JP3648379B2

JP3648379B2 - Lipid membrane

Info

Publication number: JP3648379B2
Application number: JP08944398A
Authority: JP
Inventors: 紀寛前田; 悦伸内藤; 秀和池崎
Original assignee: 株式会社インテリジェントセンサーテクノロジー
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: JPH11201941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脂質膜（脂質性分子膜）を用いたセンサを利用して、溶液中のシアン化物イオン、金属イオンを検出し、濃度推定する技術に係り、特にシアン化物イオン、金属イオンに対する検出感度の高い脂質膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばメッキ工場などではシアン化物が用いられており、それらの工場排水等のシアン化物イオンの濃度は、従来は、ピリジン−ピラゾロン法、硝酸銀法、等の分析法やシアン化物イオン電極を用いた測定法が採られていた。
ピリジン−ピラゾロン法はシアン排水の分析法として広く使用されている方法である。この試験法は予備処理により水酸化ナトリウム溶液に吸収させた検液を酢酸で中和した後、クロラミンＴ溶液を加えて塩化シアンとし、これにピリジン−ピラゾロン混液を加え、このとき生じる青色を吸光光度法によって測定する方法である。
硝酸銀法は高濃度の場合に採用される。定量範囲はシアン濃度１ｐｐｍ以上の場合に適する。ｐ−ジメチルアミノベンジリデンローダニンアセトン溶液を指示薬として１／１００Ｎ硝酸銀溶液で滴定する。液の色が黄色から赤色に変わる点を終点とし、要した滴定数からシアンイオンの濃度を算出する。ｐＨにより反応が異なるので、ｐＨ１１．０以上にして滴定しなければならない。
【０００３】
分析法を用いる場合は、上述のような各種試薬の調整や妨害物質の除去のための予備処理が必要であり、シアン化物イオン電極を用いる場合は、液温の変化で電位が変動するので、試料の液温を検量線作成時の液温の±１℃以内に調節する必要がある、等簡便にシアン化物イオンの濃度を測定することができない。
【０００４】
そこで、本願発明者等は、シアン化物イオンの濃度の測定が短時間で簡単にできるシアン化物イオンの濃度検出方法を提供することを目的の一つとして、シアン化物イオンの濃度検出方法を発明し、その出願を行った（特願平９−９１７４５）。
その明細書の中で、味覚センサを用いたシアン化物イオンの濃度検出方法を開示している。
【０００５】
両親媒性物質を含む膜の例えば電位応答は味に対して人間の味覚器官に似た応答となることから、この膜を用いたセンサは味覚センサと呼ばれている。味覚センサは特定の物質に選択的に感度を持つセンサではないので、複数種類の味覚センサの応答から、味あるいは味の違い等が計られる。
【０００６】
発明者等は、両親媒性物質を含む膜を用いたセンサがシアン化物イオンの濃度に応じた応答をすること、両親媒性物質を含む膜は、膜に含まれる両親媒性物質の親水基の電荷によって、膜表面の電荷がプラスになる膜（以後、プラス膜という。）とマイナスになる膜（以後、マイナス膜という。）とがあるが、プラス膜を用いたセンサとマイナス膜を用いたセンサとを組み合わせて測定を行えば、被測定溶液の測定に先立って、標準液を測定してモデル式をたてることでシアン化物イオンの濃度の推定ができることを見出した。また、プラス膜を用いたセンサまたはマイナス膜を用いたセンサと導電率計と（以後、これらをまとめてセンサ等という。）を組み合わせて測定を行うこととしてもモデル式をたててシアン化物イオンの濃度の推定ができることを見出した。先に出願した発明はそれらの知見に基づいている。
【０００７】
ここで、両親媒性物質の一種である脂質を用いた味覚センサ用の膜、すなわち脂質膜について説明する。
脂質膜に用いられる脂質の例を表１にまとめた。
【０００８】
【表１】

【０００９】
脂質膜２２の模式図を、化学物の設計法で使われている表現方法で表したものが図３７である。脂質性分子のうち円で示した球状部は親水基ａすなわち親水性部位ａであり、それから原子配列が長く延びる炭化水素の鎖構造ｂ（たとえばアルキル基）がある。図ではいずれの場合も２本の鎖が延びて一つの分子を表しており、全体で分子群を構成している。この炭化水素の鎖の部分は、疎水性部位ｂである。このような脂質性分子群２３が、膜部材４の表面のマトリクス５（表面の構造、平面的なひろがりをもったミクロな構造）の中及びマトリクス内部に溶け込ませた形（たとえば図３７の２’）で収容されている。その収容のされ方は、親水性部位が表面に配列するようなものとなっている。
【００１０】
脂質を支持するマトリクスは、容易に入手でき、取扱いも簡単な、熱可塑性のポリ塩化ビニル（ [ＣＨ₂ＣＨＣl]_n；ＰＶＣ）等が用いられる。ＰＶＣ以外には表２に示すような物質がある。
【００１１】
【表２】

【００１２】
ＰＶＣは、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ニトロベンゼン、シクロヘキサノン等に溶け、可塑剤との混合比を変えることにより、軟質にも、硬質にもすることができるから、用途に応じて使いわけができる便利さがある上に、品質の安定性、成形の容易さも特徴とされる。
【００１３】
ＰＶＣ、可塑剤、脂質を概ね２：３：１の重量比で混合する。可塑剤を添加しないと出来上がりの脂質膜が白濁していたり、不均一になったりして好ましくない。また、脂質・可塑剤の選び方、混合する比率、混合の仕方によっても、出来上がった脂質膜に白濁や不均一を生ずることがある。可塑剤としてはフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、ジオクチルフェニルフォスフォネート（ＤＯＰＰ）、あるいは、リン酸トリクレシル（ＴＣＰ）が用いられる。
【００１４】
表１の脂質とＰＶＣとを混合したもの約４００ｍｇを、ＴＨＦ１０ｃｃに溶解し、平底の容器（例えば８５ｍｍφのシャーレ）に写し、ＴＨＦを揮散させて、脂質膜を形成すると、厚さがほぼ２００μｍの脂質膜が得られる。
脂質と可塑剤は、ＰＶＣというプラスチックの表面マトリクスの組織中に固定されていると考えられている。この脂質膜を約１０ｍｍｏｌ／ｌの食塩水、あるいは、塩化カリウム水溶液などの電解質溶液に１分間ほど浸すと、脂質のもつ親水基が表面に整列した分子配列が安定した状態で得られ、味覚センサとしての機能を果たすものとなる。
【００１５】
工場排水などにはシアン化物イオンのほか銅、亜鉛、鉄等の金属イオンが含まれており、それらの金属イオン濃度を測定する従来の方法には、フレーム原子吸光法、ＩＣＰ発光分析法、ジチゾン吸光光度法などがある。
フレーム原子吸光法は、試料を前処理した後、アセチレン・空気フレーム中に噴霧し、金属による原子吸光を各金属ごとの波長で測定して、定量するものである。
ＩＣＰ発光分析法は、試料を前処理した後、誘導結合プラズマ中に噴霧し、金属による発光を各金属ごとの波長で測定して、定量するものである。
ジチゾン吸光光度法は、試料中に共存する金属のマスキング剤として、各金属毎に決められている試薬を加え、さらにｐＨを調整してからジチゾンを加える。そして生成する金属錯体を四塩化炭素などで抽出し、過剰のジチゾンを除いた後、吸光度を測定して、定量する。
分析法を用いる場合は、上述のような各種試薬の調整・前処理、標準試料の準備、妨害物質の除去のための処理が必要であり、簡便に金属イオンの濃度を測定することができない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の味覚センサを用いたシアン化物イオンの濃度検出方法によって、従来よりも簡単に、シアン化物イオンの濃度検出ができるようになったものの、味覚センサのシアン化物イオンに対する検出感度については、更なる向上が望まれる。
また、工場排水などに含まれる金属イオンに対して検出感度の高い脂質膜実現の要求もある。
この発明の目的は、シアン化物イオン、金属イオンに対する検出感度の高い脂質膜を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本願発明者等は脂質膜の脂質の種類の組み合わせとその割合に着目し、本発明の脂質膜を得た。すなわち、本発明の請求項１の脂質膜では、主として陽イオン感応性の脂質および陰イオン感応性の脂質からなる脂質性分子群と該脂質性分子群を収容し得るマトリクスを表面に有する膜部材とで構成される脂質膜において、前記陽イオン感応性の脂質がリン酸ジ−ｎ−デシルであり、前記陰イオン感応性の脂質がジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドであり、かつ、両脂質の合計量に対する前記陰イオン感応性の脂質の量の割合が、７０〜９０％である。請求項２の脂質膜では、前記陽イオン感応性の脂質がリン酸ジ−ｎ−デシルであり、前記陰イオン感応性の脂質がジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドであり、かつ、両脂質の合計量に対する前記陰イオン感応性の脂質の量の割合が、１０〜４０％である。請求項３の脂質膜では、前記陽イオン感応性の脂質がリン酸ジ−ｎ−デシルであり、前記陰イオン感応性の脂質がトリオクチルメチルアンモニウムクロライドであり、かつ、両脂質の合計量に対する前記陰イオン感応性の脂質の量の割合が、６０〜７０％である。請求項４の脂質膜では、前記陽イオン感応性の脂質がリン酸ジ−ｎ−デシルであり、前記陰イオン感応性の脂質がトリオクチルメチルアンモニウムクロライドであり、かつ、両脂質の合計量に対する前記陰イオン感応性の脂質の量の割合が、１０〜４０％である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の脂質膜の模式図を示す。膜の構造的には、従来の脂質膜と変わらないが、本発明の脂質膜は、マトリクス５に収容されている脂質の種類の組合せとその割合に特徴がある。
【００１９】
第一の実施の形態の脂質膜は、マトリクス５に収容されている脂質が主として、陽イオン感応性の脂質であるアルキルリン酸の一種のジオクチルフォスフェート２と陰イオン感応性の脂質である第４級アンモニウム塩の一種のトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３であり、それらの合計容量に対するトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３の容量の割合が５０％〜７０％となっている。特許請求の範囲の欄に言う「量」は、容量または重量であり、液状の脂質を材料とするときは容量または重量、固体の脂質を材料とするときは重量で割合を決める。
【００２０】
脂質膜の作製方法を説明する。
膜部材４としてＰＶＣ、可塑剤としてジオクチルフェニルフォスフォネート（ＤＯＰＰ）、脂質を概ね２：３：１の重量比で混合する。
ジオクチルフォスフェート２とトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３とを混ぜた合計０．４ｍｌとＤＯＰＰ１ｍｌとＰＶＣ８００ｍｇとを混合したものを、ＴＨＦ１０ｃｃとともに密封容器中で２時間攪拌して、均一に溶かした後、平底の容器（例えば８５ｍｍφのシャーレ）に写し、それを水平な台の上に載せ、室温に保つこと約３日間、ＴＨＦを揮散させて、脂質膜を形成した。
こうして得られた脂質膜の厚さはほぼ３００μｍであった。ＴＨＦを揮散させるには、急激に乾燥させない方が、良い膜が得られるようである。
この脂質膜を約１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム水溶液に１分間ほど浸す。
【００２１】
このようにして得られた脂質膜を用いて、遊離シアン（ＣＮ^-）の測定、および錯体シアンの一例としてフェロシアン化カリウム（Ｋ₄[Ｆe(ＣＮ)₆] ）の測定を行った。
脂質膜は、添加する脂質の総量を０．４ｍｌとし、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量を▲１▼５０．０％，▲２▼５３．３％，▲３▼５６．８％，▲４▼６０．０％，▲５▼６３．３％，▲６▼６６．８％，▲７▼７０．０％，▲８▼７３．２％，▲９▼７６．５％とした９種類を用いた。フェロシアン化カリウムについてはトリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が０％、１００％の脂質膜も用いた。
【００２２】
これらの脂質膜を用いたセンサプローブを用意する。
図２は前述のようにして得られた脂質膜１をセンサプローブ６に加工した概略構成を示す断面図である。
基材７として外径８ｍｍ、長さ５５ｍｍ、肉厚１ｍｍのアクリルの円筒を用いる。該円筒７の先端部７ａを約６０度の角度でカットする。該カットされた先端部７ａに、その開口部７ｂを塞ぐように脂質膜１を、ＴＨＦにＰＶＣを溶解したものを接着剤として、張り付ける。直径０．５ｍｍの銀線の先を螺旋状に巻いたものを該円筒７の上部から挿入し電極８とする。緩衝層９として電解液（３．３ｍｏｌ／ｌの濃度の塩化カリウム溶液）を前記電極８の螺旋部分８ｂが浸るところまで充填する。
【００２３】
前記センサプローブ６を用いた測定系１０を図３に示す。
被測定溶液１１はビーカーのような容器１２に入れる。被測定溶液１１中に、前記センサプローブ６を入れた。使用前に、塩化カリウム１ｍｍｏｌ／ｌ水溶液で電極電位を安定化した。
