(57)【要約】【課題】連続的かつリアルタイムに生体関連物質を測定及び検出できるバイオセンサの提供。更に、測定及び検出対象である生体関連物質を燃料として発電することで自己駆動できる自己駆動型のバイオセンサの提供。また、皮膚等の生体表面に装着でき、かつ、装着した状態で生体関連物質を測定及び検出できるウェアラブルなバイオセンサの提供。【解決手段】被験試料中に含まれる生体関連物質を測定するための測定機能と、自己駆動するための発電機能を有するバイオ燃料電池型センサであって、積層フィルム５、生体関連物質を酸化する機能を有する酵素を含むセンサ電極２、隔膜３、酸素を還元する機能を有する対極電極４、空気透過フィルム６、が順に積層して配置される、センサ本体１１を有する、バイオ燃料電池型センサ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験試料中に含まれる生体関連物質を測定するための測定機能と、自己駆動するための発電機能を有するバイオ燃料電池型センサであって、
積層フィルム５、
電極材と、前記電極材に固定され、前記生体関連物質に特異的に反応し酸化する機能を有する酵素を含むセンサ電極、
隔膜、
前記隔膜を介して前記センサ電極と対向し、酸素を還元する機能を有する対極電極、
空気透過フィルム、が順に積層して配置され、
前記積層フィルムは穴を有し、前記穴を覆うように前記センサ電極が位置決めされて配置され、かつ、前記積層フィルムと前記空気透過フィルムとが前記隔膜を介して封止され、前記積層フィルムと前記隔膜の間に前記センサ電極が挟み込まれると共に、前記隔膜と前記空気透過フィルムの間に対極電極が挟み込まれている、センサ本体を有し、
前記センサ電極の前記酵素による前記生体関連物質の酸化に基づいて前記生体関連物質を測定し、
前記センサ電極の前記酵素による前記生体関連物質の酸化によって取り出された電子の前記センサ電極と前記対極電極間の移動に基づいて発電する、バイオ燃料電池型センサ。
【請求項２】
開口部及び通気口を有する筐体を備え、前記筐体の内部に前記センサ本体が収納され、前記開口部から前記センサ本体の前記積層フィルムの前記穴の位置に位置決めされた前記センサ電極が露出し、前記通気口は外部から空気を取り込むように構成されている、請求項１に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項３】
前記センサ電極の前記電極材が、炭素微粒子層を有する炭素繊維シートである、請求項１又は２に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項４】
前記センサ電極の前記電極材が、前記炭素繊維シートの前記隔膜と反対側の面に前記炭素微粒子層を有し、隔膜側の面には前記炭素微粒子層を有しない、請求項３に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項５】
前記センサ電極の前記電極材の厚さが、0.01 mm以上1.00 mm以下である請求項１〜４の何れか一項に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項６】
前記センサ電極に固定されている前記酵素が、モノオキシゲナーゼ活性を有しない請求項１〜５の何れか一項に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項７】
前記センサ電極に固定されている前記酵素が、乳酸酸化酵素である請求項１〜６の何れか一項に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項８】
前記乳酸酸化酵素が、配列番号２又は４に示すアミノ酸配列を含み、酸素の存在下でL-乳酸に作用してピルビン酸及び過酸化水素を生成する活性を有する請求項７に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項９】
前記対極電極の前記電極材が、炭素微粒子層を有する炭素繊維シートである、請求項１〜８の何れか一項に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項１０】
前記対極電極の前記電極材の厚さが、0.1 mm以上5.0 mm以下である請求項１〜９の何れか一項に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【請求項１１】
前記対極電極が、電極触媒としてビリルビンオキシダーゼを含む請求項１〜１０の何れか一項に記載のバイオ燃料電池型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオ燃料電池型センサに関する。詳細には、被験試料中に含まれる生体関連物質を測定する共に、被験対象物質である生体関連物質を燃料として自己駆動するバイオ燃料電池型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体関連物質の測定技術であるバイオセンシングは、疾病や、身体的ストレス、精神的ストレス等の診断や健康管理、疾病予防、疾病や予後モニタリング、また、環境中の化学物質や薬剤の代謝等の生体内動態の解析やモニタリング、薬剤管理等に利用できる生体情報を提供することができる。なかでも、汗や尿、唾液、涙液等の生体分泌液、及び、呼気や皮膚ガス等の生体ガスを被験試料としてセンサを利用して非侵襲的に生体関連物質を測定する技術は、刺針採血等を伴わないことから被験者に苦痛を与えず、連続的かつリアルタイムに生体情報を提供できるとして開発が進められている。
【０００３】
例えば、呼気等の生体ガスに含まれる生体関連物質をセンサにより検出して、その濃度を算出することにより生体の健康状態に関する生体情報を取得する技術がある。しかしながら、当該技術による測定は、本来検出すべき所望ガス以外の多種類のガスによる干渉を受けることが知られている。そこで、かかる干渉ガスの影響下においても所望ガスを精度よく検出できる生体ガス検出装置及びプログラムが報告されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の生体ガス検出装置等は、生体ガスに含まれる所望ガスと干渉ガスとに感度を有する半導体式ガスセンサと、干渉ガスに感度を有する燃料電池式ガスセンサ等の電気化学式ガスセンサの出力値に基づいて、所望ガスの濃度を取得するものである。
【０００４】
呼気中に含まれるアルコールを検出するセンサとして、白金電極等を使用する燃料電池式アルコールセンサが報告されている（例えば、非特許文献１を参照）。非特許文献１に記載のアルコールセンサは、検知極（センサ電極）でアルコールが酸化され生成したプロトンが電解質内部を移動し、対極電極側で酸素の還元が生じるが、プロトンが移動する際に、外部回路に電子が流れる反応を検出することによりアルコールを検出するものである。当該アルコールセンサは、呼気に含まれるアルコール以外のガスにはほとんど反応せず、回路動作時を除いては電力を必要としない、信頼性の高い燃料電池式センサとして報告されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び非特許文献１に記載のセンサは、利用できる被験試料及び被験対象物質に制限がある。詳細には、当該センサは、センサ素子として使用される白金電極等と反応できるものしか検出することはできず、呼気や皮膚ガスに含まれるアルコール等の一部の生体関連物質を検出できるのみであり、汗等を含む多種多様な生体試料中に含まれる多種多様な生体関連物質を広範に測定及び検出することは困難であるとの問題がある。
【０００６】
近年、酵素や微生物、抗体等の生体関連物質を検知素子として、その優れた分子識別機能を利用するバイオセンサにより、被験物質となる生体関連物質を測定及び検出する技術が開発されている。バイオセンサは、優れた物質選択性を示すことから、医療、生物化学、食品、環境分野等の様々な産業分野において広範に利用されている。
【０００７】
例えば、本発明者らは、L-乳酸に作用してピルビン酸及び過酸化水素を生成する乳酸酸化活性を有する乳酸酸化酵素を利用する乳酸センサを報告している（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に記載の乳酸センサにおいて検知素子として利用する乳酸酸化酵素は、乳酸酸化活性、特には低濃度乳酸に対し、親和性を有していることから、当該乳酸センサの測定感度及び測定精度の向上を図ることができる。特に、生体試料中に含まれる乳酸は低濃度であることから既知の乳酸酸化酵素で高精度な測定が困難であったが、このような生体試料中の乳酸をも高精度に測定することができる。また、特許文献２には、当該乳酸酸化酵素を負極側の電極触媒として利用するバイオ燃料電池についても報告されている。
【０００８】
グルコース酸化酵素やグルコース脱水素酵素、乳酸酸化酵素、乳酸脱水素酵素等の酸化還元酵素を利用するグルコースセンサ及び乳酸センサが報告されている（例えば、特許文献３を参照のこと）。特許文献３に記載のグルコースセンサ又は乳酸センサは、電極系上に配置された試薬層を備え、当該試薬層には、酸化還元酵素、及び、1-メトキシ-5-メチルフェナジニウムエチルサルフェート（以下、「1-m-PES」と略する場合がある）を含むものである。これにより、電子伝達メディエータとして当該技術分野で汎用される1-メトキシ-5-メチルフェナジニウムメチルサルフェート（以下、「1-m-PMS」と略する場合がある）を用いる場合よりも耐湿度性能を向上させ得ることが報告されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載のセンサにおいて、検知素子として利用する乳酸酸化酵素は、低濃度乳酸に対しても充分な親和性を示すものであるが、電極材上に乳酸酸化酵素を固定化して作成した電極には厚みがある。生体試料中に含まれる乳酸は低濃度であるため、そのような低濃度の生体関連物質を電極内部に拡散させることは困難である。また、当該センサは、その形状から皮膚等の生体表面に貼り付けて使用するものではなく、皮膚等から分泌される汗等の生体試料中に含まれる乳酸をリアルタイムに測定及び検出することは困難である。
【００１０】
また、特許文献３に記載のセンサは、絶縁性基板上に作用極（センサ電極）及び対極電極を有する電極系、及び前記電極系に酸化還元酵素及び1-m-PESを含む試薬層を備えるものであり、キャピラリー構造の試料供給部より毛管現象により試料が試薬層に浸透するように構成されるものである。生体関連物質を検出するセンサ電極は基板上に配置されていることから、その形状から皮膚等の生体表面に貼り付けて使用するものではない。また、試薬層は1回の測定に対応するものであり、繰り返しの使用を想定するものではない。そのため、皮膚等から分泌される汗等の生体試料中に含まれる生体関連物質をin situに測定及び検出することは困難である。
【００１１】
更に、皮膚等の生体表面に装着することにより、リアルタイムに生体情報を取得できるウェアラブルセンサの開発が進められている（例えば、非特許文献２及び非特許文献３を参照）。非特許文献２及び非特許文献３に記載のセンサは、グルコースや乳酸、ナトリウム、カリウム、体温を検出できるフレキシブル・プリンテッドプラスチックセンサアレイに結合されたフレキシブルエレクトロニクスボードから作られたものであり、当該センサが汗と接触すると、電気信号が生成され、生成された電気信号を増幅及びフィルタリングした後、皮膚温度を使用して較正するように構成されている。このように構成することにより、腕等の生体表面に装着した状態で汗に含まれる生体関連物質を分析でき、また、結果をスマートフォン等に送信することもできることが報告されている。
【００１２】
しかしながら、非特許文献２及び非特許文献３に記載のセンサは、フレキシブル・プリンテッドプラスチックセンサアレイに結合されたフレキシブルエレクトロニクスボードから作られたものである。つまり、生体関連物質を検出するためのセンサ電極は、基板上に配置されたものであり、基板を皮膚表面に配置しても汗を連続的に検出するセンサ電極機能を有しない。そのため、皮膚等から分泌される汗等の生体分泌物を経時的に測定及び検出することは困難である。
【００１３】
また、上記で報告されている各バイオセンサは、その駆動に外部電源が必要であり、センサの構造が煩雑化及び大型化する傾向があるとの問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開2016-1126号公報
【特許文献２】特開2018-121545号公報
【特許文献３】特開2018-54555号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】タニタ、テクノロジー、「タニタ  アルコール検知器、ALBLO」、［online］、［平成31年1月15日検索］、インターネット〈URL：http://www.tanita.co.jp/content/alcohol/technology/〉
【非特許文献２】Nature Japan、Nature ダイジェスト、Vol. 13 No. 4、News、「汗をリアルタイムで分析できるウエアラブルセンサー」、［online］、2016年4月、［平成31年1月15日検索］、インターネット〈https://www.natureasia.com/ja-jp/ndigest/v13/n4/%E6%B1%97%E3%82%92%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%BF%E3%82%A4%E3%83%A0%E3%81%A7%E5%88%86%E6%9E%90%E3%81%A7%E3%81%8D%E3%82%8B%E3%82%A6%E3%82%A8%E3%82%A2%E3%83%A9%E3%83%96%E3%83%AB%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B5%E3%83%BC/73434〉
【非特許文献３】Linda Geddes、“Wearable sweat sensor paves way for real-time analysis of body chemistry/Flexible plastic sensor sends molecular test results to a smartphone”Nature、News、［online］、2016年1月27日、［平成31年1月15日検索］、インターネット〈https://www.nature.com/news/wearable-sweat-sensor-paves-way-for-real-time-analysis-of-body-chemistry-1.19254〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、連続的かつリアルタイムに生体関連物質を測定及び検出できるバイオセンサの提供を目的とする。更に、本発明は、測定及び検出対象である生体関連物質を燃料として発電することで自己駆動できる自己駆動型のバイオセンサの提供を目的とする。また、本発明は、皮膚等の生体表面に装着でき、かつ、装着した状態で生体関連物質を測定及び検出できるウェアラブルなバイオセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、生体関連物質に特異的に反応して酸化する機能を有する酵素を電極触媒とするセンサ電極、隔膜、酸素を還元する機能を有する対極電極を含む電極系を、積層フィルム及び空気透過フィルムで隔膜を介して封止したパッチ形状とすることで、生体関連物質を測定及び検出できると共に、測定及び検出対象である生体関連物質を燃料として発電できることを見出した。更に、パッチ形状とすることにより、皮膚等の生体表面に装着した状態で生体関連物質の測定及び検出を行うことができることを見出した。本発明者らはこれらの知見に基づき本発明を完成するに至った。
【００１８】
上記の目的を達成するため、下記の〔１〕〜〔１１〕の構成からなる発明を提供する。
【００１９】
〔１〕被験試料中に含まれる生体関連物質を測定するための測定機能と、自己駆動するための発電機能を有するバイオ燃料電池型センサであって、
積層フィルム、
電極材と、前記電極材に固定され、前記生体関連物質に特異的に反応し酸化する機能を有する酵素を含むセンサ電極、
隔膜、
前記隔膜を介して前記センサ電極と対向し、酸素を還元する機能を有する対極電極、
