(57)【要約】【課題】安定且つ正確な測定データを得ることができ、低濃度測定が可能で、良好な応答速度を備える味覚センサを提供する。【解決手段】味覚センサ１０は、センサ電極部１２と、参照電極部１３と、を備える。センサ電極部１２は、センサ電極部に設置された絶縁基板２２とから構成される。絶縁基板２２にはＬＢ膜２４が形成されており、センサ電極部１２の側壁の一部に呈味サンプルが流入する空孔１９が設置される。呈味サンプルが流入する空孔１９の面積が良好な面積以内に保たれ、さらにここから入った溶液がＬＢ膜２４に直接接し且つ距離が一定に保たれる。これにより、味覚センサ１０では、高精度、且つ良好な応答速度で安定した測定データを得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一面から溶液が流入するための筐体が設けられ、前記筐体の溶液が流入する面とは別の面に設けられた絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された金属電極と、該金属電極上に形成された感応膜と、前記絶縁基板の前記感応膜から所定距離だけ離間した位置に形成された空孔部と、を備えることを特徴とする味覚センサ。
【請求項２】
前記筐体と隣接するように設置され、基準溶液が入れられる容器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の味覚センサ
【請求項３】
前記絶縁基板は前記筐体に着脱可能に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の味覚センサ。
【請求項４】
前記空孔部は、筐体の一部に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の味覚センサ。
【請求項５】
前記感応膜は、ラングミューア・ブロジェット法を用いて作られた膜から構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の味覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、化学センサ或いはバイオセンサの内、味覚センサに関する。【０００２】  従来、化学センサとして、ｐＨ（ペーハ）センサ、イオンセンサ、酵素センサなどが知られている。これらは高選択性であるが、多数の物質で構成された味覚や臭覚に対して広範にわたり十分な感度を得ることは難しい。【０００３】これに対し、ＬＢ膜（ラングミューア・ブロジェット法を用いて作られた膜）や人工脂質膜などを用いた味覚センサは、化学センサに比べれぱ選択性は低いが種々の味覚に対し応答を示す。特に、ＬＢ膜は単分子膜を常温、常圧の環境下で高い秩序で配列、配向制御が可能であり、人体の舌の構造に類似しているため、センサの膜物質として有望視されている。このような膜を用いた味覚センサは例えぱ特許丈献１に開示されている。【０００４】従来の味覚センサの構成を図８に示す。味覚センサは、図８に示すように、センサ電極Ａと、参照電極Ｂと、塩橋と、電圧計と、コンピュータとを備える。センサ電極は例えぱビーカ等の容器に入れられた１０ｍＭ  ＫＣｌ溶液に浸されており、同様に参照電極もビーカ等の容器に入れられた飽和ＫＣｌ溶液に浸されている。このビーカ等の容器内にシリンジから呈味サンブルが滴下され、センサ電極と参照電極との電位の変化を測定する。
【特許文献１】特開２００４−７７３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】従来の味覚センサはビーカに設置され、ビーカ内に味サンフルが滴下されるため、シリンジによって味覚試料が滴下される位置からセンサまでの距離によって、測定データのばらつき、溶媒を通して味サンプルが拡散し、センサ電極Ａに味サンプルが到達するまでにサンプルの濃度が小さくなり、電極表面での感度が低下すると同時に、応答速度が遅くなるという問題があった。【０００６】本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、測定精度が高く、低濃度での測定も可能で、応答速度も速い味覚センサを提供するものである。
【問題を解決するための手段】
