JPH0384459A - リチウムイオンの選択的試験手段及び測定方法 - 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】 及且り１見 本発明は、水溶液中のイオン濃度を測定するための試験
に関する。より詳細には、本発明は、リチウムなどのイ
オンを検出するための試験におけるナトリウム及びカリ
ウムによる干渉を軽減する方法に関する。

血液などの水溶液中のイオン濃度の正確な測定は非常に
重要である０例えば、毒性を示すリチウムの血中濃度は
、精神科領域の治療に使用されるその値をわずかに上回
るに過ぎない。

溶液中のイオンの濃度又は存在の有無を決定するための
種々の方法が数多く開発されてきた０例えば、イオン特
異性電極法（ｔｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃｅｌｅｃｔｒｏ
ｄｅｓ　）　、液−液分配法、蛍光高揚法（ｆｌｕｏｒ
ｅｓｃｅｎｃｅ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）　、発色団
によって標識化されたイオノフオア法（ｃｈｒｏｍｏｐ
ｈｏｒｅ−１ａｂｅＬｅｄ　１ｏｎｏｐｈｏｒｅｓ）及
び試験細片法がある。

これらの方法それぞれについての一般的な説明は、本明
細書に引用例として含める米国特許第４．６７０，２１
８号に開示されている。これらの方法は、特定のイオン
と共に、ある場合にはその他のイオンを実質的に除外し
ながら、錯体を形成することができる分子であるイオノ
フオア（ｉｏｎｏｐｈｏｒｅ　）と称される化合物及び
組成物を利用する。

米国特許第４．６７０．２１８号は、特に、主要な３成
分：（１）測定対象の特定のイオンと共に錯体を形成す
ることができるイオノフオア、（２）疎水性物質及び（
３）イオノフオア／イオンの錯体と相互作用して検出可
能な応答を起こすことができるレポーター（報知）物質
を含む（ａ）均一な疎水性混合物ならびに（ｂ）ｐＨ値
を約５〜ｌＯにすることができる緩衝物質が実質的に均
一に組み入れられている多孔質キャリヤーマトリックス
からなる試験手段を開示している。この特許はまた、干
渉体除去物質を試験手段に組み入れうろことを教示して
いる。

使用にあたっては、水性試験試料を試験手段と接触させ
る。そして、生じる検出可能な応答を観察することによ
って、試験試料中の測定すべき特定のイオンの有無及び
／又は濃度を測定する。

ちっとも−船釣なレポーター物質は、変色を生じさせる
ものである。

イオン濃度を測定することにおいて遭遇する問題の一つ
に、他のイオンからの干渉がある１例えば、リチウムと
共に錯体を形成することに使用されるイオノフオアの多
くは、ナトリウムとも錯体を形成する。血清中の高濃度
のナトリウム（約１４０　ｍＭ）は、血清中のリチウム
濃度（約１　ｍＭ）を求める試験において重大な干渉体
となる。したがって、他のイオンからの干渉が軽減ある
いは排除されている、リチウムイオン濃度を測定する方
法及び装置を提供することは、本技術における有為な進
歩となるであろう、比較的簡単に実施及び使用すること
ができるそのような方法及び装置を提供することは１１
本技術におけるさらなる進歩となるであろう、そのよう
な方法及び装置を本明細書において開示及び請求する。

及亘坐亘Ｉ 血清中のリチウムイオン濃度の測定は、その１００倍の
濃度で存在するナトリウムイオンが原因で困難である。

試験法は、正の偏りを回避するため、１４０　ｍＭ　（
ミリモル）のナトリウムの存在下で０〜１．５　ｍｌＪ
のリチウムを選択的に検出しつるものでなければならな
い、リチウム試験において適切なイオノフオアを選択す
ることにより、この選択性をいくらか得ることができる
０選択性をさらに高めるためには、ナトリウムイオンと
共に錯体を形成する試薬を添加する６本発明の好ましい
実施態様においては、この試薬はオロチン酸である。

