JPH07209192A - イオンセンサ - Google Patents
イオンセンサInfo
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- JPH07209192A JPH07209192A JP6002942A JP294294A JPH07209192A JP H07209192 A JPH07209192 A JP H07209192A JP 6002942 A JP6002942 A JP 6002942A JP 294294 A JP294294 A JP 294294A JP H07209192 A JPH07209192 A JP H07209192A
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- JP
- Japan
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- ion
- sensitive
- metal
- sensitive film
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】妨害イオンの影響が少なく、高い選択性で測定
イオンに応答する光学式イオンセンサを提供し、また、
従来の電気化学式イオン電極と同等のダイナミックレン
ジ，線形性を示す光学式イオンセンサを提供する。 【構成】電気化学式イオン電極に用いられているイオン
感応膜２の中に電圧感受性色素を含有させ、光源４及び
光検出器６を設置して、試料３中のイオン濃度の対数に
比例する膜電位変化に対応した吸光度変化を検出する。
イオンに応答する光学式イオンセンサを提供し、また、
従来の電気化学式イオン電極と同等のダイナミックレン
ジ，線形性を示す光学式イオンセンサを提供する。 【構成】電気化学式イオン電極に用いられているイオン
感応膜２の中に電圧感受性色素を含有させ、光源４及び
光検出器６を設置して、試料３中のイオン濃度の対数に
比例する膜電位変化に対応した吸光度変化を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は医療用の血液分析装置の
中に組み込まれるイオンセンサに係り、特に高い選択性
で特定イオンを光学的に検出する高精度イオンセンサに
関する。
中に組み込まれるイオンセンサに係り、特に高い選択性
で特定イオンを光学的に検出する高精度イオンセンサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子イオン感応膜を用いて光学的に試
料中のイオン濃度を測定するイオンセンサがアナリティ
カル サイエンシィーズ ６（１９９０）第７１５頁か
ら第７２０頁（Analytical Sciences，６(１９９０）pp
７１５−７２０）に記載されている。このセンサは従来
の電気化学式イオンセンサに用いられている高分子膜
に、特定のイオンと錯体を形成するクロモイオノフォア
を含有させたイオン感応膜を用いている。特定のイオン
との錯体形成により、クロモイオノフォアの吸収スペク
トルが変化するので、その変化を測定することによりイ
オン濃度を求めるものである。
料中のイオン濃度を測定するイオンセンサがアナリティ
カル サイエンシィーズ ６（１９９０）第７１５頁か
ら第７２０頁（Analytical Sciences，６(１９９０）pp
７１５−７２０）に記載されている。このセンサは従来
の電気化学式イオンセンサに用いられている高分子膜
に、特定のイオンと錯体を形成するクロモイオノフォア
を含有させたイオン感応膜を用いている。特定のイオン
との錯体形成により、クロモイオノフォアの吸収スペク
トルが変化するので、その変化を測定することによりイ
オン濃度を求めるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
のイオン感応膜には測定イオンと選択的に反応するリガ
ンドのほかに、例えば、水素イオンのような特定イオン
と錯体を形成するクロモイオノフォアが含まれているの
で、測定される吸光度変化が例えば水素イオン濃度に依
存するという問題があった。また、上記従来技術のイオ
ン感応膜はダイナミックレンジが狭い、イオン濃度の対
数に対して応答が非線形という問題があった。
のイオン感応膜には測定イオンと選択的に反応するリガ
ンドのほかに、例えば、水素イオンのような特定イオン
と錯体を形成するクロモイオノフォアが含まれているの
で、測定される吸光度変化が例えば水素イオン濃度に依
存するという問題があった。また、上記従来技術のイオ
