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公開番号2025116645
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011177
出願日2024-01-29
発明の名称酵素センサー
出願人花王株式会社
代理人弁理士法人アルガ特許事務所
主分類G01N 27/327 20060101AFI20250801BHJP(測定;試験)
要約【課題】一様態において、被測定溶液中の特定の有機物質(被測定物質)の濃度の経時変化を、時間遅れが小さく高精度で測定可能で、面積の小さな酵素センサーを提供することを目的とする。
【解決手段】本開示は、一態様において、被測定物質を含む溶液中の前記被測定物質の濃度を測定するための酵素センサーであり、アノード層21と第1通液層22とを含むアノード電極2と、カソード層31と第2通液層32とを含むカソード電極3と、前記第1通液層22および第2通液層32よりも吸水能力が高い吸液層4と、を含む電極部1を含み、前記アノード層21、前記第1通液層22、前記カソード層31、前記第2通液層32、前記吸液層4が、この順で積層された積層体6を含む、酵素センサーに関する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被測定物質を含む溶液中の前記被測定物質の濃度を測定するための酵素センサーであり、
アノード層と第１通液層とを含むアノード電極と、カソード層と第２通液層とを含むカソード電極と、吸液層とが積層された積層体を含む電極部を含み、
前記アノード層にはアノード酵素が固定されており、
前記積層体において、前記アノード層、前記第１通液層、前記カソード層、前記第２通液層、前記吸液層は、この順で積層されている、酵素センサー。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記吸液層は、吸水性ポリマーを含む、請求項１に記載の酵素センサー。
【請求項３】
前記吸液層は、吸水性ポリマーと不織布との複合体を含む、請求項１に記載の酵素センサー。
【請求項４】
前記カソード層に固定されたカソード酵素をさらに含む、請求項１から３のいずれかの項に記載の酵素センサー。
【請求項５】
前記アノード酵素は、前記被測定物質を酸化する能力を有する、請求項１から３のいずれかの項に記載の酵素センサー。
【請求項６】
前記アノード電極は前記アノード層に固定され可逆的に酸化還元可能な物質をさらに含む、請求項５に記載の酵素センサー。
【請求項７】
前記カソード酵素は、前記被測定物質を還元する能力を有する、請求項４に記載の酵素センサー。
【請求項８】
前記カソード電極は前記カソード層に固定され可逆的に酸化還元可能な物質をさらに含む、請求項７に記載の酵素センサー。
【請求項９】
請求項１から３のいずれかの項に記載の酸素センサーを用いた、被測定物質の測定方法であり、
前記アノード層に前記被測定物質を含む溶液を供給すること、
前記アノード電極と前記カソード電極とが電気接続され、且つ、前記アノード電極と前記カソード電極との間に所定の電圧を印可したときに流れる電流値を測定すること、
前記電流値に基づき、被測定物質の濃度の絶対値を算出すること、を含む被測定物質の測定方法。
【請求項１０】
請求項１から３のいずれかの項に記載の酸素センサーを用いた、被測定物質の測定方法であり、
前記アノード層に前記被測定物質を含む溶液を供給すること、
前記アノード電極と前記カソード電極との電位差を測定し、前記電位差の増加速度を得ること、
前記電位差の増加速度に基づき、被測定物質の濃度の絶対値を算出すること、を含む被測定物質の測定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、酵素を用いた特定物質（被測定物質）のセンサーおよびそれを用いた特定物質の濃度の測定方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、健康志向の高まりに伴い、身体の状態をモニターするために、汗、唾液、尿、涙、血液等の生体液中の有機物質を選択的に検出するセンサーのニーズが高まっており、中でも血液採取を行わないような被験者の身体を傷つけない非侵襲的な測定が注目されている。
特に活動中の身体状態のモニターにおいては、生体液を採取してその中の有機物質をバッチ処理的に測定するだけでなく、活動による生体液中の有機物濃度の経時変化を測定することが重要である。
【０００３】
特許文献１には、グルコースを燃料として発電する発電デバイス、およびグルコース濃度の測定方法が開示されている。特許文献２には、尿中のグルコースにより発電する酵素電池をおむつに組込み、酵素電池の発電量からグルコース濃度を測定するシステムが開示されている。また、非特許文献１では、被測定溶液である汗の流路を形成することにより、汗中のエタノール濃度の経時変化を計測する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＷＯ２０１８／０６２４１９号公報
特開２０２０－６１２９号公報
【非特許文献】
【０００５】
A. Hauke et. al., Lab Chip, 2018, 18, pp.3750
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の発電デバイスでは、被測定物質の濃度のリアルタイム測定が可能であることが理想である。しかし、特許文献１に開示の発電デバイスでは、被測定物質の濃度の継時変化に対応する電気的信号の出力の即応性が悪い、換言すると、「時間遅れ」が大きいという課題があった。また、被測定物質の濃度変化に対する前記出力の相関性は良好であるとは言えず、被測定物質の濃度の測定精度が悪いという課題もあった。
【０００７】
特許文献２に開示のシステムでは、酵素電池の周囲に吸収材が多量に存在する。そのため、おむつ内に配置された酵素電池は、吸収材から拡散してくる尿（含グルコース溶液）によって発電し、当該発電量に応じて被測定物質（グルコース）の濃度を測定することになる。そのため、小さな時間遅れで、且つ、グルコース濃度の経時変化を高精度に測定することができないという課題があった。
【０００８】
また、非特許文献1に開示のエタノールセンサーでは、吸収材を利用した溶液ポンプを用いることによりエタノール濃度の経時測定を可能にしている。エタノール濃度を測定する酵素電極は吸収材と同一平面上に配置されている。そのため、電極に含まれる酵素のうち被測定溶液との反応に寄与する酵素の量が少ないため出力効率が悪く、測定精度が悪いという課題があった。
【０００９】
本開示は、一様態において、溶液中の被測定物質の濃度の経時変化を、時間遅れが小さく且つ高精度で測定可能な酵素センサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、一態様において、被測定物質を含む溶液中の前記被測定物質の濃度を測定するための酵素センサーであり、
酵素が固定されたアノード層と第１通液層とを含むアノード電極と、カソード層と第２通液層とを含むカソード電極と、吸液層とが積層された積層体を含む電極部を含み、
前記積層体において、前記アノード層、前記第１通液層、前記カソード層、前記第２通液層、および前記吸液層が、この順で積層されている、酵素センサーに関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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