JPH03123847A - 酸素電極の駆動方法 - Google Patents

酸素電極の駆動方法

Info

Publication number
JPH03123847A
JPH03123847A JP1262463A JP26246389A JPH03123847A JP H03123847 A JPH03123847 A JP H03123847A JP 1262463 A JP1262463 A JP 1262463A JP 26246389 A JP26246389 A JP 26246389A JP H03123847 A JPH03123847 A JP H03123847A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
oxygen electrode
voltage
cathode
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.)
Pending
Application number
JP1262463A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Takei
文雄 武井
Hiroaki Suzuki
博章 鈴木
Akio Sugama
明夫 菅間
Naomi Kojima
小嶋 尚美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP1262463A priority Critical patent/JPH03123847A/ja
Publication of JPH03123847A publication Critical patent/JPH03123847A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 酸素電極の駆動方法に関し、 酸素電極の使用寿命を延長することを目的とし、電解質
により導通ずるカソードとアノードを含み酸素透過膜を
備えたセルを測定液中に浸漬し、該両極間に電圧を加え
た際に、該溶液中の溶存酸素濃度に比例した電流が流れ
るのを利用して溶存酸素濃度を測定する酸素電極におい
て、該両極間への電圧印加を間欠的に行うことを特徴と
して酸素電極の駆動方法を構成する。
〔産業上の利用分野] 本発明は水中の溶存酸素濃度を測定する酸素電極の長寿
命化に関する。
酸素電極は水溶液中の溶存酸素濃度を測定する装置の一
つであり、醸造工業や食品工業など、また環境化学計測
や臨床検査などに直接使用されている。
また、酸素電極の先端部に酵素あるいは微生物を固定化
し、この酵素が特定の物質と反応する際に消費する酸素
量を、あるいは微生物が特定の物質を食して排泄する際
に消費する酸素量を測定することによって特定の物質を
選択性よく検出できるバイオセンサとしての用途もある
そして、醸造工業や環境化学計測などの分野で使用され
ている。
〔従来の技術〕
第5図はクラーク型と呼ばれる酸素電極の構造の一例を
示すもので、先端が開口したセル1の中にカソード(陰
極)2とアノード(陽極)3と電解液4を含み、開口部
を酸素透過膜5で覆って形成されている。
こ−で、セル1は合成樹脂またはガラスで形成されて円
筒形状をしており、この中央には合成樹脂またはガラス
に埋め込まれてカソード線6が固定され、先端部には白
金(pt)からなるカソード2がある。
また、アノード3は銀(Ag)からなり、セル1の内壁
に沿って設けられ、セル1の中には濃度が通常1規定の
塩化カリ(KCf )水溶液からなる電解液が充填され
ている。
また、セル1の開口部に設けられている酸素透過膜5は
厚さがlOμm程度で溶存酸素を透過し易いフロロエチ
レンプロピレン(略称PEP)などの弗素樹脂膜が使用
されている。
また、セル1の端子部にはカソード端子7とアノード端
子8とが設けられている。
次に、酸素電極の使用法としては、酸素濃度を測定する
水溶液中にセル1を浸漬し、この状態でアノード端子8
とカソード端子7との間に電圧を・印加すると、カソー
ド2においては、OZ+2H2O+4e−→40H−・
・・(1)アノードにおいては、 Ag + Cj2− →Ag(/!  十e−−(2)
全反応として、 4Ag+4  Cff1−  十〇□+2H20→4 
 AgC尼+408・・・ (3) の反応が進行して電流が流れる。
こ\で、両極間に流れる電流の大きさは酸素透過膜5を
通って拡散してくる0□濃度に比例している。
それ故に、予め標準酸素濃度の水溶液、例えば0□飽和
の水溶液を基準として0□濃度と電流値との関係を求め
たチャートを作っておけば、測定した電流値より0□濃
度を測定することができる。
然し、酸素電極を用いてC2濃度の測定を続けてゆくと
、(2)の反応からC2−がAgCj2となってアノー
ド3の表面に析出するようになり、また電解液4を構成
するにC2の濃度が希薄となることから電導度が低下し
、液抵抗の増加のために正常の電流値よりも少ない値を
示すようになる。
これが、酸素電極の寿命である。
さて、各種センサの微小化の要求に伴い、酸素電極につ
いても小形化が進んでおり、発明者等はシリコン(Si
)基板を用い、異方性エツチングを行って多数の穴をパ
ターン精度よ(開けた後、薄膜形成技術と写真蝕刻技術
(フォトリソグラフィ)を用い、穴の中にアノードとカ
ソードを形成し、この穴の中に電解質含有体を充填し、
最後に穴の上面を酸素透過膜で覆った新しいタイプの小
形酸素電極を開発し出願している。
(特願昭62−71739.昭和62年3月27日出願
)このような小形電極では電解液の収容量が少なく、ま
た金(Au)の蒸着膜からなるカソードおよびアノード
の有効面積も約Q、4mm2と小さいために0□濃度が
飽和している水中において安定して連続使用できる時間
は20時間程度である。
また、酸素電極は駆動するための直流電圧の印加を停止
すると、安定な定常状態に復するには多大の時間を要す
ると云う問題がある。
そこで、醗酵工業などへの応用を考えた場合、少な(と
もこの数倍は動作することが必要であり、この対策が要
望されていた。
(発明が解決しようとする課題〕 以上記したように、酸素電極は小形化の方向に向かって
いるが、小形化すればする程、安定に連続使用できる時
間(寿命)が短い。
そのため、連続使用時の長寿命化が課題であった。
〔課題を解決するための手段〕 上記の課題は電解質により導通ずるカソードとアノード
を含み酸素透過膜を備えたセルを測定液中に浸漬し、該
両極間に電圧を加えた際に、該溶液中の溶存酸素濃度に
比例した電流が流れるのを利用して溶存酸素濃度を測定
する酸素電極において、該両極間への電圧印加を間欠的
に行うことを特徴として酸素電極の駆動方法を構成する
ことにより解決することができる。
〔作用] 第5図に示したクラーク型の酸素電極においては電解液
としてKClを用いているが、電解質としては各種のも
のが使用でき、また電極の材料としてもAu、Ptなど
各種の金属が使用できるので、電極反応として、カソー
ドにおいては、 Oz+2HzO+4e−→40H−・・・(1)また、
アノードの構成金属を門で表すと、アノードにおいては
、 M  −+M”  +  n e−・・・(4)で表す
ことができ、(1)式により水中の溶存02に比例した
電流が流れる。
発明者等は第3図に示すような酸素電極を形成し、電圧
波形を変えてこの挙動を調べた。
すなわち、幅が31M1のガラス基板10の上に、写真
蝕刻技術を用い、カソード11をpt蒸着膜で、またア
ノード12をAg蒸着膜で形成し、電解質13としてポ
リ−(4−ビニルーエチルピリジニウムプロマイド)を
、また酸素透過膜14としてネガ型レジストを用いた酸
素電極について、酸素電極に与える電圧をOVから−1
,2■の範囲まで適宜に変えて矩形波とすると、カソー
ド11に−1,2vが印加された場合にのみ流れ、Ov
の場合には反応は全く進まない。
そして、第2図に示すような矩形波を用いて間欠的に電
圧印加を行った場合でも直流電圧を印加する場合と同様
に電流が流れ、溶存0□濃度を正確に測定ができること
を見出した。
但し、この場合には電流値の測定を容易にするために第
4図に示すような駆動回路を使用するのが適当である。
すなわち、パルス発生器15で発生する矩形波を増幅器
16で増幅した後、酸素電極のカソードとアノードに印
加し、矩形波状の電流は平滑回路17を経た出力電流を
読み取ればよい。
なお、読み取りにあたっては当然電流値の補正が必要で
ある。
こ〜で、第2図に示すように電圧変化の周期をto  
また、カソード11に−1,2■が印加される時間をt
lとすると、電極反応の生ずる時間は直流電圧の連続印
加に較べてt+/loとなり、それだけアノード金属の
消耗が少なくなることから、従来に較べてto/L倍の
長寿命化を達成することが可能となる。
〔実施例〕
第3図に示すように、幅が31nI11のガラス基板1
0の上に真空蒸着法により、Auを3000人の厚さに
形成したのち、写真蝕刻技術を用いてカソード11とア
ノード12をパターン形成した。
そして、ポリ−(4−ビニルーエチルピリジニウムフロ
マイド)の10%溶液にグリセリンを等量刑えた溶液を
両電極間を覆うように塗布し、80°Cで20分乾燥し
て電解質13とした。
次に、このガラス基板10の上にネガ型レジスト(品名
OMR−83.東京応化■)を塗布し、80″cテ20
分乾燥した後、紫外線を照射して硬化させ、更に120
分で20分間加熱して酸素透過膜14を作った。
このようにして形成した酸素電極を25°Cの酸素・飽
和水に浸漬し、周期1/10秒、デユーティ比1/10
゜パルス電圧−1,3■の電圧を印加して出力の変動を
測定した。
なお、出力電流は時定数が0.5秒のフィルタを通じて
電流計で測定した。
第1図はこの結果を示すもので、縦軸には初期電流値に
対する出力電流の比をとっているが、実線18に示すよ
うに100時間以上に亙って出力の減少は認められなか
った。
〔発明の効果] 以上記したように本発明の実施により酸素電極の寿命を
数倍に延長することが可能になり、醗酵工業のプロセス
のように連続的に測定が必要な用途に適用できるように
なった。
【図面の簡単な説明】
第1図は出力電流の減衰特性図、 第2図はカソード電圧波形図、 第3図は小形酸素電極の構成を示す断面図、第4図は酸
素電極の駆動回路図、 第5図は酸素電極の構成を示す断面図、である。 図において、 2.11はカソード、   3,12はアノード、4は
電解液、      5.14は酸素透過膜、である。 ノj\形酸素電掻のu4爪を示フ断面図8 B 口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  電解質により導通するカソードとアノードを含み酸素
    透過膜を備えたセルを測定液中に浸漬し、該両極間に電
    圧を加えた際に、該溶液中の溶存酸素濃度に比例した電
    流が流れるのを利用して溶存酸素濃度を測定する酸素電
    極において、 該両極間への電圧印加を間欠的に行うことを特徴とする
    酸素電極の駆動方法。
JP1262463A 1989-10-06 1989-10-06 酸素電極の駆動方法 Pending JPH03123847A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1262463A JPH03123847A (ja) 1989-10-06 1989-10-06 酸素電極の駆動方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1262463A JPH03123847A (ja) 1989-10-06 1989-10-06 酸素電極の駆動方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03123847A true JPH03123847A (ja) 1991-05-27

Family

ID=17376134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1262463A Pending JPH03123847A (ja) 1989-10-06 1989-10-06 酸素電極の駆動方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03123847A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0985969A1 (en) * 1998-09-11 2000-03-15 Eastman Kodak Company Liquid crystalline filter dyes for imaging elements

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56100352A (en) * 1979-10-01 1981-08-12 Cordis Corp Method and device for partial oxygen pressure measurement
JPS60178346A (ja) * 1984-02-24 1985-09-12 Terumo Corp ガス濃度測定装置
JPS63238548A (ja) * 1987-03-27 1988-10-04 Masao Karube 酸素電極

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56100352A (en) * 1979-10-01 1981-08-12 Cordis Corp Method and device for partial oxygen pressure measurement
JPS60178346A (ja) * 1984-02-24 1985-09-12 Terumo Corp ガス濃度測定装置
JPS63238548A (ja) * 1987-03-27 1988-10-04 Masao Karube 酸素電極

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0985969A1 (en) * 1998-09-11 2000-03-15 Eastman Kodak Company Liquid crystalline filter dyes for imaging elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3380905A (en) Electrolytic sensor with anodic depolarization
AU689625B2 (en) Method of measuring gas concentrations and microfabricated sensing device for practicing same
US3260656A (en) Method and apparatus for electrolytically determining a species in a fluid
Yang et al. Digital pH test strips for in-field pH monitoring using iridium oxide-reduced graphene oxide hybrid thin films
JPS62116252A (ja) 電気化学分析の方法及び装置
JP6240543B2 (ja) 電極チップおよび化学物質の定量方法
JPS6114561A (ja) pHセンサー
US9279781B2 (en) Measuring arrangement and method for registering an analyte concentration in a measured medium
US20200268292A1 (en) pH SENSOR AND CALIBRATION METHOD FOR THE pH SENSOR
KR20040026323A (ko) 중기공성 백금을 포함하는 바이오센서 및 이를 이용한글루코스 농도 측정방법
JPS638423B2 (ja)
JPS61155949A (ja) pHセンサ−
JPS59217153A (ja) 電気化学的装置
JPH0389156A (ja) ガスセンサ素子
JPH03123847A (ja) 酸素電極の駆動方法
Zhu et al. Electrochemical determination of reversible redox species at interdigitated array micro/nanoelectrodes using charge injection method
Blaedel et al. Turbulent tubular electrode
WO2017130218A1 (en) Fabrication of a plastic chip electrode cartridge comprising an ionic-liquid membrane containing silver chloride
Faridbod et al. Principles of Electroanalytical Methods
Henn et al. Voltammetric Ion‐Selective Electrodes (VISE)
JP2650552B2 (ja) スクリーン印刷用電解質組成物およびそれを用いた小型酸素電極およびその製造方法
US11435315B2 (en) Smart sensor system
WO2020188254A1 (en) Solid-state ph sensor and calibration method
JP2767868B2 (ja) 小型酸素電極
Pazalja Elektrokemijska oksidacija 2, 5-dimerkapto-1, 3, 4-tiadiazola na ugljikovim elektrodama modificiranim s Ru (III) kompleksom sa Schiffovim bazama