脂質膜センサおよびその製造方法
【課題】吸着性の強い成分の測定等のように洗浄工程が多くなってしまう測定についても、高い安定性を有する基板型の脂質膜センサを提供する。
【解決手段】基板２１上に形成された膜電極２２と、膜電極２２に対応した位置に電解質膜保持穴３１が形成され、その穴３１から膜電極２２が露呈する状態で基板２１表面に接着された接着シート３０と、穴３１の内部を埋めて膜電極２２の外表全体を覆うとともに穴３１の表面側周縁部にオーバーラップするように充填された電解質膜３２と、穴３１に対応した位置に電解質膜３２より外形の大きな脂質膜保持穴４１が形成され、その穴４１から電解質膜３２が露呈する状態で接着シート３０の表面に接着された膜分離シート４０と、穴４１の内部に電解質膜３２の外表全体を覆うように充填され、液中物質に対する応答膜電位を電解質膜３２を介して膜電極２２に伝達させる脂質膜４２とを有している。
【解決手段】基板２１上に形成された膜電極２２と、膜電極２２に対応した位置に電解質膜保持穴３１が形成され、その穴３１から膜電極２２が露呈する状態で基板２１表面に接着された接着シート３０と、穴３１の内部を埋めて膜電極２２の外表全体を覆うとともに穴３１の表面側周縁部にオーバーラップするように充填された電解質膜３２と、穴３１に対応した位置に電解質膜３２より外形の大きな脂質膜保持穴４１が形成され、その穴４１から電解質膜３２が露呈する状態で接着シート３０の表面に接着された膜分離シート４０と、穴４１の内部に電解質膜３２の外表全体を覆うように充填され、液中物質に対する応答膜電位を電解質膜３２を介して膜電極２２に伝達させる脂質膜４２とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液中の呈味物質等に対する応答性を示す脂質膜を用いた脂質膜センサにおいて、脂質膜を基板上に形成して小型化するとともに、その特性を安定化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
主に味覚検査のために用いられている脂質膜センサは、脂質膜を構成する高分子材、脂質および可塑剤の成分や含有量の違いにより、呈味物質に対する応答特性が異なることを利用したものであり、これまでに、苦味、渋味、塩味、甘味、旨味の各味のいずれかに選択的な応答を示す組成のものや、複数の味に応答を示す組成のものなどが研究開発されてきた。また、匂いや毒性物質等に対する応答性も確認されている。
【０００３】
一方、従来の味覚検査用の脂質膜センサは、基本的に被検査液や洗浄液などに浸漬し、液体が脂質膜に浸されたときの膜電位の変化を検出するために、脂質毎に独立した構造になっており、このセンサを用いた測定システム全体の小型化および低コスト化の妨げとなっていた。
【０００４】
この問題を解決するために、本願出願人らは、一枚の基板に複数の電極と配線をパターン形成し、各電極の上に緩衝用の電解質層をそれぞれ形成し、その上に脂質膜層を形成したセンサチップを提案した（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「プラスチック基板を用いた味覚センサチップの評価」 九州大学大学院システム情報科学研究院 池田晃裕，羽原正秋，都甲潔 平成二十一年度応用物理学会九州支部学術講演会予稿集 VOL 35
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記文献では、以下の工程によりセンサチップを製造している。
プラスチック基板の一端側表面にセンサ用の電極をパターン形成し、それらに電気的に接続された配線を基板の他端側へパターン形成する。
【０００７】
そして各電極に対応する位置に穴が設けられたプラスチック製のシート状のパーティッションを、電極と穴の位置が重なる状態でシリコーン樹脂により基板上に接着する。
【０００８】
次に、パーティッションの穴から電極の上にｐＨＥＭＡ（高分子ヒドロゲルのpoly-hydroxyethyl methacrylate）溶液を注入して紫外線で重合させて、各電極を覆う電解質層を形成する。この電解質層は、脂質膜と金属の電極との間に介在して膜電位を電極に安定に伝達させる。
【０００９】
最後に、各電解質層の上に、それぞれの脂質膜溶液を塗布し、乾燥させて、脂質膜を形成している。
【００１０】
このようにして接続されたセンサチップの基板の一端側を測定対象液に浸けて、測定対象液が各脂質膜に浸るようすれば、各脂質膜の応答電位がそれぞれの電解質層を介して電極に伝達され、それぞれ配線を介して基板他端側に伝達され、この基板他端側の配線と装置本体側とを接続するケーブルによって、各脂質膜の応答電位が装置本体に伝達され、これに基づいて測定対象液の味等の把握が可能となる。
【００１１】
この文献の構造のセンサチップでは、文献図２に示しているように、濃度の異なる塩味溶液に対する塩味用の脂質膜の繰り返し測定結果は極めて安定しているが、文献図３に示しているように、濃度の異なる渋味溶液に対する渋味用の脂質膜の繰り返し測定結果に大きなバラツキがあり、その改善が必要であることが述べられている。
【００１２】
上記繰り返し測定結果の変化の原因を探っていくと、基板上に重ねたパーティッションの穴の内部に、電解質膜と脂質膜を積層させた構造により、穴の内部で表面張力により電解質膜の中央部に大きな窪みが生じて膜電極との距離が一様にならず、またその窪みによってその上から充填される脂質膜との間に隙間などが生じること等に起因している思われる。
【００１３】
本発明は、これらの点を改善して、吸着性の強い成分の測定等のように、洗浄工程が多くなってしまう測定に対しても、高い安定性を有する脂質膜センサおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の脂質膜センサは、
基板（２１）と、
前記基板の一面側にパターン形成された膜電極（２２）と、
前記膜電極に一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するために前記基板に形成された配線（２３）と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成され、該電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なりあって接着された接着シート（３０）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴の内部を埋めて前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップするように充填された電解質膜（３２）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成され、該脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なりあって接着された膜分離シート（４０）と、
高分子材、脂質および可塑剤により形成され、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填され、液中の物質に対する応答膜電位を、前記電解質膜を介して膜電極に伝達させる脂質膜（４２）とを有している。
【００１５】
また、本発明の請求項２の脂質膜センサは、請求項１記載の脂質膜センサにおいて、
共通の前記基板上に、前記膜電極、配線、電解質膜保持穴、電解質膜、脂質膜保持穴および脂質膜の組が複数設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項３の脂質膜センサは、請求項１または請求項２記載の脂質膜センサにおいて、
