(57)【要約】【課題】イオン選択性が改善された塩素イオン感応膜及び製造方法を提供する。【解決手段】アニオン交換樹脂膜を、１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムを溶媒に溶解した溶液に浸漬する第１の工程と、前記１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムが含浸した前記アニオン交換樹脂膜を、カルボニル基をもつ化合物と無機酸との混合液に浸漬して、前記１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムと前記カルボニル基をもつ化合物との縮合物を生成する第２の工程とを有する製造方法により形成される。【効果】本発明によれば、イオンセンサとしての特性である選択性が向上するため、高い信頼性が得られる効果がある。【選択図】  図１
2004219235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、
該カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し、かつ該電子放出性官能基に対して少なくともオルト位またはパラ位のいずれか一方は前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン、またはアントラセンのいずれかの縮合物、
が被覆されたアニオン交換樹脂膜を備えたことを特徴とする塩素イオン感応膜。
【請求項２】
電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、該電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかの縮合物、
が被覆されたアニオン交換樹脂膜を備えたことを特徴とする塩素イオン感応膜。
【請求項３】
電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、該電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかと、
カルボニル基をもつ化合物との縮合物が被覆されたアニオン交換樹脂膜を備えたことを特徴とする塩素イオン感応膜。
【請求項４】
電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかと、
ホルムアルデヒドと無機酸との縮合物が被覆されたアニオン交換樹脂膜を備えたことを特徴とする塩素イオン感応膜。
【請求項５】
電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかと、
カルボニル基をもつ化合物と無機酸との混合液にアニオン交換樹脂膜を浸漬して形成されたことを特徴とする塩素イオン感応膜。
【請求項６】
電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかと、
ホルムアルデヒドと無機酸との混合液にアニオン交換樹脂膜を浸漬して形成されたことを特徴とする塩素イオン感応膜。
【請求項７】
アニオン交換樹脂膜を、電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかを溶媒に溶解した溶液に浸漬する第１の工程と、
前記電子放出性官能基及び前記カチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有し、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかが含浸した前記アニオン交換樹脂膜を、カルボニル基をもつ化合物と無機酸との混合液に浸漬して、前記１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムと前記カルボニル基をもつ化合物との縮合物を生成する第２の工程とを有することを特徴とする塩素イオン感応膜の製造方法。
【請求項８】
アニオン交換樹脂膜を、電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有し、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかを溶媒に溶解した溶液に浸漬する第１の工程と、
