(57)【要約】      （修正有）【課題】高電圧及び高い発電電流が得られる酵素電極並びに該酵素電極を備えた高性能な燃料電池及び酵素センサーを提供する。【解決手段】電極、酸化還元酵素、前記電極及び前記酵素間の電子伝達を媒介する電子メディエータとを備える酵素電極であって、前記電子メディエータとして少なくとも第一及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備えており、各電子メディエータとして用いる物質の種類によって基質酸化型酵素電極および基質還元型酵素電極が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、基質を酸化する酸化還元酵素と、該酸化還元酵素から電子を受け取り、前記電極へと電子を伝達する電子メディエータと、を備える基質酸化型酵素電極であって、
前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備え、
前記第一の電子メディエータは、該第一の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、酸化電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの酸化電流の最大値（絶対値）よりも大きい、ことを特徴とする酵素電極。
【請求項２】
前記第一の電子メディエータは、下記式（１）で表されるビピリジン又はビピリジン誘導体からなる二座配位子が少なくとも１つオスミウムに配位した第一のオスミウム錯体であり、
前記第二の電子メディエータは、下記式（２）で表されるビピリジルアミン又はビピリジルアミン誘導体からなる二座配位子が少なくとも１つオスミウムに配位した第二のオスミウム錯体である、請求項１に記載の酵素電極。
【化１】
2008059805.tif 000006
（上記式（１）及び（２）において、Ｒ1〜Ｒ16は、それぞれ独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ２、ＣＮ、ＣＯＯＨ、ＳＯ３Ｈ、ＮＨＮＨ２、ＳＨ、ＯＨ、ＮＨ２、或いは、置換若しくは未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキシアミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール又はアルキルのいずれかである。）
【請求項３】
電極と、基質を還元する酸化還元酵素と、前記電極から電子を受け取り、前記酸化還元酵素へと電子を伝達する電子メディエータとを備える基質還元型酵素電極であって、
前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備え、
前記第一の電子メディエータは、該第一の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、還元電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの還元電流の最大値（絶対値）よりも大きい、ことを特徴とする酵素電極。
【請求項４】
前記第一の電子メディエータが［Ｗ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体であり、前記第二のメディエータが［Ｍｏ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体である、請求項３に記載の酵素電極。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の酵素電極を備える生物燃料電池。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の酵素電極を備えるバイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酵素電極並びにこれを備える生物燃料電池及びバイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
酵素は、その高い基質特異性から種々の物質の存在量を測定する分析、例えば、酵素センサー等に利用されている。酵素を利用した酵素センサーとしては、例えば、分析の対象である対象物質（基質）と酵素との酸化還元反応により生じる電流を測定し、対象物質の定量を行うセンサーがある。具体的には、グルコースを酸化する酵素とグルコースとの間における酸化還元反応に伴って発生する電流が、グルコース濃度に比例することを利用したグルコースセンサーがある。
さらに、最近では、白金等の金属触媒に代わる燃料電池用新規触媒としても、酵素の研究開発が進められている。酵素と基質との酸化還元反応に伴い発生する電流を利用した酵素電極は、酵素センサーや燃料電池の他にも広範囲な分野においてその利用が期待されている。
【０００３】
一般的に、酵素は電極表面で直接酸化還元されにくいため、酵素と電極間の電子伝達を媒介する電子メディエータを用いた電極反応の効率化が行われている。電子メディエータは、基質を酸化した酵素から受け取った電子を電極へ輸送、又は、電極から受け取った電子を基質を還元する酵素へ輸送するものである。酵素−電子メディエータ−電極間のスムーズな電子輸送によって、酵素電極の電流値が増加し、充分な電流を取り出せる生物燃料電池が得られる。電子メディエータは、酵素と共に電解液中に混合、分散されるか、或いは、電極に固定等される。
【０００４】
電子メディエータとしては、種々の物質が用いられており、例えば、特許文献１にはビピリジン又はピリジルイミダゾールを有する二座配位子を含む遷移金属錯体、特許文献２には、ポリマー骨格と、該ポリマー骨格に共有結合したスペーサーと、特定の構造を有する複数の遷移金属錯体とを有し、該遷移金属錯体の配位子のうち少なくとも一つが前記スペーサーのいずれかに共有結合したポリマー遷移金属錯体が記載されている。
また、特許文献３には、キノン系分子の誘導体からなる電子メディエータが記載されており、具体的には、sodium anthraquinone-2-sulfonate(AQS)の誘導体や2-methyl-1,4-naphtoquinone(VK3)の誘導体等が記載されている。さらに、非特許文献１では、ビリルビン酸化酵素の電子メディエータとして、金属錯体［Ｆｅ（ＣＮ）6］3−/4−、［Ｗ（ＣＮ）8］3−/4−、［Ｏｓ（ＣＮ）6］3−/4−、［Ｍｏ（ＣＮ）8］3−/4−が用いられている。
