CN116034270A - 电解液分析用试验片以及电解液分析装置 - Google Patents
电解液分析用试验片以及电解液分析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116034270A CN116034270A CN202180054220.0A CN202180054220A CN116034270A CN 116034270 A CN116034270 A CN 116034270A CN 202180054220 A CN202180054220 A CN 202180054220A CN 116034270 A CN116034270 A CN 116034270A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion
- substrate
- test piece
- electrolyte
- sensitive film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/27—Association of two or more measuring systems or cells, each measuring a different parameter, where the measurement results may be either used independently, the systems or cells being physically associated, or combined to produce a value for a further parameter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/307—Disposable laminated or multilayered electrodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes
Abstract
本发明的电解液分析用试验片具备沿着一个方向(X方向)延伸的基板(31)。在基板(31)的一方的主面(31a)具备:第1离子感应膜(41i),设置于X方向上的一端(31e)侧的特定区域;以及第1引出电极(43),从第1离子感应膜(41i)向另一端(31f)侧延伸。在基板(31)的另一方的主面(31b)具备:第2离子感应膜(42i),设置于一端(31e)侧的特定区域;以及第2引出电极(44),从第2离子感应膜(42i)向另一端(31f)侧延伸。第1离子感应膜(41i)、第2离子感应膜(42i)分别与电解液接触,产生与第1离子种类的浓度对应的第1电位、以及与第2离子种类的浓度对应的第2电位。
Description
技术领域
本发明涉及电解液分析用试验片,更详细地说,涉及用于测定电解液中含有的第1离子种类(ionic species)与第2离子种类之间的浓度比的试验片。另外,本发明涉及具备这样的电解液分析用试验片,并测定所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比的电解液分析装置。
背景技术
以往,作为这种电解液分析用试验片,例如,如专利文献1(日本专利第5809969号公报)所公开的那样,在细长的基板(层叠基板)的一面的前端部,圆形的钠离子电极和圆形的钾离子电极在所述基板的长边方向上排成一列配置的结构已被公众所知。所述钠离子电极、所述钾离子电极分别包括选择性地与钠离子、钾离子反应的圆形的离子感应膜、以及在它们的正下方形成的导电膜。
另外,例如,如专利文献2(日本专利第6127460号公报)所公开的那样,在细长的基板的一面的前端部,圆形的钠离子电极和圆形的钾离子电极在与所述基板的长边方向垂直的方向(宽度方向)上排列配置的结构已被公知所知。与专利文献1中的结构相同,所述钠离子电极、所述钾离子电极分别包括选择性地与钠离子、钾离子反应的圆形的离子感应膜、以及在它们的正下方形成的导电膜。
专利文献1:日本专利第5809969号公报
专利文献2:日本专利第6127460号公报
然而,各离子感应膜通过利用喷墨印刷法等在所述基板上涂布材料液(包含有机溶剂的溶液),并使该材料液干燥固化而形成。因此,在专利文献1、2的试验片的方式中,存在以下问题:在制作过程中,在涂布材料液之后且有机溶剂蒸发之前,不同的材料液彼此扩展而接触。其结果是,所形成的各离子感应膜的特性受损。
为了防止该问题,在专利文献1(日本专利第5809969号公报)中提出了以下方案,即:在所述基板设置将所述钠离子感应膜与所述钾离子感应膜之间分隔的凸壁或者凹槽。但是,如果是在所述基板设置有这样的凸壁或者凹槽的情况,则所述基板的尺寸变大,这是不利的。
发明内容
因此,本发明的课题在于提供一种电解液分析用试验片,用于测定电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比,该电解液分析用试验片能够使用于形成离子感应膜的材料液彼此不相互接触,且能够以小尺寸制作而成。另外,本发明的课题在于提供一种电解液分析装置,具备所述电解液分析用试验片,测定所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。
为了解决所述课题,本公开的电解液分析用试验片用于测定电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比,其特征在于,具备:
基板,沿着一个方向延伸;
第1离子感应膜,在所述基板的一方的主面,设置于所述一个方向上的一端侧的特定区域,与所述电解液接触而产生与所述第1离子种类的浓度对应的第1电位;
第1引出电极,在所述一方的主面,从所述第1离子感应膜向与所述一端侧相反的另一端侧延伸;
第2离子感应膜,在所述基板的与所述一方的主面相反的另一方的主面,设置于所述一端侧的特定区域,与所述电解液接触而产生与所述第2离子种类的浓度对应的第2电位;以及
第2引出电极,在所述另一方的主面,从所述第2离子感应膜向所述另一端侧延伸。
在本说明书中,基板的“一方的主面”和“另一方的主面”是指在空间上扩展的一对板面,与端面不同。
“一端侧”是指接近所述一个方向上的一端和另一端中的所述一端的一侧。另外,“另一端侧”是指接近所述一个方向上的一端和另一端中的所述另一端的一侧。
在本公开的电解液分析用试验片中,在所述基板的一方的主面上设置有所述第1离子感应膜,并且,在所述基板的与所述一方的主面相反的另一方的主面上设置有所述第2离子感应膜。也就是说,所述第1离子感应膜和所述第2离子感应膜并不是在所述基板的1个主面上排列配置,而是在相互对置的主面上配置。根据该配置,在该电解液分析用试验片的制作阶段,用于形成所述第1离子感应膜的材料液在所述一方的主面上的涂布以及固化、以及用于形成所述第2离子感应膜的材料液在所述另一方的主面上的涂布以及固化并不是并行进行而是在不同的主面上进行。因此,该电解液分析用试验片能够以用于形成所述第1离子感应膜与所述第2离子感应膜的材料液彼此相互不接触的方式制作而成。其结果是,根据该电解液分析用试验片,所述第1离子感应膜、所述第2离子感应膜的特性不会受损。另外,在所述基板中,如果将所述一方的主面中的所述第1离子感应膜、所述第1引出电极的位置与所述另一方的主面中的所述第2离子感应膜、所述第2引出电极的位置设定为在表面背面一致,那么与在单侧的主面使两者沿着宽度方向并排配置的情况相比,所述试验片的尺寸减小到大致一半。
另外,例如能够以在所述一方的主面上形成所述第1离子感应膜之后,在所述另一方的主面上形成所述第2离子感应膜的方式,在时间上错开进行在所述一方的主面上的所述第1离子感应膜的形成、以及在所述另一方的主面上的所述第2离子感应膜的形成。
另外,在该电解液分析用试验片的使用阶段,例如,如果所述基板的所述一端侧(前端部)浸渍在电解液中,那么所述电解液与所述第1离子感应膜和所述第2离子感应膜接触。由此,所述第1离子感应膜产生与所述第1离子种类的浓度对应的第1电位,另外,所述第2离子感应膜产生与所述第2离子种类的浓度对应的第2电位。所述第1离子感应膜所产生的第1电位、所述第2离子感应膜所产生的第2电位分别通过所述第1引出电极、所述第2引出电极向所述基板的所述另一端侧传递。基于所述的第1电位与第2电位之间的电位差,计算所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。这样,能够测定所述电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比。