前記電子放出性官能基及び前記カチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有し、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかが含浸した前記アニオン交換樹脂膜を、ホルムアルデヒドと無機酸との混合液に浸漬して、前記電子放出性官能基及び前記カチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有し、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかと、前記ホルムアルデヒドとの縮合物を生成する第２の工程とを有することを特徴とする塩素イオン感応膜の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の塩素イオン感応膜を具備することを特徴とする塩素イオンセンサ。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の塩素イオン感応膜を具備することを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかに記載の塩素イオン感応膜を、試料流路の壁面に設けられた小孔に前記流路と平行になるように平面状に、少なくとも一部を露出させて配置したことを特徴とする塩素イオンセンサ。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれかに記載の塩素イオン感応膜と、少なくとも１種類の金属から成る導電性層をその金属の不溶性塩の層と接触させた金属／金属塩である内部固体電極とから構成されることを特徴とする塩素イオンセンサ。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれかに記載の塩素イオン感応膜と、少なくとも１種類の金属から成る導電性層をその金属の不溶性塩の層と接触させた金属／金属塩である内部固体電極と、イオン感応膜と内部固体電極の間に設けた高分子中間層とから構成されることを特徴とする塩素イオンセンサ。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれかに記載のイオンセンサを備えた生化学自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体液中のイオン分析に使用する上で好適なイオンセンサに係り、特に、塩素イオンをポテンショメトリックに測定する分析に適したイオンセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イオンセンサは溶液中の特定のイオン濃度を選択的に定量できるという特徴があり、特定イオンの濃度モニタ，水質分析などの広い分野において使用されている。特に、医療分野では血液や尿などの生体液に含まれるイオン、例えば塩素イオン，カリウムイオンなどの定量分析に応用されている。これは、生体液中の特定のイオン濃度が生体の代謝反応と密接な関係にあることに基づいており、該イオン濃度を測定することにより、高血圧症状，腎疾患，神経障症害などの種々の診断を行うものである。イオンセンサは対象とするイオンの活量ａとイオンセンサが示す電位Ｅとの間に
Ｅ＝Ｅ０＋２．３０３（ＲＴ／ＺＦ）ｌｏｇａ
のような活量の対数と電位の変化とが比例する関係が成立し、電位の測定値から目的とするイオンの活量が簡単に計算できる。上式においてＲは気体定数、Ｔは絶対温度、Ｚはイオン価、Ｆはファラデー定数、Ｅ０  は系の標準電極電位である。このようにイオンセンサを用いれば、電位を測定するだけで広い濃度範囲でのイオンの定量が可能となる。
【０００３】
イオン感応膜中の塩素イオン選択性リガンドには、従来から、第４級アンモニウム塩が用いられており、選択性の向上を目的として様々な研究がなされている（例えば非特許文献１）。なかでもテトラオクタデシルアンモニウム塩を用いたセンサは選択性が優れている。この液膜型感応膜を用いたセンサは膜の主成分として親油性の高いエーテル，アルコール及びポリ塩化ビニルなどを使用するため水分の透過性が低く内部溶液中の水分移動が起きにくく内部溶液組成は安定に保たれる。しかし感応物質や可塑剤等の溶出のために電極のスロープ感度の安定性が低下する場合があるという課題が残されている。また、特許文献１や特許文献２に記載されたように第４級アンモニウム塩を高分子マトリックスに固定したイオン交換膜を用いるセンサも知られている。感応物質が固定されているため溶出は極めて少なく電極のスロープ感度の安定性は高いと考えられる。特許文献３ではイオン交換樹脂膜をメタフェニレンジアミン溶液及びホルムアルデヒド−無機酸混合液にて処理することにより選択性及び安定性が高い塩素イオンセンサが得られることを見いだした。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｍｉｋｒｏｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ［Ｗｉｅｎ］１９８４  ＩＩＩ、１−１６
【特許文献１】
特開昭５７−４０６４２号公報
【特許文献２】
特公平２−１３２６２号公報
【特許文献３】
特開平１０−３１８９７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
イオン交換樹脂膜をイオン感応物質とするセンサでは、アニオン交換膜を用いた場合アニオン選択性を示すが、一価アニオン選択性交換膜を用いた場合でも、二価アニオンの感応性が残存し、高選択性のセンサが得られていない。