ン感応膜はダイナミックレンジが狭い、イオン濃度の対
数に対して応答が非線形という問題があった。
【０００４】本発明の目的は、妨害イオンの影響が少な
く、高い選択性で測定イオンに応答する光学式イオンセ
ンサを提供することにある。また、本発明の他の目的
は、従来の電気化学式イオン電極と同等のダイナミック
レンジ，線形性を示す光学式イオンセンサを提供するこ
とにある。
く、高い選択性で測定イオンに応答する光学式イオンセ
ンサを提供することにある。また、本発明の他の目的
は、従来の電気化学式イオン電極と同等のダイナミック
レンジ，線形性を示す光学式イオンセンサを提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電気化学式
イオン電極に用いられているイオン感応膜の中に電圧感
受性色素を含有させ、光源及び光検出器を設置して、試
料中のイオン濃度の対数に比例する膜電位変化に対応し
た吸光度変化を検出することによって達成される。
イオン電極に用いられているイオン感応膜の中に電圧感
受性色素を含有させ、光源及び光検出器を設置して、試
料中のイオン濃度の対数に比例する膜電位変化に対応し
た吸光度変化を検出することによって達成される。
【０００６】さらに具体的には、イオン感応物質，母
材，可塑剤からなり、添加剤を添加可能なイオン感応膜
を用いるイオンセンサにおいて、前記イオン感応膜に電
圧感受性色素を含有させたことを特徴とする。また上記
の構成において、母材にはポリ塩化ビニル又はシリコー
ンゴム、可塑剤にはアジピン酸ジオクチル，セバシン酸
ジオクチル、トリ（２−エチルヘキシル）トリメリテイ
ト、３，３′，４，４−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸テトラ−１−ウンデシルエステル，オルトニトロフェ
ニルオクチルエーテル、トリス（２−エチルヘキシル）
フォスフェート、ｎ−テトラデシルアルコール,イオン
感応物質にはバリノマイシン,〔ビス（１２−クラウン
−４）メチル〕メチルドデシルマロン酸，第４級アンモ
ニウム塩，添加剤はテトラフェニルほう酸カリウム又は
テトラフェニルほう酸ナトリウム，電圧感受性色素には
ＮＫ２３６７，ＮＫ３０４１，ＮＫ１９３９，ローダミ
ンＢ，ＡＮＳ−ＮＨ4 ，メチレンブルーを用い、揮発性
溶剤に均一に溶解させて調製したものを用いることがで
きる。
材，可塑剤からなり、添加剤を添加可能なイオン感応膜
を用いるイオンセンサにおいて、前記イオン感応膜に電
圧感受性色素を含有させたことを特徴とする。また上記
の構成において、母材にはポリ塩化ビニル又はシリコー
ンゴム、可塑剤にはアジピン酸ジオクチル，セバシン酸
ジオクチル、トリ（２−エチルヘキシル）トリメリテイ
ト、３，３′，４，４−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸テトラ−１−ウンデシルエステル，オルトニトロフェ
ニルオクチルエーテル、トリス（２−エチルヘキシル）
フォスフェート、ｎ−テトラデシルアルコール,イオン
感応物質にはバリノマイシン,〔ビス（１２−クラウン
−４）メチル〕メチルドデシルマロン酸，第４級アンモ
ニウム塩，添加剤はテトラフェニルほう酸カリウム又は
テトラフェニルほう酸ナトリウム，電圧感受性色素には
ＮＫ２３６７，ＮＫ３０４１，ＮＫ１９３９，ローダミ
ンＢ，ＡＮＳ−ＮＨ4 ，メチレンブルーを用い、揮発性
溶剤に均一に溶解させて調製したものを用いることがで
きる。
【０００７】
【作用】本発明のイオンセンサのイオン感応膜を既知濃
度の標準液に接触させておき、未知濃度の目的イオンを
含む試料溶液に標準液を置き換えると、目的イオンがイ
オン感応膜中に取り込まれ、溶液／イオン感応膜界面の
電位が変化する。イオン感応膜中には電圧感受性色素が
含有されているので、電位変化に応じて色素の吸光度が
変化する。色素はイオン感応膜における電位変化のみを
感受して吸光度が変化するため、他のイオンとの反応は
不要であり、従って、他のイオンの妨害を受けず高精度
な測定ができる。また、イオン感応膜で生じる電位変化
は従来の電気化学式イオンセンサと同様であり、広い濃
度範囲でイオン濃度の対数に対して直線的に変化する。
従って、測定される吸光度変化も広い濃度範囲で生じ、
本発明の光学式イオンセンサは従来の電気化学式イオン
センサと同程度のダイナミックレンジを有する。
度の標準液に接触させておき、未知濃度の目的イオンを
含む試料溶液に標準液を置き換えると、目的イオンがイ
オン感応膜中に取り込まれ、溶液／イオン感応膜界面の
電位が変化する。イオン感応膜中には電圧感受性色素が
