(57)【要約】【課題】絶縁層と多孔質材とを十分に密着させることが可能な多孔質ガラス部材の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス母材を熱処理することにより、最表面にシリカ含有層が形成されており、内部がシリカリッチ相と酸化ホウ素リッチ相の２相に分相している分相ガラスを得た後、分相ガラスの表面のシリカ含有層の一部を除去する工程、及び、酸化ホウ素リッチ相を酸で除去する工程を含むことを特徴とする多孔質ガラス部材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス母材を熱処理することにより、最表面にシリカ含有層が形成されており、内部がシリカリッチ相と酸化ホウ素リッチ相の２相に分相している分相ガラスを得る工程、分相ガラスの表面のシリカ含有層の一部を除去する工程、及び、酸化ホウ素リッチ相を酸で除去する工程を含むことを特徴とする多孔質ガラス部材の製造方法。
【請求項２】
分相ガラスの底面を研磨することを特徴とする請求項１に記載の多孔質ガラス部材の製造方法。
【請求項３】
ガラス母材が、質量％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ｂ２Ｏ３  ０超〜４０％、Ｎａ２Ｏ  ０超〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）  ０〜２０％を含有し、質量比でＮａ２Ｏ／Ｂ２Ｏ３が０．２５〜０．５であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔質ガラス部材の製造方法。
【請求項４】
ガラス母材が、２〜１０００のアスペクト比を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質ガラス部材の製造方法。
【請求項５】
熱処理温度が５００〜８００℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質ガラス部材の製造方法。
【請求項６】
表面にシリカ含有層が形成されている多孔質ガラスからなり、前記多孔質ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ８５〜１００％を含有することを特徴とする多孔質ガラス部材。
【請求項７】
請求項６に記載の多孔質ガラス部材を用いたことを特徴とする味覚センサー。
【請求項８】
請求項６に記載の多孔質ガラス部材を用いたことを特徴とする酵素センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質ガラス部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩｏＴの普及に伴い、トリリオンセンサ社会と呼ばれるように大量のセンサが普及すると予測される。医療、環境、食品分野等で微量物質の検出に用いられるセンサとして、イオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）が挙げられる。ＩＳＦＥＴには、半導体の絶縁ゲートとして絶縁層が、感応層として多孔質材料が使用されており、ＩＳＦＥＴの検出感度を向上させるためには、絶縁層と多孔質材料とを十分に密着させる必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−７０７４９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、特許文献１に記載の方法では、絶縁層と多孔質材料との密着性が不十分であるという問題があった。
【０００５】
以上に鑑み、本発明は、絶縁層と多孔質材料とを十分に密着させることが可能な多孔質ガラス部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
多孔質ガラスは表面に凹凸が多数存在するため、多孔質ガラスの表面に絶縁層を形成することは困難である。そこで、本発明者は種々の実験を行った結果、ガラス母材を熱処理することにより、最表面に絶縁性を有するシリカ含有層が形成されている分相ガラスを得た後に、多孔化することにより、表面にシリカ含有層が形成されている多孔質ガラスが得られることを見出した。なお、シリカ含有層と多孔質ガラスは一体化しているため、シリカ含有層と多孔質ガラスの密着性は良好である。
【０００７】
本発明の多孔質ガラス部材の製造方法は、ガラス母材を熱処理することにより、最表面にシリカ含有層が形成されており、内部がシリカリッチ相と酸化ホウ素リッチ相の２相に分相している分相ガラスを得る工程、分相ガラスの表面のシリカ含有層の一部を除去する工程、及び、酸化ホウ素リッチ相を酸で除去する工程を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の多孔質ガラス部材の製造方法は、分相ガラスの底面を研磨することが好ましい。