前記脂質膜の一つは、渋味に対して選択的な応答性を示す渋味膜であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項４の脂質膜センサは、請求項１または請求項２記載の脂質膜センサにおいて、
前記脂質膜の一つは、苦味に対して選択的な応答性を示す苦味膜であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項５の脂質膜センサの製造方法は、
基板（２１）上に、膜電極（２２）と、該膜電極にそれぞれの一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するための配線（２３）とを形成する段階と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成された接着シート（３０）を、前記電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なり合う状態に接着する段階と、
電解質膜（３２）を前記接着シートの電解質膜保持穴の内部に充填して前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップさせる段階と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成された膜分離シート（４０）を、前記脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なり合うように接着する段階と、
高分子材、脂質および可塑剤を含み、液中の物質に対して膜電位を変化させる脂質膜（４２）を、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填する段階とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明では、基板の上に形成した膜電極の外表全体を電解質膜で覆い、さらにその電解質膜を充填保持するための電解質膜保持穴の内部だけでなく、その穴の周縁部をも覆うように充填させて、その電解質膜の外表全体を脂質膜が覆う、所謂内包構造となっているので、測定のために使用される各液体が、脂質膜と電解質膜の間に染み込む可能性が極めて少ない。また、電解質膜は、電解質膜保持穴の上に突出するように充填されるから、その上に充填される脂質膜との間に隙間などが生じにくく、安定した接触状態が維持できる。
【００２０】
このため、吸着性の強い渋味物質や苦味物質の測定のように、センサの洗浄をより多くする必要がある場合であっても、応答特性が大きく変動することがなく、安定した測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の分解図
【図２】実施形態の一部の断面図
【図３】実施形態の脂質膜センサの製造方法を説明するための工程図
【図４】実施形態の脂質膜センサ（渋味膜）の基準液に対する膜電位の変化を示す図
【図５】実施形態の脂質膜センサ（苦味膜）の基準液に対する膜電位の変化を示す図
【図６】実施形態の脂質膜センサ（渋味膜）の味サンプル液に対する膜電位の変化を示す図
【図７】実施形態の脂質膜センサ（苦味膜）の味サンプル液に対する膜電位の変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した脂質膜センサ２０の構造を示す図、図２は、その一部を厚さ方向に切断した断面構造を示している。
【００２３】
この脂質膜センサ２０は、基板２１、接着シート３０、膜分離シート４０の３層構造を有している。
【００２４】
基板２１は、例えばポリカーボネート等の合成樹脂製で厚さ１ｍｍ程度で幅２０ｍｍ程度、長さ４０ｍｍ程度の概略長方形に形成されており、その一面側端部に複数の膜電極２２がパターン形成されている。
【００２５】
各膜電極２２は直径約２ｍｍの円形（ここでは円形としているが、形状は任意である）で、基板２１の長手方向に沿ってパターン形成された複数の配線２３の一端側にそれぞれ接続されいる。各配線２３の他端側は、基板２１のやや幅狭く形成された他端側に横並びにパターン形成された複数の端子電極２４にそれぞれ接続されている。この端子電極２４は、基板２１の他端側を図示しないソケットに差し込んだときに、ソケットの複数の電極にそれぞれ接触して、各膜電極２２の電位をソケットを介して装置本体に伝達させるエッジコネクタを形成している。
【００２６】
基板２１の上面側に重なるように配置された接着シート３０は、膜分離シート４０を基板２１の上に接着させるために両面接着型のものであり、その外形は基板２１の端子電極２４部分を除いた部分と重なり合う長方形となっている。
【００２７】
接着シート３０は、例えばポリイミド製で、基板２１の各膜電極２２に対応する位置に、その膜電極２２の外形より大きい（例えば直径３ｍｍ）の円形の電解質膜保持穴３１が形成され、各電解質膜保持穴３１の中心に膜電極２２が露呈する状態で基板２１の一面側に重なりあって接着している。
【００２８】
各電解質膜保持穴３１には、その穴を埋めた状態で電解質膜３２が充填されている。電解質膜３２は、前記したｐＨＥＭＡと塩化カリウム（ＫＣｌ）とを含んだものであり、電解質膜保持穴３１の内部に隙間なく充填されて膜電極２２を外表面を覆うとともに、電解質膜保持穴３１の表面側周縁部に所定距離（例えば約０．３ｍｍ）オーバーラップするように上に凸となるように膨出している。
【００２９】
接着シート３０の上に配置された膜分離シート４０は、接着シート３０とほぼ同一の外形を有し、接着シート３０の各電解質膜保持穴３１にそれぞれ対応した位置に、電解質膜３２の外形（前記例では約３．６ｍｍ）より大きな（例えば直径約４．５ｍｍ）の円形の脂質膜保持穴４１が形成されている。
【００３０】
膜分離シート４０は、例えば基板２１と同様にポリカーボネート製で厚さ１ｍｍのものが使用されており、各脂質膜保持穴４１の中心に電解質膜３２がそれぞれ露呈する状態で接着シート３０の表面に重なりあって接着されている。
【００３１】
膜分離シート４０の各脂質膜保持穴４１の内部には、脂質膜４２が電解質膜３２の外表を覆うように充填されている。脂質膜４２は、液中の味物質に対する応答膜電位を、電解質膜３２を介して膜電極２２に伝達させるためのものであり、高分子材、脂質および可塑剤を検出対象の味に応じた割合で含むように形成されている。
【００３２】
なお、脂質膜４２の組成を全て異なるようにすれば、１つの脂質膜センサで複数の異なる味に対応可能であるが、必ずしも全て異なるようにする必要はない。例えば、同一組成の複数の脂質膜を含むようにしておけば、その複数の脂質膜の応答の平均値や中間値を測定値として採用することもでき、測定精度を上げることができる。また、ここでは共通の基板２１上に、膜電極２２、配線２３、電解質膜支持穴３１、電解質膜３２、脂質膜保持穴４１および脂質膜４２の組が複数設けられている例を示しているが、一組のみの構成も考えられる。
【００３３】
このように、上記構造の脂質膜センサ２０は、膜電極２２の上にそれより大径の電解質膜保持穴３１を形成し、その電解質膜保持穴３１を埋め、且つその周縁にオーバラップするよう上に凸に充填された電解質膜３２の上に、さらに大径の脂質膜保持４１を形成して脂質膜４２を充填している。
【００３４】
つまり、電極基板２１の上に形成した膜電極２２の外表全体を電解質膜３２で覆い、さらにその電解質膜３２を充填保持するための電解質膜保持穴３１の内部だけでなく、その穴の周縁部をも覆うように膨出充填させ、さらに電解質膜３２の外表全体を脂質膜４２が覆う構造となっている。
