JP2725991B2 - 選択性の増強された非対称のイオン選択性膜電極を使用する電位差測定イオン定量法 - Google Patents
選択性の増強された非対称のイオン選択性膜電極を使用する電位差測定イオン定量法Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は電位差測定によりイオン定量を
行う方法に関し、また一層特定的にはイオン選択性の非
対称膜を用いて選択性の増強された電位差測定的定量を
行う方法に関する。
行う方法に関し、また一層特定的にはイオン選択性の非
対称膜を用いて選択性の増強された電位差測定的定量を
行う方法に関する。
【０００２】
【背景となる技術】液体中の特定物質の濃度を定量する
ために電気化学的測定が広く使用されている。イオン選
択性電極（ＩＳＥ）と称されるこのためのデバイスは、
例えば飲料水中の弗化物イオンの活量の測定、プロセス
流体のpHの測定、および血清中の電解質の定量を含めて
広汎な種類の電位差測定的イオン定量において使用され
る。
ために電気化学的測定が広く使用されている。イオン選
択性電極（ＩＳＥ）と称されるこのためのデバイスは、
例えば飲料水中の弗化物イオンの活量の測定、プロセス
流体のpHの測定、および血清中の電解質の定量を含めて
広汎な種類の電位差測定的イオン定量において使用され
る。
【０００３】健康管理の分野において、そして特に臨床
的診断の領域においては、血漿、血清および他の生物学
的液体中に存在する種々のイオンおよび代謝物質の活量
または濃度を測定するために、ＩＳＥが普通使用され
る。例えばＩＳＥは、このような液体中に含まれるＮａ
+、Ｃａ++、Ｍｇ++、Ｋ+、Ｃｌ-、Ｌｉ＋および二酸化
炭素やpHを定量するのに標準的に使用される。従来のＩ
ＳＥは一般に、イオン選択性膜、内部充填溶液または電
解液、および内部照合電極を含む。ＩＳＥとともに使用
される外部照合電極は典型的には、Ａｇ／ＡｇＣｌのよ
うな金属／金属ハロゲン化物電極である。
的診断の領域においては、血漿、血清および他の生物学
的液体中に存在する種々のイオンおよび代謝物質の活量
または濃度を測定するために、ＩＳＥが普通使用され
る。例えばＩＳＥは、このような液体中に含まれるＮａ
+、Ｃａ++、Ｍｇ++、Ｋ+、Ｃｌ-、Ｌｉ＋および二酸化
炭素やpHを定量するのに標準的に使用される。従来のＩ
ＳＥは一般に、イオン選択性膜、内部充填溶液または電
解液、および内部照合電極を含む。ＩＳＥとともに使用
される外部照合電極は典型的には、Ａｇ／ＡｇＣｌのよ
うな金属／金属ハロゲン化物電極である。
【０００４】従来的なＩＳＥは典型的にみると、嵩ばっ
ており、高価であり、清浄化しそして保守するのが困難
であり、また好ましくないほどに多量の生物学的液体を
必要とする傾向にある。このため、一層小型で一層信頼
性の高いＩＳＥを開発することに多くの注目が集まって
いる。イオン選択性センサーまたはバイオセンサーと称
されるこのような比較的小型のＩＳＥは、例えば写真平
版、スクリーン印刷およびイオン注入を含めての、電子
的素子の製造において使用される技術に似たものを使用
することにより安価に大量生産することができる。イオ
ン選択性センサーおよびバイオセンサーは従来的なＩＳ
Ｅよりも著しく低い製造原価で製造でき、一回使用のま
たは使用回数が限定された廃棄可能なデバイスを経済的
に提供することができ、これによって従来型のＩＳＥを
清浄化しそして保守する困難がなくなる。さらに、この
小型化されたイオン選択性センサーは患者から採取する
試料の必要量を減らすのに役立つ。一般に、センサーは
従来型の電極のミニアチュア版であるか、または上述し
た技術を一つ以上用いて製作したデバイスであってよ
い。センサーが、目的とする成分の濃度または活量のみ
に対して応答しそして干渉的なイオンの存在におよび
（または）センサーを支持する膜マトリックスの影響に
関わりなく応答する場合、分析または診断において最高
精度の結果が得られる。所望の選択性は、イオン透過担
体のようなイオン選択剤を含有するイオン選択性膜によ
ってしばしば得られる。一般に、イオン選択性膜は、目
的とするイオンに対して選択性を有するイオン透過担体
（ionophore）を含有する、ポリ塩化ビニルのような著
しく可塑化されたポリマーマトリックスからつくられ
る。例えば、イオン透過担体たるバリノマイシンが、カ
リウムイオンに対する選択性を有する膜の層内に含めら
れてき、またトリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベンゼ
ンまたは他のトリフルオロアセトフェノン誘導体が炭酸
イオンに対する選択性を有するイオン透過担体として使
用されてきた。
ており、高価であり、清浄化しそして保守するのが困難
であり、また好ましくないほどに多量の生物学的液体を
必要とする傾向にある。このため、一層小型で一層信頼
性の高いＩＳＥを開発することに多くの注目が集まって
いる。イオン選択性センサーまたはバイオセンサーと称
されるこのような比較的小型のＩＳＥは、例えば写真平
版、スクリーン印刷およびイオン注入を含めての、電子
的素子の製造において使用される技術に似たものを使用
することにより安価に大量生産することができる。イオ
ン選択性センサーおよびバイオセンサーは従来的なＩＳ
Ｅよりも著しく低い製造原価で製造でき、一回使用のま
たは使用回数が限定された廃棄可能なデバイスを経済的
に提供することができ、これによって従来型のＩＳＥを
清浄化しそして保守する困難がなくなる。さらに、この
小型化されたイオン選択性センサーは患者から採取する
試料の必要量を減らすのに役立つ。一般に、センサーは
従来型の電極のミニアチュア版であるか、または上述し
た技術を一つ以上用いて製作したデバイスであってよ
い。センサーが、目的とする成分の濃度または活量のみ
に対して応答しそして干渉的なイオンの存在におよび
（または）センサーを支持する膜マトリックスの影響に
関わりなく応答する場合、分析または診断において最高
精度の結果が得られる。所望の選択性は、イオン透過担
体のようなイオン選択剤を含有するイオン選択性膜によ
ってしばしば得られる。一般に、イオン選択性膜は、目
的とするイオンに対して選択性を有するイオン透過担体
（ionophore）を含有する、ポリ塩化ビニルのような著
しく可塑化されたポリマーマトリックスからつくられ
る。例えば、イオン透過担体たるバリノマイシンが、カ
リウムイオンに対する選択性を有する膜の層内に含めら
れてき、またトリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベンゼ
ンまたは他のトリフルオロアセトフェノン誘導体が炭酸
イオンに対する選択性を有するイオン透過担体として使
用されてきた。
【０００５】イオン化学種の濃度または活量の定量は、
ＥＭＦ（試料溶液により電解的に接続された内部照合電
極と外部照合電極との間の、電流がゼロまたはゼロに近
いときの電位差）を、高インピーダンスの電圧計を用い
て測定することにより行われる。照合電極は典型的には
塩橋により、試料溶液に電解的に接続されている。
ＥＭＦ（試料溶液により電解的に接続された内部照合電
極と外部照合電極との間の、電流がゼロまたはゼロに近
いときの電位差）を、高インピーダンスの電圧計を用い
て測定することにより行われる。照合電極は典型的には
塩橋により、試料溶液に電解的に接続されている。
【０００６】生理学的、工業的および環境関連の試料中
の二酸化炭素化学種を全部、正確にそして迅速に定量す
ることは、極めて困難な挑戦にあたる。炭酸イオン−選
択性電極または流動通過（flow through）検知器として
構成されるガス検知電極を使用して生物学的試料中の全
二酸化炭素を定量するために、現在、自動化された臨床
的分析器が常用されている。しかしながら、炭酸イオン
−選択性の既知の膜電極はいずれも、炭酸イオンを明確
に定量するのに十分な特定性ないしは選択性を示さな
い。これは、炭酸イオン−選択性のあるイオン透過担体
を利用するイオン選択性センサーが、パークロレート、
ゲンチゼート、サリシレート、ｐ−アミノサリシレート
や、さらにはヘパリンのようなより大きな化学種のごと
き比較的大きい疎水性イオンによる干渉効果をうけるか
らである。このようなサリシレートイオンは、普通の鎮
痛剤で治療を受けている患者から採取した生理学的試料
中に普通存在する。
の二酸化炭素化学種を全部、正確にそして迅速に定量す
ることは、極めて困難な挑戦にあたる。炭酸イオン−選
択性電極または流動通過（flow through）検知器として
構成されるガス検知電極を使用して生物学的試料中の全
二酸化炭素を定量するために、現在、自動化された臨床
的分析器が常用されている。しかしながら、炭酸イオン
−選択性の既知の膜電極はいずれも、炭酸イオンを明確
に定量するのに十分な特定性ないしは選択性を示さな
い。これは、炭酸イオン−選択性のあるイオン透過担体
を利用するイオン選択性センサーが、パークロレート、
ゲンチゼート、サリシレート、ｐ−アミノサリシレート
や、さらにはヘパリンのようなより大きな化学種のごと
き比較的大きい疎水性イオンによる干渉効果をうけるか
らである。このようなサリシレートイオンは、普通の鎮
痛剤で治療を受けている患者から採取した生理学的試料
中に普通存在する。
【０００７】１９７５年８月１日に発行されたNiedrach
の米国特許第３,８９８,１４７号は、疎水性エラストマ
ーからなる水素イオン透過性膜を有する炭酸イオン−選
択性電極を開示している。水素イオン透過性膜中の水性
電解液のpHを測定することは、重炭酸塩の間接測定とし
て役立つ。しかしながら、この手法においては、二酸化
炭素の吸収が、試料中の唯一の水素イオン源であると仮
定されている。さらに、この系は他の内生的な酸の干渉
をうける。
の米国特許第３,８９８,１４７号は、疎水性エラストマ
ーからなる水素イオン透過性膜を有する炭酸イオン−選
択性電極を開示している。水素イオン透過性膜中の水性
電解液のpHを測定することは、重炭酸塩の間接測定とし
て役立つ。しかしながら、この手法においては、二酸化
炭素の吸収が、試料中の唯一の水素イオン源であると仮
定されている。さらに、この系は他の内生的な酸の干渉
をうける。
【０００８】１９８９年３月７日に発行されたChapotea
uの米国特許第４,８１０,３５１号は、アルキル置換フ
ルオロアセトフェノンからなるイオン透過担体を利用す
る炭酸イオン−選択性の膜および電極を開示している。
流れが非常に速い状況下で電極の応答のドリフトを減少
するために、イオン透過担体のアルキル置換を高めるこ
とが示唆されている。さらに、荷電した化学種を溶液相
から駆追することにより、干渉性陰イオンを一層よく排
除するために、イオン−選択性膜処方に疎水性分子を添
加することが示唆されている。炭酸イオンと結合するた
めにＣ7〜Ｃ9第４級アンモニウム界面活性剤が開示され
ている。
uの米国特許第４,８１０,３５１号は、アルキル置換フ
ルオロアセトフェノンからなるイオン透過担体を利用す
る炭酸イオン−選択性の膜および電極を開示している。
流れが非常に速い状況下で電極の応答のドリフトを減少
するために、イオン透過担体のアルキル置換を高めるこ
とが示唆されている。さらに、荷電した化学種を溶液相
から駆追することにより、干渉性陰イオンを一層よく排
除するために、イオン−選択性膜処方に疎水性分子を添
加することが示唆されている。炭酸イオンと結合するた
めにＣ7〜Ｃ9第４級アンモニウム界面活性剤が開示され
ている。
【０００９】１９８１年６月９日に発行されたKimらの
米国特許第４,２７２,３２８号は、イオン透過担体を含
む膜と、分析すべき溶液のpHを約７.５〜約９.５の間に
制御するのに十分な量の緩衝帯とを含むイオン−選択性
電極多層分析素子を開示している。上記の条件下では、
ゲンチゼート、サリシレートおよびｐ−アミノサリシレ
ートの干渉効果に対して、上記素子の感受性は比較的低
いことが示唆されている。他の大きな陰イオン例えばヘ
パリンおよび（または）内生的な脂肪酸による干渉を無
くすることについては述べられていない。
米国特許第４,２７２,３２８号は、イオン透過担体を含
む膜と、分析すべき溶液のpHを約７.５〜約９.５の間に
制御するのに十分な量の緩衝帯とを含むイオン−選択性
電極多層分析素子を開示している。上記の条件下では、
ゲンチゼート、サリシレートおよびｐ−アミノサリシレ
ートの干渉効果に対して、上記素子の感受性は比較的低
いことが示唆されている。他の大きな陰イオン例えばヘ
パリンおよび（または）内生的な脂肪酸による干渉を無
くすることについては述べられていない。
【００１０】１９８０年４月２２日に発行されたKimの
米国特許第４,１９９,４１１号は、約２〜約６個のヒド
ロキシル基を有する多価アルコールを含むセルロースエ
ステルからできているオーバーコートを有する、ハロゲ
ン化物イオン−選択性デバイスの構造を開示している。
セルロースエステルのオーバーコートに添加されると
き、この多価アルコールは「セルロースエステル層の干
渉防止特性に悪影響を与えなかった」。６.４〜約８.３
％のヒドロキシル基を有する加水分解されたセルロース
アセテートブチレートがセルロースエステルの１例とし
て開示されている。Kimは非対称の膜または層の使用に
ついては述べもせずあるいは示唆もしてない。
米国特許第４,１９９,４１１号は、約２〜約６個のヒド
ロキシル基を有する多価アルコールを含むセルロースエ
ステルからできているオーバーコートを有する、ハロゲ
ン化物イオン−選択性デバイスの構造を開示している。
セルロースエステルのオーバーコートに添加されると
き、この多価アルコールは「セルロースエステル層の干
渉防止特性に悪影響を与えなかった」。６.４〜約８.３
％のヒドロキシル基を有する加水分解されたセルロース
アセテートブチレートがセルロースエステルの１例とし
て開示されている。Kimは非対称の膜または層の使用に
ついては述べもせずあるいは示唆もしてない。
【００１１】１９７９年の著者不明のResearch Disclos
ure １８７３０は、ハロゲン化物イオン−選択性のデバ
イスの製造およびこのデバイス保存寿命を改善するため
にセルロースエステルを含むハロゲン化物を透過可能な
上被層を使用することを開示している。非対称性膜電極
についての言及や示唆はない。
ure １８７３０は、ハロゲン化物イオン−選択性のデバ
イスの製造およびこのデバイス保存寿命を改善するため
にセルロースエステルを含むハロゲン化物を透過可能な
上被層を使用することを開示している。非対称性膜電極
についての言及や示唆はない。
【００１２】１９８５年３月１９日に発行されDetwiler
らの米国特許第４,５０５,８０１号は、イオン選択性膜
のためのオーバーコート層を開示しており、このオーバ
ーコート層はサリシレート、特に高濃度のサリシレート
のような干渉性がありうるイオンに対比すると炭酸イオ
ンに対して高い選択性を有する。ここに開示のオーバー
コート層は、連続的な親水性結合剤中に分散された不連
続な疎水性溶媒、親油性陰イオンを抽出するための錯化
剤、７.５〜約９.５の範囲のpHを与える緩衝剤および核
化剤を含有する。
らの米国特許第４,５０５,８０１号は、イオン選択性膜
のためのオーバーコート層を開示しており、このオーバ
ーコート層はサリシレート、特に高濃度のサリシレート
のような干渉性がありうるイオンに対比すると炭酸イオ
ンに対して高い選択性を有する。ここに開示のオーバー
コート層は、連続的な親水性結合剤中に分散された不連
続な疎水性溶媒、親油性陰イオンを抽出するための錯化
剤、７.５〜約９.５の範囲のpHを与える緩衝剤および核
化剤を含有する。
【００１３】１９９０年２月６日に発行されたIshizuka
らのStatutory Invention Registration No．Ｈ７４５
は、サリシレート、ｐ−アミノサリシレートおよびゲン
チゼートによる干渉を無くしまたは減少するために、炭
酸イオン−選択性層に積層された、緩衝された親水性ポ
リマー結合剤の層を使用することを開示している。
らのStatutory Invention Registration No．Ｈ７４５
は、サリシレート、ｐ−アミノサリシレートおよびゲン
チゼートによる干渉を無くしまたは減少するために、炭
酸イオン−選択性層に積層された、緩衝された親水性ポ
リマー結合剤の層を使用することを開示している。
【００１４】Chaらの「Potentiometric Ion- and Bio-
Selective Electrodes Based On Asymmetric Cellulose
Acetate Membranes」、Talanta、 ３６巻（１９８９
年）、２７１〜２７８ページは、第２の層に融着されて
いる加水分解された第１の層、中性の担体および可塑化
剤を含有する第２の層、および第１の層の加水分解され
た露出面に共有結合によって結合された酵素を有するセ
ルローストリアセテート膜からなるバイオ選択性電極を
開示している。トリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベン
ゼン（ＴＦＡＢＢ）でドーピングされたセルロースアセ
テートの非対称性の膜の炭酸イオンおよび他の陰イオン
に対する電位差測定上の応答性が開示されている（Cha
文献の第４図）。さらに、「（ヒドロキシル基を形成す
るための）非対称的変改は膜の応答特性にほとんどある