在一个实施方式的电解液分析用试验片中,其特征在于,
所述基板包括相互重叠地贴合的第1基板和第2基板,
所述一方的主面是所述第1基板的两个主面中远离所述第2基板的一侧的主面,
所述另一方的主面是所述第2基板的两个主面中远离所述第1基板的一侧的主面。
在该一个实施方式的电解液分析用试验片中,在所述第1基板与所述第2基板相互重叠地贴合之前的阶段,进行所述第1离子感应膜的形成以及所述第2离子感应膜的形成。在该情况下,能够在空间上完全地分离进行在所述第1基板的所述一方的主面上的所述第1离子感应膜的形成、以及在所述第2基板的所述另一方的主面上的所述第2离子感应膜的形成。因此,所述第1离子感应膜、所述第2离子感应膜能够以用于形成它们的材料液彼此相互不接触的方式制作而得。其结果是,在电解液分析用试验片中,所述第1离子感应膜、所述第2离子感应膜的特性不会受损。
另外,能够在时间上并行或者在时间上错开进行在所述第1基板的所述一方的主面上的所述第1离子感应膜的形成、以及在所述第2基板的所述另一方的主面上的所述第2离子感应膜的形成。
另外,在进行了所述第1离子感应膜的形成以及所述第2离子感应膜的形成之后,将所述第1基板的剩余的主面(未形成所述第1离子感应膜的一方的主面)与所述第2基板的剩余的主面(未形成所述第2离子感应膜的一方的主面)对置,并相互重叠地贴合。
在一个实施方式的电解液分析用试验片中,其特征在于,
所述基板具有贯通孔,该贯通孔在所述一个方向上的所述一端侧,在所述第1离子感应膜和第2离子感应膜以及所述第1引出电极和所述第2引出电极所占的区域以外的区域,从所述一方的主面贯通到所述另一方的主面。
在该一个实施方式的电解液分析用试验片中,在使用阶段,用户例如以使所述试验片的所述一端侧(前端部)朝向斜下方的状态向所述前端部滴洒所述电解液。于是,所述电解液与上表面侧的离子感应膜(例如、第1离子感应膜)接触,经过所述贯通孔而绕到下表面侧,与下表面侧的离子感应膜(在该例中是第2离子感应膜)接触。因此,能够测定所述电解液中含有的所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。这样,用户能够通过向所述试验片的前端部滴洒所述电解液这样的简单操作,测定所述电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比。在该情况下,用户无需特意准备用于装入测定对象的电解液即可。
在一个实施方式的电解液分析用试验片中,其特征在于,
具备由使所述电解液渗透的材料形成的渗透性部件,
所述渗透性部件从所述一方的主面向所述另一方的主面跨越所述基板的端面,在空间上连续地覆盖所述第1离子感应膜和所述第2离子感应膜。
“使电解液渗透的材料”是指例如卷绕在一起的纤维(线)、海绵、薄纸、纱布、脱脂棉等。
在该一个实施方式的电解液分析用试验片中,在使用阶段,用户以使例如所述试验片的所述一端侧(前端部)朝向斜下方的状态,向设置有所述渗透性部件的所述前端部滴洒所述电解液。于是,所述电解液沿着厚度方向渗透所述渗透性部件,与上表面侧的离子感应膜(例如、第1离子感应膜)接触,并且沿着所述渗透性部件从上表面侧向下表面侧跨越所述基板的端面渗透,与下表面侧的离子感应膜(在该例中是第2离子感应膜)接触。因此,能够测定所述电解液中含有的所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。这样,用户能够通过向所述试验片的前端部(设置有所述渗透性部件)滴洒所述电解液这样的简单操作,测定所述电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比。在该情况下,用户无需特意准备用于装入测定对象的电解液的容器即可。
根据一个实施方式的电解液分析用试验片,其特征在于,
所述电解液是尿液,
所述第1离子种类是钠离子,
所述第2离子种类是钾离子。
在该一个实施方式的电解液分析用试验片中,能够通过用户的简单操作(将所述试验片的所述一端侧(前端部)浸渍在尿液中的操作、或者向所述试验片的所述一端侧(前端部)滴洒尿液的操作),测定尿液中的钠离子与钾离子之间的浓度比。
在一个实施方式的电解液分析用试验片中,其特征在于,
所述第1离子感应膜的灵敏度与所述第2离子感应膜的灵敏度一致,并且所述第1离子感应膜的选择性与所述第2离子感应膜的选择性一致。
离子感应膜的“灵敏度”是指,相对于测定对象的离子浓度的变化,该感应膜产生的电位的变化量。例如,灵敏度作为离子浓度变化1位时的电位变化量,以mV/dec单位表示。离子感应膜的“选择性”是指,干扰物质对感应膜产生的电位的影响量。例如,在冠醚类的感应物质中,钠离子感应物质Bis(12-crown-4)相对于钾离子具有1/100左右的选择性。另外,钾离子感应物质Bis(benzo-15-crown-5)相对于钠离子具有1/1000以上的选择性。
在该一个实施方式的电解液分析用试验片中,对于所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比,能够无参比电极而仅基于所述第1、第2离子感应膜产生的电位差,计算所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。
根据其他方面,本公开的电解液分析装置测定电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比,其特征在于,具备:
所述电解液分析用试验片;以及
主体,
所述主体搭载有:
连接器,在该连接器插入有所述电解液分析用试验片的所述另一端侧,并且该连接器具有分别与所述第1引出电极、所述第2引出电极接触的第1接触电极、第2接触电极;以及
运算部,在所述电解液分析用试验片的所述第1离子感应膜和所述第2离子感应膜与所述电解液接触时,基于通过所述连接器的所述第1接触电极、所述第2接触电极而得的所述第1电位与所述第2电位之间的电位差,计算所述电解液中含有的所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。
在本公开的电解液分析装置中,在所述电解液分析用试验片的使用阶段,所述电解液分析用试验片的所述另一端侧插入到所述连接器中。所述连接器的第1接触电极、第2接触电极分别与所述第1引出电极、所述第2引出电极接触。由此,在所述电解液分析用试验片的所述第1离子感应膜和第2离子感应膜与所述电解液接触时,能够分别在所述第1接触电极、所述第2接触电极获得所述第1离子感应膜所产生的第1电位、所述第2离子感应膜所产生的第2电位。运算部基于所述第1电位与所述第2电位之间的电位差,计算所述电解液中含有的所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。这样,能够测定所述电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比。
由以上可知,本公开的电解液分析用试验片是用于测定电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比的试验片,能够使用于形成离子感应膜的材料液彼此不相互接触,且制作成小尺寸。另外,本公开的电解液分析装置具备所述电解液分析用试验片,能够测定所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。
附图说明
图1的(A)是表示本发明的第1实施方式的电解液分析用试验片的、沿着长边方向(X方向)剖切的截面的图,图1的(B)是以分解状态表示所述试验片的立体图。
图2是表示制作所述试验片的制造工艺的流程的图。
图3的(A1)、图3的(B1)是表示所述制造工艺中包括的一部分工序中的半成品的样子的立体图,图3的(A2)、图3的(B2)是分别是表示图3的(A1)、图3的(B1)中的半成品的局部截面的图。
图4的(A1)、图4的(B1)是表示所述制造工艺中包括的一部分的工序中的半成品的样子的立体图,图4的(A2)、图4的(B2)分别是表示图4的(A1)、图4的(B1)中的半成品的局部截面的图。