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５１４８２３号公報
【特許文献２】特表２００３−５１４９２４号公報
【特許文献３】特開２００５−７９００１号公報
【非特許文献１】The chemical Record, Vol.4, 192-203(2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池の電位は、アノード、カソードでそれぞれ起こる反応の酸化還元電位で決定するものであり、熱力学的に決定される。高い電池電圧を得るためには、アノードで起こる反応とカソードで起こる反応の電位差を大きくする必要がある。
【０００７】
電子メディエータを介して酵素−電極間の電子伝達が行われる酵素電極において、得られる電極電位は電子メディエータの酸化還元電位に依存する。ゆえに、アノード電極（基質酸化型酵素電極）においては、電子メディエータの酸化開始電位が、当該電子メディエータに直接電子を渡す酵素の酸化還元電位より高い範囲内で低ければ低い（卑な電位）ほど、エネルギー損失は小さく、電池を組んだ場合に得られる電圧は高くなる。一方、カソード電極（基質還元型酵素電極）においては、電子メディエータの還元開始電位が、当該電子メディエータから電子を渡される酵素の酸化還元電位より低い範囲内で高ければ高いほど（貴な電位）ほど、エネルギー損失が小さく、電池を組んだ場合に得られる電圧が高くなる。
【０００８】
また、電子メディエータを介して酵素−電極間の電子伝達が行われる酵素電極において、得られる電流は電子メディエータの酸化還元反応速度に依存する。すなわち、電子メディエータの酸化還元反応速度が大きければ大きいほど酵素電極の電流は大きくなる。
【０００９】
従って、アノード電極として酵素電極（基質酸化型酵素電極）を備える燃料電池の場合、電子メディエータの酸化開始電位が低ければ低いほど、取り出せる電圧が高く、また、電子メディエータの酸化還元反応速度が大きければ大きいほど、電流密度が高く、優れた発電性能を示す。つまり、アノード電極として酵素電極を備える燃料電池において、高性能な電子メディエータとは、酸化開始電位が低く、且つ、酸化還元反応速度が大きいものである。
一方、カソード電極として酵素電極（基質還元型酵素電極）を備える燃料電池の場合、電子メディエータの還元開始電位が高ければ高いほど、取り出せる電圧が高く、また、電子メディエータの酸化還元反応速度が大きければ大きいほど、電流密度が高く、優れた発電性能を示す。つまり、カソード電極として酵素電極を備える燃料電池において、高性能な電子メディエータとは、還元開始電位が高く、且つ、酸化還元反応速度が大きいものである。
また、得られる電流或いは電圧が大きい酵素電極を備える酵素センサーは、感度が高く、微量成分の検知が可能となる。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１〜３や非特許文献１に記載の各電子メディエータは、酸化還元反応速度は大きいものの、酸化開始電位が高かったり、又は、酸化開始電位は低いものの、酸化還元反応速度が小さかったり、アノード電極（基質酸化型酵素電極）の電子メディエータに求められる酸化還元反応速度と酸化開始電位を両立していない。或いは、酸化還元反応速度は大きいものの、還元開始電位が低かったり、又は、還元開始電位は高いものの、酸化還元反応速度が小さかったり、カソード電極（基質還元型酵素電極）の電子メディエータに求められる酸化還元反応速度と還元開始電位を両立していない。
【００１１】
本発明は、上記実情を鑑みて成し遂げられたものであり、高電圧及び高い発電電流が得られる酵素電極を提供することを目的とする。また、当該酵素電極を備えた高性能な燃料電池及び酵素センサーを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明により提供される第一の酵素電極は、電極と、基質を酸化する酸化還元酵素と、該酸化還元酵素から電子を受け取り、前記電極へと電子を伝達する電子メディエータと、を備える基質酸化型酵素電極であって、前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備え、前記第一の電子メディエータは、該第一の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、酸化電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの酸化電流の最大値（絶対値）よりも大きい、ことを特徴とするものである。
【００１３】
上記基質酸化型酵素電極は、第一の電子メディエータによって、高電位域において高電流密度が得られ、第二の電子メディエータによって、低電位域においてもある程度の電流密度が得られるため、高い電流密度が得られると共に低電位から高電位にわたる広い電位範囲において良好な電流密度が確保されており、且つ、第二の電子メディエータによって高電圧を取り出すことが可能である。
【００１４】
前記基質酸化型酵素電極において、前記第一の電子メディエータ及び前記第二の電子メディエータの具体的な組み合わせは特に限定されず、例えば、前記第一の電子メディエータが、下記式（１）で表されるビピリジン又はビピリジン誘導体からなる二座配位子が少なくとも１つオスミウムに配位した第一のオスミウム錯体であり、前記第二の電子メディエータが、下記式（２）で表されるビピリジルアミン又はビピリジルアミン誘導体からなる二座配位子が少なくとも１つオスミウムに配位した第二のオスミウム錯体である組み合わせが挙げられる。
【００１５】
【化１】
2008059805.tif 000003
【００１６】
（上記式（１）及び（２）において、Ｒ1〜Ｒ16は、それぞれ独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ２、ＣＮ、ＣＯＯＨ、ＳＯ３Ｈ、ＮＨＮＨ２、ＳＨ、ＯＨ、ＮＨ２、或いは、置換若しくは未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキシアミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール又はアルキルのいずれかである。）
【００１７】
