(57)【要約】【課題】親水的な酵素とプロモータ分子とを均一に混和させて利用することができ、直接電子移動反応で高い電流密度を得ることができ、しかもプロモータ分子の溶出を抑えることができる酵素電極を製造することが可能な酵素インク、この酵素インクを用いた酵素電極の製造方法およびこの酵素インクを用いて製造された酵素電極を用いた酵素燃料電池を提供する。【解決手段】酵素インクは、カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、カーボン粒子と酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する。この酵素インク１２を基板１１上に塗布または印刷することにより酵素電極１３を製造する。この酵素電極１３を酵素燃料電池の正極や負極などに用いる。【選択図】図１
2013254724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子とを有する酵素燃料電池。
【請求項２】
上記プロモータ分子は上記カーボン粒子と結合する部位と上記酸化還元酵素と結合する部位とを有する請求項１記載の酵素燃料電池。
【請求項３】
上記プロモータ分子は有機酸である請求項２記載の酵素燃料電池。
【請求項４】
上記有機酸は水に難溶である請求項２記載の酵素燃料電池。
【請求項５】
上記有機酸はカルボン酸である請求項３記載の酵素燃料電池。
【請求項６】
上記カルボン酸は、少なくとも一つのベンゼン環を有する化合物、少なくとも一つの複素環を有する化合物、脂肪酸およびクエン酸からなる群より選ばれた少なくとも一種類である請求項５記載の酵素燃料電池。
【請求項７】
上記カルボン酸は、アントラセン誘導体、ピレン誘導体またはナフタレン誘導体である請求項６記載の酵素燃料電池。
【請求項８】
上記カルボン酸は、２−アントラセンカルボン酸、９−アントラセンカルボン酸、１−ピレンカルボン酸、２−ナフタレン酢酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、安息香酸、ラウリン酸、クエン酸およびピロロキノリンキノンからなる群より選ばれた少なくとも一種類である請求項６記載の酵素燃料電池。
【請求項９】
上記酸化還元酵素は、グルコースオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ジアホラーゼ、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、グルコン酸デヒドロゲナーゼ、セロビオースデヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、アミンデヒドロゲナーゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、ヒドロゲナーゼ、ｐ−クレゾールメチルヒドロキシラーゼ、ヒスタミンデヒドロゲナーゼ、フマル酸リダクターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、一酸化炭素デヒドロゲナーゼ、硝酸リダクターゼ、ヒ酸レダクターゼ、亜硫酸レダクターゼ、ＤＭＳＯリダクターゼ、シトクロムＣ3 、マルチ銅オキシダーゼ、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、シトクロムＣ、ヘモグロビン、ミオグロビン、シトクロムＰ４５０およびフェリチンからなる群より選ばれた少なくとも一種類である請求項１記載の酵素燃料電池。
【請求項１０】
上記正極が電子メディエーターをさらに有する請求項１記載の酵素燃料電池。
【請求項１１】
上記電子メディエーターがＡＢＴＳである請求項１０記載の酵素燃料電池。
【請求項１２】
少なくとも一つの酵素燃料電池を有し、
上記酵素燃料電池は、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子とを有する電子機器。
【請求項１３】
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、
少なくとも水を含む溶媒と
を含有する酵素インク。
【請求項１４】
上記カーボン粒子の含有量は３０重量％以上８５重量％以下、上記バインダーの含有量は１重量％以上６５重量％以下、上記プロモータ分子の含有量は５重量％以上１５重量％以下である請求項１３記載の酵素インク。
【請求項１５】
さらに少なくとも一種類の糖類を含有する請求項１３記載の酵素インク。
【請求項１６】
上記糖類の含有量は３重量％以上８５重量％以下である請求項１５記載の酵素インク。
【請求項１７】
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
ＡＢＴＳとを有する酵素燃料電池。
【請求項１８】
少なくとも一つの酵素燃料電池を有し、
上記酵素燃料電池は、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
ＡＢＴＳとを有する電子機器。
【請求項１９】
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
ＡＢＴＳと、
少なくとも水を含む溶媒と
を含有する酵素インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、酵素インク、酵素燃料電池および電子機器に関する。より詳細には、本開示は、例えば、酵素電極の製造に用いて好適な酵素インク、この酵素インクを用いて製造された酵素電極を有する酵素燃料電池およびこの酵素燃料電池を電源に用いた各種の電子機器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、酵素を用いた酵素燃料電池（バイオ燃料電池ともいう。）が注目されている（例えば、特許文献１〜１２参照。）。この酵素燃料電池は、燃料を酵素により分解してプロトン（Ｈ+ ）と電子とに分離するもので、燃料としてメタノールやエタノールなどのアルコール類あるいはグルコースなどの単糖類あるいはデンプンなどの多糖類を用いたものが開発されている。
【０００３】
酵素燃料電池は、酵素−電極間の電子移動反応にメディエータを使うか使わないかでメディエータ型と直接電子移動型とに分類される。メディエータ型の酵素燃料電池は、高電流密度が見込める一方で、メディエータが溶出することによる正極（カソード）−負極（アノード）間のクロスオーバーと、それによる出力低下とが問題となる。直接電子移動型の酵素燃料電池は、電流密度が低いものの、クロスオーバーが起こりにくい。従って、直接電子移動型の酵素燃料電池で高い電流密度を得ることが望ましい。
【０００４】
酸素の四電子還元を行うマルチ銅オキシダーゼの直接電子移動反応は、これまでに数多く報告されている。しかし、これらはいずれも電流密度が低いという問題がある。
【０００５】
直接電子移動反応で高い電流値が得られる酵素としてＣｕｅＯ（copper efflux oxidase)（マルチ銅オキシダーゼの一種）が報告されている（特許文献１３参照。）。しかし、ＣｕｅＯの酸化還元電位は低いため、電位のロスが大きいという問題がある。このため、高い酸化還元電位を持つビリルビンオキシダーゼやラッカーゼを用いて、高い電流値を得ることが望ましい。
【０００６】
ビリルビンオキシダーゼの直接電子移動反応において、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）がビリルビンオキシダーゼの直接電子移動反応を促進するプロモータ分子として有効であることが知られている（非特許文献１参照。）。しかし、ＰＱＱ自身もメディエータ分子と同様に電極と可逆的に酸化還元反応を示すことがあるため、ＰＱＱの溶出が正極−負極間のクロスオーバーを引き起し、出力が低下する問題が起こりうる。
【０００７】
ラッカーゼのプロモータ分子として、アントラセン誘導体が有効であることが知られている（非特許文献２〜６、特許文献１４参照。）。この分子は電極と酸化還元反応を示さないため、クロスオーバーの問題はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１３３２９７号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２１２４号公報
【特許文献３】特開２００４−７１５５９号公報
【特許文献４】特開２００５−１３２１０号公報
【特許文献５】特開２００５−３１０６１３号公報
【特許文献６】特開２００６−２４５５５号公報
【特許文献７】特開２００６−４９２１５号公報
【特許文献８】特開２００６−９３０９０号公報
【特許文献９】特開２００６−１２７９５７号公報
【特許文献１０】特開２００６−１５６３５４号公報
【特許文献１１】特開２００７−１２２８１号公報
【特許文献１２】特開２００７−３５４３７号公報
【特許文献１３】特開２００８−６４５１４号公報
【特許文献１４】国際公開第０８／０６２２１６号
【特許文献１５】特開２００８−２７３８１６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Electrochem.Commun.,10,2008,1691-1694
【非特許文献２】Chem.Commun.,2007,1710-1712
【非特許文献３】Faraday Discuss.,2008,140,319-335
【非特許文献４】Phys.Chem.Chem.Phys.,2010,12,10018-10026
【非特許文献５】J. Phys. Chem. Lett. 2010,1,2251-2254
【非特許文献６】ACS Catal.2011,1,1683-1690