【０００９】
本発明の多孔質ガラス部材の製造方法は、ガラス母材が、質量％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ｂ２Ｏ３  ０超〜４０％、Ｎａ２Ｏ  ０超〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）  ０〜２０％を含有し、質量比でＮａ２Ｏ／Ｂ２Ｏ３が０．２５〜０．５であることが好ましい。なお、「Ｎａ２Ｏ／Ｂ２Ｏ３」は、Ｎａ２Ｏの含有量をＢ２Ｏ３の含有量で除した値を指す。
【００１０】
本発明の多孔質ガラス部材の製造方法は、ガラス母材が、２〜１０００のアスペクト比を有することが好ましい。なお、本発明におけるアスペクト比は下記の式により算出する。
【００１１】
アスペクト比＝（ガラス母材の底面積）１／２／ガラス母材の厚み
【００１２】
本発明の多孔質ガラス部材の製造方法は、熱処理温度が５００〜８００℃であることが好ましい。
【００１３】
本発明の多孔質ガラス部材は、表面にシリカ含有層が形成されている多孔質ガラスからなり、前記多孔質ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ８５〜１００％を含有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の味覚センサーは、上記の多孔質ガラス部材を用いたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の酵素センサーは、上記の多孔質ガラス部材を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、絶縁層と多孔質材とを十分に密着させることが可能な多孔質ガラス部材の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の多孔質ガラス部材の製造方法の一実施形態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の多孔質ガラス部材の製造方法について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の多孔質ガラス部材の製造方法の一実施形態を示す模式的断面図である。
【００２０】
まず、次に述べるようなガラス組成になるように、ガラス原料を調合する。
【００２１】
ガラス組成としては、後述するように、熱処理すると分相しやすいホウケイ酸ガラスであることが好ましい。
【００２２】
ホウケイ酸ガラスとしては、質量％で、ＳｉＯ２  ４０〜８０％、Ｂ２Ｏ３  ０超〜４０％、Ｎａ２Ｏ  ０超〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜１０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）  ０〜２０％を含有し、質量比でＮａ２Ｏ／Ｂ２Ｏ３が０．２５〜０．５であることが好ましい。以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の成分含有量に関する説明において、「％」は「質量％」を意味する。
【００２３】
ＳｉＯ２はガラスネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は４０〜８０％、４５〜７５％、５０〜７０％、特に５２〜６５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、耐候性や機械的強度が低下する傾向がある。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、分相しにくくなる。
【００２４】
Ｂ２Ｏ３はガラスネットワークを形成し、分相を促進する成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は０超〜４０％、１０〜３０％、特に２０〜２５％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、上記効果が得にくい。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。
【００２５】
Ｎａ２Ｏは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分であるとともに分相を促進させる成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は０超〜２０％、３〜１０％、特に４〜８％であることが好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量が少なすぎると、上記効果が得にくい。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、逆に分相しにくくなる。
【００２６】
Ｎａ２Ｏ／Ｂ２Ｏ３は０．２５〜０．５、０．２８〜０．４、特に０．３〜０．３５であることが好ましい。Ｎａ２Ｏ／Ｂ２Ｏ３が小さすぎると、シリカゲルの水和による膨張量が、シリカリッチ相中からＮａ２Ｏが溶出することによる収縮量より大きくなりやすく、多孔質ガラス部材に割れが発生しやすくなる。一方、Ｎａ２Ｏ／Ｂ２Ｏ３が大きすぎると、シリカゲルの水和による膨張量が、シリカリッチ相中からＮａ２Ｏが溶出することによる収縮量より小さくなりやすく、多孔質ガラス部材に割れが発生しやすくなる。
【００２７】
ＺｒＯ２は耐候性や機械的強度を向上する成分である。ＺｒＯ２の含有量は０〜１０％、３超〜９％、４〜８％、特に５〜７％であることが好ましい。ＺｒＯ２の含有量が多すぎると、失透しやすくなると共に分相しにくくなる。
【００２８】
Ａｌ２Ｏ３は耐候性や機械的強度を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜５％、２〜４．５％、特に３〜４％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、分相しにくくなる。
【００２９】
ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種）は、シリカリッチ相のＺｒＯ２含有量を増加し、耐候性を向上させる成分である。ＲＯの含有量（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量）は０〜２０％、０．５〜１９％、１〜１７％、３〜１５％、４〜１３％、特に５〜１０％であることが好ましい。ＲＯの含有量が多すぎると、分相しにくくなる。なお、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量は各々０〜２０％、０．５〜１９％、１〜１７％、３〜１５％、４〜１３％、特に５〜１０％であることが好ましい。なかでも耐候性を向上させる効果が特に大きいという点でＣａＯを使用することが好ましい。
【００３０】
上記成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で種々の成分を含有させることができる。例えば、Ｋ２Ｏ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｐ２Ｏ５及びＢｉ２Ｏ３等をそれぞれ１５％以下、さらには１０％以下、特に５％以下、合量で３０％以下の範囲で含有させてもよい。
【００３１】
次に、調合したガラスバッチを、１３００〜１５００℃で４〜１２時間溶融する。次いで、溶融ガラスを板状に成形した後、４００〜６００℃で１０分〜１０時間徐冷を行いガラス母材１を得る。得られたガラス母材１の形状は特に限定されないが、表面形状が矩形や円形の板状であることが好ましい。なお、得られたガラス母材１を所望の形状にするために、切削、研磨等の加工を施しても構わない。また、生産は坩堝溶融によるバッチ生産でもよいし、耐火物炉を用いた連続生産でもよい。
【００３２】
得られたガラス母材１は、アスペクト比が２〜１０００、特に５〜５００であることが好ましい。アスペクト比が小さすぎると、酸化ホウ素リッチ相を酸により除去する工程において、ガラス母材１の表面と内部にて酸化ホウ素リッチ相を除去する速度に大きな差が出るため、応力が発生しやすく多孔質ガラス部材が割れやすくなる。一方、アスペクト比が大きすぎると、取り扱いにくくなる。
【００３３】
なお、得られたガラス母材１の底面積と厚みは、上記アスペクト比となるように適宜調整すればよい。例えば、底面積は１〜１０００ｍｍ２、特に５〜５００ｍｍ２であることが好ましく、厚みは０．１〜１ｍｍ、特に０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【００３４】
次に、ガラス母材１を熱処理し、最表面に厚みが０．０１〜１０μｍのシリカ含有層２（シリカを概ね８０質量％以上含有する層）が形成されており、内部がシリカリッチ相３と酸化ホウ素リッチ相４の２相に分相（スピノーダル分相）している分相ガラス５を得る。熱処理温度は、５００〜８００℃、特に６００〜７００℃であることが好ましい。熱処理温度が高すぎると、ガラス母材１が軟化し、所定の形状を維持しにくくなる。一方、熱処理温度が低すぎると、ガラス母材１を分相させにくくなる。熱処理時間は、１０分以上、１時間以上、特に３時間以上であることが好ましい。熱処理時間が短すぎると、ガラス母材１を分相させにくくなる。熱処理時間の上限は特に限定されないが、長時間熱処理しても分相はある一定以上は進まなくなるため、現実的には、１８０時間以下である。
【００３５】
次に、分相ガラス５の表面の一部（例えば底面）を研磨し、シリカ含有層２を除去する。研磨を行うことなく酸に浸漬しても、シリカ含有層２は酸で除去され難いため、酸が酸化ホウ素リッチ相４と接触せず酸化ホウ素リッチ相４を除去し難い。なお、酸と酸化ホウ素リッチ相４の接触面積を増加させ酸化ホウ素リッチ相４を除去しやすくするため、分相ガラス５の二面以上（例えば上面を除く全ての面）を研磨しても構わない。また、研磨に代えて、分相ガラス５の表面の一部をフッ酸に浸漬する方法等により、シリカ含有層２を除去しても構わない。
【００３６】
次いで、研磨した分相ガラス５を酸に浸漬し、酸化ホウ素リッチ相４を除去することにより、シリカリッチ相３と細孔６を有する多孔質ガラス７及びその表面に形成されたシリカ含有層２を有する多孔質ガラス部材８を得る。ここで、細孔６は連通孔となっている。酸としては、塩酸や硝酸を用いることができる。なお、これらの酸を混合して用いてもよい。酸の濃度は０．１〜５規定、特に０．５〜３規定であることが好ましい。酸の浸漬時間は１時間以上、１０時間以上、特に２０時間以上であることが好ましい。浸漬時間が短すぎると、多孔質ガラス部材８を得にくくなる。浸漬時間の上限は特に限定されないが、現実的には、１００時間以下である。浸漬温度は２０℃以上、２５℃以上、特に３０℃以上であることが好ましい。浸漬温度が低すぎると、多孔質ガラス部材８を得にくくなる。浸漬温度の上限は特に限定されないが、現実的には、９５℃以下である。シリカ含有層２は基本的に耐酸性が高いため酸処理により浸食されにくいが、酸処理により浸食された場合は、必要に応じてシリカ含有層２の上にさらに別のシリカ含有層（例えばＳｉＯ２層）を、化学気相成長法や真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザアブレーション法、めっき法、ディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ゾルゲル法、交互吸着法等により形成してもよい。
【００３７】
さらに、得られた多孔質ガラス部材８の細孔６中に残留するＺｒＯ２コロイドやＳｉＯ２コロイドを除去することが好ましい。以下に、ＺｒＯ２コロイドやＳｉＯ２コロイドの除去方法を説明するが、これらの方法に限定されるものではない。
【００３８】
ＺｒＯ２コロイドは、例えば硫酸にて除去することができる。硫酸の濃度は０．１〜５規定、特に１〜５規定であることが好ましい。硫酸の浸漬時間は１時間以上、特に１０時間以上であることが好ましい。浸漬時間が短すぎると、ＺｒＯ２コロイドを除去しにくくなる。浸漬時間の上限は特に限定されないが、現実的には、１００時間以下である。浸漬温度は２０℃以上、２５℃以上、特に３０℃以上であることが好ましい。浸漬温度が低すぎると、ＺｒＯ２コロイドを除去しにくくなる。浸漬温度の上限は特に限定されないが、現実的には、９５℃以下である。
【００３９】
ＳｉＯ２コロイドは、例えばアルカリ水溶液にて除去することができる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いることができる。なお、これらのアルカリを混合して用いてもよい。アルカリ水溶液の浸漬時間は１０分間以上、特に３０分間以上であることが好ましい。浸漬時間が短すぎると、ＳｉＯ２コロイドを除去しにくくなる。浸漬時間の上限は特に限定されないが、現実的には、１００時間以下である。浸漬温度は１５℃以上、特に２０℃以上であることが好ましい。浸漬温度が低すぎると、ＳｉＯ２コロイドを除去しにくくなる。浸漬温度の上限は特に限定されないが、現実的には、９５℃以下である。
【００４０】
得られた多孔質ガラス部材８は、表面（表面の一部。具体的には、多孔質ガラス６の一方の主面。あるいは、多孔質ガラス６の一方の主面と側面。）にシリカ含有層２が形成されている多孔質ガラスからなり、前記多孔質ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ８５〜１００％を含有する。その他の成分として、Ａｌ２Ｏ３やＺｒＯ２等を含有しても構わない。
【００４１】
多孔質ガラス部材８の細孔分布の中央径は、１μｍ以下、２００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１２０ｎｍ以下、特に１００ｎｍ以下であることが好ましい。細孔分布の中央径の下限は特に限定されないが、現実的には１ｎｍ以上、さらには２ｎｍ以上である。また、孔は、真球状、略楕円体、チューブ状等の様々な形状を有する。なお、多孔質ガラス部材８の厚み、アスペクト比は、ガラス母材１と同等である。
【００４２】
