JP5759442B2 - Electrochemical analysis method, electrochemical analyzer and reagent set - Google Patents

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Description

この発明は、生物由来の試料に含まれるカドミウムを電気化学的に検出する方法、装置及び試薬セットに関するものである。   The present invention relates to a method, an apparatus, and a reagent set for electrochemically detecting cadmium contained in a biological sample.

カドミウムは人体にとって有毒であり、カドミウムが体内に蓄積すると腎臓機能等が侵されることが知られている。このため、米をはじめとする食品中に含まれるカドミウム量には基準が設けられており、食品衛生法上では玄米において1ppm以下と規定され、基準値以上のカドミウムを含む場合は販売することができず、全て焼却処分される。また、食糧庁通達により、玄米中0.4ppm以上の検出がされた米については全て工業用にされる。   Cadmium is toxic to the human body, and it is known that kidney function and the like are affected when cadmium accumulates in the body. For this reason, there is a standard for the amount of cadmium contained in foods such as rice. Under the Food Sanitation Law, it is regulated to 1 ppm or less in brown rice, and if it contains cadmium above the standard, it can be sold. Cannot be incinerated. In addition, according to the notification of the Food Agency, all rice that has been detected to have a content of 0.4 ppm or more in brown rice is made industrial.

従来、カドミウムを分析する方法としては、公定分析法である原子吸光分析法や、ICP発光分析法、ICP質量分析法等が知られている。しかし、これらの分析を行う装置は大型で高価であり、その操作も複雑である。   Conventionally, as a method for analyzing cadmium, an atomic absorption analysis method, an ICP emission analysis method, an ICP mass spectrometry method, and the like, which are official analysis methods, are known. However, these analysis apparatuses are large and expensive, and their operations are complicated.

一方、電気化学的にカドミウムを分析する試みも行われているが(特許文献1)、食品中に含まれるカドミウムを分析しようとすると、当該食品中に含まれる有機物が妨害因子となり精度の高い分析の実現が阻まれている。   On the other hand, attempts have been made to electrochemically analyze cadmium (Patent Document 1). However, when trying to analyze cadmium contained in food, the organic matter contained in the food becomes an interfering factor and is highly accurate. The realization of is blocked.

特開2005−49275号公報JP 2005-49275 A

そこで本発明は、生物由来の試料に含まれるカドミウムを高感度かつ高精度に検出・定量することができる電気化学的分析方法、装置及び試薬セットを提供すべく図ったものである。   Therefore, the present invention is intended to provide an electrochemical analysis method, apparatus, and reagent set capable of detecting and quantifying cadmium contained in a biological sample with high sensitivity and high accuracy.

すなわち本発明に係る電気化学的分析方法は、生物由来の試料に含まれるカドミウムを、対電極及び作用電極を用いて電気化学的に分析する方法であって、生物由来の試料に対し、酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸を添加して、前記生物由来の試料からカドミウムを抽出する抽出工程を備えていることを特徴とする。 That is, the electrochemical analysis method according to the present invention is a method for electrochemically analyzing cadmium contained in a biological sample using a counter electrode and a working electrode, and is oxidative with respect to the biological sample. And an acid that does not form a complex with cadmium is added to extract cadmium from the biological sample.

このように酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸を用いて、生物由来の試料からカドミウムを抽出することにより、生物由来の試料に含まれる有機物を良好に分解することができるとともに、当該酸とカドミウムとは錯体を形成しないので、カドミウムの検出や、その濃度の測定を精度良く行うことができる。   Thus, by extracting cadmium from a biological sample using an acid that has an oxidizing property and does not form a complex with cadmium, the organic matter contained in the biological sample can be decomposed satisfactorily. Since the acid and cadmium do not form a complex, cadmium can be detected and its concentration can be measured with high accuracy.

前記酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸としては、過塩素酸が好適に用いられる。なお、ICP発光分析法やICP質量分析法では生物由来試料の前処理に塩酸が用いられるが、塩酸を用いてカドミウムの抽出を行うと、作用電極からカドミウムが溶出する際の電流ピークが小さくなり、精度の高い分析が困難になる。これは、塩酸や硫酸はカドミウムと錯体を形成するためである。   Perchloric acid is preferably used as the acid that has oxidizing properties and does not form a complex with cadmium. In ICP emission spectrometry and ICP mass spectrometry, hydrochloric acid is used for pretreatment of biological samples, but when cadmium is extracted using hydrochloric acid, the current peak when cadmium is eluted from the working electrode is reduced. Highly accurate analysis becomes difficult. This is because hydrochloric acid and sulfuric acid form a complex with cadmium.

得られた抽出液は、pHを3〜7に調整することが好ましい。好ましくはpH3〜6である。pHが3未満であると、作用電極からカドミウムが溶出する際の電流ピークが小さくなり、精度の高い分析が困難になる。一方、pHが7を超えると、カドミウムが沈殿してしまう。   It is preferable to adjust pH of the obtained extract to 3-7. Preferably it is pH 3-6. When the pH is less than 3, the current peak when cadmium is eluted from the working electrode becomes small, and it becomes difficult to perform highly accurate analysis. On the other hand, when pH exceeds 7, cadmium will precipitate.

前記抽出液のpHを3〜7に調整する際には、有機酸及び/又はその塩からなる緩衝剤を用いることが好ましい。有機酸のカルボキシル基にはキレート作用があり、当該カルボキシル基がカドミウムを分析する際の阻害因子となる鉛、セレン、クロム、ホウ素等の金属を包み込むことによりカドミウムへの干渉が防止されると推測される。前記有機酸としては、カルボキシル基が1分子中に1又は2個備わっているものが好ましく、例えば、フタル酸や酢酸等が挙げられる。なお、フタル酸を用いた場合はpH4程度に調整し、酢酸を用いた場合はpH5程度に調整するのが適当である。   When adjusting the pH of the extract to 3 to 7, it is preferable to use a buffer comprising an organic acid and / or a salt thereof. The carboxyl group of organic acid has a chelating action, and it is assumed that interference with cadmium can be prevented by encapsulating metals such as lead, selenium, chromium, boron, etc., which are inhibitors when cadmium is analyzed. Is done. The organic acid is preferably one having one or two carboxyl groups in one molecule, and examples thereof include phthalic acid and acetic acid. When phthalic acid is used, it is appropriate to adjust the pH to about 4, and when acetic acid is used, it is appropriately adjusted to about pH 5.

生物由来の試料の抽出液中では、カドミウムは銅と複合体を形成していることが多く、その場合、電気化学的分析においては、カドミウムと銅との複合体に由来する電流ピークが検出される。このため、生物由来試料中の銅の含有量により測定結果が影響を受けないようにするために、予め生物由来の試料に銅を添加してもよい。この際の銅の添加量としては、例えば、所定の基準値(例えば、目的の生物由来試料に見込まれる銅の最大含有量)に満たない分の銅を添加するようにしてもよいし、カドミウムの測定濃度レンジの3〜10倍程度の濃度(大過剰)となるように銅を添加してもよい。銅を添加するに際しては、銅の電解質等の銅化合物を用いればよい。   In biological sample extracts, cadmium often forms a complex with copper. In that case, electrochemical analysis detects a current peak derived from the complex of cadmium and copper. The For this reason, in order to prevent the measurement result from being affected by the copper content in the biological sample, copper may be added to the biological sample in advance. As an addition amount of copper at this time, for example, copper that is less than a predetermined reference value (for example, the maximum content of copper expected in the target biological sample) may be added, or cadmium. You may add copper so that it may become a density | concentration (large excess) about 3 to 10 times the measured density range. When adding copper, a copper compound such as a copper electrolyte may be used.

本発明に係る電気化学的分析方法は、pH調整後の前記抽出液と酸及び緩衝剤の組成並びにpHが同じである溶液に接触させた状態で、前記作用電極に正の電圧を印加する電極洗浄工程を備えていることが好ましい。当該電極洗浄工程を行うことにより、作用電極に付着している有機物や重金属を予め除去することができるので、精度の高い分析を行うことができる。   The electrochemical analysis method according to the present invention is an electrode that applies a positive voltage to the working electrode in contact with the solution having the same composition and pH of the extract and acid and buffer after pH adjustment. It is preferable to provide a washing step. By performing the electrode cleaning step, organic substances and heavy metals adhering to the working electrode can be removed in advance, so that highly accurate analysis can be performed.

前記作用電極としては特に限定されないが、カーボン電極を用いることが好ましく、なかでも導電性ダイヤモンド電極が好適に用いられる。当該導電性ダイヤモンド電極としては、例えば、ホウ素、窒素、リン等がドープされているもの等が挙げられるが、なかでも高濃度でホウ素をドープしたボロンドープダイヤモンド電極が好ましい。ボロンドープダイヤモンド電極は、電位窓が広く(酸化電位及び還元電位が広い)、他の電極材料と比較してバックグラウンド電流が低く、酸化還元種に対して感度が高く、金や白金等に比べて電極表面に物理的吸着が生じにくいため酸素・水素発生以外のピークが出にくい、といった優れた性質を有している。また、ボロンドープダイヤモンド電極は、化学的耐久性、機械的耐久性、電気伝導度、耐腐食性等にも優れている。更に、ボロンドープダイヤモンド電極は、その硬度から、化学的・物理的な洗浄を行いやすく、電極表面を清浄な状態に維持しやすいという利点も有する。   Although it does not specifically limit as said working electrode, It is preferable to use a carbon electrode, and a conductive diamond electrode is used suitably especially. Examples of the conductive diamond electrode include those doped with boron, nitrogen, phosphorus, etc. Among them, a boron-doped diamond electrode doped with boron at a high concentration is preferable. The boron-doped diamond electrode has a wide potential window (wide oxidation potential and reduction potential), low background current compared to other electrode materials, high sensitivity to redox species, compared to gold, platinum, etc. In addition, since physical adsorption hardly occurs on the electrode surface, it has an excellent property that peaks other than the generation of oxygen and hydrogen hardly occur. Further, the boron-doped diamond electrode is excellent in chemical durability, mechanical durability, electrical conductivity, corrosion resistance, and the like. Furthermore, the boron-doped diamond electrode also has the advantage that it is easy to perform chemical and physical cleaning due to its hardness, and it is easy to maintain the electrode surface in a clean state.