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、アントラセン誘導体は、疎水性が高いため、水に不溶である。そのため、親水的な酵素とアントラセン誘導体とを均一に混和させて利用することができなかった。
【００１１】
そこで、本開示が解決しようとする課題は、親水的な酵素とプロモータ分子とを均一に混和させて利用することができ、直接電子移動反応で高い電流密度を得ることができ、しかもプロモータ分子の溶出を抑えることができる酵素電極を製造することが可能な酵素インクを提供することである。
【００１２】
本開示が解決しようとする他の課題は、直接電子移動反応で高い電流密度を得ることができ、プロモータ分子の溶出を抑えることができる酵素電極を用いた酵素燃料電池を提供することである。
【００１３】
本開示が解決しようとするさらに他の課題は、上記の酵素燃料電池を有する高性能の電子機器を提供することである。
【００１４】
上記課題およびその他の課題は、添付図面を参照した本明細書の以下の記述によって明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本開示は、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、
少なくとも水を含む溶媒と
を含有する酵素インクである。
【００１６】
また、本開示は、
カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する酵素インクを基板上に塗布または印刷する工程を有する酵素電極の製造方法である。
【００１７】
また、本開示は、
カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する酵素インクを基板上に塗布または印刷する工程を有する酵素反応利用装置の製造方法である。
【００１８】
ここで、酵素反応利用装置は、例えば、酵素燃料電池、バイオセンサー、バイオリアクターなどである。
【００１９】
また、本開示は、
カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する酵素インクを基板上に塗布または印刷することにより製造される酵素電極を有する酵素反応利用装置である。
【００２０】
また、本開示は、
カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する酵素インクを基板上に塗布または印刷することにより製造される酵素電極を有する酵素燃料電池を有する電子機器である。
【００２１】
また、本開示は、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子とを有する酵素燃料電池である。
【００２２】
また、本開示は、
少なくとも一つの酵素燃料電池を有し、
上記酵素燃料電池は、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子とを有する電子機器である。
【００２３】
本開示において、プロモータ分子は、典型的には、カーボン粒子と結合する部位と酸化還元酵素と結合する部位とを有する。プロモータ分子とカーボン粒子または酸化還元酵素との間の結合は、この結合を介して電子移動が可能である限り、基本的にはどのような結合であってもよく、例えば、静電相互作用、ファンデルワールス相互作用、水素結合相互作用などのほか、共有結合であってもよい。プロモータ分子は、典型的には有機酸であり、好適には水に難溶な有機酸であるが、水溶性であってもよい。有機酸としては、好適には、例えば、カーボン粒子とππ結合（例えば、芳香環のπ電子とカーボン粒子表面のπ電子とのππ結合）するものを用いることができ、取り分け、芳香環や長鎖アルキルなどの疎水性部位を持つ化合物を用いることができる。有機酸は、最も好適には、カルボン酸である。カルボン酸は、少なくとも一つのベンゼン環を有する化合物、少なくとも一つの複素環を有する化合物、脂肪酸およびクエン酸からなる群より選ばれた少なくとも一種類である。カルボン酸は、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体またはナフタレン誘導体である。プロモータ分子としては、２，２’−アジノビス（３−エチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）（ＡＢＴＳ）を用いてもよい。
【００２４】
酸化還元酵素としては従来公知の各種の酵素を用いることができ、酵素電極を正極として用いるか負極として用いるかなどに応じて適宜選ばれる。
【００２５】
酵素インクに含有される、少なくとも水を含む溶媒としては、好適には水を主成分とする溶媒が用いられ、典型的には水が用いられる。水以外の溶媒としては、例えば有機または無機の溶媒を用いることができる。
【００２６】
酵素電極、取り分け正極の耐熱性や電流密度の向上を図るなどの観点から、必要に応じて、酵素インクに少なくとも一種類の糖類を含有させてもよい。糖類としては、例えば、スクロース、トレハロース、マルトース、ラクトース、セルビオース、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース、スタキオース、マルトヘキサオース、シクロデキストリン、デキストリン、アラビトール、ソルビトール、キシリトールなどの糖類、あるいは糖アルコール、多糖類などを挙げることができ、取り分けラフィノースが望ましい。
【００２７】
酵素燃料電池の正極は、必要に応じて、電子メディエーターをさらに含む。電子メディエーターとしては従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選ばれるが、最も好適には、ＡＢＴＳを用いることができる。
【００２８】
酵素燃料電池はおよそ電力が必要なものすべてに用いることができ、大きさも問わないが、例えば、電子機器、移動体（自動車、二輪車、航空機、ロケット、宇宙船など）、動力装置、建設機械、工作機械、発電システム、コージェネレーションシステムなどに用いることができ、用途などにより出力、大きさ、形状、燃料の種類などが決められる。
【００２９】
電子機器は、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含むが、具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器（携帯情報端末機（ＰＤＡ）など）、ロボット、パーソナルコンピュータ（デスクトップ型、ノート型の双方を含む）、ゲーム機器、カメラ一体型ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）、車載機器、家庭電気製品、工業製品などである。
【００３０】
また、本開示は、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
ＡＢＴＳとを有する酵素燃料電池である。
【００３１】
また、本開示は、
少なくとも一つの酵素燃料電池を有し、
上記酵素燃料電池は、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、
上記正極が、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
ＡＢＴＳとを有する電子機器である。
【００３２】
また、本開示は、
カーボン粒子と、
親水性のバインダーと、
酸化還元酵素と、
ＡＢＴＳと、
少なくとも水を含む溶媒と
を含有する酵素インクである。
【００３３】
ここで、これらの酵素燃料電池、電子機器および酵素インクにおけるＡＢＴＳは、プロモータ分子または電子メディエーターあるいはこれらの双方として働く。
【００３４】
これらの酵素燃料電池、電子機器および酵素インクに関しては、その性質に反しない限り、既に述べた酵素燃料電池、電子機器および酵素インクに関連して説明したことが成立する。
【００３５】
上述のように、本開示においては、酵素インクは、カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、カーボン粒子と酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する。この場合、カーボン粒子と親水性のバインダーと水とにより均一な水混和性を得ることができ、プロモータ分子および酸化還元酵素を均一に分散させることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本開示によれば、親水的な酸化還元酵素とプロモータ分子とを均一に混和させて利用することができ、直接電子移動反応で高い電流密度を得ることができ、しかもプロモータ分子の溶出を抑えることができる酵素電極を製造することが可能な酵素インクを得ることができる。この酵素インクを用いて、直接電子移動反応で高い電流密度を得ることができ、しかもプロモータ分子の溶出を抑えることができる酵素電極を製造することができる。そして、この酵素電極を用いて高性能の酵素燃料電池を実現することができる。また、この酵素燃料電池を用いることにより、高性能の電子機器などを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施の形態による酵素電極およびその製造方法を説明するための断面図である。
【図２】第１の実施の形態による酵素電極を示す略線図である。
【図３】実施例１〜８の実験結果を示す略線図である。
【図４】実施例１〜８および比較例１〜５の実験結果を示す略線図である。
【図５】実施例２０の酵素電極を用いて行ったサイクリックボルタンメトリー測定の結果を示す略線図である。
