JP2013171032A - Taste sensor - Google Patents
Taste sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013171032A JP2013171032A JP2012048529A JP2012048529A JP2013171032A JP 2013171032 A JP2013171032 A JP 2013171032A JP 2012048529 A JP2012048529 A JP 2012048529A JP 2012048529 A JP2012048529 A JP 2012048529A JP 2013171032 A JP2013171032 A JP 2013171032A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- taste
- sensor
- film
- hole
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、化学センサ或いはバイオセンサの内、味覚センサに関する。The present invention relates to a taste sensor among chemical sensors or biosensors.
従来、化学センサとして、pH(ペーハ)センサ、イオンセンサ、酵素センサなどが知られている。これらは高選択性であるが、多数の物質で構成された味覚や臭覚に対して広範にわたり十分な感度を得ることは難しい。 Conventionally, pH sensors, ion sensors, enzyme sensors, and the like are known as chemical sensors. These are highly selective, but it is difficult to obtain a wide range of sufficient sensitivity to taste and smell composed of a large number of substances.
これに対し、LB膜(ラングミューア・ブロジェット法を用いて作られた膜)や人工脂質膜などを用いた味覚センサは、化学センサに比べれぱ選択性は低いが種々の味覚に対し応答を示す。特に、LB膜は単分子膜を常温、常圧の環境下で高い秩序で配列、配向制御が可能であり、人体の舌の構造に類似しているため、センサの膜物質として有望視されている。このような膜を用いた味覚センサは例えぱ特許丈献1に開示されている。In contrast, taste sensors using LB membranes (membranes made using the Langmuir-Blodgett method) or artificial lipid membranes are less selective than chemical sensors but respond to various tastes. Show. In particular, the LB film is highly promising as a film material for sensors because it can control the alignment and orientation of monomolecular films in a highly ordered environment at normal temperature and pressure, and is similar to the structure of the human tongue. Yes. A taste sensor using such a film is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 1.
従来の味覚センサの構成を図8に示す。味覚センサは、図8に示すように、センサ電極Aと、参照電極Bと、塩橋と、電圧計と、コンピュータとを備える。センサ電極は例えぱビーカ等の容器に入れられた10mM KCl溶液に浸されており、同様に参照電極もビーカ等の容器に入れられた飽和KCl溶液に浸されている。このビーカ等の容器内にシリンジから呈味サンブルが滴下され、センサ電極と参照電極との電位の変化を測定する。
従来の味覚センサはビーカに設置され、ビーカ内に味サンフルが滴下されるため、シリンジによって味覚試料が滴下される位置からセンサまでの距離によって、測定データのばらつき、溶媒を通して味サンプルが拡散し、センサ電極Aに味サンプルが到達するまでにサンプルの濃度が小さくなり、電極表面での感度が低下すると同時に、応答速度が遅くなるという問題があった。A conventional taste sensor is installed in a beaker, and taste sample is dripped in the beaker. Therefore, depending on the distance from the position where the taste sample is dripped by the syringe to the sensor, the measurement data varies, the taste sample diffuses through the solvent, There is a problem in that the concentration of the sample decreases before the taste sample reaches the sensor electrode A, the sensitivity on the electrode surface decreases, and at the same time, the response speed decreases.
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、測定精度が高く、低濃度での測定も可能で、応答速度も速い味覚センサを提供するものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a taste sensor that has high measurement accuracy, can be measured at a low concentration, and has a fast response speed.
上述した目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る味覚センサは、少なくとも一面から溶液が流入するための筐体が設けられ、前記筐体の溶液が流入する面とは別の面に設けられた絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された金属電極と、該金属電極上に形成された感応膜と、前記絶縁基板の前記感応膜から所定距離だけ離間した位置に形成された空孔部と、を備えることを特徴とする味覚センサ。In order to achieve the above-described object, the taste sensor according to the first aspect of the present invention is provided with a housing for the solution to flow in from at least one surface, and a surface different from the surface into which the solution flows in the housing. An insulating substrate provided on the insulating substrate; a metal electrode formed on the insulating substrate; a sensitive film formed on the metal electrode; and a position separated from the sensitive film on the insulating substrate by a predetermined distance. A taste sensor comprising: a hole portion.