空気透過フィルム、が順に積層して配置され、
前記積層フィルムは穴を有し、前記穴を覆うように前記センサ電極が位置決めされて配置され、かつ、前記積層フィルムと前記空気透過フィルムとが前記隔膜を介して封止され、前記積層フィルムと前記隔膜の間に前記センサ電極が挟み込まれると共に、前記隔膜と前記空気透過フィルムの間に対極電極が挟み込まれている、センサ本体を有し、
前記センサ電極の前記酵素による前記生体関連物質の酸化に基づいて前記生体関連物質を測定し、
前記センサ電極の前記酵素による前記生体関連物質の酸化によって取り出された電子の前記センサ電極と前記対極電極間の移動に基づいて発電する、バイオ燃料電池型センサ。
【００２０】
上記〔１〕の構成によれば、生体関連物質を測定及び検出できると共に、測定及び検出対象である生体関連物質を燃料として発電する燃料電池型センサとして構築することにより、自己駆動できるセンサを提供することができる。本構成のバイオ燃料電池型センサは自己駆動できることから、センサを駆動させるための電源等を別途搭載することなく、センサの小型化及び軽量化を図ることができる。更に、積層フィルム及び空気透過フィルムを用いて、パッチ形状として構築することで、皮膚等の生体表面に装着できウェアラブルなセンサとして提供できる。また、生体表面に装着した状態で生体関連物質を測定及び検出できることから、リアルタイムに生体関連物質を測定及び検出できるセンサを提供できる。したがって、医療、生物化学、食品、環境分野等の様々な分野に利用可能なセンサを提供することができ、また、刺針採血等を伴わずに非侵襲的に生体関連物質の測定を行うことができることから、特に、医療分野で好適に利用可能である。
【００２１】
〔２〕開口部及び通気口を有する筐体を備え、前記筐体の内部に前記センサ本体が収納され、前記開口部から前記センサ本体の前記積層フィルムの前記穴の位置に位置決めされた前記センサ電極が露出し、前記通気口は外部から空気を取り込むように構成されている、上記〔１〕のバイオ燃料電池型センサ。
【００２２】
上記〔２〕の構成によれば、筐体を設けることにより、取り扱い性及び耐久性の向上したバイオ燃料電池型センサを提供することができる。また、筐体に通気口を設けたことで、対極電極での酸素の還元に必要な酸素を筐体の外部から充分に供給できる。
【００２３】
〔３〕前記センサ電極の前記電極材が、炭素微粒子層を有する炭素繊維シートである上記〔１〕又は〔２〕のバイオ燃料電池型センサ。
【００２４】
上記〔３〕の構成によれば、電極材として柔軟性のある炭素素材のものを用いることにより、更に生体表面への装着性、及び、密着性が向上したウェアラブルなセンサを提供できる。密着性が向上することから、生体表面から分泌される生体液や生体ガス等の生体分泌物を漏らさず、センサ電極に接触させることができる。これにより、生体分泌物等に含まれる生体関連物質を高精度に測定及び検出することができ、センサの性能を向上させることができる。また、炭素繊維シートに多孔質の炭素微粒子層を設けることにより、電極触媒である酵素を固定できる有効表面積を大きくすることができる。これにより、電極性能を向上させることができ、センサ性能を向上させることができる。また、電極材を炭素素材で構成することで、電極材内部に被験試料を浸透及び拡散させ得ることから、電極材に固定した酵素による酸化反応が継続的に進行することで、生体関連物質の測定及び検出を継続的かつリアルタイムに行うことができる。
【００２５】
〔４〕前記センサ電極の前記電極材が、前記炭素繊維シートの前記隔膜と反対側の面に前記炭素微粒子層を有し、隔膜側の面には前記炭素微粒子層を有しない、上記〔３〕のバイオ燃料電池型センサ。
【００２６】
上記〔４〕の構成によれば、隔膜との接触面との反対側の面のみに多孔質の炭素微粒子層を形成することで、センサ電極の電極材のうち炭素微粒子層を有しない炭素繊維シート側が隔膜と接触する。多孔質の炭素微粒子層ではなく、炭素繊維シートを隔膜側に配置することで、センサ電極と隔膜の接触性が向上する。これにより、センサ電極で発生したプロトンの対極電極への伝達を円滑に行うことができ、センサ性能を向上させることができる。
【００２７】
〔５〕前記センサ電極の前記電極材の厚さが、0.01 mm以上1.00 mm以下である上記〔１〕〜〔４〕の何れかのバイオ燃料電池型センサ。
【００２８】
上記〔５〕の構成によれば、電極材の厚さが厚くなりすぎると、電極材内部への被験試料の浸潤に偏りが生じる等、センサ電極内部での酵素触媒反応に偏りが生じることがある。また、酵素反応に伴って発生するプロトンの輸送等にも偏りが生じることがある。その結果、測定誤差が大きくなる可能性がある。一方、電極材の厚さが薄くなりすぎると、電極材に要求される耐久性や強度を保持できず、また、センサ電極の電極触媒である酵素を効果的に固定できず、センサ電極としての機能を充分に発揮できない可能性がある。電極材の厚さを上記範囲に設定することにより、電極性能が向上し、センサ性能を向上させることができる。
【００２９】
〔６〕前記センサ電極に固定されている前記酵素が、モノオキシゲナーゼ活性を有しない上記〔１〕〜〔５〕の何れかのバイオ燃料電池型センサ。
【００３０】
上記〔６〕の構成によれば、モノオキシゲナーゼ活性を有しない酵素をセンサ電極の電極触媒とすることで、電極性能を向上させることができる。パッチ形状に構築されるセンサにおいては、パッチ内部への酸素供給量に制限がある。酵素がモノオキシゲナーゼ活性を有すると、かかる酵素活性に伴ってセンサ内部で局所的に酸素が消費され、対極電極への酸素供給量が減少することで、センサの性能が低下する恐れがある。そのため、モノオキシゲナーゼ活性を有しない酵素を用いることで、酸素を還元する対極電極側への酸素供給量を十分に担持することができる。
【００３１】
〔７〕前記センサ電極に固定されている前記酵素が、乳酸酸化酵素である上記〔１〕〜〔６〕の何れかのバイオ燃料電池型センサ。
【００３２】
上記〔７〕の構成によれば、乳酸酸化酵素を前記センサ電極の電極触媒とすることで、乳酸を測定及び検出するための乳酸センサを提供することができる。したがって、医療、生物化学、食品、環境分野等の様々な分野に利用可能なセンサを提供することができる。
【００３３】
〔８〕前記乳酸酸化酵素が、配列番号２又は４に示すアミノ酸配列を含み、酸素の存在下でL-乳酸に作用してピルビン酸及び過酸化水素を生成する活性を有する上記〔７〕のバイオ燃料電池型センサ。
【００３４】
上記〔８〕の構成によれば、配列番号２又は４に示すアミノ酸配列を含む乳酸酸化酵素をセンサ電極の電極触媒とすることで、当該乳酸酸化酵素は低濃度乳酸に対して親和性を有していることから測定感度及び測定精度の向上を図ることができる。
【００３５】
〔９〕前記対極電極の前記電極材が、炭素微粒子層を有する炭素繊維シートである、上記〔１〕〜〔８〕のバイオ燃料電池型センサ。
【００３６】
上記〔９〕の構成によれば、電極材として柔軟性のある炭素素材のものを用いることにより、更に生体表面への装着性、及び、密着性が向上したウェアラブルなセンサを提供できる。また、炭素繊維シートに多孔質の炭素微粒子層を設けることにより、電極触媒として酵素を用いる場合に、当該酵素を固定できる有効表面積を大きくすることができる。これにより、電極性能を向上させることができ、センサ性能を向上させることができる。また、炭素素材の電極材は、その内部に酸素を浸透及び拡散させ得ることから、電極材に固定した酵素による酸素の還元反応を円滑に進めることができる。
【００３７】
〔１０〕前記対極電極の前記電極材の厚さが、0.1 mm以上5.0 mm以下である上記〔１〕〜〔９〕の何れかのバイオ燃料電池型センサ。
【００３８】
上記〔１０〕の構成によれば、パッチ形状であるセンサでは、対極電極への酸素の供給が律速となるため、空気中の酸素の供給を緩衝できる程度な厚さが必要となる。上記範囲に設定することにより、対極電極での酸素の還元反応を円滑に進めることができる。
【００３９】
〔１１〕前記対極電極が、電極触媒としてビリルビンオキシダーゼを含む上記〔１〕〜〔１０〕の何れかのバイオ燃料電池型センサ。
【００４０】
上記〔１１〕の構成によれば、対極電極の電極触媒としてビリルビンオキシダーゼを用いることにより、対極電極での酸素の還元反応を更に円滑に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】バイオ燃料電池型センサのセンサ本体を模式的に示す図
【図２】バイオ燃料電池型センサのセンサ本体の断面を模式的に示す図。
【図３】バイオ燃料電池型センサのセンサ電極及び対極電極の電極構造及び電極反応を模式的に示す図。
【図４】筐体を構成要素として含むバイオ燃料電池型センサを模式的に示す図
【図５】乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能及び初期出力性能の評価−センサ電極の電極材の厚さ及び織組織の種類が与える影響を検討した実施例１の乳酸電解効率性能評価の結果を示すグラフであり、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図６】乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能及び初期出力性能の評価−センサ電極の電極材の厚さ及び織組織の種類が与える影響を検討した実施例１の初期出力性能評価の結果を示すグラフであり、縦軸は電力（mW）、横軸は電流（A）を示す。
【図７】乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能の評価−センサ電極の電極材の厚さが乳酸電解効率性能のバラツキに与える影響を検討した実施例２の結果を示すグラフであり、パネルＡは乳酸センサ（８）、パネルＢは乳酸センサ（９）の結果を示し、何れも、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図８】乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能の評価−センサ電極の配置が与える影響を検討した実施例３の結果を示すグラフであり、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図９】乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能の評価−センサ電極の炭素インク塗布条件が与える影響を検討した実施例４の結果を示すグラフであり、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図１０】パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−乳酸酸化酵素の種類が与える影響を検討した実施例６の結果を示すグラフであり、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図１１】パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−乳酸酸化酵素の種類が与える影響を検討した実施例７の結果を示すグラフであり、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図１２】パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−対極電極の電極材の厚さ及び織組織の種類が与える影響を検討した実施例８の結果を示すグラフであり、対極電極として厚さ0.90 mmの綾織炭素繊維を用いた結果を示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図１３】パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−対極電極の電極材の厚さ及び織組織の種類が与える影響を検討した実施例８の結果を示すグラフであり、対極電極として厚さ0.60 mmの綾織炭素繊維を用いた結果を示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図１４】パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−対極電極の電極材の厚さ及び織組織の種類が与える影響を検討した実施例８の結果を示すグラフであり、対極電極として厚さ0.10 mmと0.60 mmの平織炭素繊維及び厚さ0.90 mmの綾織炭素繊維を用いた結果を示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図１５】パッチ形状として構築した乳酸センサの被験試料中に含まれる乳酸の測定を検討した実施例９の結果を示すグラフであり、乳酸電解効率で評価した結果を示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【図１６】パッチ形状として構築した乳酸センサの被験試料中に含まれる乳酸の測定を検討した実施例９の結果を示すグラフであり、初期出力性能で評価した結果を示し、縦軸は電力（mW）、横軸は電流（A）を示す。
【図１７】パッチ形状として構築した乳酸センサの被験試料中に含まれる乳酸の測定を検討した実施例９の結果を示すグラフであり、乳酸濃度と図１６で示す初期出力性能との相関を解析した結果を示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、具体的な本発明の実施の形態について説明するが、これはあくまでも本発明を例示するに留まり、本発明を限定するものではない。
【００４３】
（実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ）
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、被験試料中に含まれる生体関連物質を測定するためのセンサとしての測定機能と、当該バイオ燃料電池型センサ１を自己駆動するための発電を行う電源としての機能を有する。
【００４４】
ここで、被験試料としては、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の測定対象となる生体関連物質の存在が予想されるすべての試料を対象とすることができる。例えば、汗や血液（血漿や血清、全血等）、組織間液、尿、唾液、涙液等の生体液、呼気や皮膚ガス等の生体ガス等の生物体由来の生体試料、食品試料、環境試料等が例示されるがこれに限定されるものではない。また、必要に応じて、これらの試料に適当な処理を行った試料をも含み得る。したがって、生物体や食品、環境中から採取した試料をそのまま被験試料とし、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１に適用することができるが、適当な緩衝液を加えて調整したものを被験試料としてもよい。緩衝成分としては、例えば、リン酸カリウム等のリン酸塩、イミダゾール、炭酸塩、ホウ酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS）、4-（2-ヒドロキシエチル）−ピペラジン-1-エタン スルホン酸（HEPES）、3-モルフォリノプロパン スルホン酸（MOPS）等を例示することができる。これらは単独で用いてもよいが、２種以上を組み合わせて使用することができる
【００４５】
また、生体関連物質とは、ヒトを含む動物や植物等の生物体に含まれる物質を意味する。ここでは、生体関連物質には、生物体を構成している物質、生物体が産生する物質、生物体が摂取する可能性がある物質等が含まれ、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の測定対象とすることができる限り、すべての物質が含まれる。例えば、タンパク質、糖類、ビタミン類、ホルモン類、アルコール類、及び、その生体内代謝産物等であり、具体的には、乳酸、グルコース、フルクトース、デンプン等の糖類、アルデヒド類、ピルビン酸、コハク酸、イソクエン酸、グルタミン酸、アンモニア、尿素、アスコルビン酸、コルチゾール等のステロイド類、エタノール等のアルコール類等を例示することができる。
