WO2013005268A1 - 変換ストリッピング法により化学物質を定量する方法 - Google Patents

変換ストリッピング法により化学物質を定量する方法 Download PDF

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聡 有本
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パナソニック株式会社
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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    • G01N27/3277—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/42—Measuring deposition or liberation of materials from an electrolyte; Coulometry, i.e. measuring coulomb-equivalent of material in an electrolyte

Definitions

  • the present invention relates to a method for quantifying a chemical substance by a conversion stripping method.
  • Patent Document 1 discloses a conversion stripping method.
  • the conversion stripping method enables the chemical substance contained in the solution to be quantified electrochemically with high accuracy.
  • FIG. 1 shows a system for the conversion stripping method disclosed in Patent Document 1.
  • the system includes a pair of comb-type working electrodes 1a and 1b, stripping electrode 2, reference electrode 3, counter electrode 4, solution 5, stripping solution 6, salt bridge 7, ion conductor 8, potentiostat 9, recorder 10, And a switch box 11.
  • Solution 5 contains a chemical substance to be quantified and a redox substance.
  • the stripping solution 6 contains a reference electrolyte and a supporting electrolyte.
  • FIG. 2 shows a sensor chip 101a used in the conversion stripping method disclosed in Patent Document 1.
  • the sensor chip 101a has a plurality of electrodes 2 to 4 on the surface. Further, the container 64 covers the surface of the sensor chip 101a.
  • the container 64 includes a first through opening 64a and a second through opening 64b. The solution 5 and the stripping solution 6 are supplied to the first through opening 64a and the second through opening 64b, respectively.
  • One of the objects of the present invention is to provide a method for quantifying a chemical substance with high accuracy by a conversion stripping method.
  • a method for quantifying a chemical substance contained in a sample solution comprising the following steps: Step of preparing a measurement system (a) where: The measurement system comprises a pair of working electrodes, a counter electrode, and a gel-coated electrode, The pair of working electrodes includes a first working electrode and a second working electrode, The gel-coated electrode comprises an electrode surface, a stripping gel, and a protective gel, The electrode surface comprises silver; The stripping gel covers the electrode surface; The stripping gel contains a reference electrolyte and an ionic liquid; The stripping gel does not contain water, The ionic liquid is composed of a cation and an anion, The reference electrolyte is composed of the cation and halide ion, The protective gel covers the stripping gel; The protective gel contains a hydrophobic ionic liquid, but does not contain the reference electrolyte or water, The gel-coated electrode, the first working electrode, the second working electrode, and the counter electrode are in contact with the sample solution, The sample solution contains
  • the method according to item 1 wherein A method wherein the stripping gel contains a hydrophobic ionic liquid. 3.
  • the hydrophilic ionic liquid is represented by the following formulas I- (1) to I- (6), that is, (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a straight chain or a moiety that may contain a hetero atom.
  • the reference electrolyte is represented by the following formulas I- (1) to I- (6), that is, (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a straight chain or a moiety that may contain a hetero atom.
  • the hydrophobic ionic liquid contained in the protective gel contains the following formulas I- (1) to I- (6), that is, (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a linear or branched group that may contain a hetero atom.
  • the present invention provides a method for quantifying a chemical substance with high accuracy by a conversion stripping method.
  • FIG. 1 shows a measurement system for the conversion stripping method disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 2 shows a sensor chip used in the conversion stripping method disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 3A shows a gel-coated electrode 44 used in the example.
  • FIG. 3B shows the gel-coated electrode used in the comparative example.
  • FIG. 4 shows an electrochemical cell 40 used in the illustrative examples and comparative examples.
  • FIG. 5 shows the linear sweep voltammogram obtained in the exemplary embodiment.
  • FIG. 6 shows a linear sweep voltammogram obtained in the comparative example.
  • FIG. 4 shows an electrochemical cell 40 used in this example and a comparative example described later.
  • the measurement system includes a pair of working electrodes 41, a counter electrode 43, and a gel-coated electrode 44.
  • the measurement system preferably further includes a reference electrode 42.
  • the pair of working electrodes 41 includes a first working electrode 41a and a second working electrode 41b.
  • the first working electrode 41a and the second working electrode 41b are preferably opposed to each other and meshed with each other. That is, each first working electrode 41a and second working electrode 41b are preferably comb-shaped.
  • the first working electrode 41a and the second working electrode 41b are preferably formed on a substrate. From the viewpoint of stability against an electrochemical reaction, examples of the material of the first working electrode 41a and the second working electrode 41b are gold, platinum, or glassy carbon.
  • Reference electrode 42 An example of the reference electrode 42 is a silver / silver chloride electrode.
  • Counter electrode 43 As with the pair of working electrodes 41, from the viewpoint of stability against electrochemical reaction, examples of the material of the counter electrode 43 are gold, platinum, or glassy carbon.
  • the gel-coated electrode 44 includes an electrode surface 21, a stripping gel 22, and a protective gel 23. As shown in FIG. 3A, the gel-coated electrode 44 preferably includes these at one end of the rod-shaped insulating portion 24. A lead portion 25 may be provided at the other end of the rod-like insulating portion 24. The lead part 25 is electrically connected to the electrode surface 21 through the inside of the insulating part 24.
  • the electrode surface 21 is made of silver.
  • the stripping gel 22 covers the electrode surface 21.
  • the stripping gel 22 is preferably a thin film.
  • the stripping gel 22 contains a reference electrolyte and an ionic liquid.
  • the ionic liquid can be either hydrophobic or hydrophilic.
  • the ionic liquid functions as a supporting electrolyte.
  • the stripping gel 22 can be formed as follows. First, a hydrophobic polymer is dissolved in a solvent such as acetone while cooling with ice in an airtight container with an ultrasonic wave to prepare a solution.
  • a hydrophobic polymer examples include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, or polybutyl acrylate.
