WO2023054095A1 - マイクロ分析チップ、電解質濃度測定システムおよび電解質濃度測定方法 - Google Patents

マイクロ分析チップ、電解質濃度測定システムおよび電解質濃度測定方法 Download PDF

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靖数 井上
慎 深津
淳 三浦
正典 田中
晴信 前田
風花 榎戸
顕久 松川
克市 阿部
啓司 宮▲崎▼
毅 山本
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    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/4035—Combination of a single ion-sensing electrode and a single reference electrode

Definitions

  • the present invention relates to a microanalysis chip in which a microchannel is formed inside a porous substrate, an electrolyte concentration measurement system and an electrolyte concentration measurement method using the microanalysis chip.
  • Electrochemical analysis measures the potential between electrodes immersed in the sample to be analyzed, and is widely used in fields such as medicine and the environment.
  • Conventional electrochemical analysis is performed by technicians using sophisticated equipment, which limits the field and resources for measurement to some extent.
  • it is inexpensive, easy to handle, and disposable for medical use in developing countries, remote areas, and disaster sites where medical facilities are inadequate, and for use at airports, where it is necessary to stop the spread of infectious diseases.
  • Non-Patent Document 1 proposes a filter paper-based measuring device for the concentration of Na ions and K ions.
  • the device has a dispensing portion for dispensing a sample, and the dispensed sample permeates from the dispensing portion to the respective regions of the working electrode and the reference electrode, thereby electrically connecting the two electrodes. , potential difference measurement becomes possible.
  • a KCl ion crystal is deposited on the reference electrode in order to obtain a stable potential at the reference electrode. to obtain a stable reference electrode potential.
  • an ion-selective membrane formed so as to cover the working electrode selects only the ions to be measured so that the measurement can be performed without being affected by other ions.
  • Patent Document 1 also discloses a method for measuring the concentration of a specific protein contained in a biological sample.
  • a fluorescent substance is placed in a sensing region defined by a hydrophobic barrier formed on a paper substrate, and the specific protein concentration is measured by analyzing the fluorescent signal generated by the reaction with the sample. It is said that the sensing area and the sampling area (biological sample dispensing section) formed by the hydrophobic barrier may be the same area.
  • Non-Patent Document 1 the specimen dispensed onto the surface of the porous substrate permeates from the surface of the porous substrate into the interior of the porous substrate, and further permeates into each region of the working electrode and the reference electrode. and contacts an ion-selective membrane infiltrated into the porous substrate. After that, the target ions contained in the sample are selected by the ion selective membrane, and the target ions reach the working electrode. and the ion-selective membrane interface.
  • Non-Patent Document 1 did not disclose details of a method for controlling permeation. Further, if the length of the boundary between the ion selective membrane and the porous substrate is increased, and the area of the ion selective membrane is increased in order to increase the area of the interface between the ion selective membrane and the porous substrate, the size of the analysis chip will increase. This will lead to an increase in size.
  • the sensing area and the sampling area (biological sample dispensing section) formed by the hydrophobic barrier may be the same. sure to be done.
  • the measurement can be performed only when the reference electrode and the working electrode are maintained at different ion concentrations. For this reason, the configuration disclosed in Patent Document 1 that does not provide an ion concentration region to be used as a reference (the configuration in which the sensing region and the sampling region (biological sample dispensing section) are the same) cannot be applied to electrochemical measurements.
  • an object of the present invention is to provide a microanalytical chip for electrolyte concentration measurement, an electrolyte concentration measurement system, and an electrolyte concentration measurement method that are capable of obtaining good measurement sensitivity and ion selectivity.
  • a microanalysis chip having a channel region surrounded by channel walls provided inside a porous substrate, The channel region has a first channel chamber, a second channel chamber, and a channel connecting the first channel chamber and the second channel chamber, said first flow chamber having a reference electrode and said second flow chamber having a working electrode;
  • the working electrode is covered with an ion selective membrane containing a component having ion selectivity,
  • a micro analysis chip is provided in which the exposed surface of the ion-selective membrane is a pipetting portion into which a specimen is pipetted.
  • a micro analysis chip a sample supply unit that supplies a sample to the micro analysis chip; an electrolyte concentration measurement system comprising a measurement unit that measures the potential difference generated on the microanalysis chip,
  • the microanalysis chip has a channel region surrounded by channel walls provided inside a porous substrate, The channel region has a first channel chamber, a second channel chamber, and a channel connecting the first channel chamber and the second channel chamber, said first flow chamber having a reference electrode and said second flow chamber having a working electrode;
  • the working electrode is covered with an ion selective membrane containing a component having ion selectivity,
  • the specimen supply unit supplies the specimen so that at least part of the specimen covers the exposed surface of the ion selective membrane covering the working electrode,
  • An electrolyte concentration measurement system is provided, wherein the measurement unit measures a potential difference between the electrodes caused by a difference between the ion concentration at the reference electrode and the ion concentration at the working electrode.
  • a method for measuring an electrolyte concentration using a micro analysis chip has a channel region surrounded by channel walls provided inside a porous substrate, The channel region has a first channel chamber, a second channel chamber, and a channel connecting the first channel chamber and the second channel chamber, said first flow chamber having a reference electrode and said second flow chamber having a working electrode;
  • the working electrode is covered with an ion selective membrane containing a component having ion selectivity, at least a portion of an analyte is dispensed over the exposed surface of the ion selective membrane covering the working electrode; ions contained in the dispensed sample and selected by the ion-selective membrane contact the working electrode; the dispensed sample penetrates the channel and contacts the reference electrode;
  • a method for measuring electrolyte concentration is provided for measuring the potential difference between the electrodes caused by the difference between the ion concentration at the reference electrode and the working electrode.
  • the present disclosure it is possible to sufficiently secure the contact area between the specimen and the ion selective membrane and the amount of the specimen that reacts with the ion selective membrane, and the micrometer with excellent electrolyte concentration measurement sensitivity and ion selectivity. It becomes possible to provide analysis chips. In addition, by providing the pipetting unit in the flow channel chamber having the ion selective membrane, the length of the flow channel connecting the flow channel chambers can be shortened, and the size of the microanalysis chip can be reduced. According to another aspect of the present disclosure, it is possible to provide an electrolyte concentration measurement system and an electrolyte concentration measurement method using the micro analysis chip as described above.
  • FIG. 1 is a top view showing the configuration of a micro analysis chip P1 according to Example 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing an AA cross section of the micro analysis chip P1 shown in FIG. 1; 1 is an example of a schematic diagram of specimen dispensing in Example 1.
  • FIG. 4 is another example of a schematic diagram of sample dispensing in Example 1.
  • FIG. 5 is an example of a cross-sectional view showing another configuration of the exposed surface of the ion selective membrane according to Example 1.
  • FIG. 4 is another example of a cross-sectional view showing another configuration of the exposed surface of the ion selective membrane according to Example 1.
  • FIG. 4 is another example of a cross-sectional view showing another configuration of the exposed surface of the ion selective membrane according to Example 1.
