(57)【要約】      （修正有）【課題】特定物質の存在下で、その特定物質の濃度に応じた機械的駆動力が得られるセンシングポンプを提供すること。【解決手段】特定の物質と反応して気体を発生する感応膜２で被覆された開口部と、圧力口とを備える中空体１からなる。感応膜２が特定物質と反応して気体を発生し、発生した気体が中空体１の内部の圧力を上昇させるという作用によってエネルギーを得る物である。感応膜２としては、透析膜上に、１種以上の触媒を含有する樹脂層が積層されてなる触媒固定化膜が挙げられる。触媒反応には体積変化を伴うものがあり、特に、触媒反応によって反応後に気体を発生させる触媒を用いることが出来る。【選択図】図１
2004350512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の物質と反応して気体を発生する感応膜で被覆された開口部と、
圧力口とを備える中空体からなることを特徴とするセンシングポンプ。
【請求項２】
前記感応膜が、透析膜上に、１種以上の触媒を含有する樹脂層を積層させてなる触媒固定化膜である、請求項１記載のセンシングポンプ。
【請求項３】
前記触媒固定化膜が、１種以上の触媒を含有する水溶性感光性樹脂を硬化させて形成されたものである、請求項２記載のセンシングポンプ。
【請求項４】
前記触媒が生体触媒である、請求項２又は３記載のセンシングポンプ。
【請求項５】
前記触媒が酵素である、請求項２又は３に記載のセンシングポンプ。
【請求項６】
前記触媒がカタラーゼである、請求項２又は３に記載のセンシングポンプ。
【請求項７】
前記触媒がカタラーゼとグルコースオキシダーゼとの混合物である、請求項２又は３に記載のセンシングポンプ。
【請求項８】
前記感応膜が、透析膜上に、カタラーゼを含有する樹脂層と、グルコースオキシダーゼを含有する樹脂層とを積層させてなる触媒固定化膜である、請求項１記載のセンシングポンプ。
【請求項９】
前記触媒が微生物を含む、請求項２又は３に記載のセンシングポンプ。
【請求項１０】
前記微生物が酵母である、請求項８に記載のセンシングポンプ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンシングポンプと、
該センシングポンプの圧力口に接続された圧力計と、
該圧力計から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
該デジタル信号を処理して結果を表示するコンピュータとからなることを特徴とする特定の物質を検出・定量するセンサシステム。
【請求項１２】
請求項５記載のセンシングポンプと、該センシングポンプの圧力口に接続された圧力計と、該圧力計から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、該デジタル信号を処理して結果を表示するコンピュータとからなることを特徴とする過酸化水素を検出・定量するセンサシステム。
【請求項１３】
請求項７又は８に記載のセンシングポンプと、該センシングポンプの圧力口に接続された圧力計と、該圧力計から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、該デジタル信号を処理して結果を表示するコンピュータとからなることを特徴とするグルコースを検出・定量するセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の物質と反応して圧力を発生するセンシングポンプに関する。更に詳細には、生体内の特定物質濃度に応じて駆動することにより、ドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）等の医療用途に用いることができるポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギーを機械的仕事に変換して動作するポンプは、産業用機械、上水道、灌漑等の幅広い分野で利用されてきた。例えば、往復ポンプや回転ポンプは、電気エネルギーや圧力エネルギー等を往復運動や回転運動の機械的仕事に変換している。このようなポンプのエネルギー供給源としては、通常、電源や蒸気圧を発生させる加熱源等が利用されている。
