(57)【要約】【課題】応答速度が速く、測定環境に影響されず、長時間連続測定が可能な構造の成分測定装置を提供する。【解決手段】バイオセンサ１２０には溶媒吸収部材１３０により緩衝液ＳＬが供給され、その溶媒吸収部材１３０には吸引ファン１４０により気体が吸気される。このため、気体の特定成分を安定に溶解させた緩衝液ＳＬをバイオセンサ１２０に安定に供給することができる。しかも、バイオセンサ１２０と気体と溶媒吸収部材１３０と緩衝液ＳＬとの少なくとも一つを吸引ファン１４０が加温する。このため、特に外気が低温の場合などでも、バイオセンサ１２０を良好な感度で機能させ、気体中の特定成分を良好に測定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中の特定成分を測定する成分測定装置であって、
溶媒を収容する溶媒収容容器と、
前記溶媒に溶解した前記特定成分を測定する電気化学センサと、
前記溶媒収容容器に収容されている前記溶媒を前記電気化学センサに供給する溶媒吸収部材と、
前記溶媒を供給する前記溶媒吸収部材に前記気体を供給する気体供給機構と、
前記電気化学センサと前記気体と前記溶媒吸収部材と前記溶媒との少なくとも一つを加温する感度改善機構と、
を有することを特徴とする成分測定装置。
【請求項２】
前記感度改善機構は、作動により発熱する前記気体供給機構の熱量を前記電気化学センサに熱伝導させることを特徴とする請求項１に記載の成分測定装置。
【請求項３】
前記気体供給機構は、前記感度改善機構として前記気体を発熱により加温して前記電気化学センサに供給することを特徴とする請求項１または２に記載の成分測定装置。
【請求項４】
前記気体供給機構は、少なくとも前記電気化学センサと前記溶媒吸収部材とが内部に配置されている測定装置本体を有し、
前記測定装置本体は、外部から前記気体が流入する吸気口が前記溶媒吸収部材と対向する位置に形成されており、
前記吸気口に前記気体を外部から吸入するとともに前記感度改善機構として発熱する強制吸気機構が配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の成分測定装置。
【請求項５】
前記気体供給機構は、少なくとも前記電気化学センサと前記溶媒吸収部材とが内部に配置されている測定装置本体を有し、
前記測定装置本体は、前記電気化学センサを介して前記溶媒吸収部材と対向する位置に排気口が形成されており、
前記排気口に前記気体を外部に排出するとともに前記感度改善機構として発熱により加温する強制排気機構が配置されていることを特徴とする請求項２ないし４の何れか一項に記載の成分測定装置。
【請求項６】
前記電気化学センサがバイオセンサからなる請求項１ないし５の何れか一項に記載の成分測定装置。
【請求項７】
前記感度改善機構は、前記バイオセンサの感度が向上する所定の温度領域に前記気体と前記電気化学センサとの少なくとも一方を加温する請求項６に記載の成分測定装置。
【請求項８】
前記電気化学センサは、少なくとも生物由来の触媒機能を有する蛋白質の反応によって電気応答が得られる前記バイオセンサからなることを特徴とする請求項７に記載の成分測定装置。
【請求項９】
前記蛋白質が酵素と抗体との少なくとも一方を有していることを特徴とする請求項８に記載の成分測定装置。
【請求項１０】
前記電気化学センサは、検知電極を有する電流検出型として形成されていることを特徴とする請求項７ないし９の何れか一項に記載の成分測定装置。
【請求項１１】
前記電気化学センサは、方形波ボルタンメトリ型として形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の成分測定装置。
【請求項１２】
前記電気化学センサは、銀／塩化銀電極からなる参照電極を有することを特徴とする請求項１ないし１１の何れか一項に記載の成分測定装置。
【請求項１３】
前記溶媒が少なくともｐＨ緩衝機能および電解質を含むことを特徴とする請求項１ないし１２の何れか一項に記載の成分測定装置。
【請求項１４】