【００３５】
このように、基板上に各膜を単純に積み上げていく構造ではなく、膜電極２１の外表全体を電解質膜３２で覆い、さらにその電解質膜３２の外表全体を脂質膜４２で覆う内包構造となっているので、測定時にセンサが浸される基準液、測定対象液、洗浄液の階層境界への染み込みによる特性変動は起きにくく、安定な測定が可能である。
【００３６】
次に、上記構造の脂質膜センサ２０の具体的な製造方法およびその測定結果について説明する。
【００３７】
実験では、基板２１および膜分離シート４０として、厚さ１ｍｍのポリカーボネートを用いた。また、接着シート３０としては、ポリイミド製両面テープ（３Ｍ（登録商標）, Kapton 4390 ）を用い、電解質膜保持穴３１の直径３ｍｍ、脂質膜保持穴４１の直径４．５ｍｍとしている。
【００３８】
（基板作成）
基板２１に対する電極作成は、Ｔｉ／Ａｇを高周波スパッタ装置(Shimadzu EMIT, HSR-521A EM)を用いて成膜した。電極パターンの作製は、フォトリソグラフィを用いておこなった。以下にその手順を示す。
【００３９】
Ａ−１（コート）
Ｔｉ／Ａｇを成膜した基板上に、ポジ−レジスト(Tokyo ohka kogyo,
OFPR-800)をスピンコーター(Mikasa, MS-A150)を用いて、５００ｒｐｍで１０秒、３０００ｒｐｍで２０秒、３５００ｒｐｍで２秒の手順で塗布した。レジストの塗布後、ホットプレートを用い、５分、８０度Ｃでプレベークした。
【００４０】
Ａ−２（露光）
電極パターンを形成したマスクを通し、レジストにＵＶ露光装置(Sunhayato, BOX-S300)で３０秒紫外線露光をおこない、電極をパターニングした。
【００４１】
Ａ−３（現像）
露光した基板を現像液(Kanto Chemical, NMD-W )に４５秒浸漬し、蒸留水で濯いだ。
【００４２】
Ａ−４（ウエットエッチング）
エッチング溶液として、１０wt % アンモニア溶液と３０wt %過酸化水素水を等量混合し、水分を完全に除去した基板を１分浸漬した。
【００４３】
Ａ−５（レジスト除去）
基板をエタノールに浸漬し、超音波洗浄器 (AS ONE, US-4R)で不要なレジストを除去した。レジスト除去した基板を任意の形状にハサミで切削し、これを最終的な基板とした。
【００４４】
（膜電極および電解質膜形成）
Ｂ−１ 膜電極のチャネル部分は、銀塩化銀インク(BAS)を直径２ｍｍになるように薄く塗布し、１２０度Ｃ、５分インキュベートすることで、Ａｇ／ＡｇＣｌの膜電極２２を作製した。
【００４５】
Ｂ−２ そして図３の（ａ）のように、基板２１に直径３ｍｍの電解質膜保持穴３１ををもつポリイミド製の接着シート３０を貼付した後、膜電極２２上に４μl ｐＨＥＭＡ混合溶液 (６０wt
% hydroxyethyl metacrylate,
３８wt % ethylene glycol, １wt % dimethoxy-2-phenylacethophenone, １wt % tetraethylene glycol dimethacrylate)を添加し、４分ＵＶ照射
(２２〜２４mW/cm2)し、電解質ゲルであるｐＨＥＭＡを重合した。ここで前記したように電解質膜３２の基材としてｐＨＥＭＡは、電解質膜保持穴３１を埋め、膜電極２２の外表全体を覆い、さらに穴の上に突出してその外縁が電解質膜保持穴３１の周縁にオーバラップした状態としている。
【００４６】
Ｂ−３ さらに、図３の（ｂ）のように膜分離シート４０を張り合わせた後に、図３の（ｃ）のように、ｐＨＥＭＡ上に１．７Ｍ ＫＣｌ溶液を滴下し，一晩インキュベートした。
【００４７】
なお、ここでは、より安定な膜電位が得られるように、電解質膜３２の製造方法として、先に基板２１にｐＨＥＭＡを充填し、重合させてから、ＫＣｌ溶液を吸水させる方法を採用しているが、予めｐＨＥＭＡとＫＣｌとを混合し、その混合液を充填、重合させる方法を採用してもよい。
【００４８】
Ｂ−４ そして余分なＫＣｌ溶液を除いた後、脂質膜４２を形成する。ここで、脂質膜４２としては、渋味、苦味にそれぞれ選択的な応答を示す渋味膜と苦味膜を用いた。
【００４９】
渋味膜は、１０mlテトラヒドロフラン(THF,
シグマアルドリッチ)、高分子材として８００mg ポリ塩化ビニル(PVC， 和光純薬工業)、脂質として５０mg テトラドデシルアンモニウムクロライド (TDAB，Fluka)、可塑剤として０．６ml ジオクチルフェニルホスホネート (DOPP, シグマアルドリッチ)から成る混合液を用いている。
【００５０】
また、苦味膜は，１０ml THF、高分子材として８００mg ポリ塩化ビニル(PVC， 和光純薬工業)、脂質として０．５７２mg TDAB、可塑剤として１ml
2-ニトロオクチルエーテル (NPOE, 同仁化学研究所)から成る混合液を用いている。
【００５１】
上記それぞれの脂質膜混合液を図３の（ｄ）のように、脂質膜保持穴４１に２０μl 注入し、室温で３０分インキュベートした後、再び２０μl注入し、シャーレに封入し一晩インキュベートした。なお、測定前のエージングとして、基準液 (３０mM KCl, ０．３mM Tataric acid)に浸漬し、一晩インキュベートしたものを測定に使用した。
【００５２】
（膜電位測定）
膜電位の測定には、味認識装置（SA402B，（株）インテリジェントセンサーテクノロジー）を用いた。
【００５３】
この味認識装置は、脂質膜センサと参照電極とを測定対象液に浸けて、参照電極の電位を基準として脂質膜センサの膜電位を差動増幅器等で検出し、これをＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換して、記憶、演算処理などを行う。また、味物質に対する脂質膜センサ２１の出力（測定値）とは、脂質膜センサ２１を基準液に浸けたときの膜電位と、味サンプル溶液に浸けた時の膜電位との差であり、基本的に、洗浄→基準液測定→サンプル液測定というサイクルを繰り返しており、味サンプル溶液中の電位測定をおこなった後は必ず洗浄液で脂質膜に吸着した物質を除去して次の測定に備える。
【００５４】
なお、膜電位を検出する際の基準となる参照電極としては、従来の味認識装置に使用されるＡｇ／ＡｇＣｌの電極を用い、従来の味認識装置のセンサプローブの代わりに、上記作成した脂質膜センサ２１を接続している。
【００５５】
同一基板上に渋味膜と苦味膜を設けた脂質膜センサ２１の性能を評価するために、基本味サンプルを用いた性能評価をおこなった。
【００５６】
基本味サンプルとして塩味、酸味、旨味、苦味、渋味溶液を用いた。測定に使用した基本味サンプル、基準液、洗浄液の試薬組成を以下に示す。なお、苦味溶液としては、塩酸キニーネを用いたものとイソα酸を用いたものを用意しているが、塩酸キニーネを用いた溶液を苦味（＋）とし、イソα酸を用いたものを苦味（−）としている。
【００５７】
（塩味サンプル液）
３００ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸（tartaric acid）
（酸味サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋３ｍＭ 酒石酸
（旨味サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋１０ｍＭ ＭＳＧ
（苦味（＋）サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋０．１ｍＭ 塩酸キニーネ
