(57)【要約】【課題】色素の色変化によって検出対象物質の検出が判定可能なセンサ及び当該センサを備えるセンサ装置において、安定性の向上を図る。【解決手段】複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質の検出に応じて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体３２２を有するセンシング部３２を備え、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質の検出に応じて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体を有するセンシング部を備え、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記センシング部は、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質を備え、
前記色素は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じることを特徴とするセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサにおいて、
前記センシング部は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記センシング部に備えられており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項４】
気体試料中の検出対象物質を検出するセンサにおいて、
センシング部と、
前記センシング部を覆い、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、
を備え、
前記センシング部は、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記センシング部は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項５】
気体試料中の検出対象物質を検出するセンサ装置において、
請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサと、
前記センサに対して前記気体試料を供給するファンと、
を備えることを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ及び当該センサを備えるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特定の物質を検出するためのセンサとして、当該検出に伴い色変化を生じるセンサが知られている。
具体的には、例えば、イオンを含む試料のイオン濃度を検出するイオンセンサであって、骨格材料のメソポーラスシリカに色素分子を保持させて複合化したイオンセンサ（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２７８８７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、色素は酸化し易い。したがって、特許文献１記載のセンサ（イオンセンサ）のような、色素の色変化によって検出対象物質の検出が判定可能なセンサは安定性に欠けるため、再現性が悪い、寿命が短い等の問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、色素の色変化によって検出対象物質の検出が判定可能なセンサ及び当該センサを備えるセンサ装置において、安定性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質の検出に応じて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体を有するセンシング部を備え、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記センシング部は、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質を備え、
前記色素は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載のセンサにおいて、
前記センシング部は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記センシング部に備えられており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、
気体試料中の検出対象物質を検出するセンサにおいて、
センシング部と、
前記センシング部を覆い、少なくとも前記検出対象物質が透過する透過膜と、
を備え、
前記センシング部は、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記センシング部は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、
気体試料中の検出対象物質を検出するセンサ装置において、
請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサと、
前記センサに対して前記気体試料を供給するファンと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサは、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質の検出に応じて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体を有するセンシング部を備え、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、色素のサイズの０．５〜２．０倍に設定されている。
すなわち、色素を色素固定化用担体の細孔の内部にしっかりと固定することができるため、固定された色素は酸化剤等の影響を受け難い。したがって、高い再現性及び長い寿命を有する、安定性の高いセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のセンサ装置の一例を示す平面斜視図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】本実施形態のセンサの一例を示す平面斜視図である。
【図４】図３のIV−IV線における断面図である。
【図５】本実施形態のセンサが備える収容部の一例を示す平面図である。
【図６】実施例３での結果（検量線）を示す図である。
【図７】変形例１のセンサの一例を示す断面図である。
【図８】変形例２のセンサの一例を示す断面図である。
【図９】変形例２のセンサの他の一例を示す断面図である。
【図１０】図９に示すセンサが備える収容部の一例を示す平面図である。
【図１１】変形例２の装置本体部の一例を示す断面図である。
【図１２】変形例２の装置本体部の他の一例を示す断面図である。
【図１３】変形例３のセンサの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。
なお、以下の説明では、本実施形態のセンサ装置１において、ファン１３が配置された側を上側、センサ３０が配置された側を下側、コード２２が配置された側を後側、コード２２が配置された側と対向する側を前側とする。そして、上下方向及び前後方向の双方に直交する方向を左右方向とする。
【００１４】
＜センサ装置＞
本実施形態のセンサ装置１は、気体試料中の検出対象物質を検出する装置である。センサ装置１は、検出対象物質の検出に伴い色変化を生じる着脱自在なセンサ３０を備え、センサ３０の色変化によって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定できるようになっている。
【００１５】
具体的には、センサ装置１は、例えば、図１及び図２に示すように、外形略円柱形状の装置本体部１０と、装置本体部１０の内部に着脱・交換自在に装着されたセンサ３０と、を備えて構成される。
【００１６】
装置本体部１０は、下側本体部１１と、上側本体部１２と、上側本体部１２に取り付けられたファン１３と、下側本体部１１と上側本体部１２とを連結するためのネジ１４…と、を備えて構成される。ここで、図２において、ファン１３は、断面図ではなく側面図となっている。
【００１７】
下側本体部１１は、中央に開口（観察窓１１ａ）を有する略円環形状の下面部と、下面部の縁部から全周に亘り上方に向かって突出する周面部と、を備えている。すなわち、下側本体部１１は、上面が開口した平面視略円形状の凹部を有しており、センサ３０は、この凹部内に配置されている。
【００１８】
上側本体部１２は、下側本体部１１と略同一の外径を有する略円筒形状を成している。すなわち、上側本体部１２は、中央に上下方向に貫通する空洞部１２ａを有しており、ファン１３は、この空洞部１２ａ内上側に配置されている。これにより、ファン１３が回転すると、センサ装置１の外部から空洞部１２ａ内へと気体試料（外気等）が強制的に導入されるようになっている。