前記筐体と隣接するように設置され、基準溶液が入れられる容器を更に備えてもよい。You may further provide the container installed so that the said housing | casing may be adjoined and a reference | standard solution may be put.
前記絶縁基板は前記筐体に着脱可能に設けられてもよい。The insulating substrate may be detachably provided on the housing.
前記空孔部は、筐体の一部に形成されてもよい。The hole may be formed in a part of the housing.
前記空孔部は、円形状に形成されてもよい。The hole may be formed in a circular shape.
前記感応膜は、ラングミューア・ブロジェット法を用いて作られた膜から構成されてもよい。The sensitive film may be composed of a film made using the Langmuir-Blodgett method.
本発明によれば、筐体にセンサを固定し、呈味サンプル溶液を直接味覚センサに触れることによってばらつきの少ない正確な測定データを得ることができ、しかも呈味サンプル溶液が薄まること無く直接味覚センサの感応膜に接触するため、低濃度な呈味サンプルまで測定可能で、且つ良好な応答速度を傭える味覚センサを提供できる。According to the present invention, it is possible to obtain accurate measurement data with little variation by fixing the sensor to the housing and directly touching the taste sample solution to the taste sensor, and directly taste without causing the taste sample solution to dilute. Since the sensor touches the sensitive film of the sensor, it is possible to provide a taste sensor that can measure even a low-concentration taste sample and has good response speed.
図1は、この発明の実施の形態に係る昧覚センサ10の構成例を示す図である。
味覚センサ10は、図1に示すようにセンサ電極部12とこの中にあるセンサ電極11と、参照電極部13とこの中にある参照電極32、更に塩橋14と、電圧計15と、コンピュータ16と、から構成される。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an
As shown in FIG. 1, the
味覚センサ10はホルダー内に参照電極が入っている飽和KCl溶液部17と呈味サンプル溶液が流入するセンサ電極部12とが分離されていて、塩橋14で両溶液部の電位が等電位となる構造になっている。味覚センサ10を呈味サンプル溶液18に浸漬することにより、後述するセンサ電極が収容されている容器部に開けられた空孔19を通して呈味サンプル溶器内に呈味サンプル溶液が流入し、センサ電極11と参照電極32間の電位が変化し、この変化を電圧計で計測しデータをコンピュータに記録する。In the
図2は味覚センサ10の各断面図を示しており、背面図(C)の一部に前述した呈味サンプル溶液が流入する空孔19が空けられている。なお、この空孔の形状は丸型でも角型でも任意の形状で良いが面積が30平方mm2を超えない大きさが良好である。空孔の位置はセンサ電極部筐体の側面でも底面でも、どの位置でも良い。また、背面図(c)にはセンサ電極11がはめ込まれるスリットが空けられており、センサ電極11の着脱が容易になっており、劣化したセンサ電極を簡単に入れ替えが出来るようになっている。FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図3に示すセンサ電極11の絶縁基板22はガラスで出来ており、この上にマスクパタンによりパタン化された金属薄膜25が蒸着あるいはスパッタリングにより形成されていてさらにその上にLB膜(Langmuir−Blodgett film)24が形成されている。The
LB膜(Langmuir−Blodgett film)24は、ラングミューア・ブロジェット法を用いて作られており、単分子膜を配向配置させた膜であり、分子間隔が10nm程度の分子構造を有する。また、図3に示すようにLB膜24は、絶縁基板22を覆うように形成される。もっとも引出電極26上には絶縁膜28が形成されており、LB膜24はこの絶縁膜28上にも形成される。しかし、LB膜24の電位の変化は金属電極25上に形成された領域でのみ検出されるため、味覚の識別に寄与するのは金属電極25上に形成された部分のみである。なお、LB膜24を選択的に金属電極25上のみに形成しても良い。The LB film (Langmuir-Blodgett film) 24 is made by using the Langmuir-Blodgett method, and is a film in which monomolecular films are aligned and has a molecular structure with a molecular interval of about 10 nm. Further, as shown in FIG. 3, the
