JP5507534B2 - イオン濃度測定装置及びイオン濃度測定素子 - Google Patents
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Description
図1は、本発明によるイオン濃度測定装置の一例を示すブロック図である。本発明の測定装置は、測定部101、信号処理回路102、及びデータ処理装置103から構成される。測定部101は、電位差計測装置104、参照電極105、測定物質を有する試料溶液を供給する試料溶液注入器106、測定セル107を備えている。測定セル107内の測定溶液108中には、陽イオン捕獲用リガンドであるクラウンエーテル誘導体109と絶縁性分子としてのアルカンチオール110が固定化された金電極111、参照電極105が配置されている。ここでは、ナトリウムイオン捕獲用リガンドとして、モノ体の15-crown-5誘導体を用いたが、ビス体であるBis(12-crown-4)誘導体を用いても良い。15-crown-5誘導体としては、図2(a)に示すリンカーの炭素鎖の長さが6個である2-[(6-mercaptohexyl)oxy]methyl-(15-crown-5)や図2(b)に示すリンカーの炭素鎖の長さが10個である2-[10-mercaptodecyl)oxy]methyl-(15-crown-5)、Bis(12-crown-4)誘導体用としては、図2(c)に示すDi(1,4,7,10-tetraoxacyclododecan-2-ylmethyl)methyl(6-sulfanylhexyl)を用いることができる。また、その際共存させる絶縁性分子としてのアルカンチオールの炭素鎖の長さは、クラウンエーテル誘導体のリンカーの炭素鎖の長さ以上であれば問題ない。例えば、クラウンエーテル誘導体のリンカーの炭素鎖の長さが6の場合には、6−ヘキサンチオール、8−オクタンチオール、11−ウンデカンチオール、14−テトラデカンチオール、18−オクタデカンチオールを用いることもできる。また、リチウムイオン捕獲用リガンドとしては12-crown-4誘導体を、カリウムイオン捕獲用リガンドとしては18-crown-6誘導体、あるいはBis(15-crown-5)誘導体を用いれば良い。
FETセンサと交流電圧印加を行う高周波重畳法の組み合わせ効果を調べるために、ナトリウムイオン用のリガンドとしてモノ体である15-crown-5誘導体の一例である2-[(6-mercaptohexyl)oxy]methyl-(15-crown-5)のみを金電極表面に固定化したイオン電極を通常の電位測定装置で測定した場合とFETセンサへ交流電圧印加して測定した場合を比較した。図12(a)、(b)は、各々通常の電位測定装置で測定したナトリウムイオン濃度に対する電位応答と、FETセンサへ交流電圧印加して測定したナトリウムイオン濃度に対する電位応答を示している。図12(a)に示すように、図1に示した通常の電位測定装置で測定した場合には、ナトリウムイオン濃度に対する電位応答が、ナトリウムイオン濃度が高くなる(約100mM以上)と、違う挙動を示した。
Claims (12)
- 測定対象物質を含む測定溶液が導入される容器と、
電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのゲートと配線で接続され、前記容器中の測定溶液と接触するイオン選択性電極と、
前記容器中の測定溶液と接触する参照電極と、
前記参照電極に電圧を印加する電源と、
前記電界効果トランジスタの出力を検出する検出部とを備え、
前記イオン選択性電極の表面に第1の絶縁性分子とクラウンエーテル誘導体が結合した物質と、第2の絶縁性分子が固定化され、前記第2の絶縁性分子の炭素鎖の長さが前記第1の絶縁性分子の炭素鎖の長さより大きいことを特徴とするイオン濃度測定装置。 - 請求項1記載のイオン濃度測定装置において、前記第1の絶縁性分子及び第2の絶縁性分子はアルカンチオールであることを特徴とするイオン濃度測定装置。
- 請求項1記載のイオン濃度測定装置において、前記イオン選択性電極は貴金属製もしくはカーボン製であることを特徴とするイオン濃度測定装置。
- 請求項1記載のイオン濃度測定装置において、ナトリウムイオン、カリウムイオン又はリチウムイオンの濃度を測定することを特徴とするイオン濃度測定装置。
- 請求項1記載のイオン濃度測定装置において、前記電源は交流電圧を印加することを特徴とするイオン濃度測定装置。
- 請求項1記載のイオン濃度測定装置において、前記電源は1kHz以上の周波数の交流電圧を印加することを特徴とするイオン濃度測定装置。
- 請求項1記載のイオン濃度測定装置において、前記参照電極は前記電界効果トランジスタと同一基板上に形成されていることを特徴とするイオン濃度測定装置。
- 請求項1記載のイオン濃度測定装置において、2つ以上の前記電界効果トランジスタと前記参照電極が同一基板上に存在することを特徴とするイオン濃度測定装置。
- 電界効果トランジスタと、
第1の絶縁性分子とクラウンエーテル誘導体が結合した物質と、炭素鎖の長さが前記第1の絶縁性分子の炭素鎖の長さより大きい第2の絶縁性分子とを共存して表面上に固定化したイオン選択性電極とを有し、
前記電界効果トランジスタのゲートと前記イオン選択性電極が導電性配線で接続されていることを特徴とするイオン濃度測定素子。 - 請求項9記載のイオン濃度測定素子において、前記第1の絶縁性分子及び第2の絶縁性分子はアルカンチオールであることを特徴とするイオン濃度測定素子。
- 請求項9記載のイオン濃度測定素子において、2つ以上の前記電界効果トランジスタと前記イオン選択性電極と参照電極とが同一基板上に存在することを特徴とするイオン濃度測定素子。
- 請求項9記載のイオン濃度測定素子において、前記イオン選択性電極は貴金属製又はカーボン製であることを特徴とするイオン濃度測定素子。
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