JP2011080773A - Method for manufacturing electrode for electrochemical sensor - Google Patents
Method for manufacturing electrode for electrochemical sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011080773A JP2011080773A JP2009230917A JP2009230917A JP2011080773A JP 2011080773 A JP2011080773 A JP 2011080773A JP 2009230917 A JP2009230917 A JP 2009230917A JP 2009230917 A JP2009230917 A JP 2009230917A JP 2011080773 A JP2011080773 A JP 2011080773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- electrochemical sensor
- electrochemical
- filtration membrane
- conductive 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 57
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 58
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 238000000835 electrochemical detection Methods 0.000 description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 13
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 7
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 5
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 4
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- AWDBHOZBRXWRKS-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;iron(6+);hexacyanide Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[Fe+6].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] AWDBHOZBRXWRKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000003950 stripping voltammetry Methods 0.000 description 3
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 3
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 description 2
- ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N benzoin Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N monobenzene Natural products C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- QGKMIGUHVLGJBR-UHFFFAOYSA-M (4z)-1-(3-methylbutyl)-4-[[1-(3-methylbutyl)quinolin-1-ium-4-yl]methylidene]quinoline;iodide Chemical compound [I-].C12=CC=CC=C2N(CCC(C)C)C=CC1=CC1=CC=[N+](CCC(C)C)C2=CC=CC=C12 QGKMIGUHVLGJBR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HMSMOZAIMDNRBW-UHFFFAOYSA-N 100572-96-1 Chemical compound C1=CC2=NC1=CC=C(N1)C=CC1=C(N1)C=CC1=CC=C1C=CC2=N1 HMSMOZAIMDNRBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZXDDPOHVAMWLBH-UHFFFAOYSA-N 2,4-Dihydroxybenzophenone Chemical compound OC1=CC(O)=CC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 ZXDDPOHVAMWLBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LHPPDQUVECZQSW-UHFFFAOYSA-N 2-(benzotriazol-2-yl)-4,6-ditert-butylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC(N2N=C3C=CC=CC3=N2)=C1O LHPPDQUVECZQSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IYAZLDLPUNDVAG-UHFFFAOYSA-N 2-(benzotriazol-2-yl)-4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)phenol Chemical compound CC(C)(C)CC(C)(C)C1=CC=C(O)C(N2N=C3C=CC=CC3=N2)=C1 IYAZLDLPUNDVAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGKNMHFWZMHABQ-UHFFFAOYSA-N 4-chloro-2h-benzotriazole Chemical compound ClC1=CC=CC2=NNN=C12 NGKNMHFWZMHABQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWSMKYBKUPAEJQ-UHFFFAOYSA-N 5-Chloro-2-(3,5-di-tert-butyl-2-hydroxyphenyl)-2H-benzotriazole Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C(C)(C)C)=CC(N2N=C3C=C(Cl)C=CC3=N2)=C1O UWSMKYBKUPAEJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000019300 CLIPPERS Diseases 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-N Pyrazole Chemical compound C=1C=NNC=1 WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010757 Reduction Activity Effects 0.000 description 1
- 244000028419 Styrax benzoin Species 0.000 description 1
- 235000000126 Styrax benzoin Nutrition 0.000 description 1
- 235000008411 Sumatra benzointree Nutrition 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 229960002130 benzoin Drugs 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 208000021930 chronic lymphocytic inflammation with pontine perivascular enhancement responsive to steroids Diseases 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002508 contact lithography Methods 0.000 description 1
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- MCPKSFINULVDNX-UHFFFAOYSA-N drometrizole Chemical compound CC1=CC=C(O)C(N2N=C3C=CC=CC3=N2)=C1 MCPKSFINULVDNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 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
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- 235000019382 gum benzoic Nutrition 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000007644 letterpress printing Methods 0.000 description 1
- DZVCFNFOPIZQKX-LTHRDKTGSA-M merocyanine Chemical compound [Na+].O=C1N(CCCC)C(=O)N(CCCC)C(=O)C1=C\C=C\C=C/1N(CCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=CC=C2O\1 DZVCFNFOPIZQKX-LTHRDKTGSA-M 0.000 description 1
- 238000000813 microcontact printing Methods 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000001007 phthalocyanine dye Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyloxy prop-2-eneperoxoate Chemical compound C=CC(=O)OOOC(=O)C=C KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000010206 sensitivity analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000013008 thixotropic agent Substances 0.000 description 1
- 238000007039 two-step reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電気化学センサー用電極の製造方法に関し、特に、表面が平滑で、孔道が円筒状かつ真直であり、均一な孔径を有するろ過膜と、その表面に導電膜を形成してなる電極とを有する電気化学センサー用電極の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an electrode for an electrochemical sensor, and in particular, a filtration membrane having a smooth surface, a cylindrical and straight pore path, and a uniform pore diameter, and an electrode formed by forming a conductive film on the surface. The manufacturing method of the electrode for electrochemical sensors which has these.
電極を多重化した分析手法は、電極反応生成物や反応中間体の検出、さらには反応速度に関する情報を得るための有用な手段である。例えば、回転リング・ディスク電極法では、電極を回転させることで電解液の対流を引き起こし、ディスク電極での反応生成物はただちにリング電極に輸送され、リングとディスクの電位をそれぞれ独立して設定することによって、ディスク電極での生成物をリング電極で検出することができる(非特許文献1)。 An analysis method in which electrodes are multiplexed is a useful means for detecting electrode reaction products and reaction intermediates and for obtaining information on reaction rate. For example, in the rotating ring disk electrode method, convection of the electrolyte is caused by rotating the electrode, and the reaction product at the disk electrode is immediately transported to the ring electrode, and the potentials of the ring and disk are set independently. Thus, the product at the disk electrode can be detected by the ring electrode (Non-patent Document 1).
一方、チャンネルフロー二重電極は、フローセルにチャンネルを設けて電解液を流し、下流に複数の電極(作用極と対極)が配置された構造となっており、作用極での反応生成物や反応中間体を対極で検出するというものである(非特許文献2)。 On the other hand, a channel flow double electrode has a structure in which a channel is provided in a flow cell and an electrolyte is flowed, and a plurality of electrodes (working electrode and counter electrode) are arranged downstream, and reaction products and reactions at the working electrode. An intermediate is detected at the counter electrode (Non-patent Document 2).
これらいずれの手法においても、電解セルを満たすだけの試料溶液が必要であり、また反応物質を検出する感度は、電極の表面積の他に、前者においては電極の回転速度の1/2乗(非特許文献3)、後者ではセル内での電解液のみかけの流速の1/3乗(非特許文献4)に依存する。 In any of these methods, a sample solution sufficient to fill the electrolytic cell is required. In addition to the electrode surface area, the sensitivity of detecting the reactants is ½ of the electrode rotation speed (non- Patent Document 3) and the latter depend on the apparent power of 1/3 of the electrolyte in the cell (Non-Patent Document 4).
また、化学的に不安定な反応中間体を検出するためには、作用極と対極の距離を小さくする必要があるが、検出感度を維持しつつ、すなわち電極の表面積の大きさを保ったまま高機能化を行うには構造的に限界があった。 In addition, in order to detect chemically unstable reaction intermediates, it is necessary to reduce the distance between the working electrode and the counter electrode. However, while maintaining the detection sensitivity, that is, while maintaining the surface area of the electrode. There were structural limitations in achieving high functionality.
そこで、本発明においては、従来の検出感度を維持しつつ、検出対象物の検出を簡便、かつ正確に行うことができる電気化学的検出装置に使用する電気化学センサー用電極を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode for an electrochemical sensor used in an electrochemical detection apparatus that can easily and accurately detect a detection target while maintaining conventional detection sensitivity. And
上記目的を達成すべく、本発明は、絶縁膜に円筒状かつ真直であり、均一な孔径の孔道を形成してろ過膜を形成する工程と、前記ろ過膜の表面に導電膜を形成する工程と、を具えることを特徴とする、電気化学センサー用電極の製造方法に関する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a step of forming a filtration membrane by forming a hole having a uniform pore diameter in a cylindrical shape and straight in an insulating film, and a step of forming a conductive film on the surface of the filtration membrane. And a method for producing an electrode for an electrochemical sensor.
