JPS61176846A - イオン濃度測定方法 - Google Patents

イオン濃度測定方法

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JPS61176846A
JPS61176846A JP60016634A JP1663485A JPS61176846A JP S61176846 A JPS61176846 A JP S61176846A JP 60016634 A JP60016634 A JP 60016634A JP 1663485 A JP1663485 A JP 1663485A JP S61176846 A JPS61176846 A JP S61176846A
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ion
electrode
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ion selective
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菅野 憲一
Tetsuya Katayama
潟山 哲哉
Masao Koyama
小山 昌夫
Junji Hizuka
肥塚 淳次
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    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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    • G01N27/403Cells and electrode assemblies

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は被測定試液中のイオン濃度の測定を行なうイオ
ンセンサ体に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来よシ液中の特定のイオンの濃度を選択的に定量でき
るイオン選択性電極が特定イオンのモニターや水質分析
等の広い分野で用いられている。
イオン選択性電極はこの電極から発生する電位と同じ測
定系に配置された参照電極から得られる基準電位との間
に生ずる電位差ΔEが特定イオンの濃度の対数と直線関
係にあることを用いるものであり、とれよシ測定したΔ
Eの値からイオン濃度が容易に求められる。とのような
イオン選択性電極を利用して、近年では特に血液中のN
a+、K”。
CI等の各種イオンの定量表どがさかんに行なわれてい
る。そしてその構造も最近では内部処電解質液を持たず
、金属等の導電部材に直接イオン感応膜を形成したイオ
ン選択性電極が用いられ、さらにはこれらのイオン選択
性電極を参照電極とともに被測定液の流通路に並設して
一体化し、複数の種類のイオンの濃度を測定するフロー
セル方式のイオンセンサ体等が考案されている。このよ
うなイオン選択性電極及び参照電極を組み合わせてなる
イオンセンサ体は近年ますます小型化されて、多くの種
類のイオンの定量分析が少量の被測定液で行なえるよう
になってきている。
しかしながら、このように小型化されたイオンセンサ体
においても原理的に基準電位を生じる参照電極が必要で
あるが、従来の参照電極では、他のイオン選択性電極と
ともに小型化一体化するのに次のような問題点を有して
いた。すなわち従来の参照電極の構成は、■内部電解質
液及び前記内部電解質液と被測定液との間の導通をとる
ため微量の液が流通する程度の大きさの孔すなわち液絡
部とを有した飽和せコウ電極や、Kcl等の飽和溶液中
に銀/塩化銀電極材を浸してなる電極等が用いられてい
たシ、あるいは■銀/塩化銀電極材をKOI含有pvo
gで被覆し、さらにその上をシリコーン系ポリマー膜等
の保護膜で被覆した参照電極が用いられていた。しかし
ながら■の内部電解質液及び液絡部を有した構成からな
る参照電極では、その液絡部の流通状態によって電極内
の内部電解質液が被測定液で汚染されやすく、また小屋
化されているので内部電解質液が少量しか入らないため
短寿命であシ、参照電極としての電位が変動しやすかっ
た。そしてこのような構成を有した小型の参照電極を作
成する場合、液絡部の形成や内部電解質液を保持する構
造の形成等が難かしく、液絡部のわずかな形状、大きさ
等のちがいくよって出力される基準電極が大きく異なり
、参照電極としての充分な信頼性が得難かった。また■
の銀/塩化銀電極材をKOI含有PvC膜で被覆した構
成からなる参照電極では、測定を行なうに従って前記P
vC膜からKOIが溶出しその結果参照電極としての基
準電位が早期に不安定にな)、電極の寿命も短い等の問
題点を有していた。
〔発明の目的〕
本発明は以上dような欠点に対してなされたもので、作
成が容易で寿命の長い参照電極を備えたイオンセンサ体
