(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に形成された総脂肪酸検出部と乳酸検出部を備えた潰瘍性大腸疾患測定電極であって、
前記総脂肪酸検出部が、表面にプロトンアタック層が固定化された第１作用電極と、前記第１作用電極と対をなす第１対極と、基準の電位を示す比較電極を有し、
前記乳酸検出部が、第２作用電極と、前記第２作用電極と対をなす第２対極と、前記第２作用電極と前記第２対極の表面に設けられ、乳酸を酸化することができる酵素を含んだ反応層とを有し、
前記反応層の表面には乳酸検出を総脂肪酸検出から切り離すバッファ層が設けられたことを特徴とする潰瘍性大腸疾患測定電極。
【請求項２】
前記反応層に乳酸をラセミ化することができる酵素が含まれている請求項１記載の潰瘍性大腸疾患測定電極。
【請求項３】
前記プロトンアタック物質がキノン化合物またはアゾ化合物であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極。
【請求項４】
前記キノン化合物がメルカプトキノン化合物であることを特徴とする請求項３記載の潰瘍性大腸疾患測定電極。
【請求項５】
前記基台が基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極。
【請求項６】
前記第１作用電極、前記第１対極、比較電極、前記第２作用電極、前記第２対極のいずれもが薄膜状に形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極を備え、前記潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加する第１電源と、前記第２作用電極と前記対極間に電圧を印加する第２電源とを有し、
前記第１作用電極と前記比較電極間の電位を掃引するとともに前記第２作用電極と前記対極間の電位を所定の電位に制御する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検知部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検知部を有し、前記第１検知部と前記第２検知部によって検知された電流値により乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出する演算部を備えたことを特徴とする潰瘍性大腸疾患測定装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極を備え、前記潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加する第１電源と、前記第２作用電極と前記対極間に電圧を印加する第２電源とを有し、
前記第１作用電極と前記第１対極間を前記比較電極を基準にして所定の第１の電位に制御するとともに前記第２作用電極と前記第２対極間の電位を所定の第２の電位に制御する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検知部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検知部を有し、前記第１検知部と前記第２検知部によって検知された電流値により乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出する演算部を備えたことを特徴とする潰瘍性大腸疾患測定装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下し、比較電極の電位を基準にしてプロトンアタック層が固定化された第１作用電極の電位を掃引するとともに、前記作用電極と第１対極間に流れる還元電流を測定し、次いで前記被測定試料液を乳酸が酸化される酵素を含んだ反応層に浸透させ、第２作用電極と第２対極間に所定の電圧を印加して酸化電流を測定して、前記還元電流と前記酸化電流から算出される短鎖脂肪酸の総脂肪酸濃度と乳酸濃度の比（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）から潰瘍性大腸疾患と判定することを特徴とする潰瘍性大腸疾患判定方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下し、比較電極の電位を基準にしてプロトンアタック層が固定化された第１作用電極と第１対極間に所定の第１の電圧を印加して還元電流を測定し、次いで前記被測定試料液を乳酸が酸化される酵素を含んだ反応層に浸透させ、第２作用電極と第２対極間に所定の第２の電圧を印加して酸化電流を測定して、前記還元電流と前記酸化電流から算出される短鎖脂肪酸の総脂肪酸濃度と乳酸濃度の比（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）から潰瘍性大腸疾患と判定することを特徴とする潰瘍性大腸疾患判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大腸癌を含む潰瘍性大腸疾患を発見するための潰瘍性大腸疾患測定電極と、これを使用した潰瘍性大腸疾患測定装置、さらにこの潰瘍性大腸疾患を発見する潰瘍性大腸疾患判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、世界中でもっとも恐れられている疾病は悪性の腫瘍、癌である。癌は発病したとしても、初期段階ではあまり自覚症状がなく進行するので手遅れになり易い。中でも大腸癌は胃癌や食道癌、十二指腸癌などより深刻で、排便中に出血が起こるまでほとんど症状があらわれない。そして、この出血が起こったときには、大腸癌は既に相当すすんでいるのが通常であり、この時点で発見された場合は、早期発見がなされた場合と比較して処置もかなり限られてしまうことが多い。この点、これが良性の潰瘍性大腸疾患であったとしても同様で、出血が起こったときには病状はかなり進行しているのが通常である。その上、具合の悪いことには、このような出血性の排便があるのは、大腸癌や潰瘍性の大腸疾患にかぎらず、痔ろう等の慢性疾患でも起こりえる。こうした事情から痔ろう患者が多いわが国ではせっかくの大腸癌等発見のチャンスを、患者自身が安易に考えることで治療の機会を失ってしまうことも多かった。従って、出血が起こる前に、大腸癌等の潰瘍性大腸疾患を早期発見する方法の開発、出血があったときに単なる痔ろうと大腸癌等の疾患との区別を簡単、正確に判定できる方法の開発、さらにはそのために使用する潰瘍性大腸疾患測定装置の開発が望まれていた。
【０００３】
ところで、癌も良性のポリープも細胞分裂によって細胞が増殖する点では同一である。しかし、良性の細胞分裂が必要な範囲で制限的に行われるのに対して、癌等の悪性腫瘍は無制限に増殖するものである。この悪性腫瘍も多くは遺伝子が傷つくことなどで正常な細胞が形質転換を起こしたにすぎないから、細胞組織上悪性の細胞を良性の細胞から見分けるのは難しい。採取した細胞組織を遺伝子レベルで分析を行えば癌化した細胞か、正常な細胞かは判断することが可能であるが、遺伝子を解析する大掛かりな分析装置と比較的長時間の分析が必要で、日常的に患者自身が行える簡易な判定方法とはなりえないものであった。早期発見を行うためには、手軽で安価な装置でなければ普及は期待できず、また、出血性の排便があったとしても、患者自身が簡単に痔ろうによる出血か、大腸癌等の潰瘍性疾患による出血かを正確に判定できるような装置でなければ、潰瘍性大腸疾患測定装置は意味をなさない。
