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    公开号:WO1988006289A1
    申请号:PCT/JP1988/000143
    申请日:1988-02-12
    公开日:1988-08-25
    发明作者:Shuichiro Yamaguchi；Takanao Suzuki；Takeshi Shimomura；Noboru Oyama
    申请人:Terumo Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:G01N27-00
    专利说明:
    [0001] 明 ιίΐπ 発明の名称 イオンセンサ 技術分野 本発明はイオンセンサ、 特にイオン感応部が形成された基盤 を用いるイオンセンサに関するものである。 背景技術 イオンセンサに関して本発明者等は、 炭素電極 （特に導電性 炭素材料として、 ベ一サルブレーンピロ リ ティ ックグラフアイ トカ一ボン ： B P Gカーボン、 グラッシ一力一ボン等） を基体 と し、 その上に酸化還元機能層あるいは更にこの上にイオン 選択性層を被覆したイオンセンサに関して出願してきた。
    [0002] と ころが、 この形態では基盤の形に限定され、 特に微小化や こ の技術を半導体技術等の回路技術へ利用するこ と は難し かった。
    [0003] 今後イオンセンサを初めとするセンサ技術は、 单にセンサで 測定する という システムではなく 、 電子. 電気， 生物工学， 発酵分野， 医用分野 （臨床， 診断， 検査， 通信等） における ソフ トの開発が要求されているため、 基盤技術を高度に組み 合わせたセンサ技術開発が望まれる。 発明の開示 本発明ほ、 回路基盤技術にも利用可能なるィオン感応部が 形成された基盤を用いるィオンセンサを提供する。 ΐ この問題点を解決するための一手段として、 术発明のィォン センサは、 イオン感応部が形成された基盤と、 該イオン感応部 を被覆する炭素を含む炭素層と、 該炭素層を被覆する酸化逢元 機能を発現する酸化還元搆能層とを備える。
    [0004] 又、 ィォン感応部が形成された基盤と、 該ィオン 、応部を 被覆する炭素を含む炭素層と、 該炭素層を被覆する酸化還元 機能を発現する酸化還元機能層と、 該酸化還元機能層を被覆 するイオン選択性を発現するィォン選択性層とを備える。
    [0005] かかる構成において、 基盤に形成されたイ オ ン感応部に ィオン濃度に対応した電位を発生する。
    [0006] 本発明により、 回路基盤技術にも利用可能なるィオン感応部 が形成された基盤を用いたィォンセンサを提供できる。
    [0007] 更に詳細に言えば、 本発明により、
    [0008] ( 1 ) 超微細配線上に筒単に導電性カーボンが被覆でき、 しかも絶緣された配線から構成された該カーボン基盤が作成 できる。
    [0009] ( 2 ) 該カ一ボン基盤上に電解酸化反応により、 ビンホール - フ リ一の酸化還元応答膜が被覆できる。
    [0010] ( 3 ) さ ら に、 イ オン選択性膜を被覆する複合膜型のイオン センサである。
    [0011] この技術は、 スク リーン印刷基盤， 半導体回路基盤といった ブリ ン ト回路基盤上に容易に上記膜を被覆できるため、 この セ ンサ技術を利用する応用分野、 例えば電気. 電子. 生物 工学. 発酵工学， 医用分野 （臨床. 診断. 検査. 通信等） への 高度利用への適応が考えられる。 図面の簡単な説明 第 1図は実施例 1 に使用したブリ ン 卜基盤の原形図、 第 2図 （ a ) は実施例 1 の導電性カーボン電極、
    [0012] 第 2図 （ b ) は実施例 1 のフィルム基盤電極、
    [0013] 第 3図は実験例 1 で起電力応答を測定した回路を示す図、 第 4図は実験例 1 での実験結果を示す図、
    [0014] 第 5図は実施例 2のハンディイオンセンサの構成図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 添付図面に従って、 本発明の一実施例を詳細に説明す る。
    [0015] ぐ実施例 1 〉
