JPH05223773A

JPH05223773A - 検出要素

Info

Publication number: JPH05223773A
Application number: JP4057368A
Authority: JP
Inventors: Harutoshi Sakai; 治利酒井; Shunpei Yamaguchi; 俊平山口; Tadao Matsubayashi; 忠男松林
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】【目的】酵素などの生物学的触媒を固定して担持する
多孔質体と電極を利用して、血液や尿などに含まれる検
査対象物を検出する使い捨て可能な検出要素を提供す
る。【構成】基盤１上に電極２と多孔質反応体層３とを設
け、反応体層３を構成する多孔質支持体の表面全体に、
検査対象物と反応して検出可能な変化を生じる生物学的
触媒を担持させ、試料採取口５からの試料中の検査対象
物との反応による変化を電極２から接合部６を介して外
部読取装置１１へ送ることができる。【効果】試料が速やかにしかも均質に拡散するので、
検査対象物と生物学的触媒との接触効率が高く、正確で
高精度で短時間の測定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酵素などの生物学的触
媒を固定して担持する多孔質体と電極を利用して、血液
や尿などに含まれる検査対象物を検出することのでき
る、外部読取装置接合型で、使い捨て可能な検出要素に
関する。

【０００２】

【従来の技術】血糖値などを一般人が短時間で簡易に測
定することのできる各種の機器があり、例えば、採血検
出器と読取表示器とからなる、血糖値の簡易測定装置が
知られている。この装置では、ヒトの指先などに採血器
具を刺して測定に必要な血液滴を指先に溢出させ、採血
検出器の先端に設けた試料採取部より前記血液滴を指先
から直接採取し、毛細管現象を利用して血液試料を採血
検出器内部の固定化酵素担持部へ移動させて酵素反応を
進行させる。続いて、発生した過酸化水素の量を、同じ
く採血検出器内部の白金電極で検出する。こうして、採
血検出器によって検出された信号は、採血検出器と接合
した読取表示器に送られ、血液試料中の血糖値を解析
し、その結果を表示盤に現わす。検査に使用した採血検
出器は血液試料で汚染されるので廃棄し、次の検査には
新しい採血検出器を使用するが、読取表示器は電気信号
を受け取るだけなので、連続して使用することができ
る。

【０００３】前記の血糖値測定器では、従来、検出器と
して、基盤に銅によるプリント回路を形成し、この回路
の一部に白金メッキを施して白金電極を形成し、白金電
極上に固定化酵素膜を設置し、更にその上に血液保持部
としての親水性多孔体を配置したものが使用されてい
た。すなわち、この検出器では、採血された血液が毛管
現象によって移動して親水性多孔体に保持され、次いで
固定化酵素膜に浸透して血液中の糖分が酵素と反応し、
この際に発生する過酸化水素の量が白金電極により検出
される。しかし、この検出器では、血液等の試料が酵素
に到達するまでに多孔体と樹脂膜とを経由するために、
試料と酵素とが接触するまでに時間がかかり、しかも試
料が酵素に均一に行渡りにくく試料と酵素との接触効率
が悪いために、測定結果がばらつきやすいという欠点が
あった。また、血液などの試料の内、実際に酵素と反応
するのは、多孔体に保持された血液の内の一部であり、
大部分が無駄になるという問題もあった。更には、検出
精度を高めるために、電極表面に過酸化水素のみを通
し、検出を阻害する物質を排除するための選択透過膜を
形成することがあるが、従来の電極表面に固定化酵素膜
を配置するタイプの検出器では、このような場合、選択
透過膜と固定化酵素膜を積層構造にしなければならず、
他方の性能に影響を与えないように、積層膜を設計する
ことは高度な技術を要する極めて困難な作業であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、固定化酵素の担持部へ試料を速やかにしかも均質に
移動させると共に、試料と固定化酵素との接触効率を向
上することにより、少量の試料で、正確に、高精度に、
しかも短時間に測定を行なうことのできる手段を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的は、本発明に
より、（１）基盤、（２）試料採取口、（３）試料中に
含まれる検査対象物と反応して電極によって検出可能な
変化を生じることのできる生物学的触媒を多孔質支持体
の表面全体に担持してなり、前記基盤表面に設けられた
多孔質反応体層、（４）前記多孔質反応体層と接触し、
試料中に含まれる検査対象物と生物学的触媒との反応に
よる変化を検出することのできる電極、（５）前記多孔
質反応体層と電極との接触領域を覆う非通気性カバー、
及び（６）電極からの信号を外部の読取装置へ送ること
のできる端子を有する読取装置接合部を備えることを特
徴とする、検出要素によって達成することができる。