【０００６】
本発明の目的は、高選択性のイオンセンサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。
【０００８】
電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、該カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し、かつ該電子放出性官能基に対して少なくともオルト位またはパラ位のいずれか一方は前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン、またはアントラセンのいずれかの縮合物、が被覆されたアニオン交換樹脂膜を備えたことを特徴とする塩素イオン感応膜。
【０００９】
縮合物の代表的なものの構造式として
【００１０】
【化１】
2004219235.tif 000003
【００１１】
に示されるようなものを挙げることができる。
【００１２】
また、アニオン交換樹脂膜を、電子放出性官能基及びカチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有する芳香族化合物であって、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかを溶媒に溶解した溶液に浸漬する第１の工程と、
前記電子放出性官能基及び前記カチオン交換基を各々少なくとも１個ずつ有し、前記電子放出性官能基を２個以上有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されており、前記カチオン交換基は前記電子放出性官能基が結合している芳香環に結合し該電子放出性官能基に対して少なくともオルトとパラ位のいずれか一方には前記カチオン交換基が結合していないベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれかが含浸した前記アニオン交換樹脂膜を、カルボニル基をもつ化合物と無機酸との混合液に浸漬して、前記１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムと前記カルボニル基をもつ化合物との縮合物を生成する第２の工程とを有する塩素イオン感応膜の製造方法。
【００１３】
電子放出性官能基とは−ＮＨ２  ，−ＯＨ，−ＣＨ３  やアミノ基，水酸基の誘導体である−ＯＣＨ３  ，−ＮＨＣＯＣＨ３  等が代表的なものであるが、これに限定されるものではなく、相手との関係で電子を供給し得る官能基であれば何でも良い。
【００１４】
カチオン交換基とは、−ＣＯＯ−Ｍ＋，−ＳＯ３−Ｍ＋  が代表的なものであるが、これに限定されるものではなく、カチオン交換性を備えるものであれば何でも良い。上記でＭ＋  が金属イオンである。
【００１５】
上記では「ベンゼン，ナフタレン及びアントラセンのいずれか」と表現しているがそれらの混合物を用いることを排除しているものではない。また、許容範囲内での不純物の混入はもちろん許される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
一般に電析や濃縮に用いられているアニオン交換樹脂はポリスチレン骨格から構成され、イオン交換基である第４級アンモニウム塩のアルキル基にトリメチル基を使用しており、生体液中のイオン濃度定量においてはイオン選択性が必ずしも十分ではない。本発明では、１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム溶液及びホルムアルデヒド−無機酸混合液にて処理することにより選択性を向上させることができる。よって、本発明の塩素イオンセンサは、血液，尿等の生体液中に存在する種々の妨害イオンに対して塩素イオンの応答性が高いため、これを塩素イオンセンサのイオン感応膜として使用することにより、血液，尿等の生体液中に存在する塩素イオンの定量を極めて正確に行うことが可能である。
【００１７】
イオン交換樹脂膜をアニオン膜としたときのイオン選択性は、イオン透過性と関係しており、一般にカチオン交換膜はカチオンに対して選択性を示しアニオン交換膜はアニオンに対して選択性を示す。一般のイオン交換膜を用いてイオンセンサを構成した場合、カチオン選択性，アニオン選択性が得られるが、各々の極性のイオンについて電価数による選択性を得ることは難しい。しかしながら、これまでに１価イオンのみを選択的に透過させる手法としてイオン交換膜と反対電荷の化合物を添加剤としてイオン交換膜に固定化する方法や緻密構造を有する薄膜をイオン交換膜表面に形成するなどが報告されている。例えば特開平１０−３１８９７３号公報ではイオン交換樹脂膜をメタフェニレンジアミン溶液及びホルムアルデヒド−無機酸混合液にて処理することにより選択性及び安定性が高い塩素イオンセンサが得られることが報告されている。
【００１８】
