(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両親媒性物質の分子膜を有し、液に浸けたときに該液中の成分に応じて膜電位が変化する分子膜センサで、且つ前記両親媒性物質が、液中のマイナスに荷電された物質が強い吸着性を示すＴＤＡ（テトラドデシルアンモニウムブロミド）、ＴＯＭＡ（トリオクチルメチルアンモニウムクロリド）、ＤＯＤＭＡ（ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロミド）、ＴＭＳＡ（トリメチルステアリルアンモニウムクロリド）、オレイルアミンのいずれかである分子膜センサを洗浄するための分子膜センサ用洗浄液において、
前記マイナスに荷電された吸着物質を塩素イオンの置換作用によって除去するための塩物質と、前記分子膜センサのアンモニウム基と臭素イオンの配位結合を外して該臭素イオンと前記吸着物質とを除去するためのアルカリ物質とが有機溶剤の希釈液に混合されていることを特徴とする分子膜センサ用洗浄液。
【請求項２】
洗浄対象の分子膜センサに含まれる両親媒性物質がＴＤＡ（テトラドデシルアンモニウムブロミド）であって、
前記有機溶剤が２５〜４０パーセントのエタノールの希釈液であり、前記アルカリ物質として水酸化カリウムが８ｍＭ〜１００ｍＭ、前記塩物質として塩化カリウムが１ｍＭ〜１５００ｍＭの濃度で混合されていることを特徴とする請求項１記載の分子膜センサ用洗浄液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両親媒性物質または苦み物質の分子膜を有し、液に浸けたときにその液中の成分に応じて膜電位が変化する分子膜センサを洗浄するための分子膜センサ用洗浄液において、特に、分子膜に吸着する物質に対する洗浄力を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
味などの測定に用いるセンサとして両親媒性物質あるいは苦み物質の分子膜を用いた分子膜センサがある。
【０００３】
この分子膜センサは、液に入れたときにその液中の成分に応じて膜電位が変化する作用を利用したものであり、このセンサを用いて実際にサンプル液を測定する場合には、予め基準液に分子膜センサを浸けたときの膜の電位を基準とし、サンプル液に浸けたときの膜の電位の変化量あるいはサンプル液に浸けてから再び基準液に浸けたときの膜の電位の変化量を求め、その変化量に基づいてサンプル液中の成分を分析している。
【０００４】
このような測定を、同一サンプルに対して複数回連続的に行ったり、異なる複数のサンプル液に対して連続的に行う場合、前に測定したサンプル液の成分が分子膜センサに吸着していると、次の測定に影響を与える。
【０００５】
このために、１回測定を行う毎に分子膜センサを洗浄して、分子膜センサから吸着物質を除去することが望ましい。
【０００６】
この分子膜センサを洗浄する方法として、本願出願人は、特開平８−２７１４７３号において、次の６種類の洗浄液を使用することを提案している。
【０００７】
（ａ）エタノール等の有機溶剤の希釈液
（ｂ）エタノール等の有機溶剤の希釈液に塩酸等の酸物質を混合した洗浄液
（ｃ）エタノール等の有機溶剤の希釈液に塩化ナトリウム等の塩物質を混合した洗浄液
（ｄ）エタノール等の有機溶剤の希釈液に塩酸等の酸物質と塩化ナトリウム等の塩物質を混合した洗浄液
（ｅ）エタノール等の有機溶剤の希釈液に水酸化ナトリウム等のアルカリ物質を混合した洗浄液
（ｆ）塩酸等の酸の希釈液
【０００８】
これらの洗浄液を用いることにより、従来では困難と思われていた分子膜の洗浄が可能となり、味を呈する物質に対する分子膜センサの感度が向上し、測定の再現性が高くなるという効果があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、さらに実験を重ねていくうちに、お茶や赤ワイン等に多く含まれている渋みを呈するタンニンのように、マイナスに荷電されてプラスの極性の分子膜に強い吸着性を示す物質に対しては、前記した洗浄液では効果が十分とはいえず、測定の再現性が不足するということが判明した。
【００１０】