いは全く影響を与えなかった。観察された応答スロープ
および選択性（あるいはサリシレートに対する応答性の
ないこと）は、GreenbergおよびMeyerhoffにより既に報
告されているごとく、ＰＶＣをベースとする膜について
認められているそれらと実質的に同じである」ことが開
示されている。
Selective Electrodes Based On Asymmetric Cellulose
Acetate Membranes」、Talanta、 ３６巻（１９８９
年）、２７１〜２７８ページは、第２の層に融着されて
いる加水分解された第１の層、中性の担体および可塑化
剤を含有する第２の層、および第１の層の加水分解され
た露出面に共有結合によって結合された酵素を有するセ
ルローストリアセテート膜からなるバイオ選択性電極を
開示している。トリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベン
ゼン（ＴＦＡＢＢ）でドーピングされたセルロースアセ
テートの非対称性の膜の炭酸イオンおよび他の陰イオン
に対する電位差測定上の応答性が開示されている（Cha
文献の第４図）。さらに、「（ヒドロキシル基を形成す
るための）非対称的変改は膜の応答特性にほとんどある
いは全く影響を与えなかった。観察された応答スロープ
および選択性（あるいはサリシレートに対する応答性の
ないこと）は、GreenbergおよびMeyerhoffにより既に報
告されているごとく、ＰＶＣをベースとする膜について
認められているそれらと実質的に同じである」ことが開
示されている。
【００１５】Chaらにより開示されている非対称性膜
は、バイオセンサー的応用のために開発された。Chaら
は電位差測定的に定量するための選択性の増強された方
法については述べも示唆もしてない。さらにChaらは、
非対称性膜電極によりサリシレートによる干渉が減少さ
れる電位差測定的定量方法あるいは選択性を増強するた
めに、目的とするイオンの活量が静的に（平衡状態にお
いて）ではなく動的に定量されるごとき方法について述
べても示唆してもいない。
は、バイオセンサー的応用のために開発された。Chaら
は電位差測定的に定量するための選択性の増強された方
法については述べも示唆もしてない。さらにChaらは、
非対称性膜電極によりサリシレートによる干渉が減少さ
れる電位差測定的定量方法あるいは選択性を増強するた
めに、目的とするイオンの活量が静的に（平衡状態にお
いて）ではなく動的に定量されるごとき方法について述
べても示唆してもいない。
【００１６】
【発明の概要】本発明は、 （ａ）イオン選択剤と可塑化剤とを含むイオン選択性層
と、これに融着しており、生物学的試料と接触され該生
物学的試料と接触する側に薄い親水性のヒドロキシル化
された表面を有する親水性層とを備えた非対称膜を有す
るイオン選択性の非対称膜電極であって、該イオン選択
性層は上記ヒドロキシル化された表面でない親水性層側
に融着している膜電極に、目的とするイオンを含有する
ものと疑われる生物学的試料を接触させ、 （ｂ）イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電位
差を測定し、そして （ｃ）この電位差を試料中の目的イオンの濃度に相関さ
せることにより電位差測定イオン選択性を増強すること
からなる、イオン選択性の非対称膜電極とこれに対して
電解的に接続された照合電極とを用いることにより、生
物学的試料につき電位差測定によりイオン定量を行う方
法に関する。
と、これに融着しており、生物学的試料と接触され該生
物学的試料と接触する側に薄い親水性のヒドロキシル化
された表面を有する親水性層とを備えた非対称膜を有す
るイオン選択性の非対称膜電極であって、該イオン選択
性層は上記ヒドロキシル化された表面でない親水性層側
に融着している膜電極に、目的とするイオンを含有する
ものと疑われる生物学的試料を接触させ、 （ｂ）イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電位
差を測定し、そして （ｃ）この電位差を試料中の目的イオンの濃度に相関さ
せることにより電位差測定イオン選択性を増強すること
からなる、イオン選択性の非対称膜電極とこれに対して
電解的に接続された照合電極とを用いることにより、生
物学的試料につき電位差測定によりイオン定量を行う方
法に関する。
【００１７】本発明の別な局面は、 （ａ）干渉物質の濃度が約２×１０−３Ｍより低くまた
希釈した生物学的試料のｐＨが約７．５〜９．５である
のに十分な量の緩衝溶液により、炭酸イオンを含有する
ものと疑われる、干渉物質を含有する生物学的試料を希
釈し、 （ｂ）イオン選択剤と可塑化剤とを含むイオン選択性層
と、これに融着しており、希釈された生物学的試料と接
触され該生物学的試料と接触する側に薄い親水性のヒド
ロキシル化された表面を有する親水性層とを備えた非対
称膜を有するイオン選択性の非対称膜電極であって、該
イオン選択性層は上記ヒドロキシル化された表面でない
親水性層側に融着している膜電極に、希釈された試料を
接触し、 （ｃ）イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電位
差を測定し、そして （ｄ）この電位差を試料中の炭酸イオン濃度に相関させ
ることにより、電位差測定イオン選択性を増強すること
からなる、イオン選択性の非対称膜電極とこれに対して
電解的に接続された照合電極とを用いることにより、生
物学的試料の電位差測定を行うことによる炭酸イオンの
定量方法に関する。
希釈した生物学的試料のｐＨが約７．５〜９．５である
のに十分な量の緩衝溶液により、炭酸イオンを含有する
ものと疑われる、干渉物質を含有する生物学的試料を希
釈し、 （ｂ）イオン選択剤と可塑化剤とを含むイオン選択性層
と、これに融着しており、希釈された生物学的試料と接
触され該生物学的試料と接触する側に薄い親水性のヒド
ロキシル化された表面を有する親水性層とを備えた非対
称膜を有するイオン選択性の非対称膜電極であって、該
イオン選択性層は上記ヒドロキシル化された表面でない
親水性層側に融着している膜電極に、希釈された試料を
接触し、 （ｃ）イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電位
差を測定し、そして （ｄ）この電位差を試料中の炭酸イオン濃度に相関させ
ることにより、電位差測定イオン選択性を増強すること
からなる、イオン選択性の非対称膜電極とこれに対して
電解的に接続された照合電極とを用いることにより、生
物学的試料の電位差測定を行うことによる炭酸イオンの
定量方法に関する。
【００１８】
【発明の詳述】本発明は、イオン選択性の非対称膜電極
とこれに対して電解的に接続された照合電極とを用いる
ことにより、生物学的試料につき電位差測定によりイオ
ン定量を行う方法に関する。この方法は、イオン選択剤
と可塑化剤とを含むイオン選択性層と、これに融着して
おり、生物学的試料と接触される親水性層とを備えた非
対称膜を有するイオン選択性の非対称膜電極に、目的と
するイオンを含有するものと疑われる生物学的試料を接
触させ、イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電
位差を測定し、そしてこの電位差を試料中の目的イオン
の濃度に相関させることにより電位差測定イオン選択性
を増強することからなる。
とこれに対して電解的に接続された照合電極とを用いる
ことにより、生物学的試料につき電位差測定によりイオ
ン定量を行う方法に関する。この方法は、イオン選択剤
と可塑化剤とを含むイオン選択性層と、これに融着して
おり、生物学的試料と接触される親水性層とを備えた非
対称膜を有するイオン選択性の非対称膜電極に、目的と
するイオンを含有するものと疑われる生物学的試料を接
触させ、イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電
位差を測定し、そしてこの電位差を試料中の目的イオン
の濃度に相関させることにより電位差測定イオン選択性
を増強することからなる。
【００１９】「イオン選択性電極（ＩＳＥ）」とは、試
料中の目的イオンの活量にその電位が関連づけられる電
位差測定用の電気化学的センサーを意味する。一般に、
電位は目的イオンの活量の対数に比例する。目的イオン
の活量とは、イオン濃度に活量係数を乗じたものと定義
され、活量係数は一般に知られておりあるいは当該技術
において入手可能である。「生物学的試料」とは、分析
に先立って化学的にそして（または）物理的に処理さ
れ、希釈されあるいは濃縮されている生物学的な起源の
液体を含めた、生物学的起源の任意の液体を意味する。
生物学的試料の例には、血清、尿、血漿、全血、脊髄
液、羊水、唾液および涙がある。「目的とするイオン」
とは、本発明の非対称膜ＩＳＥを使用して定量すべき任
意のイオンを意味する。目的とする種々のイオンには、
炭酸塩（ＣＯ3 2-）塩化物（Ｃｌ-）、臭化物（Ｂｒ-）
および燐酸塩（ＨＰＯ3 -）が含まれるが、これらに限定
されない。目的とするイオンのうちＣＯ3 2-が好まし
い。本発明の方法は塩化物イオンのような小さな親水性
陰イオンを定量するのに特に適している。
料中の目的イオンの活量にその電位が関連づけられる電
位差測定用の電気化学的センサーを意味する。一般に、
電位は目的イオンの活量の対数に比例する。目的イオン
の活量とは、イオン濃度に活量係数を乗じたものと定義
され、活量係数は一般に知られておりあるいは当該技術
において入手可能である。「生物学的試料」とは、分析
に先立って化学的にそして（または）物理的に処理さ
れ、希釈されあるいは濃縮されている生物学的な起源の
液体を含めた、生物学的起源の任意の液体を意味する。
生物学的試料の例には、血清、尿、血漿、全血、脊髄
液、羊水、唾液および涙がある。「目的とするイオン」
とは、本発明の非対称膜ＩＳＥを使用して定量すべき任
意のイオンを意味する。目的とする種々のイオンには、
炭酸塩（ＣＯ3 2-）塩化物（Ｃｌ-）、臭化物（Ｂｒ-）
および燐酸塩（ＨＰＯ3 -）が含まれるが、これらに限定
されない。目的とするイオンのうちＣＯ3 2-が好まし
い。本発明の方法は塩化物イオンのような小さな親水性
陰イオンを定量するのに特に適している。
【００２０】電位差測定イオンセンサーの原理に関する
一般的な論考は、Clinical Chemistry、３２巻８号（１
９８６年）の１４４８〜１４５９ページのOeschらの「I
on Selective Membranes for Clinical Use」において
なされており、この開示は参照によって本明細書中に加
入されている。すでに知られている従来のＩＳＥは典型
的には、イオン選択性膜、内部充填溶液、および内部照
合電極からなる。ＩＳＥには膜の材料の性質に従って分
類されることができ、ＩＳＥには固体膜電極、ガラス膜
電極、荷電したイオン選択剤を含む液膜電極、および不
活性のポリマーマトリックス中に保持されたイオン透過
担体のような電気的に中性なイオン選択剤を含有する有
機溶液からつくられる膜を有する中性液膜電極が含まれ
る。
一般的な論考は、Clinical Chemistry、３２巻８号（１
９８６年）の１４４８〜１４５９ページのOeschらの「I
on Selective Membranes for Clinical Use」において
なされており、この開示は参照によって本明細書中に加
入されている。すでに知られている従来のＩＳＥは典型
的には、イオン選択性膜、内部充填溶液、および内部照
合電極からなる。ＩＳＥには膜の材料の性質に従って分
類されることができ、ＩＳＥには固体膜電極、ガラス膜
電極、荷電したイオン選択剤を含む液膜電極、および不
活性のポリマーマトリックス中に保持されたイオン透過
担体のような電気的に中性なイオン選択剤を含有する有
機溶液からつくられる膜を有する中性液膜電極が含まれ
る。
【００２１】生物学的試料のような試料溶液と組合わさ
れるＩＳＥと外部照合電極とにより電位差測定用セル組
立物が構成され、そして目的イオンを試料溶液から膜に
選択的に移動することにより、内部充填溶液と試料溶液
との間に電位差が発生する。この電位差は、膜に接触す
る二つの溶液中の目的イオンの濃度のまたは活量の比に
数学的に関連づけることができる。目的のイオンに対す
る膜の選択性は、理想的な条件下では、膜に接触する二
つの溶液中の目的イオンの活量の比の対数の一次関数
（Nernstの式）である。非理想的条件に対しては、ＥＭ
Ｆに関するNernstの式の半経験的な拡張（Nikolskii Ei
senmannの式）を利用できる。ＥＭＦとは内部および外
部の両照合電極が、電流がゼロまたはほとんどゼロであ
る状態で、試料溶液により電気的に接続されている際の
両電極間の電位差を意味する。
れるＩＳＥと外部照合電極とにより電位差測定用セル組
立物が構成され、そして目的イオンを試料溶液から膜に
選択的に移動することにより、内部充填溶液と試料溶液
との間に電位差が発生する。この電位差は、膜に接触す
る二つの溶液中の目的イオンの濃度のまたは活量の比に
数学的に関連づけることができる。目的のイオンに対す
る膜の選択性は、理想的な条件下では、膜に接触する二
つの溶液中の目的イオンの活量の比の対数の一次関数
（Nernstの式）である。非理想的条件に対しては、ＥＭ
Ｆに関するNernstの式の半経験的な拡張（Nikolskii Ei
senmannの式）を利用できる。ＥＭＦとは内部および外
部の両照合電極が、電流がゼロまたはほとんどゼロであ
る状態で、試料溶液により電気的に接続されている際の
両電極間の電位差を意味する。
【００２２】本発明についての図面の説明をすると、図
１Ａは、（Ａ）：ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、
（Ｂ）：変性されてないセルローストリアセテート（Ｃ
ＴＡ）、および（Ｃ）：非対称ＣＴＡ膜からそれぞれつ
くられる炭酸イオン−選択性電極の、サリシレートの濃
度が１０-5〜１０-4Ｍ（モル／リットル）と変化すると
きの動的応答を示す。図１Ｂは、（Ａ）：ポリビニルク
ロライド（ＰＶＣ）、（Ｂ）：変性されてないセルロー
ストリアセテート（ＣＴＡ）、および（Ｃ）：非対称Ｃ
ＴＡ膜からそれぞれつくられる炭酸イオン−選択性電極
の、ＣＯ3 2-の濃度が１０-4〜１０-3Ｍとの変化すると
きの動的応答を示す。
１Ａは、（Ａ）：ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、
（Ｂ）：変性されてないセルローストリアセテート（Ｃ
ＴＡ）、および（Ｃ）：非対称ＣＴＡ膜からそれぞれつ
くられる炭酸イオン−選択性電極の、サリシレートの濃
度が１０-5〜１０-4Ｍ（モル／リットル）と変化すると
きの動的応答を示す。図１Ｂは、（Ａ）：ポリビニルク
ロライド（ＰＶＣ）、（Ｂ）：変性されてないセルロー
ストリアセテート（ＣＴＡ）、および（Ｃ）：非対称Ｃ
ＴＡ膜からそれぞれつくられる炭酸イオン−選択性電極
の、ＣＯ3 2-の濃度が１０-4〜１０-3Ｍとの変化すると
きの動的応答を示す。
【００２３】図２Ａは、ＴＦＡＢＢでドーピングされた
変性されてないＣＴＡ（△）膜電極および非対称ＣＴＡ
（○）膜電極の疎水性陰イオン（Ａ）つまりサリシル酸
に対する電位差応答を示す。pH８.６において、０.１Ｍ
のトリス−硫酸溶液中で電位差を測定した。図２Ｂは、
ＴＦＡＢＢでドーピングされた変性されていないＣＴＡ
（△）膜電極および非対称ＣＴＡ（○）膜電極の疎水性
陰イオン（Ｂ）つまり３−ヒドロキシ−２−ナフト酸に
対する電位差応答を示す。pH８.６において、０.１Ｍの
トリス−硫酸溶液中で電位差を測定した。図２Ｃは、Ｔ
ＦＡＢＢでドーピングされた変性されていないＣＴＡ
（△）膜電極および非対称ＣＴＡ（○）膜電極の疎水性
陰イオン（Ｃ）つまり３−ヒドロキシ−２−アントラセ
ンカルボン酸に対する電位差応答を示す。pH８.６にお
いて、０.１Ｍのトリス−硫酸溶液中で電位差を測定し
た。
変性されてないＣＴＡ（△）膜電極および非対称ＣＴＡ
（○）膜電極の疎水性陰イオン（Ａ）つまりサリシル酸
に対する電位差応答を示す。pH８.６において、０.１Ｍ
のトリス−硫酸溶液中で電位差を測定した。図２Ｂは、
ＴＦＡＢＢでドーピングされた変性されていないＣＴＡ
（△）膜電極および非対称ＣＴＡ（○）膜電極の疎水性
陰イオン（Ｂ）つまり３−ヒドロキシ−２−ナフト酸に
対する電位差応答を示す。pH８.６において、０.１Ｍの
トリス−硫酸溶液中で電位差を測定した。図２Ｃは、Ｔ
ＦＡＢＢでドーピングされた変性されていないＣＴＡ
（△）膜電極および非対称ＣＴＡ（○）膜電極の疎水性
陰イオン（Ｃ）つまり３−ヒドロキシ−２−アントラセ
ンカルボン酸に対する電位差応答を示す。pH８.６にお
いて、０.１Ｍのトリス−硫酸溶液中で電位差を測定し
た。
【００２４】図３は、大容量のウォールジェット流セル
を備えた、膜電極をベースとする流れ注入分析（ＦＩ
Ａ）システムの略解図である。図４Ａは、流動通過検知
器としてＴＦＡＢＢでドーピングされた炭酸塩−選択性
ＰＶＣ膜電極を用いて得た、流れ注入陰イオンに対する
電位差測定応答を示す。０.１Ｍのトリス−硫酸つまりp
H８.６の緩衝液を含有する陰イオン標準溶液のアリコー
ト（１５０μｌ）を、pHが８.６の、０.１Ｍのトリス−
硫酸を含有するバックグラウンド電解液流中に毎分７.