【０００３】
一方、医療分野においては、生体に使用する小型分析装置や小型医療器具の開発が盛んに行われている。例えば、ドラッグデリバリーシステムに関しては、上記のようなポンプも薬剤等の流体を輸送するのに用いられる部品である。しかしながら、ポンプ以外にも供給量を制御する部品や電源等が必要である。また、診断情報を反映させながら薬剤等を供給するためには分析装置等も必要となり、システムが複雑化する。特に、生体内で使用する場合には、電源の供給や装置の大きさ等の制約が多くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、特定物質の存在下で、その特定物質の濃度に応じた機械的駆動力が得られるセンシングポンプを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の物質と反応して気体を発生する、体積変化を伴う触媒反応を利用することにより、特定物質の濃度に応じた圧力エネルギーが得られるポンプを作製し、このポンプが上記目的を達成し得るという知見を得た。
【０００６】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、特定の物質と反応して気体を発生する感応膜で被覆された開口部と、圧力口とを備える中空体からなることを特徴とするセンシングポンプを提供するものである。
上記官能膜は、透析膜上に、１種以上の触媒を含有する樹脂層を積層させてなる触媒固定化膜であることが好ましい。
また、上記触媒固定化膜は、１種以上の触媒を含有する水溶性感光性樹脂を硬化させて形成されたものであってもよい。
上記触媒は生体触媒であることが好ましく、生体触媒としては、例えば酵素、微生物等が挙げられる。酵素としては、カタラーゼ、カタラーゼとグルコースオキシダーゼとの混合物、カルボニックアンヒドラーゼが挙げられる。
また、本発明は、上記センシングポンプと、該センシングポンプの圧力口に接続された圧力計と、該圧力計から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、該デジタル信号を処理して結果を表示するコンピュータとからなることを特徴とする特定の物質を検出・定量するセンサシステムを提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。
図１に、本発明の一実施の形態に係るセンシングポンプの構成を示す。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るセンシングポンプの構成を示すものである。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るセンシングポンプは、ファンネル型の中空体１と、感応膜２と、リング状の止め輪３とから構成されている。中空体１は圧力口２１と開口部２２とを有しており、開口部２２は感応膜２で被覆され、感応膜２は止め輪３によって固定されセンシングポンプが構築される。図１（ｂ）は、図１（ａ）の構成から構築されたセンシングポンプの断面図である。
【０００８】
本発明のセンシングポンプは、感応膜２が特定物質と反応して気体を発生し、発生した気体が中空体１の内部の圧力を上昇させるという作用によってエネルギーを得るものである。
本発明に用いられる感応膜２としては、透析膜上に、１種以上の触媒を含有する樹脂層が積層されてなる触媒固定化膜が挙げられる。触媒反応には体積変化を伴うものがあり、特に、触媒反応によって反応後に気体を発生させる触媒を用いることができる。
触媒としては生体触媒が好ましく用いられる。生体触媒は、立体選択性等の高選択性を有する、反応条件が常温・常圧・中性であるため特別な環境を必要とせず周りに負荷をかけない、生体反応なので水や空気に強いこと等の利点があり、特に本発明のセンシングポンプを生体内で用いる場合には好適である。具体的には、酵素、微生物が挙げられる。
【０００９】
本発明において用いられる酵素としては、具体的には、カタラーゼ（ＥＣ１．１１．１．６）が挙げられる。下記式に示すようにカタラーゼは、過酸化水素が存在すると触媒反応により過酸化水素を水及び酸素に分解する。