【図６】第１の実施の形態による酵素電極を模式的に示す略線図である。
【図７】酵素インクへのラフィノース添加の効果を説明するために行った実験の結果を示す略線図である。
【図８】酵素インクへのラフィノース添加の効果を説明するために行った実験の結果を示す略線図である。
【図９】酵素インクへのラフィノース添加の効果を説明するために行った実験の結果を示す略線図である。
【図１０】第３の実施の形態による酵素燃料電池を示す略線図である。
【図１１】第３の実施の形態による酵素燃料電池の負極の構成の詳細ならびにこの負極に固定化された酵素群および補酵素の一例およびこの酵素群および補酵素による電子の受け渡し反応を模式的に示す略線図である。
【図１２】第３の実施の形態による酵素燃料電池の具体的な構成例を示す略線図である。
【図１３】第４の実施の形態によるバイオリアクターを示す略線図である。
【図１４】第６の実施の形態による酵素電極の製造に用いる酵素インクの基礎的検討を行うために作製した電極Ａを用いて行ったサイクリックボルタンメトリー測定の結果を示す略線図である。
【図１５】第６の実施の形態による酵素電極の製造に用いる酵素インクの基礎的検討を行うために作製した電極Ｂを用いて行ったサイクリックボルタンメトリー測定の結果を示す略線図である。
【図１６】第６の実施の形態による酵素電極の製造に用いる酵素インクの基礎的検討を行うために作製した電極Ｃを用いて行ったサイクリックボルタンメトリー測定の結果を示す略線図である。
【図１７】第６の実施の形態による酵素電極の製造に用いる酵素インクの基礎的検討を行うために作製した電極Ｄを用いて行ったサイクリックボルタンメトリー測定の結果を示す略線図である。
【図１８】第６の実施の形態による酵素電極の製造に用いる酵素インクの基礎的検討を行うために作製したＡＢＴＳ固定化電極Ｅを用いて行ったサイクリックボルタンメトリー測定の結果を示す略線図である。
【図１９】図１８に示すサイクリックボルタンメトリー測定の結果より得られたピーク電流値をサイクル数に対してプロットした略線図である。
【図２０】第６の実施の形態による酵素電極の製造に用いる酵素インクの基礎的検討を行うために作製したＦｅＣＮ固定化電極Ｆを用いて行ったサイクリックボルタンメトリー測定の結果を示す略線図である。
【図２１】図２０に示すサイクリックボルタンメトリー測定の結果より得られたピーク電流値をサイクル数に対してプロットした略線図である。
【図２２】実施例２４〜２６の酵素電極の定電位測定を行った結果を示す略線図である。
【図２３】実施例２６の酵素電極および比較のためのＦｅＣＮ固定化酵素電極の電圧測定の結果を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
【００３９】
１．第１の実施の形態（酵素インクおよびその製造方法）
２．第２の実施の形態（酵素電極およびその製造方法）
３．第３の実施の形態（酵素燃料電池）
４．第４の実施の形態（バイオリアクター）
５．第５の実施の形態（酵素インクおよびその製造方法）
６．第６の実施の形態（酵素電極およびその製造方法）
【００４０】
〈１．第１の実施の形態〉
［酵素インク］
第１の実施の形態による酵素インクは、カーボン粒子と、親水性（あるいは水溶性）のバインダーと、酸化還元酵素と、カーボン粒子と酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含む。この酵素インクにおける各成分の含有量は、カーボン粒子は３０重量％以上８５重量％以下、バインダーは１重量％以上６５重量％、プロモータ分子は５重量％以上１５重量％以下である。この酵素インクは、典型的には、カーボン粒子とバインダーとプロモータ分子と溶媒との合計が１００重量％となるようにするが、他の成分も含む場合にはこの他の成分も含めて合計１００重量％となるようにする。酵素インクは、必要に応じてラフィノースなどの糖類を含有し、その含有量は３重量％以上８５重量％以下である。酵素インクがラフィノースなどの糖類を含有する場合には、カーボン粒子とバインダーとプロモータ分子と糖類と溶媒との合計が１００重量％となるようにするが、さらに他の成分も含む場合にはこの他の成分も含めて合計１００重量％となるようにする。
【００４１】
カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、バイオカーボンおよび気相法炭素繊維からなる群より選ばれた少なくとも一種類を含むが、これら以外のもの、例えば、活性炭を用いてもよい。カーボンブラックには、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラックなどが含まれるが、これらの中でもケッチェンブラックが好適である。バイオカーボンは、ケイ素（シリコン）の含有率が５重量％以上である植物由来の材料を原料とし、窒素ＢＥＴ法による比表面積の値が１０ｍ2 ／ｇ以上、ケイ素の含有率が１重量％以下、ＢＪＨ法およびＭＰ法による細孔の容積が０．１ｃｍ3 ／ｇ以上である多孔質炭素材料である（特許文献１５参照。）。バイオカーボンは、具体的には、例えば次のようにして作製する。すなわち、まず、粉砕した籾殻（鹿児島県産、イセヒカリの籾殻）を、窒素気流中において５００℃、５時間加熱することにより炭化させ、炭化物を得る。その後、この炭化物の１０ｇをアルミナ製のるつぼに入れ、窒素気流（１０リットル／分）において５℃／分の昇温速度で１０００℃まで昇温させる。そして、１０００℃で５時間、炭素化して、炭素質物質（多孔質炭素材料前駆体）に変換した後、室温まで冷却する。なお、炭素化および冷却中、窒素ガスを流し続けた。次に、この多孔質炭素材料前駆体を４６体積％のフッ化水素酸水溶液に一晩浸漬することにより酸処理を行った後、水およびエチルアルコールを用いてｐＨ７になるまで洗浄する。そして、最後に乾燥させることにより、多孔質炭素材料、すなわちバイオカーボンが得られる。気相法炭素繊維は、例えば、ＶＧＤＦ（昭和電工株式会社の登録商標）である。活性炭には、例えば、カシ炭、クヌギ炭、スギ炭、ナラ炭、ヒノキ炭などの木炭や、ゴム炭、竹炭、オガ炭、ヤシ殻炭などが含まれる。
【００４２】
場合によっては、酵素インクに含有されるカーボン粒子の少なくとも一部に、表面をカルボン酸で修飾したカーボン粒子を用いてもよい。このようなカルボン酸で表面修飾されたカーボン粒子を用いることにより、使用可能なプロモータ分子の範囲を広げることが可能となり、あるいは、プロモータ分子のカーボン粒子に対する結合が容易となる。
【００４３】
親水性（あるい水溶性）のバインダーは、天然物およびその誘導体としては、セルロース系およびその誘導体（メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース（hydroxypropylcellulose）（ＨＰＣ）、ヒドロキシエチルメチルセルロース（ＨＥＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシブチルメチルセルロース（ＨＢＭＣ）、ヒドロキシエチルエチルセルロース（ＨＥＥＣ）、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＥＭＰＭＣ）など）、タンパク質系（小麦タンパク質、大豆タンパク質などの植物性タンパク質類、アルブミン、カゼイン、ゼラチンなどの動物性タンパク質類）、その他（デンプンリン酸エステル、デンプングルコール酸ナトリウムなどのデンプン誘導体類、カチオン化グアーガム、カルボキシメチルヒドロキシプロピル化グアーガム、ヒドロキシプロピル化グアーガムなどのグアーガム誘導体、カードラン、キサンタンガム、ジェランガム、シクロデキストリン、デキストラン、プルランなどの産生粘質物類、アルギン酸、寒天、澱粉、キトサン、ヒアルロン酸、ペクチン、カラジーナン、ラミナリンなどの多糖類）、および混合物を含むが、これらに限定されない。合成系高分子のバインダーとしては、ビニル系化合物、ビニリデン系化合物、ポリエステル系化合物、ポリアミド系化合物、ポリエーテル系化合物、ポリグリコール系化合物、ポリビニルアルコール系化合物、ポリアルキレンオキサイド系化合物、ポリアクリル酸化合物、および混合物を含むが、これらに限定されない。例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ケイ酸アルミニウム・マグネシウム、カルボキシビニルポリマー、クインスシード、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン・ビニルアルコール共重合体、ポリメチルビニルエーテル、アルギン酸プロピレングリコールなどである。
【００４４】
酸化還元酵素としては、例えば、グルコースオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ジアホラーゼ、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、グルコン酸デヒドロゲナーゼ、セロビオースデヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、アミンデヒドロゲナーゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、ヒドロゲナーゼ、ｐ−クレゾールメチルヒドロキシラーゼ、ヒスタミンデヒドロゲナーゼ、フマル酸リダクターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、一酸化炭素デヒドロゲナーゼ、硝酸リダクターゼ、ヒ酸レダクターゼ、亜硫酸レダクターゼ、ＤＭＳＯリダクターゼ、シトクロムＣ3 、マルチ銅オキシダーゼ（ラッカーゼ、Ｆｅｔ３ｐ、ビリルビンオキシダーゼ、ＣｕｅＯ、ＣｏｔＡ、アスコルビン酸オキシダーゼ、ステラシアニン、チロシナーゼ、亜硝酸リダクターゼなど）、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、シトクロムＣ、ヘモグロビン、ミオグロビン、シトクロムＰ４５０およびフェリチンからなる群より選ばれた少なくとも一種類が用いられ、酵素インクを用いて製造する酵素電極を正極として用いるか負極として用いるかなどに応じて適宜選ばれる。