图5的(A1)、图5的(B1)是表示所述制造工艺中包括的一部分的工序中的半成品的样子的立体图,图5的(A2)、图5的(B2)分别是表示图5的(A1)、图5(B1)中的半成品的局部截面的图。
图6的(A1)是表示通过所述制造工艺制作而得的试验片的样子的立体图,图6的(A2)是表示图6的(A1)中的试验片的前端部的截面的图,图6的(B1)是表示在图6的(A1)的试验片形成有贯通孔的样子的立体图,图6的(B2)是表示图6的(B1)的试验片的沿着长边方向(X方向)剖切的截面的图。
图7的(A1)是表示图6的(A1)的试验片的前端部被渗透性部件覆盖的样子的立体图,图7的(A2)是表示图7的(A1)中的试验片的前端部的截面的图。
图8是对针对作为第1离子感应电极的钠离子电极与作为第2离子感应电极的钾离子电极之间的灵敏度差设定允许的基准范围的方法进行说明的图。
图9的(A)是表示作为本发明的一个实施方式的电解液分析装置的电化学传感器的方框结构的图,图9的(B)是对将所述试验片连接于所述电化学传感器的主体的方法进行说明的图。
图10的(A)是表示用户将所述试验片的前端部浸渍于装在容器中的尿液,测定钠离子与钾离子之间的浓度比的样子的图,图10的(B)是表示用户向形成有所述贯通孔的试验片的前端部滴洒尿液,测定钠离子与钾离子之间的浓度比的样子的图,图10的(C)是表示用户向被所述渗透性部件覆盖的试验片的前端部滴洒尿液,测定钠离子与钾离子之间的浓度比的样子的图。
图11的(A)是表示本发明的第2实施方式的电解液分析用试验片的、沿着长边方向(X方向)剖切的截面的图,图11的(A)是以分解状态表示所述试验片的立体图。
图12是表示制作图11的(A)的试验片的制造工艺的流程的图。
图13的(A1)、图13的(B1)是表示在所述制造工艺中包括的一部分工序中的半成品的样子的立体图,图13的(A2)、(B2)分别是表示图13的(A1)、(B1)中的半成品的局部截面的图。
图14的(A1)、(B1)是表示在所述制造工艺中包括的一部分工序中的半成品的样子的立体图,图14的(A2)、(B2)分别是表示图14的(A1)、(B1)中的半成品的局部截面的图。
图15的(A1)、(B1)是表示在所述制造工艺中包括的一部分工序中的半成品的样子的立体图,图15的(A2)、(B2)是分别表示图15的(A1)、(B1)中的半成品的局部截面的图。
图16的(A1)是表示所述制造工艺中包括的、将第1基板于第2基板背对背接合的工序的样子的立体图,图16的(A2)是表示图16的(A1)中的半成品的局部截面的图。
图17的(A1)是表示通过所述制造工艺制作而成的试验片的样子的立体图,图17的(A2)是表示图17的(A1)的试验片的前端部的沿着宽度方向(Y方向)剖切的截面的图,图17的(B1)是表示图17的(A1)的试验片的前端部被渗透性部件覆盖的样子的立体图,图17的(B2)是表示图17的(B1)中的试验片的前端部的截面的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施的方式详细地进行说明。
(第1实施方式)
图1的(A)表示本发明的第1实施方式的电解液分析用试验片30的、沿着长边方向(X方向)剖切的截面。图1的(B)以分解状态表示所述试验片30。另外,为了容易理解,在后述的几幅图中,适当地一并图示XYZ正交坐标系。该试验片30是为了对测定对象的电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比进行测定而使用。在该例子中,电解液是尿液,第1离子种类是钠离子,另外,第2离子种类是钾离子。
由图1的(A)、图1的(B)可知,试验片30具备沿着作为一个方向的X方向细长地延伸的1张基板31、在基板31的一方的主面亦即表面31a形成的第1引出电极43、以及在基板31的与表面31a相反的另一方的主面亦即背面31b形成的第2引出电极44。
第1引出电极43具有以下图案,该图案包括:基底部43a,在基板31的表面31a中,设置于X方向上的一端31e侧的圆形的特定区域;引线部43b,从该基底部43a向另一端31f侧细长地延伸;以及电极片部43c,与该引线部43b相连,设置于另一端31f侧,并且宽度比引线部43b的宽度宽。第2引出电极44在基板31的背面31b中具有以下图案,该图案包括:基底部44a,设置于X方向上的一端31e侧的圆形的特定区域;引线部44b,从该基底部44a向另一端31f侧细长地延伸;以及电极片部44c,与该引线部44b相连,设置于另一端31f侧,并且宽度比引线部44b的宽度宽。第1引出电极43的图案与第2引出电极44的图案在基板31扩展的XY面内设定为相同。
另外,“一端31e侧”是指在X方向上接近一端31e和另一端31f中的一端31e的一侧。另外,“另一端31f侧”是指在X方向上接近一端31e和另一端31f中的另一端31f的一侧。
基板31的表面31a大致被作为保护层的绝缘膜51覆盖。绝缘膜51在X方向上从一端31e覆盖至刚好到达引线部43b与电极片部43c的边界的部位为止。同样地,基板31的背面31b大致被作为保护层的绝缘膜52覆盖。绝缘膜52在X方向上从一端31e覆盖至刚好到达引线部44b与电极片部44c的边界的部位为止。因此,引线部43b、44b分别被绝缘膜51、52保护。另一方面,电极片部43c、44c从绝缘膜51、52露出,与后述的主体的连接器电连接。
在基板31的表面31a侧,绝缘膜51具有与第1引出电极43的基底部43a对应的圆形的开口51w。穿过该开口51w,在基底部43a上电接触地设置作为第1离子感应膜的钠离子感应膜41i。同样地,在基板31的背面31b,绝缘膜52具有与第2引出电极44的基底部44a对应的圆形的开口52w。穿过该开口52w,在基底部44a上电接触地设置作为第2离子感应膜的钾离子感应膜42i。以下,将基底部43a和钠离子感应膜41i合称为钠离子感应电极41。另外,将基底部44a和钾离子感应膜42i合称为钾离子感应电极42。钠离子感应电极41、钾离子感应电极42与测定对象的电解液(在该例中是尿液)接触,分别产生与钠离子的浓度对应的第1电位(将其称为E1。)、与钾离子的浓度对应的第2电位(将其称为E2。)。钠离子感应电极41、钾离子感应电极42的有效区域(发挥功能的区域)分别由开口51w、52w的尺寸(在该例中直径约为4mm)划定。
基板31由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、玻璃、硅、聚酰亚胺薄膜、玻璃环氧树脂、聚碳酸酯或者丙烯酸树脂等的绝缘性材料形成。因此,表面31a和背面31b都具有绝缘性。作为基板31的尺寸,在该例子中,X方向(长边方向)尺寸设定为50mm左右,Y方向(宽度方向)尺寸设定为10mm~15mm左右,Z方向(厚度方向)尺寸设定为200μm左右。
第1引出电极43、第2引出电极44均由Pt、Ag、Au、Ir、C或者IrO2等导电性材料形成。第1引出电极43、第2引出电极44的厚度均为10μm左右。
绝缘膜51、52均由光固化型或热固化型的绝缘性抗蚀剂、或者具有绝缘性的密封件、薄片、带等形成。绝缘膜51、52的厚度均为30μm~100μm左右。
作为用于形成钠离子感应膜41i的材料液,在该例中使用了在四氢呋喃(THF)中溶解有Bis(12-corwn-4)、聚氯乙烯(PVC)、2-硝基苯辛基醚(NPOE)和四(4-氯苯基)硼酸钾(K-TCPB)而成的溶液。作为用于形成钾离子感应膜42i的材料液,在该例中使用了在四氢呋喃(THF)中溶解有Bis(benzo-15-crown-5)、PVC、NPOE、K-TCPB而成的溶液。这些材料液通过后述的制造工艺被干燥并固化。
由以上说明可知,在所述试验片30中,在基板31的表面31a上设置有钠离子感应膜41i,并且在基板31的与表面31a相反的背面31b上设置有钾离子感应膜42i。也就是说,钠离子感应膜41i和钾离子感应膜42i并不是在基板31的1个主面(表面31a或者背面31b)上排列配置,而是在相互对置的主面上配置。
(电解液分析用试验片的制作方法)
图2表示制作所述试验片30的制造工艺的流程。另外,图3的(A1)、图3的(B1)、图4的(A1)、图4的(B1)、图5的(A1)、图5的(B1)、图6的(A1)表示从相对于基板31倾斜的方向观察在所述制造工艺中包括的各工序中的半成品(或者制作出的试验片30)的样子的部位。图3的(A2)、图3的(B2)、图4的(A2)、图4的(B2)、图5的(A2)、图5的(B2)、图6的(A2)分别表示图3的(A1)、图3的(B1)、图4的(A1)、图4的(B1)、图5的(A1)、图5的(B1)、图6的(A1)中的局部截面(详细地说,例如是在图3的(A1)中由A2-A2线箭头所示的、与制作出的试验片30的前端部相当的部分的截面)。