  • a reference electrolyte such as 1-butyl-3-methylimidazolium iodide and an ionic liquid such as 1-butyl-3-methylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylimide are then added to the solution. Thereafter, the solution is stirred and then dropped onto the electrode surface 21. Finally, the solvent is evaporated. In this way, the stripping gel 22 can be formed on the electrode surface 21.
  • the stripping gel 22 does not substantially contain water. The reason will be described later.
  • Hydrophobic ionic liquids are composed of cations and anions as described below. Specifically, the cation is selected from group I. The anion is also selected from group II. Group I consists of cations represented by the following formulas I- (1) to I- (6): (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a straight chain or a moiety that may contain a hetero atom.
  • R 1 comprises a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.
  • R 2 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain a hetero atom
  • R 4 and R 5 are a hydrogen atom. is there.
  • R 2 is a carbon atom that may contain a hetero atom having 1 to 6 carbon atoms
  • R 1 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are hydrogen atoms.
  • R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain a hetero atom
  • R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 is a hydrogen atom
  • R 1 comprises a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.
  • R 2 is selected from the group, R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and may contain a hetero atom, and R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are hydrogen atoms.
  • R 1 comprises a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.
  • R 2 is selected from the group, R 2 is a carbon atom that may contain a heteroatom having 1 to 6 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are hydrogen atoms.
  • R 9 , R 10 , R 11 , and R 12 are the same or different from each other and may contain a heteroatom having 1 to 6 carbon atoms.
  • Group II described above consists of anions represented by the following formulas II- (1) and II- (2): (In the formula, Rf 1 and Rf 2 are the same or different from each other, and represent a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms).
  • Rf 1 and Rf 2 are both a perfluoromethyl group or a perfluoroethyl group.
  • Rf 1 is a trifluoromethyl group.
  • hydrophobic ionic liquid materials are described below. 1,3-dimethylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonylimide), 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, 1-ethyl-3-methylimidazolium triflate, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, 1,3-diethylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, 1,3-diethylimidazolium triflate, 1-butyl-3-ethylimidazolium triflate, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, 1-butyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide,
  • the hydrophilic ionic liquid is composed of the above cations and the following anions. Specifically, the cation is selected from group I. The anion is also selected from group III.
  • Group III consists of anions represented by the following formulas III- (1) and III- (2): III- (1) tetrafluoroborate ion, and III- (2) Halide ion.
  • hydrophilic ionic liquid materials are described below: 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-methyl-3-propylimidazolium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium iodide, 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide, 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride, 1-octyl-3-methylimidazolium chloride and N-hexylpyridinium chloride.
  • the reference electrolyte is composed of the cation and halide ion.
  • the cation is selected from group I.
  • the halide ions are chloride ions, bromide ions, or iodide ions.
  • the reference electrolyte preferably has the same cation as the ionic liquid.
  • the cation of the reference electrolyte is represented by the above formula I- (1)
  • it is preferable that the cation of the ionic liquid is also represented by the formula I- (1). More specifically, when the ionic liquid is 1-butyl-3-methylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylimide, the reference electrolyte is preferably 1-butyl-3-methylimidazolium halide.
  • the protective gel 23 covers the stripping gel 22. That is, the stripping gel 22 is sandwiched between the protective gel 23 and the electrode surface 21. As shown in FIG. 3A, the protective gel 23 preferably covers the entire stripping gel 22 so that the stripping gel 22 is completely hidden by the protective gel 23.
  • the protective gel 23 contains a hydrophobic ionic liquid but does not contain a reference electrolyte. Similar to the stripping gel 22, the hydrophobic ionic liquid functions as a supporting electrolyte. The protective gel 23 is formed so that the hydrophobic ionic liquid is not mixed with the sample solution.
  • the protective gel 23 can be formed as follows. As in the case of the stripping gel 22, a hydrophobic polymer such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer is dissolved in a solvent such as acetone while being cooled with ice in an airtight container. Prepare. A hydrophobic ionic liquid such as 1-butyl-3-methylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylimide is added to the acetone solution. Thereafter, the solution is stirred and dropped onto the stripping gel 22. Finally, the solvent is evaporated. In this way, the protective gel 23 is formed.
  • a hydrophobic polymer such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer is dissolved in a solvent such as acetone while being cooled with ice in an airtight container.
  • a hydrophobic ionic liquid such as 1-butyl-3-methylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylim
  • the gel-coated electrode 44, the first working electrode 41a, the second working electrode 41b, and the counter electrode 43 are in contact with the sample solution 45. More specifically, as shown in FIG. 4, at least a part of each electrode is immersed in the sample solution 45.
  • the sample solution 45 contains a chemical substance to be quantified and a redox substance.
  • chemical substances are antigens, antibodies, nucleic acids, cells, bacteria, viruses, haptens, saccharides.
  • the sample solution 45 contains a redox substance in a reduced state.
  • the chemical substance and the redox substance to be quantified can be separate substances.
  • the chemical substance to be quantified is an enzyme, and the redox substance is an electron mediator such as potassium ferrocyanide.
  • the chemical substance to be quantified can be modified with a redox substance.
  • An example of such a chemical modified with a redox material is a protein modified with ferrocenecarboxylic acid (hereinafter “FcCOOH”).
  • step (b) After preparing the measurement system according to the step (a), the step (b) is performed.
  • a potential is applied to the first working electrode 41a by the potentiostat 47 in a state where the second working electrode 41b is electrically connected to the gel-coated electrode 44.
  • the switch 46a shown in FIG. The switch 46b is also connected to the terminal A.
  • a redox cycle is formed between the pair of comb working electrodes 41.
  • the redox material is ferrocenecarboxylic acid
  • reactions represented by the following chemical formulas (IV) to (VI) occur on the first working electrode 41a, the second working electrode 41b, and the gel-coated electrode 44.
  • Silver halide is deposited on the surface of the electrode surface 21 made of silver.
  • First working electrode 41a Second working electrode 41b: Gel-coated electrode 44: (In the formula, X represents an iodine atom, a bromine atom, or a chlorine atom.)
  • a process (c) is performed after a process (b).
  • step (c) no potential is applied to the first working electrode 41a and the second working electrode 41b.
  • a potential is applied to the gel-coated electrode 44.
  • a potentiostat 47 is used and the gel-coated electrode 44 is swept.
  • the switch 46 a is connected to the terminal B.
  • the switch 46b is also connected to the terminal B.
  • the silver halide precipitated in the step (b) is electrolyzed in the step (c), and the generated halide ions are dissolved in the stripping gel 22. Silver is generated on the electrode surface 21.
  • Gel-coated electrode 44 (In the formula, X represents an iodine atom, a bromine atom, or a chlorine atom.)
  • the stripping gel 22 contains water, the water suppresses the reaction represented by the formula (VI). This is because water has an affinity for halide ions. Therefore, the stripping gel 22 does not contain water. However, the stripping gel 22 may contain a trace amount of water as long as the quantitative accuracy is not adversely affected. Since the ionic liquid is non-volatile, the evaporation of the stripping gel 22 is suppressed in steps (b) and (c), unlike the prior art. Thereby, the concentration of the reference electrolyte is maintained. As a result, chemical quantification is more accurate. This characterizes the present invention.
  • step (b) the longer the constant potential is applied, the greater the amount of silver halide deposited, so that higher sensitivity is achieved.
  • step (d) The amount of current that flows during dissolution in step (c) is proportional to the amount of silver halide deposited.
  • the amount of silver halide deposited is proportional to the product of the concentration of the redox material (reduced form) and the time during which the potential is applied in step (b). That is, the following equation is satisfied.
  • the concentration of the redox substance (reductant) is calculated from the amount of current flowing in step (c). Based on the concentration of the redox substance (reduced substance) calculated in this way, the chemical substance is quantified. Needless to say, a calibration curve prepared in advance is used when a chemical substance is quantified from the amount of current, as in a general technique.
  • FIG. 3A shows a gel-coated electrode 44 used in the example.
  • the gel-coated electrode 44 was produced as follows.
  • the electrode surface 21 was composed of a silver plate having a diameter of 3.0 mm. Acetone was dried to form a stripping gel 22 on the surface of the electrode surface 21. Next, 40 microliters of the second stock solution was added dropwise so that the second stock solution covered the stripping gel 22. Acetone was dried to form a protective gel 23. In this way, a gel-coated electrode 44 was obtained.
  • the electrochemical measurement was performed as follows. An electrochemical measurement system as shown in FIG. 4 was prepared. The measurement system includes a pair of comb-type working electrodes 41a / 41b, a reference electrode 42, a counter electrode 43, a gel-coated electrode 44, a sample solution 45, a switch box 46, and a potentiostat 47. Potentiostat 47 was obtained from BAS under the trade name “ALS-660A”.
  • the reference electrode 42 was a silver / silver chloride electrode.
  • the counter electrode 43 was a platinum wire.
  • Sample solution 45 was Dulbecco's phosphate buffered saline containing ferrocenecarboxylic acid (D-PBS: 7 mM). NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4 , 1.8 mM KH 2 PO 4 ).
  • both of the switches 46a and 46b were connected to each terminal A, and a voltage of 0.4 V (vs. Ag / AgCl) was applied to the first working electrode 41a for 60 seconds (step (b)).
  • the second working electrode 41 b was electrically connected to the gel-coated electrode 44, and silver iodide was deposited on the electrode surface 21.
  • both the switches 46a and 46b were connected to the terminal B.
  • the gel-coated electrode 44 was swept using the potentiostat 47 (step (c)).
  • the potential scan range was ⁇ 0.42 V to ⁇ 0.52 V (vs. Ag / AgCl).
  • the scanning speed was 20 mV / s.
  • FIG. 5 shows 10 ⁇ 5 M (reference number: 51), 10 ⁇ 6 M (Reference number: 52), 10 ⁇ 7 M (reference number: 53), 10 ⁇ 8 M (reference number: 54), and 0M (reference number: 55) each sample solution containing FcCOOH (step ( The linear sweep voltammogram obtained in c) is shown.
  • the currents 51 to 54 shown in FIG. 5 mean that the electrolysis of the silver iodide deposited in the step (b) occurred as shown in the following chemical formula (VIII). The current increased with increasing FcCOOH concentration. Even FcCOOH with a concentration of 10 ⁇ 8 M was detected (see current with reference 54).
  • FIG. 3B shows the gel-coated electrode used in the comparative example. An experiment similar to Example 1 was performed using the gel-coated electrode.
  • FIG. 6 shows 10 ⁇ 5 M (reference number: 61), 10 ⁇ 6 M
  • the linear sweep voltammogram obtained in the step (c) using a sample solution containing FcCOOH (reference numeral: 62), 10 ⁇ 7 M (reference numeral: 63), and 0M (reference numeral: 64) is shown.
  • FcCOOH concentration was 10 ⁇ 6 M or more
  • a reduction current derived from the chemical formula (VIII) was observed as in the case of the example.
  • no FcCOOH with a concentration of 10 ⁇ 7 M was detected (see current with reference 63).
  • the stripping gel 22 was not in direct contact with the sample solution by the protective gel 23. Therefore, elution of iodide ions contained in the stripping gel 22 was suppressed. Thereby, the density
  • the present invention provides a method for quantifying a chemical substance with high accuracy by a conversion stripping method.

