JPH08327584A - Ion-selective electrode and method for measuring ion concentration - Google Patents

Ion-selective electrode and method for measuring ion concentration

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JPH08327584A
JPH08327584A JP7136903A JP13690395A JPH08327584A JP H08327584 A JPH08327584 A JP H08327584A JP 7136903 A JP7136903 A JP 7136903A JP 13690395 A JP13690395 A JP 13690395A JP H08327584 A JPH08327584 A JP H08327584A
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JP
Japan
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ion
electrode
layer
selective electrode
group
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JP7136903A
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Japanese (ja)
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Hiroaki Taira
浩昭 平
Hiroyuki Yanagi
裕之 柳
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Publication date
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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors

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Abstract

PURPOSE: To measure ion concentrations precisely and easily by using an ion- selective electrode that shows stable potential over a long period because it has an oxidation reduction layer and that can be manufactured easily because the oxidation reduction layer is made up of a self-forming monomolecular film. CONSTITUTION: This ion-selective electrode comprises a metallic electrode layer made of gold, silver or copper metal, an oxidation reduction layer composed of a monomolecular film layer made from a ferrocene group coupled via a group that can be coupled with the metallic electrode layer, and an ion-sensitive film layer which reacts selectively to sodiumion ion, potassium ion, chloride ion, with all of the layers stacked one after another in that order. This method for measuring the concentration of ions in a sample solution uses the same.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は溶液中のイオン濃度測定
用のイオン選択性電極に関する。詳しくは、構造が簡単
でかつ電位安定性の優れたイオン選択性電極とそれを用
いるイオン濃度の測定方法である。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an ion-selective electrode for measuring the concentration of ions in a solution. Specifically, it is an ion-selective electrode having a simple structure and excellent potential stability, and an ion concentration measuring method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、イオン選択性電極を医療用に応用
し、血液や尿等の生体液中に溶解しているイオン、例え
ばナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオンなど
の定量を行う試みがさかんに行われている。これは、生
体液中の特定のイオン濃度が生体の代謝反応と密接な関
係にあることに基づいて該イオン濃度を測定することに
より、高血圧症状、心臓疾患、腎疾患、神経障害等の種
々の診断を行うものである。
2. Description of the Related Art Recently, attempts have been made to apply ion-selective electrodes for medical purposes to quantify ions dissolved in biological fluids such as blood and urine, such as sodium ions, potassium ions and chlorine ions. Has been done in. This is because, by measuring the specific ion concentration in a biological fluid based on the fact that the specific ion concentration is closely related to the metabolic reaction of the living body, various types of hypertension, heart disease, kidney disease, neuropathy, etc. A diagnosis is made.

【0003】一般に、イオン選択性電極は、図1に示す
ように試料液に浸漬する部分(一般には底部)に境界膜
としてイオン感応膜12を設けて構成された筒状容器1
1中に、内部電解液13及び内部基準電極14を設ける
ことにより基本的に構成される。かかるイオン選択性電
極を用い、溶液中のイオンの濃度の測定を行うためのイ
オン測定装置の代表的な構造を図2に示す。即ちイオン
選択性電極21は塩橋22と共に試料溶液23に浸漬さ
れ、塩橋の他の一端は比較電極24と共に飽和塩化カリ
ウム溶液26に浸漬される。両電極間の電位差はエレク
トロメータ25で読み取られ、該電位差より試料溶液中
の特定のイオン種のイオン濃度を求めることができる。
In general, an ion-selective electrode is a cylindrical container 1 having an ion-sensitive film 12 as a boundary film provided in a portion (generally a bottom portion) immersed in a sample solution as shown in FIG.
1 is basically configured by providing an internal electrolytic solution 13 and an internal reference electrode 14. A typical structure of an ion measuring device for measuring the concentration of ions in a solution using such an ion selective electrode is shown in FIG. That is, the ion-selective electrode 21 is immersed in the sample solution 23 together with the salt bridge 22, and the other end of the salt bridge is immersed in the saturated potassium chloride solution 26 together with the reference electrode 24. The potential difference between both electrodes is read by the electrometer 25, and the ion concentration of the specific ion species in the sample solution can be determined from the potential difference.

【0004】時代は重厚長大から軽薄短小へと流れてい
る。この流れは計測機器の開発動向にも影響を及ぼして
おり、機能性能を保持した上での軽量小型化に関して多
大な労力がつぎ込まれている。近年の高感度化、小型化
された分析機器の上市はこれらの努力の成果であり、分
析実験室における機器の占有面積の省スペース化に大き
く貢献している。イオン選択性電極に関しても同様であ
り、機器の占有スペースの低減、試料量の低減、測定後
の廃液量の低減等を目指して小型化の必要性が叫ばれて
いる。
The times are changing from heavy and heavy to light, thin, short and small. This trend also affects the development trend of measuring instruments, and a great deal of effort is put into reducing the size and weight while maintaining the functional performance. The recent launch of highly sensitive and miniaturized analytical instruments is the result of these efforts, and has contributed greatly to saving the space occupied by the instruments in the analytical laboratory. The same applies to the ion-selective electrode, and there is a demand for miniaturization in order to reduce the space occupied by the equipment, the amount of sample, and the amount of waste liquid after measurement.

【0005】従来用いられている上記イオン選択性電極
は内部電解液が必要であり、イオン選択性電極を小型化
する際に、 ・液体を用いるため一定量以上の容器を必要とする。
The above-mentioned ion-selective electrode that has been conventionally used requires an internal electrolytic solution, and when downsizing the ion-selective electrode: Since a liquid is used, a certain amount or more of a container is required.

【0006】・量を少なくすると溶媒の蒸発による性能
劣化が問題となる。
If the amount is reduced, performance deterioration due to evaporation of the solvent becomes a problem.

【0007】・内部基準電極/内部電解液/イオン感応
膜を確実に接触させるために構造的な制約がある 等の問題が指摘されている。また、内部電解液を有する
イオン選択性電極は製造過程が非常に煩雑になるため製
造の自動化が困難であり、コストが高くなるという問題
点も有する。
It has been pointed out that there are problems such as structural restrictions for ensuring reliable contact between the internal reference electrode / internal electrolyte / ion-sensitive membrane. Further, the ion-selective electrode having the internal electrolyte solution has a problem that the manufacturing process is very complicated and automation of the manufacturing is difficult and the cost is high.

【0008】近年、この様な問題点を解決するために内
部電解液の無い、即ち、内部基準電極にイオン感応膜を
直接接触させた形態のイオン選択性電極が提案されてい
る。該内部液のないイオン選択性電極の内部基準電極と
しては、(a)金属電極、(b)銀/塩化銀、(c)電
解重合膜等がある。(a)は金や白金等の金属をそのま
ま内部基準電極として用いるため、電極の作製は容易で
ある。しかしながら、内部基準電極の電位が安定化しに
くく、長時間の電位の安定性が悪いという欠点がある。
(b)、(c)を内部基準電極とした場合、電位の安定
性に優れるものの、電極作製時の操作が煩雑であるとい
う欠点を有する。即ち、(b)、(c)の電極は電解質
溶液中などで電気を流すことによって形成されるため、
特別な装置が必要な上、得られる電極の電位の再現性が
悪いという問題点が知られている。
In recent years, in order to solve such problems, there has been proposed an ion-selective electrode having no internal electrolytic solution, that is, having an ion-sensitive membrane in direct contact with an internal reference electrode. Examples of the internal reference electrode of the ion-selective electrode without the internal liquid include (a) metal electrode, (b) silver / silver chloride, (c) electrolytic polymerized film and the like. In (a), since a metal such as gold or platinum is used as it is as an internal reference electrode, the electrode can be easily manufactured. However, the potential of the internal reference electrode is difficult to stabilize, and the stability of the potential for a long time is poor.
When (b) and (c) are used as the internal reference electrode, the potential stability is excellent, but there is a drawback in that the operation during electrode production is complicated. That is, since the electrodes (b) and (c) are formed by passing electricity in an electrolyte solution,
It is known that a special device is required and the reproducibility of the electric potential of the obtained electrode is poor.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従って、製造が容易で
簡単な構造を持ち小型化が可能でかつ長期に渡って安定
な電極電位を有するイオン選択性電極の開発が望まれて
いた。
Therefore, it has been desired to develop an ion-selective electrode which is easy to manufacture, has a simple structure, can be miniaturized, and has a stable electrode potential over a long period of time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる問
題点を解決し得るイオン選択性電極を開発すべく鋭意研
究を重ねた。その結果、特定の構造のフェロセン基を有
する化合物からなる単分子膜を金属電極とイオン感応膜
の中間層として用いることにより、製造が容易でかつ良
好な電極応答を有するイオン選択性電極が得られること
を見出し本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to develop an ion-selective electrode capable of solving such problems. As a result, by using a monomolecular film made of a compound having a ferrocene group having a specific structure as an intermediate layer between a metal electrode and an ion-sensitive film, an ion-selective electrode having easy electrode production and good electrode response can be obtained. This has led to the completion of the present invention.

【0011】即ち、本発明は、(A)金、銀、または銅
金属よりなる金属電極層、(B)酸化還元層および
(C)イオン感応膜層が順に積層されてなり、(B)酸
化還元層は、化学結合可能な結合基を介して(A)金属
電極層と結合したフェロセン基の単分子膜層から構成さ
れていることを特徴とするイオン選択性電極である。
That is, according to the present invention, (A) a metal electrode layer made of gold, silver, or copper metal, (B) a redox layer, and (C) an ion-sensitive film layer are sequentially laminated, and (B) an oxidation layer. The reduction layer is an ion-selective electrode characterized by comprising a monomolecular film layer of a ferrocene group bonded to the metal electrode layer (A) through a bonding group capable of chemically bonding.

【0012】他の発明は、上記イオン選択性電極および
比較電極に試料溶液を接触させ、両電極間の電位差を測
定することにより、試料溶液中のイオン濃度を定量する
ことを特徴とするイオン濃度の測定方法である。
Another invention is characterized in that the ion concentration in the sample solution is quantified by bringing the sample solution into contact with the ion selective electrode and the reference electrode and measuring the potential difference between the two electrodes. Is a measuring method of.