上記本発明の製造方法によれば、所定の絶縁膜から円筒状かつ真直であり、均一な孔径の孔道を形成してろ過膜を形成することができる。したがって、このようにして形成したろ過膜を電気化学センサー用電極のろ過膜として用いることにより、前記電気化学センサー用電極を電気化学的検出装置に適用した場合に、検出対象溶液中の検出対象物がそのろ過膜の孔道に強制的に流されるようになるので、簡便かつ正確な検出操作を行うことができる。 According to the manufacturing method of the present invention described above, a filtration membrane can be formed by forming a cylindrical passage that is cylindrical and straight from a predetermined insulating film and has a uniform pore diameter. Therefore, by using the filtration membrane formed in this way as a filtration membrane for an electrochemical sensor electrode, when the electrochemical sensor electrode is applied to an electrochemical detection device, a detection target in a detection target solution Is forced to flow through the pores of the filtration membrane, so that a simple and accurate detection operation can be performed.
また、このような孔道を有するろ過膜の表面に導電膜を形成するようにしているので、この導電膜はろ過膜の表面のみならず、ろ過膜の孔道の内側面にも形成されるようになる。したがって、検出対象物はろ過膜の表面に形成された導電膜のみならず、ろ過膜の孔道の内側面に形成された導電膜にも接触するようになるので、検出対象物の検出感度が向上し、検出対象物の有無を効果的に同定することができるようになる。 In addition, since the conductive film is formed on the surface of the filtration membrane having such a pore path, the conductive film is formed not only on the surface of the filtration membrane but also on the inner surface of the pore path of the filtration membrane. Become. Therefore, the detection object comes into contact not only with the conductive film formed on the surface of the filtration membrane, but also with the conductive film formed on the inner surface of the pore passage of the filtration membrane, so the detection sensitivity of the detection object is improved. Thus, the presence or absence of the detection target can be effectively identified.
なお、本発明の一態様において、前記孔道の形成は、トラックエッチング法、フォトリソグラフィ法、パンチング法、レプリカ法及びレーザー法の少なくとも一つを用いて実施する。これによって、上述した所定の絶縁膜から円筒状かつ真直であり、均一な孔径の孔道を形成してろ過膜を簡易かつ正確に形成することができる。特には、孔径分布をその設計値に対して−20%〜0%の極く狭い範囲に抑えることができ、設計どおりの孔径の孔道を有するろ過膜を形成するでき、当初設計したとおりの電気化学センサー用電極、さらには電気化学的検出装置を得ることができる。 Note that in one embodiment of the present invention, the hole path is formed by using at least one of a track etching method, a photolithography method, a punching method, a replica method, and a laser method. Thereby, it is possible to form a filter membrane simply and accurately by forming a cylindrical passage that is cylindrical and straight from the predetermined insulating film described above and has a uniform pore diameter. In particular, the pore size distribution can be suppressed to an extremely narrow range of −20% to 0% with respect to the design value, and a filtration membrane having a pore path with a pore size as designed can be formed. An electrode for a chemical sensor, and further an electrochemical detection device can be obtained.
また、本発明の一態様において、前記導電膜の形成は、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法及び印刷法の少なくとも一つを用いて行うことができる。これらの方法によれば、上述したような要件を満足する導電膜を簡易に形成することができる。 In one embodiment of the present invention, the conductive film can be formed using at least one of a sputtering method, an evaporation method, a plating method, and a printing method. According to these methods, a conductive film that satisfies the requirements as described above can be easily formed.
さらに、本発明の一態様において、前記導電膜は、金属膜及び有機導電膜の少なくとも一方とすることができる。 Furthermore, in one embodiment of the present invention, the conductive film can be at least one of a metal film and an organic conductive film.
以上説明したように、本発明によれば、従来の検出感度を維持しつつ、検出対象物の検出を簡便、かつ正確に行うことができる電気化学的検出装置に使用する電気化学センサー用電極を提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided an electrode for an electrochemical sensor used in an electrochemical detection device capable of easily and accurately detecting a detection target while maintaining conventional detection sensitivity. Can be provided.
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の電気化学センサー用電極は、例えば、図1に示したような構造を有するものであり、図1は電気化学センサー用電極の構成を示した概略断面図である。 The electrochemical sensor electrode of the present invention has, for example, the structure shown in FIG. 1, and FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the electrochemical sensor electrode.
すなわち、この電気化学センサー用電極1は、基材となっている孔道が円筒状かつ真直であり、均一な孔径を有するろ過膜2の表面に、導電膜3を形成して構成されたものである。
That is, the electrode 1 for an electrochemical sensor is configured by forming a
本発明に用いるろ過膜2は、その形成された孔に特徴を有するものであり、その孔構造について、孔道が円筒状かつ真直であり、均一な孔径を有するという物理的な特徴を有している。
The
上述のような孔構造を有するろ過膜2は、絶縁膜、例えば、ポリカーボネートやポリエステル等のポリマー製のフィルムに対し、トラックエッチング法、フォトリソグラフィ法、パンチング法、及びレーザー法の少なくとも一つを用いて形成することができる。
The
トラックエッチング法は、高エネルギーの重イオンでトラッキング(軌跡付け)するプロセスと、円筒状の孔構造を作るエッチングのプロセスとからなる。 The track etching method includes a process of tracking (tracing) with heavy ions of high energy and an etching process for creating a cylindrical hole structure.
トラッキングプロセスでは、絶縁膜に対してアクセラレーターで加速した高エネルギーの重イオンを貫通させてトラック(軌跡)を形成し、重イオンの数量とフィルムの巻き取りスピードにより単位面積当たりのトラック数(孔密度)をコントロールする。次いで、エッチングプロセスでは、トラックしたフィルムをエッチング液へ浸漬し、トラック部分を優先的に溶解して孔を形成する。このとき、エッチング条件により孔径をコントロールする。ろ過膜の孔径は均一なものとして得られ、その孔道はフィルムの厚さ方向(フィルムの表面に対して垂直又は略垂直)に形成される。 In the tracking process, high-energy heavy ions accelerated by an accelerator penetrate the insulating film to form tracks (trajectories), and the number of tracks (holes per unit area) depends on the number of heavy ions and the film winding speed. (Density) is controlled. Next, in the etching process, the tracked film is immersed in an etching solution, and the track portion is preferentially dissolved to form holes. At this time, the hole diameter is controlled by the etching conditions. The pore diameter of the filtration membrane is obtained as uniform, and the pore path is formed in the thickness direction of the film (perpendicular or substantially perpendicular to the film surface).
フォトリソグラフィ法は、例えば、光硬化性樹脂組成物を絶縁膜上に塗布して光硬化性樹脂組成物層を形成し、この光硬化性樹脂組成物層上に形成すべき孔道に対応した画像が形成されたマスクを設置し、マスクの上から光硬化性樹脂組成物層に紫外線等の光線を照射して光硬化性樹脂組成物層を硬化する。次いで、マスクを除去し、現像液で未硬化の光硬化性樹脂組成物を溶解除去することにより現像を行い、前記マスクの画像が転写されてなる、光硬化性樹脂組成物からなるマスクパターンを形成する。 Photolithographic methods include, for example, applying a photocurable resin composition on an insulating film to form a photocurable resin composition layer, and an image corresponding to a hole path to be formed on the photocurable resin composition layer. A mask on which is formed is placed, and the photocurable resin composition layer is cured by irradiating the photocurable resin composition layer with light such as ultraviolet rays from above the mask. Next, the mask is removed, development is performed by dissolving and removing the uncured photocurable resin composition with a developer, and a mask pattern made of the photocurable resin composition is formed by transferring the image of the mask. Form.
また、光を照射することにより照射された部位が所定の溶媒への溶解性を生じるような材料を用いてもよく、この場合にも上記と同様にマスクを用いて紫外線等の光線を所定位置に照射し、現像液で光が照射された部分を除去することにより、前記材料からなるマスクパターンを形成する。 In addition, a material may be used in which a portion irradiated by light generates solubility in a predetermined solvent. In this case, a light beam such as ultraviolet rays is used at a predetermined position using a mask in the same manner as described above. The mask pattern made of the above material is formed by removing the portion irradiated with light with the developer.
上述のようにして形成したマスクパターンは、孔道に対応する部分に開口が形成されているので、このマスクパターンを介してエッチング処理を行うことによって、上記絶縁膜に対して孔道を形成することができる。この場合においても、孔道の孔径は均一なものとして得られ、絶縁膜の厚さ方向(絶縁膜の表面に対して垂直又は略垂直)に形成される。 In the mask pattern formed as described above, an opening is formed in a portion corresponding to the hole path. Therefore, the hole path can be formed in the insulating film by performing an etching process through the mask pattern. it can. Also in this case, the hole diameter is obtained as a uniform diameter and is formed in the thickness direction of the insulating film (perpendicular or substantially perpendicular to the surface of the insulating film).
なお、上記エッチング処理はエッチング液を用いた湿式のエッチング処理であってもよいし、RIEのような乾式のエッチング処理であってもよい。 The etching process may be a wet etching process using an etchant, or may be a dry etching process such as RIE.
