JP2948423B2 - カリウムイオン分析用イオン選択電極 - Google Patents
カリウムイオン分析用イオン選択電極Info
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Description
イオン選択電極に関するものである。さらに詳しくは本
発明は、カリウムイオンをポテンシオメトリカルに測定
する分析に使用するに適したカリウムイオン分析用イオ
ン選択電極に関するものである。
液、血清などの体液中のイオン濃度をポテンシオメトリ
カルに測定するための測定具であり、その基本的構成に
ついては、特開昭52−142584号公報などに開示
されており、以前から知られている。即ち、イオン選択
電極は、支持体、導電性金属層(例、蒸着銀層)、該金
属の水不溶性塩(例、塩化銀)を含む層、該水不溶性塩
の陰イオンと共通の陰イオンとカチオン(例、カリウム
イオン、ナトリウムイオン)との電解質塩(例、塩化カ
リウム、塩化ナトリウム)とバインダーとを含む電解質
層、およびイオン選択層がこの順に一体化された基本構
成を有している。
電極(半電池)を実際のイオン濃度測定に使用するに際
しては、二個のイオン選択電極A、Bを一組とし、それ
ぞれのイオン選択層A、Bを水担持性のブリッジで接続
し、イオン選択層A、Bのそれぞれに標準液と試料液を
点着したのち、一定時間経過後の導電性金属層A、Bの
間の電位差を測定して、予め調製した検量線とこの電位
差とから試料液中に含まれていた電解質の濃度を算出す
る方法が利用される。なお、特開昭58−156848
号公報等に開示のスクラッチ溝で電気的に絶縁されたイ
オン選択電極対を用いて同様な測定を行なうこともでき
る。また、特開昭60−243555号公報には、バイ
ト切削により絶縁してイオン選択電極対を構成する方法
も開示されている。
単純な構成からなり微小なチップとして得られるため試
料の必要量が極めて少なく、従って体液などのように試
料液の量に制限がある場合の含有電解質量の測定に非常
に有用である。また、イオン選択電極は上記のような単
純かつ微小な構成からなるため、使い捨てにて使用でき
るとの利点もある。しかし一方では、微小なイオン選択
電極はその測定精度が不充分となりやすいとの問題点を
有している。これは、イオン選択電極が測定中に電位の
変動(電位ドリフト)をおこしやすいことに起因してい
る。電位ドリフトを低減させるにはイオン選択電極の各
機能層を厚くするとの対策が考えられるが、この場合に
はイオン選択電極の単価が高くなるため使い捨て使用が
困難になるとの問題が発生し、また感度も低下しやす
い。
回避するための改良技術として、電解質層を電解質の蒸
着あるいは電解質水溶液の塗布乾燥により形成して実質
的にバインダーを含むことのない電解質層とする発明が
既に提案されている(特開昭57−17852号公
報)。この発明により、従来知られているイオン選択電
極の電位ドリフトの発生の低減は可能となったが、イオ
ン選択電極を用いる測定の精度を高めるためには更に電
位ドリフトを低減させることが望ましい。即ち、電解質
層を電解質水溶液の塗布乾燥により形成した場合には、
生成する電解質塩結晶が大きなものとなる傾向があるた
め、電解質層における電解質分布が不均一になりやす
く、また電解質層の厚みが大きくなりやすいとの問題が
発生し、いずれも測定精度の向上を妨げる要因となる。
一方、電解質の蒸着により電解質層を形成する方法は、
電解質の蒸気圧が低い場合には利用が難しく、また高温
下で分解しやすい電解質については蒸着操作に特別な注
意が必要となり、従って蒸着効率が低くなるため、工業
的操作としては有利ということはできない。
導電性金属の水不溶性塩を含む層の上に、実質的にバイ
ンダーを含むことがないカリウム塩水溶液を塗布し、次
いでこれを加熱気体流通下にて乾燥して、平均結晶径が
相対的に小さいカリウム塩結晶からなる電解質層を形成
させることにより、得られるイオン選択電極の電位ドリ
フトの低減を可能にした発明が本願発明者等により完成
され、公知となっている(特開昭60−237351号
公報参照)。また、この電解質層を結晶径の小さい電解
質塩から形成させることによって電位ドリフトの低減を
図るとの技術的思想を更に発展させ、ナトリウムイオン
以外のイオンの分析用のイオン選択電極であっても、電
解質層形成用の電解質塩としてナトリウム塩を用いるこ
とは何ら分析精度等のイオン選択電極の性能に悪影響を
与えることがなく、一方では、ナトリウム塩はカリウム