【0013】本発明に用いる金、銀、または銅金属より
なる金属電極層は、酸化還元層を電極表面に安定に且つ
強固に保持させ、電気的な導通を持つことで内部基準電
極の電位の測定を容易にするという役割を持つ。金属電
極層が金、銀、または銅であると、酸化還元層との接着
性が良好でかつ作製も容易であるため好ましい。これら
以外の金属を用いた場合酸化還元層との接着性が悪く、
酸化還元層を形成する分子がイオン感応膜中に拡散し、
電位の安定性が悪くなる場合がある。
The metal electrode layer made of gold, silver, or copper metal used in the present invention stably and firmly holds the redox layer on the electrode surface and has electrical continuity so that the potential of the internal reference electrode can be controlled. Has the role of facilitating measurement. It is preferable that the metal electrode layer is gold, silver, or copper because the adhesion with the redox layer is good and the production is easy. When a metal other than these is used, the adhesion with the redox layer is poor,
Molecules forming the redox layer diffuse into the ion-sensitive membrane,
The stability of the potential may deteriorate.

【0014】金、銀、銅金属のうち、該金属電極層とし
て金を用いると電極と酸化還元層の結合がより強固とな
り安定した電位が得られるため特に好適である。
Among gold, silver and copper metals, the use of gold as the metal electrode layer is particularly preferable because the bond between the electrode and the redox layer becomes stronger and a stable potential can be obtained.

【0015】金属電極層は該金属のみで構成されていて
もよく、あるいは適当な絶縁基板上に薄層として形成さ
れていても構わない。基板上に薄層として形成された場
合の金属電極層の層厚としては10nm〜1mmである
ことが望ましい。10nm以下である場合、導電性が小
さくなりイオン選択性電極の電位安定性が悪くなる場合
がある。また、1mm以上であると基板との段差が大き
くイオン感応膜との接着性が悪くなる場合がある。金属
電極層が該金属のみで構成されている場合には、金属電
極層の層厚は1mm〜10mmであることが望ましい。
1mm以下である場合には操作性に難があり、10mm
以上の場合にはコストが高くなる。
The metal electrode layer may be composed of only the metal, or may be formed as a thin layer on a suitable insulating substrate. The thickness of the metal electrode layer when formed as a thin layer on the substrate is preferably 10 nm to 1 mm. When the thickness is 10 nm or less, the conductivity may be reduced and the potential stability of the ion selective electrode may be deteriorated. Further, when it is 1 mm or more, the step with the substrate is large and the adhesion with the ion-sensitive film may be deteriorated. When the metal electrode layer is composed of only the metal, the layer thickness of the metal electrode layer is preferably 1 mm to 10 mm.
If it is less than 1 mm, the operability is difficult and 10 mm
In the above case, the cost is high.

【0016】前記絶縁基板としては、絶縁性の板であれ
ば公知の材料が使用可能であるが、入手の容易さ、加工
性の良さを勘案するとホウケイ酸ガラス、石英ガラス等
のガラス、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリイミド等のプラスチック、アルミナ、窒化アル
ミ等のセラミックが好適に採用される。これら絶縁基板
上への金属電極層の形成方法としては、無電解メッキ、
スパッタ、蒸着等が特に制限されることなく用いられ
る。
As the insulating substrate, any known material can be used as long as it is an insulating plate, but in view of easy availability and good workability, glass such as borosilicate glass, quartz glass, polychlorinated or the like. Plastics such as vinyl, polytetrafluoroethylene and polyimide, and ceramics such as alumina and aluminum nitride are preferably used. As a method of forming a metal electrode layer on these insulating substrates, electroless plating,
Sputtering, vapor deposition, etc. may be used without particular limitation.

【0017】本発明のイオン選択性電極を構成する酸化
還元層は、内部基準電極の電位を一定にするのに必須で
あり、該電位は酸化還元層に含まれる酸化体と還元体の
濃度比により内部基準電極の電位は決定される。本発明
の酸化還元層はフェロセン基の単分子膜層から基本的に
構成され、当該フェロセン基は金属電極層と化学結合可
能な結合基を介して金属電極層に結合している。
The redox layer constituting the ion-selective electrode of the present invention is essential for keeping the potential of the internal reference electrode constant, and the potential is the concentration ratio of the oxidant and the reductant contained in the redox layer. Is used to determine the potential of the internal reference electrode. The redox layer of the present invention is basically composed of a monolayer of a ferrocene group, and the ferrocene group is bonded to the metal electrode layer via a bonding group capable of chemically bonding to the metal electrode layer.

【0018】金属電極層と化学結合可能な結合基は特に
限定されないが、金属と主として配位結合で結合しうる
結合基が好適に用いられる。他の結合様式の結合基を用
いた場合、酸化還元層がイオン感応膜層に溶解し、得ら
れるイオン選択性電極の電位が不安定になる場合があ
る。
The bonding group that can be chemically bonded to the metal electrode layer is not particularly limited, but a bonding group that can bond to the metal mainly by a coordinate bond is preferably used. When a binding group having another binding mode is used, the redox layer may be dissolved in the ion-sensitive membrane layer, and the potential of the resulting ion-selective electrode may become unstable.

【0019】金属と主として配位結合で結合する結合基
は、通常該結合基となりうる官能基を有する化合物から
誘導して形成される。特に好適な当該官能基を例示すれ
ば、チオール基、ジスルフィド基、スルフィド基等が挙
げられ、これらの官能基は結合基を形成して金属と強固
な結合し、本発明の酸化還元層が簡便な操作で得られる
ため特に好適である。チオール基、ジスルフィド基、ス
ルフィド基から誘導、形成される結合基と固体状態の金
属との間の結合様式の詳細は、現時点では充分に解明さ
れていないが、チオール基、ジスルフィド基の場合は金
属−チオレート結合を形成していると推測される。ま
た、スルフィド基の場合は硫黄上の非共有電子対と金属
との間に配位結合を形成していると推測される。
The bonding group mainly bonded to the metal by a coordinate bond is usually formed by deriving from a compound having a functional group which can serve as the bonding group. Examples of particularly suitable functional groups include thiol group, disulfide group, and sulfide group. These functional groups form a bonding group and firmly bond with a metal, and the redox layer of the present invention is simple. It is particularly preferable because it can be obtained by various operations. The details of the binding mode between a solid state metal and a binding group derived from and formed by a thiol group, a disulfide group, or a sulfide group have not been fully elucidated at present, but in the case of a thiol group or a disulfide group, the metal -Suspected to form a thiolate bond. In the case of a sulfide group, it is presumed that a coordinate bond is formed between the unshared electron pair on sulfur and the metal.

【0020】本発明の酸化還元層におけるフェロセン基
とはフェロセンの1つの水素原子が、適当な2価の有機
基(以下スペーサーと略記する)で置換された構造の基
を言い、該フェロセン基は上に述べた結合基を介して金
属電極層と化学的に結合している。尚、本発明中でフェ
ロセンとは2価の鉄を含むフェロセンと3価の鉄を含む
フェリシニウムを含んだ意味で用いる。フェリシニウム
の場合は、対イオンとして公知のアニオンを含有する。
The ferrocene group in the redox layer of the present invention refers to a group having a structure in which one hydrogen atom of ferrocene is substituted with an appropriate divalent organic group (hereinafter abbreviated as a spacer), and the ferrocene group is It is chemically bonded to the metal electrode layer via the bonding group described above. In the present invention, ferrocene is used to include ferrocene containing divalent iron and ferricinium containing trivalent iron. In the case of ferricinium, it contains an anion known as a counterion.

【0021】上記フェロセン基中のスペーサーは炭素、
窒素および/または酸素からなる主鎖を有し、該主鎖の
原子数が3〜12のものが好適に使用される。主鎖の原
子数が3より小さい場合得られる酸化還元層が不安定と
なりイオン選択性電極の電位が不安定となる場合があ
る。主鎖の原子数が12より大きい場合、得られるイオ
ン選択性電極の絶対電位が不安定となる場合がある。
The spacer in the ferrocene group is carbon,
A main chain having nitrogen and / or oxygen and having 3 to 12 atoms in the main chain is preferably used. If the number of atoms in the main chain is less than 3, the resulting redox layer may become unstable and the potential of the ion selective electrode may become unstable. When the number of atoms in the main chain is larger than 12, the absolute potential of the obtained ion-selective electrode may become unstable.

【0022】上記スペーサーとして好適なものを具体的
に例示すれば以下のとおりである。即ち、
Specific examples of suitable spacers are as follows. That is,

【0023】[0023]

【化1】 Embedded image

【0024】(上記スペーサーにおいて、右端が結合基
と、左端がフェロセンと結合する)等である。
(In the above spacer, the right end binds to the linking group and the left end binds to ferrocene) and the like.

【0025】尚、本発明のフェロセン基に含まれる鉄イ
オンの酸化数は2または3であることが、得られるイオ
ン選択性電極が安定な電位を示すために必須である。こ
こで酸化数2の鉄イオンを含むフェロセン基(還元体)
は酸化されて酸化数3の鉄イオンを含むフェロセン基
(酸化体)になる。酸化数2の鉄イオンと酸化数3の鉄
イオンの比は特に限定されないが、その比が0.01〜
100の範囲にある場合、得られるイオン選択性電極の
絶対電位が安定となるため好適である。
It is essential that the iron ion contained in the ferrocene group of the present invention has an oxidation number of 2 or 3 so that the obtained ion-selective electrode exhibits a stable potential. Here, a ferrocene group (reduced body) containing an iron ion having an oxidation number of 2
Is oxidized into a ferrocene group (oxidized form) containing iron ions with an oxidation number of 3. The ratio of the iron ion of oxidation number 2 and the iron ion of oxidation number 3 is not particularly limited, but the ratio is 0.01 to
When it is in the range of 100, the absolute potential of the obtained ion-selective electrode becomes stable, which is preferable.

【0026】本発明の酸化還元層は前記した金属電極層
と化学結合可能な結合基を介して結合したフェロセン基
の単分子膜層から構成されている。酸化還元層が単分子
膜層であることにより、金属電極単位面積当たりのフェ
ロセン基の量が一定となるため得られるイオン選択性電
極の電位が安定する。単分子膜層でない場合、得られる
イオン選択性電極の電気抵抗が上昇し、電位が不安定と
なる場合がある。
The redox layer of the present invention is composed of a monomolecular film layer of a ferrocene group bonded to the above-mentioned metal electrode layer through a bonding group capable of chemically bonding. Since the redox layer is a monomolecular film layer, the amount of ferrocene groups per unit area of the metal electrode is constant, so that the potential of the ion-selective electrode obtained is stable. If it is not a monomolecular layer, the electric resistance of the obtained ion-selective electrode may increase and the potential may become unstable.