また、上記光硬化性樹脂組成物としては、従来公知の任意の光硬化性樹脂組成物が使用でき、例えば、光重合性オリゴマー、光重合性モノマー(反応性希釈剤)、光重合開始剤、光重合開始助剤、熱重合禁止剤、充填剤、接着付与剤、チクソ付与剤、可塑剤、着色剤等からなる光硬化性樹脂組成物が挙げられる。 Moreover, as said photocurable resin composition, conventionally well-known arbitrary photocurable resin compositions can be used, for example, a photopolymerizable oligomer, a photopolymerizable monomer (reactive diluent), a photoinitiator, Examples thereof include a photocurable resin composition comprising a photopolymerization initiation assistant, a thermal polymerization inhibitor, a filler, an adhesion imparting agent, a thixotropic agent, a plasticizer, a colorant and the like.
上記光重合性オリゴマーとしては、例えば、エポキシ樹脂;イミド系オリゴマー;ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアクリレート系オリゴマー;不飽和ポリエステル;ビニルエーテルオリゴマー;ポリエン・チオール系オリゴマー等が挙げられる。 Examples of the photopolymerizable oligomer include epoxy resins; imide-based oligomers; acrylate-based oligomers such as urethane acrylate, epoxy acrylate, and polyester acrylate; unsaturated polyesters; vinyl ether oligomers;
上記光重合性モノマー(反応性希釈剤)としては、例えば、単官能アクリレートモノマー、多官能アクリレートモノマー、エポキシモノマー、ビニルエーテル、スチレン等が挙げられる。 As said photopolymerizable monomer (reactive diluent), a monofunctional acrylate monomer, a polyfunctional acrylate monomer, an epoxy monomer, vinyl ether, styrene etc. are mentioned, for example.
上記光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン系、アセトフェノン系、パーオキサイド系、オニウム塩系等の光重合開始剤が挙げられ、光重合開始助剤としては、例えば、アミン系、キノン系等の光重合開始助剤が挙げられる。 Examples of the photopolymerization initiator include benzoin-based, acetophenone-based, peroxide-based, and onium salt-based photopolymerization initiators. Examples of the photopolymerization initiation assistant include amine-based and quinone-based photopolymerization initiators. Examples include photopolymerization initiation assistants.
パンチング法は、パンチを穴開け工具として用い、例えばX方向に上記絶縁膜を移動させ、Y軸方向にパンチを移動させて、孔道を形成すべき箇所にパンチングを行って孔を形成する方法である。また、上記絶縁膜を固定し、パンチをX方向及びY方向に移動させ、孔道を形成すべき箇所にパンチングを行って孔を容易に形成することもできる。 The punching method is a method in which a punch is used as a drilling tool, for example, the insulating film is moved in the X direction, the punch is moved in the Y-axis direction, and a hole is formed by punching a portion where a hole path is to be formed. is there. Further, the hole can be easily formed by fixing the insulating film, moving the punch in the X direction and the Y direction, and performing punching at a position where a hole path is to be formed.
レプリカ法は、凸凹状の鋳型に樹脂等を流し込み、硬化させることで得られる方法である。凸凹の形状や大きさ、密度によって、素材に転写させる孔の形状や大きさ、孔の密度を調整することができる。また、本発明のようなろ過膜を得るためには、微小な凸凹を有する鋳型の作製が必要であり、陽極酸化法等によって得られるポーラスアルミナ膜やメソポーラスシリカ膜等を鋳型として使用することができる。 The replica method is a method obtained by pouring a resin or the like into an uneven mold and curing it. The shape, size, and density of the holes to be transferred to the material can be adjusted according to the shape, size, and density of the unevenness. Further, in order to obtain a filtration membrane as in the present invention, it is necessary to prepare a mold having minute irregularities, and a porous alumina film or a mesoporous silica film obtained by an anodic oxidation method or the like can be used as a template. it can.
レーザー法は、上記絶縁層にレーザー光を照射してアブレーションにより孔道を形成する方法である。このようなレーザー光源としては、例えばエキシマレーザーやYAGレーザーを用いることができるが、これら以外の光源であってもよい。これらレーザー光源から発せられたレーザー光は、コリメータレンズを介して平行光とした後、形成すべき孔道の孔径に合わせて対物レンズでビーム径が絞られた後、上記絶縁膜上に照射される。この結果、絶縁膜の、レーザー光ビームが照射された箇所がアブレーションされ、上述のような孔道が形成されることになる。 The laser method is a method in which a hole is formed by ablation by irradiating the insulating layer with laser light. As such a laser light source, for example, an excimer laser or a YAG laser can be used, but other light sources may be used. Laser light emitted from these laser light sources is converted into parallel light through a collimator lens, and then the beam diameter is reduced by an objective lens in accordance with the hole diameter of the hole path to be formed, and then irradiated onto the insulating film. . As a result, the portion of the insulating film irradiated with the laser light beam is ablated, and the above-described hole path is formed.
なお、上記絶縁膜には、レーザー光の吸収効率を高め、貫通孔の形成をより正確に且つ容易にするために、紫外線吸収剤や色素を添加してもよい。例えば、300〜400nmに吸収領域を有し、346nmに最大吸収波長を有する、2−〔2−ヒドロキシ−3,5 −ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル〕−2H−ジベンゾトリアゾールを用いれば、355nm波長を有するND−YAG3倍波レーザー、あるいは352nm波長を有するエキシマXe−F レーザーの吸収効率をより高め、貫通孔をより正確、かつ容易に形成することが出来る。 Note that an ultraviolet absorber or a dye may be added to the insulating film in order to increase the absorption efficiency of laser light and make the formation of the through hole more accurate and easy. For example, if 2- [2-hydroxy-3,5-bis (α, α-dimethylbenzyl) phenyl] -2H-dibenzotriazole having an absorption region at 300 to 400 nm and a maximum absorption wavelength at 346 nm is used. The absorption efficiency of the ND-YAG triple wave laser having a wavelength of 355 nm or the excimer Xe-F laser having a wavelength of 352 nm can be further increased, and the through hole can be formed more accurately and easily.
上記紫外線吸収剤は、一般に高分子樹脂用紫外線吸収剤として使用されている任意の紫外線吸収剤が使用でき、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ・tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ・tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−(3’’,4’’,5’’,6’’―テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル(ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3―テトラメチルブチル)―6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール等が挙げられる。 As the ultraviolet absorber, any ultraviolet absorber generally used as an ultraviolet absorber for polymer resins can be used, for example, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4,4′-dimethoxy. Benzophenone, 2- (2′-hydroxy-5′-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′, 5′-di-tert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy) -3′-tert-butyl-5′-methylphenyl) chlorobenzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′, 5′-di-tert-butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2 '-Hydroxy-3'-(3 ″, 4 ″, 5 ″, 6 ″ -tetrahydrophthalimidomethyl) -5′-methylpheny (Benzotriazole, 2,2-methylenebis (4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl)-6-(2H-benzotriazol-2-yl) phenol, and the like.
また、使用するレーザーの波長が可視光領域の場合には、色素を添加することで、レーザー光の吸収効率をより高めることが出来る。添加する色素は、使用するレーザー光波長の吸収率が大きいものが好ましく、ポルフィリン系色素,クマリン系色素,ピラゾールアゾ系色素,ポルフィセン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フタロシアニン系色素、アゾ系色素、スピロピラン系色素、フルオラン系色素、キノン系色素、置換ベンゼン系色素等が用いられる。 Further, when the wavelength of the laser to be used is in the visible light region, the absorption efficiency of the laser light can be further increased by adding a dye. The dye to be added preferably has a large absorption rate of the laser light wavelength to be used. Porphyrin dye, coumarin dye, pyrazole azo dye, porphycene dye, cyanine dye, merocyanine dye, phthalocyanine dye, azo dye A dye, a spiropyran dye, a fluorane dye, a quinone dye, a substituted benzene dye, or the like is used.
上記紫外線吸収剤及び色素の添加量は、少なすぎると吸収効率が悪く、添加量が多すぎると吸収効率が良すぎて吸収部位が局在化してしまうため、絶縁層を構成する材料の100重量部に対して0.01重量部〜10重量部が好ましく、より好ましくは0.1重量部〜3重量部である。 If the addition amount of the ultraviolet absorber and the dye is too small, the absorption efficiency is poor, and if the addition amount is too large, the absorption efficiency is too good and the absorption site is localized. Therefore, 100 weight of the material constituting the insulating layer The amount is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 3 parts by weight with respect to parts.
