センサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法
【課題】目的物質を高感度かつ高精度に検知しうるセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法を提供する。詳しくは、単なる微粒子ではなく超微粒子を用いて物質吸着薄膜層を形成し、そこへの特定の物質の吸着を電気的に制御して検知しうる優れたセンサ用電極体及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法を提供する。
【解決手段】保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により形成した物質吸着薄膜層を、導電性構造体に設けたセンサ用電極体であって、前記導電性構造体に電圧を印加して前記電極体を電気的に制御し、前記物質吸着薄膜層の表面に目的物質が吸着したときの選択的な電気特性変化を測定することにより、その目的物質を検知しうるセンサ用電極体。
【解決手段】保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により形成した物質吸着薄膜層を、導電性構造体に設けたセンサ用電極体であって、前記導電性構造体に電圧を印加して前記電極体を電気的に制御し、前記物質吸着薄膜層の表面に目的物質が吸着したときの選択的な電気特性変化を測定することにより、その目的物質を検知しうるセンサ用電極体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は目的とする物質を検知するセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法に関する。また、本発明は、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液により形成した薄膜層を有するセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目的の物質を検知するセンサの用途は多岐にわたり、気体を検知するガス検知器や、水に溶解した各種分子を検知するセンサなど様々な態様があげられる。その中でも、過酸化水素センサは、主に食品業界、医療業界等で必要とされており重要である。
【０００３】
食品業界では過酸化水素が消毒に利用されているが、最終製品である食物には過酸化水素が含まれないことが好ましい。そのため過酸化水素の有無を高精度で検知できるセンサが望まれている。
医療業界では、グルコースセンサ等の一部として過酸化水素センサが必要とされている。グルコースはグルコース酸化酵素により酸化されるとき、副生成物として過酸化水素を発生する。この過酸化水素を検知することによりグルコースの有無を検知することができる。したがって、過酸化水素のセンシング精度を向上させれば、グルコースの検知精度も向上する。
【０００４】
高精度の過酸化水素センサとして有望視されているものに、プルシアンブルー電解析出電極を用いた電気化学式センサがある。プルシアンブルーで被膜した電極で酸化還元反応を測定すると、電解質中の過酸化水素の濃度により電気化学特性が劇的に変化する。このときの電流を測定することにより、非常に高性能な過酸化水素センサとして機能させうる。ここでプルシアンブルー型金属錯体について説明すると（図２０参照）、プルシアンブルーの結晶構造２２０を基本構造とし、場合によっては、遷移金属及びシアノ基の置換や欠陥が存在したり、空隙に各種イオンや、水が侵入したりしたものである。さらに詳しくは、ＮａＣｌ型格子を組んだ２種類の金属原子Ｍ１、金属原子Ｍ２（それぞれ図中の金属原子２２１及び、金属原子２２４）の間が、炭素原子２２２及び窒素原子２２３からなるシアノ基により三次元的に架橋された構造をとっている。
【０００５】
現在、報告されているプルシアンブルー電解析出電極を用いたセンサで、極めて高い精度のセンシング機能を有しているものは０．００３ｐｐｍ程度の検知能力をもつ（非特許文献１）。一方、現在広く市販されている過酸化水素センサは、よう素電量滴定法、イオン移動スペクトロメトリ法などを利用するものであるが、いずれも1ｐｐｍ程度の検知性能である。プルシアンブルーのセンシング感度がいかに高いかが分かる。
そのほかにも、プルシアンブルーを用いた過酸化水素センサの利点として、アスコルビン酸には反応しないという分子選択性が挙げられる。医療目的や、食品用途に用いる場合、アスコルビン酸が同時に存在している場合が多く、過酸化水素のみを検知できるセンサが必要であり、プルシアンブルー型錯体はこの点においても有望視されている。
【０００６】
一方、近年センサを微細化し、しかも様々な形状に加工する技術が求められている。例えば、μ−ＴＡＳでは、マイクロメートルないしナノメートルレベルの細い流路に材料を流すことにより化学反応を行わせ、目的とする生成物を得る。そのような微小流路中で反応物質・生成物質を検知するには、極めて微細に加工されたセンサが必要となる。また、流路に沿って複数のセンサを状況に応じて設置することなども求められ、微細化のニーズはますます高まっている。
【０００７】
これに対し、上記のような電解析出電極では、精密な微細加工は難しい。そのためマイクロ流路等の微細空間に電解析出電極によるセンサを適用することは困難であり、もし微細加工したとしても費用や時間がかかりすぎる。
【０００８】
この解決を試みるものとして、非特許文献２では、プルシアンブルー結晶を利用した分子センサを試作している。このセンサは、センシング性能は高いが、プルシアンブルー層の上に高分子の層を積層するという極めて煩雑な工程を要する。そのため製造に５日以上かかり、また微細化は難しい。しかも、その粒子は水にしか分散しないため、利用範囲や採用しうる製法が限られる。また、高分子化合物がセンシングの阻害となる場合もある。
【０００９】
また、プルシアンブルー型錯体は通常アルカリに弱い。そのため強アルカリ中でセンシングを行うと、プルシアンブルー結晶が分解してしまい、数十回程度でセンサ性能が失われるということもある。食品や、医療目的でセンサを使用する場合、検査対象がアルカリ性である場合もあり、センサのアルカリ耐久性の向上が望まれる。使い捨てセンサとしてしまうなら別段、現実的に繰り返し使う形式のセンサとするにはこの問題は解決されなければならない。これについて、絶縁性のポリマーとプルシアンブルー型錯体の混合物を調製してセンサの耐久性を上げることが試みられている（非特許文献３）。しかし、この方法もまた、プルシアンブルー層の上に高分子層を積層する手法を取っており、製造工程が極めて煩雑であり微細加工は困難である。また高分子化合物がセンシングを阻害することがあることは上記と同様である。
【００１０】
最近、低分子量化合物により被覆したプルシアンブルー型金属錯体を微粒子として得る方法が検討されている（非特許文献４〜８参照）。ここでは、微粒子の合成方法や基本物性が概略的に述べられており、その粒子サイズや磁性等が開示されているが、これを用いてセンサを作製することの記載はない。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２７５１６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２７４９７６号公報
【非特許文献１】Ａｒｋａｄｙ Ａ． Ｋａｒｙａｋｉｎら、アナリィティカルケミストリー（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２００４，７６、ｐ４７４
【非特許文献２】ピー．エイ．フィオリト（Ｐ．Ａ．Ｆｉｏｒｉｔｏ）ら，ケミカルコミュニケーション（Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．），２００５，３６６−３６８
【非特許文献３】エフ．リッシ（Ｆ．Ｒｉｃｃｉ）ら、バイオセンサ・アンド・バイオエレクトロニクス２１（２００５）３８９−４０７
【非特許文献４】山田真美ら、ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ）、１２６（２００４）ｐｐ．９４８２−９４８３
【非特許文献５】栗原正人「錯体化学とその実用化の接点を追い求める」，日本化学会東北支部主催（第２２回 無機・分析化学コロキウム）平成１７年７月１日・２日，予稿集
【非特許文献６】山田真美「逆ミセル法を用いたプルシアンブルー型Ｆｅ／Ｃｒ−ＣＮ−Ｃｏ錯体ナノ微粒子の合成と物性挙動」，本科研費総括班主催，日本化学会後援（第３回『分子スピン』シンポジウム）平成１７年１月８日・９日，予稿集，３２・３３頁
【非特許文献７】Ｎ．Ｂａｇｋａｒら、ジャーナル．オブ．マテリアルズ．ケミストリー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２００４，１４，ｐ１４３０
【非特許文献８】川本徹「金属錯体超微粒子：その多様な外場誘起現象」第５回分子スピンシンポウジム（２００５年１２月２３日）予稿集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、目的物質を高感度かつ高精度に検知しうるセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法の提供を目的とする。詳しくは、単なる微粒子ではなく超微粒子を用いて物質吸着薄膜層を形成し、そこへの特定の物質の吸着を電気的に制御して検知しうる優れたセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法の提供を目的とする。また、多大な時間や工数を要する製法によらず、精密薄膜化・超微細加工を行うことができ、微細かつ複雑な形状の空間であっても微量物質を検出しうるセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により形成した物質吸着薄膜層を、導電性構造体に設けたセンサ用電極体であって、前記導電性構造体に電圧を印加して前記電極体を電気的に制御し、前記物質吸着薄膜層の表面に目的物質が吸着したときの選択的な電気特性変化を測定することにより、その目的物質を検知しうることを特徴とするセンサ用電極体。
（２）前記目的物質が分子であることを特徴とする（１）記載のセンサ用電極体。
（３）前記目的物質が過酸化水素であることを特徴とする（１）又は（２）記載のセンサ用電極体。
（４）前記物質吸着薄膜層に電気化学特性制御剤を含有させたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（５）前記物質吸着薄膜層が、前記分散液により形成した薄膜層と、電気化学特性制御剤を含有させた薄膜層とを少なくとも有する多層薄膜層であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（６）前記超微粒子が、下記金属原子Ｍ１と金属原子Ｍ２とを有するプルシアンブルー型金属錯体結晶に、ピリジル基もしくはアミノ基を含有する化合物を保護配位子として１種または２種以上配位させた、平均粒子径２００ｎｍ以下の超微粒子であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
［金属原子Ｍ１：バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ニッケル、白金、ロジウム、オスミウム、イリジウム、パラジウム、および銅から選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
［金属原子Ｍ２：バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、ランタン、ユーロピウム、ガドリニウム、ルテチウム、バリウム、ストロンチウム、およびカルシウムから選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
（７）前記保護配位子とする化合物の炭素原子数が４以上１００以下であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（８）前記保護配位子とする化合物が下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表されることを特徴とする（１〜７のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化２】
（式中、Ｒ３は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化３】
（式中、Ｒ４は炭素原子数６以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表し、Ｒ５はアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
（９）前記置換基Ｒ１〜Ｒ４がアルケニル基であることを特徴とする（８）記載のセンサ用電極体。
（１０）前記物質吸着薄膜層中に、前記保護配位子化合物を質量比でプルシアンブルー型金属錯体の１０倍以下の範囲で含有させ、アルカリ耐性を高めたことを特徴とする（１）〜（９）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１１）前記物質吸着薄膜層が、前記分散液を、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、スプレー製膜法、レイヤーバイレイヤー製膜法、及び印刷法のいずれかにより塗布製膜した、高表面積吸着面を有する液体製膜層であることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１２）前記分散液が撹拌抽出法により調製したプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液であることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１３）前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／またはその後、加熱処理及び／又は洗浄処理を施し、前記保護配位子を除去したことを特徴とする（１）〜（１２）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１４）（１）〜（１３）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体を備えたセンサ。
（１５）（１４）に記載のセンサであって、食物中の微量の過酸化水素を検知することを特徴とする食品検査用センサ。
（１６）（１４）に記載のセンサであって、生体物質を検知することを特徴とするバイオセンサ。
（１７）（１）〜（１３）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体、対極電極、及び参照電極を組み合わせて、液相で目的物質を検知することを特徴とするセンシングシステム。
（１８）（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の電極体を製造するに当り、撹拌抽出法もしくは逆ミセル法により保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を分散させた分散液を調製し、導電性構造体の片側に前記分散液により物質吸着薄膜層を形成することを特徴とするセンサ用電極体の製造方法。
（１９）前記保護配位子をアミノ基もしくはピリジル基を含有する化合物とし、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、レイヤーバイレイヤーディップ製膜法、及び印刷法から選ばれる製膜法により前記分散液を塗布して物質吸着薄膜層を形成することを特徴とする（１８）記載のセンサ用電極体の製造方法。
（２０）前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／又はその後、洗浄処理及び／又は加熱処理を施して前記保護配位子を除去することを特徴とする（１８）又は（１９）記載のセンサ用電極体の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセンサ用電極体は、電気的に制御することにより、物質吸着薄膜層表面への物質の吸着を感度及び精度よく検知することができ、その性能は従来のものより格段に優れる。
本発明のセンサ用電極体は、保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有する分散液により薄膜を形成したため、加工時間や工数が著しく低減され、簡便かつ精度よく精密薄膜加工や超微細加工などを施すことができるという優れた効果を奏する。また、本発明のセンサ用電極体においては、前記超微粒子を水や各種有機溶媒にナノサイズでありながら均一かつ安定に分散させた分散液を用いたため、精度の高い高表面積の均質薄膜層が実現され、複雑な微細空間であっても、高性能センサとして適用することができる。
さらにまた、本発明のセンサ用電極体においては、超微粒子に配位させた保護配位子は製膜時及び／又は製膜後に適宜に除去して電気化学応答性等を調節することができるという利点を有する。さらに、製膜時の製造品質とセンサ性能に関する製品品質とを両立して実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明のセンサ用電極体について、その好ましい態様を図１の断面図に模式的に示す。図１のセンサ用電極体は、導電性構造体２の片側に物質吸着薄膜層１を設けたものである。本発明において導電性構造体とは、基板などの絶縁体に導電性膜を設けたもののみならず、絶縁体を用いず導電性材料のみからなる導電体もしくは導電層のみのものを含む意味に用いる。導電性構造体２に用いられる導電性材料は特に限定されないが、白金、銅、アルミニウム、鉄、グラファイト、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの導電性を示す物質を利用することができる。物質吸着薄膜層１はナノ微粒子（ナノメートルオーダーの粒子）を含有する分散液により形成した薄膜層である。このナノ微粒子及び物質吸着薄膜層の詳細については後述する。なお、本発明のセンサ用電極体においては、導電性構造体と物質吸着薄膜層以外にも必要に応じて機能性層を設けてもよく、例えばグルコースを検知するバイオセンサとするとき、グルコース酸化酵素含有層といった層を設けてもよい。本発明のセンサ用電極体はそれ自身をセンサとして用いることができ、必要に応じて対極電極および参照電極と組み合わせてセンシングシステムとしてもよく、また、そのほか通常のセンサの構造に作製加工して用いてもよい。
本発明のセンサ用電極体は微細加工性に優れるため、マイクロ流路等に微細加工して用いる場合には、マイクロ流路の底面や壁面に導電層を付して導電性構造体とし、その上に物質吸着薄膜層を設けて、路面塗布型のセンサとすることができる。このときマイクロ流路の路面自体が導電性を有し、導電性構造体として機能するなら、その上に所望の形状の超微粒子分散液の塗布膜層を設けるだけで本発明のセンサとすることができる。
本発明のセンサ用電極体は図１に示したような片側に物質吸着薄膜層を設けた層状電極体に限られず、平板状導電性構造体の両側に物質吸着薄膜層を設けたものでもよい。そのほか、導電性構造体を針状の構造体として、その外表面全体に物質吸着薄膜層を設けた針状電極体としてもよく、また、針状構造体の先端部に物質吸着薄膜層を設けた電極体であってもよい。
【００１６】
本発明のセンサ用電極体の形状は上述のとおり特に限定されず、目的に応じた形状に成形して作製することができる。所望の形状のセンサとするときに、物質吸着薄膜層を所望の形状としてセンシング領域を作製してもよく、物質吸着薄膜層自体は広範に作製し導電性構造体（あるいは導電性膜）を所望の形状としてセンシング領域を限定するようにしてもよい。
