JPS63144244A

JPS63144244A - イオンセンサ

Info

Publication number: JPS63144244A
Application number: JP61290491A
Authority: JP
Inventors: Hideichiro Yamaguchi; 秀一郎山口; Naoto Uchida; 直人内田; Takeshi Shimomura; 猛下村
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1988-06-16
Also published as: JPH0445106B2

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、イオンセンサ、特に絶縁性基板を使用したイ
オンセンサに関するものである。

［従来の技術］従来のイオンセンサは、導電性基体として炭素や導電性
炭素を使用し、炭素や導電性炭素をイオン選択性を示す
層（又は薄膜）で覆うことにより作成されていたが、最
近の半導体技術の進歩と相俟って、半導体基板材料を使
用したイオンセンサが考えられるに至っている。

ところが、この場合まず半導体基板材料とその上に被覆
した有機薄膜の接着性、特に溶液中での安定性が問題と
なる。次に、作成したイオンセンサの特性（ネルンスト
式との合致、応答特性、ドリフトなど）の発現性が問題
である。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明は、前記従来の欠点を除去し、半導体基板材料を
使用した、特性が良く・安定性の高いイオンセンサを提
供する。

［問題点を解決するための手段］この問題点を解決するための一手段として、本発明のイ
オンセンサは、゛絶縁性基板と、該絶縁性基板上を被覆
する導電性を示す導電体層と、該導電体層に接続し絶縁
体に被覆された導電線と、前記導電体層を被覆する酸化
還元反応を示す酸化還元機能層とを備える。

又、絶縁性基板と、該絶縁性基板上を被覆する導電性を
示す導電体層と、該導電体層に接続し絶縁体に被覆され
た導電線と、前記導電体層を被覆する酸化還元反応を示
す酸化還元機能層と、該酸化還元機能層を被覆するイオ
ン選択性を示すイオン選択性層とを備える。

又、絶縁性基板と、該絶縁性基板上を被覆する導電性を
示す導電体層と、該導電体層に接続し絶縁体に被覆され
た導電線と、前記導電体層を被覆するイオン選択性を示
すイオン選択性層とを備える。

［作用コかかる構成において、イオン選択性層あるいは酸化還元
機能層、又はイオン選択性層と酸化還元機能層とにより
、イオン濃度に対応して絶縁性基板上の導電体層に発生
する電位を導電線を通して検知する。

［実施例コ導電性を示す導電体層（又は薄膜）上に、酸化還元機能
層を直接被覆し、溶液中のイオン濃度に測定する方法を
本発明者らは出願した（特願昭５９−２８１０７６）　
　。

最近、半導体技術の進歩と相俟って、ゲート部に、導電
性薄膜を被覆したイオン選択性電極が注目されてきてい
る。この場合第１に半導体基板材料とその上に被覆した
有機薄膜の接着性、特に溶液中での安定性が問題となる
。第２に、この様にして作成したｔ極特性（ネルンスト
式に合致するか、応答特性、ドリフトなど）の発現性が
問題である。これまで、炭素材料を導電性基板（薄膜又
は薄層）として用い、その上に直接酸化還元機能層を被
覆又は、さらにイオン選択性層として中性キャリヤ膜を
被着したイオンセンサを出願した（特願昭６１−１３４
８６号、特願昭６１−３０３９４号）。

本実施例では、半導体のベース基板とする絶縁基板（サ
ファイヤ、石英、ダイヤモンド。

５１３Ｎ４　＋　５１０２）上に酸化還元膜（又は層）
を被着し、又はさらにイオン選択性層として中性キャリ
ヤー膜を被着し、一方上記２つの問題を解決するために
、絶縁基板上に導電体層（又は薄膜）として酸化イリジ
ウム、白金、パラジウム、酸化インジウム、銀等を用い
ると優れた効果を発揮できた。尚、本実施例ではイオン
センサの代表として、ｐＨセンサを説明する。