以上のような方法に基づいて絶縁膜に孔道を形成した場合、従来良く用いられているろ過膜と比較して説明すると、例えば、両ろ過膜とも公称孔径が1μmである場合でも、従来のろ過膜の孔径分布が0.1〜10μmに広がっているのに対し、本発明のろ過膜のように、孔道が円筒状かつ真直であり、均一な特徴を有するものは孔径分布が0.8〜1μm(−20%〜0%)と非常にシャープなものとなる。 When pores are formed in the insulating film based on the method as described above, it will be described in comparison with a conventionally used filtration membrane. For example, even when both filtration membranes have a nominal pore diameter of 1 μm, conventional filtration is used. Whereas the pore size distribution of the membrane extends to 0.1 to 10 μm, the pore size distribution is 0.8 to 0.8 when the pore path is cylindrical and straight, as in the filtration membrane of the present invention. 1 μm (−20% to 0%) and very sharp.
また、本発明で用いるろ過膜2と従来のろ過膜の開孔率を比較すると、従来のろ過膜の開孔率が50%以上、あるいは70〜90%に対し、本発明のろ過膜の開孔率が15%未満と小さい。
Moreover, when comparing the aperture ratio between the
本発明で用いるろ過膜2としては、その厚みが6〜11μm、開孔率が15%未満、孔密度が1×105〜6×108個/cm2であり、孔径が0.015〜12.0μmのものが知られ、これらを適宜用いることができ、その目的に応じて使用することが好ましい。開孔率の下限は特に限定されるものではないが、ろ過膜として機能させるには少なくとも数%の開口率を有することが好ましい。
The
また、このろ過膜2は、上記したように例えばポリマー製のフィルムで形成することができるので、その表面が平滑度、すなわち表面粗さRa=1μm以下とすることができる。なお、ここでのRaは、算術平均高さを示すものであり、JIS B 0601−2001に準拠するものである。
Further, since the
このろ過膜2の表面に、導電膜3を形成して電気化学センサー用電極とするが、このとき導電膜3は、白金、金等の金属膜や、グラファイトカーボン、ボロンドープダイヤモンド等の膜、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性ポリマーによる高分子膜とすることができる。
A
このような導電膜3をろ過膜2上に形成するには、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法及び印刷法などによって形成することができる。
In order to form such a
スパッタリング法は、上述した白金等のターゲットを準備し、減圧雰囲気下、ターゲットを負電位とすることによって生じるグロー放電を利用し、この放電中に含まれるアルゴンイオンなどのスパッタイオンがターゲットに衝突することによって、ターゲットから離脱したターゲット材を付着させて目的とする膜、本実施形態では導電膜3を形成するものである。
The sputtering method uses a glow discharge generated by preparing a target such as platinum described above and setting the target at a negative potential in a reduced pressure atmosphere, and sputter ions such as argon ions contained in the discharge collide with the target. Thus, the target material separated from the target is attached to form the target film, in this embodiment, the
蒸着法は、上述した白金等の蒸着源を準備し、この蒸着源に例えば電子ビームを照射することによって前記蒸着源を気化させ、この気化した蒸着源を付着させて目的とする膜、本実施形態では導電膜3を形成するものである。
The vapor deposition method prepares a vapor deposition source such as platinum described above, vaporizes the vapor deposition source by irradiating the vapor deposition source with, for example, an electron beam, and attaches the vaporized vapor deposition source to the target film. In the form, the
メッキ法は、上記白金等を含む化合物(PtCl2等)をメッキ浴中で電解あるいは無電界で分解して白金(Pt)等を析出させ、目的とする膜、本実施形態では導電膜3を形成するものである。
In the plating method, the compound containing platinum or the like (PtCl 2 or the like) is decomposed in a plating bath by electrolysis or no electric field to deposit platinum (Pt) or the like, and the target film, in this embodiment, the
印刷法は、導電膜3を構成する上記材料をバインダーや溶媒等と混合して塗布液を作製し、この塗布液を塗布した後、加熱してバインダーを分解消失させるとともに、溶媒等を気化させることによって、目的とする膜、本実施形態では導電膜3を形成するものである。
In the printing method, the above-described material constituting the
印刷法の代表としてはスピンコート法を挙げることができるが、その他、インクジェット印刷、スクリーン印刷、ディスペンサ印刷、凸版印刷(フレキソ印刷)、昇華型印刷、オフセット印刷、レーザープリンタ印刷(トナー印刷)、凹版印刷(グラビア印刷)、コンタクト印刷、マイクロコンタクト印刷等を挙げることができる。 Typical examples of printing methods include spin coating methods, but also, ink jet printing, screen printing, dispenser printing, letterpress printing (flexographic printing), sublimation printing, offset printing, laser printer printing (toner printing), intaglio. Examples include printing (gravure printing), contact printing, microcontact printing, and the like.
なお、導電膜3が金属膜であれば、上述したいずれの方法も使用可能であるが、導電性高分子の場合、メッキ法によって導電膜3を形成するのは困難である。代わりに、化学修飾等により形成することができる。
If the
また、この電気化学センサー用電極における、ろ過膜の厚さは1〜500μmであることが好ましく、1〜100μmであることが特に好ましい。また、導電膜の厚さは0.001〜0.5μmであることが好ましいが、安定的に導電性を保つことができれば特に限定されるものではない。 In addition, the thickness of the filtration membrane in this electrochemical sensor electrode is preferably 1 to 500 μm, and particularly preferably 1 to 100 μm. The thickness of the conductive film is preferably 0.001 to 0.5 μm, but is not particularly limited as long as the conductivity can be stably maintained.
また、このろ過膜は、その構造が検出対象物を検出できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、通常の平膜状であってもよいし、ろ過面積を稼ぐためにプリーツ状に加工したフィルターカートリッジとしてもよいが、平膜状であることが好ましい。 Further, the filtration membrane is not particularly limited as long as its structure can detect the detection target. For example, the filtration membrane may be a normal flat membrane shape, or a pleated shape for increasing the filtration area. The filter cartridge may be processed into a flat film, but is preferably a flat membrane.
次に、この電気化学センサー用電極を用いた電気化学センサー、その電気化学センサーを用いた電気化学的検出装置及び検出方法について説明する。 Next, an electrochemical sensor using the electrochemical sensor electrode, an electrochemical detection apparatus and a detection method using the electrochemical sensor will be described.
電気化学センサーは、孔道が円筒状かつ真直であり、均一な孔径を有するろ過膜の表面に導電膜を形成した作用極となる電気化学センサー用電極と、孔道が円筒状かつ真直であり、均一な孔径を有するろ過膜の表面に導電膜を形成した対極となる電気化学センサー用電極と、を有し、これらの電気化学センサー用電極を短絡しないように重ねてなるものである。 The electrochemical sensor has a cylindrical and straight pore path, an electrode for an electrochemical sensor that forms a conductive film on the surface of a filtration membrane having a uniform pore diameter, and a uniform and uniform pore path that is cylindrical and straight. The electrode for electrochemical sensor which becomes a counter electrode which formed the electrically conductive film on the surface of the filtration membrane which has an appropriate hole diameter, and is piled up so that these electrodes for electrochemical sensors may not be short-circuited.
すなわち、この電気化学センサーは、本発明の電気化学センサー用電極を複数枚重ねて構成されるものであり、その際に電極が短絡しないようにしたものである。例えば、図2及び3には、電気化学的検出装置の概略構成図を示しているが、電気化学センサーはそのうち、図2における11、図3における12で表されるものである。 That is, this electrochemical sensor is constituted by stacking a plurality of electrodes for electrochemical sensors of the present invention, and the electrodes are not short-circuited at that time. For example, FIGS. 2 and 3 show schematic configuration diagrams of the electrochemical detection apparatus. Among them, the electrochemical sensor is represented by 11 in FIG. 2 and 12 in FIG.