また、前記対電極としては、例えば、白金、炭素、ステンレス、金、ダイヤモンド、SnO等からなる電極を用いることができ、更に、参照電極を用いる場合は、適宜公知のものを利用することができ、例えば、銀塩化銀電極、カロメル電極、標準水素電極、水素パラジウム電極等を用いることができる。 Further, as the counter electrode, such as platinum, carbon, stainless steel, gold, diamonds, can be used an electrode made of SnO 2 or the like, further, when using a reference electrode, to utilize those suitable known For example, a silver-silver chloride electrode, a calomel electrode, a standard hydrogen electrode, a hydrogen palladium electrode, or the like can be used.

本発明で用いる作用電極が導電性ダイヤモンド電極である場合、前記電極洗浄工程の後で、更に、前記導電性ダイヤモンド電極に負の電圧を印加して電極表面を水素終端化する水素終端化工程を行うことが好ましい。このように導電性ダイヤモンド電極の表面を水素終端化することにより、電極表面の感度が高まり精度の高い分析を行うことができる。   When the working electrode used in the present invention is a conductive diamond electrode, a hydrogen termination step of applying a negative voltage to the conductive diamond electrode to hydrogen terminate the electrode surface after the electrode cleaning step. Preferably it is done. Thus, by hydrogen-termination of the surface of the conductive diamond electrode, the sensitivity of the electrode surface is increased and analysis with high accuracy can be performed.

本発明に係る電気化学的分析方法は、例えば以下のような構成を有する分析装置によって実施することができる。すなわち、生物由来の試料に含まれるカドミウムを電気化学的に分析するための装置であって、生物由来の試料に対し、酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸を添加して、前記生物由来の試料からカドミウムを抽出する抽出手段と、得られた抽出液のpHを3〜7に調整するpH調整手段と、対電極と作用電極とを内蔵し、前記抽出液を収容するためのセルと、前記作用電極と前記対電極との間に、前記作用電極にカドミウム又はその複合体が電着する電圧を印加し、次いで、前記作用電極に電着したカドミウム又はその複合体が溶出する電圧を印加する印加手段と、前記作用電極と前記対電極との間に生じた電流を検出する検出手段と、を備えていることを特徴とする。このような電気化学的分析装置もまた、本発明の一つである。   The electrochemical analysis method according to the present invention can be implemented by an analyzer having the following configuration, for example. That is, an apparatus for electrochemically analyzing cadmium contained in a biological sample, wherein an acid that has an oxidizing property and does not form a complex with cadmium is added to the biological sample. Extraction means for extracting cadmium from a sample derived therefrom, pH adjustment means for adjusting the pH of the obtained extract to 3-7, a counter electrode and a working electrode, and a cell for containing the extract And a voltage at which cadmium or a composite thereof is electrodeposited between the working electrode and the counter electrode, and then a voltage at which the cadmium or the composite electrodeposited on the working electrode is eluted. And a detecting means for detecting a current generated between the working electrode and the counter electrode. Such an electrochemical analyzer is also one aspect of the present invention.

また、本発明に係る電気化学的分析方法を実施するに際しては、当該生物由来の試料からカドミウムを抽出し、かつ、得られた抽出液を供試用に調整するために、酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸と、有機酸及び/又はその塩からなる緩衝剤と、銅化合物と、を含む試薬セットを用いてもよい。このような試薬セットもまた、本発明の一つである。   Further, when carrying out the electrochemical analysis method according to the present invention, cadmium is extracted from the organism-derived sample, and the cadmium is oxidizing in order to adjust the obtained extract for test use. A reagent set that includes an acid that does not form a complex with the acid, a buffer composed of an organic acid and / or a salt thereof, and a copper compound may be used. Such a reagent set is also one aspect of the present invention.

本発明に係る試薬セットにおいては、酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸(A成分)と、有機酸及び/又はその塩からなる緩衝剤(B成分)と、銅化合物(C成分)とが、それぞれ別個の試薬として備わっていてもよいが、A成分とC成分とが1つの試薬に含まれていたり、B成分とC成分とが1つの試薬に含まれていたりしてもよい。また、当該試薬セットに含まれる試薬の剤型としては特に限定されず、固形(粉末状、錠剤等)であってもよく、液状であってもよい。   In the reagent set according to the present invention, an acid (A component) that has an oxidizing property and does not form a complex with cadmium, a buffer (B component) comprising an organic acid and / or a salt thereof, and a copper compound (C component) May be provided as separate reagents, but component A and component C may be included in one reagent, or component B and component C may be included in one reagent. . Moreover, it does not specifically limit as a dosage form of the reagent contained in the said reagent set, Solid (powder form, a tablet, etc.) may be sufficient, and liquid may be sufficient.

このように構成された本発明によれば、生物由来の試料に含まれる有機物を良好に分解するとともに、カドミウムが錯体を形成しないので、カドミウムの検出や、その濃度の測定を精度良く行うことができる。   According to the present invention configured as described above, the organic matter contained in the biological sample is satisfactorily decomposed, and since cadmium does not form a complex, it is possible to accurately detect cadmium and measure its concentration. it can.

本実施形態の電気化学測定装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the electrochemical measuring apparatus of this embodiment. 同実施形態の重金属イオン測定装置を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the heavy metal ion measuring apparatus of the embodiment. 同実施形態の測定セルの構成を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the measurement cell of the embodiment typically. 同実施形態の攪拌子の斜視図。The perspective view of the stirring element of the embodiment. 同実施形態の攪拌子の平面図。The top view of the stirring bar of the embodiment. 同実施形態の攪拌子の正面図。The front view of the stirring bar of the embodiment. 同実施形態の攪拌子の右側面図。The right view of the stirring bar of the embodiment. 同実施形態の攪拌子の製造方法を模式的に示す図。The figure which shows typically the manufacturing method of the stirring element of the embodiment. 同実施形態の測定セル内部の具体的構成を示す第1の模式図。FIG. 3 is a first schematic diagram showing a specific configuration inside the measurement cell of the embodiment. 同実施形態の測定セル内部の具体的構成を示す第2の模式図。The 2nd schematic diagram which shows the specific structure inside the measurement cell of the embodiment. 過塩素酸を用いて米からカドミウムを抽出した場合のボルタモグラム。Voltammogram when cadmium is extracted from rice using perchloric acid. 塩酸を用いて米からカドミウムを抽出した場合のボルタモグラム。Voltammogram when cadmium is extracted from rice using hydrochloric acid. 保持面の変形例を示す模式図。The schematic diagram which shows the modification of a holding surface. 保持面の変形例を示す模式図。The schematic diagram which shows the modification of a holding surface.

以下に本発明に係る電気化学測定装置について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an electrochemical measurement apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の電気化学測定装置100は、例えば米等の生物由来試料に含まれるカドミウムを、対電極、参照電極及び作用電極の三電極方式でストリッピングボルタンメトリー法を用いて分析するものである。   The electrochemical measurement apparatus 100 of the present embodiment analyzes cadmium contained in a biological sample such as rice, for example, using a stripping voltammetry method with a three-electrode system of a counter electrode, a reference electrode, and a working electrode.

<装置構成>
具体的に電気化学測定装置100は、図1に示すように、液体試料を収容する測定セル2と、液体試料に接触して設けられる対電極3、参照電極4及び作用電極5と、作用電極5の電位を変動させる電位変動部6と、測定セル2に収容された液体試料の少なくとも一部を測定用溶液である酸性緩衝液に置換する液置換機構11と、作用電極5及び対電極3の間の電流を検出する電流検出部7と、電流検出部7により検出された電流値から重金属イオン濃度を算出する濃度算出部8とを備える。
<Device configuration>
Specifically, as shown in FIG. 1, the electrochemical measurement apparatus 100 includes a measurement cell 2 that accommodates a liquid sample, a counter electrode 3, a reference electrode 4 and a working electrode 5 provided in contact with the liquid sample, and a working electrode. 5, a potential changing unit 6 that changes the potential of 5, a liquid replacement mechanism 11 that replaces at least a part of the liquid sample accommodated in the measurement cell 2 with an acidic buffer that is a measurement solution, the working electrode 5, and the counter electrode 3. And a concentration calculation unit 8 for calculating the heavy metal ion concentration from the current value detected by the current detection unit 7.

なお、上記各構成要素は、図2に示すように、ケーシングC内に収容されており、当該ケーシングCの前面下部には、前記酸性緩衝液を収容する緩衝液タンクT1及び液体試料や使用後の緩衝液等の廃液を収容する廃液タンクT2が設けられている。また、ケーシングCの前面上部には、電源ON/OFFボタン、測定開始ボタン、校正ボタン、洗浄ボタン等の操作用ボタン群B及び測定結果(濃度等)を表示する表示部801が設けられている。更にケーシングCの上部には、前記測定セル2に液体試料を注入するための試料導入部21が設けられている。   As shown in FIG. 2, each of the above-described components is housed in a casing C. In the lower part of the front surface of the casing C, a buffer solution tank T1 for storing the acidic buffer solution, a liquid sample, and after use A waste liquid tank T2 is provided for storing a waste liquid such as a buffer solution. Further, an upper part of the front surface of the casing C is provided with an operation button group B such as a power ON / OFF button, a measurement start button, a calibration button, and a washing button, and a display unit 801 for displaying a measurement result (concentration, etc.). . Furthermore, a sample introduction part 21 for injecting a liquid sample into the measurement cell 2 is provided at the upper part of the casing C.

まず、電位変動部6、電流検出部7、液置換機構11及び濃度算出部8について説明する。   First, the potential fluctuation unit 6, the current detection unit 7, the liquid replacement mechanism 11, and the concentration calculation unit 8 will be described.

電位変動部6及び電流検出部7は、ポテンシオスタットPSにより構成されている。このポテンシオスタットPSは、作用電極5の電位を参照電極4に対して一定にした状態で、作用電極5と対電極3との間に発生した電流を検出し、この検出信号を後述の濃度算出部としての機能を有する演算制御装置8に出力する。   The potential fluctuation unit 6 and the current detection unit 7 are configured by a potentiostat PS. The potentiostat PS detects a current generated between the working electrode 5 and the counter electrode 3 in a state where the potential of the working electrode 5 is constant with respect to the reference electrode 4, and this detection signal is used as a concentration described later. It outputs to the arithmetic and control unit 8 which has a function as a calculation part.