本発明により提供される第二の酵素電極は、電極と、基質を還元する酸化還元酵素と、前記電極から電子を受け取り、前記酸化還元酵素へと電子を伝達する電子メディエータとを備える基質還元型酵素電極であって、前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備え、前記第一の電子メディエータは、該第一の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、還元電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの還元電流の最大値（絶対値）よりも大きい、ことを特徴とするものである。
【００１８】
上記基質還元型酵素電極によれば、第一の電子メディエータによって、低電位域において高電流密度が得られ、第二の電子メディエータによって、高電位域においてもある程度の電流密度が得られるため、低電位から高電位にわたる広い電位範囲において良好な電流密度が確保されており、且つ、第二の電子メディエータによって高電圧を取り出すことができる。
【００１９】
前記基質還元型酵素電極において、前記第一の電子メディエータ及び前記第二の電子メディエータの具体的な組み合わせは特に限定されず、例えば、前記第一の電子メディエータが［Ｗ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体であり、前記第二のメディエータが［Ｍｏ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体である組み合わせが挙げられる。
【００２０】
前記基質酸化型酵素電極及び前記基質還元型酵素電極は、例えば、生物燃料電池やバイオセンサに利用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の酵素電極によれば、高電圧且つ高電流密度を得ることが可能である。従って、本発明の酵素電極を備える燃料電池は発電性能に優れるものである。また、本発明の酵素電極を備える酵素センサーは感度が高く、微量成分の検出も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明により提供される第一の酵素電極は、電極と、酸化還元酵素と、前記電極及び前記酵素間の電子伝達を媒介する電子メディエータと、を備える酵素電極であって、前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備えており、前記第一の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、前記第一の電子メディエータの酸化電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの酸化電流の最大値（絶対値）よりも大きいことを特徴とする基質酸化型酵素電極である。
【００２３】
また、本発明により提供される第二の酵素電極は、電極と、酸化還元酵素と、前記電極及び前記酵素間の電子伝達を媒介する電子メディエータと、を備える酵素電極であって、前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備えており、前記第一の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、前記第一の電子メディエータの還元電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの還元電流の最大値（絶対値）よりも大きいことを特徴とする基質還元型酵素電極である。
【００２４】
従来、酵素電極において用いられている電子メディエータは、酸化還元酵素の酸化還元電位と該電子メディエータの酸化開始電位又は還元開始電位との電位差が大きいものは、酸化還元反応速度が大きく、高電流密度が得られる傾向があり、酸化還元酵素の酸化還元電位と該電子メディエータの酸化開始電位又は還元開始電位との電位差が小さく、高電圧が得られるものは、酸化還元反応速度が小さいという傾向がある。
すなわち、従来の電子メディエータは、基質酸化型酵素電極用としては、酸化電流値は大きいものの酸化開始電位が高い、又は、酸化開始電位は低いものの酸化電流値が小さいという傾向があり、高電流密度と高電圧との両立を可能とするものはなかった。また、基質還元型酵素電極用としては、還元電流値は大きいものの還元開始電位が低い、又は、還元開始電位は高いものの還元電流値が小さいという傾向があり、高電流密度と高電圧との両立を可能とするものはなかった。
【００２５】
そこで、本発明者らは、高電圧と高電流密度とが両立した酵素電極を実現すべく、鋭意検討した結果、（１）酸化開始電位が高く、酸化電流値が大きい第一の電子メディエータと、酸化開始電位が低く、酸化電流値が小さい第二の電子メディエータとを組み合わせるか、或いは、（２）還元開始電位が低く、還元電流値が大きい第一の電子メディエータと、還元開始電位が高く、還元電流値が小さい第二の電子メディエータとを組み合わせることによって、高電流密度と高電圧とが両立した酵素電極が得られることを見出した。また、本発明の酵素電極では、低電位から高電位にわたる広い電位範囲おいて、良好な発電電流を確保することができる。
【００２６】
すなわち、（１）の場合、第一の電子メディエータによって、高電位域において高電流密度が得られ、第二の電子メディエータによって、低電位域においてもある程度の電流密度が得られるため、低電位から高電位にわたる広い電位範囲において良好な電流密度が確保されており、且つ、第二の電子メディエータによって高電圧を取り出すことが可能な基質酸化型酵素電極を提供することができる。一方、（２）の場合、第一の電子メディエータによって、低電位域において高電流密度が得られ、第二の電子メディエータによって、高電位域においてもある程度の電流密度が得られるため、低電位から高電位にわたる広い電位範囲において良好な電流密度が確保されており、且つ、第二の電子メディエータによって高電圧を取り出すことが可能な基質還元型酵素電極を提供することができる。
【００２７】
以下、本発明の酵素電極を、（１）基質酸化型と（２）基質還元型とに分けてそれぞれ説明していく。
（１）基質酸化型酵素電極
本発明にかかる基質酸化型酵素電極は、電極と、酸化還元酵素と、前記電極及び前記酵素間の電子伝達を媒介する電子メディエータと、を備える酵素電極であって、前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備えており、前記第一の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの酸化開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、前記第一の電子メディエータの酸化電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの酸化電流の最大値（絶対値）よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２８】