例えば、図2に示した電気化学センサー11は、作用極となる電気化学センサー用電極11Aと、対極となる電気化学センサー用電極11Bと、から構成されるものである。
For example, the electrochemical sensor 11 shown in FIG. 2 includes an
このとき、電気化学センサー用電極11Aと11Bは、互いの電極が短絡しないように、上から電気化学センサー用電極11Aを上向き(導電膜が検出対象溶液供給部25側)に、電気化学センサー用電極11Bを下向き(導電膜が吸引部26側)にして重ねることが好ましい。その他にも電極の孔道を塞ぐことなく、電極同士が短絡しないようにするものであれば特に限定されずに適用することができ、例えば、電気化学センサー用電極11Aと11Bの間に孔の空いた絶縁膜などをスペーサーとして挿入する方法等が挙げられる。
At this time, the
そして、図3に示した電気化学センサー12は、第1の作用極となる電気化学センサー用電極12Aと、第2の作用極となる電気化学センサー用電極12Bと、対極となる電気化学センサー用電極12Cと、から構成されるものである。
The
このとき、電気化学センサー用電極12A、12B及び12Cは、互いの電極が短絡しないように、上から電気化学センサー用電極12Aを上向き(導電膜が検出対象溶液供給部35側)に、電気化学センサー用電極12Bを上向き(導電膜が検出対象溶液供給部35側)に、電気化学センサー用電極12Cを下向き(導電膜が吸引部36側)に、して重ね、さらに、電気化学センサー12Aと12Bとの間にスペーサー12Dを挟んで重ねるようにすることで、短絡を防止するようにしている。このスペーサー12Dとしては、本発明の電気化学センサー用電極で基材として用いるろ過膜を用いることが好ましい。
At this time, the
次に、電気化学的検出装置及び方法について説明する。 Next, an electrochemical detection apparatus and method will be described.
電気化学的検出装置は、上記したように、例えば、図2及び図3に示した構成のものが挙げられる。 As described above, the electrochemical detection device includes, for example, the one shown in FIGS. 2 and 3.
まず、図2に示した電気化学的検出装置21について説明する。この電気化学的検出装置21は、電気化学センサー11と、電位制御手段22と、電流測定手段23と、参照電極24と、検出対象溶液供給部25と、吸引部26と、から構成されるものである。
First, the
電気化学センサー11は、上記説明したとおりのものである。そして、この電気化学センサー11は、11A及び11Bの各電極が電位制御手段22に接続されている。電位制御手段22は、このように接続した電極に電位を与えるものであり、さらにこの電位差を一定にする機能を有するものであり、例えば、ポテンショスタットが挙げられる。ポテンショスタットには、ファンクションジェネレーターを用いるようにしてもよい。また、このようにポテンショスタットからなるような電位制御手段22には、電流測定手段23が接続され、作用極上における検出対象物の酸化又は還元による電流値の変化を測定し、記録することができるようになっている。また、電位制御手段22には参照極24が接続され、参照極24は、作用極の電位を決定する際の基準となる電極として働き、飽和カロメル(水銀)電極や銀電極等が用いられる。
The electrochemical sensor 11 is as described above. In the electrochemical sensor 11, the electrodes 11 </ b> A and 11 </ b> B are connected to the potential control means 22. The potential control means 22 applies a potential to the electrodes connected in this way, and further has a function of making this potential difference constant. For example, a potentiostat can be mentioned. A function generator may be used for the potentiostat. Further, the current measuring means 23 is connected to the potential control means 22 composed of a potentiostat in this way, and the change in the current value due to the oxidation or reduction of the detection object on the working electrode can be measured and recorded. It is like that. A
そして、この電気化学的検出装置21は、検出対象溶液を電気化学センサー11に供給しながら電気化学センサー11を通過させることができるように、作用極側に検出対象溶液供給部25が、対極側に吸引部26が電気化学センサー11を挟むようにして設けられている。
The
この電気化学的検出装置21を用いた電気化学的検出方法は、電気化学センサー11に検出対象溶液を通水しながら、作用極となる電気化学センサー用電極11A及び対極となる電気化学センサー用電極11B間に電位制御手段22により所定の電圧を印加し、電位差を設けるようにする。このとき、参照電極24の電位を参照しながら所定の電位に設定するようにする。
In the electrochemical detection method using the
このように所定の電位が設けられた状態で、検出対象物を含む検出対象溶液においては、検出対象物が、作用極となる電気化学センサー用電極11Aの導電膜の表面や孔道の側面に接近して電子の授受を行うことで酸化又は還元反応が起こり、そのときの電流値の変化を測定して検出対象物の有無の判断や存在量の算出等を行うことができるものである。そして、この作用極となる電気化学センサー用電極11Aは電気化学センサー用電極1で構成されており、その基材となっているろ過膜2の表面が平滑で孔道が円筒状かつ真直であり、孔径が均一であるという特徴を有しているため、検出対象溶液中の検出対象物がそのろ過膜の孔道に強制的に流されるようになり、簡便かつ正確に検出操作を行うことができるものである。
In the detection target solution including the detection target in a state where the predetermined potential is provided as described above, the detection target approaches the surface of the conductive film of the
また、その表面に形成された導電膜3は、ろ過膜2の表面に加え、その孔道4の側面にも導電膜3が形成されるものと考えられる(図1参照)。このことも、作用極となる電気化学センサー用電極11Aを用いてろ過操作を行った場合に、検出対象物は孔道4を通過する際に、ろ過膜の表面又は孔道の側面に形成された導電膜3に必ず接近することとなるため効果的に検出対象物の有無を検出することができると考えられる。
Moreover, it is thought that the electrically
また、このように微小な孔道を通過させるようにして検出を行うため、溶液中の検出対象物の電極表面までの拡散距離が小さくなり、効果的に酸化還元反応が進行することから、特にストリッピング・ボルタンメトリーにおいて、従来法よりも前電解に要する時間を抑制して迅速に検出結果を得ることができる。 In addition, since detection is performed by passing through such minute holes, the diffusion distance of the detection target in the solution to the electrode surface is reduced, and the oxidation-reduction reaction proceeds effectively. In ripping voltammetry, the time required for pre-electrolysis can be suppressed as compared with the conventional method, and the detection result can be obtained quickly.
なお、ここで、検出対象物は、電気化学的測定であるストリッピング・ボルタンメトリーにより測定することが可能な電気活物質であって、酸化還元反応によって電極表面に析出するものであればよく、例えば、金属イオン等が挙げられる。 Here, the detection target is an electroactive material that can be measured by stripping voltammetry, which is electrochemical measurement, and may be any material that is deposited on the electrode surface by an oxidation-reduction reaction. And metal ions.
また、検出対象溶液の溶媒も電気化学的測定であるストリッピング・ボルタンメトリーにより測定することが可能なものであればよく、通常は電解質を用いるものであり、例えば、塩化カリウム水溶液等が挙げられる。 Moreover, the solvent of the solution to be detected may be any solvent as long as it can be measured by stripping voltammetry, which is electrochemical measurement. Usually, an electrolyte is used, and examples thereof include an aqueous potassium chloride solution.
検出操作を行う際にかける作用極と対極の電位差は検出対象物により固有のものであるため、それに合わせて調整する必要がある。すなわち、検出対象物は作用極上での酸化又は還元反応が生じるが、それ以外の物質は含まれていても検出されること無く、検出対象物を正確に測定することができるものである。 Since the potential difference between the working electrode and the counter electrode applied when performing the detection operation is specific to the object to be detected, it is necessary to adjust it accordingly. That is, the detection target object undergoes oxidation or reduction reaction on the working electrode, but even if other substances are included, the detection target object can be accurately measured without being detected.
次に、図3に示した電気化学的検出装置31について説明する。この電気化学的検出装置31は、電気化学センサー12と、電位制御手段32と、電流測定手段33と、参照電極34と、検出対象溶液供給部35と、吸引部36と、から構成されるものである。
Next, the
電気化学センサー12は、上記説明したとおりのものである。そして、この電気化学センサー12は、12A、12B及び12Cの各電極が電位制御手段32に接続されている。電位制御手段32は、このように接続した電極に電位を与えるものであり、さらにこの電位差を一定にする機能を有するものであり、例えば、バイポテンスタットが挙げられる。バイポテンショスタットには、ファンクションジェネレーターを用いるようにしてもよい。また、このようにバイポテンショスタットからなるような電位制御手段32には、電流測定手段33が接続され、作用極上における検出対象物の酸化又は還元による電流値の変化を測定し、記録することができるようになっている。また、電位制御手段32には参照電極34が接続され、参照極34は、作用極の電位を決定する際の基準となる電極として働き、飽和カロメル(水銀)電極や銀電極等が用いられる。
The
そして、この電気化学的検出装置31は、検出対象溶液を電気化学センサー12に供給しながら電気化学センサー12を通過させることができるように、作用極側に検出対象溶液供給部35が、対極側に吸引部36が電気化学センサー12を挟むようにして設けられている。このとき、第1の作用極となる電気化学センサー用電極12Aと検出対象溶液供給部35との間に目詰まり等による電極劣化の防止のためカバー37、またはガードカラム等を設けてもよい。
The
この電気化学的検出装置31を用いた電気化学的検出方法は、電気化学センサー12に検出対象溶液を通水しながら、第1の作用極となる電気化学センサー用電極12A及び対極となる電気化学センサー用電極12C、第2の作用極12Bとなる電気化学センサー用電極及び対極となる電気化学センサー用電極12C間に電位制御手段32により所定の電位差を設けるようにする。このとき、参照電極34の電位を参照しながら所定の電位に設定するようにする。
In the electrochemical detection method using the
ここでも基本的には電気化学的検出装置21と同様の操作により検出操作を行うものであり、異なるのは作用極を2つ設けている点である。このように複数の作用極を設けることにより、異なる電位差を有する作用極を作ることができる。そして、異なる電位差の作用極を利用することで、同一溶液中の複数の検出対象物を一度の操作で検出することを可能とし、化学的に不安定である物質の検出・観察もすることができる。
Here, the detection operation is basically performed by the same operation as that of the
また、従来の測定では検出速度の限界により、2段階の反応が極めて速い場合に確認できなかった中間体物質の存在を確認することを可能とすることもできる。これは、本発明で使用しているろ過膜が非常に薄いため、第1の作用極と第2の作用極との間隔を短くできるためであり、本発明の電気化学的検出装置は極めて優れたものである。 Further, in the conventional measurement, it is possible to confirm the presence of an intermediate substance that could not be confirmed when the two-step reaction is extremely fast due to the limit of the detection speed. This is because the filtration membrane used in the present invention is very thin, so that the distance between the first working electrode and the second working electrode can be shortened, and the electrochemical detection device of the present invention is extremely excellent. It is a thing.