前記溶媒が少なくとも有機溶媒を含むことを特徴とする請求項１３に記載の成分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中の特定成分を測定する成分測定装置に関し、特にバイオセンサを利用した成分測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体の特定成分を測定するバイオセンサとして、従来、特許文献１（特開平０７−７７５１１号公報）に記載のものがある。同文献に記載の成分測定装置においては、絶縁性基板上に、指示電極、対電極および比較電極が形成される。これらの電極上には、酵素と助酵素が固定化された水分吸湿性ゲル層が形成される。
【０００３】
ところで、バイオセンサを用いて特定成分を測定する際には、測定セルが利用されている。これは、測定対象物を確実に取り込み、バイオセンサに供給できるからである。さらに、測定セルを用いることにより、測定時の使い勝手の向上、洗浄、長寿命化、および安定性の向上にもつながっている。
【０００４】
測定セルは、通常、測定対象物質を取り込んでバイオセンサに応答させる反応容器もしくは反応槽を指し、測定セル内部にバイオセンサおよび電解質を含む緩衝液が具備され、バイオセンサに緩衝液が供給される構造になっている。そして、測定対象物質は緩衝液に溶解した後、バイオセンサと反応し定量分析される。
【０００５】
気体成分測定に用いられる測定セルとして、特許文献２（特開昭５９−２１７１５３号公報）に記載のものがある。同文献には、電解質に可溶のガスおよび上記の検出および測定に用いられる装置が記載されている。
【０００６】
図６は、同文献記載の電気化学装置の内部構造を示す断面図である。図６においては、電気化学装置の本体２２１は、上側にガスサンプル室２２３、および下側に電解液室２２４を有し、それぞれ、隔壁２２２によって分割されている。
【０００７】
ガスサンプル室２２３には、ガスの入口及び出口ポート２２８と、電解液の入口ポート２３０が設けられている。電解液室２２４には、電解液の出口ポート２３１が設けられている。
【０００８】
対抗電極２３２は、隔壁２２２に配置され、作動電極２３５はガスサンプル室２２３内に設置され、基準電極２３９は電解液室２２４の中に装備される。
ここで、図６に示した装置では、三相すなわち、ガス、電解質および電気的活性基層が極めて近接する電極システムを用いる必要があった。
【０００９】
なお、気体の測定装置として、他に、特許文献３（特開２００２−０５５０７０号公報）、特許文献４（特開平１１−１５３５２６号公報）、に記載のものがある。
【特許文献１】特開平０７−０７７５１１号公報
【特許文献２】特開昭５９−２１７１５３号公報
【特許文献３】特開２００２−０５５０７０号公報
【特許文献４】特開平１１−１５３５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ただし、酵素電極などを利用したバイオセンサは、所定の温度領域でないと有効に機能しない。このため、上述のような成分測定装置では、特に外気が低温の場合などに、気体の成分を良好な感度で測定することが困難である。
【００１１】
しかも、特開昭５９−２１７１５３に開示されている成分測定装置には、以下のような問題がある。
【００１２】
（１）参照電極が離れた位置に配置されているため、溶媒吸収部材の状態により、電解質濃度が変動し、それに伴って印加電位が変動してしまう。すなわち、外気の温湿度の影響を受けやすい。
【００１３】
（２）同様に、離れた位置に配置されているため、溶液抵抗による電圧降下の影響が大きくなる。
【００１４】
（３）電解質の水面が参照電極以下になった場合、もしくは電解質と参照電極との導通が得られなくなると、作用極に高電流が流れ、使われている酵素や抗体を破損してしまう。従って、常に電解質に参照電極が接している必要があるが、持ち運び等の振動により導通が得られなくなる可能性もある。
【００１５】
（４）設置型にする場合においても、乾燥が進むと同様に導通が得られなくなるため、同様に作用極に高電流がながれ、酵素電極およびバイオセンサを破損してしまう。