本発明のセンサ用電極体の大きさは特に限定されないが、超微細センサとするときには、例えば、１．０×１０−１８〜１．０×１０−１ｍ２とすることが好ましく、１．０×１０−８ｍ２程度とすることが好ましい。また、後述するように物質吸着薄膜層を高表面積の液体製膜層とすることができ、大型センサであっても、超微細化センサであっても、高感度で安定した物質検出を可能なものとすることができる。さらに例えば、上述のように少なくとも物質吸着薄膜層をμ−Ｔａｓの微細流路等にあわせて作製し、必要な場所に各種目的に相応した形状の微細加工センサを多数設けることもできる。
【００１７】
本発明のセンサ用電極体で検知しうる物質は、センサ用電極体の物質吸着薄膜層に吸着してその電気特性が変化するものであれば特に限定されないが、検知対象物質としては、例えば、過酸化水素、ＮＯ２−、Ｓ２Ｏ３２−、ＳＯ３２−、ヒドラジン、ドーパミン等が挙げられ、分子の検知を行うことが好ましく、中でも医療・食品用途を考慮すると過酸化水素の検知を行うことがより好ましい。また、後述するグルコースの検知のように、上記検知対象物質の検知を通じて、その反応に関与する物質を間接的に検出・検知することも好ましい。検知方法は、導電性構造体に電圧を印加してその制御下に電気的変化を測定し検知対象物質を検知する方法であれば特に限定されないが、物質吸着時の電気化学活性を測定する方法が好ましく、対象物質が物質吸着薄膜層に化学吸着したときの電位もしくは電流変化を測定することがより好ましい。
【００１８】
検知測定条件は特に限定されず、気相でも液相でもよいが、液相で検知することが好ましい。検知対象物質の測定サンプル中の濃度は特に限定されないが、例えば過酸化水素水でいうと、０．００２〜２０質量％であることが好ましく、超微量検知の場合でいうと、検知対象物質が２×１０−８〜２０質量％であることが好ましい。本発明のセンサ用電極体によれば、このような超微量検出も可能である。
【００１９】
本発明のセンサ用電極体によれば上述のように過酸化水素を高感度に検知することができ、これを利用して医療用のバイオセンサとして用いることができる。先にも述べたとおりグルコース等の生体物質が分解するときなどに過酸化水素等を発生する。このような微量副生物であっても、本発明のセンサ用電極体を用いたセンサであれば検出可能であり、例えば、グルコース、コレステロール、リシン等をセンシングする優れたバイオセンサとして用いることができる。
【００２０】
本発明のセンサ用電極体はナノ粒子を含有させたナノ粒子分散液により形成した物質吸着薄膜層を有する。ナノ粒子としては、電気化学応答性を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を用いる。
本発明のセンサ用電極体に用いることができるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子は、図２により模式的に説明することができる。すなわち、この超微粒子２０においては、プルシアンブルー型金属錯体微結晶２１の表面に配位子Ｌ（２２）が配位している。ただし同図は、超微粒子の結晶及び配位子について、その大きさの関係を示すものではない。また、配位子は図に示したように結晶表面に直立していても、倒れこんでいても、あるいはその他の状態であってもよい。
超微粒子作製時の配位子Ｌの配位量は特に限定されず、超微粒子の粒子径や粒子形状にもよるが、例えば、プルシアンブルー型金属錯体の結晶の中の金属原子（金属原子Ｍ１及びＭ２の総量）に対して、モル比で５〜３０％程度であることが好ましい（物質吸着薄膜層中の配位子量については後述する。）。このようにすることで、プルシアンブルー型金属錯体のナノ粒子を含有する安定な分散液（液体製膜用インク）とすることができ、液体製膜による精度の高い物質吸着薄膜層を作製することができる。
プルシアンブルー型金属錯体２１は、上述のように、その結晶格子中に欠陥・空孔を有していてもよく、例えば鉄原子の位置に空孔が入りその周りのシアノ基が水に置換されていてもよい。このように空孔の量や配置を調節して電気化学特性を制御することも好ましい。
【００２１】
本発明において、「超微粒子」とはナノ粒子（ナノメートルオーダーに超微細化された粒子）であり、かつ、多種の溶媒にナノ粒子状態で分散、単離・再分散しうる粒子、すなわちディスクリートな粒子をいう（分散体もしくは分散液から単離できないものや、単離・再分散できないものは含まない）。その平均粒子径は２００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
本発明において、粒子径とは、特に断らない限り、保護配位子を含まない一次粒子の直径をいい、その円相当直径（電子顕微鏡観察により得た超微粒子の画像より、各粒子の投影面積に相当する円の直径として算出した値）をいう。平均粒子径については、特に断らない限り、少なくとも３０個の超微粒子の粒子径を上記のようにして測定した、その平均値をいう。あるいは、超微粒子の粉体の粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定から、そのシグナルの半値幅より算出した平均径より見積もってもよい。
ただし、溶媒に分散させた状態では、複数のナノ粒子が集団で二次粒子として運動し、測定法によってはより大きな平均粒子径が観測される場合もある。分散状態で超微粒子が２次粒子となっているとき、その平均粒径は２００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、超微粒子膜として製膜した後の処理などにより、保護配位子が外れるなどしてさらに大きな凝集粒子となっていてもよく、それにより本発明が限定して解釈されるものではない。
【００２２】
プルシアンブルー型金属錯体超微粒子の製造方法としては、撹拌抽出法、逆ミセル法、フェリチンなどをテンプレートとして用いる方法が挙げられる。以下に、本発明において好ましく採用される撹拌抽出法と逆ミセル法について詳しく説明する。ただし、本発明はそれらにより限定されるものではない。
【００２３】
＜撹拌抽出法＞
撹拌抽出法は、後述する逆ミセル法に用いられるような特殊な化合物によらずに、多様な保護配位子を表面に配位させた超微粒子を簡便に大量合成できる点で好ましい。その具体的な手順を示すと、例えば、金属原子Ｍ１を中心金属とする金属シアノ錯体（陰イオン）の溶液と、金属原子Ｍ２を中心金属とする金属陽イオン溶液とを混合し、金属原子Ｍ１及び金属原子Ｍ２から成るプルシアンブルー型金属錯体の結晶を析出させ、次いで保護配位子Ｌを溶解させた溶媒に前記プルシアンブルー型錯体結晶を加え、撹拌し、溶媒を除去することにより、例えば粒子径５０ｎｍ以下の固体粉末超微粒子集合体を得ることができる。
【００２４】
撹拌抽出法についてさらに具体的に説明すると、本発明のセンサ用電極体に用いることができるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子分散液は、下記（Ａ）及び（Ｂ）を含む工程で製造され、その超微粒子は下記（Ａ）〜（Ｃ）を含む工程で得られる。さらに、その好ましい態様として、有機溶媒分散型超微粒子を製造する際には工程（Ｂ）を工程（Ｂ１）とし、水分散型超微粒子を製造する際には工程（Ｂ）を工程（Ｂ２）とする。以下、それぞれの工程について詳しく説明する。
【００２５】
工程（Ａ）は、金属原子Ｍ１を中心金属とする金属シアノ錯体（陰イオン）を含有する水溶液と、金属原子Ｍ２の金属陽イオンを含有する水溶液とを混合し、金属原子Ｍ１及び金属原子Ｍ２を有するプルシアンブルー型金属錯体の結晶を析出させる工程である。
【００２６】
金属原子Ｍ１としては、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）等が挙げられ、少なくともそれらのいずれか１つであることが好ましい。
【００２７】
金属原子Ｍ２としてはバナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ランタン（Ｌａ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ルテチウム（Ｌｕ）、バリウム（Ｂａ）、ストロチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）等を挙げることができ、少なくともそれらのいずれか１つであることが好ましい。
【００２８】
中でも金属原子Ｍ１としては鉄、クロム、もしくはコバルトが好ましく、鉄が特に好ましい。金属原子Ｍ２としては鉄、コバルト、ニッケル、バナジウム、銅、マンガン、もしくは亜鉛が好ましく、鉄、コバルト、もしくはニッケルがより好ましい。
【００２９】
金属原子Ｍ１を中心金属とする陰イオン性金属シアノ錯体の水溶液中での対イオンは特に限定されないが、カリウムイオン、アンモニウムイオン、ナトリウムイオン等が挙げられる。金属原子Ｍ２の金属陽イオンの水溶液中での対イオンは特に限定されないが、Ｃｌ−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−等が挙げられる。
【００３０】
金属原子Ｍ１もしくはＭ２として２種以上の金属を組み合わせてもよい。２種類の金属の組み合わせについていうと、金属原子Ｍ１については、鉄とクロムとの組み合わせ、鉄とコバルトとの組み合わせ、クロムとコバルトとの組み合わせが好ましく、鉄とクロムとの組み合わせがより好ましい。金属原子Ｍ２については、鉄とニッケルとの組み合わせ、鉄とコバルトとの組み合わせ、ニッケルとコバルトとの組み合わせが好ましく、鉄とニッケルとの組み合わせがより好ましい。このとき、組み合わせた金属の組成を調節して、得られるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の物性を制御することが好ましく、その電気化学特性を制御することがより好ましい。
【００３１】
このとき、金属シアノ錯体と金属陽イオンとの混合比は特に限定されないが、モル比で「Ｍ１：Ｍ２」が１：１〜１：１．５となるように混合することが好ましい。
【００３２】
工程（Ｂ）は、保護配位子Ｌを溶媒に溶解させた溶液と、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶とを混合する工程である。
保護配位子としては、ピリジル基もしくはアミノ基を結晶粒子との結合部位としてもつ化合物の１種もしくは２種以上を用いることが好ましく、なかでも炭素原子数４以上１００以下の化合物（質量平均分子量でいうと２０００以下の化合物が好ましく、５０以上１０００以下の化合物がより好ましい）を用いることがより好ましく、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される化合物の１種もしくは２種以上を用いることが特に好ましい。
【００３３】
【化４】
【００３４】
一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子または炭素原子数８以上（好ましくは炭素原子数１２〜１８）のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。Ｒ１、Ｒ２はアルケニル基であることが好ましく、その炭素―炭素二重結合の数に上限は特にないが、２以下であることが好ましい。アルケニル基を有する配位子Ｌを用いると、極性溶媒（配位子が脱離する場合があるメタノール、アセトンを除く、例えばクロロホルム）以外の溶媒に分散しにくい場合でも、その分散性を向上させることができる。具体的には、アルケニル基を有する配位子を用いることで、配位子が脱離しなければ無極性溶媒（例えば、ヘキサン）にも良好に分散しうる。このことはＲ３及びＲ４においても同様である。
一般式（１）で表される化合物の中でも、４−ジ−オクタデシルアミノピリジン、４−オクタデシルアミノピリジン等が好ましい。
【００３５】
【化５】
【００３６】
一般式（２）中、Ｒ３は炭素原子数８以上（好ましくは炭素原子数１２〜１８）のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表わす。Ｒ３はアルケニル基であることが好ましく、その炭素−炭素二重結合の数に上限は特にないが、２以下であることが好ましい。一般式（２）で表される化合物の中で、アルケニル基を有する配位子としてはオレイルアミンが好ましく、アルキル基を有する配位子としてはステアリルアミンが好ましい。
【００３７】
【化６】
【００３８】
一般式（３）中、Ｒ４は炭素原子数６以上（好ましくは炭素原子数１２〜１８）のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基であり、Ｒ５は（好ましくは炭素原子数１〜６０の）アルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基である。Ｒ４はアルケニル基であることが好ましく、その炭素−炭素二重結合の数に上限は特にないが、２以下であることが好ましい。
なお、一般式（１）〜（３）のいずれかで表される化合物は、本発明の効果を妨げなければ置換基を有していてもよい。
【００３９】
このとき保護配位子Ｌを溶解する溶媒は配位子Ｌとの組合せ等により決めることが好ましく、配位子Ｌを溶媒に十分に溶かすものを選ぶことがより好ましい。溶媒として有機溶媒を用いるとき、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム、ヘキサン、エーテル、酢酸ブチル等が好ましい。２−アミノエタノール等の水に溶解する配位子を用いるときには、溶媒として水を使用することもでき、水分散性のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を得ることもできる。また、このとき溶媒としてアルコールを用いることも好ましい。
【００４０】
このとき用いる溶媒の量は特に限定されないが、例えば、質量比で「配位子Ｌ：溶媒」を１：５〜１：５０とすることが好ましい。また混合する際に撹拌することが好ましく、それによりプルシアンブルー型金属錯体の超微粒子が有機溶媒中に十分に分散した分散液が得られる。
【００４１】
配位子Ｌの添加量は、工程（Ａ）で作製したプルシアンブルー型金属錯体の微結晶に含まれる金属イオン（金属原子Ｍ１及びＭ２の総量）に対して、モル比で「（Ｍ１＋Ｍ２）：Ｌ」が１：０．２〜１：２程度であることが好ましい。
【００４２】
工程（Ｂ１）は、有機溶媒分散型の超微粒子を調製するに当り、配位子Ｌを有機溶媒に溶解させた有機溶液と、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶とを混合する工程である。なお、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子の生成速度を高めることができる点で、この工程において水を加えることが好ましく、その添加量は質量比で「溶媒：水」が１：０．０１〜１：０．１であることが好ましい。
【００４３】
工程（Ｂ２）は、水分散型の超微粒子を調製するに当り、水溶性の配位子Ｌをアルコール（アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコールが挙げられ、メタノールが好ましい。）及び／又は水からなる溶媒に溶解させた溶液と、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶とを混合する工程である。
ここでアルコール分離後に得られる固体物に水を加えると、プルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を水中に分散した水分散液とすることができる。また、配位子Ｌの水溶液に直接、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶を加え、撹拌することによっても、プルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を水中に分散させた分散液を得ることができる。ただし、得られるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の安定性及び収率の点からアルコール溶媒を用いることが好ましい。
【００４４】
工程（Ｃ）はプルシアンブルーを溶媒から分離する工程であり、例えば、プルシアンブルー型金属錯体の超微粒子がその溶媒に分散している場合は溶媒を減圧留去して分離することができ、分散していない状態として濾過や遠心分離により溶媒を除去してもよい。このとき、工程（Ｂ１）を経て混合液を得た場合には、有機溶媒を除去することにより超微粒子集合体の固体粉末が得られる。工程（Ｂ２）を経て混合液を得た場合は、アルコール及び／又は水からなる溶媒を除去分離して水分散性の超微粒子集合体を固体粉末として得ることができる。
【００４５】
また、本発明のセンサ用電極体に用いることができるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を製造するに際し、適宜添加剤を加えてもよく、添加剤の作用によりプルシアンブルー型金属錯体超微粒子に異なる物性を付与することもできる。例えば、アンモニア、ピリジン、それらを組み合わせたものなどを結晶物性調整剤としてプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の製造時に添加して、その添加の有無や量により生成物の特性を制御することが好ましい。このとき、工程（Ａ）において結晶物性調整剤を添加することが好ましい。結晶物性調整剤の添加量は特に限定されないが、金属原子Ｍ２に対して、モル比で１０〜２００％となるよう添加することが好ましい。
【００４６】
さらにまた、先にも述べたとおり、金属原子Ｍ１もしくはＭ２として複数の種類の金属を組み合わせて用いることができるが、その金属の組成を調節することでプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の物性を制御することができる。具体的には、例えば（Ｆｅ１−ｘＮｉｘ）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２として金属原子Ｍ２に鉄とニッケルを組み合わせて用い、その組成（式中の「ｘ」）を調節して制御することが好ましい。
このとき工程（Ａ）において目的の金属を含有する原料化合物を、混合比を変えて加えることで、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を得ることができる。なお、撹拌抽出法については、特願２００６−０３０４８１号明細書、国際特許出願第ＰＣＴ／ＪＰ２００６−３０２１３５号明細書などを参考にすることもできる。撹拌抽出法により得られたプルシアンブルー型金属錯体は、各種の溶媒に（本発明において「溶媒」とは「分散媒」を含む意味に用いる。）、優れた分散安定性を示し（例えば、数ヶ月以上経っても安定な分散状態を保つことができる。）、薄膜化に適し、優れたセンサを作製することができる。
【００４７】
＜逆ミセル法＞
逆ミセル法は、アルキル保護剤で覆われた錯体超微粒子を調製する方法であり、以下に示す３工程からなる。
（ｉ）金属原子Ｍ１を中心金属とする金属シアノ錯体（陰イオン）を含む第一逆ミセル溶液と、金属原子Ｍ２を中心金属とする金属錯陽イオンを含む第二逆ミセル溶液とをそれぞれ調製する工程。
（ｉｉ）第一逆ミセル溶液と第二逆ミセル溶液とを混合する工程。
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られた混合液に長鎖アルキル保護剤Ｌを添加し、得られたナノ結晶を単離する工程。
【００４８】
逆ミセル法で用いることができる金属原子Ｍ１、金属原子Ｍ２、対イオン、及び保護配位子Ｌは、それぞれ撹拌抽出法で説明したものと同じであり、その好ましいものも同じであるが、以下に上記各工程についてさらに具体的に説明する。
【００４９】
工程（ｉ）
この工程では、金属原子Ｍ１を中心金属とする金属錯陰イオンを含む第一逆ミセル溶液と、金属原子Ｍ２の陽イオンを含む第二逆ミセル溶液とをそれぞれ調製する。
【００５０】