上側本体部１２の上下方向中央よりも下側には、空洞部１２ａから放射状に、複数（例えば、１２個）の貫通孔１２ｂが設けられている。空洞部１２ａ内へと導入された気体試料は、この貫通孔１２ｂ…を介してセンサ装置１の外部へと排気されるようになっている。
【００１９】
下側本体部１１の周面部には、上下方向に貫通する複数（例えば、４個）の孔部１１ｂが設けられており、また、上側本体部１２には、孔部１１ｂと重なり合う位置に、孔部１１ｂと略同一の径を有するネジ穴１２ｃが、各孔部１１ｂに対応して複数（４個）設けられている。そして、下側本体部１１の下方側から孔部１１ｂを介して上側本体部１２のネジ穴１２ｃに、ネジ１４が螺合されることによって、下側本体部１１と上側本体部１２とが連結されている。
【００２０】
ファン１３は、回転軸の方向が上下方向となるように回転自在に支持部１３１に軸支されており、支持部１３１によって上側本体部１２に固定されている。ファン１３は、例えば、センサ装置１の電源がＯＮされると、コード２２，２２を介して供給された電力に基づいて回転駆動されて、センサ装置１の外部から空洞部１２ａ内へと気体試料を強制的に導入（すなわち、センサ３０に対して気体試料を供給）するようになっている。
ここで、センサ装置１の電源は、例えば、センサ装置１を遠隔操作するためのリモコン（図示省略）を操作することによって、ＯＮ／ＯＦＦできるようしても良いし、例えば、装置本体部１０にスイッチ（図示省略）を設け、このスイッチを操作することによって、ＯＮ／ＯＦＦできるようにしても良い。
【００２１】
支持部１３１は、平板略矩形状を成しており、ファン１３が配置された面を下に向けて、空洞部１２ａの上側を覆った状態で、上側本体部１２に固定されている。
支持部１３１には、複数（例えば、３個）の吸気口１３１ａが設けられている。ファン１３が回転すると、気体試料が、吸気口１３１ａを介してセンサ装置１の外部から空洞部１２ａ内へと強制的に導入され、そして、貫通孔１２ｂ…を介して空洞部１２ａ内からセンサ装置１の外部へと排気されるようになっている。
ここで、吸気口１３１ａ…は、常時開放されていても良いし、開閉自在であっても良い。吸気口１３１ａ…が開閉自在である場合、例えば、センサ装置１の電源がＯＮされると開き、センサ装置１の電源がＯＦＦされると閉じるようにすると良い。
【００２２】
＜センサ＞
本実施形態のセンサ３０は、検出対象物質の検出に伴い色変化を生じる、気体試料中の検出対象物質を検出するためのセンサである。
したがって、ユーザは、例えば、ファン１３を回転させる等してセンサ３０に対して気体試料を供給し、下側本体部１１の観察窓１１ａから目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ３０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定できるようになっている。
【００２３】
具体的には、センサ３０は、例えば、図２〜図４に示すように、外形略円板形状を成しており、収容部３１と、収容部３１に収容され、検出対象物質の検出に伴い色変化を生じるセンシング部３２と、収容部３１に収容され、センシング部３２を取り囲む保水部３３と、収容部３１に収容され、センシング部３２及び保水部３３を覆う透過膜３４と、中央に開口部３５ａを有する蓋部３５と、を備えて構成される。
【００２４】
収容部３１は、略円板形状の下面部３１１と、下面部３１１の縁部から全周に亘り上方に向かって突出する周面部３１２と、を備えている。そして、例えば、図４及び図５に示すように、下面部３１１には、下面部３１１の上面中央部の略円形領域を取り囲むように、上方に向かって突出する略円弧状の２個の仕切り部３１３が互いに離間して設けられている。すなわち、収容部３１は、上面が開口した平面視略円形状の凹部を有し、この凹部内は、仕切り部３１３，３１３により仕切られており、センシング部３２は仕切り部３１３，３１３の内側に、保水部３３は仕切り部３１３，３１３の外側に収容されている。
ここで、センサ装置１においては、センシング部３２の色変化を、下側本体部１１の観察窓１１ａから観察するようになっている。したがって、収容部３１は、センシング部３２の色変化を観察窓１１ａから観察可能となるように、少なくとも下面部３１１のセンシング部３２に対応する部分が透明又は半透明の材料（例えば、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂）によって形成されていることが好ましい。
【００２５】
センシング部３２は、例えば、図４に示すように、検出対象物質と選択的に反応する酵素を備える複数の反応物質複合体３２１と、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素を備える複数の色素複合体３２２と、を備えて構成される。
ここで、センシング部３２において、反応物質複合体３２１…及び色素複合体３２２…は、電解液３２３中に分散されていることとする。すなわち、センシング部３２は、検出対象物質と酵素との反応に必要な水分子を含有していることとする。
【００２６】
反応物質複合体３２１は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化された酵素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
【００２７】
反応物質固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された酵素の立体構造の変化を防止可能な程度に設定されている。
具体的には、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される酵素（酵素分子又は活性部位を含む酵素の断片）のサイズの０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される酵素のサイズの０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される酵素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、反応物質固定化用担体が有する細孔の直径（中心細孔直径）は、固定される酵素の直径の０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される酵素の直径の０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される酵素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、酵素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、酵素がホルムアルデヒド脱水素酵素である場合、ホルムアルデヒド脱水素酵素の直径は約８ｎｍであるため、４ｎｍ〜１６ｎｍ程度が好ましい。
ここで、酵素が多量体を形成する場合には、固定される酵素のサイズ（直径）は、多量体のサイズ（直径）とすることができる。ここで、多量体とは、２以上の酵素（タンパク質）が、直接に、或いは、水などの低分子を介して結合してなる化合物をいい、結合には、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合が含まれる。しかし、これらの結合の種類は、特に制限されない。
【００２８】
色素複合体３２２は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化された色素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
【００２９】
色素固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された色素に対する酸化剤等の影響を抑制可能な程度に設定されている。
具体的には、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される色素（色素分子）のサイズの０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される色素のサイズの０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される色素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、色素固定化用担体が有する細孔の直径（中心細孔直径）は、固定される色素の直径の０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される色素の直径の０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される色素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、色素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、色素がＩＮＴ（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H- tetrazolium chloride）である場合、ＩＮＴの直径は約１．４ｎｍであるため、０．７ｎｍ〜２．８ｎｍ程度が好ましい。
