JPH04204368A - 炭酸水素塩イオン測定用電極 - Google Patents
炭酸水素塩イオン測定用電極Info
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- JPH04204368A JPH04204368A JP2339919A JP33991990A JPH04204368A JP H04204368 A JPH04204368 A JP H04204368A JP 2339919 A JP2339919 A JP 2339919A JP 33991990 A JP33991990 A JP 33991990A JP H04204368 A JPH04204368 A JP H04204368A
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- Japan
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- electrode
- ion concentration
- ion
- bicarbonate
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。
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〕
本発明は医療用および理化学分析用の化学センサに用い
られる炭酸水素塩イオン測定用電極に関する。
られる炭酸水素塩イオン測定用電極に関する。
体液、特に血液中の炭酸水素塩イオン
（ＨＣＯ３−）は、呼吸および代謝の状態を把握する重
要な因子であり、その濃度を計測することは極めて重要
である。
要な因子であり、その濃度を計測することは極めて重要
である。
従来、この炭酸水素塩イオンの濃度は、二酸化炭素ガス
の分圧（ＰＣＯ２）と水素イオン濃度（ｐＨ）とを測定
し、これらの値からヘンダーソン・ハッセルバルヒの式
により間接的に求狛ていた。そして、二酸化炭素ガスの
濃度はセパリングハウスのＣＯ２センサで測定し、一方
水素イオン濃度はガラス電極で測定していた。
の分圧（ＰＣＯ２）と水素イオン濃度（ｐＨ）とを測定
し、これらの値からヘンダーソン・ハッセルバルヒの式
により間接的に求狛ていた。そして、二酸化炭素ガスの
濃度はセパリングハウスのＣＯ２センサで測定し、一方
水素イオン濃度はガラス電極で測定していた。
しかしながら、ＣＯ□センサの応答時間は１〜２分であ
り、ガラス電極の応答時間（数秒）に比較して時間を要
する。このため、二酸化炭素ガスの濃度と水素イオン濃
度との間には時間のずれが生じる。したがって、各々の
値が変化している場合、これらの値より算出した炭酸水
素塩イオン濃度に誤差が含まれる。また、二酸化炭素ガ
スおよび水素イオン濃度の２つの値の各々の誤差が加算
されるたｔ、直接炭酸水素塩イオン濃度を測定する場合
に比べて誤差が大きくなると考えられる。
り、ガラス電極の応答時間（数秒）に比較して時間を要
する。このため、二酸化炭素ガスの濃度と水素イオン濃
度との間には時間のずれが生じる。したがって、各々の
値が変化している場合、これらの値より算出した炭酸水
素塩イオン濃度に誤差が含まれる。また、二酸化炭素ガ
スおよび水素イオン濃度の２つの値の各々の誤差が加算
されるたｔ、直接炭酸水素塩イオン濃度を測定する場合
に比べて誤差が大きくなると考えられる。
これに対して、近年、このような理論式を用いることな
く炭酸水素塩イオンの濃度を求釣るものとして、ワイズ
等が炭酸塩イオンに応答する電極を開示（米国特許公報
３７２３２８１ 号）し、また、シモン等は炭酸水素塩
イオンに応答するキャリアとり、テｘり／ −ｍ７ ミ
ン（Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５４．４２３−４２９（１９
８２） ） 、あるいは有機スズ化合物を用いたセン
サを開示した（国内公表公報７９００６６１ 号）。
く炭酸水素塩イオンの濃度を求釣るものとして、ワイズ
等が炭酸塩イオンに応答する電極を開示（米国特許公報
３７２３２８１ 号）し、また、シモン等は炭酸水素塩
イオンに応答するキャリアとり、テｘり／ −ｍ７ ミ
ン（Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５４．４２３−４２９（１９
８２） ） 、あるいは有機スズ化合物を用いたセン
