(57)【要約】      （修正有）【課題】グルコース濃度に対応する測定値の信頼性を向上させることができるセンサ取付構造体を提供する。【解決手段】センサ取付構造体は、液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定する測定装置本体に取付け可能なセンサユニット２と、センサユニットに取付けられたアタッチメントと、を備えたセンサ取付構造体であって、センサユニットは、過酸化水素電極を有するセンサ部２０と、過酸化水素電極を保存液に浸漬させた状態で収容する収容部３０と、を備え、アタッチメントは、保存液に浸漬した過酸化水素電極を通電状態とする電源部を備える。【選択図】図１
2018054572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定する測定装置本体に取付け可能なセンサユニットと、前記センサユニットに取付けられたアタッチメントと、を備えたセンサ取付構造体であって、
前記センサユニットは、
過酸化水素電極を有するセンサ部と、
前記過酸化水素電極を保存液に浸漬させた状態で収容する収容部と、を備え、
前記アタッチメントは、
前記保存液に浸漬した前記過酸化水素電極を通電状態とする電源部を備える、センサ取付構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ取付構造体であって、
前記センサユニットは、前記センサ部を保持し、前記測定装置本体に取付け可能な取付構造を有し、
前記アタッチメントは、前記取付構造に取り付けられている、センサ取付構造体。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンサ取付構造体であって、
前記電源部は、前記過酸化水素電極に電圧を連続的に印加するように構成された、センサ取付構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサ取付構造体であって、
前記電源部は、前記過酸化水素電極に３００ｍＶ以上６００ｍＶ以下の電圧を印加するように構成された、センサ取付構造体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサ取付構造体であって、
前記液体試料がエタノールを含むものである、センサ取付構造体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のセンサ取付構造体であって、
搬送または保管するために用いられる、センサ取付構造体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のセンサ取付構造体であって、
前記電源部は、
電池と、
前記電池と前記過酸化水素電極とを電気的に接続する回路と、
前記電池および前記回路を覆う絶縁部材と、を備える、センサ取付構造体。
【請求項８】
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定する測定装置に用いられるセンサユニットであって、過酸化水素電極を有するセンサ部と、前記過酸化水素電極を保存液に浸漬させた状態で収容する収容部と、を備えたセンサユニットに、取付可能なアタッチメントであって、
前記センサユニットに取付けられた状態において、前記過酸化水素電極に対して、電圧を印加するように構成されている、アタッチメント。
【請求項９】
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定するために用いられる、過酸化水素電極を有するセンサユニットの出荷方法であって、
保存液に浸漬させた前記過酸化水素電極を通電した状態で、前記センサユニットを出荷する出荷工程を含む、
センサユニットの出荷方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサユニットの出荷方法であって、
前記出荷工程の前に、前記保存液に浸漬させた前記過酸化水素電極を通電した状態を所定期間維持する通電保持工程を含む、センサユニットの出荷方法。
【請求項１１】
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定するために用いられる、過酸化水素電極を有するセンサユニットの製造方法であって、
前記センサユニットを通電測定装置に取り付ける工程と、
前記通電測定装置により、保存液に浸漬させた前記過酸化水素電極に通電する工程と、
前記通電測定装置により、前記過酸化水素電極からの検出信号に基づいて測定値を取得し、得られた前記測定値に基づいて、前記センサユニットを選別する工程と、を含む、センサユニットの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセンサユニットの製造方法であって、
選別された前記センサユニットに対して、前記過酸化水素電極を保存液に浸漬させたまま通電した状態で保管する工程と、を含む、センサユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ取付構造体、アタッチメント、センサユニットの出荷方法およびセンサユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでグルコースセンサにおいては、検出感度を向上させる観点から、様々な検討がなされている。たとえば、グルコースセンサの層構成を変更することにより、グルコース濃度の検出感度を向上させる技術がある。この種の技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術が挙げられる。同文献によれば、電極上に配置された反応層にピラノース酸化酵素を含有させることが記載されている（特許文献１の段落００１１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２７５８０号公報