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Abstract

本発明の目的の１つは、変換ストリッピング法により高精度に化学物質を定量する方法を提供することにある。試料溶液に含有される化学物質を定量する方法が提供される。この方法は、一対の作用電極（第１作用電極および第２作用電極）、対極、およびゲル被覆電極を有する測定系を用意する工程を含み、ここで、ゲル被覆電極は、電極面、ストリッピングゲル、および保護ゲルを具備し、この保護ゲルは、ストリッピングゲルを被覆する。

Description

変換ストリッピング法により化学物質を定量する方法
　本発明は、変換ストリッピング法により化学物質を定量する方法に関する。
　特許文献１は、変換ストリッピング法を開示している。変換ストリッピング法は、溶液に含有される化学物質を電気化学的に高精度に定量することを可能にする。
　図１は、特許文献１に開示された、変換ストリッピング法のためのシステムを示す。
　当該システムは、一対のくし型作用電極１aおよび１ｂ、ストリッピング電極２、参照極３、対極４、溶液５、ストリッピング液６、塩橋７、イオン伝導体８、ポテンショスタット９、レコーダ１０、ならびにスイッチボックス１１を具備する。
　溶液５は、定量される化学物質および酸化還元物質を含有する。ストリッピング液６は、基準電解質および支持電解質を含有する。
　図２は、特許文献１に開示された、変換ストリッピング法に用いられるセンサーチップ１０１ａを示す。
　センサーチップ１０１ａは、複数の電極２～４を表面に具備する。さらに、容器６４がセンサーチップ１０１ａの表面を覆う。容器６４は第１貫通開口部６４ａおよび第２貫通開口部６４ｂを具備する。溶液５およびストリッピング液６が、第１貫通開口部６４ａおよび第２貫通開口部６４ｂにそれぞれ供給される。
特許第３２８９０５９号公報
　ストリッピング液６の蒸発が、基準電解質の濃度を変化させる。このことは、化学物質の定量の精度を低下させる。
　本発明の目的の１つは、変換ストリッピング法により高精度に化学物質を定量する方法を提供することにある。
１．試料溶液に含有される化学物質を定量する方法であって、以下の工程を具備する、方法：
　測定系を用意する工程（ａ）ここで、
　　前記測定系は、一対の作用電極、対極、およびゲル被覆電極を具備し、
　　前記一対の作用電極は、第１作用電極および第２作用電極から構成され、
　　前記ゲル被覆電極は、電極面、ストリッピングゲル、および保護ゲルを具備し、
　　前記電極面は銀を具備し、
　　前記ストリッピングゲルは、前記電極面を被覆し、
　　前記ストリッピングゲルは、基準電解質およびイオン液体を含有し、
　　前記ストリッピングゲルは、水を含有せず、
　　前記イオン液体は陽イオンおよび陰イオンから構成され、
　　前記基準電解質は、前記陽イオンおよびハロゲン化物イオンから構成され、
　　前記保護ゲルは、前記ストリッピングゲルを被覆し、
　　前記保護ゲルは、疎水性イオン液体を含有するが、前記基準電解質も水も含有せず、
　　前記ゲル被覆電極、前記第１作用電極、前記第２作用電極、および前記対極は、前記試料溶液に接しており、
　　前記試料溶液は、前記化学物質および酸化還元物質を含有するか、または酸化還元物質に修飾された化学物質を含有し、
　前記第２作用電極を前記ゲル被覆電極に電気的に接続した状態で、ポテンシオスタットにより前記第１作用電極に電位を印加し、前記第１作用電極、前記第２作用電極、および前記電極面において以下の化学式（ＩＸ）～（ＸＩ）によって表される反応をそれぞれ生じさせる工程（ｂ）、
　前記第１作用電極
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 （式中、ｎは整数を示し、ｍは正の整数を示す。）
　前記第２作用電極
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 （式中、ｎは整数を示し、ｍは正の整数を示す。）
　前記電極面
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 （ここで、Ｘはヨウ素原子、臭素原子、または塩素原子を表す）
　ここで、前記ハロゲン化銀は、前記電極面に析出し、
　　前記第１作用電極および前記第２作用電極に電位が印加されない状態で前記ゲル被覆電極に電位を印加し、前記ゲル被覆電極を流れた電流量を測定する工程（ｃ）、および
　前記電流量に基づいて前記酸化還元物質（還元体）の濃度を算出し、前記算出された濃度に基づいて前記化学物質を定量する工程（ｄ）。
２．項目１に記載の方法であって、
　前記ストリッピングゲルが疎水性イオン液体を含有する、方法。
３．項目２に記載の方法であって、
　前記疎水性イオン液体が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
からなる群から選択される陽イオンおよび
下記式ＩＩ－（１）またはＩＩ－（２）、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 （式中、Ｒｆ１およびＲｆ２は同一又は互いに異なって、炭素数１～４のペルフルオロアルキル基を示す。）
により表される陰イオンから構成される、方法。
４．項目１に記載の方法であって、
　前記ストリッピングゲルが親水性イオン液体を含有する、方法。
５．項目４に記載の方法であって、
　前記親水性イオン液体が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
からなる群から選択される陽イオンおよび
下記式ＩＩＩ－（１）またはＩＩＩ－（２）、すなわち、
ＩＩＩ－(1)　テトラフルオロボレートイオン
ＩＩＩ－(2)　ハライドイオン
により表される陰イオンから構成される、方法。
６．項目１に記載の方法であって、
　前記基準電解質が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
からなる群から選択される陽イオンおよびハロゲン化物イオンから構成される、方法。
７．項目１に記載の方法であって、
　前記保護ゲルに含有される疎水性イオン液体が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
からなる群から選択される陽イオンおよび
下記式ＩＩ－（１）またはＩＩ－（２）、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 （式中、Ｒｆ１およびＲｆ２は同一又は互いに異なって、炭素数１～４のペルフルオロアルキル基を示す。）により表される陰イオンから構成される、方法。
　本発明は、変換ストリッピング法により高精度に化学物質を定量する方法を提供する。
図１は特許文献1に開示された、変換ストリッピング法のための測定系を示す。 図２は特許文献1に開示された、変換ストリッピング法に用いられるセンサーチップを示す。 図３Ａは実施例において用いられるゲル被覆電極４４を示す。 図３Ｂは比較例において用いられるゲル被覆電極を示す。 図４は例示的な実施例および比較例において用いられる電気化学セル４０を示す。 図５は、例示的な実施例において得られたリニアスィープボルタモグラムを示す。 図６は、比較例において得られたリニアスィープボルタモグラムを示す。