【００４５】
プロモータ分子は、典型的には有機酸である。有機酸は、好適には水に難溶である。有機酸は、好適にはカルボン酸である。カルボン酸は、少なくとも一つのベンゼン環を有する化合物、少なくとも一つの複素環を有する化合物、脂肪酸およびクエン酸からなる群より選ばれた少なくとも一種類である。カルボン酸は、アントラセン誘導体、ピレン誘導体またはナフタレン誘導体である。アントラセン誘導体は、例えば、２−アントラセンカルボン酸、９−アントラセンカルボン酸などである。ピレン誘導体は、例えば、アミン基、スルホン基、スルフヒドリル基、カルボキシル基、水酸基、アジ基、アゾ基、ニトロ基、ニトリル基、シアノ基、アレン基、イソニトリル基、ウレア基、アルデヒド基、ケトン基、ＮＨＳエステル、イミドエステル、マレイミド、ピリジルジチオール、アリルアジド、ハロアセテート、イソシアナート、カルボジイミド、アリルアジド、ジアジリン、ヒドラジド、ソラレン、ヨード、ピリジンジスルフィド、ビニルスルホンなどの官能基および反応基を有する。ピレン誘導体は、具体的には、例えば、１−ピレンカルボン酸などである。ナフタレンカルボン酸は、例えば、２−ナフタレン酢酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などである。
【００４６】
［酵素インクの製造方法］
この酵素インクの製造方法について説明する。
【００４７】
第１の製造方法では、まず、所定量のカーボン粒子、親水性のバインダーおよび酸化還元酵素を混合した後、これに少なくとも水を含む溶媒、典型的には水を加えて混合する。次に、この混合物に所定量のプロモータ分子を加えて混合し、インク状にする。こうして酵素インクが製造される。
【００４８】
第２の製造方法では、まず、所定量のカーボン粒子、親水性のバインダーおよび酸化還元酵素を混合する。次に、この混合物に所定量のプロモータ分子を加えて混合する。次に、この混合物に少なくとも水を含む溶媒、典型的には水を加えて混合し、インク状にする。こうして酵素インクが製造される。
【００４９】
第３の製造方法では、まず、所定量のカーボン粒子および親水性のバインダーを混合した後、これに少なくとも水を含む溶媒、典型的には水を加えて混合する。次に、この混合物に所定量のプロモータ分子を加えて混合する。次に、この混合物に所定量の酸化還元酵素を加えて混合し、インク状にする。こうして酵素インクが製造される。
【００５０】
第１、第２および第３の製造方法において、酵素インクにラフィノースなどの糖類を含有させる場合には、製造途中のいずかの工程で糖類を添加する。
【００５１】
〈実施例１〉
次のようにして、酵素インクを製造した。
ケッチェンブラック０．５ｇ、ＶＧＣＦ（登録商標）０．５ｇ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．０５ｇおよびビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ）０．０５ｇをそれぞれ粉の状態で混合する。
【００５２】
この混合物に２−アントラセンカルボン酸０．１７５ｇを粉の状態で混合した後、水８ｍｌを加えて混練し、インク状にした。こうして酵素インクを製造した。２−アントラセンカルボン酸の構造は次の通りである。
【化１】
2013254724.tif 000003
【００５３】
〈実施例２〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりに９−アントラセンカルボン酸を用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。９−アントラセンカルボン酸の構造は次の通りである。
【化２】
2013254724.tif 000004
【００５４】
〈実施例３〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりに１−ピレンカルボン酸を用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。１−ピレンカルボン酸の構造は次の通りである。
【化３】
2013254724.tif 000005
【００５５】
〈実施例４〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりに２−ナフタレン酢酸を用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。２−ナフタレン酢酸の構造は次の通りである。
【化４】
2013254724.tif 000006
【００５６】
〈実施例５〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりに２，６−ナフタレンジカルボン酸を用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。２，６−ナフタレンジカルボン酸の構造は次の通りである。
【化５】
2013254724.tif 000007
【００５７】
〈実施例６〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりに安息香酸を用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。安息香酸の構造は次の通りである。
【化６】
2013254724.tif 000008
【００５８】
〈実施例７〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりにラウリン酸を用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。ラウリン酸の構造は次の通りである。
【化７】
2013254724.tif 000009
【００５９】
〈実施例８〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりにクエン酸を用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。クエン酸の構造は次の通りである。
【化８】
2013254724.tif 000010
【００６０】
〈実施例９〉
２−アントラセンカルボン酸の代わりにＰＱＱを用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。ＰＱＱの構造は次の通りである。
【化９】
2013254724.tif 000011
【００６１】
〈実施例１０〉
酸化還元酵素としてビリルビンオキシダーゼの代わりにＣｕｅＯを用いたことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造した。
【００６２】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、酵素インクは、カーボン粒子と、親水性（あるいは水溶性）のバインダーと、酸化還元酵素と、カーボン粒子と酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する。この場合、カーボン粒子と親水性のバインダーと水とにより均一な水混和性を得ることができ、プロモータ分子および酸化還元酵素を均一に分散させることができる。
【００６３】
〈２．第２の実施の形態〉
［酵素電極およびその製造方法］
図１Ａ〜Ｃは第２の実施の形態による酵素電極の製造方法を示す。
【００６４】
図１Ａに示すように、基板１１を準備する。基板１１は、酵素電極の用途や機能などに応じて適宜選ばれるが、好適には不織布を用いることができる。不織布の材料としては、例えばポリオレフィン、ポリエステル、セルロース、ポリアクリルアミドなどの各種の有機高分子化合物を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００６５】
次に、図１Ｂに示すように、第１の実施の形態による酵素インク１２を基板１１の一主面上に所定の厚さに塗布または印刷する。酵素インク１２の塗布または印刷の方法に特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などを用いることができる。また、印刷方法としては、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。
【００６６】
次に、こうして酵素インク１２を塗布または印刷した基板１１を加熱し、あるいは室温に保持することにより酵素インク１２中の溶媒を乾燥させて除去し、固化させる。こうして、図１Ｃに示すように、基板１１上にカーボン粒子と親水性のバインダーと酸化還元酵素とプロモータ分子とからなり、あるいはさらにラフィノースなどの糖類を含む酵素電極１３が得られる。この後、必要に応じて、この酵素電極１３が形成された基板１１の両面をオゾン処理などによりクリーニングする。
【００６７】
なお、基板１１の材料によっては、基板１１に酵素インク１２が浸透することもある。この場合には、図１Ｃにおいて一点鎖線で示すように、酵素電極１３はその下部が基板１１中に埋められた状態で形成される。
