JPH01263547A - リチウムイオンセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、リチウムイオンセンサー、さらに詳しくはア
ルカリ金属イオン及びアルカリ土類金属イオンを含む水
溶液中の希薄なリチウムイオンを高感度で検出しうるリ
チウム選択性センサーに関する。

従来の技術 リチウムはうつ病に対する治療薬などとして広く用いら
れている。うつ病患者にリチウムを投与する場合、血液
中のリチウム濃度を０．５〜１．０ｍＭに保つ必要があ
り、また血中リチウム濃度が２．０〜２．５　ｍＭとな
ると副作用が生じる。したがって、リチウム塩を投与し
た患者の血中リチウム濃度を簡便、迅速、かつ正確に測
定する装置の開発が望まれている。

しかし、血液中にはリチウム以外にナトリウム、カリウ
ム、カルシウムなどが多量に存在するため、これらの金
属イオンの妨害を受けず、リチウムを精度よく検出する
必要があるものの、実用に耐えるものはこれまでに知ら
れていないのが実状である。

従来、リチウムイオンセンサーとしては、中性のリチウ
ムイオノフオアを含むセンサー膜を用いたものが知られ
ている。このようなリチウムイオノフオアとしては、ク
ラウンエーテル、例えば１４−クラウン−４誘導体や１
５−クラウン−４誘導体、〔「ジャーナル・オブ・ジ・
アメリカン・ケミカル・ソサエティ（Ｊ　、Ａｍ、Ｃｈ
ｅｍ、Ｓｏｃ、）１９１４年、第１０６巻、第６．９０
ページ）〕、アミドエーテル〔「アナリティカル・ケミ
ストリー（Ａｎ暑ｌ。

Ｃｈｅｍ、　）、１９８６年、第５８巻、第１，９４８
ページ）〕、ポリプロポキシレート付加物〔［アナリス
ト（Ａ＋＋１ｌｙｓｔ）　Ｊ　、１９８５年、第１１０
巻、第１．３０ページ）〕などが知られている。

しかしながら、これらのリチウムイオノフオアを用いた
電極等のセンサーはナトリウムイオンの影響を受けるた
め、血液中のリチウムイオン濃度を十分精度よく測定す
ることができないという欠点がある。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来のリチウムイオノフオアなど
のリチウムイオンセンサーが宵する欠点を改善し、リチ
ウム選択性に優れた実用的なリチウムイオンセンサーを
提供することを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、リチウム選択性に優れたリチウムイオン
センサーを開発するために種々研究を重ねた結果、スピ
ネル型マンガン酸化物がその目的に適合することを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、スピネル型マンガン酸化物から成
ることを特徴とするリチウムイオンセンサーを提供する
ものである。

本発明において用いられるスピネル型マンガン酸化物は
、リチウム化合物、例えば水酸化物、酸化物、炭酸塩、
重炭酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物などと、マンガン化合
物、例えば水酸化物、酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、硝酸
塩、ハロゲン化物などとを粉砕し、混合した後、通常２
００℃以上の温度、好ましくは４００〜８００℃で１時
間以上、好ましくは３時間加熱処理することによって得
ら　′れる。また、該マンガン酸化物を酸性溶液で処理
し、一部リチウムを溶出させた試料も用いることができ
る。この場合の酸性溶液の調製は、例えば塩酸、硫酸、
硝酸、リン酸などの鉱酸や、ギ酸、酢酸などの有機酸を
用いて、ｐＨ６以下、好ましくはｐＨ３以下になるよう
に行われる。この際、前記酸はそれぞれ単独で用いても
よいし、２種以上を混合して用いてもよい。リチウムの
溶出処理は、前記酸性溶液中に該マンガン酸化物を通常
室温で１時間以上、場合により数日間浸漬し、かきまぜ
ることにより行われる。このようにして、リチウムを溶
出させｔ；のち、固形物を通常用いられる手段により取
り出し、水洗後、乾燥することにより、所望の前記試料
が得られる。

このようにして得られＩ；スピネル型マンガン酸化物は
通常加圧成形体、あるいはポリ塩化ビニルのような熱可
塑性樹脂やシリコンゴムのようなエラストマーとの混練
による膜状体等の形態でリチウムイオンセンサーとして
用いられる。

このようなリチウムイオンセンサーの具体的な利用方法
としては、該センサーを電極として血液などの試験液中
に浸漬し、その中に白金電極を挿入し、カロメル電極を
参照電極として電位を測定するなどの方法が挙げられる
。さらに、血液など弱アルカリ性の溶液中のリチウムイ
オン濃度を測定するためには、リチウムをマンガンに対
して０．１〜０，４の割合で含有するマンガン酸化物か
ら成るリチウムイオンセンサーを用いるのが好ましい。

本発明のリチウムイオンセンサーは０．１ｍＭ〜０．１
Ｍのリチウム溶液中ではほぼネルンストこう配に相当す
る電位を示し、また、１Ｍ以下の濃度のナトリウムイオ
ンやカリウムイオンの存在によってほとんど影響されな
い。

なお、本発明のリチウムイオンセンサーにおいては、ｐ
ｌｌによる影響は多少あるが、溶液の１１１１は常に一
定に保つか、あるいは溶液のｐＨを同時に測定し、補正
する必要がある。

発明の効果 本発明のリチウムイオンセンサーは、血液中に多量に存
在するナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウム
イオンの影響をほとんど受けない上に、血液中で安定で
あって、毒性もないので、極めて実用的な価値の高いも
のである。

実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明は、これらの例によってなんら限定されるもので
はない。

実施例１ リチウムをマンガンに対し、０．３３のモル比で含んだ
スピネル型マンガン酸化物＋００１１１９を、異なった
濃度のアルカリ金属の塩化物を含む塩化アンモニウム−
アンモニア水緩衝溶液１０ｍＡ中に添加し、沈降したマ
ンガン酸化物中に白金電極を挿入し、カロメル電極を参
照電極として電位を測定した。

測定結果を第１図に示す。塩化ナトリウム及び塩化カリ
ウムの場合、液中濃度が変化しても電位は変化しなかっ
たが、塩化リチウムを添加した時には、リチウムイオン
濃度が高くなると共に電位は上昇した。この結果から、
スピネル型マンガン酸化物はナトリウムイオン及びカリ
ウムイオンには感応せず、リチウムイオンのみを検出す
ることが確認された。

比較例１ 実施例１のスピネル型マンガン酸化物の代わりに市販の
β型二酸化マンガンを用いた以外は実施例１と同様にし
て電位を測定した。測定結果を第２図に示す。β型二酸
化マンガンの場合には、リチウムイオン、ナトリウムイ
オン及びカリウムイオン濃度が高くなっても電位は変化
せず、リチウムイオンセンサーとして用いることはでき
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のスピネル型マンガン酸化物の
電極電位の添加塩濃度依存性を示すグラフ、第２図はβ
型二酸化マンガンの電極電位の添加塩濃度に対する非依
存性を示すグラフである。 特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三部　　１　
　図 金属イオン濃度（ロ） 第２図 １０””　　　１Ｏ−３１ｊ）”　　　１０＝　　　１
００金属イオン濃度（Ｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　スピネル型マンガン酸化物から成ることを特徴とす
   るリチウムイオンセンサー。