【００３０】
反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体としては、例えば、粉状又は粒状のシリカ系メソ多孔体を好ましく用いることができる。
シリカ系メソ多孔体は、例えば、ケイ酸やアルミナなどの各種金属酸化物、ケイ酸と他種の金属との複合酸化物等によって構成することができる。
例えば、ケイ酸により構成されるシリカ系メソ多孔体の作製においては、例えば、カネマイトのような層状シリケート、アルコキシシラン、シリカゲル、水ガラス、ケイ酸ソーダ等を好ましく用いることができる。
【００３１】
具体的には、シリカ系メソ多孔体は、例えば、無機材料を界面活性剤と混合反応させて、界面活性剤のミセルの周りに無機の骨格が形成された界面活性剤／無機複合体を形成させた後、例えば、４００℃〜６００℃で焼成したり有機溶剤で抽出したりする等して界面活性剤を除去することにより作製される。これにより、シリカ系メソ多孔体は、無機骨格中に、界面活性剤のミセルと同じ形状のメソポア細孔を有するものとなる。
【００３２】
シリカ系メソ多孔体の作製において、ケイ酸等のケイ素含有化合物を出発材料とする場合には、例えば、カネマイトのような層状シリケートを形成して、この層間にミセルを挿入し、そして、ミセルが存在しない層間をシリケート分子でつなぎ、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。
また、シリカ系メソ多孔体の作製において、水ガラス等のケイ素含有物質を出発材料とする場合には、例えば、ミセルの周囲にシリケート分子を集合させて重合させることによりシリカを形成し、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。この場合、通常、ミセルの形状は柱状となり、その結果、シリカ系メソ多孔体に、柱状の細孔が形成されることになる。
【００３３】
シリカ系メソ多孔体は、作製段階で、界面活性剤のアルキル鎖の長さを変えてミセルの径を変化させることによって、細孔の内径を制御することができる。また、界面活性剤と併せて、トリメチルベンゼン、トリプロピルベンゼン等の比較的疎水性の分子を添加することによって、ミセルを膨潤させ、さらに大きな内径の細孔を形成することもできる。
【００３４】
シリカ系メソ多孔体の細孔のサイズ（細孔の径）は、固定する酵素や色素のサイズ（酵素や色素の径）に応じて決定される。
すなわち、反応物質固定化用担体の場合、反応物質固定化用担体（シリカ系メソ多孔体）の細孔のサイズ（細孔の径）は、固定する酵素のサイズ（酵素の径）に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズ（ミセルの径）が、酵素のサイズの０．５〜２．０倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する酵素のサイズの０．５〜２．０倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
また、色素固定化用担体の場合、色素固定化用担体（シリカ系メソ多孔体）の細孔のサイズは、固定化する色素のサイズ（色素の径）に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズが、色素のサイズの０．５〜２．０倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する色素のサイズの０．５〜２．０倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
なお、シリカ系メソ多孔体における細孔の貫通方向は、任意であり、ランダムであっても良いし、一次元シリカナノチャンネルの集合体のように方向性が制御されたものであっても良い。
【００３５】
シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、大きな空隙率を持つという特徴を有する、ＫＳＷ、ＦＳＭ、ＳＢＡ、ＭＣＭ、ＨＯＭ等の公知の種類を採用することができる。
さらに、シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、細孔（チャンネル）の方向が一方向に向いているという特徴を有する、ＣＴＡＢ−Ｍ、Ｐ１２３−Ｍ、Ｆ１２７-Ｍ等の公知の種類を採用することができる。具体的には、ＣＴＡＢ−Ｍ、Ｐ１２３−Ｍ、Ｆ１２７-Ｍ等は、例えば、円筒形のアルミナ細孔内に界面活性剤を鋳型として作製され、アルミナ細孔の方向と同一のチャンネル方向を有するメソポーラスシリカナノチャンネル集合体（一次元シリカナノチャンネルの集合体）が充填された膜状のシリカ系メソ多孔体である。これらを乳鉢で細砕したものや、リン酸溶液等でアルミナ基板を溶解・除去して取り出したシリカチューブなどを利用することができる。
【００３６】
なお、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、シリカ系メソ多孔体に限ることはなく、複数の細孔を有する多孔体であれば任意であり、例えば、親水性テフロン（登録商標）膜、ナイロン膜やその他の材質（例えば、セルロース混合エステル、ポリビニリデンジフロライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタートなど）からなる親水性膜、多孔質アルミナ等の多孔体、ナイロンメッシュ等のメッシュ体などであっても良い。また、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、多孔体に限ることはなく、多孔体と同等の機能を有するもの（比表面積が大きく、かつ、細孔（流路）を持つもの）であれば任意であり、例えば、カーボンナノチューブ等の繊維状集合体などであっても良い。
【００３７】
酵素は、検出対象物質と選択的に反応する酵素であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
具体的には、酵素は、例えば、酸化還元酵素、加水分解酵素、転移酵素、異性化酵素等の酵素（酵素タンパク質）であるが、これらに限定されるものではない。
また、酵素は、例えば、生来の酵素分子であっても良いし、活性部位を含む酵素の断片であっても良い。当該酵素分子又は当該活性部位を含む酵素の断片は、例えば、動植物や微生物から抽出したものであっても良いし、所望によりそれを切断したものであっても良いし、遺伝子工学的に又は化学的に合成したものであっても良い。
【００３８】
反応物質固定化用担体に固定する酵素（すなわち、反応物質複合体３２１を構成する酵素）は、１種類の酵素であっても良いし、２種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が２種類以上である場合、酵素は、例えば、同種の検出対象物質（基質）に作用する２種類以上の酵素であっても良いし、異種の検出対象物質に作用する２種類以上の酵素であっても良いし、同種及び／又は異種の検出対象物質に作用する２種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が２種類以上である場合、その２種類以上の酵素は、反応物質固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
【００３９】
酵素を反応物質固定化用担体に固定する方法としては、例えば、反応物質固定化用担体に酵素を含む溶液を滴下するディップ法、酵素を含む溶液に反応物質固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して酵素を反応物質固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これにより、高次構造と活性を保持したまま、酵素を反応物質固定化用担体に固定化することができる。
さらに、必要に応じて、公知の酵素固定化法（例えば、導電性高分子、グルタルアルデヒド、光架橋性樹脂等を用いる固定化法等）と併用することもできる。
【００４０】
ここで、特に酵素として補酵素依存型酵素を用いる場合、電解液３２３は、反応物質複合体３２１…及び色素複合体３２２…に加えて、補酵素を含有していることが好ましい。これにより、酵素反応を効率よく行わせることができる。
【００４１】
補酵素は、酵素（補酵素依存型酵素）の種類に応じて、適宜選択することができる。具体的には、補酵素としては、例えば、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＋）、補酵素Ｉ、補酵素ＩＩ、フラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、リポ酸、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）、チアミンピロリン酸（ＴＰＰ）、ピリドキサルリン酸（ＰＡＬＰ）、テトラヒドロ葉酸（ＴＨＦ,Coenzyme F）、ＵＤＰグルコース（ＵＤＰＧ）、補酵素Ａ、補酵素Ｑ、ビオチン、補酵素Ｂ12(コバラミン)、Ｓ−アデノシルメチオニン等の１種又は２種以上の組み合わせが挙げられる。