首先,如图2的步骤S1所示,通过丝网印刷法在基板31的表面31a形成第1引出电极43。具体而言,如图3的(A1)所示,在沿着XY面扩展的基板31的表面31a上,在X方向、Y方向上以排列成矩阵状的方式图案形成第1引出电极43、43、……。各个第1引出电极43具有圆形的基底部43a、引线部43b和电极片部43c,形成为在X方向上细长的图案。如图3的(A2)所示,第1引出电极43(尤其是基底部43a)形成为平坦的膜状。
接下来,如图2的步骤S2所示,通过丝网印刷法在基板31的表面31a形成绝缘膜51。具体而言,如图3的(B1)所示,绝缘膜51形成为在X方向上按第1引出电极43的每列(在Y方向上排列的每列)划分的条纹状的图案,以跨越多个第1引出电极43、43、……而沿着Y方向延伸,并且使电极片部43c、43c、……露出。如图3的(B2)所示,绝缘膜51具有分别与各个第1引出电极43的基底部43a对应的圆形的开口51w。
接下来,如图2的步骤S3所示,通过丝网印刷法在基板31的背面31b形成第2引出电极44。具体而言,如图4的(A1)所示,在使基板31的表面背面翻转的状态下,在沿着XY面扩展的基板31的背面31b上,在X方向、Y方向上以排列成矩阵状的方式图案形成第2引出电极44、44、……。各个第2引出电极44具有圆形的基底部44a、引线部44b和电极片部44c,形成为在X方向上细长的图案。第2引出电极44的图案相对于第1引出电极43的图案在基板31的表面背面形成在对应的相同的位置。如图4的(A2)所示,第2引出电极44(尤其是基底部44a)形成为平坦的膜状。另外,为了容易理解,在图4的(A2)以及后续的剖视图中,基板31的表面背面未翻转而是原样绘出。
接下来,如图2的步骤S4所示,通过丝网印刷法在基板31的背面31b形成绝缘膜52。具体而言,如图4的(B1)所示,绝缘膜52形成为在X方向上按第2引出电极44的每列(在Y方向上排列的每列)划分的条纹状的图案,以跨越多个第2引出电极44、44、……而沿着Y方向延伸,并且使电极片部44c、44c、……露出。绝缘膜52的图案也相对于绝缘膜51的图案在基板31的表面背面形成在对应的相同位置。如图4的(B2)所示,绝缘膜52具有与各个第2引出电极44的基底部44a对应的圆形的开口52w。
另外,图2的步骤S1、S2的处理与步骤S3、S4的处理可以调换顺序进行,也可以并行进行。另外,基底部43a和引线部43b可以由互不相同的材料分两个阶段印刷形成。同样地,基底部44a和引线部44b可以由互不相同的材料分两个阶段印刷形成。
接下来,如图2的步骤S5所示,通过喷墨印刷法在基板31的表面31a涂布用于作为第1离子感应膜的钠离子感应膜41i形成的材料液。具体而言,如图5的(A1)所示,在基板31的表面31a中,在与绝缘膜51的圆形的开口51w、51w、……(参照图3的(B1))对应的区域分别以与基底部43a连接的方式涂布所述材料液。然后,使已涂布的材料液干燥并固化,分别在与开口51w、51w、……对应的区域形成钠离子感应膜41i、41i、……。如图5的(A2)所示,所形成的钠离子感应膜41i由于表面张力而具有圆顶状的截面。由基底部43a和钠离子感应膜41i构成钠离子感应电极41。
接下来,如图2的步骤S6所示,通过喷墨印刷法在基板31的背面31b涂布用于形成作为第2离子感应膜的钾离子感应膜42i的材料液。具体而言,如图5的(B1)所示,在使基板31的表面背面翻转的状态下,在基板31的背面31b,在与绝缘膜52的圆形的开口52w、52w、……(参照图4的(B1))对应的区域分别以与基底部44a连接的方式涂布所述材料液。然后,使已涂布的材料液干燥并固化,在与开口52w、52w、……对应的区域分别形成钾离子感应膜42i、42i、……。如图5的(B2)所示,所形成的钾离子感应膜42i由于表面张力而具有圆顶状的截面。由基底部44a和钾离子感应膜42i构成钾离子感应电极42。
另外,图2的步骤S5的处理与步骤S6的处理可以调换顺序进行,也可以并行进行。
接下来,如图2的步骤S7所示,分别对形成于基板31的表面31a的作为第1离子感应膜的钠离子感应膜41i的灵敏度(将其称为S1。)、以及形成于基板31的背面31b的作为第2离子感应膜的钾离子感应膜42i的灵敏度(将其称为S2。)进行检查。在此,如果涂布的材料液是同一批次,那么根据经验可知:在基板31的XY面内,钠离子感应膜41i的灵敏度S1、钾离子感应膜42i的灵敏度S2分别一定。因此,在步骤S7中,在基板31的XY面内,只要评价代表性的钠离子感应膜41i的灵敏度S1、钾离子感应膜42i的灵敏度S2即可。
接下来,如图2的步骤S8所示,判断钠离子感应膜41i的灵敏度S1与钾离子感应膜42i的灵敏度S2是否一致、也就是两者间的灵敏度差|S1-S2|是否在预先确定的基准范围内。在此,如果所述灵敏度差|S1-S2|在基准范围外(步骤S8中为“否”),则将该半成品作为不合格品处理(例如、废弃)(步骤S9)。关于步骤S8中的灵敏度差的判断基准将在后面进行说明。
在此,还需要形成于基板31的表面31a的钠离子感应膜41i的选择性(将其称为k1。)与形成于基板31的背面31b的钾离子感应膜42i的选择性(将其称为k2。)一致。通过分别如所述那样设定用于形成钠离子感应膜41i的材料液以及用于形成钾离子感应膜42i的材料液,从而满足该条件。因此,在该制造工艺中,省略了关于选择性的检查工序。
另一方面,如果在所述步骤S8中灵敏度差|S1-S2|在基准范围内(步骤S8中为“是”),那么如步骤S10所示,对基板31进行剪切(或者冲裁)。由此,得到如图6的(A1)、图6的(A2)所示的各个试验片30。
另外,在进行图2的步骤S10中的冲裁时,如图6的(B1)、图6的(B2)所示,可以在基板31形成贯通孔30w、30w。具体而言,贯通孔30w、30w形成为:在X方向上的一端31e侧(前端部30e),在离子感应电极41、42以及第1、第2引出电极43、44(尤其是引线部43b、44b)所占的区域以外的区域,从表面31a贯通到背面31b。在该例子中,贯通孔30w、30w在Y方向上形成于引线部43b、44b的两侧。将其称为试验片30A。
另外,可以将图2的步骤S8的处理与步骤S10的处理调换顺序来进行。
另外,可以追加图2的步骤S11,如图7的(A1)、图7的(A2)所示,围绕试验片30的前端部30e(尤其是钠离子感应电极41、钾离子感应电极42)安装由使测定对象的电解液(在该例中是尿液)渗透的材料形成的渗透性部件59。将其称为试验片30B。所安装的渗透性部件59从表面31a向背面31b跨越基板31的端面,在空间上连续地覆盖钠离子感应膜41i和钾离子感应膜42i。作为渗透性部件59,例如,使用卷绕在一起的纤维(线)、海绵、薄纸、纱布、脱脂棉等。
在这样制作试验片30(或者30A、30B)的情况下,在图2的步骤S5~S6中,用于形成钠离子感应膜41i的材料液在表面31a上的涂布以及固化和用于形成钾离子感应膜42i的材料液在背面31b上的涂布以及固化并不是并列进行,而是在不同的主面上进行。因此,该试验片30能够通过以用于形成钠离子感应膜41i与用于形成离子感应膜42i的材料液彼此相互不接触的方式制作而得。其结果是,在该试验片30中,钠离子感应膜41i、钾离子感应膜42i的特性不会受损。另外,在该试验片30中,对于基板31,表面31a的钠离子感应膜41i、第1引出电极43的位置与与背面31b的钾离子感应膜42i、第2引出电极44的位置在表面背面一致。因此,与在单侧的主面沿着Y方向(宽度方向)排列配置两个离子感应膜的构成(现有例子)相比,能够将试验片30的尺寸减小到大致一半。
(灵敏度差的判断基准)
对图2的步骤S8中的灵敏度差的判断基准(允许的基准范围)进行说明。电化学传感器90对钠离子与钾离子之间的浓度比Ms的测定精度,必须遍及测定对象液(在该例中是尿液)所含有的钠离子、钾离子可取得的浓度范围控制在例如±10%的范围内。为了满足该要求,设定抑制钠离子感应电极41的灵敏度S1与钾离子感应电极42的灵敏度S2之间的差(灵敏度差)|S1-S2|的基准。