水性試料中のリチウムイオン濃度を測定するための試験
手段の好ましい実施態様は、オロチン酸をはじめとする
種々の試薬が中に組み入れられている多孔質構造を有す
るキャリヤーマトリックスを含む。

キャリヤーマトリックスに組み入れられた第一の相は、
リチウムイオンと共に錯体を形成することができるイオ
ノフオアを含有する均一な疎水性組成物を含む、同様に
、リチウム／”イオノフオア錯体と相互作用して検出可
能な応答を起こすこヒができる指示薬物質が含まれる。

キャリヤーマトリックスに組み込まれた第二の相は、水
性相試薬類を含む、これらには、ｐＨ値を約６．４〜８
．５にすることができる緩衝物質ならびに試料中のナト
リウムイオン及びカリウムイオンと相互作用してそれら
を沈殿させるに充分な濃度のオロチン酸がある。

キャリヤーマトリックスを、種々の試薬を含む溶液に浸
漬し、それを約５５℃で乾燥することによって、疎水性
相及び水性相で含浸する。

使用にあたっては、水性試験試料を適当な方法によって
試験手段と接触させる。再構成された水性相中のオロチ
ン酸は、ナトリウムイオン及びカリウムイオンと反応し
て沈殿物を形成する。緩衝溶液がｐＨ値を実質的に一定
に維持する。

リチウムイオンは、疎水性相中のイオノフオアと自由に
相互作用して錯体を形成する。この錯体は、指示薬と相
互作用して検出可能な応答、例えば変色を起こす。

もう一つの実施態様においては、緩衝剤とオロチン酸と
の混合物を水性試験試料に添加して、ナトリウムイオン
及びカリウムイオンを沈殿させる。そして、該試験試料
の一部を、適当なイオノフオア、指示薬及び疎水性物質
で含浸された多孔質キャリヤーマトリックスからなる試
験試料と接触させる。

ましい　　　　の　細 本発明は、リチウムイオン濃度を測定する試験における
ナトリウムイオン及びカリウムイオンによる干渉を軽減
するための装置及び方法を提供する。

本発明の記述に関連して、用語「イオノフオア（１ｏｎ
ｏｐｈｏｒｅ）　Ｊは、特定のイオンと共に、ある場合
にはその他のイオンを実質的に排除しながら１ｍ体を形
成することができる分子を含む、この用語に該当するも
のには、コロナンド（ｃｏｒｏｎａｎｄ）　、クリプタ
ンド（ｃｒｙｐｔａｎｄ）及びボダンド（ｐｏｄａｎｄ
）がある。

本出願において使用される用語「指示薬」は、イオノフ
オア／イオン錯体と相互作用して検出可能な応答、例え
ば変色を起こすことができる物質をいう、好ましい指示
薬は、解離性の陽子を有する中性の化合物である。この
解離性の陽子は、イオノフオア／陽イオン錯体との相互
作用時に解離し、そして、この指示薬が帯電して電子分
布における変化をもたらす、電子分布における変化が検
出可能な応答を起こす、指示薬物質は、他の成分と共に
検出可能な応答を誘発しつるものであることもできる０
例えば、イオノフオア／イオン錯体との相互作用によっ
て生じる指示薬物質の電子分布における変化は、次に、
続いて検出可能な応答を起こすであろう、指示薬と別の
成分との相互作用を容易にすることができる。

本明細書で使用される用語「多孔質」は、水性試験試料
が、イオノフオア及び指示薬を含有する疎水性組成物に
容易に接近することを可能にする、キャリヤーマトリッ
クス中の隙間が利用できることをいう０例えば、紙は、
均一な疎水性組成物ならびにさらには緩衝物質及びオロ
チン酸を組み入れられた後でさえ開放型の格子構造を維
持する、多孔質キャリヤーマトリックスである。水性試
料は、この二重に含浸され乾燥された紙と接触すると、
その開放網状構造へと容易に流入する。したがって、疎
水性組成物と水性試料との間の接触域は非常に広範囲に
わたる。