【０００７】上述した目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る味覚センサは、少なくとも一面から溶液が流入するための筐体が設けられ、前記筐体の溶液が流入する面とは別の面に設けられた絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された金属電極と、該金属電極上に形成された感応膜と、前記絶縁基板の前記感応膜から所定距離だけ離間した位置に形成された空孔部と、を備えることを特徴とする味覚センサ。
【０００８】前記筐体と隣接するように設置され、基準溶液が入れられる容器を更に備えてもよい。
【０００９】前記絶縁基板は前記筐体に着脱可能に設けられてもよい。
【００１０】前記空孔部は、筐体の一部に形成されてもよい。
【００１１】前記空孔部は、円形状に形成されてもよい。
【００１２】前記感応膜は、ラングミューア・ブロジェット法を用いて作られた膜から構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】本発明によれば、筐体にセンサを固定し、呈味サンプル溶液を直接味覚センサに触れることによってばらつきの少ない正確な測定データを得ることができ、しかも呈味サンプル溶液が薄まること無く直接味覚センサの感応膜に接触するため、低濃度な呈味サンプルまで測定可能で、且つ良好な応答速度を傭える味覚センサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】図１は、この発明の実施の形態に係る昧覚センサ１０の構成例を示す図である。
味覚センサ１０は、図１に示すようにセンサ電極部１２とこの中にあるセンサ電極１１と、参照電極部１３とこの中にある参照電極３２、更に塩橋１４と、電圧計１５と、コンピュータ１６と、から構成される。【００１５】味覚センサ１０はホルダー内に参照電極が入っている飽和ＫＣｌ溶液部１７と呈味サンプル溶液が流入するセンサ電極部１２とが分離されていて、塩橋１４で両溶液部の電位が等電位となる構造になっている。味覚センサ１０を呈味サンプル溶液１８に浸漬することにより、後述するセンサ電極が収容されている容器部に開けられた空孔１９を通して呈味サンプル溶器内に呈味サンプル溶液が流入し、センサ電極１１と参照電極３２間の電位が変化し、この変化を電圧計で計測しデータをコンピュータに記録する。【００１６】図２は味覚センサ１０の各断面図を示しており、背面図（Ｃ）の一部に前述した呈味サンプル溶液が流入する空孔１９が空けられている。なお、この空孔の形状は丸型でも角型でも任意の形状で良いが面積が３０平方ｍｍ２を超えない大きさが良好である。空孔の位置はセンサ電極部筐体の側面でも底面でも、どの位置でも良い。また、背面図（ｃ）にはセンサ電極１１がはめ込まれるスリットが空けられており、センサ電極１１の着脱が容易になっており、劣化したセンサ電極を簡単に入れ替えが出来るようになっている。【００１７】図３に示すセンサ電極１１の絶縁基板２２はガラスで出来ており、この上にマスクパタンによりパタン化された金属薄膜２５が蒸着あるいはスパッタリングにより形成されていてさらにその上にＬＢ膜（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ  ｆｉｌｍ）２４が形成されている。【００１８】ＬＢ膜（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ  ｆｉｌｍ）２４は、ラングミューア・ブロジェット法を用いて作られており、単分子膜を配向配置させた膜であり、分子間隔が１０ｎｍ程度の分子構造を有する。また、図３に示すようにＬＢ膜２４は、絶縁基板２２を覆うように形成される。もっとも引出電極２６上には絶縁膜２８が形成されており、ＬＢ膜２４はこの絶縁膜２８上にも形成される。しかし、ＬＢ膜２４の電位の変化は金属電極２５上に形成された領域でのみ検出されるため、味覚の識別に寄与するのは金属電極２５上に形成された部分のみである。なお、ＬＢ膜２４を選択的に金属電極２５上のみに形成しても良い。【００１９】また、図４に拡大して模式的に示すように、金属電極２５の表面の平均粗さは、ＬＢ膜２４の分子間隔と等しいかより小さい値を有する。また、ＬＢ膜２４の膜物質として、基本五味の良好な識別が可能であるＤｉＯｃｔａｄｅｃｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌＡｍｍｏｎｉｕｍ  Ｂｒｏｍｉｄｅ（ＤＯＡＢｒ）を使用し、また、ポリイオンコンプレツクス法で使用する下層の高分子としてＰｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｐｏｌｙ−ｖｉｎｙｌ  Ｓｕｌｆａｔｅ（以下、ＰＶＳＫ）を使用して、２０層に堆積したＬＢ膜２４を生成した。