JP2000131266A - ｐＨセンサ―アセンブリ - Google Patents
ｐＨセンサ―アセンブリInfo
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- JP2000131266A JP2000131266A JP11295230A JP29523099A JP2000131266A JP 2000131266 A JP2000131266 A JP 2000131266A JP 11295230 A JP11295230 A JP 11295230A JP 29523099 A JP29523099 A JP 29523099A JP 2000131266 A JP2000131266 A JP 2000131266A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive layer
- substrate
- insulating layer
- sensor assembly
- layer
- 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
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-
- 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
- G01N27/36—Glass electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で製造でき、小さいバッチ間ばらつきで
大量生産でき、理想的には、未熟なオペレータでも使用
することができる、ｐＨ値を測定するためのデバイスを
提供する。 【解決手段】 平坦なｐＨセンサーアセンブリが、第１
の面および第２の面を有する平坦な基板と、基板の第１
の面上に形成された電気伝導性層と、基板から離れた側
の電気伝導性層の面上に形成された、電気伝導性層を覆
う絶縁層と、センサーアセンブリをメーターデバイスに
連結するために電気伝導性層と接続する電気コンタクト
手段とを含み、絶縁層が、ｐＨガラスの複数の粒子が散
在する高抵抗結合剤を含み、幾らかの粒子が、実質的に
被覆されないままであり、絶縁層の表面から上方で部分
的に露出し、絶縁層を通る少なくとも１つの電流パス
が、粒子の点接触によって提供される。
大量生産でき、理想的には、未熟なオペレータでも使用
することができる、ｐＨ値を測定するためのデバイスを
提供する。 【解決手段】 平坦なｐＨセンサーアセンブリが、第１
の面および第２の面を有する平坦な基板と、基板の第１
の面上に形成された電気伝導性層と、基板から離れた側
の電気伝導性層の面上に形成された、電気伝導性層を覆
う絶縁層と、センサーアセンブリをメーターデバイスに
連結するために電気伝導性層と接続する電気コンタクト
手段とを含み、絶縁層が、ｐＨガラスの複数の粒子が散
在する高抵抗結合剤を含み、幾らかの粒子が、実質的に
被覆されないままであり、絶縁層の表面から上方で部分
的に露出し、絶縁層を通る少なくとも１つの電流パス
が、粒子の点接触によって提供される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体状態のｐＨセ
ンサーアセンブリに関する。
ンサーアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】ｐＨ値を測定するために最も広範に使用
される技術は、ガラスｐＨ電極を参照（または比較）電
極と組み合わせて用いることである。常套のｐＨ電極
は、ガラス・シース（sheath）と、塩化カリウムおよび
ｐＨ緩衝液からなる溶液を含有する球（またはバルブ
（bulb））とを、浸漬された塩化銀ワイヤーと共に有す
る。この充填溶液は、ガラス・シース内に形成されたｐ
Ｈ検知膜と共に、センサーが浸漬される溶液のｐＨを測
定するために計測される電位を形成する。生じた電位
は、ガラス膜にわたる電位（測定するｐＨを示す）と、
内部の参照電極（通常はコートされた銀のワイヤーであ
る）の電位と、外部の参照電極の電位との代数学的合計
である。
される技術は、ガラスｐＨ電極を参照（または比較）電
極と組み合わせて用いることである。常套のｐＨ電極
は、ガラス・シース（sheath）と、塩化カリウムおよび
ｐＨ緩衝液からなる溶液を含有する球（またはバルブ
（bulb））とを、浸漬された塩化銀ワイヤーと共に有す
る。この充填溶液は、ガラス・シース内に形成されたｐ
Ｈ検知膜と共に、センサーが浸漬される溶液のｐＨを測
定するために計測される電位を形成する。生じた電位
は、ガラス膜にわたる電位（測定するｐＨを示す）と、
内部の参照電極（通常はコートされた銀のワイヤーであ
る）の電位と、外部の参照電極の電位との代数学的合計
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】常套のガラス球ｐＨ電
極は、１００μｍ〜２００μｍの最大ガラス厚さを有し
得ることが知られている。電極は非常に脆く、製造が困
