JPS63238547A

JPS63238547A - イオンセンサ

Info

Publication number: JPS63238547A
Application number: JP62071832A
Authority: JP
Inventors: Hideichiro Yamaguchi; 秀一郎山口; Takanao Suzuki; 孝直鈴木; Takeshi Shimomura; 猛下村; Norihiko Ushizawa; 牛沢　典彦
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-10-04
Also published as: EP0393184A1; EP0393184A4; WO1988007677A1

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、特に導電性を有する基体の表面
に直接導電性炭素を被覆した基材を用いて作製した膜被
覆型のイオンセンサに関する。

［従来の技術］従来、イオンセンサ、特に固体型（あるいは膜被覆型）
イオンセンサにおける導電性基体としては、被覆膜との
整合性や経済性のため、炭素材料（特に導電性炭素材料
）であるベーサルブレーンピロリティックグラファイト
（ＢＰＧ）カーボンやグラツシーカーボンなどを使用す
ることが多かった。

ところが炭素材料は、棒状・円盤状といったある大きさ
をもつ基板であって、基板の形に限定されるためその形
状に限りがあったし、微細な空洞や隙間を利用したり、
毛細血管の様に非常に細い部分のイオン濃度測定のため
には使用が困難でもあった。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、自在な形状のイオンセンサ、特に非常に細い
例えば血管や毛細管の様な部分でのイオン濃度測定がで
きる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、導電性を有する基体の表面に被着された
炭素を含む炭素層と、該炭素層の表面を被覆して所定イ
オンの濃度に対応した電位を該炭素層に発生するイオン
感応膜とを備える。

好ましくは、以下のように実施される。

炭素層が炭素含有のエマルジョン、炭素含有のペースト
、炭素含有のトナー、炭素含有の導電性接着剤から選ば
れる。

基体は細い導線である。

細い導線は同軸電線の芯である。

細い導線は直径が０．０１〜０．５ｍｍである。

基体はガラス板である。

基体は半導体基板である。

イオン感応膜は酸化還元機能を有する酸化還元機能膜と
、該酸化還元機能膜の表面を被覆するイオン選択性を有
するイオンキャリヤ膜からなる。

［作用コかかる構成において、導電性を有する基体に対応して、
形状が自在な炭素基体を基にした自在な形状のイオンセ
ンサとなる。

［実施例］〈実施例１〉超極細の同軸電線１　（銀線／絶縁材／リード線／外側
絶縁材の４層同軸線で、銀線１本の直径約０．０５ｍｍ
　：潤工社株式会社製、シュンフロンＰＦＡ）を使用し
、第１図に示す様に内部の銀線２をむき出し、長さ５ｍ
ｍにカーボンペースト３（粘度１５０〜３００Ｐｓ　：
日本アチソン株式会社製ＪＥＦ−０１０）をディッピン
グ塗布後、焼成温度１５０℃で３０分間焼成した炭素基
体を作成した。

作成した炭素基体表面に、イオン感応膜として、次の条
件の電解酸化反応で酸化還元機能膜４、さらにディッピ
ング法で水素イオンキャリヤ膜５を被着した水素イオン
センサを作製した。

電解酸化反応は炭素基体を作用極、　　５ＳＣＥを基準
極、対極に白金網の３電極方式により行った。

（電解酸化反応条件）０．５Ｍ　　２．６−キシレノール０．２Ｍ　　　ＮａＣ立０立子４トニトリル溶７夜中０〜＋１．５Ｖｏｌｔ　　（対飽和塩化ナトリウムカロ
メル電［ｉ）、掃引速度５０　ｍｖ／秒２回掃引後、＋
１．５Ｖａｌｔで１０分間低電位電解反応により酸化還
元機能膜４を作成した。

次いで、この酸化還元機能膜４の表面に水素イオンキャ
リヤ膜５を次の条件でディッピング法（１５回塗布）で
作成し、水素イオンセンサ１０を作製した。

（水素イオン膜組成）ＴＤＤＡ　　　　３１３ｍｇ　　　　６ｗｔ　ＩＫＴｐ
ＣＩＰ８　３１．３ｍｇ　　　０．６ｗｔ　ｅ６００５
　　　３２５５Ｂ　　Ｂ２．３ｗｔ　９ｔ。

ＰＶＣ１６２５ｍｇ　　３１．３ｗｔ　！￥ＴＩ（Ｆ溶
液く実験例１〉以上の様にして作製した水素イオンセンサ１０を用いて
、標準リン酸緩衝液中のｐ　Ｈ５〜９　の範囲内での起
電力応答を測定したところ、第２図のように理想的ネル
ンスト式に従う直線関係を示すことが、実験の結果から
明らかとなった。その時の直線の傾きは６１．７５ｍｖ
／ｐＨ（３７℃）で理論式に良く一致する。また、該水
素イオンセンサ１０は溶存酸素の影響をＰＯ２が０〜７
６０ａ＋ｍＨｇの広い範囲に渡って影響を受けなかった
。

〈実施例２〉実施例１の同軸電線１の代わりに、ガラス板（縦５ｍｍ
　Ｘ横２０ｍｍｘ厚さ１＋ｎｍ　）の上にカーボンペー
スト（実施例１と同様量）を約１．０ｍｍ厚さに塗布し
た後、　１５０℃で３０分間焼成した。そして、カーボ
ンペーストの一端が縦５ｍｍＸ横５ｍｍになるヨウニ、
シリコーン樹脂（東レシリコン株式会社製Ｐ　ＲＸ　３
０５クリヤー）で絶縁し、他端が銀線（リード線）でコ
ンタクトがとれる程度残した。

リード線とカーボンペーストとの間を銀ペースト接着材
を使用して接続して炭素基体を作成した。

この炭素基体を用い、実施例１と同様にして水素イオン
センサを作製した。

〈実験例２〉標準緩衝溶液（ｐｉ４５〜９）のｐＨ対対電電極起電力
応答相関関係を測定したところ、ネルンストの直線式に
良く合致することが確認できた。

〈実施例３〉実施例２のガラス板の代わりにシリコン半導体基板を使
用して、実施例２と同様の水素イオンセンサを作製した
。

く実験例３〉この水素イオンセンサを用いて標準緩衝・溶液（ｐＨ５
〜９）のＰＨ対対電電極起動力応答相関を測定したとこ
ろネルンストの直線式に良く合致することが確認できた
。

〈実施例４〉実施例１の水素イオンキャリヤ膜の代わりに、カリウム
イオンキャリヤ膜を被覆して、カリウムイオンセンサを
作製した。

（カリウムイオンキャリヤ膜組成）パリノマイシン　　２５ｍｇＫＴｐＣＩＰＢ　　　　　　５ｔｎｇＤＯ５６４７ｍｇＰＶ、Ｃ３２３ｍｇＴＨＦ溶液く実験例４〉以上の様にして作製したカリウムイオンセンサを用いて
、カリウムイオン濃度と起電力応答の関係を求めると、
第３図に示すように良い直線関係を得た。直線の傾き約
６７．９６ｍＶ／ＰＫ　（３７℃）である。そして、カ
リウムイオン濃度［Ｋ＋］がＩＭ〜１０−’Ｍの広い領
域に亘って、この関係が成立することがわかり、カリウ
ムイオンセンサとして利用できることがわかった。

〈実施例５〉実施例、１の水素イオンキャリヤ膜の代わりに、アンモ
ニウムイオンキャリヤ膜を被覆して、アンモニウムイオ
ンセンナを作製した。

（アンモニウムイオン−キャリヤ膜組成）ノナクチン　
　２５ＩＩ１ｇＫＴｐＣＩＰ８　　　５ＢＤＯ５６４７ｍｇＰＶＣ３２３ｍｇＴＨＦ溶液〈実験例５〉以上のようにして作製したアンモニウムイオンセンサを
用い、アンモニウムイオン濃度と起電力応答の関係を調
べた。第４図に示すようにアンモニウムイオン濃度［Ｎ
Ｈ４”］がＩＭ〜１０−’Ｍの広い範囲に亘って直線関
係が成立し、その直線の傾きも約７１．２１１１Ｖ／ｐ
Ｎ）＋４　（３７℃）であルコとから、アンモニウムイ
オンセンサとして利用できることがわかった。

〈実施例６〉実施例１の水素イオンキャリヤ膜の代わりに、カルシウ
ムイオンキャリヤ膜を被覆して、カルシウムイオンセン
サを作製した。

（カルシウムイオンキャリヤ膜組成）カルシウムビス［ジー（ｎ−オクチルフェニル）フォス
フェート）　］　　　　　　　２２．５□８ＫＴｐＣＩ
ＰＢ　　　　　　　　　　　　　　　８．６ＩＩ１ｇ０
０５　　　　　　　　　　　　　　　４９３．８ｍｇＴ
ＨＦ溶液　　　　　　　　　　　２５１．１ｍｇ〈実験
例６〉この様にして作製したカルシウムイオンセンサを用いて
測定した、カルシウムイオン濃度と起電力応答の関係は
、第５図のように良い直線関係を示し、カルシウムイオ
ン濃度［Ｃ，”］が１Ｍ〜１ｏ−４Ｍの範囲で直線の傾
きは約４７　、１６＋ｎＶ／ｐＣａ２°（３７℃）であ
った、従って、カルシウムイオンセンサとして使用でき
ることが分かった。

〈実施例７〉実施例１の水素イオンキャリヤ膜の代わりに、塩素イオ
ンキャリヤ膜を被覆して、塩素イオンセンサを作製した
。

（塩素イオンキャリヤ膜組成）トリフェニルスズクロライド　　　３１．４ｎ＋ｇ００
５　　　　　　　　　　　　　　３６２．６ｍｇＰＶＣ
１６２，４ｍｇＴＨＦ溶液く実験例７〉この様にして作製した塩素イオンセンサを用いて塩素イ
オン濃度と起電力応答関係を調べたところ、第６図のよ
うに良い直線関係を示し、塩素イオン濃度［［Ｊｌ−］
がＩＭ〜１０−’Ｍの範囲でこの直線の傾きは約３３．
８３ｍＶ／ｐｃｌ−であった。従って、塩素イオンセン
サとして使用可能なセンサである。

尚、本実施例では炭素を焼成する基板として、同軸電線
やガラス板等の数種を挙げただけであるが、所定の強度
を持ち化学的に安定な材料であれば何でも使用できる。

又、本実施例のイオンセンサの被膜構成あるいは材料も
最良のものを挙げたに通ない。更に、ナトリウムイオン
、マグネシウムイオン、炭酸イオン、酢酸イオンなどの
イオンセンサに限らず酵素センサ等の他のバイオセンサ
に適用できることは勿論である。

［発明の効果］本発明により、自在な形状のイオンセンサ、特に非常に
細い、例えば血管や毛細管の様な部′分でのイオン濃度
測定ができるイオンセンサを提供できる。

詳細ニは、本発明のイオンセンサは医用分野での臨床・
動物実験等用の針車センサとして新ししλイオン測定に
使用できる。また、超極細線上への炭素材料被覆技術が
微細加工技術回路技術にも広く利用できる。更に、型状
を問わず導電性炭素基盤作製が可能であり、イオンセン
サの利用分野及び応用分野の拡張に貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の同軸電線を使用したイオンセンサの
模式図、第２図は本実施例の水素イオンセンサの測定結果を示す
図、第３図は本実施例のカリウムイオンセンサの測定結果を
示す図、第４図は本実施例のアンモニウムイオンセンサの測定結
果を示す図、第５図は本実施例のカリウムイオンセンサの測定結果を
示す図、第６図は本実施例の塩素イオンセンサの測定結果を示す
図である。図中、１・・・同軸電線、２・・・銀線、３・・・カー
ボンペースト３．４・・・酸化還元機能膜、５・・・水
素イオンキャリヤ膜である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性を有する基体の表面に被着された炭素を含
む炭素層と、該炭素層の表面を被覆して所定イオンの濃
度に対応した電位を該炭素層に発生するイオン感応膜と
を備えるイオンセンサ。
（２）炭素層が炭素含有のエマルジョン、炭素含有のペ
ースト、炭素含有のトナー、炭素含有の導電性接着剤か
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。
（３）基体は細い導線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。
（４）細い導線は同軸電線の芯であることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載のイオンセンサ。
（５）細い導線は直径が０．０１〜０．５ｍｍであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のイオンセン
サ。
（６）基体はガラス板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。
（７）基体は半導体基板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。
（８）イオン感応膜は酸化還元機能を有する酸化還元機
能膜と、該酸化還元機能膜の表面を被覆するイオン選択
性を有するイオンキヤリヤ膜からな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。