本発明ではさらなるアニオン選択性改善のために、緻密構造を有する薄膜をイオン交換膜表面に形成する手法とイオン交換膜と反対電荷の化合物を添加剤としてイオン交換膜に固定化する手法を合わせた方法を採用した。１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム溶液及びホルムアルデヒド−無機酸混合液にて処理することにより、緻密構造でイオン交換膜と反対電荷を有する薄膜をイオン交換膜上に形成させることができ、一価アニオンにのみ選択的に感応するアニオンセンサを得ることができる。
【００１９】
イオン交換膜は、１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムを適当な溶媒に溶解した溶液中に浸せきする。次に、ホルムアルデヒド−無機酸混合液に浸せきすることで１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム樹脂をイオン交換膜に固定することが出来る。１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムの溶媒は極性の強い水溶性溶媒が使用可能であり、エタノール，プロパノールおよび水などが使用できるが、水が最も適している。１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム溶液の浸せき時間，ホルムアルデヒド，無機酸などの濃度比をかえることで、１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム樹脂の性状を制御できる。
【００２０】
本発明で用いる化合物は常温で縮合反応により高分子化し、その高分子はアニオン性を有する必要がある。よってモノマーに用いる化合物はベンゼン，ナフタレン及びアントラセン等の芳香族化合物及び多核芳香族化合物を基本骨格とし、縮合反応に関与する電子放出性官能基及びイオン交換基と反対の電荷を持つカチオン交換基を備えていなければならない。
【００２１】
ホルムアルデヒドを用いて芳香族化合物に容易に縮合反応を生じさせるためには芳香環にアミノ基のような電子放出性官能基が置換されている必要がある。ホルムアルデヒドは常温において水溶液中で水和物として存在し、水素イオンの付加及び脱付加による平衡状態にある。ホルムアルデヒドに水素イオンが付加しカチオン化した形態では求電子反応を起こす。カチオン化ホルムアルデヒドが芳香環上の炭素原子を求電子攻撃することで縮合反応が開始される。カチオン化分子が芳香環に付加すると芳香環が正電荷を帯びるが、攻撃を受けた炭素原子に対してオルトとパラ位で正電荷が最も強くなる。芳香環に結合している電子放出性官能基は電子放出性のため芳香環の正電荷を中和し、電子放出性官能基自身はより正になる傾向がある。この作用で芳香環の正電荷は安定化され、その結果、求電子反応は促進される。
【００２２】
この電子放出性官能基の作用は電子供与性及び共鳴効果によりもたらされる。官能基が炭素より電気陰性度が小さい原子あるいは負電荷をもつ原子団を有するとき、その官能基は電子供与性であるという。また、アミノ基と水酸基では窒素や酸素は塩基性で最後の一対の電子対を共有して正電荷を帯びる傾向がある。つまり、窒素と酸素が環と２個以上の電子対を共有して正電荷を収容することが出来るため、求電子攻撃を受けた芳香環の正電荷が安定化される。電子放出性官能基にはアミノ基，水酸基，メチル基及びアミノ基や水酸基から誘導されるメトキシ基，アセトアミド基などがある。電子供与性を有するのはメチル基，共鳴効果を示すのはアミノ基，水酸基及びアミノ基や水酸基から誘導されるメトキシ基，アセトアミドである。これらの作用によってもたらされる求電子反応活性の効果はアミノ基，水酸基＞メトキシ基，アセトアミド基＞メチル基の順になる。芳香族化合物及び多核芳香族化合物に置換したこれらの官能基は、求電子反応に対してオルトとパラ位で活性化作用があるため、２個以上の官能基を有する場合には互いにオルトとパラ位以外に置換されていることが望ましい。
【００２３】
二価アニオンを排除する目的で芳香族化合物及び多核芳香族化合物に導入される官能基はカルボン酸塩，スルホン酸塩などのカチオン交換基である。これらの官能基は負電荷を帯びているため、同電荷間の反発作用によりアニオンがイオン交換膜のアニオン交換基への接近を妨げる働きをする。それにより目的とする１価アニオンに対する選択性を改善することが出来る。これらのカチオン交換基は芳香環に導入されるが、負電荷による電子放出性のため芳香環の正電荷を中和する作用を有する。カチオン化ホルムアルデヒドのようなカチオン化分子が芳香環に付加すると芳香環が正電荷を帯びるが、この作用で芳香環の正電荷は安定化され、その結果求電子反応は促進される。芳香族化合物及び多核芳香族化合物に置換したカチオン交換基は、電子放出性官能基が結合している芳香環に対して強く活性化作用がある。よってカチオン交換基は電子放出性官能基が結合している芳香環に結合している必要がある。また、電子放出性官能基の求電子反応に対するオルトとパラ位での活性化作用を妨げないように、少なくともオルトとパラ位のいずれか一方にはカチオン交換基が結合していないことが重要である。