なお、導電性を有する金属配線膜（図示せず）をシリカ含有層２の表面に形成してもよい。このようにすれば、後述する味覚センサー等に使用することができる。金属配線膜としては、金、銀、銅、クロム、アルミニウム、チタン等が挙げられる。金属配線膜を形成する方法としては、導電性インク塗布法、転写法、化学気相成長法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、めっき法、ディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ゾルゲル法、交互吸着法等が挙げられる。例えば、導電性インク塗布法は、導電性インクの溶媒量を調整して粘度を高くすることにより、平坦な金属配線膜を形成しやすい。
【００４３】
（味覚センサー）
多孔質ガラス部材８は、例えば味覚センサーに用いることができる。味覚センサーは、５基本味（苦味、塩味、甘味、酸味、旨味）を呈する味物質を各基本味ごとに定量し、味の強さに変換することにより、ヒトの味覚を再現するものである。味物質としては、例えば、苦み成分の塩酸キニーネ、酸味成分の酒石酸、甘味成分のショ糖、塩味成分の塩化ナトリウム、旨味成分のグルタミン酸ナトリウムが挙げられる。味物質はここに示したものに限られず、基本味によっては数百種類存在する場合もある。味物質はいずれも電荷を有するため、味物質を検出した際におけるセンサーの電位の変化を測定することにより定量が可能である。多孔質ガラス７は親水性であるため、電解質である味物質を効率よく取り込むことができる。
【００４４】
多孔質ガラス部材８を味覚センサーに用いる方法について、以下に説明する。まず、多孔質ガラス７の細孔６内に、５基本味の味物質を選択的に受容する機構を設ける。具体的には、味受容機構の構成成分である脂質を多孔質ガラス７の細孔６内に担持させる。脂質としては、例えば、トリオクチルアンモニウムクロライド、ジオクチルホスフェート、トリメチルステアリルアンモニウムクロライド、ジオクタデシルジメチルアンモニウムプロマイド、リン酸ジフェニル、デシルアルコール、レシチン、オレイルアミン、オレイン酸、ｎ−オクタデシルクロライド等を用いることができる。
【００４５】
なお上記脂質は、高分子と混合して多孔質ガラス７の細孔６内に担持させてもよい。このようにすれば、多孔質ガラス７の細孔６内に脂質層（脂質高分子膜）を均一に形成しやすくなる。高分子としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルクロライド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ナイロン、セルロース等を用いることができる。
【００４６】
脂質（または脂質と高分子の混合物）を有機溶媒に溶解した溶液を、多孔質ガラス７の細孔６内に含浸させることにより味受容機構を形成することができる。有機溶媒としては、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン等を用いることができる。
【００４７】
なお、多孔質ガラス７の細孔６の内表面におけるシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ基）に対しシランカップリング処理を施し、アゾ基、アミノ基、カルボキシル基、メチル基等の修飾基を形成してもよい。これらの修飾基は脂質と化学結合するため、脂質を細孔６の内表面に強固に結合させることができる。
【００４８】
味覚センサーとしては、多孔質ガラス部材８におけるシリカ含有層２の上に金属配線膜を形成したものが使用される。味物質はイオン性であり電荷を有するため、多孔質ガラス７の細孔６内に存在する味物質の量に応じてシリカ含有層２に形成される電位が変化する。金属配線膜を、既知の電位を持つ参照電極と接続し、シリカ含有層２に形成された電位差を検出することにより、味物質を定量的に検出することが可能となる。なお、上記電位差を、ＦＥＴセンサーを接続することにより検出することもできる。ＦＥＴセンサーは非常に小さいため、味覚センサー全体の小型化を図ることができる。
【００４９】
（酵素センサー）
多孔質ガラス部材８は酵素センサーとして用いることもできる。酵素は多孔質ガラス７の細孔６内に担持させることにより、寿命を格段に向上させることができる。これは、酵素を多孔質ガラス７の細孔６内に担持させると、酵素の立体構造が崩れにくいことに由来する。
【００５０】
酵素（及び酵素が検出する基質）としては、グルコースオキシダーゼ（グルコース検出）、ウリカーゼ（尿酸検出）、硝酸還元酵素（硝酸イオン検出）、亜硝酸還元酵素（亜硝酸イオン検出）、リパーゼ（中性脂質検出）、ウレアーゼ（水銀イオン検出）、アルコール酸化酵素（アルコール検出）、クレアチナーゼ（クレアチニン検出）、グルタミン酸脱水素酵素（グルタミン酸検出）、ホスファターゼ（リン酸検出）、カテコールオキシゲナーゼ（カテコール検出）、グルコアミラーゼ（マルトース検出）等が挙げられる。
