本发明专利技术提供一种离子浓度测定装置，其可测定生物体成分中的阳离子，尤其是钠离子和钾离子的离子浓度，并可以简化离子选择性电极的结构及制作方法。在金电极（１１１）表面使将形成自组织化膜的绝缘性分子（例如烷硫醇）与连接体结合的阳离子捕获用配体即冠醚衍生物（１０９）与具有比连接体长的碳链的烷硫醇（１１０）共存并固定，以伴随阳离子的配位产生的电动势作为金电极表面的界面电位变化，通过电位差测量装置（１０４）进行测定。而且，作为电位差测量装置，使用与金电极在同一基板上形成的绝缘栅场效应晶体管。另外，为了降低生物体成分测定时杂质吸附在电极表面产生的影响，使直链高分子聚合物物理吸附在金电极上来进行使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测定生物体成分中的阳离子，尤其是钠离子和钾离子的离子浓 度测定装置。
技术介绍
作为分析生物体成分，尤其是分析血清或血浆中的电解质(钠离子和钾离 子等)的浓度的方法，有火焰光度法和离子选择性电极法等。其中，离子选择 性电极法仅通过与参比电极一起浸入试样液，就可以定量测出试样中的离子浓 度，因此目前被广泛利用。在医疗领域中，有效利用可以小型化及自动化的优 点而组装于生物化学自动分析装置上。液膜型离子选择性电极具有添加了离子载体(配体(ligand))的电极膜， 其中的离子载体可以选择性地与特定的离子相互作用，根据测定对象离子来改 变添加于电极膜的配体，从而能够以各种离子作为分析对象。在钠离子和钾离 子等的阳离子选择性电极上，使用称为中性载体的离子感应物质。冠醚是代表 性的中性载体，可以有选择地识别符合冠醚环的空孔径的阳离子。一4殳而言， 对于锂离子适用12-冠(crown)-4，对于钠离子适用15-冠-5，对于钾离子适用 18-冠-6。另外，通过以二个冠醚环夹住阳离子，与单冠醚相比可以提高对阳 离子的选择性，对于钠离子适用14-冠-4,对于钾离子适用15-冠-5。使用冠醚化合物的离子选择性电极，由于存在受到亲油性阴离子妨碍的问 题，所以在膜支持体即聚氯乙烯(PVC)中除配体外还混合有可塑剂或阴离子 去除剂。通常，可塑剂使用对苯二甲酸二辛酯(DOPP)或硝基苯辛醚(NPOE)， 阴离子去除剂使用亲油性盐即四苯硼钠盐。另外，为了防止从亲油性PVC膜 中配体溶出而引起离子选择性电极性能恶化，在配体上附加疏水性的侧链(例 如，长的烷基链)，使得配体的结构很复杂。在实际的测定中，由于要在将与 内部溶液连接的电极膜浸入试样溶液的条件下进行，所以在组装离子选择性电 极的时，除了电极膜的制作之外，还需要对内部标准液容器粘贴等的作业。为了解决上述的液膜型离子选择性电极的问题，简化结构及制作方法，对 应未来的分析装置的小型化，有人提出将配体在金电极表面固定的离子选择性 电极。作为钠离子选择性电极的例子，有将作为中性载体型配体的巯基冠醚化合物在金电极上固定的报告(J.Am.Chem.Soc.,120 ( 1998) 4652-4657)。另夕卜， 作为锂离子选择性电极的例子，同样将中性载体型配体利用硫醇与金的结合在 金电极表面固定(Anal.Chem"78 (2006) 7132-7137及WO2006/113440 )。 专利文献l: WO2006/113440非专利文献2: J.Am.Chem.Soc,，120 ( 1998) 4652-4657 非专利文献3: Anal.Chem"78 (2006) 7132-7137
技术实现思路
在将上述的配体在金电极表面固定的离子选择性电极中，没有考虑到金电 极表面的绝缘性和配体周围的环境，不是测定电位，而是测定阻抗，得到期望 的离子浓度。在现有的在金电极表面固定的离子选择性电极中，没有考虑金电 极表面与溶液之间的测定溶液间的绝缘性，在实际的测定中，由于在电极表面 受漏电流的影响，不能稳定地测定界面电位。阻抗测定法将由金或白金等作成 的工作电极和对置电极、用于使工作电极的电位保持恒定的参比电极配置于溶 液中，使用电流测定装置即恒电位仪，通过电流值测定相对施加于工作电极与 对置电极之间的电压的频率应答性。此时，需要向测定溶液中加入电化学活性 物质即氧化还原物质。因此，仅通过与参比电极一起浸入试样液，就可以测定 试样中的离子浓度，不需要利用现有的离子选择性电极法的优点。另外，在阻 抗测定法中，由于是电流测定法，所以在原理上存在测定浓度范围狭窄的问题。