WO2018088391A1 - 酵素センサ及び酵素センサシステム - Google Patents

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WO2018088391A1
WO2018088391A1 PCT/JP2017/040094 JP2017040094W WO2018088391A1 WO 2018088391 A1 WO2018088391 A1 WO 2018088391A1 JP 2017040094 W JP2017040094 W JP 2017040094W WO 2018088391 A1 WO2018088391 A1 WO 2018088391A1
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enzyme sensor
enzyme
layer
electrode
substance
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昌泰 藤岡
彰基 伊藤
濱田　謙一
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Jsr株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to enzyme sensors and enzyme sensor systems.
  • an enzyme sensor for measuring a substance to be measured contained in a secretion from a living body.
  • the enzyme sensor includes an absorption layer capable of absorbing secretions, an enzyme layer containing an enzyme, and an electrode part.
  • An enzyme sensor detects an electrode detectable substance generated from a substance to be measured in the presence of an enzyme with an electrode unit (see Non-Patent Documents 1 and 2).
  • One aspect of the present disclosure is an enzyme sensor for measuring a substance to be measured contained in a secretion from a living body, wherein (a) an absorption layer capable of absorbing the secretion, (b) an enzyme layer containing an enzyme, And (c) a laminated structure in which the electrode portions are arranged in the order of (a), (b), and (c), and the absorption layer includes a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure. It is an enzyme sensor.
  • the enzyme sensor according to one aspect of the present disclosure is unlikely to have a low detection sensitivity even when measurement is performed for a long time. It is surmised that at least part of the reason is that the absorption layer includes a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure.
  • the enzyme sensor 1 is an enzyme sensor that measures a substance to be measured contained in a secretion from a living body.
  • the enzyme sensor 1 includes a base material layer 3, a working electrode 5, a reference electrode 7, a counter electrode 9, an electron transfer mediator layer 11, an enzyme layer 13, and an absorption layer 15.
  • Examples of the secretion from the living body include sweat, tears, saliva, urine and the like.
  • Examples of the substance to be measured contained in the secretion from the living body include lactic acid, glucose (glucose), ethanol, uric acid, urea, vitamins, free cholesterol, and phosphate ions.
  • the base material layer 3 supports the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9.
  • the base material layer 3 is not particularly limited as long as it supports the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9.
  • Examples of the material of the base material layer 3 include styrene thermoplastic elastomer, olefin thermoplastic elastomer, diene thermoplastic elastomer, vinyl chloride thermoplastic elastomer, urethane thermoplastic elastomer, and silicone thermoplastic elastomer.
  • Thermoplastic elastomers polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, cellulose, acrylonitrile / styrene (AS) resin, glass epoxy, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) resin, thermoplastic resins such as methacrylic resin and vinyl chloride are used. be able to. Among these, a thermoplastic elastomer is preferably used because of its excellent flexibility.
  • the film thickness of the base material layer 3 is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, and further preferably 50 ⁇ m or more.
  • the film thickness of the base material layer 3 is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and further preferably 500 ⁇ m or less.
  • the film thickness of the base material layer 3 is included in the above range, the supportability is further improved and the flexibility is further improved.
  • Working electrode 5, reference electrode 7, and counter electrode 9 correspond to electrode portions.
  • the working electrode 5, the electron transfer mediator layer 11, the enzyme layer 13, and the absorption layer 15 are stacked and arranged in this order on the base material layer 3.
  • the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9 have, for example, a circular shape such as a perfect circle and an ellipse, and a polygonal shape such as a triangle and a quadrangle.
  • the diameter of the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9 when viewed from the direction orthogonal to the base material layer 3 is, for example, 1 mm or more and 5 cm or less.
  • the electron transfer mediator layer 11 contains an electron transfer mediator.
  • the electron transfer mediator include ferrocene, quinones, ferrocenecarboxylic acid, potassium ferricyanide, osmium complex, ruthenium complex, phenothiazine derivative, phenazine methosulfate derivative, p-aminophenol, meldora blue, 2,6-dichlorophenol india Phenol and the like can be mentioned.
  • the enzyme layer 13 contains an enzyme.
  • the enzyme include lactate oxidase (lactate oxidase), glucose oxidase (glucose oxidase), alkaline phosphatase, alcohol oxidase, uricase, L-amino acid oxidase, urease, cholesterol oxidase, phosphatase, horseradish peroxidase and the like. Can do.
  • the absorption layer 15 covers the working electrode 5, the electron transfer mediator layer 11, the enzyme layer 13, the reference electrode 7, and the counter electrode 9.
  • the absorption layer 15 is made of a hydrogel having a chemically bonded cross-linked structure. The absorption layer 15 is in a position in contact with the living body when the enzyme sensor 1 is used.
  • the absorption layer 15 can absorb secretions from the living body.
  • the lower limit of the water absorption ratio defined in JIS 7209 in the absorbent layer 15 is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, further preferably 50% or more, and preferably 100% or more. More preferably, it is particularly preferably 500% or more, and the upper limit of the water absorption capacity defined by JIS 7209 in the absorbent layer 15 is preferably 100,000% or less, more preferably 50,000% or less. Preferably, it is 10,000% or less, more preferably 5,000% or less.
  • the enzyme sensor 1 may be one that can be attached to a living body, or may be one other than that.
  • the living body is, for example, a human or a non-human animal.
  • the enzyme sensor 1 is mounted on a living body, it is preferable to mount the enzyme sensor 1 so that the absorption layer 15 is in contact with the living body.
  • the part where the enzyme sensor 1 is mounted in a living body can be set as appropriate, and can be, for example, the wrist, leg, head, chest, abdomen, or the like.
  • the enzyme sensor 1 can be produced by the following method.
  • an electrode forming material is applied by screen printing to form the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9.
  • the electrode forming material constituting the working electrode 5 and the counter electrode 9 include materials containing carbon materials such as carbon, carbon nanotubes, fullerene, and graphene.
  • examples of the electrode forming material constituting the reference electrode 7 include materials containing silver and silver chloride.
  • an electron transfer mediator layer forming material is applied on the working electrode 5 and dried at room temperature to form the electron transfer mediator layer 11.
  • Examples of the material for forming an electron transfer mediator layer include a solution containing an electron transfer mediator.
  • an enzyme layer forming material is applied on the electron transfer mediator layer 11 and dried at room temperature to form the enzyme layer 13.
  • the formed enzyme layer may contain a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure. In this case, the detection sensitivity of the enzyme sensor, the stability in long-time measurement, and the storage stability are further improved.
  • the enzyme layer forming material examples include a solution containing an enzyme.
  • the material for forming an enzyme layer may be a photocuring composition or a thermosetting composition.
  • the enzyme layer forming material when forming an enzyme layer containing a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure, the enzyme layer forming material may be a polymerizable functional group or a crosslinkable material, similar to the absorbent layer forming material described later. It may contain at least one selected from a polymer having a group and a polymerizable monomer.
  • an absorbing layer forming material is applied so as to cover the working electrode 5, the electron transfer mediator layer 11, the enzyme layer 13, the reference electrode 7, and the counter electrode 9.
  • the applied absorbent layer forming material is cured to form the absorbent layer 15 made of a polymer material having a crosslinked structure, and the enzyme sensor 1 is completed.
  • the method for curing the absorbent layer forming material include a method for curing using a light source that emits radiation such as ultraviolet rays.
  • the absorbent layer forming material includes, for example, at least one selected from a polymer having a polymerizable functional group or a crosslinkable group, and a polymerizable monomer, and a solvent. Examples of the polymer, polymerizable monomer, and solvent include the following.
  • the polymer having a polymerizable functional group or a crosslinkable group is not particularly limited, and examples thereof include vinyl alcohol polymers, acrylic polymers, vinylidene fluoride polymers, and acrylonitrile. Examples thereof include system polymers and polysaccharides. Examples of polysaccharides include methyl cellulose, ethyl cellulose, acetyl cellulose, cellulose acetate, cellulose triacetate, alkyl cellulose, cellulose derivatives such as acidic cellulose having a carboxyl group in the side chain, hyaluronic acid, agarose, dextran, pullulan, inulin, chitosan. Etc. Among the above polymers, polyvinyl alcohol and polysaccharides are particularly preferable.
  • the polymer having a polymerizable functional group is not particularly limited, and examples thereof include a polymer having a radical polymerizable functional group and a polymer having a cationic polymerizable functional group. Although it does not specifically limit as a polymer which has a crosslinkable group, For example, the polymer which has the group which reacts and couple
  • examples of the radical polymerizable functional group include a (meth) acryloyl group, a vinyl group, an allyl group, a vinyl ether group, and the like, and an acryloyl group is preferable from the viewpoint of the photoinitiated polymerization reaction rate.
  • Examples of the cationic polymerizable functional group include propenyl ether group, vinyl ether group, alicyclic epoxy group, glycidyl group, vinyl group, vinylidene group, and the like. Propenyl ether group, vinyl ether group, alicyclic epoxy group And glycidyl groups are preferred.
  • Examples of the crosslinkable group include a photocrosslinkable group such as an azide group, and a heat crosslinkable group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, and a mercapto group, and a photocrosslinkable group is preferable. .
  • polymer having a radical polymerizable functional group for example, a polymer in which a functional group having reactivity with an isocyanate group is introduced is modified with a (meth) acrylic acid derivative or vinyl derivative having an isocyanate group. Can be mentioned.
  • the polymer having reactivity with an isocyanate group for example, a polymer into which a functional group having reactivity with an isocyanate group is introduced is preferable.
  • functional groups include hydroxyl groups, carboxyl groups, amino groups, amide groups, mercapto groups, and the like. That is, examples of the polymer having reactivity with an isocyanate group include a polymer having a hydroxyl group, a polymer having a carboxyl group, a polymer having an amino group, a polymer having an amide group, and a polymer having a mercapto group.
  • polymer having a hydroxyl group examples include cellulose derivatives such as methyl cellulose, ethyl cellulose, acetyl cellulose, cellulose acetate, and cellulose triacetate; acidic cellulose derivatives having a carboxyl group in the side chain; polyvinyl alcohol, dextran, alkyl cellulose, agarose, pullulan, Inulin, chitosan, poly-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, poly-2-hydroxyethyl (meth) acrylate and the like can be mentioned.
  • the copolymer etc. which use (meth) acrylic acid ester and (meth) acrylic acid as a copolymerization component are mentioned, for example.
  • polymers having an amino group include polyallylamine, polyethyleneimine, poly-3-aminopropyl (meth) acrylate, poly-3-aminopropyl (meth) acrylamide, chitosan, diallylamine acetate / sulfur dioxide copolymer, acrylamide Examples include diallyldimethylammonium chloride copolymer.