上述したように、本発明により提供される基質酸化型酵素電極は、酸化開始電位が第二の電子メディエータと比較して高く（貴）、且つ、酸化電流の最大値（絶対値）が該第二の電子メディエータと比較して大きい第一の電子メディエータと、酸化開始電位及び最大酸化電流値において該第一の電子メディエータと上記のような関係を有する第二の電子メディエータとを組み合わせて用いているため、高電位域では第一の電子メディエータにより高電流が得られ、低電位域でも第二の電子メディエータにより発電電流を維持することができる。また、酸化還元酵素の酸化還元電位と酸化開始電位との差が小さい第二の電子メディエータを用いることで、エネルギーロスが少なく、高電圧を取り出すことが可能である。尚、酸化電流は、負の値で示されることが一般的であり、酸化電流の最大値（絶対値）が大きいというのは、負の値が大きいことになる。
【００２９】
第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータは、（第一の電子メディエータの酸化開始電位と酸化還元酵素の酸化還元電位との差）＞（第二の電子メディエータの酸化開始電位と酸化還元酵素の酸化還元電位との差）、すなわち、（第一の電子メディエータの酸化開始電位）＞（第二の電子メディエータの酸化開始電位）であり、且つ、（第一の電子メディエータの最大酸化電流）＞（第二の電子メディエータの最大酸化電流）であれば、その組み合わせは特に限定されず、一般的に用いられている電子メディエータの中から、選択して組み合わせてよい。
【００３０】
基質酸化型酵素電極において用いられる第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータは、従来の基質酸化型酵素電極において用いられている電子メディエータの中から、適宜選択し、組み合わせて用いることができる。具体的な第一の電子メディエータと第二の電子メディエータの組み合わせとしては、例えば、第一の電子メディエータとして、下記式（１）で表されるビピリジン又はビピリジン誘導体からなる二座配位子が少なくとも１つオスミウムに配位した第一のオスミウム錯体と、第二の電子メディエータとして、下記式（２）で表されるビピリジルアミン又はビピリジルアミン誘導体からなる二座配位子が少なくとも１つオスミウムに配位した第二のオスミウムの組み合わせが挙げられる。
【００３１】
【化２】
2008059805.tif 000004
【００３２】
（上記式（１）及び式（２）において、Ｒ1〜Ｒ16は、それぞれ独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ２、ＣＮ、ＣＯＯＨ、ＳＯ３Ｈ、ＮＨＮＨ２、ＳＨ、ＯＨ、ＮＨ２、或いは、置換若しくは未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキシアミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール又はアルキルのいずれかである。）
【００３３】
上記第一のオスミウム錯体及び第二のオスミウム錯体それぞれにおいて、オスミウムに対する上記式（１）又は（２）の二座配位子の配位数は、特に限定されず、１つ〜３つ配位させることができる。上記式（１）又は（２）の二座配位子を複数配位させる場合、これら二座配位子は互いに異なっていてもよいし、同じでもよい。
【００３４】
第一及び第二のオスミウム錯体には、上記式（１）又は（２）の二座配位子以外の配位子が配位していてもよい。例えば、配位性部位を有するポリマーが、該配位性部位においてオスミウム原子に配位していてもよい。ここで、配位性部位は、前記ポリマーの主鎖骨格の一部を形成するものでもよいし、或いは、主鎖骨格からスペーサーとなる化学構造を介して又は主鎖骨格に直接ペンダント状に結合した構造でもよい。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルイミダゾール）やポリ（４−ビニルピリジン）は、それぞれイミダゾール基やピリジン基が一座配位子として機能可能であり、中心金属であるオスミウムに配位し得る。Ｏｓ錯体がポリマー上に固定されることによって、電子メディエータである当該Ｏｓ錯体を電極に固定することが容易となる。
【００３５】
オスミウム錯体がポリマー上に固定されている他の形態としては、該Ｏｓ錯体の配位子にポリマーが共有結合している形態が挙げられる。例えば、Ｏｓ錯体の配位子が有する反応性基と、ポリマーが有する反応性基とが反応し、共有結合した形態が挙げられる。このとき、ポリマーと配位子は、スペーサーとなる化学構造を介して結合していてもよい。
【００３６】
上記Ｏｓ錯体が配位結合又は共有結合により固定されるポリマーとしては、スチレン／無水マレイン酸コポリマー、メチルビニルエーテル／無水マレイン酸コポリマー、ポリ（４−ビニルベンジルクロライド）コポリマー、ポリ（アリルアミン）コポリマー、ポリ（４−ビニルピリジン）コポリマー、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリ（Ｎ−ビニルイミダゾール）及びポリ（４−スチレンスルホネート）のいずれかが好ましい。中でも、Ｏｓ錯体に直接配位できるという観点から、ポリ（Ｎ−ビニルイミダゾール）、ポリ（４−ビニルピリジン）が好ましい。
【００３７】
また、オスミウム錯体におけるその他の配位子としては、例えば、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＣＯ、ＣＨ３ＣＯＯ、ＮＨ３、ＮＯ、ピリジン、イミダゾールより選ばれる少なくとも１種が挙げられるが、これらに限定されず、その他の錯形成可能なものでもよい。配位子は、Ｏｓ錯体がポリマー上に固定されているかどうか（電子メディエータを酵素電極表面へ固定するか、それとも電解液へ分散するかどうか）、或いは、得られるＯｓ錯体の酸化還元電位等を考慮して、適宜選択すればよい。
【００３８】
本発明において用いられる第一のオスミウム錯体及び第二のオスミウム錯体の具体例としては、下記式（３）、（４）で示されるものが挙げられる。
【００３９】
【化３】
2008059805.tif 000005
【００４０】
ここで、上記式（４）に示したポリ（Ｎ−イミダゾール）とＯｓ錯体との複合体［Ｐｏｌｙ（Ｎ−ｖｉｎｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｅ）ｃｏｍｐｌｅｘｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｏｓ（２，２'−ｂｉｐｙｒｉｄｉｌａｍｉｎｅ）２Ｃｌ］の合成方法について説明する。
【００４１】
まず、（ＮＨ４）２［ＯｓＣｌ６］（１ｍｍｏｌ）と２．０当量の２，２'−ｂｉｐｙｒｉｄｉｌａｍｉｎｅ（２ｍｍｏｌ）を、１，２−エタノジオール（１８ｍＬ）中で１時間、アルゴン雰囲気下還流する。冷却後、反応混合物を１Ｍ  Ｎａ２Ｓ２Ｏ４  ３０ｍＬで処理する。得られる反応混合物を氷浴中で３０分間冷却し、沈殿するＯｓ錯体を冷水とジエチルエーテルで完全に洗浄し、バキューム乾燥させると、ｃｉｓ−［ＯｓＣｌ２（２，２'−ｂｉｐｙｒｉｄｉｌａｍｉｎｅ）２］が得られる。
次に、ポリ−１−ビニルイミダゾール（ＰＶＩ）と、上記にて得られたｃｉｓ−［ＯｓＣｌ２（２，２'−ｂｉｐｙｒｉｄｉｌａｍｉｎｅ）２］とを、エタノール２００ｍＬ中で二日間、ＰＶＩ（２００ｍｇ、２．１ｍｍｏｌ）と還流させ、ろ過し、得られた溶液を１．５Ｌのジエチルエーテル中に攪拌しながら注ぐことによって、ポリ−１−ビニルイミダゾール（ＰＶＩ）と、ｃｉｓ−［ＯｓＣｌ２（２，２'−ｂｉｐｙｒｉｄｉｌａｍｉｎｅ）２］との複合体を得ることができる。
【００４２】
本発明の基質酸化型酵素電極において、備えられる第一の電子メディエータと第二の電子メディエータの比率は特に限定されない。
【００４３】
基質を酸化する酸化還元酵素としては、特に限定されず、例えば、デヒドロゲナーゼや、オキシダーゼ等を用いることができる。具体的には、グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、アルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、アルコールオキシダーゼ（ＡＯＤ）、アルデヒドオキシダーゼ等が挙げられる。本発明の酵素電極を燃料電池用電極として用いる場合には、燃料の入手及び管理の安易さ、並びに安全性の観点からＧＤＨ、ＡＤＨ、ＧＯＤ、ＡＯＤが好ましく用いられる。酵素は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
基質酸化型酵素電極において、酸化還元酵素の基質としては、生物学的栄養源を広く利用することができ、例えば、炭水化物やその発酵生産物が挙げられ、特に、アルコール、糖及びアルデヒドが好ましく用いられる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、グリセリン、ポリビニルアルコール等のアルコール；グルコース、フルクトース、ソルボース等の糖類；ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド等が挙げられる。その他にも、脂肪類、タンパク質、糖等の代謝中間生成物、これら混合物などを用いることができる。
本発明の酵素電極を燃料電池用電極として用いる場合には、取り扱いが極めて容易であること、入手が容易であること、環境への負荷が小さいこと等の観点から、特にグルコース、アルコールが好適に用いられる。
【００４５】
電極としては、グラファイト、カーボンブラック、活性炭等の導電性炭素質からなるものや、金電極等を用いることができる。
酸化還元酵素、電子メディエータは、電極反応である酸化反応が効率よく定常的に進行するように、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、モルホリノプロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）等の緩衝液によって、最適なｐＨ、例えば、ｐＨ７付近に維持されることが好ましい。
また、酸化還元酵素、電子メディエータは、電解溶液に溶解、分散させた状態で用いてもよいが、固定化材料によって電極表面に固定化されることが好ましい。酸化還元酵素、電子メディエータを電極に固定し、電極近傍にて酵素反応を進行させることによって、効率よく電極へ電子を伝達させることが可能となるからである。
【００４６】
酸化還元酵素、電子メディエータの電極への固定方法は特に限定されない。例えば、電子メディエータとして、上記したように、Ｏｓ錯体がポリマーに共有結合又は配位結合等によって結合した上記式（３）や（４）で表されるＰＶＩ−Ｏｓなどを用いる場合には、電極の基板となる導電体（例えば、カーボンシートなど）表面に、電子メディエータであるＰＶＩ−Ｏｓを含有する溶液を滴下し、続いて、酸化還元酵素（ＧＤＨなど）を含む溶液を滴下し、さらに、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（以下、ＰＥＧＤＥ）等の架橋試薬を滴下することで、電子メディエータであるＰＶＩ−Ｏｓのポリビニルイミダゾール鎖にＰＥＧＤＥを介して酸化還元酵素を結合させ、乾燥させる方法が挙げられる。架橋試薬としては、一般的なものを用いることができ、ＰＥＧＤＥのほか、グルタルアルデヒド等を用いることもできる。
【００４７】
電子メディエータとして、Ｏｓ錯体がポリマーに結合していないものを用いる場合にも、酵素や電子メディエータ等を電極に固定化するために一般的に用いられているポリマーや架橋試薬を用いることができる。具体的には、ポリマーとして、ポリビニルイミダゾール、ポリアリルアミン、ポリアミノ酸、ポリピロール、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール等を用いることができる。また、架橋試薬としては、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グルタルアルデヒド等を用いることができる。
【００４８】
尚、本発明の酵素電極において、上記２種の電子メディエータは、共に電極表面に固定又は電解液に分散されていなくてもよく、一方のみを電極表面に固定し、他方を電解液に分散させてもよい。
電極反応が効率よく定常的に進行するようにするためには、酸化還元酵素、電子メディエータの温度が、例えば、２０〜３０℃程度に維持されていることが好ましい。
【００４９】
（２）基質還元型酵素電極
本発明にかかる基質還元型酵素電極は、電極と、酸化還元酵素と、前記電極及び前記酵素間の電子伝達を媒介する電子メディエータと、を備える酵素電極であって、前記電子メディエータとして、少なくとも第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータを含む２種以上を備えており、前記第一の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差が、前記第二の電子メディエータの還元開始電位と前記酸化還元酵素の酸化還元電位との差よりも大きく、且つ、前記第一の電子メディエータの還元電流の最大値（絶対値）が前記第二の電子メディエータの還元電流の最大値（絶対値）よりも大きいことを特徴とする。
【００５０】
上述したように、本発明により提供される基質還元型酵素電極は、還元開始電位が第二の電子メディエータと比較して低く（卑）、且つ、酸化還元電流の最大値が該第二の電子メディエータと比較して大きい第一の電子メディエータと、還元開始電位及び最大還元電流値において該第一の電子メディエータと上記のような関係を有する第二の電子メディエータとを組み合わせて用いているため、低電位域では第一の電子メディエータにより高電流が得られ、高電位域でも第二の電子メディエータにより電流を維持することができる。また、酸化還元酵素の酸化還元電位と還元開始電位との差が小さい第二の電子メディエータを用いることで、エネルギーロスが少なく、高電圧を取り出すことが可能である。
【００５１】
第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータは、（第一の電子メディエータの還元開始電位と酸化還元酵素の酸化還元電位との差）＞（第二の電子メディエータの還元開始電位と酸化還元酵素の酸化還元電位との差）、すなわち、（第一の電子メディエータの還元開始電位）＜（第二の電子メディエータの還元開始電位）であり、且つ、（第一の電子メディエータの最大酸化電流）＞（第二の電子メディエータの最大酸化電流）であれば、その組み合わせは特に限定されず、一般的に用いられている電子メディエータの中から、選択して組み合わせてよい。
【００５２】
基質還元型酵素電極において用いられる第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータは、従来の基質還元酵素電極において用いられている電子メディエータの中から、適宜選択し、組み合わせて用いることができる。具体的な第一の電子メディエータと第二の電子メディエータの組み合わせてとしては、例えば、第一の電子メディエータとして［Ｗ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体と、第二のメディエータとして［Ｍｏ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体の組み合わせが挙げられる。
上記［Ｗ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体、［Ｍｏ（ＣＮ）8］3-/4-を含む金属錯体は、カリウムイオン等のカウンターイオンによってその電荷が中和された状態であってもよいし、また、水和物であってもよい。
【００５３】
本発明の基質還元型酵素電極において、備えられる第一の電子メディエータと第二の電子メディエータの比率は特に限定されない。
【００５４】
基質を還元する酸化還元酵素としては、特に限定されず、例えば、ビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、等を用いることができる。酵素還元性能等の観点からは、ビリルビンオキシダーゼが好ましく用いられる。酵素は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５５】
基質還元型酵素電極において、酸化還元酵素の基質としては、酸素、過酸化水素等の酸化剤を利用することができる。空気中の酸素を利用できる等の観点から、特に酸素が好適に用いられる。
【００５６】
電極としては、グラファイト、カーボンブラック、活性炭等の導電性炭素質からなるものや、金電極等を用いることができる。
酸化還元酵素、電子メディエータは、電極反応である還元反応が効率よく定常的に進行するように、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、モルホリノプロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）等の緩衝液によって、最適なｐＨ、例えば、ｐＨ７付近に維持されることが好ましい。
また、上記基質酸化型酵素電極同様、酸化還元酵素、電子メディエータは、電解溶液に溶解、分散させた状態で用いてもよいが、固定化材料によって電極表面に固定化されることが好ましい。酸化還元酵素、電子メディエータを電極に固定し、電極近傍にて酵素反応を進行させることによって、効率のよい電極−酵素間の電子伝達が可能となるからである。
【００５７】
酸化還元酵素、電子メディエータの電極への固定方法は特に限定されず、上述したような酵素や電子メディエータ等を電極に固定化するために一般的に用いられているポリマー、例えば、ポリ−Ｌ−リジン等や、架橋試薬、例えば、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（ＰＥＧＤＥ）等を用いて行うことができる。
【００５８】
電極反応が効率よく定常的に進行するようにするためには、酸化還元酵素、電子メディエータの温度が、例えば、２０〜３０℃程度に維持されていることが好ましい。
【００５９】
以下、本発明の酵素電極を備える燃料電池について、基質酸化型酵素電極を備えた燃料電池を例に説明する（図１参照）。
まず、酸化還元酵素が燃料であるグルコース等の基質を酸化し、電子を受け取る。次に、電子を受け取った酸化還元酵素は、第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータに電子を受け渡し、当該第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータによって電極（アノード）へ電子が受け渡される。そして、アノードから外部回路を通ってカソードに電子が到達することで、電流が発生する。上記過程において発生するプロトン（Ｈ＋）は、プロトン伝導膜又はプロトン伝導膜のない電解液内をカソードまで移動する。
【００６０】
そして、カソードでは、電解液内を移動して到達したプロトンと、外部回路を経てアノード側から移動してきた電子と、酸素や過酸化水素等の酸化剤（カソード側基質）とが反応して水が生成される。カソード電極としては、本発明の基質還元型酵素電極を用いてもよいし、酸化剤の還元反応に有効な触媒である白金や白金合金等、燃料電池において一般的に用いられている電極触媒をグラファイト、カーボンブラック、活性炭のような炭素質材料や、金等からなる電極に担持させたり、又は、白金や白金合金等の電極触媒そのものからなる導電体をカソード電極として用いてもよい。或いは、ラッカーゼやビリルビンオキシターゼ等の公知の酸化還元酵素を電極触媒として用い、１種の電子メディエータを備えた酵素電極をカソード電極としてもよい。
【００６１】
カソード電極における電極反応を妨害する不純物（例えば、アスコルビン酸、尿酸等）による影響を回避するために、ジメチルポリシロキサン等の酸素選択性の膜をカソード電極の周囲に配置してもよい。
【００６２】
一方、本発明の基質還元型酵素電極を備える燃料電池において、アノード電極は、酸化還元酵素が燃料であるグルコース等の基質を酸化し、受け取った電子を電子メディエータ受け渡し、当該電子メディエータによって電極（アノード）へ電子が受け渡されるような酵素電極であってもよいし、或いは、燃料電池において一般的に用いられているような白金や白金合金等の燃料（例えば、水素、メタノール等）の酸化反応に対して触媒活性を有する電極触媒を用いた電極形態であってもよい。
【００６３】
そして、カソードでは、外部回路を経てアノード側から移動してきた電子がカソード電極から第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータへと受け渡され、さらに、これら第一の電子メディエータ及び第二の電子メディエータから酸化還元酵素へと電子が受け渡される。そして、酸化還元酵素によって、酸素等の基質が還元され水が生成する。
上述したように、本発明の酵素電極は、高電流を取り出すことが可能であり、且つ、高電圧を発生させることが可能であるため、発電電流が大きく、且つ、電圧のロスが少ない発電性能に優れた燃料電池を提供することができる。
【００６４】
本発明の酵素電極は、燃料電池用電極の他、酵素センサー等のバイオセンサ、酵素トランジスタ等に用いることができる。
本発明の酵素電極をバイオセンサに用いる場合、酵素と基質の酸化還元反応の進行によって、発生した電流又は電圧を検知することで、基質の存在の有無或いは濃度を測定することができる。本発明の酵素電極によれば、高電流密度及び高電圧が得られるため、感度の高いバイオセンサを提供することができる。本発明の酵素電極は電子メディエータの酸化還元反応速度が大きいことから、当該酵素電極を備えるバイオセンサは、電子メディエータの酸化還元反応が妨害種による妨害を受けにくく、測定精度が高いという利点もある。
【実施例】
【００６５】
［酵素電極の作製］
（実施例１：基質酸化型酵素電極）
カーボンペーパー（Φ１０ｍｍ）の表面に、マイクロピペットを用いて、まず、ポリ（１−ビニルイミダゾール）とＯｓ（２，２’−ビピリジルアミン）２Ｃｌとの複合体（以下、ＰＶＩ−Ｏｓ（２）とする。）の１５ｍｇ／ｍｌ水溶液を４μｌ滴下した。続いて、ポリ（１−ビニルイミダゾール）とＯｓ（４，４’−ジメチル−２，２’−ビピリジン）２Ｃｌとの複合体（以下、ＰＶＩ−Ｏｓ（１）とする。）の１５ｍｇ／ｍｌ水溶液を、マイクロピペットにより４μｌ滴下した。さらに、グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）の５ｍｇ／ｍＬリン酸緩衝溶液を８μｌ滴下した。
次に、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（ＰＥＧＤＥ）の３ｍｇ／ｍｌ水溶液を８μｌ滴下した。これを常温で一晩放置して乾燥させ、ＰＶＩ−Ｏｓ（１）及びＰＶＩ−Ｏｓ（２）のポリビニルイミダゾール鎖にＰＥＧＤＥを介してＧＤＨを結合させると同時に、カーボンシート表面に、酵素であるＧＤＨとメディエータであるＰＶＩ−Ｏｓ（１）及びＰＶＩ−Ｏｓ（２）とを固定した。
図４に示すようにして、上記にて酵素と電子メディエータとを固定した酵素電極をナイロン製ネット及びＯリングにより先端に固定した試料極を作製した。
【００６６】
（比較例１：基質酸化型酵素電極）
実施例１の酵素電極において、ＰＶＩ−Ｏｓ（２）の１５ｍｇ／ｍｌ水溶液及びＰＶＩ−Ｏｓ（１）の１５ｍｇ／ｍｌ水溶液をそれぞれ４μｌ滴下したところを、ＰＶＩ−Ｏｓ（１）の１５ｍｇ／ｍｌ水溶液を８μｌ滴下し、ＰＶＩ−Ｏｓ（２）の１５ｍｇ／ｍｌ水溶液は滴下しなかったこと以外は、同様にして、酵素電極を備えた試料極を作製した。
【００６７】
（比較例２：基質酸化型酵素電極）
比較例１の酵素電極において、ＰＶＩ−Ｏｓ（１）の代わりにＰＶＩ−Ｏｓ（２）の１５ｍｇ／ｍｌ水溶液を８μｌ滴下した以外は、同様にして、酵素電極を備えた試料極を作製した。
【００６８】
［酵素電極の評価］
上記試料極を用いて、下記条件下、３電極式電気化学評価を行った（図５参照）。尚、参照極としてＡｇ／ＡｇＣｌ２、対極としてＰｔワイヤーを用いた。
【００６９】
＜試験条件＞
・温度：室温（約２７℃）
・電解液：ＭＯＰＳ  ３０ｍＭ、ＣａＣｌ２  ３ｍＭ、ＫＣｌ  １００ｍＭ、及びグルコース８０ｍＭを含む水溶液（ｐＨ７．０）
【００７０】
＜結果＞
結果を図２に示す。図２に示すように、電子メディエータとして、ＰＶＩ−Ｏｓ（１）の１種のみを用いた比較例１の酵素電極では、２００ｍＶ付近で大電流（約−１４００μＡ）が発生したが、酸化開始電位が−１００ｍＶ程度と高く、０Ｖ以下の低電位範囲においては低い電流しか得られなかった。
【００７１】
一方、電子メディエータとして、ＰＶＩ−Ｏｓ（２）の１種のみを用いた比較例２の酵素電極では、酸化開始電位が−２５０ｍＶ程度と比較例１と比較して低く、０Ｖ未満の電位範囲においても電流が得られ、電圧ロスの低減が可能なものだった。しかしながら、最大酸化電流が−４００μＡに満たない低いものであり、また、１００ｍＶ以上のような電位域において、−２００μＡと低い電流しか得られなかった。
【００７２】
これに対して、ＰＶＩ−Ｏｓ（２）よりも酸化開始電位が高く、且つ、該ＰＶＩ−Ｏｓ（２）よりも酸化電流の最大値が大きいＰＶＩ−Ｏｓ（１）と、ＰＶＩ−Ｏｓ（２）とを組み合わせて用いた本発明に係る実施例１の酵素電極は、酸化電流の最大値が−６００μＡであり、比較例１の酸化電流最大値には劣るものの、比較例２の酸化電流最大値に優る良好なものであった。また、実施例１の酵素電極は、比較例２同様、酸化開始電位が−２５０ｍＶ程度であり、比較例１の酸化開始電位よりも低く、０Ｖ未満の電位範囲においても電流が得られ、電圧ロスの低減が可能なものであった。