第一逆ミセル溶液として予めＭ１を中心金属とする金属錯陰イオンを含む第一溶液を調製することが好ましく、この第一溶液は上記の金属錯陰イオンを水に溶解させることによって得られる。第一溶液の濃度（溶液の全量に対する金属原子のモル数）は、０．１〜１ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。次いで、第一溶液と逆ミセル化剤の溶解した有機溶媒（シクロヘキサン、ヘキサン、イソオクタン等）とを混合することによって第一逆ミセル溶液が得られる。逆ミセル化剤の種類としては、ＡＯＴ（ジ−２−エチルヘキシルスルホサクシネート ナトリウム塩）または、ＮＰ−５（ポリエチレン グリコール モノ４−ノニルフェニルエーテル）が挙げられる。逆ミセル化剤の使用量は第一溶液が逆ミセルとして可溶化するような濃度とすればよいが、一般的には水と逆ミセル剤とのモル比（ｗ ＝ ［Ｗａｔｅｒ］／［ＡＯＴ ｏｒ ＮＰ−５］）を５〜５０とすることが好ましい。
【００５１】
第二逆ミセル溶液の場合は、金属原子Ｍ２の陽イオンを含む第二溶液を第一溶液のときと同様に調製し、これと逆ミセル化剤の溶解した有機溶媒とを混合することによって第二逆ミセル溶液を得ることができる。第二溶液は、金属原子Ｍ２を含む金属塩（ＣｏＣｌ２、Ｆｅ（ＮＯ３）３等）の水溶液であることが好ましい。第二溶液の濃度（溶液全量に対する金属原子のモル数）、逆ミセル化剤の種類・使用量、有機溶媒の好ましい範囲は、第一逆ミセル溶液の場合と同様である。有機溶媒の体積は特に限定されないが、１０〜１００ｍｌ程度が好ましい。
【００５２】
工程（ｉｉ）
この工程では、第一逆ミセル溶液と第二逆ミセル溶液とを混合する。この混合によって金属錯体ナノ結晶が形成される。ナノ結晶の生成速度は、上記溶液の濃度、逆ミセル化剤の濃度等によって調節することができる。混合方法は特に限定されず、通常の混合装置を使用できる。両者の混合割合は、モル比で金属錯陰イオン：金属陽イオン＝１：０．７〜１．３程度となるようにすることが好ましい。
【００５３】
工程（ｉｉｉ）
この工程では、工程（ｉｉ）で得られた混合液に保護配位子化合物を添加する。保護配位子については撹拌抽出法において詳しく述べたとおりである。
【００５４】
これらの超微粒子合成法により、所定の保護配位子によって保護されたナノメートルスケールの金属錯体の超微粒子を作製できる。
【００５５】
さらに、本発明のセンサ用電極体の物質吸着薄膜層について、詳しく説明する。
本発明のセンサ用電極体において、物質吸着薄膜層は上記のような超微粒子を含有するナノ粒子分散液により形成した薄膜層であり、それに加熱処理・洗浄処理等を施してもよい。薄膜内で個別の超微粒子がその形状を維持している必要はなく、配位子Ｌについては除去されていてもかまわない。また、電気化学特性向上のために別種材料を含有させてもよく、例えば、フェロセン、ナフィオン等の電気化学特性制御剤を含有させても、この電気化学特性制御剤を含有させた層とナノ微粒子を含有させた層とから少なくともなる多層薄膜層としてもよい。なお、物質吸着薄膜層には高分子化合物を含まないことが好ましい。
【００５６】
物質吸着薄膜層の製膜法は特に限定されないが、上記プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液（インク）を塗布製膜した液体製膜薄膜層とすることが好ましい。塗布製膜法として具体的には、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、スプレー製膜法、レイヤーバイレイヤー（ＬｂＬ）ディップ法、及び印刷法（インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、転写法、凸版印刷法、ソフトリソグラフィー印刷法等）などの製膜法が挙げられる。これにより、高精度な微細加工膜の作製が可能となる。例えば、製膜時に膜厚を単微粒子のサイズで制御する場合は、ラングミュアブロジェット製膜法を利用することが好ましい。空間的に複数種類のセンサを設置する場合は、インクジェット印刷など、複数のインクを用いた印刷製膜法を利用することが好ましい。
その他、積層型化学結合製膜法を用いることも好ましい。ここで積層型化学結合製膜法とは、超微粒子を一層もしくは数層ごとに製膜し、これを繰り返し行うに際し、基板と超微粒子とをあるいは超微粒子どうしを配位結合などの化学結合により結合させ、膜構造を強固なものにする製膜法である。
【００５７】
物質吸着薄膜層の厚さは特に限定されないが、１×１０−９〜１×１０−６ｍであることが好ましく、３×１０−９〜５×１０−７ｍであることがより好ましい。さらに、物質吸着薄膜層は目的物質の吸着に適した高表面積膜であることが好ましい。このようにすることで超高感度の安定な検出が可能となる。このとき導電性構造体として表面に凹凸を有するものを用いて、物質吸着面を高表面積化することもできる。
【００５８】
本発明のセンサ用電極体においては、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により物質吸着薄膜層を形成したとき及び／又はその後、例えば、アセトンなどの処理剤による洗浄処理、加熱処理（好ましくは１００〜１５０℃の加熱処理）などを施すことが好ましい。このような処理により、保護配位子を除去して、例えば、物質検出における電気化学応答性を向上させることができる。したがって、製膜時には相当量の保護配位子を用いて溶媒に超微粒子を安定に分散させて良好な製膜性を確保し、製膜後にはセンサを高性能化（例えば、応答速度や繰り返し耐性等の向上）するために配位子Ｌを除去調節することができる。これにより、製造品質の向上と製品品質の向上とを両立して実現することができる。
【００５９】
本発明のセンサ用電極体においては、検知対象となるサンプル中に、酢酸などの酸やアルカリ性物質が含まれているようなときにも、その耐久性を維持して目的物質のセンシングが可能である。とくにアルカリに対してプルシアンブルーの耐性が低いのは、水酸基（ＯＨ−）が材料内に侵入し、Ｆｅと反応してＦｅ（ＯＨ）３を生成し、材料から溶出するためと考えられる。よって、水酸基の侵入を軽減することによってアルカリ耐性を向上させることが可能である。すなわち本発明のセンサ用電極体においては、プルシアンブルー型金属錯体を所望の保護配位子（被覆分子）で覆うことができるため、その被覆分子を水酸基が透過できないものにすることにより、アルカリ耐性を向上させることができる。例えば、被覆分子として負に帯電した部位をもつ化合物を用いれば、陰イオンである水酸基の侵入が阻害されうる。
【００６０】
物質吸着薄膜層に、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させたとき、同層に含まれる保護配位子Ｌは、プルシアンブルー型金属錯体に配位していても、その配位結合がはずれた自由分子であってもよい。物質吸着薄膜層に含まれる保護配位子Ｌの量は特に限定されず、製膜時及び／又はその後に上述の加熱・洗浄処理により調節除去されてもよい。多すぎるときには例えば、保護配位子の含有量をプルシアンブルー型金属錯体に対して１０倍（モル比）以下とすることが好ましく、より減量して素子性能を制御するときには上記含有量を１倍以下（モル比）とすることがより好ましく、１／１０以下（モル比）とすることが特に好ましい。
上述したアルカリ耐性を向上させるために所望の保護配位子を含有させるとき、物質吸着薄膜層中の保護配位子の含有量は保護配位子の種類やアルカリ化合物等により適宜調節すればよいが、質量比でプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の例えば０．１倍以上１０倍以下の保護配位子化合部を含有させることが好ましい。
なお保護配位子Ｌの含有量に下限は特にないが、例えば上記加熱・洗浄処理等により除去したときに不可避的に（例えば、上記モル比で１／１００程度）残留していてもよい。
【００６１】
本発明のセンサ用電極体においては、スピンコートなどの安価であり、かつ超微細加工に適した製膜法が利用できるため、センサの製造コストの改善、品質の向上、検出感度や精度の向上が見込める。さらには、簡便なプロセスでのセンサ製造が可能なため、センサの大量生産にも適している。また、センシング材料として超微粒子を用いたため、屈曲可能なフレキシブルセンサとしたり、複雑な形状のセンサとしたりすることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定して解釈されるものではない。
【００６３】
（調製例１）
（Ａ）プルシアンブルーバルク体の合成
（ＮＨ４）４［Ｆｅ（ＣＮ）６］ １．０ｇを水に溶解した水溶液と、Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ １．４ｇを水に溶解した水溶液とを混合し、プルシアンブルーの微結晶を析出させた。遠心分離により、水に不溶性のプルシアンブルー微結晶を分離し、これを水で３回、続いてメタノールで２回洗浄し、減圧下で乾燥した。
【００６４】
作製したプルシアンブルーバルク体を粉末Ｘ線回折装置で解析した結果を図３（ＩＩ）のチャート３１に示す。これは標準試料データベースから検索されるプルシアンブルーのピークと一致した（図３の（Ｉ）に示したピーク図参照）。また、ＦＴ−ＩＲ測定においても、２０７０ｃｍ−１付近にＦｅ−ＣＮ伸縮振動に起因するピークが現れており（図４のスペクトル４１参照）、この固形物がプルシアンブルーであることを示している。
【００６５】
（Ｂ１）有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子の調製
配位子Ｌとして、長鎖アルキル基を含む配位子オレイルアミンを溶解させたトルエン溶液５ｍｌに水０．５ｍｌを加えた。（Ａ）で合成したプルシアンブルーのバルク体０．２ｇを上記の溶液に加えた。一日撹拌するとプルシアンブルーの微結晶がすべてトルエン相に分散した濃青色の分散液が得られた。水とトルエン相を分離し、濃青色のトルエン相を濾過すると、プルシアンブルー微粒子の分散液が得られた（このときのＦＴ−ＩＲ測定の結果を図４のチャート４３に示す。）。この分散液の紫外可視吸収スペクトル測定結果を図５のスペクトル５１に示す。６８０ｎｍ付近のピークはプルシアンブルーのＦｅ−Ｆｅ間電荷移動吸収として知られており、この微粒子分散液がプルシアンブルーを含んでいることがわかる。また、この保護配位子としてオレイルアミンを有するプルシアンブルー超微粒子の分散液を透過型電子顕微鏡で観察した結果を図６に示す。これより、平均粒子径１０〜１５ｎｍ程度の超微粒子が合成されていることを確認した。このときプルシアンブルーのバルク体は、水には残らず、ほぼすべてトルエン相に超微粒子として抽出できた。
【００６６】
（Ｃ１）プルシアンブルー超微粒子集合体の固体粉末の分離、再分散
（Ｂ１）で得られた分散液のトルエンを減圧乾固することで、固体粉末をほぼ定量的に得た。得られた固体粉末は、ジクロロメタン、クロロホルム、もしくはトルエンといった有機溶媒に簡単に再分散し、濃青色の透明な分散液となった。
得られたプルシアンブルー超微粒子固体粉末を粉末Ｘ線回折装置で解析した結果、標準試料データベースに含まれるプルシアンブルーのピーク位置と一致した（図３のチャート３３参照）。なお低角側のピークは過剰に含まれたオレイルアミンによるブロードなバックグラウンドである。
【００６７】
（調製例２）
（Ａ）プルシアンブルーバルク体の合成
調製例１と同様にしてプルシアンブルーバルク体を合成した。
（Ｂ２）水分散型プルシアンブルー超微粒子の調製
配位子Ｌとして、２−アミノエタノールを溶解させたメタノール溶液５ｍｌに、（Ａ）で合成したプルシアンブルーのバルク体０．２ｇを加え３時間程度撹拌してプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液を調製した。この超微粒子は、撹拌後もメタノールに溶解することなく固体物として存在していた。このときのＦＴ−ＩＲ測定の結果を図４のチャート４２に示す。
【００６８】
（Ｃ２）プルシアンブルー超微粒子集合体の固体粉末の分離、再分散
上記分散液のメタノールを除去して固体粉末αを分離して得た。その固体粉末αに水を加えるとすべて分散し、濃青色透明な分散液βとなった。
【００６９】
得られた保護配位子として２−アミノエタノールを有するプルシアンブルー超微粒子の分散液β（溶媒は水）を透過型電子顕微鏡で観察した結果を図７に示す。これより、平均粒子径１０〜１５ｎｍ程度の超微粒子が合成されていることを確認した。また、この分散液の紫外可視吸収スペクトル測定においても、有機溶媒超微粒子分散液の場合と同様６８０ｎｍにプルシアンブルーを示すピークが観測された（図５のスペクトル５２参照）。これらの測定結果より、プルシアンブルー超微粒子の水分散液が得られたことが分かる。
【００７０】
固体粉末αを、粉末Ｘ線回折装置で解析した結果（図３のスペクトル３２参照）からプルシアンブルーのピークが確認された。ピーク半値幅解析の結果、結晶の平均粒子径は約１０ｎｍ〜２０ｎｍであった。このことより、固体粉末αはプルシアンブルーナノ粒子の集合体であることが分かる。
【００７１】
（調製例３）
フェリシアン酸カリウム、Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］ ０．３２９ｇ（０．９９９ｍｍｏｌ）の水溶液１．５ｍｌにアンモニア水ＮＨ３（２８．０％、１４．８Ｎ）０．１ｍｌを加え、そこに硝酸コバルトＣｏ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ ０．４３７ｇ（１．５０ｍｍｏｌ）の水溶液１．０ｍｌを加え、３分程度撹拌した。その後、遠心分離によって赤色の沈殿物としてプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。この結晶沈殿物を水で３回、メタノールで１回洗浄した。収量は０．６３１ｇであり、収率は１０５％であった（１００％を超えているのは、乾燥が不十分で、水を含んでいるための誤差だと考えられる。）。
オレイルアミン０．４４３ｇ（１．６６ｍｍｏｌ、総金属量の１００％（モル比））のトルエン溶液３．０ｍｌに、先の合成で得られたプルシアンブルー型金属錯体結晶（コバルト鉄シアノ錯体結晶）の凝集体０．２０４ｇ（０．３４０ｍｍｏｌ）を加え、１日程度撹拌した。こうしてプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を分散液中に得た。このアンモニアを添加した条件で得たものを分散液試料γとした。
【００７２】
次いで分散液試料γ中のトルエンを減圧乾固して除去することにより、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を凝集固体として分離して得た。
上記の分散液試料γに対して、遠心分離を行い、上澄みを一部取り出し、トルエンで希釈してＵＶ−ｖｉｓ光学測定を行った。この試料の可視域における吸収極大値は４８０ｎｍに存在し（図８参照）、これはアンモニアを添加しないで得たものの極大位置５２０ｎｍと異なった。この結果より、アンモニアの添加によって、物性の異なるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子が得られることが分かる。
【００７３】
（調製例４）
（（Ｆｅ０．２Ｎｉ０．８）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．１６７ｇ（６．００×１０−４ｍｏｌ））の水溶液（０．４ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．６９８ｇ（２．４０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．６ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７４】
（Ｆｅ０．４Ｎｉ０．６）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．３３４ｇ（１．２０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（０．８ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．５２３ｇ（１．８０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．２ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７５】
（（Ｆｅ０．６Ｎｉ０．４）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．５００ｇ（１．８０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．２ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．３４９ｇ（１．２０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（０．８ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７６】
（（Ｆｅ０．８Ｎｉ０．２）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．６６７ｇ（２．４０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．６ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．１７４ｇ（５．９８×１０−４ｍｏｌ））の水溶液（０．４ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７７】
合成した４種の（Ｆｅ１−ｘＮｉｘ）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２ ０．１０ｇに、それぞれ水０．２ｍｌを加え、オレイルアミン０．０９０ｇ（３．４×１０−４ｍｏｌ）のトルエン溶液２ｍｌと混ぜ、一日撹拌して本発明のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を分散液中に得た。
遠心分離を行い、トルエン層を分離して、目的の金属組成を有する超微粒子を分離して得た。得られたプルシアンブルー型金属錯体超微粒子について、それぞれ、その吸収スペクトルを測定した。
図９にその結果を示す。図９中、曲線９１は上記化学構造式においてｘ＝０．８のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の結果を示し、曲線９２はｘ＝０．６のものの結果を示し、曲線９３はｘ＝０．４のものの結果を示し、曲線９４はｘ＝０．２のものの結果を示す。
【００７８】
この紫外可視吸収スペクトルから、Ｎｉの含有量に依存してＦｅ−Ｆｅ間電荷移動吸収帯の波長が系統的に長波長側にシフトしていることが分かる。また、４００ｎｍ付近にＦｅ−ＣＮ−Ｎｉに由来する吸収帯の強度が系統的に増大した。この結果から、一つのナノ結晶（超微粒子）中に、ＮｉとＦｅが均一に分布していることを示している（得られた超微粒子（の粉体）に対して、ＮｉとＦｅが不均一に一つの結晶内に分布している場合や、あるいは、それが、Ｎｉ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２とＦｅ４［Ｆｅ（ＣＮ）６］３の超微粒子のそれぞれの単なる混合物である場合では、上記のＦｅ−Ｆｅ間電荷移動吸収帯の波長が系統的なシフトは観測されない。）。
【００７９】
（調製例５）
次に金属原子Ｍ１、Ｍ２、配位子Ｌ、分散媒を下表のとおりに代えた以外、試料１〜１６については調製例１と同様にして、試料１７〜１９については調製例２と同様してプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を作製し、表中に記載した分散媒に分散させた分散液を得た。なお、試料２０は調製例３で得た超微粒子、試料２１は調製例４で得た超微粒子、試料２２は調製例１のオレイルアミンを酢酸ブチルに代えた以外同様にして調製した超微粒子分散液を示す。この結果が示すとおり、多様なプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を製造することができることが分かる。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表中のすべての製造例において、工程（Ａ）で合成した錯体結晶は、ほぼすべて錯体微粒子に転換された。すなわち、錯体結晶を合成するための材料を過不足ないよう仕込み比を調整すれば超微粒子の収率をほぼ１００％とすることができる。