　以下、図３および図４を参照しながら本発明の実施形態が説明される。
　（工程（ａ））
　まず、図４に示される測定系が用意される。図４は、本実施例および後述の比較例において用いられる電気化学セル４０を示す。
　当該測定系は、一対の作用電極４１、対極４３、ならびにゲル被覆電極４４を具備する。測定系はさらに参照極４２を具備することが好ましい。
　（作用電極４１）
　一対の作用電極４１は、第１作用電極４１ａおよび第２作用電極４１ｂから構成される。第１作用電極４１ａおよび第２作用電極４１ｂは、互いに対向し、かつ噛み合っていることが好ましい。すなわち、各第１作用電極４１ａおよび第２作用電極４１ｂは、くし型であることが好ましい。
　図４に示されるように、第１作用電極４１ａおよび第２作用電極４１ｂは、基板上に形成されることが好ましい。
　電気化学反応に対する安定性の観点から、第１作用電極４１ａおよび第２作用電極４１ｂの材料の例は、金、白金、またはグラッシーカーボンである。
　（参照極４２）
　参照極４２の例は、銀／塩化銀電極である。
　（対極４３）
　一対の作用電極４１と同様、電気化学反応に対する安定性の観点から、対極４３の材料の例は、金、白金、またはグラッシーカーボンである。
　（ゲル被覆電極４４）
　ゲル被覆電極４４は、電極面２１、ストリッピングゲル２２、および保護ゲル２３を具備する。図３Ａに示されるように、ゲル被覆電極４４は、棒状の絶縁部２４の一端にこれらを具備することが好ましい。棒状の絶縁部２４の他端にはリード部２５が設けられ得る。リード部２５は絶縁部２４の内部を介して電極面２１に電気的に接続されている。
　（電極面２１）
　電極面２１は銀からなる。
　（ストリッピングゲル２２）
　ストリッピングゲル２２は、電極面２１を覆う。ストリッピングゲル２２は、好ましくは薄膜である。ストリッピングゲル２２は、基準電解質およびイオン液体を含有する。イオン液体は、疎水性または親水性のどちらかであり得る。
　イオン液体は支持電解質として機能する。
　ストリッピングゲル２２は、以下のように形成され得る。
　まず、密閉容器中において疎水性ポリマーが超音波によって、氷冷しながらアセトンのような溶媒に溶解され、溶液を調製する。当該疎水性ポリマーの例は、フッ化ビニリデン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、またはポリブチルアクリレートである。
　次いで1－ブチル－3－メチルイミダゾリウムヨージドのような基準電解質および1－ブチル－3－メチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドのようなイオン液体が当該溶液に添加される。その後、その溶液は攪拌され、その後、電極面２１上に滴下される。最後に、溶媒が蒸発される。このようにして、電極面２１上にストリッピングゲル２２が形成され得る。
　ストリッピングゲル２２は、水を実質的に含有しない。その理由は後述する。
　疎水性のイオン液体は、以下に記載されるような、陽イオンおよび陰イオンから構成される。具体的には、この陽イオンは、群Ｉから選択される。また、この陰イオンは、群ＩＩから選択される。
　群Iは、下記式I-(1)～I-(6)に表されたカチオンからなる：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
　式Ｉ-(1)で表されるイミダゾリウムイオンにおいて、好ましくは、Ｒ１はメチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、およびｔ－ブチル基からなる群より選択され、Ｒ２は水素原子、又はメチル基であり、Ｒ３はヘテロ原子を含んでいてもよい１～６の炭素数を有するアルキル基であり、Ｒ４およびＲ５は水素原子である。
　式Ｉ-(2)で表されるイソキノリウムイオンにおいて、好ましくは、Ｒ２は炭素数１～６のヘテロ原子を含んでいてもよい炭素原子であり、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は水素原子である。
　式Ｉ-(3)で表されるピリジニウムイオンにおいて、好ましくは、Ｒ１はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数１～６のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は水素原子である。
　式Ｉ－(4)で表されるピロリジニウムイオンにおいて、好ましくは、Ｒ１はメチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、およびｔ－ブチル基からなる群より選択され、Ｒ２は炭素数１～６のアルキル基であり、ヘテロ原子を含んでいてもよく、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６は水素原子である。
　式Ｉ－(5)で表されるピペリジニウムイオンにおいて、好ましくは、Ｒ１はメチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、およびｔ－ブチル基からなる群より選択され、Ｒ２は炭素数１～６のヘテロ原子を含んでいてもよい炭素原子であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７は水素原子である。
　式Ｉ-(6)で表されるアンモニウムイオンにおいて、好ましくは、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は互いに異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数１～６のアルキル基、フェニル基、又はベンジル基である。
　上述の群IIは、下記式II-(1)およびII-(2)で表される陰イオンからなる：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 （式中、Ｒｆ１およびＲｆ２は同一又は互いに異なって、炭素数１～４のペルフルオロアルキル基を示す。）。
　式II-(1)で表される陰イオンにおいて、好ましくは、Ｒｆ１およびＲｆ２はともに、ペルフルオロメチル基、又はペルフルオロエチル基である。
　式II-(2)で表される陰イオンにおいて、好ましくはＲｆ１は、トリフルオロメチル基である。
　より具体的には、疎水性イオン液体の材料の例が以下、記述される。
１,３－ジメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルフォニルイミド）、
１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
１－エチル－３－メチルイミダゾリウム トリフレート、
１－エチル－３－メチルイミダゾリウム ビス（ペンタフルオロエタンスルフォニル）イミド、