そしてこのポテンシオスタットPSは、電位変動部6の機能に関して言うと、作用電極5の電位を、重金属が作用電極5に電着する電位、及び作用電極5に電着した重金属が溶出する電位の間で変動させるものである。具体的にポテンシオスタットPSは、液体試料に作用電極5が接触した状態で、作用電極5の電位を負電位方向に変動させて、作用電極5表面に測定対象の重金属を電着させる電位を供給し、次いで、表面に前記重金属が電着した作用電極5が酸性緩衝液であるフタル酸緩衝液に接触した状態で、作用電極5の電位を正電位方向に掃引して、作用電極5に電着した重金属を溶出させる電位を供給する。   The potentiostat PS has the potential of the working electrode 5 to be the potential at which the heavy metal is electrodeposited on the working electrode 5 and the potential at which the heavy metal electrodeposited on the working electrode 5 is eluted. Fluctuate between. Specifically, the potentiostat PS changes the potential of the working electrode 5 in the negative potential direction in a state where the working electrode 5 is in contact with the liquid sample, and sets the potential for electrodepositing the heavy metal to be measured on the surface of the working electrode 5. Then, in a state where the working electrode 5 electrodeposited with the heavy metal on the surface is in contact with the phthalic acid buffer solution which is an acidic buffer solution, the potential of the working electrode 5 is swept in the positive potential direction to the working electrode 5. A potential is applied to elute the electrodeposited heavy metals.

またポテンシオスタットPSは、電流検出機能に関して言うと、前記電動変動機能により作用電極5の電位を正電位方向に掃引したときに、作用電極5と対電極3との間に発生する電流を検出するものである。   The potentiostat PS detects the current generated between the working electrode 5 and the counter electrode 3 when the electric potential of the working electrode 5 is swept in the positive potential direction by the electric fluctuation function. To do.

なお、ポテンシオスタットPSは、電位を一定に保つ機能のほか、電位を一定速度で走査したり、指定した電位に一定時間ごとにステップしたりする機能を持つ。これらの機能は、1台に搭載する必要はなく、例えば電位保持機能と電位走査機能とが別体に設けてあってもよい。   The potentiostat PS has a function of scanning the potential at a constant speed and stepping to a specified potential at regular intervals in addition to a function of keeping the potential constant. These functions do not need to be mounted on one unit, and for example, the potential holding function and the potential scanning function may be provided separately.

液置換機構11は、図1に示すように、測定セル2内の液体を廃液タンクT2に排出するための排出ライン12と、緩衝液タンクT1からフタル酸緩衝液を測定セル2に供給するための供給ライン13とを有する。   As shown in FIG. 1, the liquid replacement mechanism 11 has a discharge line 12 for discharging the liquid in the measurement cell 2 to the waste liquid tank T2 and a phthalate buffer solution from the buffer tank T1 to the measurement cell 2. Supply line 13.

排出ライン12は、測定セル2に接続された排出管121及びこの排出管121に設けられて測定セル2に収容された液体を外部に排出するための排出ポンプ122を有する。排出管121は、作用電極5表面近傍で開口するように測定セル2の底壁部2cを貫通して設けられている(不図示)。また排出管121の下流側は廃液タンクT2に接続されている。また排出ポンプ122は後述する演算制御装置8により動作タイミング等が制御される。   The discharge line 12 includes a discharge pipe 121 connected to the measurement cell 2 and a discharge pump 122 provided in the discharge pipe 121 for discharging the liquid stored in the measurement cell 2 to the outside. The discharge pipe 121 is provided through the bottom wall 2c of the measurement cell 2 so as to open near the surface of the working electrode 5 (not shown). The downstream side of the discharge pipe 121 is connected to the waste liquid tank T2. The operation timing and the like of the discharge pump 122 are controlled by the arithmetic and control unit 8 described later.

供給ライン13は、測定セル2に接続された供給管131、及びこの供給管131に設けられて緩衝液タンクT1に収容されたフタル酸緩衝液を測定セル2に供給するための供給ポンプ132を有する。供給管131は、対電極3及び参照電極4と同様に、測定セル2の側壁部2bにおいて、作用電極5を向くように斜めに挿入して固定されている(不図示)。また供給管131の上流側は緩衝液タンクT1に接続されている。また供給ポンプ132は後述する演算制御装置8により動作タイミング等が制御される。   The supply line 13 includes a supply pipe 131 connected to the measurement cell 2 and a supply pump 132 that is provided in the supply pipe 131 and supplies the phthalate buffer solution stored in the buffer solution tank T1 to the measurement cell 2. Have. Similarly to the counter electrode 3 and the reference electrode 4, the supply pipe 131 is inserted and fixed obliquely on the side wall 2 b of the measurement cell 2 so as to face the working electrode 5 (not shown). The upstream side of the supply pipe 131 is connected to the buffer tank T1. The operation timing and the like of the supply pump 132 are controlled by the arithmetic and control unit 8 described later.

この液置換機構11は、測定セル2に収容された液体試料を、少なくとも対電極3及び作用電極5が液体試料に接触する液量を保ちながら液置換するように演算制御装置8によって制御される。具体的に液置換機構11の排出ポンプ122及び供給ポンプ132は、測定セル2に収容された液体試料を複数回に分けて測定用溶液であるフタル酸緩衝液に置換するように演算制御装置8によって制御される。例えば液置換機構11は、液体試料を例えば半分ずつフタル酸緩衝液に複数回(例えば4回程度)に分けて置換する。置換方法としては、測定セル2に収容された液体試料を排出ライン12により半分排出したのちに、供給ライン13により排出量に相当する量のフタル酸緩衝液を供給する。これを例えば複数回繰り返す。そのほか、液体試料の排出及びフタル酸緩衝液の供給を同時に行うようにしてもよい。   The liquid replacement mechanism 11 is controlled by the arithmetic and control unit 8 so as to replace the liquid sample stored in the measurement cell 2 while maintaining at least the amount of liquid in which the counter electrode 3 and the working electrode 5 are in contact with the liquid sample. . Specifically, the discharge pump 122 and the supply pump 132 of the liquid replacement mechanism 11 divide the liquid sample stored in the measurement cell 2 into a plurality of times and replace it with a phthalate buffer solution that is a measurement solution. Controlled by. For example, the liquid replacement mechanism 11 replaces the liquid sample with a phthalate buffer solution in a plurality of times (for example, about four times), for example, in half. As a replacement method, after the liquid sample accommodated in the measurement cell 2 is half discharged by the discharge line 12, an amount of phthalate buffer corresponding to the discharge amount is supplied by the supply line 13. This is repeated a plurality of times, for example. In addition, the discharge of the liquid sample and the supply of the phthalate buffer solution may be performed simultaneously.

演算制御装置8は、ポテンシオスタットPSで検出された検出信号を取得し、重金属イオンの検出及び濃度測定を行うものである。具体的に演算制御装置8は、CPUや、メモリ、入出力チャンネル、ディスプレイ等の出力手段801、A/D変換器、D/A変換器等を備えた汎用乃至専用のものであり、前記CPU及びその周辺機器が、前記メモリの所定領域に格納された測定用プログラムに従って協働動作することにより、後述する測定シーケンスを実行する。なお、演算制御装置8は、物理的に一体である必要はなく、有線又は無線により複数の機器に分割されていてもよい。   The arithmetic and control unit 8 acquires a detection signal detected by the potentiostat PS, and performs detection and concentration measurement of heavy metal ions. Specifically, the arithmetic control device 8 is a general purpose or dedicated device including a CPU, output means 801 such as a memory, an input / output channel, a display, an A / D converter, a D / A converter, and the like. And the peripheral device performs a cooperative operation according to a measurement program stored in a predetermined area of the memory, thereby executing a measurement sequence described later. Note that the arithmetic and control unit 8 does not have to be physically integrated, and may be divided into a plurality of devices by wire or wirelessly.

次に、測定セル2、当該測定セル2に設けられた電極群3〜5及び当該測定セル2に設けられた攪拌機構9について説明する。   Next, the measurement cell 2, the electrode groups 3 to 5 provided in the measurement cell 2, and the stirring mechanism 9 provided in the measurement cell 2 will be described.

測定セル2は、図3に示すように、内部に液体試料の収容空間2Sを形成するものであり、その上壁部2aには、液体試料を導入するための試料導入部21が形成されている。   As shown in FIG. 3, the measurement cell 2 forms a liquid sample storage space 2S therein, and a sample introduction part 21 for introducing a liquid sample is formed on the upper wall part 2a. Yes.

また、測定セル2の側壁部2bには、対電極3及び参照電極4が下側(底壁部2c側)を向くように斜めから挿入して固定されている。更に測定セル2の底壁部2cには、作用電極5が収容空間2Sに露出するように固定されている。   Further, the counter electrode 3 and the reference electrode 4 are inserted and fixed to the side wall 2b of the measurement cell 2 from an oblique direction so as to face the lower side (the bottom wall 2c side). Further, the working electrode 5 is fixed to the bottom wall 2c of the measurement cell 2 so as to be exposed to the accommodation space 2S.

ここで、本実施形態の電極群3〜5に関して言うと、対電極3は例えば白金電極であり、参照電極4は例えば銀−塩化銀電極であり、作用電極5は、高濃度でホウ素をドープしたボロンドープダイヤモンド電極(導電性ダイヤモンド電極)である。   Here, regarding the electrode groups 3 to 5 of the present embodiment, the counter electrode 3 is, for example, a platinum electrode, the reference electrode 4 is, for example, a silver-silver chloride electrode, and the working electrode 5 is doped with boron at a high concentration. This is a boron-doped diamond electrode (conductive diamond electrode).

対電極3及び参照電極4は、前述した通り、測定セル2の側壁部2bにおいて測定セル2の底壁部2cに設けられた作用電極5を向くように斜めに挿入して固定されている。このように、対電極3及び参照電極4を測定セル2の側壁部2bにおいて作用電極5を向くように斜めに挿入して設けているので、これらの電極3、4が周辺構造と干渉することなく配置することができる。また、対電極3及び参照電極4は、後述する攪拌子91の挿入用貫通孔91H内に挿入されて、それら電極3、4の先端部が作用電極5の電極表面5aに近接されている。   As described above, the counter electrode 3 and the reference electrode 4 are inserted and fixed obliquely in the side wall 2b of the measurement cell 2 so as to face the working electrode 5 provided on the bottom wall 2c of the measurement cell 2. Thus, since the counter electrode 3 and the reference electrode 4 are provided obliquely so as to face the working electrode 5 on the side wall 2b of the measurement cell 2, these electrodes 3 and 4 interfere with the surrounding structure. Can be arranged without. The counter electrode 3 and the reference electrode 4 are inserted into an insertion through hole 91H of a stirrer 91 described later, and the tips of the electrodes 3 and 4 are close to the electrode surface 5a of the working electrode 5.

