DK167716B1 - Mikroelektrode til elektrokemisk analyse - Google Patents
Mikroelektrode til elektrokemisk analyse Download PDFInfo
- Publication number
- DK167716B1 DK167716B1 DK673187A DK673187A DK167716B1 DK 167716 B1 DK167716 B1 DK 167716B1 DK 673187 A DK673187 A DK 673187A DK 673187 A DK673187 A DK 673187A DK 167716 B1 DK167716 B1 DK 167716B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- electrode
- resin
- carbon fibers
- micro electrode
- membrane
- Prior art date
Links
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 title claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 46
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 46
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 28
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 19
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 19
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 14
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 10
- -1 silver silver halide Chemical class 0.000 claims description 10
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 9
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 9
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 8
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002585 base Substances 0.000 description 8
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 8
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 7
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NXXYKOUNUYWIHA-UHFFFAOYSA-N 2,6-Dimethylphenol Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1O NXXYKOUNUYWIHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 description 4
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 4
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 4
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 description 4
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 3
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 3
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M sodium perchlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)(=O)=O BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- YZVWKHVRBDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 1-aminopyrene Chemical compound C1=C2C(N)=CC=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 YZVWKHVRBDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NKTOLZVEWDHZMU-UHFFFAOYSA-N 2,5-xylenol Chemical compound CC1=CC=C(C)C(O)=C1 NKTOLZVEWDHZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HLBLWEWZXPIGSM-UHFFFAOYSA-N 4-Aminophenyl ether Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1OC1=CC=C(N)C=C1 HLBLWEWZXPIGSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004082 amperometric method Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 238000004313 potentiometry Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 description 2
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YFOOEYJGMMJJLS-UHFFFAOYSA-N 1,8-diaminonaphthalene Chemical compound C1=CC(N)=C2C(N)=CC=CC2=C1 YFOOEYJGMMJJLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ICNFHJVPAJKPHW-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Thiodianiline Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1SC1=CC=C(N)C=C1 ICNFHJVPAJKPHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010008292 L-Amino Acid Oxidase Proteins 0.000 description 1
- 102000007070 L-amino-acid oxidase Human genes 0.000 description 1
- 108010073450 Lactate 2-monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 1
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 1
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108010087702 Penicillinase Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 108010042687 Pyruvate Oxidase Proteins 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 108010064129 Thrombogen Proteins 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 description 1
- LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N Uric Acid Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C2=C1NC(=O)N2 LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N Uric acid Natural products N1C(=O)NC(=O)C2NC(=O)NC21 TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N [(2R,3S,4S,5R,6R)-5-acetyloxy-3,4,6-trihydroxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound CC(=O)OC[C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@H]([C@@H](O1)O)OC(=O)C)O)O SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N 0.000 description 1
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 1
- 229940081735 acetylcellulose Drugs 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001448 anilines Chemical class 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 235000021028 berry Nutrition 0.000 description 1
- VCCBEIPGXKNHFW-UHFFFAOYSA-N biphenyl-4,4'-diol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1=CC=C(O)C=C1 VCCBEIPGXKNHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 230000000642 iatrogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 1
- 229940040461 lipase Drugs 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 206010025482 malaise Diseases 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- KQSABULTKYLFEV-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,5-diamine Chemical compound C1=CC=C2C(N)=CC=CC2=C1N KQSABULTKYLFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229950009506 penicillinase Drugs 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- MFUFBSLEAGDECJ-UHFFFAOYSA-N pyren-2-ylamine Natural products C1=CC=C2C=CC3=CC(N)=CC4=CC=C1C2=C43 MFUFBSLEAGDECJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940116269 uric acid Drugs 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
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
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon
-
- 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
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
i DK 167716 B1
Den foreliggende opfindelse angår en forbedret mi kroelektrode, såsom en måleelektrode for opløst oxygen, en måleelektrode for ionkoncentration, til anvendelse som bio-sensor og som referenceelektrode, hvilken elektrode har lav strømningssensitivitet og endvidere er beskyttet 5 mod kontaminering.
Det er kendt at analysere oxygen, saccharid, aminosyre, pH, etc. ved hjælp af elektrokemi ske metoder under anvendelse af en række forskellige typer elektroder. I det følgende gives en forklaring af den kendte teknik for forskellige typer elektroder og sensorer.
10 1. Sensoren til måling af koncentrationen af opløst oxygen
Det er vigtigt at måle koncentrationen af opløst oxygen i legemsvæsker, såsom blod, eller i kulturvæsker i en fermenteringstank. Clark-type oxygensensoren har været anvendt i vid udstrækning. Sammensætningen 15 af denne sensor er som følger:
Sensorens beholder er fyldt med elektrolyt, såsom kaustisk alkalisk opløsning etc., og katoden (der f.eks. er fremstillet af platin) og anoden (der f.eks. er fremstillet af bly, etc.) er anbragt deri og adskilt fra omgivelserne (opløsningen, der skal måles) ved hjælp af en gasperme-20 abel membran, fremstillet af polytetrafluorethylen, etc. Oxygenkoncentrationen kan bestemmes ved at måle den elektriske strøm mellem to elektroder, idet oxygenmolekyler passerer fra prøveopløsningen til indersiden af sensorbeholderen gennem den selektive membran og reduceres elek-tro-kemisk på platinelektrodens overflade. Ved hjælp af denne metode kan 25 mængden af oxygen let bestemmes, men der er fortsat følgende problemer.
Disse består i instabilitet overfor tryk ved sterilisation, vedligeholdelsesvanskeligheder, begrænsninger med hensyn til miniaturisering, ligesom man ikke kan bestemme den virkelige opløste oxygenkoncentration, men det partielle oxygentryk, man kan ikke bestemme den opløste oxygen-30 koncentration ved fermentering under tryk, og man kan heller ikke bestemme denne på havets bund eller i søer, og den elektriske strøms variation er temmelig stor som følge af temperaturforandringer.
