JPS62150119A - 自励発振を用いた検出方法 - Google Patents

自励発振を用いた検出方法

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JPS62150119A
JPS62150119A JP60296174A JP29617485A JPS62150119A JP S62150119 A JPS62150119 A JP S62150119A JP 60296174 A JP60296174 A JP 60296174A JP 29617485 A JP29617485 A JP 29617485A JP S62150119 A JPS62150119 A JP S62150119A
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JP
Japan
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solutions
changes
oscillation
membrane
self
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Pending
Application number
JP60296174A
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English (en)
Inventor
Yoshio Ishii
石井 淑夫
Kenichi Yoshikawa
研一 吉川
Takaaki Ikeda
池田 貴昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui and Co Ltd
Tosoh Corp
Original Assignee
Mitsui and Co Ltd
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui and Co Ltd, Toyo Soda Manufacturing Co Ltd filed Critical Mitsui and Co Ltd
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  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、溶液の温度、圧力および溶存する化学成分な
どの諸量のうちの一種、あるいは同時に複数種を検出す
るために用いる検出方法に関するものである。
(従来の技術) 従来において、このような諸lを検出するために用いら
れている電気的な手段による検出方法は、温度、圧力、
化学成分の中で、それぞれの検出対象の変化に1:1に
対応した電気的変化を検出することを基本とするもので
ある。このような検出方法に基づく測定系では、検出対
象に変化がなければ、すなわち刺激が一定であれば、そ
れから得られる電気変化も生じない。換言すると、検出
すべき単一の成分の量の多少に応じた電気的な変動(電
位変化、抵抗変化、静電容量変化)が辱られ、その成分
の量が変化しない限りは一定値を保持している。
〈発明が解決しようとする問題点) このように、従来の検出方法は、単一の電気的変化量を
用いて単一の成分を検出するようになっている。従って
、かかる方法を適用して構成される従来のセンサにおい
ては、例えば温度、圧力、化学成分量が同時に変化する
場合には、それらのうちの1つのものの変動にのみ感応
するようにしなければならなかった。また、これらの各
変動を検出するためには、それぞれの変動にのみ感応す
る複数個のセンサを同時に用いなければならなかった。
本発明は、このような従来技術の欠点を解決するために
なされたものであり、多数の検出対象の検出を行なうに
あたり、単一の検出対象にのみ感応するセンサを多数備
える必要のない検出方法を提供することを目的としてい
る。
(問題点を解決するための手段) そのために本発明の方法では、生体での刺激に対する認
知機構に着目し、この認知機構を応用して、溶液の温度
、圧力、溶存する化学物質などの検出を行なうようにし
ている。
詳述すると、生体での化学センサと見做ずことのできる
、味覚、嗅覚では、外部からの化学的清報を神経のイン
パルスに変換している。この神経インパルスが中枢に伝
えられて化学物質の識別が行なわれる。このように、生
体においては、従来のセンサのような直流型の電気看を
利用するのではなく、パルス的な電位変化を利用して、
刺激に対する認知を行なっている。そこで、本発明の方
法では、このような生体での認知機構を応用して、自励
発振を利用して諸量の検出を行なうようにしている。
すなわち、本発明の方法は、組成の異なる二種類の溶液
を、液膜あるいは人工膜で仕切り、前記固溶液間を電気
的に接続して自励発振系を形成し、この自励発振系の発
振状態を検出し、その検出結果から、前記溶液の温度、
圧力、溶存する化学成分などの諸量のうちの少なくとも
1つの要素を検出することを特徴としている。
このように構成される本発明の原理を、第1図を参照し
て説明する。図示のように、二種の溶液1.2を、上部