  • polymer having an amide group examples include polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl caprolactam, polyvinyl pyrrolidone / vinyl acetate copolymer, vinyl pyrrolidone / vinyl caprolactam copolymer, vinyl pyrrolidone / vinyl imidazole copolymer, vinyl pyrrolidone / acrylic acid copolymer.
  • Vinylpyrrolidone / methacrylic acid copolymer vinylpyrrolidone / 3-methyl-1-vinylimidazolium salt copolymer
  • N-vinylpyrrolidone N-vinylpiperidone
  • N-vinylcaprolactam protein, polypeptide, oligopeptide, etc. Is mentioned.
  • Examples of the polymer having a mercapto group include polysulfide having a thiol group at the terminal.
  • Examples of the (meth) acrylic acid derivative or vinyl derivative having an isocyanate group include 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, 2-acryloyloxyethyl isocyanate, and 2- (2-methacryloyloxyethyloxy) ethyl isocyanate. it can.
  • Examples of the (meth) acrylic acid derivative or vinyl derivative having an isocyanate group include those having a blocked isocyanate group, such as 1,1- (bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate, 2-methacrylic acid 2- (0- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino) ethyl 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl) carbonylamino] ethyl methacrylate can be used.
  • polymer having a cationic polymerizable functional group examples include, for example, an epoxy group-containing vinyl having a polymerizable vinyl group (a group having an ethylenically unsaturated bond) and one or more epoxy groups in one molecule.
  • an epoxy group-containing vinyl having a polymerizable vinyl group a group having an ethylenically unsaturated bond
  • epoxy groups in one molecule examples include, for example, an epoxy group-containing vinyl having a polymerizable vinyl group (a group having an ethylenically unsaturated bond) and one or more epoxy groups in one molecule.
  • a polymer having a structural unit derived from a monomer can be exemplified.
  • epoxy group-containing vinyl monomer examples include glycidyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate glycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, ⁇ - (meth) acryl- ⁇ - Hydroxy group-free (meth) acrylic esters such as glycidyl polyethylene glycol; Hydroxy group-containing (meth) acrylic esters such as glycerin mono (meth) acrylate glycidyl ether; Aromatic monovinyl compounds such as vinylbenzyl glycidyl ether Allyl glycidyl ether, 3,4-epoxy-1-butene, 3,4-epoxy-3-methyl-1-butene, and the like. Among these, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the epoxy group-containing monovinyl monomer is preferably an epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester or an epoxy group-containing aromatic monovinyl compound, more preferably an epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester, or glycidyl.
  • (Meth) acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate glycidyl ether are more preferable, and glycidyl (meth) acrylate is particularly preferable.
  • the polymer having a structural unit derived from an epoxy group-containing vinyl monomer may be a copolymer including a structural unit derived from a monomer other than the epoxy group-containing vinyl monomer.
  • monomers other than the epoxy group-containing vinyl monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, and the like ( (Meth) acrylic acid esters; (meth) acrylamides such as (meth) acrylamide, dimethyl (meth) acrylamide, (meth) acryloylmorpholine, diacetone (meth) acrylamide, etc., may be used alone or in combination of two or more Can be used in combination.
  • the polymer having a crosslinkable group the polymer exemplified above, a polymer having a hydroxyl group, a polymer having a carboxyl group, a polymer having an amino group, a polymer having an amide group, a polymer having a mercapto group, or the like can be used.
  • the polymer having a photocrosslinkable group such as an azide group
  • examples of the polymer having a photocrosslinkable group such as an azide group include polymers such as polyvinyl alcohol and polysaccharides having an arylazi group, a diazirine group, a 5-azido-2-nitrophenyl group and the like in the side chain. Can be mentioned.
  • the lower limit of the amount of the crosslinkable group contained in the polymer is preferably 0.01 mmol / g or more, and 0.05 mmol / g or more from the viewpoint of obtaining an absorption layer particularly excellent in durability. Is more preferably 0.1 mmol / g or more, further preferably 0.5 mmol / g or more, and particularly preferably 1.0 mmol / g or more.
  • the upper limit of the amount of the crosslinkable group is preferably 50 mmol / g or less, and more preferably 20 mmol / g or less, from the viewpoint of obtaining an absorption layer that is particularly excellent in absorbability of secretions from a living body. It is more preferably 10 mmol / g or less, further preferably 5 mmol / g or less, and particularly preferably 2.0 mmol / g or less.
  • the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC) in the polymer is preferably 5,000 or more and 200,000 or less, and preferably 10,000 or more and 100,000 or less. More preferred. If it is smaller than the above range, the strength of the resulting absorbent layer may not be sufficient. If it is larger than the above range, it may be difficult to form the absorbent layer due to an increase in viscosity.
  • the content of the polymer in the composition for forming an absorbent layer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, from the viewpoint of obtaining an absorbent layer particularly excellent in durability. 1% by mass or more is more preferable. Furthermore, the content of the polymer in the composition for forming an absorbent layer is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less from the viewpoint of obtaining an absorbent layer particularly excellent in water absorption. Is more preferable.
  • the radical polymerizable unsaturated compound means a polymerizable unsaturated compound capable of initiating polymerization by a radical species, such as a carboxyl group-containing unsaturated compound, a hydroxyl group-containing radical polymerizable compound.
  • a radical species such as a carboxyl group-containing unsaturated compound, a hydroxyl group-containing radical polymerizable compound.
  • Examples of the carboxyl group-containing unsaturated compound include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and the like.
  • Examples of the hydroxyl group-containing radical polymerizable unsaturated compound include C2-C8 hydroxyalkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol Examples include mono (meth) acrylate.
  • Examples of (meth) acrylic acid esters include methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate.
  • Examples of the vinyl aromatic compound include styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, p-chlorostyrene, vinylpyridine, and the like.
  • Examples of (meth) acrylamides include N, N-dimethylacrylamide, N- (2-hydroxyethyl) (meth) acrylamide, and the like.
  • Examples of the alkoxysilyl group-containing radical polymerizable unsaturated compound include vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyldimethylmethoxysilane, and ⁇ - (meth) acryloyloxypropyldimethylmethoxysilane.
  • the compound which has one radical polymerizable unsaturated bond in 1 molecule was illustrated above, it is not specifically limited, The compound which has two or more radical polymerizable unsaturated bonds in 1 molecule Can also be used. Specific examples include divinylbenzene and ethylene glycol di (meth) acrylate.
  • the cationic polymerizable compound means a polymerizable compound that can be polymerized by a cationic species, and examples thereof include an epoxy compound, an oxetane compound, and a vinyl compound. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • an aliphatic epoxy or an alicyclic epoxy can be used.
  • the aliphatic epoxy is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • the epoxy compound include polyglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols or alkylene oxide adducts thereof, and specific examples include ethylene glycol diglycidyl ether and trimethylolpropane triglycidyl ether.
  • the alicyclic epoxy include vinylcyclohexene monooxide and 1,2-epoxy-4-vinylcyclohexane. The compounds mentioned above may be used alone or in combination of two or more.
  • An oxetane compound is a compound having a 4-membered ring ether, that is, an oxetane ring in the molecule.
  • the oxetane compound is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis [ ⁇ (3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy ⁇ Methyl] benzene and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • the vinyl compound is not particularly limited as long as it can be cationically polymerized, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a styrene compound and a vinyl ether compound.
  • the content of the polymerizable monomer in the composition for forming an absorption layer is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more from the viewpoint of obtaining an absorption layer particularly excellent in durability. More preferred is 20% by mass or more.
  • the content of the polymerizable monomer in the composition for forming an absorption layer is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and more preferably 80% by mass from the viewpoint of obtaining an absorption layer particularly excellent in water absorption. The following is more preferable, and 70% by mass or less is particularly preferable.
  • the content of the polymerizable monomer is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the polymer, from the viewpoint of obtaining an absorption layer particularly excellent in durability. More preferably, it is more preferably 100 parts by mass or more. Furthermore, the content of the polymerizable monomer is preferably 10,000 parts by mass or less, and 5,000 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the polymer, from the viewpoint of obtaining an absorption layer particularly excellent in water absorption. More preferably, it is 3,000 parts by mass or less, more preferably 2,000 parts by mass or less.
  • the composition for forming an absorption layer used in the present disclosure can contain a solvent.
  • the absorbent layer-forming composition preferably contains a solvent.
  • the solvent include alcohols and water, but water is particularly preferable.
  • the content of the solvent is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more with respect to 100% by mass of the composition for forming an absorption layer, from the viewpoint of obtaining an absorption layer excellent in absorbability of secretions from living bodies.
  • 10% by mass or more is more preferable, and 20% by mass or more is particularly preferable.
  • the content of the solvent is preferably 99% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, with respect to 100% by mass of the composition for forming an absorption layer, from the viewpoint of obtaining an absorption layer particularly excellent in durability. More preferably, it is less than 80% by weight, particularly preferably less than 80% by weight.
  • the content of the solvent is preferably 1 part by mass or more and more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total mass of the polymer and the polymerizable monomer from the viewpoint of obtaining a water-absorbing layer excellent in water absorption. 10 parts by mass or more is more preferable, and 20 parts by mass or more is particularly preferable.
  • the content of the solvent is preferably 10,000 parts by mass or less, and 5,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of the polymer and the polymerizable monomer, from the viewpoint of obtaining an absorption layer particularly excellent in durability. Part or less is more preferable, 1,000 parts by weight or less is more preferable, and 400 parts by weight or less is particularly preferable.
  • the composition for forming an absorption layer used in the present disclosure contains a polymerizable monomer such as a radical polymerizable unsaturated compound or a cationic polymerizable compound. From the viewpoint of obtaining an absorption layer excellent in durability, it is desirable to include at least one selected from a photo radical generator, a photo acid generator and a crosslinking accelerator.
  • composition for forming an absorbent layer used in the present disclosure contains a polymer having a crosslinkable group, it is desirable to contain a crosslinking agent from the viewpoint of obtaining an absorbent layer having excellent durability. .
  • composition for forming an absorbent layer used in the present disclosure is a colorant, a filler, a plasticizer, and a stable component within a range that does not impair the effects of the present disclosure for the purpose of imparting a function corresponding to the application.
  • the absorption layer 15 contacts the living body.
  • the absorption layer 15 absorbs secretions from the living body.
  • the secretions from the living body absorbed in the absorption layer 15 pass through the absorption layer 15 and reach the enzyme layer 13.
  • the enzyme layer 13 produces
  • an electrode detectable substance is generated from the electrode detectable substance precursor by an oxidation-reduction reaction of the electron transfer mediator. Then, the electrode detectable substance generated in the electron transfer mediator layer 11 undergoes an electrochemical reaction including a redox reaction on the surface of the working electrode 5, and an electric current is generated in the enzyme sensor 1, and the concentration of the electrode detectable substance is electrically measured. Detect. As a result, an electric current corresponding to the concentration of the substance to be measured contained in the secretion from the living body is generated in the enzyme sensor 1, and the concentration of the substance to be measured is electrically detected.