Følgende metoder er blevet foreslået til andre måleelektroder for oxygenkoncentration, især for legemsvæsker. For det første en metode, 35 som medfører stabile kontaktbetingelser ved dækning af en fin metaltrådselektrodeoverflade med porøse materialer, bestående af mange lag (se japansk uundersøgt patentpublikation nr. 57-117838). Dernæst en metode, hvor en fin metaltrådselektrode indføres i et åbent rør i en fra DK 167716 B1 2 elektrodens spids tilbagetrukken stilling (se japansk uundersøgt patentpublikation nr. 57-195436).
Disse metoder frembyder imidlertid fortsat problemer, såsom kontaminering af elektroden og risikoen for "iatrogenisk syge" ved aftrækning 5 af den porøse membran.
2. Sensoren til måling af koncentrationen af ioner
Glaselektroden har været anvendt i vid udstrækning til måling af koncentrationen af hydrogenioner. Den har imidlertid en række problemer.
10 For det første er den let at brække, den kontamineres let, og den er begrænset til anvendelse i alkalisk vandig opløsning. Dernæst er den meget vanskelig at miniatuarisere, idet glaselektroden nødvendigvis skal have et indre rum til standardopløsning. Yderligere er der risiko for, at den indre standardiserede opløsning strømmer ud.
15 Fornylig er følgende problem blevet fundet. Membranen, som afsættes ved hjælp af elektrokemisk polymerisation på overfladen af elektroden, bevirker potentialændringer i henhold til bindingen eller fjernelsen af hydrogenioner (William R. Heineman, Anal. Chem. 52, 345 (1980)). Der er endvidere blevet foreslået en pH-sensor. Denne metode bygger på det 20 fænomen, at membranen, som dannes på overfladen af en elektrode, bevirker reversibel oxidations-/reduktionsreaktion med binding eller fjernelse af hydrogenioner (se japansk uundersøgt patentpublikation nr. 61-019434). Når disse pH-sensorer imidlertid anvendes kontinuert i legemsvæsker eller fermenteringsopløsninger, optræder der potenti alfor-25 skydning som følge af kontaminering. 1
Bio-sensor
Der findes to typer bio-sensorer. For det første én, hvor man bestemmer koncentrationen af materialer, relateret til biokemisk reaktion, 30 ved at måle strømmen, som bevirker elektrokemisk reaktion af materialerne.
Den anden type bygger på analyse af de elektroaktive materialer (relateret til biokemisk reaktion) ved at måle potentialet af membranen, der selektivt reagerer på materialerne. Den første kaldes "amperometri-35 metode", og i dette tilfælde anvendes en oxygensensor og en hydrogen-peroxidelektrode. Den sidstnævnte type kaldes "potentiometritype", og der anvendes en ionselektiv elektrode og en ammoniak- eller carbondi-oxid-gaselektrode (som består af en vis type gaspermeabel membran og pH- 3 DK 167716 B1 elektrode).
Enzym-, mikroorganisme- og antigen-antistofreaktioner er eksempler på biokemiske reaktioner. Bio-sensoren har de foran omtalte problemer, idet den fundamentale konstruktion af en bio-sensor er en oxygensensor 5 eller en pH-elektrode.
I US-A-4.439.303 beskrives en elektrode til anvendelse ved elektrokemiske reaktioner, såsom elektrokemisk stripningsanalyse, omfattende en række parallelt orienterede og langstrakte carbon- eller grafitfibre, hvilke er adskilte og fastholdt i en kerne ved elektrisk isolerings-bin-10 dingsmateriale, som fuldstændigt ordner de laterale rum mellem fibrene.
4. Referenceelektroden
Konventionelle referenceelektroder har de problemer, at de 1) er lette at brække, 2) er svære at sikre mod sterilisationstrykket, idet 15 den mættede calomel elektrode og sølv/sølvkloridelektroden, etc. omfatter en indre opløsning.
Den foreliggende opfindelse har til formål at tilvejebringe forskellige elektrodetyper og sensorer, der f.eks. kan bestemme opløst oxygen, saccharid, aminosyre, pH, etc. stabilt og nøjagtigt uden den kendte 20 tekniks ulemper.
Den foreliggende opfindelse angår en mi kroelektrode til elektrokemisk analyse, som omfatter et bundt af parallelle carbonfibre anbragt i en matrix af ikke-1edende harpiks, hvor elektroden terminerer i en brydningsflade, der er tværstillet i forhold til aksen af bundtet, som er 25 ejendommelig ved, at fibrene er recesseret fra fladen og kommunikerer dermed gennem huller i matrixen, hvilke er coaksiale med hver fiber. Elektroden i overensstemmelse hermed har lav strømningssensitivitet og er beskyttet mod kontaminering fra interfererende stoffer.
Fig. 1 viser en principskitse af en mi kroelektrode ifølge den fore-30 liggende opfindelse,
Fig. 2 viser en principskitse for en elektrode, der ifølge en udførelsesform af opfindelsen kan anvendes som bio-sensor, og
Fig. 3 viser kontamineringen fra interfererende stoffer for elektroder, som har mi krohuller, og elektroder, som ikke har sådanne, 35 svarende til eksempel 4.
Konceptet for mi kroelektroden ifølge opfindelsen er vist i fig. 1.
Et bundt af carbonfibre består af et antal carbonfibre 1 og ikke-1edende harpiks 2. I fig. 1 er den øverste del af carbonfibrene 1 recesserede DK 167716 B1 4 fra toppen af ikke-ledende harpiks 2 og danner mikrohuller 3, der står i forbindelse med omgivelserne. Bunden af hvert mikrohul, som er den øverste del af en carbonfiber, udgør elektrodeoverfladen. Om ønsket kan elektrodeoverfladen modificeres ved hjælp af en elektrokatalysator 4 for 5 elektrokemiske reaktioner. Denne elektrode omtales herefter som "basiselektrode".
Selv om der ikke er nogen begrænsninger med hensyn til de carbon-fibre, som danner basiselektroden, anvendes fortrinsvis polyacryloni-tril-baserede, pitch-baserede, rayon-baserede, fenol harpiks-baserede 10 etc. carbonfibre, samt sådanne, der fremstilles ved hjælp af dampafsætningsmetoden.
Det ikke-ledende materiale er fortrinsvis udvalgt blandt fluoreret harpiks, polyesterharpiks, epoxyharpiks, polyfenylenoxidharpiks, poly-fenylensulfidharpiks, urethanharpiks, silikoneharpiks, vinyl kloridhar-15 piks, fenol harpiks, etc. Når mi kroelektroden skal anvendes i en levende organisme, foretrækkes især anti-trombogen harpiks af høj kvalitet.