【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、発明者が検討したところ、上記文献に記載のグルコースセンサにおいては、グルコース濃度に対応する測定値の信頼性の観点において、改善の余地を有していることが判明した。
【０００５】
具体的には、本発明者は、液体試料中にエタノールなどの特定の物質が含まれている場合、かかる特定の物質が電極と直接反応することによって、グルコース濃度に対応する測定値が、本来測定されるべき測定値よりも高い値となってしまうことを見いだした。
さらに検討を進めた結果、電極製法や有機膜製法などを使用してグルコースセンサの層構成や電極構成を変更したとしても、特定の物質と電極とが直接反応することを十分に抑制することは困難であることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、着眼点を変更し鋭意検討を重ねた結果、本発明者は、過酸化水素電極を保存液に長期間浸漬させたグルコースセンサの中から、特定の物質による影響を抑制できるグルコースセンサが得られることがある、ということを見出した。
このような知見に基づき、過酸化水素電極の表面状態についてさらに鋭意研究したところ、グルコースセンサの過酸化水素電極を保存液に浸漬させた状態で通電させることにより、短期間で、特定の物質に対する耐性（特定の物質と電極とが直接反応することを十分抑制できる特性）を過酸化水素電極に安定的に付与できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明によれば、
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定する測定装置本体に取付け可能なセンサユニットと、前記センサユニットに取付けられたアタッチメントと、を備えたセンサ取付構造体であって、
前記センサユニットは、
過酸化水素電極を有するセンサ部と、
前記過酸化水素電極を保存液に浸漬させた状態で収容する収容部と、を備え、
前記アタッチメントは、
前記保存液に浸漬した前記過酸化水素電極を通電状態とする電源部を備える、センサ取付構造体が提供される。
【０００８】
また本発明によれば、
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定する測定装置に用いられるセンサユニットであって、過酸化水素電極を有するセンサ部と、前記過酸化水素電極を保存液に浸漬させた状態で収容する収容部と、を備えたセンサユニットに、取付可能なアタッチメントであって、
前記センサユニットに取付けられた状態において、前記過酸化水素電極に対して、電圧を印加するように構成されている、アタッチメントが提供される。
【０００９】
また本発明によれば、
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定するために用いられる、過酸化水素電極を有するセンサユニットの出荷方法であって、
保存液に浸漬させた前記過酸化水素電極を通電した状態で、前記センサユニットを出荷する出荷工程を含む、
センサユニットの出荷方法が提供される。
【００１０】
また本発明によれば、
液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定するために用いられる、過酸化水素電極を有するセンサユニットの製造方法であって、
前記センサユニットを通電測定装置に取り付ける工程と、
前記通電測定装置により、保存液に浸漬させた前記過酸化水素電極に通電する工程と、
前記通電測定装置により、前記過酸化水素電極からの検出信号に基づいて測定値を取得し、得られた前記測定値に基づいて、前記センサユニットを選別する工程と、を含む、センサユニットの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、グルコース濃度に対応する測定値の信頼性を向上させることができる、センサ取付構造体、アタッチメント、センサユニットの出荷方法およびセンサユニットの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のセンサ取付構造体の模式図である。
【図２】本実施形態のセンサ取付構造体の模式図である。
【図３】本実施形態のセンサ部の模式図である。
【図４】本実施形態のグルコース濃度測定装置の模式図である。
【図５】実験１の実施例１の測定結果を示す図である。
【図６】実験１の比較例１の測定結果を示す図である。
【図７】実験２の測定結果を示す図である。
【図８】実験２の測定結果を示す図である。
【図９】実験２の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
【００１４】
図１および２は、本実施形態のセンサ取付構造体１００の模式図である。図３は、センサ部２０の模式図である。図４は、グルコース濃度測定装置３００の模式図である。
【００１５】
本実施形態のセンサ取付構造体１００の概要を説明する。
本実施形態のセンサ取付構造体１００は、図１に示すように、液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定する測定装置本体１に取付け可能なセンサユニット２と、センサユニット２に取付けられたアタッチメント１０と、を備えるものである。センサユニット２は、過酸化水素電極を有するセンサ部２０と、当該過酸化水素電極を保存液Ｓに浸漬させた状態で収容する収容部３０と、を備える。アタッチメント１０は、電源部（電池１２）を備え、センサユニット２に取り付けられた状態において、当該電源部とセンサ部２０とが電気的に接続されるように構成されており、保存液Ｓに浸漬した過酸化水素電極を通電状態とする。
【００１６】
本実施形態のセンサユニット２中のセンサ部２０は、グルコースセンサとして用いられる。グルコースセンサとしては、例えば、電気化学センサと酵素固定化膜とを含むように構成されており、液体試料中に含まれる対象物質を測定するために用いられる。具体的な態様の一つとしては、電気化学センサとして過酸化水素電極、酵素固定化膜中の酵素としてグルコース酸化酵素が用いられる。かかる過酸化水素電極は、例えば、基質特異性に優れるグルコースオキシダーゼの酵素反応によって、グルコースから発生した過酸化水素と電極との電極反応で発生する酸化電流を検知できる。