  • the enzyme layer 13 oxidizes lactic acid contained in sweat in the presence of lactate oxidase to produce pyruvic acid and hydrogen peroxide.
  • an electron transfer mediator such as ferrocene is coupled to the oxidation-reduction reaction of the enzyme layer 13 to form a complex of ferrocene and pyruvic acid corresponding to the electrode detectable substance.
  • the ferrocene and pyruvic acid complex formed in the electron transfer mediator layer 11 causes an electrochemical reaction including an oxidation-reduction reaction on the surface of the working electrode 5 to electrically detect the concentration of the electrode detectable substance.
  • an electric current corresponding to the concentration of lactic acid is generated in the enzyme sensor 1, and the concentration of lactic acid is electrically detected.
  • the electrode detectable substance generated in the enzyme layer 13 directly causes an electrochemical reaction including a redox reaction on the surface of the working electrode 5, and causes the enzyme sensor 1 to have a current. And the concentration of the electrode detectable substance is detected electrically.
  • the enzyme sensor 1 is excellent in detection sensitivity, repeat response, and storage stability. The enzyme sensor 1 is unlikely to have low detection sensitivity even when measurement is performed for a long time.
  • the absorption layer 15 is in a position in contact with the living body when the enzyme sensor 1 is used. Therefore, it is easy to absorb the secretion from the living body with the absorption layer 15.
  • the enzyme layer 13 generates an electrode detectable substance or an electrode detectable substance precursor from the substance to be measured contained in the secretion from the living body in the presence of the enzyme.
  • the enzyme sensor 1 generates an electric current that reflects the concentration of the substance to be measured contained in the secretions from the living body. Therefore, the detection sensitivity with respect to lactic acid of the enzyme sensor 1 can be further improved.
  • the enzyme sensor 1 electrically detects the concentration of the electrode detectable substance. Since the electrode detectable substance is generated from the substance to be measured contained in the secretion from the living body, the concentration of the electrode detectable substance has a correlation with the concentration of the substance to be measured contained in the secretion from the body. Therefore, the enzyme sensor 1 can electrically detect the concentration of the substance to be measured contained in the secretion from the living body.
  • the enzyme sensor 1 includes an electron transfer mediator layer 11 between the working electrode 5 and the enzyme layer 13. Therefore, the detection sensitivity of the enzyme sensor 1 is further improved.
  • the enzyme sensor 1 further includes a base material layer 3 that supports the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9. Therefore, the structure of the enzyme sensor 1 can be stabilized.
  • the water absorption ratio specified in JIS 7209 in the absorption layer 15 is 10% or more and 100,000% or less. Therefore, the amount of secretions from the living body absorbed by the absorption layer 15 can be further increased. As a result, the detection sensitivity for the substance to be measured contained in the secretion from the living body is further improved.
  • the absorption layer 15 can be formed from a photocurable composition. By forming from a photocurable composition, a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure can be easily generated in the absorption layer 15 by irradiation with light.
  • Second Embodiment 1 Differences from the First Embodiment Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the differences will be described below. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
  • the enzyme sensor 101 further includes an arithmetic unit 17 and a display 19 in addition to the configuration in the first embodiment described above.
  • the arithmetic unit 17 is electrically connected to the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9.
  • the arithmetic unit 17 is mainly configured by a known microcomputer having a CPU 21 and a semiconductor memory (hereinafter, memory 23) such as a RAM, a ROM, and a flash memory.
  • memory 23 such as a RAM, a ROM, and a flash memory.
  • Various functions of the arithmetic unit 17 are realized by the CPU 21 executing a program stored in a non-transitional physical recording medium.
  • the memory 23 corresponds to a non-transitional tangible recording medium that stores a program.
  • the number of microcomputers constituting the arithmetic unit 17 may be one or plural.
  • a part or all of the functions of the arithmetic unit 17 may be realized by hardware using one or a plurality of ICs.
  • the arithmetic unit 17 is previously provided with a table that associates the detection results of the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9 with the concentration of the substance to be measured contained in the secretion from the living body.
  • the arithmetic unit 17 calculates the concentration of the substance to be measured contained in the secretion from the living body based on the detection results at the working electrode 5, the reference electrode 7 and the counter electrode 9, using the table.
  • the display 19 displays the calculation result of the arithmetic unit 17.
  • the enzyme sensor 101 can calculate the concentration of lactic acid using the arithmetic unit 17.
  • Configuration of Enzyme Sensor System 200 As shown in FIG. 4, the enzyme sensor system 200 includes an enzyme sensor 201 and an arithmetic device 203. Since the basic configuration of the enzyme sensor 201 is the same as that of the enzyme sensor 1 of the first embodiment, the differences will be described below. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
  • the enzyme sensor 201 further includes a data transmission unit 25 in addition to the configuration of the enzyme sensor 1 of the first embodiment.
  • the data transmission unit 25 is electrically connected to the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9.
  • the data transmission unit 25 transmits data representing detection results at the working electrode 5, the reference electrode 7, and the counter electrode 9 (hereinafter referred to as detection data) by wireless communication or wired communication.
  • the computing device 203 includes a data receiving unit 27, a receiving-side computing unit 29, and a display 31.
  • the data reception unit 27 receives the detection data transmitted by the data transmission unit 25 and sends it to the reception side arithmetic unit 29.
  • the reception-side arithmetic unit 29 is configured around a known microcomputer having a CPU 33 and a semiconductor memory (hereinafter, memory 35) such as a RAM, a ROM, and a flash memory.
  • memory 35 a semiconductor memory
  • Various functions of the reception-side arithmetic unit 29 are realized by the CPU 33 executing a program stored in a non-transitional tangible recording medium.
  • the memory 35 corresponds to a non-transitional tangible recording medium that stores a program. Also, by executing this program, a method corresponding to the program is executed.
  • the number of the microcomputers constituting the reception side arithmetic unit 29 may be one or plural. Part or all of the functions of the reception-side arithmetic unit 29 may be realized in hardware using one or a plurality of ICs.
  • the reception-side arithmetic unit 29 is previously provided with a table that associates the detection result included in the detection data with the concentration of lactic acid included in the sweat.
  • the reception-side arithmetic unit 29 uses the table to calculate the concentration of lactic acid contained in sweat based on the detection data.
  • the display 31 displays the calculation result of the reception side arithmetic unit 29.
  • the enzyme sensor 201 can transmit detection data.
  • the arithmetic device 203 can receive the transmitted detection data and calculate the concentration of lactic acid contained in sweat based on the detection data. Since the enzyme sensor 201 does not necessarily have a configuration for calculating the concentration of lactic acid contained in sweat, the enzyme sensor 201 can be reduced in size and weight. ⁇ Other embodiments> As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can carry out various modifications.
  • the secretion from the living body absorbed by the absorption layer 15 may be other than sweat.
  • saliva, tears, urine, blood and the like may be used.
  • the substance to be measured may be other than lactic acid.
  • glucose or the like may be used as the substance to be measured.
  • the enzyme included in the enzyme layer 13 may be another enzyme, for example, glucose oxidase or the like.
  • the enzyme sensor can measure glucose contained in the secretion from the living body.
  • the enzyme sensor 1 may not include the electron transfer mediator layer.
  • the working electrode 5 and the enzyme layer 13 are adjacent to each other.
  • the absorption layer 15 may contain a thermosetting composition.
  • the absorption layer 15 containing a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure can be formed by heating.
  • the enzyme layer 13 may include a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure. In this case, the detection sensitivity, repeat response, and storage stability of the enzyme sensor are further improved.
  • the arithmetic unit 17 in the second embodiment may calculate the amount of lactic acid instead of or in addition to the concentration of lactic acid.
  • the amount of lactic acid can be calculated by measuring the amount of sweat and multiplying the amount of sweat and the concentration of lactic acid.
  • the arithmetic unit 203 in the third embodiment may calculate the amount of lactic acid instead of or in addition to the concentration of lactic acid.
  • the amount of lactic acid can be calculated by multiplying the amount of sweat and the concentration of lactic acid.
  • the enzyme sensor 201 can measure the amount of sweat and transmit the amount of sweat to the computing device 203.
  • the absorption layer 15 may not cover one or both of the reference electrode 7 and the counter electrode 9.
  • a function of one component in each of the above embodiments may be shared by a plurality of components, or a function of a plurality of components may be exhibited by one component.
  • at least a part of the configuration of each of the above embodiments may be added to or replaced with the configuration of the other above embodiments.
  • all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
  • a program for causing a computer to function as the calculation unit 17 or the reception-side calculation unit 29, a non-transitional actual recording medium such as a semiconductor memory in which the program is recorded, a living body The present disclosure can also be realized in various forms, such as a method for measuring a substance to be measured contained in the secretions from the human body.
  • Production of enzyme sensor (1) Enzyme sensor 1 An ink containing carbon (carbon graphite ink C2030519P4, Gwent Electronic Materials, uK) was applied on a 40 mm ⁇ 10 mm base material layer 3 by screen printing to form a working electrode 5 and a counter electrode 9 as shown in FIG. . Further, an ink containing silver and silver chloride (C2130809D5, Gwent Electronic Materials, UK) was applied on the base material layer 3 by screen printing to form a reference electrode 7 as shown in FIG.
  • BIOSURFINE registered trademark
  • BIOSURFINE-AWP manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.
  • the working electrode 5 the electron transfer mediator layer 11
  • the enzyme layer so that the film thickness upon drying is 10 ⁇ m 13
  • the reference electrode 7 and the counter electrode 9 were applied so as to cover.
  • a light source MAX-301, manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd.
  • MAX-301 is used to irradiate ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 2.0 mW / cm 2 for 5 minutes, and is made of a polymer material having a chemically bonded cross-linked structure.
  • the absorption layer 15 was formed, and the enzyme sensor 1 was completed.
  • BIOSURFINE-AWP is a photocrosslinking water-soluble resin composition and corresponds to a photocurable composition.
  • a cellulose derivative (hydroxypropylcellulose, HPC) was added to 7.93 g of N, N-dimethylacrylamide, and the mixture was stirred until HPC was dissolved.
  • Karenz MOI-EG registered trademark, manufactured by Showa Denko KK
  • 20 mL of pure water was added, and unreacted isocyanate groups of Karenz MOI-EG were reacted with water molecules to obtain a reaction product of a cellulose derivative and Karenz MOI-EG as a polymer.
  • the amount of the crosslinkable group contained in the obtained polymer was 0.09 mmol / g.
  • 0.012 g of ⁇ -ketoglutaric acid as a photo radical initiator was added to prepare a photocrosslinking water-soluble resin composition (A1).
  • the photocrosslinking water-soluble resin composition (A1) contains a photocrosslinking water-soluble resin and corresponds to the photocurable composition.
