JPH03296654A - 電量分析用セル - 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〕 本発明は電量分析用セルに関し、さらに詳しくは検出感
度および保存安定性に優れた電量分析用セルに関する。

〔従来の技術〕

最近、いわゆるバイオセンサや液体クロマトグラフ検出
器などにおいて、電気化学分析法の利用分野が拡大され
ている。

従来の電気分析法における検体の検出方法には、試料液
中に検出部である電極を浸漬させる方法（イオン電極、
バイオセン電極など）、検出極内に試料液を強制的に流
動させる方法（クロマトグラフ検出器など）、電解液に
直接試料を投入する方法（カールフィッシャ法による水
分定量など）等がある。

しかしながら、上記従来技術においては、電極部の洗浄
に長時間を要するため分析時間が長くなり、洗浄が不十
分な場合には分析精度が低下するなどの欠点があった。

またバックグラウンドレベルが高いため微量分析に適さ
ず、さらに検出器容量の小型化が困難であった。

［発明が解決しようとする課題〕 本出願人は、先に分析時間が短く、高精度でしかも操作
性に優れた電気分析方法、すなわち、導電性多孔質体か
らなる電極（検出極および対極）に電解液を流れ出さな
い程度に含浸させ、該電極に試料を直接投与して電解し
、定量する方法を提案しく特開平１−１９５３５８号）
、さらにこの電気分析方法に基づいた保存性に優れた、
使い捨てタイプの分析用セルを提案した（特願平１−１
３５０５０号）。

しかし、対極に含浸させる電解液には、通常、その溶質
として支持電解物質の他、対極反応を容易に起こし得る
、フェリシアン化カリウム、フェロシアン化カリウム、
ヨウ化ナトリウム、エチレンジアミンテトラカルボナー
ト鉄（鉄ｅｄｔａ）などの酸化還元性物質を用いる必要
があるため、セルの保存安定性に限界があり、また該酸
化還元性物質に起因する残余電流（バックグラウンド電
流）のため、検出感度に限界があった。

本発明の目的は、前記問題を解決し、対極に含浸させる
電解液（対極液）中に酸化還元性物質を含有させること
なく定量分析することができる、検出感度、長期保存性
および生産性に優れた電量分析用セルを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、電解液を含浸した導電性多孔質体からなる検
出極および対極を、隔膜を挟んでその両側に配置した電
量分析用セルにおいて、前記対極に含浸する電解液の溶
質が支持電解質のみからなることを特徴とする電量分析
用セルに関する。

〔作用〕

電気分析反応においては、通常、対極反応が全分析反応
の律速となるのを避けるために、対極液に電気化学的に
十分活性な物質、例えば酸化還元性物質を共存させる必
要があるが、本発明においては、検出極および対極とし
て比表面積の大きい導電性多孔質体を用いるため、電気
二重層容量の大きい対極（コンデンサ電流を大きくとれ
る電極）とすることができ、また検出極に供給する試料
の量が微量であるため、検出極における反応電流を上記
電気二重層容量でカバーすることができ、このため対極
液に酸化還元性物質などの活性な物質を共存させること
なく、支持電解質のみで定量分析を行うことができる。

なお、この対極の電解質は、電解液の残余電流などによ
って徐々に元の電気的（中性）条件に戻ることができる
。

また対極が多孔性炭素材からなる場合は、その二重層容
量だけでなく、炭素表面の官能基の反応も大きく、電解
電流に寄与することができる。官能基の反応とは例えば
カルボニル基とヒドロキシ基との間のレドックス反応な
どである。

従って、本発明においては、検出極および対極の電解液
を共通化することができるため、従来のように隔膜とし
て高価なイオン交換膜を使用する必要がなく、低コスト
化を図ることができ、また酸化還元性物質を用いる必要
がないため、バックグラウンド電流が大幅に低下し、検
出感度を向上させることができ、さらにセルの保存安定
性および生産性の向上を図ることができる。

本発明に用いられる電極は導電性多孔質体であり、例え
ば炭素質またはグラファイト質のカーボン繊維の集合体
、多孔状カーボンなどを挙げることができる。

本発明に用いられる電解液としては、リン酸−リン酸ナ
トリウム溶液、酢酸−酢酸ナトリウム溶液、フッ化リチ
ウム溶液などの各種のｐＨ緩衝液が挙げられる。

本発明に用いられる隔膜は多孔性膜であれば特に制限は
な（、例えばセルロース系濾紙、イオン交換膜などを用
いることができる。

第１図は、本発明の一実施例を示す電量分析用セルの断
面図である。このセルは、検出端子挿入穴８．８Ａを有
する容器１と、電解液が含浸されたカーボンフェルトか
らなる対極２および検出極３と、対極２および検出極３
の間に設けられた隔膜４と、前記検出極３の外周に設け
られ、前記隔膜４を容器１に固定するスペーサ５と、前
記検出端子挿入穴８．８Ａを封止するシール７と、前記
容器１のふた６と、該ふた６に設けられた検出液挿入穴
１０と、該検出液挿入穴１０を封止するシール９とから
なる。