塩に比較して結晶径の小さい結晶が容易に形成できるこ
とから、このような現象を利用することによりカリウム
イオンの分析用のイオン選択電極の電位ドリフトの更な
る低減が可能になることを見い出し、この発明も既に公
知となっている(特開昭61−7462号公報参照)。
トなどの測定誤差の原因となる現象の発生が低減された
体液中のカリウムイオンをポテンシオメトリカルに測定
する分析に使用するに適したイオン選択電極を提供する
ことを主な目的とするものである。
層、平均結晶径が8μm以下(好ましくは、平均結晶径
0.1〜7μm)の塩化ナトリウムの結晶が実質的にバ
インダーを含むことなく密に展開されてなる電解質層、
およびカリウムイオン選択層がこの順に積層一体化され
てなるカリウムイオン分析用イオン選択電極であって、
該カリウムイオン選択層にカリウムイオンキャリヤーと
ともにナトリウムイオンキャリアーとしてテトラキスフ
ェニル硼酸ナトリウムまたはテトラキス(置換フェニ
ル)硼酸ナトリウムが含まれていることを特徴とするカ
リウムイオン分析用イオン選択電極。
層の上に、電解質塩(塩化ナトリウム)を含む水溶液を
塗布した後、該塗布層を、流通下にある40℃以上に加
熱された気体に接触させて乾燥させることにより、塩化
ナトリウム微結晶を該塩化銀層の上に形成させ、次い
で、その塩化ナトリウム微結晶層の上に、テトラキスフ
ェニル硼酸ナトリウムまたはテトラキス(置換フェニ
ル)ナトリウムを含むカリウムイオン選択層材料を塗布
する方法を利用して製造することができる。
基本構成、すなわち支持体、銀層、塩化銀層、平均結晶
径が8μm以下の塩化ナトリウムの結晶が実質的にバイ
ンダーを含むことなく密に展開されてなる電解質層、お
よびカリウムイオン選択層がこの順に積層一体化されて
なるカリウムイオン分析用イオン選択電極は、特開昭6
1−7462号公報にて公開されていて、既に公知であ
る。本発明のイオン選択電極において、カリウムイオン
選択層以外の構成、およびそれぞれの層の材料について
は、公知技術に従って選択することができる。なお、イ
オン選択電極の構成、材料などを開示する刊行物の他の
例としては、特開昭52−142584号公報および同
57−17852号公報、同58−211648号公
報、同60−237351号公報、そして同60−24
3555号公報などを挙げることができる。
レフタレートなどのプラスチック材料からなるフィルム
(または、シート)を用いることができる。銀層は、該
フィルムの上に蒸着などの公知の方法を利用して容易に
形成することができる。塩化銀層は、銀層の表面部分を
化学的に酸化・塩化して塩化銀層を形成させるか、また
は塩化銀とバインダーとを含む分散液を金属銀層表面に
塗布乾燥させることにより形成することができる。
微結晶層(電解質層)は下記の方法により形成すること
ができる。なお、電解質塩結晶が密に展開されていると
は、水不溶性塩層と電解質塩結晶とイオン選択層との間
に実質的に安定な界面電位が発生する程度に、電解質塩
結晶が水不溶性塩層の上に分布していることを意味して
おり、必ずしも全ての電解質塩結晶が互いに隣接して配
列されている必要はない。また、本発明において電解質
層は薄いほうが概して好ましいが、電解質塩結晶の粒子
径が小さい場合には電解質層を形成する電解質塩結晶は
イオン選択電極の表面に垂直な方向に重なり合っていて
もさしつかえない。すなわち、このような結晶径の小さ
なナトリウムの電解質塩をバインダーを用いることなく
水不溶性層表面上に密に展開させることにより、電解質
が水不溶性層表面上に高密度で均一に分散配置され、か
つ層厚が薄い電解質層が形成される。このような電解質
層を有するイオン選択電極は応答速度が速く、電位ドリ
フトの発生も非常に抑制される。また、バインダーを用
いない電解質層では問題となりやすい電解質層の剥離に
起因する層間分離などの現象も殆ど発生することがな
い。また、本発明の塩化ナトリウム微結晶層は適当な微
小粒径を有する結晶粒子からなるので、親水性バインダ
ーを含有する電解質層において少なからず発生する電解
質層とイオン選択層との密着不良、接着不良が改善さ
れ、これらの現象の発生が実質的に見られない。
ム電解質塩結晶は、塩化銀層の上に塩化ナトリウム水溶
液を塗布した後、該塗布層を、流通下にある40℃以上
(好ましくは80〜200℃)に加熱された気体に接触
させることにより乾燥させることにより形成される。本
発明の塩化ナトリウム微結晶層を製造するために用いら
れる塩化ナトリウム水溶液は、通常は約0.5〜約25
重量%、好ましくは約0.5〜約15重量%、最も好ま
