JP6472631B2 - Electrochemical sensor and electrochemical measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、参照電極、作用電極および対向電極を備えて構成された電気化学センサ、並びに、そのような電気化学センサを備えて構成された電気化学測定装置に関するものである。 The present invention relates to an electrochemical sensor configured to include a reference electrode, a working electrode, and a counter electrode, and an electrochemical measurement device configured to include such an electrochemical sensor.
例えば、下記の特許文献1には、プリント基板などに設けられたビアホールやトレンチ内に銅金属を埋め込む際に用いられる電気銅めっき液など(以下、「分析対象液」ともいう)の状態を分析可能な分析装置の発明が開示されている。この分析装置は、参照電極、作用電極(回転電極)および対向電極(対極)を有する電気化学セルを用いた電気化学測定処理によって分析対象液の状態を分析可能に構成されている。具体的には、この分析装置は、上記の電気化学セルと、専用コントローラを介して作用電極を回転させる回転数可変攪拌部と、電気化学セルに測定用の電流を供給する電圧・電流発生装置と、電気化学セル(電極)の電位を測定するマルチメータと、専用コントローラ、電圧・電流発生装置、およびマルチメータ等の動作を制御する制御用コンピュータとを備えて構成されている。
For example,
この分析装置による分析対象液の分析に際しては、まず、分析対象液が貯液されている液槽から分析対象液を採取する。次いで、採取した分析対象液をビーカーに注ぎ入れて分析装置の専用スタンドの上にセットする。この際には、電気化学セルにおける上記の各電極の先端部(下端部)が、ビーカー内の分析対象液に浸漬された状態となる。続いて、制御用コンピュータのキーボードを操作して分析処理を開始させる。これにより、制御用コンピュータの制御下で、作用電極が回転させられると共に電圧・電流発生装置から電気化学セルに測定用の電流が供給され、マルチメータによって各電極の電位が測定される(電気化学測定処理の実行)。また、制御用コンピュータは、マルチメータによる測定結果に基づき、予め規定された分析項目についての分析処理を実行し、その分析結果を表示部に表示させる。これにより、分析対象液の状態を分析する作業が完了する。 When analyzing the analysis target liquid by the analyzer, first, the analysis target liquid is collected from the liquid tank in which the analysis target liquid is stored. Next, the collected analysis target liquid is poured into a beaker and set on a dedicated stand of the analyzer. At this time, the tip (lower end) of each electrode in the electrochemical cell is immersed in the analysis target liquid in the beaker. Subsequently, the analysis process is started by operating the keyboard of the control computer. As a result, under the control of the control computer, the working electrode is rotated and a current for measurement is supplied from the voltage / current generator to the electrochemical cell, and the potential of each electrode is measured by the multimeter (electrochemical). Execution of measurement process). Further, the control computer executes an analysis process for a predetermined analysis item based on the measurement result by the multimeter, and displays the analysis result on the display unit. Thereby, the operation | work which analyzes the state of a liquid to be analyzed is completed.
ところが、上記の特許文献に開示されている分析装置には、以下のような解決すべき問題点が存在する。すなわち、従来の分析装置では、分析対象液を採取してビーカーに注ぎ入れ、そのビーカーを専用スタンド上にセットすることで各電極の下端部を分析対象液に浸漬させた状態で電気化学測定処理を開始する構成が採用されている。したがって、従来の分析装置では、分析対象液が貯液されている液槽の設置場所と、分析装置の設置場所とが離れているときに、分析対象液を採取してから、分析対象液を注ぎ入れたビーカーを専用スタンド上にセットするまで(電気化学測定処理を開始できる状態となるまで)にある程度長い時間を要しているという現状がある。このため、従来の分析装置では、液槽内の分析対象液の状態をリアルタイムに分析するのが困難になっているという問題点がある。 However, the analyzers disclosed in the above-mentioned patent documents have the following problems to be solved. That is, in a conventional analyzer, an electrochemical measurement process is performed in a state where the lower end portion of each electrode is immersed in the analysis target liquid by collecting the analysis target liquid and pouring it into the beaker and setting the beaker on a dedicated stand. The structure which starts is adopted. Therefore, in the conventional analyzer, a location of a bath analyte fluid is liquid storage, when the location of the analyzer is away, after collecting the analyte solution, the analyte solution There is a current situation that a certain amount of time is required until the poured beaker is set on a dedicated stand (until the electrochemical measurement process can be started). For this reason, the conventional analyzer has a problem that it is difficult to analyze the state of the liquid to be analyzed in the liquid tank in real time.
この場合、上記の分析装置から専用スタンドを取り除いた分析装置を、分析対象液が貯液されている液槽の設置場所に設置して電気化学セルの各電極を液槽内の分析対象液に直接浸漬させた状態とすることにより、液槽内の分析対象液の状態をリアルタイムに分析することが可能となる。しかしながら、実際の測定現場(例えば、めっき処理施設)には、分析対象液を貯液する液槽が複数存在することがあるため、分析を必要とする分析対象液が貯液されている液槽毎に分析装置を配設する場合には、複数の分析装置を導入する必要が生じる。このため、そのような構成を採用した場合には、分析対象液(測定対象液)の分析コスト(測定コスト)が高騰することとなる。 In this case, the analyzer with the dedicated stand removed from the analyzer is installed at the place where the liquid to be analyzed is stored, and each electrode of the electrochemical cell is used as the liquid to be analyzed in the liquid tank. By making it the state immersed directly, it becomes possible to analyze in real time the state of the analysis object liquid in a liquid tank. However, in an actual measurement site (for example, a plating treatment facility), there may be a plurality of liquid tanks for storing the liquid to be analyzed, so the liquid tank in which the liquid to be analyzed that requires analysis is stored. When an analyzer is provided for each, it is necessary to introduce a plurality of analyzers. For this reason, when such a structure is employ | adopted, the analysis cost (measurement cost) of an analysis object liquid (measurement object liquid) will rise.
また、この種の分析装置(測定装置)で使用される電極は、分析対象液(測定対象液)の種類によっては、分析対象液に接した状態で長時間放置されたときに、その測定能力が変化する(劣化する)ことがある。したがって、この種の分析装置では、非使用時に分析対象液から電極を引き上げておく必要があるため、液槽毎に分析装置を配設する場合には、液槽内の分析対象液に対して各電極を上下動させる機構が必要となる分だけ、分析装置の製造コストが高騰することとなる。 In addition, depending on the type of analysis target liquid (measurement target liquid), the electrodes used in this type of analysis apparatus (measurement apparatus) have a measurement capability when left in contact with the analysis target liquid for a long time. May change (deteriorate). Therefore, in this type of analyzer, since it is necessary to pull up the electrode from the liquid to be analyzed when not in use, when an analyzer is provided for each liquid tank, the liquid to be analyzed in the liquid tank The manufacturing cost of the analyzer increases as much as a mechanism for moving each electrode up and down is required.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、測定装置の製造コストおよび測定コストの高騰を招くことなく、測定対象液の状態をリアルタイムに測定し得る電気化学センサおよび電気化学測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an electrochemical sensor and an electrochemical measurement device that can measure the state of a measurement target liquid in real time without causing an increase in the manufacturing cost and measurement cost of the measurement device. The main purpose is to provide
上記目的を達成すべく請求項1記載の電気化学センサは、可搬型の電気化学センサであって、参照電極、作用電極、対向電極、および当該各電極を保持する電極保持部を備え、前記電極保持部は、前記参照電極を挿入可能な第1の挿入孔、前記作用電極を挿入可能な第2の挿入孔、および前記対向電極を挿入可能な第3の挿入孔が底面に形成された有底筒状の保持部本体を備えると共に、挿入された状態の前記参照電極が接続される第1の接続金具、挿入された状態の前記作用電極が接続される第2の接続金具、および挿入された状態の前記対向電極が接続される第3の接続金具が当該保持部本体内に配設されて当該各電極の着脱が可能に構成され、前記保持部本体は、前記各電極の先端部側の部位を前記底面からそれぞれ突出させた状態で当該各電極を保持可能に構成されると共に、前記参照電極の周面と前記第1の挿入孔の内面との間、前記作用電極の周面と前記第2の挿入孔の内面との間、および前記対向電極の周面と前記第3の挿入孔の内面との間を封止する封止部材が当該各挿入孔にそれぞれ配設されて当該各電極が当該各挿入孔に挿入された状態において当該各挿入孔から当該保持部本体内への測定対象液の浸入を阻止可能に構成され、前記各電極において前記保持部本体の前記底面から突出させられている前記先端部側の部位の全体、および当該保持部本体における当該底面側の部位が前記測定対象液に浸漬された状態で当該測定対象液についての電気化学測定処理を実行可能に構成されている。
In order to achieve the above object, the electrochemical sensor according to
また、請求項2記載の電気化学センサは、請求項1記載の電気化学センサにおいて、前記各接続金具を介して前記各電極に接続された信号処理回路基板が前記保持部本体内に収容されている。
The electrochemical sensor according to claim 2 is the electrochemical sensor according to
また、請求項3記載の電気化学測定装置は、請求項1または2記載の電気化学センサと、当該電気化学センサを介して電気化学測定処理を行う測定処理部とを備えている。 An electrochemical measurement apparatus according to a third aspect includes the electrochemical sensor according to the first or second aspect, and a measurement processing unit that performs an electrochemical measurement process via the electrochemical sensor.
請求項1記載の電気化学センサでは、可搬型に構成されると共に、参照電極、作用電極および対向電極を保持する電極保持部が、参照電極を挿入可能な第1の挿入孔、作用電極を挿入可能な第2の挿入孔、および対向電極を挿入可能な第3の挿入孔が底面に形成された有底筒状の保持部本体を備えると共に、参照電極が接続される第1の接続金具、作用電極が接続される第2の接続金具、および対向電極が接続される第3の接続金具が保持部本体内に配設されて各電極の着脱が可能に構成され、保持部本体が、参照電極の周面と第1の挿入孔の内面との間、作用電極の周面と第2の挿入孔の内面との間、および対向電極の周面と第3の挿入孔の内面との間を封止する封止部材が各挿入孔にそれぞれ配設されて各電極を各挿入孔に挿入した状態において各挿入孔から保持部本体内への測定対象液の浸入が阻止されて、各電極において保持部本体の底面から突出させられている先端部側の部位の全体、および保持部本体における底面側の部位が測定対象液に浸漬された状態で測定対象液についての電気化学測定処理を実行可能に構成されている。また、請求項3記載の電気化学測定装置では、上記の電気化学センサと、電気化学センサを介して電気化学測定処理を行う測定処理部とを備えて構成されている。
The electrochemical sensor according to
したがって、請求項1記載の電気化学センサ、および請求項3記載の電気化学測定装置によれば、測定対象液が貯液されている場所(測定場所)毎に電気化学測定装置を設置しなくても、電気化学測定装置を測定場所に搬送し、可搬型の電気化学センサの各電極を測定対象液に直接浸漬させて電気化学測定処理を実行することができるため、測定コストの高騰を招くことなく、測定対象液の状態をリアルタイムに測定することができる。また、電気化学センサが可搬型のため、各電極を測定対象液に対して上下動させる機構を設けることなく、非使用時には各電極を測定対象液に接していない状態とすることができる。これにより、電気化学測定装置の製造コストの高騰を招くことなく、非使用時に電極の耐用寿命が短くなる事態を好適に回避することができる。
Therefore, according to the electrochemical sensor according to
請求項2記載の電気化学センサ、およびその電気化学センサを備えた電気化学測定装置によれば、各接続金具を介して各電極に接続された信号処理回路基板を保持部本体内に収容したことにより、各電極の近傍で信号処理回路基板の処理回路によって信号処理を実行することができるため、ある程度長尺の信号ケーブルによって電気化学センサを測定処理部に接続したとしても、正確な電気化学測定処理を実行することができる。 According to the electrochemical sensor according to claim 2 and the electrochemical measurement device including the electrochemical sensor, the signal processing circuit board connected to each electrode via each connection fitting is accommodated in the holding unit main body. Therefore, signal processing can be performed by the processing circuit of the signal processing circuit board in the vicinity of each electrode, so that even if the electrochemical sensor is connected to the measurement processing unit by a somewhat long signal cable, accurate electrochemical measurement Processing can be executed.
以下、電気化学センサおよび電気化学測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of an electrochemical sensor and an electrochemical measurement device will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示す電気化学測定装置1は、「電気化学測定装置」の一例であって、測定装置本体2および可搬型電気化学センサ3を備え、メッキ液槽Xに貯液されているメッキ液Xa等の各種の「測定対象液」についての電気化学測定処理を実行することができるように構成されている。
The
測定装置本体2は、「測定処理部」の一例であって、操作部11、表示部12、制御部13および記憶部14を備えている。操作部11は、測定条件の設定操作や測定処理の開始/停止を指示する各種の操作スイッチを備え、これらの操作に応じた操作信号を制御部13に出力する。表示部12は、制御部13の制御下で、制御部13によって演算される電気化学測定処理の測定結果などを表示する。
The measurement apparatus main body 2 is an example of a “measurement processing unit”, and includes an operation unit 11, a
制御部13は、電気化学測定装置1を総括的に制御する。具体的には、制御部13は、操作部11からの操作信号に応じて電気化学測定処理を開始して「可搬型の電気化学センサ」の一例である可搬型電気化学センサ3から出力されたセンサ信号に基づく測定値を記憶部14に記憶させる。また、制御部13は、記憶部14に記憶させた測定値を解析することにより、メッキ液Xaについての予め規定された解析項目についての解析結果を求め、求めた解析結果を記憶部14に記憶させると共に表示部12に表示させる。記憶部14は、制御部13の動作ブログラムや、制御部13が演算した測定値、およびその測定値を解析した解析結果などを記憶する。
The
可搬型電気化学センサ3は、「測定対象液」の状態を測定するための三電極法による電気化学測定処理を実行可能なセンサ装置であって、図2〜4に示すように、参照電極21、作用電極22、対向電極(対電極:対極)23、信号処理回路基板24、ケーシング25および信号ケーブル26を備えている。
The portable
この場合、本明細書において参照する各図では、「電気化学センサ」の構成に関する理解を容易とするために、参照電極21、作用電極22および対向電極23を同じ形状・同じ大きさに図示しているが、実際には、実行する電気化学測定処理の内容や、測定対象液の種類に応じて、上記の各電極21〜23毎に各種形状・大きさの電極が採用される。また、各電極21〜23の上端部には、「測定回路(本例では、信号処理回路基板24)に接続するための接続金具21c〜23cがそれぞれ形成されている。なお、各電極21〜23の具体的な構成については公知のため、各接続金具21c〜23c以外の構成要素に関する詳細な説明および図示を省略する。
In this case, in each drawing referred to in this specification, the
信号処理回路基板24は、「信号処理回路基板」の一例であって、測定装置本体2の制御部13と相俟って電気化学測定処理を行うための測定回路を構成する。この場合、本例の可搬型電気化学センサ3では、電気化学測定処理を実行するためのポテンショスタットやI/V変換回路などが実装されている。この信号処理回路基板24は、ケーシング25内に収容された状態で各電極21〜23に接続されると共に、可撓性を有する信号ケーブル26を介して測定装置本体2の制御部13に接続される。
The signal
ケーシング25は、「電極保持部」の一例であって、ケーシング本体31およびシール材32を備えて構成されている。ケーシング本体31は、「保持部本体」の一例であって、耐薬品性樹脂材料(一例として、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂や、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)樹脂などの各種のエンジニアリングプラスチック)によって円筒状(「有底筒状」の一例)に形成されている。また、ケーシング本体31は、参照電極21を挿入可能な挿入孔H1(「第1の挿入孔」の一例)、作用電極22を挿入可能な挿入孔H2(「第2の挿入孔」の一例)、および対向電極23を挿入可能な挿入孔H3(「第3の挿入孔」の一例)が底面Fにそれぞれ形成され、これにより、各挿入孔H1〜H3に挿入した各電極21〜23を保持することができるように構成されている。
The
この場合、この種の「電気化学測定装置」では、電気化学測定処理に際して各電極の間の距離が変化してしまうと、正確な測定値を得るのが困難となる。したがって、「電極保持部」に形成する「挿入孔」については、挿入した各電極にぐらつきを生じさせることのない大きさに形成する必要がある。その一方で、この種の「電気化学測定装置(電気化学センサ)」では、測定処理の合計実行時間が予め規定された時間に達したときに、各電極を新しい電極に交換する必要があるため、各電極を破損することなく電極保持部に対してスムーズに抜き差し(脱着)できるように各「挿入孔」を僅かに大きく形成する必要がある。そこで、本例の可搬型電気化学センサ3では、挿入状態の各電極21〜23にぐらつきを生じさせることなく、ケーシング25に対する各電極21〜23の摺動を許容するために、各電極21〜23の周面と、ケーシング25の各挿入孔H1〜H3の内面との間に極く小さな隙間(一例として、0.05mm程度の隙間)が生じるように各挿入孔H1〜H3の内径が規定されている。
In this case, with this type of “electrochemical measurement device”, it becomes difficult to obtain an accurate measurement value when the distance between the electrodes changes during the electrochemical measurement process. Therefore, the “insertion hole” formed in the “electrode holding portion” needs to be formed in a size that does not cause wobble in each inserted electrode. On the other hand, in this type of “electrochemical measurement device (electrochemical sensor)”, it is necessary to replace each electrode with a new electrode when the total execution time of the measurement process reaches a predetermined time. Each “insertion hole” needs to be formed slightly larger so that each electrode can be smoothly inserted and removed (detached) without damaging each electrode. Therefore, in the portable
また、ケーシング本体31には、参照電極21の周面と挿入孔H1の内面との間、作用電極22の周面と挿入孔H2の内面との間、および対向電極23の周面と挿入孔H3の内面との間を封止するシール材32が各挿入孔H1〜H3内にそれぞれ配設されている。この場合、シール材32は、「封止部材」に相当し、一例として、Oリング(断面が円形の弾性樹脂で形成された環状封止材)や、Vリング(断面が三角形状、またはV字状の弾性樹脂で形成された環状封止材)などで構成されている。これにより、本例の可搬型電気化学センサ3では、各電極21〜23を各挿入孔H1〜H3に挿入した状態において、各電極21〜23の周面と各挿入孔H1〜H3の内面との間の上記の隙間を介してケーシング本体31内への「測定対象液」(メッキ液Xa等)の侵入が阻止されている。
Further, the casing
さらに、ケーシング本体31内には、信号処理回路基板24が収容されると共に、挿入孔H1に挿入された状態の参照電極21を信号処理回路基板24に接続するための接続金具C1(「第1の接続金具」の一例)、挿入孔H2に挿入された状態の作用電極22を信号処理回路基板24に接続するための接続金具C2(「第2の接続金具」の一例)、および挿入孔H3に挿入された状態の対向電極23を信号処理回路基板24に接続するための接続金具C3(「第3の接続金具」の一例)が配設されている。これにより、この可搬型電気化学センサ3では、ケーシング25に対する各電極21〜23の着脱(信号処理回路基板24に対する各電極21〜23の接続/切離し)が許容されている。
Further, the signal
この電気化学測定装置1を用いて、例えば、メッキ液槽Xに貯液されているメッキ液Xa(図1参照)を対象とする電気化学測定処理を実行する際には、まず、可搬型電気化学センサ3を組み立てる。この場合、作用電極22や対向電極23については、ケーシング25(ケーシング本体31の挿入孔H2,H3)に取り付けた状態(挿入した状態)で保管することもできるが、参照電極21として液路部を有する電極(「銀塩化銀電極」など)を採用している場合には、液路部を構成する液体の揮発やイオン量の変化を阻止するために保護液中に浸漬して保管している参照電極21を保護液から取り出してケーシング25に装着する作業を行う必要がある。
When performing the electrochemical measurement process for the plating solution Xa (see FIG. 1) stored in the plating solution tank X, for example, using the
具体的には、一例として、参照電極21をケーシング25に装着する際には、図5に示すように、ケーシング25におけるケーシング本体31の底面Fに形成された挿入孔H1に、参照電極21における接続金具21cが形成されている側の端部(上端部)を矢印Uの向きで挿入する。この際には、参照電極21の本体部(同図において、接続金具21cよりも太く図示している部位)が挿入孔H1内のシール材32に接したときに、シール材32によって、参照電極21(本体部)の周面と挿入孔H1の内面との間の隙間が閉塞される。また、ケーシング本体31に対して参照電極21を矢印Uの向きでさらにスライドさせることにより、図2に示すように、挿入された接続金具21cがケーシング本体31内の接続金具C1に接続される。
Specifically, as an example, when the
これにより、接続金具C1を介して参照電極21が信号処理回路基板24に接続されると共に、ケーシング25(挿入孔H1内のシール材32および接続金具C1)によって参照電極21が保持された状態となる。この場合、ケーシング25への参照電極21の装着が完了した状態では、参照電極21(本体部)の周面に密着させられているシール材32によって、矢印Dの向き(ケーシング25から外れる向き:図2参照)へのスライドが規制される。これにより、ケーシング25からの参照電極21の意図しない脱落が回避される。この後、必要に応じて作用電極22や対向電極23を参照電極21と同様にしてケーシング25に装着する。これにより、可搬型電気化学センサ3の組立て作業が完了する。
Thus, the
次いで、信号ケーブル26を介して可搬型電気化学センサ3を測定装置本体2に接続した後に、ケーシング25の上端部側部位を握持して、図1に示すように、可搬型電気化学センサ3の下端部側部位をメッキ液槽X内のメッキ液Xaに浸漬させる。この際に、本例の電気化学測定装置1(可搬型電気化学センサ3)では、前述したように、各電極21〜23の周面と各挿入孔H1〜H3の内面との間の隙間がシール材32によって閉塞されているため、ケーシング本体31内へのメッキ液Xaの侵入を招くことなく、各電極21〜23をメッキ液Xa内に十分に浸漬させて、各電極21〜23の電極面の全域がメッキ液Xaに接した状態とすることができる。
Next, after the portable
この後、測定装置本体2の操作部11を操作して任意の電気化学測定処理を実行させる。これにより、測定結果が表示部12に表示され(図示せず)、メッキ液槽X内のメッキ液Xaの状態をリアルタイムに把握することが可能となる。なお、電気化学測定処理(一例として、ボルタンメトリ法による測定処理)の測定原理や、測定結果に基づくメッキ液Xaの状態の解析処理については公知のため、詳細な説明を省略する。 Thereafter, the operation unit 11 of the measurement apparatus main body 2 is operated to execute an arbitrary electrochemical measurement process. Thereby, the measurement result is displayed on the display unit 12 (not shown), and the state of the plating solution Xa in the plating solution tank X can be grasped in real time. Since the measurement principle of the electrochemical measurement process (as an example, the measurement process by the voltammetry method) and the analysis process of the state of the plating solution Xa based on the measurement result are well known, detailed description is omitted.
また、上記のメッキ液槽Xとは異なるメッキ液槽X内のメッキ液Xaについて電気化学測定処理を実行する際には、測定処理を完了したメッキ液Xaを貯液しているメッキ液槽Xから可搬型電気化学センサ3を引き上げ、次の測定対象のメッキ液Xaが貯液されているメッキ液槽Xの設置場所まで電気化学測定装置1を搬送し、上記の一連の手順と同じ手順で、このメッキ液槽X内のメッキ液Xaについての測定処理を実行する。このような測定処理を、メッキ液Xaの状態を解析すべきメッキ液槽X毎に順次実行することで、各メッキ液槽X内のメッキ液Xaの状態をそれぞれリアルタイムに把握することが可能となる。
Further, when the electrochemical measurement process is performed on the plating solution Xa in the plating solution tank X different from the plating solution tank X, the plating solution tank X storing the plating solution Xa that has completed the measurement process. Then, the portable
一方、前述したように、複数回の測定処理を実行することで、測定処理の合計実行時間(各電極21〜23を測定対象液に接触させた時間の合計時間)が予め規定された時間に達したときは、その後に実行する測定処理に際して正確な測定値を得るために、規定時間に達した電極21〜23を新しい電極21〜23に交換する。この際には、交換すべき電極21〜23を図2,4に矢印Dで示すようにケーシング25に対してスライドさせて挿入孔H1〜H3から抜き取り、前述した可搬型電気化学センサ3の組立て時と同様の手順で、新しい電極21〜23をケーシング25に装着する。これにより、取り外した電極21〜23を除く部位を継続使用して、他の測定対象液についての電気化学測定処理を実行することが可能な状態となる。
On the other hand, as described above, by executing the measurement process a plurality of times, the total execution time of the measurement process (the total time of contacting each
この場合、出願人は、上記の電気化学測定装置1の開発に先立ち、前述した特許文献1に開示されている分析装置を改良することで、1台の電気化学測定装置によって複数の液槽内の測定対象液を対象とする電気化学測定処理を順次実行可能な電気化学測定装置を試作した。具体的には、出願人が試作した電気化学測定装置(図示せず)では、従来の分析装置から、専用コントローラ、回転数可変攪拌部および専用スタンドに相当する構成要素を取り除くと共に、電圧・電流発生装置やマルチメータに相当する構成要素(測定処理部)と、電気化学センサ(電気化学セル)とを可撓性を有する信号ケーブルによって接続することにより、電気化学センサを手に持って液槽内の測定対象液に各電極の先端部を浸漬させた状態(電気化学測定処理を実行可能な状態)とすることが可能となっている。
In this case, the applicant improves the analysis apparatus disclosed in
したがって、出願人が試作した電気化学測定装置では、上記の電気化学測定装置1と同様にして、各液槽毎に電気化学測定装置(分析装置)を設置しなくても、いずれかの液槽内に貯液されている測定対象液についての電気化学測定処理を完了した後に電気化学センサを貯液槽から引き上げ、必要に応じて各電極の表面を洗浄した後に、その電気化学センサを他の液槽内の測定対象液に浸漬させることでその液槽内の測定対象液についての電気化学測定処理を実行することが可能となっている。
Therefore, in the electrochemical measuring device prototyped by the applicant, as in the
しかしながら、出願人が試作した電気化学測定装置では、測定対象液(分析対象液)が注ぎ入れられた測定容器(ビーカー)を専用スタンド上にセットすることで測定容器内の測定対象液に各電極を浸漬させた状態とする従来の分析装置のような電気化学測定装置(測定容器内の測定対象液と、電気化学センサの各電極との位置関係が固定されている電気化学測定装置)とは異なり、電気化学センサを手に持って各電極を測定対象液に浸漬させる構成を採用したことで、利用者によっては、電気化学センサの各電極を必要以上に測定対象液の深部まで浸漬させてしまうことがあった。 However, in the electrochemical measuring apparatus prototyped by the applicant, each electrode is placed on the measurement target liquid in the measurement container by setting the measurement container (beaker) into which the measurement target liquid (analysis target liquid) is poured on a dedicated stand. What is an electrochemical measurement device such as a conventional analysis device (an electrochemical measurement device in which the positional relationship between the liquid to be measured in the measurement container and each electrode of the electrochemical sensor is fixed) such as In contrast, by adopting a configuration in which each electrode is immersed in the liquid to be measured while holding the electrochemical sensor in the hand, depending on the user, each electrode of the electrochemical sensor may be immersed more deeply than necessary in the liquid to be measured. There was a case.
かかる場合には、各電極と、電極を保持している保持具との間の隙間を通過して各電極の基端部に測定対象液が到達し、各電極の基端部と信号ケーブルとの接続部位に測定対象液が接した状態となるおそれがある。このため、各電極と信号ケーブルとの接続状態(接触抵抗)が変化したり、測定対象液の種類によっては、電極と信号ケーブルとの接続部位が測定対象液によって浸食されて正常な接続状態を維持するのが困難となったりするおそれがあった。 In such a case, the liquid to be measured reaches the base end of each electrode through the gap between each electrode and the holder holding the electrode, and the base end of each electrode and the signal cable There is a possibility that the liquid to be measured comes into contact with the connection site. For this reason, the connection state (contact resistance) between each electrode and the signal cable changes, or depending on the type of the liquid to be measured, the connection part between the electrode and the signal cable is eroded by the liquid to be measured, resulting in a normal connection state. It may be difficult to maintain.
これに対して、本例の電気化学測定装置1(可搬型電気化学センサ3)では、上記したように、各電極21〜23の周面とケーシング本体31における各挿入孔H1〜H3の内面との間の隙間がシール材32によって閉塞されている。これにより、本例の電気化学測定装置1(可搬型電気化学センサ3)では、ケーシング本体31の底面Fが測定対象液に接するまで各電極21〜23を測定対象液中に十分に浸漬させた状態であっても、各電極21〜23の周面と各挿入孔H1〜H3の内面との間の隙間からケーシング本体31内に測定対象液が浸入する事態が好適に回避されている。
On the other hand, in the electrochemical measuring device 1 (portable electrochemical sensor 3) of this example, as described above, the peripheral surfaces of the
このように、この可搬型電気化学センサ3では、可搬型に構成されると共に、参照電極21、作用電極22および対向電極23を保持するケーシング25が、参照電極21を挿入可能な挿入孔H1、作用電極22を挿入可能な挿入孔H2、および対向電極23を挿入可能な挿入孔H3が底面Fに形成された有底筒状のケーシング本体31を備えると共に、参照電極21が接続される接続金具C1、作用電極22が接続される接続金具C2、および対向電極23が接続される接続金具C3がケーシング本体31内に配設されて各電極21〜23の着脱が可能に構成され、ケーシング本体31が、参照電極21の周面と挿入孔H1の内面との間、作用電極22の周面と挿入孔H2の内面との間、および対向電極23の周面と挿入孔H3の内面との間を封止するシール材32が各挿入孔H1〜H3にそれぞれ配設されて各電極21〜23を各挿入孔H1〜H3に挿入した状態において各挿入孔H1〜H3からケーシング本体31内への測定対象液(メッキ液Xa)の浸入が阻止されている。また、この電気化学測定装置1では、上記の可搬型電気化学センサ3と、可搬型電気化学センサ3を介して電気化学測定処理を行う「測定処理部(本例では、信号処理回路基板24および制御部13)」とを備えて構成されている。
As described above, the portable
したがって、この可搬型電気化学センサ3および電気化学測定装置1によれば、測定対象液が貯液されている場所(例えば、メッキ液Xaが貯液されているメッキ液槽Xの設置場所:測定場所)毎に「電気化学測定装置」を設置しなくても、電気化学測定装置1を測定場所に搬送し、可搬型電気化学センサ3の各電極21〜23を測定対象液に直接浸漬させて電気化学測定処理を実行することができるため、測定コストの高騰を招くことなく、測定対象液の状態をリアルタイムに測定することができる。また、可搬型電気化学センサ3が可搬型のため、各電極21〜23を測定対象液に対して上下動させる機構を設けることなく、非使用時には各電極21〜23を測定対象液に接していない状態とすることができる。これにより、電気化学測定装置1の製造コストの高騰を招くことなく、非使用時に電極21〜23の耐用寿命が短くなる事態を好適に回避することができる。
Therefore, according to the portable
また、この可搬型電気化学センサ3および電気化学測定装置1によれば、各接続金具C1〜C3を介して各電極21〜23に接続された信号処理回路基板24をケーシング本体31内に収容したことにより、各電極21〜23の近傍で信号処理回路基板24によって信号処理を実行することができるため、ある程度長尺の信号ケーブル26によって可搬型電気化学センサ3を制御部13に接続したとしても、正確な電気化学測定処理を実行することができる。
Further, according to the portable
なお、「電気化学センサ」および「電気化学測定装置」の構成は、上記の可搬型電気化学センサ3および電気化学測定装置1の構成に限定されない。例えば、上記の電気化学測定装置1における測定装置本体2に代えて、電気化学測定処理の測定結果(電気化学測定処理の測定値)を記録する「測定結果記録装置」、および「測定結果記録装置」に記録した測定結果に基づいて測定対象液の状態を解析する処理を実行する「処理装置(パーソナルコンピュータ等)」とを別個に備え、測定場所(測定対象液が貯液されている場所)においては、「測定結果記録装置」に測定結果を記録する処理だけを行い、その測定結果を任意のタイミングで「処理装置」に転送して、「処理装置」において測定結果に基づく測定対象液の状態の解析処理を実行する構成を採用することもできる。
Note that the configurations of the “electrochemical sensor” and the “electrochemical measurement device” are not limited to the configurations of the portable
また、信号処理回路基板24をケーシング本体31内に収容した構成の可搬型電気化学センサ3を例に挙げて説明したが、信号処理回路基板24と同様の「信号処理回路(ポテンショスタットやI/V変換回路など)」については、ケーシング本体31内に代えて測定装置本体2側に配設する(「電気化学センサ」が接続される「測定処理部」側の構成要素とする)こともできる。
Further, the portable
1 電気化学測定装置
2 測定装置本体
3 可搬型電気化学センサ
13 制御部
14 記憶部
21 参照電極
21c〜23c 接続金具
22 作用電極
23 対向電極
24 信号処理回路基板
25 ケーシング
26 信号ケーブル
31 ケーシング本体
32 シール材
C1〜C3 接続金具
F 底面
H1〜H3 挿入孔
X メッキ液槽
Xa メッキ液
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電極保持部は、前記参照電極を挿入可能な第1の挿入孔、前記作用電極を挿入可能な第2の挿入孔、および前記対向電極を挿入可能な第3の挿入孔が底面に形成された有底筒状の保持部本体を備えると共に、挿入された状態の前記参照電極が接続される第1の接続金具、挿入された状態の前記作用電極が接続される第2の接続金具、および挿入された状態の前記対向電極が接続される第3の接続金具が当該保持部本体内に配設されて当該各電極の着脱が可能に構成され、
前記保持部本体は、前記各電極の先端部側の部位を前記底面からそれぞれ突出させた状態で当該各電極を保持可能に構成されると共に、前記参照電極の周面と前記第1の挿入孔の内面との間、前記作用電極の周面と前記第2の挿入孔の内面との間、および前記対向電極の周面と前記第3の挿入孔の内面との間を封止する封止部材が当該各挿入孔にそれぞれ配設されて当該各電極が当該各挿入孔に挿入された状態において当該各挿入孔から当該保持部本体内への測定対象液の浸入を阻止可能に構成され、
前記各電極において前記保持部本体の前記底面から突出させられている前記先端部側の部位の全体、および当該保持部本体における当該底面側の部位が前記測定対象液に浸漬された状態で当該測定対象液についての電気化学測定処理を実行可能に構成されている可搬型の電気化学センサ。 A reference electrode, a working electrode, a counter electrode, and an electrode holding unit that holds each electrode,
The electrode holding portion has a first insertion hole into which the reference electrode can be inserted, a second insertion hole into which the working electrode can be inserted, and a third insertion hole into which the counter electrode can be inserted. A first connecting fitting to which the inserted reference electrode is connected, a second connecting fitting to which the inserted working electrode is connected, and A third connection fitting to which the counter electrode in the inserted state is connected is disposed in the holding portion main body, and is configured so that the electrodes can be attached and detached.
The holding portion main body is configured to be able to hold each electrode in a state where the tip portion side portion of each electrode protrudes from the bottom surface, and the peripheral surface of the reference electrode and the first insertion hole Sealing between the inner surface of the working electrode and the inner surface of the second insertion hole and between the outer surface of the counter electrode and the inner surface of the third insertion hole. member is configured to prevent infiltration of liquid to be measured from the respective insertion holes in a state in which each disposed has been the respective electrodes in the respective insertion holes are inserted in the respective insertion holes into the holder body,
In the respective electrodes, the measurement is performed in a state where the entire portion on the tip end side projecting from the bottom surface of the holding portion main body and the portion on the bottom surface side of the holding portion main body are immersed in the measurement target liquid. A portable electrochemical sensor configured to be capable of performing an electrochemical measurement process on a target liquid .
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