２Ｈ２Ｏ２      →      ２Ｈ２Ｏ  ＋  Ｏ２
カタラーゼ
上記反応で発生する酸素によって、図１に示す中空体１内部の圧力を増加させることができる。触媒としてカタラーゼを用いたセンシングポンプは、過酸化水素をセンシングするポンプである。
なお、本発明において用いられるカタラーゼとしては、上記触媒反応によって過酸化水素を水及び酸素に分解することのできるものであればいずれでもよく、例えば天然物（人やその他の動植物の生体試料等）から抽出、分離、生成したもの、遺伝子組換えによって得られた、カタラーゼをコードする遺伝子を組み込んだＤＮＡによって、大腸菌、酵母、動物細胞等の宿主を形質転換して得た形質転換体から産生せしめ単離精製したものであってもよい。
【００１０】
具体的には、図１に示すセンシングポンプを、過酸化水素を含む液体を含む容器中に、少なくとも感応膜２が浸漬するように接触させ、容器中の液体に含まれる過酸化水素と、感応膜中のカタラーゼとが反応し、酸素を発生し、中空体１内部の圧力が増加するようになっている。
【００１１】
本発明のセンシングポンプにおいては、感応膜２は触媒を固定化した膜のみから構成されていてもよいが、例えば透析膜に触媒を固定化した層を積層した構成であってもよい。図２に、透析膜に触媒を固定化した層を積層した構成の感応膜の構成を示す。図２に示す感応膜２においては、透析膜４に触媒を固定化した層５が積層されている。このような構成とすることで、透析膜４によって、触媒を固定化した層５から触媒が外部へ漏出するのを防ぐことができる。図２に示す感応膜の作製方法としては、例えば、触媒と光架橋性樹脂との混合液を透析膜上に塗布した後、光照射を行って光架橋性樹脂を硬化させることにより２層構成の感応膜を作製する方法が挙げられる。光架橋性樹脂としては、スチルバゾリウム化ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−ＳｂＱ）、ポリケイ皮酸ビニル、キトサンゲル等の水溶性感光性樹脂が好ましい。
【００１２】
本発明においては、用いられる触媒の種類は１種であっても複数であってもよい。例えば、２種類の触媒を用いる場合は、触媒を混合して１つの層内に固定してもよく、あるいはそれぞれの触媒を固定した層を積層して２層構成にしてもよい。例えば、触媒としてカタラーゼ及びグルコースオキシダーゼの混合物を用いる場合、透析膜上に、カタラーゼを含有する樹脂層と、グルコースオキシダーゼを含有する樹脂層とを積層させて構成してもよい。また、カタラーゼとグルコースオキシダーゼとの混合物を含有する樹脂層を透析膜上に積層させて構成してもよい。
【００１３】
本発明で用いる中空体の形状としては、特に限定されるものではなく、図１（ａ）に示すようなファンネル型であってもよく、それ以外にも、筒型、箱型、円錐型等の用途に合わせて変更することができる。ただし、圧力増加の効果を高めるために、感応膜で被覆される開口部の面積が適度に大きい形状であることが好ましい。
また、中空体の材質については、有機材料、無機材料、あるいは複合材料であってもよく、特に限定されない。例えば、ガラス、金属、プラスチック、セラミックス等用途に合わせて選択することが好ましい。ただし、温度等による容積の変化率が少ない材質であることが好ましい。
【００１４】
止め輪については、感応膜を中空体の開口部に隙間が生じないよう固定できるものであれば、形状、材質は特に限定されない。例えば、ビニールチューブ、バネを使った止め具、シリコーン製のリング、ゴムリング等が挙げられる。また、止め輪の替わりに、接着剤等を用いて感応膜を固定してもよい。
【００１５】
本発明のセンシングポンプは、用いる感応膜及び中空体を適宜設計することにより、特定物質の濃度に応じて圧力エネルギーを得ることができる。
【００１６】
具体例として、カタラーゼを用いた過酸化水素のセンシングポンプについて説明する。感応膜の作製は、上述の如く、透析膜上にカタラーゼと光架橋性樹脂との混合液を塗布して乾燥させた後、光照射を行い光架橋性樹脂を硬化させる方法を用いることができる。透析膜の膜厚は特に限定されないが、透過性、強度等を考慮して１０〜３０μｍの範囲内が好ましい。また、透析膜のポアサイズについても特に限定されないが、２×１０−３〜５×１０−３μｍの範囲が好ましい。カタラーゼと光架橋性樹脂との混合割合については、用いられるカタラーゼの比活性や光架橋性樹脂の種類によって適宜変更されるが、例えば、光架橋性樹脂としてＰＶＡ−ＳｂＱを用いる場合には、カタラーゼとＰＶＡ−ＳｂＱとの混合割合は、質量比で１：５０〜１：１０００の範囲内であることが好ましい。カタラーゼの量が少ないと感応膜の過酸化水素に対する反応性が低くすぎて、充分な圧力増加が得られない場合がある。逆に、カタラーゼの量が多すぎると、透析膜の表面上から酵素と光架橋性樹脂との混合物が剥離しやすくなる場合がある。
【００１７】
中空体については、例えば図１（ａ）に示すようなファンネル型の中空体を用いることができ、本発明においてはガラス製であることが好ましい。感応膜で被覆される開口部の形状や大きさは特に限定されないが、開口部面積が４ｃｍ２に対して０．０１〜１０００ｃｍ２の範囲内であることが好ましい。また、圧力口の形状や大きさも用途に合わせて変更されるものであり、例えば、大圧力発生の用途に用いる場合は、０．１〜１０ｍ２の範囲が挙げられる。
中空体の内部は、リン酸緩衝液等の緩衝液で満たすことが好ましい。この場合の緩衝液のｐＨはカタラーゼの至適ｐＨに近いことが好ましい。
【００１８】
上記のセンシングポンプは、過酸化水素の存在下で、過酸化水素と感応膜中に固定化されているカタラーゼとの反応により圧力口に圧力エネルギーを得ることができる。また、過酸化水素濃度と圧力増加速度とが比例する条件においては、過酸化水素の定量も行うことができる。
【００１９】
また、本発明において、２種類の触媒を用いる例としては、カタラーゼとグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．１．３．４）を用いるセンシングポンプが挙げられる。
【００２０】
この場合、センシングポンプの感応膜として、カタラーゼとグルコースオキシダーゼとを含有する感応膜を用いることができる。具体的には、第一の触媒としてグルコースオキシダーゼと光架橋性樹脂とリン酸緩衝液とを混合した液を透析膜上に塗布し、乾燥させた後、光照射を行うことで第一の触媒固定化層を形成させ、次に、第二の触媒としてカタラーゼと光架橋性樹脂とリン酸緩衝液等の緩衝液（この緩衝液のｐＨはカタラーゼ及びグルコースオキシダーゼの至適ｐＨに近いものを用いることが好ましい）とを混合した液を、先に形成した第一の触媒固定化層の上に塗布し、乾燥させた後、光照射を行うことで第二の触媒固定化層を形成させ、透析膜／第一触媒固定化層／第二触媒固定化層の構成を有する感応膜が挙げられる。また、上述したように、第一の触媒固定化層を形成させた後に第二の触媒層を形成することは必ずしも必要ではなく、カタラーゼ及びグルコースオキシダーゼを混合して触媒固定化層を形成させてもよい。
【００２１】
この感応膜を用いたセンシングポンプは、下記式に示すような２段階の反応により、グルコース存在下で圧力エネルギーを得ることができる。
2004350512.tif 000003
【００２２】
本発明のセンシングポンプを製造する際に用いられる生体触媒としては、上述した酵素の他に、微生物を用いることができる。このような微生物としては、例えば酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）等の酵母、ブドウ球菌、緑膿菌、大腸菌、エンテロバクター、プロテウス等の細菌等が挙げられる。
生体触媒として微生物を用いるセンシングポンプの製造方法についても、上述した、酵素を用いてセンシングポンプを製造する場合と同様に実施することができる。
【００２３】
なお、酵素としてカルボニックアンヒドラーゼを用いた場合、上述したような過酸化水素に代えて炭酸水素イオンを用いることにより、二酸化炭素を生成させることが可能となる。
【００２４】
本発明のセンシングポンプは、発生した圧力エネルギーを機械的仕事に変換する部品を圧力口に接続することができる。この部品は、ポンプが行う仕事によって適宜選択することができるが、例えば、往復運動であればピストン、プランジャ、ダイアフラム等の機能を有するものが挙げられ、また回転運動であれば歯車、スクリュー、ベーン等の機能を有するものが挙げられる。その他、圧力エネルギーを仕事に変換するものであれば特に限定されない。
【００２５】
本発明のセンシングポンプは、特定物質の濃度に応じて圧力を発生させることができるので、特定物質の認識と制御に用いることができる。例えば、アクチュエーターとして用いた場合、特定物質の濃度に応じて弁の開閉等の制御動作を行うことができる。また、圧力口に圧力計を接続することにより、濃度測定器のセンサとして用いることもできる。
【００２６】
また、本発明のセンシングポンプは、特定物質を電気や熱などに変換することなく直接運動エネルギーに変換することができるので、電気を供給できない場合や熱の発生が問題となる場合にも問題がなく動力源として利用できる。また圧力エネルギーを発生する機構が極めて簡単であることから、小型分析装置（マイクロトータルアナライシスシステム、μＴＡＳ）や医療用運動体への応用が可能である。例えば、生体内の化学物質（グルコース等）を直接エネルギー源として駆動する運動体や、疾病患部（腫瘍）に存在する物質を認識して駆動する医療用運動体に利用できる。
【００２７】
その他、クロマトグラフィー用微量ポンプ、マイクロダイヤリシス用微量ポンプ等に利用可能である。また、化学物質を認識し、その濃度に応じて機械スイッチを押すことのできる化学スイッチ；金魚飼育用水槽への酸素供給装置、登山、運動時等に酸素ガスを供給する酸素供給装置；燃料電池の高出力化を図るための高濃度の酸素を供給するための燃料電池用酸素供給装置；液柱等のエアーレーションによる美術効果ディスプレイのガス供給源に使用する体積増加による形状変形するエアーディスプレー、例えば、人口ハンドによる把持、樹脂性の中空レンズにおける曲率変化、エアーリフト、プレス機器、エアーバック；ランタンやフィゴに用いる、エネルギーとしての酸素供給；飲料中の外部からのガス注入等に用いることができる。
【００２８】
次に、本発明のセンサシステムについて説明する。
本発明のセンサシステムは、上述した本発明のセンシングポンプと、該センシングポンプの圧力口に接続された圧力計と、該圧力計から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、該デジタル信号を処理して結果を表示するコンピュータとからなる。
圧力計、Ａ／Ｄコンバータ、及びコンピュータは、従来より用いられているものを特に制限なく用いることができる。触媒としてカタラーゼを用いた場合には、本発明のセンサシステムによって過酸化水素を検出・定量することができる。また、触媒としてカタラーゼとグルコースオキシダーゼとの混合物を用いた場合には、本発明のセンサシステムによってグルコースを検出・定量することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、かかる実施例に限定されないことはいうまでもない。
【００３０】
（実施例１）
図１に示すセンシングポンプを作製した。センシングポンプは、図１（ａ）に示すように、内径が７ｍｍの圧力口（上端口）と内径２３ｍｍの開口部（下端口）を有するファンネル型のガラス製中空体と、感応膜と、ビニールチューブとから構成した。
感応膜は、以下の方法で作製した。触媒としてカタラーゼ（ＥＣ１．１１．１．６、比活性：６５０００Ｕ／ｍｇ）を用い、このカタラーゼと光架橋性樹脂であるスチルバゾリウム化ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−ＳｂＱ）とを質量比１：１で混合した液を透析膜（膜厚：１５μｍ、ポアサイズ：３×１０−３μｍ）上に塗布し、暗室で１時間乾燥させた。その後、２時間の蛍光照射を行うことで触媒固定化層を形成させ、透析膜と触媒固定化層とからなる感応膜を作製した。触媒固定化層の膜厚は３．０μｍであった。この感応膜を中空体の開口部に触媒固定化層が中空体側となるようにしてビニールチューブで固定し、センシングポンプを作製した。
【００３１】