Mængden af carbonfibre dækkes med ikke-ledende harpiks og underkastes en varmehærdningsproces til dannelse af et legeme. Tværsnittet af dette legeme er som øer (hver carbonfiber) i havet (den omgivende har-20 piks). Med andre ord er carbonfibrene ikke i kontakt med hinanden. Antallet af carbonfibre er sædvanligvis i intervallet fra 50 til 50.000 og vælges med henblik på anvendelsen. Når denne elektrode anvendes som referenceelektrode, kan der undertiden anvendes mere end 50.000 carbonfibre.
25 I almindelighed udgør carbonfibrenes areal i dette elektrodetværsnit fra 3 til 60%. Diameteren af den enkelte carbonfiber er mindre end 20 pi og fortrinsvis mindre end 10 pi. Carbonf i berens diameter svarer til mikrohullet og bevirker, såfremt den er mindre end 20 pi, den så-kaldte "fi1tereffekt".
30 I almindelighed er dybden af det enkelte mikrohul i intervallet fra 0,5 til 500 /im og mere foretrukkent i intervallet fra 20 til 400 pi. Det frem-byder intet problem, såfremt det f.eks. er spidst som en blyant eller modsat hult. I dette tilfælde defineres dybden af mikrohullet dog af den dybeste del deraf.
35 Om ønsket kan elektrodens overflade dækkes med elektrokatalysator.
Dette materiale kan vælges blandt platin, sølv, guld, iridium, phthalo-cyanin og derivater deraf, etc. Evnen til at katalysere oxygenreduktion bliver højere ved påføring af dette lag.
5 DK 167716 B1
Basiselektroden ifølge opfindelsen kan beskyttes bedre mod kontaminering ved at tildække elektrodeoverfladen med en selektiv permeabel membran. Det er ønskeligt, at denne membran er en polymer, fremstillet ved elektrokemisk polymerisering.
5 For eksempel kan basiselektroden ifølge opfindelsen fremstilles ved hjælp af følgende procedure.
Først imprægneres et bundt af carbonfibre med ikke-1edende harpiks, som indeholder hærdningsmiddel, hvorefter bundtet underkastes en varmebehandlingsproces til hærdning af harpiksen. På denne måde opnås et 10 trådlignende carbonfiberbundt, som er dækket af ikke-ledende harpiks.
Dernæst afskæres carbonfiberbundtet i den ønskede længde, den ene ende af dette bundt poleres, og kabel tråden bindes ved anvendelse af sølvpasta til den anden ende. På den polerede side af bundtet dannes mi krohuller ved ætsning af carbonfibrene ved hjælp af elektrokemisk oxidation 15 som nærmere belyst i det følgende.
Den elektrolyt!ske opløsning kan vælges blandt sure eller basiske opløsninger og alkoholer, såsom methanol, der indeholder supporterende elektrolyt. Dernæst foretages den anodiske oxidation. Ved denne proces forbindes carbonfiberen til anoden, og en metalelektrode anvendes som 20 modelektrode. Oxidationsspændingen er fortrinsvis i området fra 1 til 100 volt. Det foretrækkes endvidere, at oxidation og reduktion gentages skiftevis.
Når overfladen af elektroden skal dækkes med elektrokatalysator, kan anvendes plettering, vakuumfordampning, påsprøjtning, etc.
25 Såvel i basiselektroden som i andre elektroder kan mi krohullet fyl des op med gelatinoidt materiale. Gelatinoide materialer· kan vælges blandt agar, gelatine, polyacrylamidgel, etc.
Forskellige elektroder ifølge den foreliggende opfindelse belyses nærmere nedenfor.
30 (1) Elektrode til måling af koncentrationen af opløst oxygen
Selve basiselektroden kan anvendes som elektrode til måling af koncentrationen af opløst oxygen. Det foretrækkes imidlertid, at basiselektrodens overflade overtrækkes med en selektiv permeabel membran ved 35 hjælp af en elektrokemisk polymerisationsproces. Den bedste metode til elektrokemisk polymerisering er følgende. Den supporterende elektrolyt, såsom natriumperklorat, natriumsulfat, opløses i et organisk opløsningsmiddel, såsom acetonitril, etc. eller i vand, og monomerforbindelsen, DK 167716 B1 6 som skal polymeriseres elektrokemisk, tilsættes, hvorefter det blandede materiale polymeriseres elektrokemisk ved konstant potentiale på 1-1,5 volt. Det indebærer ingen begrænsninger, såfremt polymeren ikke har elektroaktivitet, og endvidere er det den selektivt permeable membran, 5 som beskytter mod kontaminering. Den monomere forbindelse, som kan anvendes til opfindelsen, vælges blandt aminoholdige aromatiske forbindelser eller hydroxy-aromatiske forbindelser, f.eks. 4,4'-diaminodifenyl-æter, 4,4/-diaminodifenylsulfid, fenol, anilin eller fenolderivater, anilinderivater. I overensstemmelse med polymerisationsbetingelser dan-10 nes den elektroaktive membran. Når for eksempel anilin anvendes som monomer, bør alkaliske eller neutrale betingelser vælges, idet membranen ellers har elektroaktivitet.
Gentagen polymerisering foretrækkes, idet dette gør membranover-trækningen fuldstændig og gør den selektive permeabilitet højere.
15 Når oxygensensoren fremstilles ved anvendelse af denne elektrode, kombineres sølv/sølvklorid som modelektrode. Denne elektrode kan ikke alene anvendes til måling af opløst oxygen, men også til måling af andre elektrokemi ske reaktantmaterialer ved at ændre den selektive permeabilitet.
20 (2) Ion-elektroden
Ion-elektroden dækkes med membranen, som afsættes elektrokemisk på basiselektroden og reagerer på hydrogenioner. Membraner, som reagerer på hydrogenioner, er elektropolymeriserede membraner, såsom 2,6-dimethylfe-25 nol, 4,4'-bifenol, 1,2-deaminobenzen, 1-aminopyren, 1,8-diaminonaftalin, 1,5-diaminonaftalin, etc.