【００２４】
以下、本発明を実施例により説明する。
Ａ〜Ｅはイオンセンサの製作例を示す。
【００２５】
Ａ．イオンセンサ製作例１
図１に、本発明による塩素イオンセンサの第一の製作例を示す。円筒状のポリ塩化ビニル製センサ本体１の端部にイオン交換膜４を接着し、センサ本体には内部溶液２を満たしてある。銀／ハロゲン化銀からなる内部電極３を内部溶液中に浸し、この内部電極３の金属部分に信号取り出し用のリード線５の一端を接続し、他端を外部測定回路に接続した。
【００２６】
Ｂ．イオンセンサ製作例２
図２，図３に、本発明による塩素イオンセンサの第二の製作例を示す。図２は、本製作例のフローセル型塩素イオンセンサの斜視図である。直方体状のポリ塩化ビニル製センサ本体６の一対の面に直径１ｍｍの貫通孔７を形成し、試料液の流路とする。また、本センサを複数個重ねて使用する場合、センサの接合用に円柱状の凸部８を貫通孔が形成された面の一方に設けた。凸部８の上面には液洩れ防止用のＯーリング９を設置した。
【００２７】
図３は、図２のａ−ａ′線で切った断面図である。センサ本体６の内部の一部に空洞１０が設けられている。空洞１０の一方向に湾曲した内曲面１１は流路７と交わっており、流路の側面に楕円形の小孔１２が形成されている。この小孔
１２を塞ぐように、内曲面１１に沿ってイオン交換膜４が流路側に凸になるように形成されている。イオン交換膜の流路の反対側の空洞１０には内部溶液２を満たしてある。銀／ハロゲン化銀からなる内部電極３を内部溶液中に浸し、この内部電極３の金属部分に信号取り出し用のリード線５の一端を接続し、他端を外部測定回路に接続した。また、本センサを複数個重ねて使用する場合、センサの接合用に円柱状の凸部８に合うような凹部１３を設けた。
【００２８】
この構造では、試料液を順次流路に導入することにより、連続的にイオン濃度を測定できる。
【００２９】
Ｃ．イオンセンサ製作例３
図４に、本発明による塩素イオンセンサの第三の製作例を示す。本製作例では、シリコン基板１４にソース１５及びドレイン１６を設け、シリコン基板表面を二酸化シリコン１７と窒化シリコン１８の絶縁膜で被覆した電界効果トランジスタにおいて、ソース１５とドレイン１６の間の窒化シリコン表面にゲート電極かつイオン感応膜における電位検出電極として銀／ハロゲン化銀からなる内部電極３を形成した。この内部電極３上にイオン交換膜４を積層した。本製作例では塩素イオンセンサが半導体技術を用いて製作できるので、センサの小型化，集積化が可能であり、また大量生産に適しているため安価なセンサを提供できる。
【００３０】
Ｄ．イオンセンサ製作例４
図５に、本発明による塩素イオンセンサの第四の製作例を示す。円筒状のポリ塩化ビニル製センサ本体１の端部にイオン交換膜４を接着、さらに銀／ハロゲン化銀からなる内部電極３を接着した。この内部電極３の金属部分に信号取り出し用のリード線５の一端を接続し、他端を外部測定回路に接続した。
【００３１】
Ｅ．イオンセンサ製作例５
図６に、本発明による塩素イオンセンサの第五の製作例を示す。円筒状のポリ塩化ビニル製センサ本体１の端部にイオン交換膜４を接着、その上に高分子中間層１９を積層し、さらに銀／ハロゲン化銀からなる内部電極３を接着した。この内部電極３の金属部分に信号取り出し用のリード線５の一端を接続し、他端を外部測定回路に接続した。
【００３２】
円筒状のポリ塩化ビニル製センサ（イオンセンサ製作例１）を用いた測定法は次の通りである。
【００３３】
塩素イオンセンサを、Ａｇ／ＡｇＣｌの外部参照電極と飽和ＫＣｌの塩橋を用いて接続し、外部参照電極とセンサ間の電位差測定を行いイオン選択性を算出した。比較例では未処理のアニオン交換膜を用いた。各々独立に測定した１００ｍＭの妨害イオン水溶液測定電位と１００ｍＭの塩素イオン水溶液測定電位の差をその電極感度で除することで各々の選択性を算出した（単独溶液法）。選択係数は塩素イオンを基準（対数でゼロ）とした相対値であり、例えばあるイオンの選択係数が１ならば塩素イオンより１０倍の選択性を有することを意味する。よって、数値が小さいほど選択性が優れていることになる。
【００３４】
Ｆ．測定例３（初期選択性）
緻密構造で負電荷を有する縮合物を形成させるために分子内にアミン基及びスルホン酸基を有する化合物を用いるが、最適な化合物を選択するために種々の化合物について選択性を比較した。用いた化合物は１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム、２−ナフチルアミン１−スルホン酸ナトリウム、２−ナフチルアミン５−スルホン酸、１−ナフチル８−スルホン酸である。
【００３５】
