JPH09127045A - 溶存酸素センサ - Google Patents
溶存酸素センサInfo
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- JPH09127045A JPH09127045A JP7302023A JP30202395A JPH09127045A JP H09127045 A JPH09127045 A JP H09127045A JP 7302023 A JP7302023 A JP 7302023A JP 30202395 A JP30202395 A JP 30202395A JP H09127045 A JPH09127045 A JP H09127045A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 アルミナ基板上に白金作用極、白金対極
および銀／塩化銀参照極を設け、これらの電極上に高吸
水性ポリマーを架橋固定化した後電解質水溶液を含浸さ
せ、テトラフルオロエチレン樹脂製酸素透過膜をかぶせ
て密着させ、固定化した溶存酸素センサ。 【効果】 電解質溶液を高吸収性ポリマーに含浸させた
上で、電極形成基板と酸素透過膜との間の空間に封入し
ているので、保水力を高めるために電解質溶液保持体を
収容するための溝などを基板上に特に設ける必要がな
く、従って構造的に簡略化し得るばかりではなく、溝形
成に伴う強度的な低下や基板材質の制約などといった問
題もみられなくなる。
および銀／塩化銀参照極を設け、これらの電極上に高吸
水性ポリマーを架橋固定化した後電解質水溶液を含浸さ
せ、テトラフルオロエチレン樹脂製酸素透過膜をかぶせ
て密着させ、固定化した溶存酸素センサ。 【効果】 電解質溶液を高吸収性ポリマーに含浸させた
上で、電極形成基板と酸素透過膜との間の空間に封入し
ているので、保水力を高めるために電解質溶液保持体を
収容するための溝などを基板上に特に設ける必要がな
く、従って構造的に簡略化し得るばかりではなく、溝形
成に伴う強度的な低下や基板材質の制約などといった問
題もみられなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶存酸素センサに
関する。更に詳しくは、そこに封入される電解質溶液の
特別の支持構造を不要なものとした溶存酸素センサに関
する。
関する。更に詳しくは、そこに封入される電解質溶液の
特別の支持構造を不要なものとした溶存酸素センサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】特開昭63-238,549号公報には、基板上に
異方性エッチングによって電解液含有体収容溝を作製
し、この溝内に非液体の電解液含有体を収容すると共
に、溝の上面をガス透過性膜で被覆し、更にこのガス透
過性膜の上部に酸素電極を設けたマイクロバイオセンサ
が記載されている。
異方性エッチングによって電解液含有体収容溝を作製
し、この溝内に非液体の電解液含有体を収容すると共
に、溝の上面をガス透過性膜で被覆し、更にこのガス透
過性膜の上部に酸素電極を設けたマイクロバイオセンサ
が記載されている。
【０００３】ここでは、電解液含有体として、アガロー
ス等のゲル形成物質に電解液を浸み込ませたものあるい
は多孔質樹脂材料の細孔に電解液を充満させたものを用
いているため、いずれも保水力が弱く、基板に溝を設け
てそこに収容することが重要であると述べられている。
そのため、溝を形成させるための基板は、シリコン単結
晶の如き異方性エッチング可能な単結晶でなければなら
ず、従って基板材質が限定されるばかりではなく、溝を
設けたことによる側面部での強度的な低下を避けること
ができない。
ス等のゲル形成物質に電解液を浸み込ませたものあるい
は多孔質樹脂材料の細孔に電解液を充満させたものを用
いているため、いずれも保水力が弱く、基板に溝を設け
てそこに収容することが重要であると述べられている。
そのため、溝を形成させるための基板は、シリコン単結
晶の如き異方性エッチング可能な単結晶でなければなら
ず、従って基板材質が限定されるばかりではなく、溝を
設けたことによる側面部での強度的な低下を避けること
ができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶存
酸素センサであって、そこに封入される電解質溶液の特
別の支持構造を不要としたものを提供することにある。
酸素センサであって、そこに封入される電解質溶液の特
別の支持構造を不要としたものを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
絶縁性基板上に少なくとも２個の電極が形成されてお
り、これらの各電極を覆う酸素透過膜との間の空間に高