なお、ＬＢ膜２４の膜物質としては、Ｔｒｉ−ＯｃｔａｄｅｃｙｌＡｍｉｎｅ−ＨｙｄｒｏＣｈｎｏｒｉｄｅ（ＴＯＡＨＣ）、を用いることも可能である。【００２０】また、ＬＢ膜２４は、絶縁基板２２の特定の位置に形成されているため、呈味サンプルが流入する空孔１９の位置からＬ��膜２４までの距離が一定に保たれる。従って膜変化電位、並びに応答速度がほぽ一定となり、膜電位変化、応答時間のばらつきを解消させることができ、測定精度を向上させることができる。さらに希釈されていない呈味サンプルが直接ＬＢ膜２４の表面に接するため、低濃度の呈味サンプルまで測定が可能である。【００２１】金属電極２５と引出電極２６とは、絶縁基板２２上に形成される。金属電極２５と引出電極２６とは、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等の高融点金属、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）等の貴金属、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等から構成され、薄膜堆積法、具体的には、真空蒸着などのＰＶＤ（ＰｈｉｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により堆積・形成されている。金属電極２５は、例えぱ、縦横５〜１０ｍｍ、厚さ１ｎｍ〜１００μｍ程度のサイズで、その表面粗さ（金属電極２５の表面の凸凹のピーク間隔）は、図４に拡大して示すように、１０ｎｍ以下に設定されている。また、引出電極２６の上面は、エポキシ樹脂等の絶縁材料からなる絶縁膜２８によって覆われている。【００２２】参照電極部１３は、容器３１と、参照電極３２とから構成される。容器３１は図１及び図２に示すように呈味サンプル容器に隣接して設置され、容器３１内には飽和ＫＣｌ溶液が入れられている。このように容器３１を設置することにより、センサ電極部１２と参照電極部１３とを一体とすることができる。これにより、味覚センサ１０を容易に持ち運ぷことが可能となる。参照電極３２は、電圧計１５に接続されており、参照電極３２の電位を基準としてセンサ電極１１との電位差が測定される。【００２３】塩橋１４は、例えば、塩化カリウム水溶液を寒天等によって固めることにより作成される。塩橋１４の一端は、センサ電極部１２の容器内に設置され呈味溶液に浸されており、他端は参照電極部１３の飽和ＫＣｌ溶液１７中に浸されている。塩橋１４によって、センサ電極部１２と参照電極部１３との２種類の溶液が混合されないで電位的に連結される。【００２４】上述の構成を採る味覚センサにおいては、センサ電極部１２と参照電極部１３との間に発生する電位差を測定する静止膜電位測定法によって測定を行う。静止膜電位測定法では、例えぱ図５に示すようにセンサ電極部１２を呈味サンプル溶液１８に浸けない状態で、先ず膜電位差の測定を行う。次に安定状態に移行した後、呈味サンプル溶液１８に味覚センサ１０を浸し、再ぴ安定状態に至るまで電位差を測定する。呈味サンプル溶液中に味覚センサ１０が浸されると図５に示すように最大ビーク値を最大膜電位変化、最大ピーク値をとってから、３分後の電位が下降した時の電位を安定膜電位変化とする。例えぱクエン酸、塩化ナトリウム等の呈味物質その物によって、これらの電位が異なり、更に呈味物質の濃度、によっても電位の値が変わる。これによって、どの味を示す物質がどの濃度含まれるかを知ることができる。混合された呈味サンプルについても同様なことがいえる。【００２５】上述した構成を採る本実施の形態の味覚センサでは、ＬＢ膜２４は、絶縁基板２２の所定位置に設置されているため、呈味サンプルが流入する位置からＬＢ膜２４までの距離が一定に保たれる。従って最大膜電位変化、安定膜電位変化がほぼ一定となり、膜電位変化のぱらつきを解消させることができ、測定精度を向上させることができる。また、呈味サンプル溶液が流入する空孔１９の位置からＬＢ膜２４の位置を近づけることができ、応答速度を向上させることが出来る。このように本実施形態によれぱ、電位変化のばらつきが小さく安定した測定データを得ることができ、良好な電位変化を備える味覚センサを提供することができる。また、センサ電極部１２と参照電極部１３とを一体に形成することにより、それぞれが別個に形成される場合と比較し、味覚センサ１０の可搬性を向上させることができる。