各々の化合物３ｇを水５ｍｌに溶解した溶液中に、原料膜（縦２０ｍｍ横２０ｍｍ）である旭化成セレミオンＡＳＶを一昼夜浸せきして原料を含浸させた。この膜をさらに３５％ホルムアルデヒド水溶液，塩酸及び水から成る溶液中に一定時間浸せきすることで縮合させ、イオン交換膜表面に縮合物の薄膜を形成させた。これらのアミン化合物は温度１０℃以下かつ遮光下での保存が要求されるため、浸せきは冷暗所で行った。ホルムアルデヒドと塩酸と水の重量比は１．０対０．２対５．０  で縮合した。イオン交換膜は内径４．６φ  のコルクボ−ラで丸く打ち抜き、ＰＶＣ製のスティック形電極ボディ先端にＴＨＦで接着後、一時間乾燥させた。この電極ボディに１０ｍＭＮａＣｌ内部電解液を充填後使用した。図７に単独溶液法で求めた各化合物の選択性を示すが、１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムを用いた場合が最も選択性改善効果が著しかった。
【００３６】
Ｇ．測定例４（初期選択性）
置換基の位置による選択性に及ぼす効果を比較するため、電子放出性官能基及びカチオン交換基の置換位置により下記▲１▼〜▲５▼に分類し、上記測定例３の結果に基づき選択性を見積もった。
【００３７】
【化２】
2004219235.tif 000004
【００３８】
【化３】
2004219235.tif 000005
【００３９】
▲１▼  類：アミノ基に対してオルト位に反応サイトが二ヶ所あり、２つの官能基は互いにパラ位のため、立体妨害が小さく求電子反応が起こり易いと考えられる。図７での１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムが該当し、対硫酸イオン選択性は対数で−２．５以下  、対重炭酸イオン選択性が−１以下で、５分類の中で最も選択性が良いと予想される。
▲２▼  類：アミノ基に対してオルト位及びパラ位に反応サイトが各一ヶ所あり、２つの官能基は互いにオルト位のため求電子反応に対する立体妨害が小さく求め電子反応が起こり易い。３−ナフチルアミン２，７−スルホン酸ナトリウムを用いた場合、対硫酸イオン選択性は対数で−２．２  、対重炭酸イオン選択性が−１であった。オルト位とパラ位を比較するとオルト位の方は反応性が高いため、オルト位を二ヶ所持つ▲１▼類よりも選択性が劣ると予想される。
▲３▼  類：アミノ基に対して反応サイトがオルト位に二ヶ所、パラ位に一ヶ所あり、２つの官能基は互いにメタ位である。１−ナフチルアミン３，６，８−スルホン酸ナトリウムを用いた場合、対硫酸イオン選択性は対数で−２．１  、対重炭酸イオン選択性が−０．９  であった。求電子反応に対する官能基の立体妨害のためオルト位ではなく反応性が若干劣るパラ位への攻撃になるため、オルト位を二ヶ所持つ▲１▼類よりも選択性が劣ると予想される。
▲４▼  類：反応サイトがアミノ基に対してオルト位に二ヶ所にあり、２つの官能基は互いにオルト位及びパラ位のためオルト位への求電子反応に対する立体妨害があるが、アミノ基であるため▲３▼類に比べて小さいと考えられる。また、求電子反応を受けるオルト位は２つのアミノ基からの共鳴効果がある。よって、選択性は図７での▲１▼類化合物の１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムよりは若干劣ると予想される。
▲５▼  類：アミノ基に対してオルト位に反応サイトが二ヶ所あり、官能基は互いに隣接しているがオルト位への求電子反応に対する立体妨害は無いと考えられる。また、求電子反応を受けるオルト位は２つのアミノ基からの共鳴効果がある。よって、選択性は図７での▲１▼類化合物の１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムとほぼ同等と予想される。
【００４０】
求電子反応に対する置換基の立体妨害が小さく、アミノ基からの共鳴効果が得られる▲１▼類及び▲５▼類に示す置換基配置の化合物での選択性改善効果が大きいと予想できる。
【００４１】
Ｈ．測定例１（血液浸せき試験）
１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム３ｇ（２．７ｍｍｏｌ）を水５ｍｌに溶解した溶液中に、原料膜（縦２０ｍｍ横２０ｍｍ）である旭化成セレミオンＡＳＶを一昼夜浸せきして１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムを含浸させた。この膜をさらに３５％ホルムアルデヒド水溶液，塩酸及び水から成る溶液中に一定時間浸せきすることで１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムとホルムアルデヒドを縮合させ、イオン交換膜表面に縮合物の薄膜を形成させた。ホルムアルデヒドと塩酸と水の重量比は１．０対０．２対５．０で縮合した。イオン交換膜は内径４．６φ  のコルクボ−ラで丸く打ち抜き、ＰＶＣ製のスティック形電極ボディ先端にＴＨＦで接着後、一時間乾燥させた。この電極ボディに１０ｍＭＮａＣｌ内部電解液を充填後使用した。
【００４２】