また、図4に拡大して模式的に示すように、金属電極25の表面の平均粗さは、LB膜24の分子間隔と等しいかより小さい値を有する。また、LB膜24の膜物質として、基本五味の良好な識別が可能であるDiOctadecyldimethylAmmonium Bromide(DOABr)を使用し、また、ポリイオンコンプレツクス法で使用する下層の高分子としてPotassium Poly−vinyl Sulfate(以下、PVSK)を使用して、20層に堆積したLB膜24を生成した。なお、LB膜24の膜物質としては、Tri−OctadecylAmine−HydroChnoride(TOAHC)、を用いることも可能である。Further, as schematically shown in an enlarged manner in FIG. 4, the average roughness of the surface of the
また、LB膜24は、絶縁基板22の特定の位置に形成されているため、呈味サンプルが流入する空孔19の位置からLB膜24までの距離が一定に保たれる。従って膜変化電位、並びに応答速度がほぽ一定となり、膜電位変化、応答時間のばらつきを解消させることができ、測定精度を向上させることができる。さらに希釈されていない呈味サンプルが直接LB膜24の表面に接するため、低濃度の呈味サンプルまで測定が可能である。Further, since the
金属電極25と引出電極26とは、絶縁基板22上に形成される。金属電極25と引出電極26とは、チタン(Ti)、クロム(Cr)等の高融点金属、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)等の貴金属、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等から構成され、薄膜堆積法、具体的には、真空蒸着などのPVD(PhisicalVaporDeposition)により堆積・形成されている。金属電極25は、例えぱ、縦横5〜10mm、厚さ1nm〜100μm程度のサイズで、その表面粗さ(金属電極25の表面の凸凹のピーク間隔)は、図4に拡大して示すように、10nm以下に設定されている。また、引出電極26の上面は、エポキシ樹脂等の絶縁材料からなる絶縁膜28によって覆われている。The
参照電極部13は、容器31と、参照電極32とから構成される。容器31は図1及び図2に示すように呈味サンプル容器に隣接して設置され、容器31内には飽和KCl溶液が入れられている。このように容器31を設置することにより、センサ電極部12と参照電極部13とを一体とすることができる。これにより、味覚センサ10を容易に持ち運ぷことが可能となる。参照電極32は、電圧計15に接続されており、参照電極32の電位を基準としてセンサ電極11との電位差が測定される。The
塩橋14は、例えば、塩化カリウム水溶液を寒天等によって固めることにより作成される。塩橋14の一端は、センサ電極部12の容器内に設置され呈味溶液に浸されており、他端は参照電極部13の飽和KCl溶液17中に浸されている。塩橋14によって、センサ電極部12と参照電極部13との2種類の溶液が混合されないで電位的に連結される。The
上述の構成を採る味覚センサにおいては、センサ電極部12と参照電極部13との間に発生する電位差を測定する静止膜電位測定法によって測定を行う。静止膜電位測定法では、例えぱ図5に示すようにセンサ電極部12を呈味サンプル溶液18に浸けない状態で、先ず膜電位差の測定を行う。次に安定状態に移行した後、呈味サンプル溶液18に味覚センサ10を浸し、再ぴ安定状態に至るまで電位差を測定する。呈味サンプル溶液中に味覚センサ10が浸されると図5に示すように最大ビーク値を最大膜電位変化、最大ピーク値をとってから、3分後の電位が下降した時の電位を安定膜電位変化とする。例えぱクエン酸、塩化ナトリウム等の呈味物質その物によって、これらの電位が異なり、更に呈味物質の濃度、によっても電位の値が変わる。これによって、どの味を示す物質がどの濃度含まれるかを知ることができる。混合された呈味サンプルについても同様なことがいえる。In the taste sensor employing the above-described configuration, measurement is performed by a stationary membrane potential measurement method that measures a potential difference generated between the
上述した構成を採る本実施の形態の味覚センサでは、LB膜24は、絶縁基板22の所定位置に設置されているため、呈味サンプルが流入する位置からLB膜24までの距離が一定に保たれる。従って最大膜電位変化、安定膜電位変化がほぼ一定となり、膜電位変化のぱらつきを解消させることができ、測定精度を向上させることができる。また、呈味サンプル溶液が流入する空孔19の位置からLB膜24の位置を近づけることができ、応答速度を向上させることが出来る。このように本実施形態によれぱ、電位変化のばらつきが小さく安定した測定データを得ることができ、良好な電位変化を備える味覚センサを提供することができる。また、センサ電極部12と参照電極部13とを一体に形成することにより、それぞれが別個に形成される場合と比較し、味覚センサ10の可搬性を向上させることができる。In the taste sensor according to the present embodiment having the above-described configuration, the
以下、本発明の実施の形態に係る味覚センサ10による実施例を説明する。
一方、測定系としては、味覚センサ及ぴ参照電極間に発生する電位差を測定する静止膜電位測定法に基づき、測定を行った。まず、呈味サンプル溶液18に浸けない状態で膜電位差の測定を行い、次に、安定状態(膜電位1mV/5min)に移行後、味覚センサ10を呈味サンプル容器20中にある呈味サンプル溶液18中に投入し、再ぴ安定状態に移行した後、測定を終了とした。また、センサは、純水に20分間浸漬して、これを洗浄し再度使用した。図5に示すように滴下時からのピーク値を最大膜電位変化(Vm)、ピーク値を取ってから3分後の電位変化を安定膜電位変化(Vs)とし、2つのパラメータを使用した応答評価を行った。Examples of the
