JP3098812B2 - 味覚センサ - Google Patents

味覚センサ

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JP3098812B2 JP03212646A JP21264691A JP3098812B2 JP 3098812 B2 JP3098812 B2 JP 3098812B2 JP 03212646 A JP03212646 A JP 03212646A JP 21264691 A JP21264691 A JP 21264691A JP 3098812 B2 JP3098812 B2 JP 3098812B2
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馨 山藤
潔 都甲
健司 林
秀和 池崎
理江子 東久保
勝史 佐藤
正 湊口
譲 小林
和宏 高杉
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、人間の五感を代行で
きる人工的なセンサに係り、特に味覚という、従来は人
工的なセンサでは代行できないとされた、ヒトの感覚に
代わるセンサあるいはトランスデューサと呼ばれる電子
素子に関する。
【0002】
【従来の技術】同一出願人は、先に「味覚センサ及びそ
の製造方法」の発明につき特許出願をし(特願平1−1
90819号;以下、同一出願人の第1の先願発明とい
う)、その明細書及び図面によって、ある種の高分子重
合体の表面マトリックス内に特定の分子配列をもって収
納されたいわゆる脂質性分子群が、基本味と呼ばれる塩
味、酸味、苦味、甘味に対して、感度を示すセンサとな
ることを示した。しかも、この種のセンサは、人間の五
感の一つである味覚に代わり味を測定できるものである
ことを示した。
【0003】これを、少しく具体的に説明すると、同一
出願人の第1の先願発明では、例えば、高分子重合体と
して、ポリ塩化ビニル(PVC)を用い、それにフタル
酸ジオクチル(DOP)のような可塑剤と脂質とを概ね
2:3:1の重量比で混合したものをテトラヒドロフラ
ン(THF)に溶融し、平底の容器に移して、均一に加
熱された板上で約30°Cに2時間保持して、THFを
揮発させ、脂質膜すなわち脂質がPVCの表面マトリッ
クス内に収納された脂質性分子膜を得た。この脂質性分
子膜を味覚センサに加工した例が図8に示されている。
脂質膜を一辺が10mmの正方形に切り、厚さ2mmの
アクリル板(基板)1に1.5mmφの孔2をあけ、銀
の丸棒を挿入し電極3としたものに、脂質膜11が電極
3に完全に接触するようにPVCを10%溶解したTH
Fで接着した後、THFを揮発させ、信号を取り出すた
めのリード線5を半田付けして味覚センサとした。
【0004】また、同一出願人は、「味覚センサ及びそ
の製造方法」の発明につき特許出願をし(特願平3−0
20450号;以下、同一出願人の第2の先願発明とい
う)、その明細書及び図面によって、同一出願人の第1
の先願発明の味覚センサを改良した味覚センサを示し
た。
【0005】この同一出願人の第2の先願発明の味覚セ
ンサは、基板表面に形成された苦味物質の分子の疎水性
部位に親しむ性質を有する物質または両親媒性分子の疎
水性部位に親しむ性質を有する物質からなるベース膜上
に苦味物質または両親媒性物質の単分子膜を形成した構
造を持つものであった。この様な構造の両親媒性分子群
の単一な層を味覚センサに加工した例が図9に示されて
いる。図中、1、12、13はそれぞれ基板、ベース
膜、両親媒性分子群の単一な層である。不要部分14の
両親媒性分子を除去し、基板1に設けられた孔2には電
極3となる銀の丸棒を挿入して棒の一端をベース膜12
に当接させ、他端にはリード線5を半田付けして味覚セ
ンサとした。
【0006】この項で述べた、脂質膜ならびに苦味物質
の単分子膜もしくは両親媒性物質の単分子膜が形成され
たベース膜を、まとめて、以後味覚検出用膜という。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにして作製
した従来のセンサは、金属電極と有機材料である味覚検
出用膜との結合力が弱いために、センサを測定溶液中に
浸すと溶液中に溶解している気体が、味覚検出用膜を透
過し電極と味覚検出用膜との間に気体の層を形成し測定
回路が断たれた。このため電気測定が不可能となり、味
覚センサとしての機能が果たせなくなった。
【0008】例えば、ビールや炭酸飲料水等には過飽和
の炭酸(0.5%)が溶解しており、従来のセンサをそ
れらに浸すと2〜3分で上記の現象が現れた。ビールの
ように、製造の初期段階から炭酸が含まれているものに
対して、製造ラインの途中途中において品質チェック等