For at måle koncentrationen af hydrogenioner dyppes denne elektrode sammen med en referenceelektrode, såsom en mættet calomel elektrode, i opløsningen, og spændingen mellem to elektroder måles.
30 (3) Bio-sensor
Fig. 2 viser elektroden som bio-sensor. Elektroden er dækket med en membran 6, hvori enzym eller mikroorganisme 5 immobil i seres. Alternativt kan de immobil i seres på den indvendige overflade af mikrohullerne 2.
35 I tilfælde af potentiometrimetoden vælges enzymet blandt urease, penicillinase, glukoseoxidase, lipase, etc. I tilfælde af amperometri-metoden vælges det blandt glukoseoxidase, mælkesyreoxidase, L-amino-oxidase, xantionoxidase, urinsyreoxidase, pyruvatoxidase, lactatoxidase, 7 DK 167716 B1 etc., der alle er oxidative enzymer.
Den immobil i serede membran 6 vælges blandt polyvinyl kl orid, poly-acrylamid, acetyl cellul ose, cellulosetriacetat, tværbundet polyvinyl alkohol, etc. Der kan ikke alene anvendes en membran, men også en fiber-5 masse af nylon eller et net deraf.
Enzymer eller mikroorganismer immobil i seres på membranen ved hjælp af adsorption eller inklusion eller ved at fremstille kovalent binding eller ved at tværbinde med glutaraldehyd.
Når enzymer eller mikroorganismer immobil i seres på den indvendige 10 overflade af mi krohul let af ikke-1edende materialer, bindes enzymet til den funktionelle gruppe (f.eks. en aminogruppe) på epoxyharpiksen. For at fremstille en bio-sensor kombineres den enzymimmobili serede elektrode og en modelektrode af sølv/sølvklorid.
15 (4) Referenceelektrode I tilfælde af en referenceelektrode afsættes sølv og sølvhalogenid på basiselektrodens overflade. Klor og brom er foretrukne halogener.
Mere foretrukkent fyldes mi krohuller med gelatinoidt materiale som nævnt ovenfor. Det foretrækkes især, at saltet med halogenionen kan inkluderes 20 i det gelatinoide materiale. Eksempler på den foreliggende opfindelse og sammenligningseksempler fremgår af det følgende.
Eksempel 1, 2, 3 og sammenligningseksempel 1
Et bundt på 1000 carbonfibre (Torayca® T-300 1K med diameter 7 jim) 25 imprægneredes med en epoxyharpiks indeholdende et hærdningsmiddel. Dette imprægnerede bundt af fibre hærdedes efter opvarmning under strækning, således at der opnåedes et kompositmateriale svarende til en tråd med en diameter på ca. 0,3 mm. Efter at overfladen på denne tråd var blevet isoleret fuldstændigt med epoxyharpiks, blev den afskåret. Den ene ende 30 poleredes på konventionel måde, og den anden ende blev bundet til en kabel tråd ved hjælp af sølvpasta, hvorefter elektroden fremstilledes.
Den polerede part dyppedes i vandig svovlsyre (2 mM) og under anvendelse af platintråd som modelektrode foretoges anodisk oxidation under de nedenfor beskrevne betingelser. Afhængigheden af opløsningens 35 strømningshastighed på strømmen for oxygenreduktion undersøgtes ved anvendelse af den opnåede sensor. Nærmere betegnet fyldtes et med en mag-netomrører forsynet bæger med en saltopløsning, og den ovennævnte sensor anvendtes som arbejdselektrode, mens søl v/sølvkl orid anvendtes som mod- DK 167716 B1 8 elektrode, hvorefter opløsningen bragtes i kontakt med luft ved stuetemperatur for at blive mættet med luft.
En negativ spænding på 0,6 volt (vs Ag/AgCl) påførtes arbejdselek-troden, og katodestrømmen måltes. Strømmen måltes, både når magnetomrø- 5 reren roterede så hurtigt den kunne, og når den var standset, og forholdet blev bestemt.
I eksempel 1 blev operationer omfattende oxidation ved 1,75 volt i 15 minutter, derefter reduktion ved -1,2 volt i 1 minut, gentaget 35 gange.
10 I eksempel 2 foretoges efter oxidation ved 0,03 mA i 80 minutter reduktion ved -0,7 volt i 10 minutter i en saltopløsning.
I eksempel 3 foretoges efter oxidation ved 0,5 mA i 9 minutter reduktion ved -0,6 volt i 10 minutter.
Dybden af mikrohullerne i hver elektrode var 120 /xm i eksempel 1, 15 150 /xm i eksempel 2, 240 /xm i eksempel 3.
Den målte værdi for anvendelse af elektroden før anodisk ætsningsbehandling blev vist som sammenligningseksempel.
Resultaterne er vist i tabel I.
20 Tabel I
Strømværdien, når opløsningen er i bevægelse, divideret med strømmen, når opløsningen står stille 25 .............-..................................................
Eksempel 1 1,40
Eksempel 2 1,36
Eksempel 3 1,32 30 Sammenligningseksempel 1 6,02
Eksempel 4 35 Ved anvendelse af et bundt på 1000 carbonfibre (Torayca® T-300 med diameter 7 /xm) opnåedes et kompositmateriale svarende til en tråd med en diameter på ca. 0,3 mm ved hjælp af samme fremgangsmåde som beskrevet i eksempel 1.
DK 167716 Bl 9
Denne tråd blev afskåret, og den ene ende poleredes på konventionel måde, mens den anden ende blev bundet til kabel tråden med sølvpasta. Den polerede del dyppedes i vandig svovlsyre (2 mM) under anvendelse af en platintråd som modelektrode, og den oxideredes elektrokemisk ved 0,5 mA 5 i 9 minutter og reduceredes dernæst ved -0,6 volt i 20 minutter.
Ved iagttagelse med et scannings-elektronmikroskop (SEM) bestemtes dybden af den ætsede del af carbonfibrene til at være ca. 100 jum, og overfladen af elektroden var spids som en blyant.