【００１６】
（５）使用温度の差が大きい場所での測定では、参照電極の表面に気泡が発生し、同様に導通が得られなくなり、作用極に高電流が流れ、破損する。
【００１７】
（６）アンモニアセンサや塩化水素センサなど酵素や抗体を用いていない電気化学センサに対しては、高電流に耐えうる材料で製作されているためすぐに破損することはないが、測定精度の低下や使い勝手が低下することは避けられない。
【００１８】
（７）ガスの出入り口を共用していることから、気体成分を含むガスの流れが滞りやすくなり、気体成分を迅速に取り込むことができない。
【００１９】
すなわち、実験室等における測定環境が厳密に管理された状態においては、この装置に酵素電極などのバイオセンサを実装して気体中の特定成分を測定することが可能である。
【００２０】
しかしながら、管理が難しい状態、例えば、低湿度や人通りの多い公共施設において持ち運びながら、この装置に酵素電極などのバイオセンサを用いての測定は困難である。
【００２１】
さらに、特開２００２−０５５０７０に開示されている成分測定装置では、検出ガスが検出回路まで到達する際は、送風機、貫通孔、ガス透過膜、検出溶液を介する必要がある。
【００２２】
特に検出ガスがガス透過膜を透過して、検出溶液に溶解するにはかなりの時間を要する。また、前述の部材を経ることにより検出回路に届くまでに検出ガスの濃度が変動（特に低下）してしまう。
【００２３】
さらにガス検出を電圧または抵抗で測定することは、応答速度が遅くなってしまう。従って、実サンプルを正確にしかも短時間で測定するのは極めて難しい。以上の問題があった。
【００２４】
また、特開平０７−０７７５１１に開示されている成分測定装置は、ガス成分をセンサ表面に供給する仕組み、すなわち、測定セルが備わっていない。つまり、実サンプルを測定する際には測定環境の影響を受けやすいにもかかわらず、この特許にはガスをセンサ面に供給する仕組み、や温度管理が全くできないため、正確な測定ができないか、もしくは全く測定ができない問題点がある。
【００２５】
特開平１１−１５３５２６に開示されている成分測定装置では、測定セルとしてセンサユニットが形成されているものの、構造上、バイオセンサを実装するために必要な吸水材および緩衝液を設置し、迅速にガス成分を検知することは難しい。その理由は吸引口と排気口とが平行して設置されており、測定セル内部でガスが滞流してしまうためである。
【００２６】
本発明は上記理由に鑑みてなされたものであり、測定環境に左右されず、応答速度が速く、長期間に渡って測定が可能な測定セルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の成分測定装置は、気体中の特定成分を測定する成分測定装置であって、溶媒を収容する溶媒収容容器と、溶媒に溶解した特定成分を測定する電気化学センサと、溶媒収容容器に収容されている溶媒を電気化学センサに供給する溶媒吸収部材と、溶媒を供給する溶媒吸収部材に気体を供給する気体供給機構と、電気化学センサと気体と溶媒吸収部材と溶媒との少なくとも一つを加温する感度改善機構と、を有する。
【００２８】
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の成分測定装置では、電気化学センサには溶媒吸収部材により溶媒が供給され、その溶媒吸収部材には気体供給機構により気体が吸気される。このため、気体の特定成分を安定に溶解させた溶媒を電気化学センサに安定に供給することができる。しかも、電気化学センサと気体と溶媒吸収部材と溶媒との少なくとも一つを感度改善機構が加温する。このため、特に外気が低温の場合などでも、電気化学センサを良好な感度で機能させ、気体中の特定成分を良好に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の第一の形態について図１および図２を参照して説明する。なお、すべての図面において、共通の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態の成分測定装置１００は、図１に示すように、気体中の特定成分を測定することに利用される。このため、成分測定装置１００は、溶媒である緩衝液ＳＬを収容する溶媒収容容器１１０と、緩衝液ＳＬに溶解した特定成分を測定する電気化学センサであるバイオセンサ１２０と、溶媒収容容器１１０に収容されている緩衝液ＳＬをバイオセンサ１２０に供給する溶媒吸収部材１３０と、緩衝液ＳＬを供給する溶媒吸収部材１３０に気体を供給する気体供給機構の一部である吸引ファン１４０と、バイオセンサ１２０と気体と溶媒吸収部材１３０と緩衝液ＳＬとの少なくとも一つを加温する感度改善機構と、を有する。