本発明は、このような吸着性の高い物質に対する洗浄効果が高い分子膜センサ用洗浄液を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の分子膜センサ用洗浄液は、
両親媒性物質の分子膜を有し、液に浸けたときに該液中の成分に応じて膜電位が変化する分子膜センサで、且つ前記両親媒性物質が、液中のマイナスに荷電された物質が強い吸着性を示すＴＤＡ（テトラドデシルアンモニウムブロミド）、ＴＯＭＡ（トリオクチルメチルアンモニウムクロリド）、ＤＯＤＭＡ（ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロミド）、ＴＭＳＡ（トリメチルステアリルアンモニウムクロリド）、オレイルアミンのいずれかである分子膜センサを洗浄するための分子膜センサ用洗浄液において、
前記マイナスに荷電された吸着物質を塩素イオンの置換作用によって除去するための塩物質と、前記分子膜センサのアンモニウム基と臭素イオンの配位結合を外して該臭素イオンと前記吸着物質とを除去するためのアルカリ物質とが有機溶剤の希釈液に混合されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項２の分子膜センサ用洗浄液は、請求項１の分子膜センサ用洗浄液において、
洗浄対象の分子膜センサに含まれる両親媒性物質がＴＤＡ（テトラドデシルアンモニウムブロミド）であって、
前記有機溶剤が２５〜４０パーセントのエタノールの希釈液であり、前記アルカリ物質として水酸化カリウムが８ｍＭ〜１００ｍＭ、前記塩物質として塩化カリウムが１ｍＭ〜１５００ｍＭの濃度で混合されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
発明者らは、さらなる実験を重ねることにより、タンニン等のように分子膜センサに強く吸着する物質に対して、有機溶剤の希釈液に塩物質とアルカリ物質とを混合したものを洗浄液として使用することによって、洗浄効果が格段に高くなることを発見した。
【００１４】
以下、その実験の詳細について説明する。この実験には、図１に示すシステムを使用した。
【００１５】
このシステムは、基準液、サンプル液あるいは洗浄液を入れるための容器１１、参照電極１２、分子膜センサ１５、参照電極１２の電位を基準とする分子膜センサ１５の電圧を検出するための電圧検出器２０、電圧検出器２０の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２１、Ａ／Ｄ変換器２１の出力に対する演算処理を行う演算装置２２、演算装置２２の処理結果を出力する出力装置２３によって構成されている。
【００１６】
ここで、参照電極１２の表面は、塩化カリウム１００ｍＭを寒天で固化した緩衝層１３で覆われており、リード線１２ａによって電圧検出器２０に接続されている。
【００１７】
また、洗浄対象となる分子膜センサ１５は、アクリル等の基材１６の表面に分子膜１７が固定され、その分子膜１７の反対面には、参照電極１２の緩衝層１３と同一の緩衝層１８を介して電極１９が設けられており、この電極１９がリード線１５ａによって電圧検出器２０に接続されている。
【００１８】
この分子膜１７は、脂質等の両親媒性物質または苦み物質と、可塑剤と、高分子材とを混合して形成されたものであり、ここでは、プラスの極性を有する分子膜として、第四級アンモニウム塩の脂質の中の炭素鎖の長さが１２（Ｒ＝１２）のＴＤＡ（テトラドデシルアンモニウムブロミド）５０ｍｇと、可塑剤としてＤＯＰＰ（ジオクチルフェニルフォスフォネート）０．６ｍｌと、高分子材としてＰＣＶ（ポリ塩化ビニル）８００ｍｇを混合したものを、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１０ｍｌに溶解し、これを平底の容器（例えば８５ｍｍφのシャーレ）内で約３０度Ｃで２時間加熱して、ＴＨＦを揮散させることによって得られた厚さ２００μｍのものを使用している。
【００１９】
また、洗浄液の成分については、有機溶剤をエタノール、塩物質を塩化カリウム（ＫＣｌ）、アルカリ物質を水酸化カリウム（ＫＯＨ）とし、従来のものを含めて次の１２種類の洗浄液Ａ〜Ｌを用意した。
【００２０】
（Ａ）エタノールの３０パーセント溶液に、ＫＯＨを１００ｍＭと、ＫＣｌを１００ｍも混合したもの