検出極３および対極２は、隔膜４を介して容器１内に収
容され、その厚さは検出端子が挿入できる厚さであれば
特に限定はされない。容器１は、検出極３の収容部分と
対極２の収容部分の間に環状の段部１１が設けられ、こ
の段部１１に円形の隔膜４が載置される。検出極３の外
周の隔膜４上には環状のスペーサ５が設けられる。該ス
ペーサ５は、前記隔膜４を容器の段部１１に圧するとと
もに、容器から電解液が漏れてでるのを防止する。

容器１の材質は、加工成形、熱融着できるものであれば
特に制限はなく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン
などが用いられる。またその形状にも特に制限はないが
、成形のし易さから円形のものが好ましい。

容器１には、対極２と直接連通する検出端子挿入穴８Ａ
と、スペーサ５を介して検出極３に連通ずる検出端子挿
入穴８とが設けられており、該穴はシール７によって封
止される。該シール７の封止方法は、使用時に容易に検
出端子を挿入することができ、かつ端子挿入によって電
解液が漏れでない方法であれ゛ば特に限定されず、例え
ばシール材料としてシリコンゴムを用いて封止すること
もできる。

ふた６は、検出液挿入穴１０を有し、容器１に熱融着ま
たは機械的接着される。検出液挿入穴１０は、未使用時
にはシール９で封止されている。

該シール９の封止方法は、使用時に容易に検出液を挿入
できる方法であれば特に限定はされない。

検出液の挿入は、例えばピペットやシリンジなどをシー
ルに差し込んで検出液を挿入する方法、シールを剥がし
た後に検出液を挿入する方法などによって行うことがで
きる。

上記電量分析セルは、使用時に検出端子穴から検出端子
を挿入することにより、容易に過酸化脂質、ビタミンＣ
５グルコース、果汁酸度、オゾン、残留塩素、溶存酸素
等の被検出物質を容易に定量することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例１．２ 検出極および対極としてカーボンフェルトを、検出極お
よび対極の電解液としてリン酸−リン酸水素二ナトリウ
ム水溶液を、隔膜４として濾紙Ｎα５（実施例１）およ
び陽イオン交換膜（実施例２）をそれぞれ用いて電量分
析用セルを作製し、０．５■の電圧を印加したときのバ
ックグラウンド電流およびサンプル（オゾン水にヨウ化
カリウムを添加した液）を１０μｌを添加したときのオ
ゾンの検出限界濃度を調べ、結果を第１表に示した。

サンプルのオゾン濃度の対照測定は、フロー式のオゾン
分析計で行った。

第１表 比較例１．２ 検出極および対極としてカーボンフェルトを、検出極の
電解液としてリン酸−リン酸水素二ナトリウム水溶液を
、対極の電解液として０．２Ｍフェロシアン化カリウム
のリン酸−リン酸水素二ナトリウム水溶液を、隔膜４と
して陽イオン交換膜を用いて電量分析用セルを作製し、
０．３５　Ｖおよび０．５■の電圧を印加したときのそ
れぞれのバックグラウンド電流および実施例１と同様の
検出限界濃度を調べ、結果を第１表に示した。

第１表から、本実施例においてはバックグラウンド電流
を大幅に低下させることができ、検出感度が向上し、検
出限界濃度を下げることができることが示される。

実施例３ 実施例１で作製したセルを用い、サンプル（５゜７ｐｐ
ｍオゾン水にＫｌを添加）中の遊離したＩ２の定量を５
回行った。そのときの電流−時間曲線を第２図に示した
。各電気量は、０．２６．０．２８．０．２８．０．２
６および０．２６ミリクーロンであり、安定した測定が
できることがわかった。なお、従来の酸化還元滴定法に
より５．７　ｐ　ｐ　ｍのオゾン水の電気量は０．２３
ミリクーロンである。

〔発明の効果〕

本発明の電量分析用セルは、対極液に酸化還元性物質を
用いる必要がなく、ハックグラウンド電流を大幅に低下
させることができるため、また空気と触れる部分がない
ため、検出感度および長期保存性を向上させることがで
きる。また本発明の電量分析セルは、検出極と対極の電
解液を共通化できるため、製造が容易であり、量産ライ
ンにのせ、安価に大量生産をすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による電量分析用セルの断
面図、第２図は、実施例３における５、７ｐｐｍオゾン
水分析の電流−時間曲線図である。 １・・・容器、２・・・対極、３・・・検出極、４・・
・隔膜、５・・・スペーサ、６・・・ふた、７・・・シ
ール、８．８Ａ・・・検出端子挿入穴、９・・・シール
、１０・・・検査液挿入穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解液を含浸した導電性多孔質体からなる検出極
   および対極を、隔膜を挟んでその両側に配置した電量分
   析用セルにおいて、前記対極に含浸する電解液の溶質が
   支持電解質のみからなることを特徴とする電量分析用セ
   ル。