(57)【要約】【課題】  防腐剤の添加によって抗菌・防カビ性能が付与される補助液を必要とする電気化学的濃度測定装置において、防腐剤によるセンサ素子への影響がなく、センサ素子の使用寿命を大きく伸ばすことを可能にした濃度測定用補助液を提供する。【解決手段】  少なくとも作用極と対極とからなる電気化学測定系を備える電気化学的濃度測定装置用補助液を調製する際、防腐剤としてデヒドロ酢酸またはその塩、あるいはソルビン酸を代表とする炭素数が３以上を有するカルボン酸またはその塩を添加する。【選択図】  図７
2007248342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも作用極と対極とからなる電気化学測定系を備える電気化学的濃度測定装置用補助液であって、該補助液にデヒドロ酢酸またはその塩を含有することを特徴とする濃度測定装置用補助液。
【請求項２】
前記デヒドロ酢酸またはその塩の濃度はデヒドロ酢酸換算で０．０８〜０．８％の範囲にあることを特徴とする、請求項１記載の濃度測定装置用補助液。
【請求項３】
少なくとも作用極と対極とからなる電気化学測定系を備える電気化学的濃度測定装置用補助液であって、該補助液に炭素数が３以上を有するカルボン酸またはその塩を含有することを特徴とする濃度測定装置用補助液。
【請求項４】
前記カルボン酸はソルビン酸であることを特徴とする、請求項３記載の濃度測定装置用補助液。
【請求項５】
前記ソルビン酸またはその塩の濃度はソルビン酸換算で０．２〜１．５％であることを特徴とする、請求項４記載の濃度測定装置用補助液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濃度測定装置用補助液に係り、特に長期間継続的に使用可能な電気化学的濃度測定装置用補助液に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野で濃度測定装置が利用されている。例えば電極と酵素を組み合わせた酵素電極を検出素子とするバイオセンサが開発されている。一例として過酸化水素電極とグルコースオキシダーゼ（GOD）とを組み合わせたグルコースセンサが挙げられる。その原理を簡単に述べる。GODは例えば酵素膜の形で過酸化水素電極の表面に固定化される。試料に含まれるグルコースが酵素膜に接すると、［化１］により過酸化水素に変換され、変換された過酸化水素を過酸化水素電極に到達する。
【０００３】
【化１】
2007248342.tif 000003
【０００４】
過酸化水素電極は、一般的に作用極、対極及び参照極からなる３極構造を有する。これら３つの電極は、例えば図１３に示すようなポテンシオスタット回路に接続され、予め参照極と作用極との間に一定の電位（例えばAg/AgCl参照極に対して0.7V）が印加されており、作用極の表面に到達した過酸化水素が、［化１］に示すような反応で酸化され、電子情報（電流値）に変換される。  なお、電位制御の精度に対する要求が高くなければ、参照極と対極を例えば白金電極で兼用させてもよい。
【０００５】
【化２】
2007248342.tif 000004
【０００６】
また、尿などの生体試料を測定対象とする場合、試料中に尿酸やアスコルビン酸など、過酸化水素と同様に電極で酸化され電流を発生する還元性物質（以下妨害成分という）が含まれる。したがって、これらの妨害成分が多く存在する生体関連試料を始めとする試料中の成分を測定する場合、酵素電極の測定精度を確保するために、妨害成分の影響を除去する必要がある。
妨害成分の影響を除去する一般的な手段は電極表面又はその近辺に共存妨害物質を排除し過酸化水素を選択的に或いは優先的に透過させる選択透過膜を設けることである。
【０００７】
図１２にこのタイプのバイオセンサの基本構造を示す。すなわち、過酸化水素電極１と酵素膜２の間に過酸化水素選択透過膜３を設ける。その原理を簡単に説明すると、センサを被測定媒体に接触させると、標的成分、例えばグルコースが酵素膜２の中へ拡散し、酵素膜２に含まれる酵素、例えばグルコースオキシダーゼにより酸化され過酸化水素が生成される。生成された過酸化水素が過酸化水素選択透過膜２を通り越して過酸化水素電極１に達する。
【０００８】
一方、共存妨害成分がグルコースと同様に酵素膜まで拡散するが、酵素膜２と過酸化水素電極１との間に設けられている選択透過膜３により排除され、大半は電極表面に到達できない。これにより出力電流が標的成分に由来するものであることを保証し、測定精度が確保される。
【０００９】
最近、高齢化に伴う医療費の高騰、および人々の健康意識の向上に伴い、在宅など非医療機関での自己健康チェックと管理が重要になってきている。その一例はバイオセンサを搭載したトイレ設置型排泄物濃度測定装置を用いて健康をチェックし管理することである（特許文献１参照）。
【００１０】