（苦味（−）サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋０．１ｍＭ ０．０１vol％ イソα酸
（渋味サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋０．０５wt％ タンニン酸
（基準液、ただし洗浄にも使用する）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸
（洗浄液）
１００ｍＭ ＫＣｌ＋１０ｍＭ ＫＯＨ＋３０％ＥｔＯＨ
【００５８】
測定１回につき、基準液、塩味、酸味、旨味、苦味（＋）、苦味（−）、渋味サンプルの順で４サイクルの繰り返し測定をおこなった。また、参照電極は１回毎に交換した。
【００５９】
測定手順をより詳しく説明すると、以下の通りである。
（Ｓ１）上記洗浄液で９０秒間センサ洗浄する。
（Ｓ２）基準液で１２０秒間センサ洗浄する。
（Ｓ３）基準液で１２０秒間センサ洗浄する。
（Ｓ４）基準液に浸けて応答電位Ｖｒを測定する。ただし、この測定値は、一定時間経過する毎の変動が十分小さくなった（例えば１．０ｍＶ以下）時の値とする。
（Ｓ５）サンプル液に浸けて応答電位Ｖｓを測定し、Ｖｓ−Ｖｒの演算により、当該サンプル液についての測定値を得る。
（Ｓ６）上記Ｓ１からＳ５までの処理を、基準液、塩味、酸味、旨味、苦味（＋）、苦味（−）、渋味の順にそれぞれサンプル数繰り返す。
（Ｓ７）上記Ｓ１〜Ｓ６までを１サイクルとして、これを４サイクル行う。
【００６０】
（測定結果）
上記手順によって基準液を測定した際の渋味膜と苦味膜の膜電位の経時変化を図４、図５にそれぞれ示す。図４の渋味膜についての２０回の測定結果の平均は、１１６．７±６．４mv、変動係数CV ＝５．５%であり、図５の苦味膜についての２０回の測定結果の平均は、１４２．０±８．０mV、CV
＝５．６%であり、いずれ場合も電位が安定していることがわかる。
【００６１】
（味サンプル液に対する測定結果）
図６は、各味サンプル液に対する渋味膜の２０回の測定結果を示したものであり、この図から、測定２０回の応答電位 (mean ± SD)と変動係数
(CV)は、それぞれ−８５．０±５．０mV、４．６%であった。渋味膜は通常、塩味、苦味サンプルにも応答するが、得られた応答電位は、従来のセンサ応答と同程度であった。
【００６２】
図７は、味サンプル液に対する苦味膜の２０回の測定結果を示したものであり、この図から、測定２０回の応答電位の平均値と変動係数CVは、それぞれ−１１６．４±５．７mV、４．９%であった。苦味膜は通常、塩味、苦味サンプルにも応答するが、得られた応答電位は、正常の範囲内に収まる結果となった。
【００６３】
従来の脂質膜センサの脂質膜は、吸着した味物質を洗浄液で洗浄することで、繰り返し測定を可能としているが、上記測定結果の安定性からみて、試作した脂質膜センサ２１の脂質膜は、吸着した味物質が洗浄液で十分に洗浄されていることが明らかである。
【００６４】
なお、上記実験例では、基板上の電極に電解質膜と脂質膜を積層することで構成される脂質膜センサにおいて、脂質膜が渋味膜と苦味膜の例のみを示したが、文献１等に示されているように、従来の単純な積層構造で安定な特性が得られている塩味膜においても、構造的により安定した上記実施形態の内包構造で安定な特性が得られることは十分予見できる。
【００６５】
また、洗浄回数の多さ等、最も測定条件的に厳しい渋味膜と苦味膜において、十分安定な特性が得られているから、他の味（例えば甘味）に対する脂質膜や、匂い物質、毒性物質などに対応する脂質膜においても、上記構造による効果が十分期待できる。
【００６６】
以上説明したように、本願の脂質膜センサ２０は、基板２１、接着シート３０、膜分離シート４０の３層構造とし、さらに基板２１上の膜電極２２の外表全体を覆うように充填された電解質膜３２と、その電解質膜３２の外表全体を覆うように充填された脂質膜４２による内包構造であるため、たとえ洗浄を繰り返す場合が多い渋味膜や苦味膜であっても、安定な応答特性が得られ、同一基板上に苦味膜や渋味膜を含む複数の脂質膜をもつ安定なマルチチャネルの脂質膜センサを実現することができ、味認識システム全体をより小型に且つ安価に構築できる。
【符号の説明】
【００６７】
２０……脂質膜センサ、２１……基板、２２……膜電極、２３……配線、２３……端子電極、３０……接着シート、３１……電解質膜保持穴、３２……電解質膜、４０……膜分離シート、４１……脂質膜保持穴、４２……脂質膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液中の呈味物質等に対する応答性を示す脂質膜を用いた脂質膜センサにおいて、脂質膜を基板上に形成して小型化するとともに、その特性を安定化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
主に味覚検査のために用いられている脂質膜センサは、脂質膜を構成する高分子材、脂質および可塑剤の成分や含有量の違いにより、呈味物質に対する応答特性が異なることを利用したものであり、これまでに、苦味、渋味、塩味、甘味、旨味の各味のいずれかに選択的な応答を示す組成のものや、複数の味に応答を示す組成のものなどが研究開発されてきた。また、匂いや毒性物質等に対する応答性も確認されている。
【０００３】
一方、従来の味覚検査用の脂質膜センサは、基本的に被検査液や洗浄液などに浸漬し、液体が脂質膜に浸されたときの膜電位の変化を検出するために、脂質毎に独立した構造になっており、このセンサを用いた測定システム全体の小型化および低コスト化の妨げとなっていた。
【０００４】
この問題を解決するために、本願出願人らは、一枚の基板に複数の電極と配線をパターン形成し、各電極の上に緩衝用の電解質層をそれぞれ形成し、その上に脂質膜層を形成したセンサチップを提案した（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「プラスチック基板を用いた味覚センサチップの評価」 九州大学大学院システム情報科学研究院 池田晃裕，羽原正秋，都甲潔 平成二十一年度応用物理学会九州支部学術講演会予稿集 VOL 35
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記文献では、以下の工程によりセンサチップを製造している。
プラスチック基板の一端側表面にセンサ用の電極をパターン形成し、それらに電気的に接続された配線を基板の他端側へパターン形成する。
【０００７】
そして各電極に対応する位置に穴が設けられたプラスチック製のシート状のパーティッションを、電極と穴の位置が重なる状態でシリコーン樹脂により基板上に接着する。
【０００８】
次に、パーティッションの穴から電極の上にｐＨＥＭＡ（高分子ヒドロゲルのpoly-hydroxyethyl methacrylate）溶液を注入して紫外線で重合させて、各電極を覆う電解質層を形成する。この電解質層は、脂質膜と金属の電極との間に介在して膜電位を電極に安定に伝達させる。
【０００９】
最後に、各電解質層の上に、それぞれの脂質膜溶液を塗布し、乾燥させて、脂質膜を形成している。
【００１０】
このようにして接続されたセンサチップの基板の一端側を測定対象液に浸けて、測定対象液が各脂質膜に浸るようすれば、各脂質膜の応答電位がそれぞれの電解質層を介して電極に伝達され、それぞれ配線を介して基板他端側に伝達され、この基板他端側の配線と装置本体側とを接続するケーブルによって、各脂質膜の応答電位が装置本体に伝達され、これに基づいて測定対象液の味等の把握が可能となる。