を行なおうとするときに、センサを被測定溶液に浸して
からわずか2〜3分で測定回路が断たれるということは
非常に問題である。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、前項に記し
た課題を解決するために次のような手段を用いる。 電極または電極の近傍に外気に通ずる貫通孔を備え
る。こうすることで、貫通孔を通して、味覚検出用膜を
透過した気体を外気中に逃がし膜と電極との間に気体が
蓄積しないようにする。
【0010】 味覚検出用膜と電極との間に味覚検出
用膜を透過する気体の収容部として電解液の層を備え
る。溶液中の気体が味覚検出用膜を透過して電解液の層
に蓄積されたとしても味覚検出用膜と電極とは電解液に
よって電気的につながり、測定回路が断たれることはな
い。
【0011】 味覚検出用膜を脂質または苦味物質も
しくは両親媒性物質の単分子膜の支持材として気体の透
過し難い支持材または気体の透過しない支持材を用い
る。気体が味覚検出用膜を透過しないまたは透過しても
少量であるので味覚検出用膜と電極とが分離しない。
【0012】 味覚検出用膜と電極との間に気体の透
過しない膜または気体の透過し難い膜を備える。味覚検
出用膜と気体の透過しない膜および気体の透過し難い膜
との結合は膜同士の結合で強固であるから、膜と膜の間
には気体が蓄積されない。また、気体を透過し難い膜と
電極との間に気体が蓄積されたとしても、その量は少量
であるので分離にまでは至らない。
【0013】 電極を、味覚検出用膜を接着する面の
少なくとも一部に凹凸を備えた電極とする。電極表面と
味覚検出用膜との接着が電極表面の凹凸により強固にな
る。
【0014】 電極を味覚検出用膜の支持材である高
分子材料になじむ非金属の良導電体とする。電極が味覚
検出用膜の支持材である高分子材料になじむ非金属の良
導電体であるので、該電極と味覚検出用膜との接着が強
固なものとなる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、この発明の味覚センサの第1の態様を模
式的に示す図である。この図を参照しながら第1の実施
例を説明する。味覚検出用膜は従来の技術の項で述べた
のと同じようにして得る。基板1としては厚さ3mmの
アクリルの円筒(外径30mmφ)を用いる。該円筒の
一端には被測定溶液が円筒内に入らないようにアクリル
板の蓋1aがしてある。該基板1に孔2(3mmφ)を
あけ、その孔2に、軸方向に1mmφの貫通孔6のあけ
られた銀の丸棒(3mmφ)を挿入して電極3とする。
該電極3の一端とその周囲のアクリル板上に接着剤とし
てTHFを滴下し、先に用意した一辺が10mmの正方
形の味覚検出用膜4を、電極3を覆うようにして張りつ
ける。電極3の他端にはリード線5が半田付けされてい
る。味覚検出用膜4を透過した気体は基板1としてのア
クリル円筒内を通って外気中へ逃げる。このようにして
作製した味覚センサは、従来は2〜3分で測定不能とな
ったものが、1箇月にわたって測定が可能であった。
【0016】図2も、この発明の味覚センサの第1の態
様を模式的に示す図である。この図を参照しながら第2
の実施例を説明する。前記第1の実施例では、貫通孔6
を電極3に設けることで気体を外気中に逃がしたが、第
2の実施例では、電極3の近傍の基板1に気体を逃がす
ための貫通孔6を設けている。そして該貫通孔6にはP
VCのチューブ7を接続する。該チューブで気体を外気
中に逃がすようになっている。電極3としては1.5m
mφの銀の丸棒を用い、気体を導く貫通孔6(1mm
φ)を電極挿入用の孔2に接して設けた。そして、味覚
検出用膜4は電極3と気体用の貫通孔6の両方を覆うよ
うに張りつけた。
【0017】図3は、この発明の味覚センサの第2の態
様を模式的に示す図である。この図を参照しながら第3
の実施例を説明する。基板1を構成するアクリル板は
A,B2枚から成っている。アクリル板A1aには電極
挿入用の孔2をあけ電極3として銀の丸棒(1.5mm
φ)を挿入する、アクリル板B1bには円錐の上部を切
り取ったような孔8をあける。アクリル板A1aの上
に、アクリル板B1bを前記円錐の上部を切り取ったよ
うな孔8の底面がアクリル板A側になるように、かつ、
電極3の中心軸と円錐の上部を切り取ったような孔8の
中心軸とがほぼ一致するように重ねて接着する。このよ
うにしてできた、円錐の上部が切り取られたような空間
に電解液の層として10mMの塩化カリウム(KCl)
水溶液をアクリル板B1bの上面より1mm程度下の位
置まで充填する。アクリル板B1bの上面と一致すると
ころまで充填してしまうと次の味覚検出用膜4を接着す
る工程で、接着用の液にKCl水溶液が混じって、接着