また、作用電極5は、測定セル2の底壁部2cにおいて電極表面5aが収容空間2Sに露出するように設けられた平板状のものである。この作用電極5は、底壁部2cに形成された開口部を閉塞するように設けられており、これにより、電極表面5aが収容空間2Sに露出する構成となる。なお、底壁部2cと作用電極5又は当該作用電極5を保持する保持部材(不図示)との間には、例えばOリング等のシール部材が設けられ、測定セル2に収容された液体試料がそれらの隙間から外部に漏れ出ないようにしている。   The working electrode 5 is a flat plate provided so that the electrode surface 5a is exposed to the accommodation space 2S in the bottom wall 2c of the measurement cell 2. The working electrode 5 is provided so as to close the opening formed in the bottom wall portion 2c, whereby the electrode surface 5a is exposed to the accommodation space 2S. A liquid sample accommodated in the measurement cell 2 is provided between the bottom wall 2c and the working electrode 5 or a holding member (not shown) for holding the working electrode 5, for example, a sealing member such as an O-ring. Is prevented from leaking outside through these gaps.

前記測定セル2に設けられた攪拌機構9は、図1に示すように、測定セル2の収容空間2S内に収容された攪拌子91と、当該攪拌子91を磁力によって回転させるための磁気アクチュエータ92とを有する。なお、磁気アクチュエータ92は、測定セル2の底壁部2cの下側、具体的には作用電極5の下側に設けられている。   As shown in FIG. 1, the stirring mechanism 9 provided in the measurement cell 2 includes a stirrer 91 housed in the housing space 2S of the measurement cell 2, and a magnetic actuator for rotating the stirrer 91 by magnetic force. 92. The magnetic actuator 92 is provided below the bottom wall portion 2 c of the measurement cell 2, specifically, below the working electrode 5.

攪拌子91は、図4〜図7に示すように、例えばPTFE等のフッ素系樹脂製であり、円筒状をなす本体部911と、当該本体部911の軸方向における一方の開口端部911pに連続して形成され、軸方向に沿って延びる複数の羽根部912とを有している。なお、攪拌子91をフッ素系樹脂製とすることで、汚れにくい構成としている。また、図示はしないが、攪拌子91において、本体部911の他方の開口端部911qの径方向外側の角部及び羽根部912の先端部の角部等は、丸みを帯びた形状に面取り加工(R面取り加工)が施されている。これにより、攪拌子91が回転しやすいように構成している。   As shown in FIGS. 4 to 7, the stirrer 91 is made of, for example, a fluorine-based resin such as PTFE, and has a cylindrical main body 911 and one open end 911 p in the axial direction of the main body 911. It has a plurality of blade portions 912 formed continuously and extending along the axial direction. In addition, the stirrer 91 is made of a fluorine-based resin so that it is difficult to get dirty. In addition, although not shown, in the stirrer 91, the radially outer corner of the other opening end 911q of the main body 911 and the corner of the tip of the blade 912 are chamfered into a rounded shape. (R chamfering) is performed. Thereby, the stirrer 91 is configured to rotate easily.

本体部911の軸方向における他方の開口端部911qは、測定セル2に収容された状態において、作用電極5の電極表面5aに対向する対向面911aを有する。この対向面911aは、本体部911の他方の開口端部911qの開口端面により形成され、円環状をなす面である。   The other open end 911 q in the axial direction of the main body 911 has a facing surface 911 a that faces the electrode surface 5 a of the working electrode 5 in the state of being accommodated in the measurement cell 2. The facing surface 911a is an annular surface formed by the opening end surface of the other opening end portion 911q of the main body portion 911.

このように本体部911が円筒状をなすことから、攪拌子91の回転中心部には、対電極3及び参照電極4を挿入するための挿入用貫通孔91Hが形成される(図5参照)。この挿入用貫通孔91Hは、断面円形状をなすものである。このように断面円形状をなすものであるので、攪拌子91が回転した状態で、対電極3及び参照電極4が挿入される挿入空間を可及的に大きくすることができる。   Since the main body 911 is thus cylindrical, an insertion through hole 91H for inserting the counter electrode 3 and the reference electrode 4 is formed in the rotation center of the stirrer 91 (see FIG. 5). . The insertion through hole 91H has a circular cross section. Since the cross-section is circular, the insertion space into which the counter electrode 3 and the reference electrode 4 are inserted can be made as large as possible while the stirrer 91 is rotated.

複数の羽根部912は、本体部911の一方の開口端部911pにおいて、周方向に等間隔に形成されている。本実施形態では、2つの羽根部912が形成されており、本体部911の一方の開口端部911pにおいて、径方向に対向して設けられている。また、複数の羽根部912は、互いに同一形状をなすものである。各羽根部912の周方向を向く端面912xが、収容空間2Sに収容された液体試料を攪拌する攪拌面として機能する(図4及び図5参照)。更に、羽根部912の外側面912mは、前記本体部911の外側周面911mと連続した同一面である。   The plurality of blade portions 912 are formed at equal intervals in the circumferential direction at one opening end portion 911 p of the main body portion 911. In the present embodiment, two blade portions 912 are formed, and are provided in one opening end portion 911p of the main body portion 911 so as to face each other in the radial direction. The plurality of blade portions 912 have the same shape. The end surface 912x facing the circumferential direction of each blade portion 912 functions as an agitation surface for agitating the liquid sample accommodated in the accommodation space 2S (see FIGS. 4 and 5). Further, the outer surface 912m of the blade portion 912 is the same surface as the outer peripheral surface 911m of the main body portion 911.

また、攪拌子91の本体部911には、内部に複数の磁石913が内蔵されている。複数の磁石913は、攪拌子91全体の重量バランスを考えて、本体部911の周方向において羽根部912が形成されていない部分に、軸対称に設けられている(図5参照)。具体的には、本体部911の対向壁911s、911tそれぞれに、棒状をなす磁石913が複数本(図5では、各対向壁911s、911tに3本ずつ)設けられている。各対向壁911s、911tに内蔵される棒状磁石913は、本体部911の軸方向に沿って設けられている(図6及び図7参照)。そして、一方の対向壁911sに設けられる複数の棒状磁石913は、軸方向一方側(羽根部912側)がN極であり、軸方向他端側(対向面911a側)がS極となるように構成されている。また、他方の対向壁911tに設けられた複数の棒状磁石913は、軸方向一方側(羽根部912側)が極であり、軸方向他端側(対向面911a側)が極となるように構成されている。 The main body 911 of the stirrer 91 has a plurality of magnets 913 built therein. The plurality of magnets 913 are provided symmetrically with respect to the weight of the stirrer 91 as a whole in a portion where the blade portion 912 is not formed in the circumferential direction of the main body portion 911 (see FIG. 5). Specifically, a plurality of bar-shaped magnets 913 are provided on each of the opposing walls 911s and 911t of the main body portion 911 (three in each of the opposing walls 911s and 911t in FIG. 5). The bar magnets 913 built in the opposing walls 911s and 911t are provided along the axial direction of the main body 911 (see FIGS. 6 and 7). The plurality of rod-shaped magnets 913 provided on one opposing wall 911s have an N pole on one side in the axial direction (blade portion 912 side) and an S pole on the other axial side (the opposing surface 911a side). It is configured. The plurality of rod-shaped magnets 913 provided on the other facing wall 911t have an S pole on one side in the axial direction (blade portion 912 side) and an N pole on the other axial side (the facing surface 911a side). It is configured as follows.

このように構成された攪拌子91に対して、磁気アクチュエータ92の回転体には、前記一方の対向壁911sに対応する部分に、攪拌子91側をN極とする磁石が設けられ、前記他方の対向壁911tに対応する部分に、攪拌子91側をS極とする磁石が設けられている。このように構成された磁気アクチュエータ92により、攪拌子91を回転する場合には、回転体の磁石に攪拌子91の磁石913が引き付けられた状態(つまり、攪拌子91の対向面911aが後述する接触面2Pに押し付けられた状態)で回転することになる。このように、攪拌子91が回転体に引き付けられて、対向面911aが接触面2Pを摺動するように回転するので、攪拌子91の回転を安定させることができる。   With respect to the stirrer 91 configured as described above, the rotating body of the magnetic actuator 92 is provided with a magnet having the north pole on the stirrer 91 side at a portion corresponding to the one opposing wall 911s, and the other A magnet having an S pole on the stirrer 91 side is provided at a portion corresponding to the opposite wall 911t. When the stirrer 91 is rotated by the magnetic actuator 92 configured as described above, the magnet 913 of the stirrer 91 is attracted to the magnet of the rotating body (that is, the opposing surface 911a of the stirrer 91 will be described later). It rotates in a state of being pressed against the contact surface 2P. Thus, since the stirring bar 91 is attracted to the rotating body and rotates so that the opposing surface 911a slides on the contact surface 2P, the rotation of the stirring bar 91 can be stabilized.

また、攪拌子91の対向面911a、つまり、本体部911の軸方向における他方の開口端部911qには、気泡を上部に逃がすための1又は複数の凹部914が形成されている。この凹部914は、本体部911の他方の開口端部911qにおいて内側周面及び外側周面に開口するものである。本実施形態では、本体部911の他方の開口端部911qにおいて、周方向に等間隔に形成されており、攪拌子91の重量バランスを考慮して、羽根部912の下方に形成されている(図6参照)。   Further, one or a plurality of concave portions 914 for allowing bubbles to escape upward are formed on the facing surface 911a of the stir bar 91, that is, the other opening end portion 911q in the axial direction of the main body portion 911. The concave portion 914 opens to the inner peripheral surface and the outer peripheral surface at the other opening end portion 911q of the main body portion 911. In the present embodiment, the other opening end portion 911q of the main body portion 911 is formed at equal intervals in the circumferential direction, and is formed below the blade portion 912 in consideration of the weight balance of the stirrer 91 ( (See FIG. 6).