【実施例】
【００２６】以下、本発明の実施の形態に係る味覚センサ１０による実施例を説明する。
一方、測定系としては、味覚センサ及ぴ参照電極間に発生する電位差を測定する静止膜電位測定法に基づき、測定を行った。まず、呈味サンプル溶液１８に浸けない状態で膜電位差の測定を行い、次に、安定状態（膜電位１ｍＶ／５ｍｉｎ）に移行後、味覚センサ１０を呈味サンプル容器２０中にある呈味サンプル溶液１８中に投入し、再ぴ安定状態に移行した後、測定を終了とした。また、センサは、純水に２０分間浸漬して、これを洗浄し再度使用した。図５に示すように滴下時からのピーク値を最大膜電位変化（Ｖｍ）、ピーク値を取ってから３分後の電位変化を安定膜電位変化（Ｖｓ）とし、２つのパラメータを使用した応答評価を行った。【００２７】なお、呈味サンプルとして、塩味を呈する物質として塩化ナトリウムを用い、酸味を呈する物質としてクエン酸を用い、甘味を呈する物質としてスクロースを用い、苦昧を呈する物質としてテオフィリンを用い、旨味を呈する物質としてグルタミン酸（ＭＳＧ）を用いた。呈味サンプル濃度は１０ｍＭと従来の１／１０の物を使用した。【００２８】また、図８に示す構成の従来の味党センサにおける測定結果を図７に示す。従来の味覚センサにおいては、測定方法は上述した静止膜電位測定法とほぼ同様であるが、パラメータとして呈味サンプルを滴下してから最大膜電位変化に至るまでの応答時間をもう一つのパラメータとして用い、呈味サンプル濃度は１００ｍＭとなっている点が異なる。【００２９】具体的に、図７に示すように塩味を呈する物質として塩化ナトリウムを用い、酸味を呈する物質としてクエン酸を用い、甘みを呈する物質としてスクロースを用い、苦味を呈する物質として、テオフィリンの代わりにカフェインを用い、旨味を呈する物質としてグルタミン酸（ＭＳＧ）を用いた。【００３０】図６と図７とを比較すれぱ明らかなように、従来型の味覚センサでは各呈味物質について、縦軸の最大膜電位変化が高々２０ｍＶ程度であったのが、本発明の味覚センサでは２１０ｍＶ以上と１０倍以上大きくなっている。しかも、呈味濃度は１０ｍＭであり従来の１／１０の低濃度となっている。このことから、従来のセンサよりも大幅な高感度化が図られている。【００３１】なお、本発明は上述した実施の形態に限られず、種々の変形及ぴ応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、呈味サンプル溶液が流入する空孔１９をセンサホルダーの側壁に設けているが、センサホルダーの底面に空孔１９を設けてもよい。【００３２】また、ＬＢ膜の材質なども任意であり、例えば、ポリイオンコンプレックス法で使用する下層の高分子として、ＰＶＳＫに代えて、或いは、ＰＶＳＫと共にＣｈｏｎｄｒｏｉｔｉｏｎ  Ｓｕｌｈｉｔｅ  Ａｓｏｄｉｕｍ  Ｓａｌｔ（Ｃｈｏｎｄｒｏｉｔｉｎ）を使用すること等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る味覚センサの構成例を示す図である。
【図２】は、味覚センサホルダーの構成例を示す断面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は左側面図である。
【図３】（ａ）は、センサ電極部のＬＢ膜の構成例を示す平面図であり、（ｂ）はＬＢ膜の構成例を示す断面図である。
【図４】ＬＢ膜の構成例を示す断面図である。
【図５】本実施の形態の味覚センサによる測定パラメータを示す図である。
【図６】本実施の形態の味覚センサによる最大膜電位変化と安定膜電位変化を示すグラフである。
【図７】従来の味覚センサによる最大膜電位変化と応答時間を示すグラフである。
【図８】従来の味覚センサの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】１０味覚センサ
１１センサ電極
１２センサ電極部
１３参照電極部
１４塩橋
１５電圧計
１６コンピュータ
１７飽和ＫＣｌ溶液
１８呈味サンプル溶液
１９空孔
２０呈味サンプル容器
２２絶縁基板
２４ＬＢ膜
２５金属電極
２６引出電極
２８絶縁膜
３１容器
３２参照電極
【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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