JP2023053065A - 酸素電極、測定装置、及び酸素電極の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
〔酸素電極の構成〕
図1は、本発明の実施の形態に係る酸素電極の構成を示す分解斜視図である。図2は、図1に示す酸素電極のA矢視図である。図3は、図2のB-B線に対応する断面図である。図1~3に示すように、本実施の形態に係る酸素電極1は、基板2と、カソード3と、配線4と、電極パッド5と、アノード6と、配線7と、電極パッド8と、絶縁層9と、シート部材10と、酸素透過膜11と、を備える。
次に、酸素電極1の製造方法を説明する。
始めに、基板2であるガラス基板を洗浄する。具体的には、基板2を25wt%のアンモニア水と、30wt%の過酸化水素水と、純水とを、1:1:4の割合で混合し、沸騰させた水溶液中に5分間浸漬させる。その後、基板2を沸騰させた純水へ5分間浸漬させて濯ぐ。さらに、基板2を別の沸騰純水中に5分間浸漬させて濯ぎ、自然乾燥させる。
続いて、カソード3として白金電極を形成する。まず、洗浄した基板2上にポジ型フォトレジストを500rpmで5秒間、2000rpmで10秒間のスピンコートにより形成する。その後、80℃のドライオーブン中で30分間ベークする。そして、15分以上暗所にて自然冷却させる。
続いて、アノード6として銀電極を形成する。まず、洗浄した基板2上にポジ型フォトレジストを500rpmで5秒間、2000rpmで10秒間のスピンコートにより形成する。その後、80℃のドライオーブン中で30分間ベークする。そして、15分以上暗所にて自然冷却させる。
続いて、絶縁層9としてポリイミド層を形成する。まず、基板2上にポリイミドプレポリマーを500rpmで10秒間、2000rpmで5秒間のスピンコートにより形成する。その後、80℃のドライオーブン中で30分間ベークする。
続いて、シート部材10を形成する。まず、2.0MのKCl、2.0MのTris-HCl、5.0wt%のソルビトール、4.0wt%のポリビニルピロリドンを含む溶液を作製する。そして、この溶液を、直径7.0mmの円形に切断された厚さ20μmの紙に染み込ませる。さらに、この紙をカソード3及びアノード6の上に載置し、自然乾燥させることによりシート部材10が形成される。
続いて、酸素透過膜11を形成する。具体的には、1500rpmで10秒間、シリコーンをスピンコートすることにより、酸素透過膜11を形成する。
次に、酸素電極1の電解質を活性化させるために水中に浸漬する時間について説明する。酸素透過膜11は、気体しか通さないため、酸素電極1を水中に浸漬すると、水蒸気が酸素透過膜11を通り、シート部材10に水分が供給され、電解質が活性化する。酸素電極1を、水中に29時間、24時間、5時間浸漬した後、カソード3とアノード6との間に-0.8Vの電圧を印加し、電流の時間変化を測定した。
次に、酸素電極1のカソード3とアノード6との間に印加する電圧について説明する。カソード3とアノード6との間に-0.7V、-0.8V、-0.9Vの電圧を印加し、電流の時間変化を測定した。
次に、酸素電極1の印加電圧に対する応答について説明する。シート部材10が保湿剤を含む場合と、シート部材10が保湿剤を含まない場合とにおいて、カソード3とアノード6との間に-0.8Vの電圧を印加し、電流の時間変化を測定した。
図7は、変形例に係る酸素電極の断面図である。図7に示すように、酸素電極1Aは、シート部材10と略同じ厚さであり、シート部材10の縁を囲むように配置されているスペーサ12Aを備える。スペーサ12Aは、例えばポリイミド等の樹脂からなるが、材料は特に限定されない。この場合、酸素透過膜11に段差ができないため、製造時に酸素透過膜11に切れ目等ができて動作が不安定になることを防止することができる。
酸素電極1を備える測定装置を作製してもよい。具体的には、酸素透過膜11上にサンプルを注入可能なチャンバーが形成されたサンプル注入部を載置することにより、サンプル内の溶存酸素濃度を測定できる測定装置を実現することができる。
2 基板
3 カソード
4、7 配線
5、8 電極パッド
6 アノード
9 絶縁層
10 シート部材
11 酸素透過膜
12A スペーサ
Claims (7)
- 基板上に形成されているカソードと、
前記基板上に形成されているアノードと、
前記カソード及び前記アノードを覆う酸素透過膜と、
前記酸素透過膜の下層に注入されている電解質及び保湿剤を含む液体であり、前記カソード及び前記アノードに接している電解質層と、
を備えることを特徴とする酸素電極。 - 前記電解質は、塩化カリウム(KCl)を含むことを特徴とする請求項1に記載の酸素電極。
- 前記保湿剤は、スクロース、グルコース、又はソルビトールのうち少なくともいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の酸素電極。
- 請求項1に記載の酸素電極と、
前記酸素透過膜上に載置されており、サンプルを注入可能なサンプル注入部と、
を備えることを特徴とする測定装置。 - 基板上にカソード及びアノードを形成し、
前記カソード及び前記アノードを覆う酸素透過膜を形成し、
前記カソード及び前記アノードに接するように、前記酸素透過膜の下層に電解質及び保湿剤を含む液体を注入して電解質層を形成することを特徴とする酸素電極の製造方法。 - 前記電解質は、塩化カリウム(KCl)を含むことを特徴とする請求項5に記載の酸素電極の製造方法。
- 前記保湿剤は、スクロース、グルコース、又はソルビトールのうち少なくともいずれか1つを含むことを特徴とする請求項5に記載の酸素電極の製造方法。
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