１,３－ジエチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
１,３－ジエチルイミダゾリウム トリフレート、
１－ブチル－３－エチルイミダゾリウムトリフレート、
１,２－ジメチル－３－エチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
１－ブチル－３－メチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
１－ブチル－３－メチルイミダゾリウム トリフレート、
１－イソプロピル－３－メチルイミダゾリウム ビストリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
１,２－ジメチル－３－プロピルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
N,N-プロピルメチルピロリジニウム ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
プロピルトリメチルアンモニウム ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド、
N,N-メチルプロピルピペリジニウム ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミドおよび
N-ブチルピリジニウム
ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド。
　親水性のイオン液体は、上記陽イオンおよび以下の陰イオンから構成される。具体的には、この陽イオンは、群Ｉから選択される。また、この陰イオンは、群IIIから選択される。
　群IIIは、下記式III-(1)およびIII-(2)により表される陰イオンからなる：
III-(1)　テトラフルオロボレートイオン、および
III-(2)　ハライドイオン。
　より具体的には、親水性イオン液体の材料の例は、以下に記述される：
１－エチル－３－メチルイミダゾリウム　テトラフルオロボレート、
１－ブチル－３－メチルイミダゾリウム　テトラフルオロボレート、
１－メチル－３－プロピルイミダゾリウム　テトラフルオロボレート、
１－ブチル－３－メチルイミダゾリウム　ヨージド、
１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウム　ブロマイド、
１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウム　クロライド、
１－オクチル－３－メチルイミダゾリウム　クロライドおよび
Ｎ－ヘキシルピリジニウム　クロライド。
　基準電解質は、上記陽イオンおよびハロゲン化物イオンから構成される。具体的には、この陽イオンは、群Ｉから選択される。そして、ハロゲン化物イオンとは、塩化物イオン、臭化物イオン、またはヨウ化物イオンである。
　溶解度の観点から、基準電解質は、イオン液体と同一の陽イオンを有することが好ましい。例えば、基準電解質の陽イオンが上記式I-(1)で表される場合、イオン液体の陽イオンも式I-(1)で表されるであることが好ましい。より具体的には、イオン液体が１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドである場合は、基準電解質は１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムハライドであることが好ましい。
　次に、保護ゲル２３が詳細に説明される。
　保護ゲル２３は、ストリッピングゲル２２を覆う。すなわち、ストリッピングゲル２２は、保護ゲル２３および電極面２１の間に挟まれる。図３Ａに示すように、ストリッピングゲル２２が保護ゲル２３によって完全に隠されるように、保護ゲル２３はストリッピングゲル２２の全体を覆うことが好ましい。
　保護ゲル２３は、疎水性イオン液体を含有するが、基準電解質を含有しない。ストリッピングゲル２２と同様、疎水性イオン液体は支持電解質として機能する。保護ゲル２３は、疎水性イオン液体が試料溶液と混合しないように形成される。
　保護ゲル２３は、以下のように形成され得る。
　ストリッピングゲル２２の場合と同様に、密閉容器中においてフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体のような疎水性ポリマーが超音波によって、氷冷しながらアセトンのような溶媒に溶解され、溶液を調製する。1－ブチル－3－メチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドのような疎水性イオン液体がアセトン溶液に添加される。その後、溶液は攪拌され、ストリッピングゲル２２上に滴下される。最後に、溶媒は蒸発される。このようにして、保護ゲル２３が形成される。
　ゲル被覆電極４４、第１作用電極４１ａ、第２作用電極４１ｂ、および対極４３は、試料溶液４５に接している。より具体的には、図４に示されるように、各電極の少なくとも一部は、試料溶液４５に浸漬される。
　試料溶液４５は、定量される化学物質および酸化還元物質を含有する。当該化学物質の例は、抗原、抗体、核酸、細胞、細菌、ウィルス、ハプテン、糖類である。本発明では、試料溶液４５は、還元状態の酸化還元物質を含有する。定量される化学物質および酸化還元物質は別々の物質であり得る。例えば、定量される化学物質は酵素であり、かつ、酸化還元物質はフェロシアン化カリウムのような電子メディエータである。または、定量される化学物質は、酸化還元物質により修飾され得る。酸化還元物質により修飾されたそのような化学物質の例は、フェロセンカルボン酸（以下、「ＦｃＣＯＯＨ」）により修飾されたタンパク質である。
　（工程（ｂ））
　工程（ａ）に従って測定系を用意した後、工程（ｂ）が行われる。
　工程（ｂ）では、第２作用電極４１ｂがゲル被覆電極４４に電気的に接続された状態で、ポテンシオスタット４７により第１作用電極４１ａに電位を印加する。具体的には、図４に示されるスイッチ４６ａは端子Ａに接続される。スイッチ４６ｂもまた、端子Ａに接続される。
　このようにして、一対のくし型作用電極４１の間にレドックスサイクルが形成される。
　酸化還元物質がフェロセンカルボン酸である場合、第１作用電極４１ａ、第２作用電極４１ｂ、およびゲル被覆電極４４上では、以下の化学式（ＩＶ）～（ＶＩ）に示される反応が生じる。
　ハロゲン化銀が、銀からなる電極面２１の表面上に析出される。
第１作用電極４１ａ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 第２作用電極４１ｂ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 ゲル被覆電極４４：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 （式中、Ｘはヨウ素原子、臭素原子、または塩素原子を示す。）
　（工程（ｃ））