On the other hand, as a measurement system, measurement was performed based on a resting membrane potential measurement method for measuring a potential difference generated between a taste sensor and a reference electrode. First, the membrane potential difference is measured without being immersed in the
なお、呈味サンプルとして、塩味を呈する物質として塩化ナトリウムを用い、酸味を呈する物質としてクエン酸を用い、甘味を呈する物質としてスクロースを用い、苦昧を呈する物質としてテオフィリンを用い、旨味を呈する物質としてグルタミン酸(MSG)を用いた。呈味サンプル濃度は10mMと従来の1/10の物を使用した。As a taste sample, sodium chloride is used as a salty substance, citric acid is used as a sour substance, sucrose is used as a sweet substance, theophylline is used as a bitter substance, and a delicious substance Glutamic acid (MSG) was used. The taste sample concentration was 10 mM, which was 1/10 of the conventional one.
また、図8に示す構成の従来の味党センサにおける測定結果を図7に示す。従来の味覚センサにおいては、測定方法は上述した静止膜電位測定法とほぼ同様であるが、パラメータとして呈味サンプルを滴下してから最大膜電位変化に至るまでの応答時間をもう一つのパラメータとして用い、呈味サンプル濃度は100mMとなっている点が異なる。Moreover, the measurement result in the conventional taste party sensor of the structure shown in FIG. 8 is shown in FIG. In the conventional taste sensor, the measurement method is almost the same as the above-mentioned resting membrane potential measurement method, but the response time from when a taste sample is dropped until the maximum membrane potential change is set as another parameter. The difference is that the taste sample concentration is 100 mM.
具体的に、図7に示すように塩味を呈する物質として塩化ナトリウムを用い、酸味を呈する物質としてクエン酸を用い、甘みを呈する物質としてスクロースを用い、苦味を呈する物質として、テオフィリンの代わりにカフェインを用い、旨味を呈する物質としてグルタミン酸(MSG)を用いた。Specifically, as shown in FIG. 7, sodium chloride is used as a substance that exhibits a salty taste, citric acid is used as a substance that exhibits a sour taste, sucrose is used as a substance that exhibits a sweet taste, and a cafetery is used instead of theophylline as a substance that exhibits a bitter taste. IN was used, and glutamic acid (MSG) was used as a substance exhibiting umami.
図6と図7とを比較すれぱ明らかなように、従来型の味覚センサでは各呈味物質について、縦軸の最大膜電位変化が高々20mV程度であったのが、本発明の味覚センサでは210mV以上と10倍以上大きくなっている。しかも、呈味濃度は10mMであり従来の1/10の低濃度となっている。このことから、従来のセンサよりも大幅な高感度化が図られている。As is clear from comparison between FIG. 6 and FIG. 7, in the conventional taste sensor, the maximum membrane potential change on the vertical axis was about 20 mV at most for each taste substance. It is more than 10 times larger than 210 mV. Moreover, the taste concentration is 10 mM, which is 1/10 of the conventional low concentration. For this reason, a significant increase in sensitivity is achieved compared to conventional sensors.