  • Enzyme sensor 3 The configuration of the enzyme sensor 3 is basically the same as that of the enzyme sensor 1. However, the photocrosslinking water-soluble resin composition (A1) for forming the absorption layer 15 was produced as follows.
  • a cellulose derivative (hydroxypropylcellulose, HPC) was added to 7.93 g of N, N-dimethylacrylamide and stirred until HPC was dissolved.
  • 1.5 mol amount of Karenz MOI-EG was added to 1 mol of pyranol ring which is a constitutional unit monomer of HPC and stirred at a temperature of 60 ° C. for 1 hour.
  • 20 mL of pure water was added, and unreacted isocyanate groups of Karenz MOI-EG were reacted with water molecules to obtain a reaction product of a cellulose derivative and Karenz MOI-EG as a polymer.
  • the amount of the crosslinkable group contained in the obtained polymer was 0.43 mmol / g.
  • 0.012 g of ⁇ -ketoglutaric acid as a photo radical initiator was added to prepare a photocrosslinking water-soluble resin composition (A1).
  • Enzyme sensor 4 The configuration of the enzyme sensor 4 is basically the same as that of the enzyme sensor 1. However, the photocrosslinking water-soluble resin composition (A1) for forming the absorption layer 15 was produced as follows.
  • a cellulose derivative (hydroxypropylcellulose, HPC) was added to 7.93 g of N, N-dimethylacrylamide, and stirred until HPC was dissolved. Then, 2.1 mol amount of Karenz MOI-EG was added to 1 mol of pyranol ring which is a constitutional unit monomer of HPC, and stirred at a temperature of 60 ° C. for 1 hour. Next, 20 mL of pure water was added, and unreacted isocyanate groups of Karenz MOI-EG were reacted with water molecules to obtain a reaction product of a cellulose derivative and Karenz MOI-EG as a polymer.
  • HPC hydroxypropylcellulose
  • the amount of the crosslinkable group contained in the obtained polymer was 1.22 mmol / g.
  • 0.012 g of ⁇ -ketoglutaric acid as a photo radical initiator was added to prepare a photocrosslinking water-soluble resin composition (A1).
  • Enzyme sensor 5 The configuration of the enzyme sensor 5 is basically the same as that of the enzyme sensor 1. However, the enzyme layer 13 was formed as follows. First, a PBS (0.1 mol / L phosphate buffer solution, pH 7.0) solution containing 1.5 wt% lactate oxidase and BIOSURFINE (registered trademark) -AWP (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) was mixed 1: 1 to prepare a mixed solution. Next, 1.0 ⁇ l of this mixed solution was applied onto the electron transfer mediator layer 11 and dried at room temperature to form the enzyme layer 13.
  • a PBS 0.1 mol / L phosphate buffer solution, pH 7.0
  • BIOSURFINE registered trademark
  • BIOSURFINE registered trademark
  • -AWP manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.
  • Enzyme sensors R1, R2, R3 The basic configuration is the same as that of the enzyme sensor 1, but when the absorption layer 15 is formed, an enzyme sensor R1 is not irradiated with ultraviolet rays.
  • the absorption layer 15 in the enzyme sensor R1 does not have a chemically bonded cross-linked structure.
  • the enzyme sensor R2 is the one in which the absorption layer 15 is not formed.
  • the basic configuration is the same as that of the enzyme sensor 1, but the enzyme sensor R3 was formed without the enzyme layer 13 formed.
  • the absorbing layer 15 used for the enzyme sensors 1 and 2 was formed as follows. On the base material layer 3, using the film applicator, the photocurable composition was apply
  • the photocurable composition is BIOSURFINE-AWP, and in the case of the absorption layer 15 used in the enzyme sensor 2, a photocrosslinking water-soluble resin composition (A1). ).
  • the absorptance was calculated
  • the water absorption magnification of the absorption layer 15 used for the enzyme sensors 1 and 2 was 900% and 9900%, respectively.
  • the water absorption magnification of the absorption layer 15 used for the enzyme sensors 3 and 4 was 2500% and 800%, respectively.
  • Measurement solution A 0.1 mol / L phosphate buffer, pH 7.0
  • Measurement solution B 50 mmol / L-lactic acid PBS (0.1 mol / L phosphate buffer, pH 7.0) solution (3-2) Evaluation of detection sensitivity
  • the enzyme sensor is a small potentiostat (miniSTAT100, manufactured by Biodevice Technology, Ltd.) The enzyme sensor was immersed in the measurement solution A. A potential of 0.2 V was applied to the enzyme sensor, and the enzyme sensor was allowed to stand until the current value in the enzyme sensor became constant. Thereafter, the amount of change in the current value when the enzyme sensor was immersed in the measurement solution B was measured.
  • the operation (ii) was repeated a total of 5 times.
  • the change amount of the current value in the N-th operation (ii) is defined as the N-th change amount.
  • N is a natural number of 1 to 5.
  • a value obtained by dividing the fifth change by the first change and multiplying by 100 (hereinafter referred to as the fifth / first ratio) was calculated.
  • the fifth / first ratio is 90% or more, it is judged that the repeat response is very good.
  • the repeat response is When it was determined that the ratio of the fifth time / first time was less than 80%, it was determined that the repetitive response was insufficient.
  • Table 1 The determination results are shown in Table 1 above. “ ⁇ ” in the row of “Repetitive response” in Table 1 means that the repeat response is very good, “ ⁇ ” means that the repeat response is good, and “ ⁇ ”. Means that the repeatability is insufficient.
  • the enzyme sensor was stored for 14 days in an environment of temperature 5 ° C. and humidity 50% RH.
  • the enzyme sensor after storage was attached to a small potentiostat (miniSTAT100, manufactured by Biodevice Technology Co., Ltd.), and the enzyme sensor was immersed in the measurement solution A.
  • a potential of 0.2 V was applied to the enzyme sensor, and the enzyme sensor was allowed to stand until the current value in the enzyme sensor became constant. Thereafter, the amount of change in the current value when the enzyme sensor was immersed in the measurement solution B was measured.
  • the current value change after storage was divided by the current value change before storage and multiplied by 100 (hereinafter referred to as the ratio after storage / before storage). If the ratio after storage / before storage is 90% or more, it is judged that the storage stability of the enzyme sensor is very good, and if the ratio after storage / before storage is 80% or more and less than 90%, the enzyme The storage stability of the sensor was judged to be good, and the storage stability was judged to be insufficient when the ratio after storage / before storage was less than 80%.