側が連通した水槽3.4にそれぞれ入れておく。両溶液
としては、例えば濃度の異なる食塩水溶液の組み合せ、
または等濃度の塩化ナトリウム水溶液と塩化カリウム水
溶液との組み合せが挙げられる。上記の雨水槽3.4間
の連通部5に、液膜あるいは人工膜(ラングミュア−・
プロジェット膜)のいずれかから成る膜6を介挿して、
両溶液を仕切る。このように仕切られた両溶液の間を、
電極7.8およびその間に介挿した電圧計9から成る導
電路で接続すると、固溶液間に電位振動が生じ、自励発
振系が形成される。電位振動は、電位計に接続された記
録計10等により記録することができる。このようにし
て作られた系の温度や溶液の圧力が変化したときには、
電位振動が変化fる。また水槽3.4または膜6に、化
学物質を添加すると振動波形が大きく変わる。
液膜を介した系では、アルコール類、糖類、光学活性物
質など化学種が異なる物質による刺激には、振巾、周期
、波形などそれぞれに対応する形で応答する。
検出される振動波形は膜を作る物質の分子設計と、製膜
法によって変えることができる。それと同時に、特定刺
激に対する応答を微調整できる。
(発明の効果) このように構成される本発明の方法においては、得られ
る情報が、発振状態を示す各要素、すなわち振巾、振動
数、振動パターンおよび振動波形と多彩である。従って
、これらの各要素の変化に基づき、同時に複数の測定対
象における変化を検出することができる。
また、これら各要素の変化は単にセンサーとしての働き
にとどまらず、スイッチング素子等にも利用することが
できる。すなわち、現在、固体半導体で作製されている
諸機能を持つ素子を溶液系で構築することを可能にする
(実施例) 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
実施例1 第2A図はこの実験に使用した装置の構成図でアル。水
(・曹11にはIM−NaCjl!を含む溶液12を入
れ、また、水槽13にはIM−KClを含む溶液14を
入れた。膜15はメンブレンフィルター(FM−22)
にトリオレイン(市販品−東京化成)を含浸させたもの
を用いた。電極16.17としては白金線電極を用い、
これらの電極をレコーダ(図示せず)を介して接続した
ところ第2B図に示す振動波形が記録された。
記録された振動波形から分るように、系の温度が変化す
ると振動波形の振巾、周波数、波形が大巾に変化し、特
に、15℃から24℃の温度範囲内においては、十分に
識別可能なことが確認された。
ここで1MNacβとI M −KCj2の代りに0.
5MNaCjl!と0.5M−K[[を用いても、はぼ
同様の結果が得られている。また水槽11と水槽13に
入れる溶液として、NaC12またはK(lのいずれか
片方の種類とし、濃度の異なる溶液を用いても電位振動
が観察され、温度・水圧・外部からの印加電圧によって
振動の様子が大きく異なった。さらにNaCβやKCl
の代りにリチウム、マグ不ンウム、カルシウムなど金属
の硝酸塩、硫酸塩、塩化物のうち水に可溶な物質を選ん
で水溶液としたもの同志を種類を変えて組み合わせると
きに()られた振動波形は温度など外部制激に応じて変
化した。
実施例2 本例は、第1図の装置と、膜15以外は同一の構成で行
なったものである。本例で用いた膜は、ラングミュア−
・プロジェット膜であり、次のようにして作ったもので
ある。すなわち、アセチルセルロース製多孔質メンブレ
ンフィルターFM−22(口径0.22μ、厚さO,1
35m)上にジオレイルレシチン単分子膜を累積して得
た。累積に用いた下層液は、イオン交換水に水酸化カリ
ウムと過マンガン酸カリウムを添加した後蒸留したもの
を用いた。pH6,3、表面圧約0.02ON/mで、
下降時101!11/秒;上昇時0.2 mm /秒程
度の平均累積速度とし、メニスカスを観察しながらこれ
らの条件を適時変えた。室温20℃、ターン式の累積装
置と手動ラックピニオンを用いた。
第3図は、記録された自励発振の振動波形を示すもので
あり、系の温度に応じて異なった波形がδ忍められた。
とく(こ、メンブレンフィルターの片面にのみZ膜を主
体にして作られたL−B膜は特徴的な振動波形を示した
。第4図の波形は、片面にのみ、Y膜1回(2枚)の上
にZ膜19枚を重ねたものについて得られた電位振動で
、温度が変化しても波形が維持されているのが知られた
。このとき1MNacj2の代りに0.3 M  Fe
Cis を用いても同様の電位振動を生じた。
実施例3 二オイ物質に応答する興奮性液体膜を作った。
第5図に実験装置を示す。やや低くめの垂直な仕切り板
101を持つ水槽102の左側部分103に0.5 M
−NaCf!水溶液を、右側部分104に0.5MKC
β水溶液を入れた。仕切板101の上端を覆う状態にオ
レイン酸油膜105を水平に入れた。
オレイン酸中には10%のプロパツールを混合し、さら
に10 m M (7)tetraphenylpho
sphoniumchlorideを加えた。この脂溶
性有機イオンは、油層の電気抵抗を減少させるために加
えたものである。このため、雨水相間の電位変化を精度
良く測定することが可能となっている。そこで脱脂線に