本発明の好ましい実施態様は、水性試料中のリチウムイ
オン濃度を測定するための試験手段を含む、この試験手
段は、均一な疎水性組成物及び水溶性固相を組み入れら
れた多孔質キャリヤーマトリックスからなる。

この均一な疎水性組成物は、リチウムイオンと錯体を形
成することができるイオノフオア、疎水性物質及び、イ
オノフオア／イオン錯体と相互作用して検出可能な応答
、例えば変色を起こすことができる指示薬物質を含有す
る。リチウムイオンと選択的に相互作用することができ
る種々のタイプのイオノフオアが当業者には周知である
。これらには、Ｎ、Ｎ、Ｎ′，Ｎ′−テトライソブチル
−１，２−トランス−シクロヘキサンジアミド、Ｎ、Ｎ
’−ジヘプチルーＮ、Ｎ’−５，５−テトラメチル−３
，７−シオキサノナンジアミド及びＮ、Ｎ’−ジヘプチ
ルー５．５−ジメチル−Ｎ、　Ｎ’−ジ（３−オキサペ
ンチル）−３，７−シオキサノナンジアミドがある。

疎水性物質の主な機能は、試験試料との接触によって生
じる水性相からイオノフオア及び指示薬を隔離すること
によって、試験手段の検出可能な応答を増強することで
ある。したがって、この物質は、均一な疎水性組成物中
で共存するためのイオノフオア／イオン錯体及び指示薬
の能力を高めるのならば、固体でち、液体でも又はそれ
らの組み合せであってちよい、イオノフオア／イオン錯
体と指示薬との相互作用に干渉しない疎水性物質として
作用する物質又は成分の組み合せを選択するよう、注意
を払わなければならない、適当な化合物の選択は、当業
者の技量の範囲内である。

有用な疎水性液体には、イオノフオア及び指示薬の両方
を溶解することができる物質がある。液体は、水性試料
中に溶は込んだり、あるいは、試験手段から溶は出して
水性試料中に混入しつるので、液体は、対象の試験試料
には比較的不溶性であることが好ましい、好ましい液体
は、比較的不揮発性の、低くとち約１５０℃の沸点を有
するものである。そのような液体は、通常、官能基を含
有する酸素供与体、例えばエーテル、エステル、アミド
なとである。

この範晴に該当する典型的な液体は、トリクレジルホス
フェート、ジオクチルフタレート、トリス−２−エチル
へキシルホスフェート、ジー２−エチルへキシルセバケ
ート、ｎ−プチルアセチルリシル−トならびにニトロフ
ェニルエーテル類、例えば２−ニトロフェニルオクチル
エーテル、２−ニトロフェニルブチルエーテル、ジベン
ジルエーテル及びＯ−ニトロフェニル−２−（１，３，
３１トリメチル−ブチル−５，７，７−トリエチルオク
チルエーテルである。これらの液体の混合物を用いるこ
ともできる。

有用な固体には、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロ
ースならびに各種ポリマー、例えばスチレン／無水マレ
イン酸・コポリマー、塩化ビニリデン／アクリロニトリ
ル・コポリマー、スチレン／アリルアルコール・コポリ
マー及びポリ（メチルメタクリレート）がある、他の有
用なポリマーは、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（フッ化ビ
ニリデン）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ（
４−クロロスチレン）、ポリ（酢酸ビニル）、塩化ビニ
リデン／塩化ビニル・コポリマー、塩化ビニル／酢酸ビ
ニル・コポリマー、塩化ビニル／酢酸ビニル／ビニルア
ルコール・ターポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン及びポリウレタンである。当然ながら、他にも多くの
ポリマー物質が使用に適当である。そのような物質の具
体的な選定は、当業者の技量の範囲内である。

指示薬は、その組成の点で、イオノフオア／イオン錯体
の形成に反応してイオン化することができる単一の化合
物から、それらの反応鎖が錯体の存在によって誘発され
るときに検出可能な生成物を生成する反応性種の混合物
にまで及ぶ、したがって、分析対象のイオンが存在しな
いならば、指示薬は活性化せず、検出可能な応答は観察
されない。それとは逆に、対象となる特定のイオンが存
在する場合、錯体が形成され、これが指示薬と相互作用
して指示薬に検出可能な変化をもたらす。