一般而言,已知尿液中的钠离子浓度C1在50mmol/L~500mmol/L的范围内,钾离子浓度C1在10mmol/L~100mmol/L的范围内。另外,钠离子感应电极41、钾离子感应电极42的灵敏度S1、S2大致是55mV/dec左右。
在此,关于钠离子浓度是C1=100mmol/L、钾离子浓度是C2=10mmol/L的尿液(将其称为“低浓度尿液”。),能够将钠离子与钾离子之间的浓度比准确地测定为Ms=(C1/C2)=10。在该前提下,关于钠离子浓度是C1=500mmol/L、钾离子浓度是C2=50mmol/L的尿液(将其称为“高浓度尿液”。),假定能够以测定精度±10%进行测定的情形。
i)首先,测定精度由灵敏度和电位再现性(对同一液体检体反复测定时的电位输出之差)确定。在钠离子感应电极41、钾离子感应电极42的灵敏度S1、S2是约55mV/dec左右时,满足测定精度±10%的再现电位是±2.3mV。
ii)接下来,将对所述低浓度尿液测定而得的电位差(钠离子感应电极41与钾离子感应电极42之间的电位差ΔE)设为EL,并且,将对所述高浓度尿液测定而得的电位差设为EH。使用关于钠离子感应电极41的检量线Cref1和关于钾离子感应电极42的检量线Cref2,如图8所示那样图示这些电位差EL、EH。在此,如果将钠离子感应电极41的灵敏度固定为S1=55mV/dec,将钾离子感应电极42的灵敏度S2作为SK[mV/dec]浮动考虑,则电位差EL、EH分别表示为:
EL=55log10(100)-SKlog10(10)
EH=55log10(500)-SKlog10(50)。
因此,两者间的差|EH-EL|成为:
|EH-EL|=55log10(5)-SKlog10(5)
=log10(5)·(55-SK)(单位mV)。
iii)如果所述差|EH-EL|比所述i)所示的再现电位(的大小)2.3mV小,那么从所述低浓度尿液到所述高浓度尿液、也就是遍及尿液所含有的钠离子、钾离子可取得的浓度范围,测定精度被控制在±10%的范围内。具体而言,设定为|EH-EL|<2.3。该条件是:
|log10(5)·(55-SK)|<2.3,
因此表示为:
|55-SK|<3.3。
因此,在该例子中,将灵敏度差|S1-S2|的判断基准(允许的基准范围)设定为3.3mV。
(电化学传感器的构成)
图9的(A)表示作为本发明的一个实施方式的电解液分析装置的电化学传感器90的方框结构。
该电化学传感器90大体上具备所述的试验片30、以及具有箱体10′的主体10。主体10具备连接器21,试验片30可拆装地安装于连接器21。连接器21贯通箱体10′的壁面而设置。在主体10搭载并收纳控制部11、数据输入部12、操作部13、传感器头连接检测部14以及显示部20。
主体10在该例中具有应被用户的手把持的细长的棱柱状的外形(例如参照图10的(B))。其结果是,该电化学传感器90构成为用户将主体10拿在手里使用的手持型的装置。
如图9的(B)中所示,图9的(A)中的连接器21具有供试验片30的另一端31f插入的插槽22。在插槽22内,在与试验片30的电极片部43c、44c对应的位置设置有由折弯的板簧形成的第1接触电极23、第2接触电极24。如果用户将试验片30的另一端31f向箭头X1所示的方向插入到插槽22内,则电极片部43c、44c与第1接触电极23、第2接触电极24接触而导通。其结果是,试验片30的钠离子感应电极41所产生的第1电位E1、钾离子感应电极42所产生的第2电位E2分别传递到第1接触电极23、第2接触电极24,输入到主体10。
搭载于主体10的数据输入部12输入试验片30的钠离子感应电极41与钾离子感应电极42之间的电位差ΔE。传感器头连接检测部14基于连接器21的接触电极23、24之间是否断开来检测试验片30是否安装于主体10。操作部13在该例中由按钮开关形成,用于输入用户对测定对象液的测定开始的指示。显示部20在该例中由LCD(液晶显示元件)形成,显示控制部11所得的运算结果等各种信息。控制部11包括通过软件而工作的CPU(中央运算处理单元),对该电化学传感器90整体的动作进行控制。尤其是,控制部11作为运算部起作用,使用输入到主体10的第1电位E1与第2电位E2之间的电位差ΔE,计算测定对象的电解液(在该例中是尿液)所含有的钠离子的浓度与钾离子的浓度之间的浓度比。另外,控制部11具有对钠离子感应电极41与钾离子感应电极42之间的电位差ΔE进行计时存储的存储器18。
在该电化学传感器90中,通过下面的原理求出测定对象液所含有的钠离子与钾离子之间的浓度比(C1/C2)。如已经说明的那样,使钠离子感应电极41的灵敏度S1、选择性k1分别与钾离子感应电极42的灵敏度S2、选择性k2一致。也就是说,S1-S2≈0,并且,k1-k2≈0。在该情况下,如专利文献2(日本专利第6127460号公报)所公开的那样,钠离子感应电极41与钾离子感应电极42之间的电位差ΔE简化表示为下面的公式(Eq.1)。
ΔE=E1 0-E2 0+S1log(C1/C2) ……(Eq.1)
在此,E1 0-E2 0是常数。只要针对具有钠离子与钾离子之间的已知浓度比的电解液(标准液)测定ΔE,预先求出作为常数的E1 0-E2 0、以及灵敏度S1,那么通过针对测定对象的电解液测定电位差ΔE,从而能够基于公式(Eq.1)计算出测定对象的电解液中的钠离子与钾离子之间的浓度比Ms(=C1/C2)。
(用户进行的测定)
例如,如图10的(A)所示,用户向容器98中装入尿液99,手持主体10将试验片30的前端部30e浸渍在该尿液99中。于是,尿液99与设置于基板31的两面的钠离子感应电极41和钾离子感应电极42接触。由此,钠离子感应电极41产生与钠离子浓度C1对应的第1电位E1,并且,钾离子感应电极42产生与钾离子浓度C2对应的第2电位E2。钠离子感应电极41所产生的第1电位E1、钾离子感应电极42所产生的第2电位E2分别经由第1引出电极43、第2引出电极44、连接器21的第1接触电极23、第2接触电极24输入到主体10。于是,如已经说明的那样,通过控制部11计算尿液99中的钠离子与钾离子之间的浓度比Ms(=C1/C2)。计算出的尿液99中的钠离子与钾离子之间的浓度比Ms显示于在主体10的外表面设置的显示部20。这样,能够通过用户的简单操作测定钠离子与钾离子之间的浓度比Ms。
另外,用户使用图6的(B1)、图6的(B2)所示的试验片30A(即、在所述试验片30形成有贯通孔30w、30w的样子的试验片)。在该情况下,如图10的(B)所示,用户例如手持主体10,以使试验片30A的前端部30e朝向斜下方的状态,向前端部30e滴洒尿液99。于是,尿液99与上表面侧的离子感应电极(在该例中是钠离子感应电极41)接触,并且经由贯通孔30w、30w绕到下表面侧,与下表面侧的离子感应电极(在该例中是钾离子感应电极42)接触。因此,能够测定尿液99中含有的钠离子与钾离子之间的浓度比Ms(=C1/C2)。这样,用户能够通过向试验片30A的前端部30e滴洒尿液99这样的简单操作测定尿液99中含有的钠离子与钾离子之间的浓度比Ms。在该情况下,用户无需特意准备用于装入测定对象的尿液99的容器98即可。
另外,在试验片30A的例子中,在基板31的宽度方向(Y方向)上,在第1、第2引出电极43、44(尤其是引线部43b、44b)的两侧设置有贯通孔30w,但是并不限定于此。也可以在基板31的宽度方向(Y方向)上,贯通孔设置于中央,绕过该贯通孔设置第1、第2引出电极43、44(尤其是引线部43b、44b)。
另外,用户使用图7的(A1)、图7的(A2)所示的试验片30B(即,所述试验片30的前端部30e被渗透性部件59覆盖的形态的试验片)。在该情况下,如图10的(C)所示,用户例如手持主体10,以使试验片30B的前端部30e朝向斜下方的状态向渗透性部件59滴洒尿液99。于是,尿液99沿着厚度方向渗透渗透性部件59,与上表面侧的离子感应电极(在该例中是钠离子感应电极41)接触,并且,沿着渗透性部件59从上表面侧向下表面侧跨越基板31的端面渗透,到达下表面侧的离子感应电极(在该例中是钾离子感应电极42)并与其接触。因此,能够测定尿液99中含有的钠离子与钾离子之间的浓度比(C1/C2)。这样,用户能够通过向渗透性部件59滴洒尿液99这样的简单操作,测定尿液99中含有的钠离子与钾离子之间的浓度比(C1/C2)。在该情况下,用户无需特意准备用于装入测定对象的尿液99的容器98即可。
另外,在试验片30B的例子中,渗透性部件59仅覆盖试验片30B的前端部30e,但是并不限定于此。渗透性部件59也可以覆盖试验片30B的大致整个区域(电极片部43c、44c以外的区域)。