【0027】本発明の酸化還元層の製造方法は前記条件
を満たすものであれば特に限定されず公知の製造方法が
適用可能であるが、代表的には、前記金属電極層と結合
可能な結合基となりうる官能基とフェロセン基を分子内
に有する有機化合物(以下結合性フェロセン化合物と略
記する)を適当な溶媒に溶解し、その溶液中に前記金属
電極層を一定時間浸漬する方法が好適に採用される。こ
の方法により、簡便にかつ再現性よく本発明の酸化還元
層が製造可能となる。
The method for producing the redox layer of the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions, and known production methods can be applied. Typically, a bond capable of being bonded to the metal electrode layer is used. A method in which an organic compound having a functional group capable of forming a group and a ferrocene group in the molecule (hereinafter abbreviated as a binding ferrocene compound) is dissolved in a suitable solvent and the metal electrode layer is immersed in the solution for a certain period of time is preferable. Adopted. By this method, the redox layer of the present invention can be easily produced with good reproducibility.

【0028】前記結合性フェロセン化合物として、ビス
(フェロセノイルアミノ)シスタミン、[ビス(2−フ
ェロセノイルアミド)]5,5’−ジチオジ−1,3,
4−チアジアゾール、4,4’−ジチオビス(フェロセ
ノイルアミノ)アニリン、ビス(フェロセンカルボン
酸)−4,4’−ジチオジフェノラート、ビス(フェロ
センカルボン酸)−2,2’−ジチオジエチラート、ビ
ス(フェロセノイルオキシ)−2,2’−ジヒドロキシ
ジチオジプロパン、ビス(フェロセニルメチルジメチル
−(4,4’−ジブチリルアミノ)アンモニウム)シス
タミンジブロマイド、ビス(フェロセニルメチルジメチ
ル−(4,4’−ベンジルカルボキシアミノ)アンモニ
ウム)シスタミンジブロマイド、ビス(フェロセニルメ
チルジメチル−(5,5’−ジペンチリルアミノ)アン
モニウム)シスタミンジブロマイド、ビス(フェロセニ
ルメチルジメチル−(11,11’−ジウンデカノイル
アミノ)アンモニウム)シスタミンジブロマイド、3,
3’−ジチオビス(フェロセニルメチル)プロピオネー
ト、11,11’−ジチオビス(フェロセニルメチル)
ウンデカネート、2,2’−ジチオビス(フェロセニル
メチル)イソプロピオネート、4,4’−ジチオビス
(フェロセニルメチル)ジヒドロケイ皮酸エステル、
2,2’−ジチオテトラキス(フェロセニルメチル)ジ
ブタン二酸、3,3’−ジチオビス(フェロセノイルア
ミノ)プロパン、4,4’−ジチオビス(フェロセノイ
ルアミノ)ブタン、5,5’−ジチオビス(フェロセノ
イルアミノ)ペンタン、6,6’−ジチオビス(フェロ
セノイルアミノ)ヘキサン、7,7’−ジチオビス(フ
ェロセノイルアミノ)ヘプタン、8,8’−ジチオビス
(フェロセノイルアミノ)オクタン、9,9’−ジチオ
ビス(フェロセノイルアミノ)ノナン、10,10’−
ジチオビス(フェロセノイルアミノ)デカン、11,1
1’−ジチオビス(フェロセノイルアミノ)ウンデカ
ン、ビス(フェロセンカルボン酸)−3,3’−ジチオ
ジプロピオネート、ビス(フェロセンカルボン酸)−
4,4’−ジチオジブチラート、ビス(フェロセンカル
ボン酸)−5,5’−ジチオジペンチラート、ビス(フ
ェロセンカルボン酸)−6,6’−ジチオジヘキシラー
ト、ビス(フェロセンカルボン酸)−7,7’−ジチオ
ジヘプチラート、ビス(フェロセンカルボン酸)−8,
8’−ジチオジオクチラート、ビス(フェロセンカルボ
ン酸)−9,9’−ジチオジノニラート、ビス(フェロ
センカルボン酸)−10,10’−ジチオジデカネー
ト、ビス(フェロセンカルボン酸)−11,11’−ジ
チオジウンデカネート、ビス(フェロセニルメチルジエ
チル−(4,4’−ジブチリルアミノ)アンモニウム)
シスタミンジブロマイド、ビス(フェロセニルメチルジ
メチル−(5,5’−ジペンチリルアミノ)アンモニウ
ム)シスタミンジブロマイド、ビス(フェロセニルメチ
ルジエチル−(5,5’−ジペンチリルアミノ)アンモ
ニウム)シスタミンジブロマイド、ビス(フェロセニル
メチルジメチル−(6,6’−ジヘキシリルアミノ)ア
ンモニウム)シスタミンジブロマイド、ビス(フェロセ
ニルメチルジエチル−(6,6’−ジヘキシリルアミ
ノ)アンモニウム)シスタミンジブロマイド、ビス(フ
ェロセニルメチルジメチル−(7,7’−ジヘプチリル
アミノ)アンモニウム)シスタミンジブロマイド、ビス
(フェロセニルメチルジエチル−(7,7’−ジヘプチ
リルアミノ)アンモニウム)シスタミンジブロマイド、
ビス(フェロセニルメチルジメチル−(8,8’−ジオ
クチリルアミノ)アンモニウム)シスタミンジブロマイ
ド、ビス(フェロセニルメチルジメチル−(8,8’−
ジオクチリルアミノ)アンモニウム)シスタミンジブロ
マイド、ビス(フェロセニルメチルジエチル−(9,
9’−ジノニリルアミノ)アンモニウム)シスタミンジ
ブロマイド、ビス(フェロセニルメチルジメチル−(1
0,10’−ジデシリルアミノ)アンモニウム)シスタ
ミンジブロマイド、ビス(フェロセニルメチルジエチル
−(10,10’−ジデシリルアミノ)アンモニウム)
シスタミンジブロマイド、4,4’−ジチオビス(フェ
ロセニルメチル)ブチレート、5,5’−ジチオビス
(フェロセニルメチル)ペンチレート、6,6’−ジチ
オビス(フェロセニルメチル)ヘキシレート、7,7’
−ジチオビス(フェロセニルメチル)ヘプチレート、
8,8’−ジチオビス(フェロセニルメチル)オクチレ
ート、9,9’−ジチオビス(フェロセニルメチル)ノ
ニレート、10,10’−ジチオビス(フェロセニルメ
チル)デカネート、等の化合物が特に好適に用いられ
る。
As the binding ferrocene compound, bis (ferrocenoylamino) cystamine, [bis (2-ferrocenoylamide)] 5,5'-dithiodi-1,3,3.
4-thiadiazole, 4,4'-dithiobis (ferrocenoylamino) aniline, bis (ferrocenecarboxylic acid) -4,4'-dithiodiphenolate, bis (ferrocenecarboxylic acid) -2,2'-dithiodiethi Rad, bis (ferrocenoyloxy) -2,2′-dihydroxydithiodipropane, bis (ferrocenylmethyldimethyl- (4,4′-dibutyrylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyl) Dimethyl- (4,4'-benzylcarboxyamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldimethyl- (5,5'-dipentyrylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldimethyl) -(11,11'-diundecanoylamino) ammonium) cysta Nji bromide, 3,
3'-dithiobis (ferrocenylmethyl) propionate, 11,11'-dithiobis (ferrocenylmethyl)
Undecanoate, 2,2'-dithiobis (ferrocenylmethyl) isopropionate, 4,4'-dithiobis (ferrocenylmethyl) dihydrocinnamic acid ester,
2,2'-dithiotetrakis (ferrocenylmethyl) dibutanedioic acid, 3,3'-dithiobis (ferrocenoylamino) propane, 4,4'-dithiobis (ferrocenoylamino) butane, 5,5'- Dithiobis (ferrocenoylamino) pentane, 6,6′-dithiobis (ferrocenoylamino) hexane, 7,7′-dithiobis (ferrocenoylamino) heptane, 8,8′-dithiobis (ferrocenoylamino) octane , 9,9'-dithiobis (ferrocenoylamino) nonane, 10,10'-
Dithiobis (ferrocenoylamino) decane, 11,1
1'-dithiobis (ferrocenoylamino) undecane, bis (ferrocenecarboxylic acid) -3,3'-dithiodipropionate, bis (ferrocenecarboxylic acid)-
4,4'-dithiodibutyrate, bis (ferrocenecarboxylic acid) -5,5'-dithiodipentylate, bis (ferrocenecarboxylic acid) -6,6'-dithiodihexylate, bis (ferrocenecarboxylic acid)- 7,7′-dithiodiheptylate, bis (ferrocenecarboxylic acid) -8,
8'-dithiodioctylate, bis (ferrocenecarboxylic acid) -9,9'-dithiodinonilate, bis (ferrocenecarboxylic acid) -10,10'-dithiodidecanate, bis (ferrocenecarboxylic acid) -11 , 11'-dithiodiundecanoate, bis (ferrocenylmethyldiethyl- (4,4'-dibutyrylamino) ammonium)
Cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldimethyl- (5,5'-dipentyrylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldiethyl- (5,5'-dipentyrylamino) ammonium) Cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldimethyl- (6,6'-dihexylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldiethyl- (6,6'-dihexylamino) ammonium) Cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldimethyl- (7,7'-diheptyrylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldiethyl- (7,7'-diheptyrylamino) ammonium) Cystamine dibromide,
Bis (ferrocenylmethyldimethyl- (8,8'-dioctylylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldimethyl- (8,8'-
Dioctyrylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldiethyl- (9,
9'-dinonylylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldimethyl- (1
0,10'-didesilylamino) ammonium) cystamine dibromide, bis (ferrocenylmethyldiethyl- (10,10'-didesilylamino) ammonium)
Cystamine dibromide, 4,4'-dithiobis (ferrocenylmethyl) butyrate, 5,5'-dithiobis (ferrocenylmethyl) pentylate, 6,6'-dithiobis (ferrocenylmethyl) hexylate, 7,7 '
-Dithiobis (ferrocenylmethyl) heptylate,
Compounds such as 8,8'-dithiobis (ferrocenylmethyl) octylate, 9,9'-dithiobis (ferrocenylmethyl) nonylate, 10,10'-dithiobis (ferrocenylmethyl) decanoate are particularly preferably used. To be

【0029】上記結合性フェロセン化合物の合成方法は
一般に公知の方法を組合わせて合成することができる
が、次に示す方法が効率良く合成できるため好適に採用
される。 フェロセンカルボン酸をオキサリルクロリド
と反応させることで、フェロセンカルボン酸の酸塩化物
が高収率で得られる。これと分子内にアミノ基、水酸基
等の反応性官能基を有するジスルフィドまたはスルフィ
ドと反応させることで容易にフェロセン基を導入するこ
とが可能である。生成物はプロトンNMRにより同定可
能であり、4.3〜4.8ppmにフェロセン基の水素
が、2.6〜3.0ppmにジスルフィド基の隣のメチ
レンの水素に基づくシグナルが観測される。
The binding ferrocene compound can be synthesized by combining generally known methods, but the following method is preferably used because it can be synthesized efficiently. By reacting ferrocenecarboxylic acid with oxalyl chloride, the acid chloride of ferrocenecarboxylic acid is obtained in high yield. A ferrocene group can be easily introduced by reacting this with a disulfide or sulfide having a reactive functional group such as an amino group and a hydroxyl group in the molecule. The product can be identified by proton NMR, and a signal based on the hydrogen of the ferrocene group is observed at 4.3 to 4.8 ppm, and a signal based on the hydrogen of methylene next to the disulfide group is observed at 2.6 to 3.0 ppm.