【００８２】
工程（Ａ）のプルシアンブルー型金属錯体結晶を製造する工程においては、上記のものに限らず、別の原料化合物を用いることができる。例えばプルシアンブルーの場合、（ＮＨ４）４［Ｆｅ（ＣＮ）６］とＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏとの混合に限らず、Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］ １．０ｇを水に溶解した水溶液とＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ ０．８４ｇを水に溶解した水溶液との混合や、Ｎａ４［Ｆｅ（ＣＮ）６］・１０Ｈ２Ｏ １．０ｇを水に溶解した水溶液とＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ ０．８３ｇを水に溶解した水溶液とを混合することによっても同様に目的とするプルシアンブルー型金属錯体超微粒子が得られる。また、これまで示したとおり金属原子Ｍ１及びＭ２はＦｅに限定されず、図１０には［Ｆｅ（ＣＮ）６］３−とＣｏ２＋とから製造したコバルト鉄シアノ錯体超微粒子の透過型電子顕微鏡画像を示した。
【００８３】
調製例１で調製したプルシアンブルー型金属錯体超微粒子分散液（ＦｅＨＣＦ−ＯＡ）及び表１の試料Ｎｏ．１６のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子分散液（ＮｉＨＣＦ−ＯＡ）について、それぞれ粒度分布測定（日機装マイクロトラックＵＰＡ−ＥＸ１５０使用）を行った結果を図１１に示す。粒径のピークは３０〜４０ｎｍに存在し、電子顕微鏡等で得られる粒径より大きい。これは、溶媒中で複数の粒子が凝集して運動しているためであり、二次粒子の粒径を示している。
【００８４】
（実施例１）
表１の試料Ｎｏ．６の分散液、詳しくはＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子（Ｍ１＝Ｆｅ、Ｍ２＝Ｆｅ、Ｌ＝オレイルアミンからなるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を、以下「ＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子」という。）の粉末１０４ｍｇをトルエン４ｍｇに分散させた分散液を調製した。その分散液を、スピンコート法を用いてＩＴＯ被膜したガラス基板（縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ１ｍｍの矩形ガラス基板）上に室温で製膜して物質吸着薄膜層とし、本発明のセンサ用電極体を作製した。このときスピンコートは、基板上に分散液を滴下後、３０秒間、回転速度４００ｒｐｍで回転させ、引き続き１０秒間１０００ｒｐｍで回転させて行った。
触針式膜厚測定機を用いてこの物質吸着薄膜層の膜厚測定を行った。図１２の距離ｄ＜２５０μｍの部分は物質吸着薄膜層が存在する部分であり、ｄ＞２５０μｍの部分が薄膜層を除去した部分である。これより、薄膜層の膜厚は約２５０ｎｍであり、その膜厚の場所依存性は１０〜２０ｎｍにとどまっており、良好な薄膜層が得られたことが分かる。
【００８５】
（実施例２）
表１の試料１４のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子（Ｍ１＝Ｆｅ、Ｍ２＝Ｃｏ）の粉末１０ｍｇをクロロホルム２０ｍｌに分散させた分散液（インク）を用い、化学結合製膜法により、室温にてＩＴＯ被膜したガラス基板（縦１０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの矩形ガラス基板）上に物質吸着薄膜層を製膜して、本発明のセンサ用電極体を作製した。詳しくは、濃度３質量％の３−（２−アミノエチルアミノプロピル）−トリメトキシシラン／エタノール溶液に上記ＩＴＯ基板を１５分浸漬し、その後エタノールで洗浄し、加熱炉にて１１０℃で１５分加熱し、次いで乾燥した。得られた基板を上記分散液（インク）に６時間浸漬後、クロロホルムにて洗浄した。
【００８６】
次に、図１３の構成のセンシングシステムを作製して検知対象物質のセンシングを行った。詳しくは、上記センサ用電極体１３３（ガラス基板１３３ａ、ＩＴＯ導電性膜１３３ｂ、物質吸着薄膜層１３３ｃ）を用い、過酸化水素の有無に対する電気化学特性の変化を測定した。このとき、参照電極１３４はＡｇ／ＡｇＣｌを用い、対極１３８には白金電極を用い、電解質液１３１はリン酸緩衝水溶液（０．０５Ｍリン酸二水和カリウム、０．０５Ｍリン酸水素二カリウム、及び０．１０Ｍ硝酸カリウム）を用いて、容器１３２内で行った。なお、各電極は、サイクリックボルタンメトリ測定を行うよう端子により接続した。検知対象物質としては３ｍＭ Ｈ２Ｏ２を用いた。
図１４にそのサイクリックボルタンメトリ測定の結果を示す。化学結合製膜法で製膜したセンサ用電極体のサイクリックボルタンメトリ１４４では、Ｅ０’（ＦｅＩＩ／ＦｅＩＩＩ）＝０．４４Ｖ（１Ｍ ＫＣｌ中）を示し、電極固定種の電気化学反応として、ピーク電流値が掃引速度に比例した。
このセンサ用電極体は、過酸化水素の酸化還元反応に対し電気化学活性を示した（図中のサイクリックボルタンメトリ１４１）。過酸化水素３ｍＭを加えた場合、ポテンシャル１Ｖ時の電流値は過酸化水素未添加時に対して約７０倍の増強が観測された。
【００８７】
一方、物質吸着薄膜層を設けなかったＩＴＯ電極基板についても同様に、Ｈ２Ｏ２未添加のサイクリックボルタンメトリ１４３及びＨ２Ｏ２を添加したときのサイクリックボルタンメトリ１４２を測定を行ったが、Ｈ２Ｏ２を検出することはできなかった。
【００８８】
（実施例３）
表１の試料１４に代えて、試料６（プルシアンブルー型金属錯体超微粒子（Ｍ１＝Ｆｅ、Ｍ２＝Ｆｅ））を用いた以外、実施例２と同様にして本発明のセンサ用電極体及びセンシングシステムを作製し、電気化学特性の変化を測定した。結果を図１５に示す。
このセンサ用電極体は、過酸化水素の酸化還元反応に対し電気化学活性を示した（図中のサイクリックボルタンメトリ１５１）。過酸化水素３ｍＭを加えた場合、ポテンシャル−０．３Ｖ時の電流値は過酸化水素未添加時（図中のサイクリックボルタンメトリ１５２）に対して約４００倍の増強が観測された。
【００８９】
（実施例４）
表１の試料Ｎｏ．１の分散液、詳しくはＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子粉末１０４ｍｇをトルエン４ｍｇに分散させ分散液を調製した。次いで、直径約８ｍｍの円に内接する程度の大きさのハート形の凸型ゴム製支持体に、上記で調製した分散液を塗布し、ＩＴＯ被膜したガラス基板上に押下接着した。図１６に示すとおり、基板上に支持体と同じ形状の物質吸着薄膜層を作製することができた。これにより、所望の形状の物質吸着薄膜層を有するセンサ用電極体を凸版製膜法により簡便に作製することができることが分かる。
【００９０】
（実施例５）
原料として塩化鉄６水和物、フェロシアン化ナトリウム１０水和物を用いて、調製例１と同様の撹拌抽出法によりＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子を合成し、その超微粒子０．０６７６ｇをトルエン１ｍｌに分散させて超微粒子分散液を得た。その超微粒子分散液を用いて、実施例１と同様にしてＩＴＯガラス基板上にスピンコート（５００ｒｐｍ１０秒後、１０００ｒｐｍ３０秒）して物質吸着薄膜層を形成し、本発明のセンサ用電極体を作製した。これを１０分間アセトン中に静置し洗浄処理を施した。
【００９１】
このときの超微粒子の状態を確認するため、ＫＢｒペレットに上記のＦｅＨＣＦ−ＯＡ微粒子を滴下したものについて、アセトン洗浄処理の前後で赤外分光測定を行った。その結果を図１７に示す。このとき４０００ｃｍ−１の測定値に原点を修正後、ＣＮ伸縮に起因するピークで規格化を行った。２９００ｃｍ−１付近のピークは保護分子であるオレイルアミンのＣＨ伸縮に帰属されるものであり、２０８０ｃｍ−１付近のピークはプルシアンブルーのＣＮ伸縮に帰属される。オレイルアミンのＣＨ伸縮のピーク強度が、プルシアンブルーのＣＮ伸縮のピーク強度に比べてアセトン洗浄処理によって減少していることがわかる。
【００９２】
上記アセトン洗浄処理した超微粒子を有する透明電極側部材について、サイクリックボルタンメトリ測定を行った。その結果、処理前のものは−１．０Ｖ以下の電圧では電気化学応答性をほとんど示さなかったが、アセトン処理を施したものは電気化学応答を示した（図１８参照）。この結果より、アセトン洗浄処理がセンサの電気化学応答性を向上させることが分かる。
【００９３】
（実施例６）
原料として塩化鉄６水和物、フェロシアン化ナトリウム１０水和物を用いて、調製例１と同様の撹拌抽出法によりＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子を合成し、その超微粒子０．０６７６ｇをトルエン１ｍｌに分散させて超微粒子分散液を得た。その超微粒子分散液を用いて、実施例１と同様にしてＩＴＯガラス基板にスピンコート（５００ｒｐｍ１０秒後、１０００ｒｐｍ３０秒）して物質吸着薄膜層を形成し、本発明のセンサ用電極体を作製した。このセンサ用電極体を２時間高温下（５０℃、１００℃、１５０℃）に静置し加熱処理を施した。
【００９４】
このときの超微粒子の状態を確認するため、実施例５と同様にして作製したＫＢｒ試料を１００℃もしくは１５０℃で加熱処理をし、それぞれ、赤外線分光測定を行った。このときの結果を図１７に併せて示している。アセトン処理のとき以上に、オレイルアミンのＣＨ伸縮の相対的ピーク強度が減少していることが分かる。
上記の透明電極側部材を用い、サイクリックボルタンメトリ測定を行った結果を図１９に示す。１５０℃に静置したものについては、電気化学応答性が明確に向上した（図中の実線）。１００℃で処理したものにおいても電気化学応答性が向上した（図中の破線）。これに対し、５０℃で処理したものでは電気化学応答性は向上しなかった（図中、一点鎖線）。この結果より、所定温度による加熱処理を施すことにより、センサの電気化学的応答性を向上させることができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明のセンサ用電極体の好ましい態様の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のセンサ用電極体に用いられるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の構造を模式的に示す説明図である。
【図３】プルシアンブルー結晶及びその超微粒子の粉末Ｘ線回折の結果を示す図であり、（Ｉ）は標準試料のピーク位置を示し、（ＩＩ）は得られた超微粒子の測定結果を示す。
【図４】プルシアンブルー結晶及びその超微粒子のＦＴ−ＩＲ測定結果を示す図である。
【図５】プルシアンブルー超微粒子分散液の紫外可視吸収スペクトルである。
【図６】有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子の透過型電子顕微鏡像の図面代用写真である。
【図７】水分散型プルシアンブルー超微粒子の透過型電子顕微鏡像の図面代用写真である。
【図８】コバルト鉄シアノ錯体超微粒子（溶媒：トルエン）のＵＶ−ｖｉｓスペクトルである。
【図９】金属原子Ｍ２の組成（鉄―ニッケル組成）を変化させて得たプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の吸収スペクトルである。
【図１０】コバルト鉄シアノ錯体超微粒子の透過型電子顕微鏡像の図面代用写真である。
【図１１】分散液中のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の粒度分布測定結果を示すグラフである。
【図１２】本発明のセンサ用電極体の物質吸着薄膜層の膜厚測定結果を示すグラフである。
【図１３】本発明のセンサ用電極体を備えたセンシングシステムの態様を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明のセンサ用電極体における過酸化水素のセンサ応答を示すサイクリックボルタンメトリの測定結果である。
【図１５】本発明の別のセンサ用電極体における過酸化水素のセンサ応答を示すサイクリックボルタンメトリの測定結果である。
【図１６】ハート型にプルシアンブルー型金属錯体超微粒子薄膜を凸版製膜した本発明のセンサ用電極体を示す図面代用写真である。
【図１７】ＫＢｒペレットにＦｅＨＣＦ−ＯＡ微粒子分散液を滴下した試料に加熱・洗浄処理を施したときの赤外分光スペクトルである。
【図１８】本発明のセンサ用電極体に洗浄処理を施したときのサイクリックボルタンメトリの変化を測定した結果である。
【図１９】本発明のセンサ用電極体に加熱処理を施したときのサイクリックボルタンメトリの変化を測定した結果である。
【図２０】プルシアンブルー型金属錯体の結晶構造を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 物質吸着薄膜層
２ 導電性構造体
２１ プルシアンブルー型金属錯体（微結晶）
２２ 配位子Ｌ
３１ プルシアンブルー結晶のＸ線回折測定結果
３２ 水分散型プルシアンブルー超微粒子のＸ線回折測定結果
３３ 有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子のＸ線回折測定結果
４１ プルシアンブルー結晶の赤外線吸収スペクトル
４２ 水分散型プルシアンブルー超微粒子の赤外線吸収スペクトル
４３ 有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子の赤外線吸収スペクトル
５１ プルシアンブルー超微粒子（トルエン分散液）の紫外可視吸収スペクトル
５２ プルシアンブルー超微粒子（水分散液）の紫外可視吸収スペクトル
２２０ プルシアンブルー型金属錯体
２２１ 金属原子Ｍ１
２２２ 炭素原子
２２３ 窒素原子
２２４ 金属原子Ｍ２
【技術分野】
【０００１】
本発明は目的とする物質を検知するセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法に関する。また、本発明は、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液により形成した薄膜層を有するセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目的の物質を検知するセンサの用途は多岐にわたり、気体を検知するガス検知器や、水に溶解した各種分子を検知するセンサなど様々な態様があげられる。その中でも、過酸化水素センサは、主に食品業界、医療業界等で必要とされており重要である。
【０００３】
食品業界では過酸化水素が消毒に利用されているが、最終製品である食物には過酸化水素が含まれないことが好ましい。そのため過酸化水素の有無を高精度で検知できるセンサが望まれている。
医療業界では、グルコースセンサ等の一部として過酸化水素センサが必要とされている。グルコースはグルコース酸化酵素により酸化されるとき、副生成物として過酸化水素を発生する。この過酸化水素を検知することによりグルコースの有無を検知することができる。したがって、過酸化水素のセンシング精度を向上させれば、グルコースの検知精度も向上する。
【０００４】
高精度の過酸化水素センサとして有望視されているものに、プルシアンブルー電解析出電極を用いた電気化学式センサがある。プルシアンブルーで被膜した電極で酸化還元反応を測定すると、電解質中の過酸化水素の濃度により電気化学特性が劇的に変化する。このときの電流を測定することにより、非常に高性能な過酸化水素センサとして機能させうる。ここでプルシアンブルー型金属錯体について説明すると（図２０参照）、プルシアンブルーの結晶構造２２０を基本構造とし、場合によっては、遷移金属及びシアノ基の置換や欠陥が存在したり、空隙に各種イオンや、水が侵入したりしたものである。さらに詳しくは、ＮａＣｌ型格子を組んだ２種類の金属原子Ｍ１、金属原子Ｍ２（それぞれ図中の金属原子２２１及び、金属原子２２４）の間が、炭素原子２２２及び窒素原子２２３からなるシアノ基により三次元的に架橋された構造をとっている。
【０００５】
現在、報告されているプルシアンブルー電解析出電極を用いたセンサで、極めて高い精度のセンシング機能を有しているものは０．００３ｐｐｍ程度の検知能力をもつ（非特許文献１）。一方、現在広く市販されている過酸化水素センサは、よう素電量滴定法、イオン移動スペクトロメトリ法などを利用するものであるが、いずれも1ｐｐｍ程度の検知性能である。プルシアンブルーのセンシング感度がいかに高いかが分かる。
そのほかにも、プルシアンブルーを用いた過酸化水素センサの利点として、アスコルビン酸には反応しないという分子選択性が挙げられる。医療目的や、食品用途に用いる場合、アスコルビン酸が同時に存在している場合が多く、過酸化水素のみを検知できるセンサが必要であり、プルシアンブルー型錯体はこの点においても有望視されている。
【０００６】
一方、近年センサを微細化し、しかも様々な形状に加工する技術が求められている。例えば、μ−ＴＡＳでは、マイクロメートルないしナノメートルレベルの細い流路に材料を流すことにより化学反応を行わせ、目的とする生成物を得る。そのような微小流路中で反応物質・生成物質を検知するには、極めて微細に加工されたセンサが必要となる。また、流路に沿って複数のセンサを状況に応じて設置することなども求められ、微細化のニーズはますます高まっている。
【０００７】
これに対し、上記のような電解析出電極では、精密な微細加工は難しい。そのためマイクロ流路等の微細空間に電解析出電極によるセンサを適用することは困難であり、もし微細加工したとしても費用や時間がかかりすぎる。
【０００８】
この解決を試みるものとして、非特許文献２では、プルシアンブルー結晶を利用した分子センサを試作している。このセンサは、センシング性能は高いが、プルシアンブルー層の上に高分子の層を積層するという極めて煩雑な工程を要する。そのため製造に５日以上かかり、また微細化は難しい。しかも、その粒子は水にしか分散しないため、利用範囲や採用しうる製法が限られる。また、高分子化合物がセンシングの阻害となる場合もある。
【０００９】
また、プルシアンブルー型錯体は通常アルカリに弱い。そのため強アルカリ中でセンシングを行うと、プルシアンブルー結晶が分解してしまい、数十回程度でセンサ性能が失われるということもある。食品や、医療目的でセンサを使用する場合、検査対象がアルカリ性である場合もあり、センサのアルカリ耐久性の向上が望まれる。使い捨てセンサとしてしまうなら別段、現実的に繰り返し使う形式のセンサとするにはこの問題は解決されなければならない。これについて、絶縁性のポリマーとプルシアンブルー型錯体の混合物を調製してセンサの耐久性を上げることが試みられている（非特許文献３）。しかし、この方法もまた、プルシアンブルー層の上に高分子層を積層する手法を取っており、製造工程が極めて煩雑であり微細加工は困難である。また高分子化合物がセンシングを阻害することがあることは上記と同様である。
【００１０】
最近、低分子量化合物により被覆したプルシアンブルー型金属錯体を微粒子として得る方法が検討されている（非特許文献４〜８参照）。ここでは、微粒子の合成方法や基本物性が概略的に述べられており、その粒子サイズや磁性等が開示されているが、これを用いてセンサを作製することの記載はない。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２７５１６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２７４９７６号公報
【非特許文献１】Ａｒｋａｄｙ Ａ． Ｋａｒｙａｋｉｎら、アナリィティカルケミストリー（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２００４，７６、ｐ４７４