【００１１】
この文献の構造のセンサチップでは、文献図２に示しているように、濃度の異なる塩味溶液に対する塩味用の脂質膜の繰り返し測定結果は極めて安定しているが、文献図３に示しているように、濃度の異なる渋味溶液に対する渋味用の脂質膜の繰り返し測定結果に大きなバラツキがあり、その改善が必要であることが述べられている。
【００１２】
上記繰り返し測定結果の変化の原因を探っていくと、基板上に重ねたパーティッションの穴の内部に、電解質膜と脂質膜を積層させた構造により、穴の内部で表面張力により電解質膜の中央部に大きな窪みが生じて膜電極との距離が一様にならず、またその窪みによってその上から充填される脂質膜との間に隙間などが生じること等に起因している思われる。
【００１３】
本発明は、これらの点を改善して、吸着性の強い成分の測定等のように、洗浄工程が多くなってしまう測定に対しても、高い安定性を有する脂質膜センサおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の脂質膜センサは、
基板（２１）と、
前記基板の一面側にパターン形成された膜電極（２２）と、
前記膜電極に一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するために前記基板に形成された配線（２３）と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成され、該電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なりあって接着された接着シート（３０）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴の内部を埋めて前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップするように充填された電解質膜（３２）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成され、該脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なりあって接着された膜分離シート（４０）と、
高分子材、脂質および可塑剤により形成され、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填され、液中の物質に対する応答膜電位を、前記電解質膜を介して膜電極に伝達させる脂質膜（４２）とを有している。
【００１５】
また、本発明の請求項２の脂質膜センサは、請求項１記載の脂質膜センサにおいて、
共通の前記基板上に、前記膜電極、配線、電解質膜保持穴、電解質膜、脂質膜保持穴および脂質膜の組が複数設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項３の脂質膜センサは、請求項１または請求項２記載の脂質膜センサにおいて、
前記脂質膜の一つは、渋味に対して選択的な応答性を示す渋味膜であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項４の脂質膜センサは、請求項１または請求項２記載の脂質膜センサにおいて、
前記脂質膜の一つは、苦味に対して選択的な応答性を示す苦味膜であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項５の脂質膜センサの製造方法は、
基板（２１）上に、膜電極（２２）と、該膜電極にそれぞれの一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するための配線（２３）とを形成する段階と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成された接着シート（３０）を、前記電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なり合う状態に接着する段階と、
電解質膜（３２）を前記接着シートの電解質膜保持穴の内部に充填して前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップさせる段階と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成された膜分離シート（４０）を、前記脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なり合うように接着する段階と、
高分子材、脂質および可塑剤を含み、液中の物質に対して膜電位を変化させる脂質膜（４２）を、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填する段階とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明では、基板の上に形成した膜電極の外表全体を電解質膜で覆い、さらにその電解質膜を充填保持するための電解質膜保持穴の内部だけでなく、その穴の周縁部をも覆うように充填させて、その電解質膜の外表全体を脂質膜が覆う、所謂内包構造となっているので、測定のために使用される各液体が、脂質膜と電解質膜の間に染み込む可能性が極めて少ない。また、電解質膜は、電解質膜保持穴の上に突出するように充填されるから、その上に充填される脂質膜との間に隙間などが生じにくく、安定した接触状態が維持できる。
【００２０】
このため、吸着性の強い渋味物質や苦味物質の測定のように、センサの洗浄をより多くする必要がある場合であっても、応答特性が大きく変動することがなく、安定した測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の分解図
【図２】実施形態の一部の断面図
【図３】実施形態の脂質膜センサの製造方法を説明するための工程図
【図４】実施形態の脂質膜センサ（渋味膜）の基準液に対する膜電位の変化を示す図
【図５】実施形態の脂質膜センサ（苦味膜）の基準液に対する膜電位の変化を示す図
【図６】実施形態の脂質膜センサ（渋味膜）の味サンプル液に対する膜電位の変化を示す図
【図７】実施形態の脂質膜センサ（苦味膜）の味サンプル液に対する膜電位の変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した脂質膜センサ２０の構造を示す図、図２は、その一部を厚さ方向に切断した断面構造を示している。
【００２３】
この脂質膜センサ２０は、基板２１、接着シート３０、膜分離シート４０の３層構造を有している。
【００２４】
基板２１は、例えばポリカーボネート等の合成樹脂製で厚さ１ｍｍ程度で幅２０ｍｍ程度、長さ４０ｍｍ程度の概略長方形に形成されており、その一面側端部に複数の膜電極２２がパターン形成されている。
【００２５】
各膜電極２２は直径約２ｍｍの円形（ここでは円形としているが、形状は任意である）で、基板２１の長手方向に沿ってパターン形成された複数の配線２３の一端側にそれぞれ接続されいる。各配線２３の他端側は、基板２１のやや幅狭く形成された他端側に横並びにパターン形成された複数の端子電極２４にそれぞれ接続されている。この端子電極２４は、基板２１の他端側を図示しないソケットに差し込んだときに、ソケットの複数の電極にそれぞれ接触して、各膜電極２２の電位をソケットを介して装置本体に伝達させるエッジコネクタを形成している。
【００２６】
基板２１の上面側に重なるように配置された接着シート３０は、膜分離シート４０を基板２１の上に接着させるために両面接着型のものであり、その外形は基板２１の端子電極２４部分を除いた部分と重なり合う長方形となっている。