【0030】前記酸化還元層製造時の溶媒としては、上
記結合性フェロセン化合物が溶解するものであれば特に
制限されず公知の溶媒が使用可能であるが、洗浄および
洗浄後の乾燥工程の操作性を考慮し、揮発性の溶媒が好
ましい。一般に好適に採用される溶媒を例示すれば以下
のとおりである。即ち、メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、四塩化炭素、クロロホルム、塩化
メチレン、アセトン、アセトニトリル、ジオキサン、テ
トラヒドロフラン、水等が好適に用いられる。
The solvent for producing the redox layer is not particularly limited as long as it can dissolve the above-mentioned binding ferrocene compound, and known solvents can be used, but the operability of the washing step and the drying step after the washing can be used. Considering the above, a volatile solvent is preferable. Examples of the solvent that is generally suitably used are as follows. That is, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, acetone, acetonitrile, dioxane, tetrahydrofuran, water and the like are preferably used.

【0031】本発明の酸化還元層の生成は、一般にサイ
クリックボルタモグラムを測定することにより、確認で
きる。この時、フェロセン基が存在すれば300mV〜
600mV(銀塩化銀電極に対する電位)に酸化および
還元に対応するピークが観測される。さらに、ピーク面
積と掃引速度より酸化還元層中のフェロセン基の量が求
まる。
The formation of the redox layer of the present invention can be generally confirmed by measuring a cyclic voltammogram. At this time, if a ferrocene group is present, 300 mV
Peaks corresponding to oxidation and reduction are observed at 600 mV (potential to silver-silver chloride electrode). Furthermore, the amount of ferrocene groups in the redox layer can be determined from the peak area and the sweep rate.

【0032】前記サイクリックボルタモグラムは公知の
方法[藤嶋 昭、相沢益男、井上徹、「電気化学測定法
(下)」、技報堂、p442、(1984)に記載の方
法]によって測定される。即ち、測定しようとする電極
と対極、参照電極を用いる3極式のセルを用い、測定し
ようとする電極に所定の電位を印加し掃引することで電
圧−電流曲線を得るものである。
The cyclic voltammogram is measured by a known method [Akira Fujishima, Masuo Aizawa, Tohru Inoue, "Electrochemical measurement method (2)", Gihodo, p442, (1984)]. That is, a voltage-current curve is obtained by applying a predetermined potential to the electrode to be measured and sweeping it using a three-electrode cell that uses the electrode to be measured, the counter electrode, and the reference electrode.

【0033】前記酸化還元層製造時の浸漬時間は、配位
結合可能な結合基とそれを持つ結合性フェロセン化合物
の構造により最適値が存在する。未被覆の金属電極表面
では、予期しない酸化還元反応が起る可能性があるため
未被覆の金属電極表面をできるだけ減らすことが望まし
い。従って、チオール基を有する結合性フェロセン化合
物の場合10分以上、好適には2〜3時間、ジスルフィ
ド基またはスルフィド基を有する結合性フェロセン化合
物の場合数時間以上、好適には12時間以上浸漬するす
ることにより、酸化還元層中のフェロセン基の濃度を高
めることができ、金属電極表面をほぼ完全に被覆でき
る。
The immersion time during the production of the redox layer has an optimum value depending on the structure of the bondable group capable of coordinate bond and the bondable ferrocene compound having it. It is desirable to reduce the uncoated metal electrode surface as much as possible because an unexpected redox reaction may occur on the uncoated metal electrode surface. Therefore, the binding ferrocene compound having a thiol group is immersed for 10 minutes or longer, preferably 2-3 hours, and the binding ferrocene compound having a disulfide group or a sulfide group is immersed for several hours or longer, preferably 12 hours or longer. As a result, the concentration of ferrocene groups in the redox layer can be increased and the surface of the metal electrode can be almost completely covered.

【0034】本発明に用いるイオン感応膜層は、試料液
中の特定のイオン濃度に応じた膜電位を発生させ、目的
イオンに対してのみ感度よく応答させるために必要であ
る。該イオン感応膜層としては、イオン濃度に応じた膜
電位を発生する膜であれば特に限定されず、当該分野で
公知のイオン感応膜が使用可能である。
The ion-sensitive membrane layer used in the present invention is necessary to generate a membrane potential according to a specific ion concentration in the sample solution and to make a sensitive response only to target ions. The ion-sensitive film layer is not particularly limited as long as it is a film that generates a film potential according to the ion concentration, and an ion-sensitive film known in the art can be used.

【0035】一般に、(a)高分子化合物、可塑剤、お
よびイオノフォアを主成分とするイオノフォア型イオン
感応膜、(b)イオン交換性基が共有結合で導入された
高分子化合物を主成分とするイオン交換型イオン感応
膜、の2種類が本発明の酸化還元層と接着性がよいため
好適に用いられる。
Generally, (a) a polymer compound, a plasticizer, and an ionophore-type ion-sensitive membrane containing an ionophore as a main component, and (b) a polymer compound into which an ion-exchange group is introduced by a covalent bond as a main component. Two types of ion-exchange type ion-sensitive membranes are preferably used because they have good adhesiveness to the redox layer of the present invention.

【0036】本発明のイオン選択性電極は、通常水溶液
中で使用されるため、前記イオノフォア型イオン感応膜
の高分子化合物は水に溶解しないものであることが好ま
しい。イオノフォア型イオン感応膜に使用される高分子
化合物として好適なものを例示すると、例えば、塩化ビ
ニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニ
ルの単独重合体または共重合体;シロキサン重合体また
は共重合体;酢酸セルロース、硝酸セルロース等の繊維
素誘導体が挙げられる。特に、ハロゲン化ビニルの単独
重合体または共重合体、または、シロキ酸重合体または
共重合体が本発明のイオン選択性電極を生体液中で使用
した場合に寿命が長く好適である。
Since the ion-selective electrode of the present invention is usually used in an aqueous solution, it is preferable that the polymer compound of the ionophore-type ion-sensitive membrane is insoluble in water. Suitable examples of the polymer compound used for the ionophore-type ion-sensitive membrane include, for example, vinyl halide homopolymers or copolymers such as vinyl chloride, vinyl bromide, vinylidene chloride; siloxane polymers or copolymers. Polymers: fibrin derivatives such as cellulose acetate and cellulose nitrate. In particular, a vinyl halide homopolymer or copolymer, or a siloxic acid polymer or copolymer is suitable because it has a long life when the ion-selective electrode of the present invention is used in a biological fluid.

【0037】前記イオノフォア型イオン感応膜に用いる
可塑剤はは特に限定されず公知のものを使用できるが、
好適に使用できるものを例示すれば以下の通りである。
即ち、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジオ
クチルフタレート、等のフタル酸エステル類;ジオクチ
ルアジペート、ジオクチルセバケート等の脂肪酸エステ
ル類;オルトニトロフェニルオクチルエーテル、オルト
ニトロフェニルフェニルエーテル、2−フルオロ−2’
−ニトロフェニルエーテル等のオルトニトロフェニルエ
ーテル類等である。これらの可塑剤の添加量は陰イオン
感応膜の使用目的に応じて適宜選択すればよいが、一般
には高分子化合物100重量部に対して可塑剤を30〜
300重量部の範囲で選べば好適である。
The plasticizer used for the ionophore-type ion-sensitive membrane is not particularly limited, and known ones can be used.
The following is an example of what can be suitably used.
That is, phthalic acid esters such as dimethyl phthalate, diethyl phthalate and dioctyl phthalate; fatty acid esters such as dioctyl adipate and dioctyl sebacate; ortho nitrophenyl octyl ether, ortho nitrophenyl phenyl ether, 2-fluoro-2 '.
-Ortho nitrophenyl ethers such as nitrophenyl ether. The addition amount of these plasticizers may be appropriately selected according to the purpose of use of the anion-sensitive membrane, but generally, the plasticizer is added in an amount of 30 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer compound.
It is preferable to select in the range of 300 parts by weight.

【0038】前記イオノフォア型イオン感応膜に用いる
イオノフォアとしては、当該分野で公知のイオン感応膜
用イオノフォアが使用可能である。一般に該イオノフォ
アとしては測定対象のイオンによって決定され、好適に
用いられるものを例示すれば以下のとおりである。
As the ionophore used for the ionophore-type ion-sensitive membrane, an ionophore for ion-sensitive membrane known in the art can be used. Generally, the ionophore is determined by the ion to be measured, and examples of those that are preferably used are as follows.