    [0016] ( 1 ) 第 1 図に示すよ う に、 ポ リ イ ミ ド フィルム上に銅線を プリ ン ト配線した基盤 （三井金属工業株式会社製： 細いと ころ で 0 . 1 m m線幅） 上の一部 Aに、 カーボンベース ト （粘度 1 5 0〜 3 0 0 p s ： 日本ア チソ ン株式会社製 J E F - 0 1 0 ) をハケにて 1 回塗布 （膜厚約 0 . 5 m ni ) して、 焼成温度 1 5 0 で 3 0分間焼成して基盤 1 を作成した。 次に、 基盤 1 とゥ レタ ン コ一トの銅線 2 ( リ ー ド線） とを )ヽ ンダ 3 で接合し、 ハンダ 3 の部分をシ リ コーン樹脂 4で 絶縁して、 第 2図 （ a ) に示す導電性カーボン電極 1 0を作成 した。
    [0017] ( 2 ) ( 1 ) の方法で作成した導電性カーボン電極 1 0 の カーボン被覆ブリ ン卜配線部分 1 0 aを、 次の条件で電解酸化 反応して酸化逢元機能層 1 1 で被覆し、 さらに水素イオン キヤリャ腠 1 2を被覆して、 第 2図 （ b ) に示すフィルム基盤 電極 2 0を作成した。
    [0018] 電解酸化反応条件は、 上記導電性カーボン電極 1 0を作用極 とし、 基準極に S S C E , 対極に白金網の 3電極セルを用い た。
    [0019] (電解酸化反応条件）
    [0020] 電解液 0. 5 M 2 , 6キシレノ一ル
    [0021] 0 . 2 M 過塩素酸ナト リ ウム ァセ トニト リル溶媒
    [0022] 電解温度 — 2 0 . 0で
    [0023] 電解条件 0 〜十 1 . 5 ボル 卜 （対飽和塩化ナ ト リ ウ ム 力ロメル電極） 、 掃引速度 5 0 m VZ秒で 2回 掃引後、 + 1.5 ボルトで 1 0分間定電位電解反応 を行った。'
    [0024] 次いで、 この電極表面に水素イ オンキャ リ ア膜 1 2 と して プロ ト ンキヤリ ャ膜を次の条件でディッビングした。
    [0025] (プロ ト ンキヤリ ャ膜組成）
    [0026] T D D A 313 nig 6 wt%
    [0027] K T p C Jl P B 31.3 Eg 0.6 WT¾
    [0028] D O S 3255 cig 62.3 wt%
    [0029] P V C 1625 mg 31.1 wt%
    [0030] T H F溶液
    [0031] ぐ実験例 1 >
    [0032] 以上の様に して作成したフ ィ ルム基盤電極 2 0 と S S C E 電極 2 1 とを用いて、 第 3 図に示す回路によ り、 標準緩衝液 P H 5〜 9の範囲内で P H と該フィルム基盤電極 2 0の起電力 応答の関係を測定すると、 その結果は第 4図に示すよう に直線 関係を示し、 その時の直線の傾き は 5 6 ， 0 5 m V / P H ( 3 7 °C ) である。
    [0033] 以上のこ とから、 ブリ ン ト配線フィルム （薄膜） で P H測定 が可能なセンサと して実用に供する可能性の高いセンサが作成 された。
    [0034] <実施例 2 >
    [0035] 第 5図にハンデイタイブのイオンセンサ 5 0 を示す。
    [0036] イ オ ン セ ン サ 5 0 は、 前記フ ィ ルム基盤電極 2 0 の様な イ オ ン セ ンサ電極 5 1 a と 、 基準電極 5 1 b と、 コ モ ン電極 5 1 c と、 サ一ミスタ 5 1 d とから成るセンサ入力部 5 1 から 種々 の ア ナ ロ グデータ が入力され、 A Z D変換器 5 2 で デジタルデ一タに変換される。 これらのデータ に基づいて、 C P U 5 3 が R 0 M 5 4 に格納されたプログラムに従って、 R.A M 5 5を補助記憶と しながら、 イオン濃度を算出して、 出力部 5 6 に出力する。
    [0037] 尚、 一例と してハンデイタイ ブのイオンセンサを説明した 、 が、 本発明の技術思想によりイオンセンサを含む種々の装置を 基盤上で容易に作成でき、 複数のイオン種を同時に測定できる 装置が得られる。 又、 集積回路への適応、 更にほ集積回路を イオン選択性層で覆った装置等への道も開いた。