【００３２】
より具体的には、本実施の形態の成分測定装置１００は、気体供給機構としてバイオセンサ１２０と溶媒吸収部材１３０とが内部に配置されているボックス状の測定装置本体１５０を有する。
【００３３】
この測定装置本体１５０は、外部から気体が流入する吸気口１５１が溶媒吸収部材１３０と対向する位置に形成されており、バイオセンサ１２０を介して溶媒吸収部材１３０と対向する位置に排気口１５２が形成されている。
【００３４】
そして、この吸気口１５１に気体を外部から吸入する吸引ファン１４０が、強制吸気機構として配置されている。ただし、この吸引ファン１４０は作動により発熱するため、気体を加温する感度改善機構としても機能する。
【００３５】
この吸引ファン１４０は、図２に示すように、例えば、プロペラを電動モータで軸支したダクデッドファンからなり、バイオセンサの感度が向上する所定の温度領域に気体とバイオセンサ１２０とを加温する。
【００３６】
吸引ファン１４０は吸気口１５１から外気の気体成分を取り込む機能を有していればよい。そして、取り込まれた外気は排気口１５２から測定装置本体１５０外に排出される。
【００３７】
電動ポンプ等を流用することも可能であるが、小型化低コスト化を考慮すると電動ファンが好ましい。同方式はサンプル気体を適度に加熱することが可能であるだけでなく、速やかにしかも酵素や抗体といった蛋白質に対して適温が提供される。
【００３８】
なお、測定装置本体１５０はこれらの部品が実装可能な形状およびサイズであれば特に限定されることはない。加工が容易で低コストで製作できるプラスチックスが好ましく利用できる。
【００３９】
図１では図示を簡単とするため、溶媒収容容器１１０が上面開口の状態に表記されているが、実際の製品では溶媒吸収部材１３０が貫通孔に挿通された蓋部材（図示せず）で、溶媒収容容器１１０の上面が密閉されていることがよい。
【００４０】
図２における本実施の形態の成分測定装置１００は図１の上面図を示したものである。測定装置本体１５０に吸気口１５１が備わっており、吸気口１５１の内部に吸引ファン１４０が実装されている。
【００４１】
本実施の形態では吸気口１５１を測定装置本体１５０の上面に形成したが、例えば側面に吸気口１５１を形成してもよい、測定装置本体１５０のデザインによって、適宜、吸気口１５１の位置を変えられることはいうまでもない。吸気口１５１の位置にかかわらず、測定装置本体１５０の内部に吸引ファン１４０が実装されていればよい。
【００４２】
溶媒収容容器１１０は緩衝液ＳＬで満たされ、溶媒吸収部材１３０とつながっている構造で測定装置本体１５０の底部に実装されていればよい。溶媒吸収部材１３０は溶媒収容容器１１０に収容された緩衝液ＳＬを毛管現象によって吸水し、バイオセンサ１２０表面に供給する機能を有する。
【００４３】
溶媒吸収部材１３０は吸水性を示す材料であれば特に限定されない。このため、溶媒吸収部材１３０として入手しやすく低価格な紙、セルロース、綿やポリウレタンが好ましく用いられる。
【００４４】
また、緩衝液ＳＬは抗体や酵素を安定して機能させるために、ｐＨ緩衝剤と指示電解質が含まれていればよく、前者はリン酸緩衝液、後者は塩化ナトリウムが安価かつ入手しやすいことから好ましく用いられる。
【００４５】
また、測定対象物によっては有機緩衝液ＳＬとして微量のアルコールが含まれていてもよい。有機緩衝液ＳＬに溶解しやすい気体成分を測定する場合に有効であるからである。
【００４６】