この攪拌子91の製造方法について簡単に説明する。図8に示すように、円筒状をなす加工前部品900の、軸方向一端側の互いに対向する側壁部901、902それぞれを、軸方向に直交する方向から見て軸対称に概略L字状に切り欠くように削る。これにより、本体部911及び羽根部912が形成される。また、前記加工前部品900の、軸方向他端側の開口端部に凹部を形成することによって、気泡抜き用凹部914が形成される。更に、本体部911に磁石913を埋設するための埋設孔をエンドミル等によって切削する。そして、この埋設孔に磁石913を嵌め入れる。このような加工が施された後、加工後部品に前述したR面取り加工を施すことによって攪拌子91が形成される。なお、磁石913を埋め込む前にR面取り加工を施しても良い。   A method for manufacturing the stirrer 91 will be briefly described. As shown in FIG. 8, the side wall portions 901 and 902 facing each other on one end side in the axial direction of the pre-processing part 900 having a cylindrical shape are substantially L-shaped in an axially symmetrical manner when viewed from the direction orthogonal to the axial direction. Sharpen it like a notch. Thereby, the main-body part 911 and the blade | wing part 912 are formed. Further, by forming a recess at the opening end on the other end side in the axial direction of the pre-processing component 900, a bubble removal recess 914 is formed. Further, an embedding hole for embedding the magnet 913 in the main body 911 is cut by an end mill or the like. Then, the magnet 913 is fitted into the buried hole. After such processing is performed, the stirrer 91 is formed by performing the above-described R chamfering processing on the processed component. An R chamfering process may be performed before embedding the magnet 913.

そして、本実施形態の測定セル2は、図9及び図10に示すように、電極表面5aに対向する攪拌子91の対向面911aに接触して、その対向面911aを電極表面5aから離間させる攪拌子接触面2P(以下、接触面2P)と、この接触面2Pとは異なる位置に形成され、攪拌子91における対向面911aとは異なる面が沿って回転するものであり、攪拌子91の回転姿勢を保持するための保持面2Qとを備えている。   Then, as shown in FIGS. 9 and 10, the measurement cell 2 of the present embodiment contacts the facing surface 911a of the stir bar 91 facing the electrode surface 5a, and separates the facing surface 911a from the electrode surface 5a. The stirrer contact surface 2P (hereinafter referred to as contact surface 2P) is formed at a position different from the contact surface 2P, and a surface different from the facing surface 911a of the stirrer 91 rotates along the stirrer 91. And a holding surface 2Q for holding the rotation posture.

接触面2Pは、電極表面5aに攪拌子91の対向面911aが接触しないように支持するものである。この接触面2Pは、作用電極5の電極表面5aから電極表面5aの向く方向(上方向)に離間して形成された円環状をなす平面であり、攪拌子91が載置される。具体的に接触面2Pは、作用電極5の電極表面5aの上部において、測定セル2の内側周面2xから径方向内側に突出して形成された円環状をなす突出部22に形成されている。具体的には、突出部22における作用電極5とは反対側の平面(上面)により形成されている。   The contact surface 2P supports the electrode surface 5a so that the opposed surface 911a of the stirrer 91 does not contact the electrode surface 5a. The contact surface 2P is an annular plane formed so as to be separated from the electrode surface 5a of the working electrode 5 in the direction (upward direction) toward the electrode surface 5a, and the stirrer 91 is placed thereon. Specifically, the contact surface 2 </ b> P is formed on a projecting portion 22 that forms an annular shape and projects radially inward from the inner peripheral surface 2 x of the measurement cell 2 at the upper portion of the electrode surface 5 a of the working electrode 5. Specifically, the protrusion 22 is formed by a plane (upper surface) opposite to the working electrode 5.

上述したように、このような接触面2Pにおいて、攪拌子91が磁気アクチュエータ92に引き付けられて、攪拌子91の対向面911aが接触面2Pに押し付けられた状態で回転する。これにより、対向面911aが接触面2Pを摺動するように回転するので、攪拌子91の回転を安定させることができ、攪拌子91により電極表面5aに生じる液体試料の対流を一定にすることができる。   As described above, on such a contact surface 2P, the stirrer 91 is attracted to the magnetic actuator 92, and the opposing surface 911a of the stirrer 91 rotates while being pressed against the contact surface 2P. Thereby, since the opposing surface 911a rotates so as to slide on the contact surface 2P, the rotation of the stirrer 91 can be stabilized, and the convection of the liquid sample generated on the electrode surface 5a by the stirrer 91 can be made constant. Can do.

保持面2Qは、攪拌子91の回転軸を電極表面5aに対して略一定として攪拌子91の回転姿勢を保持するものである。この保持面2Qは、測定セル2内部において、接触面2P(突出部22)よりも上側に形成された円筒状をなす面である。この保持面2Qの中心軸は、攪拌子の回転中心軸と略一致する。具体的に保持面2Qは、測定セル2の円筒状をなす内側周面2xにより形成されている。この保持面2Qは、攪拌子91の本体部911の外側周面911mの略全体に若干の間隙を介して対向して形成されている。なお、本体部911の外側周面911mと保持面2Qとの間隙は、攪拌子91の回転を確保できる程度において出来るだけ小さいことが望ましく、例えば0.5mm程度である。この保持面2Qにより、攪拌子91が回転開始時又は回転途中に上下反転することを防ぎ、攪拌子91の回転軸の振動を抑え、又は回転軸の振動の振幅を小さくすることができ、攪拌子91の回転姿勢を略一定に保持することができる。したがって、攪拌子91の回転を安定させることができ、攪拌子91により電極表面5aに生じる液体試料の対流を略一定にすることができる。   The holding surface 2Q holds the rotating posture of the stirrer 91 with the rotation axis of the stirrer 91 being substantially constant with respect to the electrode surface 5a. The holding surface 2Q is a cylindrical surface formed on the upper side of the contact surface 2P (projecting portion 22) inside the measurement cell 2. The central axis of the holding surface 2Q substantially coincides with the rotation central axis of the stirring bar. Specifically, the holding surface 2Q is formed by the inner peripheral surface 2x that forms the cylindrical shape of the measurement cell 2. The holding surface 2Q is formed to face substantially the entire outer peripheral surface 911m of the main body 911 of the stirrer 91 with a slight gap therebetween. The gap between the outer peripheral surface 911m of the main body 911 and the holding surface 2Q is desirably as small as possible so that the rotation of the stirrer 91 can be ensured, for example, about 0.5 mm. The holding surface 2Q prevents the stirrer 91 from being turned upside down at the start of rotation or during rotation, suppresses vibration of the rotating shaft of the stirrer 91, or reduces the amplitude of vibration of the rotating shaft. The rotation posture of the child 91 can be kept substantially constant. Therefore, the rotation of the stirrer 91 can be stabilized, and the convection of the liquid sample generated on the electrode surface 5a by the stirrer 91 can be made substantially constant.

なお、本実施形態では、本体部911の外側周面911mと羽根部912の外側面912mとが同一面であり、保持面2Qは羽根部912の外側面912mにも対向するように構成されている(図10参照)。これにより、攪拌子91が回転するときに、羽根部912の外側面912mも保持面2Q(測定セル2の内側周面2x)に沿って回転するため、攪拌子91の回転姿勢を略一定に保持することができる。   In the present embodiment, the outer peripheral surface 911m of the main body portion 911 and the outer surface 912m of the blade portion 912 are the same surface, and the holding surface 2Q is configured to face the outer surface 912m of the blade portion 912. (See FIG. 10). Thereby, when the stirrer 91 rotates, the outer surface 912m of the blade portion 912 also rotates along the holding surface 2Q (the inner peripheral surface 2x of the measurement cell 2), so that the rotation posture of the stirrer 91 becomes substantially constant. Can be held.

<カドミウム分析方法>
次に電気化学的分析装置100を用いてストリッピング法によりカドミウムを分析する方法について説明する。
<Cadmium analysis method>
Next, a method for analyzing cadmium by the stripping method using the electrochemical analyzer 100 will be described.

1.抽出液調製工程
以下、生物由来の試料として米を用いた場合を例に挙げて説明する。まず、米を粉砕して米粉を得る。次いで、得られた米粉を過塩素酸に溶解して、有機物を分解しつつカドミウムを抽出する。得られた抽出液に対して吸引濾過を施すことにより、残渣を除去する。更に、吸引濾過後の抽出液にフタル酸水素カリウムと水酸化ナトリウムとを添加しpHを4.0付近に調整して、カドミウム測定に供する抽出液とする。
1. Extraction liquid preparation process Hereinafter, a case where rice is used as a biological sample will be described as an example. First, rice is pulverized to obtain rice flour. Next, the obtained rice flour is dissolved in perchloric acid to extract cadmium while decomposing organic matter. The residue is removed by subjecting the obtained extract to suction filtration. Further, potassium hydrogen phthalate and sodium hydroxide are added to the extract after suction filtration to adjust the pH to around 4.0 to obtain an extract for cadmium measurement.

なお、米の抽出液中では、カドミウムは銅と複合体を形成していることが多い。カドミウムが銅と複合体を形成している場合、溶出工程時にカドミウムと銅との複合体に起因する電流ピークに加え、カドミウム単体に起因する電流ピークも観察される場合があるが、分析を容易にするためにはカドミウムに起因する電流ピークは1種類のみが検出されるほうが好ましい。また、カドミウム単体とカドミウムと銅との複合体とでは電気化学的分析における検出感度が異なる。従って、検出感度を揃え、分析結果の検討を容易にするために、カドミウムを銅との複合体として検出するには、米の抽出液中の銅濃度が基準濃度(例えば、予想最高濃度である4ppm)に満たない場合は、不足分の銅を抽出液に添加し銅を補うようにしてもよく、また、予想されるカドミウム濃度の3〜10倍程度の濃度となるように大過剰の銅を添加(例えば、カドミウム濃度が50ppbである場合、200〜400ppbの濃度となるように銅を添加)して、カドミウムを銅との複合体として検出されるようにしてもよい。なお、前記抽出液に銅を添加するにあたってはCuCl等の銅化合物を用いることができる。当該銅化合物は単独で抽出液に添加してよいが、過塩素酸とともに添加したり、フタル酸水素カリウムとともに添加したりしてもよい。 In rice extract, cadmium often forms a complex with copper. When cadmium forms a complex with copper, in addition to the current peak due to the cadmium-copper complex during the elution process, a current peak due to cadmium alone may be observed, but analysis is easy. In order to achieve this, it is preferable that only one type of current peak due to cadmium is detected. Moreover, the detection sensitivity in an electrochemical analysis differs in the cadmium simple substance and the composite_body | complex of cadmium and copper. Therefore, to detect cadmium as a complex with copper in order to align detection sensitivity and facilitate analysis of analysis results, the copper concentration in the rice extract is the reference concentration (for example, the highest expected concentration). 4ppm), the copper may be supplemented by adding a deficient amount of copper to the extract, or a large excess of copper so that the concentration is about 3 to 10 times the expected cadmium concentration. (For example, when the cadmium concentration is 50 ppb, copper is added so that the concentration becomes 200 to 400 ppb), and cadmium may be detected as a complex with copper. Incidentally, when adding copper to the extract can be used a copper compound such as CuCl 2. The copper compound may be added to the extract alone, but may be added together with perchloric acid or added together with potassium hydrogen phthalate.