【０００４】
従来、大腸癌等を検査する方法として排便中の潜血成分（ヘモグロビン）を、採便具により採取して、抗ヘモグロビン抗体を用いて免疫学的測定方法により測定する方法が行われている。しかし、この検査方法は手軽ではあるが、排便中のヘモグロビンを検便試料として長期間保存するため、保存中に試料中のヘモグロビンが分解し、ヘモグロビンが正確に測定できないという問題があった。ヘモグロビンの分解を抑制するため、ペニシリンや非ペニシリン系抗生物質を添加してする方法（特開平７−７２１５４号公報）などが開示されているが、測定に長時間を費やす点は如何ともしかたがないし、測定結果の正確性は見込めないものであった。しかも、ヘモグロビンの存在は測定できても、それが痔ろうによる出血なのか、大腸癌等による出血なのか、区別することはできない。要するに、この免疫学的測定方法は単に排便中に人血が存在するのか、人血が存在しないのかを判断するものにすぎない。
【０００５】
このように、遺伝子レベルの細胞組織検査によれば正確な判断ができるが、専門家の知識と専門の分析装置を要し、安価で患者自身が簡便に測定する検査方法とは程遠いものである。また、採便具による検便で出血の有無をみる免疫学的測定方法は、手軽ではあるが、正確性に問題があり、加えて、大腸癌や潰瘍といった緊急性を要する疾患と日常の痔等の慢性病との区別がまったくつかないものであった。その上、免疫学的測定を行うには結局は専門家が必要で、患者自身が判断できるものではないし、基本的には再度正確に別の精密検査が必要になるものであった。こうした理由から、遺伝子解析や血液によらず、大腸に潰瘍ができたことを発見するまったく新しい検査方法の創出が望まれている。
【０００６】
ところで、潰瘍性大腸疾患に関して患者の便中細菌とその代謝産物である短鎖脂肪酸について次のような報告がなされている（日本消化器病学会雑誌第７９巻２号第１９３〜１９８頁）。なお、この短鎖脂肪酸というのは腸内細菌による糖質の代謝物で、酢酸、プロピオン酸、酪酸、バレリル酸、乳酸など炭素数６までのカルボン酸である。
【０００７】
この報告によれば、潰瘍性大腸疾患患者の便中細菌数は健常人と比べ減少する。なかでも嫌気性菌数が減少し、好気性菌数が増加する。この結果、便中細菌数と比例した形で、健常人に比べ代謝産物である短鎖脂肪酸濃度が減少し、非揮発性の短鎖脂肪酸である乳酸濃度は高くなると報告されている。病変が拡大するほど、そして緩解期より活発期にあたるほど乳酸濃度は増加するとも報告されている。
【０００８】
このように、潰瘍性大腸疾患は便中に含まれる短鎖脂肪酸と乳酸と密接な関係があり、健常人では短鎖脂肪酸が多くなって乳酸が少ないため、（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）の比率は小さい値をとるが、潰瘍性大腸疾患患者の便では短鎖脂肪酸が少なく乳酸が多いため、（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）の比率は相対的に大きな値をとることが分かる。従って、乳酸と短鎖脂肪酸の多寡、もしくは比率を簡易かつ正確に測定できれば、従来の技術とまったく異なる潰瘍性大腸疾患測定装置を得ることができる。
【０００９】
この潰瘍性大腸疾患測定装置を実現するためには、乳酸と短鎖脂肪酸をどのようにして測定するかが問題となる。本発明者らは既に脂肪酸等の有機酸の酸度を簡易に、しかも短時間で測定するためにボルタンメトリーを利用する測定装置を提案した（特開平１０−２８８５９９号公報）。これは有機溶媒と支持電解質にｐ−ベンゾキノン誘導体またはｏ−ベンゾキノン誘導体を混合して、これに測定試料を入れて共存電解液を作って酸度を電気化学的に測定するものである。ｐ−ベンゾキノン誘導体またはｏ−ベンゾキノン誘導体は、プロトンアタック物質であり、解離したプロトンと結合するのはいうに及ばず、非解離状態の酸に含まれているプロトンを引き抜く作用を有する物質のことである。共存電解液に浸漬した作用電極と対極、さらには基準の電位を示す比較電極に通電し、比較電極の電位を基準に作用電極に自然電位よりマイナス側の電圧を印加することで、プロトンアタック物質は自らアニオン化し、酸中のプロトンを引き抜くものである。プロトンアタック物質にはキノン化合物やアゾ化合物があるが、ｐ−ベンゾキノン誘導体またはｏ−ベンゾキノン誘導体は光安定性に優れるとともに、還元電位が溶存酸素のボルタモグラムの電流の立ち上がりの点からずれているため除酸素しなくても測定できるという優れた特徴を有すものである。従って、測定のための面倒な準備をすることなく、作用電極に印加する電位を比較電極の電位を基準に掃引すると、ｐ−ベンゾキン誘導体またはｏ−ベンゾキン誘導体が還元されて還元電流が本ピークを示すよりプラス側で、脂肪酸等の有機酸によってそれらの誘導体が各還元電位で還元されボルタモグラム上プレピークを示すものである。脂肪酸は還元電位が近いとき、プレピークを示す還元電流はこの還元電位で総脂肪酸量すなわち酸の量に比例するという性質を持っている。
【００１０】
また、乳酸を電気化学的に測定するための乳酸測定電極も従来提案されている（特開平７−９２１３８号公報）。この乳酸測定電極は、基板上に導電性カーボンペーストを印刷して作用極と対極を形成する。さらに、この電極の上に乳酸オキシダーゼと乳酸ラセマーゼを混合して反応層を形成した構成となっている。乳酸オキシダーゼは乳酸を酸化させる酵素であり、乳酸ラセマーゼは乳酸をラセミ化させるための酵素である。この乳酸ラセマーゼによって、乳酸オキシダーゼによっても酸化されないＤ−乳酸をＬ−乳酸にラセミ化し、Ｌ−乳酸化した乳酸を乳酸オキシダーゼで酸化して過酸化酸素を発生させ、この過酸化酸素を作用極と対極間に電圧を印加することで酸化するものである。電子伝達体としてフェリシアンイオンを用いることもできる。
【００１１】
このように乳酸と短鎖脂肪酸の比率が簡単かつ正確に解れば、従来の技術とまったく異なる潰瘍性大腸疾患測定装置、そしてそのための潰瘍性大腸疾患測定電極を得ることができるが、ただ脂肪酸と乳酸を測定するのでは誤差が生じるものであった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、排便中の潜血成分（ヘモグロビン）を採便具により採取して、抗ヘモグロビン抗体を用いた免疫学的測定方法により測定する方法は、手軽ではあるが、排便中のヘモグロビンを長期間保存するため、保存中に試料中のヘモグロビンが分解し、ヘモグロビンが正確に測定できないという問題があった。そして、ペニシリンや非ペニシリン系抗生物質を添加してする方法を用いても、測定のために長時間を要すし、それほど測定は正確にはならない。しかも、ヘモグロビンの存在は測定できても、それが痔ろうによる出血なのか、大腸癌や潰瘍等による出血なのか、区別することはできないものであった。
【００１３】