しくは約0.5〜約10重量%の範囲の濃度の水溶液が
用いられる。
は、カリウムイオンキャリヤーとともに、電解質層と共
通するイオンであるナトリウムイオンキャリアーとして
テトラキスフェニル硼酸ナトリウム又はテトラキスフェ
ニル(置換フェニル)硼酸ナトリウムのいずれか少なく
とも一種の化合物を含むことを特徴とする。テトラキス
(置換フェニル)硼酸ナトリウムとしては、たとえばそ
のフェニル基にハロゲン原子あるいは低級アルキル基、
低級アルコキシ基などの置換基を含む誘導体(例えばテ
トラキス(p−クロロフェニル)硼酸ナトリウム)など
を用いることができる。これらのナトリウムイオンキャ
リアーのうちで最も好ましいのは、置換基を含まないテ
トラキスフェニル硼酸ナトリウムである。なお、本発明
におけるイオン選択層は、カリウムイオン選択層として
機能するので、カリウムイオンキャリアーは必須の成分
として含有される。テトラキスフェニル硼酸ナトリウム
またはテトラキス(置換フェニル)ナトリウムは、他の
公知のカリウムイオンキャリアーと組み合せて用いても
よい。カリウムイオンキャリアーの例としては、バリノ
マイシン、環状ポリエーテル、テトララクトン、マクロ
リドアクチン、エンニナチン、テトラキスパラクロロフ
ェニル硼酸カリウム、およびそれらの誘導体などを挙げ
ることができる。カリウムイオンキャリアーは、前記の
化合物のうちから一種又は二種以上組み合せて用いられ
る。好ましいカリウムイオンキャリアーの代表例は、バ
リノマイシンおよびテトラキス(p−クロロフェニル)
硼酸カリウムである。特に、バリノマイシンとテトラキ
ス(p−クロロフェニル)硼酸カリウムの組み合せは最
も好ましい代表例のひとつである。
性有機バインダーの例としては、薄膜を形成することが
できる天然高分子物質、その誘導体もしくは合成高分子
物質を用いることができ、その例としては、セルロース
エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニルコ
ポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリウレタン、ポリカーボネートなどを挙げること
ができる。本発明に従い、銀層、塩化銀層、平均結晶径
が8μm以下の塩化ナトリウムの結晶が実質的にバイン
ダーを含むことなく密に展開されてなる電解質層、およ
びカリウムイオン選択層がこの順に積層一体化されてな
るカリウムイオン分析用イオン選択電極のカリウムイオ
ン選択層において、イオンキャリヤーとしてテトラキス
フェニル硼酸ナトリウムまたはテトラキス(置換フェニ
ル)ナトリウムを用いた場合、たとえば、他の公知のテ
トラキス(p−クロロフェニル)硼酸カリウムを用いた
場合に比べて、測定中に発生する電位の変動(電位ドリ
フト)が顕著に少ないとの利点がある。
特許公開公報に記載の公知のナトリウムイオン選択電極
そしてクロルイオン選択電極を対で組み込んだ三種のイ
オン活量を同時に測定できるイオン活量測定器具の一実
施態様例を図2に示して説明する。図2に示すイオン活
量測定器具の構成と組み立て方法は、特開昭58−21
1648号公報、特開昭62−9264号公報(第3
図)、特開昭63−130688号公報(第13図)な
どの記載に従うものである。
体201と下部枠体202、三種のフィルム状イオン選
択電極対203N(ナトリウムイオン用)、203K
(カリウムイオン用)および203C(クロルイオン
用)、液体試料と参照液をそれぞれ三種のイオン選択電
極に分配するための一対の液分配部材(目の粗い不織
布)204をはさんで上部枠体201と下部枠体202
を接着している両面接着テープ205で構成されてい
る。三種のイオン選択電極ではいずれのイオン選択層も
両面接着テープ205に面し接着されている。上部枠体
201は外側面に紡績糸からなる一個のブリッジ206
が設けられるブリッジ溝207が形成されるとともに液
体試料及び参照液が滴下される二個の液点着孔208
A、208Bが穿設されている。また、上部枠体201
の内側面にはイオン選択電極対を収容する独立した三個
の溝209が形成され、この溝209のそれぞれに三種
のイオン選択電極対203N、203K、203Cが嵌
合されている。下部枠体202は内側面に一対の液分配
部材を収容する独立した二個の溝210A、210Bが
形成されているとともに、その両側に電極に電気的接続
するための3ついの電気的接続端子孔211が穿設さ
れ、液分配部材を収容する溝210A、210Bには一
