(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子としてのポリ塩化ビニルと、可塑剤と、親水基と疎水鎖とを有する両親媒性物質とを混合して、前記両親媒性物質の前記親水基が表面に並ぶように固定された分子膜からなる味覚センサにおいて、
前記分子膜を形成する前記両親媒性物質の分子の疎水鎖の炭素数に対応した長さを１０〜１４にしたことを特徴とする味覚センサ。
【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からなる分子膜によって形成され、塩味、酸味、苦味、甘味等の味覚を検知するための味覚センサにおいて、洗浄等による特性の変化を防止するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
味覚の検知を行うための味覚センサに、脂質等の両親媒性物質からなる分子膜を用いることは、特開平３−５４４４６号（特許第２５７８３７０号）に開示されている。
【０００３】
この種の味覚センサは、親水基と疎水鎖からなる脂質等の分子膜に対する味物質の吸着によって、膜の界面電位が変化することを利用したものであり、この分子膜を模式的に示すと図１０のように表すことができる。
【０００４】
図１０において、各分子１１は、球状の親水基１１ａと、親水基１１ａから原子配列が長く延びる炭化水素の疎水鎖１１ｂとからなり、これらの各分子群が、その親水基１１ａ側が表面側に並ぶように、膜部材１２（後述の高分子と可塑剤からなる）の表面のマトリクス１３（表面構造、平面的な広がりをもつミクロな構造）の中に、一部はマトリクス内部に溶け込んだ形（例えば分子１１′）で収容されている。
【０００５】
この分子膜は、例えば、ジオクチルフォスフェート（２Ｃ8 ＰＯＯＨ）、トリオクチルメチル  アンモニウム  クロライド（ＴＯＭＡ）等の脂質分子あるいはニコチン、イソフムロン等の苦味物質の分子と、ベースとなる高分子および可塑剤とを所定の割合で混合して作製されたものである。
【０００６】
実際の製造方法の一例をあげると、高分子にはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を用い、可塑剤としてフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、ジオクチルフェニルフォスフォネート（ＤＯＰＰ）あるいはリン酸トリクレシル（ＴＣＰ）を用いて上記の脂質分子や苦味物質と混合したもの８００ｍｇを、ＴＨＦ１０ｃｃに溶解し、平底の容器（例えば８５ｍｍφのシャーレ）に移し、それを均一な加熱された板上で約３０度Ｃに２時間保って、ＴＨＦを揮散させることで厚さ約２００μｍの分子膜を得ることができる。
【０００７】
この分子膜を実際に味覚センサとして使用する場合には、基材で支持した分子膜に電極を設け、この電極にリードを接続して、分子膜を液に漬けたときの分子膜の電位を検出できるようにしている。
【０００８】
この味覚センサで味の判定等を行う場合には、味物質に対してそれぞれ異なる応答を示す複数の分子膜を設けて、味覚センサを基準液に漬けたときと検査対象液に一定時間漬けた後の各分子膜の電位変化を分子膜毎に求め、各電位変化のパターンに基づいて味の判定を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような分子膜を用いた味覚センサを実際に使用していると、その特性が変動することが判明した。
【００１０】
図１１〜図１６は、２Ｃ８系脂質のジオクチルフォスフェード（２Ｃ8 ＰＯＯＨ）の分子膜を持つ味覚センサについて、３０パーセントのエタノール液内で振動を与えて洗浄したときの膜抵抗および味物質のＫＣｌ（塩化カリウム）、酒石酸、ＭＳＧ（グルタミン酸ナトリウム）およびキニーネに対する感度の変化を測定したものである。
【００１１】
これらの図から明らかなように、図１２のＫＣｌや図１３の酒石酸に対する感度の変動は比較的少ないが、図１１の膜抵抗は大きく増大し、図１４のＭＳＧに対する感度は一旦低下してから大きく上昇変動し、また、図１５および図１６のキニーネに対する感度は、一旦大きく上昇してから下降変動している。
【００１２】