【００４６】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、積層フィルム５、センサ電極２、隔膜３、対極電極４、空気透過フィルム６が順に積層して配置されているセンサ本体１１を有する。以下、各構成要素について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１のセンサ本体１１を模式的に示す図であり、図２は本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１のセンサ本体１１の断面を模式的に示す図である。両図とも、各構成要素の積層順序が明確になるように、各構成要素を離間して示している。また、両図とも、皮膚から分泌される汗を被験試料として、バイオ燃料電池型センサ１を皮膚に適用する例を示す。
【００４７】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１のセンサ本体１１の構成要素である積層フィルム５は、積層可能な樹脂フィルムとして構成することができる。積層フィルム５は、柔軟性を有すると共に、耐久性を有するフィルムである限り、材質に特に制限はなく、当該技術分野で既知の材質のフィルムを用いることができる。また、好ましくは、導電性を有しない。積層フィルム５は、それ自体が、２以上の同一、若しくは、異なる材質のフィルム材が積層されたものでもよい。したがって、ラミネートフィルムのように基材と接着層とが積層されたものでもよい。例えば、低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ナイロン-６やナイロン６６等のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等のフィルムが例示されるが、これらに限定するものではない。市販品を利用することができ、アイリスオーヤマから購入できるラミネートフィルム LZ-25A450等を用いることができる。
【００４８】
積層フィルム５の大きさや形状等に特に制限はなく、バイオ燃料電池型センサ１の使用目的や、センサ電極２及び対極電極４等の大きさに応じて適宜設定される。積層フィルム５は、隔膜３を介して、空気透過フィルム６と接着し、積層フィルム５と隔膜３の間にセンサ電極２を挟み込むものであるため、例えば、センサ電極２の大きさや形状を考慮して、適宜、設定することができる。積層フィルム５の厚さは、好ましくは20μm以上150μm以下、特に好ましくは50μm以上125μｍ以下である。
【００４９】
積層フィルム５には、積層フィルム５に積層されるセンサ電極２が被験試料と接触させるための穴５１が形成されている。穴５１の大きさや形状は、センサ電極２がセンサ本体１１から離脱しない大きさや形状である限りは、特に制限はない。例えば、穴５１は、角穴や丸穴、異形穴、細孔等、又は、これらを組み合わせた形状、或いは、変形した形状とすることができる。また、穴５１の数についても特に制限はない。したがって、任意の形状の穴を任意の数設けることができる。また、穴５１が形成される位置についても特に制限はないが、好ましくは、積層フィルム５の中央部に設けることが好ましい。
【００５０】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の構成要素であるセンサ電極２は、酵素電極として構成される。センサ電極２は、電極材と、前記電極材に固定され、被験物質である生体関連物質に特異的に反応し酸化する機能を有する酵素とを含んで構成される。センサ電極２では、電極材に固定された酵素が、被験物質である生体関連物質に特異的に作用して、生体関連物質を酸化する。これにより、当該生体関連物質から電子が取り出されると共に、プロトンが発生する。
【００５１】
電極材としては、外部回路に接続可能で電子を伝達できる導電性の基材である限り特に制限はなく、既知の材質のものを用いることができる。例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素繊維、グラファイト、及びグラッシーカーボン等の炭素素材、アルミニウム、銅、金、白金、銀、ニッケル、パラジウム等の金属又は合金、SnO2、In2O3、WO3、TiO2等の導電性酸化物等が例示できるが、これらに限定するものではない。特に好ましくは、炭素繊維を電極材として用いることができる。例えば、汗等の皮膚分泌物等を被験試料とする場合には、センサ電極２を皮膚等の生体表面に接触するようにセンサ本体１１を配置することができる。その場合に、水分や空気等を浸透させ易い炭素繊維によりセンサ電極２を構築することで、生体表面から分泌された分泌物がセンサ電極２内部に湿潤及び拡散させることができ、連続的に分泌物を採取できる。これにより、汗等の分泌物に含まれる生体関連物質の測定及び検出を連続的に行うことができる。また、電極材として炭素素材等の柔軟性のある素材のものを用いることにより、更に生体表面への装着性、及び、密着性が向上したウェアラブルなセンサを提供できるようになる。密着性が向上することから、生体表面から分泌される生体液や生体ガス等の生体分泌物を漏らさず、センサ電極に接触させることができる。これにより、生体分泌物等に含まれる生体関連物質を高精度に測定及び検出することができ、センサの性能を向上させることができる。
【００５２】
また、電極材は、これらの基材を単層又は２種以上の積層構造をもって構成してもよい。また、導電性向上のため、市販のケッチェンブラック等のカーボンブラック、活性炭粉末等の導電性炭素微粒子を上記した導電性の基材に塗布して多孔質の炭素微粒子層を形成したものを電極材としてもよい。塗布に際しては、ポリフッ化ビニリデン系ポリマー（PVDF）等のバインダーと混合した炭素インクとして塗布してもよい。導電性の基材に炭素微粒子層を形成する場合には、当該基材の片面若しくは両面に形成してもよいが、好ましくは片面に形成する。片面に形成する場合には、センサ本体１１の構成要素である隔膜３との接触面との反対側の面に形成することが好ましい。隔膜３との接触面との反対側の面に形成することで、センサ電極２と隔膜３の接触性が向上し、センサ電極２で発生したプロトンの対極電極４への伝達を円滑に行うことができる。
【００５３】
電極材の大きさ及び形状等は特に限定されるものではなく、使用目的に応じて適宜調整することができる。好ましくは、電極材の厚さが0.01 mm以上1.00 mm以下、特に好ましくは0.05 mm以上0.20 mm以下のものを用いる。また、電極材を金属のみで構成する場合には、上記厚さの10分の1程度の厚さのものを用いることができる。電極材の厚さが厚くなりすぎると、電極材内部への被験試料の浸潤に偏りが生じる等、センサ電極内部での酵素触媒反応に偏りが生じることがある。また、酵素反応に伴って発生するプロトンの輸送等にも偏りが生じることがある。その結果、測定誤差が大きくなる可能性があるため好ましくない。一方、電極材の厚さが薄くなりすぎると、電極材に要求される耐久性や強度を保持できず、また、センサ電極２の電極触媒である酵素を効果的に固定できず、センサ電極２としての機能を充分に発揮できない可能性があるため好ましくない。また、マイクロメートルオーダーに電極面積を小さくした微小電極として構成することができる。
【００５４】
酵素としては、被験物質である生体関連物質に特異的に作用して、当該生体関連物質を酸化し電子を取り出す反応を触媒できる限り特に制限はなく、既知の酵素を用いることができる。したがって、酵素は、被験物質である生体関連物質の種類に応じて適宜選択することができる。
【００５５】
酵素として、例えば、被験物質を酸化する能力を有する酸化還元酵素を好ましく利用することができる。酸化還元酵素としては、酸化酵素や脱水素酵素等を用いることができる。具体的には、乳酸酸化酵素、グルコース酸化酵素、フルクトース酸化酵素、アルデヒド酸化酵素、ピルビン酸酸化酵素、グルタミン酸酸化酵素、アルコール酸化酵素、乳酸脱水素酵素、グルコース脱水素酵素、フルクトース脱水素酵素、アルコール脱水素酵素、アルデヒド脱水素酵素、ピルビン酸脱水素酵素、イソクエン酸脱水素酵素、グルタミン酸脱水素酵素、尿素脱水素酵素、グルタチオン脱水素酵素、β-ガラクトシダーゼ、α-アミラーゼ等が例示されるが、これらに限定するものではない。例えば、被験物質が乳酸である場合には、乳酸酸化酵素等が好適に用いることができ、被験物質がグルコースである場合には、グルコース脱水素酵素等が好適に用いることができる。
【００５６】
乳酸酸化酵素としては、下記の反応式に示す通り、酸素の存在下でL-乳酸に作用してピルビン酸及び過酸化水素を生成する反応を触媒する酵素が挙げられる。そして、当該触媒活性には補因子としてフラビンモノヌクレオチド（FMN）又はフラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）が要求されるものであってよい。
反応式 ： 
L-乳酸（C3H6O3） ＋ 酸素（O2） → ピルビン酸（C3H4O3） ＋ 過酸化水素（H2O2）
【００５７】
乳酸酸化酵素の基質となる乳酸は解糖系の最終産物で、嫌気的条件下で糖類から乳酸が生成され、好気的条件下では嫌気的解糖系のピルビン酸からの乳酸生成経路がアセチルCoAの生成に切り替わりTCA回路等を経て糖類が二酸化炭素及び水に分解される。乳酸は、主に骨格筋や赤血球、脳、皮膚、及び腸管等で産生され、肝臓や腎臓等で代謝される。しかしながら、何らかの要因により乳酸が過剰に蓄積したり減少したりする場合がある。例えば、心筋梗塞や心不全、呼吸不全等の循環不全、肝不全等の肝障害、尿毒症、インスリン分泌不全を伴う糖尿病、細菌やウイルス感染症等の種々の病態等により低酸素状態やミトコンドリアの異常等により嫌気的解糖系が亢進し体内に乳酸が過剰に蓄積する。したがって、生体試料中の乳酸を測定することにより種々の病態の指標とすることができ、疾患の診断や健康状態のモニタリング等に利用することができるセンサを提供できる。
【００５８】
また、激しい短期間の筋肉の運動等においては嫌気的解糖系が 嫌気的解糖が亢進し、筋肉中に乳酸が過剰に蓄積し、その結果、筋肉を酸性化して、運動機能の低下や筋肉疲労を引き起こすことが知られている。したがって、生体試料中の乳酸を測定することにより、身体活動制御のための指標とすることができ、身体状態のモニタリング等に利用することができるセンサを提供できる。
【００５９】
更に、乳酸を産生する乳酸菌等は、発酵食品の製造に利用される等の有用な側面と、食品等の腐敗や汚染を引き起こす等の側面がある。したがって、食品試料中の乳酸を測定することにより、発酵食品製造過程や腐敗等の食品の品質管理等の指標とすることができ、食品管理等に利用することができるセンサを提供できる。
【００６０】
乳酸酸化酵素として、配列番号２又は４に示すアミノ酸配列を含む乳酸酸化酵素、及び、その改変体を挙げることができる。具体的には、下記（ａ）、（ｂ）、又は、（ｃ）のアミノ酸配列からなり、乳酸酸化活性を有する乳酸酸化酵素を挙げることができる。
（ａ）配列番号２又は４に示すアミノ酸配列
（ｂ）配列番号２又は４に示すアミノ酸配列の１若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び付加の少なくとも１つからなる改変を有するアミノ酸配列
（ｃ）配列番号２又は４に示すアミノ酸配列と少なくとも一定割合の配列同一性を有するアミノ酸配列
【００６１】
ここで、「１又は複数のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び付加の少なくとも１つからなる改変」とは、改変の基礎となるタンパク質をコードする核酸分子に対する公知のDNA組換え技術、点変異導入方法等によって、欠失、置換、挿入又は付加することができる程度の数のアミノ酸が、欠失、置換、挿入又は付加されることを意味し、これらの組み合わせをも含む。例えば、このような改変は、配列番号２又は４で示すアミノ酸配列に対して、アミノ酸レベルで少なくとも一定割合の配列同一性を有するものとできる。
【００６２】
また、「少なくとも一定割合の配列同一性」とは、好ましくは70、75、80、又は85％以上、更に好ましくは90％以上、特に好ましくは95、96、97、98、又は99％以上の配列同一性を保持することを意味する。
【００６３】
上記した配列番号２又は４に示すアミノ酸配列からなる乳酸酸化酵素及びその改変体は、低濃度乳酸に対し、親和性を有していることから、既知の乳酸酸化酵素では困難であった低濃度乳酸を高精度に測定することができ、乳酸測定用試薬や乳酸センサの実用性を向上させることができる。例えば、健常人の休息時の乳酸の血中濃度は、約1〜2 mMであるが、運動開始時には8 mMに上昇する。更に、8〜10 mMを超えると筋肉疲労が引き起こされる。また、汗に含まれる乳酸濃度は血中濃度に依存し、血中濃度が上昇することにより汗に含まれる乳酸濃度も上昇する。なお、汗腺機能が糖をエネルギー源とするためその代謝産物の乳酸が汗に分泌されるため、汗に含まれる乳酸濃度は0.1〜150 mMであると言われている。したがって、上記した特定配列を有する乳酸酸化酵素をセンサ電極２の電極触媒として利用することで、このような低濃度の乳酸であっても、高精度に測定できる乳酸センサとして本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１を構築することができる。
【００６４】
また、乳酸酸化酵素の一部には、以下の反応式に示す乳酸-2-モノオキシゲナーゼ活性というピルビン酸及び過酸化水素を生成する活性とは異なる活性をも保持しているものも存在する。
反応式：
L-乳酸（C3H6O3）＋ 酸素（O2）⇔ 
酢酸（C2H4O3）＋ 二酸化炭素（CO2）＋ 水（H2O）
【００６５】
しかしながら、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の電極触媒としては、乳酸-2-モノオキシゲナーゼ活性等のモノオキシゲナーゼ活性を有しないものが好ましい。これは、パッチ形状に構築される本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１においては、パッチ内部への酸素供給量に制限がある。酵素がモノオキシゲナーゼ活性を有すると、かかる酵素活性に伴ってセンサ内部で局所的に酸素が消費され、対極電極４への酸素供給量が減少することで、センサの性能が低下する恐れがあるためである。そのため、モノオキシゲナーゼ活性を有しない酵素を用いることで、酸素を還元する対極電極側への酸素供給量を十分に担持することができる。したがって、モノオキシゲナーゼ活性を有しない酵素、若しくは、モノオキシゲナーゼ活性を有する酵素については当該活性を酵素の改変等を介して低減若しくは欠如させた酵素をセンサ電極２の電極触媒として用いることが好ましい。
【００６６】
酵素は一種類単独で、若しくは、複数種の酵素を組み合わせて用いることができる。複数種の酵素を組み合わせる場合には、同一の反応を触媒する酵素であってもよいし、異なる反応を触媒する酵素を組み合わせてもよい。したがって、例えば、任意の酵素と当該酵素と共役して機能することができる他の種類の酵素とを組み合わせて用いてもよい。また、任意の酵素と当該酵素による触媒反応の後段の反応を触媒する他の酵素と組み合わせて、多段階反応系を構築するよう酵素の種類を選択してもよい。
【００６７】
酵素は、例えば、動植物や微生物等から抽出した生物体由来の天然の酵素であってもよいし、遺伝子工学的に又は化学的に合成した人工の酵素であっても良い。また、当該酵素の活性部位を含む断片であってよい。酵素の由来も特に限定されない。したがって、天然に存在する細菌、酵母、及び動植物等の任意の生物体から適当なタンパク質の単離精製技術により調製された天然由来のものであってもよく、遺伝子工学的手法により組換え体として製造されたもの、あるいは化学的に合成されたものでもよい。また、自然界の土壌や堆肥等の環境試料からのメタゲノム解析により取得した酵素であってよい。
【００６８】
遺伝子工学的手法により製造する場合には当該技術分野で既知の何れの方法をも利用することができる。 具体的には、所望の酵素をコードする遺伝子の塩基配列を基にして作成したDNAをプローブとして用いるハイブリダイゼーション法により、生物体由来のゲノムDNA、全RNAから逆転写反応によって合成したcDNA等から所望の酵素をコードする核酸分子を調製することができる。多くの酵素のアミノ酸配列及びそれをコードする塩基配列は公知であり、GenBank、EMBL、DDBJ等の遺伝子配列データベースから取得することができる。一例として、上記で好適な酵素として例示した配列番号２又は４に示すアミノ酸配列からなる乳酸脱水素酵素をコードする配列番号１又は３に示す塩基配列が例示される。また、配列番号１又は３に示す塩基配列において、１若しくは数個の塩基が欠失、置換、挿入及び付加の少なくとも１つからなる改変を有する塩基配列、若しくは、配列番号１又は３に示す塩基配列と少なくとも一定割合の配列同一性を有する塩基配列、をも好適に例示することができる。