【０００６】本発明による検出要素の代表的態様を図１
及び図２（図１は図２のＡＡ線断面図である）に示す。
検出要素１０は、基盤１、その基盤１の一表面の一部領
域に形成された電極２、及びその電極２全体を覆う多孔
質反応体層３を有する。基盤１は、電気絶縁性で耐湿性
のシート状材料からなる。電極２は、銅などからなるプ
リント回路７に白金などの金属のエッチング又はメッキ
処理をすることによって基盤１上に設けることができ
る。電極２と多孔質反応体層３とは、互いに少なくとも
１部分が接触していればよい。多孔質反応体層３を形成
する多孔質支持体の材質は特に制限されるものではない
が、繊維集合体（例えば、不織布、フェルト、織物、編
み物）若しくは発泡体又はこれらの複合体が好ましく、
不織布は３次元的な立体構造を有するので特に好まし
い。

【０００７】多孔質反応体層３が電極２と接触する領域
を、非通気性のカバー４で覆う。基盤１の一端には、カ
バー４で覆われていない露出した多孔質反応体層３から
なる試料採取口５を設け、基盤１の反対側端部には、外
部の読取装置との接合部６を設ける。接合部６は、一対
の銅板回路７を含み、回路７は電極２と連絡している。
カバー４に排気口８を設ける。この排気口８の口径は小
さくてよく、設ける位置は試料採取口５と反対側の多孔
質反応体層３の端部に相当する位置である。なお、カバ
ー４は反応体層の容積を一定に保つように、多孔質反応
体層３と密着して設けられていることが望ましい。

【０００８】本発明の検出要素は、任意の試料に含まれ
る各種の生物学的検査対象物の検出及び定量に用いるこ
とができるが、特には生物学的液体試料、例えば、血
液、血清、血漿などに含まれる脂質（例えば、コレステ
ロール、リン脂質、中性脂肪）、糖又は窒素化合物（例
えば、尿素、尿酸、クレアチニン）、ホルモン（例え
ば、成長ホルモン、黄体化ホルモン、副腎皮質刺激ホル
モン、インスリン、ガストリン）、各種マーカータンパ
ク（例えば、腫瘍マーカー）、尿などに含まれる窒素化
合物（例えば、尿酸、尿素態窒素）の検出及び定量に用
いる。本発明の検出要素で検査を実施する前に、場合に
より、生物学的液体試料を生理食塩水などで希釈した
り、血液凝固防止剤などの薬剤で処理することもでき
る。

【０００９】本発明の検出要素に含まれる多孔質反応体
層を構成する多孔質支持体の表面全体には、生物学的触
媒を担持させる。生物学的触媒は、試料中に含まれる検
査対象物と反応して電極によって検出可能な変化を生じ
ることができるものであればよく、例えば、酵素、抗
体、オルガネラ、微生物又は動植物細胞を用いることが
できる。本発明では、検査対象物の種類に応じて生物学
的触媒を選択する。検査対象物と１種又はそれ以上の生
物学的触媒（特には酵素）との反応により、最終的に過
酸化水素、又はアンモニアを発生する組合せを選択する
のが好ましい。それらの組合せとしては既に多くの例が
知られているが、代表例を挙げると、グルコース−グル
コースオキシダーゼ（過酸化水素）、ピルビン酸−ピル
ビン酸オキシダーゼ（過酸化水素）、尿酸−ウリカーゼ
（過酸化水素）、尿素−ウレアーゼ（アンモニア）、中
性脂肪−リパーゼとグリセロールオキシダーゼ（過酸化
水素）、コレステロール−コレステロールオキシダーゼ
（過酸化水素）、Ｌアミノ酸−Ｌアミノ酸オキシダーゼ
（過酸化水素）、エタノール−アルコールオキシダーゼ
（過酸化水素）、抗体タンパク−抗体とペルオキシダー
ゼなどがある。また、検査対象物と生物学的触媒との反
応生成物の種類に応じて電極を選択する。例えば、過酸
化水素生成反応に対しては白金極や炭素極を用いてアン
ペロメトリーにより反応を検出することができる。ま
た、アンモニア生成反応に対してはアンモニア電極やイ
オン選択性電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）電極など好
適に利用することができる。