【非特許文献２】ピー．エイ．フィオリト（Ｐ．Ａ．Ｆｉｏｒｉｔｏ）ら，ケミカルコミュニケーション（Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．），２００５，３６６−３６８
【非特許文献３】エフ．リッシ（Ｆ．Ｒｉｃｃｉ）ら、バイオセンサ・アンド・バイオエレクトロニクス２１（２００５）３８９−４０７
【非特許文献４】山田真美ら、ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ）、１２６（２００４）ｐｐ．９４８２−９４８３
【非特許文献５】栗原正人「錯体化学とその実用化の接点を追い求める」，日本化学会東北支部主催（第２２回 無機・分析化学コロキウム）平成１７年７月１日・２日，予稿集
【非特許文献６】山田真美「逆ミセル法を用いたプルシアンブルー型Ｆｅ／Ｃｒ−ＣＮ−Ｃｏ錯体ナノ微粒子の合成と物性挙動」，本科研費総括班主催，日本化学会後援（第３回『分子スピン』シンポジウム）平成１７年１月８日・９日，予稿集，３２・３３頁
【非特許文献７】Ｎ．Ｂａｇｋａｒら、ジャーナル．オブ．マテリアルズ．ケミストリー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２００４，１４，ｐ１４３０
【非特許文献８】川本徹「金属錯体超微粒子：その多様な外場誘起現象」第５回分子スピンシンポウジム（２００５年１２月２３日）予稿集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、目的物質を高感度かつ高精度に検知しうるセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法の提供を目的とする。詳しくは、単なる微粒子ではなく超微粒子を用いて物質吸着薄膜層を形成し、そこへの特定の物質の吸着を電気的に制御して検知しうる優れたセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法の提供を目的とする。また、多大な時間や工数を要する製法によらず、精密薄膜化・超微細加工を行うことができ、微細かつ複雑な形状の空間であっても微量物質を検出しうるセンサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により形成した物質吸着薄膜層を、導電性構造体に設けたセンサ用電極体であって、前記導電性構造体に電圧を印加して前記電極体を電気的に制御し、前記物質吸着薄膜層の表面に目的物質が吸着したときの選択的な電気特性変化を測定することにより、その目的物質を検知しうることを特徴とするセンサ用電極体。
（２）前記目的物質が分子であることを特徴とする（１）記載のセンサ用電極体。
（３）前記目的物質が過酸化水素であることを特徴とする（１）又は（２）記載のセンサ用電極体。
（４）前記物質吸着薄膜層に電気化学特性制御剤を含有させたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（５）前記物質吸着薄膜層が、前記分散液により形成した薄膜層と、電気化学特性制御剤を含有させた薄膜層とを少なくとも有する多層薄膜層であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（６）前記超微粒子が、下記金属原子Ｍ１と金属原子Ｍ２とを有するプルシアンブルー型金属錯体結晶に、ピリジル基もしくはアミノ基を含有する化合物を保護配位子として１種または２種以上配位させた、平均粒子径２００ｎｍ以下の超微粒子であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
［金属原子Ｍ１：バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ニッケル、白金、ロジウム、オスミウム、イリジウム、パラジウム、および銅から選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
［金属原子Ｍ２：バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、ランタン、ユーロピウム、ガドリニウム、ルテチウム、バリウム、ストロンチウム、およびカルシウムから選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
（７）前記保護配位子とする化合物の炭素原子数が４以上１００以下であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（８）前記保護配位子とする化合物が下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表されることを特徴とする（１〜７のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化２】
（式中、Ｒ３は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化３】
（式中、Ｒ４は炭素原子数６以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表し、Ｒ５はアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
（９）前記置換基Ｒ１〜Ｒ４がアルケニル基であることを特徴とする（８）記載のセンサ用電極体。
（１０）前記物質吸着薄膜層中に、前記保護配位子化合物を質量比でプルシアンブルー型金属錯体の１０倍以下の範囲で含有させ、アルカリ耐性を高めたことを特徴とする（１）〜（９）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１１）前記物質吸着薄膜層が、前記分散液を、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、スプレー製膜法、レイヤーバイレイヤー製膜法、及び印刷法のいずれかにより塗布製膜した、高表面積吸着面を有する液体製膜層であることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１２）前記分散液が撹拌抽出法により調製したプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液であることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１３）前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／またはその後、加熱処理及び／又は洗浄処理を施し、前記保護配位子を除去したことを特徴とする（１）〜（１２）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
（１４）（１）〜（１３）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体を備えたセンサ。
（１５）（１４）に記載のセンサであって、食物中の微量の過酸化水素を検知することを特徴とする食品検査用センサ。
（１６）（１４）に記載のセンサであって、生体物質を検知することを特徴とするバイオセンサ。
（１７）（１）〜（１３）のいずれか１項に記載のセンサ用電極体、対極電極、及び参照電極を組み合わせて、液相で目的物質を検知することを特徴とするセンシングシステム。
（１８）（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の電極体を製造するに当り、撹拌抽出法もしくは逆ミセル法により保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を分散させた分散液を調製し、導電性構造体の片側に前記分散液により物質吸着薄膜層を形成することを特徴とするセンサ用電極体の製造方法。
（１９）前記保護配位子をアミノ基もしくはピリジル基を含有する化合物とし、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、レイヤーバイレイヤーディップ製膜法、及び印刷法から選ばれる製膜法により前記分散液を塗布して物質吸着薄膜層を形成することを特徴とする（１８）記載のセンサ用電極体の製造方法。
（２０）前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／又はその後、洗浄処理及び／又は加熱処理を施して前記保護配位子を除去することを特徴とする（１８）又は（１９）記載のセンサ用電極体の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセンサ用電極体は、電気的に制御することにより、物質吸着薄膜層表面への物質の吸着を感度及び精度よく検知することができ、その性能は従来のものより格段に優れる。
本発明のセンサ用電極体は、保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有する分散液により薄膜を形成したため、加工時間や工数が著しく低減され、簡便かつ精度よく精密薄膜加工や超微細加工などを施すことができるという優れた効果を奏する。また、本発明のセンサ用電極体においては、前記超微粒子を水や各種有機溶媒にナノサイズでありながら均一かつ安定に分散させた分散液を用いたため、精度の高い高表面積の均質薄膜層が実現され、複雑な微細空間であっても、高性能センサとして適用することができる。
さらにまた、本発明のセンサ用電極体においては、超微粒子に配位させた保護配位子は製膜時及び／又は製膜後に適宜に除去して電気化学応答性等を調節することができるという利点を有する。さらに、製膜時の製造品質とセンサ性能に関する製品品質とを両立して実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明のセンサ用電極体について、その好ましい態様を図１の断面図に模式的に示す。図１のセンサ用電極体は、導電性構造体２の片側に物質吸着薄膜層１を設けたものである。本発明において導電性構造体とは、基板などの絶縁体に導電性膜を設けたもののみならず、絶縁体を用いず導電性材料のみからなる導電体もしくは導電層のみのものを含む意味に用いる。導電性構造体２に用いられる導電性材料は特に限定されないが、白金、銅、アルミニウム、鉄、グラファイト、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの導電性を示す物質を利用することができる。物質吸着薄膜層１はナノ微粒子（ナノメートルオーダーの粒子）を含有する分散液により形成した薄膜層である。このナノ微粒子及び物質吸着薄膜層の詳細については後述する。なお、本発明のセンサ用電極体においては、導電性構造体と物質吸着薄膜層以外にも必要に応じて機能性層を設けてもよく、例えばグルコースを検知するバイオセンサとするとき、グルコース酸化酵素含有層といった層を設けてもよい。本発明のセンサ用電極体はそれ自身をセンサとして用いることができ、必要に応じて対極電極および参照電極と組み合わせてセンシングシステムとしてもよく、また、そのほか通常のセンサの構造に作製加工して用いてもよい。
本発明のセンサ用電極体は微細加工性に優れるため、マイクロ流路等に微細加工して用いる場合には、マイクロ流路の底面や壁面に導電層を付して導電性構造体とし、その上に物質吸着薄膜層を設けて、路面塗布型のセンサとすることができる。このときマイクロ流路の路面自体が導電性を有し、導電性構造体として機能するなら、その上に所望の形状の超微粒子分散液の塗布膜層を設けるだけで本発明のセンサとすることができる。
本発明のセンサ用電極体は図１に示したような片側に物質吸着薄膜層を設けた層状電極体に限られず、平板状導電性構造体の両側に物質吸着薄膜層を設けたものでもよい。そのほか、導電性構造体を針状の構造体として、その外表面全体に物質吸着薄膜層を設けた針状電極体としてもよく、また、針状構造体の先端部に物質吸着薄膜層を設けた電極体であってもよい。
【００１６】
本発明のセンサ用電極体の形状は上述のとおり特に限定されず、目的に応じた形状に成形して作製することができる。所望の形状のセンサとするときに、物質吸着薄膜層を所望の形状としてセンシング領域を作製してもよく、物質吸着薄膜層自体は広範に作製し導電性構造体（あるいは導電性膜）を所望の形状としてセンシング領域を限定するようにしてもよい。
本発明のセンサ用電極体の大きさは特に限定されないが、超微細センサとするときには、例えば、１．０×１０−１８〜１．０×１０−１ｍ２とすることが好ましく、１．０×１０−８ｍ２程度とすることが好ましい。また、後述するように物質吸着薄膜層を高表面積の液体製膜層とすることができ、大型センサであっても、超微細化センサであっても、高感度で安定した物質検出を可能なものとすることができる。さらに例えば、上述のように少なくとも物質吸着薄膜層をμ−Ｔａｓの微細流路等にあわせて作製し、必要な場所に各種目的に相応した形状の微細加工センサを多数設けることもできる。
【００１７】
本発明のセンサ用電極体で検知しうる物質は、センサ用電極体の物質吸着薄膜層に吸着してその電気特性が変化するものであれば特に限定されないが、検知対象物質としては、例えば、過酸化水素、ＮＯ２−、Ｓ２Ｏ３２−、ＳＯ３２−、ヒドラジン、ドーパミン等が挙げられ、分子の検知を行うことが好ましく、中でも医療・食品用途を考慮すると過酸化水素の検知を行うことがより好ましい。また、後述するグルコースの検知のように、上記検知対象物質の検知を通じて、その反応に関与する物質を間接的に検出・検知することも好ましい。検知方法は、導電性構造体に電圧を印加してその制御下に電気的変化を測定し検知対象物質を検知する方法であれば特に限定されないが、物質吸着時の電気化学活性を測定する方法が好ましく、対象物質が物質吸着薄膜層に化学吸着したときの電位もしくは電流変化を測定することがより好ましい。
【００１８】
検知測定条件は特に限定されず、気相でも液相でもよいが、液相で検知することが好ましい。検知対象物質の測定サンプル中の濃度は特に限定されないが、例えば過酸化水素水でいうと、０．００２〜２０質量％であることが好ましく、超微量検知の場合でいうと、検知対象物質が２×１０−８〜２０質量％であることが好ましい。本発明のセンサ用電極体によれば、このような超微量検出も可能である。
【００１９】
本発明のセンサ用電極体によれば上述のように過酸化水素を高感度に検知することができ、これを利用して医療用のバイオセンサとして用いることができる。先にも述べたとおりグルコース等の生体物質が分解するときなどに過酸化水素等を発生する。このような微量副生物であっても、本発明のセンサ用電極体を用いたセンサであれば検出可能であり、例えば、グルコース、コレステロール、リシン等をセンシングする優れたバイオセンサとして用いることができる。
【００２０】
本発明のセンサ用電極体はナノ粒子を含有させたナノ粒子分散液により形成した物質吸着薄膜層を有する。ナノ粒子としては、電気化学応答性を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を用いる。
本発明のセンサ用電極体に用いることができるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子は、図２により模式的に説明することができる。すなわち、この超微粒子２０においては、プルシアンブルー型金属錯体微結晶２１の表面に配位子Ｌ（２２）が配位している。ただし同図は、超微粒子の結晶及び配位子について、その大きさの関係を示すものではない。また、配位子は図に示したように結晶表面に直立していても、倒れこんでいても、あるいはその他の状態であってもよい。
超微粒子作製時の配位子Ｌの配位量は特に限定されず、超微粒子の粒子径や粒子形状にもよるが、例えば、プルシアンブルー型金属錯体の結晶の中の金属原子（金属原子Ｍ１及びＭ２の総量）に対して、モル比で５〜３０％程度であることが好ましい（物質吸着薄膜層中の配位子量については後述する。）。このようにすることで、プルシアンブルー型金属錯体のナノ粒子を含有する安定な分散液（液体製膜用インク）とすることができ、液体製膜による精度の高い物質吸着薄膜層を作製することができる。
プルシアンブルー型金属錯体２１は、上述のように、その結晶格子中に欠陥・空孔を有していてもよく、例えば鉄原子の位置に空孔が入りその周りのシアノ基が水に置換されていてもよい。このように空孔の量や配置を調節して電気化学特性を制御することも好ましい。
【００２１】
本発明において、「超微粒子」とはナノ粒子（ナノメートルオーダーに超微細化された粒子）であり、かつ、多種の溶媒にナノ粒子状態で分散、単離・再分散しうる粒子、すなわちディスクリートな粒子をいう（分散体もしくは分散液から単離できないものや、単離・再分散できないものは含まない）。その平均粒子径は２００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
本発明において、粒子径とは、特に断らない限り、保護配位子を含まない一次粒子の直径をいい、その円相当直径（電子顕微鏡観察により得た超微粒子の画像より、各粒子の投影面積に相当する円の直径として算出した値）をいう。平均粒子径については、特に断らない限り、少なくとも３０個の超微粒子の粒子径を上記のようにして測定した、その平均値をいう。あるいは、超微粒子の粉体の粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定から、そのシグナルの半値幅より算出した平均径より見積もってもよい。
ただし、溶媒に分散させた状態では、複数のナノ粒子が集団で二次粒子として運動し、測定法によってはより大きな平均粒子径が観測される場合もある。分散状態で超微粒子が２次粒子となっているとき、その平均粒径は２００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、超微粒子膜として製膜した後の処理などにより、保護配位子が外れるなどしてさらに大きな凝集粒子となっていてもよく、それにより本発明が限定して解釈されるものではない。
【００２２】
プルシアンブルー型金属錯体超微粒子の製造方法としては、撹拌抽出法、逆ミセル法、フェリチンなどをテンプレートとして用いる方法が挙げられる。以下に、本発明において好ましく採用される撹拌抽出法と逆ミセル法について詳しく説明する。ただし、本発明はそれらにより限定されるものではない。
【００２３】
＜撹拌抽出法＞
撹拌抽出法は、後述する逆ミセル法に用いられるような特殊な化合物によらずに、多様な保護配位子を表面に配位させた超微粒子を簡便に大量合成できる点で好ましい。その具体的な手順を示すと、例えば、金属原子Ｍ１を中心金属とする金属シアノ錯体（陰イオン）の溶液と、金属原子Ｍ２を中心金属とする金属陽イオン溶液とを混合し、金属原子Ｍ１及び金属原子Ｍ２から成るプルシアンブルー型金属錯体の結晶を析出させ、次いで保護配位子Ｌを溶解させた溶媒に前記プルシアンブルー型錯体結晶を加え、撹拌し、溶媒を除去することにより、例えば粒子径５０ｎｍ以下の固体粉末超微粒子集合体を得ることができる。
【００２４】
撹拌抽出法についてさらに具体的に説明すると、本発明のセンサ用電極体に用いることができるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子分散液は、下記（Ａ）及び（Ｂ）を含む工程で製造され、その超微粒子は下記（Ａ）〜（Ｃ）を含む工程で得られる。さらに、その好ましい態様として、有機溶媒分散型超微粒子を製造する際には工程（Ｂ）を工程（Ｂ１）とし、水分散型超微粒子を製造する際には工程（Ｂ）を工程（Ｂ２）とする。以下、それぞれの工程について詳しく説明する。
【００２５】
工程（Ａ）は、金属原子Ｍ１を中心金属とする金属シアノ錯体（陰イオン）を含有する水溶液と、金属原子Ｍ２の金属陽イオンを含有する水溶液とを混合し、金属原子Ｍ１及び金属原子Ｍ２を有するプルシアンブルー型金属錯体の結晶を析出させる工程である。
【００２６】
金属原子Ｍ１としては、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）等が挙げられ、少なくともそれらのいずれか１つであることが好ましい。
【００２７】