【００１７】
本実施形態によれば、センサ取付構造体１００において、センサユニット２が有するセンサ部２０中の過酸化水素電極は、保存液Ｓに浸漬されたまま、通電状態となるように構成されている。このため、かかる過酸化水素電極は、液体試料中に含まれるエタノールなどの特定の物質に対して、直接反応しないという、エタノール耐性を有することができる。したがって、アタッチメント１０から取り外したセンサユニット２を用いることにより、エタノールなどの特定の物質による影響を十分抑制できるため、グルコース濃度に対応する測定値の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
詳細なメカニズムは定かでないが、過酸化水素電極を保存液Ｓ中で通電させることにより、過酸化水素電極（例えば、白金電極等の作用極２２０（図３））の電極表面が酸化に近い状態となり、エタノールへの反応が低下するため、グルコース濃度に対応する測定値の信頼性を向上させることができると考えられる。
【００１９】
また本発明者がさらに鋭意検討した結果、過酸化水素電極が乾燥したり、過酸化水素電極への通電が長時間に亘って停止した場合、一度付与された過酸化水素電極のエタノール耐性が発現しなくなることがある、ということが判明した。
【００２０】
これに対して、本実施形態のセンサ取付構造体１００において、収容部３０は、センサ部２０中の過酸化水素電極を乾燥させずに濡れ状態を維持するように構成されている。さらに、アタッチメント１０の電源部（電池１２）は、保存液Ｓに浸漬した過酸化水素電極に電圧を連続的に印加するように構成されている。このため、過酸化水素電極の通電状態が維持されるため、エタノール耐性を維持させることができる。したがって、本実施形態のセンサ取付構造体１００の構成を利用することにより、継続的に、過酸化水素電極のエタノール耐性を維持することができる。
【００２１】
本実施形態のセンサ取付構造体１００は、搬送または保管するために用いられるものである。これにより、搬送時や保管時において、過酸化水素電極が乾燥状態となることを抑制でき、また長時間に亘って過酸化水素電極が無通電状態となることを抑制できる。したがって、グルコース濃度を測定するときまで、センサユニット２の過酸化水素電極について、エタノール耐性の低下を抑制できるため、最適な状態を維持することができる。
【００２２】
本実施形態のセンサユニット２は、アタッチメント１０から取り外された後、測定装置本体１に取り付けられた状態で使用される。かかるセンサユニット２は、液体試料中のグルコースを検出し、検出信号を測定装置本体１中のマイクロコンピュータに送るように構成されている。
【００２３】
本実施形態において、液体試料としては、グルコースが含まれていれば特に限定されないが、例えば、エタノールを含むものであり、具体的には、日本酒、ビール、発泡酒、酎ハイ、カクテルなどのアルコール飲料やビールテイスト飲料等の非アルコール飲料を含む飲料や、これらを製造する過程で発生する中間生成物（たとえば、もろみ等）を含む酒類などが挙げられる。本実施形態のセンサユニット２は、このような液体試料中の糖度測定を行うために用いることができる。液体試料は、希釈液で希釈されていてもよい。希釈液は、過酸化水素電極と反応しない液体であれば特に限定されないが、例えば、緩衝液や水などが挙げられる。
【００２４】
次に、センサ取付構造体１００について詳述する。
【００２５】
センサ取付構造体１００は、図１に示すように、アタッチメント１０、センサユニット２および収容部３０を備えるものである。センサユニット２は、センサ部２０を保持する保持部４０と、収容部３０を備えるものである。図１に示すセンサ取付構造体１００は、図２に示すアタッチメント１０、保持部４０および収容部３０をそれぞれ取り付けた状態を示す。
【００２６】
アタッチメント１０は、図２に示すように、液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定する測定装置（グルコース濃度測定装置３００）に用いられるセンサユニット２であって、過酸化水素電極を有するセンサ部２０と、過酸化水素電極を保存液Ｓに浸漬させた状態で収容する収容部３０と、を備えたセンサユニット２に、取付可能なアタッチメント（付属品）である。このアタッチメント１０は、センサユニット２に取付けられた状態において、上記過酸化水素電極に対して、電圧を印加するように構成されている。
【００２７】
アタッチメント１０は、センサユニット２に着脱自在に取り付けられる取付構造１４を有する。アタッチメント１０は、取付構造１４を介して、センサユニット２の取付構造４４に取り付けられている。センサユニット２の取付構造１４は、測定装置本体１に取り付けられるように構成されていてもよい。これにより、センサユニット２の取付構造４４を、アタッチメント１０と測定装置本体１とで共通化できるため、汎用的なカートリッジ式のセンサユニット２についてもアタッチメント１０を適用できる。
【００２８】
アタッチメント１０の電源部は、保存液Ｓに浸漬した過酸化水素電極を通電状態とするように構成されている。電源部は、図２に示すように、電池１２と、電池１２と過酸化水素電極とを電気的に接続する回路（不図示）と、電池１２および回路を覆う絶縁部材１８と、を備えることができる。
【００２９】
電池１２は、例えば、コイン型の一次電池が使用される。電池１２としては、他の形状の一次電池や、充電可能な二次電池を使用することも可能である。また、電池１２は、測定装置本体１で使用される電池と同じタイプのものであってもよい。
【００３０】
アタッチメント１０の回路は、電池１２の電源電圧を分圧する分圧回路を有していてもよい。
【００３１】