力が弱くなるからである。次に、THFをアクリル板B
1bの上面のKCl水溶液が充填された孔の周囲に滴下
し味覚検出用膜4を張りつける。
【0018】こうしてできた味覚センサを測定に用いる
ときは、図4のように縦にして用い、味覚検出用膜4と
電極3とが、電解液で電気的に接続されるようにする。
この味覚センサは、炭酸が味覚検出用膜4を透過して気
体の層9ができ、味覚検出用膜4の形状が図5のように
変形しても出力に問題はなく、従来の味覚センサのよう
に気体の層により測定回路が断たれるようなことはなか
った。
【0019】この実施例では、電解液として10mMK
Cl水溶液を用いたが、KCl水溶液以外にも、例えば
表1にあるような電解質の水溶液でも良く、中でもKC
lやKNO3 のように陽イオンと陰イオンの働きが同等
(輸率が0.5ずつ)に近いほうが望ましい。濃度も1
0mMに限らず、1mMでも、100mMでも良い。
【0020】
【表1】
【0021】この発明の第3の態様は、気体の透過係数
の小さな支持材を用いて味覚検出用膜を作製し味覚セン
サとしたものである。表2にあるように、同じPVCで
も可塑剤を混入したもの混入しないものとでは、透過係
数は20倍近い差がある。
【0022】
【表2】
【0023】第4の実施例では味覚検出用膜を可塑剤を
混入せずに作製した。すなわち、ポリ塩化ビニル(PV
C)と脂質とを概ね2:1の重量比で混合したものをT
HFに溶融し、平底の容器に移して、均一に加熱された
板上で約30°Cに2時間保持して、THFを揮発さ
せ、味覚検出用膜を得る。この味覚検出用膜を加工して
味覚センサとするのは従来の技術の項で述べたのと同様
である。
【0024】このようにして得られた味覚センサをビー
ルの中に浸してデータを採ってみると、従来のセンサで
は2〜3分で測定不能となったが、1週間以上測定が可
能であることが確認された。なお、ビールは、気が抜け
るので1日に1度くらいの割合で交換した。
【0025】この実施例では脂質または苦味物質もしく
は両親媒性物質の単分子膜の支持材として無可塑なPV
Cを用いたが、透過係数の小さなものとしては表2の1
〜6および8のようなものがある。
【0026】図6は、この発明の味覚センサの第4の態
様を模式的に示す図である。この図を参照しながら第5
の実施例を説明する。基板1としてアクリル板を用い、
孔2(1.5mmφ)をあけ銀の丸棒をその孔2に挿入
して電極3とすること、および使用する味覚検出用膜4
は従来と同じであるが、味覚検出用膜4をアクリル板に
張りつける前に気体の透過し難い膜10としてトリオク
チルメチルアンモニウムクロライドの膜を、電極3を覆
うように接着し、その上から味覚検出用膜4を接着す
る。接着剤はTHFである。膜同士の接着は強固であ
り、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの膜は
気体を透過し難いので、味覚検出用膜4と電極3との電
気的接続が維持される。
【0027】このように味覚検出用膜4と電極3との間
に用いる膜としては、気体の透過し難いという条件のほ
かに電気抵抗が低いことが必要であり、トリオクチルメ
チルアンモニウムクロライドの膜以外にジオクチルフォ
スフェート、デシルアルコール等がその条件を満たす。
【0028】図7は、この発明の味覚センサの第5の態
様を模式的に示す図である。この図を参照しながら第6
の実施例を説明する。この実施例では、粗い紙やすりな
どで、電極3の表面3aに凹凸をつけ、その上にTHF
を一滴滴下し、味覚検出用膜4を電極3を覆うようにの
せ、THFを揮発させる。こうすることによって、味覚
検出用膜4がTHFに若干溶解し電極3の凹凸にはいり
こみ電極3との接着面積を増やすことで接着力を物理的
に強固なものにする。その結果、従来の味覚センサよ
り、気体の層が形成されるまでの時間が10倍以上なが
くなった。
【0029】紙やすりで電極3の表面3aに凹凸をつけ
るのは簡便な方法であるが、他にも、例えば電極3が銀
電極であれば、該電極の味覚検出用膜を張る面に、孔を
あけたマスクをして硝酸または熱濃硫酸等で処理して凹
凸をつけても良い。
【0030】この発明の第6の態様は味覚検出用膜4と
電極3との間の結合力を強固なものとするため、電極3
を例えばグラファイト、グラッシーカーボン、パイロリ
ティックグラファイト、二酸化スズ(SnO2 )、二酸
化チタン(TiO2 )のような非金属の良導電体とした
ものである。グラッシーカーボンを電極3として味覚検
出用膜4を接着した場合、金属電極より数倍結合力が増
した。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、従来の味覚センサ
では特に気体が過剰に溶解している被測定物質(例えば