このような装置においては、バイオセンサのセンサ素子の他に、ｐＨ緩衝液や校正液などの補助液を消耗品として交換または補充することになっている。緩衝液、校正液、および酵素などの蛋白質が含まれているセンサ素子には雑菌やカビが繁殖しやすい。仮に、緩衝液と校正液に雑菌やカビがあると、その増殖によって液の性能が劣化し、またセンサ素子に含まれる酵素などは餌として食べられてしまうので、その増殖を防ぐために防腐剤を添加している。
【００１１】
以下特に言及しない限り、補助液は緩衝液または校正液を指す。
従来、防腐剤としてとしてアジ化ナトリウムが広く用いられている。例えば１および特許文献２では測定装置の緩衝液にアジ化ナトリウムを添加することでカビや雑菌の発生を抑制する技術が開示されている。また、特許文献３では、制菌剤候補としてアジ化ナトリウムの他にホウ酸とＥＤＴＡが開示されている。さらに窒素おおよび硫黄をヘテロ原子とてて含むヘテロ環を有する化合物をセンサ保存液と校正液に添加する技術が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２４１４１０号公報
【特許文献２】特開２０００−７４８７０号公報
【特許文献３】特開２００４−２３３３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特にトイレ設置型排泄物濃度測定装置などの在宅健康管理機器においては、消耗品の交換・補充間隔をできるだけ長くすることは、利用者の手間と負担を極力抑える意味においては大変重要である。そのために、長期間にわたって使用することができる長寿命のセンサ素子を開発することが必要とされる。
【００１４】
しかし、従来もっとも良く使用されているアジ化ナトリウムは反応性が高いことから、特に電気化学的測定方法に基づく濃度測定装置の場合、電極に吸着または酸化されることが多く、防腐剤の使用が結果的にセンサ素子の経時的な劣化（出力が低下すること、妨害成分に対する選択透過膜の素子能力が低下し選択性が悪化することなど）をもたらし、センサ寿命を縮めることを本発明者らによって明らかにされた。また従来開示されている他の防止剤、ＥＤＴＡやホウ酸などはアジ化ナトリウムよりも電極での反応性が高く、短期間の使用で電極の過酸化水素酸化触媒活性を低下させるまたは高い暗電流を発生することも分かっている。
【００１５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明は、防腐剤によるセンサ素子への影響がなく、センサ素子の使用寿命を大きく伸ばすことを可能にした濃度測定用補助液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】
【００１６】
請求項1に記載の本発明は、少なくとも作用極と対極とからなる電気化学測定系を備える電気化学的濃度測定装置用補助液であって、該補助液にデヒドロ酢酸またはその塩を含有することを特徴とする濃度測定装置用補助液である。補助液にデヒドロ酢酸またはその塩を添加することによって、雑菌やカビの増殖を抑制しながら、センサ素子が長期間にわたって安定に動作可能になり、消耗品の交換頻度が少ない濃度測定装置を実現できる。これを可能にしたのは、デヒドロ酢酸またはその塩はセンサ素子の作動電位範囲内において、電極での吸着が少なく、酸化もされにくいからである。また、デヒドロ酢酸自身は弱酸であり、緩衝液成分として兼用させることもできる。
【００１７】
請求項２に記載の本発明による濃度測定装置用補助液は、請求項１記載のデヒドロ酢酸またはその塩の濃度はデヒドロ酢酸換算で０．０８％〜０．８％の範囲にあることを特徴とする。デヒドロ酢酸またはその塩の濃度が低いと、充分な抗菌・防カビ作用を発揮できなくなる。一方、濃度が過剰に高いと、酵素活性に影響を与えることや電極における酸化電流が無視できるレベルを超えるなどのマイナス作用がある。０．０８％〜０．８％との濃度範囲は抗菌・防カビ性能を維持することとセンサ素子への影響を最小限に抑えることを両立させる濃度範囲である。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、少なくとも作用極と対極とからなる電気化学測定系を備える電気化学的濃度測定装置用補助液であって、該補助液に炭素数が３以上を有するカルボン酸またはその塩を含有することを特徴とする濃度測定装置用補助液である。補助液に炭素数が３以上を有するカルボン酸またはその塩を添加することによって、雑菌やカビの増殖を抑制しながら、センサ素子が長期間にわたって安定に動作可能になり、消耗品の交換頻度が少ない濃度測定装置を実現できる。これを可能にしたのは、炭素数が３以上を有するカルボン酸またはその塩をはセンサ素子の作動電位範囲内において、電極での吸着が少なく、酸化もされにくいからである。
【００１９】
請求項４に記載の本発明による濃度測定装置用補助液は、請求項３に記載のカルボン酸はソルビン酸であることを特徴とする。ソルビン酸は食品添加物としても使用されており、一定の防腐作用を要しながら、非常に安全であり、特に在宅健康管理用濃度測定装置には適している。また、電極での吸着がなく、センサ素子に影響を与えないことも好適である。
【００２０】