金属原子Ｍ２としてはバナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ランタン（Ｌａ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ルテチウム（Ｌｕ）、バリウム（Ｂａ）、ストロチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）等を挙げることができ、少なくともそれらのいずれか１つであることが好ましい。
【００２８】
中でも金属原子Ｍ１としては鉄、クロム、もしくはコバルトが好ましく、鉄が特に好ましい。金属原子Ｍ２としては鉄、コバルト、ニッケル、バナジウム、銅、マンガン、もしくは亜鉛が好ましく、鉄、コバルト、もしくはニッケルがより好ましい。
【００２９】
金属原子Ｍ１を中心金属とする陰イオン性金属シアノ錯体の水溶液中での対イオンは特に限定されないが、カリウムイオン、アンモニウムイオン、ナトリウムイオン等が挙げられる。金属原子Ｍ２の金属陽イオンの水溶液中での対イオンは特に限定されないが、Ｃｌ−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−等が挙げられる。
【００３０】
金属原子Ｍ１もしくはＭ２として２種以上の金属を組み合わせてもよい。２種類の金属の組み合わせについていうと、金属原子Ｍ１については、鉄とクロムとの組み合わせ、鉄とコバルトとの組み合わせ、クロムとコバルトとの組み合わせが好ましく、鉄とクロムとの組み合わせがより好ましい。金属原子Ｍ２については、鉄とニッケルとの組み合わせ、鉄とコバルトとの組み合わせ、ニッケルとコバルトとの組み合わせが好ましく、鉄とニッケルとの組み合わせがより好ましい。このとき、組み合わせた金属の組成を調節して、得られるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の物性を制御することが好ましく、その電気化学特性を制御することがより好ましい。
【００３１】
このとき、金属シアノ錯体と金属陽イオンとの混合比は特に限定されないが、モル比で「Ｍ１：Ｍ２」が１：１〜１：１．５となるように混合することが好ましい。
【００３２】
工程（Ｂ）は、保護配位子Ｌを溶媒に溶解させた溶液と、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶とを混合する工程である。
保護配位子としては、ピリジル基もしくはアミノ基を結晶粒子との結合部位としてもつ化合物の１種もしくは２種以上を用いることが好ましく、なかでも炭素原子数４以上１００以下の化合物（質量平均分子量でいうと２０００以下の化合物が好ましく、５０以上１０００以下の化合物がより好ましい）を用いることがより好ましく、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表される化合物の１種もしくは２種以上を用いることが特に好ましい。
【００３３】
【化４】
【００３４】
一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子または炭素原子数８以上（好ましくは炭素原子数１２〜１８）のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。Ｒ１、Ｒ２はアルケニル基であることが好ましく、その炭素―炭素二重結合の数に上限は特にないが、２以下であることが好ましい。アルケニル基を有する配位子Ｌを用いると、極性溶媒（配位子が脱離する場合があるメタノール、アセトンを除く、例えばクロロホルム）以外の溶媒に分散しにくい場合でも、その分散性を向上させることができる。具体的には、アルケニル基を有する配位子を用いることで、配位子が脱離しなければ無極性溶媒（例えば、ヘキサン）にも良好に分散しうる。このことはＲ３及びＲ４においても同様である。
一般式（１）で表される化合物の中でも、４−ジ−オクタデシルアミノピリジン、４−オクタデシルアミノピリジン等が好ましい。
【００３５】
【化５】
【００３６】
一般式（２）中、Ｒ３は炭素原子数８以上（好ましくは炭素原子数１２〜１８）のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表わす。Ｒ３はアルケニル基であることが好ましく、その炭素−炭素二重結合の数に上限は特にないが、２以下であることが好ましい。一般式（２）で表される化合物の中で、アルケニル基を有する配位子としてはオレイルアミンが好ましく、アルキル基を有する配位子としてはステアリルアミンが好ましい。
【００３７】
【化６】
【００３８】
一般式（３）中、Ｒ４は炭素原子数６以上（好ましくは炭素原子数１２〜１８）のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基であり、Ｒ５は（好ましくは炭素原子数１〜６０の）アルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基である。Ｒ４はアルケニル基であることが好ましく、その炭素−炭素二重結合の数に上限は特にないが、２以下であることが好ましい。
なお、一般式（１）〜（３）のいずれかで表される化合物は、本発明の効果を妨げなければ置換基を有していてもよい。
【００３９】
このとき保護配位子Ｌを溶解する溶媒は配位子Ｌとの組合せ等により決めることが好ましく、配位子Ｌを溶媒に十分に溶かすものを選ぶことがより好ましい。溶媒として有機溶媒を用いるとき、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム、ヘキサン、エーテル、酢酸ブチル等が好ましい。２−アミノエタノール等の水に溶解する配位子を用いるときには、溶媒として水を使用することもでき、水分散性のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を得ることもできる。また、このとき溶媒としてアルコールを用いることも好ましい。
【００４０】
このとき用いる溶媒の量は特に限定されないが、例えば、質量比で「配位子Ｌ：溶媒」を１：５〜１：５０とすることが好ましい。また混合する際に撹拌することが好ましく、それによりプルシアンブルー型金属錯体の超微粒子が有機溶媒中に十分に分散した分散液が得られる。
【００４１】
配位子Ｌの添加量は、工程（Ａ）で作製したプルシアンブルー型金属錯体の微結晶に含まれる金属イオン（金属原子Ｍ１及びＭ２の総量）に対して、モル比で「（Ｍ１＋Ｍ２）：Ｌ」が１：０．２〜１：２程度であることが好ましい。
【００４２】
工程（Ｂ１）は、有機溶媒分散型の超微粒子を調製するに当り、配位子Ｌを有機溶媒に溶解させた有機溶液と、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶とを混合する工程である。なお、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子の生成速度を高めることができる点で、この工程において水を加えることが好ましく、その添加量は質量比で「溶媒：水」が１：０．０１〜１：０．１であることが好ましい。
【００４３】
工程（Ｂ２）は、水分散型の超微粒子を調製するに当り、水溶性の配位子Ｌをアルコール（アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコールが挙げられ、メタノールが好ましい。）及び／又は水からなる溶媒に溶解させた溶液と、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶とを混合する工程である。
ここでアルコール分離後に得られる固体物に水を加えると、プルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を水中に分散した水分散液とすることができる。また、配位子Ｌの水溶液に直接、工程（Ａ）で調製したプルシアンブルー型金属錯体結晶を加え、撹拌することによっても、プルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を水中に分散させた分散液を得ることができる。ただし、得られるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の安定性及び収率の点からアルコール溶媒を用いることが好ましい。
【００４４】
工程（Ｃ）はプルシアンブルーを溶媒から分離する工程であり、例えば、プルシアンブルー型金属錯体の超微粒子がその溶媒に分散している場合は溶媒を減圧留去して分離することができ、分散していない状態として濾過や遠心分離により溶媒を除去してもよい。このとき、工程（Ｂ１）を経て混合液を得た場合には、有機溶媒を除去することにより超微粒子集合体の固体粉末が得られる。工程（Ｂ２）を経て混合液を得た場合は、アルコール及び／又は水からなる溶媒を除去分離して水分散性の超微粒子集合体を固体粉末として得ることができる。
【００４５】
また、本発明のセンサ用電極体に用いることができるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を製造するに際し、適宜添加剤を加えてもよく、添加剤の作用によりプルシアンブルー型金属錯体超微粒子に異なる物性を付与することもできる。例えば、アンモニア、ピリジン、それらを組み合わせたものなどを結晶物性調整剤としてプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の製造時に添加して、その添加の有無や量により生成物の特性を制御することが好ましい。このとき、工程（Ａ）において結晶物性調整剤を添加することが好ましい。結晶物性調整剤の添加量は特に限定されないが、金属原子Ｍ２に対して、モル比で１０〜２００％となるよう添加することが好ましい。
【００４６】
さらにまた、先にも述べたとおり、金属原子Ｍ１もしくはＭ２として複数の種類の金属を組み合わせて用いることができるが、その金属の組成を調節することでプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の物性を制御することができる。具体的には、例えば（Ｆｅ１−ｘＮｉｘ）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２として金属原子Ｍ２に鉄とニッケルを組み合わせて用い、その組成（式中の「ｘ」）を調節して制御することが好ましい。
このとき工程（Ａ）において目的の金属を含有する原料化合物を、混合比を変えて加えることで、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を得ることができる。なお、撹拌抽出法については、特願２００６−０３０４８１号明細書、国際特許出願第ＰＣＴ／ＪＰ２００６−３０２１３５号明細書などを参考にすることもできる。撹拌抽出法により得られたプルシアンブルー型金属錯体は、各種の溶媒に（本発明において「溶媒」とは「分散媒」を含む意味に用いる。）、優れた分散安定性を示し（例えば、数ヶ月以上経っても安定な分散状態を保つことができる。）、薄膜化に適し、優れたセンサを作製することができる。
【００４７】
＜逆ミセル法＞
逆ミセル法は、アルキル保護剤で覆われた錯体超微粒子を調製する方法であり、以下に示す３工程からなる。
（ｉ）金属原子Ｍ１を中心金属とする金属シアノ錯体（陰イオン）を含む第一逆ミセル溶液と、金属原子Ｍ２を中心金属とする金属錯陽イオンを含む第二逆ミセル溶液とをそれぞれ調製する工程。
（ｉｉ）第一逆ミセル溶液と第二逆ミセル溶液とを混合する工程。
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られた混合液に長鎖アルキル保護剤Ｌを添加し、得られたナノ結晶を単離する工程。
【００４８】
逆ミセル法で用いることができる金属原子Ｍ１、金属原子Ｍ２、対イオン、及び保護配位子Ｌは、それぞれ撹拌抽出法で説明したものと同じであり、その好ましいものも同じであるが、以下に上記各工程についてさらに具体的に説明する。
【００４９】
工程（ｉ）
この工程では、金属原子Ｍ１を中心金属とする金属錯陰イオンを含む第一逆ミセル溶液と、金属原子Ｍ２の陽イオンを含む第二逆ミセル溶液とをそれぞれ調製する。
【００５０】
第一逆ミセル溶液として予めＭ１を中心金属とする金属錯陰イオンを含む第一溶液を調製することが好ましく、この第一溶液は上記の金属錯陰イオンを水に溶解させることによって得られる。第一溶液の濃度（溶液の全量に対する金属原子のモル数）は、０．１〜１ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。次いで、第一溶液と逆ミセル化剤の溶解した有機溶媒（シクロヘキサン、ヘキサン、イソオクタン等）とを混合することによって第一逆ミセル溶液が得られる。逆ミセル化剤の種類としては、ＡＯＴ（ジ−２−エチルヘキシルスルホサクシネート ナトリウム塩）または、ＮＰ−５（ポリエチレン グリコール モノ４−ノニルフェニルエーテル）が挙げられる。逆ミセル化剤の使用量は第一溶液が逆ミセルとして可溶化するような濃度とすればよいが、一般的には水と逆ミセル剤とのモル比（ｗ ＝ ［Ｗａｔｅｒ］／［ＡＯＴ ｏｒ ＮＰ−５］）を５〜５０とすることが好ましい。
【００５１】
第二逆ミセル溶液の場合は、金属原子Ｍ２の陽イオンを含む第二溶液を第一溶液のときと同様に調製し、これと逆ミセル化剤の溶解した有機溶媒とを混合することによって第二逆ミセル溶液を得ることができる。第二溶液は、金属原子Ｍ２を含む金属塩（ＣｏＣｌ２、Ｆｅ（ＮＯ３）３等）の水溶液であることが好ましい。第二溶液の濃度（溶液全量に対する金属原子のモル数）、逆ミセル化剤の種類・使用量、有機溶媒の好ましい範囲は、第一逆ミセル溶液の場合と同様である。有機溶媒の体積は特に限定されないが、１０〜１００ｍｌ程度が好ましい。
【００５２】
工程（ｉｉ）
この工程では、第一逆ミセル溶液と第二逆ミセル溶液とを混合する。この混合によって金属錯体ナノ結晶が形成される。ナノ結晶の生成速度は、上記溶液の濃度、逆ミセル化剤の濃度等によって調節することができる。混合方法は特に限定されず、通常の混合装置を使用できる。両者の混合割合は、モル比で金属錯陰イオン：金属陽イオン＝１：０．７〜１．３程度となるようにすることが好ましい。
【００５３】
工程（ｉｉｉ）
この工程では、工程（ｉｉ）で得られた混合液に保護配位子化合物を添加する。保護配位子については撹拌抽出法において詳しく述べたとおりである。
【００５４】
これらの超微粒子合成法により、所定の保護配位子によって保護されたナノメートルスケールの金属錯体の超微粒子を作製できる。
【００５５】
さらに、本発明のセンサ用電極体の物質吸着薄膜層について、詳しく説明する。
本発明のセンサ用電極体において、物質吸着薄膜層は上記のような超微粒子を含有するナノ粒子分散液により形成した薄膜層であり、それに加熱処理・洗浄処理等を施してもよい。薄膜内で個別の超微粒子がその形状を維持している必要はなく、配位子Ｌについては除去されていてもかまわない。また、電気化学特性向上のために別種材料を含有させてもよく、例えば、フェロセン、ナフィオン等の電気化学特性制御剤を含有させても、この電気化学特性制御剤を含有させた層とナノ微粒子を含有させた層とから少なくともなる多層薄膜層としてもよい。なお、物質吸着薄膜層には高分子化合物を含まないことが好ましい。
【００５６】
物質吸着薄膜層の製膜法は特に限定されないが、上記プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液（インク）を塗布製膜した液体製膜薄膜層とすることが好ましい。塗布製膜法として具体的には、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、スプレー製膜法、レイヤーバイレイヤー（ＬｂＬ）ディップ法、及び印刷法（インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、転写法、凸版印刷法、ソフトリソグラフィー印刷法等）などの製膜法が挙げられる。これにより、高精度な微細加工膜の作製が可能となる。例えば、製膜時に膜厚を単微粒子のサイズで制御する場合は、ラングミュアブロジェット製膜法を利用することが好ましい。空間的に複数種類のセンサを設置する場合は、インクジェット印刷など、複数のインクを用いた印刷製膜法を利用することが好ましい。
その他、積層型化学結合製膜法を用いることも好ましい。ここで積層型化学結合製膜法とは、超微粒子を一層もしくは数層ごとに製膜し、これを繰り返し行うに際し、基板と超微粒子とをあるいは超微粒子どうしを配位結合などの化学結合により結合させ、膜構造を強固なものにする製膜法である。
【００５７】
物質吸着薄膜層の厚さは特に限定されないが、１×１０−９〜１×１０−６ｍであることが好ましく、３×１０−９〜５×１０−７ｍであることがより好ましい。さらに、物質吸着薄膜層は目的物質の吸着に適した高表面積膜であることが好ましい。このようにすることで超高感度の安定な検出が可能となる。このとき導電性構造体として表面に凹凸を有するものを用いて、物質吸着面を高表面積化することもできる。
【００５８】
本発明のセンサ用電極体においては、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により物質吸着薄膜層を形成したとき及び／又はその後、例えば、アセトンなどの処理剤による洗浄処理、加熱処理（好ましくは１００〜１５０℃の加熱処理）などを施すことが好ましい。このような処理により、保護配位子を除去して、例えば、物質検出における電気化学応答性を向上させることができる。したがって、製膜時には相当量の保護配位子を用いて溶媒に超微粒子を安定に分散させて良好な製膜性を確保し、製膜後にはセンサを高性能化（例えば、応答速度や繰り返し耐性等の向上）するために配位子Ｌを除去調節することができる。これにより、製造品質の向上と製品品質の向上とを両立して実現することができる。
【００５９】
本発明のセンサ用電極体においては、検知対象となるサンプル中に、酢酸などの酸やアルカリ性物質が含まれているようなときにも、その耐久性を維持して目的物質のセンシングが可能である。とくにアルカリに対してプルシアンブルーの耐性が低いのは、水酸基（ＯＨ−）が材料内に侵入し、Ｆｅと反応してＦｅ（ＯＨ）３を生成し、材料から溶出するためと考えられる。よって、水酸基の侵入を軽減することによってアルカリ耐性を向上させることが可能である。すなわち本発明のセンサ用電極体においては、プルシアンブルー型金属錯体を所望の保護配位子（被覆分子）で覆うことができるため、その被覆分子を水酸基が透過できないものにすることにより、アルカリ耐性を向上させることができる。例えば、被覆分子として負に帯電した部位をもつ化合物を用いれば、陰イオンである水酸基の侵入が阻害されうる。
【００６０】
物質吸着薄膜層に、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させたとき、同層に含まれる保護配位子Ｌは、プルシアンブルー型金属錯体に配位していても、その配位結合がはずれた自由分子であってもよい。物質吸着薄膜層に含まれる保護配位子Ｌの量は特に限定されず、製膜時及び／又はその後に上述の加熱・洗浄処理により調節除去されてもよい。多すぎるときには例えば、保護配位子の含有量をプルシアンブルー型金属錯体に対して１０倍（モル比）以下とすることが好ましく、より減量して素子性能を制御するときには上記含有量を１倍以下（モル比）とすることがより好ましく、１／１０以下（モル比）とすることが特に好ましい。
上述したアルカリ耐性を向上させるために所望の保護配位子を含有させるとき、物質吸着薄膜層中の保護配位子の含有量は保護配位子の種類やアルカリ化合物等により適宜調節すればよいが、質量比でプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の例えば０．１倍以上１０倍以下の保護配位子化合部を含有させることが好ましい。
なお保護配位子Ｌの含有量に下限は特にないが、例えば上記加熱・洗浄処理等により除去したときに不可避的に（例えば、上記モル比で１／１００程度）残留していてもよい。
【００６１】