本专利技术的目的在于提供一种仅通过与参比电极一起浸入试样液，就能测定 试样中的离子浓度，保持现有的离子选择性电极法的优点及测定浓度范围等的 基本性能，简化离子选择性电极的结构及制作方法的离子浓度测定装置。为了实现上述目的，在本专利技术中，在金电极表面以形成自组织化膜的绝缘 性分子(例如烷硫醇(alkanethiol))为连接体(linker),将冠醚衍生物固定，该 冠醚衍生物是阳离子捕获用配体，以伴随阳离子的配位产生的电动势作为金电 极表面的界面电位变化来进行测定。此时，由于冠醚环大于自组织化膜的间隔， 所以在被固定的分子之间存在间隙的情况下，使具有比连接体长的碳链的绝缘性分子(例如烷-琉醇)与冠醚衍生物共存并固定。而且，作为电位差测量装置， 使用与金电极在同一基板上形成的绝缘栅场效应晶体管。此时，在参比电极上 叠加1KHZ以上的交流电压来进行测定。另外，为了降低生物体成分测定时杂 质吸附在电极表面产生的影响，使直链高分子聚合物物理吸附在金电极上进行 使用。根据本专利技术，通过在金电极表面上隔着绝缘性分子将阳离子捕获用配体即 冠醚衍生物固定，能够提高金电极与溶液之间的绝缘性。由于这种绝缘性的提 高能够抑制在电极表面上的漏电流，能够以由阳离子配位所产生的电动势作为 金电极表面的界面电位变化来稳定地进行测定。在冠醚环大于自组织化膜的间 隔的情况下，通过使具有比连接体长的碳链的烷硫醇等绝缘性分子与冠醚衍生 物共存并固定，能够在被固定的分子之间消除间隙，保持金电极与溶液之间的 绝缘性。而且，作为电位差测量装置，通过使用与金电极在同一基板上形成的绝缘 栅场效应晶体管，能够降低漏电流，能够稳定地测量金电极表面的界面电位。此时，通过在参比电极上叠加lKHz以上的交流电压，能够使金电极表面的界 面电位稳定化，提高测量精度。另外，生物体成分测定时杂质吸附在电极表面 产生的干扰或偏差，通过使直链高分子聚合物物理吸附在金电极上，能够降低。 附图说明图1是表示本专利技术的离子浓度测定装置的一个例子的框图。 图2是表示本专利技术的钠离子捕获用配体的一个例子的图。 图3是表示本专利技术的使用FET传感器的离子浓度测定装置的一个例子的 框图。图4是表示本专利技术的使用FET传感器的能同时测定多个项目的离子浓度测定装置的一个例子的框图。图5是表示本专利技术的使用FET传感器的离子浓度测定装置所使用的分析 元件的结构的一个例子的框图，(a)是剖视图，(b)是俯视图。图6是表示与配体共存的烷硫醇的碳链的长度对与钠离子浓度相对应的 电位应答带来的影响的图。蔽性增高的图。图8是表示与连接体的长度不同的别的配体共存的烷硫醇的碳链的长度 对与钠离子浓度相对应的电位应答所带来的影响的图。图9是表示与配体共存的烷硫醇的碳链长度对与钠离子浓度相对应的电 位应答带来的影响的图。图10是表示与配体共存的烷硫醇的末端电荷对与钠离子浓度相对应的电位应答带来的影响的图。图11是表示对应于显示向FET传感器施加交流电压的效果的钠离子浓度 的电位应答的图，(a)表示向FET传感器施加交流电压时与测定的钠离子浓 度相对应的电位应答的测定结果，(b)表示与以通常的电位测定装置测定的钠 离子浓度相对应的电位应答的测定结果。图12是表示对应于显示向FET传感器施加交流电压的效果的钠离子浓度 的电位应答的图，(a)表示与以通常的电位测定装置测定的钠离子浓度相对应 的电位应答的测定结果，(b)表示向FET传感器施加交流电压时与测定的钠 离子浓度相对应的电位应答的测定结果。图13是表示对应于显示向FET传感器施加交流电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子浓度测定装置，其特征在于， 具备：将含有测定对象物质的测定溶液导入其中的容器， 与所述容器中的测定溶液相接触的离子选择性电极， 与所述容器中的测定溶液相接触的参比电极，以及 测定所述离子选择性电极的界面电位的电位计； 在所述离子选择性电极上固定有结合了第１绝缘性分子与冠醚衍生物的物质和第２绝缘性分子， 所述第２绝缘性分子的碳链长度大于所述第１绝缘性分子的碳链长度。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：釜堀政男，石毛悠，山下浩太郎，柴田康久，三宅雅文，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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