このセンシングポンプを用いて、図３に示すような実験装置を組みたてた。センシングポンプ内部にリン酸緩衝液６ｍｌ（ｐＨ７．０）を添加した後、センシングポンプの圧力口に静電容量型の圧力計６（豊田工機株式会社製、商品名「静電容量型圧力センサモジュール」）を接続し、さらに圧力計６から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ７と、デジタル信号を処理して結果を表示するコンピュータ８を接続した。更に、圧力計６には電源９を接続した。センシングポンプは、感応膜がビーカー１０内の試料１１に浸漬するよう設置した。
【００３２】
試料は、リン酸緩衝液１８ｍｌ（ｐＨ７．０）に過酸化水素を０．５ｍｌ滴下し緩やかに攪拌することにより調製した。ここで、滴下する過酸化水素の濃度を変えることにより、試料中の過酸化水素濃度は変更した。これらの過酸化水素濃度が異なる一連の試料を用いて、センシングポンプ内部に発生した圧力を過酸化水素の滴下時を時間０として一定期間測定した。得られた時間−圧力データから各過酸化水素濃度での圧力増加速度（Ｐａ／秒）を求めた。図４は、圧力増加速度を求めた結果を示すグラフである。図４（ａ）は、種々の過酸化水素濃度における、時間と圧力増加速度との関係を示すグラフである。図４（ａ）に示すように、圧力増加速度は時間とともに増加し、８分程度で安定することがわかった。次に、過酸化水素を滴下してから８分経過後の圧力増加速度と、過酸化水素濃度との関係を示すグラフを図４（ｂ）に示す。
【００３３】
図４（ｂ）に示されるように、試料中の過酸化水素濃度が１０ｍｍｏｌ／Ｌ前後においてセンシングポンプ内部の圧力増加が確認され、さらに過酸化水素の濃度が上昇するにしたがってセンシングポンプ内部の圧力増加速度も大きくなり、過酸化水素濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌ前後では１．０Ｐａ／秒の圧力増加速度が得られることが分かった。また、本システムによる流量特性（過酸化水素濃度：１２０ｍｍｏｌ／ｌ）の条件において、得られる仕事量を計算すると、４×１０−７ワットであった。これらにより、センシングポンプが過酸化水素の存在下で圧力エネルギーの発生源となることが確認できた。
また、過酸化水素濃度が２８．７３〜５４．５８ｍｍｏｌ／Ｌの範囲で、過酸化水素濃度と圧力増加速度との間に高い相関関係が得られ、センシングポンプが過酸化水素の定量に利用できることも確認できた。
【００３４】
（実施例２）
実施例１において、センシングポンプの感応膜を、下記に示す感応膜に変更した以外は実施例１と同様にして実験装置を組みたてた。
第一の触媒としてグルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．１．３．４、比活性：１００Ｕ／ｍｇ）を用い、このグルコースオキシダーゼと光架橋性樹脂であるスチルバゾリウム化ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−ＳｂＱ）とリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）とを質量比３：１００：５０で混合した液を透析膜（膜厚：１５μｍ、ポアサイズ：３×１０−３μｍ）上に塗布し、暗室で１時間乾燥させた。
【００３５】
次いで、２時間の蛍光照射を行うことで第一の触媒固定化層を形成させ、さらに暗室で７時間乾燥させた。次に、第二の触媒としてカタラーゼ（ＥＣ１．１１．１．６、比活性：１１４００Ｕ／ｍｇ）を用い、このカタラーゼと光架橋性樹脂であるスチルバゾリウム化ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−ＳｂＱ）とリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）とを質量比２：３０：１５で混合した液を、先に形成した第一の触媒固定化層の上に塗布し、暗室で１時間乾燥させた。次いで、２時間の蛍光照射を行うことで第二の触媒固定化層を形成させ、透析膜／第一触媒固定化層／第二触媒固定化層の構成を有する感応膜を作製した。
【００３６】
試料は、リン酸緩衝液１８ｍｌ（ｐＨ７．０）にグルコース溶液（１０００ｍｍｏｌ／Ｌ）を０．５ｍｌ滴下し緩やかに攪拌することにより調製した。この試料を用いて、センシングポンプ内部に発生した圧力をグルコースの滴下時を時間０として一定期間測定したところ、２０分間で４０Ｐａの圧力上昇が確認された。
【００３７】
（実施例３）
実施例１において、センシングポンプの感応膜を、下記に示す感応膜に変更した以外は実施例１と同様にして実験装置を組みたてた。
触媒として酵母であるＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅを用いた。Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅを、ＹＰＤ培地（水１０００ｍｌ、酵母エキス１０ｇ、ポリペプトン２０ｇ、グルコース２０ｇ、寒天２０ｇ）で培養した。酵母の培養は、液体培地で培養した酵母を上記ＹＰＤ培地培地に植菌し、３０℃で２４時間培養を行い、集菌して感応膜の作製に用いた。
酵母のコロニー、リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）、光架橋性樹脂（ＰＶＡ−ＳｂＱ）とを質量比１：２５：５０で混合した液を透析膜（膜厚：１５μｍ、ポアサイズ：３×１０−３μｍ）上に塗布し、暗室で１時間乾燥させた後、２時間の蛍光灯照射によって光架橋を行い、固定化して感応膜を作製した。得られた感応膜を用いて、実施例１と同様にセンシングポンプを作製した。
【００３８】
試料は、リン酸緩衝液１８ｍｌ（ｐＨ７．０）に過酸化水素を０．５ｍｌ滴下し緩やかに攪拌することにより調製した。ここで、滴下する過酸化水素の濃度を変えることにより、試料中の過酸化水素濃度は変更した。これらの過酸化水素濃度が異なる一連の試料を用いて、センシングポンプ内部に発生した圧力を過酸化水素の滴下時を時間０として一定期間測定した。得られた時間−圧力データから各過酸化水素濃度での圧力増加速度（Ｐａ／秒）を求めた。図５は、圧力増加速度を求めた結果を示すグラフである。図５（ａ）は、種々の過酸化水素濃度における、時間と圧力増加速度との関係を示すグラフである。図５（ａ）に示すように、圧力増加速度は時間とともに増加することがわかった。次に、過酸化水素を滴下してから８分経過後の圧力増加速度と、過酸化水素濃度との関係を示すグラフを図５（ｂ）に示す。
【００３９】
図５（ｂ）に示されるように、試料中の過酸化水素濃度が５０ｍｍｏｌ／Ｌ前後においてセンシングポンプ内部の圧力増加が確認され、さらに過酸化水素の濃度が上昇するにしたがってセンシングポンプ内部の圧力増加速度も大きくなり、過酸化水素濃度が１００ｍｍｏｌ／Ｌ前後では０．３Ｐａ／秒の圧力増加速度が得られることが分かった。また、過酸化水素濃度が５０〜２２０ｍｍｏｌ／Ｌの範囲で、過酸化水素濃度と圧力増加速度との間に高い相関関係が得られ、センシングポンプが過酸化水素の定量に利用できることも確認できた。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳しく説明したように、本発明によれば、特定物質の存在下で、その特定物質の濃度に応じた機械的駆動力が得られるセンシングポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンシングポンプを説明するための図であり、（ａ）はセンシングポンプの構成を示す斜視図であり、（ｂ）はセンシングポンプの断面図である。
【図２】本発明のセンシングポンプに使用される感応膜の層構成を示す図である。
【図３】実施例のセンシングポンプを使用した実験装置の構成図である。
【図４】過酸化水素濃度に対するセンシングポンプ内部の圧力増加速度を示すグラフである。
【図５】過酸化水素濃度に対するセンシングポンプ内部の圧力増加速度を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ  センシングポンプ
１  中空体
２  感応膜
３  止め輪
４  透析膜
５  触媒を固定化した層
６  圧力計
７  Ａ／Ｄコンバータ
８  コンピュータ
９  電源
１０  ビーカー
１１  試料
【図１】
2004350512.tif 000004
【図２】
2004350512.tif 000005
【図３】
2004350512.tif 000006
【図４】
2004350512.tif 000007
【図５】
2004350512.tif 000008