本発明のセンサ用電極体においては、スピンコートなどの安価であり、かつ超微細加工に適した製膜法が利用できるため、センサの製造コストの改善、品質の向上、検出感度や精度の向上が見込める。さらには、簡便なプロセスでのセンサ製造が可能なため、センサの大量生産にも適している。また、センシング材料として超微粒子を用いたため、屈曲可能なフレキシブルセンサとしたり、複雑な形状のセンサとしたりすることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定して解釈されるものではない。
【００６３】
（調製例１）
（Ａ）プルシアンブルーバルク体の合成
（ＮＨ４）４［Ｆｅ（ＣＮ）６］ １．０ｇを水に溶解した水溶液と、Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ １．４ｇを水に溶解した水溶液とを混合し、プルシアンブルーの微結晶を析出させた。遠心分離により、水に不溶性のプルシアンブルー微結晶を分離し、これを水で３回、続いてメタノールで２回洗浄し、減圧下で乾燥した。
【００６４】
作製したプルシアンブルーバルク体を粉末Ｘ線回折装置で解析した結果を図３（ＩＩ）のチャート３１に示す。これは標準試料データベースから検索されるプルシアンブルーのピークと一致した（図３の（Ｉ）に示したピーク図参照）。また、ＦＴ−ＩＲ測定においても、２０７０ｃｍ−１付近にＦｅ−ＣＮ伸縮振動に起因するピークが現れており（図４のスペクトル４１参照）、この固形物がプルシアンブルーであることを示している。
【００６５】
（Ｂ１）有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子の調製
配位子Ｌとして、長鎖アルキル基を含む配位子オレイルアミンを溶解させたトルエン溶液５ｍｌに水０．５ｍｌを加えた。（Ａ）で合成したプルシアンブルーのバルク体０．２ｇを上記の溶液に加えた。一日撹拌するとプルシアンブルーの微結晶がすべてトルエン相に分散した濃青色の分散液が得られた。水とトルエン相を分離し、濃青色のトルエン相を濾過すると、プルシアンブルー微粒子の分散液が得られた（このときのＦＴ−ＩＲ測定の結果を図４のチャート４３に示す。）。この分散液の紫外可視吸収スペクトル測定結果を図５のスペクトル５１に示す。６８０ｎｍ付近のピークはプルシアンブルーのＦｅ−Ｆｅ間電荷移動吸収として知られており、この微粒子分散液がプルシアンブルーを含んでいることがわかる。また、この保護配位子としてオレイルアミンを有するプルシアンブルー超微粒子の分散液を透過型電子顕微鏡で観察した結果を図６に示す。これより、平均粒子径１０〜１５ｎｍ程度の超微粒子が合成されていることを確認した。このときプルシアンブルーのバルク体は、水には残らず、ほぼすべてトルエン相に超微粒子として抽出できた。
【００６６】
（Ｃ１）プルシアンブルー超微粒子集合体の固体粉末の分離、再分散
（Ｂ１）で得られた分散液のトルエンを減圧乾固することで、固体粉末をほぼ定量的に得た。得られた固体粉末は、ジクロロメタン、クロロホルム、もしくはトルエンといった有機溶媒に簡単に再分散し、濃青色の透明な分散液となった。
得られたプルシアンブルー超微粒子固体粉末を粉末Ｘ線回折装置で解析した結果、標準試料データベースに含まれるプルシアンブルーのピーク位置と一致した（図３のチャート３３参照）。なお低角側のピークは過剰に含まれたオレイルアミンによるブロードなバックグラウンドである。
【００６７】
（調製例２）
（Ａ）プルシアンブルーバルク体の合成
調製例１と同様にしてプルシアンブルーバルク体を合成した。
（Ｂ２）水分散型プルシアンブルー超微粒子の調製
配位子Ｌとして、２−アミノエタノールを溶解させたメタノール溶液５ｍｌに、（Ａ）で合成したプルシアンブルーのバルク体０．２ｇを加え３時間程度撹拌してプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液を調製した。この超微粒子は、撹拌後もメタノールに溶解することなく固体物として存在していた。このときのＦＴ−ＩＲ測定の結果を図４のチャート４２に示す。
【００６８】
（Ｃ２）プルシアンブルー超微粒子集合体の固体粉末の分離、再分散
上記分散液のメタノールを除去して固体粉末αを分離して得た。その固体粉末αに水を加えるとすべて分散し、濃青色透明な分散液βとなった。
【００６９】
得られた保護配位子として２−アミノエタノールを有するプルシアンブルー超微粒子の分散液β（溶媒は水）を透過型電子顕微鏡で観察した結果を図７に示す。これより、平均粒子径１０〜１５ｎｍ程度の超微粒子が合成されていることを確認した。また、この分散液の紫外可視吸収スペクトル測定においても、有機溶媒超微粒子分散液の場合と同様６８０ｎｍにプルシアンブルーを示すピークが観測された（図５のスペクトル５２参照）。これらの測定結果より、プルシアンブルー超微粒子の水分散液が得られたことが分かる。
【００７０】
固体粉末αを、粉末Ｘ線回折装置で解析した結果（図３のスペクトル３２参照）からプルシアンブルーのピークが確認された。ピーク半値幅解析の結果、結晶の平均粒子径は約１０ｎｍ〜２０ｎｍであった。このことより、固体粉末αはプルシアンブルーナノ粒子の集合体であることが分かる。
【００７１】
（調製例３）
フェリシアン酸カリウム、Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］ ０．３２９ｇ（０．９９９ｍｍｏｌ）の水溶液１．５ｍｌにアンモニア水ＮＨ３（２８．０％、１４．８Ｎ）０．１ｍｌを加え、そこに硝酸コバルトＣｏ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ ０．４３７ｇ（１．５０ｍｍｏｌ）の水溶液１．０ｍｌを加え、３分程度撹拌した。その後、遠心分離によって赤色の沈殿物としてプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。この結晶沈殿物を水で３回、メタノールで１回洗浄した。収量は０．６３１ｇであり、収率は１０５％であった（１００％を超えているのは、乾燥が不十分で、水を含んでいるための誤差だと考えられる。）。
オレイルアミン０．４４３ｇ（１．６６ｍｍｏｌ、総金属量の１００％（モル比））のトルエン溶液３．０ｍｌに、先の合成で得られたプルシアンブルー型金属錯体結晶（コバルト鉄シアノ錯体結晶）の凝集体０．２０４ｇ（０．３４０ｍｍｏｌ）を加え、１日程度撹拌した。こうしてプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を分散液中に得た。このアンモニアを添加した条件で得たものを分散液試料γとした。
【００７２】
次いで分散液試料γ中のトルエンを減圧乾固して除去することにより、プルシアンブルー型金属錯体超微粒子を凝集固体として分離して得た。
上記の分散液試料γに対して、遠心分離を行い、上澄みを一部取り出し、トルエンで希釈してＵＶ−ｖｉｓ光学測定を行った。この試料の可視域における吸収極大値は４８０ｎｍに存在し（図８参照）、これはアンモニアを添加しないで得たものの極大位置５２０ｎｍと異なった。この結果より、アンモニアの添加によって、物性の異なるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子が得られることが分かる。
【００７３】
（調製例４）
（（Ｆｅ０．２Ｎｉ０．８）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．１６７ｇ（６．００×１０−４ｍｏｌ））の水溶液（０．４ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．６９８ｇ（２．４０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．６ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７４】
（Ｆｅ０．４Ｎｉ０．６）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．３３４ｇ（１．２０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（０．８ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．５２３ｇ（１．８０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．２ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７５】
（（Ｆｅ０．６Ｎｉ０．４）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．５００ｇ（１．８０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．２ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．３４９ｇ（１．２０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（０．８ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７６】
（（Ｆｅ０．８Ｎｉ０．２）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２の合成）
Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］（０．６５８ｇ（２．００×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（２ｍｌ）を、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．６６７ｇ（２．４０×１０−３ｍｏｌ））の水溶液（１．６ｍｌ）とＮｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（０．１７４ｇ（５．９８×１０−４ｍｏｌ））の水溶液（０．４ｍｌ）の混合溶液に撹拌しながら加えた。沈殿物を蒸留水で３回遠心洗浄し、メタノールで１回遠心洗浄後、風乾させて、目的の金属組成を有するプルシアンブルー型金属錯体結晶を得た。
【００７７】
合成した４種の（Ｆｅ１−ｘＮｉｘ）３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２ ０．１０ｇに、それぞれ水０．２ｍｌを加え、オレイルアミン０．０９０ｇ（３．４×１０−４ｍｏｌ）のトルエン溶液２ｍｌと混ぜ、一日撹拌して本発明のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を分散液中に得た。
遠心分離を行い、トルエン層を分離して、目的の金属組成を有する超微粒子を分離して得た。得られたプルシアンブルー型金属錯体超微粒子について、それぞれ、その吸収スペクトルを測定した。
図９にその結果を示す。図９中、曲線９１は上記化学構造式においてｘ＝０．８のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の結果を示し、曲線９２はｘ＝０．６のものの結果を示し、曲線９３はｘ＝０．４のものの結果を示し、曲線９４はｘ＝０．２のものの結果を示す。
【００７８】
この紫外可視吸収スペクトルから、Ｎｉの含有量に依存してＦｅ−Ｆｅ間電荷移動吸収帯の波長が系統的に長波長側にシフトしていることが分かる。また、４００ｎｍ付近にＦｅ−ＣＮ−Ｎｉに由来する吸収帯の強度が系統的に増大した。この結果から、一つのナノ結晶（超微粒子）中に、ＮｉとＦｅが均一に分布していることを示している（得られた超微粒子（の粉体）に対して、ＮｉとＦｅが不均一に一つの結晶内に分布している場合や、あるいは、それが、Ｎｉ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］２とＦｅ４［Ｆｅ（ＣＮ）６］３の超微粒子のそれぞれの単なる混合物である場合では、上記のＦｅ−Ｆｅ間電荷移動吸収帯の波長が系統的なシフトは観測されない。）。
【００７９】
（調製例５）
次に金属原子Ｍ１、Ｍ２、配位子Ｌ、分散媒を下表のとおりに代えた以外、試料１〜１６については調製例１と同様にして、試料１７〜１９については調製例２と同様してプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を作製し、表中に記載した分散媒に分散させた分散液を得た。なお、試料２０は調製例３で得た超微粒子、試料２１は調製例４で得た超微粒子、試料２２は調製例１のオレイルアミンを酢酸ブチルに代えた以外同様にして調製した超微粒子分散液を示す。この結果が示すとおり、多様なプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を製造することができることが分かる。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表中のすべての製造例において、工程（Ａ）で合成した錯体結晶は、ほぼすべて錯体微粒子に転換された。すなわち、錯体結晶を合成するための材料を過不足ないよう仕込み比を調整すれば超微粒子の収率をほぼ１００％とすることができる。
【００８２】
工程（Ａ）のプルシアンブルー型金属錯体結晶を製造する工程においては、上記のものに限らず、別の原料化合物を用いることができる。例えばプルシアンブルーの場合、（ＮＨ４）４［Ｆｅ（ＣＮ）６］とＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏとの混合に限らず、Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］ １．０ｇを水に溶解した水溶液とＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ ０．８４ｇを水に溶解した水溶液との混合や、Ｎａ４［Ｆｅ（ＣＮ）６］・１０Ｈ２Ｏ １．０ｇを水に溶解した水溶液とＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ ０．８３ｇを水に溶解した水溶液とを混合することによっても同様に目的とするプルシアンブルー型金属錯体超微粒子が得られる。また、これまで示したとおり金属原子Ｍ１及びＭ２はＦｅに限定されず、図１０には［Ｆｅ（ＣＮ）６］３−とＣｏ２＋とから製造したコバルト鉄シアノ錯体超微粒子の透過型電子顕微鏡画像を示した。
【００８３】
調製例１で調製したプルシアンブルー型金属錯体超微粒子分散液（ＦｅＨＣＦ−ＯＡ）及び表１の試料Ｎｏ．１６のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子分散液（ＮｉＨＣＦ−ＯＡ）について、それぞれ粒度分布測定（日機装マイクロトラックＵＰＡ−ＥＸ１５０使用）を行った結果を図１１に示す。粒径のピークは３０〜４０ｎｍに存在し、電子顕微鏡等で得られる粒径より大きい。これは、溶媒中で複数の粒子が凝集して運動しているためであり、二次粒子の粒径を示している。
【００８４】
（実施例１）
表１の試料Ｎｏ．６の分散液、詳しくはＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子（Ｍ１＝Ｆｅ、Ｍ２＝Ｆｅ、Ｌ＝オレイルアミンからなるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を、以下「ＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子」という。）の粉末１０４ｍｇをトルエン４ｍｇに分散させた分散液を調製した。その分散液を、スピンコート法を用いてＩＴＯ被膜したガラス基板（縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ１ｍｍの矩形ガラス基板）上に室温で製膜して物質吸着薄膜層とし、本発明のセンサ用電極体を作製した。このときスピンコートは、基板上に分散液を滴下後、３０秒間、回転速度４００ｒｐｍで回転させ、引き続き１０秒間１０００ｒｐｍで回転させて行った。
触針式膜厚測定機を用いてこの物質吸着薄膜層の膜厚測定を行った。図１２の距離ｄ＜２５０μｍの部分は物質吸着薄膜層が存在する部分であり、ｄ＞２５０μｍの部分が薄膜層を除去した部分である。これより、薄膜層の膜厚は約２５０ｎｍであり、その膜厚の場所依存性は１０〜２０ｎｍにとどまっており、良好な薄膜層が得られたことが分かる。
【００８５】
（実施例２）
表１の試料１４のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子（Ｍ１＝Ｆｅ、Ｍ２＝Ｃｏ）の粉末１０ｍｇをクロロホルム２０ｍｌに分散させた分散液（インク）を用い、化学結合製膜法により、室温にてＩＴＯ被膜したガラス基板（縦１０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの矩形ガラス基板）上に物質吸着薄膜層を製膜して、本発明のセンサ用電極体を作製した。詳しくは、濃度３質量％の３−（２−アミノエチルアミノプロピル）−トリメトキシシラン／エタノール溶液に上記ＩＴＯ基板を１５分浸漬し、その後エタノールで洗浄し、加熱炉にて１１０℃で１５分加熱し、次いで乾燥した。得られた基板を上記分散液（インク）に６時間浸漬後、クロロホルムにて洗浄した。
【００８６】
次に、図１３の構成のセンシングシステムを作製して検知対象物質のセンシングを行った。詳しくは、上記センサ用電極体１３３（ガラス基板１３３ａ、ＩＴＯ導電性膜１３３ｂ、物質吸着薄膜層１３３ｃ）を用い、過酸化水素の有無に対する電気化学特性の変化を測定した。このとき、参照電極１３４はＡｇ／ＡｇＣｌを用い、対極１３８には白金電極を用い、電解質液１３１はリン酸緩衝水溶液（０．０５Ｍリン酸二水和カリウム、０．０５Ｍリン酸水素二カリウム、及び０．１０Ｍ硝酸カリウム）を用いて、容器１３２内で行った。なお、各電極は、サイクリックボルタンメトリ測定を行うよう端子により接続した。検知対象物質としては３ｍＭ Ｈ２Ｏ２を用いた。
図１４にそのサイクリックボルタンメトリ測定の結果を示す。化学結合製膜法で製膜したセンサ用電極体のサイクリックボルタンメトリ１４４では、Ｅ０’（ＦｅＩＩ／ＦｅＩＩＩ）＝０．４４Ｖ（１Ｍ ＫＣｌ中）を示し、電極固定種の電気化学反応として、ピーク電流値が掃引速度に比例した。
このセンサ用電極体は、過酸化水素の酸化還元反応に対し電気化学活性を示した（図中のサイクリックボルタンメトリ１４１）。過酸化水素３ｍＭを加えた場合、ポテンシャル１Ｖ時の電流値は過酸化水素未添加時に対して約７０倍の増強が観測された。
【００８７】
一方、物質吸着薄膜層を設けなかったＩＴＯ電極基板についても同様に、Ｈ２Ｏ２未添加のサイクリックボルタンメトリ１４３及びＨ２Ｏ２を添加したときのサイクリックボルタンメトリ１４２を測定を行ったが、Ｈ２Ｏ２を検出することはできなかった。
【００８８】
（実施例３）
表１の試料１４に代えて、試料６（プルシアンブルー型金属錯体超微粒子（Ｍ１＝Ｆｅ、Ｍ２＝Ｆｅ））を用いた以外、実施例２と同様にして本発明のセンサ用電極体及びセンシングシステムを作製し、電気化学特性の変化を測定した。結果を図１５に示す。
このセンサ用電極体は、過酸化水素の酸化還元反応に対し電気化学活性を示した（図中のサイクリックボルタンメトリ１５１）。過酸化水素３ｍＭを加えた場合、ポテンシャル−０．３Ｖ時の電流値は過酸化水素未添加時（図中のサイクリックボルタンメトリ１５２）に対して約４００倍の増強が観測された。
【００８９】
（実施例４）
表１の試料Ｎｏ．１の分散液、詳しくはＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子粉末１０４ｍｇをトルエン４ｍｇに分散させ分散液を調製した。次いで、直径約８ｍｍの円に内接する程度の大きさのハート形の凸型ゴム製支持体に、上記で調製した分散液を塗布し、ＩＴＯ被膜したガラス基板上に押下接着した。図１６に示すとおり、基板上に支持体と同じ形状の物質吸着薄膜層を作製することができた。これにより、所望の形状の物質吸着薄膜層を有するセンサ用電極体を凸版製膜法により簡便に作製することができることが分かる。
【００９０】
（実施例５）
