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技術コラムを連載でお届けいたします。
「ケースレー428−PROG型電流電圧変換アンプのエミュレーション・モード搭載したA4280高速電流電圧変換アンプ」の開発現場より、不定期でお送りします。
技術コラム : バイオセンサーと温度
投稿日時: 2020-1-8 15:05:00 (48 ヒット)
昔々、学生のころ化学の授業で聞いた化学反応は温度が10℃上がれば2倍になるという
おぼろげな記憶で今まで、材料を判断してきました。

この10℃で 化学反応2倍は、ほぼ経験則ですが意外とゴム(高分子)や電解質などでは
成り立つ法則のようです。

バイオセンサーは体温近く(37℃)で動作することが考えれますが、室温20℃では
1/(2x1.7)=ほぼ0.3 つまり 体内の反応に対し室温で測定すると30%の
信号強度しかない可能性があります。 タンパク質の変性温度は60℃なので
装置を60℃に温めれば信号強度があがるかもしれません。

わかりやすく言うと、ゆで卵の半熟を作る温度です。
タンパク質は60℃で変性を始めて
卵黄は70℃で固まり、卵白は80℃で固まります。
野沢温泉や湯村温泉の源泉は90℃以上あり、
15分で固ゆでのゆで卵ができます。
箱根大涌谷の黒卵は、80℃の温泉に60分付けた後
100℃の温泉の蒸気に15分当てて完成です。

昔、ハワイのキラウエア火山に行ったときそこらじゅうで蒸気が出ているのに
温泉卵は無いと聞いて、日本では温泉卵は常識だとガイドに説明したことがあります。
未だキラウエア火山で温泉卵はやっていないようです。

かなり脱線いたしましたが
まあ、温度を一定に保てないと逆にノイズの原因を増やすばかりです。
溶液中の分子振動も大きく違います。

また温度は、微小電圧の測定にも大敵です。
ゼーベック効果があり、銅と酸化銅の接触点が1℃変化すれば
1mV変化します。

昔から、化学実験室にある装置は触媒になる物質が多く
配線がやたら錆て緑青をふいていた記憶しかありません。

簡単にいえば、NaClや KCl があればイオン化傾向によって
簡単に錆びます。

銅に金メッキをしても、金メッキの隙間や傷から銅が酸化してしまいます。
銅は銅塩(どうしおう)もありません。

そこで、一番いいのは白金ですがこれの値段がべらぼうに高い。
装置に組み込むには高額すぎる部品です。(材料で 1g 3700円くらいしています)
ペアの電極を作ると数万円してしまいます。

白金を使用したとしても、どこかで銅線に接続しますが
1℃で0.5mVくらいの熱起電力の誤差が考えられます。

数mVの測定で 0.5mVは大きな誤差になります。

この辺りのヤヤコシイことをふまえてのバイオセンサー開発になるのでしょう。
投稿者: axis


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