JP5406423B2 - 細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、バイオセンサの反応部に含まれる電子受容体等として使用される細粒化フェリシアン化カリウム、及びその製造方法に関する。
従来から、検体の血糖値等を測定するバイオセンサ及びその製造方法が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載された製造方法の場合、バイオセンサの反応部は、作用電極及び対向電極上に酸化還元酵素及び電子受容体等を含む反応部用塗布液を塗布し乾燥して形成される。この電子受容体として、細粒化フェリシアン化カリウムが使用されている。
従来、この細粒化フェリシアン化カリウムは、フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させてフェリシアン化カリウム水溶液を作製し、この水溶液をエタノール中に滴下してフェリシアン化カリウムを沈殿させ、その後、遠心分離とエタノールによる洗浄とを行い、凍結乾燥することにより製造されていた。しかし、この製造方法によれば、作業が煩雑であり、効率的ではなかった。また、細粒化フェリシアン化カリウムの粒子径をより小さくする必要もある。
そこで、本発明者は、このような課題の原因を究明してこのような課題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったのである。
すなわち、本発明は、細粒化フェリシアン化カリウムを効率良く製造できるとともに、粒子径をより小さくできる細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法は、ェリシアン化カリウム水溶液をニードルから第一の経路へ定量吐出装置により一定流量で供給し、該フェリシアン化カリウム水溶液を該第一の経路において一定流量で流すとともに、親水性有機溶媒であるエタノールをニードルから第二の経路へ送液ポンプにより一定流量で供給し、該エタノールを該第二の経路において一定流量で流し、該第一の経路及び該第二の経路の合流部において該フェリシアン化カリウム水溶液及び該親水性有機溶媒を混合させて、メディアン径が２．３μｍ〜４．４μｍの細粒化フェリシアン化カリウムの懸濁液を作製するステップ、を含み、
前記エタノールの一定流量が前記フェリシアン化カリウム水溶液の一定流量の５〜１６倍であることを特徴とする。
前記エタノールの一定流量が前記フェリシアン化カリウム水溶液の一定流量の５〜１６倍であることを特徴とする。
また、本発明の細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法は、前記懸濁液を遠心分離して濃縮するステップと、前記濃縮された懸濁液を乾燥するステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明の細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法は、前記細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法において、前記親水性有機溶媒の一定流量が該フェリシアン化カリウム水溶液の一定流量の３〜２０倍であることを特徴とする。
また、本発明の細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法は、前記細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法において、前記親水性有機溶媒の一定流量が該フェリシアン化カリウム水溶液の一定流量の５〜１６倍であることを特徴とする。
本発明の細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法によれば、フェリシアン化カリウム水溶液と親水性有機溶媒との混合を、両液体を一定流量で流しながら連続的に行うことができる。このため、細粒化フェリシアン化カリウムを効率良く製造することができる。また、実際に本発明の製造方法によって細粒化フェリシアン化カリウムを製造したところ、粒子のメディアン径（５０％径）が小さい細粒化フェリシアン化カリウムを製造することができた。
次に、本発明に係る細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法、及びその製造方法により製造した細粒化フェリシアン化カリウムについて、図面に基づいて詳しく説明する。
本発明の細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法は、フェリシアン化カリウム溶液を作製するステップと、懸濁液を作製するステップと、懸濁液を遠心分離して濃縮するステップと、濃縮された懸濁液を乾燥するステップとを含む製造方法である。なお、この懸濁液を乾燥させずに親水性有機溶媒で洗浄置換してペーストやスラリー化して使用してもよい。
フェリシアン化カリウム水溶液を作製するステップは、フェリシアン化カリウムを水に溶解させフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製するステップである。フェリシアン化カリウム水溶液１０のフェリシアン化カリウムの濃度は、５重量％〜３０重量％である。製造効率を高めるためには、この濃度が高い方が望ましい。
懸濁液を作製するステップは、図１に示すように、フェリシアン化カリウム水溶液１０をニードル１３から第一の経路１２において一定流量で流すとともに、エタノール１４をニードル１５から第二の経路１６において一定流量で流し、第一の経路１２及び第二の経路１６の合流部であるＹ字路部１８においてフェリシアン化カリウム水溶液１０及びエタノール１４を混合させて沈殿させ、フェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を作製するステップである。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、親水性有機溶媒とは、フェリシアン化カリウムに対し非溶媒もしくは貧溶媒であってかつ水と混和性を持つ溶媒のことである。例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトンなどが挙げられるが特にはエタノールが好ましい。