吸水性ポリマーに含浸させた電解質溶液を封入した溶存
酸素センサによって達成される。
絶縁性基板上に少なくとも２個の電極が形成されてお
り、これらの各電極を覆う酸素透過膜との間の空間に高
吸水性ポリマーに含浸させた電解質溶液を封入した溶存
酸素センサによって達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】絶縁性基板としては、アルミナ基
板、窒化アルミニウム基板、耐熱性ガラス基板、酸化膜
で絶縁されたシリコン基板等が用いられる。これらの絶
縁性基板上には、作用極および対極を含む少なくとも２
個の電極、一般には作用極、対極および参照極が形成さ
れる。作用極および対極は、これらの少なくとも一方を
金電極、銀電極あるいは炭素電極とすることもできる
が、一般には白金電極として形成される。白金電極の形
成は、真空蒸着法、スパッタリング法などの一般的に用
いられる方法によって行われる。また、参照極は、一旦
白金参照極リード電極を同様の方法で形成させた後、こ
のリード電極上にスクリーン印刷法で銀ペーストを印刷
し、焼成して積層銀電極とし、次いでこの部分を塩酸中
に浸漬して定電流電解を行って表面を塩化銀化した銀／
塩化銀電極として形成される。
板、窒化アルミニウム基板、耐熱性ガラス基板、酸化膜
で絶縁されたシリコン基板等が用いられる。これらの絶
縁性基板上には、作用極および対極を含む少なくとも２
個の電極、一般には作用極、対極および参照極が形成さ
れる。作用極および対極は、これらの少なくとも一方を
金電極、銀電極あるいは炭素電極とすることもできる
が、一般には白金電極として形成される。白金電極の形
成は、真空蒸着法、スパッタリング法などの一般的に用
いられる方法によって行われる。また、参照極は、一旦
白金参照極リード電極を同様の方法で形成させた後、こ
のリード電極上にスクリーン印刷法で銀ペーストを印刷
し、焼成して積層銀電極とし、次いでこの部分を塩酸中
に浸漬して定電流電解を行って表面を塩化銀化した銀／
塩化銀電極として形成される。
【０００７】図１には、溶存酸素センサの断面図が示さ
れており、絶縁性基板１上に作用極２、対極３および参
照極４がそれぞれ形成されている状態が示されている。
これらの各電極は、酸素透過膜５によってかぶさるよう
に覆われており、その間の空間には電解質溶液含浸高吸
収性ポリマー６が封入されている。
れており、絶縁性基板１上に作用極２、対極３および参
照極４がそれぞれ形成されている状態が示されている。
これらの各電極は、酸素透過膜５によってかぶさるよう
に覆われており、その間の空間には電解質溶液含浸高吸
収性ポリマー６が封入されている。
【０００８】酸素透過膜としては、テトラフルオロエチ
レン樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ネガ型フォトレジスト
膜など酸素透過性を有するものであれば任意のものを用
いることができ、基板との密着性の点からテトラフルオ
ロエチレン樹脂膜の使用を避けている前記先行技術にみ
られるような制約は何らみられない。即ち、本発明にお
いては、テトラフルオロエチレン樹脂膜を用いた場合に
あっても、アルミナ基板等の絶縁性基板への密着固定
は、片面接着層付ポリエチレンテレフタレートなどによ
り容易に行うことができる。
レン樹脂膜、シリコーン樹脂膜、ネガ型フォトレジスト
膜など酸素透過性を有するものであれば任意のものを用
いることができ、基板との密着性の点からテトラフルオ
ロエチレン樹脂膜の使用を避けている前記先行技術にみ
られるような制約は何らみられない。即ち、本発明にお
いては、テトラフルオロエチレン樹脂膜を用いた場合に
あっても、アルミナ基板等の絶縁性基板への密着固定
は、片面接着層付ポリエチレンテレフタレートなどによ
り容易に行うことができる。
【０００９】このような各電極を形成させた絶縁性基板
への酸素透過膜の密着固定に先立って、その間の空間に
は高吸収性ポリマーに含浸させた電解質溶液が封入され
る。
への酸素透過膜の密着固定に先立って、その間の空間に
は高吸収性ポリマーに含浸させた電解質溶液が封入され
る。
【００１０】高吸収性ポリマーとしては、でん粉系(グ
ラフト重合系、カルボキシメチル化系)、セルロース系
(グラフト重合系、カルボキシメチル化系)または合成ポ
リマー系(ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール
系、ポリアクリルアミド系、ポリオキシエチレン系な
ど)の粉末状物または繊維状物が用いられ、好ましくは
でん粉グラフト重合系またはポリアクリル酸塩系の粉末
状のものが用いられる。
ラフト重合系、カルボキシメチル化系)、セルロース系
(グラフト重合系、カルボキシメチル化系)または合成ポ