５ml注入した。図４Ｂは、流動通過検知器として変性さ
れてない普通のＣＴＡ膜電極を用いて得た、流れ注入陰
イオンに対する電位差測定応答を示す。０.１Ｍのトリ
ス−硫酸つまりpH８.６の緩衝液を含有する陰イオン標
準溶液のアリコート（１５０μl）を、pHが８.６の、
０.１Ｍのトリス−硫酸を含有するバックグラウンド電
解液流中に毎分７.５ml注入した。図４Ｃは、流動通過
検知器として非対称ＣＴＡ膜電極を用いて得た、流れ注
入陰イオンに対する電位差測定応答を示す。０.１Ｍの
トリス−硫酸つまりpH８.６の緩衝液を含有する陰イオ
ン標準溶液のアリコート（１５０μl）を、pHが８.６
の、０.１Ｍのトリス−硫酸を含有するバックグラウン
ド電解液流中に毎分７.５ml注入した。
を備えた、膜電極をベースとする流れ注入分析（ＦＩ
Ａ）システムの略解図である。図４Ａは、流動通過検知
器としてＴＦＡＢＢでドーピングされた炭酸塩−選択性
ＰＶＣ膜電極を用いて得た、流れ注入陰イオンに対する
電位差測定応答を示す。０.１Ｍのトリス−硫酸つまりp
H８.６の緩衝液を含有する陰イオン標準溶液のアリコー
ト（１５０μｌ）を、pHが８.６の、０.１Ｍのトリス−
硫酸を含有するバックグラウンド電解液流中に毎分７.
５ml注入した。図４Ｂは、流動通過検知器として変性さ
れてない普通のＣＴＡ膜電極を用いて得た、流れ注入陰
イオンに対する電位差測定応答を示す。０.１Ｍのトリ
ス−硫酸つまりpH８.６の緩衝液を含有する陰イオン標
準溶液のアリコート（１５０μl）を、pHが８.６の、
０.１Ｍのトリス−硫酸を含有するバックグラウンド電
解液流中に毎分７.５ml注入した。図４Ｃは、流動通過
検知器として非対称ＣＴＡ膜電極を用いて得た、流れ注
入陰イオンに対する電位差測定応答を示す。０.１Ｍの
トリス−硫酸つまりpH８.６の緩衝液を含有する陰イオ
ン標準溶液のアリコート（１５０μl）を、pHが８.６
の、０.１Ｍのトリス−硫酸を含有するバックグラウン
ド電解液流中に毎分７.５ml注入した。
【００２５】図５Ａは、ＴＦＡＢＢでドーピングされた
ＰＶＣ膜電極の、添加される標準溶液すなわち（Ａ）：
２５ミリＭの炭酸塩、（Ｂ）：１.０ミリＭのサリシレ
ート、（Ｃ）：２５ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩
化物および１.０ミリＭのサリシレートを含有する混合
物に対する動的応答を示す。各測定とも、pH８.６の０.
１Ｍのトリス−硫酸を含有する１８mlのバックグラウン
ド電解質溶液に２mlの標準溶液を添加した。図５Ｂは、
ＴＦＡＢＢでドーピングされた非対称ＣＴＡ膜電極の、
添加される標準溶液つまり（Ａ）：２５ミリＭの炭酸
塩、（Ｂ）：１.０ミリＭのサリシレート、（Ｃ）：２
５ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩化物および１.０
ミリＭのサリシレートを含有する混合物に対する動的応
答を示す。各測定とも、pH８.６の０.１Ｍのトリス−硫
酸を含有する１８mlのバックグラウンド電解質溶液に２
mlの標準溶液を添加した。
ＰＶＣ膜電極の、添加される標準溶液すなわち（Ａ）：
２５ミリＭの炭酸塩、（Ｂ）：１.０ミリＭのサリシレ
ート、（Ｃ）：２５ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩
化物および１.０ミリＭのサリシレートを含有する混合
物に対する動的応答を示す。各測定とも、pH８.６の０.
１Ｍのトリス−硫酸を含有する１８mlのバックグラウン
ド電解質溶液に２mlの標準溶液を添加した。図５Ｂは、
ＴＦＡＢＢでドーピングされた非対称ＣＴＡ膜電極の、
添加される標準溶液つまり（Ａ）：２５ミリＭの炭酸
塩、（Ｂ）：１.０ミリＭのサリシレート、（Ｃ）：２
５ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩化物および１.０
ミリＭのサリシレートを含有する混合物に対する動的応
答を示す。各測定とも、pH８.６の０.１Ｍのトリス−硫
酸を含有する１８mlのバックグラウンド電解質溶液に２
mlの標準溶液を添加した。
【００２６】図６Ａは、ＰＶＣ膜電極および非対称炭酸
イオン−選択性膜電極の、種々な濃度のサリシレートを
含有する、添加される血清試料つまり（Ａ）：再構成さ
れた対照用血清、（Ｂ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-を含有
する対照用血清、（Ｃ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と０.０
１ミリＭのサリシレートとを含有する対照用血清、
（Ｄ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と０.１ミリＭのサリシレ
ートとを含有する対照用血清、（Ｅ）：２５ミリＭのＣ
Ｏ3 2-と０.１ミリＭのサリシレートとを含有する対照用
血清、（Ｇ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-を含有する対照用
血清、（Ｈ）：脱イオン水中の２５ミリＭのＣＯ3 2-に
対する電位差測定応答を示す。各測定の間に脱イオン水
で膜を洗浄しまた図に示す順序に従って血清試料を添加
した。図６Ｂは、非対称ＣＴＡイオン選択性膜電極の、
種々な濃度のサリシレートを含有する、添加される血清
試料つまり（Ａ）：再構成された対照試料、（Ｂ）：２
５ミリＭのＣＯ3 2-を含有する対照用血清、（Ｃ）：２
５ミリＭのＣＯ3 2-と０.０１ミリＭのサリシレートとを
含有する対照用血清、（Ｄ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と
０.１ミリＭのサリシレートとを含有する対照用血清、
（Ｅ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と０.１ミリＭのサリシレ
ートとを含有する対照用血清、（Ｇ）：２５ミリＭのＣ
Ｏ3 2-を含有する対照用血清、（Ｈ）：脱イオン水中の
２５ミリＭのＣＯ3 2-に対する電位差測定応答を示す。
各測定の間に脱イオン水で膜を洗浄しまた図に示す順序
に従って血清試料を添加した。
イオン−選択性膜電極の、種々な濃度のサリシレートを
含有する、添加される血清試料つまり（Ａ）：再構成さ
れた対照用血清、（Ｂ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-を含有
する対照用血清、（Ｃ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と０.０
１ミリＭのサリシレートとを含有する対照用血清、
（Ｄ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と０.１ミリＭのサリシレ
ートとを含有する対照用血清、（Ｅ）：２５ミリＭのＣ
Ｏ3 2-と０.１ミリＭのサリシレートとを含有する対照用
血清、（Ｇ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-を含有する対照用
血清、（Ｈ）：脱イオン水中の２５ミリＭのＣＯ3 2-に
対する電位差測定応答を示す。各測定の間に脱イオン水
で膜を洗浄しまた図に示す順序に従って血清試料を添加
した。図６Ｂは、非対称ＣＴＡイオン選択性膜電極の、
種々な濃度のサリシレートを含有する、添加される血清
試料つまり（Ａ）：再構成された対照試料、（Ｂ）：２
５ミリＭのＣＯ3 2-を含有する対照用血清、（Ｃ）：２
５ミリＭのＣＯ3 2-と０.０１ミリＭのサリシレートとを
含有する対照用血清、（Ｄ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と
０.１ミリＭのサリシレートとを含有する対照用血清、
（Ｅ）：２５ミリＭのＣＯ3 2-と０.１ミリＭのサリシレ
ートとを含有する対照用血清、（Ｇ）：２５ミリＭのＣ
Ｏ3 2-を含有する対照用血清、（Ｈ）：脱イオン水中の
２５ミリＭのＣＯ3 2-に対する電位差測定応答を示す。
各測定の間に脱イオン水で膜を洗浄しまた図に示す順序
に従って血清試料を添加した。
【００２７】図７は、イオン選択性層に融着した親水性
層を有する非対称膜からなる非対称炭酸イオン−選択性
膜の製造を図式的に示す。図８Ａは、非対称ＩＳＥのた
めの固体の平板状センサーの形式を略解的に示す。図８
Ｂは、固体の平板状センサーの型式にける非対称ＩＳＥ
の親水性層およびイオン選択性層を略解的に示す。
層を有する非対称膜からなる非対称炭酸イオン−選択性
膜の製造を図式的に示す。図８Ａは、非対称ＩＳＥのた
めの固体の平板状センサーの形式を略解的に示す。図８
Ｂは、固体の平板状センサーの型式にける非対称ＩＳＥ
の親水性層およびイオン選択性層を略解的に示す。
【００２８】本発明において利用するＩＳＥは選択性が
増強された非対称膜電極である。この非対称膜はイオン
選択性層に融着された親水性層を有する。親水性層は、
親水性の表面をもつ薄いポリマー膜を用いることにより
つくられる。このようなポリマー膜をつくるために、セ
ルロース、セルロースエステル、ポリ（ビニルアセテー
ト）、ポリウレタン、ポリ（ビニルブチラール）、およ
び塩化ビニルのコポリマーを含む各種のポリマーを使用
できるが、これらに限られはしない。「セルロースエス
テル」とは、セルロースアセテート、セルロースブチレ
ートおよび同族体系列に属する他のものを含めたセルロ
ースのエステル誘導体のすべてを意味するが、これらに
限られはしない。「ポリ（ビニルブチラール）」とは、
ビニルブチラール、ビニルアルコールおよびビニルアセ
テートのコポリマーのことである。
増強された非対称膜電極である。この非対称膜はイオン
選択性層に融着された親水性層を有する。親水性層は、
親水性の表面をもつ薄いポリマー膜を用いることにより
つくられる。このようなポリマー膜をつくるために、セ
ルロース、セルロースエステル、ポリ（ビニルアセテー
ト）、ポリウレタン、ポリ（ビニルブチラール）、およ
び塩化ビニルのコポリマーを含む各種のポリマーを使用
できるが、これらに限られはしない。「セルロースエス
テル」とは、セルロースアセテート、セルロースブチレ
ートおよび同族体系列に属する他のものを含めたセルロ
ースのエステル誘導体のすべてを意味するが、これらに
限られはしない。「ポリ（ビニルブチラール）」とは、
ビニルブチラール、ビニルアルコールおよびビニルアセ
テートのコポリマーのことである。
【００２９】非対称膜の親水性層およびイオン選択性層
は、一つまたはそれ以上のイオン選択剤を含有するポリ
マーと可塑化剤とを含有する混合物を親水性の表面を有
するポリマー膜に融着することにより形成される。親水
性表面を有するポリマー膜は、ポリマー溶解するのに十
分な量の溶媒または異種溶媒の混合物中にポリマーをま
ず溶解し、溶解されたポリマーを板または他の表面にキ
ャストしそして溶媒を蒸発させることにより製造でき
る。ポリマーの使用量は、膜の片面の加水分解およびイ
オン選択剤と可塑化剤とを含有するポリマーへの引続い
ての融着に耐えるのに適する厚さと構造的一体性とを有
する膜を製作するのに十分であるべきである。親水性表
面を有する得られるポリマー膜の厚さは、約１μ〜約１
０００μであってよく、約５０μの厚さが好ましい。ポ
リマー膜の片面の加水分解は、これを加水分解剤に接触
させて、−ＯＨ、−ＮＨ2または−ＣＯＯＨのような親
水性官能基からなる親水性表面を形成することにより実
施できる。例えば、液体の加水分解剤上にポリマー膜を
浮遊することにより容易に加水分解を行える。
は、一つまたはそれ以上のイオン選択剤を含有するポリ
マーと可塑化剤とを含有する混合物を親水性の表面を有
するポリマー膜に融着することにより形成される。親水
性表面を有するポリマー膜は、ポリマー溶解するのに十
分な量の溶媒または異種溶媒の混合物中にポリマーをま
ず溶解し、溶解されたポリマーを板または他の表面にキ
ャストしそして溶媒を蒸発させることにより製造でき
る。ポリマーの使用量は、膜の片面の加水分解およびイ
オン選択剤と可塑化剤とを含有するポリマーへの引続い
ての融着に耐えるのに適する厚さと構造的一体性とを有
する膜を製作するのに十分であるべきである。親水性表
面を有する得られるポリマー膜の厚さは、約１μ〜約１
０００μであってよく、約５０μの厚さが好ましい。ポ
リマー膜の片面の加水分解は、これを加水分解剤に接触
させて、−ＯＨ、−ＮＨ2または−ＣＯＯＨのような親
水性官能基からなる親水性表面を形成することにより実
施できる。例えば、液体の加水分解剤上にポリマー膜を
浮遊することにより容易に加水分解を行える。
【００３０】「加水分解剤」とは、ポリマー膜と反応し
てその片面に親水性官能基を生成できる任意の物質をい
う。好適な加水分解剤の例は塩基である。ＮａＯＨを含
み、これに限定されない広汎な種類の塩基が使用でき
る。加水分解中にポリマー膜の構造的一体性を損壊する
ことなく、非対称膜の所望とする選択性が最大となる
（目的イオンに対する応答が最大となりそして干渉物質
に対する応答の低下が最大となる）ように、親水性層の
片面上に親水性官能基が生成するのに十分な時間にわた
って加水分解を行なわせる。加水分解の時間が延びる
と、ポリマー膜が全部加水分解される事態となり得、一
つまたはそれ以上のイオン選択剤と可塑化剤とを含有す
るポリマーとの融着において後で困難を生じうる。この
ような問題は、より厚いポリマー膜またはより短い反応
時間を採用することにより克服できよう。特定のポリマ
ー膜に対する最適な加水分解時間は、いろいろな時間に
わたって膜を加水分解にかけ、それによって生成する膜
の応答を比較することにより決定できる。
てその片面に親水性官能基を生成できる任意の物質をい
う。好適な加水分解剤の例は塩基である。ＮａＯＨを含
み、これに限定されない広汎な種類の塩基が使用でき
る。加水分解中にポリマー膜の構造的一体性を損壊する
ことなく、非対称膜の所望とする選択性が最大となる
（目的イオンに対する応答が最大となりそして干渉物質
に対する応答の低下が最大となる）ように、親水性層の
片面上に親水性官能基が生成するのに十分な時間にわた
って加水分解を行なわせる。加水分解の時間が延びる
と、ポリマー膜が全部加水分解される事態となり得、一
つまたはそれ以上のイオン選択剤と可塑化剤とを含有す
るポリマーとの融着において後で困難を生じうる。この
ような問題は、より厚いポリマー膜またはより短い反応
時間を採用することにより克服できよう。特定のポリマ
ー膜に対する最適な加水分解時間は、いろいろな時間に
わたって膜を加水分解にかけ、それによって生成する膜
の応答を比較することにより決定できる。
【００３１】加水分解のための反応時間は３０分から数
時間にわたりうるが、好ましい反応時間は約３〜１０時
間である。親水性表面を有するポリマー膜は次に、融着
工程に備えて乾燥されてよい。膜は、その構造的一体を
損壊することなく溶媒を蒸発させる任意の手段を用いて
乾燥されてよい。室温での空気乾燥が好ましい。ポリマ
ー膜の加水分解された親水性表面は、後に生物学的試料
に直接接触されることになる、非対称膜の表面である。
時間にわたりうるが、好ましい反応時間は約３〜１０時
間である。親水性表面を有するポリマー膜は次に、融着
工程に備えて乾燥されてよい。膜は、その構造的一体を