【００６９】
ここで、「１又は複数の塩基が欠失、置換、挿入及び付加の少なくとも１つからなる改変」とは、改変の基礎となる核酸分子に対する公知のDNA組換え技術、点変異導入方法等によって、欠失、置換、挿入又は付加することができる程度の数の塩基が、欠失、置換、挿入又は付加されることを意味し、これらの組み合わせをも含む。配列番号１に示す塩基配列の３'、又は５'末端にタグペプチドをコードする塩基配列が付加したものや、エキソヌクレアーゼを作用させることによって塩基配列が欠失したものが好適に例示される。また、このような改変は、配列番号１で示す塩基配列に対して、塩基レベルで少なくとも一定割合の配列同一性を有するものとできる。
【００７０】
また、「少なくとも一定割合の配列同一性」とは、好ましくは70、75、80、又は85％以上、更に好ましくは90％以上、特に好ましくは95、96、97、98、又は99％以上の配列同一性を保持することを意味する。
【００７１】
更に、コードされるタンパク質が上記の本発明の乳酸酸化酵素の理化学的物性を保持している限り、配列番号１又は３に示す塩基配列からなる核酸分子と相補的な核酸分子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸分子も本発明に含まれる。ここで、ストリンジェントな条件とは、塩基配列において、60 ％以上、好ましくは70 ％、より好ましくは80 ％以上、特に好ましくは90 ％、95 ％以上の同一性を有するDNA同士が優先的にハイブリダイズし得る条件をいう。ストリンジェンシーは、ハイブリダイゼーションの反応や洗浄の際の塩濃度及び温度を適宜変化させることによって調製することができる。例えば、Sambrook他著、Molecular Cloning：A Laboratory Manual、第２版、(1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor、New York等に記載のサザンハイブリダイゼーションのための条件等が挙げられる。
【００７２】
ここで用いられるプローブは、所望の酵素の遺伝子の塩基配列と相補的な配列を含むオリゴヌクレオチドであり、常法に基づいて調製することができる。例えば、ホスホアミダイト法等に基づく化学合成法、既に標的となる核酸が取得されている場合にはその制限酵素断片等が利用可能である。このようなプローブとしては、所望の酵素をコードする核酸分子の塩基配列に基づき、この塩基配列の連続する10以上、好ましくは15以上、更に好ましくは約20〜50の塩基からなるオリゴヌクレオチドが例示される。そして、プローブは必要に応じて適当な標識が付されていてよく、このような標識として放射線同位体、蛍光色素等が例示される。
【００７３】
また、所望の酵素をコードする遺伝子の塩基配列を基にして作成したプライマーとして用いるPCRによっても同様に、生物体由来のゲノムDNA、cDNAを鋳型として所望の酵素をコードする核酸分子を調製することができる。PCRを利用する場合に用いられるプライマーは、所望の酵素の遺伝子の塩基配列と相補的な配列を含むオリゴヌクレオチドであり、プローブと同様に、常法に基づいて調製することができる。化学合成法に基づきプライマーを調製する場合には、合成に先立って標的核酸の配列情報に基づいてプライマーの設計を行う。プライマーの設計は、所望の領域を増幅するように、例えばプライマー設計支援ソフト等を利用して設計することができる。プライマーは合成後、HPLC等の手段により精製される。このようなプライマーとしては、所望の増幅領域を挟んで設計され、10以上、好ましくは15以上、更に好ましくは約20〜50の塩基からなるオリゴヌクレオチドが例示される。
【００７４】
ここで、相補的とは、プローブ又はプライマーと標的核酸分子とが塩基対合則に従って特異的に結合し安定な二重鎖構造を形成できることを意味する。ここで、完全な相補性のみならず、プローブ又はプライマーと標的核酸分子が互いに安定な二重鎖構造を形成し得るのに十分である限り、いくつかの核酸塩基のみが塩基対合則に沿って適合する部分的な相補性であっても許容される。
【００７５】
更に、常法のホスホルアミダイト法等のDNA合成法を利用して、所望の酵素をコードする核酸分子を化学的に合成することができる。
【００７６】
このようにして得られた核酸分子用いて、当業者に公知の遺伝子組換え技術により所望の酵素を製造することができる。具体的には、所望の酵素をコードする核酸分子を適当な発現ベクター中に挿入し、これを宿主に導入することによって形質転換体を作製する。ここで、利用可能なベクターとしては、外来DNAを組み込め、かつ宿主細胞中で自律的に複製可能なものであれば特に制限はない。したがって、ベクターは、外来遺伝子を挿入できる少なくとも１つの制限酵素部位の配列を含むものである。例えば、プラスミドベクター（pEX系、pUC系、及びpBR系等）、ファージベクター（λgt10、λgt11、及びλZAP等）、コスミドベクター、ウイルスベクター（ワクシニアウイルス、及びバキュロウイルス等）等が包含される。そして、ベクターは、外来遺伝子がその機能を発現できるように組み込まれ、機能発現に必要な他の既知の塩基配列が含まれていてもよい。例えば、プロモータ配列、リーダー配列、シグナル配列、並びにリボソーム結合配列等が挙げられる。更に、宿主において表現型選択を付与することが可能なマーキング配列等をも含ませることができる。このようなマーキング配列としては、薬剤耐性、栄養要求性などの遺伝子をコードする配列等が例示される。
【００７７】
ベクターへの外来遺伝子の挿入は、例えば、適当な制限酵素で所望の酵素をコードする核酸分子を切断し、適当なベクターの制限酵素切断部位、又はマルチクローニング部位に挿入して連結する方法などを用いることができるが、これに限定されない。連結に際しては、DNAリガーゼを用いる方法等、既知の方法を利用できる。
【００７８】
形質転換体の作製に際して宿主となる細胞としては、外来遺伝子を効率的に発現できる宿主細胞であれば、特に制限はない。原核生物細胞を好適に利用でき、特には大腸菌を利用することができる。その他、枯草菌、バシラス属細菌、シュードモナス属細菌等をも利用できる。大腸菌としては、例えば、E.coli DH5α、E.coli BL21、E.coli JM109等を利用できる。更に、原核生物に限定されず真核生物細胞を利用することが可能である。例えば、サッカロマイセス・セルビシエ（Saccharomyces cerevisiae）等の酵母、Sf９細胞等の昆虫細胞、CHO細胞、COS-7細胞等の動物細胞等を利用することも可能である。形質転換法としては、塩化カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポソームフェクション法、マイクロインジェクション法等を既知の方法を利用することができる。
【００７９】
続いて、得られた形質転換体を、導入された核酸分子の発現を可能にする条件下で適切な栄養培地中で培養し、所望の酵素を製造する。培養は、常法に準じて行うことができ、宿主細胞の栄養生理学的性質を勘案して、培養条件を選択すればよい。使用される培地としては、宿主細胞が資化し得る栄養素を含み、形質転換体におけるタンパク質の発現を効率的に行えるものであれば特に制限はない。したがって、宿主細胞の生育に必要な炭素源、窒素源その他必須の栄養素を含む培地であることが好ましく、天然培地、合成培地の別を問わない。宿主細胞が大腸菌の場合には、LB培地、M9培地等が好適利用できる。また、培養形態についても特に制限はないが、大量培養の観点から液体培地が好適に利用できる。
【００８０】
所望の組換えベクターを保持する宿主細胞の選別は、例えば、マーキング配列の発現の有無により行なうことができる。例えば、マーキング配列として薬剤耐性遺伝子を利用する場合には、薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤含有培地で培養することによって行うことができる。
【００８１】
形質転換体の培養物から、所望の酵素を単離精製するには、通常のタンパク質の単離、精製法を用いることができる。精製は、上記形質転換体の培養物から、所望の酵素の存在する画分に応じて、一般的なタンパク質の単離精製方法に準じた手法を適用すればよい。具体的には、所望の酵素が宿主細胞外に生産される場合には、培養液をそのまま使用するか、遠心分離、濾過等の手段により宿主細胞を除去して培養上清を得る。続いて、培養上清に、公知のタンパク質精製方法を適宜選択することにより、単離精製することができる。例えば、硫酸アンモニウム沈殿、透析、SDS-PAGE電気泳動、ゲル濾過、疎水、陰イオン、陽イオン、アフィニティークロマトグラフィー等の各種クロマトグラフィー等の公知の単離精製技術を単独、又は適宜組み合わせて適用することができる。特にアフィニティークロマトグラフィーを利用する場合、所望の酵素をヒスチジンタグ（His Tag）等のタグペプチドとの融合タンパク質として発現させて、かかるタグペプチドに対する親和性を利用することが好ましい。また、所望の酵素が宿主細胞内で産生される場合には、培養物を遠心分離、濾過等の手段により宿主細胞を回収する。続いて、リゾチーム処理などの酵素的破砕方法、又は超音波処理、凍結融解、浸透圧ショック等の物理的破砕方法等により、宿主細胞を破砕する。破砕後、遠心分離、濾過等の手段により可溶化画分を収集する。得られた可溶化画分を、前述の細胞外に生産できる場合と同様に処理することにより単離精製することができる。
【００８２】
本発明で使用する酵素は、更に、天然に存在する野生型の酵素の他、野生型の酵素のアミノ酸配列において、特定の位置のアミノ酸が、特定の他のアミノ酸に置換された改変型であってもよい。ただし、改変型の酵素は、野生型と同等若しくは増強した基質反応性を有するものであることが好ましい。
【００８３】
ここで、改変とは、改変の基礎となるタンパク質のアミノ酸配列のうち、１又は複数のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び付加の少なくとも１つからなる改変が生じていることを意味する。
【００８４】
このような改変型は自然又は人工の突然変異により生じた突然変異体の中から上記活性を有するタンパク質をスクリーニングすることにより取得できる。或いは、改変の基となる野生型酵素をコードする核酸分子に対して公知の方法で改変を施すことによっても取得できる。例えば、改変の基となるタンパク質をコードする核酸分子に変異部位を挿入する方法としては、部位特異的突然変異誘発法、PCR法等を利用して変異を導入するPCR突然誘発法、あるいは、トランスポゾン挿入突然変異誘発法などの公知の変異導入技術を利用することができる。また、市販の変異導入用キット（例えば、QuikChange（登録商標） Site-directed Mutagenesis Kit（Stratagene社製））を利用してもよい。
【００８５】
当業者は、アミノ酸配列の改変に際して、その酵素活性を保持する改変を容易に予測することができる。具体的には、例えばアミノ酸置換の場合には、タンパク質構造保持の観点から極性、電荷、親水性、若しくは疎水性等の点で置換前のアミノ酸と類似した性質を有するアミノ酸に置換することができる。このような置換は保守的置換として当業者には周知である。また、その後の精製、固相への固定化等の便宜のため、アミノ酸配列のＮ、又はＣ末端にヒスチジンタグ（His-tag）、FLAGタグ（FLAG-tag）等を付加したものも好適に例示される。例えば、乳酸酸化酵素において、配列番号２及び４に示すアミノ酸配列にＮ又はＣ末端にHis Tagが付加された配列番号５及び６に示すアミノ酸配列を有するものも含まれる。このようなタグペプチドの導入は常法により行なうことができる。また、酵素活性の消失を引き起こさない範囲内で、Ｃ末端側若しくはＮ末端側のアミノ酸残基を切断した切断型でもよい。更に、グルコシル化等の化学修飾を付加してもよい。
【００８６】
補酵素や補因子を要求する酵素については、アポ形態、ホロ形態の別をも問わないが、電極反応に際しては活性を発揮できるように構成する。したがって、アポ形態として電極材上に保持された場合には、センサ本体１１の作動に際して補酵素及び補因子を固定した電極材上の酵素に供給する等、活性型のホロ形態に変換するための手段を設けることが必要となる。補酵素としては、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD+)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP+)、フラビンアデニンジヌクレオチド (FAD)、ピロロキノリンキノン（PQQ）等が例示され、補因子としては、銅、鉄、マンガン、セレン、マグネシウム、亜鉛、カルシウム等の金属イオンが例示される。ただし、これらに限定されるものではなく、酵素の種類に応じて触媒反応機能の発現に必要な物質が適宜選択される。
【００８７】
電極材への酵素の固定量は、測定対象である被験試料中に含まれる生体関連物質の種類や容量、電極系の種類や容量、並びに、測定方式等に応じて適宜変更することができる。また、電極材への酵素の固定化は、当該技術分野で既知の何れの方法によっても行うことができる。例えば、物理的吸着、イオン結合，共有結合を介して固定化する担体結合法を利用することができる。また、グルタルアルデヒド等の二価性官能基をもつ試薬で架橋固定する架橋法をも利用でき、更には、アルギン酸，カラギーナン等の多糖化合物、ポリアクリルアミド等の網目構造をもつゲルや、半透性膜の中に閉じて固定化する包括法等をも利用することができる。
【００８８】
電極材には、酵素がその触媒活性を発揮し、電極材と電子の授受を行うのに必要な物質を供給することができ、電極触媒である酵素と共に固定してもよい。例えば、酵素の触媒活性の発揮に補因子等を要求する酵素の場合には、活性化に必要な物質を電極材上に酵素と共に固定することができる。一方、電極材上に酵素のみを固定した場合には、活性化に必要な物質を電極材上に固定された酵素に供給する手段を設けてもよい。また、補因子を要求する酵素については、固定化される酵素は、アポ形態及びホロ形態の別を問わないが、電極反応に際しては活性を発揮できるように構成する必要がある。したがって、アポ形態として電極材上に保持した場合には、電極材上に固定化された酵素に補因子を供給する手段を設ける等、アポ形態の酵素を活性型のホロ形態に変換するための手段を設けることが必要となる。更に、前記電極材には、触媒反応と電極との間の電子授受を媒介する電子伝達メディエータを酵素と共に固定化してもよい。
【００８９】
電子伝達メディエータは、酵素の反応に応じて酸化又は還元される低分子の酸化還元物質であり、酵素と電極材間の電子移動を媒介する。したがって、電子伝達メディエータは、酵素と電子を授受することができる共に、電極材とも電子を授受することができる物質である限り、当該技術分野で公知の何れの物質をも使用することができる。そして、例えば、電子伝達メディエータは、特に限定されるものではないが、例えば、5-メチルフェナジニウムメチルスルファート（フェナジンメトスルファート：PMS）、1-メトキシ-5-メチルフェナジニウムメチルスルファート（mPMS）、5-エチルフェナジニウムメチルスルファート（フェナジンエトスルファート：PES）等、のフェナジン系化合物、フェノチアジン系化合物、フェリシアン化カリウム等のフェリシアン化物、フェロセンやジメチルフェロセン、フェロセンカルボン酸等のフェロセン系化合物、ナフトキノン、アントラキノン、ハイロドキノン、ピロロキノリンキノン等のキノン系化合物、シトクロム系化合物、ベンジルビオロゲンやメチルビオロゲン等のビオロゲン系化合物、ジクロロフェノールインドフェノール等のインドフェノール系化合物、フェノキサジン系化合物、フェノチアジン系化合物、フェレドキシン系化合物、2,2'-アジノビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム等のベンゾチアゾリン系化合物、及び、その誘導体等が例示されるが、センサ電極２の電極触媒である酵素の種類に応じて最適な物質を選択すればよい。センサ電極２の電極触媒として、乳酸酸化酵素を用いる場合には、1,2-ナフトキノン等の選択が好ましい。