含有されているので、電位変化に応じて色素の吸光度が
変化する。色素はイオン感応膜における電位変化のみを
感受して吸光度が変化するため、他のイオンとの反応は
不要であり、従って、他のイオンの妨害を受けず高精度
な測定ができる。また、イオン感応膜で生じる電位変化
は従来の電気化学式イオンセンサと同様であり、広い濃
度範囲でイオン濃度の対数に対して直線的に変化する。
従って、測定される吸光度変化も広い濃度範囲で生じ、
本発明の光学式イオンセンサは従来の電気化学式イオン
センサと同程度のダイナミックレンジを有する。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の第一の実施例である。（ａ）
は本発明のイオンセンサの斜視図であり、透明な試料セ
ル１の一部に電圧感受性色素を含有したイオン感応膜２
を設けた。透明試料セル１は使用する波長範囲で吸収の
少ない材料が適しており、例えば石英などが望ましい。
（ｂ）は（ａ）図のＡＡ′の線で切った断面図である。
試料セル１の中に試料３を導入し、イオン感応膜が形成
された面を通して光源４より光５を入射させ、イオン感
応膜及び試料を通過した光を検出器６で検出する構成で
ある。
は本発明のイオンセンサの斜視図であり、透明な試料セ
ル１の一部に電圧感受性色素を含有したイオン感応膜２
を設けた。透明試料セル１は使用する波長範囲で吸収の
少ない材料が適しており、例えば石英などが望ましい。
（ｂ）は（ａ）図のＡＡ′の線で切った断面図である。
試料セル１の中に試料３を導入し、イオン感応膜が形成
された面を通して光源４より光５を入射させ、イオン感
応膜及び試料を通過した光を検出器６で検出する構成で
ある。
【０００９】試料中の特定イオン濃度に応じてイオン感
応膜で電位変化が生じ、その電位変化に応じて電圧感受
性色素が特定波長の光を吸収するので、その波長の吸光
度変化を測定することによりイオン濃度を測定すること
ができる。電圧感受性色素に、蛍光を発するものを用い
れば、検出器６を光源４と同じ側、又は紙面に垂直方向
に設置することができる。
応膜で電位変化が生じ、その電位変化に応じて電圧感受
性色素が特定波長の光を吸収するので、その波長の吸光
度変化を測定することによりイオン濃度を測定すること
ができる。電圧感受性色素に、蛍光を発するものを用い
れば、検出器６を光源４と同じ側、又は紙面に垂直方向
に設置することができる。
【００１０】図２は本発明の第二の実施例である。
（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）図のイオン感応膜が形
成された面の平面図である。第一の実施例において、イ
オン感応膜に銀／塩化銀電極７を積層させた。この銀／
塩化銀電極は例えば、アースのような基準電位に接続さ
れ、試料液の電位を一定に保持する。イオン感応膜は試
料溶液と接触する必要があり、また吸光度測定の場合は
光がイオン感応膜及び試料液を貫通する必要があるの
で、銀／塩化銀電極の一部に（ｂ）図に示すような窓８
を開けておき、イオン感応膜と試料との接触及び光の透
過を可能としている。本構成では溶液の電位は一定に保
たれるのでイオン感応膜で生じる電位変化を安定に測定
することができる。
（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）図のイオン感応膜が形
成された面の平面図である。第一の実施例において、イ
オン感応膜に銀／塩化銀電極７を積層させた。この銀／
塩化銀電極は例えば、アースのような基準電位に接続さ
れ、試料液の電位を一定に保持する。イオン感応膜は試
料溶液と接触する必要があり、また吸光度測定の場合は
光がイオン感応膜及び試料液を貫通する必要があるの
で、銀／塩化銀電極の一部に（ｂ）図に示すような窓８
を開けておき、イオン感応膜と試料との接触及び光の透
過を可能としている。本構成では溶液の電位は一定に保
たれるのでイオン感応膜で生じる電位変化を安定に測定
することができる。
【００１１】図３に本発明の第三の実施例を示す。
（ａ）は光ファイバ９の端部に電圧感受性色素を含有す
るイオン感応膜２を形成したものである。電圧感受性色
素には電位変化により蛍光を発するものを用い、光ファ
イバは励起光の入射と蛍光の検出の両方に用いる。
（ｂ）は（ａ）図において、イオン感応膜２を銀／塩化
銀電極７で被覆したものである。この構成では銀／塩化
銀電極は基準電圧に接続されるため、安定に電位変化を
測定することができ、またイオン感応膜は開口部１０を
除いて試料溶液から保護されるので、イオン感応膜の剥
離等による不良は低減される。