損壊することなく溶媒を蒸発させる任意の手段を用いて
乾燥されてよい。室温での空気乾燥が好ましい。ポリマ
ー膜の加水分解された親水性表面は、後に生物学的試料
に直接接触されることになる、非対称膜の表面である。
【００３２】親水性表面を有するポリマー膜は、ヒドロ
キシル基からなる親水性面を有するセルローストリアセ
テート膜であるのが好ましい。この層は、メチレンクロ
ライドとクロロホルムとのような混合溶媒中にセルロー
ストリアセテートを溶解し、平らな表面上に溶液を薄層
となるようにキャストして、約５０μの厚さの層を形成
し、そして放置して溶媒を蒸発させることにより容易に
つくれる。次に、セルローストリアセテート層を約４〜
１０時間といった十分な時間にわたってＮａＯＨ溶液上
に浮遊し、水洗しそして空気乾燥するのがよい。
キシル基からなる親水性面を有するセルローストリアセ
テート膜であるのが好ましい。この層は、メチレンクロ
ライドとクロロホルムとのような混合溶媒中にセルロー
ストリアセテートを溶解し、平らな表面上に溶液を薄層
となるようにキャストして、約５０μの厚さの層を形成
し、そして放置して溶媒を蒸発させることにより容易に
つくれる。次に、セルローストリアセテート層を約４〜
１０時間といった十分な時間にわたってＮａＯＨ溶液上
に浮遊し、水洗しそして空気乾燥するのがよい。
【００３３】一つまたはそれ以上のイオン選択剤と可塑
化剤とを含有するポリマー層の混合物は次いで親水性表
面を有するポリマー膜と融着される。まず、ポリマー膜
を完全に溶解することなくあるいは親水性表面をこわす
ことによりポリマー膜の構造的一体性を損壊することな
くポリマー膜を軟化または膨潤するのに十分な量の溶媒
を、親水性表面を有するポリマー膜の非親水性の表面上
に加える。
化剤とを含有するポリマー層の混合物は次いで親水性表
面を有するポリマー膜と融着される。まず、ポリマー膜
を完全に溶解することなくあるいは親水性表面をこわす
ことによりポリマー膜の構造的一体性を損壊することな
くポリマー膜を軟化または膨潤するのに十分な量の溶媒
を、親水性表面を有するポリマー膜の非親水性の表面上
に加える。
【００３４】「融着」とは、ポリマー、イオン選択剤お
よび可塑化剤の混合物を親水性表面を有するポリマー膜
の非親水性の表面上にキャストし、そして溶媒を蒸発さ
せる工程を意味する。ポリマー膜の親水性表面は、イオ
ン選択剤が溶解されている可塑化剤と混合しない。キャ
ストされるポリマー溶液中に存在する一つまたはそれ以
上のイオン選択剤は、親水性表面を有するポリマー膜の
ポリマー基質中に拡散してこれと混合し、そしてポリマ
ー膜の親水性表面に達して止まる。
よび可塑化剤の混合物を親水性表面を有するポリマー膜
の非親水性の表面上にキャストし、そして溶媒を蒸発さ
せる工程を意味する。ポリマー膜の親水性表面は、イオ
ン選択剤が溶解されている可塑化剤と混合しない。キャ
ストされるポリマー溶液中に存在する一つまたはそれ以
上のイオン選択剤は、親水性表面を有するポリマー膜の
ポリマー基質中に拡散してこれと混合し、そしてポリマ
ー膜の親水性表面に達して止まる。
【００３５】一つまたはそれ以上のイオン選択剤と可塑
化剤とを含有するポリマーの混合物の使用量は、非対称
のイオン選択性電極中で使用するのに好適な厚さと構造
的一体性とを有する非対称膜を形成するのに十分である
べきである。得られるポリマー膜の厚さは、約１μ〜約
１０００μであってよく、約１００μが好ましい。得ら
れる非対称膜は融着した二つの層、つまり親水性層とイ
オン選択性層とからなる。親水性層は、融着後に形成さ
れる厚さが約１０μであるのが好ましい。
化剤とを含有するポリマーの混合物の使用量は、非対称
のイオン選択性電極中で使用するのに好適な厚さと構造
的一体性とを有する非対称膜を形成するのに十分である
べきである。得られるポリマー膜の厚さは、約１μ〜約
１０００μであってよく、約１００μが好ましい。得ら
れる非対称膜は融着した二つの層、つまり親水性層とイ
オン選択性層とからなる。親水性層は、融着後に形成さ
れる厚さが約１０μであるのが好ましい。
【００３６】この工程は、炭酸イオン用の非対称膜の製
造に関して、図７に図式的に示されている。最初、上述
した手順に従って、親水性表面（１）を有するポリマー
膜が調製される。次に、イオン選択剤（イオン透過担体
としてのＴＦＡＢＢとイオン錯化剤としてのＴＤＭＡ
Ｃ）と可塑化剤とを含有する第２のポリマー（２）が第
１のポリマー膜の非親水性の表面上にキャストされる。
第１のポリマー膜中へのイオン選択剤の拡散または混合
（図７の点線を横切る）が起り、親水性層（３）とイオ
ン選択性層（４）とを有する非対称膜が形成される。別
法として、一つまたはそれ以上のイオン選択剤を含有す
るポリマー膜をまづキャストし、続いて親水性層を有す
る第２のポリマー膜を一つまたはそれ以上のイオン選択
剤を含有するポリマー膜に融着させることができる。こ
の製造方法は固体の平板状センサーの形のＩＳＥ中で使
用する場合に特に好適である。
造に関して、図７に図式的に示されている。最初、上述
した手順に従って、親水性表面（１）を有するポリマー
膜が調製される。次に、イオン選択剤（イオン透過担体
としてのＴＦＡＢＢとイオン錯化剤としてのＴＤＭＡ
Ｃ）と可塑化剤とを含有する第２のポリマー（２）が第
１のポリマー膜の非親水性の表面上にキャストされる。
第１のポリマー膜中へのイオン選択剤の拡散または混合
（図７の点線を横切る）が起り、親水性層（３）とイオ
ン選択性層（４）とを有する非対称膜が形成される。別
法として、一つまたはそれ以上のイオン選択剤を含有す
るポリマー膜をまづキャストし、続いて親水性層を有す
る第２のポリマー膜を一つまたはそれ以上のイオン選択
剤を含有するポリマー膜に融着させることができる。こ
の製造方法は固体の平板状センサーの形のＩＳＥ中で使
用する場合に特に好適である。
【００３７】本発明において非対称膜を使用すること
は、層の融着により、所与のイオン選択性膜電極中にイ
オン選択剤と親水性層との両者を含ませることが可能に
なるという点で意味深い。イオン選択剤を含有する膜を
直接加水分解したとしても、本発明の非対称膜のように
選択性特性が増強された膜は形成されないと思われる。
さらに、大きな疎水性陰イオンに対する非対称ＣＴＡ膜
の応答が非対称でない膜に比べて比較的緩慢である（実
施例に記載のごとく）のは、非対称膜中に親水性層が存
在することによるのであろう。非対称の炭酸イオン−選
択性膜に関する応答の差は、炭酸イオンの水和球体の反
応が、サリシレートのようなより緩慢で親水性がより低
いイオンの水和球体の反応よりも迅速であることに由来
する、親水性層を横断する移動速度の差としてさらに説
明できよう。
は、層の融着により、所与のイオン選択性膜電極中にイ
オン選択剤と親水性層との両者を含ませることが可能に
なるという点で意味深い。イオン選択剤を含有する膜を
直接加水分解したとしても、本発明の非対称膜のように
選択性特性が増強された膜は形成されないと思われる。
さらに、大きな疎水性陰イオンに対する非対称ＣＴＡ膜
の応答が非対称でない膜に比べて比較的緩慢である（実
施例に記載のごとく）のは、非対称膜中に親水性層が存
在することによるのであろう。非対称の炭酸イオン−選
択性膜に関する応答の差は、炭酸イオンの水和球体の反
応が、サリシレートのようなより緩慢で親水性がより低
いイオンの水和球体の反応よりも迅速であることに由来
する、親水性層を横断する移動速度の差としてさらに説
明できよう。
【００３８】イオン選択性層をつくるには、親水性層を
つくるのに利用したものを含むがそれらに限定されない
種々なポリマーを使用できる。特定の非対称膜の親水性
層とイオン選択性層とをつくるのに同一のポリマーまた
は異なるポリマーのいずれも使用できる。特定の非対称
膜の親水性層とイオン選択性層との双方をつくるため
に、セルローストリアセテートのような同一のポリマー
を使用するのが好ましい。
つくるのに利用したものを含むがそれらに限定されない
種々なポリマーを使用できる。特定の非対称膜の親水性
層とイオン選択性層とをつくるのに同一のポリマーまた
は異なるポリマーのいずれも使用できる。特定の非対称
膜の親水性層とイオン選択性層との双方をつくるため
に、セルローストリアセテートのような同一のポリマー
を使用するのが好ましい。
【００３９】「可塑化剤」とは、イオン選択性層をつく
るのに利用されるポリマーを溶媒和する（可塑化する）
のに役立つ、水と実質的に混合しない任意の溶媒を意味
する。さらに、一つまたはそれ以上のイオン選択剤と可
塑化剤とを含有するポリマーの混合物を、親水性表面を
有するポリマー膜上にキャストするのに先立ち、一つま
たはそれ以上のイオン選択剤を溶解するのに可塑化剤が
利用される。本発明においては、ビス（２−エチルヘキ
シル）セバケート（ＤＯＳ）、ビス（２−エチルヘキシ
ル）アジペート（ＤＯＡ）、ビス（２−エチルヘキシ
ル）フタレート、ジカプリルアジペート、ジペンチルフ
タレート（ＤＰＰ）、ジブチルセバケート、および２−
ニトロフェニルオクチルエーテルを含めこれらに限定さ
れない各種の可塑化剤が利用できる。可塑化剤の使用量
は、膜の選択性または構造的一体性を損壊することな
く、溶媒和されたイオン選択性層を保持するのに十分な
量である。可塑化剤の量は、約４５〜約７５重量％の範
囲で変化してよい。可塑化剤の濃度は６５重量％である
のが好ましい。
るのに利用されるポリマーを溶媒和する（可塑化する）
のに役立つ、水と実質的に混合しない任意の溶媒を意味
する。さらに、一つまたはそれ以上のイオン選択剤と可
塑化剤とを含有するポリマーの混合物を、親水性表面を
有するポリマー膜上にキャストするのに先立ち、一つま
たはそれ以上のイオン選択剤を溶解するのに可塑化剤が
利用される。本発明においては、ビス（２−エチルヘキ
シル）セバケート（ＤＯＳ）、ビス（２−エチルヘキシ
ル）アジペート（ＤＯＡ）、ビス（２−エチルヘキシ
ル）フタレート、ジカプリルアジペート、ジペンチルフ
タレート（ＤＰＰ）、ジブチルセバケート、および２−
ニトロフェニルオクチルエーテルを含めこれらに限定さ
れない各種の可塑化剤が利用できる。可塑化剤の使用量
は、膜の選択性または構造的一体性を損壊することな
く、溶媒和されたイオン選択性層を保持するのに十分な
量である。可塑化剤の量は、約４５〜約７５重量％の範
囲で変化してよい。可塑化剤の濃度は６５重量％である
のが好ましい。
【００４０】「イオン選択剤」とは、イオン選択性層の
イオン選択性を付与する任意の物質または物質の組合わ
せてを意味する。好適なイオン選択剤には、中性のイオ
ン透過担体および（または）荷電されたイオン錯化剤が
ある。同一の非対称膜内に一つまたはそれ以上のイオン
選択剤が使用できる。従ってイオン選択剤は、一つまた
はそれ以上のイオン透過担体、一つまたはそれ以上のイ
オン錯化剤、またはこれらの任意の組合わせ（例えば一
つのイオン透過担体と一つのイオン錯化剤と）を含んで
よい。
イオン選択性を付与する任意の物質または物質の組合わ
せてを意味する。好適なイオン選択剤には、中性のイオ
ン透過担体および（または）荷電されたイオン錯化剤が
ある。同一の非対称膜内に一つまたはそれ以上のイオン
選択剤が使用できる。従ってイオン選択剤は、一つまた
はそれ以上のイオン透過担体、一つまたはそれ以上のイ
オン錯化剤、またはこれらの任意の組合わせ（例えば一
つのイオン透過担体と一つのイオン錯化剤と）を含んで
よい。
【００４１】トリフルオロアセトフェノン誘導体を含む
がこれに限定されないいくつかのイオン透過担体が利用
できる。「トリフルオロアセトフェノン誘導体」とは、
例えばトリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベンゼン（Ｔ
ＦＡＢＢ）、トリフルオロアセチル−ｐ−デシルベンゼ
ン、およびトリフルオロアセチル−ｐ−ドデシルベンゼ
ンを含めてトリフルオロアセトフェノンの任意の誘導体
を意味する。イオン透過担体の使用量は、膜の構造的一
体性を変更あるいは損壊することなく膜の選択性を最大
とするのに十分な量である。イオン透過担体の量は約
０.０１〜約６５重量％の範囲で変化しうる。イオン選
択剤の濃度は１重量％であるのが好ましい。
がこれに限定されないいくつかのイオン透過担体が利用
できる。「トリフルオロアセトフェノン誘導体」とは、
例えばトリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベンゼン（Ｔ
ＦＡＢＢ）、トリフルオロアセチル−ｐ−デシルベンゼ
ン、およびトリフルオロアセチル−ｐ−ドデシルベンゼ
ンを含めてトリフルオロアセトフェノンの任意の誘導体
を意味する。イオン透過担体の使用量は、膜の構造的一
体性を変更あるいは損壊することなく膜の選択性を最大
とするのに十分な量である。イオン透過担体の量は約
０.０１〜約６５重量％の範囲で変化しうる。イオン選
択剤の濃度は１重量％であるのが好ましい。
【００４２】「イオン錯化剤」とは、目的イオンととも
に錯体を形成できる任意の物質をいう。この場合、錯体
の形成は、目的イオンとイオン錯化剤との間の荷電量の
差に帰着できる。従ってイオン錯化剤は荷電を有する実
体である。好適なイオン錯化剤には種々の第４級アンモ
ニウム塩が含まれるが、これに限定されはしない。イオ
ン錯化剤の他の例には、トリドデシルメチルアンモニウ
ムクロライド（ＴＤＭＡＣ）、メチルトリカプリルアン
モニウムクロライド、テトラオクチルアンモニウムブロ
マイドおよびメチルトリドデシルアンモニウムブロマイ
ドがある。非対称膜炭酸イオン−選択性電極において使
用するには、ＴＤＭＡＣが好ましい。使用するイオン錯
化剤の量は、非対称膜の構造的一体性を変更または損壊
することなく膜の選択性を最大とするのに十分な量であ
る。イオン錯化剤の量は約０.１〜約５重量％の範囲で
変化しうる。イオン選択剤の濃度は０.５重量％である
のが好ましい。
に錯体を形成できる任意の物質をいう。この場合、錯体
の形成は、目的イオンとイオン錯化剤との間の荷電量の
差に帰着できる。従ってイオン錯化剤は荷電を有する実
体である。好適なイオン錯化剤には種々の第４級アンモ
ニウム塩が含まれるが、これに限定されはしない。イオ
ン錯化剤の他の例には、トリドデシルメチルアンモニウ
ムクロライド（ＴＤＭＡＣ）、メチルトリカプリルアン
モニウムクロライド、テトラオクチルアンモニウムブロ
マイドおよびメチルトリドデシルアンモニウムブロマイ
ドがある。非対称膜炭酸イオン−選択性電極において使
用するには、ＴＤＭＡＣが好ましい。使用するイオン錯
化剤の量は、非対称膜の構造的一体性を変更または損壊
することなく膜の選択性を最大とするのに十分な量であ
る。イオン錯化剤の量は約０.１〜約５重量％の範囲で
変化しうる。イオン選択剤の濃度は０.５重量％である
のが好ましい。
【００４３】本発明の非対称イオン選択性膜電極は非対
称膜と導電体とからなる。「導電体」とは、非対称膜の
イオン選択性層と接触する導電性物質をいう。好適な導
電体の例には、金属／金属塩、金属および炭素がある。
接触するとは直接または間接的に接触することをいう。
間接的接触とは、非対称膜のイオン選択性層と内部照合
電極との間に電解質をいれる（典型的には電解液の層と
して）ことを意味する。例えば、従来からのＩＳＥにお
いては、電極は、内部充填溶液として役立つ電解質溶液
