JP2022169988A - Bicarbonate ion-sensitive membrane - Google Patents

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詩織 梅本
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Abstract

To provide a bicarbonate ion-sensitive membrane which features high bicarbonate ion selectivity, less interference by amine compounds, and high reproducibility during manufacture.SOLUTION: A bicarbonate ion-sensitive membrane is provided, containing molecules having cations and anions at a ratio of 1:1 in one molecule dispersed in a plasticizer, the cations being onium cations, and the like, such as ammonium cations and phosphonium cations, and anions being carboxylate anions, sulfonate anions, phosphate anions, or the like.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、イオンの濃度測定を行うためのイオン選択性電極において有用な重炭酸イオン感応膜に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bicarbonate ion-sensitive membrane useful in an ion-selective electrode for ion concentration measurement.

近年、イオン選択性電極を医療用に応用し、血液や尿などの生体液中に含まれるイオンの定量を行う試みが盛んに行われている。これは、生体液中の特定のイオン濃度が生体内の代謝反応と密接な関係があることに基づいて、該イオン濃度を測定することにより、種々の疾病の診断を行うものである。現在、生体液中のナトリウムイオン、カリウムイオン、クロルイオン(以下、塩素イオンとも記する)の濃度の測定にイオン選択性電極が応用されており、これらのイオン濃度は簡便かつ迅速に測定されている。一般に、イオン選択性電極は、図1に示すように、試料液に浸漬する部分(一般には底部)に境界膜としてイオン感応膜12を設けて構成された筒状容器11中に、内部電解液13及び内部基準電極14を設けることにより基本的に構成される。 In recent years, many attempts have been made to quantify ions contained in biological fluids such as blood and urine by applying ion-selective electrodes for medical purposes. Based on the fact that the concentration of specific ions in biological fluids is closely related to metabolic reactions in the living body, this method diagnoses various diseases by measuring the concentration of the ions. Currently, ion-selective electrodes are applied to measure the concentrations of sodium ions, potassium ions, and chloride ions (hereinafter also referred to as chloride ions) in biological fluids, and these ion concentrations can be measured simply and quickly. there is In general, an ion-selective electrode is, as shown in FIG. 13 and an internal reference electrode 14 are provided.

上記イオン選択性電極を用い、溶液中のイオンの活量の測定を行うためのイオン測定装置の代表的な構造を図2に示す。すなわち、イオン選択性電極21は塩橋22とともに試料溶液23に浸漬され、塩橋の他の一端は比較電極24と共に飽和塩化カリウム溶液等の溶液26に浸漬される。両電極間の電位差はエレクトロメーター25で読み取られ、該電位差より試料溶液中の特定のイオン種のイオン活量を求めることができる。このようなイオン測定装置に用いるイオン選択性電極の性能は、それに用いるイオン感応膜の性能によって大きく左右される。そのため種々のイオン感応膜の開発が長年に渡って行われてきた。 FIG. 2 shows a representative structure of an ion measuring device for measuring the activity of ions in a solution using the ion-selective electrode. That is, the ion-selective electrode 21 is immersed in the sample solution 23 together with the salt bridge 22, and the other end of the salt bridge is immersed together with the reference electrode 24 in a solution 26 such as a saturated potassium chloride solution. The potential difference between both electrodes is read by an electrometer 25, and the ion activity of a specific ion species in the sample solution can be obtained from the potential difference. The performance of the ion-selective electrode used in such an ion measurement device is greatly influenced by the performance of the ion-sensitive membrane used therein. Therefore, various ion-sensitive membranes have been developed over many years.

生体液、特に血液中に存在する重要なイオンの1つとしてクロルイオンの濃度測定は一般に行われている。しかし、血液中のアニオンの中ではクロルイオンに次いで濃度が高い重炭酸イオンの測定については、酵素を使った溶液中、呈色反応による定量法(酵素法)はあるものの、センサにより直接的に測定できる方法が無い。そのため、炭酸ガス分圧(PCO)とpHから下式によって求めている(血液ガス測定法)のが現状である。
pH=6.1+log{[HCO ]/0.03・PCO
酵素法は、溶液状の試薬に血液検体を加え、一定温度に保った時に、生成する色素の量を分光光度計により測定する方法であり、数分という長い時間を要する。血液ガス測定法は、測定に30~60秒程度の時間がかかる。また、上述のナトリウムイオン、カリウムイオン、クロルイオン選択性電極と異なる測定法を適用する必要があるため、重炭酸イオン濃度測定は別の機構の装置にて測定する必要があった。
As one of the important ions present in biological fluids, particularly blood, concentration measurement of chloride ions is commonly performed. However, for the measurement of bicarbonate ion, which has the second highest concentration of anions in blood after chloride ion, there is a quantitative method (enzymatic method) based on a color reaction in a solution using an enzyme, but it is not possible to measure it directly with a sensor. No way to measure. Therefore, at present, it is obtained from the partial pressure of carbon dioxide (PCO 2 ) and pH by the following formula (blood gas measurement method).
pH=6.1+log{[HCO 3 ]/0.03·PCO 2 }
The enzymatic method is a method in which a blood sample is added to a solution reagent and the amount of dye produced is measured with a spectrophotometer when the solution is maintained at a constant temperature, and it takes a long time of several minutes. The blood gas measurement method takes about 30 to 60 seconds for measurement. In addition, since it is necessary to apply a measurement method different from the sodium ion, potassium ion, and chloride ion selective electrodes described above, it was necessary to measure the bicarbonate ion concentration using a device with a different mechanism.

一般に、イオン選択性電極では、測定に要する時間を数秒程度に短縮することが可能であり、また、目的とするイオン種に対応するイオン選択性電極を併設することにより、それぞれのイオン濃度を同時に測定することも可能である。このような利点があることから、従来から、重炭酸イオンを選択的に検出するための陰イオン感応膜として種々の膜が提案されてきた。 In general, ion-selective electrodes can shorten the time required for measurement to a few seconds. It is also possible to measure Because of these advantages, various anion-sensitive membranes have been proposed as anion-sensitive membranes for selectively detecting bicarbonate ions.

例えば、(a)ポリ塩化ビニルなどの重合体に、4級アンモニウム塩などの脂溶性陽イオンの塩、トリフルオロアセチル-p-アルキルベンゼンなどのトリフルオロアセトフェノン誘導体、及び可塑剤を混合して製膜することにより得られる膜、(b)ポリ塩化ビニルなどの重合体に、トリオクチルチンクロライドなどの有機錫化合物と可塑剤、場合により更にトリフルオロアセチル-p-アルキルベンゼンなどのトリフルオロアセトフェノン誘導体を混合して製膜することにより得られる膜、(c)芳香族ボロン酸ジエステル化合物と脂溶性陽イオンを含む組成物等を製膜することにより得られる膜等が知られている。 For example, (a) a polymer such as polyvinyl chloride is mixed with a fat-soluble cation salt such as a quaternary ammonium salt, a trifluoroacetophenone derivative such as trifluoroacetyl-p-alkylbenzene, and a plasticizer to form a film. (b) A polymer such as polyvinyl chloride is mixed with an organic tin compound such as trioctyltin chloride, a plasticizer, and optionally a trifluoroacetophenone derivative such as trifluoroacetyl-p-alkylbenzene. and (c) a film obtained by forming a composition containing an aromatic boronic acid diester compound and a fat-soluble cation.

上記(a)のタイプの陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極としては、例えば、ワイズ等が開示した電極(特許文献1参照)、グリーンバーグ等が報告した電極(非特許文献1参照)が挙げられる。 Examples of the ion-selective electrode using the anion-sensitive membrane of type (a) include the electrode disclosed by Wise et al. (see Patent Document 1) and the electrode reported by Greenberg et al. is mentioned.

上記(b)のタイプの陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極としては、オーシュ等が報告した電極(非特許文献2参照)、牛沢等が開示した電極(特許文献2参照)などが挙げられる。 Examples of the ion-selective electrode using the anion-sensitive membrane of type (b) above include the electrode reported by Auch et al. (see Non-Patent Document 2) and the electrode disclosed by Ushizawa et al. be done.

また、上記(c)のタイプの陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極としては、平等が開示した電極(特許文献3,4参照)が挙げられる。 As an ion-selective electrode using an anion-sensitive membrane of the type (c), there is an electrode disclosed by Idori (see Patent Documents 3 and 4).

米国特許第3723281号明細書U.S. Pat. No. 3,723,281 特開平4-204368号公報JP-A-4-204368 国際公開第2000/07004号WO 2000/07004 特開平11-323155号公報JP-A-11-323155

J.Greenberget,et al.,Anal.Chim.Acta.,1982,141,p57-64J. Greenberget, et al. , Anal. Chim. Acta. , 1982, 141, p57-64 U.Oesch,et al.,J.Chem.Soc,Faraday Trans.1986,1,82,p1179-1186U.S.A. Oesch, et al. , J. Chem. Soc, Faraday Trans. 1986, 1, 82, p1179-1186

しかしながら、これらの先行技術が提示されてきたにもかかわらず、十分な選択性を有し、応答速度が速く、かつ、実用的な耐久性、製造再現性を有する臨床検査用のアニオンセンサに用いる、陰イオン感応膜は無いのが現状である。 However, although these prior arts have been presented, it is used for an anion sensor for clinical tests that has sufficient selectivity, a fast response speed, practical durability, and manufacturing reproducibility. At present, there is no anion-sensitive membrane.

上記(a)のタイプの陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極は、硝酸イオン、チオシアン酸イオン等の脂溶性のイオンに対する選択性が大きく、重炭酸イオンの選択性が良好ではないことが知られている。上記(b)のタイプの陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極は、膜中に有機錫化合物を含むため、クロルイオンに対する選択性が重炭酸イオンよりも大きいことが知られている。これは、錫原子はハロゲンイオンに対する親和性を有するため、クロルイオンに対しても電位応答するのが原因である。また、上記(c)のタイプの陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極は、種々のイオンに対する選択性は良好であるものの、芳香族ボロン酸ジエステル化合物が測定用緩衝液に含まれるアミン化合物と強く相互作用し、結果として重炭酸イオンに対しては十分な電位応答が得られないことが分かっている。さらに、いずれのタイプの陰イオン感応膜においても、陰イオンを選択的に検知するために添加する複数の化合物の比率が、イオン選択性に大きく影響するため、製造時の再現性が低くなり、結果として安定的に市場に供給することができない。ここで、陰イオンを選択的に検知するための化合物の添加比率とは、(a)のタイプであれば4級アンモニウム塩とトリフルオロアセトフェノン誘導体の比率、(b)のタイプであれば有機スズ化合物とトリフルオロアセトフェノン誘導体の比率、(c)のタイプであれば芳香族ボロン酸ジエステルと脂溶性陽イオン等との比率のことである。さらに、一般的にイオン選択性電極はその電位安定性を維持するために0~1mol/L程度の無機塩を含む水溶液に保存するが、いずれの陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極においても、その保存中に感度性能が低下することが知られている。(a)、(c)のタイプにおいては、脂溶性陽イオンが水溶液中に溶出し、その膜内濃度が低下するためである。(b)のタイプにおいては、陰イオン感応膜に含まれる有機錫化合物が、水溶液と接することにより徐々に分解するためである。すなわち、保存安定性に乏しい。 The ion-selective electrode using the anion-sensitive membrane of type (a) above has high selectivity for lipid-soluble ions such as nitrate ions and thiocyanate ions, and the selectivity for bicarbonate ions is not good. Are known. It is known that an ion-selective electrode using an anion-sensitive membrane of type (b) above has a higher selectivity for chloride ions than for bicarbonate ions because the membrane contains an organic tin compound. This is because the tin atom has an affinity for halogen ions, and therefore responds to chloride ions as well. Further, the ion-selective electrode using the anion-sensitive membrane of type (c) above has good selectivity for various ions, but an aromatic boronic acid diester compound is included in the measurement buffer solution. As a result, it is known that a sufficient potential response cannot be obtained for bicarbonate ions. Furthermore, in any type of anion-sensitive membrane, the ratio of multiple compounds added to selectively detect anions greatly affects ion selectivity, resulting in low reproducibility during production. As a result, it is not possible to stably supply the product to the market. Here, the addition ratio of the compound for selectively detecting anions is the ratio of the quaternary ammonium salt and the trifluoroacetophenone derivative in the case of type (a), and the organic tin in the case of type (b). In the case of the type (c), it means the ratio between the compound and the trifluoroacetophenone derivative, and in the case of the type (c), the ratio between the aromatic boronic acid diester and the fat-soluble cation. Furthermore, in general, an ion selective electrode is stored in an aqueous solution containing about 0 to 1 mol/L of an inorganic salt in order to maintain its potential stability. It is also known that sensitivity performance deteriorates during storage. This is because, in the types (a) and (c), fat-soluble cations are eluted into the aqueous solution, and the intramembrane concentration thereof is reduced. This is because, in the type (b), the organic tin compound contained in the anion sensitive film gradually decomposes upon contact with the aqueous solution. That is, the storage stability is poor.