サを開示した（国内公表公報７９００６６１ 号）。
しかしながら、従来の炭酸塩イオンに応答する電極の場
合は、血液中では大部分が炭酸塩イオンではなく、炭酸
水素塩イオンの形で存在しているため、試料溶液にアル
カリ物質、たとえば三塩化水素緩衝液（ｐＨ＝８．６＞
を添加し、炭酸水素塩イオンを炭酸塩イオンに変換した
後に測定する必要があり、その操作が煩雑であるという
問題があった。
合は、血液中では大部分が炭酸塩イオンではなく、炭酸
水素塩イオンの形で存在しているため、試料溶液にアル
カリ物質、たとえば三塩化水素緩衝液（ｐＨ＝８．６＞
を添加し、炭酸水素塩イオンを炭酸塩イオンに変換した
後に測定する必要があり、その操作が煩雑であるという
問題があった。
また、炭酸水素塩イオンセンサの場合は、直接に炭酸水
素塩イオンの濃度を測定できるものの、炭酸水素塩イオ
ンに応答するばかりでなく、試料溶液の水素イオン濃度
（ｐ Ｈ）にも応答してしまい、炭酸水素塩イオンの選
択性が低下し、そのため感度が高くないという問題があ
った。
素塩イオンの濃度を測定できるものの、炭酸水素塩イオ
ンに応答するばかりでなく、試料溶液の水素イオン濃度
（ｐ Ｈ）にも応答してしまい、炭酸水素塩イオンの選
択性が低下し、そのため感度が高くないという問題があ
った。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、試料溶液の水素イオン濃度に応答すること
がなく、炭酸水素塩イオンの選択性が向上し、測定感度
が向上した炭酸水素塩イオン測定用電極を提供すること
にある。
その目的は、試料溶液の水素イオン濃度に応答すること
がなく、炭酸水素塩イオンの選択性が向上し、測定感度
が向上した炭酸水素塩イオン測定用電極を提供すること
にある。
本発明による炭酸水素塩イオン測定用電極は、基準電極
と、重合不活性支持体材料に可塑剤と炭酸水素塩イオン
キャリア物質とを含有させるとともに、水素イオン濃度
の影響を排除する化合物を含有させてなり、前記基準電
極に電気化学的に接触された炭酸水素塩イオン選択性膜
とを備えている。
と、重合不活性支持体材料に可塑剤と炭酸水素塩イオン
キャリア物質とを含有させるとともに、水素イオン濃度
の影響を排除する化合物を含有させてなり、前記基準電
極に電気化学的に接触された炭酸水素塩イオン選択性膜
とを備えている。
すなわち、本発明の炭酸水素塩イオン測定用電極では、
炭酸水素塩イオン選択性膜に、水素イオン濃度の影響を
排除する化合物を含有することにより、試料溶液中の水
素イオン濃度に依存することがなくなり、これにより選
択的に炭酸水素塩イオンに応答し、測定感度が向上する
。
炭酸水素塩イオン選択性膜に、水素イオン濃度の影響を
排除する化合物を含有することにより、試料溶液中の水
素イオン濃度に依存することがなくなり、これにより選
択的に炭酸水素塩イオンに応答し、測定感度が向上する
。
重合不活性支持体材料としては、可塑化効率が高い塩化
ビニル重合体あるいは塩化ビニル−酢酸、ビニルの共重
合体を用いることが好ましい。また、可塑剤としてはセ
バシン酸エステル、フタル酸エステル、トリメリット酸
エステル等が用いられるが、特にセバシン酸ジ（２−エ
チルヘキシル）が好ましい。
ビニル重合体あるいは塩化ビニル−酢酸、ビニルの共重
合体を用いることが好ましい。また、可塑剤としてはセ
バシン酸エステル、フタル酸エステル、トリメリット酸
エステル等が用いられるが、特にセバシン酸ジ（２−エ
チルヘキシル）が好ましい。
水素イオン濃度の影響を排除する化合物としては、トリ
フルオロアセトフェノン誘導体が用いられる。このトリ
フルオロアセトフェノン誘導体を用いることにより、膜
中の疏水性が高まり、荷電物質つまりイオンの膜中への
進入を阻止することができ、親油的な性質を持つ炭酸水
素塩イオンの選択性を高めることができる。
フルオロアセトフェノン誘導体が用いられる。このトリ
フルオロアセトフェノン誘導体を用いることにより、膜
中の疏水性が高まり、荷電物質つまりイオンの膜中への
進入を阻止することができ、親油的な性質を持つ炭酸水
素塩イオンの選択性を高めることができる。
トリフルオロアセトフェノン誘導体は、一般に次式で表
すことができる。
すことができる。
ここに、Ｒ＝Ｃ＋ ｏ Ｈ２１（）リフルオロアセチル
−ｐ−デシルベンゼン） 、ＣＩｌ ８２３ （）リフ
ルオロアセチル−ｐ−ウンデシルベンゼン）、Ｃ１２８