対の液分配部材204A、204Bが収容されている。
一対の液分配部材204は、それぞれ、糸ブリッジに対
応する部位(液体試料、参照液それぞれの点着部位でも
ある)で図示のごとく分離されている。両面接着テープ
205は一対の点着孔212A、212B及び3対の液
供給孔213が穿設されており、点着孔212A、21
2Bが上部枠体201の点着孔208A、208Bに対
応するとともに液供給孔213がフィルム状イオン選択
電極203N、203K、203C及び液分配部材20
4A、204Bと一致するように上部枠体201と下部
枠体202を接着している。
ィルム(厚み188μm、寸法30mm×1000m
m)上に真空蒸着により、厚み約800nmの金属銀の
層(蒸着銀層)を形成させた。そして、この蒸着銀層の
両端部をポリマー組成物液状レジストで被覆することに
より、それらの両端部を保護し、また蒸着銀層の中央部
分をバイトにより切削除去し、断面が浅いU字型溝状の
絶縁部分を設けた。次に、上記積層体の蒸着銀層の非被
覆部分を塩酸と重クロム酸カリウムとを含む処理液(塩
化水素および重クロム酸カリウムをそれぞれ36ミリモ
ル/Lおよび16ミリモル/L含む水溶液)を用いて約
60秒間接触処理した。この処理が終了したのち、この
積層体を水洗、乾燥してフィルム状の銀・塩化銀電極
(支持体、導電性銀層および塩化銀層からなる積層体)
を得た。
ナトリウム2.975gを水性有機溶媒42.5g(ア
セトン2.5g+エタノール20g+水20g)に溶解
して調製した溶液を塗布し、次いで塗布層に温度80℃
の空気流を風速1.5m/秒にて3分間接触させて塗布
層を乾燥させた。乾燥後の塗布層の重量は2.2g/m
2 であった。この乾燥後の塗布層(電解質層)を顕微鏡
で観察したところ、結晶径が1〜2μmの多数の塩化ナ
トリウム微細結晶が塩化銀層上に密に展開していた。上
記の電解質層の上に下記の組成からなるカリウムイオン
選択層を常法により層厚が25μmとなるように付設し
てカリウムイオン分析用イオン選択電極を作成した。
択層の形成に際して、更に18mgのテトラキス(p−
クロロフェニル)硼酸カリウムを加えた組成を利用した
以外には同じ操作により、カリウムイオン分析用電極装
置を製造した。
択層の形成に際して、テトラキスフェニル硼酸ナトリウ
ムの代わりに同量のテトラキス(p−クロロフェニル)
硼酸カリウムを用いた以外には同じ操作により、カリウ
ムイオン分析用電極装置を製造した。
を備えた有機ポリマーフィルム製液受けマスクをイオン
選択電極の表面に接着付設し、次いでその液受け孔を連
絡するようにポリエステル紡績糸製ブリッジを付設し
て、カリウムイオン分析用電極装置を調製した。このカ
リウムイオン分析用電極装置の構成を示す模式図を図1
に示す。図1において、11はポリエチレンテレフタレ
ートフィルム(支持体)を、12a、12bは蒸着銀層
(蒸着銀層は、図示のように支持体表面の一部に達する
切断溝で二つの領域に分離されている)を、13a、1
3bは塩化銀層を、14は塩化ナトリウム微結晶層を、
そして15はカリウムイオン選択層を示す。液受けマス
クは16、液受け孔は17a、17bそしてブリッジは
18により示されている。
ート1、2、3(市販のカリウムイオン含有標準液で、
カリウム濃度が、その順に高くなっている)を用意し
た。一方の液受け孔17aにカリブレート2を点着し、
そして他の液受け孔17bに試料液としてカリブレート
1、2、もしくは3を点着し、常法に従ってその値の同
時再現性を示差法により求めた。その結果を第1表に示
す。
ムイオン分析用イオン選択電極のカリウムイオン選択層
においてイオンキャリヤーとしてテトラキスフェニル硼
酸ナトリウムを用いた場合には、他の公知のテトラキス
(p−クロロフェニル)硼酸カリウムを用いた場合に比
べて、測定中に発生する電位の変動(電位ドリフト)が
顕著に少ないことが確認された。
(PET)フィルム(厚み188μm、寸法30mm×
1000mm)上に真空蒸着により、厚み約800nm
の金属銀の層(蒸着銀層)を形成させた。そして、この
蒸着銀層の両端部をポリマー組成物液状レジストで被覆
することにより、それらの両端部を保護し、また蒸着銀
層の中央部分をバイトにより切削除去し、断面が浅いU
字型溝状の絶縁部分を設けた。次に、上記積層体の蒸着
銀層の非被覆部分を塩酸と重クロム酸カリウムとを含む
処理液(塩化水素および重クロム酸カリウムをそれぞれ
36ミリモル/Lおよび16ミリモル/L含む水溶液)
を用いて約60秒間接触処理した。この処理が終了した