  • the determination results are shown in Table 1 above. “ ⁇ ” in the row of “Storage stability” in Table 1 means that the storage stability is very good, “ ⁇ ” means that the storage stability is good, and “ ⁇ ”. Means that the storage stability is insufficient.

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Abstract

酵素センサは、生体からの分泌物に含まれる被測定物質を測定する。酵素センサは、（ａ）前記分泌物を吸収可能な吸収層、（ｂ）酵素を含有する酵素層、及び（ｃ）電極部を、前記（ａ）、前記（ｂ）、前記（ｃ）の順に配列した積層構造を備える。前記吸収層は、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含む。

Description

酵素センサ及び酵素センサシステム 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１６年１１月８日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１６－２１８１０４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１６－２１８１０４号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は酵素センサ及び酵素センサシステムに関する。
　従来、生体からの分泌物に含まれる被測定物質を測定する酵素センサが知られている。酵素センサは、分泌物を吸収可能な吸収層と、酵素を含有する酵素層と、電極部とを備える。酵素センサは、酵素の存在下で被測定物質から生成した電極検知可能物質を、電極部により検知する（非特許文献１、２参照）。
Wei Gao et al.（Nature, Vol.529,509-(2016)) Wenzhao Jia et al.（Anal. Chem., Vol.85, 6553-6560(2013))
　従来の酵素センサは、測定時間が長いときに、検出感度が低下し易かった。本開示の一局面では、長時間測定を行った場合にも検出感度が低下し難い酵素センサ及び酵素センサシステムを提供することが好ましい。
　本開示の一局面は、生体からの分泌物に含まれる被測定物質を測定する酵素センサであって、（ａ）前記分泌物を吸収可能な吸収層、（ｂ）酵素を含有する酵素層、及び（ｃ）電極部を、前記（ａ）、前記（ｂ）、前記（ｃ）の順に配列した積層構造を備え、前記吸収層は、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含む酵素センサである。
　本開示の一局面である酵素センサは、長時間測定を行った場合にも検出感度が低下し難い。その理由の少なくとも一部は、吸収層が、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含むことにあると推測される。
酵素センサの構成を表す上面図である。 図１におけるII-II断面での断面図である。 酵素センサの構成を表す説明図である。 酵素センサシステムの構成を表す説明図である。 別形態の酵素センサの構成を表す説明図である。
１、１０１、２０１…酵素センサ、３…基材層、５…作用電極、７…参照電極、９…対極、１１…電子伝達メディエータ層、１３…酵素層、１５…吸収層、１７…演算ユニット、１９…ディスプレイ、２１…ＣＰＵ、２３…メモリ、２５…データ送信ユニット、２７…データ受信ユニット、２９…受信側演算ユニット、３１…ディスプレイ、３３…ＣＰＵ、３５…メモリ、２００…酵素センサシステム、２０３…演算装置
　本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
　１．酵素センサ１の構成
　酵素センサ１の構成を図１及び図２に基づき説明する。酵素センサ１は、生体からの分泌物に含まれる被測定物質を測定する酵素センサである。酵素センサ１は、基材層３、作用電極５、参照電極７、対極９、電子伝達メディエータ層１１、酵素層１３、及び吸収層１５を備える。生体からの分泌物としては、汗、涙、唾液、尿等を挙げることができる。また、生体からの分泌物に含まれる被測定物質としては、乳酸、グルコース（ブドウ糖）、エタノール、尿酸、尿素、ビタミン類、遊離コレステロール、リン酸イオン等を挙げることができる。
　基材層３は、作用電極５、参照電極７、及び対極９を支持している。基材層３は、作用電極５、参照電極７、及び対極９を支持するものであれば、特に限定されない。基材層３の材質としては、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ジエン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、及びシリコーン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタラート、セルロース、アクリロニトリル／スチレン（ＡＳ）樹脂、ガラスエポキシ、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル等の熱可塑性樹脂等を用いることができる。これらの中でも柔軟性に優れることから熱可塑性エラストマーが好適に用いられる。基材層３の膜厚は、５μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、５０μｍ以上であることがさらに好ましい。基材層３の膜厚は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることがさらに好ましい。基材層３の膜厚が上記範囲内に含まれる場合、支持性において一層優れるとともに柔軟性において一層優れる。
　作用電極５、参照電極７、及び対極９は電極部に対応する。作用電極５、電子伝達メディエータ層１１、酵素層１３、及び吸収層１５は、基材層３上に、その順に積層され、配列されている。作用電極５、参照電極７、及び対極９の形状は、例えば、真円、楕円等の円形状、三角形、四角形等の多角形状である。作用電極５、参照電極７、及び対極９の、基材層３に直交する方向から見たときの直径は、例えば、１ｍｍ以上５ｃｍ以下である。
　電子伝達メディエータ層１１は電子伝達メディエータを含有する。電子伝達メディエータとしては、例えば、フェロセン、キノン類、フェロセンカルボン酸、フェリシアン化カリウム、オスミウム錯体、ルテニウム錯体、フェノチアジン誘導体、フェナジンメトサルフェート誘導体、ｐ－アミノフェノール、メルドーラブルー、２，６－ジクロロフェノールインドフェノール等を挙げることができる。
　酵素層１３は酵素を含有する。酵素としては、例えば、ラクテートオキシターゼ（乳酸酸化酵素）、グルコースオキシターゼ（グルコース酸化酵素）、アルカリフォスファターゼ、アルコールオキシターゼ、ウリカーゼ、Ｌ－アミノ酸オキシダーゼ、ウレアーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ホスフォターゼ、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ等を挙げることができる。
　吸収層１５は、作用電極５、電子伝達メディエータ層１１、酵素層１３、参照電極７、及び対極９を覆っている。吸収層１５は、化学的に結合した架橋構造を有するハイドロゲルから成る。吸収層１５は、酵素センサ１の使用時に生体に接触する位置にある。
　吸収層１５は、生体からの分泌物を吸収可能である。吸収層１５におけるＪＩＳ７２０９で規定する吸水倍率の下限は、１０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましく、１００％上であることがさらに好ましく、５００％以上であることが特に好ましい、また、吸収層１５におけるＪＩＳ７２０９で規定する吸水倍率の上限は、１００，０００％以下であることが好ましく、５０，０００％以下であることがより好ましく、１０,０００％以下であることがさらに好ましく、５,０００％以下であることが特に好ましい。吸水倍率が上記範囲内に含まれる場合、酵素センサの感度、安定性、及び耐久性において一層優れる。
　酵素センサ１は、生体に装着可能なものであってもよいし、それ以外のものであってもよい。生体は、例えば、ヒト、ヒト以外の動物等である。酵素センサ１を生体に装着する場合、吸収層１５が生体に接するように装着することが好ましい。生体において酵素センサ１を装着する部位は適宜設定でき、例えば、手首、脚、頭部、胸部、腹部等とすることができる。
　２．酵素センサ１の製造方法
　例えば、以下の方法で酵素センサ１を製造することができる。基材層３上に、電極形成用材料をスクリーン印刷により塗布し、作用電極５、参照電極７及び対極９を形成する。作用電極５及び対極９を構成する電極形成用材料としては、カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン等の炭素材料を含有する材料を挙げることができる。また、参照電極７を構成する電極形成用材料としては、銀及び塩化銀を含有する材料を挙げることができる。
　次に、作用電極５上に、電子伝達メディエータ層形成用材料を塗布し、室温にて乾燥することで電子伝達メディエータ層１１を形成する。電子伝達メディエータ層形成用材料としては、例えば、電子伝達メディエータを含有する溶液を挙げることができる。
　次に、電子伝達メディエータ層１１上に酵素層形成用材料を塗布し、室温にて乾燥することで酵素層１３を形成する。形成される酵素層は、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含んでいてもよい。この場合、酵素センサの検出感度、長時間の測定における安定性、及び保存安定性が一層向上する。
　酵素層形成用材料としては、例えば、酵素を含有する溶液を挙げることができる。酵素層形成用材料は、光硬化組成物や熱硬化性組成物であってもよい。また、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含む酵素層を形成する場合には、酵素層形成用材料は、後述する吸収層形成用材料と同様に、重合性官能基又は架橋性基を有する重合体、及び重合性モノマーから選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。
　次に、吸収層形成用材料を、作用電極５、電子伝達メディエータ層１１、酵素層１３、参照電極７、及び対極９を覆うように塗布する。次に、塗布した吸収層形成用材料を硬化することで、架橋構造を有する高分子材料からなる吸収層１５を形成し、酵素センサ１を完成する。吸収層形成用材料を硬化する方法としては、例えば、紫外線等の放射線を出射する光源を用いて硬化する方法が挙げられる。吸収層形成用材料は、例えば、重合性官能基又は架橋性基を有する重合体、及び重合性モノマーから選ばれる少なくとも一種と、溶媒とを含む。　重合体、重合性モノマー、溶媒としては、例えば、以下のものが挙げられる。
　（１）重合体
　重合性官能基又は架橋性基を有する重合体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ビニルアルコール系重合体、アクリル系重合体、フッ化ビニリデン系重合体、アクリロニトリル系重合体、多糖類等が挙げられる。多糖類としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、アルキルセルロース、側鎖にカルボキシル基を有する酸性セルロース等のセルロース誘導体、ヒアルロン酸、アガロース、デキストラン、プルラン、イヌリン、キトサン等が挙げられる。上記重合体の中でも、特に、ポリビニルアルコール、多糖類が好ましい。
　また、重合性官能基を有する重合体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ラジカル重合性官能基を有する重合体、カチオン重合性官能基を有する重合体を挙げることができる。架橋性基を有する重合体としては、特に限定されるものではないが、例えば、光又は熱によって他の分子の同一又は異なる基と反応して結合する基を有する重合体を挙げることができる。
　ここで、ラジカル重合性官能基としては、例えば、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基等が挙げられるが、光開始重合反応速度の点で、アクリロイル基が好ましい。
　また、カチオン重合性官能基としては、例えば、プロペニルエーテル基、ビニルエーテル基、脂環式エポキシ基、グリシジル基、ビニル基、ビニリデン基等が挙げられ、プロペニルエーテル基、ビニルエーテル基、脂環式エポキシ基及びグリシジル基が好ましい。また、架橋性基としては、例えば、アジ基等の光架橋性基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、メルカプト基等の熱架橋性基を挙げることができ、光架橋性基が好ましい。
　ラジカル重合性官能基を有する重合体としては、例えば、イソシアネート基と反応性を有する官能基が導入された重合体を、イソシアネート基を有する（メタ）アクリル酸誘導体又はビニル誘導体により変性した重合体を挙げることができる。
　イソシアネート基と反応性を有する重合体としては、例えば、イソシアネート基と反応性を有する官能基が導入されているポリマーが好ましい。このような官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、メルカプト基等が挙げられる。すなわち、イソシアネート基と反応性を有する重合体としては、水酸基を有するポリマー、カルボキシル基を有するポリマー、アミノ基を有するポリマー、アミド基を有するポリマー、メルカプト基を有するポリマー等が挙げられる。