以上で説明したように、本発明の電気化学センサー用電極は、数十ナノメートル〜マイクロメートルオーダーの均一な円筒型直孔を持ち、表面が平滑で、かつ厚さが数ミクロン〜十ミクロン前後と極めて薄いという特徴を持つものであり、これを複数枚重ねてモジュール化して電気化学センサーとし、これを用いて検出対象物を測定することで従来の構造的限界を超えた新しい電気化学的検出装置及び方法を提供することができる。 As described above, the electrode for an electrochemical sensor of the present invention has a uniform cylindrical straight hole of the order of several tens of nanometers to micrometers, has a smooth surface, and has a thickness of several microns to about 10 microns. It is characterized by being extremely thin, and it is a new electrochemical detection that exceeds the conventional structural limit by measuring multiple objects by using multiple layers to form an electrochemical sensor and measuring the object to be detected. Apparatus and methods can be provided.
そして、作用極となる電気化学センサー用電極を複数枚重ねて用い、それぞれ独立して電位を設定することによって、極めて高い検出感度を有する多重電極が実現する。この電極の間に必要に応じて適当なスペーサーを挿入し、さらに電解液の流速をコントロールして、作用極から対極への反応物質の輸送時間を制御しながら電気活物質を検出する。 A plurality of electrodes for electrochemical sensors serving as working electrodes are used in an overlapping manner, and a potential is set independently, thereby realizing a multiple electrode having extremely high detection sensitivity. An appropriate spacer is inserted between the electrodes as required, and the electroactive material is detected while controlling the flow rate of the electrolyte from the working electrode to the counter electrode.
平膜型マイクロチャンネル白金電極は、ろ過膜の細孔内部まで白金でコーティングされているため電極としての表面積が大きく、さらにろ過膜細孔への電解液の強制流によって反応物質の電極表面への輸送が促されるため優れた反応効率を示し、高感度に電気活物質を検出することができる。またこの電極は極めて薄いという特長を持つことから、複数枚重ねて作製した多重電極では、作用極で生成した物質が瞬時に対極に到達することができる(数マイクロ秒〜数十マイクロ秒)。従って、優れた感度を維持しつつ高機能化を図ることが容易となる。 The flat membrane type microchannel platinum electrode has a large surface area as the electrode because it is coated with platinum to the inside of the pores of the filtration membrane. Furthermore, the forced flow of the electrolyte to the pores of the filtration membrane causes the reactants to flow onto the electrode surface. Since the transport is promoted, the reaction efficiency is excellent, and the electroactive material can be detected with high sensitivity. In addition, since this electrode has a feature that it is extremely thin, in a multiple electrode produced by stacking a plurality of electrodes, a substance generated at the working electrode can instantaneously reach the counter electrode (several microseconds to several tens of microseconds). Therefore, it becomes easy to achieve high functionality while maintaining excellent sensitivity.
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
(実施例1)電気化学センサーの検出感度の確認
孔径が0.4μm、1.0μm、3.0μm及び5.0μmと異なる、直径47mmのニュークリポアメンブレンフィルター(ワットマン社製)4種類それぞれの表面に、オートファインコータ(日本電子株式会社製、商品名:JFC−1600)を用いて、スパッタリング電流40mAの条件で白金を300秒間真空蒸着して、白金の厚さ0.1μmの電気化学センサー用電極を作製した。
(Example 1) Confirmation of detection sensitivity of electrochemical sensor The surface of each of four types of Nuclepore membrane filters (manufactured by Whatman) having a diameter of 47 mm different from 0.4 μm, 1.0 μm, 3.0 μm and 5.0 μm in pore diameter In addition, using an auto fine coater (manufactured by JEOL Ltd., trade name: JFC-1600), platinum is vacuum-deposited for 300 seconds under the condition of a sputtering current of 40 mA for an electrochemical sensor having a platinum thickness of 0.1 μm. An electrode was produced.
得られた電気化学センサー用電極を、作用極として使用するものは蒸着面を上に、対極として用いるものは蒸着面を下にして2枚重ねにし、減圧濾過用フィルターホルダー(ADVANTEC社製、商品名:KG−25型、160mL容量のファンネル使用)に挟み、それぞれの電極をポテンショスタット/ガルバノスタット(北斗電工製、商品名:HA1010mM2B型)に接続した。参照電極には銀/塩化銀を用い、塩橋の先を作用極の上部、約1mmの位置にセットした(図2参照)。なお、作用極を孔径5.0μmのろ過膜を用いて製造した場合は孔径5.0μmのろ過膜を、作用極を孔径0.4μmのろ過膜を用いて製造した場合は孔径0.4μmのろ過膜を、それぞれ対極のろ過膜として使用するように、作用極及び対極で同じ孔径のろ過膜を用いるようにした。 The obtained electrode for an electrochemical sensor is used as a working electrode, and the one used as a counter electrode is stacked on top of the other, and the one used as a counter electrode is laminated with the deposition surface facing down, and a filter holder for vacuum filtration (manufactured by ADVANTEC, product Name: KG-25 type, 160 mL capacity funnel was used), and each electrode was connected to potentiostat / galvanostat (Hokuto Denko, trade name: HA1010 mM 2B type). Silver / silver chloride was used as the reference electrode, and the tip of the salt bridge was set at the top of the working electrode at a position of about 1 mm (see FIG. 2). When the working electrode is manufactured using a filtration membrane having a pore size of 5.0 μm, a filtration membrane having a pore size of 5.0 μm is used. When the working electrode is manufactured using a filtration membrane having a pore size of 0.4 μm, the pore size is 0.4 μm. The filtration membrane having the same pore diameter was used for the working electrode and the counter electrode so that the filtration membrane was used as a filtration membrane for the counter electrode.
電解液は、1.0×10−9〜1.0×10−4mol・dm−3のヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム水溶液(支持電解質として0.1M濃度のKClを含む)として、流速を15mL・min−1、作用極の電位を+0.6Vに固定してヘキサシアノ鉄(II)酸イオンの濃度と電流値の関係を調べた。 The electrolytic solution is 1.0 × 10 −9 to 1.0 × 10 −4 mol · dm −3 potassium hexacyanoferrate (II) aqueous solution (containing 0.1 M KCl as a supporting electrolyte), and the flow rate is The relationship between the concentration of hexacyanoferrate (II) ion and the current value was examined while fixing the potential of the working electrode at 15 mL · min −1 and +0.6 V.
その結果、図4に示すように、ヘキサシアノ鉄(II)酸イオンの濃度と電流値のとの間には良好な相関関係があり、作用極の孔径が小さいほど電流感度が大きくなることを確認した。また、作用極として孔径0.4μmのものを使用したときヘキサシアノ鉄(II)酸イオンの濃度が1.0×10−7mol・dm−3以上において安定した電流値が得られた。このときの1.0×10−7mol・dm−3に対する電流値は2.6±0.7μAであった。 As a result, as shown in FIG. 4, it was confirmed that there is a good correlation between the concentration of hexacyanoferrate (II) ions and the current value, and that the current sensitivity increases as the pore diameter of the working electrode decreases. did. When a working electrode having a pore diameter of 0.4 μm was used, a stable current value was obtained when the concentration of hexacyanoferrate (II) ion was 1.0 × 10 −7 mol · dm −3 or more. At this time, the current value with respect to 1.0 × 10 −7 mol · dm −3 was 2.6 ± 0.7 μA.