（ａ）は光ファイバ９の端部に電圧感受性色素を含有す
るイオン感応膜２を形成したものである。電圧感受性色
素には電位変化により蛍光を発するものを用い、光ファ
イバは励起光の入射と蛍光の検出の両方に用いる。
（ｂ）は（ａ）図において、イオン感応膜２を銀／塩化
銀電極７で被覆したものである。この構成では銀／塩化
銀電極は基準電圧に接続されるため、安定に電位変化を
測定することができ、またイオン感応膜は開口部１０を
除いて試料溶液から保護されるので、イオン感応膜の剥
離等による不良は低減される。
【００１２】図４に本発明のイオンセンサを組み込んだ
イオン濃度測定装置の概略を示す。標準液１１及び標準
液１２を切り替えバルブ１３を介してポンプ１４により
ピペット１５の先端から本発明のイオンセンサ１６に導
入し、光源４から特定波長の光５を試料セルに導入し標
準液の吸光度を検出器６で検出する。測定が終了した試
料はピペット１７によりポンプ１８で吸引され廃液ボト
ル１９に廃棄される。標準液測定後、洗浄液２０を試料
セルに導入し、試料セル内を洗浄する。一方、血液など
の試料は試料用容器２１からピペット１５によりポンプ
１４で一定量吸引し、試料セルに導入する。必要に応じ
て希釈液２２を試料セルに導入し、所定の希釈倍率とす
ることもできる。検出器６の信号は信号処理回路２３を
介して演算部２４に送られ、濃度換算などの演算を行
い、試料情報及び測定結果などを表示部２５に表示し、
必要に応じて記憶部２６に記憶する。本構成の装置によ
り、連続的かつ迅速に試料中のイオン濃度を測定でき
る。
イオン濃度測定装置の概略を示す。標準液１１及び標準
液１２を切り替えバルブ１３を介してポンプ１４により
ピペット１５の先端から本発明のイオンセンサ１６に導
入し、光源４から特定波長の光５を試料セルに導入し標
準液の吸光度を検出器６で検出する。測定が終了した試
料はピペット１７によりポンプ１８で吸引され廃液ボト
ル１９に廃棄される。標準液測定後、洗浄液２０を試料
セルに導入し、試料セル内を洗浄する。一方、血液など
の試料は試料用容器２１からピペット１５によりポンプ
１４で一定量吸引し、試料セルに導入する。必要に応じ
て希釈液２２を試料セルに導入し、所定の希釈倍率とす
ることもできる。検出器６の信号は信号処理回路２３を
介して演算部２４に送られ、濃度換算などの演算を行
い、試料情報及び測定結果などを表示部２５に表示し、
必要に応じて記憶部２６に記憶する。本構成の装置によ
り、連続的かつ迅速に試料中のイオン濃度を測定でき
る。
【００１３】図５は本発明の第一の効果を示した図であ
る。図１の実施例を用いて図４の装置により、本発明の
イオンセンサにより血清中のナトリウムイオン濃度を求
め、炎光光度法で求めた結果と比較した。図１の実施例
において、イオン感応膜にはポリ塩化ビニル，アジピン
酸ジオクチル（ＤＯＡ）、〔ビス（１２−クラウン−
４）メチル〕メチルドデシルマロン酸及びテトラフェニ
ルほう酸ナトリウム及びＮＫ２３６７からなるナトリウ
ムイオン選択性膜を用いた。図より相関係数ｒは０.９
以上と良好な値が得られた。
る。図１の実施例を用いて図４の装置により、本発明の
イオンセンサにより血清中のナトリウムイオン濃度を求
め、炎光光度法で求めた結果と比較した。図１の実施例
において、イオン感応膜にはポリ塩化ビニル，アジピン
酸ジオクチル（ＤＯＡ）、〔ビス（１２−クラウン−
４）メチル〕メチルドデシルマロン酸及びテトラフェニ
ルほう酸ナトリウム及びＮＫ２３６７からなるナトリウ
ムイオン選択性膜を用いた。図より相関係数ｒは０.９
以上と良好な値が得られた。
【００１４】本実施例によれば、安定性に優れた、高精
度な光学式イオンセンサを提供できる。
度な光学式イオンセンサを提供できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、イオン感応膜中には電
圧感受性色素が含有されているので、溶液／イオン感応
膜界面の電位変化に応じで色素の吸光度が変化する。色
素はイオン感応膜における電位変化のみを感受して吸光
度が変化するため、他のイオンとの反応は不要であり、
従って、他のイオンの妨害を受けず高精度な測定ができ
る。また、イオン感応膜で生じる電位変化は従来の電気
化学式イオンセンサと同様であり、広い濃度範囲でイオ
ン濃度の対数に対して直線的に変化する。従って、測定
される吸光度変化も広い濃度範囲で生じ、本発明の光学
式イオンセンサは従来の電気化学式イオンセンサと同程
度のダイナミックレンジを有する。
圧感受性色素が含有されているので、溶液／イオン感応
膜界面の電位変化に応じで色素の吸光度が変化する。色