浸み込ませたアミン蒸気106をふれさせると、水相間
の電位が第6図(A)〜(C)のように変化した。この
ように気相中の蒸気がオレイン酸油膜105に接触して
周期的な電位変化による応答が得られるのがわかる。な
お時々生じている継続的な電位変化は液面の自発的な動
きによるものである。このようにして得られた電位の周
期的振動パターンは蒸気の種類と1:1に対応しており
、その波形の違いなどによって多種の検出および、くり
返し検出することが可能であった。
なお、図において、107は塩橋、108はAg/Ag
cβ電極、また109は電位計である。
実施例4 第7図は多成分刺激の同時応答検出に用いた装置の構成
図である。内径12mmのガラス製U字管201を用い
て水202−油203−水204の三層からなる液膜系
を作った。油層203には、l、5mMピクリン酸を含
むニトロベンゼン4ml、左側水相にはCTAB (hexadecyltrimechy lammon
iumbromide ) 5 m M水溶液を用い、
左(2)あるいは右(4)側水相に各種化学物質を添加
して、左右水層間の電位変化を、塩橋205およびAg
/Agc l電極206を通して、レコーダー207に
より計測記録した。この液膜系では、水−油一水三ト目
接触後、数分〜数十分後に 100〜200mV程度の
規則的な電位振動が生じた。無機イオンを添加した場合
には振巾の変化、アルコールを添加した場合には周波数
の変化、糖を添加した場合には周波数の変調、芳香族ア
ルコールを添加した場合にはパルス波形の変化によって
検出することができたく表参照)。
さらに、無機イオンとアルコールを同時に添加した場合
に振巾が増大すると共に周波数が増大したことから同成
分を検知することができた。
明細書の111書(内′作に変更なし)(表) 興奮性液体膜の、種々の化学物質に対する電位応答 実施例5 第8図は外部より印加した電気的刺激をパルスとして応
答する一種のスイッチング素子の働きをする装置である
。水槽301にIM−塩化ナトリウム水溶液302を、
水槽303にIM−塩化カリウム水溶液304を入れて
おき、多孔質メンブレンフィルターを支持膜としてモノ
オレインを含浸させて作製しだ液膜305で仕切ってお
く。白金電極306および307によって、溶液302
および304間の電位差を電位計308に伝える。
外部からの刺激を与えないようにして数時間放置すると
、はとんど電位振動を示さない状態になっている。そこ
に白金電極309および310を用いて約100mVの
電位刺激を与えたとき、その刺激によって溶液302と
304の間に電位振動が生じた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法の原理を示す構成図である。第2
A図は本発明の一実施例を示す構成図であり、第2B図
(a)ないしくホ)はそれぞれ第2A図の装置で得られ
た振動波形を示す波形図である。第3図はラングミュア
−・プロジェット膜を用いた場合に得られる振動波形を
示す波形図である。第4図は異なるラングミュア−・プ
ロジェット膜を用いた場合に得られる振動波形を示す波
形図である。第5図は本発明の他の実施例を示す構成図
であり、第6図(Δ)〜(C)はそれぞれ第5図の装置
で得られた電位応答を示す波形図である。第7図は本発
明の更に他の実施例を示す構成図である。また、第8図
は本発明の別の実施例を示す構成図であり、本発明をス
イッチング素子を構成するために応用した例を示してい
る。 1.2・・・・・・溶液  3.4・・・・・・水(1
亨6・・・・・・膜     7.8・・・・・・電極
第1図 第2A図 アノリル収浬fi官 第2B図 205HR16,1”C 振巾2mV周期 1.5分 第3図 輸) 第4図 °゛“[]6− 30°C 25′c 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 組成の異なる二種類の溶液を、液膜あるいは人工膜で仕
    切り、前記両溶液間を電気的に接続して自励発振系を形
    成し、この自励発振系の発振状態を検出し、その検出結
    果から、前記溶液の温度、圧力、溶存する化学成分など
    の諸量のうちの少なくとも1つの要素を検出する、自励
    発振を用いた検出方法。
JP60296174A 1985-12-25 1985-12-25 自励発振を用いた検出方法 Pending JPS62150119A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02285248A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Oki Electric Ind Co Ltd 化学センサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02285248A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Oki Electric Ind Co Ltd 化学センサ

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