また、有機酸の酸度をプロトンアタック物質を混合した試料液をボルタンメトリーによって測定する従来の測定装置やその測定用の電極は、有機酸の総量濃度を電気化学的に測定できるが、この方法だと乳酸だけの測定は難しく、実質的に乳酸の定量はできないものであった。そこで別途乳酸を定量しようとすると、従来の技術のように乳酸オキシダーゼ等の酵素によって乳酸を特異的に酸化し、過酸化酸素を発生させて測定しなければならならないが、この酵素反応で同時にピルビン酸を生成するため、ピルビン酸と乳酸との還元電位の差で、ボルタンメトリーによる総脂肪酸の濃度の測定を狂わせるという問題があった。電子伝達体を用いた場合でも基本的には同様であった。
【００１４】
そこで本発明は従来のこのような問題を解決するもので、専門家によって血液の検査を行うことなく、短時間、かつ簡単、正確に判定するための潰瘍性大腸疾患測定電極を提供することを目的とする。
【００１５】
また本発明は、専門家によって血液の検査を行うことなく、短時間、かつ簡単、正確に判定できる潰瘍性大腸疾患測定装置を提供することを目的とする。
【００１６】
さらに、本発明は、専門家によって血液の検査を行うことなく、短時間、かつ簡単、正確に判定できる潰瘍性大腸疾患判定方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の潰瘍性大腸疾患測定電極は、基台上に形成された総脂肪酸検出部と乳酸検出部を備えた潰瘍性大腸疾患測定電極であって、前記総脂肪酸検出部が、表面にプロトンアタック層が固定化された第１作用電極と、前記第１作用電極と対をなす第１対極と、基準の電位を示す比較電極を有し、
前記乳酸検出部が、第２作用電極と、前記第２作用電極と対をなす第２対極と、前記第２作用電極と前記第２対極の表面に設けられ、乳酸を酸化することができる酵素を含んだ反応層とを有し、
前記反応層の表面には乳酸検出を総脂肪酸検出から切り離すバッファ層が設けられたことを特徴とする。
【００１８】
これにより、専門家によって血液の検査を行うことなく、短時間、かつ簡単、正確に判定することができる。
【００１９】
また、本発明の潰瘍性大腸疾患測定装置は、以上記載した潰瘍性大腸疾患測定電極を備え、前記潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加する第１電源と、前記第２作用電極と前記対極間に電圧を印加する第２電源とを有し、
前記第１作用電極と前記比較電極間の電位を掃引するとともに前記第２作用電極と前記対極間の電位を所定の電位に制御する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検知部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検知部を有し、前記第１検知部と前記第２検知部によって検知された電流値により乳酸量と総脂肪酸量の比を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
【００２０】
これにより、専門家によって血液の検査を行うことなく、短時間、かつ簡単、正確に判定できる潰瘍性大腸疾患測定電極を提供することができる。
【００２１】
さらに、本発明の潰瘍性大腸疾患判定方法は、被測定試料液を滴下し、比較電極の電位を基準にしてプロトンアタック層が固定化された第１作用電極の電位を掃引するとともに、前記作用電極と第１対極間に流れる還元電流を測定し、次いで前記被測定試料液を乳酸が酸化される酵素を含んだ反応層に浸透させ、第２作用電極と第２対極間に所定の電圧を印加して酸化電流を測定して、前記還元電流と前記酸化電流との関係から潰瘍性大腸疾患と判定することを特徴とする。
【００２２】
これにより、専門家によって血液の検査を行うことなく、短時間、かつ簡単、正確に判定できる潰瘍性大腸疾患判定方法を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載された発明は、基台上に形成された総脂肪酸検出部と乳酸検出部を備えた潰瘍性大腸疾患測定電極であって、
前記総脂肪酸検出部が、表面にプロトンアタック層が固定化された第１作用電極と、前記第１作用電極と対をなす第１対極と、基準の電位を示す比較電極を有し、
前記乳酸検出部が、第２作用電極と、前記第２作用電極と対をなす第２対極と、前記第２作用電極と前記第２対極の表面に設けられ、乳酸を酸化することができる酵素を含んだ反応層とを有し、
前記反応層の表面には乳酸検出を総脂肪酸検出から切り離すバッファ層が設けられたことを特徴とする潰瘍性大腸疾患測定電極であるから、総脂肪酸検出部と乳酸検出部にそれぞれ電圧を印加することにより、プロトンアタック物質で脱プロトンして電気化学的に総脂肪酸濃度を測定した後、バッファ層により切り離され遅れて浸透した反応層で酵素反応で発生した乳酸濃度を測定できる。
【００２４】
請求項２に記載された発明は、前記反応層に乳酸をラセミ化することができる酵素が含まれている請求項１記載の潰瘍性大腸疾患測定電極であるから、乳酸を特異的に酸化できる酵素がＬ−乳酸だけであっても、Ｄ−乳酸をラセミ化して乳酸の総量濃度を正確に測定できる。
【００２５】
請求項３に記載された発明は、前記プロトンアタック物質がキノン化合物またはアゾ化合物であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極であるから、血液が溶解しづらく、電極への固定化が容易である。
【００２６】
請求項４に記載された発明は、前記キノン化合物がメルカプトキノン化合物であることを特徴とする請求項３記載の潰瘍性大腸疾患測定電極であるから、固定化力が強くなる。
【００２７】
請求項５に記載された発明は、前記基台が基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極であるから、コンパクトであり持ち運びが容易である。
【００２８】
請求項６に記載された発明は、前記第１作用電極、前記第１対極、比較電極、前記第２作用電極、前記第２対極のいずれもが薄膜状に形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極であるから、各電極を平面化して薄くコンパクトにでき、生産も容易である。
【００２９】
請求項７に記載された発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極を備え、前記潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加する第１電源と、前記第２作用電極と前記対極間に電圧を印加する第２電源とを有し、
前記第１作用電極と前記比較電極間の電位を掃引するとともに前記第２作用電極と前記対極間の電位を所定の電位に制御する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検知部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検知部を有し、前記第１検知部と前記第２検知部によって検知された電流値により乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出する演算部を備えたことを特徴とする潰瘍性大腸疾患測定装置であるから、ボルタンメトリーによって総脂肪酸検出部で総脂肪酸濃度を測定するとともに、総脂肪酸濃度を測定後、反応層で生成される乳酸の濃度を乳酸検出部で測定することができ、乳酸測定の際に発生するピルビン酸のために、総脂肪酸の総量濃度の測定を狂わせることがなく測定でき、乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出するので潰瘍性大腸疾患を正しく判定できる。