２Ｓ（）リフルオロアセチル−ｐ−ト′デジーメチル−
ｐ−）！Ｊフルオロアセチルアニリン）、ＯＣｓ Ｈ
Ｉ３ （ｐ−オクチルオキシトリフルオロアセチルヘン
ゼン） 、−３−Ｃ１２Ｈ２Ｓ （４ｎ−ドデシルチオ
−１−トリフルオロアセチルベンゼン）、 −４−）リフルオロアセチルアニリン）−ＣＯＮ （Ｃ
ＩＩＨＩ７） ２ （Ｎ、 Ｎ−ジオクチル−４−
トリフルオロアセチルベンザミド）、−ＣＯＯＣ７Ｈ，
Ｓ （ヘプチル−ｐ−）リフルオロアセチルベンゾエー
ト）、−８○２ ＣＩ ２ Ｈ２５（４−（ｎ−ドデ
シルサルフォニル） −１−）リフルオロアセチルベン
ゼン） この中で、特に好ましいものとしてはトリフルオロアセ
チルデシルベンセンを挙げることができる。
−ｐ−デシルベンゼン） 、ＣＩｌ ８２３ （）リフ
ルオロアセチル−ｐ−ウンデシルベンゼン）、Ｃ１２８
２Ｓ（）リフルオロアセチル−ｐ−ト′デジーメチル−
ｐ−）！Ｊフルオロアセチルアニリン）、ＯＣｓ Ｈ
Ｉ３ （ｐ−オクチルオキシトリフルオロアセチルヘン
ゼン） 、−３−Ｃ１２Ｈ２Ｓ （４ｎ−ドデシルチオ
−１−トリフルオロアセチルベンゼン）、 −４−）リフルオロアセチルアニリン）−ＣＯＮ （Ｃ
ＩＩＨＩ７） ２ （Ｎ、 Ｎ−ジオクチル−４−
トリフルオロアセチルベンザミド）、−ＣＯＯＣ７Ｈ，
Ｓ （ヘプチル−ｐ−）リフルオロアセチルベンゾエー
ト）、−８○２ ＣＩ ２ Ｈ２５（４−（ｎ−ドデ
シルサルフォニル） −１−）リフルオロアセチルベン
ゼン） この中で、特に好ましいものとしてはトリフルオロアセ
チルデシルベンセンを挙げることができる。
炭酸水素塩イオンキャリア物質としては、高級アルキル
置換された有機スズ化合物が用いられる。
置換された有機スズ化合物が用いられる。
この有機スズ化合物のスズは４価で、ハロゲン化あるい
はエーテル化した１ないし３のヒドロキシル基を有する
もの、または０３〜ＣＩ ２の炭化水素からなる１ない
し３のアルキル基を有するものであることが望ましい。
はエーテル化した１ないし３のヒドロキシル基を有する
もの、または０３〜ＣＩ ２の炭化水素からなる１ない
し３のアルキル基を有するものであることが望ましい。
これは、炭酸水素イオンに応答するキャリアの条件とし
ては、イオン交換基（ハロゲン基、ヒドロキシル基〉を
有するが、荷電をもたないことが必要であるからである
。４級アミンのようにハロゲン基を有しても、荷電を有
するものは、イオン交換基でＨＣ１３−とイオン交換し
、塩化物イオン応答を示すため適さない。
ては、イオン交換基（ハロゲン基、ヒドロキシル基〉を
有するが、荷電をもたないことが必要であるからである
。４級アミンのようにハロゲン基を有しても、荷電を有
するものは、イオン交換基でＨＣ１３−とイオン交換し
、塩化物イオン応答を示すため適さない。
また、本発明の炭酸水素塩イオン測定用電極では、可塑
剤中をキャリア物質が移動して炭酸水素塩イオンに応答
性を示すたｔに、キャリア物質としては可塑剤中に溶解
する必要がある。二のたｔ、キャリア物質としては０３
〜ＣＩ２の炭化水素からなるアルキル基を有することが
望ましい。
剤中をキャリア物質が移動して炭酸水素塩イオンに応答
性を示すたｔに、キャリア物質としては可塑剤中に溶解
する必要がある。二のたｔ、キャリア物質としては０３
〜ＣＩ２の炭化水素からなるアルキル基を有することが
望ましい。
なお、基準電極は、酸化還元電位を有する酸化還元物質
を用いたものが好ましく、酸化還元物質としては、銀−
ハロゲン化銀、キノン−ヒドロキノン型酸化還元物質、
アミン−キノイド型酸化還元物質、銀−硫化銀等から選
択することが好ましい。
を用いたものが好ましく、酸化還元物質としては、銀−
ハロゲン化銀、キノン−ヒドロキノン型酸化還元物質、
アミン−キノイド型酸化還元物質、銀−硫化銀等から選
択することが好ましい。
以下、図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明す
る。
る。
実施例１
以下の組成の溶液を調整後、直径５ｍｍ、深さ１ｍｍの
アルミニウム缶に流し込み、１７０℃で１分間加熱し、
ゲル化させることにより、電極膜としての炭酸水素塩イ
オン選択性膜を作成した。
アルミニウム缶に流し込み、１７０℃で１分間加熱し、
ゲル化させることにより、電極膜としての炭酸水素塩イ
オン選択性膜を作成した。
（溶液）
トリオクチルティンクロライド ３．０重量％（（ｃａ
