水質検査において刺激応答材料は将来の分析法の鍵となるか

出典: BeansCM

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環境応用デバイス 環境センシング 分析対象
環境応用デバイス 環境センシング 分析項目 重金属
環境応用デバイス 環境センシング 手段 電気化学


項目の説明

 環境水中の有害金属イオンの分析に寿命数日の安価な電気化学センサーを用い、寿命がくるたびに光応答性ゲルを用いて流路を切り替えて新しいセンサーを用いることにより、長期モニターを可能にすることを試みた。

特性・性能・評価

 遠隔地における水圏の環境モニタリングは化学分析において重要な課題である。これを実現するためには化学センサネットワークを広く張り巡らせる必要があり、それには環境化学だけではなく、電子工学や無線通信技術、材料工学など幅広い学問の融合が必要である。低コスト、長寿命と高い信頼性を確保するためにはマイクロフルイディクスと電気化学センサーを組み合わせるのがもっとも望ましい。  たとえば、一個あたりの製造原価数セントのスクリーン印刷のイオン選択電極を用いた鉛イオンの分析の場合、ICP-MSなどと遜色ない検出感度と再現性を有している(図1)。しかし、これは電極を使い捨てにしたときであり、数日間使い続けたときには数%オーダーの変動を生じる(表1)。しかし、この変動はある程度予測可能であり、数日の範囲内ならば補正可能であろう。  さらに長期間にわたって利用するためには、一つのデバイスにたくさんのセンサーを配備し、寿命がくるたびに新しいセンサーへと流路を切り替える方法が有効であろう。その際に機械的な切り替えバルブは高コストにつながるため、スピロピラン修飾ゲルなど光駆動型のバルブを流路に組み込むことにより(図2)、将来簡便で安価なデバイスを実現することが可能となるだろう。

図1 スクリーン印刷のイオン選択電極アレイの写真(上)および鉛分析における河川試料分析の結果(下)
表1 イオン選択電極の特性の経時変化
図2 光駆動型のバルブの駆動デモ

文献情報,参考文献

From Evolution To Revolution In Water Quality Monitoring: Are Stimulus-Responsive Materials The Key To The Analytical Platforms Of The Future?, Dermot Diamond, Salzitsa Anastasova-Ivanova, Aleksandar Radu, Robert Byrne, Fernando Benito Lopez, Ulriika Mattinen, Johan Bobacka, Andrzej Lewenstam, MicroTAS2010, 1-3.

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