【0039】カリウムイオン選択性電極:バリノマイシ
ン、ビス[(ベンゾ−15−クラウン−5)−4−メチ
ル]ピメレート、15クラウン5誘導体、 ナトリウムイオン選択性電極:モネンシン、ビス[(1
2−クラウン−4)メチル]メチルドデシルマロネー
ト、12クラウン4誘導体、カリックスアレン誘導体、 クロルイオン選択性電極:4級アンモニウム塩誘導体、
ポルフィリン金属錯体、有機スズ化合物、 カルシウムイオン選択性電極:ジ−n−オクチルフェニ
ルフォスフォネート、 リチウムイオン選択性電極:6,6−ジベンジル−1,
4,8,11−テトラオキサシクロテトラデカン等であ
る。
Potassium ion selective electrode: valinomycin, bis [(benzo-15-crown-5) -4-methyl] pimelate, 15 crown 5 derivative, sodium ion selective electrode: monensin, bis [(1
2-crown-4) methyl] methyldodecyl malonate, 12 crown 4 derivative, calixarene derivative, chlorion-selective electrode: quaternary ammonium salt derivative,
Porphyrin metal complex, organotin compound, calcium ion selective electrode: di-n-octylphenylphosphonate, lithium ion selective electrode: 6,6-dibenzyl-1,
4,8,11-tetraoxacyclotetradecane and the like.

【0040】本発明に用いるイオノフォア型イオン感応
膜の製造方法は従来公知の方法が採用される。一般に好
適に採用される代表的な製造方法を例示すれば次の通り
である。前記イオノフォアを高分子化合物、可塑剤と共
に有機溶媒に溶解し、該溶液を酸化還元層上に塗布また
は流し込んだ後、有機溶媒を蒸発せしめてイオン感応膜
とする方法が挙げられる。この時必要に応じて、カリウ
ムテトラフェニルボレート、カリウムテトラキス(トリ
フルオロメチルフェニル)ボレート等の脂溶性有機塩化
合物を添加しても構わない。また、事前にガラスシャー
レなどの基板上に同様にして製造したイオン感応膜を、
酸化還元層の上に貼りつける方法も好適に採用される。
As a method for producing the ionophore type ion sensitive membrane used in the present invention, a conventionally known method is adopted. The following is an example of a typical manufacturing method that is generally suitably used. A method is available in which the ionophore is dissolved in an organic solvent together with a polymer compound and a plasticizer, the solution is applied or poured onto the redox layer, and then the organic solvent is evaporated to form an ion-sensitive film. At this time, a fat-soluble organic salt compound such as potassium tetraphenylborate or potassium tetrakis (trifluoromethylphenyl) borate may be added, if necessary. In addition, an ion-sensitive film produced in the same manner on a substrate such as a glass petri dish in advance,
A method of sticking on the redox layer is also suitably adopted.

【0041】上記有機溶媒としては、高分子化合物、可
塑剤及びイオノフォアを溶解するものであれば公知のも
のがなんら制限されず使用し得る。一般に好適に用いら
れる有機溶媒を具体的に例示すれば、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン、クロロホルム、塩化メチレン、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ベンゼン、ト
ルエン等が挙げられる。
As the above-mentioned organic solvent, known solvents can be used without any limitation as long as they dissolve the polymer compound, the plasticizer and the ionophore. Specific examples of generally suitable organic solvents include tetrahydrofuran, dioxane, chloroform, methylene chloride, dimethylformamide, dimethylacetamide, benzene, and toluene.

【0042】上記に示した方法により得られるイオン感
応膜は、一般に均一な膜となる。本発明のイオン感応膜
の膜厚は、用いる構成成分の量と膜面積を調整すること
により制御可能であるが、イオン選択性電極として使用
する際の操作性を勘案して1μm〜1mmの範囲である
ことが望ましい。前記イオン交換型イオン感応膜に用い
るイオン性基が共有結合で導入された高分子化合物とし
ては、トリメチルアンモニオメチルスチレン共重合体、
トリメチルアンモニオエチルメタクリレート共重合体、
ジオクタデシルメチルアンモニオメチルスチレン重合体
および共重合体等を用いた場合、酸化還元層との密着が
よいため好適である。
The ion sensitive film obtained by the above-mentioned method is generally a uniform film. The film thickness of the ion-sensitive film of the present invention can be controlled by adjusting the amounts of constituent components used and the film area, but in the range of 1 μm to 1 mm in consideration of operability when used as an ion-selective electrode. Is desirable. As the polymer compound in which the ionic group used for the ion-exchange type ion-sensitive membrane is covalently introduced, a trimethylammoniomethylstyrene copolymer,
Trimethylammonioethyl methacrylate copolymer,
It is preferable to use a dioctadecylmethylammoniomethylstyrene polymer, a copolymer, or the like because the adhesion to the redox layer is good.

【0043】イオン交換型イオン感応膜の製造方法は従
来公知の方法が採用される。一般に好適に採用される代
表的な製造方法を例示すれば次の通りである。前記イオ
ン性基が共有結合で導入された高分子化合物を有機溶媒
に溶解し、該溶液を酸化還元層上に塗布または流し込ん
だ後、有機溶媒を蒸発せしめてイオン感応膜とする方法
が挙げられる。また、事前にガラスシャーレなどの基板
上に同様にして製造したイオン感応膜を、酸化還元層の
上に貼りつける方法も好適に採用される。
A conventionally known method is adopted as a method for producing the ion-exchange type ion-sensitive membrane. The following is an example of a typical manufacturing method that is generally suitably used. Examples include a method in which the polymer compound in which the ionic group is covalently introduced is dissolved in an organic solvent, and the solution is applied or poured onto the redox layer, and then the organic solvent is evaporated to form an ion-sensitive film. . Further, a method of adhering an ion-sensitive film produced in the same manner on a substrate such as a glass petri dish in advance on the redox layer is also suitably used.

【0044】上記有機溶媒としては、高分子化合物を溶
解するものであれば公知のものがなんら制限されず使用
し得る。一般に好適に用いられる有機溶媒を具体的に例
示すれば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホ
ルム、塩化メチレン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
アセトアミド、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。
Any known organic solvent can be used without limitation as long as it can dissolve the polymer compound. Specific examples of generally suitable organic solvents include tetrahydrofuran, dioxane, chloroform, methylene chloride, dimethylformamide, dimethylacetamide, benzene, and toluene.

【0045】上記に示した方法により得られるイオン感
応膜は、一般に均一な膜となる。本発明のイオン感応膜
の膜厚は、用いる構成成分の量と膜面積を調整すること
により制御可能であるが、イオン選択性電極として使用
する際の操作性を勘案して1μm〜1mmの範囲である
ことが望ましい。
The ion-sensitive film obtained by the above-mentioned method is generally a uniform film. The film thickness of the ion-sensitive film of the present invention can be controlled by adjusting the amounts of constituent components used and the film area, but in the range of 1 μm to 1 mm in consideration of operability when used as an ion-selective electrode. Is desirable.

【0046】本発明のイオン選択性電極は図3に例示す
るように、試料液に浸漬する部分に境界膜としてイオン
感応膜35を設け、イオン感応膜と金属電極33の間
に、酸化還元層34を設けることにより基本的に構成さ
れる。尚、電極を絶縁性基板31の上に作製する場合に
は、基板と電極の接着性をあげるために必要に応じて下
地金属層32を金属電極と絶縁性基板の間に形成させ
る。各層の製造方法は前述した通りである。
As shown in FIG. 3, the ion-selective electrode of the present invention is provided with an ion-sensitive film 35 as a boundary film in a portion immersed in a sample solution, and an oxidation-reduction layer is provided between the ion-sensitive film and the metal electrode 33. It is basically configured by providing 34. When the electrode is formed on the insulating substrate 31, a base metal layer 32 is formed between the metal electrode and the insulating substrate, if necessary, in order to improve the adhesiveness between the substrate and the electrode. The method for producing each layer is as described above.

【0047】本発明のイオン選択性電極を用いて試料溶
液中のイオン濃度を定量する方法は公知の方法で使用す
ることができる。例えば、図4に示した使用態様が代表
的である。即ち、イオン選択性電極41は塩橋42と共
に試料溶液43中に浸漬され、塩橋の他の一端は比較電
極44と共に飽和塩化カリウム溶液46に浸漬される。
上記比較電極としては一般に公知のものが採用される
が、好適に使用されるものを例示すれば、カロメル電
極、銀−塩化銀電極、白金板、カーボングラファイト等
である。
The method of quantifying the ion concentration in the sample solution using the ion-selective electrode of the present invention can be used by a known method. For example, the usage pattern shown in FIG. 4 is typical. That is, the ion-selective electrode 41 is immersed in the sample solution 43 together with the salt bridge 42, and the other end of the salt bridge is immersed in the saturated potassium chloride solution 46 together with the reference electrode 44.
As the above-mentioned comparison electrode, generally known ones are adopted, but examples of suitably used ones include calomel electrodes, silver-silver chloride electrodes, platinum plates, carbon graphite and the like.

【0048】上記装置で、試料のイオン濃度を測定する
際の一般的な測定操作は次の通りである。即ち、検出し
ようとするイオン濃度が既知で、かつ異なる濃度の2つ
の標準液についてイオン選択性電極と比較電極の間に生
じた電位を各々測定し予め検量線を作成する。次いで、
未知濃度のイオンを含む試料溶液について、イオン選択
性電極と比較電極の間に生じた電位を測定し、検量線に
外挿することで試料溶液のイオン濃度が求まる。
A general measuring operation for measuring the ion concentration of a sample with the above apparatus is as follows. That is, the potentials generated between the ion-selective electrode and the reference electrode are measured for two standard solutions having known ion concentrations to be detected and different concentrations, and a calibration curve is prepared in advance. Then
The ion concentration of the sample solution can be obtained by measuring the potential generated between the ion selective electrode and the reference electrode for the sample solution containing the ions of unknown concentration and extrapolating it to the calibration curve.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明のイオン選択性電極は、酸化還元
層を金属電極層とイオン感応膜層の間に有するため、電
極電位が長期に渡って安定している。更に、酸化還元層
が自己会合型の単分子膜からなっているため、イオン選
択性電極の製造が著しく容易でかつ小型化が可能となっ
ている。したがって、溶液中のイオン濃度が正確かつ簡
便に測定可能である。以上の点より、本発明のイオン選
択性電極の工業的価値は極めて大きい。
Since the ion-selective electrode of the present invention has the redox layer between the metal electrode layer and the ion-sensitive membrane layer, the electrode potential is stable for a long period of time. Furthermore, since the redox layer is composed of a self-association type monomolecular film, the production of the ion-selective electrode is extremely easy and downsizing is possible. Therefore, the ion concentration in the solution can be measured accurately and easily. From the above points, the industrial value of the ion-selective electrode of the present invention is extremely large.

【0050】[0050]

【実施例】以下に本発明をさらに具体的に説明するため
に実施例を挙げるが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではない。
EXAMPLES Examples will be given below to more specifically describe the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

【0051】尚本実施例中において、プロトンNMRを
1HNMR、テトラメチルシランをTMSと略記する。
In this example, proton NMR was used.
1 HNMR and tetramethylsilane are abbreviated as TMS.

【0052】製造例1 50mlのフェロセンカルボン酸1.0g(4.3mm
ol)をジクロロメタン20mlと混合し、氷冷下オキ
サリルクロリド2mlを加え2.5時間攪拌した後、溶
媒及び未反応のオキサリルクロリドを減圧留去し、精製
せずにつぎの反応に用いた。
Production Example 1 1.0 g (4.3 mm) of ferrocenecarboxylic acid in 50 ml
ol) was mixed with 20 ml of dichloromethane, 2 ml of oxalyl chloride was added under ice cooling, and the mixture was stirred for 2.5 hours. Then, the solvent and unreacted oxalyl chloride were distilled off under reduced pressure and used for the next reaction without purification.

【0053】二塩酸シスタミン0.6gをジクロロメタ
ン/水(pH〜13)で抽出し、有機層を分取し溶媒を
減圧留去した。このとき得られる遊離のシスタミン0.
28g(2mmol)のジクロロメタン/トリエアチル
アミン=2/8の溶液(約30ml)に、先に得られた
フェロセニルクロリド1.0g(4mmol)を加え1
4時間室温で攪拌した。
0.6 g of cystamine dihydrochloride was extracted with dichloromethane / water (pH ~ 13), the organic layer was separated, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The free cystamine 0.
To 28 g (2 mmol) of a solution of dichloromethane / triaetylamine = 2/8 (about 30 ml), 1.0 g (4 mmol) of ferrocenyl chloride obtained above was added, and 1
Stir for 4 hours at room temperature.

【0054】反応混合物をクロロホルム/水(pH1
2)、次いでクロロホルム/水(pH2)で抽出した
(いずれもクロロホルム層を分取)。溶媒を減圧留去
し、残渣をシリカゲルカラム処理(クロロホルム/メタ
ノール=9/1)することで黄色固体0.99g(収率
87%)を得た。
The reaction mixture was mixed with chloroform / water (pH 1
2), followed by extraction with chloroform / water (pH 2) (all chloroform layers were separated). The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was treated with a silica gel column (chloroform / methanol = 9/1) to obtain 0.99 g (yield 87%) of a yellow solid.

【0055】精製物の1HNMR(CDCl3中、TM
Sを内部基準(0.0ppm)とする。)およびIR測
定を行ない次に示す結果を得た。
1H NMR of the purified product (TM in CDCl 3
Let S be an internal standard (0.0 ppm). ) And IR measurements were performed and the following results were obtained.

【0056】1HNMR:6.6ppm(t;1H、ア
ミド−H)、4.3〜4.8ppm(m;9H、フェロ
セン−H)、3.7ppm(q;2H、N−CH2)、
3.0ppm(t;2H、S−CH2) IR:1628cm-1(C=O、アミドI)、1537
cm-1(NH、N−C=O、アミドII) ここで得られた末端にフェロセン基を有するジスルフィ
ドの構造を表1に示す。
1 HNMR: 6.6 ppm (t; 1H, amide-H), 4.3 to 4.8 ppm (m; 9H, ferrocene-H), 3.7 ppm (q; 2H, N-CH 2 ),
3.0ppm (t; 2H, S- CH 2) IR: 1628cm -1 (C = O, amide I), 1537
cm −1 (NH, N—C═O, amide II) Table 1 shows the structure of the disulfide having a ferrocene group at the terminal obtained here.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】製造例2 表2に示す二官能性ジスルフィド2mmolのジクロロ
メタン/トリエアチルアミン=2/8の溶液(約30m
l)に、フェロセニルクロリド1.0g(4mmol)
を加え14時間室温で攪拌した。反応混合物をクロロホ
ルム/水(pH12)で抽出し、クロロホルム層を分取
した。溶媒を減圧留去し、残渣をシリカゲルカラム処理
(クロロホルム/メタノール=9/1)し、ジスルフィ
ド化合物にフェロセン基を導入した。得られた化合物の
構造を表2に示す。
Production Example 2 Solution of 2 mmol of difunctional disulfide shown in Table 2 in dichloromethane / triaetylamine = 2/8 (about 30 m
l), 1.0 g (4 mmol) of ferrocenyl chloride
Was added and the mixture was stirred for 14 hours at room temperature. The reaction mixture was extracted with chloroform / water (pH 12), and the chloroform layer was separated. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was treated with a silica gel column (chloroform / methanol = 9/1) to introduce a ferrocene group into the disulfide compound. The structure of the obtained compound is shown in Table 2.

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】製造例3 (1) 4−ブロモ酪酸6.7g(40mmol)に塩
化チオニル5g(42mmol)を加え室温で5時間攪
拌した。気体が発生し終わった後、過剰の塩化チオニル
を減圧留去し、塩化メチレン10mlを加えた。
Production Example 3 (1) 5 g (42 mmol) of thionyl chloride was added to 6.7 g (40 mmol) of 4-bromobutyric acid, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. After the gas was completely generated, excess thionyl chloride was distilled off under reduced pressure, and 10 ml of methylene chloride was added.

【0061】シスタミン二塩酸塩4.5g(20mmo
l)をクロロホルム/NaOH水溶液(pH12)で抽
出し、溶媒を減圧留去し、トリエチルアミン4g(40
mmol)と塩化メチレンを加えた。先に得られた酸ク
ロライドの塩化メチレン溶液に、この塩化メチレン溶液
を徐々に滴下し室温で72時間攪拌した。反応終了後蒸
留水を加え室温で1時間攪拌した後分液し、有機層を分
取した。これを再度蒸留水で抽出し、有機層を分取し溶
媒を減圧留去した。残渣をシリカゲルカラム処理(クロ
ロホルム/メタノール=93/7)し、淡黄色固体4.
0g(収率40%)を得た。
4.5 g of cystamine dihydrochloride (20 mmo
l) was extracted with chloroform / NaOH aqueous solution (pH 12), the solvent was distilled off under reduced pressure, and triethylamine 4 g (40
mmol) and methylene chloride were added. This methylene chloride solution was gradually added dropwise to the methylene chloride solution of the acid chloride obtained above, and the mixture was stirred at room temperature for 72 hours. After completion of the reaction, distilled water was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour and then separated, and the organic layer was separated. This was extracted again with distilled water, the organic layer was separated, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was treated with a silica gel column (chloroform / methanol = 93/7) to give a pale yellow solid 4.
0 g (yield 40%) was obtained.

【0062】精製物の1HNMR(CDCl3中、TMS
を内部基準(0.0ppm)とする。)測定を行ない次
に示す結果を得た。
1 HNMR of the purified product (TMS in CDCl 3
Is the internal standard (0.0 ppm). ) The measurement was performed and the following results were obtained.

【0063】1HNMR:6.8ppm(s;1H、ア
ミド−H)、4.3ppm(t;2H、Br−C
2)、3.6ppm(q;2H、N−CH2)、2.8
ppm(t;2H、S−CH2)、2.4ppm(m;
2H、CO−CH2)、2.2ppm(m;2H、Br
−C−CH2) (2)ビス−(4−ブロモブチリルアミノ)シスタミン
4g(8mmol)をベンゼン50mlに溶解し、N、
N−ジメチルアミノフェロセン2.5g(10mmo
l)を加え6時間加熱還流した。シリカゲルカラム処理
(クロロホルム/メタノール=4/1)、抽出(塩酸酸
性水/クロロホルム)により反応混合物を精製し黄色固
体を得た。
1H NMR: 6.8 ppm (s; 1H, amide-H), 4.3 ppm (t; 2H, Br-C)
H 2), 3.6ppm (q; 2H, N-CH 2), 2.8
ppm (t; 2H, S- CH 2), 2.4ppm (m;
2H, CO-CH 2), 2.2ppm (m; 2H, Br
-C-CH 2) (2) bis - (4-bromo-butyryl amino) was dissolved cystamine 4g of (8 mmol) in benzene 50 ml, N,
2.5 g of N-dimethylaminoferrocene (10 mmo
1) was added and the mixture was heated under reflux for 6 hours. The reaction mixture was purified by silica gel column treatment (chloroform / methanol = 4/1) and extraction (hydrochloric acid / water / chloroform) to obtain a yellow solid.

【0064】精製物の1HNMR(CDCl3中、TMS
を内部基準(0.0ppm)とする。)測定を行ない次
に示す結果を得た。
1 H NMR of purified product (TMS in CDCl 3
Is the internal standard (0.0 ppm). ) The measurement was performed and the following results were obtained.

【0065】1HNMR:6.8ppm(s;1H、ア
ミド−H)、4.3〜4.8ppm(m;9H、フェロ
セン−H)、3.2〜3.7ppm(m;10H、N+
−CH2、N+−CH3)、2.8ppm(t;2H、S
−CH2)、2.2〜2.4ppm(m;4H、CO−
CH2−CH2−) ここで得られた末端にフェロセン基を有するジスルフィ
ドの構造を表3に示す。
1 HNMR: 6.8 ppm (s; 1H, amide-H), 4.3 to 4.8 ppm (m; 9H, ferrocene-H), 3.2 to 3.7 ppm (m; 10H, N +)
-CH 2, N + -CH 3) , 2.8ppm (t; 2H, S
-CH 2), 2.2~2.4ppm (m; 4H, CO-
CH 2 —CH 2 —) Table 3 shows the structure of the resulting disulfide having a ferrocene group at the terminal.

【0066】[0066]

【表3】 [Table 3]

【0067】製造例4 遊離のシスタミン3g(20mmol)をトリエチルア
ミン4g(40mmol)と塩化メチレン10mlに溶
解した溶液を、表4に示すカルボン酸の酸塩化物の塩化
メチレン溶液(40mmol/10ml)に徐々に滴下
し室温で72時間攪拌した。反応終了後蒸留水を加え室
温で1時間攪拌した後分液し、有機層を分取した。これ
を再度蒸留水で抽出し、有機層を分取し溶媒を減圧留去
した。残渣をシリカゲルカラム処理(クロロホルム/メ
タノール=93/7)した。これを8mmol秤量して
ベンゼン50mlに溶解し、N、N−ジメチルアミノフ
ェロセン2.5g(10mmol)を加え6時間加熱還
流した。シリカゲルカラム処理(クロロホルム/メタノ
ール=4/1)、抽出(塩酸酸性水/CHCl3)によ
り反応混合物を精製した。得られた、末端にフェロセン
基を有するジスルフィドの構造を表4に示す。
Production Example 4 A solution of 3 g (20 mmol) of free cystamine dissolved in 4 g (40 mmol) of triethylamine and 10 ml of methylene chloride was gradually added to a methylene chloride solution (40 mmol / 10 ml) of acid chloride of carboxylic acid shown in Table 4. The mixture was added dropwise to and stirred at room temperature for 72 hours. After completion of the reaction, distilled water was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour and then separated, and the organic layer was separated. This was extracted again with distilled water, the organic layer was separated, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was treated with a silica gel column (chloroform / methanol = 93/7). 8 mmol of this was weighed and dissolved in 50 ml of benzene, 2.5 g (10 mmol) of N, N-dimethylaminoferrocene was added, and the mixture was heated under reflux for 6 hours. The reaction mixture was purified by silica gel column treatment (chloroform / methanol = 4/1) and extraction (hydrochloric acid / water / CHCl3). Table 4 shows the structure of the obtained disulfide having a ferrocene group at the terminal.

【0068】[0068]

【表4】 [Table 4]

【0069】製造例5 フェロセンメタノール2g(9.3mmol)と3,
3’−ジチオジプロピオン酸0.9g(4.3mmo
l)をテトラヒドロフラン50mlに溶解し、濃硫酸2
mlを加え24時間加熱還流した。室温まで放冷した後
クロロホルム/水(pH7〜8)で抽出し有機層を分取
した。溶媒を減圧留去し残渣をシリカゲルカラム処理
(クロロホルム/メタノール=95/5)し、黄色固体
1.5g(収率55%)を得た。
Production Example 5 Ferrocenemethanol 2 g (9.3 mmol) and 3,
0.9 g of 3'-dithiodipropionic acid (4.3 mmo
l) is dissolved in 50 ml of tetrahydrofuran and concentrated sulfuric acid 2
ml was added and the mixture was heated under reflux for 24 hours. After allowing to cool to room temperature, the mixture was extracted with chloroform / water (pH 7 to 8) to separate the organic layer. The solvent was distilled off under reduced pressure and the residue was treated with a silica gel column (chloroform / methanol = 95/5) to obtain 1.5 g of a yellow solid (yield 55%).

【0070】精製物の1HNMR(CDCl3中、TMS
を内部基準(0.0ppm)とする。)測定を行ない次
に示す結果を得た。
1 HNMR of the purified product (TMS in CDCl 3
Is the internal standard (0.0 ppm). ) The measurement was performed and the following results were obtained.

【0071】1HNMR:4.3〜4.8ppm(m;
9H、フェロセン−H)、3.8ppm(m;2H、C
OO−CH2−フェロセン)、2.8ppm(m;4
H、OCO−CH2−CH2−) 得られた化合物の構造を表5に示す。
1 HNMR: 4.3 to 4.8 ppm (m;
9H, ferrocene-H), 3.8 ppm (m; 2H, C
OO-CH 2 - ferrocene), 2.8ppm (m; 4
H, OCO—CH 2 —CH 2 —) The structure of the obtained compound is shown in Table 5.

【0072】[0072]

【表5】 [Table 5]

【0073】製造例6 フェロセンメタノール2g(9.3mmol)と表6に
示すカルボン酸4.3mmolをテトラヒドロフラン5
0mlに溶解し、濃硫酸2mlを加え24時間加熱還流
した。室温まで放冷した後クロロホルム/水(pH7〜
8)で抽出し有機層を分取した。溶媒を減圧留去し残渣
をシリカゲルカラム処理(クロロホルム/メタノール=
95/5)し、フェロセン基を導入したジスルフィド化
合物を得た。得られた、末端にフェロセン基を有するジ
スルフィドの構造を表6に示す。
Production Example 6 2 g (9.3 mmol) of ferrocenemethanol and 4.3 mmol of the carboxylic acid shown in Table 6 were added to 5 parts of tetrahydrofuran.
It was dissolved in 0 ml, 2 ml of concentrated sulfuric acid was added, and the mixture was heated under reflux for 24 hours. After cooling to room temperature, chloroform / water (pH 7-
The organic layer was separated by extraction in 8). The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was treated with a silica gel column (chloroform / methanol =
95/5) to obtain a disulfide compound having a ferrocene group introduced therein. Table 6 shows the structure of the obtained disulfide having a ferrocene group at the terminal.

【0074】[0074]

【表6】 [Table 6]

【0075】実施例1 図3に示すように、ガラス基板上にマスキングテープで
所定の形状にマスキングを行ない、白金をスパッタリン
グしたあと続けて金をスパッタし厚さ60nmの金電極
を得た。製造例1で得られた化合物(製造No.1)の
クロロホルム溶液(10mM)に上記金電極を24時間室
温で浸漬し、製造例1で得られた化合物の単分子膜を金
電極表面に形成させた。クロロホルムで充分洗浄した
後、溶媒を乾燥させた。
Example 1 As shown in FIG. 3, a glass substrate was masked with a masking tape in a predetermined shape, and platinum was sputtered and subsequently gold was sputtered to obtain a gold electrode having a thickness of 60 nm. The gold electrode was immersed in a chloroform solution (10 mM) of the compound (Production No. 1) obtained in Production Example 1 for 24 hours at room temperature to form a monomolecular film of the compound obtained in Production Example 1 on the surface of the gold electrode. Let After thoroughly washing with chloroform, the solvent was dried.

【0076】得られた電極について前述の操作によりサ
イクリックボルタモグラムを測定したところ、ボルタモ
グラムのピーク面積と掃引速度から電極1cm2あたり
0.1nmolのフェロセン基が電極表面に存在するこ
とが明らかとなった。この値は、金表面に上記化合物が
単分子膜状に密にパッキングして存在していると考えた
場合の値とほぼ一致することから、酸化還元層の層厚が
単分子膜レベルであり、欠陥の少ない単分子膜を形成し
ていることが示唆される。
When the cyclic voltammogram of the obtained electrode was measured by the above-mentioned operation, it was revealed from the peak area of the voltammogram and the sweep rate that 0.1 nmol of ferrocene group was present on the electrode surface per cm 2 of the electrode. . This value is almost the same as the value when it is considered that the above compounds are densely packed in the form of a monomolecular film on the gold surface, and therefore the layer thickness of the redox layer is at the monomolecular film level. It is suggested that a monomolecular film with few defects is formed.

【0077】この電極にカリウムイオン感応膜溶液をキ
ャストし、溶媒を乾燥させることでカリウムイオン選択
性電極を得た。カリウムイオン感応膜溶液には、高分子
化合物としてポリ塩化ビニル200mg、可塑剤として
p−ニトロフェニルオクチルエーテル400mg、カリ
ウムイオノフォアとしてビス[(12−クラウン−4)
メチル]メチルドデシルマロネート40mgをテトラヒ
ドロフラン20mlに溶解したものを用いた。
A potassium ion sensitive membrane solution was cast on this electrode and the solvent was dried to obtain a potassium ion selective electrode. The potassium ion sensitive membrane solution contained 200 mg of polyvinyl chloride as a polymer compound, 400 mg of p-nitrophenyl octyl ether as a plasticizer, and bis [(12-crown-4) as a potassium ionophore.
A solution prepared by dissolving 40 mg of methyl] methyldodecyl malonate in 20 ml of tetrahydrofuran was used.

【0078】得られたカリウムイオン選択性電極を用い
て以下に示す操作でカリウムイオン濃度の測定を行なっ
た結果を表7に示す。なお測定は図4の装置を用いて以
下の手順で行なった。10-3Mの塩化カリウム溶液43
についてカリウムイオン選択性電極と比較電極の間の電
位差を測定した。次に10-2Mの塩化カリウム溶液につ
いても同様の測定を行ない、塩化カリウム濃度に対して
電位をプロットすることで10-3M〜10-2Mのスロー
プと検量線を得た。さらに、10-2Mの塩化カリウム溶
液について電位差測定を10回繰り返して行ない、先に
得られた検量線よりカリウムイオン濃度を計算し、10
回の測定に対する変動係数(以下CVと略す)を求め
た。表中の銀/塩化銀電極に対する電位は、試料溶液と
して10-4Mの塩化カリウム溶液(以下10-4MKCl
と略記する)を用い、10本の電極について平均値およ
び標準偏差を算出したものである。
Table 7 shows the results of measuring the potassium ion concentration using the obtained potassium ion-selective electrode by the following procedure. The measurement was performed using the apparatus shown in FIG. 4 according to the following procedure. 10 -3 M potassium chloride solution 43
The potential difference between the potassium ion selective electrode and the reference electrode was measured. Next, the same measurement was carried out for a 10 −2 M potassium chloride solution, and the potential was plotted against the potassium chloride concentration to obtain a slope of 10 −3 M to 10 −2 M and a calibration curve. Further, the potentiometric measurement was repeated 10 times for a 10 -2 M potassium chloride solution, and the potassium ion concentration was calculated from the previously obtained calibration curve.
The coefficient of variation (hereinafter abbreviated as CV) for each measurement was obtained. The potential for the silver / silver chloride electrode in the table is 10 -4 M potassium chloride solution (hereinafter referred to as 10 -4 MKCl) as a sample solution.
(Abbreviated as)), the average value and standard deviation of 10 electrodes are calculated.

【0079】[0079]

【表7】 [Table 7]

【0080】比較例1 製造例1で得られた化合物を用いずに金電極に直接カリ
ウムイオン感応膜溶液をキャストし、溶媒を乾燥させる
ことで得たカリウムイオン選択性電極に関する結果を表
7に併せて示す。
Comparative Example 1 The results for the potassium ion selective electrode obtained by casting the potassium ion sensitive membrane solution directly on the gold electrode without using the compound obtained in Production Example 1 and drying the solvent are shown in Table 7. Shown together.

【0081】表7よりわかるように、10本の電極の1
-4MKCl中での絶対電位の標準偏差は酸化還元層が
ある方が優れており、本発明の有効性は明らかである。
スロープに関しては、酸化還元層がある方が大きな値に
なっている。スロープが大きい場合、検量線から得られ
る試料濃度が高精度に測定可能となり有用である。ま
た、酸化還元層がある方がCVが小さくなっている。C
Vは測定の同時再現性を示す指標であり、本発明のイオ
ン選択性電極が再現性の高い測定を可能にすることは明
白である。
As can be seen from Table 7, 1 out of 10 electrodes
The standard deviation of the absolute potential in 0 −4 MKCl is better with the redox layer, and the effectiveness of the present invention is clear.
Regarding the slope, the larger the redox layer is, the larger the value. When the slope is large, the sample concentration obtained from the calibration curve can be measured with high accuracy, which is useful. Further, the CV is smaller with the redox layer. C
V is an index showing the simultaneous reproducibility of measurement, and it is clear that the ion-selective electrode of the present invention enables highly reproducible measurement.

【0082】実施例2 製造例2〜6で得られた化合物(製造No.2〜15)
を実施例1と全く同様にして金電極表面に吸着させ、実
施例1と全く同様の実験を行なった。結果を表8にまと
めて示す。
Example 2 Compounds obtained in Production Examples 2 to 6 (Production Nos. 2 to 15)
Was adsorbed on the surface of the gold electrode in the same manner as in Example 1, and the same experiment as in Example 1 was performed. The results are summarized in Table 8.

【0083】[0083]

【表8】 [Table 8]

【0084】比較例2 3,3’−ジブチルジスルフィド、フェロセンの各クロ
ロホルム溶液を用いて実施例1と全く同様の実験を行な
った。結果を表8に併せて示す。
Comparative Example 2 The same experiment as in Example 1 was conducted by using each chloroform solution of 3,3′-dibutyl disulfide and ferrocene. The results are also shown in Table 8.

【0085】表8からわかるように、フェロセン基とチ
オール基またはジスルフィド基の間の構造に関係なく、
これらの物質を用いた場合には3,3’−ジブチルジス
ルフィド、フェロセンを用いた場合に比較して安定な電
位を与えることがわかる。
As can be seen from Table 8, regardless of the structure between the ferrocene group and the thiol group or disulfide group,
It can be seen that the use of these substances gives a stable potential as compared with the case of using 3,3′-dibutyl disulfide and ferrocene.

【0086】実施例3 金属電極として金、銀、銅を用いて、実施例1と全く同
様にして製造例1で得られた化合物(製造No.1)を
金属電極表面に吸着させ、実施例1と全く同様の実験を
行なった。結果を表9にまとめて示す。
Example 3 Using gold, silver and copper as the metal electrode, the compound (Production No. 1) obtained in Production Example 1 was adsorbed on the surface of the metal electrode in exactly the same manner as in Example 1, The same experiment as in 1 was performed. The results are summarized in Table 9.

【0087】[0087]

【表9】 [Table 9]

【0088】比較例3 鉄、白金を用いて実施例1と全く同様の実験を行なっ
た。結果を表9に併せて示す。表9からわかるように
金、銀、銅では電位が安定しているのに対し、比較例で
は電極によって電位にばらつきがあることがわかる。
Comparative Example 3 The same experiment as in Example 1 was conducted using iron and platinum. The results are also shown in Table 9. As can be seen from Table 9, the potentials of gold, silver, and copper are stable, whereas in the comparative example, the potentials vary depending on the electrodes.

【0089】実施例4 実施例1と全く同様にして製造例1で得られた化合物
(製造No.1)を金電極表面に吸着させ、カリウム感
応膜、ナトリウム感応膜、クロル感応膜を用いて実施例
1と同様の実験を行なった。なお、カリウム感応膜、ナ
トリウム感応膜、クロル感応膜のイオノフォアとして、
カリウムイオン選択性電極ではビス[(ベンゾ−15−
クラウン−5)−4−メチル]ピメレート(15c5と
略す)、ナトリウムイオン選択性電極ではビス[(12
−クラウン−4)メチル]メチルドデシルマロネート
(12c4と略す)、クロルイオン選択性電極ではテト
ラフェニルポルフィリン/Mn錯体(TPP−Mnと略
す)を用いた。溶液の組成と結果を表10に示す。
Example 4 In exactly the same manner as in Example 1, the compound obtained in Production Example 1 (Production No. 1) was adsorbed on the surface of the gold electrode, and a potassium-sensitive film, a sodium-sensitive film and a chlor-sensitive film were used. The same experiment as in Example 1 was performed. In addition, as the ionophore of the potassium sensitive film, sodium sensitive film, and chlor sensitive film,
Bis [(benzo-15-
Crown-5) -4-methyl] pimelate (abbreviated as 15c5), bis [(12
-Crown-4) Methyl] methyldodecyl malonate (abbreviated as 12c4), and a tetraphenylporphyrin / Mn complex (abbreviated as TPP-Mn) was used for a chloride ion selective electrode. The composition of the solution and the results are shown in Table 10.

【0090】[0090]

【表10】 [Table 10]

【0091】実施例5 実施例1と全く同様にして製造例1で得られた化合物
(製造No.1)を金電極表面に吸着させ、クロル感応
膜を用いて実施例1と同様の実験を行なった。なお、ク
ロル感応膜はジオクタデシルメチルアンモニオメチルス
チレン重合体を用いた。結果を表10に併せて示す。
Example 5 In exactly the same manner as in Example 1, the compound obtained in Production Example 1 (Production No. 1) was adsorbed on the surface of the gold electrode, and the same experiment as in Example 1 was carried out using a chloro-sensitive film. I did. In addition, a dioctadecylmethylammoniomethylstyrene polymer was used for the chlor sensitive film. The results are also shown in Table 10.

【0092】実施例6 実施例1と同様にして製造例1に示した化合物(製造N
o.1)を吸着させ、図5に示す形状の金電極を得た。
感応膜を流し込む部分1mm2とリードを取る部分を残
してエポキシ樹脂53で被覆した。この電極の未被覆部
分にカリウムイオン感応膜溶液を流し込み、溶媒を乾燥
させてカリウムイオン感応膜54で被覆することでカリ
ウムイオン選択性電極を得た。得られた電極の形状を図
5に示す。なお、カリウムイオン濃度の測定は、図4の
装置を用いて行なった。結果を図6に示す。
Example 6 In the same manner as in Example 1, the compound shown in Production Example 1 (Production N
o. 1) was adsorbed to obtain a gold electrode having a shape shown in FIG.
The sensitive film was covered with epoxy resin 53, leaving 1 mm 2 for pouring and a part for taking leads. A potassium ion sensitive membrane solution was poured into the uncoated portion of this electrode, the solvent was dried, and the electrode was coated with the potassium ion sensitive membrane 54 to obtain a potassium ion selective electrode. The shape of the obtained electrode is shown in FIG. The potassium ion concentration was measured using the apparatus shown in FIG. FIG. 6 shows the results.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 内部液を用いる一般的なイオン選択性電極の
一例の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a general ion-selective electrode using an internal liquid.

【図2】 図1のイオン選択性電極を用いて電位差を測
定する装置の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of an apparatus for measuring a potential difference using the ion selective electrode of FIG.

【図3】 本発明の内部液を用いないイオン選択性電極
の一例の構成を示す分解図である。
FIG. 3 is an exploded view showing the configuration of an example of an ion-selective electrode that does not use an internal solution of the present invention.

【図4】 図3のイオン選択性電極を用いて電位差を測
定する装置の説明図である。
4 is an explanatory view of an apparatus for measuring a potential difference using the ion selective electrode of FIG.

【図5】 本発明を用いてコンパクト化したイオン選択
性電極の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an ion-selective electrode that is made compact by using the present invention.

【図6】 図5のイオン選択性電極を用いて測定したイ
オン濃度応答である
6 is an ion concentration response measured using the ion-selective electrode of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電極筒体 12 イオン感応膜 13 内部電解液 14 内部基準電極 15 Oリング 21 イオン選択性電極 22 塩橋 23 試料溶液 24 比較電極 25 エレクトロメーター 26 飽和塩化カリウム水溶液 27 記録計 31 絶縁性基板 32 下地金属 33 金属電極 34 酸化還元層 35 イオン感応膜 41 イオン選択性電極 42 塩橋 43 試料溶液 44 比較電極 45 エレクトロメーター 46 飽和塩化カリウム水溶液 47 記録計 51 金属電極 52 絶縁性基板 53 エポキシ樹脂 54 カリウムイオン感応膜 11 Electrode Cylinder 12 Ion Sensitive Membrane 13 Internal Electrolyte 14 Internal Reference Electrode 15 O-ring 21 Ion Selective Electrode 22 Salt Bridge 23 Sample Solution 24 Reference Electrode 25 Electrometer 26 Saturated Potassium Chloride Aqueous Solution 27 Recorder 31 Insulating Substrate 32 Base Metal 33 Metal Electrode 34 Redox Layer 35 Ion Sensitive Membrane 41 Ion Selective Electrode 42 Salt Bridge 43 Sample Solution 44 Reference Electrode 45 Electrometer 46 Saturated Potassium Chloride Aqueous Solution 47 Recorder 51 Metal Electrode 52 Insulating Substrate 53 Epoxy Resin 54 Potassium Ion Sensitive membrane

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)金、銀、または銅金属よりなる金
属電極層、(B)酸化還元層および(C)イオン感応膜
層が順に積層されてなり、(B)酸化還元層は、化学結
合可能な結合基を介して(A)金属電極層と結合したフ
ェロセン基の単分子膜層から構成されていることを特徴
とするイオン選択性電極。
1. A metal electrode layer of (A) gold, silver, or copper metal, (B) a redox layer, and (C) an ion-sensitive membrane layer are laminated in this order, and (B) a redox layer comprises: An ion-selective electrode comprising a ferrocene group monomolecular film layer (A) bonded to a metal electrode layer through a chemically bondable bonding group.
【請求項2】 請求項1記載のイオン選択性電極および
比較電極に試料溶液を接触させ、両電極間の電位差を測
定することにより、試料溶液中のイオン濃度を定量する
ことを特徴とするイオン濃度の測定方法。
2. An ion characterized in that the ion concentration in the sample solution is quantified by bringing the sample solution into contact with the ion-selective electrode and the reference electrode according to claim 1 and measuring the potential difference between the two electrodes. How to measure concentration.
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