　水酸基を有するポリマーとしては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース、三酢酸セルロース等のセルロース誘導体；側鎖にカルボキシル基を有する酸性セルロース誘導体；ポリビニルアルコール、デキストラン、アルキルセルロース、アガロース、プルラン、イヌリン、キトサン、ポリ２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリ２－ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
　カルボキシル基を有するポリマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸エステル及び（メタ）アクリル酸を共重合成分とする共重合体等が挙げられる。
　アミノ基を有するポリマーとしては、例えば、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ３－アミノプロピル（メタ）アクリレート、ポリ３－アミノプロピル（メタ）アクリルアミド、キトサン、ジアリルアミン酢酸塩・二酸化 イオウ共重合物、アクリルアミド・ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合物等が挙げられる。
　アミド基を有するポリマーとしては、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルピロリドン／酢酸ビニル共重合物、ビニルピロリドン／ビニルカプロラクタム共重合物、ビニルピロリドン／ビニルイミダゾール共重合物、ビニルピロリドン／アクリル酸共重合物、ビニルピロリドン／メタクリル酸共重合物、ビニルピロリドン／３－メチル－１－ビニルイミダゾリウム塩共重合物、Ｎ－ビニルピロリドン、Ｎ－ビニルピペリドン、Ｎ－ビニルカプロラクタム、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド等が挙げられる。
　メルカプト基を有するポリマーとしては、例えば、末端にチオール基を有するポリスルフィド等が挙げられる。
　イソシアネート基を有する（メタ）アクリル酸誘導体又はビニル誘導体としては、例えば、２－メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、２－アクリロイルオキシエチルイソシアナート、２－（２－メタクリロイルオキシエチルオキシ）エチルイソシアナートを挙げることができる。なお、イソシアネート基を有する（メタ）アクリル酸誘導体又はビニル誘導体としては、ブロック化されたイソシアネート基を有するものも挙げられ、例えば、１，１－（ビスアクリロイルオキシメチル）エチルイソシアネート、メタクリル酸２－（０－[１’－メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ）エチル２－［（３，５－ジメチルピラゾリル）カルボニルアミノ］エチルメタクリレートを用いることができる。
　また、カチオン重合性官能基を有する重合体としては、例えば、１分子中に、重合性ビニル基（エチレン性不飽和結合を有する基）と、１個以上のエポキシ基とを有するエポキシ基含有ビニル単量体由来の構造単位を有する重合体を挙げることができる。
　エポキシ基含有ビニル単量体としては、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートグリシジルエーテル、３，４－エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート、α－（メタ）アクリル－ω－グリシジルポリエチレングリコール等のヒドロキシ基非含有（メタ）アクリル酸エステル類；グリセリンモノ（メタ）アクリレートグリシジルエーテル等のヒドロキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル類；ビニルベンジルグリシジルエーテル等の芳香族モノビニル化合物の他、アリルグリシジルエーテル、３，４－エポキシ－１－ブテン、３，４－エポキシ－３－メチル－１－ブテン等が挙げられる。これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　これらの中でも、エポキシ基含有モノビニル単量体としては、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル類、エポキシ基含有芳香族モノビニル化合物が好ましく、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル類がより好ましく、グリシジル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートグリシジルエーテルがさらに好ましく、グリシジル（メタ）アクリレートが特に好ましい。
　また、エポキシ基含有ビニル単量体由来の構造単位を有する重合体は、エポキシ基含有ビニル単量体以外の単量体由来の構造単位を含む共重合体であってもよい。エポキシ基含有ビニル単量体以外の単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類；（メタ）アクリルアミド、ジメチル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン、ダイアセトン（メタ）アクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド類が挙げられ、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
　また、架橋性基を有する重合体として、上記で例示した、水酸基を有するポリマー、カルボキシル基を有するポリマー、アミノ基を有するポリマー、アミド基を有するポリマー、メルカプト基を有するポリマー等を用いることができる。また、アジ基等の光架橋性基を有するポリマーとしては、例えば、側鎖にアリールアジ基、ジアジリン基、５－アジド－２－ニトロフェニル基等を有する、ポリビニルアルコールや多糖類等の重合体を挙げることができる。
　なお、重合体中に含まれる架橋性基の量の下限は、耐久性に特に優れた吸収層を得る観点から、０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましく、０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上であることがより好ましく、０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上であることがさらに好ましく、０．５ｍｍｏｌ／ｇ以上であることがさらに好ましく、１．０ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが特に好ましい。また、架橋性基の量の上限は、生体からの分泌物の吸収性に特に優れた吸収層を得る観点から、５０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが好ましく、２０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがより好ましく、１０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがさらに好ましく、５ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがさらに好ましく、２．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが特に好ましい。
　また、重合体におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）は、５千以上２０万以下であることが好ましく、１万以上１０万以下であることがより好ましい。上記範囲より小さいと、得られる吸収層の強度が十分でない場合がある。上記範囲より大きいと粘度の増大により吸収層の形成に困難を伴う場合がある。
　また、前記吸収層形成用組成物における前記重合体の含有量は、耐久性に特に優れた吸収層を得る観点から、０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１質量％以上がさらに好ましい。さらに、前記吸収層形成用組成物における前記重合体の含有量は、吸水性に特に優れた吸収層を得る観点から、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましい。
　（２）重合性モノマー
　次に重合性モノマーについて説明する。重合性モノマーとしては、特に限定されるものではないが、ラジカル重合性不飽和化合物とカチオン重合性化合物を挙げることができる。
　（２－１）ラジカル重合性不飽和化合物
　ラジカル重合性不飽和化合物は、ラジカル種により重合を開始し得る重合性不飽和化合物を意味し、例えば、カルボキシル基含有不飽和化合物、水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物、水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物とラクトン類化合物との反応物、（メタ）アクリル酸エステル類、ビニル芳香族化合物、（メタ）アクリルアミド類、アルコキシシリル基含有ラジカル重合性不飽和化合物等を挙げることができる。
　カルボキシル基含有不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等を挙げることができる。水酸基含有ラジカル重合性不飽和化合物としては、例えば、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸のＣ２～Ｃ８のヒドロキシアルキルエステル、（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。（メタ）アクリル酸エステル類としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート等を挙げることができる。ビニル芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α－メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ－クロルスチレン、ビニルピリジン等を挙げることができる。（メタ）アクリルアミド類としては、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、Ｎ－（２－ヒドロキシエチル）（メタ）アクリルアミド等を挙げることができる。アルコキシシリル基含有ラジカル重合性不飽和化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、γ－（メタ）アクリロイルオキシプロピルジメチルメトキシシラン等を挙げることができる。
　また、上記では１分子中に１個のラジカル重合性不飽和結合を有する化合物を例示したが、特に限定されるものではなく、１分子中に２個以上のラジカル重合性不飽和結合を有する化合物を用いることもできる。具体的には、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、等を挙げることができる。
　（２－２）カチオン重合性化合物
　カチオン重合性化合物は、カチオン種により重合を開始し得る重合性化合物を意味し、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニル化合物等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　エポキシ化合物としては、脂肪族エポキシ及び脂環式エポキシのいずれも用いることができる。 前記脂肪族エポキシとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。エポキシ化合物としては、例えば、脂肪族多価アルコール又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル等が挙げられ、具体的には、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等が挙げられる。前記脂環式エポキシとしては、例えばビニルシクロヘキセンモノオキサイド、１，２－エポキシ－４－ビニルシクロヘキサン等が挙げられる。上述した化合物は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　オキセタン化合物は、分子内に４員環エーテル、即ちオキセタン環を有する化合物である。前記オキセタン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば３－エチル－３－ヒドロキシメチルオキセタン、１，４－ビス〔｛（３－エチル－３－オキセタニル）メトキシ｝メチル〕ベンゼン等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　ビニル化合物は、カチオン重合可能なものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばスチレン化合物、ビニルエーテル化合物等が挙げられる。
　前記吸収層形成用組成物における前記重合性モノマーの含有量は、耐久性に特に優れた吸収層を得る観点から、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましく、１０質量％以上がさらに好ましく、２０質量％以上が特に好ましい。さらに、前記吸収層形成用組成物における前記重合性モノマーの含有量は、吸水性に特に優れた吸収層を得る観点から、９５質量％以下が好ましく、９０質量％以下がより好ましく、８０質量％以下がさらに好ましく、７０質量％以下が特に好ましい。
　また、前記重合性モノマーの含有量は、耐久性に特に優れた吸収層を得る観点から、前記重合体１００質量部に対して、１０質量部以上が好ましく、２０質量部以上がより好ましく、５０質量部以上がさらに好ましく、１００質量部以上が特に好ましい。さらに、前記重合性モノマーの含有量は、吸水性に特に優れた吸収層を得る観点から、前記重合体１００質量部に対して、１０，０００質量部以下が好ましく、５，０００質量部以下がより好ましく、３，０００質量部以下がさらに好ましく、２，０００質量部以下が特に好ましい。
　（３）溶媒
　本開示で用いられる吸収層形成用組成物は、溶媒を含むことができる。柔軟性と機械的強度に特に優れた吸収層を得る点から、吸収層形成用組成物は溶媒を含むことが好ましい。溶媒としては、例えば、アルコール類、水等を挙げることができるが、水であることが特に好ましい。