ビールや炭酸飲料水など)にセンサを浸すと2〜3分
で、電極と味覚検出用膜との間に味覚検出用膜を透過し
た気体の層が形成され、電気測定が不可能となり、味覚
センサとしての機能が果たせなくなったが、この発明の
味覚センサは溶液中に溶解している気体によって味覚検
出用膜と電極との電気的接続が断たれることなく長時間
にわたってセンサとしての機能を充分発揮することが出
来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の味覚センサの第1の態様を模式的に
示す図。
【図2】この発明の味覚センサの第1の態様を模式的に
示す図。
【図3】この発明の味覚センサの第2の態様を模式的に
示す図。
【図4】この発明の第2の態様の味覚センサの使用時を
模式的に示す図。
【図5】この発明の第2の態様の味覚センサの使用時を
模式的に示す図。
【図6】この発明の味覚センサの第4の態様を模式的に
示す図。
【図7】この発明の味覚センサの第5の態様を模式的に
示す図。
【図8】従来の味覚センサを模式的に示す図。
【図9】従来の味覚センサを模式的に示す図。
【符号の説明】
1 基板 2 孔 3 電極 4 味覚検出用膜 5 リード線 6 貫通孔 7 チューブ 8 円錐の上部を切り取ったような孔 9 気体の層 10 気体が透過しない膜または気体が透過し難い膜 11 脂質膜 12 ベース膜 13 両親媒性分子群の単一な層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山藤 馨 福岡県福岡市中央区草香江1丁目6番21 号 (72)発明者 都甲 潔 福岡県福岡市東区美和台2丁目8番32− 2号 (72)発明者 林 健司 福岡県福岡市早良区高取2丁目14番18− 407号 (72)発明者 池崎 秀和 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アン リツ株式会社内 (72)発明者 東久保 理江子 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アン リツ株式会社内 (72)発明者 佐藤 勝史 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アン リツ株式会社内 (72)発明者 湊口 正 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アン リツ株式会社内 (72)発明者 小林 譲 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アン リツ株式会社内 (72)発明者 高杉 和宏 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アン リツ株式会社内 審査官 郡山 順 (56)参考文献 特開 昭60−10163(JP,A) 特開 平3−163351(JP,A) 林 健司、都甲 潔及び山藤 馨、B IO INDUSTRY、第7巻、第4 号(1990)第268−274頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/327 G01N 27/416 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1)と、該基板の表面の少なくと
    も一部に設けられた味覚検出用膜(4)と、該味覚検出
    用膜に接するように前記基板に設けられた電極(3)と
    からなる味覚センサにおいて、前記電極および/または
    前記基板の電極近傍に設けられており、かつ、前記味覚
    検出用膜と前記電極との接合面の一部および/または前
    記味覚検出用膜と前記基板との接合面の一部を一端とす
    る、気体を逃がすための貫通孔(6)を備えたことを特
    徴とする味覚センサ。
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CN109189811B (zh) * 2018-08-09 2021-11-12 北京盈盛恒泰科技有限责任公司 水样识别方法及装置
CN115058690A (zh) * 2022-05-23 2022-09-16 小护士(天津)科技股份有限公司 一种葡萄糖传感器的制作方法

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林 健司、都甲 潔及び山藤 馨、BIO INDUSTRY、第7巻、第4号(1990)第268−274頁

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