なお、ニードル１３及び１５は、それぞれ、吐出装置又はポンプに接続されており、吐出装置又はポンプを駆動させることにより、流体を一定流量で流すエタノール１４の一定流量（ｍｌ／S）は、フェリシアン化カリウム水溶液１０の一定流量（ｍｌ／S）の３〜２０倍であり、特に好ましくは５〜１６倍である。この倍率は、フェリシアン化カリウム水溶液１０に対するエタノール１４の混合比を表わし、大きすぎると製造効率が悪く、小さすぎると実施例で後述するように、製造する細粒化フェリシアン化カリウムの粒子径が大きくなりすぎる。
懸濁液を遠心分離して濃縮するステップは、懸濁液２０をＹ字路部１８から取り出して遠心分離とエタノールによる洗浄を数回行うステップである。具体的には、遠心分離機により細粒化フェリシアン化カリウムを分離させた状態で不要なエタノールを除去した後エタノールを加え、混合する。これは、水分を除去するためである。また、濃縮された懸濁液を乾燥するステップは、この細粒化フェリシアン化カリウムを凍結乾燥して粉末状の細粒化フェリシアン化カリウムを得るステップである。常温や加熱による乾燥であってもよい。
このような細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法は、フェリシアン化カリウム水溶液１０をニードル１３から第一の経路１２において一定流量で流すとともに、エタノール１４を第二の経路１６において一定流量で流すから、一定の混合比で効率良く混合することができる。また、エタノール及びフェリシアン化カリウム水溶液の流量は吐出装置又はポンプによって制御できるため、その流量比を混合比として客観的に把握できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はその他の態様でも実施できる。例えば、第一の経路１２と第二の経路１６との合流部はＹ字路部に限定されず、図２に示すようなＴ字路部３０であってもよい。
その他、本発明の技術的範囲には、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様も含まれる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
以下のように、実際に本発明の製造方法によって細粒化フェリシアン化カリウムを製造して粒子径を測定した。
（実施例１）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.30φmmニードルから0.38ml/sの流量で微量定量吐出装置により供給し、エタノール１４を1.25φmmニードルから5.7ml/sの流量で送液ポンプにより供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.30φmmニードルから0.38ml/sの流量で微量定量吐出装置により供給し、エタノール１４を1.25φmmニードルから5.7ml/sの流量で送液ポンプにより供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（実施例２）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.80ml/s、エタノール１４を8.0ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.80ml/s、エタノール１４を8.0ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（実施例３）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.80ml/s、エタノール１４を4.7ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.80ml/s、エタノール１４を4.7ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（実施例４）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ20wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.74ml/s、エタノール１４を6.2ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ20wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.74ml/s、エタノール１４を6.2ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（実施例５）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ20wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.72ml/s、エタノール１４を4.8ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ20wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.72ml/s、エタノール１４を4.8ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（実施例６）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ20wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.80ml/s、エタノール１４を4.7ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ20wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.80ml/s、エタノール１４を4.7ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（実施例７）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ30wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.74ml/s、エタノール１４を6.2ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれで供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ30wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.74ml/s、エタノール１４を6.2ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれで供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（実施例８）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ30wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.74ml/s、エタノール１４を5.3ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ30wt%のフェリシアン化カリウム水溶液１０を作製した。