なお、本発明は上述した実施の形態に限られず、種々の変形及ぴ応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、呈味サンプル溶液が流入する空孔19をセンサホルダーの側壁に設けているが、センサホルダーの底面に空孔19を設けてもよい。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible.
For example, in the embodiment described above, the
また、LB膜の材質なども任意であり、例えば、ポリイオンコンプレックス法で使用する下層の高分子として、PVSKに代えて、或いは、PVSKと共にChondroition Sulhite Asodium Salt(Chondroitin)を使用すること等も可能である。In addition, the material of the LB film is also arbitrary. For example, as a lower layer polymer used in the polyion complex method, it is possible to use a Chondulite Sulfite Asodium Salt (Condolotin) instead of PVSK or together with PVSK. is there.
10味覚センサ
11センサ電極
12センサ電極部
13参照電極部
14塩橋
15電圧計
16コンピュータ
17飽和KCl溶液
18呈味サンプル溶液
19空孔
20呈味サンプル容器
22絶縁基板
24LB膜
25金属電極
26引出電極
28絶縁膜
31容器
32参照電極10
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012048529A JP2013171032A (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Taste sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012048529A JP2013171032A (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Taste sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013171032A true JP2013171032A (en) | 2013-09-02 |
Family
ID=49265044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012048529A Pending JP2013171032A (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Taste sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013171032A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105717314A (en) * | 2016-01-29 | 2016-06-29 | 浙江大学 | Automatic electronic tongue equipment for drink detection |
ITUA20164123A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-06 | Univ Degli Studi Cagliari | DEVICE, SYSTEM AND ITS METHOD FOR THE QUANTITATIVE EVALUATION OF TASTE SENSITIVITY |
-
2012
- 2012-02-17 JP JP2012048529A patent/JP2013171032A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105717314A (en) * | 2016-01-29 | 2016-06-29 | 浙江大学 | Automatic electronic tongue equipment for drink detection |
ITUA20164123A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-06 | Univ Degli Studi Cagliari | DEVICE, SYSTEM AND ITS METHOD FOR THE QUANTITATIVE EVALUATION OF TASTE SENSITIVITY |
WO2017212377A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | Universita' Degli Studi Di Cagliari | Device, system and relating method for the quantitative assessment of taste sensitivity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0408575B1 (en) | Reference electrode | |
Mourzina et al. | Ion-selective light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with chalcogenide thin film prepared by pulsed laser deposition | |
US9513247B2 (en) | Electrochemical sensor | |
Lewenstam et al. | All-solid-state reference electrode with heterogeneous membrane | |
JPWO2010137266A1 (en) | Biosensor system and method for measuring concentration of analyte | |
Mourzina et al. | A new thin-film Pb microsensor based on chalcogenide glasses | |
JP2015505618A (en) | Electrochemical analytical test strip with filling rate setting reagent layer | |
US8877023B2 (en) | Electrochemical-based analytical test strip with intersecting sample-receiving chambers | |
JPH06508432A (en) | Electrical analysis of liquids and detection elements used for it | |
JP2021001881A (en) | Hydrogen sensor and production method of hydrogen sensor, measurement device, and method for measuring hydrogen concentration | |
JP2013171032A (en) | Taste sensor | |
WO2016032314A1 (en) | An egfet phosphate sensor device | |
JP2019078573A (en) | Biosensor manufacturing method | |
JP2007046914A (en) | Reference electrode for detecting acidity and basicity of oil | |
US8529742B2 (en) | Electrochemical sensor with controlled variation of working electrode | |
TWI539153B (en) | Flexible dissolved oxygen sensor | |
JP2008107163A (en) | Biosensor | |
JP5540382B2 (en) | Lipid membrane sensor and manufacturing method thereof | |
Schöning et al. | Voltohmmetry—a novel sensing principle for heavy metal determination in aqueous solutions | |
JP2007271287A (en) | Detection sensor of oxidation stress substance | |
Iken et al. | Novel thin-film polymeric materials for the detection of heavy metals | |
JPH03246459A (en) | Reference electrode | |
Lau et al. | Determination of glucose using a piezoelectric quartz crystal and the silver mirror reaction | |
JP5895404B2 (en) | Measuring apparatus and measuring method | |
JPH055717A (en) | Ph-measuring electrode and its manufacture |