【００６８】
酵素電極１３に撥水性を持たせる場合には、例えば、この酵素電極１３の表面に撥水材料を含む撥水剤を形成する。例えば、この撥水剤を酵素電極１３の表面に塗布したり、酵素電極１３を撥水剤にディップ（浸漬）したりする。この撥水剤としては種々のものを用いることができ、必要に応じて選択されるが、例えば、撥水材料、取り分け微粒子状の撥水材料が有機溶剤に分散されたものを用いることができる。撥水剤中の撥水材料の割合は極微量であってもよい。この撥水剤としては、好適には、少なくとも撥水材料と酵素の溶解度が十分に小さい、例えば溶解度が１０ｍｇ／ｍｌ以下、好適には１ｍｇ／ｍｌ以下の有機溶媒とを含むものが用いられる。有機溶媒としては、例えばメチルイソブチルケトンなどを用いることができる。この撥水剤には、必要に応じて、撥水材料と有機溶媒とに加えてバインダーなどを含ませる。このバインダーとしては種々のものを用いることができるが、例えばポリビニルブチラールを用いることができる。撥水剤中のバインダーの割合は例えば０．０１〜１０％であるが、これに限定されるものではない。バインダーが例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの撥水性を有するものである場合にはこのバインダー自身を撥水材料として用いることができる。撥水材料としては種々のものを用いることができるが、例えばカーボン系の材料、好適にはカーボン粉末を用いることができる。カーボン粉末としては、例えば、天然黒鉛などの黒鉛、活性炭、リチウムイオン電池の添加材などに使用されるカーボンナノファイバー（気相法炭素繊維）、ケッチェンブラックなどを用いることができる。
【００６９】
〈実施例１１〉
基板１１として不織布を用い、この不織布上に実施例１で製造した酵素インク１２をコーターにより厚さ５０μｍ塗布した後、ホットプレート上で７５℃で２時間加熱し、水を乾燥除去した。
【００７０】
こうして、ケッチェンブラックとＶＧＣＦ（登録商標）とカルボキシメチルセルロースとビリルビンオキシダーゼとからなる酵素電極１３が不織布からなる基板１１上に形成された。このとき、酵素電極１３はその下部が不織布からなる基板１１中に下部が埋められた状態で形成された。
【００７１】
〈実施例１２〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例２の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７２】
〈実施例１３〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例３の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７３】
〈実施例１４〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例４の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７４】
〈実施例１５〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例５の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７５】
〈実施例１６〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例６の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７６】
〈実施例１７〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例７の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７７】
〈実施例１８〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例８の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７８】
〈実施例１９〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例９の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００７９】
〈実施例２０〉
実施例１の酵素インクの代わりに実施例１０の酵素インクを用いたことを除いて実施例１１と同様にして酵素電極１３を製造した。
【００８０】
〈比較例１〉
２−アントラセンカルボン酸が添加されていないことを除いて実施例１と同様にして酵素インクを製造し、この酵素インクを用いて実施例１１と同様にして酵素電極を製造した。
【００８１】
〈比較例２〉
２−アントラセンカルボン酸が添加された実施例１の酵素インクの代わりに、２−アントラセンカルボン酸の代わりに２−アミノアントラセンが添加された酵素インクを用いて実施例１１と同様にして酵素電極を形成した。２−アミノアントラセンの構造は次の通りである。
【化１０】
2013254724.tif 000012
【００８２】
〈比較例３〉
２−アントラセンカルボン酸が添加された実施例１の酵素インクの代わりに、２−アントラセンカルボン酸の代わりに２−（ヒドロキシメチル）アントラセンが添加された酵素インクを用いて実施例１１と同様にして酵素電極を製造した。２−（ヒドロキシメチル）アントラセンの構造は次の通りである。
【化１１】
2013254724.tif 000013
【００８３】
〈比較例４〉
２−アントラセンカルボン酸が添加された実施例１の酵素インクの代わりに、２−アントラセンカルボン酸の代わりにアントラセンが添加された酵素インクを用いて実施例１１と同様にして酵素電極を製造した。アントラセンの構造は次の通りである。
【化１２】
2013254724.tif 000014
【００８４】
〈比較例５〉
２−アントラセンカルボン酸が添加された実施例１の酵素インクの代わりに、２−アントラセンカルボン酸の代わりにフタロシアニンが添加された酵素インクを用いて実施例１１と同様にして酵素電極を形成した。フタロシアニンの構造は次の通りである。
【化１３】
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【００８５】
実施例１１〜１９および比較例１〜５の酵素電極を１．０Ｍリン酸緩衝液  ｐＨ５．０（０．８Ｍのグルコースを含む）の溶液中で定電位測定（０．２５Ｖ  ｖｓ  Ａｇ｜ＡｇＣｌ（ｓａｔ．ＫＣｌ）した。実施例１１〜１８の測定結果を図３に示す。また、比較例１〜５の測定結果を実施例１１〜１９の測定結果と併せて図４に示す。
【００８６】
図３および図４から分かるように、プロモータ分子として、２−アントラセンカルボン酸、９−アントラセンカルボン酸、１−ピレンカルボン酸、２−ナフタレン酢酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、安息香酸、ラウリン酸、クエン酸またはＰＱＱを用いた実施例１１〜１９のいずれも、プロモータ分子を含まない酵素インクを用いた比較例１（図３および図４においてＣｔｒｌと表示されている）に比べて高い電流値が得られている。
【００８７】
ＣｕｅＯを用いた実施例１０の酵素電極１３を用いて電極性能の評価を行った。そのために、ヘキサシアノ鉄酸イオンを用い、サイクリックボルタンメトリー評価を行った。その結果を図５に示す。図５から明らかなように、２−アントラセンカルボン酸が添加された実施例１の酵素インクを用いて製造された実施例１１の酵素電極は、２−アントラセンカルボン酸が添加されていない酵素インクを用いて作製された比較例１の酵素電極に比べて非常に良い電気化学応答を示した。
【００８８】
［酵素電極のモデル］
図６に酵素電極のモデルを示す。この酵素電極は正極である。図６に示すように、カーボン粒子を含む材料からなる電極にプロモータ分子を介して酵素が固定化されている。電極からプロモータ分子を通って酵素に電子が移動し、プロトンを受け取ってＯ2 と反応することによりＨ2 Ｏが生成される。
【００８９】
［酵素インクにラフィノースを含有させることにより得られる効果］
ここで、酵素インクにラフィノースを含有させることにより得られる効果の検証を行った結果について説明する。ラフィノースの構造は次の通りである。
【化１４】
2013254724.tif 000016
【００９０】
検証を行うために、以下のようにして正極を作製し、定電位測定を行った。
まず、市販品のビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ）（天野エンザイム製）と、市販品ＢＯＤにあらかじめ含まれているスクロースをラフィノースまたはトレハロースで置換したＢＯＤとを用意する。
【００９１】
２５ｍｇ／ｍｌ  ＢＯＤ溶液２０μｌ、２％ポリ−Ｌ−リジン（ＰＬＬ）水溶液２０μｌ、２０ｍＭフェリシアン化カリウム水溶液２０μｌを混合し、１ｃｍ2 のカーボン電極上に塗布した。その後、３０℃で２時間乾燥させた。
【００９２】
乾燥後、撥水剤を４０μｌ塗布し、２時間乾燥させた。この撥水剤は、撥水材料として天然黒鉛を１３〜１８％、バインダーとしてポリビニルブチラールを３〜８％、カーボンブラックを８．４％、有機溶媒としてメチルイソブチルケトンを６９．４８％含有するものである。
【００９３】
こうして製造した正極を、５０℃（相対湿度４３％）雰囲気下で保存し、保存期間と電極の性能劣化との関係を２．０Ｍイミダゾール  ｐＨ７．０の溶液中で定電位測定（０．２５Ｖ  ｖｓ  Ａｇ｜ＡｇＣｌ（ｓａｔ．ＫＣｌ））する方法で評価した。
【００９４】
１時間後の電流値をプロットした結果を図７に示す。図７より、トレハロースやラフィノースを正極に添加することで耐熱性が向上することが分かった。トレハロースとラフィノースとを比較すると、ラフィノースの方が性能の維持率が高いことが分かった。
【００９５】
次に、正極におけるラフィノースの添加量と電流密度の向上および耐熱性の向上との関係を調べた結果について説明する。
【００９６】
このために、次のようにして正極を作製した。
２５ｍｇ／ｍｌ  ＢＯＤ溶液２０μｌ、２％ポリ−Ｌ−リジン（ＰＬＬ）水溶液２０μｌ、２０ｍＭフェリシアン化カリウム水溶液２０μｌ、ラフィノース０〜８ｍｇ（８ｍｇ以上は溶けない）を混合し、１ｃｍ2 のカーボン電極上に塗布した。その後、３０℃で２時間乾燥させた。
【００９７】
乾燥後、撥水剤を４０μｌ塗布し、２時間乾燥させた。この撥水剤は、撥水材料として天然黒鉛を１３〜１８％、バインダーとしてポリビニルブチラールを３〜８％、カーボンブラックを８．４％、有機溶媒としてメチルイソブチルケトンを６９．４８％含有するものである。
【００９８】
こうして作製した正極を、８０℃（乾燥条件）雰囲気下で保存し、保存期間と電極の性能劣化との関係を１．０Ｍリン酸緩衝液  ｐＨ７．０（０．８Ｍグルコースを含む）の溶液中で定電位測定（０．２５Ｖ  ｖｓ  Ａｇ｜ＡｇＣｌ（ｓａｔ．ＫＣｌ））する方法で評価した。
【００９９】
正極作製直後（１時間後）の電流密度をラフィノース添加量に対して測定した結果を図８に示す。図８中、Ａは市販品のＢＯＤ粉末を使用した場合、Ｒは市販品のＢＯＤに含まれているスクロースをラフィノースで置換した酵素粉末を使用した場合を示す。図８より、２．０ｍｇまではラフィノースの添加量が増すにつれて、正極の電流密度が向上することが分かった。
【０１００】
８０℃（乾燥条件）での保存試験の結果を図９に示す。図９より、正極の耐熱性はラフィノースの添加量が増すにつれて向上し、８ｍｇ／ｃｍ2 が最も高いことが分かった。
【０１０１】
以上のように、この第２の実施の形態によれば、カーボン粒子と、親水性（あるいは水溶性）のバインダーと、酸化還元酵素と、カーボン粒子と酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含む酵素インク１２を基板１１上に塗布することにより酵素電極１３を製造している。この酵素電極１３は、直接電子移動反応で高い電流密度を得ることができる。また、水に難溶なプロモータ分子を用いることによりプロモータ分子の溶出を抑えることもできる。また、２−アントラセンカルボン酸などの多くのプロモータ分子は、電極と酸化還元活性を持たないため、電極からの溶出によるクロスオーバーを引き起こさず、酵素燃料電池による発電に有効である。さらに、２−アントラセンカルボン酸などの多くのプロモータ分子は、カーボン粒子に共有結合で結合する必要がなく、酵素インクに混ぜ、この酵素インクを塗布または印刷するだけで酵素電極１３を簡便に製造することができる。
【０１０２】
〈３．第３の実施の形態〉
［酵素燃料電池］
次に、第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態においては、酵素燃料電池の正極として、第２の実施の形態による酵素電極を用いる。
【０１０３】
図１０はこの酵素燃料電池を模式的に示す。この酵素燃料電池では、燃料としてグルコースを用いる。図１１は、この酵素燃料電池の負極の構成の詳細ならびにこの負極に固定化された酵素群および補酵素の一例およびこの酵素群および補酵素による電子の受け渡し反応を模式的に示す。
【０１０４】
図１０および図１１に示すように、この酵素燃料電池は、負極２１と正極２２とが電解質層２３を介して対向した構造を有する。負極２１は、燃料として供給されたグルコースを酵素により分解し電子を取り出すとともにプロトン（Ｈ+ ）を発生する。正極２２は、負極２１から電解質層２３を通って輸送されたプロトンと負極２１から外部回路を通って送られた電子と例えば空気中の酸素とにより水を生成する。
【０１０５】
負極２１においては、カーボンなどからなる電極１１に、グルコースの分解に関与する酵素、グルコースの分解プロセスにおける酸化反応に伴って還元体が生成される補酵素および補酵素の還元体を酸化する補酵素酸化酵素が固定化されている。負極２１には、必要に応じて、補酵素酸化酵素から補酵素の酸化に伴って生じる電子を受け取って電極１１に渡す電子メディエーターも固定化される。
【０１０６】
グルコースの分解に関与する酵素としては、例えば、グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、好適にはＮＡＤ依存型グルコースデヒドロゲナーゼを用いることができる。この酸化酵素を存在させることにより、例えば、β−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトンに酸化することができる。
【０１０７】
さらに、このＤ−グルコノ−δ−ラクトンは、グルコノキナーゼとフォスフォグルコネートデヒドロゲナーゼ（ＰｈＧＤＨ）との二つの酵素を存在させることにより、２−ケト−６−フォスフォ−Ｄ−グルコネートに分解することができる。すなわち、Ｄ−グルコノ−δ−ラクトンは、加水分解によりＤ−グルコネートになり、Ｄ−グルコネートは、グルコノキナーゼの存在下、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）をアデノシン二リン酸（ＡＤＰ）とリン酸とに加水分解することでリン酸化されて、６−フォスフォ−Ｄ−グルコネートになる。この６−フォスフォ−Ｄ−グルコネートは、酸化酵素ＰｈＧＤＨの作用により、２−ケト−６−フォスフォ−Ｄ−グルコネートに酸化される。
【０１０８】
また、グルコースは上記分解プロセスのほかに、糖代謝を利用してＣＯ2 まで分解することもできる。この糖代謝を利用した分解プロセスは、解糖系によるグルコースの分解およびピルビン酸の生成ならびにＴＣＡ回路に大別されるが、これらは広く知られた反応系である。
【０１０９】
単糖類の分解プロセスにおける酸化反応は、補酵素の還元反応を伴って行われる。この補酵素は作用する酵素によってほぼ定まっており、ＧＤＨの場合、補酵素にはＮＡＤ+ が用いられる。すなわち、ＧＤＨの作用によりβ−Ｄ−グルコースがＤ−グルコノ−δ−ラクトンに酸化されると、ＮＡＤ+ がＮＡＤＨに還元され、Ｈ+ を発生する。
【０１１０】
生成されたＮＡＤＨは、ジアホラーゼ（ＤＩ）の存在下で直ちにＮＡＤ+ に酸化され、二つの電子とＨ+ とを発生する。したがって、グルコース１分子につき１段階の酸化反応で二つの電子と二つのＨ+ とが生成されることになる。２段階の酸化反応では、合計四つの電子と四つのＨ+ とが生成される。
【０１１１】
上記プロセスで生成された電子はジアホラーゼから電子メディエーターを介して負極２１の電極１１に渡され、Ｈ+ は電解質層２３を通って正極２２へ輸送される。
【０１１２】
上記の酵素、補酵素および電子メディエーターは、電極反応が効率よく定常的に行われるようにするために、電解質層２３に含まれるリン酸緩衝液やトリス緩衝液などの緩衝液によって、酵素にとって最適なｐＨ、例えばｐＨ７付近に維持されていることが好ましい。リン酸緩衝液としては、例えばＮａＨ2 ＰＯ4 やＫＨ2 ＰＯ4 が用いられる。さらに、イオン強度（Ｉ．Ｓ．）は、あまり大きすぎても小さすぎても酵素活性に悪影響を与えるが、電気化学応答性も考慮すると、適度なイオン強度、例えば０．３程度であることが好ましい。ただし、ｐＨおよびイオン強度は、用いる酵素それぞれに最適値が存在し、上述した値に限定されない。
【０１１３】
図１１には、一例として、グルコースの分解に関与する酵素がグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、グルコースの分解プロセスにおける酸化反応に伴って還元体が生成される補酵素がＮＡＤ+ 、補酵素の還元体であるＮＡＤＨを酸化する補酵素酸化酵素がジアホラーゼ（ＤＩ）、補酵素酸化酵素から補酵素の酸化に伴って生じる電子を受け取って負極２１の電極１１に渡す電子メディエーターがＡＣＮＱである場合が図示されている。
【０１１４】
正極２２としては、第２の実施の形態による酵素電極が用いられる。この酵素電極には、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などの酸素還元酵素が固定化される。正極２２には、好適には、酸素還元酵素に加えて、この正極２２との間で電子の受け渡しを行う電子メディエーターも固定化される。
【０１１５】
この正極２２においては、上記の酸素を分解する酵素の存在下で、電解質層２３からのＨ+ と負極２１からの電子とにより空気中の酸素を還元し水を生成する。
【０１１６】
電解質層２３は負極２１において発生したＨ+ を正極２２に輸送するためのもので、電子伝導性を持たず、Ｈ+ を輸送することが可能な材料により構成されている。電解質層２３としては、具体的には、例えば、セロハンなどの既に挙げたものが用いられる。
【０１１７】
以上のように構成された酵素燃料電池において、負極２１側にグルコースが供給されると、このグルコースが酸化酵素を含む分解酵素により分解される。この単糖類の分解プロセスで酸化酵素が関与することで、負極２１側で電子とＨ+ とを生成することができ、負極２１と正極２２との間で電流を発生させることができる。
【０１１８】
次に、酵素燃料電池の具体的な構造例について説明する。