当然,用户也能够通过将试验片30A、30B浸渍于装在容器98中的尿液99的方式进行测定。
(第2实施方式)
图11的(A)表示本发明的第2实施方式的电解液分析用试验片30C的、沿着长边方向(X方向)剖切的截面。图11的(B)以分解状态表示所述试验片30C。该试验片30C与已经说明的试验片30相同,为了对测定对象的尿液中含有的作为第1离子种类的钠离子与作为第2离子种类的钾离子之间的浓度比而使用。
由图11的(A)、图11的(B)可知,试验片30C主要不同之处在于,代替第1实施方式的试验片30中的1张基板31,而包括相互重叠地贴合的两张基板(第1基板31A和第2基板31B)。将第1基板31A和第2基板31B合称为基板31′。在图11的(A)、图11的(B)以及后续的图中,对与图1的(A)、图1的(B)中的构成要素相同的构成要素标记相同的附图标记,并适当省略重复的说明。
在基板31′的一方的主面即第1基板31A的表面31Aa设置有第1引出电极43、具有开口51w的绝缘膜51、以及作为第1离子感应膜的钠离子感应膜41i。第1引出电极43在第1基板31A的表面31Aa具有以下图案,该图案包括:基底部43a,设置于X方向上的一端31e侧的圆形的特定区域;引线部43b,从该基底部43a向另一端31f侧细长地延伸;电极片部43c,与该引线部43b相连,设置于另一端31f侧,并且宽度比引线部43b的宽度宽。作为第1离子感应膜的钠离子感应膜41i经由绝缘膜51的开口51w电接触地设置在基底部43a上。
在基板31′的另一方的主面即第2基板31B的表面31Ba设置有第2引出电极44、具有开口52w的绝缘膜52、以及作为第2离子感应膜的钾离子感应膜42i。第2引出电极44在第2基板31B的表面31Ba具有以下图案,该图案包括:基底部44a,设置于X方向上的一端31e侧的圆形的特定区域;引线部44b,从该基底部44a向另一端31f侧细长地延伸;电极片部44c,与该引线部44b相连,设置于另一端31f侧,并且宽度比引线部44b的宽度宽。第1引出电极43的图案与第2引出电极44的图案在基板31′扩展的XY面内相同地设定。作为第2离子感应膜的钾离子感应膜42i经由绝缘膜52的开口52w电接触地设置在基底部44a上。
以下,与第1实施方式的记载相同,将基底部43a和钠离子感应膜41i合称为钠离子感应电极41。另外,将基底部44a和钾离子感应膜42i合称为钾离子感应电极42。钠离子感应电极41、钾离子感应电极42与测定对象的电解液(在该例中是尿液)接触,分别产生与钠离子的浓度对应的第1电位E1、与钾离子的浓度对应的第2电位E2。钠离子感应电极41、钾离子感应电极42的有效区域(发挥功能的区域)分别由开口51w、52w的尺寸(在该例中直径约是4mm)划定。
形成基板31′的第1基板31A和第2基板31B均由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、玻璃、硅、聚酰亚胺薄膜、玻璃环氧树脂、聚碳酸酯或者丙烯酸树脂等绝缘性材料形成。因此,第1基板31A的表面31Aa和第2基板31B的表面31Ba也具有绝缘性。第1基板31A的尺寸与第2基板31B的尺寸设定为彼此相同。作为第1基板31A的尺寸、第2基板31B的尺寸,在该例子中,X方向(长边方向)尺寸设定为50mm左右,Y方向(宽度方向)尺寸设定为10mm~15mm左右、Z方向(厚度方向)尺寸设定为200μm左右。
第1引出电极43、第2引出电极44、绝缘膜51、52均为与第1实施方式相同的材料形成,设定为与上述例子相同的尺寸。
作为用于形成钠离子感应膜41i的材料液,与第1实施方式相同,使用了在四氢呋喃(THF)中溶解有Bis(12-corwn-4)、聚氯乙烯(PVC)、2-硝基苯辛基醚(NPOE)和四(4-氯苯基)硼酸钾(K-TCPB)而成的溶液。作为用于形成钾离子感应膜42i的材料液,与第1实施方式相同,使用了在四氢呋喃(THF)中溶解有Bis(benzo-15-crown-5)、PVC、NPOE、K-TCPB而成的溶液。这些材料液通过后述的制造工艺被干燥并固化。
由以上的说明可知,在所述试验片30C中,在第1基板31A的表面31Aa上设置有钠离子感应膜41i,并且,在与第1基板31A的表面31Aa相反的第2基板31B的表面31Ba上设置有钾离子感应膜42i。也就是说,钠离子感应膜41i和钾离子感应膜42i并不是在基板31的1个主面(第1基板31A的表面31Aa或者第2基板31B的表面31Ba)上排列配置,而是配置在相互对置的主面上。
(电解液分析用试验片的制作方法)
图12表示制作所述试验片30C的制造工艺的流程。另外,图13的(A1)、图13的(B1)、图14的(A1)、图14的(B1)、图15的(A1)、图15的(B1)、图16的(A1)、图17的(A1)表示相对于第1基板31A或者第2基板31B从斜方观察在所述制造工艺所包括的各工序中的半成品(或者已制作完成的试验片30C)的形态的部位。图13的(A2)、图13的(B2)、图14的(A2)、图14的(B2)、图15的(A2)、图15的(B2)、图16的(A2)、图17的(A2)分别表示图13的(A1)、图13的(B1)、图14的(A1)、图14的(B1)、图15的(A1)、图15的(B1)、图16的(A1)、图17的(A1)中的局部截面(详细地说,例如图13的(A1)中的A2-A2线箭头所示的、与制作出的试验片30C的前端部相当的部分的截面)。
首先,如图12的步骤S101所示,通过丝网印刷法在第1基板31A的表面31Aa形成第1引出电极43。具体而言,如图13的(A1)所示,在沿着XY面扩展的第1基板31A的表面31Aa上,以沿着X方向、Y方向呈矩阵状排列的方式图案形成第1引出电极43、43、……。各个第1引出电极43具有圆形的基底部43a、引线部43b和电极片部43c,形成为在X方向上细长的图案。如图13的(A2)所示,第1引出电极43(尤其是基底部43a)形成为平坦的膜状。
接下来,如图12的步骤S102所示,通过丝网印刷法在第1基板31A的表面31Aa形成绝缘膜51。具体而言,如图13的(B1)所示,绝缘膜51形成为在X方向上按第1引出电极43的每列(在Y方向上排列的每列)划分的条纹状的图案,以跨越多个第1引出电极43、43、……而沿着Y方向延伸,并且使电极片部43c、43c、……露出。如图13的(B2)所示,绝缘膜51具有与各个第1引出电极43的基底部43a分别对应的圆形的开口51w。
接下来,如图12的步骤S103所示,通过丝网印刷法在第2基板31B的表面31Ba形成第2引出电极44。具体而言,如图14的(A1)所示,在沿着XY面扩展的第2基板31B的表面31Ba上,以沿着X方向、Y方向呈矩阵状排列的方式图案形成第2引出电极44、44、……。各个第2引出电极44具有圆形的基底部44a、引线部44b和电极片部44c,形成为在X方向上细长的图案。第2基板31B的表面31Ba中的第2引出电极44的图案相对于第1基板31A的表面31Aa中的第1引出电极43的图案形成在对应的相同位置。如图14的(A2)所示,第2引出电极44(尤其是基底部44a)形成为平坦的膜状。
接下来,如图12的步骤S104所示,通过丝网印刷法在第2基板31B的表面31Ba形成绝缘膜52。具体而言,如图14的(B1)所示,绝缘膜52形成为在X方向上按第2引出电极44的每列(沿着Y方向并排的列)划分的条纹状的图案,以跨越多个第2引出电极44、44、……而沿着Y方向延伸,并且使电极片部44c、44c、……露出。第2基板31B的表面31Ba中的绝缘膜52的图案也相对于第1基板31A的表面31Aa中的绝缘膜51的图案形成在对应的相同位置。如图14的(B2)所示,绝缘膜52具有与各个第2引出电极44的基底部44a对应的圆形的开口52w。
另外,图12的步骤S101、S102的处理与及步骤S103、S104的处理可以调换顺序来进行,也可以并行进行。
接下来,如图12的步骤S105所示,通过喷墨印刷法在第1基板31A的表面31Aa涂布用于形成作为第1离子感应膜的钠离子感应膜41i的材料液。具体而言,如图15的(A1)所示,在第1基板31A的表面31Aa中,在与绝缘膜51的圆形的开口51w、51w、……(参照图13的(B1))对应的区域分别以与基底部43a接触的方式涂布所述材料液。然后,使所涂布的材料液干燥并固化,在与开口51w、51w、……对应的区域分别形成钠离子感应膜41i、41i、……。如图15的(A2)所示,所形成的钠离子感应膜41i因表面张力而具有圆顶状的截面。基底部43a和钠离子感应膜41i构成钠离子感应电极41。