バイオセンサ１２０は、例えば、少なくとも生物由来の触媒機能を有する蛋白質の反応によって電気応答が得られるバイオセンサからなり、その蛋白質は酵素と抗体との少なくとも一方を有している。このバイオセンサ１２０は、センサ配線１２１が測定装置本体１５０の外部まで形成されている。
【００４７】
センサ配線１２１はバイオセンサ１２０から得られる電気信号を取り出し、電気化学測定装置（図示せず）に供給する。センサ配線１２１は銅線など高信頼性で低コストの材料が好ましく用いられる。
【００４８】
図３には本実施の形態の成分測定装置１００で使用される電気化学センサであるバイオセンサ１２０の構造を図示する。バイオセンサ１２０は絶縁基板１２２上に電極１２３が形成され、その上に生物由来の触媒機能を有する蛋白質として、抗体酵素固定化膜１２４により、抗体や酵素が固定化されている。
【００４９】
バイオセンサ１２０の出力としてはアンペロメトリック方式である電流値、ポテンシオメトリック方式である電位のどちらを計測する方式でもよいが、低コストで製造できるアンペロメトリック方式が好ましい。
【００５０】
また、バイオセンサ１２０として、検知電極を有する電流検出型である方形波ボルタンメトリ方式を用いてもよい。酵素としては酸化酵素や脱水素酵素、抗体としてはモノクローナル抗体やポリクローナル抗体が好ましく用いられる。
【００５１】
絶縁基板１２２としてはガラス、石英、プラスチックスが好ましく用いられ、扱いの容易なガラスがよい。電極１２３としては白金、金等の貴金属、カーボンが好ましく用いられ、酵素に対しては貴金属が好ましく用いられ、抗体に対してはカーボンがよい。
【００５２】
固定化方法は酵素の場合、アルブミンを用いたグルタルアルデヒド架橋による固定化方法が容易であることから好ましく用いられる。抗体の場合、抗体を分散させた緩衝液ＳＬ中にカーボン電極を浸漬し、その後ポリビニルアルコールで被覆する方法が容易であることから好ましく用いられる。
【００５３】
酵素や抗体以外にもｐＨバイオセンサ、酸素バイオセンサ、一酸化窒素バイオセンサ、二酸化窒素バイオセンサ、アンモニアバイオセンサなどを使用できることはいうまでもない。また、これらのバイオセンサを複数個以上組み合わせてもよい。
【００５４】
上述のような構造において、本実施の形態の成分測定装置１００では、気体成分は外気と一緒に作動中の吸引ファン１４０が備わっている吸気口１５１から取り込まれ、この際に作動することによって発熱する吸引ファン１４０によって加温される。
【００５５】
続いて、加温された気体成分はバイオセンサ１２０の表面に設けられた溶媒吸収部材１３０に吸着され、一部気体成分を含む外気は排気口１５２から排出される。
【００５６】
溶媒吸収部材１３０に吸着された気体成分は溶媒吸収部材１３０に含まれている緩衝液ＳＬに速やかに溶解される。このため、バイオセンサ１２０の応答速度が飛躍的に向上する。
【００５７】
また、外気温が抗体や酵素の活性が低下する温度であっても、加温されるため活性が低下することはない。このため、特に外気が低温の場合などでも、バイオセンサ１２０を良好な感度で機能させ、気体中の特定成分を良好に測定することができる。
【００５８】
特に、本実施の形態の成分測定装置１００では、バイオセンサ１２０に気体を供給するための吸引ファン１４０で、気体およびバイオセンサ１２０を適温に加温する。このため、加温のために専用の機構を必要としないので、構造が簡単で小型軽量であるとともに、消費電力も低減することができる。
【００５９】
なお、吸気口１５１と排気口１５２はバイオセンサ１２０を介して対向している場所に配置されていることが最も望ましい。この位置により最も効率的にサンプル気体を取り込まれ、なおかつ、排出されることが可能になるからである。排気口１５２は一つのみ記述したが、複数形成されていてもよい。
【００６０】
つぎに、本発明の実施の第二の形態を図４を参照して以下に説明する。図４には保温機能を安定させるため、吸引ファン１４０と接続された熱伝導板２１０をバイオセンサ１２０に実装したときの成分測定装置２００の断面図である。
【００６１】