請求項５に記載の本発明による濃度測定装置用補助液は、請求項５に記載のソルビン酸またはその塩の濃度はソルビン酸換算で０．２〜１．５％であることを特徴とする。ソルビン酸またはその塩の濃度が低いと、充分な抗菌・防カビ作用を発揮できなくなる。一方、濃度が過剰に高いと、電極における酸化電流が無視できるレベルを超えるなどのマイナス作用がある。０．２〜１．５％との濃度は抗菌・防カビ性能を維持することとセンサ素子への影響を最小限に抑えることを両立させる好ましい範囲である。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば下記の効果を奏する。
【００２２】
本発明による補助液は、電極における吸着や酸化などを生じさせる成分を含まないことから、センサ素子への影響が少なく、センサ素子が長期間にわたって安定的に動作可能となることにより、センサ素子の使用寿命を大きく伸ばすことができる。例えば、本発明による濃度測定用補助液を使用するトイレ設置型排泄物濃度測定装置はセンサの交換頻度やメンテナンスの手間が低減されることから、利用者にとってより使用しやすく、かつ従来の装置に比べて維持費用が少ない効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面などを用いて本発明をより詳細に説明する。
まず、本発明の濃度測定装置用補助液を使用する濃度測定装置について、簡単に説明する。
図８には本発明による補助液を使用する濃度測定装置の一例であるトイレ設置型尿成分測定装置を示す。
【００２４】
尿成分測定装置１０は計測本体１１と採尿ユニット１２とからなり、採尿ユニット１２が洋式便器１４のリムに装着される。計測本体１１にはセンサ素子の入っているセンサセル、およびｐＨ緩衝作用を有する緩衝液と校正液の入った液タンクが内蔵されている。センサ素子の参照極、検知極および対極を含む部分は常時緩衝液に浸されている。採尿ユニット１２には採尿アーム１３があり、図示しないが、その先端部は採尿口を備えた碗形形状を呈しており、採尿位置にて採尿口が略上方を向くように取付けられている。
【００２５】
使用者が放尿する前に、計測本体１１に設けたスタートボタン（図示せず）を押すと、採尿アーム１３が移動し、その先端部の採尿口が尿を受ける状態になる。次いで使用者が採尿口に向かって放尿し、一定量の尿が溜まって尿が検知されると自動的に尿が採取される。採取された尿はサンプル搬送システムによって計測本体に搬送され、そこで搬送された尿の一部分、例えば１０マイクロリットル分がサンプリングされて液体媒体と混合しながらセンサへ送られて計測が始まり、結果を表示する。
【００２６】
図示しないが、本実施形態の装置本体には上記センサセルと液タンクの外に、配管とポンプを含む送液と洗浄システム、電位制御および電流検出システム、その他の動作制御システム、信号処理およびデータ記憶システム、結果などを表示するための表示システムを含む。
【００２７】
液タンクは二つに分けており、それぞれに緩衝液と校正液が入っている。タンクとセンサセルとの間に配管で接続されたおり、必要に応じてポンプ等によって一定量を取り出してセンサ素子へ送液される仕組みになっている。緩衝液はセンサ素子のｐＨ環境を整え働きの他に、尿を希釈する機能、測定しない時（待機時）にセンサを保存する機能がある。一方、校正液は装置の測定精度を維持するため定期的に測定される標準液なので、中に含まれる被測定成分（尿糖の場合はグルコース）の濃度が経時的に変化せず一定であることが要求されることはいうまでもない。
【００２８】
すでに述べたように、トイレ設置型尿成分濃度測定装置の補助液とセンサ素子はかなり長期間交換せずに継続的に使用されることが求められ、またその中の採尿器や送液配管についても長期間的にメンテせず使用できることも重要である。
【００２９】
一方、尿には多くの栄養素が入っており、一般的なトイレ環境においては、このような尿に接する配管やセンサ素子でカビや細菌の発生が充分予想される事態である。
これを防ぐための有効手段は緩衝液に防腐剤を添加することであるが、防腐剤の添加はセンサ素子への影響を最小限に抑える必要がある。従来良く使用されるアジ化ナトリウムは防腐剤としての性能は申し分ないが、電極への吸着および白金電極に対する触媒毒性があり、センサ素子を劣化させその使用寿命を縮める要因となっていた。また、校正液も校正時センサ素子に接するので、同様にセンサ素子にマイナスの影響を与える。
【００３０】
一方、デヒドロ酢酸またはその塩、あるいは炭素数３以上のカルボン酸またはその塩をを使用した本発明による補助液は、センサ素子を劣化させること影響がなく、必要な防腐性能を達成した。
【００３１】
以下本発明による濃度測定装置用補助液について、添加される防腐剤を中心に詳細に説明する。
まず、デヒドロ酢酸およびその塩について説明する。
【００３２】
本発明による濃度測定装置用補助液に使用されるデヒドロ酢酸は[化３]に示す構造式を有する環状化合物である。デヒドロ酢酸塩として、デヒドロ酢酸ナトリウム、デヒドロ酢酸カリウム、デヒドロ酢酸アンモニウムなどが例として挙げられる。デヒドロ酢酸の水への溶解度は0.1%以下と低いが、ｐＨを調製された水溶液では、溶解度が高くなる。