この値は、通常の回転Ptディスク電極(2000rpm)における限界電流値が0.05μA前後であることと比較して、約50倍の検出シグナルに相当する。 This value corresponds to a detection signal that is about 50 times as large as the limit current value of a normal rotating Pt disk electrode (2000 rpm) is around 0.05 μA.
(実施例2)電気化学センサーにおける電気活物質の検出率(捕捉率)の確認
孔径が0.4μm、直径47mmのニュークリポアメンブレンフィルター(ワットマン社製)の表面に、オートファインコータ(日本電子株式会社製、商品名:JFC−1600)を用いて、スパッタリング電流40mAの条件で白金を300秒間真空蒸着して、白金の厚さ0.1μmの電気化学センサー用電極を作製した。
(Example 2) Confirmation of detection rate (capture rate) of an electroactive material in an electrochemical sensor An auto fine coater (Nippon Denshi Co., Ltd.) on the surface of a new clip pore membrane filter (manufactured by Whatman) having a pore size of 0.4 μm and a diameter of 47 mm Using a product made by the company, trade name: JFC-1600), platinum was vacuum-deposited for 300 seconds under the condition of a sputtering current of 40 mA to produce an electrochemical sensor electrode having a platinum thickness of 0.1 μm.
得られた電気化学センサーを、作用極として使用するものは蒸着面を上に、対極として用いるものは蒸着面を下にして2枚重ねにし、減圧濾過用フィルターホルダー(ADVANTEC社製、商品名:KG−25型、160mL容量のファンネル使用)に挟み、それぞれの電極をポテンショスタット/ガルバノスタット(北斗電工製、商品名:HA1010mM2B型)に接続した。参照電極には銀/塩化銀を用い、塩橋の先を作用極の上部、約1mmの位置にセットした(図2参照)。 The obtained electrochemical sensor is used as a working electrode, the deposition surface is up, and the counter electrode is used as a counter electrode, with two deposition layers facing down, and a vacuum filtration filter holder (manufactured by ADVANTEC, trade name: Each electrode was connected to a potentiostat / galvanostat (made by Hokuto Denko, trade name: HA1010 mM2B type). Silver / silver chloride was used as the reference electrode, and the tip of the salt bridge was set at the top of the working electrode at a position of about 1 mm (see FIG. 2).
電解液は、1.0×10−5mol・dm−3のヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム水溶液100mL(支持電解質として0.1M濃度のKClを含む)として、流速を7.1及び18mL・min−1の2段階において、作用極の電位を+0.6Vに固定してヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムの酸化電流から電気量を計算し、電極表面での捕捉率を求めた。 The electrolyte was 100 mL of a 1.0 × 10 −5 mol · dm −3 aqueous solution of potassium hexacyanoferrate (II) (containing 0.1 M KCl as a supporting electrolyte), and the flow rate was 7.1 and 18 mL · min. In step −1 , the potential of the working electrode was fixed at +0.6 V, and the amount of electricity was calculated from the oxidation current of potassium hexacyanoferrate (II) to obtain the capture rate on the electrode surface.
その結果、流速7.1及び18mL・min−1において、それぞれの捕捉率は63及び44%であった。これは、ストリッピング・ボルタンメトリーでの高感度分析を可能とする十分な値である。 As a result, the capture rates were 63 and 44%, respectively, at a flow rate of 7.1 and 18 mL · min −1 . This is a value sufficient to enable high-sensitivity analysis by stripping voltammetry.
水銀滴電極を用いる通常のストリッピング法では、例えば金属イオンの濃度が10−7〜10−9mol・dm−3である場合、数分〜60分間の前電解が必要となるが、本法は、ろ過に要する時間そのものが前電解の時間に相当するため、流速10mL・min−1で100mLの試料を処理するとすれば10分間で終了し、従来の手法に比べ1サンプルあたりに要する時間が大きく短縮されることになる。 In a normal stripping method using a mercury drop electrode, for example, when the concentration of metal ions is 10 −7 to 10 −9 mol · dm −3 , pre-electrolysis for several minutes to 60 minutes is required. Since the time required for filtration itself corresponds to the time for pre-electrolysis, if a 100 mL sample is processed at a flow rate of 10 mL · min −1 , it will be completed in 10 minutes, and the time required per sample compared to the conventional method It will be greatly shortened.
(実施例3)電気化学センサー二重電極におけるレドックスサイクルの確認
孔径5.0μm、直径47mmのニュークリポアメンブレンフィルター(ワットマン社製)に、オートファインコータ(日本電子株式会社製、商品名:JFC−1600)を用いて、スパッタリング電流40mAの条件で白金を300秒間真空蒸着して、白金の厚さ0.1μm電気化学センサー用電極を作製した。
Example 3 Confirmation of Redox Cycle in Electrochemical Sensor Double Electrode A fine clipper membrane filter (manufactured by Whatman) having a pore diameter of 5.0 μm and a diameter of 47 mm was applied to an auto fine coater (manufactured by JEOL Ltd., trade name: JFC-). 1600), platinum was vacuum-deposited for 300 seconds under the condition of a sputtering current of 40 mA to produce an electrochemical sensor electrode having a platinum thickness of 0.1 μm.
上から順に、カバー(未修飾のろ過膜)、白金電極(第1の作用極(WE1))、スペーサー(未修飾のろ過膜)、白金電極(第2の作用極(WE2))、白金電極(対極)となるように重ねて減圧濾過用フィルターホルダー(ADVANTEC社製、KG−25型、160mL容量のファンネル使用)に挟み、それぞれの電極をバイポテンショスタット(北斗電工製、商品名:HA1010mM2B型)に接続した。参照電極には銀/塩化銀を用い、塩橋の先を作用極の上部、約1mmの位置にセットした(図3参照)。ファンクションジェネレーターは、北斗電工株式会社製、商品名:HB−111型を使用した。 In order from the top, cover (unmodified filtration membrane), platinum electrode (first working electrode (WE1)), spacer (unmodified filtration membrane), platinum electrode (second working electrode (WE2)), platinum electrode (Counterelectrode) are stacked and sandwiched between filter holders for vacuum filtration (ADVANTEC, KG-25, 160 mL capacity funnel), and each electrode is bipotentiostat (Hokuto Denko, trade name: HA1010 mM 2B) ). Silver / silver chloride was used as the reference electrode, and the tip of the salt bridge was set at the top of the working electrode at a position of about 1 mm (see FIG. 3). As the function generator, HB-111 type, manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd., was used.
電解液は、1.0×10−4mol・dm−3のヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム水溶液(支持電解質として0.1M濃度のKClを含む)として、流速を8.6mL・min−1、WE1の電位を0〜+0.7Vの範囲で50mV・s−1で掃引して、電流−電位曲線を得た。なお、このときのWE2の電位は+0.1Vに固定した。結果を図5に示す。横軸はWE1の電位である。WE1の電位が0.3V vs. Ag/AgCl以上においてヘキサシアノ鉄(II)酸イオンの酸化によるアノード電流が観測され、それに伴ってWE2ではカソード電流が観測されている。すなわち、WE1で生成したヘキサシアノ鉄(II)酸イオンがWE2において還元されていることを示している。この時間変化の曲線を図6に示す。WE1のアノード電流の変化に、WE2でのカソード電流が対応しており、二重電極におけるレドックスサイクルが観測できた。 The electrolyte was a 1.0 × 10 −4 mol · dm −3 potassium hexacyanoferrate (II) aqueous solution (containing 0.1 M KCl as a supporting electrolyte), and the flow rate was 8.6 mL · min −1 . The potential of WE1 was swept at 50 mV · s −1 in the range of 0 to +0.7 V to obtain a current-potential curve. Note that the potential of WE2 at this time was fixed to + 0.1V. The results are shown in FIG. The horizontal axis is the potential of WE1. The potential of WE1 is 0.3 V vs. An anode current due to oxidation of hexacyanoferrate (II) ions is observed at Ag / AgCl or higher, and a cathode current is observed at WE2 accordingly. That is, it shows that the hexacyanoferrate (II) ion generated in WE1 is reduced in WE2. A curve of this time change is shown in FIG. The cathode current at WE2 corresponds to the change in the anode current of WE1, and a redox cycle at the double electrode could be observed.
以上の結果から、本発明の電気化学的検出装置及び方法によれば、検出対象物を簡便かつ正確に測定することができ、作用極を複数設けることにより、一度の検出操作により複数の反応の検出が可能であることがわかる。 From the above results, according to the electrochemical detection apparatus and method of the present invention, the detection target can be measured easily and accurately, and by providing a plurality of working electrodes, a plurality of reactions can be performed by a single detection operation. It can be seen that detection is possible.