2.電極トリートメント工程
電源ON/OFFボタンをユーザが操作することによって、演算制御装置8が電気化学的分析装置100の主電源をONにする。その後、ユーザが電極トリートメントボタンを押下することによって、演算制御装置8は、測定装置内、具体的には測定セル2の電極トリートメント処理制御を行う。この電極トリートメント工程は、まず、液置換機構11の供給ライン13を用いて、カドミウムの抽出に用いた液、例えば過塩素酸、フタル酸水素カリウム及び水酸化ナトリウムの濃度並びにpHが抽出液と同じであるフタル酸緩衝液を測定セル2内に供給するとともに磁気撹拌機構9により供給されたフタル酸緩衝液を撹拌しながら、導電性ダイヤモンド電極5に正の電圧を所定時間印加(例えば、+3.5Vの電圧を60秒間印加)して、導電性ダイヤモンド電極5に付着した有機物や重金属を除去する電極洗浄処理を行う。次いで、導電性ダイヤモンド電極5に負の電圧を所定時間印加(例えば、−3.5Vの電圧を5秒間印加)して、導電性ダイヤモンド電極5表面の水素終端化処理を行う。そして、液置換機構11の排出ライン12からそのフタル酸緩衝液を排出することによって電極トリートメント工程を終了する。
2. Electrode treatment process When the user operates the power ON / OFF button, the arithmetic and control unit 8 turns on the main power of the electrochemical analyzer 100. Thereafter, when the user presses the electrode treatment button, the arithmetic and control unit 8 controls the electrode treatment process in the measurement device, specifically, the measurement cell 2. In this electrode treatment process, first, using the supply line 13 of the liquid replacement mechanism 11, the concentration and pH of the liquid used for extraction of cadmium, for example, perchloric acid, potassium hydrogen phthalate, and sodium hydroxide are the same as the extraction liquid. A positive voltage is applied to the conductive diamond electrode 5 for a predetermined time while the phthalate buffer solution is supplied into the measurement cell 2 and the phthalate buffer solution supplied by the magnetic stirring mechanism 9 is stirred (for example, +3. 5V is applied for 60 seconds), and an electrode cleaning process for removing organic substances and heavy metals adhering to the conductive diamond electrode 5 is performed. Next, a negative voltage is applied to the conductive diamond electrode 5 for a predetermined time (for example, a voltage of −3.5 V is applied for 5 seconds) to perform hydrogen termination treatment on the surface of the conductive diamond electrode 5. Then, the electrode treatment process is completed by discharging the phthalate buffer solution from the discharge line 12 of the liquid replacement mechanism 11.

3.抽出液注入工程
前記電極トリートメント工程の終了後、ユーザがケーシングCの上部に設けられた試料導入部21の開閉蓋を開放位置に移動させて、試料導入部21から抽出液を注入する。その後、ユーザが測定開始ボタンを押下すると、演算制御装置8は測定開始信号を受け付けてカドミウム測定を開始する。なお、このとき、対電極3、導電性ダイヤモンド電極5及び参照電極4が抽出液に接触したか否かを検出する液センサ(図示しない。)により検出信号を取得して、演算制御装置8は電極群3〜5が抽出液に接触しているか否かを判断する。接触していると判断すれば以下の測定動作に移行し、接触していない場合には、エラー表示等の報知を行う。
3. Extract Liquid Injection Process After the electrode treatment process is completed, the user moves the open / close lid of the sample introduction part 21 provided on the upper part of the casing C to the open position, and injects the extraction liquid from the sample introduction part 21. Thereafter, when the user presses the measurement start button, the arithmetic and control unit 8 receives a measurement start signal and starts cadmium measurement. At this time, the arithmetic control device 8 obtains a detection signal by a liquid sensor (not shown) that detects whether the counter electrode 3, the conductive diamond electrode 5, and the reference electrode 4 are in contact with the extraction liquid. It is determined whether or not the electrode groups 3 to 5 are in contact with the extract. If it is determined that it is in contact, the process proceeds to the following measurement operation. If it is not in contact, an error display or the like is notified.

4.電着工程
そして演算制御装置8は、ポテンシオスタットPSに電着開始信号を出力する。そうすると、ポテンシオスタットPSは、導電性ダイヤモンド電極5の電位を負電位の方向に変動させて、当該導電性ダイヤモンド電極5の電位をカドミウムの還元電位よりも低い電位(例えば−1.0V)として、カドミウムを導電性ダイヤモンド電極5の表面5aに電着させる。なお、カドミウムが銅と複合体を形成している場合は、カドミウムと銅との複合体を導電性ダイヤモンド電極5の表面5aに電着させればよい。この場合、電着電位を−0.8V程度としてもよい。この電着工程は、導電性ダイヤモンド電極5の電位を前記還元電位よりも低い電位とした状態を所定時間(例えば10分)保った後に終了する。
4). Electrodeposition process The arithmetic and control unit 8 outputs an electrodeposition start signal to the potentiostat PS. Then, the potentiostat PS changes the potential of the conductive diamond electrode 5 in the negative potential direction so that the potential of the conductive diamond electrode 5 is lower than the reduction potential of cadmium (for example, −1.0 V). Cadmium is electrodeposited on the surface 5 a of the conductive diamond electrode 5. In the case where cadmium forms a composite with copper, the composite of cadmium and copper may be electrodeposited on the surface 5 a of the conductive diamond electrode 5. In this case, the electrodeposition potential may be about −0.8V. This electrodeposition step ends after maintaining the state in which the potential of the conductive diamond electrode 5 is lower than the reduction potential for a predetermined time (for example, 10 minutes).

5.液置換工程
前記電着工程後、ポテンシオスタットPSは導電性ダイヤモンド電極5の電位を前記還元電位よりも低い電位の状態で一定に保つ。この状態で演算制御装置8は、液置換機構11を制御することによって測定セル2内の抽出液をフタル酸緩衝液に複数回に分けて置換する。本実施形態では、測定セル2に収容された抽出液を排出ライン12により半分排出したのちに、供給ライン13により排出量に相当する量のフタル酸緩衝液を供給する。この動作を複数回(例えば4回程度)行うことで抽出液をフタル酸緩衝液に置換する。このように、液置換工程において、導電性ダイヤモンド電極5の電位を前記還元電位よりも低い電位の状態で一定に保っていることにより、電極5に電着されたカドミウムが液置換工程で溶出することを防止している。なお、抽出液の排出量及びフタル酸緩衝液の供給量はそれぞれ、排出時間及び供給時間に基づいて規定しても良い。
5. Liquid Replacement Step After the electrodeposition step, the potentiostat PS keeps the potential of the conductive diamond electrode 5 constant at a potential lower than the reduction potential. In this state, the arithmetic control device 8 controls the liquid replacement mechanism 11 to replace the extract in the measurement cell 2 with the phthalate buffer in a plurality of times. In this embodiment, after the extraction liquid accommodated in the measurement cell 2 is half discharged by the discharge line 12, an amount of phthalate buffer corresponding to the discharge amount is supplied by the supply line 13. By performing this operation a plurality of times (for example, about 4 times), the extract is replaced with a phthalate buffer. Thus, in the liquid replacement step, the cadmium electrodeposited on the electrode 5 is eluted in the liquid replacement step by keeping the potential of the conductive diamond electrode 5 constant at a potential lower than the reduction potential. To prevent that. In addition, the discharge amount of the extract and the supply amount of the phthalate buffer may be defined based on the discharge time and the supply time, respectively.

6.溶出工程(電流検出工程)
前記液置換工程により測定セル2内をフタル酸緩衝液に置換した後、演算制御装置8は、ポテンシオスタットPSに溶出開始信号を出力する。そうすると、ポテンシオスタットPSは、導電性ダイヤモンド電極5の電位を正電位方向、具体的にはカドミウムの還元電位よりも高い電位(例えば+1.0V)まで掃引して、カドミウムと銅との複合体をフタル酸緩衝液中に溶出させる。
6). Elution process (current detection process)
After substituting the inside of the measuring cell 2 with the phthalate buffer solution in the liquid replacement step, the arithmetic and control unit 8 outputs an elution start signal to the potentiostat PS. Then, the potentiostat PS sweeps the potential of the conductive diamond electrode 5 in the positive potential direction, specifically, to a potential higher than the reduction potential of cadmium (for example, +1.0 V), and thereby a composite of cadmium and copper. Is eluted in phthalate buffer.

カドミウムと銅との複合体が溶出すると、これに伴い導電性ダイヤモンド電極5と対電極3との間に電流が発生する。カドミウムと銅との複合体に起因する電流は、本反応系では+0.35V付近で発生し、この電流(電気信号)はポテンシオスタットPSに伝達され各電極における信号の制御・検出が行われる。ここで、ポテンシオスタットPSで検出された信号は演算制御装置8に送信される。そして、液置換機構11の排出ライン12からフタル酸緩衝液を排出することによって溶出工程を終了する。   When the composite of cadmium and copper is eluted, a current is generated between the conductive diamond electrode 5 and the counter electrode 3. In the present reaction system, a current resulting from the composite of cadmium and copper is generated in the vicinity of +0.35 V, and this current (electrical signal) is transmitted to the potentiostat PS to control and detect the signal at each electrode. . Here, the signal detected by the potentiostat PS is transmitted to the arithmetic and control unit 8. Then, the elution step is completed by discharging the phthalate buffer solution from the discharge line 12 of the liquid replacement mechanism 11.

当該溶出工程により得られたボルタモグラフの一例を図11に示す。図11に示すボルタモグラフ中、−0.35V付近に見られる電流ピークがカドミウムと銅との複合体に由来するものであり、0.25V付近に見られる電流ピークは銅単体に由来するものである。また、図11に示すボルタモグラフでは、カドミウムの濃度が高くなるに連れて電流ピークも高くなっていることが分かる。   An example of a voltammograph obtained by the elution step is shown in FIG. In the voltammograph shown in FIG. 11, the current peak seen in the vicinity of −0.35 V is derived from a complex of cadmium and copper, and the current peak seen in the vicinity of 0.25 V is derived from copper alone. . Further, in the voltammograph shown in FIG. 11, it can be seen that the current peak increases as the concentration of cadmium increases.

