医療用マイクロマシン型バイオセンサーシステムの試作研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09559007
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology Hokuriku
• Principal Investigator: 民谷 栄一 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 教授 (60179893)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 栄次 渋谷工業, メカトロ生産本部医療器設計課, 研究員 ; 阪口 利文 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (10272999) ; 村上 裕二 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (70272995)
• Keywords: イオン選択性電界効果型トランジスター / 人工透析 / 医療用センサー / 尿素 / オンラインモニタリング / 自己組織化 / マイクロチャンバー

Research Abstract

人工透析治療中の連続的な尿素モニタリングのために人工透析排液を利用する尿素センサーについて研究を行った。牛血清アルブミンとウレアーゼの溶液をイオン感応性電解効果型トランジスターの電極部に滴下し乾燥後、グルタルアルデヒド架橋した。20unit相当の酵素を固定化した電極、銀塩化銀電極を恒温槽に浸し、フロー系で測定を行った。高濃度尿素測定用としては、51unit相当の酵素を固定化した電極を用いて、酵素膜をさらに透析膜で覆った電極セルを使用し同様の測定を行った。また、疑似血液による人工透析治療環境で排液回路内に組み込んだ電極にて応答を測定した。
模擬的な人工透析治療での透析排液中の尿素モニタリングでは尿素除去の様子を連続的にモニターすることが可能であった。
さらにこのようなバイオセンサーの並列化のために必要な高集積型の生体材料固定化方法として電極の大きさ程度の担体に種々の生体材料を固定化した後、各々の電極にひとつの単体を無作為に組み合わせて同時に固定化することにより集積化された多機能な電極を作製した。一辺が130μmのマイクロチャンバーを複数個形成させた基板上に酵素を固定化したガラスビーズを展開すると、ビーズ一つが一つのマイクロチャンバー配置された。ビーズ上の酵素機能を確認するために化学発光反応による画像解析酵素反応を確認することができた。さらに、多段階酵素反応を利用したビーズでの化学発光を確認できた。また、複数の酵素をそれぞれ一種類ずつ微小電極に固定化することができた。

Research Products

• [Publications] Y.Murakami et al.: "An Organic Pollution Sensor based on Surfaces Photovoltage" Sensors and Actuators B. (in printing). (1999)
• [Publications] 民谷栄一: "低侵襲性血糖センサの動向" 綜合臨牀. 47・6. 1848-1850 (1998)
• [Publications] 民谷栄一: "生体工学 生体模倣工学" 槇書店, 246(205-216) (1998)