グルコース検出ロジック

質問

ルコースオキシダーゼを用いるグルコース用のバイオセンサー動作において勉強しております。
(1)市販の血糖測定器に血液の代わりに血液相当の砂糖水濃度を入れたら相関するdataが出る物なのでしょうか？
(2)また砂糖水濃度を0.001％から５％まで変化させた場合市販の血糖測定器はリニアリティを示す物なのでしょうか？
(3)市販の血糖測定器には約0.5vの電圧10sec、ゼロ電圧10sec、次に約0.5v　10sec都合30secの時間が加わり、
最初と最後の2回電圧を加えているのはなぜですか？また血糖測定器に表示しているのは2回の内どこの値を
表示している物なのでしょうか？ご存じの方おりましたら教えてください。

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

(1)，(2) について．
砂糖水ですね？ 砂糖はグルコースではなくスクロースです．上白糖のようなものには不純物としてグルコース (とフルクトース) がある程度含まれるようですが，スクロース自体はグルコースオキシダーゼではほとんど反応しません．
相関というのが何を指しているのかによりますが，不純物含量に一定値を期待できるとは思えないので，あるロットの中での相関性しか期待できないと思いますし，そんなものに意味があるのかどうか (それは私が判断することではありませんが)．

(3)について．
市販の血糖測定器のセンサー部分がすべてそうかどうかはわかりませんが，おそらく酸素電極に固定化酵素膜を被せたタイプのセンサーと想像します．
その場合，センサーの応答速度はあまり速くありません．通常，30秒では定常応答は得られないでしょう．なので，出力電流の時間変化を解析するタイプが多いと思います (予測型体温計と同じような考え方)．その場合は予測精度は高くは取れないでしょうから，複数回測定して信頼性を上げているのだと想像します．
解析部分を含めてどのような処理をしているか，あるいはセンサーの特性がどのようなものであるかを確認できない以上，予想の域を出ませんが．

お礼

c80s3xxxさん　回答有り難うございます。血液と精製水の有意差は有りましたがスクロースではグルコースオキシダーゼに反応しない訳ですか、大変参考になりました。GODとフェリシアン化カリウムによる反応式含め勉強いたします。

回答No.4

c80s3xxx

基本的に水の電気分解はおこらないはずですが．少なくとも 0.5V 程度の印加電圧 (二極式だとして，ですが) では．

通常，GOD の存在下ではフェリシアン化物イオン ferricyanide を用いる系では次の反応がおこります．
glucose + ferricyanide → gluconolactone + ferrocyanide
この反応が GOD が触媒になっておこるため，グルコース以外の糖は基本的に反応しません．というか，そのために GOD を使っているのです．
この反応は，グルコースが酸化される反応ですが，フェリシアン化物イオンは酸化剤です．言い方をかえるとグルコースが還元剤でフェリシアン化物イオンが還元されるともいえます．この還元生成物がフェロシアン化物イオン ferrocyanide です．
この ferrocyanide を電極反応で ferricyanide に戻します．このときに電流が流れます．
ferrocyanide → ferricyanide + e

電流が高いとか低いとかの中途半端な情報ではなく，ちゃんとデータを見ればもう少しちゃんとしたことがいえるかもしれませんが．

この手のバイオセンサーについては酵素反応に対する知識と，電気化学の知識が必要です．酵素反応の方は，まあ，ある程度ではしょることもできるかもしれませんが，電気化学が付け焼き刃だと電流の解釈等で泥沼にはまる可能性があります．こちらは電気屋さんにはとっつきにくいかもしれません．なまじ電気回路の常識があるとなおさら (電気化学を知らない電気屋さんのトンチンカンな実験はさんざん見てきましたし)．

お礼

c80s3xxxさま　度々のご回答有り難うございます。検液塗布スタート後ピークで40uA→10sec後に3.4uAのパルス関数曲線で減衰しており、他の参考資料との比較でも傾向は有るので、これが発生電流かと解釈しております。色々教えて頂きほんとうに感謝しております。

回答No.3

c80s3xxx

> GODとフェリシアン化カリウムによる反応式

フェリシアンを含んだゲルが塗ってあって，そこに血液を所定量滴らすタイプでしょうか．
この場合も応答速度の問題で，電流の時間変化を解析しているのだと思います．
いずれにしても，グルコースセンサーと一口に言ってもいろんなタイプのものがあるので，どういう動作原理のものなのかを無視しては話は的外れになりがちです．各論は各論としてバイオセンサー全般についての知識をある程度はつけてください．

お礼

c80s3xxxさま2度目のご回答で大変感謝してます。フェリシアン化カリウム＋ブドウ糖酸化酵素を含む成分です。皆さんの回答で自分なりにわずかずつですが納得できつつあります。この筋をマスターするのは5年はかかると云われたので、かなり奥が深い事もあり合わせて当頁で質問しております。専門家になるつもりは有りませんが、こんなのあれば将来世の中に貢献できるかも知れないと考え勉強してます。測定器にはダイレクトに電流を計る為、10万倍のI/V回路を通してPCデータロッガーにて電圧カーブの時間測定評価してます。装置は出来合なので十分では有りませんが一回目と2回目の測定が精製水やミネラル水では2回目が高くでる。血液では低くでる優位差があり、水での2回目の反応は電気分解による電流だろうと解釈してます。￥100のセンサーチップに水を反応させてもまともに動かないとは思いますが、水＋フェリシアン化カリウムによる反応式と0.5v印加での反応化学式分かれば尚いいんですが、今後はグルコース標準液購入、希釈してtest予定しております。検査用グルコースの場合1回目の時間計測採用で十分だろうと考えてます。
毎々ご回答下さり有り難うございます。

回答No.1

MIYD

1)
出るはず
2)
測定範囲を超えているのでは？
超えている分については機械次第
3)
複数回測定したほうがデータが安定するから
どの値をどのように使っているのかはメーカー次第

お礼

MIYDさま早速のご回答ありがとうございます。当方電気関連なので素人レベルの質問しておりますが大変参考になりました。早速追試試験してみます。