すなわち、従来の陰イオン感応膜を用いたイオン選択性電極は、重炭酸イオンの選択性の低さ、緩衝液等に含まれるアミン化合物への妨害、製造時の性能の再現性の低さ、および、水中での保存安定性の乏しさが課題となっていた。 That is, ion-selective electrodes using conventional anion-sensitive membranes have low selectivity for bicarbonate ions, interference with amine compounds contained in buffers and the like, low reproducibility of performance during production, In addition, poor storage stability in water has been a problem.

本発明者等は、かかる課題を解決し得る重炭酸イオン感応膜を開発すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、一分子中に、カチオンとアニオンを1:1の比率で有する分子が、可塑剤に分散された形態で含有されることを特徴とする重炭酸イオン感応膜を、陰イオン感応膜として用いることにより、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made intensive studies to develop a bicarbonate ion-sensitive membrane that can solve such problems. As a result, a bicarbonate ion-sensitive membrane characterized by containing a molecule having a cation and an anion in a ratio of 1:1 per molecule in a form dispersed in a plasticizer was obtained as an anion-sensitive membrane. The inventors have found that the above problems can be solved by using them, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の重炭酸イオン感応膜は、一分子中に、カチオンとアニオンを1:1の比率で有する分子を、可塑剤に分散された形態で含有することを特徴とする重炭酸イオン感応膜である。 That is, the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is characterized by containing molecules having cations and anions at a ratio of 1:1 per molecule in a form dispersed in a plasticizer. membrane.

本発明の重炭酸イオン感応膜は、イオン感応物質として、一分子中にカチオンおよびアニオンを1:1の比率で有する分子を用いる。これにより、従来技術で問題となっていた複数の化合物を添加することにより重炭酸イオンに対する選択性を発現させるが、それらの比率が膜の部位によりばらつくという問題が解決され、重炭酸選択性電極膜としての性能が膜毎にばらつくことは無い、という特長を有する。 The bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention uses a molecule having cations and anions in a ratio of 1:1 per molecule as an ion-sensitive substance. As a result, the problem that the selectivity to bicarbonate ion is expressed by adding a plurality of compounds, which has been a problem in the prior art, but the ratio of them varies depending on the part of the membrane, is solved. It has the feature that the performance as a film does not vary from film to film.

更に、本発明の重炭酸イオン感応膜は、重炭酸イオンに対して高選択性という特長も有する。その応答機構は明らかではないが、以下のように推定される。すなわち、イオン感応物質の分子内にカチオンとアニオンが近い距離にあるため、測定試料中のアニオンは電気的引力と電気的斥力を同時に受ける。本発明の一分子中にカチオンとアニオンを有する分子を用いると、理由は定かではないが、局所的に重炭酸イオンに対しては、その電気的引力と電気的斥力の和が、他のイオンよりも強い引力となっているため、と推定される。 Furthermore, the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention also has a feature of high selectivity to bicarbonate ions. Although the response mechanism is not clear, it is presumed as follows. That is, since the cations and anions are close to each other in the molecule of the ion-sensitive substance, the anions in the measurement sample are subjected to electric attraction and electric repulsion at the same time. When a molecule having a cation and an anion in one molecule of the present invention is used, the sum of the electric attractive force and the electric repulsive force of the bicarbonate ion is locally applied to other ions, although the reason is not clear. It is presumed that this is because the attractive force is stronger than

また更に、本発明の重炭酸イオン感応膜は、イオン感応物質の水への溶解度が低く、また水との反応による分解が無いため、水中に保存した時の保存安定性が良好である。 Furthermore, the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention has a low solubility of the ion-sensitive substance in water and does not decompose due to reaction with water, so that it has good storage stability when stored in water.

本発明の重炭酸イオン感応膜を用いることにより、臨床検査の分野において問題となるクロルイオン、アミン等の妨害イオンの影響が小さく、短時間で大量の検体が測定でき、さらに複数を製造した時に各膜の感度性能の再現性の高いイオン選択性電極を提供することができる。 By using the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention, the effect of interfering ions such as chloride ions and amines, which are problematic in the field of clinical testing, is small, and a large amount of samples can be measured in a short time. It is possible to provide an ion-selective electrode with high reproducibility of the sensitivity performance of each membrane.

イオン選択性電極を示す図Diagram showing an ion-selective electrode イオン測定装置の代表的な構造を示す図Diagram showing a typical structure of an ion measurement device

本発明は、下記の項等を包含する。
項1 一分子中に、カチオンとアニオンを1:1の比率で有する分子を、可塑剤に分散された形態で含有することを特徴とする重炭酸イオン感応膜。
項2 前記カチオンがオニウムカチオンである、項1に記載の重炭酸イオン感応膜。
項3 前記オニウムカチオンがアンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、またはピリジニウムカチオンである、項2に記載の重炭酸イオン感応膜。
項4 前記アニオンがボレートアニオン、カルボキシレートアニオン、スルホネートアニオン、ホスフェートアニオン、またはフェノキシドアニオンである、項1~3のいずれか1項に記載の重炭酸イオン感応膜。
項5 項1~4のいずれか1項に記載の重炭酸イオン感応膜が重合体を含有し、前記可塑剤に分散された分子が該重合体に含まれることを特徴とする重炭酸イオン感応膜。
The present invention includes the following items.
Item 1. A bicarbonate ion-sensitive membrane characterized by containing molecules having cations and anions in a ratio of 1:1 per molecule in a form dispersed in a plasticizer.
Item 2. The bicarbonate ion sensitive membrane according to Item 1, wherein the cation is an onium cation.
Item 3. The bicarbonate ion-sensitive membrane according to Item 2, wherein the onium cation is an ammonium cation, a phosphonium cation, an imidazolium cation, or a pyridinium cation.
Item 4. The bicarbonate ion-sensitive membrane according to any one of Items 1 to 3, wherein the anion is a borate anion, a carboxylate anion, a sulfonate anion, a phosphate anion, or a phenoxide anion.
Item 5. The bicarbonate ion-sensitive membrane according to any one of Items 1 to 4, wherein the bicarbonate ion-sensitive membrane contains a polymer, and the polymer contains molecules dispersed in the plasticizer. film.

以下に本発明の詳細を説明するが、本発明はこれらの説明に限定されるものではない。本発明の、一分子中にカチオンおよびアニオンを有する分子を、本明細書中では両性イオン分子と呼ぶ場合がある。また、両性イオン分子中のカチオンを分子内カチオン、アニオンを分子内アニオンと呼ぶ場合がある。電荷を持つのは1個の原子であるが、本発明においては、これを含むユニット(構造的なまとまりのある、有機化合物の部分構造をユニットと呼ぶ)を、分子内カチオン、分子内アニオンとして取り扱う。それぞれについて以下に詳細に記載する。
(分子内カチオン)
本発明に用いられる分子内カチオンとしてはオニウムカチンを好適な例として挙げることができるが、これに制限されるものではない。オニウムカチオンとは、窒素、リン、ヒ素等の窒素族元素(第15族元素)を含有し、それら窒素、リン、ヒ素等の原子に正電荷を有する基をいう。
The details of the present invention are described below, but the present invention is not limited to these descriptions. Molecules having cations and anions in one molecule of the present invention are sometimes referred to herein as zwitterionic molecules. A cation in a zwitterionic molecule is sometimes called an intramolecular cation, and an anion is sometimes called an intramolecular anion. Although one atom has a charge, in the present invention, a unit containing this (a structurally united partial structure of an organic compound is called a unit) is defined as an intramolecular cation or an intramolecular anion. handle. Each is described in detail below.
(Intramolecular cation)
A suitable example of the intramolecular cation used in the present invention is onium cathin, but it is not limited thereto. An onium cation is a group containing a nitrogen group element (group 15 element) such as nitrogen, phosphorus, arsenic, etc., and having positively charged atoms such as nitrogen, phosphorus, arsenic, and the like.

オニウムカチオンの一般的な構造としては、(1)窒素原子、リン原子等の窒素族元素に1~4つの疎水性有機基が結合されたもの、(2)窒素族元素が芳香族の構成元素として含まれるものなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。ここで、疎水性有機基としては、炭素と水素が主たる構成成分であり、この基を有する化合物に水不溶性を与える基が好適である。オニウムカチオンの具体的な例を挙げれば、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン等が一般的に用いられる。 General structures of onium cations include (1) a nitrogen group element such as a nitrogen atom or a phosphorus atom to which 1 to 4 hydrophobic organic groups are bonded, and (2) a nitrogen group element that is an aromatic constituent element. and the like, but are not limited to these. Here, the hydrophobic organic group is preferably a group having carbon and hydrogen as main constituents and imparting water-insolubility to the compound having this group. Specific examples of onium cations that are commonly used include ammonium cations, phosphonium cations, imidazolium cations and pyridinium cations.

上記(1)の例として、窒素原子を有するオニウムカチオンであるアンモニウムカチオンを例にとり以下に説明する。好適に用いられる例としては、疎水性有機基がアルキル基又はアルキレン基であり、窒素原子に、アルキル基が1~3つ結合した化合物が挙げられる。隣接するユニットと結合する原子は、該窒素原子であってもよいし、該窒素原子に結合したアルキレン基であってもよい。残った結合部位に水素イオン(H)が付加した形態でアンモニウムカチオンとなる。アルキル基またはアルキレン基は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、ピロリジン環等のように環状の飽和炭化水素であってもよい。さらに、これらアルキル基またはアルキレン基の一部が2重結合、または3重結合に置き換わった基や、アルキル基またはアルキレン基の一部がヒドロキシル基、ケト基、エステル基等の官能基で修飾された基であってもよい。一般的に用いられる構造の例を挙げれば以下の通りである。 As an example of the above (1), an ammonium cation, which is an onium cation having a nitrogen atom, will be described below. Preferred examples include compounds in which the hydrophobic organic group is an alkyl group or an alkylene group, and 1 to 3 alkyl groups are bonded to the nitrogen atom. An atom that bonds to an adjacent unit may be the nitrogen atom or an alkylene group bonded to the nitrogen atom. A hydrogen ion (H + ) is added to the remaining binding site to form an ammonium cation. An alkyl or alkylene group can be straight or branched. It may also be a cyclic saturated hydrocarbon such as a pyrrolidine ring. Furthermore, a group in which part of these alkyl or alkylene groups is replaced with a double bond or triple bond, or a part of the alkyl or alkylene group is modified with a functional group such as a hydroxyl group, a keto group, or an ester group. may be a group. Examples of commonly used structures are as follows.