【００３３】
一方、デヒドロ酢酸塩、例えばナトリウム塩の水への溶解度は３０％以上と高い。ナトリウム塩は[化４]に示すように、一水和物の形になっている。デヒドロ酢酸塩は水に溶解すると、塩となる部分はカチオンとして遊離し、[化５]に示すイオン構造となるので、濃度測定装置用補助液に添加する場合は、塩種類に問わず、防腐性能が基本的に変わらない。また、デヒドロ酢酸は一種の弱酸なので、水溶液では [化３]と[化５]の２つの状態で存在し、ｐＨに応じてその割合が異なる。
【００３４】
したがって、原料として酸を採用するか、塩を採用するか、また塩の場合、どの塩を使用するかは、装置やセンサ素子などから要求される補助液の性能、補助液への溶解度および補助液に含まれる他の成分との相性、コストなど、諸般条件を勘案して決定してよい。特別な要求がなければ、コストなどから、市販品が多いデヒドロ酢酸またはデヒドロ酢酸ナトリウムのどちらかを選択して使用してよい。
【００３５】
【化３】
2007248342.tif 000005
【００３６】
【化４】
2007248342.tif 000006
【００３７】
【化５】
2007248342.tif 000007
【００３８】
補助液に添加するデヒドロ酢酸またはその塩の主となる働きは補助液に防腐性能を付与することである。したがって、その添加濃度を決定する際に考慮するファクターのひとつは所要の防腐性能が達成できるかである。デヒドロ酢酸の防腐性能を決定するのは主に濃度と溶液のｐＨである。他の条件が同じであれば、濃度が高いほど、防腐性能が高い。また濃度が同じでも、ｐＨが低い方が防腐性能は高い傾向にある。
【００３９】
デヒドロ酢酸またはその塩の濃度を決定する際に考慮するもうひとつのファクターはセンサ素子や装置に対する影響である。例えば過酸化水素電極を利用したグルコースセンサの場合、デヒドロ酢酸は過酸化水素を検出する電位範囲では吸着と酸化がほとんどないが、濃度が極端に高いと、少量の酸化電流が発生する。また、緩衝液として使用する場合、濃度が高いと緩衝液の性能に強い影響を与えることが挙げられる。具体的には、イオン強度の上昇とそれに伴う溶存酸素濃度の低下、などである。イオン強度はセンサ素子に含まれる酵素などの固定化生体触媒に安定性に影響を与えることが考えられ、また世溶存酸素濃度の低下はセンサの測定範囲や測定感度に影響を与える可能性がある。装置に対する影響については、腐食などの影響はないが、補助液のもれや蒸発が発生した場合、濃度が高いと、析出の発生およびそれによる装置の影響を考慮する必要がある。
【００４０】
以上に述べたように、防腐性能の視点から濃度が高い方がよいが、センサ素子や装置に対する影響を考慮した場合、基本的に濃度が低い方がよい。実際の濃度決定はこの両方からの検討を行った上決定する。
【００４１】
以下その決定プロセスを詳細に説明する。
まず、所要防腐性能について説明する。デヒドロ酢酸は食品添加物として利用されており、その添加量に関する目安がメーカーなどから提供されている。また使用頻度が少ないが、化粧品に使用された例がある。しかし、濃度測定装置用補助液に添加する場合は、使用状態も要求される防腐性能も異なるので、これらの使用実績はあくまでも予備検討段階の参考資料とすべきである。
【００４２】
防腐性能の視点から必要最小限の添加濃度を決めるわけだが、具体的な方法として、発生可能な細菌またはカビを想定し、それに対する殺菌あるいは発育抑止効果を評価する方法、または異なった濃度の防腐剤を添加した補助液を実際の装置に適用し、その効果を観察する方法が例として挙げられる。前者として保存効力試験などの方法を用いて短期間で結論を得ることができるが、得られる結果は最終的に実使用による検証を受ける必要がある。後者は長期間にわたるフィールド試験が必要となることから、濃度範囲を大きく振って検討するには適していない。実際のプロセスとしては、まず前者の保存効力試験で最低有効濃度を決定し、次に装置やセンサ素子などへの影響を考慮し、数通りの濃度でフィールド試験を実施して最終的に決定すればよい。
【００４３】
グルコースセンサに使用する補助液に添加する防腐剤の最低有効濃度を決める保存効力試験は以下のように実施する。
まず、防腐剤以外の仕様を仮決定する。緩衝液の場合、ｐＨ、緩衝液成分濃度などである。また、校正液については標準成分（グルコース）の濃度、およびｐＨである。校正液についてもｐＨを決めるのは、デヒドロ酢酸の防腐性能がｐＨによって異なるからである。
【００４４】
つぎに決定された仕様の補助液を調整し、それに異なった濃度のデヒドロ酢酸またはその塩を添加する。なお、デヒドロ酢酸塩の防腐性能は塩種類によらず、基本的にデヒドロ酢酸本体で決められるので、分かりやすくするために、以下では特に言及しない限り、濃度についてはデヒドロ酢酸に換算した重量パーセント単位で表示する。また、デヒドロ酢酸にはｐＨ緩衝能があることから、他の緩衝液成分の添加量を調整することで、ｐＨを一定にする。