リマー系(ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール
系、ポリアクリルアミド系、ポリオキシエチレン系な
ど)の粉末状物または繊維状物が用いられ、好ましくは
でん粉グラフト重合系またはポリアクリル酸塩系の粉末
状のものが用いられる。
【００１１】これらの高吸収性ポリマーは、それを濃度
約5〜20%の水分散液とした後、各電極部分での膜厚が約
0.005〜0.1mm程度になるように絶縁性基板上に塗布し、
それの架橋温度に加熱して架橋固定化させる。その後、
高吸収性ポリマー層を電解質溶液、例えば塩化カリウム
水溶液、塩化ナトリウム水溶液等に浸漬して含浸させ
る。含浸後、酸素透過膜をそこにかぶせ、密着固定化さ
せる。
約5〜20%の水分散液とした後、各電極部分での膜厚が約
0.005〜0.1mm程度になるように絶縁性基板上に塗布し、
それの架橋温度に加熱して架橋固定化させる。その後、
高吸収性ポリマー層を電解質溶液、例えば塩化カリウム
水溶液、塩化ナトリウム水溶液等に浸漬して含浸させ
る。含浸後、酸素透過膜をそこにかぶせ、密着固定化さ
せる。
【００１２】
【発明の効果】本発明に係る溶存酸素センサは、電解質
溶液を高吸収性ポリマーに含浸させた上で、電極形成基
板と酸素透過膜との間の空間に封入しているので、保水
力を高めるために電解質溶液保持体を収容するための溝
などを基板上に特に設ける必要がなく、従って構造的に
簡略化し得るばかりではなく、溝形成に伴う強度的な低
下や基板材質の制約などといった問題もみられなくな
る。このセンサは、酵素を用いる溶存酸素バイオセンサ
としても用いることができる。
溶液を高吸収性ポリマーに含浸させた上で、電極形成基
板と酸素透過膜との間の空間に封入しているので、保水
力を高めるために電解質溶液保持体を収容するための溝
などを基板上に特に設ける必要がなく、従って構造的に
簡略化し得るばかりではなく、溝形成に伴う強度的な低
下や基板材質の制約などといった問題もみられなくな
る。このセンサは、酵素を用いる溶存酸素バイオセンサ
としても用いることができる。
【００１３】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】実施例 アルミナ基板(京セラ製品A-493)上に、白金作用極、白
金対極および白金参照極リード電極をいずれも4000Åの
膜厚で真空蒸着法によって形成させた。次いで、白金参
照極リード電極上にスクリーン印刷法で銀ペーストを印
刷し、焼成して積層銀電極とした。この積層銀電極部分
を0.1M塩酸中に浸漬し、0.6mA/cm2の電流密度で20分間
の定電流電解を行い、参照極リード電極表面を塩化銀化
した。この定電流電解には、ポテンショガルバノスタッ
ト(北斗電工製HA-501)が用いられた。
金対極および白金参照極リード電極をいずれも4000Åの
膜厚で真空蒸着法によって形成させた。次いで、白金参
照極リード電極上にスクリーン印刷法で銀ペーストを印
刷し、焼成して積層銀電極とした。この積層銀電極部分
を0.1M塩酸中に浸漬し、0.6mA/cm2の電流密度で20分間
の定電流電解を行い、参照極リード電極表面を塩化銀化
した。この定電流電解には、ポテンショガルバノスタッ
ト(北斗電工製HA-501)が用いられた。
【００１５】これら３つの電極上に、高吸収性ポリマー
(住友化学製品スミカゲルL-5H)の10%水分散液を膜厚が1
mmとなる厚さで塗布した後、150℃に１時間加熱して架
橋固定化させた。その高吸収性ポリマー層に3M KCl水溶
液を含浸、膨潤させた後、テトラフルオロエチレン樹脂
製酸素透過膜をかぶせて密着固定化させる。
(住友化学製品スミカゲルL-5H)の10%水分散液を膜厚が1
mmとなる厚さで塗布した後、150℃に１時間加熱して架
橋固定化させた。その高吸収性ポリマー層に3M KCl水溶
液を含浸、膨潤させた後、テトラフルオロエチレン樹脂
製酸素透過膜をかぶせて密着固定化させる。
【００１６】このようにして作製されたセンサをＦＩＡ
測定装置に組み込み、溶存酸素水溶液に対する応答性を
測定した。測定は、電流検出計(B．A．S．社製LC-4B)を
用い、次の条件に従って行われた。 センサ温度：25℃ サンプル温度：25℃ 作用極 vs. 参照極の印加電圧：-0.6V vs. Ag/AgCl
測定装置に組み込み、溶存酸素水溶液に対する応答性を
測定した。測定は、電流検出計(B．A．S．社製LC-4B)を
用い、次の条件に従って行われた。 センサ温度：25℃ サンプル温度：25℃ 作用極 vs. 参照極の印加電圧：-0.6V vs. Ag/AgCl
【００１７】その結果、溶存酸素飽和水および0.4M亜硫
酸ナトリウム水溶液に対して、図２のグラフに示される
ような検量線が得られ、溶存酸素量の測定が正確に行え