Figure 2022169988000001
Figure 2022169988000001

Figure 2022169988000002
Figure 2022169988000002

Figure 2022169988000003
Figure 2022169988000003

Figure 2022169988000004
Figure 2022169988000004

Figure 2022169988000005
Figure 2022169988000005

Figure 2022169988000006
(ここで、Rはアルキル基を表し、Rアルキレン基を表し、Rは三価の炭化水素基を表す。また、Rは炭素数4以上のアルキレン基、Rは炭素数3以上のアルキレン基を、破線は隣接ユニットと結合することを表す。)
Figure 2022169988000006
(Here, R 1 represents an alkyl group, R 2 represents an alkylene group, R 3 represents a trivalent hydrocarbon group, R 4 represents an alkylene group having 4 or more carbon atoms, R 5 represents a A dashed line indicates that the above alkylene group is bound to an adjacent unit.)

更に、上記疎水性有機基が芳香環を含む基であってもよい。疎水性有機基は、単独の芳香環であってもよい。また、疎水性有機基はアルキル基を含み、該アルキル基の途中に芳香環が含まれる、あるいは該アルキル基の水素の一つまたは複数が芳香環と置換されていてもよい。芳香環の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン等が挙げられる。もちろん、これらの芳香環はアルキル基、ハロゲノ基、ニトロ基等を含んでいてもよい。 Furthermore, the hydrophobic organic group may be a group containing an aromatic ring. A hydrophobic organic group may be a single aromatic ring. In addition, the hydrophobic organic group includes an alkyl group, and an aromatic ring may be included in the middle of the alkyl group, or one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with an aromatic ring. Specific examples of aromatic rings include benzene, naphthalene, anthracene, and the like. Of course, these aromatic rings may contain alkyl groups, halogeno groups, nitro groups and the like.

上記疎水性有機基が環状の飽和炭化水素である場合の例についてさらに述べれば、以下のとおりである。すなわちアゼチジニウムイオン等の窒素原子を含み芳香族ではない4員環のアンモニウムカチオン、ピロリジニウムイオン、オキサゾリニウムカチオン等の窒素族元素を含み芳香族ではない5員環のアンモニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピペラジニウムカチオン等の窒素原子を含み芳香族ではない6員環のアンモニウムカチオン、ホモピペラジニウムイオン、アゼパニウムイオン等の窒素原子を含み芳香族ではない7員環のアンモニウムカチオン等がその例として挙げられる。 Examples of the case where the hydrophobic organic group is a cyclic saturated hydrocarbon are further described below. That is, a non-aromatic 4-membered ring ammonium cation containing a nitrogen atom such as an azetidinium ion, a pyrrolidinium ion, a non-aromatic five-membered ring ammonium cation containing a nitrogen group element such as an oxazolinium cation, piperidinium cations, non-aromatic six-membered ring ammonium cations containing nitrogen atoms such as piperazinium cations, homopiperazinium ions, non-aromatic seven-membered ring ammonium cations containing nitrogen atoms such as homopiperazinium ions, azepanium ions, etc. Examples include:

窒素族元素に結合した複数の疎水性有機基は、互いに同じ構造であっても、異なる構造であってもよい。 A plurality of hydrophobic organic groups bonded to a nitrogen group element may have the same structure or different structures.

本発明の分子カチオンとして好ましい例を挙げれば、その原料の入手が容易であり、また合成が容易であることから、以下のとおりである。すなわち、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン、トリオクチルアンモニウム、ジメチルオクチルアンモニウムカチオン、ジメチルデシルアンモニウムカチオン、ジメチルドデシルアンモニウムカチオン、ジメチルテトラデシルアンモニウムカチオン、ジメチルヘキサデシルアンモニウムカチオン、ジメチルオクタデシルアンモニウムカチオン、等のトリアルキルアンモニウムカチオンが挙げられる。特に好ましい例としては、その疎水性が高いことから、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン、トリオクチルアンモニウム、ジメチルオクチルアンモニウムカチオン、ジメチルデシルアンモニウムカチオン、ジメチルドデシルアンモニウムカチオン、ジメチルテトラデシルアンモニウムカチオン、ジメチルヘキサデシルアンモニウムカチオン、ジメチルオクタデシルアンモニウムカチオンを挙げることができる。
(分子内アニオン)
本発明の分子内アニオンは、分子中に組み込まれ得るものであれば、いずれの種類のものでも制限なく用いることができる。
Preferable examples of the molecular cations of the present invention are as follows, since the raw materials thereof are readily available and synthesis is easy. That is, trimethylammonium cation, triethylammonium cation, tripropylammonium cation, tributylammonium cation, trioctylammonium, dimethyloctylammonium cation, dimethyldecylammonium cation, dimethyldodecylammonium cation, dimethyltetradecylammonium cation, dimethylhexadecylammonium cation, Examples include trialkylammonium cations such as dimethyloctadecylammonium cation. Particularly preferred examples are tripropylammonium cation, tributylammonium cation, trioctylammonium, dimethyloctylammonium cation, dimethyldecylammonium cation, dimethyldodecylammonium cation, dimethyltetradecylammonium cation, and dimethylhexamonium cation because of their high hydrophobicity. Decylammonium cations and dimethyloctadecylammonium cations can be mentioned.
(Intramolecular anion)
Any kind of intramolecular anion can be used without limitation as long as it can be incorporated into the molecule.

その例を挙げればボレートアニオン、カルボキシレートアニオン、スルホネートアニオン、ホスフェートアニオン、フェノキシドアニオン、イミドアニオン、スルファモイルアニオンなどがあるが、これらの例に限定されるものではない。また、これらのイオンは、任意の有機基に結合していてもよい。この中でボレートアニオン、カルボキシレートアニオン、スルホネートアニオン、ホスフェートアニオン、フェノキシドアニオンが、安定に存在し得ることから好適に用いられる。また、合成の容易さ、化学的な安定性が高いことから、ホスフェートアニオン、スルホネートアニオンがさらに好適に用いられる。両性イオン分子中にて、カルボキシレートアニオン(-COO)、スルホネートアニオン(-SO )、フェノキシドアニオン(-(C)-O)は、アニオン性を維持するために、構造上の制約があり、分子の末端に位置する必要がある。 Non-limiting examples include borate anions, carboxylate anions, sulfonate anions, phosphate anions, phenoxide anions, imide anions, and sulfamoyl anions. Also, these ions may be bound to any organic group. Among these, borate anions, carboxylate anions, sulfonate anions, phosphate anions, and phenoxide anions are preferably used because they can exist stably. Phosphate anions and sulfonate anions are more preferably used because of their ease of synthesis and high chemical stability. In the zwitterionic molecule, the carboxylate anion (—COO ), sulfonate anion (—SO 3 ), and phenoxide anion (—(C 6 H 4 )—O ) have the structure It has upper constraints and needs to be located at the end of the molecule.

一方でホスフェートアニオン、 On the one hand the phosphate anion,

Figure 2022169988000007
(式中の破線は隣接ユニットと結合することを表す)
ボレートアニオン、
Figure 2022169988000007
(The dashed line in the formula indicates that it connects with the adjacent unit.)
borate anion,

Figure 2022169988000008
(ここで、R、R、R、R、は、独立して疎水性有機基を表し、破線は隣接ユニットと結合することを表す。なお、分子内アニオンの疎水性有機基は、分子内カチオンの疎水性有機基と同義である)
イミドアニオン、
Figure 2022169988000008
(Here, R 6 , R 7 , R 8 , and R 9 each independently represent a hydrophobic organic group, and the dashed line represents binding to the adjacent unit. The hydrophobic organic group of the intramolecular anion is , is synonymous with the hydrophobic organic group of the intramolecular cation)
imide anion,

Figure 2022169988000009
(ここで、R、Rは、独立して疎水性有機基を表し、破線は隣接ユニットと結合することを表す)
は、分子の構造の途中にも位置することができる。
(両性イオン分子)
本発明の両性イオン分子は、一分子中に、1:1でカチオンおよびアニオンを有する分子である。ここで、分子内カチオンと分子内アニオンの比率が1:1とは、0.95:1.00から1.00:0.95の範囲、好ましくは、0.98:1.00から1.00:0.98の範囲ということである。よって、疎水性カチオンと疎水性アニオンの塩を用いる従来技術で問題となっていた、不純物イオンの共存によりカチオンとアニオンの比率が膜の部位によって異なることを原因として、重炭酸選択性電極膜としての性能がばらつくことは無い、という特長を有する。
Figure 2022169988000009
(Here, R 6 and R 8 independently represent a hydrophobic organic group, and the dashed line represents bonding with the adjacent unit)
can also be located in the middle of the structure of the molecule.
(zwitterionic molecule)
The zwitterionic molecule of the present invention is a molecule having a 1:1 ratio of cations and anions in one molecule. Here, the ratio of intramolecular cations to intramolecular anions of 1:1 means a range of 0.95:1.00 to 1.00:0.95, preferably 0.98:1.00 to 1.00:0.95. 00:0.98 range. Therefore, the ratio of cations and anions varies depending on the site of the membrane due to the coexistence of impurity ions, which has been a problem in the conventional technology using salts of hydrophobic cations and hydrophobic anions. It has the advantage that there is no variation in the performance of

本発明の両性イオン分子の一般的な構造の例を示せば、以下のとおりである。

X1 - Y1

RA- X1 - Y1

X1 - Y2 -RB

RA- X2 - Y2 -RB

X1 - RE - Y2 -RA

RA- X2 - RE- Y2 -RB
An example of a general structure of a zwitterionic molecule of the invention is shown below.