により非対称膜のイオン選択性層と間接的に接触する、
金属／ハロゲン化金属電極のような内部照合電極（例え
ばＡｇ／ＡｇＣｌ電極）であってよい。電解液は、金属
塩と共通する陰イオンを含み、そして低い抵抗を安定な
電位とを与えるのに十分に高い濃度をもたねばならな
い。従来的な炭酸イオン−選択性電極とともに使用する
のに好適な内部充填溶液の例には、ＮａＨ2ＰＯ4、およ
びＮａＨ2ＰＯ4とＮａＣｌとの水性混合物があるが、こ
れらに限られはしない。
称膜と導電体とからなる。「導電体」とは、非対称膜の
イオン選択性層と接触する導電性物質をいう。好適な導
電体の例には、金属／金属塩、金属および炭素がある。
接触するとは直接または間接的に接触することをいう。
間接的接触とは、非対称膜のイオン選択性層と内部照合
電極との間に電解質をいれる（典型的には電解液の層と
して）ことを意味する。例えば、従来からのＩＳＥにお
いては、電極は、内部充填溶液として役立つ電解質溶液
により非対称膜のイオン選択性層と間接的に接触する、
金属／ハロゲン化金属電極のような内部照合電極（例え
ばＡｇ／ＡｇＣｌ電極）であってよい。電解液は、金属
塩と共通する陰イオンを含み、そして低い抵抗を安定な
電位とを与えるのに十分に高い濃度をもたねばならな
い。従来的な炭酸イオン−選択性電極とともに使用する
のに好適な内部充填溶液の例には、ＮａＨ2ＰＯ4、およ
びＮａＨ2ＰＯ4とＮａＣｌとの水性混合物があるが、こ
れらに限られはしない。
【００４４】別な形として、非対称膜は固体の平板状セ
ンサー電極の形で使用でき、この場合、導電体と非対称
膜との間に電解液が利用されても、されなくてもよい。
固体のイオンセンサーは典型的には、金属導電体のよう
な固体表面上にイオン選択性ポリマー膜をキャストする
ことにより製造される。図８Ａは、非対称膜ＩＳＥを有
する固体の平板状センサー型式を図式的に示す。試料溶
液（１）は緩衝剤（２）で希釈されそして適当な混合装
置（３）例えばインライン混合器（例えば、回転する
軸）または混合用のミューテーティングフィンガー（mu
tating finger）を有するエラストマーの機械要素によ
って混合される。混合された溶液は、次いで非対称膜Ｉ
ＳＥ（４）と接触され、試料と接触する照合電極（図示
せず）と炭酸イオン選択性電極との間の電位差を測定す
ることにより、応答が定量され、そして残留する廃溶液
（５）が廃棄される。親水性層（６）とイオン選択性層
（８）とを有する非対称膜（図８Ｂ参照）は導電体
（９）と直接接触しており、非対称膜はセラミックまた
はガラスのような誘電性材料（導電体のない物質）によ
り少くとも部分的に閉封されている。非対称ＩＳＥは支
持のための適当な基材（１０）上におかれている。
ンサー電極の形で使用でき、この場合、導電体と非対称
膜との間に電解液が利用されても、されなくてもよい。
固体のイオンセンサーは典型的には、金属導電体のよう
な固体表面上にイオン選択性ポリマー膜をキャストする
ことにより製造される。図８Ａは、非対称膜ＩＳＥを有
する固体の平板状センサー型式を図式的に示す。試料溶
液（１）は緩衝剤（２）で希釈されそして適当な混合装
置（３）例えばインライン混合器（例えば、回転する
軸）または混合用のミューテーティングフィンガー（mu
tating finger）を有するエラストマーの機械要素によ
って混合される。混合された溶液は、次いで非対称膜Ｉ
ＳＥ（４）と接触され、試料と接触する照合電極（図示
せず）と炭酸イオン選択性電極との間の電位差を測定す
ることにより、応答が定量され、そして残留する廃溶液
（５）が廃棄される。親水性層（６）とイオン選択性層
（８）とを有する非対称膜（図８Ｂ参照）は導電体
（９）と直接接触しており、非対称膜はセラミックまた
はガラスのような誘電性材料（導電体のない物質）によ
り少くとも部分的に閉封されている。非対称ＩＳＥは支
持のための適当な基材（１０）上におかれている。
【００４５】「照合電極」とは、金属／ハロゲン化金属
電極のような好適な任意の外部照合電極を意味する。照
合電極は、電気化学的測定において支配的である条件の
下で、電位を実施的に不変に保ち、また非対称膜電極の
電位を観察し、測定しまたは制御するのを可能とするの
に役立つ。照合電極として、例えばOrionのスリーブタ
イプの２重ジャンクションＡｇ／ＡｇＣｌ電極（Model
９０−０２）が利用できる。非対称イオン選択性膜電極
と照合電極との電位差を測定できるように、照合電極は
非対称膜と接触している試料に電解的に（塩橋によるな
どして）接続される。両電極は高インピーダンスの増幅
器を通じてまたは電位差を測定することのできる任意の
手段によって接続されてよい。電位差ないしはＥＭＦ
は、静的測定または動的測定のいずれかにより定量でき
る。静的モードでの電位差測定は、測定に先立ち、試料
および電解質溶液がそれらの定常状態における平衡電位
または平衡に近い電位に到達させることによって行うこ
とができる。このような測定は周知の手順および装置を
用いて行なえる。
電極のような好適な任意の外部照合電極を意味する。照
合電極は、電気化学的測定において支配的である条件の
下で、電位を実施的に不変に保ち、また非対称膜電極の
電位を観察し、測定しまたは制御するのを可能とするの
に役立つ。照合電極として、例えばOrionのスリーブタ
イプの２重ジャンクションＡｇ／ＡｇＣｌ電極（Model
９０−０２）が利用できる。非対称イオン選択性膜電極
と照合電極との電位差を測定できるように、照合電極は
非対称膜と接触している試料に電解的に（塩橋によるな
どして）接続される。両電極は高インピーダンスの増幅
器を通じてまたは電位差を測定することのできる任意の
手段によって接続されてよい。電位差ないしはＥＭＦ
は、静的測定または動的測定のいずれかにより定量でき
る。静的モードでの電位差測定は、測定に先立ち、試料
および電解質溶液がそれらの定常状態における平衡電位
または平衡に近い電位に到達させることによって行うこ
とができる。このような測定は周知の手順および装置を
用いて行なえる。
【００４６】一層好ましい動的測定は、静的モードの測
定において平衡となる以前に、経時的に電位差を測定す
るかまたは流れ注入分析において実施される測定により
行うことができる。このような動的測定は、Philipsの
電極ボディー（チューリッヒのGlosblaserei Mollerの
ＩＳ−５６１）のような電極ボディーに装着された流動
通過検知器を用いて実施できる。動的測定は、このよう
な流動通過検知器を、標準的な金属／ハロゲン化金属照
合電極（例えばＡｇ／ＡｇＣｌ）、非対称膜を有するイ
オンセンサー電極、および適当な試料流ループ系（実施
例に記載のごとき）とともに使用することにより実施で
きる。ＥＭＦないしは電位差の値は、高インピーダンス
増幅器／アナログ−ディジタル変換器を使用して経時的
に記録できる。
定において平衡となる以前に、経時的に電位差を測定す
るかまたは流れ注入分析において実施される測定により
行うことができる。このような動的測定は、Philipsの
電極ボディー（チューリッヒのGlosblaserei Mollerの
ＩＳ−５６１）のような電極ボディーに装着された流動
通過検知器を用いて実施できる。動的測定は、このよう
な流動通過検知器を、標準的な金属／ハロゲン化金属照
合電極（例えばＡｇ／ＡｇＣｌ）、非対称膜を有するイ
オンセンサー電極、および適当な試料流ループ系（実施
例に記載のごとき）とともに使用することにより実施で
きる。ＥＭＦないしは電位差の値は、高インピーダンス
増幅器／アナログ−ディジタル変換器を使用して経時的
に記録できる。
【００４７】本発明の重要な特質の一つは、種々の干渉
物質により惹起される好ましくない作用を減少すること
により、電位差測定によるイオン定量の選択性を増強で
きることである。「干渉物質」とは、生物学的試料中に
それが存在すると、目的とする特定のイオンに関するＩ
ＳＥの測定電位に影響を与える目的イオン以外のすべて
の物質をいう。このような干渉物質は、電位差ないしは
ＥＭＦの定量を不正確にし、例えば目的イオンの活量ま
たは濃度を誤って高くしあるいは低くする。干渉物質の
例には、サリシレートまたはｐ−アミノサリシレート、
サリシレートに似た他の疎水性有機酸、およびゲンチゼ
ートがあるが、これらに限られはしない。
物質により惹起される好ましくない作用を減少すること
により、電位差測定によるイオン定量の選択性を増強で
きることである。「干渉物質」とは、生物学的試料中に
それが存在すると、目的とする特定のイオンに関するＩ
ＳＥの測定電位に影響を与える目的イオン以外のすべて
の物質をいう。このような干渉物質は、電位差ないしは
ＥＭＦの定量を不正確にし、例えば目的イオンの活量ま
たは濃度を誤って高くしあるいは低くする。干渉物質の
例には、サリシレートまたはｐ−アミノサリシレート、
サリシレートに似た他の疎水性有機酸、およびゲンチゼ
ートがあるが、これらに限られはしない。
【００４８】本発明で使用するのに好ましい非対称膜
は、イオン選択剤としてＴＦＡＢＢを、可塑化剤として
ＤＯＡをそしてイオン錯化剤としてＴＤＭＡＣを含有す
るセルローストリアセテートイオン選択性層に融着され
ている、ヒドロキシル基から構成されるセルローストリ
アセテート親水性層からなる炭酸イオン−選択性電極で
ある。
は、イオン選択剤としてＴＦＡＢＢを、可塑化剤として
ＤＯＡをそしてイオン錯化剤としてＴＤＭＡＣを含有す
るセルローストリアセテートイオン選択性層に融着され
ている、ヒドロキシル基から構成されるセルローストリ
アセテート親水性層からなる炭酸イオン−選択性電極で
ある。
【００４９】炭酸イオン化学種（ＣＯ3 2-）は下記の平
衡関係によってガス状ＣＯ2に関係づけられる： ＣＯ2(ｇ)＋Ｈ2Ｏ←→Ｈ2ＣＯ3←Ｋ1→Ｈ+＋ＨＣＯ3 - ＨＣＯ3 -←Ｋ2→Ｈ+＋ＣＯ3 -2 上式においてＫ1およびＫ2は解離定数でありまた２５℃
においてＫ1＝４.３×１０-7そしてＫ2＝４.８×１０
-11である。pHが７.０から７.５である正常な血清の場
合、大部分の化学種は重炭酸塩の形をとる。pHを、約
８.５〜８.７の一層アルカリ性であるpHに変えることに
より、存在する化学種のうち著しくより高い割合が炭酸
塩（ＣＯ3 2-）の形となるであろう。
衡関係によってガス状ＣＯ2に関係づけられる： ＣＯ2(ｇ)＋Ｈ2Ｏ←→Ｈ2ＣＯ3←Ｋ1→Ｈ+＋ＨＣＯ3 - ＨＣＯ3 -←Ｋ2→Ｈ+＋ＣＯ3 -2 上式においてＫ1およびＫ2は解離定数でありまた２５℃
においてＫ1＝４.３×１０-7そしてＫ2＝４.８×１０
-11である。pHが７.０から７.５である正常な血清の場
合、大部分の化学種は重炭酸塩の形をとる。pHを、約
８.５〜８.７の一層アルカリ性であるpHに変えることに
より、存在する化学種のうち著しくより高い割合が炭酸
塩（ＣＯ3 2-）の形となるであろう。
【００５０】炭酸塩用の非対称膜は、ＴＦＡＢＢのため
ＣＯ3 -2に反応する。これは膜のイオン選択性層中のイ
オン透過担体たるＴＦＡＢＢとともに炭酸塩化学種が
１：１または２：１の付加物を生成することの結果であ
る。このことは、Analytical Chemistry ５９巻（１９
８７）の１４４〜１５０ページ所収のMeyerhoffらの「R
ole of Trifluoroacetophenone Solvents and Quaterna
ry Ammonium Salts In Carbonate-Selective Liquid Me
mbrane Electrodes」によって開示されている。ＴＦＡ
ＢＢならびに１：１および１：２に付加物の構造を下記
に示す。
ＣＯ3 -2に反応する。これは膜のイオン選択性層中のイ
オン透過担体たるＴＦＡＢＢとともに炭酸塩化学種が
１：１または２：１の付加物を生成することの結果であ
る。このことは、Analytical Chemistry ５９巻（１９
８７）の１４４〜１５０ページ所収のMeyerhoffらの「R
ole of Trifluoroacetophenone Solvents and Quaterna
ry Ammonium Salts In Carbonate-Selective Liquid Me
mbrane Electrodes」によって開示されている。ＴＦＡ
ＢＢならびに１：１および１：２に付加物の構造を下記
に示す。
【００５１】
【化１】
【００５２】ＴＦＡＢＢは、Analytica Chimica Acta、
７６巻（１９７５年）の１５５〜１６４ページ所収のH.
B. Hermanらの「Preparation and Properties of a Car
bonate Ion Selective Membrane and Electrode」にお
いて述べられている方法のような既知の方法を用いて製
造できる。この文献の開示は、参照によって本明細書中
に加入されている。あるいは、ＴＦＡＢＢの代わりにｐ
−デシル−ａ,ａ,ａ−トリフルオロアセトフェノン（メ
リーランド州RockvilleのTrans World Chemicals, In
c.）が使用できる。さらにまた、ＴＦＡＢＢの既知のい
くつかの誘導体はいずれもイオン透過担体として使用で
きる。そのような既知の誘導体には、Analytica Chimic
a Actaの２３３巻（１９９０年）の４１〜４７ページ所
収のBehringerらの「Anion Selectivities of Trufluor
oacetophenone Derivatives of Neutral Ionophores in
Solvent-Polymeric Membranes」中に記載の誘導体が含
まれる。この文献の開示は参照により本明細書に加入さ
れている。以下の実施例は本発明を例示するためのもの
である。
７６巻（１９７５年）の１５５〜１６４ページ所収のH.
B. Hermanらの「Preparation and Properties of a Car
bonate Ion Selective Membrane and Electrode」にお
いて述べられている方法のような既知の方法を用いて製
造できる。この文献の開示は、参照によって本明細書中
に加入されている。あるいは、ＴＦＡＢＢの代わりにｐ
−デシル−ａ,ａ,ａ−トリフルオロアセトフェノン（メ
リーランド州RockvilleのTrans World Chemicals, In
c.）が使用できる。さらにまた、ＴＦＡＢＢの既知のい
くつかの誘導体はいずれもイオン透過担体として使用で
きる。そのような既知の誘導体には、Analytica Chimic
a Actaの２３３巻（１９９０年）の４１〜４７ページ所
収のBehringerらの「Anion Selectivities of Trufluor
oacetophenone Derivatives of Neutral Ionophores in
Solvent-Polymeric Membranes」中に記載の誘導体が含
まれる。この文献の開示は参照により本明細書に加入さ
れている。以下の実施例は本発明を例示するためのもの
である。
【００５３】実施例１ 非対称セルロースアセテート炭酸イオン−選択性膜の製
造 １.５mlのメチレンクロライド（Junsei Chemical Co.,
Ltd，東京）と０.１mlのクロロホルム（Junsei Chemica
l Co., Ltd）とを含有する分析試薬等級の混合溶媒２.