測定の基準となる電位を発生する電極として参照電極１３を用意し、それを被測定溶液１１に入れる。センサプローブ６と参照電極１３とは所定の距離を隔てて設置する。参照電極１３の表面は、緩衝層１４として、飽和塩化カリウム溶液を寒天で固化したもので覆ってある。
【００２４】
脂質膜１からの電気信号は、リード線１５によってバッファ増幅器１７に導かれる。バッファ増幅器１７の出力は、Ａ／Ｄ変換器１８に加えられる。参照電極１３からの電気信号もリード線１６を介してＡ／Ｄ変換器１８に加えられ、脂質膜１からの電位との差をディジタル信号に変換する。このディジタル信号はマイクロコンピュータ１９で適当に処理され、またＸ−Ｙレコーダ２０で表示される。
【００２５】
被測定溶液１１を用意する。
遊離シアンについては、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液に、ｐＨを１２以上にするため水酸化カリウム（ＫＯＨ）を添加した溶液を基準液とした。ここで、ｐＨを１２以上にするのは、シアンイオンを安定して存在させるためである。
基準液と同じ溶液にシアン化カリウム（ＫＣＮ）をシアンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
【００２６】
錯体シアンについては、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液を基準液とした。
基準液と同じ溶液にフェロシアン化カリウムをシアンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
【００２７】
本発明の脂質膜を用いた前記センサプローブを使用して、シアン化物イオンの濃度の測定を行った。第一の基準液と第二の基準液には、ともに前述の基準液を用いた。第一の基準液と第二の基準液とを用いるのはセンサの継続的なドリフトの影響と基準液を繰り返し測定することによって基準液自体が継続的に変化するという影響をできるだけ少なくするためにとられる処置である。
【００２８】
測定の手順は次の通りである。
1) 保存液（第一の基準液に同じ）に脂質膜を用いた味覚センサをほぼ10時間浸漬する。
2) 第一の基準液（洗浄用）へ味覚センサの出し入れを10回行う。第一の基準液（洗浄用）で洗浄するといってもよいし、第一の基準液に断続的に浸漬するといってもよいし、味覚センサの脂質膜の表面に刺激を与えるということもできる。
3) 第一の基準液で測定用として用意したものに浸漬し、30秒後に味覚センサの電位を測定し、測定値をＶ0 とする。
4) 手順2)、3)を２回以上繰り返し、測定ごとに今回の測定値Ｖ0 と前回の測定値Ｖ0 の差が所定の値以下かどうかを判断し、所定の値以下（つまりＶ0 が安定したら）であれば手順5)へ進む。
5) 味覚センサを第一の基準液（測定用）から出して、第二の基準液（洗浄用）で洗浄する。（前記2)と同様に10回出し入れをする。）
6) 第二の基準液（測定用）に味覚センサを浸漬し、30秒後に味覚センサの電位Ｖk を測定する。
7) 再度第一の基準液（洗浄用）へ味覚センサの出し入れを10回行う。第一の基準液（洗浄用）で洗浄するといってもよいし、第一の基準液に断続的に浸漬するといってもよいし、味覚センサの脂質膜の表面に刺激を与えるということもできる。
8) 第一の基準液で測定用として用意したものに浸漬し、30秒後に味覚センサの電位を測定し、測定値をＶ0 ´とする。
9) 手順7)、8)を２回以上繰り返し、測定ごとに今回の測定値Ｖ0 ´と前回の測定値Ｖ0 ´の差が所定の値以下かどうかを判断し、所定の値以下（つまりＶ0 が安定したら）であれば手順10) へ進む。
10) 味覚センサを第一の基準液（測定用）から出して、サンプル液（洗浄用）で洗浄する。（前記2)と同様に10回出し入れをする。）
11) サンプル液（測定用）に味覚センサを浸漬し、30秒後に味覚センサの電位Ｖs を測定する。
12) 測定の手順2)に戻り手順2)〜11) を繰り返す。所定の回数繰り返したら手順を終わる。
この手順を図４に示した。
【００２９】
被測定サンプル液は低濃度側から高濃度側への順に３回測定した。
遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を図５〜図８に、錯体シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を図９〜図１２に示す。
遊離シアンについても、錯体シアンについても、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が６６．８％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が５０％〜７０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて２〜３倍の検出感度を示している。
【００３０】
第二の実施の形態の脂質膜は、マトリクス５に収容されている脂質が主として、ジオクチルフォスフェート２とトリオクチルメチルアンモニウムクロライド（ＴＯＭＡ）３であり、それらの合計容量に対するトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３の容量の割合が１０％〜４０％となっている。脂質膜の作製方法は、第一の実施の形態のところで述べた方法と同じである。
【００３１】
このようにして得られた脂質膜を用いて、銅イオン（Ｃｕ²⁺）の測定、および亜鉛イオン（Ｚｎ²⁺）の測定を行った。
脂質膜は、添加する脂質の総量を０．４ｍｌとし、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量を▲１▼０％，▲２▼１０％，▲３▼２０％，▲４▼３０％，▲５▼４０％，▲６▼６０％，▲７▼８０％，▲８▼１００％とした８種類を用いた。
これらの脂質膜を用いたセンサプローブの作製方法および測定系は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００３２】
被測定溶液１１を用意する。
銅イオンについては、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。
基準液と同じ溶液に塩化銅（ＣｕＣｌ₂）を銅イオンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
【００３３】
亜鉛イオンについても、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。
基準液と同じ溶液に塩化亜鉛（ＺｎＣｌ₂）を亜鉛イオンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
測定の手順は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００３４】
被測定サンプル液は低濃度側から高濃度側への順に３回測定した。
銅イオン濃度の測定結果を図１３〜図１５に、亜鉛イオン濃度の測定結果を図１６〜図１８に示す。図中、例えば２Ｃ８１００，ＴＯＭＡ０はジオクチルフォスフェートが１００％、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドが０％であることを意味する。
【００３５】
銅イオンについては、３ｐｐｍ（排水基準値）において、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が４０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が３０％〜４０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて１．５倍の検出感度を示している。
【００３６】
亜鉛イオンについては、５ｐｐｍ（排水基準値）において、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が３０％〜４０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が１０％〜４０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて１．５倍の検出感度を示している。
【００３７】
第三の実施の形態（請求項１に対応）の脂質膜は、マトリクス５に収容されている脂質が主として、陽イオン感応性の脂質であるアルキルリン酸の一種のリン酸ジ−ｎ−デシル２と陰イオン感応性の脂質である第４級アンモニウム塩の一種のジメチルジドデシルアンモニウムブロマイド３であり、それらの合計重量に対するジメチルジドデシルアンモニウムブロマイド３の重量の割合が７０％〜９０％となっている。
【００３８】
脂質膜の作製方法を説明する。
膜部材４としてＰＶＣ、可塑剤としてジオクチルフェニルフォスフォネート（ＤＯＰＰ）、脂質を概ね２：３：１の重量比で混合する。
リン酸ジ−ｎ−デシル２とジメチルジドデシルアンモニウムブロマイド３とを混ぜた合計１００ｍｇとＤＯＰＰ１ｍｌとＰＶＣ８００ｍｇとを混合したものを、ＴＨＦ１０ｃｃとともに密封容器中で２時間攪拌して、均一に溶かした後、平底の容器（例えば８５ｍｍφのシャーレ）に写し、それを水平な台の上に載せ、室温に保つこと約３日間、ＴＨＦを揮散させて、脂質膜を形成した。
こうして得られた脂質膜の厚さはほぼ３００μｍであった。ＴＨＦを揮散させるには、急激に乾燥させない方が、良い膜が得られるようである。
この脂質膜を約１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム水溶液に１分間ほど浸す。
【００３９】
このようにして得られた脂質膜を用いて、遊離シアン（ＣＮ^-）の測定を行った。
脂質膜は、添加する脂質の総量を１００ｍｇとし、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量を０％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％，１００％とした１１種類を用いた。
これらの脂質膜を用いたセンサプローブの作製方法および測定系は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００４０】
被測定溶液１１を用意する。
遊離シアンについては、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液に、ｐＨを１２以上にするため水酸化カリウム（ＫＯＨ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。ここで、ｐＨを１２以上にするのは、シアンイオンを安定して存在させるためである。
基準液と同じ溶液にシアン化カリウム（ＫＣＮ）をシアンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
測定の手順は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００４１】
被測定サンプル液は低濃度側から高濃度側への順に３回測定した。
遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を図１９〜図２１に示す。図中、例えば２Ｃ１０１００，Ｒ＝１２０はリン酸ジ−ｎ−デシルが１００％、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドが０％であることを意味する。
遊離シアンについては、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が８０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が７０％〜９０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて２〜３倍の検出感度を示している。
【００４２】
第四の実施の形態（請求項２に対応）の脂質膜は、マトリクス５に収容されている脂質が主として、陽イオン感応性の脂質であるアルキルリン酸の一種のリン酸ジ−ｎ−デシル２と陰イオン感応性の脂質である第４級アンモニウム塩の一種のジメチルジドデシルアンモニウムブロマイド３であり、それらの合計重量に対するジメチルジドデシルアンモニウムブロマイド３の重量の割合が１０％〜４０％となっている。脂質膜の作製方法は、第三の実施の形態のところで述べた方法と同じである。
【００４３】
このようにして得られた脂質膜を用いて、銅イオン（Ｃｕ²⁺）の測定、および亜鉛イオン（Ｚｎ²⁺）の測定を行った。
脂質膜は、添加する脂質の総量を１００ｍｇとし、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量を０％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％，１００％とした１１種類を用いた。
これらの脂質膜を用いたセンサプローブの作製方法および測定系は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００４４】
被測定溶液１１を用意する。
銅イオンについては、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。
基準液と同じ溶液に塩化銅（ＣｕＣｌ₂）を銅イオンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
【００４５】
亜鉛イオンについても、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。
基準液と同じ溶液に塩化亜鉛（ＺｎＣｌ₂）を亜鉛イオンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
測定の手順は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００４６】
被測定サンプル液は低濃度側から高濃度側への順に３回測定した。
銅イオン濃度の測定結果を図２２〜図２４に、亜鉛イオン濃度の測定結果を図２５〜図２７に示す。図中、例えば２Ｃ１０１００，Ｒ＝１２０はリン酸ジ−ｎ−デシルが１００％、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドが０％であることを意味する。
【００４７】
銅イオンについては、３ｐｐｍにおいて、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が１０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が１０％〜３０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜より検出感度が高い。１ｐｐｍにおいては、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が２０％〜３０％の脂質膜が高い検出感度を示し、１０％〜４０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて１．５倍の検出感度を示している。
【００４８】
亜鉛イオンについては、５ｐｐｍにおいて、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が３０％〜４０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が１０％〜４０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて１．５倍の検出感度を示している。
【００４９】
第五の実施の形態（請求項３に対応）の脂質膜は、マトリクス５に収容されている脂質が主として、陽イオン感応性の脂質であるアルキルリン酸の一種のリン酸ジ−ｎ−デシル２と陰イオン感応性の脂質である第４級アンモニウム塩の一種のトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３であり、それらの合計重量に対するトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３の重量の割合が６０％〜７０％となっている。
【００５０】
脂質膜の作製方法を説明する。
膜部材４としてＰＶＣ、可塑剤としてジオクチルフェニルフォスフォネート（ＤＯＰＰ）、脂質を概ね２：３：１の重量比で混合する。
リン酸ジ−ｎ−デシル２とトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３とを混ぜた合計１００ｍｇとＤＯＰＰ１ｍｌとＰＶＣ８００ｍｇとを混合したものを、ＴＨＦ１０ｃｃとともに密封容器中で２時間攪拌して、均一に溶かした後、平底の容器（例えば８５ｍｍφのシャーレ）に写し、それを水平な台の上に載せ、室温に保つこと約３日間、ＴＨＦを揮散させて、脂質膜を形成した。
こうして得られた脂質膜の厚さはほぼ３００μｍであった。ＴＨＦを揮散させるには、急激に乾燥させない方が、良い膜が得られるようである。
この脂質膜を約１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム水溶液に１分間ほど浸す。
【００５１】
このようにして得られた脂質膜を用いて、遊離シアン（ＣＮ^-）の測定を行った。
脂質膜は、添加する脂質の総量を１００ｍｇとし、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量を０％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％，１００％とした１１種類を用いた。
これらの脂質膜を用いたセンサプローブの作製方法および測定系は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００５２】
被測定溶液１１を用意する。
遊離シアンについては、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液に、ｐＨを１２以上にするため水酸化カリウム（ＫＯＨ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。ここで、ｐＨを１２以上にするのは、シアンイオンを安定して存在させるためである。
基準液と同じ溶液にシアン化カリウム（ＫＣＮ）をシアンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
測定の手順は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００５３】
被測定サンプル液は低濃度側から高濃度側への順に３回測定した。
遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を図２８〜図３０に示す。図中、例えば２Ｃ１０１００，ＴＯＭＡ０はリン酸ジ−ｎ−デシルが１００％、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドが０％であることを意味する。
遊離シアンについては、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が６０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が６０％〜７０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて２〜３倍の検出感度を示している。
【００５４】
第六の実施の形態（請求項４に対応）の脂質膜は、マトリクス５に収容されている脂質が主として、陽イオン感応性の脂質であるアルキルリン酸の一種のリン酸ジ−ｎ−デシル２と陰イオン感応性の脂質である第４級アンモニウム塩の一種のトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３であり、それらの合計重量に対するトリオクチルメチルアンモニウムクロライド３の重量の割合が１０％〜４０％となっている。脂質膜の作製方法は、第五の実施の形態のところで述べた方法と同じである。
【００５５】
このようにして得られた脂質膜を用いて、銅イオン（Ｃｕ²⁺）の測定、および亜鉛イオン（Ｚｎ²⁺）の測定を行った。
脂質膜は、添加する脂質の総量を１００ｍｇとし、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量を０％，１０％，２０％，３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％，１００％とした１１種類を用いた。
これらの脂質膜を用いたセンサプローブの作製方法および測定系は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００５６】
被測定溶液１１を用意する。
銅イオンについては、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。
基準液と同じ溶液に塩化銅（ＣｕＣｌ₂）を銅イオンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
【００５７】
亜鉛イオンについても、純水に１０ｍｍｏｌ／ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）を添加した溶液を基準液（第一の基準液および第二の基準液）とした。
基準液と同じ溶液に塩化亜鉛（ＺｎＣｌ₂）を亜鉛イオンの濃度で０．０１ｐｐｍ，０．１ｐｐｍ，１．０ｐｐｍ，３．０ｐｐｍ，１０．０ｐｐｍになるように添加してサンプル液とした。
測定の手順は第一の実施の形態のところで述べたものと同じである。
【００５８】
被測定サンプル液は低濃度側から高濃度側への順に３回測定した。
銅イオン濃度の測定結果を図３１〜図３３に、亜鉛イオン濃度の測定結果を図３４〜図３６に示す。図中、例えば２Ｃ１０１００，ＴＯＭＡ０はリン酸ジ−ｎ−デシルが１００％、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドが０％であることを意味する。
【００５９】
銅イオンについては、３ｐｐｍにおいて、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が２０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が１０％〜４０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて検出感度が高い。
【００６０】
亜鉛イオンについては、５ｐｐｍにおいて、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が３０％の脂質膜が最も高い検出感度を示した。また、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が１０％〜４０％の範囲の脂質膜は従来の脂質膜と比べて１．２倍以上の検出感度を示している。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、脂質性分子群と該脂質性分子群を収容し得るマトリクスを表面に有する膜部材とで構成される脂質膜の前記脂質性分子群として、主として陽イオン感応性の脂質および陰イオン感応性の脂質を組み合わせて用い、陽イオン感応性の脂質と陰イオン感応性の脂質の合計量に対する陰イオン感応性の脂質の量の割合が所定の割合となるようにしたから、シアン化物イオン、金属イオンに対する検出感度が向上した脂質膜が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脂質膜の模式図である。
【図２】本発明の脂質膜を用いたセンサプローブの概略構成を示す断面図である。
【図３】測定系を示す図である。
【図４】測定手順を示す流れ図である。
【図５】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ａ）は▲１▼５０．０％、（ｂ）は▲２▼５３．３％、（ｃ）は▲３▼５６．８％、（ｄ）は▲４▼６０．０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図６】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｅ）は▲５▼６３．３％、（ｆ）は▲６▼６６．８％、（ｇ）は▲７▼７０．０％、（ｈ）は▲８▼７３．２％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図７】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｉ）は▲９▼７６．５％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図８】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、図５〜図７の（ａ）〜（ｉ）を一つの図に表したものである。
【図９】錯体シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ａ）は０％、（ｂ）は▲２▼５３．３％、（ｃ）は▲３▼５６．８％、（ｄ）は▲４▼６０．０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図１０】錯体シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｅ）は▲５▼６３．３％、（ｆ）は▲６▼６６．８％、（ｇ）は▲７▼７０．０％、（ｈ）は▲８▼７３．２％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図１１】錯体シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｉ）は▲９▼７６．５％、（ｊ）は１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図１２】錯体シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、図９〜図１１の（ａ）〜（ｊ）を一つの図に表したものである。
【図１３】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ａ）は▲１▼０％、（ｂ）は▲２▼１０％、（ｃ）は▲３▼２０％、（ｄ）は▲４▼３０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図１４】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｅ）は▲５▼４０％、（ｆ）は▲６▼６０％、（ｇ）は▲７▼８０％、（ｈ）は▲８▼１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図１５】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、図１３，図１４の（ａ）〜（ｈ）を一つの図に表したものである。