のち、この積層体を水洗、乾燥してフィルム状の銀・塩
化銀電極(支持体、導電性銀層および塩化銀層からなる
積層体)を得た。
ナトリウム2.67gを水性有機溶媒40.0g(エタ
ノール18g+水22g)に溶解して調製した溶液を塗
布し、次いで塗布層に温度80℃の空気流を風速1.5
m/秒にて3分間接触させて塗布層を乾燥させた。乾燥
後の塗布層の重量は3.8g/m2 であった。この乾燥
後の塗布層(電解質層)を顕微鏡で観察したところ、結
晶径が1〜2μmの多数の塩化ナトリウム微細結晶が塩
化銀層上に密に展開していた。上記の電解質層の上に下
記の組成からなるカリウムイオン選択層を常法により層
厚が35μmとなるように付設してカリウムイオン分析
用イオン選択電極を作成した。
て、図1に示すカリウムイオン分析用電極装置を調製し
た。カリウムイオン含有標準液としてカリブレート1、
2、3(市販のカリウムイオン含有標準液で、カリウム
濃度が、その順に高くなっている)を用意した。一方の
液受け孔17aにカリブレート2を点着し、そして他の
液受け孔17bに試料液としてカリブレート1、2、も
しくは3を点着し、常法に従ってその値の同時再現性を
示差法により求めた。その結果を第2表に示す。
媒をアジピン酸ジオクチルからフタル酸ジオクチルに変
更した場合にもテトラキスフェニル硼酸ナトリウムとテ
トラキス(p−クロロフェニル)硼酸カリウムとを併用
した場合には測定値のバラツキ(変動係数CV(%))
が小さいことが確認された。
晶径が8μm以下の塩化ナトリウムの結晶が実質的にバ
インダーを含むことなく密に展開されてなる電解質層、
およびカリウムイオン選択層がこの順に積層一体化され
てなるカリウムイオン分析用イオン選択電極のカリウム
イオン選択層において、イオンキャリヤーとしてテトラ
キスフェニル硼酸ナトリウムまたはテトラキス(置換フ
ェニル)ナトリウムを用いた場合、たとえば、他の公知
のテトラキス(p−クロロフェニル)硼酸カリウムを用
いた場合に比べて、測定中に発生する電位の変動(電位
ドリフト)が顕著に少ないとの利点がある。
設したカリウムイオン分析用イオン選択電極を示すもの
である。
を同時に測定できるイオン活量測定器具の一実施態様例
の分解斜視図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 支持体、銀層、塩化銀層、平均結晶径が
8μm以下の塩化ナトリウムの結晶が実質的にバインダ
ーを含むことなく密に展開されてなる電解質層、および
カリウムイオン選択層がこの順に積層一体化されてなる
カリウムイオン分析用イオン選択電極であって、該カリ
ウムイオン選択層にカリウムイオンキャリヤーとともに
ナトリウムイオンキャリアーとしてテトラキスフェニル
硼酸ナトリウムまたはテトラキス(置換フェニル)硼酸
ナトリウムが含まれていることを特徴とするカリウムイ
オン分析用イオン選択電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4242739A JP2948423B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | カリウムイオン分析用イオン選択電極 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0666759A JPH0666759A (ja) | 1994-03-11 |
JP2948423B2 true JP2948423B2 (ja) | 1999-09-13 |
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ID=17093538
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---|---|---|---|
JP4242739A Expired - Fee Related JP2948423B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | カリウムイオン分析用イオン選択電極 |
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1992
- 1992-08-19 JP JP4242739A patent/JP2948423B2/ja not_active Expired - Fee Related
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