TOP > 国内特許検索 > 流路デバイス、発電デバイス、センサー、発電方法及びセンシング方法

流路デバイス、発電デバイス、センサー、発電方法及びセンシング方法

国内特許コード P190016108
整理番号 FU849
掲載日 2019年6月12日
出願番号 特願2019-024868
公開番号 特開2020-135975
出願日 平成31年2月14日(2019.2.14)
公開日 令和2年8月31日(2020.8.31)
発明者
  • 坂元 博昭
  • 天谷 諭
  • 末 信一朗
  • 里村 武範
  • 高村 映一郎
  • 小松 丈紘
  • 田中 陽
出願人
  • 国立大学法人福井大学
  • 国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称 流路デバイス、発電デバイス、センサー、発電方法及びセンシング方法
発明の概要 【課題】酸化還元反応が複数種類の酵素のペアによって触媒される場合に当該酵素反応の効率を高める。
【解決手段】流路デバイス(10)は、基質を含む溶液を流す流路と、作用極(20)と、対極(30)とを備え、2段階以上の酸化還元酵素反応に関与する酵素が反応順に、前記流路に沿って固定化されており、前記基質の酸化反応を担う酵素が固定化された電極(22・23)と、前記酸化反応によって生じた還元物からメディエータへ電子を移動させる酵素が固定化された電極(31・32)とが別々の電極として、かつ互いに近接して形成されており、前記酵素が固定化された電極の一方は、前記作用極または前記対極の層に対して積層されている。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

近年の化石燃料の枯渇や原子力の危険性の問題から、安全かつ再生可能なエネルギーが求められており、次世代エネルギーの一つとしてバイオ電池(発電デバイス)が注目されている。バイオ電池は、生体触媒である酵素を用いて、グルコース、アルコール等の生物がエネルギーとして利用できる物質を燃料とする電池である。

バイオ電池は、常温で作動可能、小型化が容易、取り扱いが安全、低コストといった利点を持つため、携帯機器のバッテリーやバイオセンサー等のマイクロデバイス用の低出力電源、及びペースメーカー等の体内埋め込み型デバイス用電源としても期待されている。

非特許文献1には、複数種類の酸化還元酵素を利用して連続的な反応を行うことで電子を取り出すバイオ燃料電池が記載されている。このバイオ電池では、電極基板上に数種類の酵素を配置し、多段階反応を起こすことで、電子の抽出効率を高めている。

上述のようなバイオ電池に利用される技術は、バイオセンサーにも利用されている。特許文献1、及び特許文献2には、酵素反応を利用したバイオセンサーが開示されている。

産業上の利用分野

本発明は、発電デバイス、センサー及びこれらを構成する流路デバイスに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
酸化還元反応の基質を含む溶液を流す流路と、作用極と、対極とを備え、
2段階以上の酸化還元酵素反応に関与する酵素が反応順に、前記流路に沿って固定化されており、
前記基質の酸化反応を担う酵素が固定化された電極と、前記酸化反応によって生じた還元物からメディエータへ電子を移動させる酵素が固定化された電極とが別々の電極として、かつ互いに近接して形成されており、
前記酵素が固定化された電極の一方は、前記作用極または前記対極の層に対して積層されていることを特徴とする流路デバイス。

【請求項2】
前記酵素が固定化されている電極は、櫛歯形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の流路デバイス。

【請求項3】
前記酵素が固定化されている電極は、前記溶液が流れる隙間を形成するように互いに対向していることを特徴とする請求項1に記載の流路デバイス。

【請求項4】
前記基質の酸化反応を担う酵素が固定化された電極と、前記酸化反応によって生じた還元物からメディエータへ電子を移動させる酵素が固定化された電極とは、互いに異なる材質で形成されている請求項1から3のいずれか1項に記載の流路デバイス。

【請求項5】
請求項1から4のいずれか1項に記載の流路デバイスを備え、当該流路デバイスにおいて前記基質から抽出された電子を外部へ出力することを特徴とする発電デバイス。

【請求項6】
請求項1から4のいずれか1項に記載の流路デバイスを備え、当該流路デバイスにおいて前記基質から抽出された電子を検出することを特徴とするセンサー。

【請求項7】
請求項1から4のいずれか1項に記載の流路デバイスを用いた発電方法であって、
前記流路に前記基質を含む溶液を供給する工程と、
前記各電極に固定化された酵素によって前記基質から電子を抽出する工程とを含むことを特徴とする発電方法。

【請求項8】
請求項1から4のいずれか1項に記載の流路デバイスを用いたセンシング方法であって、
前記流路に検出対象物質としての前記基質を含む溶液を供給する工程と、
前記各電極に固定化された酵素によって前記基質から電子を抽出する工程と、
前記電子を検出することにより、前記検出対象物質を検出する工程とを含むことを特徴とするセンシング方法。

【請求項9】
酸化還元反応の基質を含む溶液を流す流路と、作用極と、対極とを備え、
2段階以上の酸化還元酵素反応に関与する酵素が反応順に、前記流路に沿って固定化されており、
前記基質の酸化反応を担う酵素が固定化された構造体と、前記酸化反応によって生じた還元物からメディエータへ電子を移動させる酵素が固定化された電極とが別々の構造体として、かつ互いに近接して形成されており、
前記構造体の一部は、前記作用極または前記対極の層に対して積層されていることを特徴とする流路デバイス。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2019024868thum.jpg
出願権利状態 公開
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close