　溶媒の含有量は、生体からの分泌物の吸収性に優れた吸収層を得る観点から、吸収層形成用組成物１００質量％に対して、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましく、１０質量％以上がさらに好ましく、２０質量％以上が特に好ましい。さらに、溶媒の含有量は、耐久性に特に優れた吸収層を得る観点から、吸収層形成用組成物１００質量％に対して、９９質量％以下が好ましく、９５質量％以下がより好ましく、９０質量％以下がさらに好ましく、８０質量％以下が特に好ましい。
　また、溶媒の含有量は、吸水性に優れた吸水層を得る観点から、重合体及び重合性モノマーの合計質量１００質量部に対して、１質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましく、１０質量部以上がさらに好ましく、２０質量部以上が特に好ましい。さらに、溶媒の含有量は、耐久性に特に優れた吸収層を得る観点から、重合体及び重合性モノマーの合計質量１００質量部に対して、１０，０００質量部以下が好ましく、５，０００質量部以下がより好ましく、１，０００質量部以下がさらに好ましく、４００質量部以下が特に好ましい。
　（４）光ラジカル発生剤、光酸発生剤及び架橋促進剤
　本開示で用いられる吸収層形成用組成物は、ラジカル重合性不飽和化合物やカチオン重合性化合物等の重合性モノマーを含む場合には、耐久性に優れた吸収層を得る観点から、光ラジカル発生剤、光酸発生剤及び架橋促進剤から選ばれる少なくとも一つ以上を含むことが望ましい。
　（５）架橋剤
　本開示で用いられる吸収層形成用組成物は、架橋性基を有する重合体を含む場合には、耐久性に優れた吸収層を得る観点から、架橋剤を含むことが望ましい。
　（６）その他の成分
　本開示で用いられる吸収層形成用組成物は、用途に応じた機能を付与する目的で、本開示の効果を損なわない範囲で、着色剤、充填剤、可塑剤、安定剤、着色剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、耐候剤、紫外線吸収剤、ブロッキング防止剤、結晶核剤、難燃化剤、加硫剤、加硫助剤、防菌・防カビ剤、分散剤、着色防止剤、発泡剤、防錆剤等の添加剤を配合してもよい。
　３．酵素センサ１の作用
　酵素センサ１を使用するとき、吸収層１５は生体に接触する。吸収層１５は、生体からの分泌物を吸収する。吸収層１５に吸収された生体からの分泌物は、吸収層１５中を通り、酵素層１３に達する。そして、酵素層１３は、酵素の存在下で生体からの分泌物に含まれる被測定物質から電極検知可能物質または電極検知可能物質前駆体を生成する。
　次に、通常、電子伝達メディエータ層１１において、電子伝達メディエータの酸化還元反応により電極検知可能物質前駆体から電極検知可能物質を生成する。そして、電子伝達メディエータ層１１で生成した電極検知可能物質が作用電極５の表面において酸化還元反応を含む電気化学反応が生じ、酵素センサ１には、電流が生じ、電極検知可能物質の濃度を電気的に検出する。その結果、酵素センサ１には、生体からの分泌物に含まれる被測定物質の濃度に応じた電流が生じ、被測定物質の濃度を電気的に検出する。
　例えば、汗に含まれる乳酸を測定する場合には、酵素層１３は、汗に含まれる乳酸を、ラクテートオキシダーゼの存在下で酸化し、ピルビン酸と過酸化水素を生じさせる。そして、電子伝達メディエータ層１１において、フェロセン等の電子伝達メディエータは酵素層１３の酸化還元反応に共役し、電極検知可能物質に対応するフェロセンとピルビン酸の錯体を形成する。そして、電子伝達メディエータ層１１生成したフェロセンとピルビン酸の錯体が作用電極５の表面において酸化還元反応を含む電気化学反応が生じ、電極検知可能物質の濃度を電気的に検出する。その結果、酵素センサ１には、乳酸の濃度に応じた電流が生じ、乳酸の濃度を電気的に検出する。
　なお、電子伝達メディエータ層１１が存在しない場合には、酵素層１３で生成した電極検知可能物質が直接、作用電極５の表面において酸化還元反応を含む電気化学反応を生じさせ、酵素センサ１に電流が生じ、電極検知可能物質の濃度を電気的に検出する。
　４．酵素センサ１が奏する効果
　（１Ａ）酵素センサ１は、検出感度、繰り返し応答性、及び保存安定性において優れる。酵素センサ１は、長時間測定を繰行った際にも検出感度が低下し難い。
　（１Ｂ）吸収層１５は、酵素センサ１の使用時に、生体に接触する位置にある。そのため、生体からの分泌物を吸収層１５で吸収することが容易である。
　（１Ｃ）酵素層１３は、酵素の存在下で生体からの分泌物に含まれる被測定物質から電極検知可能物質または電極検知可能物質前駆体を生成する。酵素センサ１は、生体からの分泌物に含まれる被測定物質の濃度を反映した電流を発生させる。そのため、酵素センサ１の乳酸に対する検出感度を一層向上させることができる。
　（１Ｄ）酵素センサ１は、電極検知可能物質の濃度を電気的に検出する。電極検知可能物質は生体からの分泌物に含まれる被測定物質から生成するものであるから、電極検知可能物質の濃度は体からの分泌物に含まれる被測定物質の濃度と相関を有する。そのため、酵素センサ１は、生体からの分泌物に含まれる被測定物質の濃度を電気的に検出することができる。
　（１Ｅ）酵素センサ１は、作用電極５と酵素層１３との間に電子伝達メディエータ層１１を備える。そのため、酵素センサ１の検出感度が一層向上する。
　（１Ｆ）酵素センサ１は、作用電極５、参照電極７、及び対極９を支持する基材層３をさらに備える。そのため、酵素センサ１の構造を安定させることができる。
　（１Ｇ）吸収層１５におけるＪＩＳ７２０９で規定する吸水倍率が１０％以上１００,０００％以下である。そのため、吸収層１５で吸収する生体からの分泌物の量を一層多くすることができる。その結果、生体からの分泌物に含まれる被測定物質に対する検出感度が一層向上する。　
　（１Ｈ）吸収層１５は、光硬化性組成物から形成することができる。光硬化性組成物から形成することで、光を照射することで、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を吸収層１５において容易に生成することができる。
＜第２実施形態＞
　１．第１実施形態との相違点
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
　図３に示すように、酵素センサ１０１は、前述した第１実施形態における構成に加えて、演算ユニット１７、及びディスプレイ１９をさらに備える。演算ユニット１７は、作用電極５、参照電極７、及び対極９と電気的に接続している。演算ユニット１７は、ＣＰＵ２１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ２３）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。演算ユニット１７の各種機能は、ＣＰＵ２１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ２３が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、演算ユニット１７を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。演算ユニット１７が有する機能の一部又は全部は、一つ又は複数のＩＣ等を用いてハードウェア的に実現されてもよい。
　演算ユニット１７は、予め、作用電極５、参照電極７、及び対極９における検出結果と、生体からの分泌物に含まれる被測定物質の濃度とを対応付けるテーブルを備えている。演算ユニット１７は、そのテーブルを用いて、作用電極５、参照電極７、及び対極９における検出結果に基づき、生体からの分泌物に含まれる被測定物質の濃度を算出する。ディスプレイ１９は、演算ユニット１７の算出結果を表示する。
　２．酵素センサ１０１が奏する効果
　以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
　（２Ａ）酵素センサ１０１は、演算ユニット１７を用いて、乳酸の濃度を算出することができる。
＜第３実施形態＞
　１．酵素センサシステム２００の構成
　図４に示すように、酵素センサシステム２００は、酵素センサ２０１と、演算装置２０３と、を備える。酵素センサ２０１の基本的な構成は第１実施形態の酵素センサ１と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。酵素センサ２０１は、第１実施形態の酵素センサ１における構成に加えて、データ送信ユニット２５をさらに備える。
　データ送信ユニット２５は、作用電極５、参照電極７、及び対極９と電気的に接続している。データ送信ユニット２５は、作用電極５、参照電極７、及び対極９における検出結果を表すデータ（以下では検出データとする）を、無線通信又は有線通信により送信する。
　演算装置２０３は、データ受信ユニット２７と、受信側演算ユニット２９と、ディスプレイ３１と、を備える。データ受信ユニット２７は、データ送信ユニット２５が送信した検出データを受信し、受信側演算ユニット２９に送る。
　受信側演算ユニット２９は、ＣＰＵ３３と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ３５）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。受信側演算ユニット２９の各種機能は、ＣＰＵ３３が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ３５が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、受信側演算ユニット２９を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。受信側演算ユニット２９が有する機能の一部又は全部は、一つ又は複数のＩＣ等を用いてハードウェア的に実現されてもよい。
　受信側演算ユニット２９は、予め、検出データに含まれる検出結果と、汗に含まれる乳酸の濃度とを対応付けるテーブルを備えている。受信側演算ユニット２９は、そのテーブルを用いて、検出データに基づき、汗に含まれる乳酸の濃度を算出する。ディスプレイ３１は、受信側演算ユニット２９の算出結果を表示する。
　２．酵素センサシステム２００が奏する効果
　以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
　（３Ａ）酵素センサ２０１は、検出データを送信することができる。演算装置２０３は、送信された検出データを受信し、その検出データに基づき、汗に含まれる乳酸の濃度を算出することができる。酵素センサ２０１は、汗に含まれる乳酸の濃度を算出する構成を必ずしも備えなくてもよいため、酵素センサ２０１を小型化及び軽量化することができる。
＜他の実施形態＞
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
　（１）吸収層１５に吸収する生体からの分泌物は、汗以外のものであってもよい。例えば、唾液、涙、尿、血液等であってもよい。
　（２）被測定物質は、乳酸以外のものであってもよく、例えば、グルコース等を被測定物質としてもよい。
　（３）酵素層１３が含む酵素は他の酵素であってもよく、例えば、グルコース酸化酵素等を含んでいてもよい。酵素層１３がグルコース酸化酵素を含む場合、酵素センサは、生体からの分泌物に含まれるグルコースを測定することができる。
　（４）図５に示すように、酵素センサ１は、電子伝達メディエータ層を備えていなくてもよい。この場合、作用電極５と酵素層１３とが隣接する。
　（５）吸収層１５は、熱硬化性組成物を含んでいてもよい。この場合、加熱することにより、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含む吸収層１５を形成することができる。
　（６）酵素層１３は、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含んでいてもよい。この場合、酵素センサの検出感度、繰り返し応答性、及び保存安定性が一層向上する。
　（７）第２実施形態における演算ユニット１７は、乳酸の濃度に代えて、あるいは乳酸の濃度に加えて、乳酸の量を算出してもよい。例えば、汗の量を測定し、その汗の量と乳酸の濃度とを乗算することで、乳酸の量を算出することができる。
　（８）第３実施形態における演算装置２０３は、乳酸の濃度に代えて、あるいは乳酸の濃度に加えて、乳酸の量を算出してもよい。例えば、汗の量と乳酸の濃度とを乗算することで、乳酸の量を算出することができる。酵素センサ２０１は、汗の量を測定し、その汗の量を演算装置２０３に送信することができる。
　（９）吸収層１５は、参照電極７及び対極９のうちの一方又は両方を覆っていなくてもよい。
　（１０）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
　（１１）上述した酵素センサ及び酵素センサシステムの他、演算ユニット１７又は受信側演算ユニット２９としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、生体からの分泌物に含まれる被測定物質の測定方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
＜実施例＞
　１．酵素センサの製造
　（１）酵素センサ１
　４０ｍｍ×１０ｍｍの基材層３上に、カーボンを含有したインク（カーボングラファイトインク　Ｃ２０３０５１９Ｐ４，Ｇｗｅｎｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｕＫ）をスクリーン印刷により塗布し、図１に示すような作用電極５及び対極９を形成した。また、基材層３上に、銀及び塩化銀を含有したインク（Ｃ２１３０８０９Ｄ５，Ｇｗｅｎｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＵＫ）をスクリーン印刷により塗布し、図１に示すような参照電極７を形成した。
　次に、作用電極５の円形部上に、濃度５０ｍｍｏｌ／Ｌのフェロセンを含むアセトン溶液０．５μＬを塗布し、室温にて乾燥することで電子伝達メディエータ層１１を形成した。
　次に、電子伝達メディエータ層１１上に、濃度０．５ｗｔ％のラクテートオキシダーゼを含むＰＢＳ（０．１ｍｏl／Ｌのりん酸緩衝液、ＰＨ７．０）溶液１．０μＬを塗布し、室温にて乾燥することで酵素層１３を形成した。
　次に、ＢＩＯＳＵＲＦＩＮＥ（登録商標）－ＡＷＰ（東洋合成工業株式会社製）を、フィルムアプリケーターを用いて、乾燥時の膜厚が１０μｍになるように、作用電極５、電子伝達メディエータ層１１、酵素層１３、参照電極７、及び対極９を覆うように塗布した。さらに、光源（ＭＡＸ－３０１、朝日分光株式会社製）を用いて、波長３６５ｎｍ、照度２．０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料からなる吸収層１５を形成し、酵素センサ１を完成した。ＢＩＯＳＵＲＦＩＮＥ－ＡＷＰは、光架橋型の水溶性樹脂組成物であって、光硬化性組成物に対応する。