ることが分かった。この際、所定温度での溶存酸素飽和
水の飽和量を100%とし、水中の酸素がNaHSO3と反応して
水中酸素濃度が0ppmとなったときを0%とした。これらの
中間濃度は、NaHSO3を変えることによって設定した。
酸ナトリウム水溶液に対して、図２のグラフに示される
ような検量線が得られ、溶存酸素量の測定が正確に行え
ることが分かった。この際、所定温度での溶存酸素飽和
水の飽和量を100%とし、水中の酸素がNaHSO3と反応して
水中酸素濃度が0ppmとなったときを0%とした。これらの
中間濃度は、NaHSO3を変えることによって設定した。
【図１】本発明に係る溶存酸素センサの概要断面図であ
る。
る。
【図２】溶存酸素水溶液の応答性を示す計量線グラフで
ある。
ある。
１ 絶縁性基板 ２ 作用極 ３ 対極 ４ 参照極 ５ 酸素透過膜 ６ 電解質溶液含浸高吸収性ポリマー
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に少なくとも２個の電極が
形成されており、これらの各電極を覆う酸素透過膜との
間の空間に高吸水性ポリマーに含浸させた電解質溶液を
封入してなる溶存酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302023A JPH09127045A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 溶存酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302023A JPH09127045A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 溶存酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09127045A true JPH09127045A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17903972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7302023A Pending JPH09127045A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 溶存酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09127045A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002006805A1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-24 | Yuil Eginneering Corp | Spacer-inserted dissolved oxygen sensor |
| JP2006284312A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | New Cosmos Electric Corp | ガルバニ電池式酸素センサ |
| CN101881749A (zh) * | 2010-06-25 | 2010-11-10 | 浙江大学 | 一种全固态溶解氧传感器及其制备方法 |
| JP2011510280A (ja) * | 2008-01-18 | 2011-03-31 | エフ．ホフマン−ラ ロシュ アーゲー | 微小多孔質の電解質層を有するガスセンサ |
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| KR20200120298A (ko) * | 2019-04-12 | 2020-10-21 | 한양대학교 산학협력단 | 폴리사카라이드계 고분자를 포함하는 전기화학 가스센서용 젤 고분자 전해질 및 그 제조 방법 |
| WO2024195746A1 (ja) * | 2023-03-23 | 2024-09-26 | マクセル株式会社 | 電気化学式酸素センサ |
| WO2024216700A1 (zh) * | 2023-04-20 | 2024-10-24 | 广科知微(广东)传感科技有限公司 | 一种水质检测装置、数据处理方法及检测系统 |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP7302023A patent/JPH09127045A/ja active Pending
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