難である。また、電極を頻繁に較正しなければならな
い。これは、ｐＨ測定値を得るために熟練したオペレー
タを要することを意味する。本発明の目的は、安価で製
造でき、小さいバッチ間ばらつきで大量生産できる、ｐ
Ｈ値を測定するためのデバイスを提供することにある。
理想的には、このデバイスは、未熟なオペレータでも使
用することができる。
極は、１００μｍ〜２００μｍの最大ガラス厚さを有し
得ることが知られている。電極は非常に脆く、製造が困
難である。また、電極を頻繁に較正しなければならな
い。これは、ｐＨ測定値を得るために熟練したオペレー
タを要することを意味する。本発明の目的は、安価で製
造でき、小さいバッチ間ばらつきで大量生産できる、ｐ
Ｈ値を測定するためのデバイスを提供することにある。
理想的には、このデバイスは、未熟なオペレータでも使
用することができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１の
面および第２の面を有する平坦な基板と、基板の第１の
面上に形成された電気伝導性層と、基板から離れた側の
電気伝導性層の面上に形成された、電気伝導性層を覆う
絶縁層と、センサーアセンブリをメーター（または測
定）デバイスに連結するために電気伝導性層と接続され
る電気コンタクト手段とを含み、絶縁層が、ｐＨガラス
の複数の粒子が散在する高抵抗結合剤を含み、幾らか
（または複数）の粒子が、実質的に被覆されないままで
あり、絶縁層の表面から上方で部分的に露出し、絶縁層
を通る少なくとも１つの電流パスが、粒子の点接触によ
って提供される、平坦なｐＨセンサーアセンブリが提供
される。
面および第２の面を有する平坦な基板と、基板の第１の
面上に形成された電気伝導性層と、基板から離れた側の
電気伝導性層の面上に形成された、電気伝導性層を覆う
絶縁層と、センサーアセンブリをメーター（または測
定）デバイスに連結するために電気伝導性層と接続され
る電気コンタクト手段とを含み、絶縁層が、ｐＨガラス
の複数の粒子が散在する高抵抗結合剤を含み、幾らか
（または複数）の粒子が、実質的に被覆されないままで
あり、絶縁層の表面から上方で部分的に露出し、絶縁層
を通る少なくとも１つの電流パスが、粒子の点接触によ
って提供される、平坦なｐＨセンサーアセンブリが提供
される。
【０００５】好ましくは、電気伝導性層と絶縁層との間
に、固体電解質層が設けられる。
に、固体電解質層が設けられる。
【０００６】本発明は、更に、ｐＨセンサーアセンブリ
を製造する方法を提供する。
を製造する方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明によるセンサーアセンブリ
を、例示によって、添付図面を参照しながら以下に説明
する。
を、例示によって、添付図面を参照しながら以下に説明
する。
【０００８】図１を参照して、基板２の上に電気伝導層
４が付着（または蒸着）されている。伝導性層４は、イ
ンジウムまたは金などの軟質材料または軟金属から形成
されている。固体電解質イオン伝導性層１２が、電気伝
導性層の一部の上に付着されている。軟い絶縁材料から
なる層６が、固体伝導性層の上に蒸着されている。絶縁
層の厚さは、約２００μの範囲である。
４が付着（または蒸着）されている。伝導性層４は、イ
ンジウムまたは金などの軟質材料または軟金属から形成
されている。固体電解質イオン伝導性層１２が、電気伝
導性層の一部の上に付着されている。軟い絶縁材料から
なる層６が、固体伝導性層の上に蒸着されている。絶縁
層の厚さは、約２００μの範囲である。
【０００９】絶縁層６は、ｐＨガラスの粒子１０が混合
されている高抵抗の結合剤（またはバインダー）を含
む。粒子１０は、５μｍ〜１５０μｍ、好ましくは１０
μｍの長さ寸法（linear dimension）を有する。結合剤
の内部のガラス粒子１０の量は、粒子１０の被覆されて
いない部分の上層が、絶縁層６の表面から上方で露出し
ていることを確保するのに十分でなければならない。こ
れは、被覆されていない粒子が、水性サンプルと接触し
たときに水和した膨潤層を形成して、ｐＨに依存するポ
テンシャル・プロセスを起こし得るのを確保するためで
ある。加えて、絶縁層を通る少なくとも１つの電流パス
が、粒子の点から点への接触によって提供されなければ
ならない。結合剤に対するガラスの割合は、６０〜８５
％が好ましい範囲である。この範囲は、絶縁層６の表面
において部分的に覆われていない粒子が現われ得るのに
適切なアスペクト比をもたらす。
されている高抵抗の結合剤（またはバインダー）を含
む。粒子１０は、５μｍ〜１５０μｍ、好ましくは１０
μｍの長さ寸法（linear dimension）を有する。結合剤
の内部のガラス粒子１０の量は、粒子１０の被覆されて
いない部分の上層が、絶縁層６の表面から上方で露出し
ていることを確保するのに十分でなければならない。こ
れは、被覆されていない粒子が、水性サンプルと接触し
たときに水和した膨潤層を形成して、ｐＨに依存するポ
テンシャル・プロセスを起こし得るのを確保するためで
ある。加えて、絶縁層を通る少なくとも１つの電流パス
が、粒子の点から点への接触によって提供されなければ
ならない。結合剤に対するガラスの割合は、６０〜８５
％が好ましい範囲である。この範囲は、絶縁層６の表面
において部分的に覆われていない粒子が現われ得るのに
適切なアスペクト比をもたらす。
【００１０】適切な絶縁誘電体２２が、窓１４を除くセ
ンサー表面の上に付着されている。この窓１４を通し
て、ｐＨ検知面の一部が露出している。
ンサー表面の上に付着されている。この窓１４を通し
て、ｐＨ検知面の一部が露出している。
【００１１】図１は概略に過ぎず、粒子１０が上述のよ
うに接触していることが理解されるであろう。
うに接触していることが理解されるであろう。
【００１２】電気コンタクトが、メーターデバイス１８
との接触またはコンタクトのために電気伝導性層４と連
結して設けられる。
との接触またはコンタクトのために電気伝導性層４と連
結して設けられる。
【００１３】図２は、使用時のアセンブリを示す。この
センサーアセンブリ２０は、サンプル１６に浸漬されて
いる。窓１４と比較電極２４とからの信号が、ｐＨメー
ターデバイス１８に供給される。
センサーアセンブリ２０は、サンプル１６に浸漬されて
いる。窓１４と比較電極２４とからの信号が、ｐＨメー
ターデバイス１８に供給される。
【００１４】ガラス粒子を含む結合剤は、平坦な基板上
で被覆される。基板は任意の既知の方法、例えば成形に
よって作製され得る。基板は、アルミナ、フォーステラ
イト、ジルコニア、または被覆鋼からなっていてよい。
基板の好ましい厚さは、０．１ｍｍ〜２ｍｍである。ま
た、硬化されていない結合剤マトリクスが、適切な固体
伝導体電極の上または上全体に、あるパターンで付着さ
れてよい。これらの電極は、それ自身が、あるパターン
で適切な固体基板上に付着されてよい。結合剤が一旦硬
化されると、適切な誘電体材料からなる保護上層が、窓
を除く全面に蒸着され得る。この窓１４を通して、ｐＨ
感知物質の一部が露出している。適切な方法は、スクリ
ーン印刷であろう。
で被覆される。基板は任意の既知の方法、例えば成形に
よって作製され得る。基板は、アルミナ、フォーステラ
イト、ジルコニア、または被覆鋼からなっていてよい。
基板の好ましい厚さは、０．１ｍｍ〜２ｍｍである。ま
た、硬化されていない結合剤マトリクスが、適切な固体
伝導体電極の上または上全体に、あるパターンで付着さ
れてよい。これらの電極は、それ自身が、あるパターン
で適切な固体基板上に付着されてよい。結合剤が一旦硬
化されると、適切な誘電体材料からなる保護上層が、窓
を除く全面に蒸着され得る。この窓１４を通して、ｐＨ
感知物質の一部が露出している。適切な方法は、スクリ
ーン印刷であろう。
【００１５】
【発明の効果】本発明によるセンサーは、常套のガラス
球ｐＨ電極よりもはるかに安価で製造できる。本発明の
センサーは、大量生産可能で、製造工程において較正可
能である。従って、本発明のセンサーは、使用がはるか
に簡単で、未熟なオペレータでも使用することができ
る。
球ｐＨ電極よりもはるかに安価で製造できる。本発明の
センサーは、大量生産可能で、製造工程において較正可
能である。従って、本発明のセンサーは、使用がはるか
に簡単で、未熟なオペレータでも使用することができ
る。
【図１】 本発明による平坦なｐＨセンサーアセンブリ
の好ましい実施態様の概略図である。
の好ましい実施態様の概略図である。
【図２】 ｐＨセンサーを測定デバイスと関連して示
す。
す。
２ 基板 ４ 電気伝導性層 ６ 絶縁層 １０ ｐＨガラスの粒子 １２ イオン伝導性層 １４ 窓 １６ サンプル １８ メーターデバイス ２０ センサーアセンブリ ２２ 誘電体 ２４ 参照電極
フロントページの続き (72)発明者 ステファニー・ジェイ・マッキンタイア イギリス、エイチエイ５・３アールエル、 ミドルセックス、ピナー、オールベリー・ ドライブ69番 (72)発明者 ブライアン・ジェイ・バーチ イギリス、エヌエヌ９・６エイダブリュ ー、ノーサンプトンシャー、チェルブスト ン、ダッチー・クロース14番 (72)発明者 アンドリュー・ジェイ・ベル イギリス、エルエイ11・６ビーエックス、 カンブリア、グレインジ−オーバー−サン ズ、アッシュマウント・ロード、ラ・サラ ス (72)発明者 マーティン・ジェイ・フォール イギリス、シーオー９・４ピーディ、エセ ックス、ハルステッド、スタンボーン、ス ラウ・ファーム (72)発明者 ジャン・グローブズ イギリス、シーエム３・１キューエフ、エ セックス、チェルムズフォード、グレイ ト・リーズ、ウィローズ・グリーン、ミル チ・ヒル・レイン、ザ・グレン (72)発明者 ダイアン・ホランド イギリス、シーブイ22・９エイチアール、 ニア・ラグビー、ストレットン・オン・ダ ンズモア、プロット・レイン、ザ・プロッ ト (72)発明者 ロビン・ダブリュー・ピットソン イギリス、ジーエル15・６アールティ、グ ロスターシャー、リドニー、セント・ブラ イアブルズ・コモン、ザ・ホームステュー ド
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の面および第２の面を有する平坦な
基板と、基板の第１の面上に形成された電気伝導性層
と、基板から離れた側の電気伝導性層の面上に形成され
た、電気伝導性層を覆う絶縁層と、センサーアセンブリ
をメーターデバイスに連結するために電気伝導性層と接
続する電気コンタクト手段とを含み、絶縁層が、ｐＨガ
ラスの複数の粒子が散在する高抵抗結合剤を含み、幾ら
かの粒子が、実質的に被覆されないままであり、絶縁層
の表面から上方で部分的に露出し、絶縁層を通る少なく
とも１つの電流パスが、粒子の点接触によって提供され
る、平坦なｐＨセンサーアセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9823011.3A GB9823011D0 (en) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | Ph sensor assembly |
| GB9823011 | 1998-10-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000131266A true JP2000131266A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=10840993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11295230A Pending JP2000131266A (ja) | 1998-10-22 | 1999-10-18 | ｐＨセンサ―アセンブリ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0995987A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000131266A (ja) |
| GB (1) | GB9823011D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101115694B1 (ko) | 2009-01-19 | 2012-03-06 | 경북대학교 산학협력단 | 유리 ｐＨ 센서를 이용한 ｐＨ 측정 시스템 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3607710A (en) * | 1969-02-14 | 1971-09-21 | Perkin Elmer Corp | Seal for ion-selective electrode |
| US4052285A (en) * | 1975-03-20 | 1977-10-04 | National Research Development Corporation | Ion selective electrodes |
| US4133735A (en) * | 1977-09-27 | 1979-01-09 | The Board Of Regents Of The University Of Washington | Ion-sensitive electrode and processes for making the same |
| US4282079A (en) * | 1980-02-13 | 1981-08-04 | Eastman Kodak Company | Planar glass ion-selective electrode |
| DE3789491T2 (de) * | 1986-11-27 | 1994-10-20 | Horiba Ltd | Plattenförmige Glaselektrode. |
| DK163944C (da) * | 1990-02-07 | 1992-09-21 | Radiometer As | Glaselektrode og anvendelse af denne |
-
1998
- 1998-10-22 GB GBGB9823011.3A patent/GB9823011D0/en not_active Ceased
-
1999
- 1999-10-14 EP EP99203371A patent/EP0995987A3/en not_active Withdrawn
- 1999-10-18 JP JP11295230A patent/JP2000131266A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101115694B1 (ko) | 2009-01-19 | 2012-03-06 | 경북대학교 산학협력단 | 유리 ｐＨ 센서를 이용한 ｐＨ 측정 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0995987A3 (en) | 2001-11-21 |
| GB9823011D0 (en) | 1998-12-16 |
| EP0995987A2 (en) | 2000-04-26 |
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