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(In Japanese)イオンセンサ foreign

Patent code P120007494
Posted date May 8, 2012
Application number P2010-548538
Patent number P4853885
Date of filing Jan 28, 2010
Date of registration Nov 4, 2011
International application number JP2010051087
International publication number WO2010087383
Date of international filing Jan 28, 2010
Date of international publication Aug 5, 2010
Priority data
  • P2009-019940 (Jan 30, 2009) JP
Inventor
  • (In Japanese)塚田 啓二
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人岡山大学
Title (In Japanese)イオンセンサ foreign
Abstract (In Japanese)
【課題】
 参照電極なしで溶液中のイオン濃度を計測できるイオンセンサを提供する。
【解決手段】
 第一電極板と、前記第一電極板に対向して配置され、一つあるいは多数個の開口部を有する第二電極板と、前記第一電極板と前記第二電極板との間に介装されるとともに、前記第二電極板が有する前記開口部の一側を塞いで、さらに当該開口部一側の端部から前記開口部の内壁面を介して前記第二電極板の外側面に亘って連続して形成されるイオン感応膜と、被測定溶液のイオン濃度を測定する際に、前記開口部内及び前記第二電極板の外側面に形成されたイオン感応膜のみが前記被測定溶液と接触するように第二電極板を支持するセンサ支持体と、を備え、前記第一電極板と前記第二電極板との間に介装されたイオン感応膜の厚さと、前記第二電極板の外側面に形成されたイオン感応膜の厚さとが異なるように構成して、前記第一電極板と前記第二電極板との間の電位差を測定する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

溶液中のイオン濃度を計測するイオンセンサとしてイオン選択性電極があげられ、これは電気化学の分野でも重要かつ広く知られている。20世紀初期からガラスをpH感応膜としたpH電極が知られており、現在では非常に広く使われている。また、イオン感応物質をPVC(ポリ塩化ビニル)などの高分子と可塑剤とともに分散した液膜型イオン選択性電極などが1960年代から使われている。このイオン選択性電極は血液中のKやNaのイオン濃度測定をするセンサとして臨床検査用分析機器などに使われている。これらのイオンセンサについては多くの文献で報告されている(非特許文献1参照)。

イオン選択性電極50は、図10に示すように、被測定溶液51にイオン感応膜52を介して接し、イオン選択性電極50内部には基準の内部溶液53があり、電位を計測する電極54が内部に設けられている。内部電極としてはAg/AgCl電極が使われている。
また、内部溶液をなくして直接Ag/AgCl電極にイオン感応膜を形成したイオン選択性電極としてcoated wireが報告されている(非特許文献2参照)。

また、内部溶液を固体化してすべてシート状にしたドライケミストリーがあり、たとえば富士写真フィルム株式会社の富士ドライケム(ドライケムは登録商標)などが報告されている(特許文献1参照)。

さらにイオンセンサの小型化の試みが多くなされており、FET(電界効果型トランジスタ)のゲートの上にイオン感応膜を形成したISFET(イオン感応性電界型トランジスタ)が報告されている。これにより、各種イオン感応膜を一つのセンサ基板に集積化して多項目のイオンを同時計測できるマルチセンサなどが報告されている(非特許文献3参照)。

また、特に近年ではcoated wireなどの完全個体型のイオンセンサにおける不安定性を改善するために、導電性高分子膜をイオン感応膜と複合化したイオンセンサが多く報告されている(非特許文献4)。これは電極材料とイオン感応膜との間でイオンと電子を変換するもので、長期的な電位を安定化するのに効果があることが報告されている。導電性高分子膜にはpolypyrroleや、polythiophene、polyaniline、poly(3,4-ethylenedioxythiophene):PEDOT、poly(3-octylthiophene):POTなどが知られていて、銀や、金、白金、グラシーカーボンなどの電極材料との接触電位を安定化している。ここで、この導電性高分子膜の使い方としては、電極材料とイオン感応膜の間に形成する方法や、イオン感応膜の中に混ぜて用いる方法などがある。

これらのイオンセンサは溶液中の測定対象のイオン濃度によって変化するイオン感応膜の電位を測定するものであるが、電位計測にはかならず基準の電位が必要となり、図10のように電位差計55を介して接続される参照電極56が使われる。このため、イオンセンサの小型化には参照電極の小型化が課題となり、参照電極を小型化したものがいくつか報告されてきた(非特許文献5参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、溶液中のイオン濃度を測定するイオンセンサに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第一電極板と、
前記第一電極板に対向して配置され、一つあるいは多数個の開口部を有する第二電極板と、
前記第一電極板と前記第二電極板との間に介装されるとともに、前記第二電極板が有する前記開口部の一側を塞いで、さらに当該開口部一側の端部から前記開口部の内壁面を介して前記第二電極板の外側面に亘って連続して形成されるイオン感応膜と、
被測定溶液のイオン濃度を測定する際に、前記開口部内及び前記第二電極板の外側面に形成されたイオン感応膜のみが前記被測定溶液と接触するように第二電極板を支持するセンサ支持体と、を備え、
前記第一電極板と前記第二電極板との間に介装されたイオン感応膜の厚さと、前記第二電極板の外側面に形成されたイオン感応膜の厚さとが異なるように構成して、前記第一電極板と前記第二電極板との間の電位差を測定することを特徴とするイオンセンサ。

【請求項2】
 
前記第二電極板が有する一つあるいは多数個の開口部の総面積を、前記第一電極板における前記第二電極板との対向面の面積の半分以上としたことを特徴とする請求項1に記載のイオンセンサ。

【請求項3】
 
前記第一電極板と前記第二電極板の間に介装された前記イオン感応膜の厚さを、前記第二電極板の外側面に形成された前記イオン感応膜の厚さの少なくても倍以上としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のイオンセンサ。

【請求項4】
 
請求項1または請求項2に記載のイオンセンサを、共通の前記センサ支持体に複数個配設するとともに、当該複数個のイオンセンサがそれぞれ有する各第二電極板間を配線することにより電位が共通となるようにしたこと、あるいは前記各第二電極板を連続した電極板により一体的に形成したことを特徴とするイオンセンサ。

【請求項5】
 
請求項3に記載のイオンセンサを、共通の前記センサ支持体に複数個配設するとともに、当該複数個のイオンセンサがそれぞれ有する各第二電極板間を配線することにより電位が共通となるようにしたこと、あるいは前記各第二電極板を連続した電極板により一体的に形成したことを特徴とするイオンセンサ。

【請求項6】
 
前記第一電極板及び前記第二電極板のそれぞれと前記イオン感応膜との間に導電性高分子膜を設けたことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項5の何れか一項に記載のイオンセンサ。

【請求項7】
 
前記第一電極板及び前記第二電極板のそれぞれと前記イオン感応膜との間に導電性高分子膜を設けたことを特徴とする請求項3に記載のイオンセンサ。

【請求項8】
 
前記第一電極板及び前記第二電極板のそれぞれと前記イオン感応膜との間に導電性高分子膜を設けたことを特徴とする請求項4に記載のイオンセンサ。
Industrial division
  • (In Japanese)試験、検査
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2010548538thum.jpg
State of application right Registered
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