図１２ＡおよびＢに示すように、この酵素燃料電池は、負極２１と正極２２とが電解質層２３を介して対向した構成を有している。この場合、正極２２の下および負極２１の下にそれぞれＴｉ集電体４１、４２が置かれ、集電を容易に行うことができるようになっている。符号４３、４４は固定板を示す。これらの固定板４３、４４はねじ４５により相互に締結され、それらの間に、正極２２、負極２１、電解質層２３およびＴｉ集電体４１、４２の全体が挟み込まれている。固定板４３の一方の面（外側の面）には空気取り込み用の円形の凹部４３ａが設けられ、この凹部４３ａの底面に他方の面まで貫通した多数の穴４３ｂが設けられている。これらの穴４３ｂは正極２２への空気の供給路となる。一方、固定板４４の一方の面（外側の面）には燃料装填用の円形の凹部４４ａが設けられ、この凹部４４ａの底面に他方の面まで貫通した多数の穴４４ｂが設けられている。これらの穴４４ｂは負極２１への燃料の供給路となる。この固定板４４の他方の面の周辺部にはスペーサー４６が設けられており、固定板４３、４４をねじ４５により相互に締結したときにそれらの間隔が所定の間隔になるようになっている。
【０１１９】
図１２Ｂに示すように、Ｔｉ集電体４１、４２の間に負荷４７を接続し、固定板４４の凹部４４ａに燃料として例えばリン酸緩衝液にグルコースを溶かしたグルコース溶液を入れて発電を行う。
【０１２０】
この第３の実施の形態によれば、各種の電子機器の電源などに用いて好適な高出力の酵素燃料電池を得ることができる。
【０１２１】
〈４．第４の実施の形態〉
［バイオリアクター］
図１３は第４の実施の形態によるバイオリアクターを示す。
【０１２２】
図１３に示すように、このバイオリアクターにおいては、カラムリアクター内に第２の実施の形態により製造される酵素電極５１が設置されている。この酵素電極５１に固定化する酸化還元酵素は、このバイオリアクターの用途などに応じて適宜選ばれる。
【０１２３】
このバイオリアクターにおいては、反応物を含む溶液をカラムリアクターに流して酵素電極５１と接触させる。そして、この酵素電極５１に固定化された酵素による酵素反応により反応物から生成物が得られる。
【０１２４】
このバイオリアクターにおいては、上記以外のことは、その性質に反しない限り、第２の実施の形態と同様である。
【０１２５】
この第４の実施の形態によれば、高性能のバイオリアクターを実現することができる。
【０１２６】
〈５．第５の実施の形態〉
［酵素インク］
第５の実施の形態による酵素インクは、カーボン粒子と、親水性（あるいは水溶性）のバインダーと、酸化還元酵素と、電子メディエーターとしてのＡＢＴＳと、少なくとも水を含む溶媒とを含む。ここで、ＡＢＴＳは、カーボン粒子と酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子としても機能しうる。カーボン粒子、バインダー、酸化還元酵素および溶媒については、第１の実施の形態と同様である。この酵素インクにおける各成分の含有量も、第１の実施の形態と同様である。
【０１２７】
［酵素インクの製造方法］
この酵素インクの製造方法は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２８】
〈実施例２１〉
ケッチェンブラック０．２５ｇ、ＶＧＣＦ（登録商標）０．２５ｇ、カルボキシメチルセルロース０．１ｇおよびビリルビンオキシダーゼ０．３ｇをそれぞれ粉の状態で混合する。
【０１２９】
この混合物にＡＢＴＳ０．２ｇを粉の状態で混合した後、水４ｍｌを加えて混練し、インク状にした。こうして酵素インクを製造した。
【０１３０】
〈実施例２２〉
ケッチェンブラック０．２５ｇ、ＶＧＣＦ（登録商標）０．２５ｇ、カルボキシメチルセルロース０．１ｇ、ビリルビンオキシダーゼ０．３ｇおよびラフィノース０．５ｇをそれぞれ粉の状態で混合する。
【０１３１】
この混合物にＡＢＴＳ０．２ｇを粉の状態で混合した後、水４ｍｌを加えて混練し、インク状にした。こうして酵素インクを製造した。
【０１３２】
〈実施例２３〉
ケッチェンブラック０．２５ｇ、ＶＧＣＦ（登録商標）０．２５ｇ、カルボキシメチルセルロース０．１ｇ、ビリルビンオキシダーゼ０．３ｇ、ラフィノース０．５ｇおよび２−６ナフタレンジカルボン酸０．０８５ｇをそれぞれ粉の状態で混合する。
【０１３３】
この混合物にＡＢＴＳ０．２ｇを粉の状態で混合した後、水４ｍｌを加えて混練し、インク状にした。こうして酵素インクを製造した。
【０１３４】
この第５の実施の形態によれば、酵素インクは、カーボン粒子と、親水性（あるいは水溶性）のバインダーと、酸化還元酵素と、電子メディエーターとしてだけでなく、カーボン粒子と酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子しても機能しうるＡＢＴＳと、少なくとも水を含む溶媒とを含有する。この酵素インクによれば、ＡＢＴＳの溶出を防止することができるＡＢＴＳ固定化酵素電極を製造することができる。また、カーボン粒子と親水性のバインダーと水とにより均一な水混和性を得ることができ、ＡＢＴＳおよび酸化還元酵素を均一に分散させることができる。
【０１３５】
〈６．第６の実施の形態〉
［酵素電極およびその製造方法］
この第６の実施の形態においては、第５の実施の形態による酵素インクを用いて第２の実施の形態と同様にして酵素電極を製造する。
【０１３６】
［電子メディエーターの溶出確認実験］
電極に固定化した電子メディエーターの溶出の有無あるいは程度を確認するために実験を行った。
【０１３７】
ここでは、第５の実施の形態による酵素インクの酸化還元酵素以外の成分として、カーボン粒子としてケッチェンブラックおよびＶＧＣＦ（登録商標）、親水性（あるいは水溶性）のバインダーとしてカルボキシメチルセルロース、ＡＢＴＳおよび水を含む場合を考える。まず、各成分の有無によるＡＢＴＳの溶出への影響の確認を行った。このために四つの電極Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを作製した。電極Ａは、ケッチェンブラック０．２５ｇおよびＶＧＣＦ（登録商標）０．２５ｇ、カルボキシメチルセルロース０．１ｇおよび水４ｍｌを含むインクをコーターにより不織布に塗布し、２５ｍＭのＡＢＴＳを２０μｌディップした後、水を乾燥させることにより作製した。電極Ｂは、電極Ａの作製に用いたインクのうちのカルボキシメチルセルロースを０ｇとしたインクを用いて同様に作製した。電極Ｃは、電極Ａの作製に用いたインクのうちのケッチェンブラックを０ｇ、ＶＧＣＦ（登録商標）を０．５ｇとしたインクを用いて同様に作製した。電極Ｄは、電極Ａの作製に用いたインクのうちのケッチェンブラックを０．５ｇ、ＶＧＣＦ（登録商標）を０としたインクを用いて同様に作製した。
【０１３８】
これらの電極Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを用い、１．０Ｍリン酸緩衝液  ｐＨ７．０の溶液中でサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定を行った。電位掃引速度は１０ｍＶ／ｓとした。１測定ごとに溶液を捨て、水で電極を洗った後、再び溶液を加えて再度ＣＶ測定を行うというようにしてＣＶ測定を５サイクル行った。
【０１３９】
電極Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを用いて行った５回のＣＶ測定の結果をそれぞれ図１４、図１５、図１６および図１７に示す。図１４、図１５、図１６および図１７に示すように、電極Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのいずれも電流が得られるが、ＣＶ測定を５サイクル行った後の電流値の変化は電極Ａが最も少なく、このことから、電極作製用インクにケッチェンブラック、ＶＧＣＦ（登録商標）およびカルボキシメチルセルロースを含むことがＡＢＴＳの溶出防止に有効であることが分かる。
【０１４０】
次に、電極に固定化する電子メディエーターをＡＢＴＳまたはフェリシアン化カリウム（ＦｅＣＮ）（ヘキサシアノ鉄酸カリウム）の二種類に変えてそれらの溶出の有無あるいは程度を確認するための実験を行った。電極を作製するためのインクの電子メディエーター以外の成分としては、上記の電極Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの中でＡＢＴＳの溶出防止性能が最も良かった電極Ａの作製に用いたインクと同様な成分、すなわち、ケッチェンブラック、ＶＧＣＦ（登録商標）およびカルボキシメチルセルロースを用いた。
【０１４１】
実験を行うために、二つのインク試料１、２を作製した。インク試料１は、第５の実施の形態による酵素インクの酸化還元酵素以外の成分として、カーボン粒子としてケッチェンブラック０．２５ｇおよびＶＧＣＦ（登録商標）０．２５ｇ、親水性（あるいは水溶性）のバインダーとしてカルボキシメチルセルロース０．１ｇ、ＡＢＴＳ０．１ｇ、水４ｍｌを含むインクである。インク試料２は、インク試料１におけるＡＢＴＳの代わりにフェリシアン化カリウム（ＦｅＣＮ）０．１ｇを含むものであり、インク試料１との比較のためのものである。なお、インク試料１、２の成分を混合後、１０分間の泡取りを２回行った。
【０１４２】
基板１１として不織布を用い、この不織布上に上記のインク試料１、２をコーターにより厚さ５０μｍ塗布した後、ホットプレート上で４０℃で２時間加熱し、水を乾燥除去して電極を作製した。
【０１４３】
インク試料１を用いて作製された電極を電極Ｅ、インク試料２を用いて作製された電極を電極Ｆとした。
【０１４４】
これらの電極Ｅ、Ｆを用い、１．０Ｍリン酸緩衝液  ｐＨ７．０の溶液中でＣＶ測定を行った。電位掃引速度は１０ｍＶ／ｓとした。１測定ごとに溶液を捨て、水で電極を洗った後、再び溶液を加えて再度ＣＶ測定を行うというようにしてＣＶ測定を５サイクル行った。