X1 + - Y1 -

RA- X1 + - Y1 -

X1 + - Y2 - - RB

RA- X2 + - Y2 - - RB

X1 + - RE - Y2 - - RA

RA- X2 + - RE- Y2 - - RB

Figure 2022169988000010
Figure 2022169988000010

X1 - Y2 - X2 - Y1

X1 - RE- Y2 - RF- X2 - RG- Y1

RA - X2 - RE- Y2 - RF- X2 - RG- Y2 ― RB
X1 + - Y2 - - X2 + - Y1 -

X1 + - RE- Y2 - - RF- X2 + - RG- Y1 -

RA - X2 + - RE - Y2 - - RF - X2 + - RG - Y2 - - RB

Figure 2022169988000011
(X1は一価の分子内カチオン、X2は二価の分子内カチオン、Y1は一価の分子内アニオン、Y2は二価の分子内アニオン、RA、RB、RC、RDは一価の有機基、RE、RF、RGは二価の有機基、Rは四価の有機基を表す。ここで、有機基としては、一般的には炭素数1~22のアルキル基またはアルキレン基が用いられる。該アルキル基またはアルキレン基は分岐していてもよいし、一部が2重結合に置き換わっていてもよいし、水素原子の一部がヒドロキシル基、ケト基、エステル基等により置換されていてもよい。また、途中に酸素原子によるエーテル結合を含んでもよい。場合によっては、該アルキル基またはアルキレン基の結合の途中に芳香環を含んでいてもよい。該芳香環はアルキル基、ハロゲノ基、ニトロ基等が好ましい。)
Figure 2022169988000011
(X1 + is a monovalent intramolecular cation, X2 + is a divalent intramolecular cation, Y1 - is a monovalent intramolecular anion, Y2 - is a divalent intramolecular anion, RA, RB, RC, RD are single A valent organic group, RE, RF, and RG represent a divalent organic group, and R represents a tetravalent organic group, where the organic group is generally an alkyl group or an alkylene group having 1 to 22 carbon atoms. The alkyl group or alkylene group may be branched, a portion thereof may be replaced with a double bond, or a portion of the hydrogen atoms may be substituted with a hydroxyl group, a keto group, an ester group, or the like. In addition, an ether bond formed by an oxygen atom may be included in the middle.In some cases, an aromatic ring may be included in the bond of the alkyl group or the alkylene group.The aromatic ring is an alkyl group. , a halogeno group, a nitro group, etc. are preferred.)

本発明の両性イオン分子としては、水への溶解度が低いものが好適に用いられる。具体的には25℃での水への溶解度が0~0.01g/100mlの範囲にあると、本発明の重炭酸イオン感応膜からの両性イオン分子の溶出が抑制され、安定な電位応答を与えるため好適である。 As the zwitterionic molecule of the present invention, one having low solubility in water is preferably used. Specifically, when the solubility in water at 25° C. is in the range of 0 to 0.01 g/100 ml, the elution of zwitterion molecules from the bicarbonate ion sensitive membrane of the present invention is suppressed, resulting in stable potential response. It is suitable for giving

本発明の両性イオン分子について、容易に入手でき、かつ水への溶解度が小さいため安定な電位を与える例を示せば以下のとおりである。なお、化合物名に続くカッコ内の記載は、25℃における水への溶解度(単位:g/100ml)である。 The zwitterionic molecule of the present invention is readily available and has a low solubility in water, so that it gives a stable potential as follows. The description in parentheses following the compound name is the solubility in water at 25° C. (unit: g/100 ml).

アンモニウムカチオンとカルボキシレートアニオンを一分子中に含む例としては、2-[[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチルアンモニオ]アセテート(0.01)が、アンモニウムカチオンとスルホネートアニオンを一分子中に含む例としては、ジメチル(n-オクチル)(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(0.00)、デシルジメチル(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(0.00)、テトラデシルジメチル(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(0.00)、オクタデシルジメチル(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(0.00)等が挙げられる。また、アンモニウムカチオンとホスフェートアニオンを一分子中に含む例としては、リン酸2-(メタクリロイルオキシ)エチル2-(トリメチルアンモニオ)エチル(0.00)、1,2-ジパルミトイル-グリセロ-3-ホスホコリン(0.00)、1,2-ジステアロイル-グリセロ-3-ホスホコリン(0.00)、1,2-ジリノレオイル-グリセロ-3-ホスホコリン(0.00)等が、アンモニウムカチオンとイミドアニオンを一分子中に含む例としては、(メトキシカルボニルスルファモイル)トリエチルアンモニウムヒドロキシド(0.00)が挙げられる。
(可塑剤)
本発明において可塑剤とは、本発明の両性イオン分子を、その内部に分散させることができる、難揮発性の有機溶媒のことを言う。一般にはポリ塩化ビニルの可塑剤として働くものが好適に用いられる。
An example containing an ammonium cation and a carboxylate anion in one molecule is 2-[[2-(methacryloyloxy)ethyl]dimethylammonio]acetate (0.01), which contains an ammonium cation and a sulfonate anion in one molecule. Examples include dimethyl(n-octyl)(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide (0.00), decyldimethyl(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide (0.00), tetradecyldimethyl(3-sulfo propyl)ammonium hydroxide (0.00), octadecyldimethyl(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide (0.00) and the like. Further, examples containing ammonium cation and phosphate anion in one molecule include 2-(methacryloyloxy)ethyl phosphate 2-(trimethylammonio)ethyl (0.00), 1,2-dipalmitoyl-glycero-3 -phosphocholine (0.00), 1,2-distearoyl-glycero-3-phosphocholine (0.00), 1,2-dilinoleoyl-glycero-3-phosphocholine (0.00), etc. are ammonium cations and imide anions (Methoxycarbonylsulfamoyl)triethylammonium hydroxide (0.00) is an example containing in one molecule.
(Plasticizer)
In the present invention, the plasticizer refers to a low-volatility organic solvent in which the zwitterionic molecule of the present invention can be dispersed. In general, those that act as plasticizers for polyvinyl chloride are preferably used.

ここで、難揮発性とはその蒸気圧が、25℃中で0.1Pa以下、好ましくは25℃中で0.05Pa以下のものを言う。難揮発性の有機溶媒を用いることにより、可塑剤は揮発によって減少、消失し難くなる。そのために本発明の重炭酸イオン感応膜は長期の保管、使用が可能となる。 Here, the low volatility means that the vapor pressure is 0.1 Pa or less at 25°C, preferably 0.05 Pa or less at 25°C. By using a low-volatility organic solvent, the plasticizer is less likely to decrease or disappear due to volatilization. Therefore, the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention can be stored and used for a long period of time.

本発明の重炭酸イオン感応膜は、測定対象の溶液と接触した状態で測定される。測定対象としては主に水溶液が用いられることから、重炭酸イオン感応膜が測定の間に溶解消失しないためには、可塑剤は水への溶解性が小さいことが望ましい。具体的には水100gに対して、溶解し得る可塑剤の重量が0.01g未満であることが望ましい。 The bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is measured while in contact with the solution to be measured. Since an aqueous solution is mainly used as an object to be measured, it is desirable that the plasticizer has low solubility in water so that the bicarbonate ion-sensitive membrane does not dissolve and disappear during measurement. Specifically, it is desirable that the weight of the soluble plasticizer is less than 0.01 g with respect to 100 g of water.

両性イオン分子は、可塑剤100mlに対して0.001mmolから10molの範囲で分散させて用いる。 The amphoteric ion molecule is dispersed in the range of 0.001 mmol to 10 mol with respect to 100 ml of the plasticizer.

両性イオン分子を可塑剤中に分散させる濃度は、小さければ重炭酸イオン感応膜として用いた時の感度が低くなり測定誤差が大きくなるため、最小値が存在する。具体的な値は、用いる可塑剤や、両性イオン分子の種類により異なる。その一般的な値を示せば、可塑剤100mlに対して0.5mmol以上、好ましくは1mmol以上、更に好ましくは2mmol以上である。分散させる濃度の上限については、両性イオン分子を分散させた可塑剤が、膜状物を形成するに足る物理的強度を保つことができる範囲であれば、特に制限はない。 There is a minimum value for the concentration at which the amphoteric ion molecules are dispersed in the plasticizer, because the smaller the concentration, the lower the sensitivity when used as a bicarbonate ion-sensitive membrane and the larger the measurement error. Specific values vary depending on the plasticizer used and the type of zwitterionic molecule. A general value thereof is 0.5 mmol or more, preferably 1 mmol or more, more preferably 2 mmol or more per 100 ml of plasticizer. The upper limit of the concentration to be dispersed is not particularly limited as long as the plasticizer in which the amphoteric ion molecules are dispersed can maintain physical strength sufficient to form a film-like material.

また、下記のように、本発明において、重炭酸イオン感応膜に物理的強度を与えるために重合体を用いることができる。その場合に可塑剤は重合体と親和性があることが望ましい。ここで、親和性とは、重合体が可塑剤中に分散し得ること、または、重合体表面での可塑剤の接触角が90度よりも小さいことをいう。 Also, as described below, in the present invention, a polymer can be used to impart physical strength to the bicarbonate ion sensitive membrane. In that case, it is desirable that the plasticizer has an affinity with the polymer. Here, affinity means that the polymer can be dispersed in the plasticizer, or that the contact angle of the plasticizer on the polymer surface is less than 90 degrees.

可塑剤の具体例を示せば、有機エステル、有機エーテル等が挙げられる。 Specific examples of plasticizers include organic esters and organic ethers.

有機エステルとしては、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル(以下、DOSと略すこともある)、フタル酸ジブチル、フタル酸ジエチルヘキシル、フタル酸ジオクチル、リン酸ジオクチル等が挙げられる。有機エーテルとしてはo-ニトロフェニルオクチルエーテル(以下、NPOEと略すこともある)、p-ニトロフェニルドデシルエーテル、ジフェニルエーテル等が挙げられる。中でも、疎水性が高いため水中に溶出せず、かつ、誘電率が高く本発明の両性イオン分子の可塑剤中での分散性の高さから、セバシン酸ジオクチル、フタル酸エチルヘキシル、フタル酸ジオクチル、リン酸ジオクチル、o-ニトロフェニルオクチルエーテル、p-ニトロフェニルドデシルエーテルが好ましい例として挙げられる。これら中で、セバシン酸ジオクチル、o-ニトロフェニルオクチルエーテルが、重炭酸イオン感応膜としたときのイオン選択性が良好であるために、特に好ましく用いることができる。 Examples of organic esters include dibutyl adipate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, dioctyl sebacate (hereinafter sometimes abbreviated as DOS), dibutyl phthalate, diethylhexyl phthalate, dioctyl phthalate, and dioctyl phosphate. be done. Organic ethers include o-nitrophenyl octyl ether (hereinafter sometimes abbreviated as NPOE), p-nitrophenyl dodecyl ether, diphenyl ether and the like. Among them, dioctyl sebacate, ethylhexyl phthalate, dioctyl phthalate, Preferred examples include dioctyl phosphate, o-nitrophenyl octyl ether and p-nitrophenyl dodecyl ether. Among these, dioctyl sebacate and o-nitrophenyloctyl ether are particularly preferred because of their good ion selectivity when used as bicarbonate sensitive membranes.