【００９０】
センサ電極２は、センサ本体１１に、１若しくは複数個含まれる。複数個のセンサ電極２を含む場合には、各センサ電極が、各電極材上に同一の酵素を固定したものであっても、異なる酵素を固定したものであってもよい。このように、各センサ電極毎に、異なる酵素を電極触媒とすることにより、被験試料中に含まれる複数の被験物質である生体関連物質を同時に測定することが可能なように構成することができる。
【００９１】
センサ電極２には、リード部７が設けられており、リード部７を介してセンサ電極２は外部回路や外部装置、電気信号を他の信号に変換するためのトランスデューサ等に接続することができる。また、センサ電極２は、センサ電極２に設けられたリード部７、及び、対極電極４に設けられたリード部７を介して、対極電極４と電気的に接続されるように構成することができる。リード部７を構成する材料は、導電性を有する限り特に制限はなく、当該技術分野で既知の材料を用いて構成される。そのような導電性の材料としては、例えば、上記した銅、金、白金、銀、ニッケル、パラジウム等の金属又は合金等を用いて構成することができる。また、Bare Conductiveから購入できるBare Conductive、導電ペイント（Bare Conductive Electric Paint）等を用いてリード部を形成してもよい。
【００９２】
センサ電極２では、酵素の触媒反応により被験物質である生体関連物質を酸化することによって電子が取り出されると共に、プロトンが発生する。そして、この電子は、センサ電極２の電極材に受け渡されるが、このとき、必要に応じて、酵素反応と電極材間の電子伝達を仲介するための電子伝達メディエータを介して電極材に受け渡たされる。
【００９３】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の構成要素である隔膜３は、センサ電極２と対極電極４とを仕切り、両者を隔離するものであり、対向するセンサ電極２と対極電極４との間に配置される。隔膜３は、プロトン等を透過できるイオン伝導性を有すると共に、プロトン等のイオン以外の負極側の構成成分及び正極側の構成成分を透過させないという性質を有する限り、その素材及び形状等に制限はない。例えば、セルロース膜、不織布（例えば、レイヨン不織布、ポリウレタン不織布、ポリプロピレン不織布等）等を利用することができる。
【００９４】
例えば、図２で示されるように、空気透過フィルム６に端子等を配置して、センサ電極２に設けられたリード部７を空気透過フィルム６側に導出し外部回路又は外部装置に接続する場合には、隔膜３は、センサ電極２と対極電極４だけではなく、センサ電極２に設けられたリード部７と対極電極４とを隔離するように配置される。これにより、センサ電極２に設けられたリード部７は、隔膜３、空気透過フィルム６を介するが、対極電極４と接触することなく外部回路又は外部装置、電気信号を他の信号に変換するトランスデューサ等に接続されるように構成することができる。一方、積層フィルム５に端子等を配置して、対極電極４に設けられたリード部７を積層フィルム５側に導出し外部回路又は外部装置に接続する場合には、隔膜３は、対極電極４とセンサ電極２だけではなく、対極電極４に設けられたリード部７とセンサ電極２とを隔離するように配置される。これにより、対極電極４に設けられたリード部７は、隔膜３、積層フィルム５を介するが、センサ電極２と接触することなく外部回路又は外部装置、電気信号を他の信号に変換するトランスデューサ等に接続されるように構成することができる。
【００９５】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の構成要素である対極電極４は、酸素を還元する機能を有するものとして構成される。対極電極４は、酸素の還元機能を有するものである限り特に制限はない。したがって、酸素を還元する活性を有する酵素の触媒反応を利用する酵素電極の他、金属の触媒反応を利用する白金等の金属電極等として構成しても良い。
【００９６】
対極電極４を、酵素電極として構成する場合には、対極電極４は、電極材と、前記電極材に固定され、酸素を還元する機能を有する酵素とを含んで構成される。
【００９７】
電極材としては、センサ電極２の電極で用いたものと同様のものを用いることができる。特に、電極材として柔軟性のある炭素素材のものを用いることにより、更に生体表面への装着性、及び、密着性が向上したウェアラブルなセンサを提供できる。電極材の大きさ及び形状等についても特に限定されるものではなく、センサ電極２と同様に、使用目的に応じて適宜調整することができる。電極材の厚さは、好ましくは0.1 mm以上5.0 mm以下、特に好ましくは0.5 mm以上1.0 mm以下のものを用いる。また、電極材を金属のみで構成する場合には、上記厚さの10分の1程度の厚さのものを用いることができる。電極材が薄くなりすぎると、酸素の供給の点から好ましくない。つまり、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１のようにパッチ形状にしたときに酸素の供給が律速となるため、炭素繊維のように空気を基材中に保持できるような素材であっても空気中の酸素の供給を緩衝できる程度な厚さが必要となる。一方、電極材が厚くなりすぎると、隔膜３からプロトンの伝達が円滑に行われない等、電極材上に固定された酵素による酸素の還元反応が円滑に進まない恐れがあるため好ましくない。
【００９８】
電極材に固定する酵素としては、酵素の種類は、酸素の還元反応を触媒できる限り特に制限はない。酵素は、センサ電極２の酵素と同様、単独で、若しくは複数組み合わせて利用することができる。
【００９９】
酵素としては、例えば、ビリルビンオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、ラッカーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ等の酸化還元酵素の利用が好ましいが、これらに限定するものではない。特に、ビリルビンオキシダーゼは、銅イオンを活性中心に持つマルチ銅オキシダーゼであり、ビリルビンからビルベルジンへの酸化反応を触媒する酵素である。当該酵素は、基質から取り出した電子を用いて分子状酸素を電子還元し水分子を生成する反応を触媒するという性質を有することから、対極電極４の電極触媒として利用価値が高い酵素である。
【０１００】
また、酵素の由来についても制限されるものではなく、天然の酵素や、人工の酵素、また、当該酵素の活性部位を含む断片であってよい。したがって、動物や植物、微生物から抽出した粗酵素溶液であってもよく、精製等を行った精製酵素であってもよい。遺伝子工学的に酵素を調製する場合には、センサ電極２の電極触媒の酵素と同様の方法で調製することができる。
【０１０１】
補酵素や補因子を要求する酵素については、センサ電極２の電極触媒の酵素と同様にして用いることができる。
【０１０２】
電極材への酵素の固定量についても、センサ電極２の電極触媒の酵素と同様に、測定対象である被験試料中の生体関連物質の種類や容量、電極系の種類や容量、並びに、測定方式等に応じて適宜変更することができる。また、電極材への酵素の固定化についても、当該技術分野で既知の何れの方法によっても行うことができる、また、電極材には、酵素がその触媒活性を発揮し、電極材と電子の授受を行うのに必要な物質を供給することができ、電極触媒である酵素と共に固定してもよい。したがって、電極材には、酵素の触媒反応と電極との間の電子授受を媒介する電子伝達メディエータを酵素と共に固定化してもよい。
【０１０３】
電子伝達メディエータとしては、センサ電極２の電極触媒の酵素と同様に、酵素と電子を授受することができる共に、電極材とも電子を授受することができる物質である限り、当該技術分野で公知の何れの物質をも使用することができる。例えば、対極電極４の電極触媒として、ビリルビンオキシダーゼを用いる場合には、2,2'-アジノビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム等の選択が好ましい。
【０１０４】
対極電極４は、センサ本体１１に、１若しくは複数個含まれる。複数個の対極電極４を含む場合には、各対極電極４が、複数個設けられた各センサ電極に対応するように構成することができ、これにより、被験試料中に含まれる複数の被験物質である生体関連物質を同時に測定することが可能なように構成することができる。
【０１０５】
対極電極４には、リード部７が設けられており、リード部を介して対極電極４は外部回路や外部装置、電気信号を他の信号に変換するためのトランスデューサ等に接続することができる。リード部７を介して、上記で説明した通り、対極電極４をセンサ電極２と電気的に接続するように構成することができる。また、リード部７を構成する材料は、導電性を有する限り特に制限はなく、当該技術分野で既知の材料を用いて構成される。そのような導電性の材料は、上記で説明した通りである。
【０１０６】
対極電極４では、センサ電極２から外部回路を通って対極電極４に電子が受け渡されることによって電流が発生する。一方、センサ電極２で発生したプロトンは隔膜３を通って対極電極４側に移動し、外部回路を通してセンサ電極２から移動してきた電子を利用した酸素の還元反応により水が生成される。
【０１０７】
空気透過フィルム６は、酸素を含む空気を透過できる性質を有する素材で形成される限り、特に制限はない。素材の性質は、例えば、単位時間当たり、単位面積当たりの酸素透過率（g/m2/24時間）等で定義することができる。したがって、酸素透過率が高い素材が好ましいが、例えば、酸素透過率が0.1 kg/m2/24時間以上5.0 kg/m2/24時間以下である素材が好ましい。なお、水分や水蒸気透過率については特に制限はない。素材としては、例えば、不織レーヨンやレーヨン／アクリル酸系繊維、若しくは、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、フッ素樹脂（ポリフッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン（Poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene)）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（Fluorinated ethylene-propylene copolymer）等）、ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂等を挙げることができる。また、市販品を利用することができ、（株）トーホーから購入できるブリーズイージー 0765050、ー、ブリーズイージアー 0765060、（株）グライナージャパンから購入できるBREATHseal 676051、バイオビックから購入できるシーリングフィルムBIO-BIK・BF-400等の不織レーヨン等のレーヨンを材質とするもの、Thermo Fisher Scientificから購入できるnuncガス透過性シーリングテープ 241205等のレーヨン／アクリル酸系を材質とするものが例示されるが、これらに限定するものではない。
【０１０８】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の対極電極４は、酸素を還元する機能を有するものであることから、対極電極４に酸素を継続的に供給することが必要となる。センサ本体１１をパッチ形状として構築した場合には、対極電極４は隔膜３及び空気透過フィルム６に挟み込まれて封止されるものであるため、空気透過フィルム６として酸素透過性に優れた素材を用いることで、空気透過フィルム６を介して対極電極４に継続的に酸素を供給することが可能となり、センサ性能を向上させることができる。
【０１０９】
本実施形態に係るバイオ燃料電池は、積層フィルム５、センサ電極２、隔膜３、対極電極４、空気透過フィルム６が順に積層して配置されており、積層フィルム５が隔膜３と接着され、空気透過フィルム６が隔膜３と接着されている。これにより、センサ電極２は積層フィルム５と隔膜３の間に、対極電極４は隔膜３と空気透過フィルム６の間に挟み込まれた状態で封止されている。積層フィルム５と隔膜３の接着、及び空気透過フィルム６と隔膜３の接着は、特に制限なく、当該技術分野で既知の方法を用いて行うことができる。例えば、アクリル系粘着剤等を用いて接着してもよいし、また、ラミネート加工等で行うことができる。ラミネート加工としては、接着する部材の一方又は両方をラミネータ等で加熱することにより溶融し圧着して貼り合わせるサーマルラミネート加工、接着する部材の一方又は両方に接着剤又は粘着剤を塗布して、乾燥後に、圧着して貼り合わせるドライラミネート加工等が挙げられる。サーマルラミネート加工を行う場合には、加熱により溶融し接着させるための部材としては、加熱により溶融する樹脂であれば特に制限なく用いることができる。例えば、低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体等を接着層等として積層フィルムの少なくとも一部に形成することが例示されるが、これらに限定されるものではない。また、ドライラミネートのための接着剤及び粘着剤としてはポリウレタン系やポリエステル系等のものが挙げられる。
【０１１０】
また、積層フィルム５と隔膜３の接着、及び空気透過フィルム６と隔膜３の接着は、各部材の外周部のみを接着してもよいし、全面を接着するように構成してもよい。例えば、接着させる部材のどちらか一方の部材の外周部に均一に接着剤又は粘着剤等を利用して接着部又は粘着部を形成し、バイオ燃料電池型センサ１の構築の際に接着するように構成してもよい。
【０１１１】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１をパッチ形状とすることで、皮膚等の生体表面に貼り付けて利用することができ、ウェアラブルセンサとして提供することができる。また、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の各構成要素の少なくとも一部又は全部を柔軟性のある材料で構築することにより、あらゆる任意部位において任意面積の生体表面に密着させることができる。生体表面に密着させることで、生体表面から分泌される生体液や生体ガス等の生体分泌物を漏らさず、センサ電極２に接触させることができる。したがって、安静時や短時間に分泌される極微量の汗等の生体分泌物等をも高い信頼性をもって測定及び検出することができる。
【０１１２】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、被験試料中の生体関連物質を測定するセンサとしての測定機能を有するものである。生体関連物質の測定及び検出は、センサ電極２の電極触媒である酵素による生体関連物質の酸化反応を検出することにより行われるものであり、例えば、酸化反応に基づいて生じる電子の移動に基づいて検出することができる。具体的には、クロノアンペロメトリー等の電流応答を利用してもよいし、クロノクーロメトリーや電流積分等の電荷応答を利用してもよい。電流応答を利用する場合、例えば、電極系に一定に電圧を印加し、電流が定常値になった後、本実施形態に係るバイオ燃料電池センサに被験試料を接触させる。被験試料を接触させると被験試料中の生体関連物質がセンサ電極２上に固定された酵素と反応する。この酸化還元反応と電極反応を組み合わせ、得られる電流値の変化により被験試料中の生体関連物質を測定及び検出することができる。したがって、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサを皮膚等の生体表面に装着した場合、生体表面から分泌される生体分泌物中に被験対象物質である所与の生体関連物質が存在すると、瞬時に電流値が変化する。これにより、体内における所与の生体関連物質の動態に関する生体情報を取得することができる。
【０１１３】
また、電気信号は、適当なトランスデューサ等により、無線信号、光信号、音信号、磁気信号、熱信号等に変換することができ、かかる信号の変化をもって生体関連物質を測定及び検出することができる。そのようなトランスデューサとしては、半導体レーザーや発光ダイオード等の発光素子が例示され、電流信号が光信号に変換される。また、液晶素子等を利用して液晶ディスプレイ等に表示するように構成してもよい。得られた信号をコンピュータ等に入力して、生体情報等の情報を管理又は情報を交換するように構成してもよい。