【００２７】
接着シート３０は、例えばポリイミド製で、基板２１の各膜電極２２に対応する位置に、その膜電極２２の外形より大きい（例えば直径３ｍｍ）の円形の電解質膜保持穴３１が形成され、各電解質膜保持穴３１の中心に膜電極２２が露呈する状態で基板２１の一面側に重なりあって接着している。
【００２８】
各電解質膜保持穴３１には、その穴を埋めた状態で電解質膜３２が充填されている。電解質膜３２は、前記したｐＨＥＭＡと塩化カリウム（ＫＣｌ）とを含んだものであり、電解質膜保持穴３１の内部に隙間なく充填されて膜電極２２を外表面を覆うとともに、電解質膜保持穴３１の表面側周縁部に所定距離（例えば約０．３ｍｍ）オーバーラップするように上に凸となるように膨出している。
【００２９】
接着シート３０の上に配置された膜分離シート４０は、接着シート３０とほぼ同一の外形を有し、接着シート３０の各電解質膜保持穴３１にそれぞれ対応した位置に、電解質膜３２の外形（前記例では約３．６ｍｍ）より大きな（例えば直径約４．５ｍｍ）の円形の脂質膜保持穴４１が形成されている。
【００３０】
膜分離シート４０は、例えば基板２１と同様にポリカーボネート製で厚さ１ｍｍのものが使用されており、各脂質膜保持穴４１の中心に電解質膜３２がそれぞれ露呈する状態で接着シート３０の表面に重なりあって接着されている。
【００３１】
膜分離シート４０の各脂質膜保持穴４１の内部には、脂質膜４２が電解質膜３２の外表を覆うように充填されている。脂質膜４２は、液中の味物質に対する応答膜電位を、電解質膜３２を介して膜電極２２に伝達させるためのものであり、高分子材、脂質および可塑剤を検出対象の味に応じた割合で含むように形成されている。
【００３２】
なお、脂質膜４２の組成を全て異なるようにすれば、１つの脂質膜センサで複数の異なる味に対応可能であるが、必ずしも全て異なるようにする必要はない。例えば、同一組成の複数の脂質膜を含むようにしておけば、その複数の脂質膜の応答の平均値や中間値を測定値として採用することもでき、測定精度を上げることができる。また、ここでは共通の基板２１上に、膜電極２２、配線２３、電解質膜支持穴３１、電解質膜３２、脂質膜保持穴４１および脂質膜４２の組が複数設けられている例を示しているが、一組のみの構成も考えられる。
【００３３】
このように、上記構造の脂質膜センサ２０は、膜電極２２の上にそれより大径の電解質膜保持穴３１を形成し、その電解質膜保持穴３１を埋め、且つその周縁にオーバラップするよう上に凸に充填された電解質膜３２の上に、さらに大径の脂質膜保持４１を形成して脂質膜４２を充填している。
【００３４】
つまり、電極基板２１の上に形成した膜電極２２の外表全体を電解質膜３２で覆い、さらにその電解質膜３２を充填保持するための電解質膜保持穴３１の内部だけでなく、その穴の周縁部をも覆うように膨出充填させ、さらに電解質膜３２の外表全体を脂質膜４２が覆う構造となっている。
【００３５】
このように、基板上に各膜を単純に積み上げていく構造ではなく、膜電極２１の外表全体を電解質膜３２で覆い、さらにその電解質膜３２の外表全体を脂質膜４２で覆う内包構造となっているので、測定時にセンサが浸される基準液、測定対象液、洗浄液の階層境界への染み込みによる特性変動は起きにくく、安定な測定が可能である。
【００３６】
次に、上記構造の脂質膜センサ２０の具体的な製造方法およびその測定結果について説明する。
【００３７】
実験では、基板２１および膜分離シート４０として、厚さ１ｍｍのポリカーボネートを用いた。また、接着シート３０としては、ポリイミド製両面テープ（３Ｍ（登録商標）, Kapton 4390 ）を用い、電解質膜保持穴３１の直径３ｍｍ、脂質膜保持穴４１の直径４．５ｍｍとしている。
【００３８】
（基板作成）
基板２１に対する電極作成は、Ｔｉ／Ａｇを高周波スパッタ装置(Shimadzu EMIT, HSR-521A EM)を用いて成膜した。電極パターンの作製は、フォトリソグラフィを用いておこなった。以下にその手順を示す。
【００３９】
Ａ−１（コート）
Ｔｉ／Ａｇを成膜した基板上に、ポジ−レジスト(Tokyo ohka kogyo,
OFPR-800)をスピンコーター(Mikasa, MS-A150)を用いて、５００ｒｐｍで１０秒、３０００ｒｐｍで２０秒、３５００ｒｐｍで２秒の手順で塗布した。レジストの塗布後、ホットプレートを用い、５分、８０度Ｃでプレベークした。
【００４０】
Ａ−２（露光）
電極パターンを形成したマスクを通し、レジストにＵＶ露光装置(Sunhayato, BOX-S300)で３０秒紫外線露光をおこない、電極をパターニングした。
【００４１】
Ａ−３（現像）
露光した基板を現像液(Kanto Chemical, NMD-W )に４５秒浸漬し、蒸留水で濯いだ。
【００４２】
Ａ−４（ウエットエッチング）
エッチング溶液として、１０wt % アンモニア溶液と３０wt %過酸化水素水を等量混合し、水分を完全に除去した基板を１分浸漬した。
【００４３】
Ａ−５（レジスト除去）
基板をエタノールに浸漬し、超音波洗浄器 (AS ONE, US-4R)で不要なレジストを除去した。レジスト除去した基板を任意の形状にハサミで切削し、これを最終的な基板とした。
【００４４】
（膜電極および電解質膜形成）
Ｂ−１ 膜電極のチャネル部分は、銀塩化銀インク(BAS)を直径２ｍｍになるように薄く塗布し、１２０度Ｃ、５分インキュベートすることで、Ａｇ／ＡｇＣｌの膜電極２２を作製した。
【００４５】
Ｂ−２ そして図３の（ａ）のように、基板２１に直径３ｍｍの電解質膜保持穴３１ををもつポリイミド製の接着シート３０を貼付した後、膜電極２２上に４μl ｐＨＥＭＡ混合溶液 (６０wt
% hydroxyethyl metacrylate,
３８wt % ethylene glycol, １wt % dimethoxy-2-phenylacethophenone, １wt % tetraethylene glycol dimethacrylate)を添加し、４分ＵＶ照射
(２２〜２４mW/cm2)し、電解質ゲルであるｐＨＥＭＡを重合した。ここで前記したように電解質膜３２の基材としてｐＨＥＭＡは、電解質膜保持穴３１を埋め、膜電極２２の外表全体を覆い、さらに穴の上に突出してその外縁が電解質膜保持穴３１の周縁にオーバラップした状態としている。
【００４６】
Ｂ−３ さらに、図３の（ｂ）のように膜分離シート４０を張り合わせた後に、図３の（ｃ）のように、ｐＨＥＭＡ上に１．７Ｍ ＫＣｌ溶液を滴下し，一晩インキュベートした。
【００４７】
なお、ここでは、より安定な膜電位が得られるように、電解質膜３２の製造方法として、先に基板２１にｐＨＥＭＡを充填し、重合させてから、ＫＣｌ溶液を吸水させる方法を採用しているが、予めｐＨＥＭＡとＫＣｌとを混合し、その混合液を充填、重合させる方法を採用してもよい。
【００４８】
Ｂ−４ そして余分なＫＣｌ溶液を除いた後、脂質膜４２を形成する。ここで、脂質膜４２としては、渋味、苦味にそれぞれ選択的な応答を示す渋味膜と苦味膜を用いた。
【００４９】
渋味膜は、１０mlテトラヒドロフラン(THF,
シグマアルドリッチ)、高分子材として８００mg ポリ塩化ビニル(PVC， 和光純薬工業)、脂質として５０mg テトラドデシルアンモニウムクロライド (TDAB，Fluka)、可塑剤として０．６ml ジオクチルフェニルホスホネート (DOPP, シグマアルドリッチ)から成る混合液を用いている。
【００５０】