熱伝導板２１０は、例えば、吸引ファン１４０を囲うように配置され、この配置場所は吸引ファン１４０の動作時において加温された気体が常時触れる箇所であることが好ましい。
【００６２】
吸引ファン１４０からの熱が熱伝導板２１０を介してバイオセンサ１２０が加温された状態になり、バイオセンサ１２０の特性を良好に維持することが可能になる。
［実施例１］
図１を参照して、成分測定装置１００の製作と準備について説明する。まず、２ｍｍ厚の塩化ビニルを加工し、内寸が５０ｍｍ（横）×１８０ｍｍ（縦）×５０ｍｍ（奥行き）の測定装置本体１５０を製作した。製作の際にはネジと封止用の接着剤を併用した。
【００６３】
吸引口はφ２５ｍｍ×１５ｍｍ（高さ、突起部分）を同素材で形成した。そして、吸引ファンを内部に実装した。吸引ファンはコパル電子社製の電動ファンＦ２５１Ｒを用いた。本実施例においては同ファンを１．５Ｖの単三電池で駆動するための制御基板（図示せず）を新たに実装した。
本体内部の底部には緩衝液ＳＬ収納容器として１ｍＬ用のエッペンチューブを固定化し、１ｍＭの塩化ナトリウムを含む０．１ｍＭのリン酸緩衝液ＳＬ（ｐＨ６．８）で満たした。
【００６４】
バイオセンサ１２０は１０ｍｍ（横）×１０ｍｍ（縦）×０．８ｍｍ（厚さ）とし、表面に吸水材として１ｍｍ厚のポリウレタンを吸水材として貼り付けた。ポリウレタンの端をエッペンチューブに浸漬し、リン酸緩衝液ＳＬがバイオセンサ１２０表面を覆うことを確認した。
【００６５】
バイオセンサ１２０の製作は次のように行った。はじめに、作用極として機能する７ｍｍ×４ｍｍの白金電極膜、対極として機能する７ｍｍ×１ｍｍの白金電極膜、および参照電極として機能する銀／塩化銀電極膜、をスパッタリングでガラス基板上に製作した。ここで製作されたガラス基板サイズが前述の１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．８ｍｍである。
【００６６】
なお、銀／塩化銀電極膜は銀をスパッタリングしてから塩化鉄溶液中に浸漬して製作した。これらの電極表面にアルコール酸化酵素をアルブミンとグルタルアルデヒドによって固定化した。
【００６７】
アルコール酸化酵素の固定化はスピンコート法で行った。そして、表面にポリウレタンを吸水材として貼り付けた。なお、バイオセンサ１２０は使い捨て方式であるため、簡単に取り外しが可能な構造になっている。
【００６８】
つづいて、電線はバイオセンサ１２０の各電極と結線され、Ｉｖｉｕｍ社製ＣｏｍｐａｃｔＳｔａｔの電気化学測定装置と接続された。以下、測定と評価について説明する。
【００６９】
測定は０．７Ｖの定電位を印加して得られる電流値を測定した。評価は１０ｐｐｍアルコールの気体を吸引ファン１４０を作動させ０．０５ｍ３／分の吸引量で成分測定装置１００内に取り込んだ。そして、外気温に対する応答特性について評価を行った。
【００７０】
評価結果、まず、吸引ファン動作開始直後からバイオセンサ１２０表面に約４０度（室温約２０度）の温風が供給されることが確認できた。そして、３０分間において温度はほとんど変動しないこと、および吸引量も変化しないことが確認された。
【００７１】
つづいて、アルコールに対するバイオセンサ１２０の応答は約５秒で電流値として出力が得られることが確認できた。比較例として、吸引ファンを排気口１５２に設置した場合、約２０度のアルコールを含む気体成分がバイオセンサ１２０に導入され、その結果、バイオセンサ１２０の応答出力は約７０％に低下した。
【００７２】
この原因はバイオセンサ１２０が温度の低い気体中のアルコールに反応し、酵素活性が低下したためである。従って、本特許の成分測定装置１００は外気温の影響を受け難いことが示された。
［実施例２］
図１を参照して、成分測定装置１００の製作と準備について説明する。成分測定装置１００の測定装置本体１５０を実施例１と同様に製作した。バイオセンサ１２０は４ｍｍ（横）×８ｍｍ（縦）×０．８ｍｍ（厚さ）とし、表面に０．５ｍｍ厚のポリウレタンを吸水材として貼り付けた。
【００７３】
そして、ポリウレタンの端をエッペンチューブに浸漬し、リン酸緩衝液ＳＬがバイオセンサ１２０表面を覆うことを確認した。作用極は２ｍｍ×２ｍｍのカーボンペーバーである。対極および参照電極は実施例１と同様のものを用いた。
【００７４】
これらの電極をガラス基板表面に貼り付け、トリニトロトルエン抗体をポリビニルアルコールで固定化した。具体的な固定化方法はトリニトロフェノール抗体を溶解した０．１ｍＭの塩化ナトリウムを含む０．０５ｍＭリン酸緩衝液ＳＬ（ｐＨ７．６）にカーボンペーパーを貼り付けたガラス基板を３０分浸漬し、つづいて、１％のポリビニルアルコールに３０分浸漬した。
【００７５】
つづいて、飽和トリプトファン溶液に浸漬し、窒素雰囲気下で１時間乾燥させた。カーボンペーパーは東レ（株）社製のＴＧＰ−Ｈ−１２０を用いた。トリニトロトルエン抗体はファーミガン社製のモノクローナル抗体を用いた。
【００７６】
測定と評価について説明する。測定は４０ｍＶの振幅、２０Ｈｚ、１５ｍＶのステップポテンシャルで０．１Ｖから１．２Ｖを掃引する短形波ボルタンメトリにより測定を行った。
【００７７】
なお、１．２Ｖに達すると再度０．１Ｖから掃引する工程を繰り返した。評価はメタノールに溶解させた１０００ｐｐｍのトリニトロフェノール溶液の入ったビーカーを吸入口から約１０ｃｍに置いて、吸引ファン１４０を作動させた。そして、応答電流が得られるまでに要する時間を測定した。吸引速度は０．０５ｍ３／分である。
【００７８】
評価結果、実施例１と全く同様な結果が得られた。すなわち、吸引ファン１４０動作開始直後からバイオセンサ１２０表面に約４０度（室温約２０度）の温風が供給されることが確認できた。
【００７９】
そして、３０分間において温度はほとんど変動しないこと、および吸引量も変化しないことが確認された。つづいて、トリニトロトルエンの気体に対しては約１０秒後に０．８Ｖ付近に電流ピークを示す応答が得られ、トリニトロフェノールを検出できることがわかった。
【００８０】
一方で比較例として、吸引ファン１４０を排気口１５２に設置した場合、約２０度のトリニトロトルエンを含む気体がバイオセンサ１２０に導入され、約１５秒後に０．８Ｖ付近に電流ピークを示す応答が得られ、その応答は約５０％に低下した。
【００８１】
すなわち、応答速度および応答電流の両者が低下することがわかった。この原因はバイオセンサ１２０が温度の低い気体中のトリニトロトルエンに反応し、抗体の活性が低下したためである。従って、本特許の成分測定装置１００は外気温の影響を受けがたいことがわかった。
［実施例３］
図１を参照して、成分測定装置１００の製作と準備について説明する。成分測定装置１００の測定装置本体１５０を実施例１と同様に製作した。バイオセンサ１２０は４ｍｍ（横）×８ｍｍ（縦）×０．８ｍｍ（厚さ）とし、表面に０．５ｍｍ厚のポリウレタンを吸水材として貼り付けた。
【００８２】
そして、ポリウレタンの端をエッペンチューブに浸漬し、リン酸緩衝液ＳＬがバイオセンサ１２０表面を覆うことを確認した。作用極は２ｍｍ×２ｍｍのカーボンペーバーである。対極および参照電極は実施例１と同様のものを用いた。
【００８３】
これらの電極をガラス基板表面に貼り付け、トリニトロトルエン抗体をポリビニルアルコールで固定化した。具体的な固定化方法はトリニトロフェノール抗体を溶解した０．１ｍＭの塩化ナトリウムを含む０．０５ｍＭリン酸緩衝液ＳＬ（ｐＨ７．６）にカーボンペーパーを貼り付けたガラス基板を３０分浸漬し、つづいて、１％のポリビニルアルコールに３０分浸漬した。
【００８４】
つづいて、飽和トリプトファン溶液に浸漬し、窒素雰囲気下で１時間乾燥させた。カーボンペーパーは東レ（株）社製のＴＧＰ−Ｈ−１２０を用いた。トリニトロトルエン抗体はファーミガン社製のモノクローナル抗体を用いた。
【００８５】
そして、吸引ファン１４０の四隅とバイオセンサ１２０とを厚さ１ｍｍの銅板を貼り付けて、吸引ファンから発生する熱が銅板を介して効率的にバイオセンサ１２０に伝わるようにした。
【００８６】
測定と評価について説明する。測定は４０ｍＶの振幅、２０Ｈｚ、１５ｍＶのステップポテンシャルで０．１Ｖから１．２Ｖを掃引する短形波ボルタンメトリにより測定を行った。