以上の結果から、酸化開始電位及び最大酸化電流値において異なる特性を有する２種のメディエータを備えた実施例１の酵素電極によれば、低電位域において電流を取り出すことが可能であり、電圧ロスが小さいにも関わらず、高電位域においても良好な電流を取り出すことが可能であることがわかる。
【００７３】
［酵素電極の作製］
（実施例２：基質還元型酵素電極）
カーボンペーパー（Φ１０ｍｍ）の表面に、マイクロピペットを用いて、まず、Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの５．８ｍｇ／ｍｌ水溶液を４μｌ滴下した。続いて、Ｋ４Ｗ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの５．８ｍｇ／ｍｌ水溶液を、マイクロピペットにより４μｌ滴下した。さらに、ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ）のを８μｌ滴下した。次に、ポリ−Ｌ−リジンの３５ｍｇ／ｍｌ水溶液を８μｌ滴下した。これを常温で一晩放置して乾燥させ、ポリ−Ｌ−リジンを固化させることにより、Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏ、Ｋ４Ｗ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏ及びＢＯＤをカーボンペーパー表面に固定した。
図４に示すようにして、上記にて酵素と電子メディエータとを固定した酵素電極をナイロン製ネット及びＯリングにより先端に固定した試料極を作製した。
【００７４】
（比較例３：基質還元型酵素電極）
実施例２の酵素電極において、Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの５．８ｍｇ／ｍｌ水溶液及びＫ４Ｗ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの５．８ｍｇ／ｍｌ水溶液をそれぞれ４μｌ滴下したところを、Ｋ４Ｗ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの５．８ｍｇ／ｍｌ水溶液を８μｌ滴下し、Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの５．８ｍｇ／ｍｌ水溶液は滴下しなかったこと以外は、同様にして、酵素電極を備えた試料極を作製した。
【００７５】
（比較例４：基質還元型酵素電極）
比較例３の酵素電極において、Ｋ４Ｗ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの代わりにＫ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの５．８ｍｇ／ｍｌ水溶液を８μｌ滴下した以外は、同様にして、酵素電極を備えた試料極を作製した。
【００７６】
［酵素電極の評価］
上記試料極を用いて、下記条件下、３電極式電気化学評価を行った（図５参照）。尚、参照極としてＡｇ／ＡｇＣｌ２、対極としてＰｔワイヤーを用いた。
【００７７】
＜試験条件＞
・温度：室温（約２７℃）
・電解液：ＭＯＰＳ  ３０ｍＭ、ＣａＣｌ２  ３ｍＭ、ＫＣｌ  １００ｍＭを含む水溶液（ｐＨ７．０）（溶存酸素）
【００７８】
＜結果＞
結果を図３に示す。図３に示すように、電子メディエータとして、Ｋ４Ｗ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの１種のみを用いた比較例３の酵素電極では、３００ｍＶ以下の低電位範囲で最大還元電流（約１００μＡ）が発生したが、還元開始電位が５００ｍＶ程度と低く、４００ｍＶ以上の高電位範囲においてはほとんど電流が得られなかった。
【００７９】
一方、電子メディエータとして、Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏの１種のみを用いた比較例４の酵素電極では、還元開始電位が７００ｍＶ程度と比較例３と比較して高く、４００ｍＶを超えるような高電位範囲においても電流が得られ、電圧ロスの低減が可能なものだった。しかしながら、最大還元電流が６０μＡ程度と低いものであり、また、４００ｍＶ以下のような電位域において、５０μＡ程の低い電流しか得られなかった。
【００８０】
これに対して、Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏよりも還元開始電位が低く、且つ、該Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏよりも還元電流の最大値が大きいＫ４Ｗ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏと、Ｋ４Ｍｏ（ＣＮ）８・Ｈ２Ｏとを組み合わせて用いた本発明に係る実施例２の酵素電極は、還元電流の最大値が３４０μＡ程度であり、比較例３及び比較例４の還元電流最大値の両方に優る高い値を示した。また、実施例２の酵素電極は、比較例４同様、還元開始電位が７００ｍＶ程度であり、比較例３の還元開始電位よりも高く、５００ｍＶ以上の高電位範囲においても電流が得られ、特に、５５０ｍＶ付近では１３０μＡ程度の高電流が流れ、電圧ロスの低減が可能なものであった。尚、実施例２の酵素電極において、５５０ｍＶという高電位域で得られた１３０μＡという電流は、比較例３及び比較例４の最大還元電流値よりも高かった。
以上の結果から、酸化開始電位及び最大酸化電流値において異なる特性を有する２種のメディエータを備えた実施例２の酵素電極によれば、高電位域において高電流を取り出すことが可能であり、電圧ロスが小さいにも関わらず、低電位域においても非常に高い電流を取り出すことが可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の酵素電極を備えた生物燃料電池の一形態例を示す概念図である。
【図２】実施例における評価結果を示すグラフである。
【図３】実施例における評価結果を示すグラフである。
【図４】実施例における試料極の作製方法を示す図である。
【図５】実施例における三電極式電気化学評価法の評価系を示す図である。
【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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