接下来,如图12的步骤S106所示,通过喷墨印刷法在第2基板31B的表面31Ba涂布用于形成作为第2离子感应膜的钾离子感应膜42i的材料液。具体而言,如图15的(B1)所示,在第2基板31B的表面31Ba,在与绝缘膜52的圆形的开口52w、52w、……(参照图14的(B1))对应的区域,以分别与基底部44a接触的方式涂布所述材料液。然后,使所涂布的材料液干燥并固化,在与开口52w、52w、……对应的区域分别形成钾离子感应膜42i、42i、……。如图15的(B2)所示,所形成的钾离子感应膜42i因表面张力而具有圆顶状的截面。基底部44a和钾离子感应膜42i构成钾离子感应电极42。
另外,图12的步骤S105的处理与步骤S106的处理可以调换顺序来进行,也可以并行进行。
接下来,如图12的步骤S107所示,在第1基板31A中,对作为第1离子感应膜的钠离子感应膜41i的灵敏度S1进行检查。与此同时,如步骤S108所示,在第2基板31B中,对作为第2离子感应膜的钾离子感应膜42i的灵敏度S2进行检查。此处,根据经验可知:如果所涂布的材料液是同一批次,则在第1基板31A的XY面内、第2基板31B的XY面内,钠离子感应膜41i的灵敏度S1、钾离子感应膜42i的灵敏度S2分别一定。因此,在步骤S107、S108中,在第1基板31A的XY面内、第2基板31B的XY面内,分别评价代表性的钠离子感应膜41i的灵敏度S1、钾离子感应膜42i的灵敏度S2即可。
接下来,如图12的步骤S109所示,选定第1基板31A和第2基板31B的组合。具体而言,例如分别准备多张对第1基板31A实施到步骤S107为止的处理而得的半成品、以及对第2基板31B实施到步骤S108为止的处理而得的半成品。在这些半成品中,选定钠离子感应膜41i的灵敏度S1与钾离子感应膜42i的灵敏度S2一致的半成品的组合(第1基板31A和第2基板31B)。此处,所谓钠离子感应膜41i的灵敏度S1和钾离子感应膜42i的灵敏度S2一致的意思与第1实施方式相同,是指灵敏度差|S1-S2|在预先确定的基准范围内。通过选定该组合,从而能够避免将半成品作为不合格品处置(例如、废弃)。
此处,与第1实施方式相同,作为所选定的半成品的组合(第1基板31A和第2基板31B),还需要形成于第1基板31A的表面31Aa的钠离子感应膜41i的选择性k1和形成于第2基板31B的表面31Ba的钾离子感应膜42i的选择性k2一致。通过如上述那样设定用于形成钠离子感应膜41i的材料液、用于形成钾离子感应膜42i的材料液,从而来满足该条件。因此,在该制造工艺中,作为用于选定的要素,省略了对选择性的检查工序。
接下来,如图12的步骤S110所示,将选定的半成品的第1基板31A与选定的半成品的第2基板31B背对背接合。具体而言,如图16的(A1)、图16的(A2)所示,使第1基板31A的表面31Aa向上(+Z方向)、使第2基板31B的表面31Ba向下(-Z方向),使什么也没有形成的第1基板31A的背面31Ab与第2基板31B的背面31Bb对置。然后,如图16的(A1)中的箭头Z1所示,例如通过未图示的粘接剂,将第1基板31A的背面31Ab与第2基板31B的背面31Bb相互重叠地贴合。当然也可以是以下方式:使第1基板31A的表面31Aa向下(-Z方向)、使第2基板31B的表面31Ba向上(+Z方向),使第1基板31A的背面31Ab与第2基板31B的背面31Bb对置,进行贴合。另外,可以使用例如双面粘接带将第1基板31A与第2基板31B贴合。
接下来,如图12的步骤S111所示,对基板31′进行剪切(或者冲裁)。由此,如图17的(A1)、图17的(A2)所示那样获得各个试验片30C。
另外,在进行图12的步骤S111中的冲裁时,可以与第1实施方式中图6的(B1)、图6的(B2)所示的情况相同,在基板31′形成贯通孔30w、30w。
另外,也可以追加图12的步骤S112,如图17的(B1)、图17的(B2)所示,在试验片30C的前端部30e(尤其是钠离子感应电极41、钾离子感应电极42)的周围安装由使测定对象的电解液(在该例中是尿液)渗透的材料形成的渗透性部件59。将其称为试验片30D。所安装的渗透性部件59从第1基板31A的表面31Aa向第2基板31B的表面31Ba跨越基板31的端面,在空间上连续地覆盖钠离子感应膜41i与钾离子感应膜42i。作为渗透性部件59,与第1实施方式相同,例如使用卷绕在一起的纤维(线)、海绵、薄纸、纱布、脱脂棉等。
在这样制作试验片30C(或者30D)的情况下,在图12的步骤S105~S106中,用于形成钠离子感应膜41i的材料液在第1基板31A的表面31Aa上的涂布以及固化、以及用于形成钾离子感应膜42i的材料液在第2基板31B的表面31Ba上的涂布以及固化并不是并列进行,而是在空间上完全分离地进行。因此,该试验片30C能够通过用于形成钠离子感应膜41i与钾离子感应膜42i的材料液彼此相互不接触的方式制作而得。其结果是,在该试验片30C中,钠离子感应膜41i、钾离子感应膜42i的特性不会受损。另外,在该试验片30C中,在基板31′中,第1基板31A的钠离子感应膜41i、第1引出电极43的位置与第2基板31B的钾离子感应膜42i、第2引出电极44的位置在表面背面一致。因此,与在单侧的主面沿着Y方向(宽度方向)排列配置两个离子感应膜的构成(现有例)相比,能够将试验片30C的尺寸减少到大致一半。
根据该第2实施方式的试验片30C、30D,用户能够与第1实施方式所示的通过使试验片30C、30D的前端部30e浸渍于装在容器98中的尿液99的方式(参照图10的(A))、或者向试验片30C、30D的前端部30e滴洒尿液的方式(参照图10的(C))进行测定。也就是说,能够通过简单的操作进行测定。
在上述实施方式中,对测定作为第1、第2离子种类的钠离子与钾离子之间的浓度比的情况进行了说明,但并不限定于此。根据本发明的电解液分析用试验片以及具备该电解液分析用试验片的电化学传感器,除了钠离子、钾离子以外,还能够适用于例如对钙离子、氯化物离子、锂离子、硝酸离子、亚硝酸离子、硫酸离子、亚硫酸离子、碘化物离子、镁离子、溴离子、溴化物离子、氢离子等各种离子之间的浓度比进行测定。但是,为了无参比电极而仅基于所述第1、第2离子感应膜产生的电位差进行运算,因此需要所述第1、第2离子种类的离子价数一致。
以上的实施方式是例示,能够不脱离本发明的范围而实施各种变形。上述多个实施方式分别能够单独成立,但也可以是实施方式彼此的组合。另外,不同的实施方式中的各种特征也分别能够单独成立,但也可以是不同实施方式中的特征彼此的组合。
附图标记说明
10:主体;21:连接器;30、30A、30B、30C、30D:电解液分析用试验片;30w:贯通孔;41:钠离子感应电极;41i:钠离子感应膜;42:钾离子感应电极;42i:钾离子感应膜;43:第1引出电极;44:第2引出电极;59:渗透性部件;90:电化学传感器。
Claims (7)
1.一种电解液分析用试验片,用于测定电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比,其特征在于,具备:
基板,沿着一个方向延伸;
第1离子感应膜,在所述基板的一方的主面,设置于所述一个方向上的一端侧的特定区域,与所述电解液接触而产生与所述第1离子种类的浓度对应的第1电位;
第1引出电极,在所述一方的主面,从所述第1离子感应膜向与所述一端侧相反的另一端侧延伸;
第2离子感应膜,在所述基板的与所述一方的主面相反的另一方的主面,设置于所述一端侧的特定区域,与所述电解液接触而产生与所述第2离子种类的浓度对应的第2电位;以及
第2引出电极,在所述另一方的主面,从所述第2离子感应膜向所述另一端侧延伸。
2.根据权利要求1所述的电解液分析用试验片,其特征在于,
所述基板包括相互重叠地贴合的第1基板和第2基板,
所述一方的主面是所述第1基板的两个主面中远离所述第2基板的一侧的主面,
所述另一方的主面是所述第2基板的两个主面中远离所述第1基板的一侧的主面。
3.根据权利要求1或2所述的电解液分析用试验片,其特征在于,
所述基板具有贯通孔,该贯通孔在所述一个方向上的所述一端侧,在所述第1离子感应膜和第2离子感应膜以及所述第1引出电极和所述第2引出电极所占的区域以外的区域,从所述一方的主面贯通到所述另一方的主面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解液分析用试验片,其特征在于,
具备由使所述电解液渗透的材料形成的渗透性部件,
所述渗透性部件从所述一方的主面向所述另一方的主面跨越所述基板的端面,在空间上连续地覆盖所述第1离子感应膜和所述第2离子感应膜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电解液分析用试验片,其特征在于,
所述电解液是尿液,
所述第1离子种类是钠离子,
所述第2离子种类是钾离子。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电解液分析用试验片,其特征在于,
所述第1离子感应膜的灵敏度与所述第2离子感应膜的灵敏度一致,并且所述第1离子感应膜的选择性与所述第2离子感应膜的选择性一致。
7.一种电解液分析装置,测定电解液中含有的第1离子种类与第2离子种类之间的浓度比,其特征在于,具备:
权利要求1至6中任一项所述的电解液分析用试验片;以及
主体,
所述主体搭载有:
连接器,在该连接器插入有所述电解液分析用试验片的所述另一端侧,并且该连接器具有分别与所述第1引出电极、所述第2引出电极接触的第1接触电极、第2接触电极;以及
运算部,在所述电解液分析用试验片的所述第1离子感应膜和所述第2离子感应膜与所述电解液接触时,基于通过所述连接器的所述第1接触电极、所述第2接触电极而得的所述第1电位与所述第2电位之间的电位差,计算所述电解液中含有的所述第1离子种类与所述第2离子种类之间的浓度比。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020188893A JP2022077851A (ja) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 電解液分析用試験片および電解液分析装置 |
JP2020-188893 | 2020-11-12 | ||
PCT/JP2021/041317 WO2022102649A1 (ja) | 2020-11-12 | 2021-11-10 | 電解液分析用試験片および電解液分析装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116034270A true CN116034270A (zh) | 2023-04-28 |
Family
ID=81602272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180054220.0A Pending CN116034270A (zh) | 2020-11-12 | 2021-11-10 | 电解液分析用试验片以及电解液分析装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230204531A1 (zh) |
JP (1) | JP2022077851A (zh) |
CN (1) | CN116034270A (zh) |
DE (1) | DE112021003794T5 (zh) |
WO (1) | WO2022102649A1 (zh) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2658769B2 (ja) * | 1991-10-21 | 1997-09-30 | 松下電器産業株式会社 | バイオセンサ |
JP3283125B2 (ja) * | 1993-10-15 | 2002-05-20 | 日本特殊陶業株式会社 | シート型イオンセンサ及びこれを含むセンサ装置 |
JP6127460B2 (ja) * | 2012-11-12 | 2017-05-17 | オムロンヘルスケア株式会社 | 電気化学的センサ |
CN102980926B (zh) * | 2012-11-28 | 2015-04-29 | 清华大学 | 一种柔性双面全固态离子浓度检测传感器的制备方法 |
-
2020
- 2020-11-12 JP JP2020188893A patent/JP2022077851A/ja active Pending
-
2021
- 2021-11-10 DE DE112021003794.3T patent/DE112021003794T5/de active Pending
- 2021-11-10 WO PCT/JP2021/041317 patent/WO2022102649A1/ja active Application Filing
- 2021-11-10 CN CN202180054220.0A patent/CN116034270A/zh active Pending
-
2023
- 2023-03-07 US US18/118,179 patent/US20230204531A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022102649A1 (ja) | 2022-05-19 |
JP2022077851A (ja) | 2022-05-24 |
US20230204531A1 (en) | 2023-06-29 |
DE112021003794T5 (de) | 2023-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4767493B2 (ja) | 電気化学セル | |
JP5809969B2 (ja) | イオン分析装置 | |
WO2013018406A1 (ja) | センサヘッド、電気化学的センサおよび電気化学的センサの使用方法 | |
JPH11304748A (ja) | バイオセンサ | |
US9347909B2 (en) | Sample-retainable biosensor test strip | |
JP6127460B2 (ja) | 電気化学的センサ | |
TWI435076B (zh) | Biosensor | |
CN116034270A (zh) | 电解液分析用试验片以及电解液分析装置 | |
JP4893921B2 (ja) | バイオセンサー | |
US8529742B2 (en) | Electrochemical sensor with controlled variation of working electrode | |
JP2022077851A5 (zh) | ||
WO2023157677A1 (ja) | 電解液分析装置および電解液分析方法 | |
WO2023105583A1 (ja) | 電解液分析用試験片、電解液分析装置および電解液分析方法 | |
US20100062520A1 (en) | Biomaterial Measuring Device and Manufacturing Method Thereof | |
CN104380108A (zh) | 具有被止挡接合部分开的毛细管样品接收室的分析测试条 | |
JPS60155960A (ja) | イオン活量測定器具 | |
Zhang et al. | Multiplex Sensor for Ion Sensing Based on Printed Circuit Board | |
JP2023178724A (ja) | 電気化学測定装置、電気化学センサ及び電気化学測定方法 | |
KR20180092563A (ko) | 혈당 테스트 스트립 | |
JP4853947B2 (ja) | バイオセンサー | |
JP2019164103A (ja) | 電極、参照電極、イオン電極、イオンセンサー | |
JP2007248274A (ja) | バイオセンサーおよびその製造法 | |
JPH02150757A (ja) | 電解質溶液測定用センサー | |
JP2002122563A (ja) | イオン選択性単電極複合体、その製造方法、およびイオン活量測定器具 | |
JPH0128337B2 (zh) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |