measurements. As a storage solution or a calibration solution, a buffer solution is usually used.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
センサ保存液や較正液により保存および較正を行ったセ
ンサを用いて測定を行った場合、繰り返し測定中にセン
サの出力が経時的に低下し、正しい測定値が得られなく
なることがあった。特に、尿や血液といった体液を測定
対象とした場合、使用により経時的にセンサ出力が低下
する傾向が顕著であり、繰り返し測定時の再現性に欠け
ていた。このようなセンサ出力の低下が起こる理由は、
電気化学センサの電極に使用されている作用極は反応性
が高いため、汚染物質が吸着しやすいことによるもので
ある。汚染物質とは電極表面に吸着して測定結果に負誤
差を生じる化学物質であり、たとえば、アルブミンや尿
素、尿素化合物、クレアチニン等が挙げられる（１９９
２年、バイオインダストリーＶＯＬ．９、ＮＯ．１２、
２０〜２５頁）。尿や血液等の生体の体液には、このよ
うな汚染物質が多量に含まれているため、特にセンサ出
力の低下が顕著となりやすいのである。However, when measurement is performed using a sensor which has been stored and calibrated with a conventional sensor storage solution or calibration solution, the output of the sensor decreases with time during repeated measurement. In some cases, correct measurement values could not be obtained. In particular, when a body fluid such as urine or blood is to be measured, the sensor output tends to decrease over time due to use, and reproducibility at the time of repeated measurement is lacking. The reason for such a decrease in sensor output is that
This is because the working electrode used for the electrode of the electrochemical sensor has high reactivity, and contaminants are easily adsorbed. A contaminant is a chemical substance that is adsorbed on the electrode surface and causes a negative error in the measurement result, and examples thereof include albumin, urea, a urea compound, and creatinine (199).
2 years, Bioindustry VOL. 9, NO. 12,
20-25). Since a body fluid of a living body such as urine or blood contains a large amount of such a contaminant, a decrease in the sensor output tends to be particularly remarkable.
【０００５】上記事情に鑑み、本発明は、センサ使用中
の経時的なセンサ出力の低下を防止し、繰り返し測定時
の再現性を向上させるという新規な機能を備えたセンサ
保存液、較正液およびセンサ保存方法を提供することを
目的とする。また、長期安定性に優れた電気化学センサ
の保存液および較正液を提供することを目的とする。In view of the above circumstances, the present invention provides a sensor storage solution, a calibration solution, and a sensor having a novel function of preventing a decrease in sensor output over time during use of a sensor and improving reproducibility in repeated measurement. It is an object to provide a sensor storage method. Another object of the present invention is to provide a storage solution and a calibration solution for an electrochemical sensor having excellent long-term stability.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、作用極
を含む電極系を備えた電気化学センサを保存する際に用
いられる保存液であって、尿素化合物を含有することを
特徴とする電気化学センサの保存液が提供される。According to the present invention, a preservation solution used for preserving an electrochemical sensor having an electrode system including a working electrode is characterized by containing a urea compound. A storage solution for an electrochemical sensor is provided.
【０００７】また本発明によれば、作用極を含む電極系
を備えた電気化学センサを使用前に較正する際に用いら
れる較正液であって、電極を保護するための尿素化合物
を含有することを特徴とする電気化学センサの較正液が
提供される。According to the present invention, there is provided a calibration liquid used for calibrating an electrochemical sensor provided with an electrode system including a working electrode before use, which contains a urea compound for protecting the electrode. A calibration liquid for an electrochemical sensor is provided.
【０００８】さらに本発明によれば、電極系を備えた電
気化学センサの保存方法であって、該電気化学センサの
電極系を尿素化合物を含む保存液に浸漬することを特徴
とする電気化学センサの保存方法が提供される。Further, according to the present invention, there is provided a method for storing an electrochemical sensor having an electrode system, wherein the electrode system of the electrochemical sensor is immersed in a storage solution containing a urea compound. Is provided.
【０００９】上記保存液および較正液は、尿素化合物を
含有している。このため、上記保存液および較正液に浸
漬等されたセンサの表面には尿素化合物の層が形成され
る。この層が汚染物質から電極を保護する役割を果た
し、センサ出力の経時的低下を防止するのである。この
際、尿素化合物の層は、電極表面の全体を被覆するよう
に形成されることが好ましいが、電極表面の一部を被覆
するものであってもよい。また電極保護層の厚みは特に
制限がないが、数分子が積層された程度、たとえば０．
１〜５０ｎｍ程度の平均厚みがあれば充分である。[0009] The storage solution and the calibration solution contain a urea compound. Therefore, a urea compound layer is formed on the surface of the sensor immersed in the storage solution and the calibration solution. This layer protects the electrodes from contaminants and prevents the sensor output from decreasing over time. At this time, the urea compound layer is preferably formed so as to cover the entire electrode surface, but may be formed so as to cover a part of the electrode surface. The thickness of the electrode protective layer is not particularly limited, but may be as small as several molecules stacked, for example, 0.1 mm.
An average thickness of about 1 to 50 nm is sufficient.
【００１０】以上のように本発明は、センサの保存中ま
たは較正中にセンサ表面に尿素化合物の層をあらかじめ
形成しておくことで、測定試料中の汚染物質が新たにセ
ンサ表面に付着することを防止するものである。これに
より汚染物質が電極表面へ到達してセンサ出力が変動す
ることを防止する。尿素化合物の層が形成されることに
より一定のセンサ出力が得られ、安定的な測定が実現さ
れる。As described above, according to the present invention, a contaminant in a measurement sample newly adheres to the sensor surface by forming a urea compound layer on the sensor surface in advance during storage or calibration of the sensor. It is to prevent. This prevents the sensor output from fluctuating due to contaminants reaching the electrode surface. By forming the urea compound layer, a constant sensor output is obtained, and stable measurement is realized.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明における電気化学センサの
保存液とは、不使用時のセンサを浸漬等させて保存して
おくための溶液をいう。保存液中にセンサを浸漬等して
おくことで、センサの電流値や電圧を安定させることが
できる。また、本発明における電気化学センサの較正液
とは、使用前にセンサの電極部を浸漬させ、較正を行う
ための液をいう。較正液には既知濃度の測定対象物質が
溶解している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The preservation solution for an electrochemical sensor according to the present invention refers to a solution for preserving a sensor when not in use by immersing the sensor. By immersing the sensor in the storage solution, the current value and voltage of the sensor can be stabilized. Further, the calibration liquid of the electrochemical sensor in the present invention refers to a liquid for immersing the electrode portion of the sensor before use and performing calibration. A known concentration of the substance to be measured is dissolved in the calibration liquid.
【００１２】電気化学センサのセンサ出力は電流値や電
圧として得られるため、センサ保存液や較正液は、解離
定数の高い電解質とpH緩衝作用を持つ物質（以下、緩衝
物質と記載する）を含有することが好ましい。電解質は
塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸
カリウムが一般的に用いられるが、解離定数が高く、電
極である作用極と反応しない物質、もしくは反応し難い
物質であればよい。緩衝物質としては、例えばＮ−トリ
ス（ヒドロキシメチル）−メチル−２−アミノエタンス
ルホン酸（以下、ＴＥＳと記述する）や、Ｎ−２−（ヒ
ドロキシメチル）ピパラジン−Ｎ’−２−エタンサルフ
ォニックアシッド（以下、HEPESと記述する）が一般的
に用いられるが、電解質と同様に電極である作用極と反
応しないもの、もしくは反応し難いものであればよい。Since the sensor output of the electrochemical sensor is obtained as a current value or a voltage, the sensor storage solution or the calibration solution contains an electrolyte having a high dissociation constant and a substance having a pH buffering action (hereinafter, referred to as a buffer substance). Is preferred. As the electrolyte, sodium chloride, potassium chloride, sodium sulfate, and potassium sulfate are generally used, but any substance may be used as long as it has a high dissociation constant and does not react with the working electrode that is an electrode, or a substance that does not easily react. Examples of the buffer substance include N-tris (hydroxymethyl) -methyl-2-aminoethanesulfonic acid (hereinafter referred to as TES) and N-2- (hydroxymethyl) piparazine-N'-2-ethanesulfonic. Acid (hereinafter, referred to as HEPES) is generally used, but any material may be used as long as it does not react with the working electrode, which is the same as the electrolyte, or hardly reacts.
【００１３】本発明は、汚染物質、特に尿素化合物を含
む試料を測定対象とするセンサに適用した場合により顕
著な効果を発揮する。具体的には、生体の体液、特に尿
または血液を測定対象とするセンサに適用したときに一
層効果的である。生体の体液には尿素化合物等の汚染物
質が含まれており、特に尿や血液には、尿素化合物が大
量に含まれているからである。The present invention exerts a more remarkable effect when applied to a sensor for measuring a sample containing a pollutant, particularly a urea compound. Specifically, the present invention is more effective when applied to a sensor that measures a body fluid of a living body, particularly, urine or blood. This is because the body fluid of a living body contains a pollutant such as a urea compound, and particularly, urine and blood contain a large amount of the urea compound.
【００１４】本発明は、種々のタイプのセンサに適用す
ることができる。本発明はアンペロメトリックタイプの
センサに対して有効であるが、イオン感受性電界効果型
トランジスタタイプのセンサにも適用できる。The present invention can be applied to various types of sensors. The present invention is effective for amperometric type sensors, but can also be applied to ion sensitive field effect transistor type sensors.
【００１５】本発明は、固定化酵素膜を備えた作用極を
有するセンサに適用した場合、より効果的である。この
ような構造を有するバイオセンサにおいては、尿素化合
物等の汚染物質によりセンサ出力が変動しやすいからで
ある。また本発明は、白金を含む作用極を備えたセンサ
に適用した場合により顕著な効果を発揮する。白金を用
いた電極は、耐薬品性および過酸化水素の検出特性に優
れている一方、汚染物質、特に尿素化合物が付着しやす
いという問題を有していた。本発明を適用することによ
り、白金電極の優れた特性を充分に活かすことができ
る。The present invention is more effective when applied to a sensor having a working electrode provided with an immobilized enzyme membrane. This is because in a biosensor having such a structure, the sensor output tends to fluctuate due to a contaminant such as a urea compound. Further, the present invention exerts more remarkable effects when applied to a sensor having a working electrode containing platinum. Electrodes using platinum have excellent chemical resistance and excellent hydrogen peroxide detection characteristics, but have the problem that contaminants, particularly urea compounds, tend to adhere. By applying the present invention, the excellent characteristics of the platinum electrode can be fully utilized.
【００１６】本発明における尿素化合物とは、尿素およ
び尿素の誘導体をいい、このうち尿素、チオ尿素、メチ
ル尿素が好ましく用いられる。このような尿素化合物を
用いればセンサ出力の低下を特に効果的に防止すること
ができる。その理由は必ずしも明らかでないが、これら
の尿素化合物はセンサの電極表面への吸着（付着）性に
優れ、緻密な保護層を形成できることによるものと考え
られる。また、特に尿素は緩衝液に対し高い溶解度を示
す上、低毒性であり、価格も安く、本発明に好適に用い
ることができる。The urea compound in the present invention refers to urea and urea derivatives, of which urea, thiourea and methylurea are preferably used. If such a urea compound is used, a decrease in sensor output can be particularly effectively prevented. Although the reason is not necessarily clear, it is considered that these urea compounds are excellent in adsorption (adhesion) to the electrode surface of the sensor and can form a dense protective layer. Urea, in particular, has high solubility in a buffer solution, has low toxicity, is inexpensive, and can be suitably used in the present invention.
【００１７】本発明の電気化学センサの保存液や電気化
学センサの較正液の尿素化合物濃度は、センサの構造や
測定対象に応じて適宜設定され特に限定されないが、好
ましくは０．０１〜６０ｇ／ｄｌ、さらに好ましくは１
〜６０ｇ／ｄｌ、最も好ましくは１０〜６０ｇ／ｄｌと
する。このような濃度の溶液をセンサ保存液または較正
液として用いることにより、センサ使用時の出力低下を
より一層効果的に防止することができる。The concentration of the urea compound in the preservation solution of the electrochemical sensor or the calibration solution for the electrochemical sensor of the present invention is appropriately set according to the structure of the sensor and the object to be measured, and is not particularly limited. dl, more preferably 1
６０60 g / dl, most preferably 10-60 g / dl. By using a solution having such a concentration as a sensor storage solution or a calibration solution, it is possible to more effectively prevent the output from decreasing when the sensor is used.
【００１８】本発明の電気化学センサの保存液および電
気化学センサの較正液は、抗菌剤を含むものであること
が好ましい。抗菌剤とは微生物の繁殖を抑制する物質を
いう。抗菌剤をセンサ保存液や較正液に添加することに
より微生物等の繁殖が抑えられ、保存液および較正液の
品質が長期間、一定に保たれる。これにより電気化学セ
ンサの性能の劣化を効果的に防ぐことができる。The storage solution for the electrochemical sensor and the calibration solution for the electrochemical sensor according to the present invention preferably contain an antibacterial agent. Antimicrobial agents refer to substances that suppress the growth of microorganisms. By adding an antimicrobial agent to the sensor storage solution or the calibration solution, the propagation of microorganisms and the like is suppressed, and the quality of the storage solution and the calibration solution is kept constant for a long period of time. Thereby, deterioration of the performance of the electrochemical sensor can be effectively prevented.
【００１９】本発明に用いられる抗菌剤としては、銀、
銅等に代表される無機化合物と骨格中に炭素−リン結合
を持つ有機化合物が挙げられ、このうち銀が好ましく用
いられる。センサの作用極や、保存液・較正液、尿素化
合物に対する反応性に乏しく、また、環境への負荷が小
さい上、価格が安いからである。銀や銅の濃度は特に限
定されないが、重量基準で、好ましくは１〜１００pp
m、さらに好ましくは５〜２０ppmとする。The antibacterial agents used in the present invention include silver,
An inorganic compound represented by copper and the like and an organic compound having a carbon-phosphorus bond in a skeleton are exemplified, and silver is preferably used. This is because the reactivity to the working electrode of the sensor, the preservation solution / calibration solution, and the urea compound is poor, the load on the environment is small, and the price is low. The concentration of silver or copper is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 pp on a weight basis.
m, more preferably 5 to 20 ppm.
【００２０】本発明の電気化学センサの保存液におい
て、電極系、特に作用極に対して一定の電圧を常時、印
加させておけば、より効果的にセンサの性能劣化を防ぐ
ことができる。一定の電位が印加されることにより、作
用極等の電極に対する尿素化合物の反応性が一定に保た
れ、電極部が効率良く尿素化合物で覆われるからであ
る。これにより、測定対象物質中に含まれる尿素化合物
等の汚染物質が、電極表面に新たに付着し難くなる。電
圧は特に作用極に印加することが効果的である。印加電
圧は、銀／塩化銀電極を参照電極として用いた場合、好
ましくは０．０１〜１．５Ｖ、さらに好ましくは０．１
〜０．９Ｖとする。上記範囲の電圧とすることにより、
尿素化合物の層がより効率的に形成される。In the preservation solution for the electrochemical sensor of the present invention, if a constant voltage is constantly applied to the electrode system, particularly the working electrode, the performance of the sensor can be more effectively prevented from deteriorating. This is because, by applying a constant potential, the reactivity of the urea compound with respect to the electrode such as the working electrode is kept constant, and the electrode portion is efficiently covered with the urea compound. This makes it difficult for contaminants such as urea compounds contained in the measurement target substance to newly adhere to the electrode surface. It is particularly effective to apply a voltage to the working electrode. When a silver / silver chloride electrode is used as a reference electrode, the applied voltage is preferably 0.01 to 1.5 V, more preferably 0.1 to 1.5 V.
To 0.9V. By setting the voltage in the above range,
The urea compound layer is formed more efficiently.
【００２１】電気化学センサの使用方法として、使用時
以外は保存液に浸漬し、使用直前に較正液を用いて較正
を行った後、測定を行うのが一般的である。このような
使用方法に対して本発明を適用する場合、尿素化合物は
保存液と較正液のどちらか一方に添加されていれば良い
が、好ましくは両方の液に添加されるのがよい。その理
由は作用極表面に吸着（付着）した尿素は、吸脱着反応
や加水分解反応を示すため、尿素化合物が添加されてい
ない溶液中にセンサを放置すると、作用極表面に吸着し
た尿素化合物が脱着したり、分解されるためである。As a method of using the electrochemical sensor, it is general that the sensor is immersed in a preservation solution except during use, calibrated with a calibration solution immediately before use, and then measured. When the present invention is applied to such a method of use, the urea compound may be added to either one of the preservation solution and the calibration solution, but is preferably added to both solutions. The reason is that urea adsorbed (adhered) to the surface of the working electrode shows an adsorption / desorption reaction or hydrolysis reaction. Therefore, if the sensor is left in a solution containing no urea compound, the urea compound adsorbed on the surface of the working electrode will This is because they are desorbed or decomposed.
【００２２】[0022]
【実施例】実施例１ 電流検出型の電気化学センサで尿中のグルコースを繰り
返し測定したときの測定精度を求めた。電気化学センサ
は作用極である白金電極（面積7mm2）、対極である白金
電極（面積7mm2）、および参照電極（面積1.5mm2）であ
る銀塩化銀電極で構成され、1v/v%の3-アミノプロピル
トリエトキシシランで処理した作用極表面に、22.5w/v%
の牛血清アルブミンと1v/v%のグルタルアルデヒド架橋
を用いて56.5u/mlグルコース酸化酵素を固定化したもの
を用いた。EXAMPLE 1 The measurement accuracy was determined when glucose in urine was repeatedly measured with a current detection type electrochemical sensor. Electrochemical sensors are platinum electrode as the working electrode (area 7 mm 2), a platinum electrode (area 7 mm 2) is a counter electrode, and is composed of a silver-silver chloride electrode is a reference electrode (area 1.5mm 2), 1v / v% 22.5w / v% on the working electrode surface treated with 3-aminopropyltriethoxysilane
Immobilized 56.5u / ml glucose oxidase using bovine serum albumin and 1v / v% glutaraldehyde cross-linking.
【００２３】この電気化学センサを0.01g/dlの濃度の尿
素と、1mMＴＥＳ、および150mM塩化ナトリウム溶液から
なる保存液中に浸漬した（表１中のＮＯ．２）。この
際、参照電極に対して作用極に0.7V印加し、電流値が定
常状態になるまで放置した。This electrochemical sensor was immersed in a preservation solution comprising urea at a concentration of 0.01 g / dl, 1 mM TES, and 150 mM sodium chloride solution (No. 2 in Table 1). At this time, 0.7 V was applied to the working electrode with respect to the reference electrode, and the system was allowed to stand until the current value reached a steady state.
【００２４】保存後、既知濃度のグルコースを含む尿の
測定を行った。コントロール尿（バイオラッド(株)社製
のライフォチェックコントロール正常、約20mg/dlグル
コースを含む）中にセンサを浸漬し、得られる電流値
と、定常状態の電流値との差を算出し、センサ出力とし
た。10回繰り返したときのセンサ出力の変動係数を求
め、測定精度を評価した。変動係数とは（標準偏差／平
均値）×100で表される数値を指す。評価するセンサはn
=3とした。After storage, urine containing a known concentration of glucose was measured. The sensor was immersed in control urine (manufactured by Bio-Rad Co., Ltd., normal, containing about 20 mg / dl glucose), and the difference between the obtained current value and the steady-state current value was calculated. Output. The coefficient of variation of the sensor output after 10 repetitions was determined, and the measurement accuracy was evaluated. The coefficient of variation indicates a numerical value represented by (standard deviation / average value) × 100. Sensor to evaluate is n
= 3.
【００２５】上記と同様にして、保存液の尿素濃度を変
え、センサの保存・測定を行った。尿素濃度は、1、2
0、60g/dlとした（ＮＯ．３〜５）。In the same manner as described above, the sensor was stored and measured while changing the urea concentration of the storage solution. Urea concentration is 1, 2
0 and 60 g / dl (NO. 3 to 5).
【００２６】また、対照実験として、1mMのＴＥＳおよ
び150mM塩化ナトリウム溶液からなる保存液中に浸漬し
た後、測定を行った（ＮＯ．１）。なお、電極への電圧
の印加は行わなかった。As a control experiment, the sample was immersed in a preservation solution consisting of 1 mM TES and 150 mM sodium chloride solution, and then measured (NO. 1). Note that no voltage was applied to the electrodes.
【００２７】実験結果を表１および図１に示す。The experimental results are shown in Table 1 and FIG.
【００２８】[0028]
【表１】 [Table 1]
【００２９】表１は測定値の変動係数を示したものであ
る。また図１は、20g/dl尿素、1mMＴＥＳ、および150mM
塩化ナトリウムを含む保存液（ＮＯ．４）と、1mMＴＥ
Ｓ、150mM塩化ナトリウムのみの保存液（ＮＯ．１）を
用いたセンサの電流値の変動を比較したものである。尿
素含有保存液を用いることにより、測定値の変動係数が
低減し、センサ出力（電流値）の低下が効果的に防止さ
れ、高い測定精度が得られた。Table 1 shows the coefficient of variation of the measured values. FIG. 1 also shows 20 g / dl urea, 1 mM TES, and 150 mM
A storage solution containing sodium chloride (NO.4) and 1 mM TE
S, a comparison of fluctuations in the current value of a sensor using a preservation solution (NO. 1) containing only 150 mM sodium chloride. By using the urea-containing preservation solution, the coefficient of variation of the measured value was reduced, the decrease in the sensor output (current value) was effectively prevented, and high measurement accuracy was obtained.
【００３０】実施例２ 保存液の種類を以下のように変更したこと以外は実施例
１と同様にして、センサの保存、および測定を行った。 ＮＯ．５（対照実験） 1mMのＴＥＳおよび150mM塩化ナトリウム溶液からなる保
存液中に浸漬した。 ＮＯ．６〜９ 1mMＴＥＳと150mM塩化ナトリウム溶液に、それぞれ1、2
0g/dlのチオ尿素または尿素を添加した溶液を保存液と
した。浸漬中、参照電極に対して作用極に0.7V印加し、
電流値が定常状態になるまで放置した。Example 2 A sensor was stored and measured in the same manner as in Example 1 except that the type of the storage solution was changed as follows. NO. 5 (control experiment) It immersed in the preservation solution which consists of 1 mM TES and 150 mM sodium chloride solution. NO. 6-9 In 1 mM TES and 150 mM sodium chloride solution, 1 and 2 respectively
A solution to which 0 g / dl of thiourea or urea was added was used as a storage solution. During immersion, 0.7 V is applied to the working electrode with respect to the reference electrode,
It was left until the current value reached a steady state.
【００３１】保存後、既知濃度のグルコースを含む尿の
測定を行った。すなわち、コントロール尿（バイオラッ
ド(株)社製のライフォチェックコントロール正常、約20
mg/dlグルコースを含む）中にセンサを浸漬し得られる
電流値と、定常状態の電流値との差を算出し、センサ出
力とした。10回繰り返したときのセンサ出力の変動係数
を求め、測定精度とした。変動係数とは（標準偏差／平
均値）×100で表される数値を指す。対照実験として、1
mMＴＥＳ、および150mM塩化ナトリウム溶液からなる保
存液中で同様に評価した。評価するセンサはn=3とし
た。表２に変動係数を示す。After storage, urine containing a known concentration of glucose was measured. That is, control urine (Lyphocheck control manufactured by Bio-Rad Co., Ltd., normal, about 20
(including glucose / mg / dl glucose), and the difference between the current value obtained by immersing the sensor in the steady state and the current value in the steady state was calculated and used as the sensor output. The coefficient of variation of the sensor output after 10 repetitions was determined and defined as measurement accuracy. The coefficient of variation indicates a numerical value represented by (standard deviation / average value) × 100. As a control experiment, 1
Evaluation was similarly performed in a stock solution consisting of mM TES and a 150 mM sodium chloride solution. Sensors to be evaluated were n = 3. Table 2 shows the coefficient of variation.
【００３２】[0032]
【表２】 [Table 2]
【００３３】尿素含有保存液を用いることにより、測定
値の変動係数が低減し、センサ出力（電流値）の低下が
効果的に防止され、高い測定精度が得られた。By using the urea-containing preservation solution, the coefficient of variation of the measured value was reduced, the decrease of the sensor output (current value) was effectively prevented, and high measurement accuracy was obtained.
【００３４】実施例３ 電流検出型の電気化学センサで尿検体中のグルコースを
測定したときの測定精度を求めた。電気化学センサは作
用極である白金電極（面積7mm2）、対極である白金電極
（面積7mm2）、および参照電極（面積1.5mm2）である銀
塩化銀電極で構成され、作用極表面に1v/v%の3-アミノ
プロピルトリエトキシシラン、5v/v%ナフィオン（登録
商標）、22.5w/v%牛血清アルブミンと1v/v%グルタルア
ルデヒドを含む56.5u/mlグルコース酸化酵素、および0.
3v/v%ポリメタクリル酸1H、1H-パーフルオロオクチルを
順次スピンコートして作製された。Example 3 The measurement accuracy when measuring glucose in a urine sample with a current detection type electrochemical sensor was determined. Electrochemical sensors are platinum electrode as the working electrode (area 7 mm 2), consists of a platinum electrode (area 7 mm 2), and a reference electrode of silver-silver chloride electrode is (area 1.5 mm 2) is a counter electrode, the working electrode surface 56.5 u / ml glucose oxidase containing 1 v / v% 3-aminopropyltriethoxysilane, 5 v / v% Nafion®, 22.5 w / v% bovine serum albumin and 1 v / v% glutaraldehyde, and 0 .
It was prepared by sequentially spin coating 3v / v% polymethacrylic acid 1H and 1H-perfluorooctyl.
【００３５】センサの保存液は、20g/dl尿素、1mMＴＥ
Ｓ、および150mM塩化ナトリウムを含む溶液とした。ま
た、この保存液にそれぞれ50、100、300、500、700、10
00、2000、3000mg/dlグルコースを添加した溶液をグル
コース較正液とした。The preservation solution of the sensor is 20 g / dl urea, 1 mM TE
A solution containing S and 150 mM sodium chloride was prepared. Also, 50, 100, 300, 500, 700, 10
The solutions to which 00, 2000, and 3000 mg / dl glucose were added were used as glucose calibration solutions.
【００３６】グルコースデヒドロゲナーゼ法による臨床
検査装置で測定済みの30尿検体中の測定値と、同センサ
の測定値を比較し、相関式を求めた。The correlation values were determined by comparing the measured values in 30 urine samples, which had already been measured by the clinical test apparatus by the glucose dehydrogenase method, with the measured values of the same sensor.
【００３７】対象実験として、尿素を含まないこと以外
は上記と同じ構成の保存液および較正液を用いて保存、
較正および測定を行い、相関式を求めた。As a target experiment, storage was carried out using a storage solution and a calibration solution having the same constitution as above except that urea was not contained.
Calibration and measurement were performed, and a correlation equation was determined.
【００３８】評価するセンサはn=3とした。The sensor to be evaluated was n = 3.
【００３９】表３に相関式を示す。また、本発明と対照
実験を比較したグラフを図２に示す。その結果、尿素を
添加した保存液と較正液を用いた電気化学センサは、X
係数がほぼ１になり、臨床検査装置と一致する値を示し
た。Table 3 shows the correlation equation. FIG. 2 is a graph comparing the present invention with a control experiment. As a result, the electrochemical sensor using the storage solution containing urea and
The coefficient was almost 1, showing a value consistent with the clinical test equipment.
【００４０】[0040]
【表３】 [Table 3]
【００４１】実施例４ 電流検出型の電気化学センサで尿中のグルコースを２回
／１日毎に繰り返し測定したときの保存液中の状態を観
察した。電気化学センサは作用極である白金電極（面積
7mm2）、対極である白金電極（面積7mm2）、および参照
電極（面積1.5mm2）である銀塩化銀電極で構成され、1v
/v%の3-アミノプロピルトリエトキシシランで処理した
作用極表面に、22.5w/v%牛血清アルブミンと1v/v%グル
タルアルデヒド架橋を用いて56.5u/mlグルコース酸化酵
素を固定化したものを用いた。Example 4 The state of the preservation solution when glucose in urine was repeatedly measured twice / day using a current detection type electrochemical sensor was observed. The electrochemical sensor is a working electrode, a platinum electrode (area
7 mm 2), a platinum electrode (area 7 mm 2 is counter), and a reference electrode (formed of silver-silver chloride electrode the area 1.5 mm 2), 1 v
Working electrode surface treated with 3 / v% 3-aminopropyltriethoxysilane, immobilized with 56.5u / ml glucose oxidase using 22.5w / v% bovine serum albumin and 1v / v% glutaraldehyde cross-linking Was used.
【００４２】この電気化学センサを20g/dl尿素、1mMＴ
ＥＳ、および150mM塩化ナトリウム、および10ppm（重量
基準）の硝酸銀を含む保存液中に浸漬した。この際、参
照電極に対して作用極に0.7V印加し、電流値が定常状態
になるまで放置した。This electrochemical sensor was prepared by using 20 g / dl urea and 1 mM T
It was immersed in a storage solution containing ES and 150 mM sodium chloride, and 10 ppm (by weight) of silver nitrate. At this time, 0.7 V was applied to the working electrode with respect to the reference electrode, and the system was allowed to stand until the current value reached a steady state.
【００４３】保存後、既知濃度のグルコースを含む尿の
測定を行った。コントロール尿（バイオラッド(株)社製
のライフォチェックコントロール正常、約20mg/dlグル
コースを含む）中にセンサを浸漬し、得られる電流値
と、定常状態の電流値との差を算出し、センサ出力とし
た。１ヶ月間測定した後の保存液の状態を観察した。観
察はカビの有無、色を目視で確認するとともに、におい
の有無を確認した。対照実験として、硝酸銀を含まない
こと以外は上記保存液と同じ構成の保存液（20g/dl尿
素、1mMＴＥＳ、および150mM塩化ナトリウムを含む溶
液）中で同様に評価した。評価するセンサはn=3とし
た。After storage, urine containing a known concentration of glucose was measured. The sensor was immersed in control urine (manufactured by Bio-Rad Co., Ltd., normal, containing about 20 mg / dl glucose), and the difference between the obtained current value and the steady-state current value was calculated. Output. The state of the preservation solution after the measurement for one month was observed. In the observation, the presence or absence of mold and the color were visually confirmed, and the presence or absence of smell was confirmed. As a control experiment, the same evaluation was performed in a storage solution (a solution containing 20 g / dl urea, 1 mM TES, and 150 mM sodium chloride) having the same composition as the above storage solution except that silver nitrate was not included. Sensors to be evaluated were n = 3.
【００４４】表４に結果を示す。銀を添加した保存液は
カビの発生、においおよび色の変化がなく、保存液とし
ての品質を保つことができた。Table 4 shows the results. The preservation solution to which silver was added was free from mold, odor and color change, and could maintain the quality of the preservation solution.
【００４５】[0045]
【表４】 [Table 4]
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
繰り返し測定中のセンサ出力の低下を防止し、測定値の
再現性を改善することができる。その理由は、センサの
表面に尿素が付着して電極保護層を形成するため、測定
時に汚染物質が電極表面に付着することを防止できるか
らである。As described above, according to the present invention,
It is possible to prevent a decrease in the sensor output during repeated measurement and improve the reproducibility of the measured value. The reason is that urea adheres to the surface of the sensor to form an electrode protection layer, so that it is possible to prevent contaminants from adhering to the electrode surface during measurement.
【００４７】この効果は、生体の体液、特に血液や尿を
測定対象とするセンサに適用した場合により顕著とな
る。また、固定化酵素膜を備えた電極や白金を含む電極
を備えたセンサに適用した場合により顕著となる。This effect is more remarkable when applied to a sensor for measuring a body fluid of a living body, particularly blood or urine. Further, it becomes more remarkable when applied to an electrode having an immobilized enzyme membrane or a sensor having an electrode containing platinum.
【００４８】また、尿素化合物として尿素、チオ尿素、
またはメチル尿素を用いれば、センサ出力の低下を特に
効果的に防止することができる。その理由は必ずしも明
らかでないが、尿素はセンサの電極表面への吸着（付
着）性に優れ、緻密な保護層を形成できることによるも
のと考えられる。As urea compounds, urea, thiourea,
Alternatively, if methyl urea is used, a decrease in the sensor output can be particularly effectively prevented. Although the reason is not necessarily clear, it is considered that urea is excellent in the adsorption (adhesion) property to the electrode surface of the sensor and can form a dense protective layer.
【００４９】また、保存液に抗菌剤を含有させた構成と
すれば、電気化学センサの保存液や較正液の品質が長期
間にわたって維持される。溶液中に微生物が繁殖せず、
また微生物に由来する不純物が発生しないため、保存液
を初期の状態のままに保つことができるからである。Further, if the preservation solution is configured to contain an antibacterial agent, the quality of the preservation solution and the calibration solution of the electrochemical sensor can be maintained for a long period of time. Microorganisms do not grow in solution,
Also, because no impurities derived from microorganisms are generated, the preservation solution can be kept in the initial state.
【００５０】また、センサの保存中、電極系に一定の電
圧を印加すれば、さらに効果的に繰り返し測定中のセン
サ出力の低下を防止することができる。尿素化合物に対
する反応性が一定に保たれ、緻密な尿素化合物の層が効
率よく形成されるためである。If a constant voltage is applied to the electrode system during storage of the sensor, it is possible to more effectively prevent a decrease in the sensor output during repeated measurement. This is because the reactivity with the urea compound is kept constant, and a dense urea compound layer is efficiently formed.
【図１】本発明の保存液および従来技術に係る保存液を
用いた場合のセンサ出力の経時変化を比較した結果を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of comparing changes over time in sensor output when a preservation solution according to the present invention and a preservation solution according to the related art are used.
【図２】センサ測定値と臨床検査による測定値との相関
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a sensor measurement value and a measurement value by a clinical test.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/28 G01N 27/26 381 G01N 27/327 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 27/28 G01N 27/26 381 G01N 27/327
Claims (23)
る際に用いられる保存液であって、尿素化合物を含有す
ることを特徴とする電気化学センサの保存液。1. A preservation solution for use in preserving an electrochemical sensor provided with an electrode system, wherein the preservation solution contains an urea compound.
定対象とすることを特徴とする請求項１に記載の電気化
学センサの保存液。2. The preservation solution for an electrochemical sensor according to claim 1, wherein the electrochemical sensor targets a body fluid of a living body.
徴とする請求項２に記載の電気化学センサの保存液。3. The preservation solution according to claim 2, wherein the body fluid is urine or blood.
設けられた作用極を有することを特徴とする請求項１乃
至３いずれかに記載の電気化学センサの保存液。4. The storage solution for an electrochemical sensor according to claim 1, wherein the electrochemical sensor has a working electrode provided with an immobilized enzyme membrane.
極を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに
記載の電気化学センサの保存液。5. The storage solution for an electrochemical sensor according to claim 1, wherein the electrochemical sensor has a working electrode containing platinum.
はメチル尿素であることを特徴とする請求項１乃至５い
ずれかに記載の電気化学センサの保存液。6. The storage solution for an electrochemical sensor according to claim 1, wherein the urea compound is urea, thiourea, or methylurea.
求項１乃至６いずれかに記載の電気化学センサの保存
液。7. The storage solution for an electrochemical sensor according to claim 1, further comprising an antimicrobial agent.
に較正する際に用いられる較正液であって、電極を保護
するための尿素化合物を含有することを特徴とする電気
化学センサの較正液。8. A calibration liquid used for calibrating an electrochemical sensor provided with an electrode system before use, wherein the calibration liquid protects the electrode.
A calibration solution for an electrochemical sensor, characterized by containing a urea compound for performing the above.
定対象とすることを特徴とする請求項８に記載の電気化
学センサの較正液。9. The calibration liquid for an electrochemical sensor according to claim 8, wherein the electrochemical sensor targets a body fluid of a living body.
特徴とする請求項９に記載の電気化学センサの較正液。10. The calibration liquid for an electrochemical sensor according to claim 9, wherein the body fluid is urine or blood.
の設けられた作用極を有することを特徴とする請求項８
乃至１０いずれかに記載の電気化学センサの較正液。11. The method according to claim 8, wherein the electrochemical sensor has a working electrode provided with an immobilized enzyme membrane.
11. The calibration liquid for an electrochemical sensor according to any one of claims 10 to 10.
用極を有することを特徴とする請求項８乃至１１いずれ
かに記載の電気化学センサの較正液。12. The calibration liquid for an electrochemical sensor according to claim 8, wherein the electrochemical sensor has a working electrode containing platinum.
たはメチル尿素であることを特徴とする請求項８乃至１
２いずれかに記載の電気化学センサの較正液。13. The urea compound according to claim 8, wherein the urea compound is urea, thiourea, or methylurea.
3. The calibration liquid for an electrochemical sensor according to any one of 2.
請求項８乃至１３いずれかに記載の電気化学センサの較
正液。14. The calibration solution for an electrochemical sensor according to claim 8, further comprising an antimicrobial agent.
方法であって、該電気化学センサの電極系を、尿素化合
物を含む保存液に浸漬することを特徴とする電気化学セ
ンサの保存方法。15. A method for storing an electrochemical sensor having an electrode system, wherein the electrode system of the electrochemical sensor is immersed in a storage solution containing a urea compound.
極系に所定の電圧を印加することを特徴とする請求項１
５に記載の電気化学センサの保存方法。16. The method according to claim 1, wherein a predetermined voltage is applied to the electrode system while immersed in the storage solution.
6. The storage method of the electrochemical sensor according to 5.
からなる参照極とを含み、該参照極に対して該作用極に
０．０１〜１．５Ｖの電圧を印加することを特徴とする
請求項１６に記載の電気化学センサの保存方法。17. The method according to claim 1, wherein the electrode system includes a working electrode and a reference electrode comprising a silver / silver chloride electrode, and a voltage of 0.01 to 1.5 V is applied to the working electrode with respect to the reference electrode. The method for storing an electrochemical sensor according to claim 16, wherein
測定対象とすることを特徴とする請求項１５乃至１７い
ずれかに記載の電気化学センサの保存方法。18. The method for storing an electrochemical sensor according to claim 15, wherein the electrochemical sensor targets a body fluid of a living body.
特徴とする請求項１８に記載の電気化学センサの保存方
法。19. The method according to claim 18, wherein the body fluid is urine or blood.
の設けられた作用極を有することを特徴とする請求項１
５乃至１９いずれかに記載の電気化学センサの保存方
法。20. The electrochemical sensor according to claim 1, wherein the electrochemical sensor has a working electrode provided with an immobilized enzyme membrane.
20. The method for storing an electrochemical sensor according to any one of 5 to 19.
用極を有することを特徴とする請求項１５乃至２０いず
れかに記載の電気化学センサの保存方法。21. The method according to claim 15, wherein the electrochemical sensor has a working electrode containing platinum.
たはメチル尿素であることを特徴とする請求項１５乃至
２１いずれかに記載の電気化学センサの保存方法。22. The storage method for an electrochemical sensor according to claim 15, wherein the urea compound is urea, thiourea, or methylurea.
とする請求項１５乃至２２いずれかに記載の電気化学セ
ンサの保存方法。23. The method for storing an electrochemical sensor according to claim 15, wherein the storage solution contains an antibacterial agent.
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