　（２）酵素センサ２
　４０ｍｍ×１０ｍｍの基材層３上に、カーボンを含有したインク（カーボングラファイトインク　Ｃ２０３０５１９Ｐ４，Ｇｗｅｎｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｕＫ）をスクリーン印刷により塗布し、図１に示すような作用電極５及び対極９を形成した。また、基材層３上に、銀及び塩化銀を含有したインク（Ｃ２１３０８０９Ｄ５，Ｇｗｅｎｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＵＫ）をスクリーン印刷により塗布し、図１に示すような参照電極７を形成した。
　次に、作用電極５の円形部上に、濃度５０ｍｍｏｌ／Ｌのフェロセンを含むアセトン溶液０．５μＬを塗布し、室温にて乾燥することで電子伝達メディエータ層１１を形成した。
　次に、電子伝達メディエータ層１１上に、濃度０．５ｗｔ％のラクテートオキシダーゼを含むＰＢＳ（０．１ｍｏl／Ｌのりん酸緩衝液、ＰＨ７．０）溶液１．０μＬを塗布し、室温にて乾燥することで酵素層１３を形成した。
　次に、Ｎ,Ｎ－ジメチルアクリルアミド７．９３ｇに、セルロース誘導体（ヒドロキシプロピルセルロース、ＨＰＣ）０．１０２ｇを加え、ＨＰＣが溶解するまで攪拌した。次いで、カレンズＭＯＩ－ＥＧ（登録商標、昭和電工株式会社製）を、ＨＰＣの構成単位モノマーであるピラノール環１モルに対し、０．３モル量を加え、６０℃の温度で１時間攪拌した。次いで、純水２０ｍＬを加え、カレンズＭＯＩ－ＥＧの未反応のイソシアネート基を水分子と反応させ、重合体としてセルロース誘導体とカレンズＭＯＩーＥＧの反応生成物を得た。得られた重合体中に含まれる架橋性基の量は０．０９ｍｍｏｌ／ｇであった。次いで、光ラジカル開始剤であるα―ケトグルタル酸０．０１２ｇを加え、光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）を調製した。
　次に、光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）を、フィルムアプリケーターを用いて、乾燥時の膜厚が１０μｍになるように、作用電極５、電子伝達メディエータ層１１、酵素層１３、参照電極７、及び対極９を覆うように塗布した。さらに、光源（ＭＡＸ－３０１、朝日分光株式会社製）を用いて、波長３６５ｎｍ、照度２．０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１０分間照射し、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料からなる吸収層１５を形成し、酵素センサ２を完成した。光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）は、光架橋型の水溶性樹脂を含み、光硬化性組成物に対応する。
　（３）酵素センサ３
　酵素センサ３の構成は、基本的には酵素センサ１と同様である。ただし、吸収層１５を形成するための光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）は、以下のように製造した。
　まず、次に、Ｎ,Ｎ－ジメチルアクリルアミド７．９３ｇに、セルロース誘導体（ヒドロキシプロピルセルロース、ＨＰＣ）０．１０２ｇを加え、ＨＰＣが溶解するまで攪拌した。次いで、カレンズＭＯＩ－ＥＧを、ＨＰＣの構成単位モノマーであるピラノール環１モルに対し、１．５モル量を加え、６０℃の温度で１時間攪拌した。次いで、純水２０ｍＬを加え、カレンズＭＯＩ－ＥＧの未反応のイソシアネート基を水分子と反応させ、重合体としてセルロース誘導体とカレンズＭＯＩーＥＧの反応生成物を得た。得られた重合体中に含む架橋性基の量は０．４３ｍｍｏｌ／ｇであった。次いで、光ラジカル開始剤であるα―ケトグルタル酸０．０１２ｇを加え、光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）を調製した。
　（３）酵素センサ４
　酵素センサ４の構成は、基本的には酵素センサ１と同様である。ただし、吸収層１５を形成するための光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）は、以下のように製造した。
　まず、Ｎ,Ｎ－ジメチルアクリルアミド７．９３ｇに、セルロース誘導体（ヒドロキシプロピルセルロース、ＨＰＣ）０．２０４ｇを加え、ＨＰＣが溶解するまで攪拌した。次いで、カレンズＭＯＩ－ＥＧを、ＨＰＣの構成単位モノマーであるピラノール環１モルに対し、２．１モル量を加え、６０℃の温度で１時間攪拌した。次いで、純水２０ｍＬを加え、カレンズＭＯＩ－ＥＧの未反応のイソシアネート基を水分子と反応させ、重合体としてセルロース誘導体とカレンズＭＯＩーＥＧの反応生成物を得た。得られた重合体中に含む架橋性基の量は１．２２ｍｍｏｌ／ｇであった。次いで、光ラジカル開始剤であるα―ケトグルタル酸０．０１２ｇを加え、光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）を調製した。
　（５）酵素センサ５
　酵素センサ５の構成は、基本的には酵素センサ１と同様である。ただし、酵素層１３を以下のように形成した。まず、濃度１．５ｗｔ％のラクテートオキシダーゼを含むＰＢＳ（０．１ｍｏl／Ｌのりん酸緩衝液、ＰＨ７．０）溶液とＢＩＯＳＵＲＦＩＮＥ（登録商標）－ＡＷＰ（東洋合成工業株式会社製）とを質量比で１：１で混合して混合溶液を調製した。次に、この混合溶液１．０μｌを電子伝達メディエータ層１１上に塗布し、室温にて乾燥することで酵素層１３を形成した。
　（６）酵素センサＲ１、Ｒ２、Ｒ３
　基本的な構成は酵素センサ１と同様であるが、吸収層１５を形成するとき、紫外線の照射を行わなかったものを酵素センサＲ１とした。酵素センサＲ１における吸収層１５は、化学的に結合した架橋構造を有さない。
　基本的な構成は酵素センサ１と同様であるが、吸収層１５を形成しなかったものを酵素センサＲ２とした。
　基本的な構成は酵素センサ１と同様であるが、酵素層１３を形成しなかったものを酵素センサＲ３とした。
　２．酵素センサの吸収層の評価
　以下のようにして、酵素センサ１、２に用いられる吸収層１５をそれぞれ形成した。基材層３上に、光硬化性組成物を、フィルムアプリケーターを用いて、乾燥時の膜厚が１０μｍ、大きさが５０ｍｍ角になるように、塗布した。光硬化性組成物は、酵素センサ１に用いられる吸収層１５の場合は、ＢＩＯＳＵＲＦＩＮＥ－ＡＷＰであり、酵素センサ２に用いられる吸収層１５の場合は、光架橋型の水溶性樹脂組成物（Ａ１）である。
　次に、光源（ＭＡＸ－３０１、朝日分光株式会社製）を用いて、波長３６５ｎｍ、照度２．０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を塗布膜に１０分間照射した。その結果、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料からなる吸収層１５を得た。
　得られた吸収層１５について、２３℃、２４時間の水中浸漬前後の質量変化より、吸収率を求めた。吸収率を求める方法はＪＩＳ　７２０９に準拠した。酵素センサ１、２に用いられる吸収層１５の吸水倍率はそれぞれ９００％、９９００％であった。また、酵素センサ３、４に用いられる吸収層１５の吸水倍率はそれぞれ２５００％、８００％であった。
　３．酵素センサの評価
　酵素センサ１、２、３、４、５、酵素センサＲ１、Ｒ２、Ｒ３について、それぞれ、以下の評価を行った。
　（３－１）測定溶液の調製
　評価に使用する以下の測定溶液Ａ、及び測定溶液Ｂを調製した。測定溶液Ａ、測定溶液Ｂは、生体からの分泌物を想定した模擬液である。測定溶液Ｂに含まれるＬ―乳酸は、分泌物に含まれる被測定物質に対応する。
　測定溶液Ａ：０．１ｍｏl／Ｌ　りん酸緩衝液、ＰＨ７．０
　測定溶液Ｂ：５０ｍｍｏｌ／Ｌ―乳酸ＰＢＳ（０．１ｍｏl／Ｌ　りん酸緩衝液、ＰＨ７．０）溶液
　（３－２）検出感度の評価
　酵素センサを小型ポテンショスタット（ｍｉｎｉＳＴＡＴ１００、有限会社バイオデバイステクノロジー製）に取り付け、酵素センサを測定溶液Ａに浸漬した。酵素センサに０．２Ｖの電位を印加し、酵素センサにおける電流値が一定になるまで静置した。その後、酵素センサを測定溶液Ｂに浸漬した際の電流値の変化量を測定した。電流値の変化量が２μＡ以上の場合は酵素センサの検出感度が非常に良好であると判断し、変化量が１μＡ以上２μＡ未満の場合は酵素センサの検出感度が良好であると判断し、変化量が１μＡ未満の場合は検出感度が不十分であると判断した。判断結果を表１に示す。表１の「検出感度」の行における「◎」は酵素センサの検出感度が非常に良好であることを意味し、「○」は、酵素センサの検出感度が良好であることを意味し、「×」は、検出感度が不十分であることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　（３－３）繰り返し応答性の評価
　(i)酵素センサを小型ポテンショスタット（ｍｉｎｉＳＴＡＴ１００、有限会社バイオデバイステクノロジー製）に取り付けた。
　(ii)酵素センサを測定溶液Ａに浸漬した。酵素センサに０．２Ｖの電位を印加し、酵素センサにおける電流値が一定になるまで静置した。その後、酵素センサを測定溶液Ｂに浸漬した際の電流値の変化量を測定した。
　(iii)前記(ii)の操作を合計５回繰り返した。Ｎ回目の前記(ii)の操作における電流値の変化量を、Ｎ回目の変化量とする。Ｎは１～５の自然数である。
　(iv)５回目の変化量を１回目の変化量で除し、１００を乗じた値（以下では５回目／１回目比率とする）を算出した。５回目／１回目比率が９０％以上であった場合は繰り返し応答性が非常に良好であると判断し、５回目／１回目比率が８０％以上９０％未満であった場合は繰り返し応答性が良好であると判断し、５回目／１回目比率が８０％未満であった場合は繰り返し応答性が不十分であると判断した。判断結果を上記表１に示す。表１の「繰り返し応答性」の行における「◎」は、繰り返し応答性が非常に良好であることを意味し、「○」は、繰り返し応答性が良好であることを意味し、「×」は、繰り返し応答性が不十分であることを意味する。
　（３－４）保存安定性の評価
　酵素センサを、製造後、温度５℃、湿度５０％ＲＨの環境下で１４日間保管した。保管後の酵素センサを小型ポテンショスタット（ｍｉｎｉＳＴＡＴ１００、有限会社バイオデバイステクノロジー製）に取り付け、酵素センサを測定溶液Ａに浸漬した。酵素センサに０．２Ｖの電位を印加し、酵素センサにおける電流値が一定になるまで静置した。その後、酵素センサを測定溶液Ｂに浸漬した際の電流値の変化量を測定した。
　保管後の電流値変化量を保管前の電流値変化量で除し、１００を乗じた値（以下では保管後／保管前比率とする）を算出した。保管後／保管前比率が９０％以上であった場合は酵素センサの保存安定性が非常に良好であると判断し、保管後／保管前比率が８０％以上９０％未満であった場合は酵素センサの保存安定性が良好であると判断し、保管後／保管前比率が８０％未満の場合は保存安定性が不十分であると判断した。判断結果を上記表１に示す。表１の「保存安定性」の行における「◎」は、保存安定性が非常に良好であることを意味し、「○」は、保存安定性が良好であることを意味し、「×」は、保存安定性が不十分であることを意味する。

Claims (13)

  1. 　生体からの分泌物に含まれる被測定物質を測定する酵素センサであって、
    　（ａ）前記分泌物を吸収可能な吸収層、（ｂ）酵素を含有する酵素層、及び（ｃ）電極部を、前記（ａ）、前記（ｂ）、前記（ｃ）の順に配列した積層構造を備え、
    　前記吸収層は、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含む酵素センサ。
  2. 　請求項１に記載の酵素センサであって、
    　前記吸収層は、前記酵素センサの使用時に前記生体に接触する位置にある酵素センサ。
  3. 　請求項１又は２に記載の酵素センサであって、
    　前記酵素層が、化学的に結合した架橋構造を有する高分子材料を含む酵素センサ。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記酵素層が、乳酸酸化酵素、及びグルコース酸化酵素から選ばれる少なくとも一種を含有する酵素センサ。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記酵素層が、前記酵素の存在下で、前記被測定物質から電極検知可能物質を生成する酵素センサ。
  6. 　請求項５に記載の酵素センサであって、
    　前記電極部は、前記電極検知可能物質の量又は濃度を電気的に検出する酵素センサ。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記酵素層と前記電極部との間にメディエータ層をさらに備える酵素センサ。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記電極部を支持する基材層をさらに備える酵素センサ。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記吸収層におけるＪＩＳ７２０９で規定する吸水倍率が１０％以上１００,０００％以下である酵素センサ。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記吸収層が、光硬化性組成物、及び熱硬化性組成物から選ばれる少なくとも一種を含む酵素センサ。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記電極部における検出結果に基づき、前記分泌物中に含まれる前記被測定物質の量、又は、前記分泌物における前記被測定物質の濃度を算出する演算ユニットをさらに備える酵素センサ。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の酵素センサであって、
    　前記電極部における検出結果を表す検出データを送信するデータ送信ユニットをさらに備える酵素センサ。
  13. 　請求項１２に記載の酵素センサと、
    　前記データ送信ユニットにより送信された前記検出データを受信するデータ受信ユニットと、
    　前記データ受信ユニットにより受信した前記検出データに基づき、前記分泌物中に含まれる前記被測定物質の量、又は、前記分泌物における前記被測定物質の濃度を算出する受信側演算ユニットと、
    　を備える酵素センサシステム。
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