絶縁部材１８は、例えば、電池１２を収容する開口部と、開口部に搭載された電池１２を保持する電池保持部１６を有する。電池保持部１６は、例えば、ゴムやプラスチックなどの柔軟材料で構成されていてもよく、電池１２を着脱しやすく、また、電池１２の脱離を防止できるように構成されていてもよい。電池保持部１６は、絶縁部材１８の開口部の内周上端部の一部に形成されていてもよいが、開口部を覆うようなカバー部材であってもよい。
【００３２】
また、電源部は、過酸化水素電極に電圧を連続的に印加するように構成されていることが好ましい。これにより、搬送時や保管時においても、継続的に、過酸化水素電極のエタノール耐性を維持することができる。なお、連続印加とは、一定電圧印加でも周期的電圧印加でもよい。用いる電圧は、直流電圧である。
【００３３】
また、電源部は、過酸化水素電極に、例えば、所定値の電圧を印加するように構成されている。電圧は、グルコース濃度の測定時にセンサユニット２に印加される電圧と同程度であることが好ましい。具体的には、かかる電圧の下限値は、例えば、３００ｍＶ以上でもよく、好ましくは４００ｍＶ以上でもよい。電圧を下限値以上とすることにより、過酸化水素電極に対してエタノール耐性を十分付与することができる。一方で、かかる電圧の上限値は、例えば、６００ｍＶ以下でもよく、好ましくは５００ｍＶ以下でもよい。電圧を上限値以下とすることにより、水分解により電極中に膜破壊が生じて、過酸化水素電極が劣化してしまうことを抑制することができる。
【００３４】
収容部３０は、図２に示すように、保存液Ｓを収容できる収容空間と、保持部４０の取付構造４２に取り付け可能な取付構造３１と、を有する。収容空間は、とくに形状は限定されないが、例えば、一端が開口し他端が円錐状又は半球状の筒部材で構成されていてもよい。収容部３０は、例えば、光透過性部材で構成されていてもよい。これにより、収容部３０中の保存液Ｓを目視できるため、過酸化水素電極の浸漬状態を容易に確認できる。
【００３５】
保存液Ｓは、測定対象の物質を溶解する液体であれば、特に限定されないが、例えば、センサがグルコースセンサである場合、グルコースを溶解する液体であることが好ましい。保存液Ｓとしては、例えば、水、緩衝液又はこれらの混合液を用いることができる。この中でも、保存液Ｓとしては、ＨＥＰＥＳ（４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンエタンスルホン酸）、ＴＥＳ（Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）−メチル］−２−アミノエタンスルホン酸）、ＰＩＰＥＳ（４−ピペラジンジエタンスルフォン酸）等の緩衝液を含むことが好ましく、塩化ナトリウムや塩化カリウムを混合してイオン強度が０．１〜０．１５の範囲に調製されていることが好ましい。また、保存液Ｓは、ｐＨ緩衝液であってもよく、ｐＨとして、例えば、６．０〜８．５であることが好ましく、６．０〜７．５がより好ましい。保存液Ｓは、本発明の効果を妨げない範囲で、防腐剤等の任意成分を含むことができる。
【００３６】
センサユニット２は、図２に示すように、過酸化水素電極を有するセンサ部２０と、センサ部２０を保持する保持部４０とを備える。
【００３７】
保持部４０は、図２に示すように、アタッチメント１０またはセンサユニット２と着脱自在に取り付け可能な取付構造４４と、収容部３０の取付構造３１と着脱自在に取り付け可能な取付構造４２とを有してもよい。
【００３８】
センサユニット２（センサカートリッジ）の保持部４０は、例えば、略円錐台状の筐体２４と、筐体２４の一端側から連続的に形成される棒状の筐体２２とを有してもよい。筐体２２の先端付近には、略円形の開口を有する開口部が形成されており、開口部を介して筐体２２の内側に凹形状となる液溜まり部が形成されている。液溜まり部は、液体試料を測定に必要な量、貯留できる程度の大きさとされている。液溜まり部の底部には、センサ部２０が設けられている。
【００３９】
以下、センサ部２０の詳細について、図３を用いて説明する。
【００４０】
図３（ａ）は、センサ部２０付近の構成を拡大して示した上面図である。
センサユニット２の筐体２２には、開口部および液溜まり部が形成されている。開口部は、筐体２２の表面に略円形状の開口を有するとともに、液体試料が液溜まり部に流入しやすいように液溜まり部の周縁に向かって傾斜するように形成されていてもよい。これにより、センサ部２０に直接、液体試料を接触させることにより、簡単に液体試料中のグルコース濃度を測定できる。
【００４１】
筐体２２の内部には、絶縁性の基板２１０が収納、保持されている。基板２１０としては、例えば、セラミック、プラスチック、シリコン、アルミナガラス、紙、高分子材料、合成樹脂板等を使用することができる。
【００４２】
基板２１０は、プリント回路板（図２に示す基板２６）に電気的に接続されていてもよい。例えば、基板２１０は、プリント回路板に接着され、基板２１０に形成される電極パッドとプリント回路板の配線パターンとが、金属ワイヤー等でワイヤーボンディング等により電気的に接続される。基板２１０が搭載されたプリント回路板は、センサユニット  ２の内部に設けられる。センサユニット２とアタッチメント１０または測定装置本体１とが接続されると、プリント回路板の所定箇所が、アタッチメント１０または測定装置本体１の電源部に対して電気的に接続されるように構成されている。
【００４３】
基板２１０の同一面上には、グルコースセンサ（作用極２２０、対極２３０、参照極２４０）が形成されている。基板２１０は、液溜まり部の同一領域において所定面上に形成されたグルコースセンサ外部に向かって露出するように筐体２２内に設けられている。なお、基板２１０には、グルコースセンサとともに、温度センサなどの他のセンサが形成されていてもよい。
【００４４】
グルコースセンサは、図３（ａ）に示すように、（過酸化水素電極として機能する）作用極２２０と、対極２３０と、参照極２４０とを有している。このような３つ電極からなるプレナー型センサにより、広い濃度範囲の測定が可能になる。中央に略円形の作用極２２０が形成されており、その周囲における異なる位置に対極２３０および参照極２４０がそれぞれ形成されている。各電極から延在する箇所には電極パッドが接続されている。これらの電極パッドと、基板２１０が設けられたプリント回路板とが金属ワイヤー等でワイヤーボンディング等により接続される。
【００４５】
グルコースセンサは、図３（ｂ）に示すように、例えば、４層の薄膜機能層を有する層構造を成している。基板２１０の所定面上に作用極２２０、対極２３０および参照極２４０が形成されている。基板２１０の所定面上に各電極を覆う接着層２５０、選択透過層２６０、酸素層２７０および制限透過層２８０が基板２１０側から順に積層されている。各層は、スピンコート法等により基板２１０の所定面上に全面にわたって塗布されていてもよい。４層の全体の厚みは、例えば、１μｍ（マイクロメートル）程度とすることが可能である。
【００４６】
接着層２５０は、その上部の層（選択透過層２６０）と、下部に形成された基板２１０および各電極との密着性を向上させる。また、基板２１０の表面の濡れ性を改善し、酸素層２７０を形成する際の膜厚の均一性を向上させる効果もある。さらには、電極での過酸化水素の反応に干渉するアスコルビン酸、尿酸およびアセトアミノフェンに対する選択透過性もある。接着層２５０を構成する材料として、例えばシランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤の種類としては、例えば、アミノシラン、ビニルシラン、エポキシシランが挙げられるが、このうち、密着性、選択透過性の観点から、アミノシランの一種であるγ−アミノプロピルトリエトキシシランが好ましい。
【００４７】
選択透過層２６０は、最終的な測定対象物質以外の物質の透過を阻止する機能を有している。選択透過層２６０は、例えば、アセチルセルロース類およびイオン交換樹脂から選ばれる材料により構成される。
酸素層２７０は、例えば、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）が固定化されたものであり、グルコースを過酸化水素水に変換する機能を有する。
制限透過層２８０は、被測定成分の拡散速度を制限し、また、干渉物質や妨害物質の影響を低減する役割を果たし、これにより、測定精度の向上、測定可能範囲の拡大に寄与する。制限透過層２８０としては、例えば、ポリジメチルシロキサンやポリカルボン酸のフルオロアルコールエステルを使用することができる。制限透過層２８０は特定構造のポリマーにより構成されるが、構造や分子量の異なる２種以上のポリマーの混合物により構成されていてもよい。
【００４８】
作用極２２０および対極２３０は、導電性材料により形成される。導電性材料としては、炭素、またはパラジウム、銀、白金、金、銅、ニッケル、それらの合金等の金属材料を例示することができる。グルコースセンサにおける反応過程で発生する過酸化水素に対する反応性および耐久性に優れる点を考慮して、一実施形態における作用極２２０および対極２３０の材料として白金を使用することが好ましい。参照極２４０も作用極２２０等と同様に導電性材料により形成される。例えば、銀−塩化銀を使用して参照極２４０が形成される。蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷法などにより、作用極２２０、対極２３０および参照極２４０が基板２１０の所定面上に形成される。
【００４９】
グルコースセンサにおける電極反応について概略的に説明する。
作用極２２０に対して、電源から電圧が印加されることでグルコースオキシダーゼによりグルコースが酸化され、グルコノラクトンに変化すると共に、過酸化水素が発生する（下記式（Ｉ））。
【００５０】
グルコース（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６）＋酸素（Ｏ２）→グルコノラクトン（Ｃ６Ｈ１０Ｏ６）＋Ｈ２Ｏ２（過酸化水素）・・・（Ｉ）
【００５１】
発生する過酸化水素は、作用極２２０上でさらに酸化され、電子が生成する（下記式（ＩＩ））。
【００５２】
過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）→水素イオン（２Ｈ＋）＋酸素（Ｏ２）＋電子（２ｅ−）・・・（ＩＩ）
【００５３】
上記式（ＩＩ）で示す、過酸化水素反応により生じた電子により、作用極２２０から対極２３０に酸化電流が流れる。この酸化電流を検出して所定の演算を行うことにより、試料中のグルコースの濃度を測定することができる。このとき、作用極２２０と参照極２４０との間の電位を一定に保つように対極２３０の電位が制御される。
【００５４】
以上のように、本実施形態のグルコースセンサは、少なくとも、過酸化水素電極および酵素層を含む薄膜機能層を有することができ、一実施形態におけるグルコースセンサは、４層の薄膜機能層と３個の電極とを有するセンサであってもよい。
【００５５】
ここで、本発明者が検討した結果、エタノールは、これらの４つの薄層機能層を透過して、作用極２２０と直接反応してしまうことが判明した。
これに対して、本実施形態によれば、センサ部２０中の過酸化水素電極は、保存液Ｓに浸漬されたまま、通電状態となるように構成されている。このため、かかる過酸化水素電極は、液体試料中に含まれるエタノールなどの特定の物質に対して、直接反応しないという、エタノール耐性を有することができる。したがって、エタノールなどの特定の物質による影響を十分抑制できるため、グルコース濃度に対応する測定値の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
図４は、本実施の形態のグルコース濃度測定装置３００の外観の一例を示す図である。
グルコース濃度測定装置３００は、測定装置本体１とセンサユニット２とを備えるものである。センサユニット２は、着脱自在に測定装置本体１に取り付けられている。
【００５７】
測定装置本体１は、表示部４（操作案内手段）、操作部５、不図示のマイクロコンピュータおよび電源部を有している。また、測定装置本体１は、センサユニット２を取り付け可能な取り付け構造を有する。測定装置本体１は、かかる取り付け構造に取り付けられたセンサユニット２と電気的に接続するように構成されている。
【００５８】
表示部４（操作案内手段）は、測定値や判定結果や操作ガイダンス等を表示する。
【００５９】
操作部５は、測定モードの切り替え、表示部４の表示内容の変更、電源のオンオフなど等の各種動作を行う。
【００６０】
マイクロコンピュータは、ＣＰＵ（制御部）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、入出力インターフェース等からなり、測定装置本体１全体の制御を行なうように構成されている。
マイクロコンピュータは、センサユニット２からの検出信号に基づいて、グルコース濃度を算出し、表示部４に出力するように構成されている。なお、測定装置本体１は、図示しないＡ／Ｄ変換部を有しており、このＡ／Ｄ変換部が、センサユニット２で検出された信号を、デジタルデータに変換してマイクロコンピュータへと出力するように構成されている。
【００６１】
電源部は例えば、コイン型の一次電池が使用される。電源部として他の形状の一次電池や、充電可能な二次電池を使用することも可能である。
【００６２】
図４で示すように、グルコース濃度測定装置３００の待機時（使用前または使用後）において、センサユニット２のセンサ部２０は、保存液Ｓを含む収容部３０（センサ保護部）中に収容されている。センサ部２０の過酸化水素電極は、薄膜機能層が乾燥しないように、保存液Ｓに浸漬された状態で保管されている。このとき、センサ部２０の過酸化水素電極は、測定装置本体１の電源部から、常時電圧を印加されていてもよい。
【００６３】
次に、本実施形態のセンサユニット２の出荷方法について説明する。
【００６４】
本実施形態のセンサユニット２の出荷方法は、液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定するために用いられる、過酸化水素電極を有するセンサユニット２の出荷方法であって、保存液Ｓに浸漬させた過酸化水素電極を通電した状態で、センサユニット２を出荷する出荷工程を含むものである。
【００６５】
実施形態のセンサユニット２の出荷方法によれば、センサユニット２の出荷中において、保存液Ｓに浸漬させた過酸化水素電極を通電した状態とすることにより、過酸化水素電極のエタノール耐性を維持することができる。したがって、このようなセンサユニット２を用いることにより、エタノールなどの特定の物質による影響を十分抑制できるため、グルコース濃度に対応する測定値の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
センサユニット２の出荷方法に用いる形態としては、図１に示すように、アタッチメント１０に取り付けられたセンサ取付構造体１００を用いることができる。
【００６７】
センサユニット２の出荷方法は、出荷工程中、過酸化水素電極を保存液Ｓで濡れた状態を維持するとともに、連続通電状態とすることができる。連続通電状態とは、例えば、３０分以上の連続無通電状態を含まないものとすることとし、これにより、出荷が完了した段階で、最適なセンサユニット２を実現することができる。また、得られたエタノール耐性を維持することが可能である。
【００６８】
本実施形態のセンサユニット２の出荷方法は、出荷工程の前に、保存液Ｓに浸漬させた過酸化水素電極を通電した状態を所定期間維持する通電保持工程を含むことができる。
【００６９】
出荷工程の前に、保存液Ｓに浸漬させた過酸化水素電極を通電した状態を、所定期間維持することにより、過酸化水素電極のエタノール耐性を最適な状態とすることができる。また、出荷までのリードタイムを短くすることができる。通電保持工程を実施する期間は、１週間以上とすることが好ましい。
【００７０】
また、本実施形態のセンサユニット２の出荷方法は、通電せずに、過酸化水素電極を保存液Ｓに浸漬した状態を保持する無通電保持工程を、上記通電保持工程の前にさらに含むことができる。これにより、センサユニット２の特性を安定化させることができる。無通電保持工程を実施する期間は、例えば、４週間以上４ケ月以下、より好ましくは５週間前後としてもよい。
【００７１】
また、本実施形態において、無通電保持工程のみを行った場合と比較して、無通電保持工程および通電保持工程を併用することにより、短期間でエタノール耐性が得られるため、リードタイムの短縮が可能であり、歩留まりも向上できる。また、アスコルビン酸などの干渉物質への耐性を維持したまま、測定対象であるグルコース濃度に対応する測定値の信頼性を向上させることができる。
【００７２】
本実施形態において、エタノール耐性とは、エタノール溶液に対するグルコース出力が所定値以下とすることで測定可能である。例えば、５％エタノールに対する出力が１３０ｍｇ／ｄｌグルコース相当以下とすること、優れたエタノール耐性を実現することが可能である。
【００７３】
また、本実施形態の出荷方法は、センサユニット２が取付可能な測定装置本体１とは別の箱で、センサユニット２を出荷する出荷工程を含むことができる。すなわち、測定装置本体１とセンサユニット２とを別々に配送することができる。これにより、センサユニット２の代替品（カートリッジ）のみを出荷できるため、出荷効率を高めることができる。また、センサユニット２は、アタッチメント１０に取り付けたセンサ取付構造体１００として梱包される。言い換えると、出荷対象の梱包体は、例えば、センサ取付構造体１００とセンサ取付構造体１００が封入された箱で構成されていてもよい。かかる梱包体は、複数のセンサ取付構造体１００を有していてもよいし、グルコース濃度を測定するために用いる、校正液、保存液、または標準液などの各種液体入り容器を有していてもよい。
【００７４】
続いて、本実施形態のセンサユニット２の製造方法について説明する。