を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は基準電位を発生する参照電極としてイオン選択
性電極を用いることに着眼してなされたものである。す
なわち本発明のイオンセンサ体は複数のイオン選択性電
極だけから構成されておシ、従来のよう表参照電極は一
体化していない。この本発明のイオンセンサ体を用いた
分析では、従来の参照電極のかわ、9に被測定測定試料
中の測定対象物質に感応しないイオン選択性電極の出力
を、基準電位に用いるのである。たとえば本イオンセン
サ体を用いて測定対象物質として血清中のNa”K+t
 (J−イオンの分析を行なう際には、測定対象物質に
感応しない電極たとえばカルシウムイオン選択性電極を
参照電極として用いてその出力を基準電位として定量す
る0この場合血清中のカルシウムイオンの濃度は高々2
mM程度であるが、被測定液中のカルシウムイオン濃度
の変化による発生電位の変動qの影響によらずに基準電
位を安定して発生させるために、過剰な例えば数十mM
の力λシウムイオンを被測定液にあらかじめ加えておく
ことがのぞましい。これによシ被測定液である血清、中
に最初から含まれているカルシウムイオンの量に変動が
生じても、測定に対する基準電位としては充分安定なも
のが得られる。あるいは参照電極としてカルシウムイオ
ン選択性電極のかわシにカリウムイオン選択性電極を参
照電極として用いても良い。血清中のカリウムイオン濃
度は4.4±0.8mM程度であるので、通常用いられ
る10倍希釈血清を被測定液とすると、そこではカリウ
ムイオン濃度が0.44±0.08mMになシ、例えば
イオン濃度が50mM程度になるよう被測定液にカリウ
ムイオンを添加すればよい。これよシ被測定液の差によ
る発生電位のバラツキは±0.1 m Vの範囲におさ
えることができ、充分く基準電位として使用することが
できる。この他にもリチウムイオンに対して選択性の高
いリチウムイオン選択性電極を参照電極として用いたシ
、また被測定液として血液を用いても喪い◎この場合で
は、その血液中にはリチウムイオンがほとんど存在しな
いのでリチウムイオンをさらに添加しなくても安定した
基準電位を発生する長寿命の参照電極とすることができ
る0さらに、このような被測定液に対してはpHバッフ
ァがしばしば用いられるが、このバッファーを適宜選択
するととKよシ水素イオン選択性電極を参照電極として
用いるととも可能である。
以上の説明では一例として生化学分析の場合特に被検対
象物が血清・血液の場合について説明したが、この他の
被測定試料に対しても本発明のイオンセンサ体を充分活
用することができるのは−もちろんである。
本発明のイオンセンサ体では、従来のように内部電解質
液を内包した参照電極を具備する必要がないので、小型
化、一体化に際して作成が非常に容易である。また、被
測定液によって具備した複数のイオン選択性電極を適宜
参照電極として選んで用いることができるので、従来と
同一の大きさのイオンセンサ体でも参照電極の分だけよ
)多く他のイオン選択性電極を組み込むことができる。
この結果本発明のイオンセンサ体は同一の大きさのイオ
ンセンサ体で、従来よりよシ多種類の被測定液に対応し
た広い汎用性を有することができる0さらには被測定液
に応じて測定対象物質以外の参照電極とするイオン選択
性電極に検出されるイオンをあらかじめ被測定試料中に
加えておくととにより、経時変化や被測定試料の個体差
等に左右されな−安定し九再視性の高い基準電位を得る
ことができる0もちろん、この参照電極とするイオン選
択性電極に検出されるイオンをあらかじめ加える操作は
常に必要なものではなく、被測定試料及び参照電極とし
て用いるイオン選択性電極の種類等に応じて適宜性なわ
れるものである。
本発明に係るイオンセンサ体の一例を表わした模擬断面
図を第1図に示す。11111図では、各々のイオン選
択性電極すなわちナトリウムイオン選択性電極1、カリ
ウムイオン選択性電極2、塩素イオン選択性電極3及び
カルシウムイオン選択性電極4がそれぞれ電気絶縁部材
5を介することによシ互いに電気絶縁性を保ってセルボ
ディ7内に連結一体化して配設されている。そして各々
の電極には信号を取シ出すリード線1a、 1be l
c、 ldがそれぞれ接続されている。この電極は絶縁
材料からなる基体に穿設された貫通孔の内周面にイオン
感応部が設けられておシ、これらの電極の貫通孔が連絡
して流通路6を形成している。またこれらの電極のイオ
ン感応部は、前記貫通孔の内周面の少なくとも一部を形
成するように配設された導電部材を被覆したイオン感応
膜からなっておシ、このイオン感応膜は例えばイオン選
択性物質を分散させた高分子膜や導電部材として用いた
銀の上に形成した塩化銀よプなる感応層よシなっている
このイオンセンサ体を用いて被測定液を分析する場合、
定量する測定対象物質によって適宜測定対象物質に感応
する第1のイオン選択性電極及び参照電極としての第2
のイオン選択性電極を選択すれば良く、このようなイオ
ンセンサ体を用いたイオン分析装置では場合に応じて参
照電極としてのイオン選択性電極を選べるように出力切
換えスイッチ、比較演算装置、さらには測定対象物質で
はないイオンの変動によう工参照電極としたイオン選択
性電極からの基準電位が測定に影響をおよぼすような場
合には、その参照電極としたイオン選択性電極に検出さ
れるイオンを過剰に被測定液に混入させる装置等を備え
ていればよい。
〔発明の実施例〕
第1図に示した本発明に係るイオンセンサ体を用いて警
笛2図の模式図に示したフローによジナトリウム、ガリ
ウム及び塩素イオンを測定対象物質としたイオン濃度分
析を行なった。参照電極としてはカリウムイオン選択性
電極を用いた。測定試料は血清とした。第2図で、測定
試料の血清a。
50plが試料吸引ポンプ12によシサンプル管13に
送られる。次に希釈液(14450p lが希釈液吸引
ポンプ15によシサンプル管13へ送られて先はどの血
清とともに攪拌されて、血清中の成分が1/10の濃度
に希釈された被測定液16が調整される。この被測定液
16は、サンプル吸引ポンプ17によシ第1図にその構
造を示したイオンセンサ体18へ送られる。本実施例で
は希釈液14にトリス−ホウ酸パフファーにOa”十を
40mM溶解したものを用いて、参照電極より生ずる基
準電位が測定試料である血清に含まれるカルシウムイオ
ンの濃度変動に対して充分安定になるようにした0被測
定液が送液されたイオンセンサ体の各々のイオン選択性
電極及び参照電極の間に生じた電位差が増幅器19によ
シ増幅され、その増幅された電気信号が演算表示装置2
0へ送られて、ナトリウム、カリウム及び塩素イオンの
濃度測定が行なわれる。測定の終了した被測定試料は廃
液タンク21へ廃棄される。このようにして測定の終了
した後、次の測定の前にサンプル管13に希釈液14だ
けを注入し、さらにイオンセンサ体へも供給してフロー
の洗浄を行なう。また適宜イオンセンサ体18へ濃度既
知の高濃度及び低濃度の校正液を供給して電極感度の校
正を行ない、また測定濃度に近い濃度の校正液を用いて
電位測定値の校正を行なったO 上記の測定と比較するために、従来のよう表内都電解質
溶液及び液絡部を備えた参照電極を組み込んだイオンセ
ンサ体を用意し、同様の条件で測定を行なった。この結
果従来の参照電極を備えたイオンセンサ体では1〜3ケ
月の測定で寿命がなくなシ測定不能になったが、本発明
に係るイオンセンサ体では、これに比べて3^5倍程度
の長期間にわたうて安定な再現性の高い測定が可能であ
つ九〇 〔発明の効果〕 本発明に係るイオンセンサ体は、基準電位を生じる参照
電極にイオン選択性電極を用いているので、従来のよう
な液絡部を有した参照電極を作成する際の煩雑な工程も
必要とせず容易に均一なイオンセンサ体の作製ができ、
また従来の参照電極に比べて長期間使用可能であシ再現
性の高いイオン分析を可能にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るイオンセンサ体の一例を示した模
擬断面図、第2図は本発明に係るイオンセンサ体を用い
たイオン分析装置゛の一例を示17たフμ−図である。 l・・・ナトリウムイオン選択性電極、1a* lb。 1c、1d・・・リード線、2・・・カリウムイオン選
択性電極、3・・・塩素イオン選択性電極、4・・・カ
ルシウムイオン選択性電極、5・・・電気絶縁部材、6
・・・流通路、7・・・セルボディ、11・・・血清、
12・・・試料吸引ポンプ、13・・・サンプル管、1
4・・・希釈液、15・・・希釈液吸引ポンプ、16・
・・被測定液、17・・・サンプル吸引ポンプ、18・
・・イオンセンサ体、19・・・増幅器、20・・・演
算表示装置、21・・・廃液タンク0 代理人弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 絶縁材料からなる基体に穿設された貫通孔の内周面の少
    なくとも一部を形成するように配設された導電部材と、
    前記貫通孔の内周面を形成する導電部材表面を被覆する
    イオン感応膜とからなり被測定液中に含まれた測定対象
    物質に感応する第1のイオン選択性電極と、 絶縁材料からなる基体に穿設された貫通孔の内周面の少
    なくとも一部を形成するように配設された導電部材と、
    前記貫通孔の内周面を形成する導電部材表面を被覆する
    イオン感応膜とからなり被測定液中に含まれた測定対象
    物質に感応しない第2のイオン選択性電極よりなる参照
    電極とが、導電部材同志の電気絶縁性を保って連結され
    、かつ前記第1のイオン選択性電極及び第2のイオン選
    択性電極の貫通孔が連結されて前記被測定試料の流通路
    を形成するように一体化されていることを特徴とするイ
    オンセンサ体。
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