　工程（ｂ）の後、工程（ｃ）が行われる。
　工程（ｃ）では、第１作用電極４１ａおよび第２作用電極４１ｂに電位が印加されない。この状態で、ゲル被覆電極４４に電位を印加する。ポテンシオスタット４７が用いられ、ゲル被覆電極４４が掃引されることが好ましい。より具体的には、図４において、スイッチ４６ａは、端子Ｂに接続される。スイッチ４６ｂもまた、端子Ｂに接続される。以下の化学式（VII）に示されるように、工程（ｂ）において析出したハロゲン化銀が工程（ｃ）において電気分解され、生成したハロゲン化物イオンがストリッピングゲル２２に溶解する。電極面２１には銀が生成する。
 
　ゲル被覆電極４４：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 （式中、Ｘはヨウ素原子、臭素原子、又は塩素原子を示す。）
　万一、ストリッピングゲル２２が水を含有すると、当該水が式(VI)に示される反応を抑制する。なぜならば、水はハロゲン化物イオンと親和性を有するからである。従って、ストリッピングゲル２２は水を含有しない。しかしながら、定量精度に悪影響が与えられない限り、ストリッピングゲル２２は微量の水を含有し得る。イオン液体は不揮発性であるので、工程（ｂ）および工程（ｃ）において、従来技術とは異なり、ストリッピングゲル２２の蒸発は抑制される。これにより、基準電解質の濃度は維持される。その結果、化学物質の定量はより正確になる。このことが、本発明を特徴付ける。
　工程（ｂ）において一定電位の印加時間が長いほど、ハロゲン化銀の析出量が増加するので、より高い感度が達成される。
　（工程（ｄ））
　工程（ｃ）の溶解時において流れる電流量は、ハロゲン化銀の析出量に比例する。ハロゲン化銀の析出量は、酸化還元物質（還元体）の濃度および工程（ｂ）において電位が印加された時間の積に比例する。すなわち、以下の等式が充足される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　従って、工程（ｃ）において流れた電流量から、酸化還元物質（還元体）の濃度が算出される。このように算出された酸化還元物質（還元体）の濃度に基づいて、化学物質が定量される。言うまでもないが、一般的な手法と同様に、電流量から化学物質が定量される際には、予め用意された検量線が用いられる。
　（実施例）
　以下、本発明の例示的な実施例が説明される。
　（ゲル被覆電極４４の作製）
　図３Ａは実施例において用いられるゲル被覆電極４４を示す。ゲル被覆電極４４は、以下のように作製された。
　密閉容器中において、５０ミリグラムのフッ化ビニリデンーヘキサフルオロプロピレン共重合体(Aldrich製)が、超音波によって氷冷しながら１ミリリットルのアセトンに溶解され、アセトン溶液を調製した。当該共重合体は、４７万の平均分子量を有していた。
　１００ｍＭの1－ブチル－3－メチルイミダゾリウムヨージド(和光純薬工業製)を含有する５０マイクロリットルの1－ブチル－3－メチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミド(東京化成工業製)を、アセトン溶液に添加し、よく攪拌した。このようにして、第１ストック溶液を調製した。
　第１ストック溶液の場合と同様に、５０マイクロリットルの1－ブチル－3－メチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドをアセトン溶液に添加し、よく攪拌した。このようにして、第２ストック溶液を調製した。
　１０マイクロリットルの第１ストック溶液を電極面２１上に滴下した。電極面２１は、３．０ｍｍの直径を有する銀板から構成された。アセトンを乾燥させ、電極面２１の表面にストリッピングゲル２２を形成した。次に、第２ストック溶液がストリッピングゲル２２を覆うように、４０マイクロリットルの第２ストック溶液を滴下した。アセトンを乾燥させ、保護ゲル２３を形成した。このようにして、ゲル被覆電極４４を得た。
　（電気化学測定）
　電気化学測定は、以下のように行われた。
　図４に示されるような電気化学測定系を用意した。当該測定系は、一対のくし型作用電極４１ａ／４１ｂ、参照極４２、対極４３、ゲル被覆電極４４、試料溶液４５、スイッチボックス４６、およびポテンショスタット４７を具備した。ポテンショスタット４７は、ＢＡＳ社より商品名「ＡＬＳ－６６０Ａ」として入手した。
　参照極４２は銀／塩化銀電極であった。対極４３は白金ワイヤであった。試料溶液４５は、フェロセンカルボン酸を含有するダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（Ｄ－ＰＢＳ：７ｍＭ
ＮａＣｌ、２．７ｍＭ ＫＣｌ、１０ｍＭ Ｎａ２ＨＰＯ４、１．８ｍＭ ＫＨ２ＰＯ４）であった。
　まず、スイッチ４６ａおよび４６ｂのいずれもが各端子Ａに接続され、第一作用電極４１ａに０．４Ｖ(vs.Ag/AgCl)の電圧が６０秒間印加された（工程（ｂ））。この間、第二作用電極４１ｂはゲル被覆電極４４に電気的に接続され、ヨウ化銀が電極面２１に析出された。
　次に、スイッチ４６ａおよび４６ｂは、いずれも端子Ｂに接続された。ポテンショスタット４７を用いて、ゲル被覆電極４４が掃引された（工程（ｃ））。電位走査範囲は、－０．４２Ｖから－０．５２Ｖ(vs.Ag/AgCl)であった。走査速度は２０ｍＶ／ｓであった。
　図５は、１０－５Ｍ （参照符号：５１）、１０－６Ｍ
（参照符号：５２）、１０－７Ｍ （参照符号：５３）、１０－８Ｍ （参照符号：５４）、および０Ｍ （参照符号：５５）のＦｃＣＯＯＨを含有する各試料溶液を用いて工程（ｃ）で得られたリニアスィープボルタモグラムを示す。図５に示される電流５１～５４は、工程（ｂ）で析出されたヨウ化銀の電気分解が、以下の化学式（VIII）で示されるように生じたことを意味する。電流は、ＦｃＣＯＯＨの濃度の増加に伴って増大した。１０－８Ｍの濃度を有するＦｃＣＯＯＨでさえも検出された（参照符号５４を有する電流を参照せよ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
　（比較例）
　以下、本発明の比較例が説明される。
　比較例では、保護ゲル２３を形成しなかったこと以外は、実施例１によるゲル被覆電極４４と同一のゲル被覆電極が作製された。図３Ｂは、比較例において用いられたゲル被覆電極を示す。当該ゲル被覆電極を用いて、実施例１と同様の実験が行われた。
　図６は、１０－５Ｍ （参照符号：６１）、１０－６Ｍ
（参照符号：６２）、１０－７Ｍ （参照符号：６３）、および０Ｍ （参照符号：６４）のＦｃＣＯＯＨを含有する試料溶液を用いて工程（ｃ）で得られたリニアスィープボルタモグラムを示す。ＦｃＣＯＯＨの濃度が１０－６Ｍ以上である限り、実施例の場合と同様に、化学式(VIII)に由来する還元電流が観測された。しかし、１０－７Ｍの濃度を有するＦｃＣＯＯＨは検出されなかった（参照符号６３を有する電流を参照せよ）。
　ストリッピングゲル２２は、保護ゲル２３によって試料溶液と直接接触しなかった。そのため、ストリッピングゲル２２に含有されたヨウ化物イオンの溶出は抑制された。これにより、ストリッピングゲル２２に含有されるヨウ化物イオンの濃度は一定に維持され、検出限界を向上させた。このことが、本発明を特徴付けた。