本実施形態のセンサユニット２の製造方法は、液体試料中に含まれるグルコースの濃度を測定するために用いられる、過酸化水素電極を有するセンサユニット２の製造方法であって、過酸化水素電極を有するセンサユニット２を、通電測定装置に取り付ける工程と、通電測定装置により、保存液Ｓに浸漬させた過酸化水素電極に通電する工程と、通電測定装置により、過酸化水素電極からの検出信号に基づいて測定値を取得し、得られた測定値に基づいて、センサユニット２を選別する工程と、を含むことができる。
【００７５】
本実施形態において、通電測定装置は、センサユニット２が有するセンサ部２０に備えられた過酸化水素電極と電気的に接続し、かかる過酸化水素電極に対して電圧を印加するように構成されていてもよい。また、上記通電測定装置は、上記過酸化水素電極からの電極信号を取得し、所定の演算を行うことにより、測定値を出力するように構成されていてもよい。このような通電測定装置はとしては、グルコース濃度測定装置３００が用いられるが、これに限定されず、例えば、複数のセンサユニット２が取り付けられ、複数のセンサユニット２に対して同時に、上記通電および選別を行うことができる装置であってもよい。
【００７６】
本実施形態において、上記選別する工程として、通電測定装置により、エタノール溶液やグルコース溶液などの既知濃度の溶液を測定溶液として用いて測定した際に得られる測定値に基づいてセンサユニット２を選別できる。例えば、測定溶液としてエタノール溶液を用いた場合、得られた測定値が所定の出力値以下であれば合格として選択してもよい。また、測定溶液としてグルコース溶液を用いた場合、得られた測定値と所定の出力値との差が所定値以下であれば合格として選択もよい。これにより、エタノール耐性を有するセンサユニット２を確実に選別することができる。本実施形態のセンサユニット２の製造方法によれば、過酸化水素電極のエタノール耐性を最適な状態としたセンサユニットを確実に製造することができる。また、当該製造方法によれば、センサユニット２を直ちに出荷することができ、上述した出荷方法における通電保持工程は不要となる。
【００７７】
また、本実施形態のセンサユニット２の製造方法は、上記選別工程の後、選別されたセンサユニット２に対して、過酸化水素電極を保存液Ｓに浸漬させたまま通電した状態で保管する工程を含むことができる。過酸化水素電極を保存液Ｓに浸漬させたまま通電した状態で保管することにより、センサユニット２を出荷するときまで、センサユニット２の過酸化水素電極について、エタノール耐性の低下を抑制できるため、最適な状態を維持することができる。
なお、通電する工程や保管する工程で使用される保存液Ｓは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
【００７８】
以下、本実施形態のグルコース濃度測定装置３００やセンサユニット２の変形例をする。
【００７９】
本実施形態のグルコース濃度測定装置３００は、アルコール飲料を測定する装置の他にも、血液中の血糖値を測定する装置や、食物、飲料中の糖分を測定する装置に対しても適用することができる。また、グルコース濃度測定装置３００は、食品・飲料の製造や品質管理、発酵や醸造工程の管理、食品・飲料の開発や細胞培養液の管理などの各種の研究開発または教育津ツールとして利用できる。
【００８０】
本実施形態のセンサ部２０は、作用極および対極のみからなる２極式や、作用極および対極を含む３極式のグルコースセンサでもよい。また、電極の形状は、図３（ａ）に示す形状に限定されるものではなく、種々の形状を適用することができる。
【００８１】
本実施形態のセンサユニット２に形成される開口部は円形状に限定されることはなく、矩形等その他の形状でもよい。
【００８２】
本実施形態のグルコース濃度測定装置３００においては、例えば、より正確な糖濃度を取得するための演算が行われてもよく、公知の構成や機能をさらに追加してもよい。
【００８３】
上記通電測定装置は、グルコース濃度測定装置３００としてもよいし、通電、測定ができれば異なる形態の装置でもよい。また、複数のセンサユニット２を取り付けて、同時に複数おセンサユニットの通電、測定が可能なものであってもよい。
【実施例】
【００８４】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【００８５】
（センサユニット２）
まず、図２に示すセンサユニット２を準備した。センサユニット２の各構成は次の通りであった。グルコースセンサはプレナー型センサとし、基板２１０はガラス基板、作用極２２０は白金電極、対極２３０は白金電極、参照極２４０は銀／塩化銀電極とした。接着層２５０はシランカップリング剤（γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）、選択透過層２６０はイオン交換樹脂（Ｎａｆｉｏｎ）、酸素層２７０はグルコースオキシダーゼ、アルブミン（牛血清）および架橋剤（グルタルアルデヒド）、制限透過層２８０はフッ素系樹脂（ポリメタクリル酸パーフルオロデシル）を用いて構成した。
また、保存液Ｓとしては、ＨＥＰＥＳ（４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンエタンスルホン酸）を用いた。
【００８６】
（液体試料）
液体試料として、グルコース、エタノールまたはアスコルビン酸が所定濃度で、上記保存液Ｓ（ＨＥＰＥＳ）に溶解して得られた溶液を準備した。
液体試料１：グルコース溶液（グルコース濃度５００ｍｇ／ｄｌ（校正液））
液体試料２：５％エタノール溶液
液体試料３：アスコルビン酸溶液（アスコルビン酸濃度１０００ｍｇ／ｄｌ）
【００８７】
（実験１）
実施例１および比較例１においては、次のようにエタノール耐性を評価した。
（実施例１）
まず、図２に示すように、保持部４０と保存液Ｓ入り収容部３０とを取り付け、センサユニット２の作用極２２０（過酸化水素電極）を保存液Ｓに浸漬させた。この浸漬状態を、通電しないで１ヶ月保持した。その後、センサユニット２に、図２に示すアタッチメント１０を取り付けて、保存液Ｓに浸漬させた作用極２２０に対して４５０ｍＶの電圧を印加し続けた（連続通電）。また、新たなセンサユニット２を９個作成して、同様の実験を行った。合計で１０個のセンサユニット２についてエタノール耐性を評価した。結果を図５に示す。