【００１０】生物学的触媒を多孔質支持体に担持させる
方法としては、任意の方法を利用することができるが、
例えば、多孔質支持体の表面に直接又は間接に生物学的
触媒を共有結合又はイオン結合などにより結合させる担
体結合法（例えば、特開昭60-224618 号公報記載の方
法）や、絹フィブロインなどの高分子ゲルの格子内や樹
脂膜内に生物学的触媒を閉じ込めて固定化する包括法
（特開平2-245189号又は特開昭60-120988 号各公報記載
の方法）などを使用することができる。また、生物学的
触媒を界面活性剤や安定化剤とともに、多孔質支持体に
付着させる方法も有用である。

【００１１】本発明による検出要素１０の使用方法の例
を図１〜図３に示す態様に沿って説明すると、まず、患
者の指先２１を適当な針状突起で傷つけ、血液２２を溢
出させる。その傷口に直接、試料採取口５を接触させて
血液２２を採取する（図３）。図３では、検出要素１０
を外部読取装置１１に接合させた状態で採血している
が、検出要素１０で試料を採取してから、読取装置１１
に接合させてもよい。試料採取口５の形状などを、試料
の種類や採取方法などに応じて変えることができる。例
えば、血液試料の場合には針状突起を設けて直接的な刺
削採取を可能な形状にしたり、尿試料の場合には検出要
素１０に操作バーを取り付けることにより遠隔操作を可
能にすることもできる。

【００１２】採取された試料は、多孔質支持体からなる
多孔質反応体層３内を毛細管現象により速やかに拡散
し、多孔質反応体層３に必要量が充填される。ここで、
非通気性カバー４に排気口８が設けてあると、多孔質反
応体層３の空間を占めていた空気から液体試料への置換
が促進される。液体試料内に検査対象物が含まれている
と、それらは多孔質支持体に担持されている生物学的触
媒と接触するので、両者間の反応が進行して検出可能な
変化（例えば、反応生成物の増加又は反応消費物の減
少）が起きる。それらの変化を電極２により電位の変化
又は電流の変化として求め、予め標準試薬から求めた電
位又は電流と反応生成物又は反応消費物との関係から、
検査対象物の濃度を測定する。即ち、電極２が検出した
信号は、回路７から接合部６に運ばれ、更に検出要素１
０と接合した読取装置１１に送られる。読取装置１１で
は、前記の信号を解析し、その結果を表示盤１２などの
適当な手段で表示することができる。なお、多孔質反応
体層３と電極２との接触部は非通気性カバー４に覆われ
ているので、電極２がガスの発生量を測定する場合には
そのガスが散逸せず、ガス発生量を正確に検出すること
ができる。本発明の検出要素と接合させて検出結果を解
析し、表示する外部読取装置１１としては、公知のもの
を使用することができる。検査に使用した検出要素１０
は血液試料で汚染されるので読取装置１１から取り出し
て廃棄し、次の検査には新しい検出要素を読取装置１１
に接合して使用する。

【００１３】

【発明の効果】本発明による検出要素に充填されている
多孔質反応体は、多孔質支持体から構成されているの
で、試料が速やかにしかも均質に拡散する。従って、試
料に含まれている検査対象物と、多孔質支持体上に担持
されている生物学的触媒との接触効率が高いので、正確
に、高精度に、しかも短時間に測定を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検出要素の１態様の断面図である。

【図２】本発明の検出要素の１態様の一部を切り欠いて
示す平面図である。

【図３】本発明の検出要素を外部読取装置に接合させて
使用する状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・基盤；２・・電極；３・・多孔質反応体層；４・
・カバー；５・・試料採取口；６・・読取装置接合部；
７・・回路；８・・排気口；１０・・検出要素；１１・
・読取装置；１２・・表示盤；２１・・指先；２２・・
血液

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）基盤、（２）試料採取口、（３）
試料中に含まれる検査対象物と反応して電極によって検
出可能な変化を生じることのできる生物学的触媒を多孔
質支持体の表面全体に担持してなり、前記基盤表面に設
けられた多孔質反応体層、（４）前記多孔質反応体層と
接触し、試料中に含まれる検査対象物と生物学的触媒と
の反応による変化を検出することのできる電極、（５）
前記多孔質反応体層と電極との接触領域を覆う非通気性
カバー、及び（６）電極からの信号を外部の読取装置へ
送ることのできる端子を有する読取装置接合部を備える
ことを特徴とする、検出要素。