【０１１４】
また、酸化還元試薬の呈色反応等を利用して酵素の酸化反応を測定及び検出するように構成することもできる。例えば、ジクロロインドフェノール（以下、「DCIP」と略する。）や、ニトロテトラゾリウムブルー（以下、「NTB」と略する。）等を利用することができ、フェナジンメタンスルフェート（以下「PMS」と略する。）等の電子伝達メディエータの共存下で、基質の酸化に伴って生成した還元型PMSによるDCIPの還元脱色反応を波長600 nmで、又は、還元型PMSによるNTBの還元により生成するホルマザン色素由来の発色シグナルを波長570nmで分光光度法により測定することにより行うように構成してもよい。
【０１１５】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、自己駆動のために発電を行う電源としての機能をも併せ持つ。発電は、測定及び検出対象である生体関連物質を燃料として行われるものである。具体的には、センサ電極２で、センサ電極２の電極触媒である酵素による生体関連物質の酸化反応に伴って電子が引き抜かれ、この引き抜かれた電子は、必要に応じて電子伝達メディエータ等を介して電極材に取り出される。また、生体関連物質の酸化反応に伴ってプロトンが発生する。生成したプロトンは、隔膜３を透過して対極側に移動する。一方、センサ電極２の電極材に取り出された電子は、外部回路等を経て対極電極４に移動し、これにより電流が発生する。対極電極４では、酸素と、センサ電極２側から移動してきたプロトン及び電子とが反応することで還元されて水を生成する。本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１では、発生した電流を、バイオ燃料電池型センサ１の駆動や、電流等の電気信号を他の信号に変換するためのトランスデューサの駆動等に用いるように構成することができる。
【０１１６】
本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の生体関連物質の測定及び検出機能と発電機能について、図３に基づいて説明する。図３のパネルＡは、センサ電極２の構造と電極反応を模式的に表したものである。センサ電極２の電極材として炭素繊維に炭素微粒子を塗布した多孔質炭素材を用い、電極触媒として乳酸酸化酵素を用いるものである。そして、皮膚に装着した状態で皮膚から分泌される汗等の皮膚分泌物を被験試料とし、被験試料に含まれる乳酸を生体関連物質とする例である。電極材を、炭素微粒子層を形成した多孔質炭素材とすることで有効表面積は大きくなり、乳酸酸化酵素は炭素微粒子に高密度で固定される。
【０１１７】
図３のパネルＢは、対極電極４の構造と電極反応を模式的に表したものである。対極電極４の電極材として炭素繊維に炭素微粒子を塗布した多孔質炭素材を用い、電極触媒としてビリルビンオキシダーゼ等の酸化還元酵素を用いた例である。
【０１１８】
皮膚から分泌された皮膚分泌物に含まれる乳酸は、センサ電極２上の乳酸酸化酵素により酸化され、プロトンと電子を発生する。プロトンは隔膜３（ここでは図示しない）を介して対極側に移動し、電子は外部回路（ここでは図示しない）等を介して対極側に移動する。対極電極４では、センサ電極２から移動してきたプロトン及び電子を用いて酸素を還元し水が生成する。つまり、皮膚分泌物に含まれる乳酸を乳酸酸化酵素で酸化することで、乳酸から電子が取り出される。センサ電極２で取り出された電子は、対極反応に伴って対極電極４側に流れることで電流が生成し、かかる電流の変化（電気信号）に基づいて乳酸を測定及び検出することができる。また、生成した電流は、センサの駆動や、電気信号を他の信号に変換するトランスデューサの駆動等に必要なエネルギーとして利用することができる。
【０１１９】
（別実施形態１）
別実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、上記した実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１に加えて、筐体１２を含んで構成することができる。筐体１２は、上記した実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１のセンサ本体１１を収納する。筐体１２には、一又は複数の開口部１２ａ、及び、一又は複数の通気口１２ｂを備える。センサ本体１１の積層フィルム５の穴５１に位置決めされ、当該穴５１から露出するセンサ電極２は、開口部１２ａにおいて筐体１２外部に露出する。したがって、バイオ燃料電池型センサ１を皮膚等の生体表面に装着するように構成した場合には、筐体１２の開口部１２ａが形成された面が生体表面に接触するように装着する。開口部１２ａの大きさや形状については特に制限はなく、例えば開口部１２ａの平面形状を、方形や円形、楕円形、また、これらの形状を組み合わせた形状、或いは、変形した形状等とすることができ、センサ電極２の一部又は全部が筐体１２の開口部から露出できる大きさであればよい。また、開口部１２ａの数についても特に制限はなく、センサ電極２に対応するようにセンサ電極２と同数を形成してもよいし、１の開口部１２ａで複数のセンサ電極２が露出するように形成してもよく、また、一のセンサ電極２に対して複数の開口部１２ａを形成してもよい。
【０１２０】
通気口１２ｂは、筐体１２内部に収納されたバイオ燃料電池型センサ１内部に、筐体１２外部の空気を取り込むように構成される。通気口１２ｂの数や大きさ、形状については特に制限はなく、例えば、通気口１２ｂは、開口部１２ａが形成された面以外の任意の１又は複数、若しくは、全ての面に形成することができる。通気口１２ｂの形状は、丸穴や角穴、異形穴、細孔、切り欠き、また、これらを組み合わせた形状、或いは、変形した形状等とすることができる。
【０１２１】
筐体１２の大きさや形状等は、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１を収納できる限り特に制限はなく、立方体や直方体、三角柱、円柱の他、五角形等の多角形を底面とする多角柱等の角柱、円錐や三角錐、四角錐、五角形等の多角形を底面とする多角錐等の錐体、錐体を底面に平行な平面で切り、小錐体の部分を除いた立体である円錐台や角柱台、球体、また、上記した立体を組み合わせた立体、或いは、変形させた立体等の形状のものとできる。筐体１２の素材についても、特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜変更することができ、アクリル板等を用いることができる。
【０１２２】
筐体１２を構成要素として含む別実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１を図４に模式的に示す。図４には、筐体１２と筐体１２に収納されたセンサ本体１１を示すものであり、筐体１２が皮膚汗等の被験試料と接触する面に開口部１２ａが形成され、センサ本体１１の積層フィルム５が開口部１２ａ側に位置するように、センサ本体１１が筐体１２内部に固設されている。センサ本体１１の筐体１２への固設は、筐体１２の開口部１２ａの側縁に係止突部を突設し、かかる係止突起にセンサ本体１１を係合させること等により行うことができる。更に、係合突起に、センサ本体１１が接着又は粘着するように構成してもよい。また、電極等の部材を設けた基板を筐体１２に内部に設け、かかる基板にセンサ本体１１の空気透過フィルム６面の一部又は全部を接着又は粘着させるように構成してもよい。基板を設ける場合には、基板には通気口１２ｂを形成していてもよく、また電極等についても通気口１２ｂが形成されるような構造としてもよい。
【０１２３】
（別実施形態２）
別実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、上記した実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１に加えて、センサ電極２と接触するように配置された被験試料吸収材９を含んで構成することができる。好ましくは、被験試料吸収材９は、センサ本体１１から着脱可能に配置することができる。
【０１２４】
本実施形態の係るバイオ燃料電池型センサ１において、センサ電極２は積層フィルム５に形成された穴５１を覆うように配置されることから、センサ電極２は積層フィルム５の穴５１の部分から露出している。したがって、被験試料吸収材９を積層フィルム５と接触させるように配置することにより、積層フィルム５に形成された穴５１を通して被験試料吸収材９とセンサ電極２は接触することができる。
【０１２５】
被験試料吸収材９は、被験試料を吸収するものである。例えば、皮膚等の生体表面から分泌される汗や皮膚ガス等の皮膚分泌物等の生体分泌物を吸収するように構成することができる。例えば、皮膚等の生体表面を被覆するようにして配置することができ、生体分泌物を吸収することができる。被験試料吸収材９は、センサ電極２と接触するように配置されることから、当該被験試料吸収材９が吸収した生体分泌物がセンサ電極２側に移行し、センサ電極２に固定された酵素により生体分泌物中の生体関連物質は特異的に酸化され、かかる酸化反応に基づいて生体関連物質を測定することができるように構成することができる。
【０１２６】
被験試料吸収材９としては、吸湿性が高く、水分等を吸収し内部に浸透させ易いものであれば特に制限はなく、当該技術分野で既知の材質のものを使用することができる。例えば、吸水性ポリマー等をシート状に加工したもの等を利用できる。吸水性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸塩系、ポリスルホン酸塩系、ポリアクリルアミド系、ポリビニルアルコール系、無水マレイン酸塩系等の合成系、セルロース系、ポリアルギン酸塩系、ポリグルタミン酸塩系の天然物由来系のものを用いることができる。また、織物、編物、不織布等の繊維シート等も例示することができ、綿や麻、絹、ウール、レーヨン、ナイロン、ポリエステル繊維等を用いることができる。
【０１２７】
（別実施形態３）
別実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、上記した実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１に加えて、シリコンシートやシリコンフィルム等の部材を含んでいてよい。また、シリコンに代えて伸縮性のあるウレタン（例えば、FC防水シート（白十字））等を用いてもよい。シリコン等で構成される当該部材は、積層フィルム５に積層するように構成でき、上記した別実施形態２の被験試料吸収材９を設ける場合には、当該部材は、積層フィルム５と被験試料吸収材９の間に挟まれるように積層するように構成できる。また、当該部材は、皮膚等の生体表面等に粘着できるものが好ましく、これにより、バイオ燃料電池型センサ１を生体表面に装着させた状態で固定できることから、安定した測定値を取得でき測定の信頼性を向上することができる。当該部材には、センサ電極２と被験試料との接触のための穴が形成され、かかる穴は積層フィルム５に形成された穴５１と略同一寸法又は大きい寸法ものが好ましく、また、積層フィルム５に形成された穴５１を塞がないように、積層フィルム５に積層して配置することが好ましいが、これに限定するものでない。更に、当該部材は、本実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１の駆動により得られる電子信号を無線信号に変換するように構成した場合、当該無線信号を外部に発信するための無線発信回路とセンサ本体１１とを接合するために用いることもできる。当該部材は、接着剤等を要せずとも無線発信回路とセンサ本体１１とを接合できるものとして構成できる。そのため、当該部材を利用して無線発信回路とセンサ本体１１とを接合すると、当該部材を剥離し無線発信回路をセンサ本体１１から取り外した際に接着剤等が無線発信回路に残存することがないことから、当該部材の利用によりセンサ本体の取り替えが容易となる。
【０１２８】
（別実施形態４）
別実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１は、上記した実施形態に係るバイオ燃料電池型センサ１に加えて、水分吸収材１０を含んで構成されていてもよい。水分吸収材１０は、空気透過フィルム６の対極電極４側の面に接触させるように配置することができる。水分吸収材１０は、対極電極４での酸素の還元により生じた水等を吸収するものとして構成することができる。水分吸収材１０は、吸湿性が高く、水分等を吸収し内部に浸透させ易いものであれば特に制限はなく、当該技術分野で既知の材質のものを使用することができ、上記別実施形態２で説明した被験試料吸収材９と同様の材質のものを用いることができる。
【実施例】
【０１２９】
以下に実施例を示し、更に本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として、乳酸を測定及び検出する乳酸センサを例示して説明をするが、本発明は、作用極に使用する生体触媒を適宜変更することにより、多種多様な生体関連物質を測定及び検出するためのセンサとして構築することができる。
【０１３０】
〔実施例１〕乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能及び初期出力性能の評価−センサ電極２の電極材の厚さ及び織組織の種類が与える影響
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサを構築するため、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ビリルビンオキシダーゼを電極触媒とする対極電極４及び隔膜３の電極系のみでの乳酸の電解効率性能と初期出力性能を評価し検討した。特に、本実施例では、センサ電極２の電極材の厚さ及び織組織の種類を変え、乳酸の電解効率性能と初期出力性能に与える影響を評価した。
【０１３１】
（方法）
１．構成部材
ａ．電極の作成
ａ−１．センサ電極２
ａ−１−１．平織炭素繊維：厚さ0.10 mm
炭素繊維シート（15 mm × 20 mm、平織、厚さ0.10 mm、東邦テナックスW-1103）を、炭素インク（炭素微粒子（0.4 g）、20％PVDF溶液（0.8 g、KFポリマー）、N-メチル-2-ピロリドン（8 mL）、1,2-ナフトキノン(80 mg)を超音波処理で混合して調製）を滴下したガラス板上に静置し、炭素インクを炭素繊維の片面に浸潤させた。このようにして、炭素繊維シートの片面に炭素インクを塗布し、65℃で24時間の乾熱乾燥を行った。次に、炭素インクを塗布した面に、乳酸酸化酵素（乳酸酸化酵素ａ）の酵素溶液（5 mg/mL、1×リン酸生理食塩水）を含浸（0.06 mL）させて、40℃で1時間の乾熱乾燥を行ってセンサ電極２を作製した。
【０１３２】
ａ−１−２．平織炭素繊維：厚さ0.24 mm
炭素繊維シート（15 mm × 20 mm、平織、厚さ0.24 mm、東邦テナックスW-3101）を用いた以外は、上記ａ−１−１と同様にしてセンサ電極２を作製した。
【０１３３】
ａ−１−３．平織炭素繊維：厚さ0.12 mm
炭素繊維シート（15 mm × 20 mm、平織、厚さ0.12 mm、）を用いた以外は、上記ａ−１−１と同様にしてセンサ電極２を作製した。
【０１３４】
ａ−１−４．平織炭素繊維：厚さ0.60 mm
炭素繊維シート（15 mm × 20 mm、平織、厚さ0.60 mm、日本カーボンGF-20）を用いた以外は、上記ａ−１−１と同様にしてセンサ電極２を作製した。
【０１３５】
ａ−１−５．綾織炭素繊維：厚さ0.90 mm
炭素繊維シート（15 mm × 20 mm、綾織、厚さ0.90 mm、日本カーボンGF-20-S9）を用いた以外は、上記ａ−１−１と同様にしてセンサ電極２を作製した。
【０１３６】
上記ａ−１−１〜５において、乳酸酸化酵素の酵素溶液として、以下の通り調製したものを用いた。乳酸酸化酵素をコードする遺伝子（配列番号１）にHis Tagコード配列等（-GGC-CATCATCATCATCATCAC-TAA）を乳酸酸化素酵素のＣ末端に連結するように3´側に融合させた。得られた融合遺伝子を、大腸菌タンパク質発現系の発現ベクターpET22bにクローニングし、大腸菌株BL21(DE3)に形質転換した。得られた形質転換体をLB培地（1,000 mL）にてO.D.600=0.3になるまで37℃で前培養した。イソプロピル-β-チオガラクトピラノシド（IPTG）を終濃度0.05 mMで添加し、His Tagが付加された酵素（配列番号５に示すアミノ酸配列を有する乳酸酸化酵素）の発現誘導を行った。発現誘導後、27℃で12時間の本培養を行った。続いて、培養液中の菌体を遠心分離（5,000 × g、20分間）にて回収した。回収した菌体を緩衝液（10 mM Tris-HCl（pH 7.4）、100 mL）に懸濁し、界面活性剤（0.4 ％ Brij-58）を加えて30分間溶菌させ、超音波破砕により菌体を破砕した。続いて、菌体破砕液を遠心分離（20,000 × g、60分間）して上澄み液を分取した。分取した上澄み液にNaClを終濃度0.15 Mで添加した後、ヒスチジンタグ融合タンパク質精製用金属アフィニティー担体カラム（15 mLのTALONを充填）に導入した。カラムを50 mM リン酸カリウム（pH7.4）、5 mMイミダゾール、0.3 M NaCl溶液で洗浄後、50 mM リン酸ナトリウム、150 mMイミダゾール、0.3 M NaCl溶液で酵素を溶出した。溶出後、限外濾過カラムを用いた希釈法で、緩衝液（50 mM PIPES（pH7.4））に置換し、酵素溶液の保存液とした。使用に際しては、酵素濃度が上記した所望の濃度になるように、リン酸生理緩衝液を添加して調製して酵素溶液とした。
【０１３７】
ａ−２．対極電極４
炭素繊維シート（15 mm × 25 mm、綾織、厚さ0.90 mm、日本カーボンBF-20-S9）の片面に、炭素インク（炭素微粒子（0.4 g）、PTFE（0.4 g）、 PTFE ６J、イソプロパノール（8 mL）、2,2'-アジノビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)二アンモニウム100mgを超音波処理で混合して調製）を上記ａ−１と同様にして塗布して、55℃で12時間の乾熱乾燥を行った。次に、炭素インクを塗布した面に酸素還元酵素の酵素溶液（ビリルビンオキシダーゼ、5 mg/mL、1×リン酸生理食塩水）を含浸（0.15 mL）させて、40℃で1時間の乾熱乾燥を行い、対極電極４を作製した。
【０１３８】
ビリルビンオキシダーゼ（天野エンザイム（株）、BO’’Amano’’3[BO-3]：配列番号７）の酵素溶液としては、酵素濃度を上記した所望の濃度になるように、リン酸生理緩衝液を添加して調製したものを使用した。
【０１３９】
ｂ．隔膜３
隔膜３としては、セルロース膜（フタムラ化学（株）、乾電池用セルロース膜：#300）を使用した。
【０１４０】
２．乳酸センサの組み立て
上記１のａ−１−１〜５で作製したセンサ電極２と実施例１のａ−２で作製した対極電極４との間に隔膜３を挟み込んで乳酸センサ（１）〜（５）を組み立てた。なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表１の通りである。
【０１４１】
【表１】
2020134344.tif 000003
【０１４２】
作製した各乳酸センサのセンサ電極２をマイナス極、対極電極４をプラス極として電子負荷装置（菊水電子工業（株））に接続した。
【０１４３】
３．性能評価
各乳酸センサのセンサ電極２に人工の模擬汗（乳酸濃度 8mM、1×リン酸生理緩衝液）を0.03 mL滴下して、一定電流0.2 mAを負荷して、電圧の変化を測定した。測定は、600秒間、又は、電圧が0.1Vに低下するまでの時間で行った。
【０１４４】
（結果）
結果を図５に示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）である。かかる結果は、電極系のみの性能を、任意量の模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を示すものであり、その結果、電極材として平織炭素繊維の厚さ0.24 mmを用いたもの（乳酸センサ（２））、厚さ0.10 mmを用いたもの（乳酸センサ（１））、厚さ0.12 mmを用いたもの（乳酸センサ（３））の順に乳酸の電解効率が高かった。一方、電極材として平織炭素繊維の厚さ0.60 mmを用いたもの（乳酸センサ（４））及び綾織炭素繊維の厚さ0.90 mmを用いたもの（乳酸センサ（５））は、乳酸の電解効率が著しく低下することが判明した。これらの結果より、乳酸センサの電極系のみの性能を乳酸の電解効率を指標として検討したところ、乳酸の電解効率には電極材の厚さが関係し、電極材の厚さが厚くなりすぎると乳酸の電解効率が低下し、電極系の性能が低下することが認められた。
【０１４５】
更に、電極材が平織炭素繊維の厚さ0.24 mm及び厚さ0.12 mmとして構成されたセンサ電極２を含む乳酸センサ（６）及び（７）の電極系について、電子負荷装置の測定を、測定パラメータ（0.1 mAステップ／10 秒ホールド、終電圧0.1 V）で行った。なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表２の通りである。
【０１４６】
【表２】
2020134344.tif 000004
【０１４７】
結果を図６に示し、縦軸は電力（mW）、横軸は電流（A）である。かかる結果で示めされる出力特性は、乳酸センサ駆動時の電極系の初期性能を示すものである。したがって、電極材の厚さは、電極系の初期性能にはほとんど影響を与えないことが判明した。
【０１４８】
〔実施例２〕乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能の評価−センサ電極２の電極材の厚さが乳酸電解効率性能のバラツキに与える影響
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサを構築するため、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ビリルビンオキシダーゼを電極触媒とする対極電極４及び隔膜３の電極系のみでの乳酸の電解効率性能を評価し検討した。特に、本実施例では、センサ電極２の電極材のサンプル数（N数）を増やし、乳酸の電解効率性能のバラツキを評価した。
【０１４９】
（方法）
実施例１における、電極材が平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）及び平織炭素繊維の厚さ0.24 mm（ａ−１−２）として構成されたセンサ電極２を含む乳酸センサ（８）及び（９）の電極系について、サンプル数をN=3に増やし、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定し、そのバラツキを評価した。なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表３の通りである。
【０１５０】
【表３】
2020134344.tif 000005
【０１５１】
（結果）
結果を図７に示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）である。パネルＡが平織炭素繊維の厚さ0.12 mmを用いる乳酸センサ（８：８、８´、８´´）の結果であり、パネルＢが電極材として平織炭素繊維の厚さ0.24 mmを用いる乳酸センサ（９：９、９´、９´´）の結果である。これらの結果より、電極材として平織炭素繊維の厚さ0.12 mmを用いるもの（乳酸センサ（８））ではバラツキが小さく、平織炭素繊維の厚さ0.24 mmを用いるもの（乳酸センサ（９））ではバラツキが大きくなる傾向があることが判明した。この要因としては、電極材の厚さが厚くなると、電極内部への被験試料の湿潤及び拡散にバラツキが生じ、電極内部での酵素触媒反応のバラツキが大きくなるためであると考えらえる。
【０１５２】
〔実施例３〕乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能の評価−センサ電極２の配置が与える影響
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサを構築するため、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ビリルビンオキシダーゼを電極触媒とする対極電極４及び隔膜３の電極系のみでの乳酸の電解効率性能と初期出力性能を評価し検討した。特に、本実施例では、センサ電極２の電極材の配置を変え、乳酸の電解効率性能に与える影響を評価した。
【０１５３】
（方法）
実施例１における、電極材が平織炭素繊維の厚さ0.10 mm（ａ−１−１）として構成されたセンサ電極２を含む電極系において、炭素インクが片面側にのみに塗布され、炭素インクが塗布された面を隔膜３側とは反対側に配置するように組み立てた乳酸センサ（１０）、及び、乳酸センサ（１０）のセンサ電極２を裏返して、炭素インクが塗布された面が隔膜３側に配置するよう組み立てた乳酸センサ（１１）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。
【０１５４】
乳酸センサ（１０）において、電極材が平織炭素繊維の厚さ0.16 mmのものを使用して構成した以外は同様に炭素インクが塗布された面を隔膜３とは反対側に配置するように組み立てた乳酸センサ（１２）、及び、乳酸センサ（１２）のセンサ電極２を裏返して、炭素インクが塗布された面が隔膜３側に配置するよう組み立てた乳酸センサ（１３）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。
【０１５５】
なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表４の通りである。
【０１５６】
【表４】
2020134344.tif 000006
【０１５７】
（結果）
結果を図８に示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）である。これらの結果より、電極材として何れの炭素繊維を用いた場合でも、センサ電極２の炭素インクが塗布された面を隔膜３側と反対側に配置する方（乳酸センサ（１０）及び（１２））が、乳酸の電解効率が高く、センサ性能が向上することが判明した。この要因としては、バイオ燃料電池型センサ１の駆動には、センサ電極２上で乳酸が電解された際に発生するプロトンが隔膜３を透過して対極電極４側に拡散することが必要であるが、センサ電極２の炭素インクが塗布された面を隔膜３側と反対側に配置することで、センサ電極２の電極材と隔膜３との接合性が向上し、プロトンの拡散性が向上したためであると推定される。
【０１５８】
〔実施例４〕乳酸センサを構成する電極系の乳酸電解効率性能の評価−センサ電極２の炭素インク塗布条件が与える影響
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサを構築するため、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ビリルビンオキシダーゼを電極触媒とする対極電極４及び隔膜３の電極系のみでの乳酸の電解効率性能を評価し検討した。特に、本実施例では、センサ電極２の電極材の炭素インクの塗布条件を変え、乳酸の電解効率性能に与える影響を評価した。
【０１５９】
（方法）
実施例１における、電極材が平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）として構成されたセンサ電極２を含む電極系において、炭素インクが片面側に塗布され、炭素インクが塗布された面を隔膜３側と反対側に配置するように組み立てた乳酸センサ（１４）、及び、乳酸センサ（１４）において2倍量の炭素インクを両面に塗布した電極材を用いて組み立てた乳酸センサ（１５）、乳酸センサ（１４）において5倍量の炭素インクを両面に塗布した電極材を用いて組み立てた乳酸センサ（１６）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。なお、乳酸センサ（１５）における2倍量の塗布は、片面塗布の後、炭素繊維シートのもう一方の面に炭素インクを滴下し全体に湿潤させることにより行った。乳酸センサ（１６）における5倍量の塗布は、炭素インクの中に炭素繊維シートを浸漬することにより行った。なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表５の通りである。
【０１６０】
【表５】
2020134344.tif 000007
【０１６１】
（結果）
結果を図９に示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）である。これらの結果より、炭素インクを5倍量両面に塗布したもの（乳酸センサ（１６））は、初期出力の低下が確認されたが、これは、炭素インクを多量に塗布したため、電極材の厚みが増したことによると考えられる。炭素インクを2倍量両面に塗布したもの（乳酸センサ（１５））と、片面に塗布を行って塗布面を隔膜３と反対側に配置したもの（乳酸センサ（１４））の初期電力はほぼ同一であったが、継続的な出力の点で片面に塗布を行って塗布面を隔膜３側と反対側に配置した方が良好な結果が得られた。これらの結果からも、実施例１〜３の結果と同様に、センサ電極２は、薄く形成し、また、センサ電極２の炭素インクが塗布された面を隔膜３と反対側に配置する方が、乳酸の電解効率が高く、センサ性能が向上することが判明した。
【０１６２】
〔実施例５〕バイオ燃料電池型センサ１の構造設計及び作製手順
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１の構造設計、及び、バイオ燃料電池型センサ１の作製を検討した。特に、本実施例ではバイオ燃料電池型センサ１を、パッチ形状としての作製する際の構造設計及び作製手順を検討した。
【０１６３】
（構造設計）
バイオ燃料電池型センサ１の構造の断面図を図２に模式的に示す。詳細には、バイオ燃料電池型センサ１は、皮膚との接触側から、積層フィルム５、センサ電極２、隔膜３、対極電極４、空気透過フィルム６が、この順に積層されたセンサ本体１１を含んで構成される。積層フィルム５には、穴５１が形成されており、前記穴５１の覆うようにセンサ電極２が配置されている。隔膜３は、センサ電極２と対極電極４を隔離する。センサ電極２及び対極電極４は、それぞれのリード部７及び空気透過フィルム６上に形成された接点電極８を介して外部回路や外部装置等と接続される。センサ電極２からのリード部７が対極電極４と接触しないように、隔膜３は、センサ電極２だけでなく、センサ電極２からのリード部７も対極電極４から隔離するように配置される。積層フィルム５と隔膜３のセンサ電極２側の面とが、また、当該隔膜３の対極電極４側の面が空気透過フィルム６とが、その外周部で接着され、対極電極４、隔膜３、及び、対極電極４の電極系が、積層フィルム５と空気透過フィルム６に挟み込まれた状態で配置されている。
【０１６４】
バイオ燃料電池型センサ１は、必要に応じて、水分吸収材１０を設けてもよく、例えば、水分吸収材１０は、空気透過フィルム６の対極電極４側の面に接触させるように配置することができる。水分吸収材１０は、対極電極４での酸素の還元により生じた水等を吸収するものとして構成することができる。
【０１６５】
また、バイオ燃料電池型センサ１は、必要に応じて被験試料吸収材９を設けてもよく、例えば、被験試料吸収材９は、積層フィルム５の皮膚との接触側に、積層フィルム５に形成された穴５１を覆うように配置することができる。積層フィルム５には当該穴５１を覆うようにセンサ電極２が積層され、当該穴５１からセンサ電極２が露出するため、被験試料吸収材９はセンサ電極２と接触するように構成することができる。したがって、被験試料吸収材９で吸収された汗等の被験試料は、センサ電極２内部に浸潤及び拡散する。
【０１６６】
更に、バイオ燃料電池型センサ１は、必要に応じて、シリコンシート等を設けてもよく、例えば、シリコンシート等には穴が形成され、積層フィルム５の皮膚との接触側に、積層フィルム５の穴５１と適合するように積層フィルム５に積層して配置することができる。被験試料吸収材９と併用して配置する場合には、例えば、皮膚との接触側から被験試料吸収材９、シリコンシート等、積層フィルム５の順に積層して配置することができる。シリコンシート等は、皮膚等の生体表面や被験試料吸収材９に着脱可能に粘着することができるように構成することができる
【０１６７】
（作製手順）
（１）空気透過フィルム６（（株）トーホー、ブリーズイージー 0765050）に、対極電極４を積層した。
（２）対極電極４を覆うように、隔膜３を積層した。
（３）隔膜３を挟んで、対極電極４と位置合わせを行うようにして、センサ電極２を積層した。
（４）中央部に丸穴（直径22 mm）５１ａを形成した積層フィルム５（アイリス、ラミネートフィルム LZ-25A450）を、センサ電極２が当該丸穴５１ａを覆うようセンサ電極２上に積層した。
（５）ラミネータを用いて、積層フィルム５と隔膜３、隔膜３と空気透過フィルム６を熱で溶着し、リード部７をBare Conductive、導電ペイント（Bare Conductive Electric Paint）を用いて形成した。
【０１６８】
作製手順において、（１）の工程に先立って、空気透過フィルム６の対極電極４側の面に水分吸収材１０を積層していてもよい。また、（５）の工程の後に、下記の（６）工程、又は、下記の（７）の工程、若しくは、下記の（６）の工程及び下記（７）の工程の双方を含めてもよい。
（６）．外部機器を装着するため、積層フィルム５上に、積層フィルム５に形成された、丸穴５１ａと略同径の丸穴を形成したシリコンシートを、穴同士を位置決めして積層フィルム５の丸穴５１ａを塞がないように積層した。
（７）．被験試料吸収材９を積層フィルム５の丸穴５１ａを覆い、積層フィルム５の丸穴５１ａから少なくとも一部が露出しているセンサ電極２と接触するように貼り付けた。
【０１６９】
〔実施例６〕パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−乳酸酸化酵素の種類が与える影響
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサを構築するため、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ビリルビンオキシダーゼを電極触媒とする対極電極４及び隔膜３の電極系を含み、パッチ形状に構築した乳酸センサの乳酸の電解効率性能を評価し検討した。特に、本実施例では、センサ電極２の電極触媒である乳酸酸化酵素の種類を変え、乳酸の電解効率性能に与える影響を評価した。
【０１７０】
（方法）
実施例１における、電極材が平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）として構成されたセンサ電極２、並びに、実施例１の対極電極４及び隔膜３を電極系として含み、センサ電極２の電極材において炭素インクが片面側に塗布され、炭素インクが塗布された面を隔膜３の反対側に配置するように組み立てた電極系を含む乳酸センサを、実施例５の作製手順の工程（１）〜（５）に従って、パッチ形状に構築した。センサ電極２の電極触媒として実施例１と同様に乳酸酸化酵素ａを用いた乳酸センサ（１７）、電極触媒として市販の乳酸酸化酵素ｃ（旭化成ファーマ（株）：Lactate Oxidase LOX II T-47）を用いた乳酸センサ（１８）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。
【０１７１】
また、乳酸センサ（１７）においてセンサ電極２として2倍量の炭素インクを両面に塗布した電極材を用いて組み立てた乳酸センサ（１９）、乳酸センサ（１８）においてセンサ電極２として2倍量の炭素インクを両面に塗布した電極材を用いて組み立てた乳酸センサ（２０）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。
【０１７２】
なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表６の通りである。
【０１７３】
【表６】
2020134344.tif 000008
【０１７４】
結果を図１０に示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）である。これらの結果より、乳酸センサをパッチ形状として構築した場合には、本発明者が調製した乳酸酸化酵素ａをセンサ電極２の電極触媒として構築したもの（乳酸センサ（１７）、（１９））と比較して、市販の乳酸酸化酵素ｃをセンサ電極２の電極触媒として構築したもの（乳酸センサ（１８）、（２０））では、乳酸の電解効率が低下し、センサ性能が低下することが判明した。かかる傾向は、炭素インクを片面塗布した場合及び両面塗布した場合の双方に認められたことから、市販酵素によるセンサ性能の低下は、酵素の物性に起因するものであることが理解できる。かかる結果に基づいて、下記で説明する実施例７において、酵素の種類を増やして更に検討を行った。
【０１７５】
〔実施例７〕パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−乳酸酸化酵素の種類が与える影響
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサを構築するため、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ビリルビンオキシダーゼを電極触媒とする対極電極４及び隔膜３の電極系を含み、パッチ形状に構築した乳酸センサの乳酸の電解効率性能を評価し検討した。特に、本実施例では、実施例６に続いて、センサ電極２の電極触媒である乳酸酸化酵素の種類を変え、乳酸の電解効率性能に与える影響を評価した。
【０１７６】
（方法）
実施例１における、電極材が平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）として構成されたセンサ電極２、並びに、実施例１の対極電極４及び隔膜３を電極系として含み、センサ電極２の電極材において炭素インクが片面側に塗布され、炭素インクが塗布された面を隔膜３と反対側に配置するように組み立てた電極系を含む乳酸センサを、実施例５の作製手順の工程（１）〜（５）に従って、パッチ形状に構築した。センサ電極２の電極触媒として実施例１と同様に本発明者が作製した乳酸酸化酵素ａ（配列番号５）を用いた乳酸センサ（２１）、本発明者が作製した乳酸酸化酵素ｂ（配列番号６）を用いた乳酸センサ（２２）、市販の乳酸酸化酵素ｃ（旭化成ファーマ（株）：Lactate Oxidase LOX II T-47）を用いた乳酸センサ（２３）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。
【０１７７】
更に、電極触媒として市販の乳酸酸化酵素ｄ（東洋紡（株）：Lactate Oxidase LCO-301）を用い、電極材として、平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）に2倍量の炭素インクを両面に塗布したものを用いた乳酸センサ（２４）についても、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。
【０１７８】
なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表７の通りである。
【０１７９】
【表７】
2020134344.tif 000009
【０１８０】
また、乳酸酸化酵素ｂの酵素溶液は、乳酸酸化酵素をコードする遺伝子（配列番号３）にHis Tagコード配列等（ATG-CATCATCACCACCACCAT-GGT-）を乳酸酸化素酵素のＮ末端に連結するように5´側に融合させた融合遺伝子を用いた以外は、実施例１で調製した乳酸酸化酵素と同様にして調製し、His Tagが付加された乳酸酸化酵素（配列番号６に示すアミノ酸配列を有する乳酸酸化酵素）の酵素溶液を取得した。
【０１８１】
結果を図１１に示し、縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）である。これらの結果より、乳酸センサをパッチ形状として構築した場合には、本発明者が調製した乳酸酸化酵素ａ及びｂをセンサ電極２の電極触媒とするもの（乳酸センサ（２１）及び（２２））と比較して、市販の乳酸酸化酵素ｃ及びｄをセンサ電極２の電極触媒とするもの（乳酸センサ（２３）及び（２４））では、乳酸の電解効率が低下し、センサ性能が低下することが判明し、かかる結果は実施例６の結果と合致するものである。その要因としては、市販品の乳酸酸化酵素の一部には、乳酸酸化活性に加えて、モノオキシゲナーゼ活性等の他の酵素活性を有することが知れており、パッチ形状としたことで、パッチの内部で局所的に酸素が消費され、対極電極４への酸素供給量が低下したことが考えられる。したがって、バイオ燃料電池型センサ１としてパッチ形状として構築する場合には、センサ電極２の電極触媒としてはモノオキシゲナーゼ活性を有しない乳酸酸化酵素を使用することが好ましいことが判明した。
【０１８２】
〔実施例８〕パッチ形状として構築した乳酸センサの乳酸電解効率性能の評価−対極電極４の電極材の厚さ及び織組織の種類が与える影響
（概要）
本実施例では、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサを構築するため、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ビリルビンオキシダーゼを電極触媒とする対極電極４及び隔膜３の電極系を含み、パッチ形状に構築した乳酸センサの乳酸の電解効率性能を評価し検討した。特に、本実施例では、対極電極４の電極材の厚さ及び織組織の種類を変え、乳酸の電解効率性能に与える影響を評価した。
【０１８３】
（方法）
実施例１と同様に電極材が綾織炭素繊維の厚さ0.90 mm（日本カーボンGF-20-S9）として構成された対極電極４、実施例１における電極材として平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）を用いて構成されたセンサ電極２、及び、実施例１の隔膜３を電極系として含み、センサ電極２の電極材が、炭素インクが片面側に塗布され、炭素インクが塗布された面を隔膜３の反対側に配置するように、実施例５の作製手順の工程（１）〜（５）に従って、パッチ形状に構築した乳酸センサ（２５）、乳酸センサ（２５）においてセンサ電極２として2倍量の炭素インクを両面に塗布した電極材を用いて組み立てた乳酸センサ（２６）、乳酸センサ（２５）においてセンサ電極２の電極材として平織炭素繊維の厚さ0.10 mm（ａ−１−１）を用いて構成された乳酸センサ（２７）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表８の通りである。
【０１８４】
【表８】
2020134344.tif 000010
【０１８５】
更に、乳酸センサ（２５）〜（２７）において、対極電極４を、実施例１と同様に電極材として平織炭素繊維の厚さ0.60 mm（日本カーボンGF-20）を用いて構成されたものを含む乳酸センサ（２８）〜（３０）について、実施例１と同様にして模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表９の通りである。
【０１８６】
【表９】
2020134344.tif 000011
【０１８７】
更に、実施例１における電極材として平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）を用いて構成されたセンサ電極２、電極材として平織炭素繊維の厚さ0.10 mmを用いて構成された対極電極４、及び、実施例１の隔膜３を電極系として含み、センサ電極２の電極材が、炭素インクが片面側に塗布され、炭素インクが塗布された面を隔膜３と反対側に配置するように、実施例１と同様にして組み立てた乳酸センサ（３１）、乳酸センサ（３１）において平織炭素繊維の厚さ0.16 mmを用いて構成された対極電極４を含む乳酸センサ（３２）、乳酸センサ（３１）において綾織炭素繊維の厚さ0.90 mmを用いて組み立てた乳酸センサ（３３）について、電流を0.2 mAとし模擬汗に含まれる乳酸の電解効率を測定した。なお、作製した乳酸センサの構成部材を要約すると、下記の表１０の通りである。
【０１８８】
【表１０】
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【０１８９】
結果を図１２〜１４に示し、各図において縦軸は電力（mW）、横軸は時間（秒）であり、図１２は乳酸センサ（２５）〜（２７）、図１３は乳酸センサ（２８）〜（３０）、図１４は乳酸センサ（３１）〜（３３）の結果である。これらの結果より、乳酸センサをパッチ形状のバイオ燃料電池型センサ１として構築した場合には、乳酸センサ（２８）〜（３０）よりも乳酸センサ（２５）〜（２７）のように対極電極４の電極材はある程度の厚み（綾織炭素繊維の厚さ0.90 mm）を有する方が好ましいことが判明した。一方、センサ電極２、対極電極４、隔膜３の電極系のみで構築したもの（乳酸センサ（３１）〜（３３））も同様に、乳酸の電解効率性能を評価したところ、電極材として薄いものを用いる方が、大気中の酸素が電極系内部に拡散しやすくなり、センサ性能が向上する傾向があることが判明していた。このことは、袋状のパッチ形状では大気中の酸素の供給が律速になるため、対極電極４にある程度の厚みを確保することにより大気中の酸素の供給を緩衝できる構造が好ましいと推定される。
【０１９０】
〔実施例９〕パッチ形状として構築した乳酸センサの被験試料中に含まれる乳酸の測定評価
（概要）
本実施例では、乳酸酸化酵素を電極触媒とするセンサ電極２、ピルピン酸オキシダーゼを電極触媒とする対極電極４を含む、バイオ燃料電池型センサ１として乳酸センサをパッチ形状に構築し、かかる乳酸センサの乳酸の電解効率性能と初期出力性能を評価した。特に、本実施例では、測定対象試料中の乳酸濃度を変え、乳酸の電解効率性能と初期出力性能を評価した。
【０１９１】
（方法）
実施例１と同様に電極材が綾織炭素繊維の厚さ0.90 mmとして構成された対極電極４、実施例１における電極材として平織炭素繊維の厚さ0.12 mm（ａ−１−３）を用いて構成されたセンサ電極２、及び、実施例１の隔膜３とを電極系（電極系は乳酸センサ（３）に相当）として含み、センサ電極２の電極材が、炭素インクが片面側に塗布され、炭素インクが塗布された面を隔膜３と反対側に配置するように、実施例５の作製手順の工程（１）〜（５）に従って、パッチ形状に構築した乳酸センサを構築した。乳酸センサに、模擬汗として、実施例１同様に人工の模擬汗（乳酸濃度 8mM、1×リン酸生理緩衝液）を0.03 mL滴下して乳酸の電解効率性能を評価した（模擬汗（Ａ））。同様にして、乳酸濃度を20 mMに調製したもの（模擬汗（Ｂ））、乳酸濃度を6 mMに調製したもの（模擬汗（Ｃ））、乳酸濃度を4 mMに調製したもの（模擬汗（Ｄ））についても同様にして評価した。
【０１９２】
（結果）
乳酸の電解効率を指標に検討した結果を図１５に示し、縦軸は電圧（V）、横軸は時間（秒）である。更に、上記乳酸センサに対して、模擬汗（Ａ）〜（Ｄ）を滴下し、実施例１と同様にして初期出力性能を評価した結果を図１６に示す共に、図１６の結果に基づいて、乳酸濃度と乳酸センサの初期出力の相関を解析した結果を図１７に示す。図１６において、縦軸は電力（mW）、横軸は電流（A）であり、図１７において、縦軸は電力（mW/0.35Vにおける）、横軸は乳酸濃度（mM）である。これらの結果、乳酸量に依存して、乳酸センサの出力が相関をもって変化することが認められた。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
医療分野、生物化学分野、環境分野、食品分野等、様々な分野において実用価値が高い自己駆動型のバイオ燃料電池を提供する。パッチ形状とできることから生体表面に貼付でき、その状態のままで生体関連物質の測定及び検出を行うことができるウェアラブルセンサを提供する。
【符号の説明】
【０１９４】
１  バイオ燃料電池型センサ
１１  センサ本体
１２  筐体
２  センサ電極
３  隔膜
４  対極電極
５  積層フィルム
６  空気透過フィルム
７  リード部
８  接点電極
９  被験試料吸収材
１０  水分吸収材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【配列表】
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