本発明の重炭酸イオン感応膜は、平面の膜状物として使用される。本発明の両性イオン分子が分散された可塑剤の片方の面を測定対象の試料溶液に、もう片方の面を内部電解質に接触させる。本発明の重炭酸イオン感応膜を用いて作製されるイオン選択性電極は、経済性の観点から複数の試料溶液を測定できることが望ましい。即ち、本発明の重炭酸イオン感応膜の片面は、最初の試料溶液に浸漬された後に、水洗され、その後に2番目の試料溶液に浸漬される。そのため、水流等による変形、脱離が起きることがある。よって、耐久性の観点からは、水への溶解性が低く、かつ粘度が高い可塑剤を用いるのが好適である。この点から、好ましくは炭素数4以上のアルキル基を有する可塑剤としてアジピン酸ブチル、セバシン酸ブチル等が、さらに好ましくは炭素数8以上のアルキル基を有する可塑剤として、アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、フタル酸ジオクチル、o-ニトロフェニルオクチルエーテル、リン酸ジオクチル、p-ニトロフェニルドデシルエーテル等が用いられる。
(重合体)
本発明において、重炭酸イオン感応膜に物理的強度を与えるために重合体を用いてもよい。
The bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is used as a planar membrane. One surface of the plasticizer in which the zwitterionic molecules of the present invention are dispersed is brought into contact with the sample solution to be measured, and the other surface is brought into contact with the internal electrolyte. The ion-selective electrode produced using the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is desirably capable of measuring a plurality of sample solutions from the viewpoint of economy. That is, one side of the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is immersed in the first sample solution, washed with water, and then immersed in the second sample solution. Therefore, deformation and detachment may occur due to water flow or the like. Therefore, from the viewpoint of durability, it is preferable to use a plasticizer with low solubility in water and high viscosity. From this point of view, butyl adipate, butyl sebacate, etc. are preferable as plasticizers having an alkyl group of 4 or more carbon atoms, and more preferably dioctyl adipate and sebacic acid as plasticizers having an alkyl group of 8 or more carbon atoms. Dioctyl, dioctyl phthalate, o-nitrophenyl octyl ether, dioctyl phosphate, p-nitrophenyl dodecyl ether and the like are used.
(Polymer)
In the present invention, a polymer may be used to impart physical strength to the bicarbonate ion-sensitive membrane.

この場合、両性イオン分子が分散された可塑剤中に、更に重合体を分散させて用いる。このような状態で形成させた重炭酸イオン感応膜は、引っ張り応力による断裂が起きにくくなり、耐久性が向上するため、好適に用いられる。 In this case, the polymer is further dispersed in the plasticizer in which the amphoteric ion molecules are dispersed. The bicarbonate ion-sensitive membrane formed in such a state is less likely to be ruptured due to tensile stress and has improved durability, so that it is preferably used.

可塑剤中の重合体の濃度は、特に制限無く任意に設定することができるが、本発明の重炭酸イオン感応膜が、実用上困難を生じない強度となるよう設定するのが一般的である。その質量比率の一般的な範囲を示せば、可塑剤と重合体の質量比率が0.01:100~1000:100であり、好適な範囲を示せば10:100~500:100である。また、その具体的な例を示せば、たとえば可塑剤としてフタル酸ジオクチル、重合体としてポリ塩化ビニルを用いる場合には、フタル酸ジオクチルとポリ塩化ビニルの質量比率は0.1:100~1000:100の範囲で用いられる。好適に用いられる範囲を示せば10:100~500:100、更に好適な範囲を示せば40:100~300:100である。 The concentration of the polymer in the plasticizer can be set arbitrarily without any particular limitation, but it is common to set the strength so that the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention does not cause practical difficulties. . A general range of the mass ratio of plasticizer to polymer is 0.01:100 to 1000:100, and a preferred range is 10:100 to 500:100. As a specific example, when dioctyl phthalate is used as the plasticizer and polyvinyl chloride is used as the polymer, the mass ratio of dioctyl phthalate and polyvinyl chloride is 0.1:100 to 1000: A range of 100 is used. A preferred range is 10:100 to 500:100, and a more preferred range is 40:100 to 300:100.

可塑剤の比率が小さければ、膜内に含まれる両性イオン分子の量が少なくなるので、重炭酸イオン感応膜として用いたときの感度が低くなる。また、可塑剤の比率が大きい場合には、膜の物理的強度が小さくなるため、変形、破れるなどにより、重炭酸イオン感応膜としての寿命が短くなる場合がある。 If the ratio of the plasticizer is small, the amount of amphoteric ion molecules contained in the membrane is small, so that the sensitivity when used as a bicarbonate ion sensitive membrane is low. In addition, when the ratio of the plasticizer is large, the physical strength of the film is reduced, so that the life of the bicarbonate ion-sensitive film may be shortened due to deformation, tearing, and the like.

重合体が可塑剤中に分散し難い場合には、重合体の多孔膜をあらかじめ形成させておき、その多孔膜に両性イオン分子を分散させた可塑剤を含浸させることにより、本発明の重炭酸イオン感応膜を作成することができる。 When the polymer is difficult to disperse in the plasticizer, the bicarbonate of the present invention can be obtained by forming a porous film of the polymer in advance and impregnating the porous film with a plasticizer in which zwitterion molecules are dispersed. An ion sensitive membrane can be made.

好適に用いることのできる重合体として、一般的に知られる直鎖状重合体を挙げることができる。すなわち、その具体的な例を示せば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリ塩化ビニルなどの単一のモノマーから得られる重合体、メタクリル酸メチル-スチレン共重合体、エチレン-スチレン共重合体、スチレン-エチレン-スチレンブロック共重合体、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合体などの複数のモノマーを共重合して得られる重合体を挙げることができる。 Examples of polymers that can be suitably used include generally known linear polymers. That is, to give specific examples, polymers obtained from a single monomer such as polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polyvinyl chloride, methyl methacrylate-styrene copolymer, ethylene-styrene Polymers obtained by copolymerizing multiple monomers such as copolymers, styrene-ethylene-styrene block copolymers, styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymers, and styrene-ethylene-propylene-styrene block copolymers. Amalgamation can be mentioned.

これら重合体の重合度は、得られる膜が必要とする強度、可塑剤への分散性を勘案して決めることができる。重合度が小さければ膜の強度は低くなるが、可塑剤に分散しやすくなる。重合度が高ければ膜の強度は高くなるが、可塑剤に分散し難くなる。そのため、各重合体と可塑剤の組み合わせにより、その好適な重合度の範囲は重合体によって異なるため、好適な範囲の具体的な範囲を示すことはできない。一般的には重合度が100~1000の範囲のものが好適に用いられることが多い。
(重炭酸感応膜の形成方法)
重炭酸感応膜として、両性イオン分子を可塑剤に分散された形態で含有させる方法としては、公知の方法を何ら制限無く用いることができる。その一般的な方法を示せば、両性イオン分子を可塑剤中に投入し撹拌する方法である。両性イオン分子の可塑剤への分散速度が遅い場合には、両性イオン分子と可塑剤を、有機溶媒に溶解あるいは分散せしめ、その後に減圧留去等により溶媒を除去する方法等も用いることができる。
The degree of polymerization of these polymers can be determined in consideration of the strength required for the film to be obtained and the dispersibility in the plasticizer. If the degree of polymerization is small, the strength of the film will be low, but it will be easier to disperse in the plasticizer. The higher the degree of polymerization, the higher the strength of the film, but the more difficult it is to disperse in the plasticizer. Therefore, the preferred range of the degree of polymerization varies depending on the combination of each polymer and plasticizer, so a specific preferred range cannot be indicated. In general, those having a degree of polymerization in the range of 100 to 1,000 are preferably used in many cases.
(Method for forming bicarbonate sensitive film)
As a method for incorporating amphoteric ion molecules in a plasticizer in the form of a bicarbonate-sensitive film in a dispersed form, known methods can be used without any limitation. A common method is to put amphoteric ion molecules into a plasticizer and stir them. When the speed of dispersing the amphoteric ion molecules in the plasticizer is slow, a method of dissolving or dispersing the amphoteric ion molecules and the plasticizer in an organic solvent and then removing the solvent by vacuum distillation or the like can also be used. .

両性イオン分子を分散させた可塑剤は、中空管内に液膜として形成させることにより、本発明の重炭酸イオン感応膜として用いることができる。 A plasticizer in which amphoteric ion molecules are dispersed can be used as the bicarbonate ion sensitive membrane of the present invention by forming a liquid film in the hollow tube.

その構成方法の一例を示せば、内径1~2mm程度の中空管を、両性イオン分子を分散させた可塑剤に接触させ、毛細管現象により中空管に取り込ませ、液膜を形成させる。 To give an example of its construction method, a hollow tube having an inner diameter of about 1 to 2 mm is brought into contact with a plasticizer in which amphoteric ionic molecules are dispersed, and the plasticizer is taken into the hollow tube by capillary action to form a liquid film.

重合体を用いる場合には、以下のようにして膜状物を得るのが一般的である。すなわち、可塑剤を溶解し得る有機溶媒に重合体、可塑剤、両性イオン分子を溶解あるいは分散させ、これをシャーレ等の容器に流延させた後に、溶媒を揮発させるという方法である。 When a polymer is used, the film-like material is generally obtained as follows. That is, the method involves dissolving or dispersing a polymer, a plasticizer, and zwitterion molecules in an organic solvent capable of dissolving a plasticizer, casting the solution in a container such as a petri dish, and volatilizing the solvent.

重合体を用いる場合であり、重合体が可塑剤に分散し難い場合には、両性イオン分子を分散させた可塑剤を、多孔質膜として形成させた重合体に含浸させて膜状物として得ることもできる。多孔質膜として形成させた重合体は市販のメンブレンフィルターとして一般的に入手できる。あるいは、重合体を多孔質膜として形成させ用いることもできる。その方法としては、一般的な方法を用いることができるが、その一例を示せば以下のとおりである。 When a polymer is used and the polymer is difficult to disperse in the plasticizer, the plasticizer in which zwitterion molecules are dispersed is impregnated into the polymer formed as a porous membrane to obtain a film-like material. can also Polymers formed as porous membranes are commonly available as commercial membrane filters. Alternatively, the polymer can be formed and used as a porous membrane. A general method can be used as the method, and an example thereof is as follows.

重合体を溶媒に分散させ分散液とし、さらに固体状態では重合体と混じり合わない、第2の重合体を分散させる。この溶液をシャーレ等に流延し、溶媒を蒸発させると、重合体中に第2の重合体が相分離し、第2の重合体が微分散した膜状物が得られる。この膜状物を、第2の重合体のみが分散する溶媒にて洗浄すると、重合体が多孔質膜として得られる。このような重合体、第2の重合体の具体例を示せば、重合体としてポリ塩化ビニル、第2の重合体としてポリエチレングリコール、溶媒の具体例としてはクロロホルム、第2の重合体のみが分散する溶媒の具体例としては水を挙げることができる。
(重炭酸測定用イオン選択性電極の構成方法)
本発明の重炭酸イオン感応膜を用いて、イオン選択性電極を構成するための方法の一例を挙げれば以下のとおりである。
A polymer is dispersed in a solvent to form a dispersion, and a second polymer, which is immiscible with the polymer in a solid state, is dispersed. When this solution is cast on a Petri dish or the like and the solvent is evaporated, the second polymer is phase-separated in the polymer to obtain a film-like material in which the second polymer is finely dispersed. When this film-like substance is washed with a solvent in which only the second polymer is dispersed, the polymer is obtained as a porous film. Specific examples of such a polymer and the second polymer include polyvinyl chloride as the polymer, polyethylene glycol as the second polymer, chloroform as a specific example of the solvent, and only the second polymer being dispersed. Water can be mentioned as a specific example of the solvent.
(Constitution method of ion-selective electrode for bicarbonate measurement)
An example of a method for constructing an ion-selective electrode using the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is as follows.

重合体を用いない液膜の場合は、上記のように中空管中に液膜を形成させた後に、液膜の一端に内部電解液を接触させる。さらに内部電解液に内部基準電極を挿入し電極とする。 In the case of a liquid film that does not use a polymer, after the liquid film is formed in the hollow tube as described above, one end of the liquid film is brought into contact with the internal electrolytic solution. Furthermore, an internal reference electrode is inserted into the internal electrolyte to form an electrode.