（比較例１）
まず、図２に示すように、保持部４０と保存液Ｓ入り収容部３０とを取り付け、センサユニット２の作用極２２０（過酸化水素電極）を保存液Ｓに浸漬させた。この浸漬状態を、通電しないで１ヶ月保持した。その後、センサユニット２に、図２に示すアタッチメント１０を取り付けずに、保存液Ｓに浸漬させた作用極２２０に対して電圧を印加せずに保持した（無通電浸漬）。また、新たなセンサユニット２を９個作成して、同様の実験を行った。合計で１０個のセンサユニット２についてエタノール耐性を評価した。結果を図６に示す。
【００８８】
実施例１、比較例１において、図４に示す測定装置本体１にセンサユニット２を取り付けて、上記５％エタノール溶液（液体試料２）を用いて、エタノールに対する出力を測定した。図５は、１ヶ月の無不可浸漬放置後、連続的に通電した日数（時間）と、エタノールに対する出力（測定値）とを示す。図６は、１ヶ月の無不可浸漬放置後、連続的に無通電で浸漬した日数と、エタノールに対する出力とを示す。エタノール耐性規格としては、５％エタノールに対する出力が１３０ｍｇ／ｄｌグルコース相当以下とした。
【００８９】
実施例１、比較例１において、上記エタノール耐性規格に達するか否か、またその日数を判断した。実施例１では、１週間の短期間で、１０個中９個、エタノール耐性規格に達するものが得られた。また、このように上記エタノール耐性に達したセンサユニット２を選別することで、グルコース濃度に対応する測定値の信頼性をより向上させることができる。一方で、比較例１では、１週間の短期間では、エタノール耐性規格に達するものは得られなかった。
【００９０】
（実験２）
（実施例２）
まず、図２に示すように、保持部４０と保存液Ｓ入り収容部３０とを取り付け、センサユニット２の作用極２２０（過酸化水素電極）を保存液Ｓに浸漬させた。続いて、センサユニット２に、図２に示すアタッチメント１０を取り付けて、保存液Ｓに浸漬させた作用極２２０に対して４５０ｍＶの電圧を印加し続けた（連続通電）。そして、図４に示す測定装置本体１にセンサユニット２を取り付けて、上記の液体試料１から液体試料３を用いて、グルコース、エタノール、およびアスコルビン酸に対する出力を測定した。図７から９は、連続的に通電した日数（時間）と、グルコース、エタノールまたはアスコルビン酸に対する出力（測定値）とを示す。
【００９１】
図７に示すように、連続通電を行っても、グルコースに対する出力の変動は、小さく、実用上問題ない範囲であった。図８に示すように、連続通電を行うことによって、エタノールに対する出力は抑えられ、エタノール耐性が持続することが分かった。図９に示すように、４５０ｍＶによる連続通電を行っても、アスコルビン酸に対する出力が小さく抑えられていることから、４層の薄膜機能層（接着層２５０、選択透過層２６０、酸素層２７０、制限透過層２８０）による膜特性（アスコルビン酸の選択性）が持続されていることが分かった。
【００９２】
（実験３）
図２に示すように、保持部４０と保存液Ｓ入り収容部３０とを取り付け、センサユニット２の作用極２２０（過酸化水素電極）を保存液Ｓに浸漬させた。続いて、センサユニット２に、図２に示すアタッチメント１０を取り付けて、保存液Ｓに浸漬させた作用極２２０に対して４５０ｍＶの電圧を、１週間印加し続けた（連続通電）。
連続通電の条件としては、５℃環境、３８℃環境の２つの温度条件に対して、それぞれ、グルコース濃度１００ｍｇ／ｄｌ、グルコース濃度２５０ｍｇ／ｄｌ、グルコース濃度１０００ｍｇ／ｄｌの３つのグルコース溶液（所定濃度のグルコースが上記保存液Ｓ（ＨＥＰＥＳ）に溶解して得られた溶液）を用いた。
その後、図４に示す測定装置本体１にセンサユニット２を取り付けて、上記のグルコース水溶液のグルコース濃度を測定した。
いずれの場合も、許容範囲内であり、実用上問題なかった。また、上記のグルコース濃度の測定を１０回繰り返したが、いずれのバラツキも小さく許容範囲内であった。
【００９３】
（実験４）
上記実験１の実施例１で選別されたセンサユニット２（１週間の通電でエタノール耐性規格に達したもの）と、上記実験１の比較例１に用いられたセンサユニット２（１週間の無通電ではエタノール耐性規格に達していないもの）を用いて、図４に示す測定装置本体１に、各センサユニット２を取り付けて、（臨床評価装置でグルコース濃度２００ｍｇ／ｄｌを確認した）もろみ原液をＨＥＰＥＳで希釈した溶液中のグルコース濃度を測定した。実施例１のセンサユニット２を用いた場合、グルコース濃度２００ｍｇ／ｄｌ近傍の測定値が得られ、グルコース濃度の測定値の信頼性に優れることが分かった。一方で、比較例１のセンサユニット２を用いた場合、グルコース濃度２５０ｍｇ／ｄｌ近傍の測定値が得られ、本来測定されるべき測定値よりも高い値となってしまうことが分かった。
【符号の説明】
【００９４】
１  測定装置本体
２  センサユニット
４  表示部
５  操作部
１０  アタッチメント
１２  電池
１４  取付構造
１６  電池保持部
１８  絶縁部材
２０  センサ部
２２  筐体
２４  筐体
２６  基板
３０  収容部
３１  取付構造
４０  保持部
４２  取付構造
４４  取付構造
１００  センサ取付構造体
２１０  基板
２２０  作用極
２３０  対極
２４０  参照極
２５０  接着層
２６０  選択透過層
２７０  酸素層
２８０  制限透過層
３００  グルコース濃度測定装置
Ｓ  保存液
【図１】
2018054572.tif 000003
【図２】
2018054572.tif 000004
【図３】
2018054572.tif 000005
【図４】
2018054572.tif 000006
【図５】
2018054572.tif 000007
【図６】
2018054572.tif 000008
【図７】
2018054572.tif 000009
【図８】
2018054572.tif 000010
【図９】
2018054572.tif 000011