適当な指示薬には、２−メチル−７−ゾシルー４−（３
°、５°−ジクロロフェン−４°−オン）インドナフト
−１−オールなどの化合物がある。

水溶性の固相は、緩衝物質及びオロチン酸からなる。

緩衝物質は、ｐＨ値を約６．４〜８．５の範囲にするこ
とができるいかなる緩衝剤又は緩衝剤の組み合せである
ことができる。緩衝剤は、検出可能な応答に至る、イオ
ノフオア／イオンの錯体と好ましい指示薬との相互作用
を容易にするように選択する。緩衝剤はまた、試験試料
中のナトリウムイオン及びカリウムイオンがオロチン酸
によって沈殿するので、水性相のｐＨ値を維持するため
にも必要とされる。適当な緩衝剤には、ビス−トリスプ
ロパンなどがある。

オロチン酸は、水性試料中のナトリウムイオン及びカリ
ウムイオンと相互作用してそれらを沈殿させ、試験の選
択性を向上させるために固相中に含める。試験試料中の
ナトリウムイオン及びカリウムイオンを実質的にすべて
沈殿させるに充分なオロチン酸を試験手段中に組み入れ
なければならない、オロチン酸の適量の決定は、当業者
の技量の範囲内である。

この好ましい実施態様の試験手段は、多孔質キャリヤー
マトリックスを均一な疎水性組成物及び水溶性固相で含
浸することによって形成する。

これは、多孔質キャリヤーマトリックスを前記２組成物
の溶液に浸漬したのち、このキャリヤーマトリックスを
乾燥させることによって容易に行なうことができる。

均一な疎水性組成物が組み入れられているキャリヤーマ
トリックスは、水性試験試料が容易に侵入することがで
きる相当数の開口が乾燥後も存在するような方法で、疎
水性相を支持しつるものでなくてはならない、適当な物
質には、疎水性組成物が組み入れられたのちに水性試験
試料と接触した場合でもマトリックスの寸法保全性が維
持されるならば、紙、木及び他のセルロース系、焼結セ
ラミックフリットならびに多孔質のポリマー物質を含め
ることができる。さらに、マトリックス物質は、検出可
能な応答が生じることを妨げるような方法で疎水性組成
物と相互作用してはならない。

好ましいキャリヤーマトリックスは、ろ紙などの紙であ
る０紙を疎水性組成物で含浸して乾燥させることができ
る。その後、この紙を緩衝物質及びオロチン酸で含浸す
ることができる。試験手段を水性試験試料と接触させる
と、オロチン酸がナトリウムイオン及びカリウムイオン
の沈殿を引き起こし、緩衝物質がリチウムイオンと疎水
性相との反応を招いて検出可能な応答を生じさせる。

第二の実施態様においては、多孔質キャリヤー−７１＋
Ｉｆ　、ｌ＋　ｈフ貢）久ｔ？ス材馳工Ｅ（）　１７　
　尋出宝倫肯１洋で説明したような均一な疎水性組成物
を組み入れる。試験手段を水性試験試料と接触させる前
に、試験試料を緩衝剤とオロチン酸との混合物で稀釈し
て、ナトリウムイオン及びカリウムイオンを沈殿させる
。

稀釈はほぼ室温で実施することが好ましいが、広範囲の
温度を用いることができ、適切な範囲を定めることは当
業者の技量の範囲内である。緩衝剤は、ｐＨ値を約６．
４〜８．５の範囲にすることができる、上述したものの
いずれであってもよい。

稀釈された水性試料を数分間放置してナトリウムイオン
及びカリウムイオンを沈殿させたのち、試料の一部を試
験手段と接触させて、リチウムイオン濃度を示す検出可
能な応答を生じさせる。

以下の各実施例は本発明を例示するものであるが、その
範囲に制限を加えることを意図したちのではない。

実施例１ 大８日日六ｓ−＋−ｙｎ丙へりご拗寸ス１１キ＾ノ、出
】Ｕ土ｐ性を改善することにより、いかにリチウムイオ
ンの試験を改良するかを示すため、一連の試験細片を２
グループに分類して製造した。

Ｗｈａｔｍａｎ　３１　ＥＴ紙をすべての試験細片用の
多孔質キャリヤーマトリックスとして使用した。両グル
ープの試験細片を、最初に、疎水性物質としての酢酸セ
ルロース０，２％、指示薬としての２−メチル−７−ゾ
シルー４−（３°５５゛−ジクロロフェン−・４゛−オ
ン）インドナフト−１−オール０．５％、リチウムイオ
ノフオアとしてのＮ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ“−テトライソブチ
ル−！、２−１−ランス−シクロヘキサンジアミド２，
７％及び溶媒としてのテトラヒドロフランからなる第一
の溶液に浸漬した。そして各細片を５５℃で乾燥させた
。

次に、対照として作用する第一グループの試験細片を、
ｐＨ値８．５を有する、緩衝剤とし４．て作用するため
の０．７５Ｍビス−トリスプロパンの溶液に浸漬した。

これらの試験細片も同様に５５℃で乾燥させた。

第ニゲループの試験細片を、ｐＨ値８，５を有する、０
．７５Ｍビス−トリスプロパンと０．５Ｍオロチン酸と
の溶液に浸漬した。これらの試験細片も同様に５５℃で
乾燥させた。

次に、試験細片を、３３．５５．６５．１２５及び１７
５ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｆｆ　）並びに２．５
．１０及び１５１１１Ｍ＋７）　ＬｉＣＪ２（７）水溶
液の試料３０ｐＬと接触させた９反射率を１００〜１２
０秒間に／Ｓ単位にで６４ｏｎ’ｓで測定した。

試験手段の反応度はに、／Ｓ：濃度のプロットの傾斜に
等しかった。そして、リチウムについτの反応度をナト
リウムについての反応度で割ることによって、選択性を
測定した。結果は次のとおりであった。

０Ｍオロチン酸　０．１．３４　０．００８８９　　　
１５０．５ｕオロチン酸　［１，Ｉ９５　０゜０００９
８５　　１９８これらの結果が示すように、オロチン酸
を使用してナトリウムイオンを沈殿させると、試験細片
の選択性が１０倍以上に向上した。

実施例２ この実施例では、水性試験試料を試験手段と接触させる
前に、オロチン酸を試験試料に添加してナトリウムイオ
ンを沈殿させた。

Ｗｈａｔｍａｎ　３１　ＥＴ紙の細片を、酢酸セルロー
ス０．２％。２−メチル−７−ゾシルー４−（３’、５
’−ジクロロフェン−４“−オン）インドナフト−１−
オール０．５％、Ｎ、Ｎ、Ｎ′，Ｎ′−テトライソブチ
ル−１，２−トランスシクロヘキザンジアミド２．７％
及びテトラヒドロフランを含有する溶液に浸漬すること
により、一連の試験細片を製造した。そして各細片を５
５℃で乾燥させた。

０．５．１０．１５及び２０ｍＭのＬｉＣｊ２の水溶液
並びに１２５　、１７５　、２２５及び５００　ｍＭの
ＮａＣＡの水溶液を、室温（約２３℃）下、ｐＨ８，５
で、０．７５Ｍ（７）ビス−トリスプロパン及び０．５
Ｍのオロチン酸で１：３に稀釈した。数分後、各溶液３
０マイクロリツトルを、乾燥した含浸紙に加えた０反射
率を１００〜１２０秒間に／Ｓ単位にて６４０ｎｍで測
定した。

第二組の、０．５，１０．１５及び２０＋ｎＬ４のＬｉ
Ｃｆｆ水溶液並びに１２５　、１７５　、２２５及び５
００　ｍｕのＮａＣｊ２水溶液を、室温でｐＨ８，５で
０．７５Ｍのビス−トリスプロパンで１＝３に稀釈し、
た、数分後、これらの各溶液３０マイクロリツトルを、
乾燥した含浸試験紙に加えた０反射率を１００〜１２０
秒間に／Ｓ単位にて６４ＯｎＩｍで測定した。