1…電気化学センサー用電極、2…ろ過膜、3…導電膜、11,12…電気化学センサー、11A…作用極となる電気化学センサー用電極、11B…対極となる電気化学センサー用電極、12A…第1の作用極となる電気化学センサー用電極、12B…第2の作用極となる電気化学センサー用電極、12C…対極となる電気化学センサー用電極、12D…スペーサー、21…電気化学的検出装置、22…電位制御手段、23…電流測定手段、24…参照電極、25…検出対象溶液供給部、26…吸引部、31…電気化学的検出装置、32…電位制御手段、33…電流測定手段、34…参照電極、35…検出対象溶液供給部、36…吸引部、37…カバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrochemical sensor electrode, 2 ... Filtration membrane, 3 ... Conductive film, 11, 12 ... Electrochemical sensor, 11A ... Electrochemical sensor electrode used as a working electrode, 11B ... Electrochemical sensor electrode used as a counter electrode, 12A ... Electrochemical sensor electrode as a first working electrode, 12B ... Electrochemical sensor electrode as a second working electrode, 12C ... Electrochemical sensor electrode as a counter electrode, 12D ... Spacer, 21 ... Electrochemical detection Device: 22 ... Potential control means, 23 ... Current measurement means, 24 ... Reference electrode, 25 ... Detection target solution supply part, 26 ... Suction part, 31 ... Electrochemical detection device, 32 ... Potential control means, 33 ... Current measurement Means 34...
Claims (5)
前記ろ過膜の表面に導電膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、電気化学センサー用電極の製造方法。 A step of forming a filtration membrane by forming a hole with a uniform pore diameter in a cylindrical shape and straight on the insulating membrane;
Forming a conductive film on the surface of the filtration membrane;
A method for producing an electrode for an electrochemical sensor, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009230917A JP5318723B2 (en) | 2009-10-02 | 2009-10-02 | Method for producing electrode for electrochemical sensor, and method for using electrode for electrochemical sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009230917A JP5318723B2 (en) | 2009-10-02 | 2009-10-02 | Method for producing electrode for electrochemical sensor, and method for using electrode for electrochemical sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011080773A true JP2011080773A (en) | 2011-04-21 |
JP5318723B2 JP5318723B2 (en) | 2013-10-16 |
Family
ID=44074975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009230917A Active JP5318723B2 (en) | 2009-10-02 | 2009-10-02 | Method for producing electrode for electrochemical sensor, and method for using electrode for electrochemical sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5318723B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014013232A (en) * | 2012-06-06 | 2014-01-23 | Panasonic Corp | Method for accurately determining quantity of chemical substance contained in sample solution with extremely low concentration of 1×10-8m or less |
JP2020012722A (en) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 国立大学法人徳島大学 | Electrochemical detector and electrochemical detection device |
JP2020071172A (en) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 国立大学法人徳島大学 | Electrode for electrochemical sensor, electrochemical sensor, electrochemical detector, and electrochemical detection method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60145395A (en) * | 1983-12-30 | 1985-07-31 | Nitto Electric Ind Co Ltd | Production of conductive porous film |
JPS62186904A (en) * | 1986-02-13 | 1987-08-15 | Kiyoshi Sugai | Composite porous membrane for separation and purification |
JPH06109690A (en) * | 1992-08-21 | 1994-04-22 | Nikko Kogyo Kk | Hollow yarn electrode and electrochemical detector using the same |
JP2009250746A (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Nomura Micro Sci Co Ltd | Electrode for electrochemical sensor, electrochemical sensor, electrochemical detector and electrochemical detection method |
-
2009
- 2009-10-02 JP JP2009230917A patent/JP5318723B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60145395A (en) * | 1983-12-30 | 1985-07-31 | Nitto Electric Ind Co Ltd | Production of conductive porous film |
JPS62186904A (en) * | 1986-02-13 | 1987-08-15 | Kiyoshi Sugai | Composite porous membrane for separation and purification |
JPH06109690A (en) * | 1992-08-21 | 1994-04-22 | Nikko Kogyo Kk | Hollow yarn electrode and electrochemical detector using the same |
JP2009250746A (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Nomura Micro Sci Co Ltd | Electrode for electrochemical sensor, electrochemical sensor, electrochemical detector and electrochemical detection method |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014013232A (en) * | 2012-06-06 | 2014-01-23 | Panasonic Corp | Method for accurately determining quantity of chemical substance contained in sample solution with extremely low concentration of 1×10-8m or less |
US8961777B2 (en) | 2012-06-06 | 2015-02-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for accurately quantifying a chemical substance contained in a sample solution at a significantly low concentration of not more than 1×10-8M |
JP2020012722A (en) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 国立大学法人徳島大学 | Electrochemical detector and electrochemical detection device |
JP2020071172A (en) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 国立大学法人徳島大学 | Electrode for electrochemical sensor, electrochemical sensor, electrochemical detector, and electrochemical detection method |
JP7202563B2 (en) | 2018-11-01 | 2023-01-12 | 国立大学法人徳島大学 | ELECTROCHEMICAL SENSOR ELECTRODE, ELECTROCHEMICAL SENSOR, AND ELECTROCHEMICAL DETECTION DEVICE |
JP7202563B6 (en) | 2018-11-01 | 2023-02-03 | 国立大学法人徳島大学 | ELECTROCHEMICAL SENSOR ELECTRODE, ELECTROCHEMICAL SENSOR, AND ELECTROCHEMICAL DETECTION DEVICE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5318723B2 (en) | 2013-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ambrosi et al. | 3D-printing technologies for electrochemical applications | |
US6869712B2 (en) | Ion exchange system structure with a microtextured surface, method of manufacture, and method of use thereof | |
Ilangovan et al. | Electrochemical and XPS characterization of glassy carbon electrode surface effects on the preparation of a monomeric molybdate (VI)-modified electrode | |
Punckt et al. | On the electrochemical response of porous functionalized graphene electrodes | |
JP5318723B2 (en) | Method for producing electrode for electrochemical sensor, and method for using electrode for electrochemical sensor | |
EP2124278A1 (en) | Fuel cell separator, fuel cell separator manufacturing method and fuel cell | |
CN107991281B (en) | Preparation method of flexible SERS substrate and application of flexible SERS substrate in specificity detection of PAT | |
Nagaraju et al. | Electrochemically grown mesoporous gold film as high surface area material for electro-oxidation of alcohol in alkaline medium | |
SE523309C2 (en) | Method, electrode and apparatus for creating micro- and nanostructures in conductive materials by patterning with master electrode and electrolyte | |
CN107937957B (en) | Preparation method of surface-enhanced Raman substrate and application of substrate in detection of animal viruses | |
RU2008143017A (en) | PHOTOCATALY ELECTRODE AND FUEL CELL | |
Tavakkoli et al. | Electrochemical determination of methimazole using nanoporous gold film electrode modified with MoO2 thin film | |
Braun et al. | The Redox‐Reaction [Fe (CN) 6] 3‐/4‐on Electrodes Coated with Fixed Charge Polymer Films—Observation of Membrane Permeability Modulation by the Electrode Potential | |
JP2009250746A (en) | Electrode for electrochemical sensor, electrochemical sensor, electrochemical detector and electrochemical detection method | |
US20160064769A1 (en) | System for fabricating an electrical storage cell | |
Hyde et al. | Fabrication of random assemblies of metal nanobands: A general method | |
Hwang et al. | One‐Step Template‐Free Laser Patterning of Metal Microhoneycomb Structures | |
Ohtani et al. | Preparation of a microelectrode array by photo-induced elimination of a self-assembled monolayer of hexadecylthiolate on a gold electrode | |
JP5362891B2 (en) | Electrochemical sensor, electrochemical detection device, and electrochemical detection method | |
JP4271467B2 (en) | Microelectrode array and manufacturing method thereof | |
Ryu et al. | Fabrication of stainless steel metal mask with electrochemical fabrication method and its improvement in dimensional uniformity | |
Hu et al. | Highly-efficient removal of Rhodamine B using a flow-through electrocatalytic filtration system: Characteristics, efficiency and mechanism | |
Valapil et al. | Fabrication of ITO microelectrodes and electrode arrays using a low-cost CO 2 laser plotter | |
Huang et al. | Microfabrication-Enhanced Carbon Fiber Cathodes for High Discharge Rate Aluminum-Air Batteries | |
JP2000146890A (en) | Regulating method of electrode area |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120910 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130329 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130423 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130531 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130702 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130710 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5318723 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |