JP2682569B2 - 計測用電極およびその製造法 - Google Patents

計測用電極およびその製造法

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JP2682569B2 JP3288884A JP28888491A JP2682569B2 JP 2682569 B2 JP2682569 B2 JP 2682569B2 JP 3288884 A JP3288884 A JP 3288884A JP 28888491 A JP28888491 A JP 28888491A JP 2682569 B2 JP2682569 B2 JP 2682569B2
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明 根岸
浩子 金子
健 野崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は計測用電極およびその製
造法に関し、さらに詳しくは製作工程が簡単で、電極間
隔が20〜10μmである計測用電極およびその製造法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、白金対電極やマイクロアレイ電極
などの微小電極は、作用極からなる検出用電極として脱
水汚泥用水分センサー(特開平3−180747号公
報)、微量酸化還元性物質用センサー、クロマトグラフ
検出器(K.Aoki et al,J.Electr
oanal Chem.,256 269(198
8))などにおいて実用に供せられている。しかし、こ
れらの微小電極を実際に作製する際には、白金対電極の
場合には、白金板、白金箔などを近接させて固定する手
法をとるため、電極間隔を数μm〜数10μmにするこ
とは困難であり、またマイクロアレイ電極の場合には、
半導体集積回路の作製技術が応用されているため、製作
工程が煩雑であり、コスト高となる問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題を解決し、電極間隔が20〜10μmの
微小電極を簡単な製作工程で得ることができる計測用電
極およびその製造法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第1は、金属材
料からなる中心電極と、該中心電極の近傍に電気絶縁性
樹脂層を介して設けられた金属材料からなる外側電極
と、該外側電極の周囲に形成された補強用電気絶縁層と
からなり、上記中心電極と外側電極の間隔が20〜10
μmであって該先端部においてこれらの電極を露出させ
たことを特徴とする計測用電極に関する。
【0005】本発明の第2は、金属線または金属帯に樹
脂溶液の塗布または含浸により厚さ20〜10μmの電
気絶縁性樹脂層を被覆し、該被覆層の周囲または表裏に
表面金属化法により金属層を形成した後、さらに該金属
層の周囲に補強用電気絶縁層を形成し、次いでその先端
部において上記金属線または金属帯および金属層を露出
させることを特徴とする計測用電極の製造法に関する。
【0006】本発明に用いられる中心電極または外側電
極を構成する物質としては、Ru(ルテニウム)、Rh
(ロジウム)、Ir(イリジウム)、Pd(パラジウ
ム)、Pt(白金)、Au(金)またはこれらの合金な
どが好ましく用いられる。Cu(銅)やAg(銀)等で
は安定性に問題が生じる。Agを用いると参照電極とな
り得るが、本発明において参照電極を必要とする場合に
はPdを用いて水素電極とするのが好ましい。
【0007】中心電極に用いられる金属線の直径または
金属帯の厚さは、電極の小型化を図る点から1mm以下が
好ましい。金属線または金属帯からなる中心電極を被覆
する電気絶縁性樹脂としては、シリコン系接着剤、ポリ
イミド樹脂などの各種の高分子物質が用いられる。電気
絶縁性樹脂層は、金属線または金属帯に樹脂溶液を塗布
するかまたは浸漬し、乾燥させることにより形成され
る。
【0008】外側電極は、上記電気絶縁性樹脂層の表面
の周囲または表裏に表面金属化法によって金属層として
形成される。該金属層の厚さは、数μm〜数100μm
とするのが好ましい。本発明の電極は、検出精度上十分
な電流を得られること、かつ分極時においても比較的安
定な電極電位を維持できることという条件のために、従
来のマイクロアレイ電極などより、十分に大きい電極面
を有している。表面金属化法としては、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法
(化学気相体積法)などの乾式法、化学めっき法などの
湿式法が好ましく採用される。操作性および使用できる
絶縁物が多い点からスパッタリング法が特に好ましい。
樹脂層表面と金属層との密着性を向上させるためには、
金属層を形成する前に紫外線処理、低温プラズマ処理、
スパッタエッチング処理などの前処理を行うことが好ま
しい。このような前処理により絶縁性樹脂が架橋して樹
脂の強度が向上し、金属層との密着性が向上する。
【0009】中心電極と外側電極の電極間隔は、拡散層
の厚さとの関係により20〜10μmの範囲とされる。
このような微小間隔にすることにより、電極の微小化が
図れるとともに、試料中の妨害物質の影響を少なくして
被電解物質の直接電解を精度よく行うことができる。
【0010】図1は、本発明の一実施例を示す計測用電
極の斜視図であり、(A) には中心電極として金属線を使
用した場合、(B) には中心電極として金属帯を使用した
場合を示す。図において、計測用電極は、金属線または
金属帯(中心電極)1の周囲に形成された高分子絶縁層
3と、該絶縁層3の周囲または表裏に形成された金属層
2と、該金属層の周囲に形成された補強用絶縁層4とか
らなり、中心電極1および外側電極2はその先端部表面
において研磨や切断等の手段により露出されている。本
発明における計測用電極の形状には特に限定はなく、必
ずしも円筒状である必要はない。
【0011】この計測用電極を、例えば試料液中に挿入
し、該計測用電極に被電解物質が電解を生じる電圧を印
加すると、被電解物質の直接電解により被電解物質の濃
度に比例した電解電流が得られるため、この値を基に被
電解物質の定量を行うことができる。本発明の計測用電
極は、例えば、生産工程、加工工程、処理工程等のオン
ライン計測センサーとしてリアクターやパイプ中などに
設置する計器として用いることができる。また、滅菌処
理等が容易であるため食品加工に組み込むこともでき
る。また生体や自然環境中に挿入して使用する「in
situ」の計測用センサーとして用いることもでき
る。
【0012】具体的な使用例としては、食品加工や脱水
工程等の水分の連続計測器、各種の水質モニター、フロ
ーインジェクション分析システムの検出器、生体中の酸
化還元性物質用モニター、大気等のガス分析用モニター
などが挙げられる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1〜5 直径0.5mmの白金線にシリコン接着剤を薄く塗布して
2日間放置して固化させた。接着剤層の厚さは10〜2
0μmの範囲とした。該接着剤層に前処理としてスパッ
タエッチング処理を10分づつ、白金線を120°づつ
回転させて3回行った。次いで該表面に白金層を、それ
ぞれ真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法および化学めっき法により上記と同様に回転させ
る方法で形成した。この際、白金層の厚さを数μm〜数
10μm程度となるように設計した。形成した白金層の
周囲にシリコン樹脂を厚く塗って絶縁化と補強を行い、
その先端部を切断して中心電極と外側電極を露出させて
計測用電極を得た。得られた電極の直径は先端で約0.
6mmであった。
【0014】得られたそれぞれの計測用電極の断面形状
を顕微鏡で観察し、中心電極と外側電極の間隔を測定し
た結果を表1に示した。また73%、76%および78
%含水率の脱水消化汚泥の水分定量をそれぞれの計測用
電極を用いて行い、各電極の定量性を調べた。測定に際
しては電極にはDC2.5Vを印加して水の電解を行
い、このときの平均電流値と乾燥秤量法で求めた含水率
とを比較した。この結果を表1に示したが、いずれも電
極でも良好な定量性が得られた。
【0015】
【表1】 比較例1 0.1mmの間隔に配列した一対の白金板をその先端部の
みを露出させてエポキシ樹脂で固定して電極を作製し、
実施例1と同様にして含水率を測定したが、含水率76
%以上で定量性が低下した。この電極は特開平3−18
0747号公報に記載された電極である。 比較例2 マイクロアレイ電極として、K.Aoki,J.Ele
ctroanal.Chem 256 269(198
8)に示す、くし形電極(電極間隔3〜5μm)を用い
て実施例1と同様にして含水率を測定したが、短絡等に
よるノイズのため定量性が得られなかった。 実施例6〜8および比較例3〜4 中心電極または外側電極として表2に示す金属を用いて
実施例1と同様にして計測用電極を作製し、酢酸酸性の
小麦粉スラリ中の水分を3日間連続して測定し、電極の
安定性と定量性を調べた。結果を表2に示したが、実施
例6〜8では安定性および定量性とも良好であった。
【0016】
【表2】
【0017】
【発明の効果】本発明の計測用電極によれば、電極間隔
20〜10μmの範囲であるため、試料中の妨害物質
の影響を少なくすることができ、従来の電極では良好な
定量性が得られなかった試料についても定量性よく測定
することができる。また本発明の製造法によれば、電極
と絶縁層の各層をそれぞれ一度の処理で形成することが
でき、製作工程が簡単であり、生産コストの低下を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A) および(B) は、本発明の一実施例を示
す計測用電極の斜視図である。
【符号の説明】
1…中心電極(金属線または金属帯)、2…外側電極、
3…高分子絶縁層、4…補強用絶縁層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野崎 健 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 浜本 修 千葉県市原市八幡海岸通1番地 三井造 船株式会社 千葉事業所内 審査官 野村 伸雄 (56)参考文献 特開 平3−180747(JP,A) 特開 平2−73146(JP,A) 特開 昭62−123349(JP,A) 特開 平4−155254(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属材料からなる中心電極と、該中心電
    極の近傍に電気絶縁性樹脂層を介して設けられた金属材
    料からなる外側電極と、該外側電極の周囲に形成された
    補強用電気絶縁層とからなり、上記中心電極と外側電極
    の間隔が20〜10μmであって該先端部においてこれ
    らの電極を露出させたことを特徴とする計測用電極。
  2. 【請求項2】 金属線または金属帯に樹脂溶液の塗布ま
    たは含浸により厚さ20〜10μmの電気絶縁性樹脂層
    を被覆し、該被覆層の周囲または表裏に表面金属化法に
    より金属層を形成した後、さらに該金属層の周囲に補強
    用電気絶縁層を形成し、次いでその先端部において上記
    金属線または金属帯および金属層を露出させることを特
    徴とする計測用電極の製造法。
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