また、苦味膜は，１０ml THF、高分子材として８００mg ポリ塩化ビニル(PVC， 和光純薬工業)、脂質として０．５７２mg TDAB、可塑剤として１ml
2-ニトロオクチルエーテル (NPOE, 同仁化学研究所)から成る混合液を用いている。
【００５１】
上記それぞれの脂質膜混合液を図３の（ｄ）のように、脂質膜保持穴４１に２０μl 注入し、室温で３０分インキュベートした後、再び２０μl注入し、シャーレに封入し一晩インキュベートした。なお、測定前のエージングとして、基準液 (３０mM KCl, ０．３mM Tataric acid)に浸漬し、一晩インキュベートしたものを測定に使用した。
【００５２】
（膜電位測定）
膜電位の測定には、味認識装置（SA402B，（株）インテリジェントセンサーテクノロジー）を用いた。
【００５３】
この味認識装置は、脂質膜センサと参照電極とを測定対象液に浸けて、参照電極の電位を基準として脂質膜センサの膜電位を差動増幅器等で検出し、これをＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換して、記憶、演算処理などを行う。また、味物質に対する脂質膜センサ２１の出力（測定値）とは、脂質膜センサ２１を基準液に浸けたときの膜電位と、味サンプル溶液に浸けた時の膜電位との差であり、基本的に、洗浄→基準液測定→サンプル液測定というサイクルを繰り返しており、味サンプル溶液中の電位測定をおこなった後は必ず洗浄液で脂質膜に吸着した物質を除去して次の測定に備える。
【００５４】
なお、膜電位を検出する際の基準となる参照電極としては、従来の味認識装置に使用されるＡｇ／ＡｇＣｌの電極を用い、従来の味認識装置のセンサプローブの代わりに、上記作成した脂質膜センサ２１を接続している。
【００５５】
同一基板上に渋味膜と苦味膜を設けた脂質膜センサ２１の性能を評価するために、基本味サンプルを用いた性能評価をおこなった。
【００５６】
基本味サンプルとして塩味、酸味、旨味、苦味、渋味溶液を用いた。測定に使用した基本味サンプル、基準液、洗浄液の試薬組成を以下に示す。なお、苦味溶液としては、塩酸キニーネを用いたものとイソα酸を用いたものを用意しているが、塩酸キニーネを用いた溶液を苦味（＋）とし、イソα酸を用いたものを苦味（−）としている。
【００５７】
（塩味サンプル液）
３００ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸（tartaric acid）
（酸味サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋３ｍＭ 酒石酸
（旨味サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋１０ｍＭ ＭＳＧ
（苦味（＋）サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋０．１ｍＭ 塩酸キニーネ
（苦味（−）サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋０．１ｍＭ ０．０１vol％ イソα酸
（渋味サンプル液）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸＋０．０５wt％ タンニン酸
（基準液、ただし洗浄にも使用する）
３０ｍＭ ＫＣｌ＋０．３ｍＭ 酒石酸
（洗浄液）
１００ｍＭ ＫＣｌ＋１０ｍＭ ＫＯＨ＋３０％ＥｔＯＨ
【００５８】
測定１回につき、基準液、塩味、酸味、旨味、苦味（＋）、苦味（−）、渋味サンプルの順で４サイクルの繰り返し測定をおこなった。また、参照電極は１回毎に交換した。
【００５９】
測定手順をより詳しく説明すると、以下の通りである。
（Ｓ１）上記洗浄液で９０秒間センサ洗浄する。
（Ｓ２）基準液で１２０秒間センサ洗浄する。
（Ｓ３）基準液で１２０秒間センサ洗浄する。
（Ｓ４）基準液に浸けて応答電位Ｖｒを測定する。ただし、この測定値は、一定時間経過する毎の変動が十分小さくなった（例えば１．０ｍＶ以下）時の値とする。
（Ｓ５）サンプル液に浸けて応答電位Ｖｓを測定し、Ｖｓ−Ｖｒの演算により、当該サンプル液についての測定値を得る。
（Ｓ６）上記Ｓ１からＳ５までの処理を、基準液、塩味、酸味、旨味、苦味（＋）、苦味（−）、渋味の順にそれぞれサンプル数繰り返す。
（Ｓ７）上記Ｓ１〜Ｓ６までを１サイクルとして、これを４サイクル行う。
【００６０】
（測定結果）
上記手順によって基準液を測定した際の渋味膜と苦味膜の膜電位の経時変化を図４、図５にそれぞれ示す。図４の渋味膜についての２０回の測定結果の平均は、１１６．７±６．４mv、変動係数CV ＝５．５%であり、図５の苦味膜についての２０回の測定結果の平均は、１４２．０±８．０mV、CV
＝５．６%であり、いずれ場合も電位が安定していることがわかる。
【００６１】
（味サンプル液に対する測定結果）
図６は、各味サンプル液に対する渋味膜の２０回の測定結果を示したものであり、この図から、測定２０回の応答電位 (mean ± SD)と変動係数
(CV)は、それぞれ−８５．０±５．０mV、４．６%であった。渋味膜は通常、塩味、苦味サンプルにも応答するが、得られた応答電位は、従来のセンサ応答と同程度であった。
【００６２】
図７は、味サンプル液に対する苦味膜の２０回の測定結果を示したものであり、この図から、測定２０回の応答電位の平均値と変動係数CVは、それぞれ−１１６．４±５．７mV、４．９%であった。苦味膜は通常、塩味、苦味サンプルにも応答するが、得られた応答電位は、正常の範囲内に収まる結果となった。
【００６３】
従来の脂質膜センサの脂質膜は、吸着した味物質を洗浄液で洗浄することで、繰り返し測定を可能としているが、上記測定結果の安定性からみて、試作した脂質膜センサ２１の脂質膜は、吸着した味物質が洗浄液で十分に洗浄されていることが明らかである。
【００６４】
なお、上記実験例では、基板上の電極に電解質膜と脂質膜を積層することで構成される脂質膜センサにおいて、脂質膜が渋味膜と苦味膜の例のみを示したが、文献１等に示されているように、従来の単純な積層構造で安定な特性が得られている塩味膜においても、構造的により安定した上記実施形態の内包構造で安定な特性が得られることは十分予見できる。
【００６５】
また、洗浄回数の多さ等、最も測定条件的に厳しい渋味膜と苦味膜において、十分安定な特性が得られているから、他の味（例えば甘味）に対する脂質膜や、匂い物質、毒性物質などに対応する脂質膜においても、上記構造による効果が十分期待できる。
【００６６】
以上説明したように、本願の脂質膜センサ２０は、基板２１、接着シート３０、膜分離シート４０の３層構造とし、さらに基板２１上の膜電極２２の外表全体を覆うように充填された電解質膜３２と、その電解質膜３２の外表全体を覆うように充填された脂質膜４２による内包構造であるため、たとえ洗浄を繰り返す場合が多い渋味膜や苦味膜であっても、安定な応答特性が得られ、同一基板上に苦味膜や渋味膜を含む複数の脂質膜をもつ安定なマルチチャネルの脂質膜センサを実現することができ、味認識システム全体をより小型に且つ安価に構築できる。
【符号の説明】
【００６７】
２０……脂質膜センサ、２１……基板、２２……膜電極、２３……配線、２３……端子電極、３０……接着シート、３１……電解質膜保持穴、３２……電解質膜、４０……膜分離シート、４１……脂質膜保持穴、４２……脂質膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２１）と、
前記基板の一面側にパターン形成された膜電極（２２）と、