　本発明は、変換ストリッピング法により高精度に化学物質を定量する方法を提供する。
１：　くし型作用電極
２：　ストリッピング電極
３：　参照電極
４：　対極
５：　溶液
６：　ストリッピング液
７：　塩橋
８：　イオン伝導体
９：　ポテンショスタット
１０：　レコーダ
１１：　スイッチボックス
１０１ａ：　センサーチップ
２ａ：　ストリッピング電極
４７ａ：　くし型作用電極
６４：　容器
２１：　電極面
２２：　ストリッピングゲル
２３：　保護ゲル
２４：　絶縁部
２５：　リード部
４０：　電気化学セル
４１：　くし型作用電極
４１ａ：第１作用電極
４１ｂ：第２作用電極
４２：　参照極
４３：　対極
４４：　ゲル被覆電極
４５：　試料溶液
４６：　スイッチボックス
４７：　ポテンショスタット
５１～５５　リニアスィープボルタモグラム
６１～６４　リニアスィープボルタモグラム
W　ポテンシオスタットの作用極
R　ポテンシオスタットの参照極
C　ポテンシオスタットの対極

Claims (7)

  1. 試料溶液に含有される化学物質を定量する方法であって、以下の工程を具備する、方法：
    　測定系を用意する工程（ａ）ここで、
    　　前記測定系は、一対の作用電極、対極、およびゲル被覆電極を具備し、
    　　前記一対の作用電極は、第１作用電極および第２作用電極から構成され、
    　　前記ゲル被覆電極は、電極面、ストリッピングゲル、および保護ゲルを具備し、
    　　前記電極面は銀を具備し、
    　　前記ストリッピングゲルは、前記電極面を被覆し、
    　　前記ストリッピングゲルは、基準電解質およびイオン液体を含有し、
    　　前記ストリッピングゲルは、水を含有せず、
    　　前記イオン液体は陽イオンおよび陰イオンから構成され、
    　　前記基準電解質は、前記陽イオンおよびハロゲン化物イオンから構成され、
    　　前記保護ゲルは、前記ストリッピングゲルを被覆し、
    　　前記保護ゲルは、疎水性イオン液体を含有するが、前記基準電解質も水も含有せず、
    　　前記ゲル被覆電極、前記第１作用電極、前記第２作用電極、および前記対極は、前記試料溶液に接しており、
    　　前記試料溶液は、前記化学物質および酸化還元物質を含有するか、または酸化還元物質に修飾された化学物質を含有し、
    　前記第２作用電極を前記ゲル被覆電極に電気的に接続した状態で、ポテンシオスタットにより前記第１作用電極に電位を印加し、前記第１作用電極、前記第２作用電極、および前記電極面において以下の化学式（ＩＸ）～（ＸＩ）によって表される反応をそれぞれ生じさせる工程（ｂ）、
    　前記第１作用電極
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
     （式中、ｎは整数を示し、ｍは正の整数を示す。）
    　前記第２作用電極
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
     （式中、ｎは整数を示し、ｍは正の整数を示す。）
    　前記電極面
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
     （ここで、Ｘはヨウ素原子、臭素原子、または塩素原子を表す）
    　ここで、前記ハロゲン化銀は、前記電極面に析出し、
    　　前記第１作用電極および前記第２作用電極に電位が印加されない状態で前記ゲル被覆電極に電位を印加し、前記ゲル被覆電極を流れた電流量を測定する工程（ｃ）、および
    　前記電流量に基づいて前記酸化還元物質（還元体）の濃度を算出し、前記算出された濃度に基づいて前記化学物質を定量する工程（ｄ）。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    　前記ストリッピングゲルが疎水性イオン液体を含有する、方法。
  3. 請求項２に記載の方法であって、
    　前記疎水性イオン液体が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
    からなる群から選択される陽イオンおよび
    下記式ＩＩ－（１）またはＩＩ－（２）、すなわち、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
     （式中、Ｒｆ１およびＲｆ２は同一又は互いに異なって、炭素数１～４のペルフルオロアルキル基を示す。）
    により表される陰イオンから構成される、方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    　前記ストリッピングゲルが親水性イオン液体を含有する、方法。
  5. 請求項４に記載の方法であって、
    　前記親水性イオン液体が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
    からなる群から選択される陽イオンおよび
    下記式ＩＩＩ－（１）またはＩＩＩ－（２）、すなわち、
    ＩＩＩ－(1)　テトラフルオロボレートイオン
    ＩＩＩ－(2)　ハライドイオン
    により表される陰イオンから構成される、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、
    　前記基準電解質が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
    からなる群から選択される陽イオンおよびハロゲン化物イオンから構成される、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    　前記保護ゲルに含有される疎水性イオン液体が、下記式Ｉ－（１）～Ｉ－（６）、すなわち、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、同一又は異なって、水素原子、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状アルキル基、アラルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、同一又は異なって、ヘテロ原子を含んでいてもよい直鎖若しくは分枝鎖状脂肪族炭化水素基、アラルキル基、又はアリール基を示す。）
    からなる群から選択される陽イオンおよび
    下記式ＩＩ－（１）またはＩＩ－（２）、すなわち、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
     （式中、Ｒｆ１およびＲｆ２は同一又は互いに異なって、炭素数１～４のペルフルオロアルキル基を示す。）により表される陰イオンから構成される、方法。
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