【図１６】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ａ）は▲１▼０％、（ｂ）は▲２▼１０％、（ｃ）は▲３▼２０％、（ｄ）は▲４▼３０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図１７】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｅ）は▲５▼４０％、（ｆ）は▲６▼６０％、（ｇ）は▲７▼８０％、（ｈ）は▲８▼１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図１８】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、図１６，図１７の（ａ）〜（ｈ）を一つの図に表したものである。
【図１９】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が（ａ）は０％、（ｂ）は１０％、（ｃ）は２０％、（ｄ）は３０％、（ｅ）は４０％、（ｆ）は５０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図２０】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が（ｇ）は６０％、（ｈ）は７０％、（ｉ）は８０％、（ｊ）は９０％、（ｋ）は１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図２１】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、図１９，図２０の（ａ）〜（ｋ）を一つの図に表したものである。る。
【図２２】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が（ａ）は０％、（ｂ）は１０％、（ｃ）は２０％、（ｄ）は３０％、（ｅ）は４０％、（ｆ）は５０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図２３】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が（ｇ）は６０％、（ｈ）は７０％、（ｉ）は８０％、（ｊ）は９０％、（ｋ）は１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図２４】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、図２２，図２３の（ａ）〜（ｋ）を一つの図に表したものである。
【図２５】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が（ａ）は０％、（ｂ）は１０％、（ｃ）は２０％、（ｄ）は３０％、（ｅ）は４０％、（ｆ）は５０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図２６】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイドの量が（ｇ）は６０％、（ｈ）は７０％、（ｉ）は８０％、（ｊ）は９０％、（ｋ）は１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図２７】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、図２５，図２６の（ａ）〜（ｋ）を一つの図に表したものである。
【図２８】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ａ）は０％、（ｂ）は１０％、（ｃ）は２０％、（ｄ）は３０％、（ｅ）は４０％、（ｆ）は５０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図２９】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｇ）は６０％、（ｈ）は７０％、（ｉ）は８０％、（ｊ）は９０％、（ｋ）は１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図３０】遊離シアンのシアン化物イオン濃度の測定結果を示す図であり、図２８，図２９の（ａ）〜（ｋ）を一つの図に表したものである。
【図３１】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ａ）は０％、（ｂ）は１０％、（ｃ）は２０％、（ｄ）は３０％、（ｅ）は４０％、（ｆ）は５０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図３２】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｇ）は６０％、（ｈ）は７０％、（ｉ）は８０％、（ｊ）は９０％、（ｋ）は１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図３３】銅イオン濃度の測定結果を示す図であり、図３１，図３２の（ａ）〜（ｋ）を一つの図に表したものである。
【図３４】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ａ）は０％、（ｂ）は１０％、（ｃ）は２０％、（ｄ）は３０％、（ｅ）は４０％、（ｆ）は５０％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図３５】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドの量が（ｇ）は６０％、（ｈ）は７０％、（ｉ）は８０％、（ｊ）は９０％、（ｋ）は１００％の脂質膜を用いたときの測定結果を示す図である。
【図３６】亜鉛イオン濃度の測定結果を示す図であり、図３４，図３５の（ａ）〜（ｋ）を一つの図に表したものである。
【図３７】従来の脂質膜の模式図である。
【符号の説明】
１脂質膜
２陽イオン感応性の脂質（アルキルリン酸、ジオクチルフォスフェート、リン酸ジ−ｎ−デシル）
３陰イオン感応性の脂質（第４級アンモニウム塩、第４級スルホニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、ジメチルジドデシルアンモニウムブロマイド）
４膜部材
５マトリクス
６センサプローブ
７基材（円筒）
８電極
９緩衝層
１０測定系
１１被測定溶液
１２容器
１３参照電極
１４緩衝層
１５リード線
１６リード線
１７バッファ増幅器
１８Ａ／Ｄ変換器
１９マイクロコンピュータ
２０Ｘ−Ｙレコーダ
２１シールド
２２脂質膜
２３脂質性分子群[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for detecting a cyanide ion and a metal ion in a solution by using a sensor using a lipid membrane (lipid molecular film) and estimating the concentration, and particularly detecting a cyanide ion and a metal ion. It relates to a highly sensitive lipid membrane.
[0002]
[Prior art]
For example, cyanide is used in plating factories, etc., and the concentration of cyanide ions in those factory effluents has conventionally been measured using analytical methods such as the pyridine-pyrazolone method, the silver nitrate method, and cyanide ion electrodes. The law was adopted.
The pyridine-pyrazolone method is a widely used method for analyzing cyanate wastewater. In this test method, the test solution absorbed in the sodium hydroxide solution by the pretreatment is neutralized with acetic acid, and then chloramine T solution is added to form cyan chloride. To this, a pyridine-pyrazolone mixture is added, and the resulting blue light is absorbed. It is a method of measuring by a photometric method.
The silver nitrate method is used for high concentrations. The determination range is suitable when the cyan concentration is 1 ppm or more. Titrate with 1 / 100N silver nitrate solution using p-dimethylaminobenzylidene rhodanine acetone solution as an indicator. The end point is the point at which the color of the liquid changes from yellow to red, and the cyan ion concentration is calculated from the required drop constant. Since the reaction varies depending on the pH, it must be titrated to pH 11.0 or higher.
[0003]
When using an analytical method, it is necessary to prepare various kinds of reagents as described above and to perform pretreatment for removal of interfering substances. When using a cyanide ion electrode, the potential fluctuates due to changes in the liquid temperature. It is necessary to adjust the liquid temperature of the sample within ± 1 ° C. of the liquid temperature at the time of preparing the calibration curve, and the concentration of cyanide ions cannot be measured easily.
[0004]
Accordingly, the inventors of the present application have invented a cyanide ion concentration detection method for the purpose of providing a cyanide ion concentration detection method capable of easily measuring the cyanide ion concentration in a short time. The application was filed (Japanese Patent Application No. 9-91745).
In that specification, a cyanide ion concentration detection method using a taste sensor is disclosed.
[0005]
For example, a potential response of a film containing an amphiphile is similar to a human taste organ with respect to taste, and a sensor using this film is called a taste sensor. Since the taste sensor is not a sensor selectively sensitive to a specific substance, the taste or the difference in taste is measured from the responses of a plurality of types of taste sensors.
[0006]
The inventors of the present invention confirmed that a sensor using a film containing an amphiphile responds according to the concentration of cyanide ions, and the film containing an amphiphile is a hydrophilic group of the amphiphile contained in the film. Depending on the charge of the film, there are a film (hereinafter referred to as a positive film) in which the charge on the film surface is positive, and a film (hereinafter referred to as a negative film) in which the charge is negative. It was found that the concentration of cyanide ions can be estimated by measuring a standard solution and building a model equation prior to measurement of the solution to be measured. In addition, a model formula can also be established to measure cyanide ions by combining a sensor using a plus membrane or a sensor using a minus membrane and a conductivity meter (hereinafter collectively referred to as a sensor). It was found that the concentration of can be estimated. The previously filed invention is based on these findings.
[0007]
Here, a taste sensor membrane using lipid, which is a kind of amphiphile, that is, a lipid membrane will be described.
Examples of lipids used in the lipid membrane are summarized in Table 1.
[0008]
[Table 1]

[0009]
FIG. 37 shows a schematic diagram of the lipid membrane 22 expressed in the expression method used in the chemical design method. A spherical portion indicated by a circle in the lipid molecule is a hydrophilic group a, that is, a hydrophilic site a, and has a hydrocarbon chain structure b (for example, an alkyl group) from which the atomic arrangement extends. In each of the figures, two chains extend to represent one molecule, and constitute a group of molecules as a whole. This hydrocarbon chain part is a hydrophobic part b. Such a lipid molecule group 23 is dissolved in the matrix 5 on the surface of the membrane member 4 (surface structure, micro structure having a planar expansion) and in the matrix (for example, 2 in FIG. 37). ') Is housed in. The accommodation method is such that hydrophilic portions are arranged on the surface.
[0010]
Lipid-supporting matrices are readily available and easy to handle with thermoplastic polyvinyl chloride ([CH ₂ CHCl] _n PVC) or the like is used. There are substances other than PVC as shown in Table 2.
[0011]
[Table 2]

[0012]
PVC is soluble in tetrahydrofuran (THF), nitrobenzene, cyclohexanone, etc., and can be made soft or hard by changing the mixing ratio with the plasticizer. In addition, it is characterized by quality stability and ease of molding.
[0013]
PVC, plasticizer and lipid are mixed in a weight ratio of approximately 2: 3: 1. If a plasticizer is not added, the finished lipid film is undesirably cloudy or non-uniform. In addition, depending on how to select a lipid / plasticizer, a mixing ratio, and a mixing method, white turbidity and non-uniformity may occur in the finished lipid film. As the plasticizer, dioctyl phthalate (DOP), dioctyl phenyl phosphonate (DOPP), or tricresyl phosphate (TCP) is used.
[0014]
About 400 mg of a mixture of lipids and PVC in Table 1 is dissolved in 10 cc of THF, copied into a flat-bottomed container (for example, a petri dish of 85 mmφ), and THF is stripped to form a lipid film. A lipid membrane is obtained.
Lipids and plasticizers are believed to be anchored in the tissue of a plastic surface matrix called PVC. When this lipid membrane is immersed in an electrolyte solution such as about 10 mmol / l saline or an aqueous potassium chloride solution for about 1 minute, a molecular arrangement in which the hydrophilic groups of lipids are aligned on the surface can be obtained in a stable state. It will serve as the function.
[0015]
Industrial wastewater contains metal ions such as copper, zinc and iron in addition to cyanide ions. The conventional methods for measuring the concentration of these metal ions include flame atomic absorption spectrometry, ICP emission spectrometry, dithizone. There is an absorptiometric method.
In the flame atomic absorption method, a sample is pretreated and then sprayed into an acetylene / air frame, and atomic absorption by a metal is measured at a wavelength for each metal and quantified.
In the ICP emission analysis method, a sample is pretreated and then sprayed into inductively coupled plasma, and light emission by the metal is measured and quantified at a wavelength for each metal.
In the dithizone absorptiometry method, a reagent determined for each metal is added as a masking agent for a metal that coexists in a sample, and dithizone is added after adjusting the pH. The resulting metal complex is extracted with carbon tetrachloride and the like, and after removing excess dithizone, the absorbance is measured and quantified.
When the analytical method is used, it is necessary to prepare / prepare various reagents as described above, prepare a standard sample, and remove the interfering substances, and the concentration of metal ions cannot be measured easily.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Although the cyanide ion concentration detection method using the above-described taste sensor makes it possible to detect the cyanide ion concentration more easily than before, the detection sensitivity of the taste sensor for cyanide ions is further improved. Improvement is desired.
There is also a demand for realization of lipid membranes with high detection sensitivity for metal ions contained in industrial wastewater.
An object of the present invention is to provide a lipid membrane having high detection sensitivity for cyanide ions and metal ions.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application focused on the combination of lipid types in the lipid membrane and the ratio thereof, and obtained the lipid membrane of the present invention. That is, the present invention Subcontract In the lipid membrane of claim 1, Consists mainly of cation-sensitive and anion-sensitive lipids In a lipid membrane composed of a lipid molecule group and a membrane member having a matrix capable of accommodating the lipid molecule group on the surface ,Previous The cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is dimethyldidodecyl ammonium bromide, and The amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids Percentage , 70-90%. Claim 2 In the lipid membrane, the cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is dimethyldidodecyl ammonium bromide, and The amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids Percentage , 10 to 40%. Claim 3 In the lipid membrane, the cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is trioctylmethylammonium chloride, and The amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids Percentage , 60-70%. Claim 4 In the lipid membrane, the cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is trioctylmethylammonium chloride, and The amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids Percentage , 10 to 40%.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic diagram of the lipid membrane of the present invention. Although the structure of the membrane is not different from the conventional lipid membrane, the lipid membrane of the present invention is characterized by the combination of lipid types contained in the matrix 5 and the proportion thereof.
[0019]
First implementation form State The lipid membrane is mainly composed of dioctyl phosphate 2 of alkyl phosphate, which is a cation-sensitive lipid, and quaternary ammonium salt, which is an anion-sensitive lipid. It is trioctylmethylammonium chloride 3, and the ratio of the capacity of trioctylmethylammonium chloride 3 to the total capacity thereof is 50% to 70%. The “amount” in the column of the claims is a volume or a weight, and the ratio is determined by the volume or the weight when a liquid lipid is used as a material, and by the weight when a solid lipid is used as a material.
[0020]
A method for producing a lipid membrane will be described.
PVC as the membrane member 4, dioctyl phenyl phosphonate (DOPP) as the plasticizer, and lipid are mixed in a weight ratio of approximately 2: 3: 1.
A mixture of 0.4 ml of a mixture of dioctyl phosphate 2 and

trioctylmethylammonium chloride

3, 1 ml of DOPP and 800 mg of PVC was stirred in a sealed container for 2 hours with 10 cc of THF, and dissolved uniformly. It was transferred to a container (for example, a petri dish of 85 mmφ), placed on a horizontal table and kept at room temperature, and THF was stripped for about 3 days to form a lipid membrane.
The thickness of the lipid membrane thus obtained was approximately 300 μm. In order to volatilize THF, it seems that a better film is obtained if it is not dried rapidly.
This lipid membrane is immersed in an aqueous solution of about 10 mmol / l potassium chloride for about 1 minute.
[0021]
Using the lipid membrane thus obtained, free cyanide (CN ^- ) And potassium ferrocyanide (K) as an example of complex cyanide _Four [Fe (CN) ₆ ]) Was measured.
For the lipid membrane, the total amount of lipid added is 0.4 ml, and the amount of trioctylmethylammonium chloride is (1) 50.0%, (2) 53.3%, (3) 56.8%, (4) Nine types were used: 60.0%, (5) 63.3%, (6) 66.8%, (7) 70.0%, (8) 73.2%, and (9) 76.5%. It was. For potassium ferrocyanide, lipid membranes with 0% and 100% trioctylmethylammonium chloride were also used.
[0022]
Sensor probes using these lipid membranes are prepared.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration in which the lipid membrane 1 obtained as described above is processed into a sensor probe 6.
An acrylic cylinder having an outer diameter of 8 mm, a length of 55 mm, and a wall thickness of 1 mm is used as the substrate 7. The tip 7a of the cylinder 7 is cut at an angle of about 60 degrees. The lipid membrane 1 is pasted on the cut end portion 7a as an adhesive so as to close the opening 7b, and a solution of PVC in THF. An electrode 8 is formed by inserting a silver wire tip having a diameter of 0.5 mm into a spiral shape from the top of the cylinder 7. The buffer layer 9 is filled with an electrolytic solution (a potassium chloride solution having a concentration of 3.3 mol / l) until the spiral portion 8b of the electrode 8 is immersed.
[0023]
A measurement system 10 using the sensor probe 6 is shown in FIG.
The solution to be measured 11 is placed in a container 12 such as a beaker. The sensor probe 6 was placed in the solution to be measured 11. Prior to use, the electrode potential was stabilized with a 1 mmol / l aqueous solution of potassium chloride.
A reference electrode 13 is prepared as an electrode for generating a potential serving as a measurement reference, and is put in the solution to be measured 11. The sensor probe 6 and the reference electrode 13 are installed with a predetermined distance therebetween. The surface of the reference electrode 13 is covered as a buffer layer 14 with a saturated potassium chloride solution solidified with agar.
[0024]
The electrical signal from the lipid membrane 1 is guided to the buffer amplifier 17 by the lead wire 15. The output of the buffer amplifier 17 is applied to the A / D converter 18. An electrical signal from the reference electrode 13 is also applied to the A / D converter 18 via the lead wire 16, and the difference from the potential from the lipid membrane 1 is converted into a digital signal. This digital signal is appropriately processed by the microcomputer 19 and displayed on the XY recorder 20.
[0025]
A solution to be measured 11 is prepared.
For free cyanide, a solution in which 10 mmol / l potassium chloride (KCl) was added to pure water and potassium hydroxide (KOH) was added to make the pH 12 or higher was used as a reference solution. Here, the reason why the pH is set to 12 or more is to allow cyan ions to exist stably.
To the same solution as the reference solution, potassium cyanide (KCN) was added so that the cyan concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, and 10.0 ppm, thereby preparing a sample solution.
[0026]
For complex cyanide, a solution obtained by adding 10 mmol / l potassium chloride (KCl) to pure water was used as a reference solution.
To the same solution as the reference solution, potassium ferrocyanide was added so that the cyan concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, and 10.0 ppm to obtain a sample solution.
[0027]
Using the sensor probe using the lipid membrane of the present invention, the concentration of cyanide ions was measured. The above-mentioned reference solutions were used for the first reference solution and the second reference solution. The first reference liquid and the second reference liquid are used in order to minimize the influence of the continuous drift of the sensor and the continuous change of the reference liquid itself by repeatedly measuring the reference liquid. Is the action taken.
[0028]
The measurement procedure is as follows.
1) Immerse a taste sensor using a lipid membrane in a preservation solution (same as the first reference solution) for approximately 10 hours.
2) Put the taste sensor in and out of the first reference solution (for cleaning) 10 times. It may be said that the first reference solution (for washing) is used for cleaning, that it may be intermittently immersed in the first reference solution, and that the surface of the taste sensor lipid membrane may be stimulated. .
3) Immerse in the first reference solution prepared for measurement, measure the potential of the taste sensor 30 seconds later, and set the measured value to V0.
4) Repeat steps 2) and 3) at least twice, and for each measurement, determine whether the difference between the current measured value V0 and the previous measured value V0 is less than a predetermined value. If so, go to step 5).
5) Remove the taste sensor from the first reference solution (for measurement) and wash it with the second reference solution (for washing). Insert and remove 10 times as in (2) above. )
6) Immerse the taste sensor in the second reference solution (for measurement) and measure the potential Vk of the taste sensor after 30 seconds.
7) Put the taste sensor in and out of the first reference solution (for washing) again 10 times. It may be said that the first reference solution (for washing) is used for cleaning, that it may be intermittently immersed in the first reference solution, and that the surface of the taste sensor lipid membrane may be stimulated. .
8) Immerse in the first reference solution prepared for measurement, measure the potential of the taste sensor 30 seconds later, and set the measured value as V0 '.
9) Repeat steps 7) and 8) two or more times, and for each measurement, determine whether the difference between the current measured value V0 'and the previous measured value V0' is less than or equal to a predetermined value. If is stable), go to step 10).
10) Remove the taste sensor from the first reference solution (for measurement) and wash it with the sample solution (for washing). Insert and remove 10 times as in (2) above. )
11) Immerse the taste sensor in the sample solution (for measurement) and measure the potential Vs of the taste sensor 30 seconds later.
12) Return to step 2) and repeat steps 2) to 11). The procedure ends when it is repeated a predetermined number of times.
This procedure is shown in FIG.
[0029]
The sample liquid to be measured was measured three times in order from the low concentration side to the high concentration side.
The measurement results of the cyanide ion concentration of free cyan are shown in FIGS. 5 to 8, and the measurement results of the cyanide ion concentration of complex cyanide are shown in FIGS. 9 to 12.
For both free cyanide and complex cyanide, the lipid membrane with the trioctylmethylammonium chloride amount of 66.8% showed the highest detection sensitivity. Moreover, the lipid membrane in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is in the range of 50% to 70% shows detection sensitivity 2 to 3 times that of the conventional lipid membrane.
[0030]
Second form of implementation State In the lipid membrane, the lipids contained in the matrix 5 are mainly dioctyl phosphate 2 and trioctylmethylammonium chloride (TOMA) 3, and the ratio of the volume of trioctylmethylammonium chloride 3 to the total volume thereof is 10%. ~ 40%. The method for producing the lipid membrane is the same as the method described in the first embodiment.
[0031]
Using the lipid membrane thus obtained, copper ions (Cu ²⁺ ) Measurement and zinc ion (Zn ²⁺ ) Was measured.
For lipid membrane, the total amount of lipid added is 0.4 ml, and the amount of trioctylmethylammonium chloride is (1) 0%, (2) 10%, (3) 20%, (4) 30%, (5) Eight types of 40%, (6) 60%, (7) 80%, and (8) 100% were used.
The sensor probe fabrication method and measurement system using these lipid membranes are the same as those described in the first embodiment.
[0032]
A solution to be measured 11 is prepared.
For copper ions, a solution obtained by adding 10 mmol / l potassium chloride (KCl) to pure water was used as a reference solution (first reference solution and second reference solution).
To the same solution as the reference solution, copper chloride (CuCl ₂ ) Was added so that the copper ion concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, 10.0 ppm.
[0033]
For zinc ions, a solution obtained by adding 10 mmol / l potassium chloride (KCl) to pure water was used as a reference solution (first reference solution and second reference solution).
To the same solution as the reference solution, zinc chloride (ZnCl ₂ ) Was added so that the zinc ion concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, 10.0 ppm.
The measurement procedure is the same as that described in the first embodiment.
[0034]
The sample liquid to be measured was measured three times in order from the low concentration side to the high concentration side.
The measurement results of the copper ion concentration are shown in FIGS. 13 to 15, and the measurement results of the zinc ion concentration are shown in FIGS. 16 to 18. In the figure, for example, 2C8 100, TOMA 0 means that dioctyl phosphate is 100% and trioctylmethylammonium chloride is 0%.
[0035]
Regarding copper ions, at 3 ppm (drainage standard value), the lipid membrane having the amount of trioctylmethylammonium chloride of 40% showed the highest detection sensitivity. Moreover, the lipid membrane in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is in the range of 30% to 40% shows a detection sensitivity 1.5 times that of the conventional lipid membrane.
[0036]
Regarding zinc ions, at 5 ppm (drainage standard value), a lipid membrane having an amount of trioctylmethylammonium chloride of 30% to 40% showed the highest detection sensitivity. Moreover, the lipid membrane in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is in the range of 10% to 40% shows detection sensitivity 1.5 times that of the conventional lipid membrane.
[0037]
Third Embodiment (Claims) 1 The lipid membrane accommodated in the matrix 5 is mainly composed of di-n-decyl phosphate of alkyl phosphate, which is a cation-sensitive lipid, and an anion-sensitive lipid. It is a kind of quaternary ammonium salt, dimethyldidodecylammonium bromide 3, and the ratio of the weight of dimethyldidodecylammonium bromide 3 to the total weight thereof is 70% to 90%.
[0038]
A method for producing a lipid membrane will be described.
PVC as the membrane member 4, dioctyl phenyl phosphonate (DOPP) as the plasticizer, and lipid are mixed in a weight ratio of approximately 2: 3: 1.
A total of 100 mg of di-n-decyl phosphate 2 and dimethyldidodecyl ammonium bromide 3 mixed with 1 ml of DOPP and 800 mg of PVC was stirred in a sealed container for 2 hours with 10 cc of THF, and dissolved uniformly. It was transferred to a flat-bottomed container (for example, a petri dish of 85 mmφ), placed on a horizontal table and kept at room temperature, and the THF was stripped for about 3 days to form a lipid membrane.
The thickness of the lipid membrane thus obtained was approximately 300 μm. In order to volatilize THF, it seems that a better film is obtained if it is not dried rapidly.
This lipid membrane is immersed in an aqueous solution of about 10 mmol / l potassium chloride for about 1 minute.
[0039]
Using the lipid membrane thus obtained, free cyanide (CN ^- ) Was measured.
The total amount of lipid to be added is 100 mg, and the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% , 100% was used.
The sensor probe fabrication method and measurement system using these lipid membranes are the same as those described in the first embodiment.
[0040]
A solution to be measured 11 is prepared.
For free cyanide, a solution in which 10 mmol / l potassium chloride (KCl) was added to pure water and potassium hydroxide (KOH) was added to make the pH 12 or higher was used as a reference solution (first reference solution and Second reference solution). Here, the reason why the pH is set to 12 or more is to allow cyan ions to exist stably.
To the same solution as the reference solution, potassium cyanide (KCN) was added so that the cyan concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, and 10.0 ppm, thereby preparing a sample solution.
The measurement procedure is the same as that described in the first embodiment.
[0041]
The sample liquid to be measured was measured three times in order from the low concentration side to the high concentration side.
The measurement results of the cyanide ion concentration of free cyan are shown in FIGS. In the figure, for example, 2C10 100, R = 12 0 means that di-n-decyl phosphate is 100% and dimethyldidodecyl ammonium bromide is 0%.
For free cyanide, a lipid membrane with 80% dimethyldidodecyl ammonium bromide showed the highest detection sensitivity. Moreover, the lipid membrane in which the amount of dimethyl didodecyl ammonium bromide is in the range of 70% to 90% shows detection sensitivity 2 to 3 times that of the conventional lipid membrane.
[0042]
Fourth embodiment (claims) 2 The lipid membrane accommodated in the matrix 5 is mainly composed of di-n-decyl phosphate of alkyl phosphate, which is a cation-sensitive lipid, and an anion-sensitive lipid. It is a kind of quaternary ammonium salt, dimethyldidodecylammonium bromide 3, and the ratio of the weight of dimethyldidodecylammonium bromide 3 to the total weight thereof is 10% to 40%. The method for producing the lipid membrane is the same as the method described in the third embodiment.
[0043]
Using the lipid membrane thus obtained, copper ions (Cu ²⁺ ) Measurement and zinc ion (Zn ²⁺ ) Was measured.
The total amount of lipid to be added is 100 mg, and the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% , 100% was used.
The sensor probe fabrication method and measurement system using these lipid membranes are the same as those described in the first embodiment.
[0044]
A solution to be measured 11 is prepared.
For copper ions, a solution obtained by adding 10 mmol / l potassium chloride (KCl) to pure water was used as a reference solution (first reference solution and second reference solution).
To the same solution as the reference solution, copper chloride (CuCl ₂ ) Was added so that the copper ion concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, 10.0 ppm.
[0045]
For zinc ions, a solution obtained by adding 10 mmol / l potassium chloride (KCl) to pure water was used as a reference solution (first reference solution and second reference solution).
To the same solution as the reference solution, zinc chloride (ZnCl ₂ ) Was added so that the zinc ion concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, 10.0 ppm.
The measurement procedure is the same as that described in the first embodiment.
[0046]
The sample liquid to be measured was measured three times in order from the low concentration side to the high concentration side.
The measurement results of the copper ion concentration are shown in FIGS. 22 to 24, and the measurement results of the zinc ion concentration are shown in FIGS. In the figure, for example, 2C10 100, R = 12 0 means that di-n-decyl phosphate is 100% and dimethyldidodecyl ammonium bromide is 0%.
[0047]
As for copper ions, the lipid membrane with 10% dimethyldidodecyl ammonium bromide showed the highest detection sensitivity at 3 ppm. In addition, a lipid membrane in which the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is in the range of 10% to 30% has higher detection sensitivity than a conventional lipid membrane. At 1 ppm, lipid membranes with 20% to 30% dimethyldidodecyl ammonium bromide show high detection sensitivity, and lipid membranes in the range of 10% to 40% are 1.5 times as much as conventional lipid membranes. The detection sensitivity is shown.
[0048]
Regarding zinc ions, at 5 ppm, a lipid membrane having a dimethyldidodecyl ammonium bromide amount of 30% to 40% showed the highest detection sensitivity. Moreover, the lipid membrane in which the amount of dimethyl didodecyl ammonium bromide is in the range of 10% to 40% shows a detection sensitivity 1.5 times that of the conventional lipid membrane.
[0049]
Fifth embodiment (claims) 3 The lipid membrane accommodated in the matrix 5 is mainly composed of di-n-decyl phosphate of alkyl phosphate, which is a cation-sensitive lipid, and an anion-sensitive lipid. It is a kind of quaternary ammonium salt trioctylmethylammonium chloride 3, and the ratio of the weight of trioctylmethylammonium chloride 3 to the total weight thereof is 60% to 70%.
[0050]
A method for producing a lipid membrane will be described.
PVC as the membrane member 4, dioctyl phenyl phosphonate (DOPP) as the plasticizer, and lipid are mixed in a weight ratio of approximately 2: 3: 1.
A total of 100 mg of di-n-decyl phosphate 2 and trioctylmethylammonium chloride 3 mixed with 1 ml of DOPP and 800 mg of PVC was stirred in a sealed container for 2 hours with 10 cc of THF, and dissolved uniformly. It was transferred to a flat-bottomed container (for example, a petri dish of 85 mmφ), placed on a horizontal table and kept at room temperature, and the THF was stripped for about 3 days to form a lipid membrane.
The thickness of the lipid membrane thus obtained was approximately 300 μm. In order to volatilize THF, it seems that a better film is obtained if it is not dried rapidly.
This lipid membrane is immersed in an aqueous solution of about 10 mmol / l potassium chloride for about 1 minute.
[0051]
Using the lipid membrane thus obtained, free cyanide (CN ^- ) Was measured.
For lipid membranes, the total amount of lipid added is 100 mg, and the amount of trioctylmethylammonium chloride is 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% , 100% was used.
The sensor probe fabrication method and measurement system using these lipid membranes are the same as those described in the first embodiment.
[0052]
A solution to be measured 11 is prepared.
For free cyanide, a solution in which 10 mmol / l potassium chloride (KCl) was added to pure water to which potassium hydroxide (KOH) was added to make the pH 12 or higher was used as a reference solution (first reference solution and Second reference solution). Here, the reason why the pH is set to 12 or more is to allow cyan ions to exist stably.
To the same solution as the reference solution, potassium cyanide (KCN) was added so that the cyan concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, and 10.0 ppm, thereby preparing a sample solution.
The measurement procedure is the same as that described in the first embodiment.
[0053]
The sample liquid to be measured was measured three times in order from the low concentration side to the high concentration side.
The measurement results of the cyanide ion concentration of free cyan are shown in FIGS. In the figure, for example, 2C10 100, TOMA 0 means that di-n-decyl phosphate is 100% and trioctylmethylammonium chloride is 0%.
For free cyanide, the lipid membrane with 60% trioctylmethylammonium chloride showed the highest detection sensitivity. Moreover, the lipid membrane in which the amount of dimethyl didodecyl ammonium bromide is in the range of 60% to 70% shows a detection sensitivity 2 to 3 times that of the conventional lipid membrane.
[0054]
Sixth embodiment (claims) 4 The lipid membrane accommodated in the matrix 5 is mainly composed of di-n-decyl phosphate of alkyl phosphate, which is a cation-sensitive lipid, and an anion-sensitive lipid. It is a kind of quaternary ammonium salt, which is a kind of trioctylmethylammonium chloride 3, and the ratio of the weight of trioctylmethylammonium chloride 3 to the total weight thereof is 10% to 40%. The method for producing the lipid membrane is the same as that described in the fifth embodiment.
[0055]
Using the lipid membrane thus obtained, copper ions (Cu ²⁺ ) Measurement and zinc ion (Zn ²⁺ ) Was measured.
For lipid membranes, the total amount of lipid added is 100 mg, and the amount of trioctylmethylammonium chloride is 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% , 100% was used.
The sensor probe fabrication method and measurement system using these lipid membranes are the same as those described in the first embodiment.
[0056]
A solution to be measured 11 is prepared.
For copper ions, a solution obtained by adding 10 mmol / l potassium chloride (KCl) to pure water was used as a reference solution (first reference solution and second reference solution).
To the same solution as the reference solution, copper chloride (CuCl ₂ ) Was added so that the copper ion concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, 10.0 ppm.
[0057]
For zinc ions, a solution obtained by adding 10 mmol / l potassium chloride (KCl) to pure water was used as a reference solution (first reference solution and second reference solution).
To the same solution as the reference solution, zinc chloride (ZnCl ₂ ) Was added so that the zinc ion concentration would be 0.01 ppm, 0.1 ppm, 1.0 ppm, 3.0 ppm, 10.0 ppm.
The measurement procedure is the same as that described in the first embodiment.
[0058]
The sample liquid to be measured was measured three times in order from the low concentration side to the high concentration side.
The measurement results of the copper ion concentration are shown in FIGS. 31 to 33, and the measurement results of the zinc ion concentration are shown in FIGS. In the figure, for example, 2C10 100, TOMA 0 means that di-n-decyl phosphate is 100% and trioctylmethylammonium chloride is 0%.
[0059]
As for copper ions, the lipid membrane with 20% trioctylmethylammonium chloride showed the highest detection sensitivity at 3 ppm. Moreover, the lipid membrane in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is in the range of 10% to 40% has higher detection sensitivity than the conventional lipid membrane.
[0060]
With respect to zinc ions, the lipid membrane with 30% trioctylmethylammonium chloride showed the highest detection sensitivity at 5 ppm. Moreover, the lipid membrane in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is in the range of 10% to 40% shows a detection sensitivity of 1.2 times or more compared with the conventional lipid membrane.
[0061]
【The invention's effect】
According to the present invention, as the lipid molecule group of the lipid membrane composed of a lipid molecule group and a membrane member having a matrix capable of accommodating the lipid molecule group on its surface, mainly cation-sensitive lipids and Since anion-sensitive lipids were used in combination, the ratio of the amount of anion-sensitive lipid to the total amount of cation-sensitive lipid and anion-sensitive lipid was set to a predetermined ratio. A lipid membrane with improved detection sensitivity to fluoride ions and metal ions was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a lipid membrane of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a sensor probe using the lipid membrane of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a measurement system.
FIG. 4 is a flowchart showing a measurement procedure.
FIG. 5 is a diagram showing the measurement results of the cyanide ion concentration of free cyan. The amount of trioctylmethylammonium chloride is (1) 50.0% for (a) and (2) 53.3 for (b). %, (C) is a measurement result when using a lipid membrane of (3) 56.8% and (d) is (4) 60.0%.
FIG. 6 is a graph showing the measurement results of cyanide ion concentration of free cyan. The amount of trioctylmethylammonium chloride is (5) 63.3% for (e) and (6) 66.8 for (f). %, (G) are the results of measurement using 70.0% of the lipid membrane, and (h) are the results of using 83.2% of the lipid membrane.
FIG. 7 is a diagram showing the measurement results of the cyanide ion concentration of free cyan. The amount of trioctylmethylammonium chloride (i) is the measurement result when using a lipid membrane of (9) 76.5%. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the measurement results of the cyanide ion concentration of free cyan, and (a) to (i) of FIGS. 5 to 7 are shown in one figure.
FIG. 9 is a diagram showing the measurement results of cyanide ion concentration of complex cyanide. The amount of trioctylmethylammonium chloride is (a) 0%, (b) (2) 53.3%, (c) (3) shows the measurement results when using 56.8% lipid membrane and (4) (6) using 60.0% lipid membrane.
FIG. 10 is a graph showing the measurement results of cyanide ion concentration of complex cyanide. The amount of trioctylmethylammonium chloride is (5) 63.3% for (e) and (6) 66.8 for (f). %, (G) are the results of measurement using 70.0% of the lipid membrane, and (h) are the results of using 83.2% of the lipid membrane.
FIG. 11 is a graph showing the measurement result of cyanide ion concentration of complex cyanide. The amount of trioctylmethylammonium chloride is (9) 76.5% for (i) and 100% for (j). It is a figure which shows the measurement result when using.
FIG. 12 is a diagram showing the measurement result of cyanide ion concentration of complex cyanide, and shows (a) to (j) in FIGS. 9 to 11 in one figure.
FIG. 13 is a graph showing the measurement results of copper ion concentration. The amount of trioctylmethylammonium chloride is (1) 0%, (b) (2) 10%, (c) (3). (20) and (d) are diagrams showing the measurement results when (4) 30% lipid membrane was used.
FIG. 14 is a graph showing the measurement results of copper ion concentration, and the amount of trioctylmethylammonium chloride is (5) 40%, (f) is (6) 60%, and (g) is (7). 80%, (h) is a graph showing the measurement results when 8% and 100% lipid membranes were used.
FIG. 15 is a diagram showing the measurement results of the copper ion concentration, and (a) to (h) of FIGS. 13 and 14 are shown in one figure.
FIG. 16 is a graph showing the measurement results of the zinc ion concentration. The amount of trioctylmethylammonium chloride is (1) 0% for (a), (2) 10% for (b), and (3) for (c). (20) and (d) are diagrams showing the measurement results when (4) 30% lipid membrane was used.
FIG. 17 is a diagram showing the measurement results of zinc ion concentration, and the amount of trioctylmethylammonium chloride is (5) 40%, (f) is (6) 60%, and (g) is (7). 80%, (h) is a graph showing the measurement results when 8% and 100% lipid membranes were used.
FIG. 18 is a diagram showing the measurement results of the zinc ion concentration, and (a) to (h) of FIGS. 16 and 17 are shown in one figure.
FIG. 19 is a diagram showing the measurement results of cyanide ion concentration of free cyan, in which the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is 0% for (a), 10% for (b), 20% for (c), ( (d) is a figure which shows a measurement result when 30%, (e) is 40%, and (f) is a 50% lipid membrane.
FIG. 20 is a diagram showing the measurement results of the cyanide ion concentration of free cyan. The amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is 60% for (g), 70% for (h), 80% for (i), ( (j) is a figure which shows a measurement result when 90% and (k) use a 100% lipid membrane.
FIG. 21 is a diagram showing measurement results of cyanide ion concentration of free cyan, and shows (a) to (k) in FIGS. 19 and 20 in one figure. The
FIG. 22 is a diagram showing the measurement results of copper ion concentration, in which the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is 0% for (a), 10% for (b), 20% for (c), and 30 for (d). %, (E) is 40%, and (f) is a diagram showing measurement results when using a 50% lipid membrane.
FIG. 23 is a graph showing measurement results of copper ion concentration, in which the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is 60% for (g), 70% for (h), 80% for (i), and 90% for (j). % And (k) are diagrams showing measurement results when a 100% lipid membrane was used.
FIG. 24 is a diagram showing the measurement results of the copper ion concentration, and shows (a) to (k) in FIGS. 22 and 23 in one figure.
FIG. 25 is a diagram showing measurement results of zinc ion concentration, in which the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is (a) 0%, (b) 10%, (c) 20%, (d) 30 %, (E) is 40%, and (f) is a diagram showing measurement results when using a 50% lipid membrane.
FIG. 26 is a diagram showing measurement results of zinc ion concentration, in which the amount of dimethyldidodecyl ammonium bromide is 60% for (g), 70% for (h), 80% for (i), and 90% for (j). % And (k) are diagrams showing measurement results when a 100% lipid membrane was used.
FIG. 27 is a diagram showing the measurement results of the zinc ion concentration, and shows (a) to (k) in FIGS. 25 and 26 in one figure.
FIG. 28 is a diagram showing measurement results of cyanide ion concentration of free cyan, in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is (a) 0%, (b) 10%, (c) 20%, ( (d) is a figure which shows a measurement result when 30%, (e) is 40%, and (f) is a 50% lipid membrane.
FIG. 29 is a diagram showing measurement results of cyanide ion concentration of free cyan, and the amount of trioctylmethylammonium chloride is 60% for (g), 70% for (h), 80% for (i), (j) is a figure which shows a measurement result when 90% and (k) use a 100% lipid membrane.
FIG. 30 is a diagram showing measurement results of cyanide ion concentration of free cyan, and shows (a) to (k) in FIGS. 28 and 29 in one figure.
FIG. 31 is a diagram showing the measurement results of copper ion concentration, in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is 0% for (a), 10% for (b), 20% for (c), and 30 for (d). %, (E) is 40%, and (f) is a diagram showing measurement results when using a 50% lipid membrane.
FIG. 32 is a diagram showing measurement results of copper ion concentration, in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is 60% for (g), 70% for (h), 80% for (i), and 90 for (j). % And (k) are diagrams showing measurement results when a 100% lipid membrane was used.
FIG. 33 is a diagram showing the measurement results of copper ion concentration, and shows (a) to (k) in FIGS. 31 and 32 in one figure.
FIG. 34 is a diagram showing measurement results of zinc ion concentration, in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is 0% for (a), 10% for (b), 20% for (c), and 30 for (d). %, (E) is 40%, and (f) is a diagram showing measurement results when using a 50% lipid membrane.
FIG. 35 is a diagram showing measurement results of zinc ion concentration, in which the amount of trioctylmethylammonium chloride is 60% for (g), 70% for (h), 80% for (i), and 90 for (j). % And (k) are diagrams showing measurement results when a 100% lipid membrane was used.
FIG. 36 is a diagram showing the measurement results of the zinc ion concentration, and shows (a) to (k) in FIGS. 34 and 35 in one figure.
FIG. 37 is a schematic diagram of a conventional lipid membrane.
[Explanation of symbols]
1 Lipid membrane
2 Cation-sensitive lipid (alkyl phosphate, dioctyl phosphate, di-n-decyl phosphate)
3 Anion-sensitive lipid (quaternary ammonium salt, quaternary sulfonium salt, trioctylmethylammonium chloride, dimethyldidodecylammonium bromide)
4 Membrane members
5 Matrix
6 Sensor probe
7 Base material (cylindrical)
8 electrodes
9 Buffer layer
10 Measurement system
11 Solution to be measured
12 containers
13 Reference electrode
14 Buffer layer
15 Lead wire
16 Lead wire
17 Buffer amplifier
18 A / D converter
19 Microcomputer
20 XY recorder
21 Shield
22 Lipid membrane
23 Lipid molecules

Claims

It is composed of a lipid molecule group (23) mainly composed of a cation-sensitive lipid and an anion-sensitive lipid and a membrane member (4) having a matrix (5) capable of accommodating the lipid molecule group on its surface. In the lipid membrane
The cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is dimethyldidodecyl ammonium bromide, and the amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids The lipid membrane characterized by the ratio of 70-90% .

It is composed of a lipid molecule group (23) mainly composed of a cation-sensitive lipid and an anion-sensitive lipid and a membrane member (4) having a matrix (5) capable of accommodating the lipid molecule group on its surface. In the lipid membrane
The cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is dimethyldidodecyl ammonium bromide, and the amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids The lipid membrane characterized by the ratio of 10 to 40% .

It is composed of a lipid molecule group (23) mainly composed of a cation-sensitive lipid and an anion-sensitive lipid and a membrane member (4) having a matrix (5) capable of accommodating the lipid molecule group on its surface. In the lipid membrane
The cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is trioctylmethylammonium chloride, and the amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids The lipid membrane characterized by the ratio of 60-70% .

It is composed of a lipid molecule group (23) mainly composed of a cation-sensitive lipid and an anion-sensitive lipid and a membrane member (4) having a matrix (5) capable of accommodating the lipid molecule group on its surface. In the lipid membrane
The cation-sensitive lipid is di-n-decyl phosphate, the anion-sensitive lipid is trioctylmethylammonium chloride, and the amount of the anion-sensitive lipid relative to the total amount of both lipids The lipid membrane characterized by the ratio of 10 to 40% .