素はイオン感応膜における電位変化のみを感受して吸光
度が変化するため、他のイオンとの反応は不要であり、
従って、他のイオンの妨害を受けず高精度な測定ができ
る。また、イオン感応膜で生じる電位変化は従来の電気
化学式イオンセンサと同様であり、広い濃度範囲でイオ
ン濃度の対数に対して直線的に変化する。従って、測定
される吸光度変化も広い濃度範囲で生じ、本発明の光学
式イオンセンサは従来の電気化学式イオンセンサと同程
度のダイナミックレンジを有する。
【図１】本発明の第一の実施例の説明図。
【図２】本発明の第二の実施例の説明図。
【図３】本発明の第三の実施例の説明図。
【図４】本発明を用いた測定装置のブロック図。
【図５】本発明の第一の効果を示す説明図。
【符号の説明】 １…試料セル、２…イオン感応膜、３…試料、４…光
源、５…光、６…検出器。
源、５…光、６…検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/416
Claims (5)
- 【請求項１】イオン感応物質，母材，可塑剤からなり、
添加剤を添加可能なイオン感応膜を用いるイオンセンサ
において、前記イオン感応膜に電圧感受性色素を含有さ
せたことを特徴とするイオンセンサ。 - 【請求項２】請求項１において、前記イオン感応膜の一
部に金属または金属とその不溶性塩からなる電極を設け
たイオンセンサ。 - 【請求項３】請求項１において、前記母材はポリ塩化ビ
ニル又はシリコーンゴム、可塑剤はアジピン酸ジオクチ
ル，セバシン酸ジオクチル、トリ（２−エチルヘキシ
ル）トリメリテイト、３，３′，４，４−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸テトラ−１−ウンデシルエステル，
オルトニトロフェニルオクチルエーテル、トリス（２−
エチルヘキシル）フォスフェート、ｎ−テトラデシルア
ルコール，イオン感応物質はバリノマイシン，〔ビス
（１２−クラウン−４）メチル〕メチルドデシルマロン
酸，第４級アンモニウム塩，添加剤はテトラフェニルほ
う酸カリウム又はテトラフェニルほう酸ナトリウム，電
圧感受性色素はＮＫ２３６７，ＮＫ３０４１，ＮＫ１９
３９，ローダミンＢ，ＡＮＳ−ＮＨ4，メチレンブルー
を用い、揮発性溶剤に均一に溶解させて調製することを
特徴とするイオンセンサ。 - 【請求項４】請求項２において、前記金属は白金，金，
銀の中の一つであり、前記金属とその不溶性塩は銀と銀
のハロゲン化物であるイオンセンサ。 - 【請求項５】請求項１及び請求項２に記載のイオン感応
膜の片面に標準液，洗浄液及び血液，尿などの生体試料
を接触させ、金属または金属とその不溶性塩を基準電位
に設定し、光源により特定波長の光を前記イオン感応膜
に照射し、透過または反射する光を光検出器で検出し、
光の強度または波長の変化からデータ処理部により試料
中に含まれる特定イオン濃度を計算，表示とすることを
特徴とするイオン濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6002942A JPH07209192A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | イオンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6002942A JPH07209192A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | イオンセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209192A true JPH07209192A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11543423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6002942A Pending JPH07209192A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | イオンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07209192A (ja) |
-
1994
- 1994-01-17 JP JP6002942A patent/JPH07209192A/ja active Pending
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