実施例１本実施例のｐＨセンサの構成、模式図を第１図（ａ）、
（ｂ）に示す。以下第１図（ａ）。

（ｂ）に示したｐＨセクサの作成方法を説明する。

（１）酸化インジウム電極大きさ１５ｍｍＸ　１２ｍｍ、厚さ０．５ｍｅのサファ
イア板１上に、１．５ｍｍ　ｘ　１０ｍｍ、厚さ１００
０人となる酸化イリ・ジウム層２を、反応性スパッタ装
置を用いて被着形成した。当該酸化イリジウム層２の末
端にリード線３を導電性接着剤４（サイコロンＢ：厚木
中央研究所（株）製）で接着し、そのまわりをエポキシ
系接着剤５（アラルダイドラピツド：チバガイギーリミ
テッド製）で覆い絶縁した。また隣接する酸化イリジウ
ム層２の間にも、同接着剤で約０．２ｍｍの壁５ａをつ
くった。

（２）酸化還元機能層上記酸化イリジウム電極１０を作用極、白金巻線を対極
、Ａｇ／Ａｇｃｔ電極を参照電極として、以下の条件で
電解を行い、酸化イリジウム表面に、２．６−シメチル
フエノールの電解重合膜６を直接被着した。　　　　　
” 〈電解液組成〉２．６−シメチルフエノール　　０．２ｍｏ１７１過塩
素酸ナトリウム　　　　０．５ｍｏｌ／１アセトニトリ
ル　　　　　　　溶媒〈温度〉一２０℃ 〈電解条件〉０〜＋１．５　Ｖ　　（ｖｓ、　Ａｇ／Ａｇ／Ｃ１）の
間で３回電位掃引（掃引速度５０ｍＶ／　ｓｅｅ　）　
Ｌ／た後、＋１．５Ｖで３０分間定電位電解した。

実験例１実施例１で作成した電極の溶液のｐＨ変化に対する応答
を調べた。

（試験方法）実施例１で作製した電極を作用極、白金巻線を対極、銀
−塩化銀電極を基準極とする３電極セルを用い、基準極
に対する作用極の電位を測定した。電解液として、ｐＨ
４，０１，６，８６，９，１８の３種の標準緩衝液を用
いてｐＨを調整した。なお、測定は３７℃で行った。

（測定結果）横軸にｐＨ，縦軸に電位（Ｅ）をとりプロットすると第
２図の様になり両者の間に良い直線関係が見られた。

その直線式は、Ｅ−９８３，７−６０，０３９Ｈとなっ
た。

実施例２及び実験例２実施例１の電解重合膜の層上に、さらに、水素イオンキ
ャリヤ層を膜厚的０．８ｍｍ程度の被覆した。膜電極で
のｐＨ対平衡電極電位１　ｍＶの結果は、ＥＯ４３００
ｍＶ　、傾き６１．４３ａ＋Ｖ／ｐＨ（理論値６１．５
３：３７℃）であり、ネルンストの理論式にほぼ一致す
る。

水素イオンキャリヤの膜組成を以下に示す。

水素イオンキャリヤ組成液トリドデシルアミン　　　　　　１５．６５Ｂ／ｍｌカ
リウムテトラキス（ｐ−クロロフェニル）１．５６’１２−エチルへキシルヤパケート　１６７．７５塩化ビニ
ル　　　　　　　　　　８１．２５７　ＨＦ　　　　　
　　　　　　　　１０ｍ１デイツピング条件ディッピング速度　　　　　　　１０ｃｍ／ｗｉｎ操作
回数　　　　　　　　　　１５回実施例３〜６及び実験例３〜６実施例１の基板（酸化イリジウム）の代りに白金９．パ
ラジウム、酸化インジウム、銀を用い、この基板上に電
解酸化重合を行い、実験例１と同様にｐ）Ｉ対電極電位
（ｍＶ）対Ａｇ／ＡｇＣ１（３７℃）を測定した。その
結果を表１に示す。