  • FIG. 4 is another example of a cross-sectional view showing another configuration of the exposed surface of the ion selective membrane according to Example 1.
  • FIG. 1 is a top view showing the configuration of a micro analysis chip P1 according to Example 1.
  • FIG. 1 is an example of measurement results in Example 1.
  • FIG. 6 is an example of measurement results in Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 10 is a top view showing the configuration of a micro analysis chip P2 according to Example 2;
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an AA cross section of the micro analysis chip P2 shown in FIG. 6;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration in which a part of the regulation member covers and overlaps the boundary between the ion selective membrane and the porous substrate.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration in which a spacer is provided under a regulating member overlapping the boundary between an ion selective membrane and a porous substrate;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a measurement system according to Example 3;
  • a microanalysis chip related to the present invention for solving the above-mentioned problems will be described based on the following examples. It should be noted that the embodiments shown below are merely examples, and are not intended to limit the technical scope of the present invention.
  • FIG. 1 is a simplified top view of the micro analysis chip P1.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the AA section of the microanalysis chip P1 shown in FIG. 3A and 3B schematically show how dispensing is performed on the micro analysis chip P1.
  • a microanalysis chip has a channel region surrounded by channel walls provided inside a porous substrate. The channel pattern is formed in the porous substrate and has channel chamber 1 (first channel chamber), channel chamber 2 (second channel chamber), and channel 3 . The channel 3 connects the channel chamber 1 (first channel chamber) and the channel chamber 2 (second channel chamber).
  • a reference electrode 7 is arranged in the channel chamber 1 (first channel chamber). The top and side surfaces of the reference electrode 7 are covered with an ionic crystal 10 having analyte solubility. The reference electrode 7 has a lead wire extending continuously from inside the channel chamber 1 onto the channel wall 5 as a point of contact during measurement.
  • a working electrode 8 is arranged in the channel chamber 2 (second channel chamber). The top and side surfaces of the working electrode 8 are covered with an ion-selective membrane 9 containing an ion-selective component. The working electrode 8 has a lead that extends continuously from within the channel chamber 2 onto the channel wall 5 .
  • the dispensing unit 6 that dispenses the sample will be described later.
  • Example 1 In Example 1, a hydrophobic resin is placed on a porous paper substrate S1 having a thickness L1 of 0.1 mm and a porosity of 50%, and then heat-fixed to form a flow path through which the specimen cannot permeate. A channel pattern was formed as the wall 5 .
  • porous substrate is not limited to a paper-made porous substrate.
  • the porous substrate may be any material as long as it causes capillary action in the liquid. , metal paper, or the like may be used.
  • the flow path pattern is formed by thermal fixation after disposing the hydrophobic resin, but the present invention is not limited to this.
  • the flow channel walls may be formed by a wax printer, in addition to cutting the porous paper substrate S1 to leave only the shape of the flow channel.
  • a reference electrode 7 using Ag/AgCl was provided in the channel chamber 1 .
  • 3.5 mg of KCl ion crystal 10 was placed on reference electrode 7 .
  • a working electrode 8 mainly made of carbon was provided in the channel chamber 2 .
  • an electrode 8 made of a conductive polymer such as PEDOT:PSS polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid dispersion
  • Materials such as Ag/AgCl, which are conventionally used for the base of reference electrodes, may also be used.
  • a Na ion selective membrane 9 was formed to cover the working electrode 8 .
  • the ion selective membrane 9 is made of the following materials. Bis(12-crown-4) 3.0 wt%, an ion-selective material Potassium tetrakis (4-chlorophenyl) borate 0.5 wt% as an anion scavenger o-nitro phenyl octyl both 64.0 wt% Polyvinyl chloride 32.5 wt%
  • the reference electrode 7, the working electrode 8, and the ion selective membrane 9 are formed in the above-described shapes, sizes, materials, and the like, but are not limited to these.
  • the material of the ion crystal 10 is not limited to the KCl ion crystal as long as it contains Cl ions.
  • the mass of the ion crystal 10 to be arranged is not limited to the range of mass that becomes a saturated solution when the KCl ion crystal is dissolved in pure water having a volume equivalent to the volume of the channel chamber 1 .
  • a microanalysis chip having a channel region surrounded by channel walls provided inside a porous substrate, The channel region has a first channel chamber, a second channel chamber, and a channel connecting the first channel chamber and the second channel chamber, said first flow chamber having a reference electrode and said second flow chamber having a working electrode; There is no layer covering the surface of the working electrode in the porous substrate or on the surface of the porous substrate,
  • the working electrode section may be configured as a pipetting section into which the sample is pipetted.
  • the phrase "there is no layer covering the surface of the working electrode in the porous substrate or on the surface of the porous substrate” defines that a layer such as an ion-selective membrane does not exist on the surface of the working electrode.
  • the working electrode is the first structure other than the porous substrate when observed from the surface of the microanalysis chip.
  • the working electrode part is a pipetting part into which the specimen is pipetted” means that when the working electrode is exposed on the surface of the porous substrate, the specimen is pipetted onto the exposed surface.
  • the working electrode is formed inside the porous substrate, it means that the sample is dispensed onto the surface of the microanalysis chip where the working electrode is present.
  • the ion selective membrane 9 covering the working electrode is not used, the sample may be dispensed toward the working electrode.
  • the dispensing section 6 is the exposed surface X of the ion selective membrane 9 .
  • FIG. 3A shows a cross section of the entire microanalysis chip
  • FIG. 3B shows an enlarged cross section of only the channel chamber 2 and its surroundings, not the entire microanalysis chip.
  • 3A and 3B show the dispensed sample S in black. As shown in FIG. 3A, all of the specimen immediately after dispensing may be placed on the exposed surface X of the ion selective membrane 9 .
  • a portion of the sample immediately after dispensing may be placed on the exposed surface X of the ion selective membrane 9 and the other portion may be placed on the porous substrate S1. That is, the specimen may be dispensed to the boundary between the ion selective membrane 9 and the porous substrate S1 in the second channel chamber. A part of the specimen only needs to be placed on the exposed surface X of the ion selective membrane 9 .
  • 3A and 3B show the appearance of the sample immediately after dispensing, and the sample wets and spreads on the ion-selective membrane 9 after dispensing.
  • the exposed surface X is the dispensing section 6
  • the sample dispensed volume is equal to or greater than the volume that can reach the channel chamber 1 via the upper portion of the exposed surface X, the channel chamber 2, and the channel 3, a sufficient amount of the sample is brought into contact with the ion selective membrane 9. allows the analyte concentration to be measured with good accuracy between the working and reference electrodes.
  • the exposed surface X of the ion selective membrane 9 is preferably lower in the central portion than in the peripheral portion and slopes from the lower central portion toward the higher peripheral portion. Since the exposed surface X is slanted, even if the sample is dispensed and the dispensing position is slightly deviated from the center, or if there are differences in concentration, surface tension, etc. for each sample, the sample can be ion-selected. It becomes possible to fit naturally in the center of the membrane. Furthermore, as shown in FIG.
  • the central portion of the exposed surface X of the ion selective membrane 9 may be higher than the peripheral portion and may be inclined from the high central portion toward the low peripheral portion.
  • the configuration shown in FIG. 4A is suitable for a low-viscosity sample, which can be naturally placed in the center of the ion-selective membrane.
  • FIG. 4B it is also possible to collect in the center and further permeate the porous member.
  • FIG. 4C the structure shown in FIG. 4C is suitable for allowing the sample to easily permeate the porous substrate in the channel chamber 2 .
  • Comparative Example 1 In order to explain the effect of Example 1 in more detail, Comparative Example 1 will be given.
  • ⁇ Structure of flow path, shape of dispensing part> The shape of the channel wall of the microanalysis chip was the same as in Example 1.
  • the configurations of the reference electrode, working electrode, ion-selective membrane, etc. were also the same as in Example 1.
  • the pipetting portion was not the exposed surface of the ion selective membrane, but an intermediate position in the channel 3 where the distance from the channel chamber 1 and the distance from the channel chamber 2 were the same.
  • ⁇ Permeation of sample> The dispensed sample started to permeate from the pipetting portion in both the channel chamber 1 side direction and the channel chamber 2 side direction at the same time, and reached the channel chambers 1 and 2 at the same time.
  • the specimen that reached the channel chamber 1 dissolved the KCl crystals of the reference electrode in the same manner as in Example 1 to form a Cl ion solution with a saturated concentration.
  • the specimen that reached the channel chamber 2 contacted the ion-selective membrane 9, but the contact was mainly at the boundary position between the porous substrate and the ion-selective membrane 9 in the cross section of the porous substrate. be. For this reason, sufficient measurement sensitivity and ion selectivity may not be obtained depending on the state of permeation of the ion selective member into the pores of the porous substrate and the shape of the ion selective membrane arranged in the porous substrate. .
  • Example 1 [Effect of Example 1] [Advantages of Example 1 over Comparative Example 1] Advantages of Example 1 over Comparative Example 1 will be described.
  • the mixed solution method specified in JIS K 0122 Ion Electrode Measuring Method General Rules was used for measurement.
  • NaCl was selected as the solution containing ions to be measured
  • KCl was selected as the solution containing coexisting ions.
  • the concentration of KCl was fixed at 10 mmol/L, and the concentration of NaCl was changed in 5 stages of 10 ⁇ mol/L, 100 ⁇ mol/L, 1 mmol/L, 10 mmol/L, and 100 mmol/L.
  • the amount of sample dispensed was 30 ⁇ L to 50 ⁇ L.
  • FIGS. 5A and 5B show the relationship between the logarithmic Na ion concentration (logC Na+ ) and the measured potential (potential after stabilization) in Example 1 and FIG. 5B in Comparative Example 1.
  • FIG. The sensitivity represents the slope of the region where the slope of the measured potential with respect to the logarithmic Na ion concentration is non-negative and constant.
  • the ion selectivity coefficient indicates how many orders of magnitude smaller target ions can be detected than the coexisting K ions, and is preferably larger in the negative direction.
  • the non-negative linear rising point in Example 1 ranged from ⁇ 4 (mol/L) to ⁇ 3.5 (mol/L) in logarithmic Na ion concentration.
  • the logarithmic concentration of the coexisting K ions is -2, it indicates that the target Na ions can be measured from a concentration that is one order of magnitude lower.
  • FIG. 5B in Comparative Example 1, it was difficult to determine the region where the measured potential rises, and the determination of the ion selectivity coefficient and sensitivity was also unstable.
  • Example 1 summarizes the results. In Example 1, the sensitivity required for measurement is obtained and the ion selectivity is also good. It was shown that there is In the configuration of Example 1, the area of the ion selective membrane 9 in contact with the analyte can be increased, the amount of the analyte reacting with the ion selective membrane 9 can be increased, both the measurement sensitivity and ion selectivity are excellent, and the electrolyte concentration measurement can be performed. It was shown to be effective against In addition, by providing the dispensing unit 6 in the channel chamber 2 having the ion selective membrane 9, the length of the channel 3 connecting the channel chamber 1 and the channel chamber 2 can be shortened. It can also lead to miniaturization of analysis chips).
  • FIG. 6 is a top view showing a schematic configuration of the micro analysis chip P2.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the AA cross section of the micro analysis chip P2 shown in FIG. Hatched portions in FIGS. 6 and 7 indicate the restricting member 11 .
  • the sample permeates almost all of the channel chamber 1, all of the channel 3, and around the pipetting part 6 of the channel chamber 2. It is covered with a regulating member 11 that does not.
  • the regulating member 11 for example, a laminated film made of PET (polyethylene terephthalate) can be used.
  • the regulating member 11 covers the periphery of the dispensing section 6 in the channel chamber 2 and is opened so that the upper surface of the ion selective membrane 9 is exposed. As a result, dispensing is substantially prevented except for the exposed surface X of the ion selective membrane 9 , and the opening of the regulating member 11 serves as the dispensing section 6 .
  • the sample dispensed into the dispensing section 6 spreads on the exposed surface X of the ion selective membrane 9, permeates the porous substrate S1 from the exposed portion 91 of the porous substrate S1, and permeates the inside of the channel.
  • the opening of the regulating member 11 is made small, and a part of the regulating member 11 (the edge of the opening) is located between the ion selective membrane 9 and the porous substrate S1 on the upper surface of the porous substrate S1. It can also be configured to cover and overlap the boundary with. However, in the portion 101 which is the boundary portion between the ion selective membrane 9 and the porous substrate S1 and where the end portion of the opening of the regulating member 11 overlaps, When the lower surface of the regulating member 11 and the upper surface of the ion selective membrane 9 are adhered to each other, the specimen dispensed into the dispensing section 6 (the upper surface of the ion selective membrane 9) cannot permeate the lower surface of the regulating member 11. As a result, , the dispensed sample cannot permeate the porous substrate S1.
  • the dispensed sample can be transferred from the non-bonded portion to the porous substrate S1. It needs to be permeable.
  • a spacer 71 is inserted between the lower surface of the regulation member 11 and the upper surface of the ion selective film 9 at the overlapping portion between the lower surface of the regulation member 11 and the upper surface of the ion selective film 9 . may By inserting the spacer 71, the dispensed specimen can permeate from the top surface of the ion selective membrane 9 to the porous substrate S1 around the inserted spacer 71.
  • the periphery of the ion selective membrane 9 may be covered with a restricting member through which the sample does not permeate, and a configuration may be adopted in which dispensing can be performed only on the exposed surface X of the ion selective membrane that is not covered by the restricting member. preferred.
  • Example 3 A micro analysis chip may be used as part of an electrolyte concentration measurement system (hereinafter also simply referred to as "measurement system") that measures a plurality of test chips in sequence.
  • FIG. 10 conceptually shows an example of the measurement system.
  • Analysis chip P3 is placed on measurement table 31 .
  • the measurement system also includes a dispenser (specimen supplier) 32 .
  • the dispenser 32 includes a sample container 321 containing a sample, and a supply device 322 that supplies the sample based on an external signal.
  • the sample container 321 and the supply device 322 may be an integrated pipette, and the sample contained in the sample container 321 is pressurized by the supply device 322 based on a signal received from the outside, so that the analysis chip P3 is quantified. It may be supplied.
  • the dispenser 32 is supported by a dispenser support arm 81 provided on the measurement table 31 .
  • the analysis chip P3 can be positioned with respect to the measurement system by a stepped shape (not shown) provided in the positioning portion 33 provided on either one or both of the measurement table 31 and the dispenser support arm 81.
  • a stepped shape not shown
  • the relative positional relationship between the pipetting machine 32 (specimen supply section) and the pipetting section 6 (exposed surface of the ion selective membrane 9) is determined.
  • a predetermined amount of specimen can be reliably dispensed to the dispensing part 6 of the.
  • the analysis chip P3 may have a positioning mark, and the relative positional relationship may be adjusted based on an output indicating that a mark detection unit (not shown) provided in the measurement system has detected the mark.
  • a camera or the like can be used as the mark detection unit. According to such a mechanism, the sample can be dispensed to a desired position (for example, the central portion of the exposed surface X) of the exposed surface X of the ion selective membrane 9 by more precise positioning.
  • the measurement system further comprises a voltage measurement section 34 .
  • a voltage measurement unit 34 measures the potential difference that occurs on the microanalysis chip.
  • the voltage measuring unit 34 is connected between the reference electrode 7 and the working electrode 8, and measures the potential difference between the two electrodes in response to the ion concentration at a predetermined timing.
  • the microanalysis chip can be quickly placed at a predetermined position on the measurement table, and a predetermined amount of sample can be accurately dispensed onto the exposed surface of the ion selective membrane. is suitable as a measurement system for measuring quickly and accurately.

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Abstract

検体とイオン選択膜との接触面積、及びイオン選択膜と反応する検体の量を十分に確保することができ、測定感度及びイオン選択性がともに優れるマイクロ分析チップを提供することを課題とする。これを解決するために、以下のマイクロ分析チップを提供する。すなわち、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有するマイクロ分析チップであって、前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、前記作用電極は、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜で覆われており、前記イオン選択膜の露出面が、検体が分注される分注部であるマイクロ分析チップである。

Description

マイクロ分析チップ、電解質濃度測定システムおよび電解質濃度測定方法
　本発明は、多孔質基材の内部にマイクロ流路を形成したマイクロ分析チップ、該マイクロ分析チップを用いた電解質濃度測定システムおよび電解質濃度測定方法に関するものである。
　近年、マイクロサイズの微細流路を利用して、生化学における分析を１つのチップ内で効率的に行うことができるマイクロ分析チップが、幅広い分野で注目されている。具体的には、生化学の研究はもとより、医療、創薬、ヘルスケア、環境、食品などの各分野において注目されている。
　１９９０年代前半に、フォトリソグラフィ法や金型などを用いて、ガラスやシリコン上にマイクロメータサイズの微細流路を形成し、サンプルの前処理、撹拌、混合、反応、検出を１チップ上で行うマイクロ分析チップが開発された。その結果、検査システムの小型化や迅速な分析、ならびに検体や廃液の低減などが実現された。
　電気化学分析は、分析対象となる検体に浸漬した電極間の電位を計測するものであり、医療や環境などの分野において広く使用されている。従来の電気化学分析は、技術者によって高度な機器を用いて行われるため、測定を行うフィールドやリソースがある程度制限される。しかし、医療設備が十分ではない途上国や僻地や災害現場での医療や、感染症の拡がりを水際で食い止める必要がある空港などでの使用のために、安価で、取り扱いが容易で、使い捨て可能な、電気化学分析用マイクロ分析チップに対するニーズが存在する。
　非特許文献１では、ＮａイオンおよびＫイオンの濃度に対する濾紙ベースの測定デバイスについて提案されている。このデバイスは、検体を分注するための分注部を持ち、分注された検体が分注部から作用電極および参照電極それぞれの領域へと浸透することによって、両電極を電気的に接続し、電位差測定が可能となる。また前記デバイスでは、参照電極において安定した電位を得るために、ＫＣｌイオン結晶を参照電極上に堆積させており、測定時においてＫＣｌが検体へ溶解することで、参照電極領域のＣｌイオンを高濃度に保持し、安定した参照電極の電位を得る。さらに、作用電極を被覆するように形成したイオン選択膜で測定対象のイオンのみを選択し、他のイオンの影響を受けずに測定できるようにしている。
　また特許文献１では、生体試料に含まれる特定タンパク質濃度を測定する方法が開示されている。紙基材に形成した疎水性バリアによって規定される感知領域に蛍光物質を配置し、試料との反応によって発生する蛍光信号を解析にすることより特定タンパク質濃度を測定するものである。疎水性バリアで形成される感知領域とサンプリング領域（生体試料分注部）が同一の領域であってもよいとされている。
特許第６４１５８２７号公報
Nipapan Ruecha, Orawon Chailapakul, Koji Suzuki and Daniel Citterio, ‘Fully Inkjet-Printed Paper-Based Potentiometric Ion-Sensing Devices’, Analytical chemistry August 29, 2017 Published, 89, pp.10608-10616
　しかしながら、先述のような構成では、検体に含まれる特定イオンの選択性が不安定になり、良好な検体濃度測定精度が得られない場合があった。
　非特許文献１の構成では、多孔質基材の表面に分注された検体は、多孔質基材の表面から多孔質基材の内部に浸透し、さらに作用電極および参照電極それぞれの領域へ浸透し、多孔質基材中に浸透形成されたイオン選択膜に接触する。この後、イオン選択膜によって検体に含まれる目的イオンが選択され、作用電極に目的イオンが到達するが、検体とイオン選択膜との接触が巨視的には多孔質基材内の多孔質基材とイオン選択膜との境界面に限られる。このため、良好な測定精度を得るために、多孔質基材内における多孔質基材とイオン選択膜との接触面積が大きくなるように、多孔質基材の空隙部にイオン選択膜が浸透しやすいように調整するなどイオン選択膜の形成条件を精密に制御する必要があった。しかしながら非特許文献１には浸透を制御する方法の詳細は開示されていなかった。また、イオン選択膜と多孔質基材との境界の長さを大きくし、イオン選択膜と多孔質基材との境界面の面積を大きくするためにイオン選択膜の面積を大きくすると分析チップの大型化を招いてしまう。
　また特許文献１の構成は、疎水性バリアにより形成される感知領域とサンプリング領域（生体試料分注部）とを同一としてもよいとしており、これにより生体試料と感知領域の感知物質との接触は確実に行われる。しかしながら、電気化学測定においては参照電極と作用電極部とが相異なるイオン濃度に保たれてはじめて測定ができるのである。このため、参照となるイオン濃度の領域を設けない特許文献１に開示の構成（感知領域とサンプリング領域（生体試料分注部）とを同一とする構成）は電気化学測定には適用できない。
　本発明では上記課題に鑑み、良好な測定感度およびイオン選択性を得られる電解質濃度測定用のマイクロ分析チップ、並びに電解質濃度測定システム及び電解質濃度測定方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示の一態様によれば、
　多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有するマイクロ分析チップであって、
　前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
　前記作用電極は、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜で覆われており、
　前記イオン選択膜の露出面が、検体が分注される分注部であるマイクロ分析チップが提供される。
　また、本開示の他の態様によれば、
　マイクロ分析チップと、
　前記マイクロ分析チップに検体を供給する検体供給部と、
　前記マイクロ分析チップ上で生じる電位差を測定する測定部と、を有する電解質濃度測定システムであって、
　前記マイクロ分析チップは、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有し、
　前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
　前記作用電極は、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜で覆われており、
　前記検体供給部は、前記検体の少なくとも一部が、前記作用電極を覆う前記イオン選択膜の露出面にかかるように前記検体を供給し、
　前記測定部は、前記参照電極におけるイオン濃度と前記作用電極におけるイオン濃度との差によって生じる、両電極間の電位差を測定する、電解質濃度測定システムが提供される。
　さらに、本開示の他の態様によれば、
　マイクロ分析チップを用いる電解質濃度測定方法であって、
　前記マイクロ分析チップは、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有し、
　前記流路領域には、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
　前記作用電極は、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜で覆われており、
　検体の少なくとも一部が、前記作用電極を覆う前記イオン選択膜の露出面にかかるように分注され、
　分注された前記検体に含まれるイオンであって、前記イオン選択膜によって選択されたイオンが前記作用電極に接触し、
　分注された前記検体が前記流路を浸透して前記参照電極に接触し、
　前記参照電極におけるイオン濃度と前記作用電極におけるイオン濃度との差によって生じる、両電極間の電位差を測定する電解質濃度測定方法が提供される。
　本開示の一態様によれば、検体とイオン選択膜との接触面積、及びイオン選択膜と反応する検体の量を十分に確保することができ、電解質濃度の測定感度とイオン選択性に優れマイクロ分析チップを提供することが可能になる。また、イオン選択膜がある流路室に分注部を設けることで、流路室同士をつなぐ流路の長さを短くすることができ、マイクロ分析チップの小型化も可能になる。本開示の他の態様によれば、前記のようなマイクロ分析チップを用いた電解質濃度測定システム及び電解質濃度測定方法を提供することができる。
実施例１にかかるマイクロ分析チップＰ１の構成を示す上面図である。 図１に示すマイクロ分析チップＰ１のＡ－Ａ断面を簡略的に示した図である。 実施例１における検体分注の模式図の一例である。 実施例１における検体分注の模式図の別の一例である。 実施例１にかかるイオン選択膜の露出面の他の構成を示す断面図の一例である。 実施例１にかかるイオン選択膜の露出面の他の構成を示す断面図の別の一例である。 実施例１にかかるイオン選択膜の露出面の他の構成を示す断面図の別の一例である。 実施例１における測定結果の一例である。 比較例１における測定結果の一例である。 実施例２にかかるマイクロ分析チップＰ２の構成を示す上面図である。 図６に示すマイクロ分析チップＰ２のＡ－Ａ断面を簡略的に示した図である。 規制部材の一部が、イオン選択膜と多孔質基材との境界に覆い重なる構成を示す断面図である。 イオン選択膜と多孔質基材との境界に覆い重なる規制部材の下にスペーサを設けた構成を示す断面図である。 実施例３にかかる測定システムの構成の一例を示す概念図である。
　上述した課題を解決するための本発明に関わるマイクロ分析チップについて、以下の実施例に基づいて説明する。なお、以下に示す実施例は一例であって、本発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
＜流路の構成＞
　実施例１に関わるマイクロ分析チップＰ１の概略図を図１から図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。
　図１はマイクロ分析チップＰ１の上面図を簡略的に示したものである。
　図２は、図１に示すマイクロ分析チップＰ１のＡ－Ａ断面を簡略的に示した図である。
　図３Ａ及び図３Ｂはマイクロ分析チップＰ１に対する分注の様子を模式的に示したものである。
　マイクロ分析チップは、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有する。流路パターンは、多孔質基材に形成され、流路室１（第一流路室）、流路室２（第二流路室）、及び流路３を有する。流路３は、流路室１（第一流路室）と流路室２（第二流路室）とをつなぐ。
　流路室１（第一流路室）には、参照電極７が配置されている。参照電極７の上面及び側面を検体可溶性を有するイオン結晶１０が覆っている。参照電極７は、測定時の接点として流路室１内から流路壁５上へと、電極が連続的に延長したリード線を有する。
　流路室２（第二流路室）には、作用電極８が配置されている。作用電極８の上面及び側面を、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜９が覆っている。作用電極８は、流路室２内から流路壁５上へと、電極が連続的に延長したリード線を有する。検体を分注する分注部６については後述する。
［実施例１］
　実施例１では、厚さＬ１＝０．１ｍｍ、空隙率が５０％の紙製多孔質基材Ｓ１上に疎水性樹脂を配置した後、熱定着することによって、検体が浸透不可能な流路壁５として流路パターンを形成した。
　また本実施例においては、多孔質基材として紙製のものを使用したが、多孔質基材は紙製のものに限定されない。多孔質基材は液体に対し毛細管現象を発生させるものであればよく、内部に連泡並びにナノファイバー等、網目状の構造等の多孔質を有するものでも良く、樹脂、ガラス、無機基板、布地、金属紙、などを用いても良い。
　また本実施例においては、疎水性樹脂を配置したのち熱定着によって流路パターンを形成したが、これに限るものではない。流路パターンとなるように形成できればよく、紙製多孔質基材Ｓ１をカットし流路形状のみを残すカッティングする手法の他、流路壁をワックスプリンタで形成してもよい。
　＜電極の処方＞
　実施例１に関わる電極の処方について説明する。
　流路室１にはＡｇ／ＡｇＣｌを用いた参照電極７を設けた。参照電極７上にＫＣｌイオン結晶１０を３．５ｍｇ配置した。
　一方、流路室２にはカーボンを主材料とした作用電極８を設けた。尚、該カーボン電極の代わりにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ(ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の分散体)のような導電性高分子による電極８を用いてもよい。また従来から参照電極のベースに用いられているＡｇ／ＡｇＣｌのような材料を使用してもよい。
　作用電極８を覆うように、Ｎａイオン選択膜９を形成した。イオン選択膜９は、下記の材料によって形成されている。
　イオン選択材料であるＢｉｓ（１２－ｃｒｏｗｎ－４）　　３．０ｗｔ％
　アニオン排除剤としてＰｏｔａｓｓｉｕｍ　ｔｅｔｒａｋｉｓ　（４－ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）　ｂｏｒａｔｅ　　　　　　　　　０．５ｗｔ％
　ｏ－ｎｉｔｒｏ　ｐｈｅｎｙｌ　ｏｃｔｙｌ　ｅｉｔｈｅｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６４．０ｗｔ％
　ポリ塩化ビニル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３２．５ｗｔ％
　本実施例においては、参照電極７と作用電極８とイオン選択膜９とを、上記のような形状やサイズ、材料などで形成したが、これに限るものではない。
　イオン結晶１０の材料はＣｌイオンを含むものであればよく、ＫＣｌイオン結晶に限るものではない。配置するイオン結晶１０の質量は、流路室１の容積と同等の体積を持つ純水に対してＫＣｌイオン結晶を溶かした際に飽和溶液となる質量の範囲でこれに限るものではない。
　また、検体中のイオン総量を測定する場合や、１種類のイオンしか含有されていない場合などにおいては、イオンを選択する必要がない。そのため、このような場合には、イオン選択膜９で作用電極を覆う必要はない。
　作用電極を覆うイオン選択膜９を用いない場合には、
　多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有するマイクロ分析チップであって、
　前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
　前記多孔質基材内或いは多孔質基材表面において、作用電極の表面を覆う層はなく、
　前記作用電極部が、検体が分注される分注部である、という構成にすればよい。
　尚、「前記多孔質基材内或いは多孔質基材表面において、作用電極の表面を覆う層はなく」とは、作用電極の表面にイオン選択膜といった層が存在しないことを規定するものである。言い換えると、マイクロ分析チップの表面から観察したときに、多孔質基材以外で最初に現れる構造が作用電極である。
　さらに、「前記作用電極部が、検体が分注される分注部である」とは、作用電極が多孔質基材表面に露出している場合は、その露出面に検体を分注する構造であることを意味し、作用電極が多孔質基材内部に形成している場合は、作用電極が存在する部分のマイクロ分析チップ表面に検体を分注する構造であることを意味する。
　電解質濃度測定システム、電解質濃度測定方法においても、作用電極を覆うイオン選択膜９を用いない場合には、作用電極に向けて検体を分注すればよい。
＜分注部の形状、分注の方法＞
　本実施例では、分注部６はイオン選択膜９の露出面Ｘである。露出面Ｘの面積は５ｍｍ×１０ｍｍ（＝５０ｍｍ２）である。
　一方、多孔質基材Ｓ１の断面内における基材とイオン選択膜との接触面積は、（５ｍｍ×多孔質基材の厚み０．１ｍｍ×２面）＋（１０ｍｍ×多孔質基材の厚み０．１ｍｍ×２面）＝３ｍｍ２である。つまり、露出面Ｘの面積は多孔質基材Ｓ１の断面内における検体とイオン選択膜の接触面積よりも十分に大きい。
　このため、検体を露出面Ｘに分注することで、広い接触面積でイオン選択膜９と十分接触させることができる。また分注した検体がイオン選択膜９に接する量も十分である。
　図３Ａはマイクロ分析チップの全体の断面を示したものであり、図３Ｂはマイクロ分析チップの全体ではなく、流路室２周辺の断面のみを拡大して示したものである。図３Ａ及び図３Ｂでは分注された検体Ｓを黒く塗りつぶして示している。
　図３Ａに示すように、分注直後の検体の全部がイオン選択膜９の露出面Ｘに載っていてもよい。
　また、図３Ｂに示すように、分注直後の検体の一部がイオン選択膜９の露出面Ｘに載り、他の部分が多孔質基材Ｓ１の上に載っていてもよい。つまり、検体は、イオン選択膜９と第二流路室内の多孔質基材Ｓ１との境界部に分注されてもよい。検体の一部がイオン選択膜９の露出面Ｘの上に載っていればよい。
　図３Ａ及び図３Ｂの黒く塗りつぶした部分は分注直後の検体の様子を示しており、分注後に、検体はイオン選択膜９の上で濡れ広がる。
＜検体の浸透＞
　検体の浸透について説明する。分注後、検体に含まれるイオンであってイオン選択膜９によって選択されたイオンが作用電極８に向かって浸透していく。かかる浸透と並行して検体は露出面Ｘの上で濡れ広がり、イオン選択膜９の周囲に存在する多孔質基材に接し、多孔質基材に浸透し、毛細管現象によって、流路３、流路室１の順で浸透した。
　検体が流路室１に浸透する間に、露出面Ｘに接した検体に含まれるイオンがイオン選択膜９によって選択され、電解質濃度測定に必要な作用電極８の測定電位が安定した。
＜検体濃度の測定＞
　検体濃度の測定について説明する。
　検体が浸透し、参照電極７を覆うＫＣｌイオン結晶１０に到達すると、ＫＣｌイオン結晶１０が検体に溶け、流路室１内の溶液中のＣｌイオン濃度が飽和する。この時、作用電極８の測定電位が安定していれば、検体の濃度測定は可能となり、所定の測定時間の経過によって検体濃度の測定が終了する。
　本実施例では「イオン選択膜によるイオン選択」と「検体の参照電極への浸透」とが並行して進むため、検体が参照電極７に到達した時点で作用電極電位が安定した状態を実現しやすい。
　本実施例では、露出面Ｘが分注部６である場合を説明した。検体の分注体積が、露出面Ｘの上部、流路室２、流路３を介して流路室１に到達可能な体積以上であれば、イオン選択膜９に十分な量の検体を接触させて、作用電極と参照電極との間で検体濃度を良好な精度で測定できる。
　図４Ａに示すように、イオン選択膜９の露出面Ｘは中央部が周囲部よりも低く、低い中央部から高い周囲部に向かって傾斜していることが好ましい。露出面Ｘが傾斜していることにより、検体を分注した際に分注位置が中央部から少しずれた場合や、検体ごとに濃度や表面張力などの違いがあっても、検体をイオン選択膜の中心に自然に収めることが可能となる。
　更には、図４Ｂに示すように、該傾斜構成を流路側に傾ける（流路側の周囲部の高さを、流路とは反対側の周囲部の高さよりも低くする）ことで、検体を流路室２における多孔質基材に浸透させ易い構成となる。
　又、逆に、図４Ｃに示すように、イオン選択膜９の露出面Ｘの中央部が周囲部よりも高く、高い中央部から低い周囲部に向かって傾斜させる構成としてもよい。このような構成とすることによって、濃度や表面張力が異なる検体を露出面Ｘの広い面積でイオン選択膜９に接触させ、かつ検体を流路室２における多孔質基材に確実に浸透させることが可能となる。
　例えば、粘度の低い検体に対してはイオン選択膜の中心に自然に収めやすい図４Ａのような構成が適している。図４Ｂにすると、中心に集めて更に多孔質部材に浸透させることもできる。逆に、粘度の高い検体に対しては検体を流路室２における多孔質基材に浸透させ易い図４Ｃのような構成が好適である。
　前記のとおり、イオン選択膜の露出面には、中央部とその周囲部とで、高低差を設けることが好ましく、中央部が低くてその周囲部が高くても、逆に中央部が高くてその周囲部が低くてもよい。
［比較例１］
　実施例１の効果をより詳しく説明するために、比較例１を挙げる。
＜流路の構成、分注部の形状＞
　マイクロ分析チップの流路壁の形状は実施例１と同じとした。参照電極、作用電極、イオン選択膜等の構成も実施例１と同じとした。ただし、分注部は、イオン選択膜の露出面ではなく、流路３中の流路室１からの距離と流路室２からの距離とが等しい中間位置とした。
＜検体の浸透＞
　分注された検体は分注部から、流路室１側方向と、流路室２側方向の両方向に同時に浸透し始め、流路室１と流路室２とに同時に到達した。流路室１に到達した検体は、実施例１と同様に参照電極のＫＣｌ結晶を溶かし、飽和濃度のＣｌイオン溶液を形成した。
　一方、流路室２に到達した検体は、イオン選択膜９に接したが、主に接触するのは多孔質基材の断面内における多孔質基材とイオン選択膜９との境界位置においてである。このため、多孔質基材の空隙部に対するイオン選択部材の浸透状態や、イオン選択膜を多孔質基材内に配置する形状によっては十分な測定感度やイオン選択性が得られない場合があった。
［実施例１の効果］
［比較例１に対する実施例１の優位な点］
　比較例１に対する実施例１の優位な点について説明する。
　電解質濃度測定方法としてＪＩＳ　Ｋ　０１２２　イオン電極測定方法通則に規定されている混合溶液法で測定を行った。
　測定対象イオンを含む溶液をＮａＣｌとし、共存イオン含む溶液としてＫＣｌを選択した。
　ＫＣｌの濃度を１０ｍｍｏｌ／Ｌに固定したうえで、ＮａＣｌの濃度を１０μｍｏｌ／Ｌ、１００μｍｏｌ／Ｌ、１ｍｍｏｌ／Ｌ、１０ｍｍｏｌ／Ｌ、１００ｍｍｏｌ／Ｌの５段階に変化させた。検体分注量は３０μＬ～５０μＬとした。
　図５Ａ及び図５Ｂに実験結果を示す。図５Ａは実施例１、図５Ｂは比較例１における対数Ｎａイオン濃度（ｌｏｇＣＮａ+）と測定電位（安定後電位）の関係を示す。
　感度は対数Ｎａイオン濃度に対する測定電位の傾きが非負で一定となる領域の傾きを表す。イオン選択係数は共存Ｋイオンに対し、何桁小さい目的イオンが検出できるかを示しており、負方向に大きいほど望ましい。
　図５Ａに示すように、実施例１における非負の直線立ち上がり点は対数Ｎａイオン濃度が－４（ｍｏｌ／Ｌ）から－３．５（ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲であった。本実施例においては共存Ｋイオンの対数濃度は－２であるため、１桁以上小さい濃度から対象とするＮａイオンが測定できることを示している。
　一方、図５Ｂに示すように、比較例１では測定電位が立ち上がる領域を定めづらく、イオン選択係数と感度の決定も不安定であった。
　表１に結果をまとめる。実施例１では測定に必要な感度が得られ、イオン選択性も良好であるが、比較例１ではイオン濃度を変えた各測定におけるイオン選択性が一定でなく、濃度測定が不安定になる場合があることが示された。
　実施例１の構成では検体と接触するイオン選択膜９の面積を大きくし、イオン選択膜９と反応する検体の量を増やすことができ、測定感度及びイオン選択性がともに優れ、電解質濃度測定に対して有効であることが示された。また、イオン選択膜９がある流路室２に分注部６を設けることで、流路室１と流路室２とをつなぐ流路３の長さを短くすることができ、デバイス（マイクロ分析チップ）の小型化にもつなげられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［実施例２］
　実施例２におけるマイクロ分析チップＰ２に関して説明する。
　図６は、マイクロ分析チップＰ２の概略構成を示す上面図である。
　図７は、図６に示すマイクロ分析チップＰ２のＡ－Ａ断面を簡略的に示した図である。
　図６および図７における斜線部は規制部材１１を示す。図６および図７に示すように、本実施例のマイクロ分析チップＰ２は、流路室１のほぼ全て、流路３の全て及び流路室２の分注部６の周囲を、検体が浸透しない規制部材１１によって覆われている。規制部材１１としては例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）によるラミネートフィルムを用いることができる。
　規制部材１１は流路室２において、分注部６の周囲を覆っていて、イオン選択膜９の上面が露出するように開口されている。これにより実質的にイオン選択膜９の露出面Ｘ以外には分注できないようになっており、規制部材１１の開口部が分注部６となる。分注部６に分注された検体はイオン選択膜９の露出面Ｘで濡れ広がり、多孔質基材Ｓ１の露出部９１から多孔質基材Ｓ１に浸透し、流路内を浸透する。
　図８に示すように、規制部材１１の開口部を小さくし、規制部材１１の一部（開口部の端部）が、多孔質基材Ｓ１の上面におけるイオン選択膜９と多孔質基材Ｓ１との境界に覆い重なるように構成することもできる。
　しかし、イオン選択膜９と多孔質基材Ｓ１との境界部であって、規制部材１１の開口部の端部が覆い重なった部分１０１において、
　規制部材１１の下面とイオン選択膜９の上面とが接着されると、分注部６（イオン選択膜９の上面）に分注された検体は規制部材１１の下面に浸透できず、その結果、分注された検体が多孔質基材Ｓ１に浸透できなくなってしまう。
　このため、規制部材１１の下面とイオン選択膜９の上面との重なり部の一部に非接着部を設けることなどによって、かかる非接着部から、分注された検体が多孔質基材Ｓ１に浸透できるようにする必要がある。
　また、図９に示すように、規制部材１１の下面とイオン選択膜９の上面との重なり部であって、規制部材１１の下面とイオン選択膜９の上面との間にスペーサ７１を挿入してもよい。スペーサ７１を挿入することによって、挿入したスペーサ７１の周囲において、分注された検体がイオン選択膜９の上面から多孔質基材Ｓ１へと浸透できるようにすることができる。
　マイクロ分析チップによる分析において特に、分注を人の手で行う場合、手作業でも確実にイオン選択膜９の露出面に検体を分注する必要がある。そのために、本実施例のようにイオン選択膜９の周囲を検体が浸透しない規制部材によって覆い、規制部材によって覆われていないイオン選択膜の露出面Ｘ以外には分注できない構成とすることが好適である。
［実施例３］
　実施例３の説明をする。
　マイクロ分析チップは複数の検査チップを順に測定する、電解質濃度測定システム（以下、単に「測定システム」とも記載する。）の一部として用いられることがある。
　図１０に測定システムの一例を概念的に示す。
　分析チップＰ３は測定テーブル３１の上に配置される。測定システムはまた分注機（検体供給部）３２も備える。分注機３２は、検体を収納した検体容器３２１と、外部からの信号に基づき検体を供給する供給装置３２２とを含む。検体容器３２１と供給装置３２２とは一体化されたピペットであってもよく、また検体容器３２１に収容した検体を外部から受けた信号に基づいて供給装置３２２が加圧することによって分析チップＰ３に定量供給するものでもよい。分注機３２は、測定テーブル３１に設けた分注機支持アーム８１によって支持されている。
　分析チップＰ３は、測定テーブル３１及び分注機支持アーム８１のいずれか一方又は双方に設けた位置決め部３３に設けられた不図示の段差形状などにより測定システムに対して位置決め可能である。分析チップＰ３が所定の位置に位置決めされると、分注機３２（検体供給部）と分注部６（イオン選択膜９の露出面）との相対的な位置関係が決まるので、分析チップＰ３の分注部６に所定量の検体を確実に分注できる。
　また、分析チップＰ３が位置決め用のマークを有し、測定システムに備えた不図示のマーク検出部が該マークを検出したことを示す出力に基づいて、相対的な位置関係を調整するものでもよい。マーク検出部としてはカメラなどを用いることができる。このような機構によればさらに精密に位置決めをし、イオン選択膜９の露出面Ｘの所望の位置（例えば、露出面Ｘの中央部）に検体を分注することができる。
　測定システムはさらに電圧測定部３４を備える。電圧測定部３４は、マイクロ分析チップ上で生じる電位差を測定する。電圧測定部３４は、参照電極７と作用電極８との間に接続され、所定のタイミングで、イオン濃度に応答する両電極間の電位差を測定する。
　本実施例の測定システムによれば、マイクロ分析チップを測定テーブルの所定の位置に迅速に置くことができ、イオン選択膜の露出面に所定量の検体を正確に分注できるため、多くの検体を迅速かつ正確に測定する測定システムとして好適である。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
　本願は、２０２１年９月２８日提出の日本国特許出願特願２０２１－１５８５０７を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
１・・・参照電極７を含む流路室
２・・・作用電極８を含む流路室
３・・・流路室１と流路室２をつなぐ流路
５・・・流路壁
６・・・分注部
７・・・参照電極
８・・・作用電極
９・・・イオン選択膜
１０・・・Ｃｌイオンを含むイオン結晶
１１・・・規制部材
３１・・・測定台（測定テーブル）
３２・・・分注機
３３・・・位置決め部
３４・・・電圧測定部
Ｓ・・・検体
Ｓ１・・・多孔質基材
Ｌ１・・・多孔質性基材の厚み
Ｘ・・・イオン選択膜９の露出面

Claims (11)

  1. 　多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有するマイクロ分析チップであって、
    　前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
    　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
    　前記作用電極は、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜で覆われており、
    　前記イオン選択膜の露出面が、検体が分注される分注部であることを特徴とするマイクロ分析チップ。
  2. 　前記分注部において、イオン選択膜の露出面には、中央部とその周囲部で、高低差を設けた請求項１に記載のマイクロ分析チップ。
  3. 　前記分注部の周囲は、検体が浸透しない規制部材によって覆われている請求項１又は２に記載のマイクロ分析チップ。
  4. 　位置決め用のマークを有する請求項１～３のいずれか一項に記載のマイクロ分析チップ。
  5. 　マイクロ分析チップと、
    　前記マイクロ分析チップに検体を分注する検体供給部と、
    　前記マイクロ分析チップ上で生じる電位差を測定する測定部と、を有する電解質濃度測定システムであって、
    　前記マイクロ分析チップは、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有し、
    　前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
    　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
    　前記作用電極は、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜で覆われており、
    　前記検体供給部は、前記検体の少なくとも一部が、前記作用電極を覆う前記イオン選択膜の露出面にかかるように前記検体を供給し、
    　前記測定部は、イオン濃度に応答する前記参照電極と前記作用電極との電位差を測定する、ことを特徴とする電解質濃度測定システム。
  6. 　前記検体供給部と前記イオン選択膜の露出面との相対的な位置を決める位置決め機構を備える請求項５に記載の電解質濃度測定システム。
  7. 　マイクロ分析チップを用いる電解質濃度測定方法であって、
    　前記マイクロ分析チップは、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有し、
    　前記流路領域には、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
    　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
    　前記作用電極は、イオン選択性を有する成分を含むイオン選択膜で覆われており、
    　検体の少なくとも一部が、前記作用電極を覆う前記イオン選択膜の露出面にかかるように分注され、
    　分注された前記検体に含まれるイオンであって、前記イオン選択膜によって選択されたイオンが前記作用電極に接触し、
    　分注された前記検体が前記流路を浸透して前記参照電極に接触し、
    　イオン濃度に応答する前記参照電極と前記作用電極との電位差を測定することを特徴とする電解質濃度測定方法。
  8. 　前記検体は、前記イオン選択膜と前記第二流路室内の前記多孔質基材との境界部に分注される請求項７に記載の電解質濃度測定方法。
  9. 　多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有するマイクロ分析チップであって、
    　前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
    　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
    　前記多孔質基材内或いは前記多孔質基材表面において、前記作用電極の表面を覆う層はなく、
    　前記作用電極部が、検体が分注される分注部であることを特徴とするマイクロ分析チップ。
  10. 　マイクロ分析チップと、
    　前記マイクロ分析チップに検体を分注する検体供給部と、
    　前記マイクロ分析チップ上で生じる電位差を測定する測定部と、を有する電解質濃度測定システムであって、
    　前記マイクロ分析チップは、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有し、
    　前記流路領域は、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
    　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
    　前記多孔質基材内或いは前記多孔質基材表面において、前記作用電極の表面を覆う層はなく、
    　前記検体供給部は、前記検体の少なくとも一部が、前記作用電極にかかるように前記検体を供給し、
    　前記測定部は、イオン濃度に応答する前記参照電極と前記作用電極との電位差を測定する、ことを特徴とする電解質濃度測定システム。
  11. 　マイクロ分析チップを用いる電解質濃度測定方法であって、
    　前記マイクロ分析チップは、多孔質基材の内部に設けられた流路壁で囲まれた流路領域を有し、
    　前記流路領域には、第一流路室、第二流路室、及び前記第一流路室と前記第二流路室とを繋ぐ流路を有し、
    　前記第一流路室は参照電極を有し、前記第二流路室は作用電極を有し、
    　前記多孔質基材内或いは前記多孔質基材表面において、前記作用電極の表面を覆う層はなく、
    　検体の少なくとも一部が、前記作用電極にかかるように分注され、
    　分注された前記検体に含まれるイオンが前記作用電極に接触し、
    　分注された前記検体が前記流路を浸透して前記参照電極に接触し、
    　イオン濃度に応答する前記参照電極と前記作用電極との電位差を測定することを特徴とする電解質濃度測定方法。
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