【００３０】
請求項８に記載された発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極を備え、前記潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加する第１電源と、前記第２作用電極と前記対極間に電圧を印加する第２電源とを有し、
前記第１作用電極と前記第１対極間を前記比較電極を基準にして所定の第１の電位に制御するとともに前記第２作用電極と前記第２対極間の電位を所定の第２の電位に制御する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検知部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検知部を有し、前記第１検知部と前記第２検知部によって検知された電流値により乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出する演算部を備えたことを特徴とする潰瘍性大腸疾患測定装置であるから、クロノアンペロメトリーによって総脂肪酸検出部で総脂肪酸濃度を測定するとともに、総脂肪酸濃度を測定後、反応層で生成される乳酸を乳酸検出部で測定することができ、乳酸測定の際に発生するピルビン酸のために、総脂肪酸の総量濃度の測定を狂わせることがなく測定でき、乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出するので潰瘍性大腸疾患を正しく判定できる。
【００３１】
請求項９に記載された発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下し、比較電極の電位を基準にしてプロトンアタック層が固定化された第１作用電極の電位を掃引するとともに、前記作用電極と第１対極間に流れる還元電流を測定し、次いで前記被測定試料液を乳酸が酸化される酵素を含んだ反応層に浸透させ、第２作用電極と第２対極間に所定の電圧を印加して酸化電流を測定して、前記還元電流と前記酸化電流から算出される短鎖脂肪酸の総脂肪酸濃度と乳酸濃度の比（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）から潰瘍性大腸疾患と判定することを特徴とする潰瘍性大腸疾患判定方法であるから、総脂肪酸濃度をボルタンメトリーで測定後に、乳酸を酵素反応させて選択的に測定するので、乳酸濃度測定の際発生するピルビン酸で総脂肪酸の濃度が狂うことがない。
【００３２】
請求項１０に記載された発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の潰瘍性大腸疾患測定電極に被測定試料液を滴下し、比較電極の電位を基準にしてプロトンアタック層が固定化された第１作用電極の電位を掃引するとともに、前記作用電極と第１対極間に流れる還元電流を測定し、次いで前記被測定試料液を乳酸が酸化される酵素を含んだ反応層に浸透させ、第２作用電極と第２対極間に所定の電圧を印加して酸化電流を測定して、前記還元電流と前記酸化電流から算出される短鎖脂肪酸の総脂肪酸濃度と乳酸濃度の比（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）から潰瘍性大腸疾患と判定することを特徴とする潰瘍性大腸疾患判定方法であるから、総脂肪酸をクロノアンペロメトリーで測定後に、乳酸を酵素反応させて選択的に測定するので、乳酸濃度測定の際発生するピルビン酸で総脂肪酸の濃度が狂うことがない。
【００３３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極の全体構成図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極の断面図、図２（ａ）は本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解したカバー正面図、図２（ｂ）は本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解したスペーサ正面図、図２（ｃ）は本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解した基板正面図である。
【００３５】
図１及び図２において、１は試料液を滴下して電気化学的に総脂肪酸と乳酸を測定するための潰瘍性大腸疾患測定電極（以下、測定電極）、１ａはポリエチレンテレフタレートなどの絶縁材料からなる測定電極１の基板、２は基板１ａを覆うとともに上側から滴下された試料液を測定電極１に注入することができる有孔平板のカバー、３は基板１ａとカバー２の間に挟まれ液溜めとなる開口が形成された平板のスペーサである。カバー２とスペーサ３もポリエチレンテレフタレートで形成するのが好ましい。本実施の形態１では電極を載せる基台として基板１ａを採用しているが、電極を保持できる絶縁材料であればどのようなものであってもよい。４はカバー２に形成され、総脂肪酸検出部Ａと乳酸検出部Ｂの双方へ試料を分配する試料注入孔であり、５はカバー２の試料注入孔５の直下に位置した連絡溝及びこれに接続される２つの液溜め開口からなる試料保持室形成用開口である。ここで、試料液は排便から採取した便を有機溶媒と電解質を混合して作製する。有機溶媒としてはエタノール、イソプロピルアルコール等が望ましく、電解質は塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム等が望ましい。試料となる便が２０ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌとなるように有機溶媒に溶解し、電解質を５０ｍｇ／Ｌ〜１５０ｍｇ／Ｌ混入して試料液を作製するのが適当である。
【００３６】
まず、測定電極１の総脂肪酸検出部Ａについて説明する。６は総脂肪酸検出部Ａを構成するための第１対極、同じく７は第１作用電極、８は比較電極である。第１作用電極７、比較電極８は本実施の形態１においては矩形形状に形成され、第１対極９はこの２つをモザイク状に所定間隙を置いて凹部内に収容し、全体として略矩形状になるように組み合わされる。
【００３７】
９は総脂肪酸検出部Ａを薄膜化して形成するために、基板１ａにスクリーン印刷で樹脂バインダーを含有させた通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷した第１対極用パターンである。１０は同じく総脂肪酸検出部Ａ形成のために通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷して形成した第１作用電極用パターン、１１は同じく比較電極用パターンである。１２は試料の脂肪酸からプロトンを引き抜き、第１作用電極７で還元して脂肪酸のプレピークを形成するためのプロトンアタック層である。
【００３８】
第１対極６は白金、黒鉛、金、ステンレス、アルミニウムその他の導電性材料から構成され、上記した第１対極パターン９と接続されるが、第１対極パターン９と別材料で構成するのでなく、第１対極用パターン９といっしょに通電性カーボンペーストで一体形成するのでもよい。次に、第１作用電極７はグラッシーカーボンと呼ばれる炭素電極、ＰＦＣと呼ばれるプラスチックフォームを１０００℃〜２０００℃で焼結した炭素材料、あるいは金を蒸着またはスパッタリングなどして形成した薄膜で構成され、その表面にプロトンアタック層１２が形成されている。プロトンアタック層１２はプレプロトンアタック物質をメルカプト化や塗布後に溶媒を乾燥させるなどして固定化したもので、酸から解離したプロトン（Ｈ＋）と結合することに止まらず、酸を構成する非解離状態のプロトンを攻撃して引き抜く作用をもつものである。このプレプロトンアタック物質にはキノン化合物やアゾ化合物等があるが、これらは自然電位におかれた状態のときはプロトンを引き抜く作用は奏さない。すなわち、このプロトンアタック層１２は試料液が滴下されると、それを構成するプレプロトンアタック物質がアニオン化した状態となり、印加電圧で酸が分極してプロトン側がδ＋となって＋電位をもつため、酸中のプロトンを引き抜くが、自然電位においてはこれが起こらないからである。第１作用電極用パターン１０と接続されるが、上記したような別材料で構成するのでなく第１作用電極用パターン１０といっしょに通電性カーボンペーストで一体形成するのでも製造工程が簡略化でき好ましい。キノン化合物としては、ｐ−ベンゾキノン、ｏ−ベンゾキノン、ジフェノキノン、ナフトキノン、アントラキノン、ベンゼンアゾヒドロキノン、さらにこれらキノンの誘導体等がある。メルカプト化したメルカプトキノン化合物が好ましい。また、アゾ化合物には、アゾベンゼン、アゾフェノール、ベンゼンアゾメタン、ベンゼンアゾエタン、アゾナフタリン、アゾトルエン、アゾ安息香酸、アゾアニリン、アゾアニソールメチルアゾベンゼン、１−ベンゼンアゾナフタリン、ベンゼンアゾナフトール、オキシアゾベンゼン、２、４−ジオキシアゾベンゼン等がある。本実施の形態１のプレプロトンアタック物質はｏ−ベンゾキノン誘導体が用いられており、側鎖部分がメルカプト化されて第１作用電極７と結合している。
【００３９】
比較電極８は、第１作用電極７に脂肪酸を還元する所定の還元電位を印加するために基準となる電位を発生するもので、金、炭素、グラッシーカーボンと呼ばれる炭素電極、ＰＦＣと呼ばれるプラスチックフォームを１０００℃〜２０００℃で焼結した炭素材料で構成される。この比較電極８は比較電極用パターン１１と接続される。通電性カーボンペーストで一体形成して作るのが第１作用電極用パターン１０と同様に好ましい。
【００４０】
比較電極用パターン１１と第１対極用パターン９と第１作用電極用パターン１０は、測定電極１の長手方向に平行にこの順で３本沿って形成され、試料注入孔４の付近でそれぞれ第１対極６、第１作用電極７、比較電極８と接続される。各電極が形成されている部分とコネクタと接続する部分以外の部分、すなわち各パターンの表面は絶縁材料で被覆されている。
【００４１】
次に、測定電極１の乳酸検出部Ｂについて説明する。
【００４２】
１３は乳酸検出部Ｂを構成するための第２対極、同じく１４は第２作用電極である。第２作用電極１４は本実施の形態１においては矩形形状に形成され、第２対極１３は内部に矩形状の開口を開けた円形状をしている。第２作用電極１４はモザイク状に所定間隙を置いて第２対極１３の開口内に収容され、全体として円形状になるように組み合わされる。
【００４３】
１５は乳酸検出部Ｂを薄膜化して形成するために、基板１ａにスクリーン印刷で樹脂バインダーを含有させた通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷した第２対極用パターンである。１６は同じく乳酸検出部Ｂ形成のために通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷して形成した第２作用電極用パターンである。１７は試料を滴下したとき、総脂肪酸検出部Ａと乳酸検出部Ｂで測定のため発生する反応を切り離し、総脂肪酸の検出を行った後乳酸を測定するために双方の反応の影響を絶つバッファ層である。バッファ層１７は所定時間経過したら試料液が浸透するように選択される。その材料は酢酸メチルセルロースや寒天などのゲル物質である。浸透時間をどの程度の時間にするかで厚みや材料が決定される。１８はＬ−乳酸をピルビン酸に酸化させるために必要な乳酸オキシダーゼ等の酵素からなる反応層で、第２作用電極１４、第２対極１３の薄膜上に親水性高分子と以下説明する電子伝達体を介して形成される。乳酸にはＤ−乳酸もあるが、Ｄ−乳酸をＬ−乳酸にラセミ化する乳酸ラセマーゼと混合しておけば、どのような乳酸であってもピルビン酸に変化させることができる。なお、この他、反応層１８にはリン酸塩が混合される。親水性高分子としては、アルキレンオキサイド系の高分子が適当であり、電子伝達体はフェロセン、フェリシアン化カリウム、ベンゾキノンが適当である。本実施の形態１ではスルホン酸ナトリウム−ｐ−ベンゾキノンを用いている。このほかの水溶性のベンゾキノン、さらには水溶性のキノン化合物であってもよい。
【００４４】
乳酸検出部Ｂに乳酸の酸化電位が印加されると、乳酸は上記のような酵素と電子伝達体によりプロトンを奪われピルビン酸に酸化され、酵素は活性中心が酸化型から還元型に変化する。この還元型の酵素は酸化型の電子伝達体と反応して再び酸化型の酵素に戻り、さらに電子伝達体は酸化型から電子を放出して還元型に戻るものである。本実施の形態１のように、乳酸オキシダーゼと乳酸ラセマーゼを酵素として使い、電子伝達体としてスルホン酸ナトリウム−ｐ−ベンゾキノンを用いた場合には、スルホン酸ナトリウム−ｐ−ベンゾキノンからスルホン酸ナトリウム−ｐ−ヒドロキシベンゾキノンに変化する。ヒドロキシベンゾキノンからベンゾキノンに酸化するとき流れる酸化電流が試料液中に含まれる乳酸量に比例するため、この酸化電流を測定することにより試料液の乳酸が測定できるものである。
【００４５】
第２対極１３は白金、黒鉛、金、ステンレスその他の導電性材料から構成され、上記した第２対極用パターン１５と接続されるが、第２対極用パターン１５と別材料で構成するのでなく、第２対極用パターン１５といっしょに通電性カーボンペーストで一体形成するのがよい。また、第２作用電極１４も同じく白金、黒鉛、金、ステンレスその他の導電性材料で構成し、第２作用電極１４と接続されるが、第２作用電極用パターン１６といっしょに通電性カーボンペーストで一体形成するのがよい。
【００４６】
第２対極用パターン１５と第２作用電極用パターン１６は、第１対極用パターン９、第１作用電極用パターン１０、第２対極用パターン１５、第２作用電極用パターン１６、比較電極用パターン１１の順で測定電極１の長手方向に平行に沿って形成され、試料注入孔４の付近でそれぞれ第２対極１３、第２作用電極１４と接続される。測定電極１の一端は後述する潰瘍性大腸疾患測定装置の電極挿入コネクタ（図示しない）に差し込まれるため、各電極パターンの端部は端部付近で屈曲されてよい。
【００４７】