５ml中に１００mgのセルローストリアセテート（ＣＴ
Ａ）を溶解することにより、セルロースアセテートの薄
膜を製造した。平らな板の上にこの溶液を流延した。内
径３６ミリの環により溶液の拡りを抑えた。一晩放置し
て溶媒を蒸発させると、厚さ約５０μの膜が残った。こ
の膜を１Ｍ（モル／リットル）の水酸化ナトリウム（Ju
nsei Chemical Co., Ltd）溶液上に室温で４.５時間浮
遊することにより、膜の下側でアセチル基を加水分解を
行った。この結果、ヒドロキシル化された親水性の薄い
表面を有するポリマー膜が得られた。この膜を蒸留水５
００ml中に浸漬して洗浄した。加水分解反応の完結を確
実にするようにこの過程を再度反復しそして室温で空気
乾燥した。乾いた膜を、ヒドロキシル化された親水性の
表面を下向にして第２のガラス板の上においた。後続す
る溶液の拡りを抑えるために、内径２２ミリの環を膜の
上面においた。膜の上面を軟かくしあるいは予備処理す
るために、１.２mlのメチレンオキサイドを３０分間膜
に適用した。この適用時間中、膜を乾燥器内におき、真
空タップを開放し、メチレンオキサイドの蒸発速度を低
下させた。３５mgのＣＴＡ、１６.６mgのイオン透過担
体としてのトリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベンゼン
（ＴＦＡＢＢ）（Specialty Organics Inc．カリフォル
ニア州，Irwindale）、可塑化剤としての１００μｌの
ビス（２−エチルヘキシル）セバケート（Fluka Chemic
als，ニューヨーク州，Ronkonkoma）およびイオン−錯
化剤としての２.０mgのトリドデシルメチルアンモニウ
ムクロライド（Polysciences Inc. ペンシルバニア州，
Warrington）を、０.８mlのメチレンクロライドと０.８
mlのクロロホルムとを含有する混合することにより、炭
酸イオン−選択性膜のための成分の溶液を調製した。内
径２２ミリの環内にある膜の部分にこの溶液を塗布しそ
して一晩蒸発した。膜を真空乾燥器内にいれて真空タッ
プを僅かに開放することにより蒸発を制御した。イオン
透過担体、可塑化剤およびイオン錯化剤を含有するポリ
マー混合物を、ポリマー膜の非親水性な表面にこのよう
にして融着して、非対称炭酸イオン−選択性膜を製造し
た。
造 １.５mlのメチレンクロライド（Junsei Chemical Co.,
Ltd，東京）と０.１mlのクロロホルム（Junsei Chemica
l Co., Ltd）とを含有する分析試薬等級の混合溶媒２.
５ml中に１００mgのセルローストリアセテート（ＣＴ
Ａ）を溶解することにより、セルロースアセテートの薄
膜を製造した。平らな板の上にこの溶液を流延した。内
径３６ミリの環により溶液の拡りを抑えた。一晩放置し
て溶媒を蒸発させると、厚さ約５０μの膜が残った。こ
の膜を１Ｍ（モル／リットル）の水酸化ナトリウム（Ju
nsei Chemical Co., Ltd）溶液上に室温で４.５時間浮
遊することにより、膜の下側でアセチル基を加水分解を
行った。この結果、ヒドロキシル化された親水性の薄い
表面を有するポリマー膜が得られた。この膜を蒸留水５
００ml中に浸漬して洗浄した。加水分解反応の完結を確
実にするようにこの過程を再度反復しそして室温で空気
乾燥した。乾いた膜を、ヒドロキシル化された親水性の
表面を下向にして第２のガラス板の上においた。後続す
る溶液の拡りを抑えるために、内径２２ミリの環を膜の
上面においた。膜の上面を軟かくしあるいは予備処理す
るために、１.２mlのメチレンオキサイドを３０分間膜
に適用した。この適用時間中、膜を乾燥器内におき、真
空タップを開放し、メチレンオキサイドの蒸発速度を低
下させた。３５mgのＣＴＡ、１６.６mgのイオン透過担
体としてのトリフルオロアセチル−ｐ−ブチルベンゼン
（ＴＦＡＢＢ）（Specialty Organics Inc．カリフォル
ニア州，Irwindale）、可塑化剤としての１００μｌの
ビス（２−エチルヘキシル）セバケート（Fluka Chemic
als，ニューヨーク州，Ronkonkoma）およびイオン−錯
化剤としての２.０mgのトリドデシルメチルアンモニウ
ムクロライド（Polysciences Inc. ペンシルバニア州，
Warrington）を、０.８mlのメチレンクロライドと０.８
mlのクロロホルムとを含有する混合することにより、炭
酸イオン−選択性膜のための成分の溶液を調製した。内
径２２ミリの環内にある膜の部分にこの溶液を塗布しそ
して一晩蒸発した。膜を真空乾燥器内にいれて真空タッ
プを僅かに開放することにより蒸発を制御した。イオン
透過担体、可塑化剤およびイオン錯化剤を含有するポリ
マー混合物を、ポリマー膜の非親水性な表面にこのよう
にして融着して、非対称炭酸イオン−選択性膜を製造し
た。
【００５４】実施例２ 非対称炭酸イオン−選択性膜を有する、炭酸イオン−選
択性電極の製造および使用 従来からのイオン−選択性電極デバイス中でこの膜の電
気化学的特性を評価した。実施例１に述べた非対称炭酸
イオン−選択性膜から直径５.５ミリの小さな円板を切
り出しPhillipsの電極ボディー（Glasblaselei Moeler
Model ＩＳ−５６１，スイス，チューリッヒ）を用いて
試験した。親水性層を外部試料溶液（電解液）に向いあ
わせるようにして、円板を電極ボディー内においた。使
用した内部充填溶液は０.１Ｍの燐酸二水素ナトリウ
ム、０.１Ｍの燐酸水素二ナトリウムおよび０.０１Ｍの
塩化ナトリウムを含有した。導電体（内部照合電極）と
して、標準的なＡｇ／ＡｇＣｌ電極を使用した。照合電
極としては、スリーブタイプの２重ジャンクション銀／
塩化銀電極（Orion，Model ９０−０２）を使用した。
炭酸イオン−選択性電極の電位は、アナログ−ディジタ
ル変換器を装備したパーソナルコンピューター（韓国ソ
ウルのYoung Sun Computer Co. LtdのModel，ＩＢＭ２
８６をベースとするコンピューターとコンパチブル）に
接続された入力インピーダンスの高い電位計を用いるこ
とによりあるいは電極スイッチボックス（Fisher Accum
et Model 157，ミシガン州，Romulus）とpH−ミリボル
ト計（Fisher AccumetのModel ６２０）とを用いること
により測定した。図１および図２および後記の表１およ
び表２のデータはすべて電極スイッチボックス（Fisher
Accumet Model １５７）とpH−ミリボルト計（同社のM
odel ６２０）とを用いて得た。図１Ａおよび図１Ｂお
よび図３から図６のデータはすべて、アナログ−ディジ
タル変換器を装備したパーソナルコンピューター（Youn
g Sun Computer Co.LtdのModel，韓国，ソウル）に接続
された高入力インピーダンス電位計を用いて得た。
択性電極の製造および使用 従来からのイオン−選択性電極デバイス中でこの膜の電
気化学的特性を評価した。実施例１に述べた非対称炭酸
イオン−選択性膜から直径５.５ミリの小さな円板を切
り出しPhillipsの電極ボディー（Glasblaselei Moeler
Model ＩＳ−５６１，スイス，チューリッヒ）を用いて
試験した。親水性層を外部試料溶液（電解液）に向いあ
わせるようにして、円板を電極ボディー内においた。使
用した内部充填溶液は０.１Ｍの燐酸二水素ナトリウ
ム、０.１Ｍの燐酸水素二ナトリウムおよび０.０１Ｍの
塩化ナトリウムを含有した。導電体（内部照合電極）と
して、標準的なＡｇ／ＡｇＣｌ電極を使用した。照合電
極としては、スリーブタイプの２重ジャンクション銀／
塩化銀電極（Orion，Model ９０−０２）を使用した。
炭酸イオン−選択性電極の電位は、アナログ−ディジタ
ル変換器を装備したパーソナルコンピューター（韓国ソ
ウルのYoung Sun Computer Co. LtdのModel，ＩＢＭ２
８６をベースとするコンピューターとコンパチブル）に
接続された入力インピーダンスの高い電位計を用いるこ
とによりあるいは電極スイッチボックス（Fisher Accum
et Model 157，ミシガン州，Romulus）とpH−ミリボル
ト計（Fisher AccumetのModel ６２０）とを用いること
により測定した。図１および図２および後記の表１およ
び表２のデータはすべて電極スイッチボックス（Fisher
Accumet Model １５７）とpH−ミリボルト計（同社のM
odel ６２０）とを用いて得た。図１Ａおよび図１Ｂお
よび図３から図６のデータはすべて、アナログ−ディジ
タル変換器を装備したパーソナルコンピューター（Youn
g Sun Computer Co.LtdのModel，韓国，ソウル）に接続
された高入力インピーダンス電位計を用いて得た。
【００５５】非対称膜電極の応答特性および選択性特性
は、非対称ＣＴＡ膜を変性されてない（加水分解にかけ
られていない）ＣＴＡまたはポリビニルクロライド（Ｐ
ＶＣ）のいずれかによりつくられたイオン選択性層によ
って置き換えられている同一の組立物と比較することに
より評価された。製造されたこれらの膜材料および既知
の手順および技術を用いる試験は、G.S. Cha および M.
E. Meyerhoffの「Potentiometric Ion- and Bio- Selec
tive Electrodes Based on Asymmetric Cellulose Acet
ate Membrenes」, Talanta，３６巻（１９８９年）２７
１〜２７８ページにより開示されており、この開示は参
照によって本明細書中に加入されている。
は、非対称ＣＴＡ膜を変性されてない（加水分解にかけ
られていない）ＣＴＡまたはポリビニルクロライド（Ｐ
ＶＣ）のいずれかによりつくられたイオン選択性層によ
って置き換えられている同一の組立物と比較することに
より評価された。製造されたこれらの膜材料および既知
の手順および技術を用いる試験は、G.S. Cha および M.
E. Meyerhoffの「Potentiometric Ion- and Bio- Selec
tive Electrodes Based on Asymmetric Cellulose Acet
ate Membrenes」, Talanta，３６巻（１９８９年）２７
１〜２７８ページにより開示されており、この開示は参
照によって本明細書中に加入されている。
【００５６】実施例３ 静的モードの測定による平衡電位差測定応答 実施例２に述べた非対称ＣＴＡ膜を有する炭酸イオン−
選択性電極の電位差測定による評価を、電解質と試料溶
液との間の電位差が平衡に達することを許容する静的モ
ードの測定を用いて実施した。それぞれの塩の標準溶液
を加えた後１０分間たったときの起電力を測定すると、
平衡時の測定に等しいことが判った。非対称ＣＴＡ膜の
平衡時の電位差測定応答を評価し、変性されていない
（加水分解にかけられていない）ＣＴＡ膜と比較した。
この応答は撹拌された容積２００mlのバックグラウンド
電解液（０.１Ｍの２−アミノ−２−ヒドロキシメチル
−１,３−プロパンジオールとトリス−硫酸との混合
物、pHは８.６）に標準溶液を添加することにより得
た。測定は室温で行いそして平衡時の測定値を記録し
た。表１は標準溶液を添加後１０分して得た平衡時応答
電位を用いて算出した選択性係数を示す。電位差測定選
択性係数すなわちｋpotＣＯ3 2-,ｉは下式により算出で
きる。
選択性電極の電位差測定による評価を、電解質と試料溶
液との間の電位差が平衡に達することを許容する静的モ
ードの測定を用いて実施した。それぞれの塩の標準溶液
を加えた後１０分間たったときの起電力を測定すると、
平衡時の測定に等しいことが判った。非対称ＣＴＡ膜の
平衡時の電位差測定応答を評価し、変性されていない
（加水分解にかけられていない）ＣＴＡ膜と比較した。
この応答は撹拌された容積２００mlのバックグラウンド
電解液（０.１Ｍの２−アミノ−２−ヒドロキシメチル
−１,３−プロパンジオールとトリス−硫酸との混合
物、pHは８.６）に標準溶液を添加することにより得
た。測定は室温で行いそして平衡時の測定値を記録し
た。表１は標準溶液を添加後１０分して得た平衡時応答
電位を用いて算出した選択性係数を示す。電位差測定選
択性係数すなわちｋpotＣＯ3 2-,ｉは下式により算出で
きる。
【００５７】
【数１】 同式中、aＣＯ3 2-は炭酸イオンの活量であり、zＣＯ3 2-
は符号と数値とが炭酸イオンの電荷に対する整数であ
り、ｚiは符号と数値とが干渉イオンの電荷に対する整
数であり、Ｅ1およびＥ2は、一つの溶液がaＣＯ3 2-の活
量を有する炭酸イオンを含有し、他の溶液が同じ活量を
有するｉイオンを含有する二つの別な溶液について実験
的に測定した電位であり、Ｒはガス定数であって、８.
３１４４１ ＪＫ-1モル-1に等しく、Ｔは熱力学温度
（°Ｋ）であり、Ｆはファラディー定数であって、(９.
６４８７０±０.００００５４)×１０-4Ｃ モル-1に等
しい。
は符号と数値とが炭酸イオンの電荷に対する整数であ
り、ｚiは符号と数値とが干渉イオンの電荷に対する整
数であり、Ｅ1およびＥ2は、一つの溶液がaＣＯ3 2-の活
量を有する炭酸イオンを含有し、他の溶液が同じ活量を
有するｉイオンを含有する二つの別な溶液について実験
的に測定した電位であり、Ｒはガス定数であって、８.
３１４４１ ＪＫ-1モル-1に等しく、Ｔは熱力学温度
（°Ｋ）であり、Ｆはファラディー定数であって、(９.