このフェリシアン化カリウム水溶液１０を0.41φmmニードルから0.74ml/s、エタノール１４を5.3ml/s の流量で送液ポンプにてそれぞれ供給し、これらを合流混合させ、沈殿させたフェリシアン化カリウムの粒子の懸濁液２０を得た。その後10,000G、4℃、5分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（比較例１）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液を作製した。この水溶液を600rpmで攪拌したエタノール600ml中に、微量定量吐出装置で1.25φmmニードルを用いて50ml/sの速度で40ml滴下し、フェリシアン化カリウムを沈殿させた。その後190G、4℃、3分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ10wt%のフェリシアン化カリウム水溶液を作製した。この水溶液を600rpmで攪拌したエタノール600ml中に、微量定量吐出装置で1.25φmmニードルを用いて50ml/sの速度で40ml滴下し、フェリシアン化カリウムを沈殿させた。その後190G、4℃、3分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（比較例２）
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ25wt%のフェリシアン化カリウム水溶液を作製した。この水溶液を600rpmで攪拌したエタノール600ml中に、微量定量吐出装置で1.25φmmニードルを用いて50ml/sの速度で48ml滴下し、フェリシアン化カリウムを沈殿させた。その後190G、4℃、3分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
フェリシアン化カリウムを蒸留水に溶解させ25wt%のフェリシアン化カリウム水溶液を作製した。この水溶液を600rpmで攪拌したエタノール600ml中に、微量定量吐出装置で1.25φmmニードルを用いて50ml/sの速度で48ml滴下し、フェリシアン化カリウムを沈殿させた。その後190G、4℃、3分間の遠心分離とエタノールによる洗浄を3回行い、凍結乾燥して細粒化フェリシアン化カリウムを得た。
（評価方法）
得られた細粒化フェリシアン化カリウムの粒子径を株式会社島津製作所製レーザ回折式粒度分布測定装置SALD−２０００にて測定した。
得られた細粒化フェリシアン化カリウムの粒子径を株式会社島津製作所製レーザ回折式粒度分布測定装置SALD−２０００にて測定した。
実施例１〜８について、表１に示すように、メディアン径（５０％径）の平均値は３．８μｍであった。これに対して、比較例１〜２については、表２に示すように、メディアン径の平均値は７．５μｍであった。これにより、本発明の製造方法により製造した細粒化フェリシアン化カリウムの方が、比較例の製造方法により製造した細粒化フェリシアン化カリウムよりも、メディアン径が小さいことが判明した。細かいメディアン径の粒子から成る細粒化フェリシアン化カリウムを得ることができれば、例えば、細粒化フェリシアン化カリウムをバイオセンサを製造するための電子受容体として塗布液に混入させて用いる場合に、塗布液中での沈降が生じ難くなる。また、図３のグラフに示すように、フェリシアン化カリウム水溶液に対するエタノールの混合比（流量比）が大きくなるに従って、細粒化フェリシアン化カリウムのメディアン径は小さくなる傾向があることが判明した。
本発明の細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法によれば、細粒化フェリシアン化カリウムを効率良く製造できるとともに、粒子の小さい細粒化フェリシアン化カリウムを製造できる。このため、各種製品の原材料となる細粒化フェリシアン化カリウムの製造のために広く利用できる。
１０：フェリシアン化カリウム水溶液
１２：第一の経路
１３、１５：ニードル
１４：エタノール
１６：第二の経路
１８：Ｙ字路部（合流部）
２０：懸濁液
３０：Ｔ字路部（合流部）
１２：第一の経路
１３、１５：ニードル
１４：エタノール
１６：第二の経路
１８：Ｙ字路部（合流部）
２０：懸濁液
３０：Ｔ字路部（合流部）
Claims (5)
- フェリシアン化カリウム水溶液をニードルから第一の経路へ定量吐出装置により一定流量で供給し、該フェリシアン化カリウム水溶液を該第一の経路において一定流量で流すとともに、親水性有機溶媒であるエタノールをニードルから第二の経路へ送液ポンプにより一定流量で供給し、該エタノールを該第二の経路において一定流量で流し、該第一の経路及び該第二の経路の合流部において該フェリシアン化カリウム水溶液及び該親水性有機溶媒を混合させて、メディアン径が２．３μｍ〜４．４μｍの細粒化フェリシアン化カリウムの懸濁液を作製するステップ、を含み、
前記エタノールの一定流量が前記フェリシアン化カリウム水溶液の一定流量の５〜１６倍である細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法。 - 前記懸濁液を遠心分離して濃縮するステップを含む請求項１に記載する細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法。
- 濃縮された前記懸濁液をエタノールで洗浄するステップを含む請求項２に記載する細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法。
- 前記洗浄した懸濁液を乾燥するステップを含む請求項３に記載する細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法。
- 前記懸濁液の乾燥が凍結乾燥である請求項４に記載する細粒化フェリシアン化カリウムの製造方法。
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