重合体を用いる膜の場合には、筒状容器(図1 11)の一端に重炭酸イオン感応膜を接着剤等にて接着し、容器内に内部電解液を満たし、さらに内部基準電極を挿入し電極とする。
(重炭酸イオンの定量方法および性能評価方法)
イオン選択性電極を用いてイオンの活量(濃度)の測定を行う方法は、図2を用いて上述したとおりであるが、ここで更に詳細に述べる。測定対象溶液の濃度を測定するためには、あらかじめ既知濃度の溶液を測定し、濃度と電位差の関係を求めておき検量線を作成する必要がある。
In the case of a membrane using a polymer, a bicarbonate ion-sensitive membrane is adhered to one end of a cylindrical container (Fig. 1 11) with an adhesive or the like, the container is filled with an internal electrolyte, and an internal reference electrode is inserted. electrode.
(Method for quantifying bicarbonate ion and method for evaluating performance)
The method of measuring ion activity (concentration) using an ion-selective electrode is described above with reference to FIG. 2, but will now be described in more detail. In order to measure the concentration of a solution to be measured, it is necessary to measure a solution of known concentration in advance, obtain the relationship between the concentration and the potential difference, and create a calibration curve.

検量線は、Nernst式により与えられるが、濃度の対数と電位差(ΔE)が直線関係にある。
ΔE=(定数)+ (Slope)×log(濃度)
ここで(定数)、(Slope)は定数であり、電極膜ごとに異なる値をとる。(Slope)はイオン選択性電極の性能を表わす値でもある。(Slope)の理論値は-59(25℃のとき)である。この理論値は温度により変化する。すなわち、絶対温度の値に比例して、(Slope)の理論値の絶対値は変化する。また、妨害イオンの影響により、その絶対値が小さくなることがある。また、一般に、測定に供するサンプル中のイオンの濃度が極端に低い範囲では(Slope)は0に近い値を取る。イオン選択性電極を用いてイオン濃度の測定を行う際に、(Slope)は、その絶対値が大きな値であれば、濃度を精度良く測定できるので望ましい。その好適な範囲を示せば-59~-20(25℃のとき)、さらに好適な範囲を示せば-59~-30(25℃のとき)である。(定数)は、電極に固有の値であり、電極に用いる膜、内部電解液、内部基準電極の種類、比較電極の種類に依存するが、図2に示すイオン測定装置を構成させた後は常に一定の値である。
A calibration curve is given by the Nernst equation, and there is a linear relationship between the logarithm of the concentration and the potential difference (ΔE).
ΔE = (constant) + (Slope) x log (concentration)
Here, (constant) and (Slope) are constants and take different values for each electrode film. (Slope) is also a value representing the performance of the ion-selective electrode. The theoretical value of (Slope) is -59 (at 25°C). This theoretical value varies with temperature. That is, the absolute value of the theoretical value of (Slope) changes in proportion to the value of the absolute temperature. In addition, the absolute value may decrease due to the influence of interfering ions. In general, (Slope) takes a value close to 0 in the range where the concentration of ions in the sample to be measured is extremely low. When the ion concentration is measured using the ion-selective electrode, it is desirable that (Slope) has a large absolute value because the concentration can be measured with high accuracy. A preferred range is -59 to -20 (at 25°C), and a more preferred range is -59 to -30 (at 25°C). (constant) is a value specific to the electrode, and depends on the membrane used for the electrode, the internal electrolyte, the type of internal reference electrode, and the type of reference electrode. Always a constant value.

イオン選択性電極の性能を表す値としては、選択性倍率がある。妨害イオン1mmol/Lが、重炭酸イオン濃度として5mmol/Lに相当する電位差を与える場合、以下のように表記し、選択性倍率5倍と呼ぶ。妨害イオンの選択性倍率が0に近いほど、妨害イオンに起因する測定値の誤差が小さくなるため、イオン選択性電極の性能が良好であると言える。 As a value representing the performance of the ion-selective electrode, there is a selectivity magnification. When an interfering ion of 1 mmol/L gives a potential difference corresponding to a bicarbonate ion concentration of 5 mmol/L, it is expressed as follows and called a selectivity magnification of 5 times. The closer the interfering ion selectivity magnification is to 0, the smaller the error in the measurement value caused by the interfering ions, so it can be said that the performance of the ion selective electrode is good.

HCO3、X =5 (Xは妨害イオンを表わす)
たとえば、クロルイオンの選択性倍率(重炭酸イオンのクロルイオンに対する選択性倍率とも記載されることがある)が0.1であれば
HCO3、Cl =0.1
と表記する。
K HCO3, X = 5 (X represents an interfering ion)
For example, if the selectivity factor for chloride ions (sometimes referred to as the selectivity factor for bicarbonate ions to chloride ions) is 0.1, then KHCO3,Cl = 0.1.
is written as

本発明の重炭酸イオン感応膜を臨床検査に適用する場合には、血清中で重炭酸イオンの4倍以上の濃度で存在するクロルイオンの妨害が小さいことが望ましい。そのため、重炭酸イオンのクロルイオンに対する選択性倍率は1未満であることが望ましい。 When the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is applied to clinical examinations, it is desirable that the interference of chloride ions present in serum at a concentration four times or more that of bicarbonate ions is small. Therefore, it is desirable that the selectivity ratio of bicarbonate ions to chloride ions be less than one.

また、血清中にはタンパク質が存在し、その表面のアミンが電極応答の妨害となることがある。その妨害の程度を評価するために、一般にアミン化合物の水溶液に対する応答が評価される。その評価方法の一例を示せば、アミン化合物の水溶液を測定した時の選択性倍率による方法がある。さらにその具体的な例を示せば、アミン化合物としてトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンの水溶液を測定した時に、その選択性倍率が100倍未満であり、更に好適には10倍未満である。 Also, serum contains proteins whose surface amines can interfere with the electrode response. To assess the degree of interference, the response of the amine compound to aqueous solutions is generally assessed. As an example of the evaluation method, there is a method based on selectivity magnification when an aqueous solution of an amine compound is measured. As a specific example, when an aqueous solution of tris(hydroxymethyl)aminomethane is measured as the amine compound, the selectivity ratio is less than 100 times, more preferably less than 10 times.

次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
(1)イオン選択性電極の作製
両性イオン分子としてデシルジメチル(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシドを、可塑剤であるo-ニトロオクチルフェニルエーテル(NPOE)に、それぞれ表1にて示す量にて加えた後に撹拌して分散させた。この溶液内に、内径1mm、長さ10mmのガラス管の一端を挿入し、毛管現象により該溶液を該ガラス管の一端に管内の長さが1mm程度となるよう導入し、本発明の重炭酸イオン感応膜とした。反対側の端より注射針を用いて、内部電解液である100mmol/LのNaCl水溶液を、水溶液と上記NPOE溶液とが接触するように満たした。さらに該NaCl水溶液に直径0.3mmのAg線(表面にAgClを形成させてあり内部基準電極として機能する)を挿入し、イオン選択性電極とした。
<Example 1>
(1) Preparation of ion-selective electrode decyldimethyl(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide as a zwitterionic molecule and o-nitrooctylphenyl ether (NPOE) as a plasticizer were added in the amounts shown in Table 1, respectively. After the addition, they were dispersed by stirring. One end of a glass tube having an inner diameter of 1 mm and a length of 10 mm was inserted into this solution, and the solution was introduced into the one end of the glass tube by capillarity so that the length of the inside of the tube was about 1 mm. An ion-sensitive membrane was used. A 100 mmol/L aqueous solution of NaCl, which is an internal electrolytic solution, was filled from the opposite end using an injection needle so that the aqueous solution and the NPOE solution were in contact with each other. Further, an Ag wire having a diameter of 0.3 mm (AgCl was formed on the surface and functioned as an internal reference electrode) was inserted into the NaCl aqueous solution to form an ion-selective electrode.

(2)イオン選択性電極の性能評価
上述のイオン選択性電極を用い、図2に示す構成のイオン測定装置にて、該イオン選択性電極と比較電極との間の電位差を測定した。測定対象試料としては、0.1mmol/L、1.0mmol/L、3.0mmol/L、10mmol/LのNaHCO水溶液、および1.0mmol/LのNaCl水溶液を用い、イオン選択性電極と比較電極を測定対象試料に挿入した直後から、10秒後の電位差を記録した。測定結果を表2に示した。NaHCO水溶液の測定結果から、濃度の対数と電位差の関係をプロットし、重炭酸イオン(HCOイオン)の検量線を求め、その傾き(Slopeを表2に併せて示した。Slopeが負の値を取った場合には、対象とするアニオンに対する感度があると言える。表2に示すとおり、Slopeは-33であり、アニオンである重炭酸イオンに対する感度があること、すなわち重炭酸イオン感応膜として機能することが示された。また、1mmol/LのNaCl水溶液を測定した時の電位差を、上記検量線に適用し、重炭酸濃度に換算し、クロルイオン(Clイオン)に対する選択性倍率を求めたところ、0.01となった。すなわち、本実施例の重炭酸イオン感応膜は、クロルイオンよりも重炭酸イオンに選択的に応答していることが示された。
(2) Performance evaluation of ion-selective electrode Using the above-described ion-selective electrode, the potential difference between the ion-selective electrode and the reference electrode was measured with an ion measuring apparatus having the configuration shown in FIG. As samples to be measured, 0.1 mmol/L, 1.0 mmol/L, 3.0 mmol/L, 10 mmol/L NaHCO 3 aqueous solution, and 1.0 mmol/L NaCl aqueous solution were used and compared with the ion-selective electrode. Immediately after inserting the electrode into the sample to be measured, the potential difference was recorded 10 seconds later. Table 2 shows the measurement results. From the measurement results of the NaHCO 3 aqueous solution, the relationship between the logarithm of the concentration and the potential difference was plotted to obtain a calibration curve for bicarbonate ions (HCO 3 ions), and the slope (Slope) is shown in Table 2. When the value is taken, it can be said that there is sensitivity to the anion of interest.As shown in Table 2, the Slope is -33, which indicates that there is sensitivity to the anion bicarbonate ion, that is, the bicarbonate ion sensitive membrane In addition, the potential difference when measuring 1 mmol / L NaCl aqueous solution is applied to the above calibration curve, converted to bicarbonate concentration, and the selectivity factor for chloride ion (Cl - ion) was found to be 0.01, indicating that the bicarbonate ion-sensitive membrane of this example selectively responds to bicarbonate ions rather than chloride ions.

また、アミン化合物の応答妨害の評価として、アミン化合物であるトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン1mmol/Lを測定した時の電位差を用いて算出した選択性倍率が10未満である場合には「○」を、10以上である場合には「×」を表に記載した。本発明のイオン選択性電極膜はアミン化合物の応答妨害が小さいことが示された。 In addition, as an evaluation of the response interference of the amine compound, when the selectivity factor calculated using the potential difference when 1 mmol/L of tris(hydroxymethyl)aminomethane, which is an amine compound, is measured is less than 10, "○" , and when it is 10 or more, "x" is indicated in the table. It was shown that the ion-selective electrode membrane of the present invention has little interference with the response of amine compounds.

<比較例1>
両性イオン分子を使用しないことを除き実施例1と同様の組成である膜を、表1に示す組成にて作製し、実施例1と同様の操作にて、重炭酸イオンの検量線を求めた。結果を表2に示した。Slopeは0であった。両性イオン分子を使用しない場合には、重炭酸イオンに応答しないことが示された。
<Comparative example 1>
A membrane having the same composition as in Example 1 was prepared with the composition shown in Table 1, except that the zwitterion molecule was not used. . Table 2 shows the results. Slope was zero. No zwitterion molecule was shown to be unresponsive to bicarbonate ions.

<実施例2>
両性イオン分子であるデシルジメチル(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシドを、可塑剤であるo-ニトロオクチルフェニルエーテルに、それぞれ表1にて示す量にて加えた後に撹拌して分散させた。この溶液を、市販のメンブレンフィルター(PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製、細孔径0.45μm)に含浸し、本発明の重炭酸イオン感応膜とした。該重炭酸イオン感応膜を接着剤にてポリ塩化ビニル製の筒(外径12mm、内径8mm)の一端に接着し、その後に筒内に内部電解液である100mmol/LのNaCl水溶液を、水溶液と上記NPOE溶液とが接触するように満たした。さらに筒内に満たした該NaCl水溶液に直径0.8mmのAg線(表面にAgClを形成させてあり内部基準電極として機能する)を挿入し、イオン選択性電極とした。
<Example 2>
Decyldimethyl(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide, which is a zwitterionic molecule, was added to o-nitrooctylphenyl ether, which is a plasticizer, in the amounts shown in Table 1, and then dispersed by stirring. A commercially available membrane filter (made of PTFE (polytetrafluoroethylene), pore size 0.45 μm) was impregnated with this solution to obtain the bicarbonate ion sensitive membrane of the present invention. The bicarbonate ion-sensitive membrane was adhered to one end of a polyvinyl chloride cylinder (outer diameter: 12 mm, inner diameter: 8 mm) with an adhesive. and the NPOE solution were in contact with each other. Further, an Ag wire having a diameter of 0.8 mm (AgCl was formed on the surface and functioned as an internal reference electrode) was inserted into the NaCl aqueous solution filled in the cylinder to form an ion-selective electrode.

その後に、実施例1(2)イオン選択性電極の性能評価に示された方法にて性能評価を行った。その結果を表2に示した。表2に示すとおり、Slopeは-33であり、重炭酸イオン感応膜として機能することが示された。また、選択性倍率を求めたところ、0.01となった。すなわち、本実施例の重炭酸イオン感応膜は、クロルイオンよりも重炭酸イオンに選択的に応答していることが示された。 After that, performance evaluation was performed by the method shown in Example 1 (2) Performance evaluation of ion-selective electrode. The results are shown in Table 2. As shown in Table 2, the Slope was -33, indicating that it functions as a bicarbonate ion-sensitive membrane. Further, when the selectivity factor was obtained, it was 0.01. That is, it was shown that the bicarbonate ion-sensitive membrane of this example selectively responded to bicarbonate ions rather than chloride ions.

<実施例3>
両性イオン分子であるテトラデシルジメチル(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシドを、可塑剤であるo-ニトロオクチルフェニルエーテルに、それぞれ表3にて示す量を加えた後に撹拌して分散させた。この溶液を、濃度が1重量%であるポリ塩化ビニル(重合体)のテトラヒドロフラン溶液に加え、撹拌し分散させた。得られたテトラヒドロフラン溶液をシャーレに流延し、室温にてテトラヒドロフランを蒸発させた。同じ操作を10回行い、10枚の重炭酸イオン感応膜を得た。該重炭酸イオン感応膜を接着剤にてポリ塩化ビニル製の筒(外径12mm、内径8mm)の一端に接着し、その後に筒内に内部電解液である100mmol/LのNaCl水溶液を、水溶液と上記NPOE溶液とが接触するように満たした。さらに筒内に満たした該NaCl水溶液に直径0.8mmのAg線(表面にAgClを形成させてあり内部基準電極として機能する)を挿入し、イオン選択性電極とした。
<Example 3>
Tetradecyldimethyl(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide, which is a zwitterionic molecule, was added to o-nitrooctylphenyl ether, which is a plasticizer, in the amounts shown in Table 3, and then dispersed by stirring. This solution was added to a tetrahydrofuran solution of polyvinyl chloride (polymer) having a concentration of 1% by weight and stirred to disperse. The resulting tetrahydrofuran solution was cast in a petri dish, and the tetrahydrofuran was evaporated at room temperature. The same operation was performed 10 times to obtain 10 bicarbonate ion sensitive membranes. The bicarbonate ion-sensitive membrane was adhered to one end of a polyvinyl chloride cylinder (outer diameter: 12 mm, inner diameter: 8 mm) with an adhesive. and the NPOE solution were in contact with each other. Further, an Ag wire having a diameter of 0.8 mm (AgCl was formed on the surface and functioned as an internal reference electrode) was inserted into the NaCl aqueous solution filled in the cylinder to form an ion-selective electrode.

その後に、実施例1(2)イオン選択性電極の性能評価に示された方法にて性能評価を行った。その結果を表5に示した。10枚の重炭酸イオン感応膜のSlopeはいずれも-30~-45の範囲にあり、良好な感度が得られることが分かった。さらに、複数を製造した時の各膜の感度性能の再現性が高いことも分かった。また、アミン化合物の応答妨害の評価として、アミン化合物であるトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン1mmol/Lを測定した時の電位差を用いて算出した選択性倍率が10未満である場合には「○」を、10以上である場合には「×」を表に記載した。アミン化合物による影響も受けにくいことが示された。 After that, performance evaluation was performed by the method shown in Example 1 (2) Performance evaluation of ion-selective electrode. The results are shown in Table 5. The Slopes of the 10 bicarbonate ion-sensitive membranes were all in the range of -30 to -45, indicating that good sensitivity was obtained. Furthermore, it was found that the reproducibility of the sensitivity performance of each membrane was high when a plurality of membranes were manufactured. In addition, as an evaluation of the response interference of the amine compound, when the selectivity factor calculated using the potential difference when 1 mmol/L of tris(hydroxymethyl)aminomethane, which is an amine compound, is measured is less than 10, "○" , and when it is 10 or more, "x" is indicated in the table. It was also shown to be less susceptible to amine compounds.

<比較例2>
表3に示す量にて、テトラデシルジメチル(3-スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシドを、濃度が1重量%であるポリ塩化ビニルのテトラヒドロフラン溶液に加え、撹拌し分散させた。得られたテトラヒドロフラン溶液を用い、実施例3と同様の方法により膜状物を得た。なお、両性イオンの膜内濃度がほぼ同じになるよう各成分の量を勘案し決定した。この膜状物を用いてイオン選択性電極を作成し、性能評価を実施した。その結果を表5に示した。Slopeは0であり、可塑剤を用いない場合には重炭酸イオン感応膜として機能しないことが示された。
<Comparative Example 2>
Tetradecyldimethyl(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide in the amount shown in Table 3 was added to a polyvinyl chloride solution in tetrahydrofuran having a concentration of 1% by weight and stirred to disperse. A film-like material was obtained in the same manner as in Example 3 using the obtained tetrahydrofuran solution. In addition, the amount of each component was taken into consideration and determined so that the intramembrane concentration of amphoteric ions would be approximately the same. An ion-selective electrode was produced using this membrane-like material and its performance was evaluated. The results are shown in Table 5. The Slope was 0, indicating that the film does not function as a bicarbonate ion-sensitive film when no plasticizer is used.

<比較例3>
特許文献4に記載された既知の重炭酸イオン選択性電極として、トリドデシルメチルアンモニウムとテトラキス[3、5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレートの塩を濃度50mmol/Lにて用い、表4に示す量にて膜を作製し、実施例3と同様の方法にてイオン選択性電極の作製と性能評価を実施した。その結果を表5に示した。
<Comparative Example 3>
As a known bicarbonate ion-selective electrode described in Patent Document 4, a salt of tridodecylmethylammonium and tetrakis[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]borate was used at a concentration of 50 mmol/L. A membrane was produced in the amount shown in , and an ion-selective electrode was produced and performance evaluation was performed in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 5.

Slopeは0~-45の範囲でばらつき、実用的とされる-30以下の電極膜は4枚であった。電極膜を製造したときに、膜毎に性能がばらつくこと、すなわち、膜毎の感度の再現性が低いことが示された。 Slope varies in the range of 0 to -45, and the number of electrode films of -30 or less, which is considered practical, was four. When the electrode films were manufactured, it was shown that the performance varied from film to film, that is, the reproducibility of sensitivity from film to film was low.

実施例1~3では、重炭酸イオンの濃度に応じて、電位変化が得られることが示された。また、臨床検査用途にて測定対象となる血清、血漿サンプルに最も多く含まれるクロルイオンの電位応答は重炭酸イオンに比べて小さかった。また、10枚を製造した際に、全ての膜が実用的な感度で電位応答を示した。これに対して、比較例1、比較例2では、重炭酸イオンの濃度に応じた電位変化は得られなかった。比較例3では重炭酸イオンに実用的な感度で応答できる膜、すなわちSlopeが-30よりも小さな値の膜は半数以下であり、複数枚の製造時の膜毎の感度再現性が低いことが示された。さらに、複数枚の膜では、アミン化合物の妨害の程度にもばらつきがみられ、アミン化合物の妨害を受けやすい膜が出現することが示された。 In Examples 1 to 3, it was shown that a change in potential can be obtained depending on the concentration of bicarbonate ions. In addition, the potential response of chloride ions, which are most abundantly contained in serum and plasma samples to be measured in clinical laboratory tests, was smaller than that of bicarbonate ions. Moreover, when 10 films were manufactured, all the films showed potential response with practical sensitivity. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the potential change according to the concentration of bicarbonate ions was not obtained. In Comparative Example 3, less than half of the membranes that can respond to bicarbonate ions with a practical sensitivity, that is, the membranes with a Slope value of less than -30, show that the sensitivity reproducibility for each membrane is low when a plurality of membranes are manufactured. shown. Furthermore, it was shown that the degree of interference by the amine compound varied among the multiple films, and that some films were more susceptible to interference by the amine compound.

これらのことから、本発明の重炭酸イオン交換膜は、重炭酸イオンに選択的に応答し、更に、複数枚を製造したときに膜毎の感度再現性が高いことが示された。 From these results, it was shown that the bicarbonate ion exchange membrane of the present invention selectively responds to bicarbonate ions and has high reproducibility of sensitivity for each membrane when a plurality of membranes are produced.

<比較例4、5>
一分子中のカチオンとアニオンの比率が1:1から外れる場合として、表4に示す量にて、各化合物が可塑剤に分散された形態で含有する膜状物を、実施例3と同様の方法により作製した。この膜状物を用いてイオン選択性電極を作成し、性能評価を実施した。その結果を表6に示した。
<Comparative Examples 4 and 5>
Assuming that the ratio of cations and anions in one molecule deviates from 1:1, a film-like material containing each compound dispersed in a plasticizer in the amount shown in Table 4 was prepared in the same manner as in Example 3. prepared by the method. An ion-selective electrode was produced using this membrane-like material and its performance was evaluated. The results are shown in Table 6.

比較例4は、アニオンの比率が大きい場合であり、両性イオン分子としてN-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン-N,N‘,N’-3酢酸2塩酸塩(カチオンとアニオンの比率=0.67:1)を用いた。このときにSlopeは正の値を取り、カチオンに対し感応していることが示された。そのため、アニオンであるクロルイオン、重炭酸イオンに応答はしなかった。これに対して比較例5は、カチオンの比率が大きい場合であり、両性イオン分子としてビス(1,3-ジブチルバルビツール酸)トリメチンオキソノール ナトリウム塩(カチオンとアニオンの比率=2:1)を用いたが、Slopeは負の値を取り、アニオンに感応していることが示された。しかし、クロルイオンに対する選択性倍率が12と、非常に大きくなり、重炭酸イオンに対する選択性は示されなかった。これらの結果から、カチオンとアニオンの比率が1:1ではない場合には、重炭酸に対するイオン選択性が得られなかった。 Comparative Example 4 is a case where the ratio of anions is large, and N-(2-hydroxyethyl)ethylenediamine-N,N',N'-3 acetic acid dihydrochloride (ratio of cations and anions = 0.5) is used as a zwitterion molecule. 67:1) was used. At this time, Slope took a positive value, indicating that it is sensitive to cations. Therefore, it did not respond to chloride ions and bicarbonate ions, which are anions. On the other hand, Comparative Example 5 is a case where the ratio of cations is large, and bis(1,3-dibutylbarbituric acid) trimethine oxonol sodium salt (ratio of cations and anions=2:1) is used as a zwitterionic molecule. was used, but Slope took a negative value, indicating that it is sensitive to anions. However, the selectivity factor for chloride ions was very large, 12, and no selectivity for bicarbonate ions was demonstrated. From these results, no ion selectivity to bicarbonate was obtained when the cation to anion ratio was not 1:1.

<実施例4~実施例7>
以下のようにして、表7に示す両性イオン、可塑剤、重合体を、同じく表7に示す量にて用い、本発明の重炭酸イオン感応膜を作製し、性能評価を実施した。
まず、両性イオン分子を可塑剤に加えた後に,撹拌して分散させた。この溶液を、濃度が1重量%である重合体のテトラヒドロフラン溶液に加え、撹拌し分散させた。得られたテトラヒドロフラン溶液をシャーレに流延し、室温にてテトラヒドロフランを蒸発させた。シャーレ中に残った膜を、重炭酸イオン感応膜として得た。該重炭酸イオン感応膜を接着剤にてポリ塩化ビニル製の筒(外径12mm、内径8mm)の一端に接着し、その後に筒内に内部電解液である100mmol/LのNaCl水溶液を、水溶液と上記NPOE溶液とが接触するように満たした。さらに筒内に満たした該NaCl水溶液に直径0.8mmのAg線(表面にAgClを形成させてあり内部基準電極として機能する)を挿入し、イオン選択性電極とした。
<Examples 4 to 7>
Using the amphoteric ions, plasticizers and polymers shown in Table 7 in the amounts also shown in Table 7, bicarbonate ion-sensitive membranes of the present invention were produced in the following manner, and the performance was evaluated.
First, the amphoteric ion molecules were added to the plasticizer and dispersed by stirring. This solution was added to a tetrahydrofuran solution of the polymer having a concentration of 1% by weight and dispersed by stirring. The resulting tetrahydrofuran solution was cast in a petri dish, and the tetrahydrofuran was evaporated at room temperature. The membrane remaining in the petri dish was obtained as a bicarbonate ion-sensitive membrane. The bicarbonate ion-sensitive membrane was adhered to one end of a polyvinyl chloride cylinder (outer diameter: 12 mm, inner diameter: 8 mm) with an adhesive. and the NPOE solution were in contact with each other. Further, an Ag wire having a diameter of 0.8 mm (AgCl was formed on the surface and functioned as an internal reference electrode) was inserted into the NaCl aqueous solution filled in the cylinder to form an ion-selective electrode.

その後に、実施例1(2)イオン選択性電極の性能評価に示された方法にて性能評価を行った。その結果を表8に示した。 After that, performance evaluation was performed by the method shown in Example 1 (2) Performance evaluation of ion-selective electrode. The results are shown in Table 8.

更にアミン化合物の応答妨害の評価として、アミン化合物であるトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン1mmol/Lを測定した時の電位差を用いて算出した選択性倍率が10未満である場合には「○」を、10以上である場合には「×」を表中に記載した。その結果を表8に併せて示した。 Furthermore, as an evaluation of the response interference of the amine compound, if the selectivity factor calculated using the potential difference when 1 mmol/L of tris(hydroxymethyl)aminomethane, which is an amine compound, is measured is less than 10, "○" is indicated. , and when it is 10 or more, "X" is indicated in the table. The results are also shown in Table 8.

いずれの組み合わせにおいても、Slopeは負の値をとり、またクロルイオンに対する選択性係数は1よりも小さくなった。さらにアミンの妨害も少なかった。よって、本発明の重炭酸イオン感応膜を用いたイオン選択性電極は、重炭酸イオンに応答し、またクロルイオンよりも重炭酸イオンに選択的に応答し、アミンの妨害の影響も少なく、臨床検査用電極と用いた時に良好な性能であることが示された。
<比較例6>
In any combination, Slope took a negative value, and the selectivity coefficient for chloride ions was less than 1. In addition, amine interference was low. Therefore, the ion-selective electrode using the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention responds to bicarbonate ions, responds selectively to bicarbonate ions rather than chloride ions, is less affected by amine interference, and is clinically useful. It has been shown to perform well when used with test electrodes.
<Comparative Example 6>

特許文献3に従い、有機オニウム塩(濃度3.5mmol/L)としてトリドデシルメチルアンモニウムクロリドを0.2g(350μmol)、芳香族ボロン酸ジエステルとして2-フェニルー4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロランを100μl、重合体としてポリ塩化ビニルを50mg秤量してテトラヒドロフラン2.5mlに分散させた後、ガラス製シャーレに流延し、溶媒を蒸発させて膜状物を得た。実施例4と同様の操作にて性能評価を実施した。その結果を表8に示した。本比較例の電極膜は、Slope、クロルイオン選択性に優れるものの、アミン化合物の妨害が大きいことが示された。
<実施例8>
According to Patent Document 3, 0.2 g (350 μmol) of tridodecylmethylammonium chloride as an organic onium salt (concentration 3.5 mmol/L) and 2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl- as an aromatic boronic acid diester. 100 μl of 1,3,2-dioxaborolane and 50 mg of polyvinyl chloride as a polymer were weighed and dispersed in 2.5 ml of tetrahydrofuran. . Performance evaluation was carried out in the same manner as in Example 4. The results are shown in Table 8. Although the electrode film of this comparative example is excellent in slope and chloride ion selectivity, it was shown that the amine compound interferes greatly.
<Example 8>

実施例3にて作製したイオン選択性電極を、100mmol/LのNaCl水溶液に15~20℃にて、1か月間浸漬した。浸漬前後における重炭酸イオンの検量線のSlopeを、実施例1(2)に従い測定し、表10に実施例8として示した。
<比較例7~9>
表9に示すように、本発明の範囲には当たらない化合物として、文献等に記載された既知の重炭酸イオン感応物質を、重炭酸イオン感応膜とした時の可塑剤中濃度が実施例3と同様になるように添加し、実施例3と同様の操作にて膜状物を調製した。これを用いてイオン選択性電極を作製した。実施例8と同様に、100mmol/LのNaCl水溶液に1か月間浸漬した。浸漬前後におけるSlopeを表10に示した。
The ion-selective electrode prepared in Example 3 was immersed in a 100 mmol/L NaCl aqueous solution at 15 to 20° C. for one month. The Slope of the bicarbonate ion calibration curve before and after immersion was measured according to Example 1 (2) and shown in Table 10 as Example 8.
<Comparative Examples 7 to 9>
As shown in Table 9, a known bicarbonate ion-sensitive substance described in literature, etc., as a compound not within the scope of the present invention, was used as a bicarbonate ion-sensitive film, and the concentration in the plasticizer of Example 3 was and the filmy product was prepared in the same manner as in Example 3. An ion-selective electrode was produced using this. As in Example 8, it was immersed in a 100 mmol/L NaCl aqueous solution for one month. Table 10 shows the slope before and after immersion.

実施例8の電極膜を用い作製したイオン選択性電極は、塩化ナトリウム水溶液中に1か月間浸漬した後もSlopeに変化が無かった。すなわち、分析感度が保たれることが分かった。これに対して、比較例7、9の電極膜は、重炭酸イオン感応物質であるトリドデシルメチルアンモニウムクロライド(水への溶解度0.00g/100mL)が、塩化ナトリウム水溶液中に溶出することによりSlope値が低下した。また、比較例8の電極膜では、イオン感応物質であるトリオクチルチンクロライドが水と反応し分解することにより、Slope値が低下した。 The ion-selective electrode produced using the electrode film of Example 8 showed no change in slope even after being immersed in an aqueous sodium chloride solution for one month. That is, it was found that analytical sensitivity was maintained. On the other hand, in the electrode films of Comparative Examples 7 and 9, tridodecylmethylammonium chloride (solubility in water: 0.00 g/100 mL), which is a bicarbonate ion-sensitive substance, was eluted into the aqueous sodium chloride solution, resulting in Slope value has decreased. In addition, in the electrode film of Comparative Example 8, the Slope value decreased due to the reaction of trioctyltine chloride, which is an ion-sensitive substance, with water and decomposition.

よって、本発明の重炭酸イオン感応膜は保存安定性に優れることが示された。






Therefore, it was shown that the bicarbonate ion-sensitive membrane of the present invention is excellent in storage stability.






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11:筒状容器
12:イオン感応膜
13:内部電解液
14:内部基準電極
21:イオン選択性電極
22:塩橋
23:試料溶液
24:比較電極
25:エレクトロメーター
26:飽和塩化カリウム溶液
11: Cylindrical container 12: Ion sensitive membrane 13: Internal electrolytic solution 14: Internal reference electrode 21: Ion selective electrode 22: Salt bridge 23: Sample solution 24: Reference electrode 25: Electrometer 26: Saturated potassium chloride solution

Claims (5)

一分子中に、カチオンとアニオンを1:1の比率で有する分子を、可塑剤に分散された形態で含有することを特徴とする重炭酸イオン感応膜。 1. A bicarbonate ion-sensitive membrane characterized by containing molecules having cations and anions in a ratio of 1:1 per molecule in a form dispersed in a plasticizer. 前記カチオンがオニウムカチオンである、請求項1に記載の重炭酸イオン感応膜。 2. The bicarbonate ion sensitive membrane according to claim 1, wherein said cation is an onium cation. 前記オニウムカチオンがアンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、またはピリジニウムカチオンである、請求項2に記載の重炭酸イオン感応膜。 3. The bicarbonate ion sensitive membrane according to claim 2, wherein the onium cation is an ammonium cation, a phosphonium cation, an imidazolium cation, or a pyridinium cation. 前記アニオンがボレートアニオン、カルボキシレートアニオン、スルホネートアニオン、ホスフェートアニオン、またはフェノキシドアニオンである、請求項1~3のいずれか1項に記載の重炭酸イオン感応膜。 The bicarbonate ion sensitive membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein the anion is borate anion, carboxylate anion, sulfonate anion, phosphate anion or phenoxide anion. 請求項1~4のいずれか1項に記載の重炭酸イオン感応膜が重合体を含有し、前記可塑剤に分散された分子が該重合体に含まれることを特徴とする重炭酸イオン感応膜。 5. The bicarbonate ion sensitive membrane according to claim 1, wherein the bicarbonate ion sensitive membrane contains a polymer, and the polymer contains molecules dispersed in the plasticizer. .
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