このように、本実施の形態１の測定電極は、潰瘍性大腸疾患測定装置の電極挿入コネクタに挿入して資料注入孔４の上から試料液を滴下すると、試料液は連絡溝を通って測定電極１内の総脂肪酸検出部Ａと乳酸検出部Ｂのそれぞれ２つの試料保持室に２分されて導かれる。バッファ層１７が乳酸検出部Ｂに設けられているため、試料液の乳酸検出部Ｂ内への浸透が遅れ、両者の切り離しが行われ、総脂肪酸検出部Ａによる総脂肪酸検出が終了してから乳酸検出が行えることになる。
【００４８】
総脂肪酸の検出は次のように行われる。比較電極８の発生する基準電位からみて、第１作用電極７の電位を脂肪酸の還元電位となるように第１対極６と第１作用電極７間に電圧を印加すると、試料液の滴下した状態ではプレプロトンアタック物質がプロトンアタック物質化し、脂肪酸からプロトンを奪って還元電流が流れる。潰瘍性大腸疾患により大腸内で産生される短鎖脂肪酸は、酢酸、プロピオン酸、酪酸、バレリル酸、乳酸など炭素数６までのカルボン酸であるが、これらのカルボン酸の還元電位は比較的近く、この近傍の還元電位を印加すれば体内で産生される総脂肪酸の濃度が測定できるものである。
【００４９】
第１対極６と第１作用電極７間にかける電圧の印加の方法には代表的な２つの異なる方法がある。１つは第１作用電極７の電位を比較電極８に対して＋８００ｍＶ〜−１０００ｍＶの範囲で掃引する方法である。この方法はボルタンメトリーと呼ばれる。図５（ａ）はボルタンメトリーを行ったときに現れるプレピークの説明図、図５（ｂ）は還元電流値と脂肪酸濃度との関係図である。図５に示すように、掃引したときの電位−還元電流曲線（ボルタモグラム）の中に現れる還元電流のプレピーク値を測定し、このプレピーク値により脂肪酸の総量濃度に比例するのを利用して脂肪酸の濃度を測定するものである。なお、掃引速度としては電極反応を電子移動律速とするために１０ｍＶ／ｓ〜２００ｍＶ／ｓとするのが適当である。
【００５０】
２つめの測定方法は、第１作用電極７の電位を比較電極８に対して＋１００ｍＶ〜−６００ｍＶの範囲の短鎖脂肪酸の還元電位をパルス状またはステップ状に印加する方法である。但し、第１作用電極７が上述の例示した材料と異なる材料の場合、若干の変動がある。この方法はクロノアンペロメトリーと呼ばれる。図６はクロノアンペロメトリーを行ったときに現れるファラデー電流の説明図である。図６に示すように、第１作用電極７上に電気二重層が形成されると、プレプロトンアタック物質はアニオン化し、プロトンアタック物質となって短鎖脂肪酸からプロトンを奪う。本実施の形態１ではｏ−ベンゾキノン誘導体が用いられているから、電子の移動により還元され、ヒドロ化してｏ−ヒドロキシベンゾキノン誘導体となる。このとき急激に流れる還元電流はファラデー電流と呼ばれるが、このファラデー電流値を測定して短鎖脂肪酸の総濃度を測定するものである。
【００５１】
次に乳酸検出は次のように行われる。バッファ層１７が存在するために総脂肪酸検出部Ａが測定を終えるまで乳酸検出は遅延させられる。実施の形態３として後述する潰瘍性大腸疾患測定装置の制御部により所定の時間経過後に第２対極１３、第２作用電極１４との間に乳酸の酸化電位を印加すると、乳酸は、酵素と電子伝達体であるスルホン酸ナトリウム−ｐ−ベンゾキノンによりプロトンを奪われピルビン酸に酸化され、酵素は活性中心が酸化型から還元型に変化する。この還元型の酵素はスルホン酸ナトリウム−ｐ−ベンゾキノンと反応して再び酸化型の酵素に戻り、スルホン酸ナトリウム−ｐ−ベンゾキノンは電子を受入れてスルホン酸ナトリウム−ｐ−ヒドロキシベンゾキノンになり、さらに電極でキノン体に戻る。このとき流れる酸化電流が試料液中に含まれる乳酸量に比例するため、この酸化電流を測定することにより試料液の乳酸が測定できるものである。
【００５２】
このように、本実施の形態１の測定電極１は、試料注入孔４に試料液を滴下することにより簡単に短鎖脂肪酸の総脂肪酸濃度と乳酸濃度を検出できる。これにより両者のバランスをみることができ、潰瘍性大腸疾患の患者と健常人で（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）の比率を計算すると、大きな差となり、精度高く潰瘍性大腸疾患を発見することができる。また、電気化学的測定であるから試料が少なくても測定でき、迅速に検出することができる。痔ろうのような慢性病の場合には、出血はあるが（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）が低ければ単なる痔ろうで、潰瘍性大腸疾患ではないことになる。
【００５３】
（実施の形態２）
図３（ａ）は本発明の実施の形態２における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解した基板Ａ正面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態２おける潰瘍性大腸疾患測定電極を分解したスペーサ正面図、図３（ｃ）は本発明の実施の形態２における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解した基板Ｂ正面図、図４は本発明の実施の形態２における潰瘍性大腸疾患測定電極の断面図である。反応や作用は基本的には実施の形態１と同様であり、詳細な説明は実施の形態１に譲ってここでは省略する。
【００５４】
図３及び図４において、１’ａはポリエチレンテレフタレートなどの絶縁材料からなる測定電極１の総脂肪酸検出部Ａを構成する基板Ａ、１’ｂは同じく絶縁材料からなる測定電極１の乳酸検出部Ｂを構成する基板Ｂ、３は試料を測定電極１に注入することができる連絡溝と液溜めとなる開口が形成された平板のスペーサである。１９はスペーサ３に形成され、総脂肪酸検出部Ａと乳酸検出部Ｂの双方へ試料を分配する試料注入孔であり、２０は試料注入孔１９と連絡された液溜めとなる試料保持室形成用開口である。試料は実施の形態１と同様に作られる。
【００５５】
ここで、実施の形態２の測定電極１の総脂肪酸検出部Ａについて説明する。２１は総脂肪酸検出部Ａを構成するための第１対極、同じく２２は第１作用電極、２３は比較電極である。第１作用電極２２、比較電極２３は本実施の形態２においても矩形形状に形成され、第２対極２１はこの２つをモザイク状に所定間隙を置いて凹部内に収容し、全体として略矩形状になるように組み合わされる。
【００５６】
２４は総脂肪酸検出部Ａを薄膜化して形成するために、基板１’ａにスクリーン印刷で樹脂バインダーを含有させた通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷した第１対極用パターンである。２５は同じく総脂肪酸検出部Ａ形成のために通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷して形成した第１作用電極用パターン、２６は同じく比較電極用パターンである。１２は試料の脂肪酸からプロトンを引き抜き、第１作用電極２２で還元して脂肪酸のプレピークを形成するためのプロトンアタック層である。
【００５７】
第１対極２１、第１作用電極２２、比較電極２３は実施の形態１で説明したものと同様である。
【００５８】
比較電極用パターン２６と第１対極用パターン２４と第１作用電極用パターン２５は、測定電極１の長手方向に平行にこの順で３本沿って形成され、試料注入孔１９の付近でそれぞれ第１対極２１、第１作用電極２３、比較電極２３と接続される。
【００５９】
次に、実施の形態２の測定電極１の乳酸検出部Ｂについて説明する。
【００６０】
２７は乳酸検出部Ｂを構成するための第２対極、同じく２８は第２作用電極である。
【００６１】
第２作用電極２８は本実施の形態２においても矩形形状に形成され、第２対極２７は内部に矩形状の開口を開けた円形状をしている。第２作用電極２８はモザイク状に所定間隙を置いて第２対極２７の開口内に収容され、全体として円形状になるように組み合わされる。
【００６２】
２９は乳酸検出部Ｂを薄膜化して形成するために、基板１’ｂにスクリーン印刷で樹脂バインダーを含有させた通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷した第２対極用パターンである。３０は同じく乳酸検出部Ｂ形成のために通電性カーボンペーストを薄く帯状に印刷して形成した第２作用電極用パターンである。１７は実施の形態１と同様のバッファ層である。１８は実施の形態１と同様の酵素からなる反応層である。
【００６３】
第２対極用パターン２９と第２作用電極用パターン２５は、測定電極１の長手方向に平行に沿って形成される。乳酸検出部Ｂは、スペーサ３に形成された試料保持室形成用開口２０の位置で、基板Ａ１’ａの総脂肪酸検出部Ａと対向してスペーサ３を挟んで積層される。
【００６４】
このように、本実施の形態２の測定電極は構成されるから、実施の形態１の測定電極１の奏する作用効果のほかに、２つの基板のそれぞれに総脂肪酸検出部Ａと乳酸検出部Ｂを印刷して形成すればよく、電極や配線パターンの配置がシンプルであり、試料保持室形成用開口は１つでよいからスペーサの構成も簡単になるというものである。
【００６５】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３の潰瘍性大腸疾患測定装置の斜視図、図８は本発明の本実施の形態３の潰瘍性大腸疾患測定装置の制御回路図である。
【００６６】
図７において、３１は潰瘍性大腸疾患測定装置本体、３２は潰瘍性大腸疾患測定装置３１の上面に配設された測定を開始するためのスタート・ストップボタン、３３は潰瘍性大腸疾患測定装置３１の電源を入切する電源ボタン、３４は潰瘍性疾患を検出する測定電極１を挿入して内部の制御回路に接続するためのコネクー、３５は試料の（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）の比率を表示し、この比率が所定の閾値を超えていたときには潰瘍性疾患の可能性があることの表示を行うＬＣＤ（表示手段）である。
【００６７】
図８において、３６は制御部であって、タイマとメモリを備えており、測定電極１の各電極に所定の電位を与えるための制御とともに、乳酸濃度と短鎖脂肪酸濃度に相当する電流値から乳酸濃度と短鎖脂肪酸濃度を算出したり、（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）の比率を演算したりし、さらにＬＣＤを制御するものである。スタート・ストップボタン３２と電源ボタン３３を押すと、制御部３６は対応するスイッチをＯＮし、動作可能になる。そして、制御部３６が総脂肪酸濃度の検出を開始を指令するとタイマがカウントを開始し、カウントアウトした時点で乳酸を検出するよう指令するものである。３７は比較電極や第１対極、第２対極に所定の電位を印加するためのデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバーター、３８は第１対極または第２対極に所定の電位を印加するためのオペアンプ、３９は比較電極側と対極側への出力を切り替えるリレー、４０は第１対極と第２対極への出力を切り替えるリレーである。また、４１は第１作用電極、第２作用電極に所定の電位を印加するためのデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバーター、４３は第１作用電極か第２作用電極に所定の電位を印加するためのオペアンプ、４４は第１作用電極と第１対極間、第２作用電極と第２対極間を流れる電流を測定するための抵抗、４５は第１作用電極と第２作用電極とを切り替えるためのリレーである。４６は抵抗４４の両端の電圧を入力され降下電圧を抵抗値で割って増幅して出力する電圧増幅部、４７は電圧増幅部４６で増幅された降下電圧をデータ化して制御部に入力するＡ／Ｄコンバーターである。制御部３６はこのデータを第１作用電極と第１対極間、第２作用電極と第２対極間を流れる電流値として内部のメモリに記憶する。
【００６８】
次に、本実施の形態３の制御回路がどのように動作するのか説明する。測定電極１をコネクター３４に挿入し、試料注入孔４に試料液を滴下して、スタート・ストップボタン３２と電源ボタン３３を押すと、マイクロコンピュータを内蔵した制御部３６は対応するスイッチをＯＮし、動作可能になる。制御部３６はこれを受けて、カウンタにより計時を開始し、脂肪酸を検出するため総脂肪酸検出部Ａを構成する第１対極、第１作用電極、比較電極に通電するためリレー３９をＢ接点側、リレー４０をＡ’接点側に接続し、リレー４５をＡ”側に接続する。その後、制御部３６は比較電極のデータをメモリから読み出し、Ｄ／Ａコンバーター３７でアナログ化してオペアンプ３８に入力する。オペアンプ３８はイマジナリショートを利用して比較電極をデータどおり基準電圧になるように第１対極の電位を制御する。また、制御部３６は第１作用電極のデータをメモリから読み出し、Ｄ／Ａコンバーターでアナログ化してオペアンプ４３に入力する。オペアンプ４３は電流を検出するための抵抗４４で電圧降下が起こり、出力側の第１作用電極の電位に変化がでるのを防止するため、ホロアとなっている。これにより第１作用電極はデータどおりに所定の電位に制御される。
【００６９】
短鎖脂肪酸を検出するためボルタンメトリーで掃引する場合は、制御部３６は第１作用電極の電位を、１０ｍＶ／ｓ〜２００ｍＶ／ｓの掃引速度、＋８００ｍＶ〜−１０００ｍＶの範囲で掃引する。第１対極には、第１作用電極を比較電極の電位を基準にしたとき、掃引する所定の電位になるような電位がオペアンプ３８のイマジナリショートにより印加される。このとき第１作用電極を流れる還元電流値は抵抗４４による電圧降下で検出され、電圧増幅部４６で増幅してからＡ／Ｄコンバーター４７を介してデータ化して制御部３６に入力される。制御部３６は電流値のデータの中でボルタモグラムを構成するデータの中で、プレピーク値となるデータを選択してメモリする。このデータが短鎖総脂肪酸濃度に比例するものである。
【００７０】
ところで、短鎖脂肪酸はボルタンメトリーによって掃引してプレピークを求めて定量するのでなく、所定の電圧を印加してそのとき過渡的に流れる電流を検出して定量するクロノアンペロメトリーでも測定できる。このクロノアンペロメトリーで短鎖脂肪酸を測定する場合は、制御部３６は第１作用電極にパルス状またはステップ状の電圧を印加する。このとき第１作用電極を流れる還元電流値を抵抗４４によって検出し、電圧増幅部４６、Ａ／Ｄコンバーター４７を介してデータ化して制御部３６に入力する。制御部３６は電流値のデータの中でファラデー電流とみられるデータを選択してメモリする。このデータが短鎖総脂肪酸濃度に比例するものである。
【００７１】
制御部３６は総脂肪酸検出部Ａで脂肪酸量を測定した後、タイマがカウントアウトするとリレー３９をＡ接点、リレー４０をＢ’接点、リレー４５をＢ”接点に切り替える。タイマの設定値は測定電極１のバッファ層１７の材料や厚さで適宜選択されているから、カウントアウトした時点では既に試料液は乳酸検出部Ｂ内に浸透し、反応層の酵素の作用で化学反応を起こしている。次いで、制御部３６は第２対極のデータをメモリから読み出し、Ｄ／Ａコンバーター３７でアナログ化してオペアンプ３８に入力する。オペアンプ３８が構成するホロアを介して、第１対極をデータどおりの電位に制御する。制御部３６は乳酸を検出するために第２作用電極に乳酸の酸化電位を印加するデータを読み出し、オペアンプ４３が構成するホロアを介して第２作用電極に乳酸の酸化電位を印加する。酸化電流値は抵抗４４で検出され、制御部３６はこれをデータとしてメモリする。
【００７２】
短鎖脂肪酸と乳酸の電流値検出が終了すると、制御部３６はこれを短鎖脂肪酸濃度と乳酸濃度に換算し、さらに（乳酸濃度／短鎖脂肪酸濃度）の比率を演算してメモリする。この後、制御部３６はＬＣＤにこれらのデータを送って表示させる。
【００７３】
このように、本実施の形態３の潰瘍性大腸疾患測定装置は、ボルタンメトリーによって総脂肪酸検出部Ａで総脂肪酸を測定するとともに、短鎖脂肪酸を測定後反応層で生成される乳酸を乳酸検出部Ｂで測定することができ、乳酸測定の際に発生するピルビン酸のため、短鎖脂肪酸の総量濃度の測定を狂わせることがなく、乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出するので潰瘍性大腸疾患を正しく判定できる。クロノアンペロメトリーによって総脂肪酸検出部で総脂肪酸を測定するため、掃引しないで短時間に総脂肪酸を正確に測定できる。
【００７４】
また、短鎖脂肪酸をボルタンメトリーで測定後に、乳酸を酵素反応させて選択的に測定するので、乳酸測定の際発生するプルビン酸で総脂肪酸の濃度が狂うことがない。短鎖脂肪酸をクロノアンペロメトリーで測定した場合でも同様である。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００７６】
請求項１に記載された潰瘍性大腸疾患測定電極によれば、総脂肪酸検出部と乳酸検出部にそれぞれ電圧を印加することにより、プロトンアタック物質で脱プロトンして電気化学的に総脂肪酸濃度を測定した後、バッファ層により遅れて到達した反応層で酵素反応で発生した乳酸濃度を測定できる。
【００７７】
請求項２に記載された潰瘍性大腸疾患測定電極によれば、乳酸を特異的に酸化できる酵素がＬ−乳酸だけであっても、Ｄ−乳酸をラセミ化して乳酸の総量濃度を正確に測定できる。
【００７８】
請求項３に記載された潰瘍性大腸疾患測定電極によれば、血液が溶解しづらく、電極への固定化が容易である。
【００７９】
請求項４に記載された潰瘍性大腸疾患測定電極によれば、固定化力が強くなる。
【００８０】
請求項５に記載された潰瘍性大腸疾患測定電極によれば、コンパクトであり持ち運びが容易である。
【００８１】
請求項６に記載された潰瘍性大腸疾患測定電極によれば、各電極を平面化して薄くコンパクトにでき、生産も容易である。
【００８２】
請求項７に記載された潰瘍性大腸疾患測定装置によれば、ボルタンメトリーによって総脂肪酸検出部で総脂肪酸を測定するとともに、総脂肪酸を測定後反応層で生成される乳酸を乳酸検出部で測定することができ、乳酸測定の際に発生するピルビン酸のために総脂肪酸の総量の測定を狂わせることがなく、乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出するので潰瘍性大腸疾患を正しく判定できる。
【００８３】
請求項８に記載された潰瘍性大腸疾患測定装置によれば、クロノアンペロメトリーによって総脂肪酸検出部で総脂肪酸を測定するとともに、総脂肪酸を測定後反応層で生成される乳酸を乳酸検出部で、乳酸測定の際に発生するピルビン酸のために、総脂肪酸の総量の測定を狂わせることがなく、乳酸濃度と総脂肪酸濃度の比を算出するので潰瘍性大腸疾患を正しく判定できる。
【００８４】
請求項９に記載された潰瘍性大腸疾患判定方法によれば、総脂肪酸をボルタンメトリーで測定後に、乳酸を酵素反応させて選択的に測定するので、乳酸測定の際発生するピルビン酸のために総脂肪酸の濃度が狂うことがない。
【００８５】
請求項１０に記載され潰瘍性大腸疾患判定方法によれば、総脂肪酸をクロノアンペロメトリーで測定後に、乳酸を酵素反応させて選択的に測定するので、乳酸測定の際発生するピルビン酸のために総脂肪酸の濃度が狂うことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極の全体構成図
（ｂ）本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解したカバー正面図
（ｂ）本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解したスペーサ正面図
（ｃ）本発明の実施の形態１における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解した基板正面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態２における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解した基板Ａ正面図
（ｂ）本発明の実施の形態２おける潰瘍性大腸疾患測定電極を分解したスペーサ正面図
（ｃ）本発明の実施の形態２における潰瘍性大腸疾患測定電極を分解した基板Ｂ正面図
【図４】本発明の実施の形態２における潰瘍性大腸疾患測定電極の断面図
【図５】（ａ）ボルタンメトリーを行ったときに現れるプレピークの説明図
（ｂ）還元電流値と脂肪酸濃度との関係図
【図６】クロノアンペロメトリーを行ったときに現れるファラデー電流の説明図
【図７】本発明の実施の形態３の潰瘍性大腸疾患測定装置の斜視図
【図８】本発明の本実施の形態３の潰瘍性大腸疾患測定装置の制御回路図
【符号の説明】
１  潰瘍性大腸疾患測定電極（測定電極）
１ａ  基板
１’ａ  基板Ａ
１’ｂ  基板Ｂ
２  カバー
３  スペーサ
４、１９  試料注入孔
５、２０  試料保持室形成用開口
６、２１  第１対極
７、２２  第１作用電極
８、２３  比較電極
９、２４  第１対極用パターン
１０、２５  第１作用電極用パターン
１１、２６  比較電極用パターン
１２  プロトンアタック層
１３、２７  第２対極
１４、２８  第２作用電極
１５、２９  第２対極用パターン
１６、３０  第２作用電極用パターン
１７  バッファ層
１８  反応層
３１  潰瘍性大腸疾患測定装置本体
３２  スタート・ストップボタン
３３  電源ボタン
３４  コネクー
３５  ＬＣＤ
３６  制御部
３７、４１  Ｄ／Ａコンバーター
３８、４３  オペアンプ
３９、４０、４５  リレー
４４  抵抗
４６  電圧増幅部
４７  Ａ／Ｄコンバーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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