Ｈｌｌ＞ ３ Ｓ ｎ ｃ １）トリフルオロア
セチルデシルベンゼン（ＴＦＡＤＢ）（Ｃ，。Ｈ２１（
Ｃｓ Ｈ４） ＣＯＣＦ３ ） １ 、 ８重量％セ
バシン酸ジ（２−エチルヘキシル）６３．５（（ＣＨ２
） ４ ＣＯＯＣａ Ｈ＋ｉ） ２ 重量％ポリ塩
化ビニル ３１．７重量％次に、第１ＥＩ
に示すように、この炭酸水素塩イオン選択性膜１１を塩
化ビニル樹脂製のチューブ１２の端面に、上記電極膜組
成物のＴＨＦ溶液で接着した。続いて、チューブ１２内
に５０ｍＭ’Ｊン酸塩緩衝液、０．０１Ｍ塩化ナトリウ
ム水溶液からなる内部液１３とともにリード線１４が接
続された銀・塩化銀電極１５を充填し、炭酸水素塩イオ
ン測定用電極を作製した。
Ｈｌｌ＞ ３ Ｓ ｎ ｃ １）トリフルオロア
セチルデシルベンゼン（ＴＦＡＤＢ）（Ｃ，。Ｈ２１（
Ｃｓ Ｈ４） ＣＯＣＦ３ ） １ 、 ８重量％セ
バシン酸ジ（２−エチルヘキシル）６３．５（（ＣＨ２
） ４ ＣＯＯＣａ Ｈ＋ｉ） ２ 重量％ポリ塩
化ビニル ３１．７重量％次に、第１ＥＩ
に示すように、この炭酸水素塩イオン選択性膜１１を塩
化ビニル樹脂製のチューブ１２の端面に、上記電極膜組
成物のＴＨＦ溶液で接着した。続いて、チューブ１２内
に５０ｍＭ’Ｊン酸塩緩衝液、０．０１Ｍ塩化ナトリウ
ム水溶液からなる内部液１３とともにリード線１４が接
続された銀・塩化銀電極１５を充填し、炭酸水素塩イオ
ン測定用電極を作製した。
（比較例１）
実施例１のトリフルオロアセチルデシルベンゼンの濃度
を０，１．３．５．２０重量％に変化させて、実施例と
同様に炭酸水素塩イオン測定用電極を作製した。
を０，１．３．５．２０重量％に変化させて、実施例と
同様に炭酸水素塩イオン測定用電極を作製した。
実験例１
実施例１および比較例１の各電極を作用極とし、基準電
極に５ＳＣＥ（飽和塩化ナトリウムカロメル電極）を用
いて、試料溶液中の炭酸水素塩イオン濃度に対する両電
極間の起電力の関係を調べた。
極に５ＳＣＥ（飽和塩化ナトリウムカロメル電極）を用
いて、試料溶液中の炭酸水素塩イオン濃度に対する両電
極間の起電力の関係を調べた。
その結果、炭酸水素塩イオン濃度の対数に対して直線性
が得られた。この直線の勾配、すなわち感度ヲトリフル
オロアセチルデシルベンゼンのａ度に対してプロットし
たものを第３図に示す。トリフルオロアセチルデシルベ
ンゼンの濃度が５． ０重量％以下であれば、５０ ｍ
Ｖ ／ｄｅｃａｄｅ以上の感度となり、実用上問題は
ないことがわかった。
が得られた。この直線の勾配、すなわち感度ヲトリフル
オロアセチルデシルベンゼンのａ度に対してプロットし
たものを第３図に示す。トリフルオロアセチルデシルベ
ンゼンの濃度が５． ０重量％以下であれば、５０ ｍ
Ｖ ／ｄｅｃａｄｅ以上の感度となり、実用上問題は
ないことがわかった。
次に、水素イオン濃度（ｐＨ）の変化に対して起電力の
変化を調べ、水素イオン濃度に対する依存性ヲトリフル
オロアセチルデシルベンゼンの濃度に対してブロー／
）したものを第４図に示す。実施例１で示した１、８重
量％の濃度において、水素イオン濃度に対する依存性が
殆ど無いことを示している。したがって、実施例１の組
成を用いて作製した炭酸水素塩イオン測定用電極は水素
イオン濃度の影響を受けることなく、選択的に炭酸水素
塩イオンに応答することがわかった。
変化を調べ、水素イオン濃度に対する依存性ヲトリフル
オロアセチルデシルベンゼンの濃度に対してブロー／
）したものを第４図に示す。実施例１で示した１、８重
量％の濃度において、水素イオン濃度に対する依存性が
殆ど無いことを示している。したがって、実施例１の組
成を用いて作製した炭酸水素塩イオン測定用電極は水素
イオン濃度の影響を受けることなく、選択的に炭酸水素
塩イオンに応答することがわかった。
（実施例２）
第２図に示すように周囲を絶縁剤１６で絶縁した銀・塩
化銀電極１７上に実施例１で作製した炭酸水素塩イオン
選択性膜１１を被覆させて炭酸水素塩イオン測定用電極
を作製した。
化銀電極１７上に実施例１で作製した炭酸水素塩イオン
選択性膜１１を被覆させて炭酸水素塩イオン測定用電極
を作製した。
実験例２
実験例１と同様の方法で、炭酸水素塩イオンおよび水素
イオンに対する応答性を調べた結果、実験例１と同様の
結果が得られた。
イオンに対する応答性を調べた結果、実験例１と同様の
結果が得られた。
以上説明したように本発明の炭酸水素塩イオン測定用電
極によれば、炭酸水素塩イオン選択性膜中に水素イオン
濃度の影響を排除する化合物を含有させたことにより、
試料溶液中の水素イオン濃度に依存することがなくなり
、炭酸水素塩イオンの選択性が向上し、測定感度が向上
する。
極によれば、炭酸水素塩イオン選択性膜中に水素イオン
濃度の影響を排除する化合物を含有させたことにより、
試料溶液中の水素イオン濃度に依存することがなくなり
、炭酸水素塩イオンの選択性が向上し、測定感度が向上
する。
第１図は本発明の実施例１に係る炭酸水素塩イオン選択
性膜電極の構成を示す縦断面図、第２図は本発明の実施
例２に係る炭酸水素塩イオン選択性膜電極の構成を示す
縦断面図、第３図は実施例１の電極の炭酸水素塩イオン
センサの感度のＴＦＡＤＢ依存性を示す特性図、第４図
は同じく水素イオン濃度に対する依存性を示す特性図で
ある。 １１・・・炭酸水素塩イオン選択性膜 １２・・・チニーブ １３・・・内部液 １４・・・リード線 １５．１７・・・銀・塩化銀電極
性膜電極の構成を示す縦断面図、第２図は本発明の実施
例２に係る炭酸水素塩イオン選択性膜電極の構成を示す
縦断面図、第３図は実施例１の電極の炭酸水素塩イオン
センサの感度のＴＦＡＤＢ依存性を示す特性図、第４図
は同じく水素イオン濃度に対する依存性を示す特性図で
ある。 １１・・・炭酸水素塩イオン選択性膜 １２・・・チニーブ １３・・・内部液 １４・・・リード線 １５．１７・・・銀・塩化銀電極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基準電極と、重合不活性支持体材料に可塑剤と炭酸
水素塩イオンキャリア物質とを含有させるとともに、水
素イオン濃度の影響を排除する化合物を含有させてなり
、前記基準電極に電気化学的に接触された炭酸水素塩イ
オン選択性膜とを備えたことを特徴とする炭酸水素塩イ
オン測定用電極。 ２、水素イオン濃度の影響を排除する化合物としてトリ
フルオロアセトフェノン誘導体を用いてなる請求項１記
載の炭酸水素塩イオン測定用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339919A JPH04204368A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 炭酸水素塩イオン測定用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339919A JPH04204368A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 炭酸水素塩イオン測定用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204368A true JPH04204368A (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=18332006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339919A Pending JPH04204368A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 炭酸水素塩イオン測定用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04204368A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6635683B1 (en) | 1998-07-28 | 2003-10-21 | Tokuyama Corporation | Film responsive to bicarbonate ion |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339919A patent/JPH04204368A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6635683B1 (en) | 1998-07-28 | 2003-10-21 | Tokuyama Corporation | Film responsive to bicarbonate ion |
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