Et tyndt platinlag påførtes den ovennævnte mi krohul elektrode ved 10 anvendelse af den i det følgende forklarede fremgangsmåde. Mi krohulelektroden dyppedes i en vandig opløsning indeholdende klorplatinsyre (0,037 mol/1), ammoniumfosfat (0,134 mol/1) og natriumfosfat (0,704 mol/1), og strømmen forløb til en mængde på 8 mC under anvendelse af platin som modelektrode. Dernæst vaskedes den opnåede elektrode grundigt med de-15 ioniseret vand. Ved iagttagelse med SEM bestemtes det, at et tyndt platinlag på ca. 0,6 μιη adhærerede ensartet til elektroden.
Fig. 3 viser forløbet af elektrodekontamineringen, når en elektrode efter plettering med platin (betegnet "Platin" i figuren) og elektroden før plettering med platin (betegnet "Carbon" i figuren) anbragtes i LB-20 kulturpræparat (37°C).
Carbonelektroden er vist med punkteret streg, og platinelektroden med fuldt optrukket streg. Hver af de nedre linier viser værdien, når elektroden ikke havde mi krohuller, og den øvre linie viser værdien, når elektroden havde mikrohuller af en dybde på ca. 100 /im. I begge tilfælde 25 var faldet for oxygenreduktionsstrøm lav i tilfælde af mi krohullerne (mi krohul effekt). Det antages, at mikrohullerne virker som et filter, som gør det vanskeligt for elektrodekontamineringen at passere.
For den ovennævnte elektrode, som var pletteret med platin, var den faldende oxygenreduktionsstrøm ca. 5% indtil 24 timer senere, hvorefter 30 den var konstant.
En tynd membran af polyanilin afsattes elektrokemisk på den ovennævnte med platin pletterede elektrode.
Nærmere betegnet dyppedes mikrohulelektroden i en acetonitrilopløs-ning indeholdende anilin (0,01 mol/1), natriumperklorat (0,1 mol/1) og 35 pyridin (0,02 mol/1), hvorefter polymeriseri ngen foretoges, indtil strømmen ikke kunne løbe ved 1,2 volt (vs. SCE). Ved iagttagelse med SEM bestemtes det, at en tynd polymermembran var dannet på platin.
Når den således opnåede elektrode forblev i LB-kulturpræparat ved 10 DK 167716 B1 37°C i 10 dage, kunne et fald i værdien for oxygenreduktionsstrømmen overhovedet ikke iagttages. Der var heller ingen problemer, selv når sterilisationen gentoges 10 gange.
5 Eksempel 5
Der fremstilledes en elektrode som i eksempel 1, bortset fra at diameteren af carbonfiberen var 5 pi.
Den polerede del dyppedes i vandig svovlsyre (2 mM) under anvendelse af en platintråd som modelektrode, og den oxideredes elektrokemisk 10 ved en konstant strøm på 0,2 mA. Carbonfibrene ætsedes ca. 100 pi. Dernæst påtrykkedes -0,7 volt i 20 minutter.
På tilsvarende måde ætsedes carbonfiberelektroderne ca. 100 pi under anvendelse af bundter af 100 fibre med diameter på henholdsvis 20 pi og 30 μηι.
15 En negativ ladning (-0,7 v) påførtes hver af disse elektroder under anvendelse af en elektrode af sølv/sølvklorid som modelektrode i en opløsning af LB-kul turpræparat. Faldet i oxygenreduktionsstrøm bestemtes efter 24 timer. Resultatet er vist i tabel II. Faldet er lille, når mi-krohullet er lille.
20
Tabel II
Diameter af Fald i oxygenreduktionsstrøm (%) carbonfiber (μηι) 25 ..........------------------------------------------ 5 10 7 15 20 35 30 50 30 -----------------------------------------------------
Eksempel 6
Der fremstilledes elektroder ved hjælp af samme fremgangsmåde som i eksempel 4, bortset fra, at der anvendtes fenol, 2,5-dimethylfenol, 35 4,4,-diaminodifenylæter istedet for anilin. Uanset at elektroderne hen-stod i LB-kulturpræparat ved 37°C i 10 dage, iagttoges intet fald i oxy-genredukti onsstrøm.
11 DK 167716 Bl
Eksempel 7
Et bundt på 3000 carbonfibre (Torayca® T-300 med diameter 7 /im) anbragtes i et polyethylenrør (indvendig diameter 2 mm) af en længde på 35 cm, og den ene ende af carbonfibrene fikseredes til rørets yderside.
5 En epoxyharpiks (fremstillet af Toray-Hysol Co. Ltd.,) indeholdende hærdn!ngsmiddel hældtes i fra åbningen, hvor carbonfibrene var fikserede. Der efterhærdedes ved ca. 60°C i 1¾ time, hvorefter det hærdede carbonfiberkompositmateriale blev trukket ud fra røret og skåret i længder på 10 cm. Dernæst behandledes det med varme ved hjælp af en elek-10 tri sk ovn. Den ene ende af dette carbonfiberkompositmateriale blev bundet til en kabel tråd med sølvpasta, og den anden ende poleredes ved hjælp af en konventionel metode, efter at sideoverfladen var blevet isoleret fuldstændig med epoxyharpiks.
En del af carbonfibrene fjernedes ved anodisk oxidation af denne 15 elektrode i vandig svovlsyre (2 mM) ved anvendelse af platinplade som modelektrode. Den anodiske oxidation foretoges ved konstant strøm 1 mA i henholdsvis 10 minutter og 20 minutter. Dybden af mikrohullerne var 90 /im ved 10 minutter og 140 /im ved 20 minutter. En negativ ladning (-0,6 v) påførtes denne elektrode i en saltopløsning under anvendelse af 20 sølv/sølvklorid som modelektrode, hvorefter værdien af opløst oxygenreduktionsstrøm måltes. Derefter divideredes strømværdien, når opløsningen blev omrørt, med strømværdien, når den stod stille. Værdierne var 1,57 og 1,34, når den anodiske oxidation foretoges i henholdsvis 10 og 20 minutter.
25
Eksempel 8
Et kompositmateriale af carbonfiber og epoxyharpiks fremstilledes som i eksempel 1, bortset fra, at antallet af fibre var 3000. Når dette carbonfiberkompositmateriale oxideredes anodisk ved konstant strøm (1 30 mA) i vandig svovlsyre (2 mM) under anvendelse af platinplade som modelektrode, ætsedes carbonfibrene ca. 200 /«n. Dernæst foretoges plettering med platin på carbonfibrene som i eksempel 4 i et omfang på 12 mC.
Temperaturafhængigheden for værdien af oxygenreduktionsstrømmen for denne elektrode var mindre end 0,8%/°C. Denne værdi er mindre end for en 35 Clark oxygensensor, som ligger i intervallet fra 4 til 5%/°C (jvf. "The optimum measuring and control of the fermentation process", Science Forum, side 214).
Enden af denne elektrode dyppedes i polyvinyl kl orid (fremstillet af DK 167716 B1 12
Kanto Chemical Co. Ltd.,) 8 vægt% opløsning (dimethyl formamid) og forblev i methanol i 3 timer. Dernæst vaskedes den grundigt med deioniseret vand, forblev i 20 cc fosfatpufferopløsning (0,066 M), indeholdende 5 mg glukoseoxidase (fremstillet af Nagase Co. Ltd.,) i 10 timer. Den vaske-5 des med deioniseret vand, og -0,6 v pålagdes (vs.SCE) i fosfatpufferopløsning (0,66 M) under anvendelse af en mættet calomel elektrode som referenceelektrode og platintråd som modelektrode. Denne gang var relationen mellem koncentrationen af glukose og faldet i oxygenreduktionsstrøm lineær. Det tog 60 sekunder, før strømmen blev konstant. Den 10 ændrede strømværdi ved temperaturændring af opløsningen var 1,4%/°C.
Når potentialet (som påførtes denne enzymelektrode) ændredes til +0,6 v (vs SCE), var der ved den foretagne undersøgelse en god lineær relation mellem glukosekoncentrationen og oxidationsstrømmen (strøm til hydrogenperoxidoxidation).
15
Eksempel 9
Carbonfiberkompositmaterialet fremstilledes ved hjælp af samme fremgangsmåde som i eksempel 8, og carbonfibrene ætsedes ca. 200 pi. På 3 én gang dyppedes materialet i 20 cm fosfatpufferopløsning (0,066 M) in-20 deholdende 10 mg glukoseoxidase i 10 timer. Det vaskedes grundigt med deioniseret vand, og relationen mellem glukosekoncentrationen og faldet i oxygenreduktionsstrøm som i eksempel 6 var en ret linie, der passerede gennem nulpunktet. Strømændringen ved en temperaturændring af opløsningen var 1%/°C.
25
Eksempel 10
Et carbonfiberkompositmateriale fremstilledes under anvendelse af et bundt på 1000 carbonfibre (Torayca® T-300 med diameter 7 pi) som i eksempel 1.
30 Dette kompositmateriale oxideredes elektrokemisk ved konstant strøm (0,34 mA) i vandig svovlsyre (2 mM) og ætsedes anodisk til ca. 200 pi.
En polymermembran afsattes elektrokemisk ved 1,5 volt (vs. SCE) i 10 minutter i acetonitrilopløsning indeholdende 2,6-dimethyl fenol (20 mM) og natriumperklorat (0,2 M) under anvendelse af platintråd som 35 modelektrode og en mættet calomel elektrode som referenceelektrode. Potentialet i forskellige pH-opløsninger undersøgtes ved anvendelse af denne elektrode, og der opnåedes en god lineær relation med en hældning på -56 mV/pH. Elektroden reagerede på ét minut, når den fjernedes fra pH
DK 167716 B1 13 2-opløsning til pH 10-opløsning.
Sammenligningseksempel 2
Potentialekonsistensen undersøgtes ved anvendelse af samme pH-elek-5 trode som i eksempel 10 og denne samme elektrode (men uden mi krohul) i en fosfatpufferopløsning, som indeholdt gærekstraktessens (0,5 vægt%), bactotrypton (0,3 vægt%). Resultatet var, at elektroden med mi krohuller gav stabilt potentiale, mens elektroden uden mi krohul gav potentialeforskydning med en fejl på 60 mV.
10
Eksempel 11
Den samme elektrode fremstilledes, bortset fra, at ætsningsdybden var 100 /zm. Denne elektrode pletteredes med platin med en mængde på 4 mC som beskrevet i eksempel 4.
15 En polymer afsattes elektrokemisk på denne elektrode ved 1,0 volt (vs. SCE) potentiale i en fosfatpufferopløsning (2 M, pH=7), som indeholdt 1,2-diaminobenzen (20 mM) i 10 minutter under anvendelse af pla-tintråd som modelektrode og en mættet calomel elektrode som referenceelektrode. Som ved anvendelsen af denne elektrode undersøgtes potentia-20 let i opløsninger ved forskellige pH-værdier, og der opnåedes en god lineær relation ved en hældning på -53 mV/pH mellem pH 4 og pH 9.
Mi kroelektroden ifølge den foreliggende opfindelse er nyttig til forskellige elektroder til elektrokemi ske analyser, og den er især egnet 25 som elektrode til måling af koncentrationen af opløst oxygen, koncentrationen af ioner, som bio-sensor eller som referenceelektrode.
Claims (10)
1. Mi kroelektrode til anvendelse ved elektrokemisk analyse omfattende et bundt af parallelle carbonfibre anbragt i en matrix af ikke- 5 ledende harpiks, hvor elektroden terminerer i en brydningsflade, der er tværstillet i forhold til aksen af bundtet, KENDETEGNET ved, at fibrene er recesserede fra fladen og kommunikerer dermed gennem huller i matrixen, hvilke er coaksiale med hver fiber.
2. Mi kroelektrode ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at carbonfibrenes diameter er mindre end 20 /zm.
3. Mi kroelektrode ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at hullets dybde er fra 0,5 til 500 /zm.
4. Mi kroelektrode ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den ikke-ledende harpiks er udvalgt blandt floureret harpiks, polyesterharpiks, epoxyharpiks, polyfenylenoxidharpiks, polyfenylensulfidharpiks, urethan-harpiks, silikoneharpiks, vinyl kloridharpiks og fenol harpiks. 20
5. Mi kroelektrode ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at de recesserede ender af carbonfibrene er overtrukket med en selektivt permeabel membran.
6. Mi kroelektrode ifølge krav 5, KENDETEGNET ved, at den selektivt permeable membran er en elektropolymeriseret membran.
7. Mi kroelektrode ifølge krav 6, KENDETEGNET ved, at den elektropolymeri serede membran i det væsentlige er fri for elektroaktivitet til 30 måling af koncentrationen af opløst oxygen.
8. Mi kroelektrode ifølge krav 6, KENDETEGNET ved, at den elektropolymeri serede membran reagerer over for hydrogenionkoncentration.
9. Mi kroelektrode ifølge hvert af de foregående krav, KENDETEGNET ved, at enzymer og mikroorganismer er immobil i seret nær de recesserede carbonfi berender. 5 DK 167716 B1 15
10. Mi kroelektrode ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at de recesse-rede carbonf i berender bærer et underdække af sølv og et topdække af sølvhalogenid. 10 15
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9267686 | 1986-04-22 | ||
JP9267686 | 1986-04-22 | ||
PCT/JP1987/000252 WO1987006701A1 (en) | 1986-04-22 | 1987-04-21 | Microelectrode for electrochemical analysis |
JP8700252 | 1987-04-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK673187D0 DK673187D0 (da) | 1987-12-21 |
DK673187A DK673187A (da) | 1987-12-22 |
DK167716B1 true DK167716B1 (da) | 1993-12-06 |
Family
ID=14061085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK673187A DK167716B1 (da) | 1986-04-22 | 1987-12-21 | Mikroelektrode til elektrokemisk analyse |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4908115A (da) |
EP (1) | EP0266432B1 (da) |
DE (1) | DE3776081D1 (da) |
DK (1) | DK167716B1 (da) |
WO (1) | WO1987006701A1 (da) |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8729002D0 (en) * | 1987-12-11 | 1988-01-27 | Iq Bio Ltd | Electrode material |
DE3816458A1 (de) * | 1988-05-13 | 1989-12-21 | Josowicz Mira | Ultramikroelektrode, verfahren zu deren herstellung und ihre verwendung |
GB8924338D0 (en) * | 1989-10-28 | 1989-12-13 | Atomic Energy Authority Uk | Electrodes |
GB8927377D0 (en) * | 1989-12-04 | 1990-01-31 | Univ Edinburgh | Improvements in and relating to amperometric assays |
SE468179B (sv) * | 1990-05-09 | 1992-11-16 | Sensistor Ab | Elektrokemisk maetelektrod och foerfarande foer framstaellning av maetelektroden |
JP2816262B2 (ja) * | 1991-07-09 | 1998-10-27 | 工業技術院長 | 炭素微小センサー電極およびその製造方法 |
WO1995004928A1 (en) * | 1993-08-11 | 1995-02-16 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A microelectrode assembly |
EP0692711A1 (en) * | 1994-01-25 | 1996-01-17 | Kemerovsky Gosudarstvenny Universitet | Electronic system and device for the investigation of materials by the method of voltametric analysis |
EP0767372A1 (de) * | 1995-10-06 | 1997-04-09 | Metrohm Ag | Ionenselektive Elektrode |
US5955887A (en) * | 1995-12-22 | 1999-09-21 | The B. F. Goodrich Company | Impedance type ice detector |
DE19653436C1 (de) * | 1996-12-20 | 1998-08-13 | Inst Chemo Biosensorik | Elektrochemischer Sensor |
WO1999030143A1 (en) * | 1997-12-05 | 1999-06-17 | The Victoria University Of Manchester | Sensor devices and methods for using them |
GB9809918D0 (en) | 1998-05-08 | 1998-07-08 | Isis Innovation | Microelectrode biosensor and method therefor |
JP3632558B2 (ja) * | 1999-09-17 | 2005-03-23 | 日立化成工業株式会社 | 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 |
ATE331214T1 (de) * | 1999-10-07 | 2006-07-15 | Pepex Biomedical Llc | Sensor, bestehend aus einer isolierenden ummantelung, enthaltend darin eine vielzahl von leitfähigen fasern, die zumindestens teilweise von einem sensitiven material umgeben sind und hohlräume zwischen den fasern enthalten |
US7723099B2 (en) * | 2003-09-10 | 2010-05-25 | Abbott Point Of Care Inc. | Immunoassay device with immuno-reference electrode |
DE102006054947A1 (de) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Elektrochemischer Gassensor mit zumindest einer punktförmigen Messelektrode |
US20080138663A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Microbial electrode and fuel cell and sensor using the same |
US9044178B2 (en) * | 2007-08-30 | 2015-06-02 | Pepex Biomedical, Llc | Electrochemical sensor and method for manufacturing |
US8702932B2 (en) | 2007-08-30 | 2014-04-22 | Pepex Biomedical, Inc. | Electrochemical sensor and method for manufacturing |
WO2010056876A2 (en) | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Pepex Biomedical, Llc | Manufacturing electrochemical sensor module |
US8951377B2 (en) | 2008-11-14 | 2015-02-10 | Pepex Biomedical, Inc. | Manufacturing electrochemical sensor module |
WO2010056878A2 (en) | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Pepex Biomedical, Llc | Electrochemical sensor module |
US9351677B2 (en) | 2009-07-02 | 2016-05-31 | Dexcom, Inc. | Analyte sensor with increased reference capacity |
WO2011003036A2 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Dexcom, Inc. | Continuous analyte sensors and methods of making same |
WO2012159040A2 (en) | 2011-05-19 | 2012-11-22 | Pepex Biomedical Inc. | Fluid management and patient monitoring system |
WO2012162151A2 (en) | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Pepex Biomedical, Inc. | Manufacturing electrochemical sensor modules |
EP2925229A4 (en) | 2012-12-03 | 2017-01-25 | Pepex Biomedical, Inc. | Sensor module and method of using a sensor module |
EP2769689B8 (en) | 2013-02-25 | 2018-06-27 | Stryker European Holdings I, LLC | Computer-implemented technique for calculating a position of a surgical device |
BR112016028536B1 (pt) | 2014-06-04 | 2021-11-30 | Pepex Biomedical, Inc | Sensor compreendendo um membro de perfuração de pele e uma zona de análise de amostra de sangue |
CN104865301B (zh) * | 2015-04-27 | 2017-10-03 | 清华大学 | 一种共轴型复合式氧微电极及其制备方法 |
CN108607796A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-10-02 | 中国航空制造技术研究院 | 一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法 |
CN111505071B (zh) * | 2020-04-13 | 2022-06-10 | 商丘师范学院 | 一种pH和AA同时检测一体化微电极传感器及其制备方法和应用 |
FR3118177A1 (fr) * | 2020-12-22 | 2022-06-24 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Électrode pour biocapteur enzymatique à matériau fibreux, son procédé de préparation et ledit biocapteur |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3129161A (en) * | 1958-10-10 | 1964-04-14 | Engelhard Ind Inc | Reference electrode assembly |
CH559912A5 (da) * | 1971-09-09 | 1975-03-14 | Hoffmann La Roche | |
US4108754A (en) * | 1974-08-07 | 1978-08-22 | Ontario Limited | Carbon fiber electrode |
US4016063A (en) * | 1975-08-06 | 1977-04-05 | Desmond Arpad Radnoti | Electrode shield |
US4119513A (en) * | 1977-03-07 | 1978-10-10 | Uop Inc. | Oxygen sensor for industrial air/fuel control |
US4369104A (en) * | 1979-10-22 | 1983-01-18 | Hitco | Continuous filament graphite composite electrodes |
DE3129988A1 (de) * | 1981-07-29 | 1983-02-17 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | "verfahren und vorrichtung zur bestimmung von harnstoff" |
US4680100A (en) * | 1982-03-16 | 1987-07-14 | American Cyanamid Company | Electrochemical cells and electrodes therefor |
US4439303A (en) * | 1982-06-28 | 1984-03-27 | Maurice Cocchi | Crystallographically-oriented spatially-dispersed conductive fiber electrode |
US4431508A (en) * | 1982-12-10 | 1984-02-14 | Brown Jr Harold M | Solid state graphite electrode |
US4473450A (en) * | 1983-04-15 | 1984-09-25 | Raychem Corporation | Electrochemical method and apparatus |
JPS6052759A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-26 | Terumo Corp | 酸素センサ− |
JPS6077984A (ja) * | 1983-10-05 | 1985-05-02 | Rikagaku Kenkyusho | イオン注入による炭素電極 |
JPS617463A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-14 | Sadaichi Murai | カーボン電極を備えたpHおよびイオン濃度測定用電極の製造方法 |
US4561963A (en) * | 1984-07-30 | 1985-12-31 | Zinetics Medical Technology Corporation | Antimony and graphite hydrogen ion electrode and method of making such electrode |
GB8508053D0 (en) * | 1985-03-28 | 1985-05-01 | Genetics Int Inc | Graphite electrode |
-
1987
- 1987-04-21 EP EP87902741A patent/EP0266432B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-21 DE DE8787902741T patent/DE3776081D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-04-21 US US07/143,154 patent/US4908115A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-04-21 WO PCT/JP1987/000252 patent/WO1987006701A1/ja active IP Right Grant
- 1987-12-21 DK DK673187A patent/DK167716B1/da not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4908115A (en) | 1990-03-13 |
EP0266432A4 (en) | 1988-09-28 |
DK673187A (da) | 1987-12-22 |
DE3776081D1 (de) | 1992-02-27 |
WO1987006701A1 (en) | 1987-11-05 |
EP0266432A1 (en) | 1988-05-11 |
EP0266432B1 (en) | 1992-01-15 |
DK673187D0 (da) | 1987-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK167716B1 (da) | Mikroelektrode til elektrokemisk analyse | |
US6413396B1 (en) | Enzyme electrode sensor and manufacturing method thereof | |
KR890004367B1 (ko) | 효소센서 | |
Feng et al. | Low-fouling nanoporous conductive polymer-coated microelectrode for in vivo monitoring of dopamine in the rat brain | |
US8309362B2 (en) | Process for the preparation of modified electrodes, electrodes prepared with said process, and enzymatic biosensors comprising said electrodes | |
Zhang et al. | Glucose nanosensor based on Prussian‐blue modified carbon‐fiber cone nanoelectrode and an integrated reference electrode | |
Wang et al. | Enzyme microelectrode array strips for glucose and lactate | |
Roy et al. | Vertically aligned carbon nanotube probes for monitoring blood cholesterol | |
Miao et al. | Construction of a glucose biosensor immobilized with glucose oxidase in the film of polypyrrole nanotubules | |
Jobst et al. | Thin-film Clark-type oxygen sensor based on novel polymer membrane systems for in vivo and biosensor applications | |
JPH09229894A (ja) | 選択性が向上し、感度が強化された電気化学的センサー | |
JPH10505421A (ja) | 皮下グルコース電極 | |
Wang et al. | Ultrathin porous carbon films as amperometric transducers for biocatalytic sensors | |
Wang et al. | One-step electropolymeric co-immobilization of glucose oxidase and heparin for amperometric biosensing of glucose | |
Yu et al. | Coil-type implantable glucose biosensor with excess enzyme loading | |
Liu et al. | Enzyme biosensors for point-of-care testing | |
Mac Kenna et al. | Impedimetric transduction of swelling in pH-responsive hydrogels | |
Navera et al. | Nafion‐coated carbon fiber for acetylcholine and choline sensors | |
Netchiporouk et al. | Properties of carbon fibre microelectrodes as a basis for enzyme biosensors | |
Yang et al. | An Integrated Needle‐Type Biosensor for Intravascular Glucose and Lactate Monitoring | |
Navera et al. | Micro-choline sensor for acetylcholinesterase determination | |
KR101163678B1 (ko) | 크레아틴의 방해영향을 줄인 크레아티닌 바이오센서 | |
CN114366092A (zh) | 基于电共沉积电子介体的微针传感器及其制备方法 | |
CN110243914A (zh) | 一种测定溶解氧的全固态电化学高分子传感器 | |
Wang et al. | An all-solid-state potentiometric microsensor for real-time monitoring of the calcification process by Bacillus subtilis biofilms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B1 | Patent granted (law 1993) | ||
PBP | Patent lapsed |