【００４５】
最後に、装置の使用環境において発生しやすいと考えられる細菌およびカビを数種類選定し、所定の方法で保存効力試験を実施する。必要な場合、試験対象となる微生物を実使用環境から分離しても用いてもよい。なお、保存効力試験ついては標準化されている方法があるので、それにしたがって実施すればよく、ここで詳細説明を省く。
【００４６】
表１に尿糖測定装置に使用する緩衝液（緩衝液成分はリン酸塩）および校正液（グルコース、ｐＨを調製するためのリン酸二水素カリウムを添加している）の保存効力試験結果を示す。最低有効濃度として生菌を接種してから２８日間保存培養後の残菌レベルを検出下限以下にする、また９０％以上死滅させるための各々最低濃度を示した。
【００４７】
【表１】
2007248342.tif 000008
【００４８】
表１から、デヒドロ酢酸の最低有効濃度は要求される抗菌効果、補助液のｐＨおよび対象となる微生物によって異なることが分かる。すなわち、ｐＨが低い方は所要濃度が低い。また細菌に対する抗菌力が強く、Aspergillusというカビに対しては弱い。実際の濃度を考慮する場合はもちろん表１に示す高い方の値を採用する。なお実験に使用されたデヒドロ酢酸の最低濃度は０．０８％であった。すでに説明したように、デヒドロ酢酸の防腐性能はｐＨが低いほど高いので、特にｐＨ6.0の校正液または緩衝液では、細菌に対する最低有効濃度は０．１％よりも低いと推定される。
【００４９】
次に、最低有効濃度以上の濃度を添加した補助液を用いて、センサ素子への影響を調べる。グルコースセンサの場合、ここで調べる項目として防腐剤の電極における電気化学的挙動（吸着、酸化）と過酸化水素への応答に対する影響、およびセンサ素子のグルコースに対する影響を調べることが挙げられる。方法の一例としてサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）などの電気化学的手法を使用することができる。
【００５０】
図１にはデヒドロ酢酸ナトリウム一水和物（以下デヒドロ酢酸Naと書く）を１％（デヒドロ酢酸に換算した場合は０．８％）添加した緩衝液の白金電極における電気化学的挙動（ＣＶ）を調べた結果を示す。測定は図１１に示すフロー測定システムを使用した。ＣＶスキャン速度は５ｍＶ／Ｓであった。
【００５１】
リン酸緩衝液のみの場合に比べて、１％のデヒドロ酢酸Naが存在しても、ＣＶ曲線に変化がほとんどないことが分かる。また、電極の過酸化水素（１ｍM）に対する応答挙動を同様な条件で調べた結果を図２に示す。デヒドロ酢酸の存在で過酸化水素に対する応答電流が僅かに低下したが、経時的な変化がなければ、この程度の影響は無視できる。しかし、図示しないが、濃度例えば２％に挙げると、応答電流の減少幅が１０％以上になり、影響を無視できなくなる。
【００５２】
以上のことから、尿糖バイオセンサに使用される補助液に添加するデヒドロ酢酸の濃度は０．０８〜０．８％の間が好ましいことが分かる。補助液のｐＨや要求防腐性能によっては０．０８％以下でもよいが、よほどの事情がなければ、センサ素子への影響や析出時のリスクを勘案すると０．８％以上の濃度使用は推奨しない。
【００５３】
最後に、この濃度範囲内で数通りの補助液を作成し、フィールド試験や保存試験（特に校正液については）を行い、効果を最終的に確認してから最終的に添加濃度を決定する。デヒドロ酢酸は水に溶液した状態においてもかなり安定性がよいので、フィールド試験の候補濃度は０．２〜０．５％を中心に選定するとよい。
【００５４】
以上デヒドロ酢酸およびその塩を使用した補助液について説明したが、次に本発明の補助液に使用される別の防腐剤である炭素数が３以上のカルボン酸またはその塩について説明する。
【００５５】
本発明で炭素数が３以上のカルボン酸とは、官能基としてカルボキシル基（−COOH）を有し、カルボキシル基の炭素を含めて３つ以上の炭素原子を有する化合物を指す。カルボン酸は一定の防腐作用があることがよく知られており、食品添加物、化粧品添加物その多の工業用防腐剤として使用されるケースが多い。本発明者はこれらのカルボン酸の電気化学的濃度測定装置用防腐剤としての可能性を調べた結果、適用する補助液のｐＨによって異なるが、適用できる候補がかなりあることが分かった。具体的な好ましい化合物例として、プロピオン酸、酪酸、安息香酸、ソルビン酸、サルチル酸、およびそれらの塩が挙げられる。
【００５６】
これらのカルボン酸の防腐剤としての特徴のひとつとしてｐＨが低いほど防腐性能が高く、ｐＨが中性に近づくにしたがって急速に低下することが挙げられる。ソルビン酸およびその塩はｐＨ６以上の環境下においても高い防腐性能を有し、食品添加物用防腐剤として安価に市販されており、さらに電極における吸着や酸化がなくセンサ素子に対する影響も少ないことから、もっとも望ましい。
【００５７】