（Ｂ）エタノールの２５パーセント溶液に、ＫＯＨを８ｍＭと、ＫＣｌを１ｍＭ混合したもの
（Ｃ）エタノールの４０パーセント溶液に、ＫＯＨを１００ｍＭと、ＫＣｌを３００ｍＭ混合したもの
（Ｄ）エタノールの２０パーセント溶液に、ＫＯＨを５ｍＭと、ＫＣｌを１ｍＭ混合したもの
（Ｅ）エタノールの４０パーセント溶液に、ＫＯＨを１００ｍＭと、ＫＣｌを１０００ｍＭ混合したもの
（Ｆ）エタノールの３５パーセント溶液に、ＫＯＨを８０ｍＭと、ＫＣｌを１０００ｍＭ混合したもの
（Ｇ）エタノールの３０パーセント溶液に、ＫＯＨを１０ｍＭ混合したもの（従来の洗浄液）
（Ｈ）エタノールの３０パーセント溶液に、ＫＯＨを１０ｍＭと、ＫＣｌを１ｍＭ混合したもの
（Ｉ）エタノールの３０パーセント溶液に、ＫＯＨを１０ｍＭと、ＫＣｌを１０ｍＭ混合したもの
（Ｊ）エタノールの３０パーセント溶液に、ＫＯＨを１０ｍＭと、ＫＣｌを１００ｍＭ混合したもの
（Ｋ）エタノールの３０パーセント溶液に、ＫＯＨを１０ｍＭと、ＫＣｌを１０００ｍＭ混合したもの
（Ｌ）エタノールの３０パーセント溶液に、ＫＯＨを１０ｍＭと、ＫＣｌを１５００ｍＭ混合したもの
【００２１】
また、基準液としてＫＣｌ（３０ｍＭ）と酒石酸（０．３ｍＭ）の水溶液を用い、測定対象のサンプル液としては次の６種類を用いた。
【００２２】
（ａ）塩サンプル（ＫＣｌ３００ｍＭ、酒石酸０．３ｍＭの水溶液）
（ｂ）酸サンプル（ＫＣｌ３０ｍＭ、酒石酸３ｍＭの水溶液）
（ｃ）ＭＳＧサンプル（ＫＣｌ３０ｍＭ、酒石酸０．３ｍＭ、ＭＳＧ（Ｌ−グルタミン酸水素ナトリウム一水和物）１０ｍＭの水溶液）
（ｄ）キニーネサンプル（ＫＣｌ３０ｍＭ、酒石酸０．３ｍＭ、キニーネ（キニーネ塩酸塩二水和物）０．１ｍＭの水溶液）
（ｅ）タンニンサンプル（ＫＣｌ３０ｍＭ、酒石酸０．３ｍＭ、タンニン酸０．０５％の水溶液）
（ｆ）イソα酸サンプル（ＫＣｌ３０ｍＭ、酒石酸０．３ｍＭ、イソα酸１／１００００の水溶液）
【００２３】
そして、上記各サンプル液に対して、相対値測定とＣＰＡ測定とを行った。ここで相対値測定とは、図２に示す手順で行う測定である。
【００２４】
即ち、基準液に分子膜センサ１５と参照電極１２を浸けて、参照電極１２の電位を基準とする分子膜センサ１５の電圧Ｖａ（ｉ）を求め、次に、この分子膜センサ１５と参照電極１２をサンプル液に浸けて、分子膜の電圧Ｖｂ（ｉ）を求め、その電圧の差（相対値）Ｖ（ｉ）＝Ｖｂ（ｉ）〜Ｖａ（ｉ）を求めた後に、分子膜センサ１５と参照電極１２とを洗浄液に出し入れして洗浄するという処理を３回繰り返して、電圧Ｖ（１）〜Ｖ（３）を求め、その平均値、標準偏差（誤差）および平均値に対する標準偏差の割合を算出する。
【００２５】
また、ＣＰＡ測定とは、図３に示す手順で行う測定である。
即ち、基準液に分子膜センサ１５と参照電極１２を浸けて、参照電極１２の電位を基準とする分子膜センサ１５の電圧Ｖａ（ｉ）を求め、次に、この分子膜センサ１５と参照電極１２とをサンプル液に一定時間浸けてから、洗浄液に出し入れして予備洗浄し、分子膜表面の吸着性の弱い物質を除去して吸着性の強い物質を残してから、この分子膜センサ１５と参照電極１２とを基準液に再度浸けて分子膜の電圧Ｖａ（ｉ）′を求め、その電圧の差（ＣＰＡ値）Ｖ（ｉ）＝Ｖａ（ｉ）′〜Ｖａ（ｉ）を求めた後に、分子膜センサ１５と参照電極１２とを洗浄液に出し入れして本洗浄するという処理を３回繰り返して、電圧Ｖ（１）〜Ｖ（３）を求め、その平均値、標準偏差（誤差）および平均値に対する標準偏差の割合を算出する。
【００２６】
ただし、実際に実験を行う際には、これらの２つの測定を別々に行わずに、基準液の測定→サンプル液の測定（相対値算出）→予備洗浄→基準液の再測定（ＣＰＡ値算出）→本洗浄という処理を３回繰り返して、相対値およびＣＰＡ値の平均、偏差、割合を求めている。
【００２７】
また、ここで分子膜センサ１５の洗浄は、洗浄液に分子膜センサ１５を複数回出し入れすることによって行っているが、図１に示しているように、振動装置２５を用いて容器１１内の洗浄液に分子膜センサ１５を浸けた状態で超音波振動を所定時間与えることによって洗浄することもできる。なお、予備洗浄は、本洗浄の場合より洗浄液に出し入れする回数を少なくしたり、超音波振動の時間を短くする。
【００２８】
図４は、前記タンニンサンプルに対する上記測定を前記各洗浄液Ａ〜Ｌを用いて行った結果を示している。
【００２９】
この図４において、平均値に対する標準偏差（誤差）の割合に注目すると、従来の洗浄液Ｇの誤差の割合が、相対値では１４．８９パーセント、ＣＰＡ値では３１．５５パーセントもあるのに対し、洗浄液Ｄ以外のＫＣｌを含む洗浄液Ａ〜Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ〜Ｌでは、相対値で最大でも６．９１パーセント、ＣＰＡ値で最大でも４．４２パーセントと大幅に減少しており、ＫＣｌを含まない従来の洗浄液Ｇに対してタンニンに対する洗浄効果が格段に高いことが判る。
【００３０】
なお、洗浄液Ｄは、高い洗浄効果が得られている洗浄液Ｂに対して、ＫＣｌの濃度はともに１ｍＭで等しいが、エタノールとＫＯＨの濃度がともに低くなっている。
【００３１】
このことから、エタノールにＫＯＨとＫＣｌとを混合した洗浄液では、エタノールの濃度が少なくとも２５パーセント、ＫＯＨの濃度が少なくとも８ｍＭ必要であると推察される。また、エタノールとＫＯＨの濃度が高過ぎると、分子膜を侵す恐れがあるため、エタノール２５〜４０パーセント、ＫＯＨ８ｍＭ〜１００ｍＭの範囲が適当と考えられる。
【００３２】
一方、ＫＣｌの濃度は広い範囲（１ｍＭ〜１５００ｍＭ）で高い洗浄効果が得られているが、さらに詳しく調べると、エタノールの濃度がともに３０パーセントで、ＫＯＨの濃度がともに１０ｍＭで、ＫＣｌの濃度だけが異なる洗浄液Ｈ〜Ｌを比較すると、相対値では、ＫＣｌの濃度が高くなるほど誤差の割合が高くなるのに対し、ＣＰＡ値では、ＫＣｌの濃度が１０〜１０００ｍＭまでは誤差の割合が低いが、濃度が１５００ｍＭになると誤差の割合が若干高くなる。
【００３３】
また、ＫＣｌは高濃度であっても、エタノールやＫＯＨのように分子膜を侵す恐れは少ないことが知られている。
【００３４】
よって、エタノールの濃度が３０パーセント、ＫＯＨの濃度が１０ｍＭの条件では、ＫＣｌの濃度を１０００ｍＭ以下（例えば１００ｍＭ前後）にするのが望ましいと考えられる。
【００３５】
ただし、ＫＣｌを含む洗浄液に分子膜センサ１５を浸けてから基準液に浸ける場合、洗浄液のＫＣｌによって変化した膜の電位が、基準液に浸けたときに通常の電位に戻るが、この通常の電位に戻るまでの時間が洗浄液のＫＣｌの濃度の高さに依存して長くなるので、あまり高濃度のものは測定の効率を低下させる恐れがあり使用しない方が無難である。
【００３６】
図５〜図９は、従来の洗浄液Ｇを用いたときと前記ＫＣｌを含む各洗浄液Ｈ〜Ｌを用いたときの６種類のサンプルについてのＣＰＡ測定結果をグラフ化して示したものである。
【００３７】
これらの測定結果から明らかなように、ＫＣｌを含まない従来の洗浄液Ｇを用いた場合のＣＰＡ測定においては、タンニン以外の物質を含むサンプル液を測定したときのＣＰＡ値のレベルに対して、タンニンを含むサンプル液を測定したときのＣＰＡ値のレベルが大きく変化しており、タンニンに対する感度が選択的に得られてはいるが、そのレベル差に対するバラツキ幅ΔＶが非常に大きく、測定の再現性が低いことを示している。
【００３８】
これに対し、ＫＣｌを含む各洗浄液Ｈ〜Ｌを用いた場合では、タンニン以外の物質を含むサンプル液を測定したときのＣＰＡ値のレベルに対してタンニンを含むサンプル液を測定したときのＣＰＡ値のレベルがさらに大きく変化していて、タンニンに対する選択的な感度がより高くに得られ、しかも、そのレベル差に対するバラツキ幅ΔＶは、ＫＣｌを含まない従来の洗浄液Ｇを用いた場合に比べて格段に小さく、測定の再現性が格段に高いことを示している。
【００３９】
このように、エタノール等の有機溶剤の希釈液に塩物質とアルカリ物質とを混合して得られる洗浄液を用いることで、タンニン等のように強い吸着性のある物質を分子膜から効果的に除去することができ、再現性の高い測定を行うことができる。
【００４０】
このエタノール等の有機溶剤の希釈液に塩物質とアルカリ物質とを混合して得られる洗浄液の洗浄効果は、有機溶剤、アルカリ物質および塩物質の相乗作用によるものである。
【００４１】