一方、抽出液調製時に使用する酸として塩酸を使用した場合に得られたボルタモグラフの一例を図12に示す。抽出液調製時に塩酸を使用した場合は、分解されなかった残留有機物が妨害因子となり、また、カドミウムが塩酸と錯体を形成するため、図12に示すように、カドミウムに由来する電流ピーク(−0.6V付近)が不明瞭で感度良く検出することができなかった。   On the other hand, FIG. 12 shows an example of a voltammograph obtained when hydrochloric acid is used as the acid used when preparing the extract. When hydrochloric acid is used during the preparation of the extract, residual organic matter that has not been decomposed becomes an interfering factor, and cadmium forms a complex with hydrochloric acid. Therefore, as shown in FIG. 12, a current peak derived from cadmium (−0 .About 6 V) was unclear and could not be detected with high sensitivity.

7.関係線作成工程
本実施形態では、標準添加法を用いてカドミウム濃度を分析するため、上記の電着工程〜溶出工程に供した抽出液に、更に濃度既知のカドミウム標準試料を所定濃度(例えば50ppb)となるように添加した試料を用いて、上記と同様に電着工程〜溶出工程を行い、カドミウム濃度と電流値又は電荷量との関係線を作成する。
7). In this embodiment, in order to analyze the cadmium concentration using the standard addition method, a cadmium standard sample with a known concentration is further added to the extract solution subjected to the above-described electrodeposition step to elution step (for example, 50 ppb). ), The electrodeposition step to the elution step are performed in the same manner as described above, and a relationship line between the cadmium concentration and the current value or the charge amount is created.

8.カドミウム濃度算出工程
演算制御装置8は、作成されたカドミウムの濃度と電流値又は電荷量との関係線と、得られた電流値又は電荷量とを対比して、抽出液のカドミウム濃度を算出する。この際、予めフタル酸緩衝液のみを用いて測定されたベース電流値又はベース電荷量を、実測値である電流値又は電荷量から差し引いた差分電流値又は差分電荷量を用いてカドミウム濃度を算出することによって、より高精度にカドミウム濃度を算出することが可能となる。このように算出されたカドミウム濃度は、ケーシングCの前面に設けられた表示部801に表示される。
8). Cadmium Concentration Calculation Step The arithmetic and control unit 8 calculates the cadmium concentration of the extract by comparing the created relationship line between the cadmium concentration and the current value or charge amount with the obtained current value or charge amount. . At this time, the cadmium concentration is calculated by using the difference current value or the difference charge amount obtained by subtracting the base current value or the charge amount measured using only the phthalate buffer solution from the actual measurement current value or the charge amount. By doing so, it becomes possible to calculate the cadmium concentration with higher accuracy. The cadmium concentration thus calculated is displayed on the display unit 801 provided on the front surface of the casing C.

9.後電解工程
電位の掃引が終わった後、しばらくの間、導電性ダイヤモンド電極5の電位を+1.0Vで保持することにより、電着したカドミウムや銅を完全に溶出させ、導電性ダイヤモンド電極5を測定前の状態に戻して再生することができる。このように導電性ダイヤモンド電極5を再生することにより、同じ電極を繰り返し使用することが可能となる。なお、導電性ダイヤモンド電極5の再生は、一定電位の保持のみだけでなく、広い電位で繰り返し掃引を行うことによっても可能である。
9. Post-electrolysis step After the potential sweep is completed, the electrodeposited cadmium and copper are completely eluted by holding the potential of the conductive diamond electrode 5 at +1.0 V for a while, and the conductive diamond electrode 5 is removed. It can be played back to the state before the measurement. By regenerating the conductive diamond electrode 5 in this way, the same electrode can be used repeatedly. Note that the conductive diamond electrode 5 can be regenerated not only by maintaining a constant potential but also by repeatedly performing sweeping at a wide potential.

10.廃液工程
前記後電解工程の後、演算制御装置8は、液置換機構11の排出ライン12の排出ポンプ122を制御することにより、測定セル2内の測定後溶液を廃液タンクT2に排出する。この廃液工程終了後、測定セルの洗浄を行い電源をOFFにする。
10. Waste Liquid Process After the post-electrolysis process, the arithmetic control device 8 controls the discharge pump 122 of the discharge line 12 of the liquid replacement mechanism 11 to discharge the measured solution in the measurement cell 2 to the waste liquid tank T2. After this waste liquid process is completed, the measurement cell is cleaned and the power is turned off.

<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態に係る電気化学測定装置100によれば、作用電極5の電極表面5aと攪拌子91の対向面911aとを離間させる接触面2Pを有しているので、攪拌子91を作用電極5に接触させないように構成することができ、作用電極5が攪拌子91によって傷つくことが無く、作用電極5の電極表面5aに形成される電気二重層が乱れることも無い。これにより、電気化学測定の安定性を向上させることができる。
また、攪拌子91の回転姿勢を保持するための保持面2Qを有しているので、攪拌子91が回転途中に姿勢を崩して作用電極5に接触する又は回転不能になる等の回転障害が生じる心配が無く、攪拌子91の回転スピードや回転位置を安定させることができ、攪拌子91の回転を安定させることができる。このように攪拌子91の回転を安定させることにより、作用電極5の電極表面5aにおける液体試料の対流を略一定にすることができ、電気化学測定の安定性を向上させることができる。
<Effect of this embodiment>
According to the electrochemical measuring apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above, since the contact surface 2P that separates the electrode surface 5a of the working electrode 5 and the facing surface 911a of the stirrer 91 is provided, the stirrer The working electrode 5 can be configured not to contact the working electrode 5, the working electrode 5 is not damaged by the stirrer 91, and the electric double layer formed on the electrode surface 5a of the working electrode 5 is not disturbed. Thereby, the stability of electrochemical measurement can be improved.
In addition, since the holding surface 2Q for holding the rotation posture of the stirrer 91 is provided, rotation obstacles such as the stirrer 91 breaking the posture during rotation and contacting the working electrode 5 or being unable to rotate are caused. There is no concern about the occurrence, the rotation speed and rotation position of the stirrer 91 can be stabilized, and the rotation of the stirrer 91 can be stabilized. Thus, by stabilizing the rotation of the stirrer 91, the convection of the liquid sample on the electrode surface 5a of the working electrode 5 can be made substantially constant, and the stability of the electrochemical measurement can be improved.

その上、本実施形態のカドミウム分析方法によれば、過塩素酸を用いて米等の生物由来試料からカドミウムを抽出することにより、カドミウムの錯体を形成せずに生物由来試料に含まれる有機物を分解することができるので、カドミウムの検出や、その濃度の測定を精度良く行うことができる。
また、本実施形態では、緩衝剤としてフタル酸水素カリウムを用いることにより、カドミウムを測定する際の阻害因子となる鉛、セレン、クロム、ホウ素等の金属がカルボキシル基で包み込まれ、この結果、カドミウムへの干渉が防止されると推測される。
更に、本実施形態では、電極洗浄処理と水素終端化処理とを含む電極トリートメント工程を行うことにより、作用電極に付着している有機物や重金属を予め除去した後、導電性ダイヤモンド電極の表面を整えることにより、分析精度を更に高めることができる。特に本実施形態ではフタル酸緩衝液中で電極洗浄処理を行っているので、コルビ反応によりCOラジカルが生成し、これが有機物の分解・除去に有効に働いていると思われる。
Furthermore, according to the cadmium analysis method of the present embodiment, by extracting cadmium from a biological sample such as rice using perchloric acid, the organic matter contained in the biological sample without forming a cadmium complex is obtained. Since it can be decomposed, cadmium can be detected and its concentration can be measured with high accuracy.
Further, in the present embodiment, by using potassium hydrogen phthalate as a buffering agent, metals such as lead, selenium, chromium, and boron, which are inhibitors when cadmium is measured, are encapsulated with a carboxyl group, and as a result, cadmium It is presumed that interference with is prevented.
Furthermore, in this embodiment, by performing an electrode treatment process including an electrode cleaning process and a hydrogen termination process, organic substances and heavy metals adhering to the working electrode are removed in advance, and then the surface of the conductive diamond electrode is prepared. Thus, the analysis accuracy can be further increased. In particular, in this embodiment, since the electrode cleaning treatment is performed in the phthalate buffer solution, CO radicals are generated by the Corbi reaction, which seems to work effectively for the decomposition and removal of organic substances.

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、攪拌子において、円筒状をなす本体部の内部に、羽根部を形成したものであっても良い。この場合、挿入用貫通孔91Hの開口サイズが小さくなってしまう恐れがあるが、攪拌子91の軸方向寸法を小さくすることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in a stirrer, a blade part may be formed inside a cylindrical main body part. In this case, the opening size of the insertion through hole 91H may be reduced, but the axial dimension of the stirrer 91 can be reduced.

また、前記実施形態の保持面2Qは、測定セル2の内側周面2xにより形成されているが、図13に示すように、測定セル2の内側周面2x及び攪拌子91の外側周面911mの間に設けられ、その内側周面10xが保持面2Qとなるスペーサ部材10を設けても良い。このスペーサ部材10は、軸方向に直交する断面が等断面形状の円筒状をなすものである。なお、このスペーサ部材10の内側周面10xから径方向内側に突出する環状の突出部を形成することで、接触面2Pを有するものとしても良い。 Further, the holding surface 2Q of the embodiment is formed by the inner peripheral surface 2x of the measurement cell 2, but as shown in FIG. 13, the inner peripheral surface 2x of the measurement cell 2 and the outer peripheral surface 911m of the stirrer 91. A spacer member 10 may be provided between which the inner peripheral surface 10x serves as the holding surface 2Q. The spacer member 10 has a cylindrical shape whose cross section perpendicular to the axial direction has an equal cross section. Incidentally, by forming the protruding portions of the annular projecting from the inner circumferential surface 10 x of the spacer member 10 radially inward, or as having a contact surface 2P.

更に、前記実施形態では、攪拌子91が挿入用貫通孔91Hを有するものであったが、挿入用貫通孔91Hを有さないものであっても良い。この場合、対電極3及び参照電極4を、攪拌子91の上部から作用電極5側に挿入することはできないが、例えば、接触面2P(突出部22)と作用電極5との距離を前記実施形態よりも大きくして、突出部22と作用電極5との間の側壁から収容空間2S内に対電極3及び参照電極4を挿入し、対電極3及び参照電極4を作用電極5の電極表面5aの近傍に位置させるように構成しても良い。   Furthermore, in the embodiment, the stirrer 91 has the insertion through hole 91H, but may not have the insertion through hole 91H. In this case, the counter electrode 3 and the reference electrode 4 cannot be inserted from the upper part of the stirrer 91 to the working electrode 5 side. For example, the distance between the contact surface 2P (protrusion 22) and the working electrode 5 is set as described above. The counter electrode 3 and the reference electrode 4 are inserted into the accommodating space 2S from the side wall between the protruding portion 22 and the working electrode 5, and the counter electrode 3 and the reference electrode 4 are placed on the electrode surface of the working electrode 5. You may comprise so that it may be located in the vicinity of 5a.

その上、前記実施形態の保持面2Qは、攪拌子91の回転中心軸Cを囲むように形成された円筒状をなす面であったが、図14に示すように、前記接触面2Pに対向するように形成され、前記接触面2Pとの間で、攪拌子91を回転可能に挟むように構成されたものであっても良い。この保持面2Qとしては、例えば攪拌子91の上面に接触する円環状をなす平面とすることが考えられる。この保持面2Qは、前記接触面2Pと同様に、測定セル2の内側周面2xから径方向内側に突出して形成された環状の突出部23の下面により形成される。なお、図14では、棒状の攪拌子91を用いた場合を示しているが、前記実施形態のように、挿入用貫通孔91Hを有するものであっても良い。   In addition, the holding surface 2Q of the above embodiment is a cylindrical surface formed so as to surround the rotation center axis C of the stirrer 91. However, as shown in FIG. 14, the holding surface 2Q faces the contact surface 2P. The stirrer 91 may be rotatably sandwiched between the contact surface 2P and the contact surface 2P. As the holding surface 2Q, for example, it is conceivable that the holding surface 2Q is an annular plane that contacts the upper surface of the stirrer 91. Similar to the contact surface 2P, the holding surface 2Q is formed by a lower surface of an annular projecting portion 23 formed to project radially inward from the inner peripheral surface 2x of the measurement cell 2. Although FIG. 14 shows the case where a rod-like stirrer 91 is used, it may have an insertion through hole 91H as in the above embodiment.

加えて、前記実施形態では、作用電極5、対電極3及び参照電極4が備わった三電極法による測定を行うものであるが、作用電極5及び対電極3のみを備えた二電極法によるものであってもよい。三電極法の方が、作用電極5と対電極3との間に印加する電圧の絶対値を制御することができるので、精度及び感度の高い測定を行うことが可能であるが、二電極法によれば、用いる電極が作用電極5及び対電極3の二電極ですむので、測定セル2の構造を単純化、小型化することができる。   In addition, in the above embodiment, the measurement is performed by the three-electrode method including the working electrode 5, the counter electrode 3, and the reference electrode 4, but the two-electrode method including only the working electrode 5 and the counter electrode 3 is used. It may be. In the three-electrode method, the absolute value of the voltage applied between the working electrode 5 and the counter electrode 3 can be controlled, so that measurement with higher accuracy and sensitivity can be performed. Therefore, since the electrode to be used is only two electrodes, the working electrode 5 and the counter electrode 3, the structure of the measurement cell 2 can be simplified and miniaturized.

前記実施形態のカドミウム分析方法において、カドミウム濃度算出のための関係線の作成方法としては、標準添加法に限られず、抽出液中の銅濃度が低い場合は、検量線法を用いてカドミウム濃度と電流値又は電荷量との関係線を予め作成してもよい。   In the cadmium analysis method of the above embodiment, the method of creating the relationship line for calculating the cadmium concentration is not limited to the standard addition method, and when the copper concentration in the extract is low, the calibration curve method is used to calculate the cadmium concentration. A relationship line with the current value or the charge amount may be created in advance.

更に加えて、前記実施形態の電気化学測定装置は、液体試料に含まれるCu、As、Cd、Zn等の重金属イオンのうちいずれか1つ又は複数の成分を測定するものに適用しても良い。   In addition, the electrochemical measurement device of the above embodiment may be applied to a device that measures any one or more components of heavy metal ions such as Cu, As, Cd, and Zn contained in a liquid sample. .

前記実施形態のカドミウム分析方法において、液置換工程を行うことでよりノイズの少ない信号を得ることができるが、液置換工程を行わなくてもカドミウムなどの重金属イオンを測定することができる。   In the cadmium analysis method of the above embodiment, a signal with less noise can be obtained by performing the liquid replacement step, but heavy metal ions such as cadmium can be measured without performing the liquid replacement step.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。   In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

100・・・電気化学測定装置
2・・・測定セル
2P・・・接触面
2Q・・・保持面
2x・・・内側周面
3・・・対電極
4・・・参照電極
5・・・作用電極
91・・・攪拌子
911a・・・対向面
91b・・・外側周面
91H・・・挿入用貫通孔
911・・・本体部
912・・・羽根部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electrochemical measuring device 2 ... Measurement cell 2P ... Contact surface 2Q ... Holding surface 2x ... Inner peripheral surface 3 ... Counter electrode 4 ... Reference electrode 5 ... Action Electrode 91 ... Stirrer 911a ... Opposing surface 91b ... Outer peripheral surface 91H ... Insertion through-hole 911 ... Main part 912 ... Blade part

Claims (12)

生物由来の試料に含まれるカドミウムを、対電極及び作用電極を用いて電気化学的に分析する方法であって、
生物由来の試料に対し、過塩素酸を添加して前記生物由来の試料からカドミウムを抽出する抽出工程を備えていることを特徴とする電気化学的分析方法。
A method of electrochemically analyzing cadmium contained in a biological sample using a counter electrode and a working electrode,
An electrochemical analysis method comprising an extraction step of adding perchloric acid to a biological sample to extract cadmium from the biological sample.
前記抽出工程で得られた抽出液のpHを3〜7に調整するpH調整工程を備えている請求項1記載の電気化学的分析方法。   The electrochemical analysis method of Claim 1 provided with the pH adjustment process of adjusting the pH of the extract obtained at the said extraction process to 3-7. 前記pH調整工程では前記抽出液に有機酸及び/又はその塩からなる緩衝剤を添加する請求項記載の電気化学的分析方法。 The electrochemical analysis method according to claim 2, wherein a buffer comprising an organic acid and / or a salt thereof is added to the extract in the pH adjustment step. 前記生物由来の試料に銅を添加する銅添加工程を備えている請求項1、2又は3記載の電気化学的分析方法。 The electrochemical analysis method according to claim 1, 2, or 3, further comprising a copper addition step of adding copper to the biological sample. pH調整後の前記抽出液と酸及び緩衝剤の組成並びにpHが同じである溶液に接触させた状態で、前記作用電極に正の電圧を印加する電極洗浄工程を備えている請求項記載の電気化学的分析方法。 in a state in which the composition and pH of the extract and the acid and buffer after pH adjustment is brought into contact with the solution is the same, according to claim 2, characterized in that an electrode cleaning step of applying a positive voltage to the working electrode Electrochemical analysis method. 前記作用電極が導電性ダイヤモンド電極であり、
前記電極洗浄工程の後で、前記導電性ダイヤモンド電極に負の電圧を印加して電極表面を水素終端化する水素終端化工程を備えている請求項記載の電気化学的分析方法。
The working electrode is a conductive diamond electrode;
6. The electrochemical analysis method according to claim 5 , further comprising a hydrogen termination step of applying a negative voltage to the conductive diamond electrode to hydrogen terminate the electrode surface after the electrode cleaning step.
生物由来の試料に含まれるカドミウムを電気化学的に分析するための装置であって、
生物由来の試料に対し、過塩素酸を添加して、前記生物由来の試料からカドミウムを抽出する抽出手段と、
得られた抽出液のpHを3〜7に調整するpH調整手段と、
対電極と作用電極とを内蔵し、前記抽出液を収容するためのセルと、
前記作用電極と前記対電極との間に、前記作用電極にカドミウム又はその複合体が電着する電圧を印加し、次いで、前記作用電極に電着したカドミウム又はその複合体が溶出する電圧を印加する印加手段と、
前記作用電極と前記対電極との間に生じた電流を検出する検出手段と、を備えていることを特徴とする電気化学的分析装置。
An apparatus for electrochemically analyzing cadmium contained in a biological sample,
An extraction means for adding perchloric acid to a biological sample and extracting cadmium from the biological sample;
PH adjusting means for adjusting the pH of the obtained extract to 3-7,
A cell containing a counter electrode and a working electrode and containing the extract;
Between the working electrode and the counter electrode, a voltage at which cadmium or a complex thereof is electrodeposited is applied to the working electrode, and then a voltage at which the electrodeposited cadmium or a complex is eluted is applied to the working electrode Applying means for
An electrochemical analyzer comprising: detection means for detecting a current generated between the working electrode and the counter electrode.
前記生物由来の試料に銅を添加する銅添加手段を備えている請求項記載の電気化学的分析装置。 The electrochemical analyzer according to claim 7, further comprising a copper addition unit that adds copper to the biological sample. 前記作用電極が、導電性ダイヤモンド電極である請求項7又は8記載の電気化学的分析装置。 The electrochemical analyzer according to claim 7 or 8 , wherein the working electrode is a conductive diamond electrode. 生物由来の試料に含まれるカドミウムを、対電極及び作用電極を用いて電気化学的に分析する際に、当該生物由来の試料からカドミウムを抽出し、かつ、得られた抽出液を供試用に調整するための試薬セットであって、
酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸と、有機酸及び/又はその塩からなる緩衝剤と、銅化合物と、を含むことを特徴とする試薬セット。
When cadmium contained in a biological sample is electrochemically analyzed using a counter electrode and a working electrode, cadmium is extracted from the biological sample and the resulting extract is prepared for testing. A reagent set for
A reagent set comprising an acid which has an oxidizing property and does not form a complex with cadmium, a buffer comprising an organic acid and / or a salt thereof, and a copper compound.
前記酸化性を有しカドミウムと錯体を形成しない酸が、過塩素酸である請求項10記載の試薬セット。 The reagent set according to claim 10 , wherein the acid having an oxidizing property and not forming a complex with cadmium is perchloric acid. 前記有機酸が、フタル酸又は酢酸である請求項11記載の試薬セット。 The reagent set according to claim 11 , wherein the organic acid is phthalic acid or acetic acid.
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