【００４２】
また、特に補酵素としてＮＡＤ＋やＮＡＤＰ＋などを用いる場合、電解液３２３は、さらに還元型補酵素（ＮＡＤＨやＮＡＤＰＨなど）を酸化型補酵素（ＮＡＤ＋やＮＡＤＰ＋など）に戻すための補酵素酸化酵素（例えば、ジアホラーゼ）を含有していることが好ましい。
なお、補酵素や補酵素酸化酵素は、所定の担体に担持された状態（すなわち、所定の担体が有する細孔の内部に固定化された状態）で、電解液３２３に含有されていても良い。ここで、所定の担体とは、反応物質固定化用担体や色素固定化用担体であっても良いし、その他の担体であっても良い。
【００４３】
具体的に、センサ３０による検出原理について説明する。
酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素（ＦＤＨ）、色素としてＩＮＴを用いて、ホルムアルデヒド（検出対象物質）を検出するセンサ３０を構成する場合、ＦＤＨは補酵素依存型酵素であるため、電解液３２３に補酵素（ＮＡＤ＋）を保持させるとともに、補酵素酸化酵素（ジアホラーゼ）が担持された担体を保持させておくことが好ましい。
この場合、（１）ＨＣＨＯ＋ＮＡＤ＋＋３Ｈ２Ｏ―（ＦＤＨ）→ＨＣＯＯ−＋ＮＡＤＨ＋２Ｈ３Ｏ＋、（２）Ｈ＋＋ＮＡＤＨ＋ＩＮＴ（薄黄色）―（ジアホラーゼ）→ＮＡＤ＋＋ＩＮＴＨ２（暗赤色）という２段階の反応が起こる。具体的には、反応の第１段階で、ホルムアルデヒドがＦＤＨの触媒によりギ酸に変化し、同時に、ＮＡＤ＋がＮＡＤＨ／Ｈ＋になる。次いで、反応の第２段階で、ジアホラーゼによりＮＡＤＨ／Ｈ＋からＨ／Ｈ＋が黄色テトラゾリウム塩ＩＮＴ（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride）に移動して、赤色ホルマザンとなる。
なお、２酵素系を利用せず、ジアホラーゼの代わりに電子伝達体を使用して、酵素反応を高速化することも可能である。
【００４４】
色素は、検出対象物質と酵素との反応に基づいて、視認可能な色変化を生じる色素（蛍光色素も含む）であれば任意であり、検出対象物質の種類、反応物質複合体３２１を構成する酵素の種類によって適宜選択可能である。
ここで、「色の変化」とは、発色（着色）、脱色、色相の変化、明度の変化、彩度の変化、蛍光強度の変化等、或いは、これらの組み合わせであり、目視にて判定可能な変化であることが好ましい。
具体的には、色素としては、例えば、ＩＮＴ、ＭＴＴ（3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5- diphenyl-2H-tetrazolium bromide）、ＮＴＢ（3,3'-[3,3'-Dimethoxy-(1,1'-biphenyl)- 4,4'-diyl]-bis[2-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride]）、ＸＴＴ（2,3- bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide）、ＷＳＴ−１（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt）、ＷＳＴ−３（2-(4-Iodophenyl)-3-(2,4-dinitrophenyl)-5-(2,4- disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt）、ＷＳＴ−８（2-(2-methoxy-4- nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt）等のアゾ色素が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、水溶性のものであっても、水不溶性のものであっても良く、感度、安定性、検出方式の簡便さ等を考慮して、適宜、適切な色素を選択することができる。
【００４５】
色素固定化用担体に固定する色素（すなわち、色素複合体３２２を構成する色素）は、１種類の色素であっても良いし、２種類以上の色素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が２種類以上である場合、色素は、例えば、同種の反応（検出対象物質と酵素との反応）に基づいて色変化を生じる２種類以上の色素であっても良いし、異種の反応に基づいて色変化を生じる２種類以上の色素であっても良いし、同種及び／又は異種の反応に基づいて色変化を生じる２種類以上の酵素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が２種類以上である場合、その２種類以上の色素は、色素固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
【００４６】
色素を色素固定化用担体に固定する方法としては、例えば、色素固定化用担体に色素を含む溶液を滴下するディップ法、色素を含む溶液に色素固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して色素を色素固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００４７】
保水部３３は、例えば、センシング部３２が含有する電解液３２３と略同一の電解液と、当該電解液を保持する保水材と、を備えて構成される。
保水部３３は、収容部３１内における仕切り部３１３，３１３の外側に備えられている。仕切り部３１３，３１３の外側と内側とは、仕切り部３１３同士の離間領域Ｒ，Ｒを介して連通しており、仕切り部３１３，３１３の内側に備えられたセンシング部３２は、保水部３３に含まれる電解液によって、水分子を含有する状態を好適に維持できるようになっている。
ここで、保水材は、電解液を保持可能なものであれば任意であり、具体的には、例えば、ガラスエポキシ材やこれを繊維として含む紙、濾紙等の保水作用を持つ紙、各種天然繊維や加工繊維、ウレタン等の樹脂、鉱物質、細粒材、ゲル体（コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタール、寒天、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化樹脂（ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等）等の合成高分子、或いはこれらの複合体等のゲル体）等であるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
透過膜３４は、少なくとも検出対象物質が透過可能な膜であり、センシング部３２及び保水部３３を上側から覆って、センシング部３２及び保水部３３の乾燥を抑制している。
蓋部３５が有する開口部３５ａによって透過膜３４は一部（センシング部３２に対応する部分）が露出されているため、空洞部１２ａに導入された気体試料（センサ３０に供給された気体試料）中の検出対象物質は、透過膜３４を透過してセンシング部３２に移行する。そして、電解液３２３内を移動して、反応物質複合体３２１に到達し、この反応物質複合体３２１を構成する酵素と反応する。そして、当該反応により生じた生成物は、電解液３２３内を移動して、色素複合体３２２に到達し、この色素複合体３２２を構成する色素と反応する。これにより、色素は色変化を生じることとなる。したがって、透過膜３４は、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜（ガス透過膜）であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
【００４９】
蓋部３５は、収容部３１の外径と略同一の外径を有する略円環形状を成している。すなわち、蓋部３５は、中央に開口部３５ａを有している。
開口部３５ａは、仕切り部３１３，３１３により取り囲まれた略円形領域と略同一の大きさとなるよう設定されており、透過膜３４の中央部（具体的には、透過膜３４におけるセンシング部３２を覆う部分）は、この開口部３５ａによって露出されている。
【００５０】
収容部３１と蓋部３５とは互いに係合可能な形状に形成されており、蓋部３５で収容部３１に蓋をすることによって、センシング部３２、保水部３３及び透過膜３４が収容部３１に収容された状態を維持できるようになっている。
具体的には、例えば、収容部３１の周面部３１２の上面には、全周に亘り凸部が設けられており、また、蓋部３５の下面には、この凸部と重なり合う位置に、この凸部と係合可能な凹部が全周に亘って設けられている。そして、収容部３１の上側に蓋部３５を被せ、収容部３１の凸部と蓋部３５の凹部とを係合させると、収容部３１と蓋部３５とが連結され、蓋部３５で収容部３１に蓋ができるようになっている。
【００５１】
＜センサの製造方法＞
センサ３０の製造方法は、以下の［１］〜［４］の工程を含む。
【００５２】
［１］反応物質複合体作製工程
反応物質複合体作製工程は、酵素と、反応物質固定化用担体と、により反応物質複合体３２１…を作製する工程である。
具体的には、例えば、酵素を電解液（緩衝液）に溶解させて酵素溶液を作製する。次いで、この酵素溶液と、反応物質固定化用担体と、を接触させて、反応物質固定化用担体の細孔の内部に酵素を吸着固定することによって、反応物質複合体３２１…を作製する。