即ち、疎水性が強く分子膜の疎水部位に吸着している多くの吸着物質については、有機溶剤の疎水性による洗浄作用が有効であり、分子膜に吸着したマイナスに荷電している吸着物質については、アルカリ物質によって分子膜のアンモニウム基と臭素イオンの配位結合がはずれ、その結果臭素イオンと一緒に吸着物質も除去され、しかも、マイナスの吸着物質と洗浄液に含まれる塩素イオンの置換作用によって吸着物質が除去され、簡単には離れにくい吸着物質に対しても非常に効果的な洗浄が行える。
【００４２】
なお、前記説明では、第四級アンモニウム塩のうち炭素鎖の長さＲが１２のＴＤＡからなる分子膜センサ１５を洗浄対象としていたが、マイナスに荷電されたタンニン等の物質が強い吸着性を示すのは、プラスの極性を有する両親媒性物質または苦み物質からなる分子膜であり、この分子膜を構成する物質には前記したＴＤＡ以外の第四級アンモニウム塩のうち、ＴＯＭＡ（トリオクチルメチルアンモニウムクロリド）、ＤＯＤＭＡ（ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロミド）、ＴＭＳＡ（トリメチルステアリルアンモニウムクロリド）等があり、第四級アンモニウム塩以外にもオレイルアミン等があり、これらの物質を用いた分子膜センサについても、前記した洗浄液は高い洗浄効果を期待できる。
【００４３】
また、前記説明では、有機溶剤としてエタノール、塩物質としてＫＣｌ、アルカリ物質としてＫＯＨを用いたが、前記した洗浄作用から推察すれば、エタノール以外の有機溶剤（例えばメタノール等）、ＫＣｌ以外の塩物質（例えばＮａＣｌ等）、ＫＯＨ以外のアルカリ物質（例えばＮａＯＨ等）を用いても、前記同様の高い洗浄効果が期待できる。
【００４４】
ただし、これらの各物質は、分子膜センサの測定対象を考慮する必要がある。例えば、飲料や食品等の検査に使用する場合には、有害な物質を避ける必要があり、前記したように、有機溶剤としてエタノール、塩物質としてＫＣｌ、アルカリ物質としてＫＯＨを用いる方が安全である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分子膜センサ用洗浄液は、マイナスに荷電された吸着物質を塩素イオンとの置換作用によって除去するための塩物質と、分子膜センサのアンモニウム基と臭素イオンの配位結合を外して臭素イオンと吸着物質とを除去するためのアルカリ物質とが有機溶剤の希釈液に混合されているため、両親媒性物質が、ＴＤＡ（テトラドデシルアンモニウムブロミド）、ＴＯＭＡ（トリオクチルメチルアンモニウムクロリド）、ＤＯＤＭＡ（ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロミド）、ＴＭＳＡ（トリメチルステアリルアンモニウムクロリド）、オレイルアミンのいずれかであるプラス極性の分子膜センサでタンニン等のように強い吸着性を示すマイナスに荷電された物質に対して、格段に高い洗浄効果が得られ、高い再現性をもって測定を行うことができる。
【００４６】
また、洗浄対象の分子膜センサに含まれる両親媒性物質がＴＤＡ（テトラドデシルアンモニウムブロミド）であって、有機溶剤が２５〜４０パーセントのエタノールの希釈液で、アルカリ物質として水酸化カリウムが８ｍＭ〜１００ｍＭ、塩物質として塩化カリウムが１ｍＭ〜１５００ｍＭの濃度で混合された洗浄液は、食品等の検査に使用する分子膜センサの洗浄液として安全で且つ高い洗浄効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実験に使用したシステムの構成を示す図
【図２】実験の手順を示すフローチャート
【図３】実験の手順を示すフローチャート
【図４】実験結果を示す図
【図５】実験結果を示す図
【図６】実験結果を示す図
【図７】実験結果を示す図
【図８】実験結果を示す図
【図９】実験結果を示す図
【符号の説明】
１１  容器
１２  参照電極
１５  分子膜センサ
１７  分子膜
２０  電圧検出器
２１  Ａ／Ｄ変換器
２２  演算装置
２３  出力装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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