【０１４５】
電極Ｅを用いて行った５回のＣＶ測定の結果を図１８に示す。図１９は、各回のＣＶ測定により得られたピーク電流値の変化を、１回目の測定により得られたピーク電流値を１００％として示したものである。また、電極Ｆを用いて行った３回のＣＶ測定の結果を図２０に示す。図２１は、各回のＣＶ測定により得られたピーク電流値の変化を、１回目の測定により得られたピーク電流値を１００％として示したものである。
【０１４６】
図１８〜図２１から分かるように、ＡＢＴＳを固定化した電極Ｅでは、ＣＶ測定を５サイクル行ってもピーク電流値はほとんど変化していないのに対し、ＦｅＣＮを固定化した電極Ｆでは、２回目のＣＶ測定により得られるピーク電流値は、１回目のＣＶ測定により得られるピーク電流値の約３０％に激減している。すなわち、ＦｅＣＮを固定化した電極Ｆでは、ＦｅＣＮが容易に溶出してしまうのに対し、ＡＢＴＳを固定化した電極Ｅでは、ＡＢＴＳがほとんど溶出しないことが分かる。このことから、電極ＥではＡＢＴＳが強固に固定化されていることが分かる。
【０１４７】
〈実施例２４〉
基板１１として不織布を用い、この不織布上に実施例２１で製造した酵素インク１２をコーターにより厚さ５０μｍ塗布した後、ホットプレート上で７５℃で２時間加熱し、水を乾燥除去した。
【０１４８】
こうして、ケッチェンブラックとＶＧＣＦ（登録商標）とカルボキシメチルセルロースとＡＢＴＳとビリルビンオキシダーゼとからなる酵素電極１３が不織布からなる基板１１上に形成された。
【０１４９】
〈実施例２５〉
基板１１として不織布を用い、この不織布上に実施例２２で製造した酵素インク１２をコーターにより厚さ５０μｍ塗布した後、ホットプレート上で７５℃で２時間加熱し、水を乾燥除去した。
【０１５０】
こうして、ケッチェンブラックとＶＧＣＦ（登録商標）とカルボキシメチルセルロースとＡＢＴＳとビリルビンオキシダーゼとラフィノースとからなる酵素電極１３が不織布からなる基板１１上に形成された。
【０１５１】
〈実施例２６〉
基板１１として不織布を用い、この不織布上に実施例２３で製造した酵素インク１２をコーターにより厚さ５０μｍ塗布した後、ホットプレート上で７５℃で２時間加熱し、水を乾燥除去した。
【０１５２】
こうして、ケッチェンブラックとＶＧＣＦ（登録商標）とカルボキシメチルセルロースとＡＢＴＳとビリルビンオキシダーゼとラフィノースと２−６ナフタレンジカルボン酸とからなる酵素電極１３が不織布からなる基板１１上に形成された。
【０１５３】
実施例２４〜２６の酵素電極を１．０Ｍリン酸緩衝液  ｐＨ５．０（０．８Ｍのグルコースを含む）の溶液中で定電位測定（０．４Ｖ  ｖｓ  Ａｇ｜ＡｇＣｌ（ｓａｔ．ＫＣｌ）した。実施例２４〜２６の測定結果を図２２に示す。図２２より、ラフィノースを含む実施例２２の酵素インクを用いて作製された実施例２４の酵素電極では、ラフィノースを含まない実施例２１の酵素インクを用いて作製された実施例２５の酵素電極に比べて、電流値が大幅に向上していることが分かる。また、ラフィノースに加えて２−６ナフタレンジカルボン酸を含む実施例２３の酵素インクを用いて作製された実施例２６の酵素電極では、ラフィノースを含む実施例２２の酵素インクを用いて作製された実施例２５の酵素電極に比べて、電流値がより向上し、特に初期の電流値が大幅に向上していることが分かる。
【０１５４】
実施例２６の酵素電極と電子メディエーターとしてＦｅＣＮを用いた比較例６の酵素電極（コントロール電極）との電圧特性を評価した結果を図２３に示す。比較例６の酵素電極は、上記のインク試料２にビリルビンオキシダーゼを加えた酵素インクを用いて作製された酵素電極である。図２３には、各電位でそれぞれ定電位測定を行い、１時間後の電流値をプロットしてある。図２３より、ＡＢＴＳはＦｅＣＮより酸化還元電位が高いため、電流値の立ち上がりが高電圧側にシフトしていることが分かる。
【０１５５】
以上のように、この第６の実施の形態によれば、カーボン粒子と、親水性（あるいは水溶性）のバインダーと、酸化還元酵素と、ＡＢＴＳと、少なくとも水を含む溶媒とを含む酵素インク１２を基板１１上に塗布することにより酵素電極１３を製造している。この酵素電極１３ではＡＢＴＳの溶出を防止することができるため、例えばこの酵素電極１３を酵素燃料電池の正極に用いた場合、長期に亘って出力電流を維持することができる。さらに、この酵素電極１３は、ＡＢＴＳがプロモータ分子として働くことにより促進される直接電子移動反応あるいはＡＢＴＳが電子メディエーターとして働くことにより高い電流密度を得ることができる。また、ＡＢＴＳは、カーボン粒子に共有結合で結合する必要がなく、酵素インクに混ぜ、この酵素インクを塗布または印刷するだけで酵素電極１３を簡便に製造することができる。
【０１５６】
以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【０１５７】
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
【０１５８】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）正極と、負極と、上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、上記正極が、カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子とを有する酵素燃料電池。
（２）上記プロモータ分子は上記カーボン粒子と結合する部位と上記酸化還元酵素と結合する部位とを有する前記（１）に記載の酵素燃料電池。
（３）上記プロモータ分子は有機酸である前記（１）または（２）に記載の酵素燃料電池。
（４）上記有機酸は水に難溶である前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の酵素燃料電池。
（５）上記有機酸はカルボン酸である前記（３）に記載の酵素燃料電池。
（６）上記カルボン酸は、少なくとも一つのベンゼン環を有する化合物、少なくとも一つの複素環を有する化合物、脂肪酸およびクエン酸からなる群より選ばれた少なくとも一種類である前記（５）に記載の酵素燃料電池。
（７）上記カルボン酸は、アントラセン誘導体、ピレン誘導体またはナフタレン誘導体である前記（６）に記載の酵素燃料電池。
（８）上記カルボン酸は、２−アントラセンカルボン酸、９−アントラセンカルボン酸、１−ピレンカルボン酸、２−ナフタレン酢酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、安息香酸、ラウリン酸、クエン酸およびピロロキノリンキノンからなる群より選ばれた少なくとも一種類である前記（６）に記載の酵素燃料電池。
（９）上記酸化還元酵素は、グルコースオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ジアホラーゼ、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、グルコン酸デヒドロゲナーゼ、セロビオースデヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、アミンデヒドロゲナーゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、ヒドロゲナーゼ、ｐ−クレゾールメチルヒドロキシラーゼ、ヒスタミンデヒドロゲナーゼ、フマル酸リダクターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、一酸化炭素デヒドロゲナーゼ、硝酸リダクターゼ、ヒ酸レダクターゼ、亜硫酸レダクターゼ、ＤＭＳＯリダクターゼ、シトクロムＣ3 、マルチ銅オキシダーゼ、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ、シトクロムＣ、ヘモグロビン、ミオグロビン、シトクロムＰ４５０およびフェリチンからなる群より選ばれた少なくとも一種類である前記（１）ないし（８）のいずれかに記載の酵素燃料電池。
（１０）上記正極が電子メディエーターをさらに有する前記（１）〜（９）のいずれかに記載の酵素燃料電池。
（１１）上記電子メディエーターがＡＢＴＳである前記（１０）に記載の酵素燃料電池。
（１２）
少なくとも一つの酵素燃料電池を有し、上記酵素燃料電池は、正極と、負極と、上記正極と上記負極との間に設けられたプロトン伝導体とを有し、上記正極が、カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子とを有する電子機器。
（１３）カーボン粒子と、親水性のバインダーと、酸化還元酵素と、上記カーボン粒子と上記酸化還元酵素との間の電子移動を促進するプロモータ分子と、少なくとも水を含む溶媒とを含有する酵素インク。
（１４）上記カーボン粒子の含有量は３０重量％以上８５重量％以下、上記バインダーの含有量は１重量％以上６５重量％以下、上記プロモータ分子の含有量は５重量％以上１５重量％以下である前記（１３）に記載の酵素インク。
（１５）さらに少なくとも一種類の糖類を含有する前記（１３）または（１４）に記載の酵素インク。
（１６）上記糖類の含有量は３重量％以上８５重量％以下である前記（１５）に記載の酵素インク。
【符号の説明】
【０１５９】
１１…基板、１２…酵素インク、１３…酵素電極、２１…負極、２２…正極、２３…電解質層、４１、４２…Ｔｉ集電体、４３、４４…固定板
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図６】
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