補助液に添加するカルボン酸の濃度は、前記デヒドロ酢酸の場合と同様、所要防腐性能とセンサ素子や装置への影響を勘案して適宜決定してよく、選定の方法およびプロセスも基本的に同じ手法を用いてよいので、重複をさけるため、詳細の説明を省く。ここではソルビン酸カリウムの保存効力試験および電極における電気化学的挙動と過酸化水素応答に対する影響のデータを示しておく。
【００５８】
表２にソルビン酸カリウムを添加した緩衝液（緩衝液成分はリン酸塩）および校正液（グルコース、ｐＨを調製するためにリン酸二水素カリウムを添加している）の保存効力試験結果を示す。最低有効濃度として生菌を接種してから２８日間保存培養後の残菌レベルが検出下限以下にする、および９０％以上死滅させるための最低濃度を示しした。
【００５９】
【表２】
2007248342.tif 000009
【００６０】
表２から、ソルビンの最低有効濃度は要求される抗菌効果、補助液のｐＨおよび対象となる微生物によって異なることが分かる。すなわち、ｐＨが低い方は所要濃度が低い。また細菌に対する抗菌力が強く、Aspergillusというカビに対しては弱い。実際の濃度を考慮する場合はもちろん表に示す高い方の値を採用する。
【００６１】
図３にはソルビン酸カリウム１％（ソルビン酸に換算した場合０．７５％）を添加した緩衝液の白金電極における電気化学的挙動（ＣＶ）を調べた結果を示す。また、図４に電極の過酸化水素（１ｍM）に対する応答挙動を同様な条件で調べた結果を示す。図３からソルビン酸カリウムは白金電極において吸着や酸化がほとんどなく、また図４からソルビン酸カリウムの存在は過酸化水素の応答にまったく影響を与えないことが分かる。
【００６２】
なお、ソルビン酸およびその塩が水における溶解性がよく、蒸発や乾燥による析出のリスクが低い。また、ソルビン酸カリウムの添加濃度を２％に挙げてもセンサ素子への影響がほとんどないことを述べておく。
【００６３】
以上のことから、尿糖バイオセンサに使用される補助液に添加するソルビン酸またはその塩の濃度範囲はソルビン酸換算で０．２〜１．５％の間である。濃度を２％以上に上げると、特に緩衝液の場合、ｐＨを調製するために他の緩衝液成分を多く添加する必要があり、イオン強度が極端に高くなることから、２％以上の濃度使用は推奨しない。
【００６４】
デヒドロ酢酸の場合と同様、最後にこの濃度範囲内で数通りの補助液を作成し、フィールド試験や保存試験（特に校正液については）を行い、効果を最終的に確認してから最終的に添加濃度を決定する。ソルビン酸は水に溶液した状態においても割と安定性がよいが、特にｐＨが高いと抗菌性が低下するので、フィールド試験の候補濃度は０．３〜０．８％を中心に選定するとよい。
【００６５】
なお、参考としてアジ化ナトリウムの電気化学挙動およびその過酸化水素に対する影響を図５と図６に示す。本発明によるデヒドロ酢酸またはソルビン酸を添加した補助液が電気化学的に酸化還元活性が低く、電極の過酸化水素に対する応答への影響が如何に小さいかはこの図との比較から明らかである。
【００６６】
以上補助液として緩衝液中心として説明したが、校正液の場合、抗菌性とセンサ素子への影響の他に、保存期間中、あるいは試用期間中における標準物質の濃度が低下しないことも確認しておく必要があることはいうまでもない。
【００６７】
最後に、補助液の別の使用態様として、センサ素子の保存液、濃度測定装置の送液系などの洗浄液、または試料を希釈する希釈液、などが例として挙げられる。これらの補助液に添加する防腐剤の濃度の選定方法などについては上記緩衝液と校正液とは類似しているので、詳細の説明を省く。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６９】
手順＜１＞：センサ素子基体の洗浄方法
ガラス容器に５０ｍｌの脱イオン水を加え、続いて、セラミック製の基板上にAg/AgCl参照極、白金作用極および白金対極の３電極のパターンが形成されているセンサ素子基体（図９参照、基板１枚で１２個のセンサ素子を作製できるようになっている。）を完全に液に沈めるように入れて、超音波洗浄装置で５分間洗浄した。基体を取り出して40℃で５分間乾燥させた。
【００７０】
手順＜２＞：センサ素子基体表面のシラン化処理方法
別のガラス容器に４９．５ｍｌの脱イオン水および０．５ｍｌの３−アミノプロピルトリエトキシシラン（アミノシラン）を加えて混合し、１％のアミノシラン溶液を調製した。続いて、手順＜１＞の方法で洗浄処理された基体を調製済みのアミノシラン溶液に浸すように入れて、ガラス容器を手で数回ゆっくり振ってから室温で３０分間放置した。続いて、基体を取り出して大量の脱イオン水で洗浄した後40℃で５分間乾燥させた。
【００７１】
手順＜３＞：過酸化水素選択透過膜原液の調整
牛血清アルブミン（ＢＳＡ）を１７．５ｍｇ秤量し、０．９ｍｌの脱イオン水で溶解してＢＳＡ溶液を調製した。続いて２．０（ｖ／ｖ）％のグルタルアルデヒド水溶液を０．１ｍｌ加えて攪拌した。こうして過酸化水素選択透過膜の原液を調製した。なお、調製はすべて膜形成直前で行われた。
【００７２】
手順＜４＞：酵素膜原液の調製