なお、図中「ＣＰＡキニーネ」は、ＣＰＡ測定によるものである。ＣＰＡ測定は、基準液にセンサを漬けて電圧を測定した後、センサーを検査対象液に一定時間漬けてから、再び基準液に戻して電圧を測定して、センサを検査対象液に漬ける前と漬けた後の電圧の差を測定値とする方法である。
【００１３】
このように特性変動が激しいため、従来では再現性の高い測定が行えない。また、変化率の許容限度を例えば０．５パーセントとすると、キニーネの測定では８００回程度の振動洗浄が限度となり、通常の測定において１測定当り２０回程度の振動洗浄を行うものとすれば、４０回の測定が限界となってしまい、センサを頻繁に交換しなければならない。
【００１４】
本発明は、この問題を解決し、特性変動が極めて少なく、耐久性の高い味覚センサを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の味覚センサは、
高分子としてのポリ塩化ビニルと、可塑剤と、親水基と疎水鎖とを有する両親媒性物質とを混合して、前記両親媒性物質の前記親水基が表面に並ぶように固定された分子膜からなる味覚センサにおいて、
前記分子膜を形成する前記両親媒性物質の分子の疎水鎖の炭素数に対応した長さを１０〜１４にしたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本願発明者は、前記味覚センサの特性変動が、分子膜の分子の溶け出しに起因していることを知った。そして、この分子の溶け出しは、分子の疎水鎖の長さによって大きく異なることを発見した。
【００１７】
即ち、これまで製造、使用してきた従来の味覚センサは、分子膜の分子として、図１の（ａ）の分子１１のように疎水鎖１１ｂの長さＲが８までのものしか使用されていない。これは、分子構造が小さいものほど分子密度を高くすることができ、感度を高くできると思われていたことによる。
【００１８】
ところが、実際に図１の（ｂ）のように親水基２０ａと長さＲが１０以上の疎水鎖２０ｂとからなる分子２０を用いた分子膜でも、感度の低下は特に感じられず、そればかりか分子の溶け出しが格段に少ないことが判明した。
【００１９】
図２は、この疎水鎖の長さが１０以上の分子（例えばリン酸ジ−ｎ−デシル（２Ｃ10ＰＯＯＨ）のような２Ｃ１０系脂質）、前記高分子および前記可塑材を用い前記した製造方法によって製造した分子膜３１を有する味覚センサ３０を示している。この味覚センサ３０は、測定の基準電圧を出力するための基準電極２５とともに使用される。
【００２０】
基準電極２５の表面は、液体内の脂質に反応しないように、塩化カリウム１００ｍ  ｍｏｌｅ／ｌを寒天で固定した緩衝層２６で覆われており、リード線２７が接続されている。
【００２１】
一方、味覚センサ３０の分子膜３１は、アクリル等の基材３２の表面に一面側を露呈させた状態で固定されており、分子膜３１の反対面には、基準電極２５の緩衝層２６と同等の緩衝層３３を介して電極３４が設けられ、この電極３４にはリード線３５が接続されている。
【００２２】
分子膜３１の各分子２０は、前記図１０で示した分子１１と同様に、親水基２０ａ側を表面側に向けた状態で膜をなすように一体化されたものである。
【００２３】
なお、図２では分子膜３１が一つの味覚センサ３０を示しているが、味物質に対する応答が異なる複数の分子膜を一つの味覚センサに設けてもよく、また、それぞれ異なる分子膜を有する味覚センサを複数用意して味の判定を行うこともできる。
【００２４】
基準電極２５のリード線２７と味覚センサ３０のリード線３５は、差動増幅器３６に接続され、基準電極２５の電位を基準電位とする味覚センサ３０の分子膜３１の電圧が検出され、この電圧に基づいて味の判別等を行うことができる。
【００２５】
図３は、この味覚センサ３０と、疎水鎖の長さが８の従来の２Ｃ８系脂質の分子膜によって構成された味覚センサとの振動洗浄に対する脂質の残存量の変化を測定したものである。
【００２６】
なお、比較した２つの味覚センサは、分子膜の脂質の種類（疎水鎖の長さ）が異なる以外は、前記した製造方法と同一の方法で製造されたものである。
【００２７】
この図から明らかなように、脂質の残存量は、従来の２Ｃ８系脂質のセンサでは１００００回程度の振動で７６パーセントまで減っているのに対し、疎水鎖の長さが１０の２Ｃ１０系脂質のセンサでは、８００００回以上の振動でも９５パーセントまでしか減少していない。したがって、特性の変動も非常に少ないと予想される。