【００５１】
多孔質ガラス７の細孔６内に酵素を担持する具体的な方法は以下の通りである。まず、多孔質ガラス７の細孔６の内表面におけるシラノール基に対しシランカップリング処理を施し、細孔６の内表面にアミノ基を修飾する。例えば、トルエンにγ−アミノプロピルエトキシシランを溶解した溶液中で多孔質ガラス部材７を処理し、多孔質ガラス７の細孔６内表面にアルキルアミノ基を形成する。次に、トリエチルアミンとｐ−ニトロベンゾイルクロライドを含むクロロホルム溶媒中で多孔質ガラス部材８を処理した後、亜ジチオン酸ナトリウム水溶液中で縮合反応を行うことにより、細孔６の内表面におけるアルキルアミノ基をアリルアミノ基とする。さらに、多孔質ガラス部材８を塩酸中または硝酸中で処理することにより、細孔６の内表面におけるアリルアミノ基をジアゾ化する。その後、酵素を溶解した炭酸水素ナトリウム水溶液に多孔質ガラス部材８を浸漬することにより、酵素をアゾ結合により細孔６内に担持した多孔質ガラス部材８を得ることができる。
【００５２】
このように作製した酵素担持多孔質ガラス部材８を感応体として用い、酵素反応により生じた電圧及び／又は電流の変化を検出することにより、特定の酵素と対応して検出される基質のセンシングを行うことができる。
【００５３】
酵素センサーとしては、多孔質ガラス部材８におけるシリカ含有層２の上に金属配線膜を形成したものが使用される。これにより、多孔質ガラス７の細孔６内における酵素による基質の酸化還元反応を、イオン濃度変化として検出することが可能である。例えば、ペニシリナーゼを用いたペニシリンセンサーや、ウレアーゼを用いた尿素センサーは、酵素反応によりｐＨが変化し、その結果、シリカ含有層２の電位が変化する。金属配線膜を、既知の電位を持つ参照電極と接続し、シリカ含有層２に形成された電位差を検出することにより、基質を定量的に検出することが可能となる。なお、上記電位差を、ＦＥＴセンサーを接続することにより検出することもできる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例）
まず、質量％で、ＳｉＯ２  ５３％、Ｂ２Ｏ３  ２３．６％、Ｎａ２Ｏ  ６．４％、ＺｒＯ２  ６％、Ａｌ２Ｏ３  ３％、ＣａＯ  ８％のガラス組成になるように調合した原料を白金坩堝に入れた後、１４００℃で６時間溶融した。ガラスバッチの溶融に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して、板状に成形した後、５００℃で３０分間徐冷しガラス母材を得た。
【００５６】
次に、ガラス母材を電気炉にて６７５℃で２４時間熱処理することにより、最表面に厚みが０．０５μｍのシリカ含有層が形成されており、内部がシリカリッチ相と酸化ホウ素リッチ相の２相に分相している分相ガラスを得た。
【００５７】
得られた分相ガラスの底面を研磨した後、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍ（厚み）になるように切削、研磨した。次いで、１規定の硝酸（９０℃）中に４８時間浸漬した後、イオン交換水で洗浄し、表面にシリカ含有層が形成された多孔質ガラスからなる多孔質ガラス部材を得た。
【００５８】
得られた多孔質ガラス部材の断面を、ＦＥ−ＳＥＭ（日立製作所製ＳＵ−８２２０）で観察したところ、多孔質ガラスとシリカ含有層とが隙間なく密着しており、多孔質ガラスはスピノーダル分解に基づいたスケルトン構造を有していた。また、得られた多孔質ガラスの組成、細孔分布の中央径を評価した結果、多孔質ガラスの組成は、質量％でＳｉＯ２  ９３％、ＺｒＯ２  ４％、Ａｌ２Ｏ３  ３％であり、細孔分布の中央径は５５ｎｍであった。
【００５９】
なお、組成は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（堀場製作所社製  ＥＸ−２５０）により測定した。
【００６０】
細孔分布の中央値は、細孔分布測定装置（カンタクローム社製  ＱＵＡＤＲＡＳＯＲＢ  ＳＩ）により測定した。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の製造方法は、センサ、電極や触媒の担持体など幅広い用途に利用される多孔質ガラス部材の製造方法として好適である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ガラス母材
２  シリカ含有層
３  シリカリッチ相
４  酸化ホウ素リッチ相
５  分相ガラス
６  細孔
７  多孔質ガラス
８  多孔質ガラス部材
【図１】
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