グルコースオキシダーゼ（ＥＣ１．１．３．４、シグマアルドリッチ製）２２９０ユニットを、０．７ｍｌのリン酸ナトリウム緩衝溶液（１００ｍＭ、ｐＨ６．０）で溶解し酵素溶液とした。また、ＢＳＡを２５ｍｇ秤量し、１．０ｍｌの脱イオン水で溶解してＢＳＡ溶液を調製した。続いて調製されたＢＳＡ溶液０．２ｍｌを取り、前記酵素溶液に加えて、均一に混ぜた。混ぜた後の混合液に２．０（ｖ／ｖ）％のグルタルアルデヒド水溶液を０．１ｍｌ加えて攪拌した。こうして酵素膜の原液を調製した。なお、調製はすべて膜形成の直前で行われた。
【００７３】
手順＜５＞：グルコースセンサ素子の作成
手順＜２＞にしたがってシラン化処理したセンサ素子基体を２シート用意し、手順＜３＞にしたがって調製された過酸化水素選択透過膜の原液２０μｌを、ピペットでセンサ素子基体の作用極表面にドロップし、３５℃の雰囲気中で３０分間乾燥して過酸化水素選択透過膜を成膜した。次に、手順＜４＞にしたがって調製された酵素膜の原液１０μｌを、ピペットで検知極上の過酸化水素選択透過膜の上にドロップし、３５℃の雰囲気中で３０分間乾燥して酵素膜２を成膜した。こうして後記実施例１−２および比較例１の緩衝液を評価するためのグルコース測定用センサ素子を製造した。できたセンサ素子は図１０に示す構造となっている。
【００７４】
（実施例１）
下記調合表に従って緩衝液１（ｐＨ６．８、添加防腐剤はデヒドロ酢酸ナトリウム一水和物、濃度はデヒドロ酢酸換算で０．４％）を調整した。
試薬          秤量
Na2HPO4    94.55  g
KH2PO4      90.64  g
KCl        74.55  g
Triton X-100              20.00  g
デヒドロ酢酸ナト    100.0  g
リウム一水和物    
イオン交換水      19.7   kg
【００７５】
調製した緩衝液１を、図８に示す尿成分測定装置に準じた評価装置に適用した。また前記＜手順５＞で作成されたセンサ素子をセットしてから、実尿をサンプルとした経時的な耐久試験を行った。測定頻度は1日８回とした。初期、３ヶ月、６ヶ月経過した時点で標準グルコース（Glc、11.1 ｍM）およびアスコルビン酸（AsA、50 mM）を試料として測定し、その結果をAsA/Glc選択率（単位濃度のAsAに対する出力と単位濃度のグルコースに対する出力の比）として、表３に示す。実尿を６ヶ月にわたって約１４４０回継続的に測定しても、センサ素子のAsA/Glc選択率が５％以下に維持していた。
【００７６】
【表３】
2007248342.tif 000010
【００７７】
（実施例２）
下記調合表に従って緩衝液２（ｐＨ６．８、防腐剤はソルビン酸カリウム、濃度はソルビン酸換算で０．６％）を調整した。
試薬          秤量
Na2HPO4    94.55  g
KH2PO4      90.64  g
KCl        74.55  g
Triton X-100              20.00  g
ソルビン酸カリウム    10.00  g
イオン交換水      19.7   kg
【００７８】
調製した緩衝液２を、図８に示す尿成分測定装置に準じた評価装置に適用した。また前記＜手順５＞で作成されたセンサ素子をセットしてから、実尿を使用した経時的な耐久試験を行った。測定頻度は1日８回とした。初期、３ヶ月、６ヶ月経過した時点で標準グルコース（Glc、11.1 ｍM）およびアスコルビン酸（AsA、50 mM）を試料として測定し、その結果をAsA/Glc選択率として、表４に示す。選択率の経時的な上昇が認められず、実尿を６ヶ月にわたって約１４４０回継続的に測定しても、センサ素子のAsA/Glc選択率が２％以下に維持していた。
【００７９】
【表４】
2007248342.tif 000011
【００８０】
（実施例３）
下記調合表に従って校正液１（ｐＨ６．０、添加防腐剤はデヒドロ酢酸ナトリウム一水和物、濃度はデヒドロ酢酸換算で０．４％）を調整した。
試薬          秤量
グルコース        40.00  g
KH2PO4      59.90  g
KCl        74.55  g
デヒドロ酢酸ナト    100.0  g
リウム一水和物    160.0  g
イオン交換水      19.9   kg
【００８１】
できた校正液１を、プラスチック（PE）製ボトルに入れて保存し、定期的にグルコース濃度、および微生物の生菌数（SCDLPAで混合培養）を測定した。その結果表５に示す。６ヶ月保存したが、グルコース濃度の低下が認められず、また微生物の生菌も検出されなかった。
【００８２】
【表５】
2007248342.tif 000012
【００８３】
（比較例１）
下記調合表に従って緩衝液３（ｐＨ６．８、防腐剤はアジ化ナトリウム、濃度は０．０５％）を調整した。
試薬          秤量
Na2HPO4    94.55  g
KH2PO4      90.64  g
KCl        74.55  g