【００５３】
［２］色素複合体作製工程
色素複合体作製工程は、色素と、色素固定化用担体と、により色素複合体３２２…を作製する工程である。
具体的には、例えば、色素を電解液（緩衝液）に溶解させて色素溶液を作製する。次いで、この色素溶液と、色素固定化用担体と、を接触させて、色素固定化用担体の細孔の内部に色素を吸着固定することによって、色素複合体３２２…を作製する。
【００５４】
［３］複合体含有電解液作製工程
複合体含有電解液作製工程は、反応物質複合体３２１…と、色素複合体３２２…と、を含有する複合体含有電解液を作製する工程である。
具体的には、例えば、電解液３２３中に、作製した反応物質複合体３２１…や色素複合体３２２…などを分散させることによって、複合体含有電解液を作製する。
【００５５】
［４］センサ作製工程
センサ作製工程は、複合体含有電解液を用いてセンサ３０を作製する工程である。
具体的には、例えば、収容部３１内の仕切り部３１３，３１３の外側に保水部３３を設置する。次いで、作製した複合体含有電解液を、収容部３１内の仕切り部３１３，３１３の内側にマイクロピペット等を用いて滴下することによって、センシング部３２を設置する。次いで、設置した保水部３３及びセンシング部３２を透過膜３４で覆い、蓋部３５で収容部３１に蓋をすることによって、センサ３０を作製する。
【００５６】
なお、上記センサ３０の製造方法は、一例であって、これに限定されるものではない。
【００５７】
さらに、例えば、作製したセンサ３０を装置本体部１０の下側本体部１１上に載置し、ネジ１４…により、センサ３０が載置された下側本体部１１と、ファン１３が取り付けられた上側本体部１２と、を連結することによって、センサ装置１を組み立てる。
そして、組み立てたセンサ装置１の電源をＯＮし、ファン１３を回転させてセンサ３０に対して気体試料を供給する。これにより、気体試料中の物質のうちの透過膜３４を透過可能な物質をセンシング部３２と接触させ、観察窓１１ａから目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）センシング部３２の色変化を観察することによって、検出対象物質が気体試料中に含有されているか否かを判定する。
【００５８】
＜実施例＞
以下に、具体的な実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
＜実施例１＞
実施例１では、色素複合体３２２を評価した。
【００６０】
具体的には、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体３２２を作製した。
比較のために、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、一晩攪拌し、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、比較用の複合体を作製した。
【００６１】
そして、作製した色素複合体３２２と、作製した比較用の複合体と、の色を目視にて観察した。
その結果、色素複合体３２２の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、色素固定化用担体にＩＮＴを担持させる前（すなわち、一晩攪拌している間）に、有機色素であるＩＮＴが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体３２２においては、ＦＳＭ（色素固定化用担体）にＩＮＴを担持させた状態で一晩攪拌したため、ＩＮＴの酸化が抑えられ、変色（自然発色）しないことが分かった。
以上の結果から、色素（特に有機色素）は溶液に含まれる酸化剤等の影響によって当該溶液中で酸化されて徐々に変色するが、色素を色素固定化用担体に担持させると（すなわち、色素固定化用担体が有する細孔内に色素を固定化すると）、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。これは、色素が、色素固定化用担体の細孔の内部に、酸化剤等の影響を受け難い程度にしっかりと固定されているためであると考えられる。また、本実施例で使用した色素固定化用担体は還元剤であるＦＳＭであるため、より一層、色素の酸化を抑えることができたと考えられる。
【００６２】
＜実施例２＞
実施例２では、色素固定化用担体の細孔のサイズを評価した。
【００６３】
具体的には、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が１．５ｎｍの色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体３２２を作製した。
比較のために、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が４．０ｎｍの色素固定化用担体（ＦＳＭ４．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、比較用の複合体を作製した。
【００６４】
そして、作製した色素複合体３２２と、作製した比較用の複合体と、をｐＨ７．４のリン酸緩衝液中で２か月間保存（保存温度：室温）し、色変化を目視にて観察した。
その結果、２か月後の色素複合体３２２の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、ＦＳＭにＩＮＴを担持させても、保存している間にＩＮＴが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体３２２においては、ＦＳＭ（色素固定化用担体）の細孔のサイズがＩＮＴのサイズ（直径：約１．４ｎｍ）の０．５〜２．０倍の範囲内にあり、ＩＮＴを、酸化剤等の影響を受け難い程度にＦＳＭの細孔の内部にしっかりと固定することができるため、ＩＮＴの酸化が抑えられ、変色（自然発色）しないことが分かった。
【００６５】
また、作製した色素複合体３２２と、作製した比較用の複合体と、をｐＨ７．４のリン酸緩衝液中で６０分間保存（保存温度：５０℃）し、色変化を目視にて観察した。
その結果、時間が経過するにつれて、色素複合体３２２も比較用の複合体も徐々に変色していったが、変色の度合いは、比較用の複合体の方が大きかった。
【００６６】
以上の結果から、細孔のサイズが色素のサイズの０．５〜２．０倍の範囲内にある色素固定化用担体に色素を担持させると、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。
【００６７】
＜実施例３＞
実施例３では、検出対象物質（ホルムアルデヒド）を含有するガスを用いて、センサ３０を評価した。
【００６８】
（センサの作製）
まず、センサ３０を作製した。
具体的には、絶縁体であるピーク材を使用して、旋盤やフライス盤を用いて、装置本体部１０、収容部３１（周面部３１２の外径：２０ｍｍ、仕切り部３１３，３１３が取り囲む円形領域の直径：５ｍｍ、仕切り部３１３の高さ（上下方向の長さ）：１．５ｍｍ）、蓋部３５（開口部３５ａの直径：５ｍｍ）等を作製した。
次いで、上側本体部１２にファン１３を取り付けた。
【００６９】
次に、検出対象物質と選択的に反応する酵素（ホルムアルデヒド脱水素酵素（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（３ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が８．０ｎｍの反応物質固定化用担体（ＦＳＭ８．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、反応物質複合体３２１を取り出した。
次いで、取り出した反応物質複合体３２１にｐＨ７．４のリン酸緩衝液を加えて３ｃｃとした。以下、これを「反応物質複合体含有液」という。
【００７０】
また、補酵素酸化酵素（ジアホラーゼ（１０ｍｇ）をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（３ｃｃ）に溶解させ、それを、所定の担体（ＦＳＭ８．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、補酵素酸化酵素複合体を取り出した。
次いで、取り出した補酵素酸化酵素複合体にｐＨ７．４のリン酸緩衝液を加えて３ｃｃとした。以下、これを「補酵素酸化酵素複合体含有液」という。
【００７１】
また、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、色素複合体３２２を取り出した。
【００７２】
次に、収容部３１内における仕切り部３１３，３１３の外側に保水部３３を設置した。
【００７３】
次に、色素複合体３２２に、反応物質複合体含有液（１．５ｃｃ）及び補酵素酸化酵素複合体含有液（１．５ｃｃ）を加えて攪拌し、それを、マイクロピペットにて１０μＬ採取して、収容部３１内における仕切り部３１３，３１３の内側に滴下した。
次いで、補酵素（ＮＡＤ＋（５０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解したものを、マイクロピペットにて１０μＬ採取して、収容部３１内における仕切り部３１３，３１３の内側に滴下することによって、センシング部３２を設置した。