    [0038] 又、 本実施例ではイオンキャリ ア膜と して、 水素イオン キャリ ア膜を代表させて説明したが、 カルシウム、 カ リ ウム、 ナ ト リ ウム、 マグネシウム、 アンモニゥム等の陽イオン、 炭酸 イオン、 塩素イオン、 リ ン酸イオン、 酢酸イオン、 硫酸イオン 等の他のイオンキヤリ ァ膜においても同様の効果があるし、 更に酸素、 炭酸ガス等のガスセンサ、 酵素センサ等のバイオ センサにおいても同様である。
    [0039] 更に、 炭素材料 して、 実施例ではカーボンペース 卜を用い たが、 炭素含有の卜ナー， 炭素含有のェマルジョン， 炭素含有 の導電性接着剤でもよい。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    ( 1 ) イ オン感応部が形成された基盤と、 該イオン感応部を 被覆する炭素を含む炭素層と、 該炭素層を被覆する酸化還元 機能を発現する酸化還元機能層とを備えるこ とを特徴とする イオンセ ンサ。 -
    ( 2 ) 炭素層が炭素含有のェマルジヨ ン、 炭素含有のベース ト、 炭素含有の トナー、 炭素含有の導電性接着剤から選ばれる こ とを特徵とする特許請求の範囲第 1項記載のィ才ンセ ンサ。
    ( 3 ) 基盤、 炭素層、 酸化還元機能層がそれぞれ一対となり、 複数対同一の基盤上に形成されたこ とを特徴とする特許請求の 範囲第 1 項または第 2項記載のイオンセンサ。
    ( 4 ) イ オ ン感応部が形成された基盤と、 該イ オ ン感応部を 被覆する炭素を含む炭素層と、 該炭素層を被覆する酸化還元 機能を発現する酸化還元機能層と、 該酸化還元機能層を被覆す る イ オ ン選択性を発現するイオン選択性層とを備えるこ とを 特徴とするイオンセンサ。
    ( 5 ) 炭素層が炭素含有のェマルジヨ ン、 炭素含有のベース 卜、 炭素含有の トナー、 炭素含有の導電性接着剤から選ばれる こ とを特徴とする特許請求の範囲第 4項記載のィ才ンセ ンサ。
    ( 6 ) 基盤、 炭素層、 酸化還元機能層、 イオ ン選択性層が、 それぞれ一対となり、 複数対同一の基盤上に形成されたこ とを 特徴と する特許請求の範囲第 4項または第 5項記載のイ オ ン セ ンサ。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0347460A1|1989-12-27|
    EP0347460A4|1991-04-17|
    DE3851834D1|1994-11-17|
    JPS63196846A|1988-08-15|
    DE3851834T2|1995-03-16|
    EP0347460B1|1994-10-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-08-25| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DK US |
    1988-08-25| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BE DE FR GB IT NL SE |
    1989-08-10| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988901640 Country of ref document: EP |
    1989-12-27| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988901640 Country of ref document: EP |
    1994-10-12| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988901640 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP62/28330||1987-02-12||
    JP62028330A|JPS63196846A|1987-02-12|1987-02-12|Ion sensor|DE19883851834| DE3851834D1|1987-02-12|1988-02-12|Sensor für ionen.|
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