Triton X-100              20.00  g
アジ化ナトリウム    10.00  g
イオン交換水      19.8   kg
【００８４】
調製した緩衝液２を、図８に示す尿成分測定装置に準じた評価装置に適用した。また前記＜手順５＞で作成されたセンサ素子をセットしてから、実尿を使用した経時的な耐久試験を行った。測定頻度は1日８回とした。初期、３ヶ月、６ヶ月経過した時点で標準グルコース（Glc、11.1 ｍM）およびアスコルビン酸（AsA、５０mM）を試料として測定し、その結果をAsA/Glc選択率として、表５に示す。選択率の経時的な上昇が認められ、６ヶ月経過した時点で選択率が初期の１０倍以上に上昇した。
【００８５】
比較のため、実施例１、実施例２、および比較例１の実尿を使用した耐久試験のセンサAsA/Glc 選択率の経時変化をひとつの図にプロットした。その結果を図７に示す。尿糖センサにおいて、選択率がセンサ性能を表すもっとも重要な指標であり、これによってセンサの使用寿命が決定されるといってよい。
【００８６】
図７から、本発明による緩衝液の使用によってセンサ素子の使用寿命が大きく伸びた効果が明らかである。例えば、選択率の上限を１５％とすると、比較例のセンサの使用寿命が４ヶ月以下だが、実施例のセンサでは寿命が大きく伸び、酵素が失活しない限り、選択率がセンサの寿命を決定する要因にならないことが推測される。本発明に使用されたセンサ素子に固定化されたグルコースオキシダーゼは非常に安定的であることから、本発明による濃度測定装置用緩衝液を使用した場合、センサ素子の寿命が一年以上に達することが見込まれる。
【００８７】
【表６】
2007248342.tif 000013
【００８８】
（比較例２）
下記調合表に従って校正液２（ｐＨ７．０、添加防腐剤なし）を調整した。
試薬          秤量
グルコース        40.00  g
KCl        74.55  g
イオン交換水      19.92   kg
【００８９】
できた校正液２を、プラスチック（PE）製ボトルに入れて保存し、定期的にグルコース濃度、および微生物の生菌数（SCDLPAで混合培養）を測定した。その結果表７に示す。初期こそ濃度が調製値と一致したが、２週間で濃度が初期の８割以下に低下し、また微生物の生菌もカウント不能（>10000cfu/ml）のレベルまで増殖した。
【００９０】
【表７】
2007248342.tif 000014
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明による実施例１の濃度測定装置用補助液の電気化学的挙動を示す図である。
【図２】本発明による実施例１の濃度測定装置用補助液のセンサ素子過酸化水素応答への影響を示す図である。
【図３】本発明による実施例２の濃度測定装置用補助液の電気化学的挙動を示す図である。
【図４】本発明による実施例２の濃度測定装置用補助液のセンサ素子過酸化水素応答への影響を示す図である。
【図５】本発明による比較例１の濃度測定装置用補助液の電気化学的挙動を示す図である。
【図６】本発明による比較例１の濃度測定装置用補助液のセンサ素子過酸化水素応答への影響を示す図である。本発明に使用される白金電極のサイクリックボルタンモグラムを示す図である。
【図７】実使用時における尿糖センサの性能の経時変化と緩衝液に添加している防腐剤の種類との関係を示す図である。
【図８】トイレ設置型尿成分測定装置の一例を示す図である。
【図９】センサ素子の作製に使用されるセラミック電極基体を示す図である。
【図１０】センサ素子の概観を示す図である。
【図１１】補助液の電気化学挙動と過酸化水素応答への影響を調べるための測定システムを示す図である。
【図１２】本発明で使用されたグルコースセンサの膜構造を示す図である。
【図１３】電極系をポテンシオスタット回路に接続する例を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１…作用極
２…酵素膜
３…過酸化水素選択透過膜
７…参照極
８…対極
９…作用極
１１…尿検査装置本体
１２…採尿ユニット
１３…採尿アーム
１４…洋式便器
１５…過酸化水素選択透過膜と酵素膜
２０…センサ素子
【図１】
2007248342.tif 000015
【図２】
2007248342.tif 000016
【図３】
2007248342.tif 000017
【図４】
2007248342.tif 000018
【図５】
2007248342.tif 000019
【図６】
2007248342.tif 000020
【図７】
2007248342.tif 000021
【図８】
2007248342.tif 000022
【図９】
2007248342.tif 000023
【図１０】
2007248342.tif 000024
【図１１】
2007248342.tif 000025
【図１２】
2007248342.tif 000026
【図１３】
2007248342.tif 000027