リチウムについての反応度をナトリウムについての反応
度で割ることによって、選択度を測定し。

た、下記の結果が得られた。

０Ｍオロチン酸　０．１．９６　　ロ、００８２２　　
　２４０．５Ｍオロチン酸　０．２８７　−０．０００
２９９　　＞２８７これらの結果から理解されるように
、試験細片のリチウムへの選択度は、水性試験試料を試
験細片に接触させる前にオロチン酸をこれらの試料に添
加した場合、１０倍以上に増大した。

本発明を好ましい実施態様に関して説明してきたが、本
発明の範囲又は精神から逸脱することなくこれに修正及
び変更を加えうることは当然ながら当業者に理解される
であろう０例えば、オロチン酸の使用は、イオン特異性
電極法、液−液分配法及び発色団標識化イオノフオア法
などの他の形態の試験手法にも応用して、それらの選択
性を改善することができる。したがって、各請求項で定
める意味及び範囲に等しいいかなる修正及び変更をも、
本請求の範囲内に包含されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　リチウムイオンと共に錯体を形成することができる
   イオノフォア、リチウム／イオノフォア錯体と相互作用
   して検出可能な応答を起こすことができる指示薬物質及
   び、疎水性物質を含有する均一な疎水性組成物と； ｐＨ値を約６．４〜８．５の範囲にすることができる緩
   衝物質と； 試料中のナトリウムイオン及びカリウムイオンと相互作
   用してそれらを沈殿させるに充分な濃度のオロチン酸と
   が実質的に均一に組み込まれている多孔質構造を有する
   キャリヤーマトリックスからなることを特徴とする、水
   性試料中のリチウムイオン濃度を測定するための試験手
   段。 ２　該多孔質のキャリヤーマトリックスが紙からなる請
   求項１記載の水性試料中のリチウムイオン濃度を測定す
   るための試験手段。 ３　該指示薬物質が、リチウム／イオノフォア錯体の存
   在において発色又は変色を起こすことができる請求項１
   記載の水性試料中のリチウムイオン濃度を測定するため
   の試験手段。 ４　該疎水性物質が酢酸セルロースである請求項１記載
   の水性試料中のリチウムイオン濃度を測定するための試
   験手段。 ５　該イオノフォアが、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトライ
   ソブチル−１，２−トランス−シクロヘキサンジアミド
   である請求項１記載の水性試料中のリチウムイオン濃度
   を測定するための試験手段。 ６　水性試料中のリチウムイオン濃度を測定するための
   方法であって、 試料中のナトリウムイオン及びカリウムイオンが沈殿す
   るように水性試料とオロチン酸とを混合し； 水性試料を、リチウムと共に錯体を形成することができ
   るイオノフォア及び、リチウム／イオノフォア錯体と相
   互作用して検出可能な応答を起こす指示薬を含有する疎
   水性組成物と接触させ；その応答を測定することを特徴
   とする方法。 ７　該水性試料を、オロチン酸及び疎水性組成物を含有
   する多孔質構造を有するキャリヤーマトリックスに施す
   ことによって、混合及び接触の両段階を同時に実施する
   請求項６記載の水性試料中のリチウムイオン濃度を測定
   する方法。 ８　該混合段階が、オロチン酸及び緩衝物質を水性試料
   に添加することからなる請求項６記載の水性試料中のリ
   チウムイオン濃度を測定する方法。 ９　該接触段階が、水性試料を、疎水性組成物を含有す
   る多孔質構造を有するキャリヤーマトリックスに施すこ
   とからなる請求項８記載のリチウムイオン濃度を測定す
   る方法。 １０　リチウムイオン試験におけるナトリウムイオンに
   よる干渉を軽減する方法であって、 オロチン酸を、ナトリウムイオンを含有する水性相と混
   合して沈殿物を形成させることを特徴とする方法。