前記膜電極に一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するために前記基板に形成された配線（２３）と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成され、該電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なりあって接着された接着シート（３０）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴の内部を埋めて前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップするように充填された電解質膜（３２）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成され、該脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なりあって接着された膜分離シート（４０）と、
高分子材、脂質および可塑剤により形成され、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填され、液中の物質に対する応答膜電位を、前記電解質膜を介して膜電極に伝達させる脂質膜（４２）とを有する脂質膜センサ。
【請求項２】
共通の前記基板上に、前記膜電極、配線、電解質膜保持穴、電解質膜、脂質膜保持穴および脂質膜の組が複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の脂質膜センサ。
【請求項３】
前記脂質膜の一つは、渋味に対して選択的な応答性を示す渋味膜であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の脂質膜センサ。
【請求項４】
前記脂質膜の一つは、苦味に対して選択的な応答性を示す苦味膜であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の脂質膜センサ。
【請求項５】
基板（２１）上に、膜電極（２２）と、該膜電極にそれぞれの一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するための配線（２３）とを形成する段階と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成された接着シート（３０）を、前記電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なり合う状態に接着する段階と、
電解質膜（３２）を前記接着シートの電解質膜保持穴の内部に充填して前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップさせる段階と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成された膜分離シート（４０）を、前記脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なり合うように接着する段階と、
高分子材、脂質および可塑剤を含み、液中の物質に対して膜電位を変化させる脂質膜（４２）を、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填する段階とを含む脂質膜センサの製造方法。
【請求項１】
基板（２１）と、
前記基板の一面側にパターン形成された膜電極（２２）と、
前記膜電極に一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するために前記基板に形成された配線（２３）と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成され、該電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なりあって接着された接着シート（３０）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴の内部を埋めて前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップするように充填された電解質膜（３２）と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成され、該脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なりあって接着された膜分離シート（４０）と、
高分子材、脂質および可塑剤により形成され、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填され、液中の物質に対する応答膜電位を、前記電解質膜を介して膜電極に伝達させる脂質膜（４２）とを有する脂質膜センサ。
【請求項２】
共通の前記基板上に、前記膜電極、配線、電解質膜保持穴、電解質膜、脂質膜保持穴および脂質膜の組が複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の脂質膜センサ。
【請求項３】
前記脂質膜の一つは、渋味に対して選択的な応答性を示す渋味膜であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の脂質膜センサ。
【請求項４】
前記脂質膜の一つは、苦味に対して選択的な応答性を示す苦味膜であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の脂質膜センサ。
【請求項５】
基板（２１）上に、膜電極（２２）と、該膜電極にそれぞれの一端側が電気的に接続され、該膜電極の電位を出力するための配線（２３）とを形成する段階と、
両面が接着面で、前記膜電極に対応した位置に電解質膜保持穴（３１）が形成された接着シート（３０）を、前記電解質膜保持穴から前記膜電極が露呈する状態で前記基板の一面側に重なり合う状態に接着する段階と、
電解質膜（３２）を前記接着シートの電解質膜保持穴の内部に充填して前記膜電極の外表全体を覆うとともに前記電解質膜保持穴の表面側周縁部にオーバーラップさせる段階と、
前記接着シートの電解質膜保持穴に対応した位置に前記電解質膜より外形の大きな脂質膜保持穴（４１）が形成された膜分離シート（４０）を、前記脂質膜保持穴から前記電解質膜が露呈する状態で前記接着シートの表面に重なり合うように接着する段階と、
高分子材、脂質および可塑剤を含み、液中の物質に対して膜電位を変化させる脂質膜（４２）を、前記膜分離シートの脂質膜保持穴の内部に前記電解質膜の外表全体を覆うように充填する段階とを含む脂質膜センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８３３１４（Ｐ２０１２−８３３１４Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１８９０（Ｐ２０１０−２３１８９０）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】（５０２２４０６０７）株式会社インテリジェントセンサーテクノロジー (10)
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】（５０２２４０６０７）株式会社インテリジェントセンサーテクノロジー (10)
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