表　　１実施例７〜１１及び実験例７〜１１実施例３〜６の各々の基板上／電解膜上に水素イオンキ
ャリヤ層を被覆（約６μｍ）被覆した膜電極のｐ）Ｉ対
電極電位（対Ａｇ／ＡｇＣ１電極）（ｍｖ／ｐＨ：　３
７℃）の結果、ネルンスト式の傾きは、６１．０３で理
論式によく一致する。

以上説明したように、導電体層の厚さが３００Å以上で
、好ましくは５００Å以上、さらに好ましくは９００Å
以上であれば本実施例の電極のネルンスト関係式の直線
の傾きは６１．０〜６１．４３で、理論値６１．５３（
３７，０℃）によく合致する。

尚、本実施例ではｐＨセンチについてのみ説明したが、
イオンキャリヤ膜組成をそれぞれの被検イオンに応じて
変えたイオン選択性層を設けたり、酵素固定化層を設け
ることにより、他のイオンセンサ及び酵素センサや微生
物センサにも適用できる。

［発明の効果］本発明により、半導体基板材料を使用した、特性が良く
・安定性の高いイオンセンサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本実施例のｐＨセンサを上から見た模式
図、第１図（ｂ）は本実施例１のｐＨセンサの断面図、第１図（Ｃ）は本実施例２のＰＨセンサの断面図、第１図（ｄ）は本実施例７のｐＨセンサの断面図、第２図は実施例１の９Ｈセンサによる測定結果を示す図
である。図中、１・・・サファイア、２・・・酸化イリジウム、
３・・・リード線、４・・・導電性接着剤、５・・・エ
ポキシ系接着剤、５ａ・・・エポキシ系接着剤の壁、６
・・・電解重合膜、７・・・水素イオン選択性層、１０
・・・ｐＨセンサである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁性基板と、該絶縁性基板上を被覆する導電性
を示す導電体層と、該導電体層に接続し絶縁体に被覆さ
れた導電線と、前記導電体層を被覆する酸化還元反応を
示す酸化還元機能層とを備えることを特徴とするイオン
センサ。
（２）導電体層の厚さは３００Å以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のイオンセンサ。
（３）導電体層は、白金、パラジウム、酸化インジウム
、銀から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のイオンセンサ。
（４）絶縁性基板はサファイア、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ｓｉ
Ｏ＿２、石英、ダイヤモンド、アルミナなどの無機材料
から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のイオンセンサ。
（５）絶縁性基板は、ポリイミドなどの有機材料から選
ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイ
オンセンサ。
（６）絶縁性基板と、該絶縁性基板上を被覆する導電性
を示す導電体層と、該導電体層に接続し絶縁体に被覆さ
れた導電線と、前記導電体層を被覆する酸化還元反応を
示す酸化還元機能層と、該酸化還元機能層を被覆するイ
オン選択性を示すイオン選択性層とを備えることを特徴
とするイオンセンサ。
（７）導電体層の厚さは３００Å以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載のイオンセンサ。
（８）導電体層は、白金、パラジウム、酸化インジウム
、銀から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第６
項記載のイオンセンサ。
（９）絶縁性基板はサファイア、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ｓｉ
Ｏ＿２、石英、ダイヤモンド、アルミナなどの無機材料
から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
載のイオンセンサ。
（１０）絶縁性基板は、ポリイミドなどの有機材料から
選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
イオンセンサ。
（１１）絶縁性基板と、該絶縁性基板上を被覆する導電
性を示す導電体層と、該導電体層に接続し絶縁体に被覆
された導電線と、前記導電体層を被覆するイオン選択性
を示すイオン選択性層とを備えることを特徴とするイオ
ンセンサ。
（１２）導電体層の厚さは３００Å以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第１１項記載のイオンセンサ。
（１３）導電体層は、白金、パラジウム、酸化インジウ
ム、銀から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
１１項記載のイオンセンサ。
（１４）絶縁性基板はサファイア、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ｓ
ｉＯ＿２、石英、ダイヤモンド、アルミナなどの無機材
料から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１１
項記載のイオンセンサ。
（１５）絶縁性基板は、ポリイミドなどの有機材料から
選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載
のイオンセンサ。