【００２８】
実際にこの２Ｃ１０系脂質を分子膜として用いた味覚センサ３０で、前記同様に、膜抵抗や各味物質（ＫＣｌ、酒石酸、ＭＳＧ、キニーネ）に対する感度の変動を測定した結果を図４〜図９に示す。
【００２９】
図４〜図９は、２Ｃ１０系脂質の味覚センサ３０を前記図１１〜図１６の場合と同様に３０パーセントのエタノール液内で振動して洗浄したときの膜抵抗および各味物質に対する感度の変化を測定したものである。
【００３０】
これら各図と、前記図１１〜図１６とを比較すれば明らかなように、全ての特性が従来に比べて安定化されており、特に、図４の膜抵抗の変化、図７のＭＳＧに対する感度の変化、図８および図９のキニーネに対する感度の変化は、従来の特性に比べて格段に安定化されており、全ての特性において数万回の振動にも耐えられることを示している。
【００３１】
したがって、１測定当り２０回程度の振動洗浄を行うものとすれば、この味覚センサ３０は１０００回以上の測定に耐えられる。
【００３２】
なお、同様の実験をマイナス系で疎水鎖の長さが１２、１６の２Ｃ１２系脂質、２Ｃ１６系脂質およびプラス系で疎水鎖の長さが１２〜１６のＴＯＭＡについて行ったが、いずれの場合でも、特性の変動がほぼ無くなり、耐久性が格段に向上した。
【００３３】
ただし、疎水鎖の長さが１６のものは、分子膜の分子密度が高くなり、味物質の吸着が少ない範囲でセンサの出力が飽和状態となりセンサとしての線形動作範囲が狭くなる傾向が見られた。
【００３４】
したがって、味覚センサの線形動作範囲を主に使用して、複数の分子膜の電位の変化のパターンから味の分析等を行うような場合には、線形動作範囲が広く且つ洗浄に対する耐久性が高い、疎水鎖の長さが１０から１４までの分子を用いた味覚センサが適している。
【００３５】
また、単に味の有無だけを判定するような場合には、線形動作範囲が狭くてもよいので、疎水鎖の長さが１６以上のものを用いてもよく、この場合にはさらに耐久性が高くなる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の味覚センサは、疎水鎖の長さが１０以上の分子による分子膜を用いているので、洗浄等による特性の変動が極めて少なくなり、測定の再現性が格段に高くなり、耐久性も格段に高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】味覚センサの分子膜を構成する分子の模式図
【図２】本発明の分子膜を用いた味覚センサの概略図
【図３】２Ｃ１０系脂質の分子膜と従来の２Ｃ８系脂質の分子膜の脂質残存量の変化を示す図
【図４】２Ｃ１０系脂質の膜抵抗の変動特性を示す図
【図５】２Ｃ１０系脂質のＫＣｌに対する感度の変動特性を示す図
【図６】２Ｃ１０系脂質の酒石酸に対する感度の変動特性を示す図
【図７】２Ｃ１０系脂質のＭＳＧに対する感度の変動特性を示す図
【図８】２Ｃ１０系脂質のキニーネに対する感度の変動特性を示す図
【図９】２Ｃ１０系脂質のＣＰＡ測定によるキニーネに対する感度の変動特性を示す図
【図１０】味覚センサに用いる分子膜の模式図
【図１１】従来の２Ｃ８系脂質の膜抵抗の変動特性を示す図
【図１２】従来の２Ｃ８系脂質のＫＣｌに対する感度の変動特性を示す図
【図１３】従来の２Ｃ８系脂質の酒石酸に対する感度の変動特性を示す図
【図１４】従来の２Ｃ８系脂質のＭＳＧに対する感度の変動特性を示す図
【図１５】従来の２Ｃ８系脂質のキニーネに対する感度の変動特性を示す図
【図１６】従来の２Ｃ８系脂質のＣＰＡ測定によるキニーネに対する感度の変動特性を示す図
【符号の説明】
２０  分子
２０ａ  親水基
２０ｂ  疎水鎖
２５  基準電極
２６  緩衝層
２７  リード線
３０  味覚センサ
３１  分子膜
３２  基材
３３  緩衝層
３４  電極
３５  リード線
【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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【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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