原料として塩化鉄６水和物、フェロシアン化ナトリウム１０水和物を用いて、調製例１と同様の撹拌抽出法によりＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子を合成し、その超微粒子０．０６７６ｇをトルエン１ｍｌに分散させて超微粒子分散液を得た。その超微粒子分散液を用いて、実施例１と同様にしてＩＴＯガラス基板上にスピンコート（５００ｒｐｍ１０秒後、１０００ｒｐｍ３０秒）して物質吸着薄膜層を形成し、本発明のセンサ用電極体を作製した。これを１０分間アセトン中に静置し洗浄処理を施した。
【００９１】
このときの超微粒子の状態を確認するため、ＫＢｒペレットに上記のＦｅＨＣＦ−ＯＡ微粒子を滴下したものについて、アセトン洗浄処理の前後で赤外分光測定を行った。その結果を図１７に示す。このとき４０００ｃｍ−１の測定値に原点を修正後、ＣＮ伸縮に起因するピークで規格化を行った。２９００ｃｍ−１付近のピークは保護分子であるオレイルアミンのＣＨ伸縮に帰属されるものであり、２０８０ｃｍ−１付近のピークはプルシアンブルーのＣＮ伸縮に帰属される。オレイルアミンのＣＨ伸縮のピーク強度が、プルシアンブルーのＣＮ伸縮のピーク強度に比べてアセトン洗浄処理によって減少していることがわかる。
【００９２】
上記アセトン洗浄処理した超微粒子を有する透明電極側部材について、サイクリックボルタンメトリ測定を行った。その結果、処理前のものは−１．０Ｖ以下の電圧では電気化学応答性をほとんど示さなかったが、アセトン処理を施したものは電気化学応答を示した（図１８参照）。この結果より、アセトン洗浄処理がセンサの電気化学応答性を向上させることが分かる。
【００９３】
（実施例６）
原料として塩化鉄６水和物、フェロシアン化ナトリウム１０水和物を用いて、調製例１と同様の撹拌抽出法によりＦｅＨＣＦ−ＯＡ超微粒子を合成し、その超微粒子０．０６７６ｇをトルエン１ｍｌに分散させて超微粒子分散液を得た。その超微粒子分散液を用いて、実施例１と同様にしてＩＴＯガラス基板にスピンコート（５００ｒｐｍ１０秒後、１０００ｒｐｍ３０秒）して物質吸着薄膜層を形成し、本発明のセンサ用電極体を作製した。このセンサ用電極体を２時間高温下（５０℃、１００℃、１５０℃）に静置し加熱処理を施した。
【００９４】
このときの超微粒子の状態を確認するため、実施例５と同様にして作製したＫＢｒ試料を１００℃もしくは１５０℃で加熱処理をし、それぞれ、赤外線分光測定を行った。このときの結果を図１７に併せて示している。アセトン処理のとき以上に、オレイルアミンのＣＨ伸縮の相対的ピーク強度が減少していることが分かる。
上記の透明電極側部材を用い、サイクリックボルタンメトリ測定を行った結果を図１９に示す。１５０℃に静置したものについては、電気化学応答性が明確に向上した（図中の実線）。１００℃で処理したものにおいても電気化学応答性が向上した（図中の破線）。これに対し、５０℃で処理したものでは電気化学応答性は向上しなかった（図中、一点鎖線）。この結果より、所定温度による加熱処理を施すことにより、センサの電気化学的応答性を向上させることができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明のセンサ用電極体の好ましい態様の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のセンサ用電極体に用いられるプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の構造を模式的に示す説明図である。
【図３】プルシアンブルー結晶及びその超微粒子の粉末Ｘ線回折の結果を示す図であり、（Ｉ）は標準試料のピーク位置を示し、（ＩＩ）は得られた超微粒子の測定結果を示す。
【図４】プルシアンブルー結晶及びその超微粒子のＦＴ−ＩＲ測定結果を示す図である。
【図５】プルシアンブルー超微粒子分散液の紫外可視吸収スペクトルである。
【図６】有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子の透過型電子顕微鏡像の図面代用写真である。
【図７】水分散型プルシアンブルー超微粒子の透過型電子顕微鏡像の図面代用写真である。
【図８】コバルト鉄シアノ錯体超微粒子（溶媒：トルエン）のＵＶ−ｖｉｓスペクトルである。
【図９】金属原子Ｍ２の組成（鉄―ニッケル組成）を変化させて得たプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の吸収スペクトルである。
【図１０】コバルト鉄シアノ錯体超微粒子の透過型電子顕微鏡像の図面代用写真である。
【図１１】分散液中のプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の粒度分布測定結果を示すグラフである。
【図１２】本発明のセンサ用電極体の物質吸着薄膜層の膜厚測定結果を示すグラフである。
【図１３】本発明のセンサ用電極体を備えたセンシングシステムの態様を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明のセンサ用電極体における過酸化水素のセンサ応答を示すサイクリックボルタンメトリの測定結果である。
【図１５】本発明の別のセンサ用電極体における過酸化水素のセンサ応答を示すサイクリックボルタンメトリの測定結果である。
【図１６】ハート型にプルシアンブルー型金属錯体超微粒子薄膜を凸版製膜した本発明のセンサ用電極体を示す図面代用写真である。
【図１７】ＫＢｒペレットにＦｅＨＣＦ−ＯＡ微粒子分散液を滴下した試料に加熱・洗浄処理を施したときの赤外分光スペクトルである。
【図１８】本発明のセンサ用電極体に洗浄処理を施したときのサイクリックボルタンメトリの変化を測定した結果である。
【図１９】本発明のセンサ用電極体に加熱処理を施したときのサイクリックボルタンメトリの変化を測定した結果である。
【図２０】プルシアンブルー型金属錯体の結晶構造を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 物質吸着薄膜層
２ 導電性構造体
２１ プルシアンブルー型金属錯体（微結晶）
２２ 配位子Ｌ
３１ プルシアンブルー結晶のＸ線回折測定結果
３２ 水分散型プルシアンブルー超微粒子のＸ線回折測定結果
３３ 有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子のＸ線回折測定結果
４１ プルシアンブルー結晶の赤外線吸収スペクトル
４２ 水分散型プルシアンブルー超微粒子の赤外線吸収スペクトル
４３ 有機溶媒分散型プルシアンブルー超微粒子の赤外線吸収スペクトル
５１ プルシアンブルー超微粒子（トルエン分散液）の紫外可視吸収スペクトル
５２ プルシアンブルー超微粒子（水分散液）の紫外可視吸収スペクトル
２２０ プルシアンブルー型金属錯体
２２１ 金属原子Ｍ１
２２２ 炭素原子
２２３ 窒素原子
２２４ 金属原子Ｍ２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により形成した物質吸着薄膜層を、導電性構造体に設けたセンサ用電極体であって、前記導電性構造体に電圧を印加して前記電極体を電気的に制御し、前記物質吸着薄膜層の表面に目的物質が吸着したときの選択的な電気特性変化を測定することにより、その目的物質を検知しうることを特徴とするセンサ用電極体。
【請求項２】
前記目的物質が分子であることを特徴とする請求項１記載のセンサ用電極体。
【請求項３】
前記目的物質が過酸化水素であることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ用電極体。
【請求項４】
前記物質吸着薄膜層に電気化学特性制御剤を含有させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項５】
前記物質吸着薄膜層が、前記分散液により形成した薄膜層と、電気化学特性制御剤を含有させた薄膜層とを少なくとも有する多層薄膜層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項６】
前記超微粒子が、下記金属原子Ｍ１と金属原子Ｍ２とを有するプルシアンブルー型金属錯体結晶に、ピリジル基もしくはアミノ基を含有する化合物を保護配位子として１種または２種以上配位させた、平均粒子径２００ｎｍ以下の超微粒子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
［金属原子Ｍ１：バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ニッケル、白金、ロジウム、オスミウム、イリジウム、パラジウム、および銅から選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
［金属原子Ｍ２：バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、ランタン、ユーロピウム、ガドリニウム、ルテチウム、バリウム、ストロンチウム、およびカルシウムから選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
【請求項７】
前記保護配位子とする化合物の炭素原子数が４以上１００以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項８】
前記保護配位子とする化合物が下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化２】
（式中、Ｒ３は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化３】
（式中、Ｒ４は炭素原子数６以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表し、Ｒ５はアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【請求項９】
前記置換基Ｒ１〜Ｒ４がアルケニル基であることを特徴とする請求項８記載のセンサ用電極体。
【請求項１０】
前記物質吸着薄膜層中に、前記保護配位子化合物を質量比でプルシアンブルー型金属錯体の１０倍以下の範囲で含有させ、アルカリ耐性を高めたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１１】
前記物質吸着薄膜層が、前記分散液を、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、スプレー製膜法、レイヤーバイレイヤー製膜法、及び印刷法のいずれかにより塗布製膜した、高表面積吸着面を有する液体製膜層であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１２】
前記分散液が撹拌抽出法により調製したプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１３】
前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／又はその後、加熱処理及び／又は洗浄処理を施すことにより、前記保護配位子を除去したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセンサ用電極体を備えたセンサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のセンサであって、食物中の微量の過酸化水素を検知することを特徴とする食品検査用センサ。
【請求項１６】
請求項１４に記載のセンサであって、生体物質を検知することを特徴とするバイオセンサ。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセンサ用電極体、対極電極、及び参照電極を組み合わせて、液相で目的物質を検知することを特徴とするセンシングシステム。
【請求項１８】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電極体を製造するに当り、撹拌抽出法もしくは逆ミセル法により保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を分散させた分散液を調製し、導電性構造体に前記分散液により物質吸着薄膜層を形成することを特徴とするセンサ用電極体の製造方法。
【請求項１９】
前記保護配位子をアミノ基もしくはピリジル基を含有する化合物とし、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、レイヤーバイレイヤーディップ製膜法、及び印刷法から選ばれる製膜法により前記分散液を塗布して物質吸着薄膜層を形成することを特徴とする請求項１８記載のセンサ用電極体の製造方法。
【請求項２０】
前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／又はその後、洗浄処理及び／又は加熱処理を施して前記保護配位子を除去することを特徴とする請求項１８又は１９記載のセンサ用電極体の製造方法。
【請求項１】
保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体超微粒子を含有させた分散液により形成した物質吸着薄膜層を、導電性構造体に設けたセンサ用電極体であって、前記導電性構造体に電圧を印加して前記電極体を電気的に制御し、前記物質吸着薄膜層の表面に目的物質が吸着したときの選択的な電気特性変化を測定することにより、その目的物質を検知しうることを特徴とするセンサ用電極体。
【請求項２】
前記目的物質が分子であることを特徴とする請求項１記載のセンサ用電極体。
【請求項３】
前記目的物質が過酸化水素であることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ用電極体。
【請求項４】
前記物質吸着薄膜層に電気化学特性制御剤を含有させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項５】
前記物質吸着薄膜層が、前記分散液により形成した薄膜層と、電気化学特性制御剤を含有させた薄膜層とを少なくとも有する多層薄膜層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項６】
前記超微粒子が、下記金属原子Ｍ１と金属原子Ｍ２とを有するプルシアンブルー型金属錯体結晶に、ピリジル基もしくはアミノ基を含有する化合物を保護配位子として１種または２種以上配位させた、平均粒子径２００ｎｍ以下の超微粒子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
［金属原子Ｍ１：バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ニッケル、白金、ロジウム、オスミウム、イリジウム、パラジウム、および銅から選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
［金属原子Ｍ２：バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、ランタン、ユーロピウム、ガドリニウム、ルテチウム、バリウム、ストロンチウム、およびカルシウムから選ばれる少なくとも１つの金属原子。］
【請求項７】
前記保護配位子とする化合物の炭素原子数が４以上１００以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項８】
前記保護配位子とする化合物が下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化２】
（式中、Ｒ３は炭素原子数８以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【化３】
（式中、Ｒ４は炭素原子数６以上のアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表し、Ｒ５はアルキル基、アルケニル基、もしくはアルキニル基を表す。）
【請求項９】
前記置換基Ｒ１〜Ｒ４がアルケニル基であることを特徴とする請求項８記載のセンサ用電極体。
【請求項１０】
前記物質吸着薄膜層中に、前記保護配位子化合物を質量比でプルシアンブルー型金属錯体の１０倍以下の範囲で含有させ、アルカリ耐性を高めたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１１】
前記物質吸着薄膜層が、前記分散液を、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、スプレー製膜法、レイヤーバイレイヤー製膜法、及び印刷法のいずれかにより塗布製膜した、高表面積吸着面を有する液体製膜層であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１２】
前記分散液が撹拌抽出法により調製したプルシアンブルー型金属錯体超微粒子の分散液であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１３】
前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／又はその後、加熱処理及び／又は洗浄処理を施すことにより、前記保護配位子を除去したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のセンサ用電極体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセンサ用電極体を備えたセンサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のセンサであって、食物中の微量の過酸化水素を検知することを特徴とする食品検査用センサ。
【請求項１６】
請求項１４に記載のセンサであって、生体物質を検知することを特徴とするバイオセンサ。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセンサ用電極体、対極電極、及び参照電極を組み合わせて、液相で目的物質を検知することを特徴とするセンシングシステム。
【請求項１８】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電極体を製造するに当り、撹拌抽出法もしくは逆ミセル法により保護配位子を有するプルシアンブルー型金属錯体の超微粒子を分散させた分散液を調製し、導電性構造体に前記分散液により物質吸着薄膜層を形成することを特徴とするセンサ用電極体の製造方法。
【請求項１９】
前記保護配位子をアミノ基もしくはピリジル基を含有する化合物とし、スピンコート製膜法、ラングミュアブロジェット製膜法、レイヤーバイレイヤーディップ製膜法、及び印刷法から選ばれる製膜法により前記分散液を塗布して物質吸着薄膜層を形成することを特徴とする請求項１８記載のセンサ用電極体の製造方法。
【請求項２０】
前記物質吸着薄膜層の製膜時及び／又はその後、洗浄処理及び／又は加熱処理を施して前記保護配位子を除去することを特徴とする請求項１８又は１９記載のセンサ用電極体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−４６００１（Ｐ２００８−４６００１Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２２０８１（Ｐ２００６−２２２０８１）
【出願日】平成１８年８月１６日（２００６．８．１６）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（３０４０２４４３０）国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 (169)
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１６日（２００６．８．１６）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（３０４０２４４３０）国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 (169)
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