次いで、設置したセンシング部３２及び保水部３３を透過膜３４で覆い、蓋部３５で収容部３１に蓋をすることによって、センサ３０を作製した。
【００７４】
（センサの評価１）
次に、作製したセンサ３０を、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、作製したセンサ３０を、ホルムアルデヒド濃度が６ｐｐｂのホルムアルデヒドガスと１５分間接触させ、分光光度計を用いて波長５００ｎｍでの反射による吸光度を測定することにより、センサ３０の色変化を観察した。また、ホルムアルデヒド濃度が６０ｐｐｂ、１００ｐｐｂ、２００ｐｐｂ、３００ｐｐｂ、４００ｐｐｂ及び１２００ｐｐｂのホルムアルデヒドガスそれぞれを使用して同様の測定を行った。そして、これらの測定結果に基づいて、ホルムアルデヒド濃度と吸光度（＝Ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）、Ｉ０：入射光の強度，Ｉ：反射光の強度）との関係を示す検量線を作成した。その結果を図６に示す。
【００７５】
図６に示すように、センサ３０においては、６ｐｐｂ〜４００ｐｐｂの濃度範囲で高い線形性を有する検量線が得られることが分かった。
以上の結果から、センサ３０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
【００７６】
（センサの評価２）
次に、作製したセンサ３０を４個用意し、そのうちの３個を５０℃に保たれたデシケータ中で保存し（保存時間１５分、３０分及び６０分）、残りの１個は室温中で放置した。次いで、デシケータ中の３個のセンサ３０をデシケータから取り出して、室温中に放置したセンサ３０と一緒に、ホルムアルデヒド濃度が６０ｐｐｂのホルムアルデヒドガス中に暴露し、各センサ３０の色変化を目視にて観察した。
その結果、センサ３０は何れも、ホルムアルデヒドガスと１５分程度接触させただけで明瞭な色変化を確認でき、色の劣化も見られなかった。
【００７７】
以上の結果から、センサ３０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できるとともに、保存温度を５０℃として１５分間、３０分間及び６０分間保存した後であっても、酵素活性が残る安定性の高いセンサであることが分かった。これは、色素が、色素固定化用担体の細孔の内部に酸化剤等の影響を受け難い程度にしっかりと固定されているとともに、酵素が、反応物質固定化用担体の細孔の内部に酵素の立体構造の変化を防止できる程度にしっかりと固定されているためであると考えられる。
【００７８】
以上説明した本発明のセンサ３０及びセンサ装置１によれば、センサ３０は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質の検出に応じて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体３２２を有するセンシング部３２を備え、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、色素のサイズの０．５〜２．０倍に設定されている。
すなわち、色素を色素固定化用担体の細孔の内部にしっかりと固定することができ、固定された色素は酸化剤等の影響を受け難い。したがって、高い再現性及び長い寿命を有する、安定性の高いセンサ３０を提供することができる。
また、センサ３０は、検出対象物質の検出をセンサ３０の色変化によって判定可能であるとともに、装置本体部１０に装着するだけで（或いは、そのままでも）使用できるため、取り扱い易い。したがって、センサ３０は、一般家庭等でも気軽に使うことができる。
【００７９】
また、以上説明した本発明のセンサ３０及びセンサ装置１によれば、センシング部３２は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、を備える反応物質複合体３２１を備え、色素複合体３２２を構成する色素は、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素であり、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、酵素のサイズの０．５〜２．０倍に設定されている。
すなわち、酵素を、反応物質固定化用担体の細孔の内部にしっかりと固定することができるため、酵素の立体構造の変化を防止することができる。したがって、より安定性の高いセンサ３０を提供することができる。
【００８０】
さらに、酵素や色素は溶液中での経時変化が大きく、すぐに劣化してしまうため、溶液中で安定的に保存することは困難である。そのため、酵素や色素を使用した従来のセンサにおいては、例えば、乾燥状態のまま冷蔵庫等で保存して、使用時に高純度蒸留水等を滴下する必要があり、使い勝手が悪いという問題があった。これに対し、本発明のセンサ３０においては、酵素は反応物質固定化用担体の細孔の内部に固定化されるとともに、色素は色素固定化用担体の細孔の内部に固定化されているため、電解液３２３に分散された状態でも安定的に保存することができる。したがって、センサ３０においては、使用時に高純度蒸留水等を滴下する等の前処理が不要であり、そのまま使用できるため、使い勝手が良い。
【００８１】
また、以上説明した本発明のセンサ３０及びセンサ装置１によれば、センシング部３２は、水分子を含有している。
したがって、センシング部３２内で、検出対象物質と酵素との反応や、当該反応により生じる生成物と色素との反応などが効率よく行われるため、センサ３０の感度を向上させることができる。
また、色素は、特に溶液中で保存すると、溶液中に溶存する酸化剤等の影響によって劣化（酸化）し易いが、センサ３０においては、色素が色素固定化用担体に固定されており劣化し難くいため、好適である。
また、酵素は、特に溶液中で保存すると、劣化（立体構造が変化）し易いが、センサ３０においては、酵素が反応物質固定化用担体に固定されており劣化し難いため、好適である。
【００８２】
また、以上説明した本発明のセンサ３０及びセンサ装置１によれば、センシング部３２は、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜３４により覆われている。
すなわち、センシング部３２中の水の蒸発を抑制できる。したがって、センサ３０は、ファン１３により気体試料が吹き付けられても、センシング部３２に水分子が含有された状態を長時間維持することができるため、好適である。
【００８３】
また、以上説明した本発明のセンサ装置１によれば、センサ３０に対して気体試料を供給するファン１３を備えている。
したがって、センサ３０に対して強制的に気体試料を供給しない場合と比較して、透過膜３４に対する検出対象物質の透過性が向上するため、センサ３０の感度を向上させることができる。
【００８４】
なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８５】
＜変形例１＞
センサ３０は、少なくともセンサ３０の使用時に、蓋部３５が有する開口部３５ａによって透過膜３４の一部（センシング部３２に対応する部分）が露出されているのであれば、例えば、図７に示すセンサ３０Ａのように、蓋部３５が有する開口部３５ａを塞ぐ密閉用シール３６Ａを備えるものであっても良い。
【００８６】
密閉用シール３６Ａは、気体及び液体を透過させない（或いは、透過し難い）材質のシール材によって形成されている。ユーザは、例えば、この密閉用シール３６Ａを剥がしてから、センサ３０Ａを装置本体部１０に装着する等して、センサ３０Ａを使用するようになっている。
【００８７】
以上説明した変形例１のセンサ３０Ａによれば、蓋部３５が有する開口部３５ａを塞ぐ密閉用シール３６Ａを備えている。
したがって、密閉用シール３６Ａで開口部３５ａが塞がれている間は、センシング部３２中の水の蒸発を防止することができるとともに、センシング部３２（反応物質複合体３２１）と検出対象物質との接触を防止することもできる。そのため、例えば、センサ３０Ａを未使用のまま長期間保存したとしても、密閉用シール３６Ａで開口部３５ａが塞がれている状態であれば、センシング部３２に水分子が含有された状態を維持でき、また、センシング部３２の色変化を防止できるため、保存安定性の高いセンサ３０Ａを提供することができる。
【００８８】
＜変形例２＞
センサ３０は、少なくともセンサ３０の使用時に、反応物質複合体３２１…及び色素複合体３２２…が電解液３２３中に分散したセンシング部３２が形成されているのであれば、例えば、図８に示すセンサ３０Ｂのように、蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をすると、センシング部３２が形成されるものであっても良い。
【００８９】
センサ３０Ｂは、例えば、収容部３１Ｂと、収容部３１Ｂに収容された反応物質複合体３２１…、色素複合体３２２…及び電解液３２３と、収容部３１Ｂに収容され、反応物質複合体３２１…、色素複合体３２２…及び電解液３２３を覆う透過膜３４と、中央に開口部３５ａを有する蓋部３５Ｂと、を備えて構成されており、蓋部３５Ｂは、例えば、センサ３０Ｂを使用する直前に収容部３１Ｂに装着されるようになっている。
【００９０】