６４８７０±０.００００５４)×１０-4Ｃ モル-1に等
しい。
【００５８】表１に示す結果は、本発明の非対称化への
変性は、炭酸塩、塩化物、酢酸塩および臭化物イオンの
ような小さい陰イオンへの応答に対してほとんどあるい
は全く影響を与えなかったことを示す。しかしながら、
非対称炭酸イオン−選択性膜は、サリシレートおよびパ
ークロレートイオンのようなより大きな陰イオンに対し
ては応答が低下することが示された。
変性は、炭酸塩、塩化物、酢酸塩および臭化物イオンの
ような小さい陰イオンへの応答に対してほとんどあるい
は全く影響を与えなかったことを示す。しかしながら、
非対称炭酸イオン−選択性膜は、サリシレートおよびパ
ークロレートイオンのようなより大きな陰イオンに対し
ては応答が低下することが示された。
【００５９】
【表１】
【００６０】実施例４ 動的電位差測定応答 Ａ．静的モード測定を用いる動的応答 従来のいずれかのセルロースを有する電極を用いて、異
なるイオンに対する電極の動的応答曲線を観察すること
により、定量的応答の差異が顕著になる。このことは、
標準溶液の添加後の電位の時間的変化を記録することに
より確認された。図１Ａおよび図１Ｂは、非対称でない
ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）膜、非対称でない（変
性されておらず、非親水性である）ＣＴＡ膜、および非
対称ＣＴＡ炭酸イオン−選択性膜を含む三つの膜を有す
る炭酸イオン−選択性膜のサリシレートイオンおよび炭
酸イオンに対する応答を比較して示す。
なるイオンに対する電極の動的応答曲線を観察すること
により、定量的応答の差異が顕著になる。このことは、
標準溶液の添加後の電位の時間的変化を記録することに
より確認された。図１Ａおよび図１Ｂは、非対称でない
ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）膜、非対称でない（変
性されておらず、非親水性である）ＣＴＡ膜、および非
対称ＣＴＡ炭酸イオン−選択性膜を含む三つの膜を有す
る炭酸イオン−選択性膜のサリシレートイオンおよび炭
酸イオンに対する応答を比較して示す。
【００６１】図１Ａおよび図１Ｂは、試料溶液に炭酸イ
オンを添加した際の１０-4Ｍから１０-3Ｍの濃度範囲に
対して、これらの三つの電極が類似の迅速な応答をする
ことを示す。しかし、サリシレート濃度が１０-5Ｍから
１０-4Ｍに変わったとき、ＰＶＣおよびＣＴＡの膜はサ
リシレートの濃度変化に対して比較的迅速に応答した
が、非対称ＣＴＡ膜は極端に遅い応答を示した。非対称
でないＣＴＡ膜の応答特性は、非対称でないＰＶＣ膜の
応答特性と極めて似ていた。両者とも、炭酸イオンおよ
びサリシレートイオンの双方に対して類似の動的応答を
示した。非対称ＣＴＡ膜の大きな疎水性陰イオンに対す
る緩慢な応答は、非対称膜内に親水性層が存在すること
によったという仮説がたてられる。この応答の差異は、
炭酸イオンの水和球体（hydration sphere）が、サリシ
レートのようなより緩慢で親水性がより低いイオンの水
和球体に比べて一層迅速に反応するために、親水性領域
を横切る移動速度に差が生まれることによるものと想像
される。このことは、より大きい疎水性がさらに一層高
い類縁体によって上記した手順を反復することにより支
持された。３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸および３−
ヒドロキシ−２−アントラノイック酸の陰イオンをサリ
シレートと比較した。起電力（ＥＭＦ）の値は、陰イオ
ンの標準溶液の添加後１０分して測定した。
オンを添加した際の１０-4Ｍから１０-3Ｍの濃度範囲に
対して、これらの三つの電極が類似の迅速な応答をする
ことを示す。しかし、サリシレート濃度が１０-5Ｍから
１０-4Ｍに変わったとき、ＰＶＣおよびＣＴＡの膜はサ
リシレートの濃度変化に対して比較的迅速に応答した
が、非対称ＣＴＡ膜は極端に遅い応答を示した。非対称
でないＣＴＡ膜の応答特性は、非対称でないＰＶＣ膜の
応答特性と極めて似ていた。両者とも、炭酸イオンおよ
びサリシレートイオンの双方に対して類似の動的応答を
示した。非対称ＣＴＡ膜の大きな疎水性陰イオンに対す
る緩慢な応答は、非対称膜内に親水性層が存在すること
によったという仮説がたてられる。この応答の差異は、
炭酸イオンの水和球体（hydration sphere）が、サリシ
レートのようなより緩慢で親水性がより低いイオンの水
和球体に比べて一層迅速に反応するために、親水性領域
を横切る移動速度に差が生まれることによるものと想像
される。このことは、より大きい疎水性がさらに一層高
い類縁体によって上記した手順を反復することにより支
持された。３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸および３−
ヒドロキシ−２−アントラノイック酸の陰イオンをサリ
シレートと比較した。起電力（ＥＭＦ）の値は、陰イオ
ンの標準溶液の添加後１０分して測定した。
【００６２】図２Ａから図２Ｃは、疎水性の一層高い陰
イオンを一層多量に添加すると応答が高くなったことを
示す。非対称膜は非対称でない膜と比べて、これらの疎
水性陰イオンに対する応答特性の低下を一貫して示し
た。疎水性陰イオンの濃度が高くなるとき、非対称膜は
非対称でないＣＴＡ膜と比べ、応答の程度はほんの僅か
しか低下しなかった。表２は１×１０-5Ｍ〜１×１０-2
Ｍの濃度範囲にわたる、非対称でないＣＴＡ膜と非対称
ＣＴＡ膜の両者の選択性を示す。
イオンを一層多量に添加すると応答が高くなったことを
示す。非対称膜は非対称でない膜と比べて、これらの疎
水性陰イオンに対する応答特性の低下を一貫して示し
た。疎水性陰イオンの濃度が高くなるとき、非対称膜は
非対称でないＣＴＡ膜と比べ、応答の程度はほんの僅か
しか低下しなかった。表２は１×１０-5Ｍ〜１×１０-2
Ｍの濃度範囲にわたる、非対称でないＣＴＡ膜と非対称
ＣＴＡ膜の両者の選択性を示す。
【００６３】
【表２】
【００６４】サリシレートの濃度が低くなるにつれ、非
対称膜は非対称でないＣＴＡ膜に比べて、サリシレート
への応答の低下の程度が大きくなった。 Ｂ．流れの注入による測定 非対称炭酸イオン−選択性膜電極の性能を、流れ注入分
析モードにおいて評価するために図３に示す装置を使用
した。大容量ウォールジェットの装置配置内で流動通過
検知器として使用するために、Phillipsの電極ボディー
に特別な流れキャップを取り付けた。この流動通過検知
器の構成は、Anal. Chem. ９１巻（１９８９年）の７８
７〜７８９ページ所収の、M. TrojanowiczおよびM.E. M
eyerhoffの「Potentiometric pH Detection in Suppres
sed Ion Chromatography」中に記載されており、この開
示は、参照によって本明細書中に加入されている。Orio
nの銀／塩化銀照合電極と炭酸イオン−選択性の作業電
極とを反応剤緩衝液（０.１Ｍのトリス−硫酸、pHは８.
６）の入ったビーカー内においた。１５０μｌの試料ル
ープを備えた４方向の注入弁（RheodyneのModel ７１２
５）を、内径０.３０ミリをもつある長さのポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）チューブによって流れキ
ャップに接続した。緩衝液流（０.１Ｍのトリス−硫
酸、pHは８.６）を蠕動ポンプ（チューリッヒのIsmatec
hのModel ７３３１−００）を用いて毎分７.５mlの流量
でポンプ送入した。同じ緩衝液中で陰イオンの標準溶液
を調製した。各試験とも容積１５０μｌを導入した。す
べての試験を室温で実施した。すでに述べた、アナログ
−ディジタル転換器を備えた高インピーダンスの電圧計
を用いて０.１秒ごとにＥＭＦ値を記録した。
対称膜は非対称でないＣＴＡ膜に比べて、サリシレート
への応答の低下の程度が大きくなった。 Ｂ．流れの注入による測定 非対称炭酸イオン−選択性膜電極の性能を、流れ注入分
析モードにおいて評価するために図３に示す装置を使用
した。大容量ウォールジェットの装置配置内で流動通過
検知器として使用するために、Phillipsの電極ボディー
に特別な流れキャップを取り付けた。この流動通過検知
器の構成は、Anal. Chem. ９１巻（１９８９年）の７８
７〜７８９ページ所収の、M. TrojanowiczおよびM.E. M
eyerhoffの「Potentiometric pH Detection in Suppres
sed Ion Chromatography」中に記載されており、この開
示は、参照によって本明細書中に加入されている。Orio
nの銀／塩化銀照合電極と炭酸イオン−選択性の作業電
極とを反応剤緩衝液（０.１Ｍのトリス−硫酸、pHは８.
６）の入ったビーカー内においた。１５０μｌの試料ル
ープを備えた４方向の注入弁（RheodyneのModel ７１２
５）を、内径０.３０ミリをもつある長さのポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）チューブによって流れキ
ャップに接続した。緩衝液流（０.１Ｍのトリス−硫
酸、pHは８.６）を蠕動ポンプ（チューリッヒのIsmatec
hのModel ７３３１−００）を用いて毎分７.５mlの流量
でポンプ送入した。同じ緩衝液中で陰イオンの標準溶液
を調製した。各試験とも容積１５０μｌを導入した。す
べての試験を室温で実施した。すでに述べた、アナログ
−ディジタル転換器を備えた高インピーダンスの電圧計
を用いて０.１秒ごとにＥＭＦ値を記録した。
【００６５】ウォールジェットの配置にイオン−選択性
電極を直接使用する場合、注入されるイオンに対する応
答の一部分しか観察されなかったが、これはこのような
流れ注入系が非平衡モードで働くことによる。得られる
応答信号（ピーク）は使用するイオン−選択性検知器の
動的応答特性に依存する。図４Ａから図４Ｃは非対称で
ないＰＶＣ膜、非対称でないＣＴＡ膜および非対称ＣＴ
Ａ膜を電極中に用いて得た、流れ注入における陰イオン
に対する電位差測定応答の比較を示す。沃化物、サリシ
レートおよびパークロレートの各イオンのような大きな
親油性陰イオンに対する非対称ＣＴＡ膜の応答が、非対
称でないＰＶＣ膜および非対称でないＣＴＡ膜の応答に
比べて著しく低下することが観察された。非対称でない
ＣＴＡ膜は、非対称でないＰＶＣ膜と実質的に同じ応答
特性を示したが、このことは、親水性層の存在のため親
油性陰イオンに対する非対称ＣＴＡ膜の応答が低下する
ことを示唆する。
電極を直接使用する場合、注入されるイオンに対する応
答の一部分しか観察されなかったが、これはこのような
流れ注入系が非平衡モードで働くことによる。得られる
応答信号（ピーク）は使用するイオン−選択性検知器の
動的応答特性に依存する。図４Ａから図４Ｃは非対称で
ないＰＶＣ膜、非対称でないＣＴＡ膜および非対称ＣＴ
Ａ膜を電極中に用いて得た、流れ注入における陰イオン
に対する電位差測定応答の比較を示す。沃化物、サリシ
レートおよびパークロレートの各イオンのような大きな
親油性陰イオンに対する非対称ＣＴＡ膜の応答が、非対
称でないＰＶＣ膜および非対称でないＣＴＡ膜の応答に
比べて著しく低下することが観察された。非対称でない
ＣＴＡ膜は、非対称でないＰＶＣ膜と実質的に同じ応答
特性を示したが、このことは、親水性層の存在のため親
油性陰イオンに対する非対称ＣＴＡ膜の応答が低下する
ことを示唆する。
【００６６】実施例３の静的モードでの実験において
は、非対称ＣＴＡ膜と変性されていないＣＴＡ膜とは炭
酸塩および沃化物に対してほとんど同じの平衡時の選択
性を示した。対照的に、非対称ＣＴＡ膜の炭酸塩選択性
は、沃化物選択性と比較すると、流れ注入検知器システ
ムにおいては著しく改善された。従って非対称膜の選択
性は、非平衡的な流動通過配置を採用することにより、
最も効果的に増強できる。
は、非対称ＣＴＡ膜と変性されていないＣＴＡ膜とは炭
酸塩および沃化物に対してほとんど同じの平衡時の選択
性を示した。対照的に、非対称ＣＴＡ膜の炭酸塩選択性
は、沃化物選択性と比較すると、流れ注入検知器システ
ムにおいては著しく改善された。従って非対称膜の選択
性は、非平衡的な流動通過配置を採用することにより、
最も効果的に増強できる。
【００６７】実施例５ 血清試料中の炭酸イオンの測定 SeraChem Level 1 Clinical Chemistry Control Human
Serum-Assayed血清（Fisher Scientific ニュージャー
ジー州，Orangeburg）を用いて、非対称炭酸イオン−選
択性電極の炭酸イオン応答に対する血清マトリックスの
影響を測定した。非対称でないＰＶＣ膜電極と非対称Ｃ
ＴＡ膜電極とを製作しそして実施例１および２に述べた
ように使用した。電極の応答を水溶液中の標準液により
まず試験し、引続いて血清試料によって得た応答と比較
した。１８mlのバックグラウンド電解質（０.１Ｍのト
リス−硫酸、pHは８.６）に、それぞれ２mlの水性の標
準液または再構成された血清試料を添加した。
Serum-Assayed血清（Fisher Scientific ニュージャー
ジー州，Orangeburg）を用いて、非対称炭酸イオン−選
択性電極の炭酸イオン応答に対する血清マトリックスの
影響を測定した。非対称でないＰＶＣ膜電極と非対称Ｃ
ＴＡ膜電極とを製作しそして実施例１および２に述べた
ように使用した。電極の応答を水溶液中の標準液により
まず試験し、引続いて血清試料によって得た応答と比較
した。１８mlのバックグラウンド電解質（０.１Ｍのト
リス−硫酸、pHは８.６）に、それぞれ２mlの水性の標
準液または再構成された血清試料を添加した。
【００６８】図５Ａおよび図５Ｂは、１００ミリＭの塩
化物の存在で２５ミリＭの炭酸塩を定量するのに使用さ
れるとき、非対称ＣＴＡ膜は、非対称でないＰＶＣ膜と
は異なり、１.０ミリＭのサリシレートの干渉を排除し
たことを示す。非対称でないＰＶＣ膜と非対称膜との応
答性の差は、図５Ａおよび図５Ｂの曲線Ａ（２５ミリＭ
のＣＯ3 2-を含有する試料に対する応答）を曲線Ｃ（２
５ミリＭのＣＯ3 2-、１００ミリＭの塩化物および１.０
ミリＭのサリシレートを含有する試料に対する応答）を
比較することにより一層よく示される。Seramchem Leve
l 1 Clinical Chemistry Control Human Serum Assayed
血清を用いて、血清マトリックスを含有する試料もまた
試験した。各試料の間で膜を脱イオン水で完全に洗浄し
そして図６Ａおよび図６Ｂに示す順序で試料を添加し
た。
化物の存在で２５ミリＭの炭酸塩を定量するのに使用さ
れるとき、非対称ＣＴＡ膜は、非対称でないＰＶＣ膜と
は異なり、１.０ミリＭのサリシレートの干渉を排除し
たことを示す。非対称でないＰＶＣ膜と非対称膜との応
答性の差は、図５Ａおよび図５Ｂの曲線Ａ（２５ミリＭ
のＣＯ3 2-を含有する試料に対する応答）を曲線Ｃ（２
５ミリＭのＣＯ3 2-、１００ミリＭの塩化物および１.０
ミリＭのサリシレートを含有する試料に対する応答）を
比較することにより一層よく示される。Seramchem Leve
l 1 Clinical Chemistry Control Human Serum Assayed
血清を用いて、血清マトリックスを含有する試料もまた
試験した。各試料の間で膜を脱イオン水で完全に洗浄し
そして図６Ａおよび図６Ｂに示す順序で試料を添加し
た。
【００６９】再構成された対照用の血清中に最初に存在
する炭酸塩の量を定量するために、１８mlのバックグラ
ウンド緩衝液に２mlの対照用血清を添加することによ
り、曲線Ａ（図６Ａおよび図６Ｂ）を得た。非対称でな
いＰＶＣ膜と非対称ＣＴＡ膜とは異なる量のＣＯ3 2-を
示し、ＰＶＣ膜はより高い水準の信号を与えた。ＰＶＣ
膜は有機酸による干渉をうけることが知られているの
で、存在するＣＯ3 2-の初期の量は非対称ＣＴＡ膜の応
答から定量された。再構成された血清プールを最終的な
ＣＯ3 2-の濃度２５ミリＭに調整するために重炭酸ナト
リウムを添加した。図６Ａおよび図６Ｂに示す試験に対
して、再構成された対照用混合血清試料（５本の５.０m
l入りの瓶に入れられている）に必要量の重炭酸ナトリ
ウムを添加して、最終的な炭酸塩の全体の濃度を２５ミ
リＭにした。次に、この血清をとり分けたもの（５ml）
に種々な量のサリシレートを添加することにより、種々
な量のサリシレートを含ませて、サリシレートの最終的
な濃度をそれぞれ０.０１、０.１および１.０ミリＭと
した。高インピーダンス電位計を用いて、非対称でない
ＰＶＣ膜と非対称ＣＴＡ膜の血清試料に対する応答を比
較した。すべての試験を室温で行ない、ＥＭＦ値を１秒
ごとに記録した。各測定の間に脱イオン水により電極を
洗浄した。試験を反復したが、結果には再現性があっ
た。
する炭酸塩の量を定量するために、１８mlのバックグラ
ウンド緩衝液に２mlの対照用血清を添加することによ
り、曲線Ａ（図６Ａおよび図６Ｂ）を得た。非対称でな
いＰＶＣ膜と非対称ＣＴＡ膜とは異なる量のＣＯ3 2-を
示し、ＰＶＣ膜はより高い水準の信号を与えた。ＰＶＣ
膜は有機酸による干渉をうけることが知られているの
で、存在するＣＯ3 2-の初期の量は非対称ＣＴＡ膜の応
答から定量された。再構成された血清プールを最終的な
ＣＯ3 2-の濃度２５ミリＭに調整するために重炭酸ナト
リウムを添加した。図６Ａおよび図６Ｂに示す試験に対
して、再構成された対照用混合血清試料（５本の５.０m
l入りの瓶に入れられている）に必要量の重炭酸ナトリ
ウムを添加して、最終的な炭酸塩の全体の濃度を２５ミ
リＭにした。次に、この血清をとり分けたもの（５ml）
に種々な量のサリシレートを添加することにより、種々
な量のサリシレートを含ませて、サリシレートの最終的
な濃度をそれぞれ０.０１、０.１および１.０ミリＭと
した。高インピーダンス電位計を用いて、非対称でない
ＰＶＣ膜と非対称ＣＴＡ膜の血清試料に対する応答を比
較した。すべての試験を室温で行ない、ＥＭＦ値を１秒
ごとに記録した。各測定の間に脱イオン水により電極を
洗浄した。試験を反復したが、結果には再現性があっ
た。
【００７０】実施例６ 非対称の塩素イオン−選択性膜の製造および使用 実施例１において前述したのと同じ手順を用いて非対称
ＣＴＡ膜を調製した。ポリマー膜の変性されていない上
表面に直径２２ミリのガラスの環をおき、そして後で行
うイオン選択性ＣＴＡ層との融着にそなえて非対称膜を
予備的に調整するために、１.２mlのメチレンクロライ
ドを環の内側に閉じ込めた。メチレンクロライドの蒸発
速度を低下するために、このような組合わせた物の全体
を約３０分間乾燥器内においた。これで、一つ以上のイ
オン選択性剤と可塑化剤とを含有するポリマーの混合物
を親水性の表面にキャストする準備がととのった。
ＣＴＡ膜を調製した。ポリマー膜の変性されていない上
表面に直径２２ミリのガラスの環をおき、そして後で行
うイオン選択性ＣＴＡ層との融着にそなえて非対称膜を
予備的に調整するために、１.２mlのメチレンクロライ
ドを環の内側に閉じ込めた。メチレンクロライドの蒸発
速度を低下するために、このような組合わせた物の全体
を約３０分間乾燥器内においた。これで、一つ以上のイ
オン選択性剤と可塑化剤とを含有するポリマーの混合物
を親水性の表面にキャストする準備がととのった。
【００７１】０.８mlのメチレンクロライドと、３５mg
のＣＴＡを含有する０.８mlのクロロホルムとの混合溶
液を用いて非対称の塩化物イオン−選択性層成分の溶液
を調製した。Aliquat ３３６（ウィスコンシン州ミルウ
ォーキーのAldrich)（５〜１００％のAliquat ３３６を
使用できるが、７５％が好ましい）と、ビス（２−エチ
ルヘキシル）アジペート可塑化剤（Fluka）（９５％か
ら０％の可塑化剤を使用できるが、７５％が好ましい）
とを含有する混合物１００μＬを、２２ミリの環内で予
め調製したポリマー層の変性されていない（加水分解さ
れていない）上表面上においた。次に、このように組合
わせた物の全体を、蒸発速度を制限するために真空タッ
プをほんの僅か解放し、真空乾燥器内に一晩おいた。こ
のようにして、親水性の表面を有するポリマー膜と一つ
以上のイオン選択剤を含有するポリマーとを、親水性層
とイオン選択層とを有する単一の非対称膜へと融着し
た。
のＣＴＡを含有する０.８mlのクロロホルムとの混合溶
液を用いて非対称の塩化物イオン−選択性層成分の溶液
を調製した。Aliquat ３３６（ウィスコンシン州ミルウ
ォーキーのAldrich)（５〜１００％のAliquat ３３６を
使用できるが、７５％が好ましい）と、ビス（２−エチ
ルヘキシル）アジペート可塑化剤（Fluka）（９５％か
ら０％の可塑化剤を使用できるが、７５％が好ましい）
とを含有する混合物１００μＬを、２２ミリの環内で予
め調製したポリマー層の変性されていない（加水分解さ
れていない）上表面上においた。次に、このように組合
わせた物の全体を、蒸発速度を制限するために真空タッ
プをほんの僅か解放し、真空乾燥器内に一晩おいた。こ
のようにして、親水性の表面を有するポリマー膜と一つ
以上のイオン選択剤を含有するポリマーとを、親水性層
とイオン選択層とを有する単一の非対称膜へと融着し
た。
【００７２】この膜の電気化学的特性は、Phillipsの電
極ボディー（スイスのチューリッヒのGlasblaserei Mol
lerのModel ＩＳ−５６１）のような従来的なイオン選
択性電極の膜保持具を用いて評価した。非対称ＣＴＡ膜
から直径５.５ミリの小型円板をせん孔機により切り出
し、親水性層が試料溶液に向かうようにして電極ボディ
ー内においた。内部充填溶液は０.１ＭのＮａＣｌ（Bak
er）であった。センサー電極と、外部塩橋として１Ｍの
ＫＮＯ3を用いるスリーブタイプの二重ジャンクション
銀／塩化銀外部電極（OrionのModel ９０−０２）との
電位差を測定するための高入力電位計を用いて膜の応答
を得た。アナログ−ディジタル変換器とＩＢＭのパーソ
ナルコンピュータを用いて電位差を記録した。pH８.５
のトリスサルフェート緩衝液を用いて、水性の試料と血
清の試料とを１：１０に希釈した。それぞれ、正常な、
異常な、低濃度の、および高濃度の塩化物溶液を用いて
応答を試験しそして干渉性物質としてのサリシレートを
含ませた同一の溶液と比較した。
極ボディー（スイスのチューリッヒのGlasblaserei Mol
lerのModel ＩＳ−５６１）のような従来的なイオン選
択性電極の膜保持具を用いて評価した。非対称ＣＴＡ膜
から直径５.５ミリの小型円板をせん孔機により切り出
し、親水性層が試料溶液に向かうようにして電極ボディ
ー内においた。内部充填溶液は０.１ＭのＮａＣｌ（Bak
er）であった。センサー電極と、外部塩橋として１Ｍの
ＫＮＯ3を用いるスリーブタイプの二重ジャンクション
銀／塩化銀外部電極（OrionのModel ９０−０２）との
電位差を測定するための高入力電位計を用いて膜の応答
を得た。アナログ−ディジタル変換器とＩＢＭのパーソ
ナルコンピュータを用いて電位差を記録した。pH８.５
のトリスサルフェート緩衝液を用いて、水性の試料と血
清の試料とを１：１０に希釈した。それぞれ、正常な、
異常な、低濃度の、および高濃度の塩化物溶液を用いて
応答を試験しそして干渉性物質としてのサリシレートを
含ませた同一の溶液と比較した。
【図１】（Ａ）はＡ：ポリビニルクロライド（ＰＶ
Ｃ）、Ｂ：変性されてないセルローストリアセテート
（ＣＴＡ）、およびＣ：非対称ＣＴＡ膜からそれぞれつ
くられる炭酸イオン−選択性電極の、サリシレートの濃
度が１０-5〜１０-4Ｍ（モル／リットル）と変化すると
きの動的応答、そして（Ｂ）はＡ：ポリビニルクロライ
ド（ＰＶＣ）、Ｂ：変性されてないセルローストリアセ
テート（ＣＴＡ）、およびＣ：非対称ＣＴＡ膜からそれ
ぞれつくられる炭酸イオン−選択性電極の、ＣＯ3 2-の
濃度が１０-4〜１０-3Ｍと変化するときの動的応答を示
す図。
Ｃ）、Ｂ：変性されてないセルローストリアセテート
（ＣＴＡ）、およびＣ：非対称ＣＴＡ膜からそれぞれつ
くられる炭酸イオン−選択性電極の、サリシレートの濃
度が１０-5〜１０-4Ｍ（モル／リットル）と変化すると
きの動的応答、そして（Ｂ）はＡ：ポリビニルクロライ
ド（ＰＶＣ）、Ｂ：変性されてないセルローストリアセ
テート（ＣＴＡ）、およびＣ：非対称ＣＴＡ膜からそれ
ぞれつくられる炭酸イオン−選択性電極の、ＣＯ3 2-の
濃度が１０-4〜１０-3Ｍと変化するときの動的応答を示
す図。
【図２】（Ａ）はＴＦＡＢＢでドーピングされた変性さ
れていないＣＴＡ（△）膜電極および非対称ＣＴＡ
（○）膜電極の疎水性陰イオン(A)：サリシル酸に対す
る電位差応答、（Ｂ）はＴＦＡＢＢでドーピングされた
変性されていないＣＴＡ（△）膜電極および非対称ＣＴ
Ａ（○）膜電極の疎水性陰イオン(B)：３−ヒドロキシ
−２−ナフト酸に対する電位差応答、そして（Ｃ）はＴ
ＦＡＢＢでドーピングされた変性されていないＣＴＡ
（△）膜電極および非対称ＣＴＡ（○）膜電極の疎水性
陰イオン(C)：３−ヒドロキシ−２−アントラセンカル
ボン酸に対する電位差応答を示す図。
れていないＣＴＡ（△）膜電極および非対称ＣＴＡ
（○）膜電極の疎水性陰イオン(A)：サリシル酸に対す
る電位差応答、（Ｂ）はＴＦＡＢＢでドーピングされた
変性されていないＣＴＡ（△）膜電極および非対称ＣＴ
Ａ（○）膜電極の疎水性陰イオン(B)：３−ヒドロキシ
−２−ナフト酸に対する電位差応答、そして（Ｃ）はＴ
ＦＡＢＢでドーピングされた変性されていないＣＴＡ
（△）膜電極および非対称ＣＴＡ（○）膜電極の疎水性
陰イオン(C)：３−ヒドロキシ−２−アントラセンカル
ボン酸に対する電位差応答を示す図。
【図３】大容量のウォールジェット流セルを備えた、膜
電極をベースとする流れ注入分析（ＦＩＡ）システムの
略解図。
電極をベースとする流れ注入分析（ＦＩＡ）システムの
略解図。
【図４】（Ａ）は流動通過検知器としてＴＦＡＢＢでド
ーピングされた炭酸塩−選択性ＰＶＣ膜電極を用いて得
た、流れ注入陰イオンに対する電位差測定応答、（Ｂ）
は流動通過検知器として変性されてない普通のＣＴＡ膜
電極を用いて得た、流れ注入陰イオンに対する電位差測
定応答、そして（Ｃ）は流動通過検知器として非対称Ｃ
ＴＡ膜電極を用いて得た、流れ注入陰イオンに対する電
位差測定応答を示す図。
ーピングされた炭酸塩−選択性ＰＶＣ膜電極を用いて得
た、流れ注入陰イオンに対する電位差測定応答、（Ｂ）
は流動通過検知器として変性されてない普通のＣＴＡ膜
電極を用いて得た、流れ注入陰イオンに対する電位差測
定応答、そして（Ｃ）は流動通過検知器として非対称Ｃ
ＴＡ膜電極を用いて得た、流れ注入陰イオンに対する電
位差測定応答を示す図。
【図５】（Ａ）はＴＦＡＢＢでドーピングされたＰＶＣ
膜電極の、添加される標準溶液すなわちＡ：２５ミリＭ
の炭酸塩、Ｂ：１.０ミリＭのサリシレート、Ｃ：２５
ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩化物および１.０ミ
リＭのサリシレートを含有する混合物に対する動的応
答、そして（Ｂ）はＴＦＡＢＢでドーピングされた非対
称ＣＴＡ膜電極の、添加される標準溶液つまり（Ａ）：
２５ミリＭの炭酸塩、（Ｂ）：１.０ミリＭのサリシレ
ート、（Ｃ）：２５ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩
化物および１.０ミリＭのサリシレートを含有する混合
物に対する動的応答を示す図。
膜電極の、添加される標準溶液すなわちＡ：２５ミリＭ
の炭酸塩、Ｂ：１.０ミリＭのサリシレート、Ｃ：２５
ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩化物および１.０ミ
リＭのサリシレートを含有する混合物に対する動的応
答、そして（Ｂ）はＴＦＡＢＢでドーピングされた非対
称ＣＴＡ膜電極の、添加される標準溶液つまり（Ａ）：
２５ミリＭの炭酸塩、（Ｂ）：１.０ミリＭのサリシレ
ート、（Ｃ）：２５ミリＭの炭酸塩、１００ミリＭの塩
化物および１.０ミリＭのサリシレートを含有する混合
物に対する動的応答を示す図。
【図６】（Ａ）はＰＶＣ膜電極および非対称炭酸イオン
−選択性膜電極の、種々な濃度のサリシレートを含有す
る添加される血清試料などについての電位差測定応答、
そして（Ｂ）は非対称ＣＴＡイオン選択性膜電極の、種
々な濃度のサリシレートを含有する、添加される血清試
料、などについての電位差測定応答を示す図。
−選択性膜電極の、種々な濃度のサリシレートを含有す
る添加される血清試料などについての電位差測定応答、
そして（Ｂ）は非対称ＣＴＡイオン選択性膜電極の、種
々な濃度のサリシレートを含有する、添加される血清試
料、などについての電位差測定応答を示す図。
【図７】イオン選択性層に融着した親水性層を有する非
対称膜からなる非対称炭酸イオン−選択性膜の製造を図
式的に示す図。
対称膜からなる非対称炭酸イオン−選択性膜の製造を図
式的に示す図。
【図８】（Ａ）は非対称ＩＳＥのための固体の平板状セ
ンサーの型式を略解的に示し、そして（Ｂ）は固体の平
板状センサーの型式における非対称ＩＳＥの親水性層お
よびイオン選択性層を略解的に示す図。
ンサーの型式を略解的に示し、そして（Ｂ）は固体の平
板状センサーの型式における非対称ＩＳＥの親水性層お
よびイオン選択性層を略解的に示す図。
Claims (4)
- 【請求項１】 （ａ）イオン選択剤と可塑化剤とを含む
イオン選択性層と、これに融着しており、生物学的試料
と接触され該生物学的試料と接触する側に薄い親水性の
ヒドロキシル化された表面を有する親水性層とを備えた
非対称膜を有するイオン選択性の非対称膜電極であっ
て、該イオン選択性層は上記ヒドロキシル化された表面
でない親水性層側に融着している膜電極に、目的とする
イオンを含有するものと疑われる生物学的試料を接触さ
せ、 （ｂ）イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電位
差を測定し、そして （ｃ）この電位差を試料中の目的イオンの濃度に相関さ
せることにより電位差測定イオン選択性を増強すること
からなる、イオン選択性の非対称膜電極とこれに対して
電解的に接続された照合電極とを用いることにより、生
物学的試料につき電位差測定によりイオン定量を行う方
法。 - 【請求項２】 可塑化剤が、ビス（２−エチルヘキシ
ル）セバケート、ビス（２−エチルヘキシル）アジペー
ト、ビス（２−エチルヘキシル）フタレート、ジカプリ
ルアジペート、ジペンチルフタレート、ジブチルセバケ
ート、および２−ニトロフェニルオクチルエーテルから
なる群から選択される、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 生物学的試料が干渉物質を含有する、請
求項１記載の方法。 - 【請求項４】 （ａ）干渉物質の濃度が約２×１０−３
Ｍより低くまたは希釈した生物学的試料のｐＨが約７．
５〜９．５であるのに十分な量の緩衝溶液により、炭酸
イオンを含有するものと疑われる、干渉物質を含有する
生物学的試料を希釈し、 （ｂ）イオン透過担体とイオン錯化剤と可塑化剤とを含
むイオン選択性層と、これに融着しており、希釈された
生物学的試料と接触され該生物学的試料と接触する側に
薄い親水性のヒドロキシル化された表面を有する親水性
層とを備えた非対称膜を有するイオン選択性の非対称膜
電極であって、該イオン選択性層は上記ヒドロキシル化
された表面でない親水性層側に融着している膜電極に、
希釈された試料を接触させ、 （ｃ）イオン選択性の非対称膜電極と照合電極との電位
差を測定し、そして （ｄ）この電位差を試料中の炭酸イオン濃度に相関させ
ることにより、電位差測定イオン選択性を増強すること
からなる、イオン選択性の非対称膜電極とこれに対して
電解的に接続された照合電極とを用いることにより、生
物学的試料の電位差測定を行うことによる炭酸イオンの
定量方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US99423492A | 1992-12-21 | 1992-12-21 | |
| US994234 | 1992-12-21 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229977A JPH06229977A (ja) | 1994-08-19 |
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| JP5344474A Expired - Fee Related JP2725991B2 (ja) | 1992-12-21 | 1993-12-20 | 選択性の増強された非対称のイオン選択性膜電極を使用する電位差測定イオン定量法 |
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| JP (1) | JP2725991B2 (ja) |
| DE (1) | DE69331726T2 (ja) |
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| US5755939A (en) * | 1996-04-30 | 1998-05-26 | Medtronic, Inc. | Polyion sensor with molecular weight differentiation |
| FI110288B (fi) * | 1997-02-26 | 2002-12-31 | Thermo Clinical Labsystems Oy | Ioniselektiivinen elektrodi ja menetelmä hiilidioksidin määrittämiseksi kehon nesteistä |
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-
1993
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- 1993-12-16 EP EP93120285A patent/EP0603742B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-16 DE DE69331726T patent/DE69331726T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-20 JP JP5344474A patent/JP2725991B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-05-05 US US08/437,117 patent/US5531870A/en not_active Expired - Lifetime
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