安定性を加速評価するために管理血清に連続的に電極を浸せきして選択性の経時変化を追った。電極を３７℃に保った管理血清に連続して浸せきした場合の選択性の変化と浸せき負荷時間の関係を図８に示す。重炭酸イオン及び硫酸イオン選択性は１２０時間浸せきで低下は見られなかった。スロープ感度も低下は見られず安定性が高いことがわかった。
【００４３】
フローセル型塩素イオンセンサ（イオンセンサ製作例２）を用いた測定は次の通りである。
【００４４】
Ｉ．測定例１（血清負荷試験）
イオン交換膜を各種高分子で処理しフローセル型電極を作製し、日立７１７０形生化学自動分析装置により評価した。
【００４５】
１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウム３ｇ（２．７ｍｍｏｌ）を水５ｍｌに溶解した溶液中に、原料膜（縦２０ｍｍ横２０ｍｍ）である旭化成セレミオンＡＳＶを一昼夜浸せきして１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムを含浸させた。この膜をさらに３５％ホルムアルデヒド水溶液，塩酸及び水から成る溶液中に一定時間浸せきすることで１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムとホルムアルデヒドを縮合させ、イオン交換膜表面に縮合物の薄膜を形成させた。１−ナフチルアミン４−スルホン酸ナトリウムは温度１０℃以下かつ遮光下での保存が要求されるため、浸せきは冷暗所で行った。ホルムアルデヒドと塩酸と水の重量比は１．０対０．２対５．０  で縮合した。イオン交換膜は内径４．６φ  のコルクボ−ラで丸く打ち抜き、フローセル型電極ボディにＴＨＦで接着後、一時間乾燥させた。この電極ボディに内部電解液を充填後使用した。フローセル型電極は日立７１７０形生化学自動分析装置により評価した。図９に生化学自動分析装置の構成図を示す。希釈槽１３０にサンプル用ポンプ１０７にて試薬を、サンプリングプローブ１２７で試料を注入し吸引用ポンプ１２６でイオンセンサ１２８へ測定試料を流し、発生した電位はＡＤ変換器１２９にて信号処理する。
【００４６】
選択性は内部標準液原液に妨害イオンを各種濃度で添加し、それを試料としたときの測定値を添加濃度に対してプロットした直線の傾き（混合溶液法）から求めた。基準法（電量滴定法）の測定には７１０形電解質自動分析装置を用いた。
【００４７】
安定性を加速評価するために管理血清を１万検体測定しスロープ感度，選択性，日立ＩＳＥコントロール値の変化を調べた。結果を表に示す。各々の項目に関して１万検体負荷後でほとんど変化は見られず、血清負荷に対して安定なことがわかった。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、イオンセンサとしての特性である選択性が向上するため、高い信頼性が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製作例１の塩素イオンセンサの構成断面図である。
【図２】本発明による製作例２の塩素イオンセンサの斜視図である。
【図３】本発明による製作例２の塩素イオンセンサの断面図である。
【図４】本発明による製作例３の塩素イオンセンサの構成断面図である。
【図５】本発明による製作例４の塩素イオンセンサの構成断面図である。
【図６】本発明による製作例５の塩素イオンセンサの構成断面図である。
【図７】本発明による測定例１において各化合物における初期選択性の差を示した図である。
【図８】本発明による測定例３において管理血清に連続的に電極を浸せきして選択性の経時変化を示した図である。
【図９】本発明による自動分析装置の模式図である。
【符号の説明】
１…センサ本体、２…内部溶液、３…内部電極、４…イオン交換膜、５…リード線、６…フローセル型センサ本体、７…流路、８…凸部、９…Ｏーリング、
１０…空洞、１１…内曲面、１２…小孔、１３…凹部、１４…シリコン基板、
１５…ソース、１６…ドレイン、１７…酸化シリコン、１８…窒化シリコン、
１９…高分子中間層、１０１…サンプル容器、１０２…サンプルディスク、１０３…コンピュータ、１０４…インターフェイス、１０５，１１０…分注プローブ、
１０６…反応容器、１０７…サンプル用ポンプ、１０９…反応ディスク、１１１…試薬用ポンプ、１１２…試薬容器、１１３…攪拌機、１１４…光源、１１５…光度計、１１６，１２９…ＡＤ変換器、１１７…プリンタ、１１８…ＣＲＴ、
１１９…洗浄機構、１２０…洗浄ポンプ、１２１…入力装置、１２２…ハードディスク、１２５…試薬ディスク、１２６…吸引用ポンプ、１２７…サンプリングプローブ、１２８…イオンセンサ、１３０…希釈槽、１５０…容器種別検出装置、１５１…液面検出装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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