【００８７】
なお、１．２Ｖに達すると再度０．１Ｖから掃引する工程を繰り返した。評価はメタノールに溶解させた１０００ｐｐｍのトリニトロフェノール溶液の入ったビーカーを吸入口から約１０ｃｍに置いて、吸引ファン１４０を作動させた。そして、応答電流が得られるまでに要する時間を測定した。吸引速度は０．０５ｍ３／分である。
【００８８】
評価結果、実施例１と全く同様な結果が得られた。すなわち、吸引ファン１４０動作開始直後からバイオセンサ１２０表面に室温約２０度の場合、約４０度の温風が、室温が約１６度の場合、約３８度の温風がそれぞれ供給されることが確認できた。
【００８９】
そして、３０分間において温度はほとんど変動しないこと、および吸引量も変化しないことが確認された。
【００９０】
つづいて、トリニトロトルエンの気体に対する応答特性の結果を以下の表に示す。なお、応答電流は条件１の値を１００％として相対値で算出した。
【００９１】
【表１】
2009270833.tif 000003
室温の低下と共にセンサ表面温度も低下するが、応答電流はほとんど低下せず、したがって、本特許の成分測定装置１００は外気温の影響をほとんど受けずに安定して測定することが可能であった。
【００９２】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では吸引ファン１４０が発熱により外部から吸入する気体を加温することでバイオセンサ１２０も加温することを例示した。
【００９３】
なお、前述のようにヒートパイプ(図示せず)などの熱伝導部材の熱伝導でバイオセンサ１２０を加温するならば、例えば、図５に例示する成分測定装置３００のように、排気口１５２に強制排気機構として排気ファン３１０を設置しておき、その電動モータとバイオセンサ１２０とをヒートパイプなどの熱伝導部材３２０で連結しておいてもよい。また、加温する対象も吸入する気体やバイオセンサ１２０に限定する必要はなく、溶媒吸収部材１３０や緩衝液ＳＬを加温してもよい。
【００９４】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態の成分測定装置の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図２】成分測定装置の外観を示す平面図である。
【図３】成分測定装置の電気化学センサであるバイオセンサの内部構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図４】一の変形例の成分測定装置の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図５】他の変形例の成分測定装置の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図６】従来例の成分測定装置の内部構造を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００    成分測定装置
１１０    溶媒収容容器
１２０    バイオセンサ
１２１    センサ配線
１２２    絶縁基板
１２３    電極
１２４    抗体酵素固定化膜
１３０    溶媒吸収部材
１４０    吸引ファン
１５０    測定装置本体
１５１    吸気口
１５２    排気口
２００    成分測定装置
２１０    熱伝導板
２２１    本体
２２２    隔壁
２２３    ガスサンプル室
２２４    電解液室
２２８    出口ポート
２３０    入口ポート
２３１    出口ポート
２３２    対抗電極
２３５    作動電極
２３９    基準電極
３００    成分測定装置
３１０    排気ファン
３２０    熱伝導部材
ＳＬ    緩衝液
【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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