収容部３１Ｂは、下面部３１１と、周面部３１２と、下面部３１１の上面中央部の略円形領域を取り囲むように上方に向かって突出する略円環形状の仕切り部３１３Ｂと、周面部３１２の上端と連結する略円環形状の上面部３１４Ｂと、を備えている。
変形例２のセンサ３０Ｂが備える仕切り部３１３Ｂは、例えば、上記実施形態のセンサ３０が備える仕切り部３１３，３１３同士を連結した形状を成している。すなわち、センサ３０Ｂにおいて、仕切り部３１３，３１３の外側と内側とは、連通していないこととする。
また、上面部３１４Ｂが有する開口は、仕切り部３１３Ｂの外径よりも大きくなるよう設定されており、当該開口によって透過膜３４のセンシング部３２に対応する部分は露出されている。
【００９１】
蓋部３５Ｂは、収容部３１Ｂの外径と略同一の外径を有する略円環形状を成している。すなわち、蓋部３５Ｂは、中央に開口部３５ａを有しており、この開口部３５ａは、仕切り部３１３Ｂの内径と略同一の大きさとなるよう設定されている。
蓋部３５Ｂの下面中央部には、開口部３５ａと同一の大きさの内径を有し、かつ、上面部３１４Ｂの開口よりも小さい外径を有する略円環形状の凸部３５１Ｂが設けられている。
凸部３５１Ｂは、下面端部から全周に亘り下方に向かって突出する突出部３５２Ｂを有しており、この突出部３５２Ｂは、蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をした状態（図８における下図）において、仕切り部３１３Ｂの外側に配置されるようになっている。
【００９２】
ここで、蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をする前の状態（図８における上図）において、反応物質複合体３２１…及び色素複合体３２２…は、収容部３１Ｂ内における仕切り部３１３Ｂの内側に収容されており、電解液３２３は、収容部３１Ｂ内における仕切り部３１３Ｂの外側に収容されている。また、透過膜３４は、仕切り部３１３Ｂの上面に載置され、収容部３１Ｂに収容された反応物質複合体３２１…、色素複合体３２２…及び電解液３２３を覆っている。
蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をするために、蓋部３５Ｂを押し込んでいくと、仕切り部３１３Ｂの外側において、透過膜３４が突出部３５２Ｂに押されて変形するため、仕切り部３１３Ｂの外側に収容されている電解液３２３の一部が仕切り部３１３Ｂの内側へと移動して、仕切り部３１３Ｂの内側に電解液３２３が供給されていく。これにより、仕切り部３１３Ｂの内側に、反応物質複合体３２１…及び色素複合体３２２…が電解液３２３中に分散したセンシング部３２が形成される。
そして、蓋部３５Ｂが収容部３１Ｂに装着されると（図８における下図）、蓋部３５Ｂの端部は、収容部３１Ｂの上面部３１４Ｂと接し、凸部３５１Ｂは、上面部３１４Ｂが有する開口の内部に配置されて、凸部３５１Ｂの下面と仕切り部３１３Ｂの上面とで透過膜３４を挟み込み、透過膜３４を押さえつけている。これにより、仕切り部３１３Ｂの内側にセンシング部３２が形成された状態が維持される。
【００９３】
以上説明した変形例２のセンサ３０Ｂによれば、蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をする前の状態においては、収容部３１Ｂに、反応物質複合体３２１…及び色素複合体３２２…と、電解液３２３と、が別々に収容されている。
すなわち、例えば、センサ３０Ａを未使用のまま長期間保存したとしても、蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をする前の状態であれば、色素複合体３２２…中の色素及び反応物質複合体３２１…中の酵素は電解液３２３と接触していない。したがって、当該色素及び当該酵素の劣化をより一層抑制することができるため、保存安定性の高いセンサ３０Ｂを提供することができる。
【００９４】
なお、変形例２のセンサ３０Ｂは、収容部３１Ｂの上面部３１４Ｂが有する開口を塞ぐ密閉用シールを備えるものであっても良い。この場合、ユーザは、例えば、この密閉用シールを剥がして、蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をしてから、センサ３０Ｂを装置本体部１０に装着する等して、センサ３０Ｂを使用するようになっている。
【００９５】
また、変形例２において、仕切り部３１３Ｂの内側に電解液３２３を供給してセンシング部３２を形成する手法は、蓋部３５Ｂで透過膜３４を変形させる手法に限ることはなく、例えば、図９に示すセンサ３０Ｃのように、蓋部３５Ｃで離間領域Ｒ，Ｒを塞ぐ突起３１５Ｃを除去する手法であっても良い。
【００９６】
センサ３０Ｃの収容部３１Ｃは、例えば、図９及び図１０に示すように、下面部３１１の上面中央部の略円形領域を取り囲む略円弧状の２個の仕切り部３１３と、仕切り部３１３同士の離間領域Ｒ，Ｒを除去自在に塞ぐ突起３１５Ｃ，３１５Ｃと、を備えている。
また、センサ３０Ｃの蓋部３５Ｃは、突出部３５２Ｃ，３５２Ｃを備えており、蓋部３５Ｃで収容部３１Ｃに蓋をして、その状態で蓋部３５Ｃを回すと、突出部３５２Ｃ，３５２Ｃの側面で仕切り部３１３，３１３を除去できるようになっている。
仕切り部３１３，３１３が除去されると、離間領域Ｒ，Ｒを介して、仕切り部３１３，３１３の外側に収容されている電解液３２３の一部が仕切り部３１３，３１３の内側へと移動し、仕切り部３１３，３１３の内側に電解液３２３が供給されていく。これにより、仕切り部３１３，３１３の内側に、反応物質複合体３２１…及び色素複合体３２２…が電解液３２３中に分散したセンシング部３２が形成される。
この場合、透過膜３４を破らずに、突出部３５２Ｃ，３５２Ｃの側面で、突起３１５Ｃ３１５Ｃを除去することが望ましいため、透過膜３４は、例えば、１００μｍ程度の厚みを有する弾性のあるテフロン膜等であることが好ましい。
【００９７】
また、変形例２において、仕切り部３１３Ｂの内側に電解液３２３を供給してセンシング部３２を形成する手法は、蓋部３５Ｂで収容部３１Ｂに蓋をする手法に限ることはなく任意である。
【００９８】
具体的には、例えば、図１１及び図１２に示す装置本体部１０Ｄのように、仕切り部３１３，３１３の内側に電解液３２３を供給可能なインクジェット素子等の電解液供給部４０Ｄを備えて、この電解液供給部４０Ｄを作動させると、仕切り部３１３，３１３の内側に電解液３２３が供給されてセンシング部３２が形成されるようにしても良い。
【００９９】
具体的には、図１１に示す装置本体部１０Ｄは、電解液供給部４０Ｄによって、センサ３０の上側から電解液３２３を供給するようになっている。したがって、センサ３０の透過膜３４は少なくとも検出対象物質及び電解液３２３が透過可能な膜（例えば、親水処理を施したＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）膜）であることが好ましい。
また、図１２に示す装置本体部１０Ｄは、電解液供給部４０Ｄによって、センサ３０の下側から電解液３２３を供給するようになっている。したがって、センサ３０の収容部３１は、少なくとも下面部３１１のセンシング部３２に対応する部分が、電解液３２３が透過可能な材料（例えば、親水処理を施したＰＴＦＥ等）で形成されていることが好ましい。さらに、図１２に示す装置本体部１０Ｄには、センシング部３２の色変化をセンサ３０の上方から観察可能となるような位置に、観察窓１１ａが設けられていることとする。
【０１００】
なお、電解液供給部４０Ｄにより仕切り部３１３，３１３の内側に電解液が供給される場合、センサ３０の保水部３３は、予め電解液を含んでいなくても良く、例えば、電解液供給部４０Ｄにより仕切り部３１３，３１３の内側に供給され、離間領域Ｒ，Ｒを介して仕切り部３１３，３１３の外側に移動してきた電解液を含むようにしても良い。
【０１０１】
＜変形例３＞
センサ３０は、例えば、図１３に示すセンサ３０Ｅのように、複数の反応物質複合体３２１と、複数の色素複合体３２２と、反応物質複合体３２１…と色素複合体３２２…とを保持するゲル体３２４Ｅと、により構成されるゲル状のセンシング部３２Ｅを備えるものであっても良い。
【０１０２】
ゲル体３２４Ｅは、検出対象物質や生成物が透過可能であり、かつ検出対象物質と酵素との反応に必要な水分子を含有するヒドロゲルであれば任意であり、具体的には、例えば、コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタール、寒天、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化樹脂（ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等）等の合成高分子、或いはこれらの複合体等のゲル体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１０３】
センシング部３２Ｅは、例えば、ゾル化した電解液中に、反応物質複合体３２１…や色素複合体３２２…などを分散させることによって、複合体含有ゾルを作製し、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の水溶液中に滴下し、略球状に形成することによって作製することができる。
【０１０４】
センサ３０Ｅは、例えば、収容部３１Ｂと、収容部３１Ｂに収容され、略球状に形成されたゲル状のセンシング部３２Ｅと、収容部３１Ｂに収容され、センシング部３２Ｅを覆う透過膜３４と、中央に開口部３５ａを有する蓋部３５Ｅと、を備えて構成される。
【０１０５】
蓋部３５Ｅは、収容部３１Ｂの外径と略同一の外径を有する略円環形状を成している。すなわち、蓋部３５Ｂは、中央に開口部３５ａを有しており、開口部３５ａは、仕切り部３１３Ｂの外径よりも大きくなるよう設定されている。
蓋部３５Ｅの下面には、開口部３５ａと同心円であるとともに、開口部３５ａよりも大きい内径を有し、かつ、上面部３１４Ｂの開口よりも小さい外径を有する略円環形状の突出部３５２Ｅが設けられている。センシング部３２Ｅ及び透過膜３４が収容された収容部３１Ｂに、上側から蓋部３５Ｅを被せると、蓋部３５Ｅの突出部３５２Ｅと収容部３１Ｂの下面部３１１とで透過膜３４を挟み込み、透過膜３４を押さえつけることができるようになっている。
【０１０６】
以上説明した変形例３のセンサ３０Ｅによれば、センシング部３２Ｅは、複数の反応物質複合体３２１と、複数の色素複合体３２２と、反応物質複合体３２１…と色素複合体…とを保持するゲル体３２４Ｅと、により構成されている。
すなわち、センシング部３２Ｅは、ゲル体３２４Ｅによって、複数の反応物質複合体３２１と複数の色素複合体３２２とをまとめて一体的に保持されており、反応物質複合体３２１や色素複合体３２２が飛び散ったり壊れたりしてしまうことがなく、また、指やピンセットなどで摘みやすい形状に形成できるため、取り扱い易くなっている。したがって、収容部３１Ｂ内に収容し易く、精度及び再現性が高いセンサ３０Ｅを容易に作製することができる。
【０１０７】
なお、変形例３のセンサ３０Ｅにおいて、センシング部３２Ｅの形状は、略球状に限ることはなく任意である。
また、作製したゲル状のセンシング部３２Ｅを、所定の油溶液（大豆油、サラダ油、パラフィンオイル、シリコンオイル等）中に浸漬したり、界面活性剤に浸した後に所定の油溶液中に浸漬したり、或いは、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の油溶液中に滴下することによりゲル状のセンシング部３２Ｅを形成したりする等して、センシング部３２Ｅの表面（ゲル体３２４Ｅの表面）を油脂膜で覆うようにしても良い。これにより、センシング部３２Ｅ内部の水分の蒸発を防ぐことができる。ここで、ホルムアルデヒド等の検出対象物質は油脂膜を透過することができる。したがって、高い検出性能を維持したまま、ゲル体３２４Ｅ内部の水分の蒸発を防ぐことができるため、安定性をより一層向上させることができ、かつ、更なる長寿命化を図ることができる。
【０１０８】
なお、上記実施形態及び変形例１〜３において、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、補酵素酸化酵素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化しても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第１細孔）と、補酵素酸化酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第２細孔）と、の双方を有する担体が好ましい。
また、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、当該反応に基づいて色変化を生じる色素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化するようにしても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第１細孔）と、色素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第３細孔）と、の両方を有する担体が好ましい。
【０１０９】
上記実施形態及び変形例１〜２において、酵素を、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、電解液３２３中に分散するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、酵素は、反応物質固定化用担体に担持されずに、電解液３２３中に直接分散されていても良い。
また、変形例３において、酵素を、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体３２４Ｅに保持するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、酵素は、反応物質固定化用担体に担持されずに、ゲル体３２４Ｅに直接保持されていても良い。
【０１１０】
実施例では、反応物質複合体３２１を構成する酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素を用いたが、酵素はホルムアルデヒド脱水素酵素に限ることはなく、検出対象物質（グルコース、アルコール、コレステロール、乳酸、尿酸、農薬、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）等）に応じて適宜任意に変更可能である。
【０１１１】
反応物質複合体３２１を構成する反応物質は、酵素に限ることはなく、検出対象物質と選択的に反応する物質であれば任意であり、検出対象物質に応じて適宜任意に変更可能である。具体的には、反応物質としては、例えば、生体由来の分子識別素子（タンパク質等の生体物質（生体触媒）など）、パラジウムや白金などの金属触媒、酸化ルテニウムや酸化マンガン、酸化鉄、酸化チタンなどの酸化触媒、その他の有機触媒又は無機触媒、各種ポリマー、ポリマーコンプレックス、ポリイオンコンプレックス等が挙げられる。
なお、反応物質複合体３２１を構成する反応物質の種類は、１種類であっても良いし、複数種類であっても良い。
【０１１２】
上記実施形態及び変形例１〜２において、収容部３１，３１Ｂ，３１Ｃ及び蓋部３５，３５Ｂ，３５Ｃの構成は、上記したものに限るものではなく、液体状（或いは、粉体状であっても良い）のセンシング部３２を収容できるものであれば任意である。
また、上記変形例３において、収容部３１Ｂ及び蓋部３５Ｅの構成は、上記したものに限るものではなく、ゲル状のセンシング部３２Ｅを収容できるものであれば任意である。
【０１１３】
センサ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅは、装置本体部１０，１０Ｄに装着せずにそのまま使用しても良い。
また、センサ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅは、液体試料中の検出対象物質を検出するために使用しても良い。
【０１１４】
装置本体部１０，１０Ｄは、１個のセンサ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅを装着可能な構成のものに限ることはなく、複数個のセンサ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅを装着可能な構成のものであっても良い。この場合、装置本体部１０，１０Ｄは、各センサ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃそれぞれに対応して複数のファン１３を備えていても良いし、各センサ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅそれぞれに対応して複数の電解液供給部４０Ｄを備えていても良い。
【０１１５】
センサ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅは、装置本体部１０に着脱自在な構成のものに限ることはなく、装置本体部１０と一体的に構成されたものであっても良い。
【符号の説明】
【０１１６】
１  センサ装置
１３  ファン
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅ  センサ
３２，３２Ｅ  センシング部
３４  透過膜
３２１  反応物質複合体
３２２  色素複合体
【図１】
2010271217.tif 000003
【図２】
2010271217.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010271217.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010271217.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010271217.tif 000011
【図１０】
2010271217.tif 000012
【図１１】
2010271217.tif 000013
【図１２】
2010271217.tif 000014
【図１３】
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