JPH04294245A - 電気化学測定システム - Google Patents
電気化学測定システムInfo
- Publication number
- JPH04294245A JPH04294245A JP5899891A JP5899891A JPH04294245A JP H04294245 A JPH04294245 A JP H04294245A JP 5899891 A JP5899891 A JP 5899891A JP 5899891 A JP5899891 A JP 5899891A JP H04294245 A JPH04294245 A JP H04294245A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- circuit
- vibrator
- electrochemical
- crystal resonator
- 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
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 3
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- GTKRFUAGOKINCA-UHFFFAOYSA-M chlorosilver;silver Chemical compound [Ag].[Ag]Cl GTKRFUAGOKINCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、化学生物学，物理学
，医学，環境科学，エネルギー科学，電子工学およびそ
の関連工業分野において、電気化学的に形成される表面
の被膜の測定、分析を行う装置に関する。
，医学，環境科学，エネルギー科学，電子工学およびそ
の関連工業分野において、電気化学的に形成される表面
の被膜の測定、分析を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水晶振動子を利用した化学計測技
術としては、その表面の重量変化または接する液体の粘
性と密度変化を反映する共振周波数変化の測定技術が開
示されている。この技術を応用して、電気化学反応にと
もなう水晶振動子の共振周波数変化から電解重合膜形成
の追跡や電極の腐食についての研究がなされている。一
方、本発明者らによって、水晶振動子の電極表面に接す
る液体または粘弾性被覆膜の粘性と密度の変化が共振抵
抗の変化に反映されることが知見されている。
術としては、その表面の重量変化または接する液体の粘
性と密度変化を反映する共振周波数変化の測定技術が開
示されている。この技術を応用して、電気化学反応にと
もなう水晶振動子の共振周波数変化から電解重合膜形成
の追跡や電極の腐食についての研究がなされている。一
方、本発明者らによって、水晶振動子の電極表面に接す
る液体または粘弾性被覆膜の粘性と密度の変化が共振抵
抗の変化に反映されることが知見されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これまでの電気化学測
定法では、電気化学反応にともなう電極表面への膜形成
や腐食を周波数変化として測定するものであり、得られ
た変化はそのまま重量変化として扱われていた。しかし
、共振周波数変化は、水晶振動子表面の振動において重
量的な効果を反映するものであるが、電気化学的に形成
される膜の中には粘弾性的な膜もあるため、膜内での振
動の減衰によって、膜の重量を正確に把握することはで
きないと考えられる。したがって、水晶振動子を用いた
電気化学計測において膜の性質を知ることが、膜形成反
応を考察する上で必要と考えられる。
定法では、電気化学反応にともなう電極表面への膜形成
や腐食を周波数変化として測定するものであり、得られ
た変化はそのまま重量変化として扱われていた。しかし
、共振周波数変化は、水晶振動子表面の振動において重
量的な効果を反映するものであるが、電気化学的に形成
される膜の中には粘弾性的な膜もあるため、膜内での振
動の減衰によって、膜の重量を正確に把握することはで
きないと考えられる。したがって、水晶振動子を用いた
電気化学計測において膜の性質を知ることが、膜形成反
応を考察する上で必要と考えられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、少なくとも、水晶振動子，水晶振動子の特性測定
装置，電気化学測定装置，記録装置（または表示装置）
によって構成され、このうち水晶振動子特性測定装置が
発振回路，発振周波数測定回路，振幅レベル測定装置に
より構成され、電気化学測定装置が電解質溶液中に露出
された水晶振動子の電極を作用極とし、参照極，対極を
有し、電位設定回路と電流測定回路、あるいは電流設定
回路と電位測定回路から成るポテンショガルバノスタッ
トから構成され、電気化学反応にともなう電流，電位，
共振周波数変化，共振抵抗変化を同時に測定する電気化
学測定システムを構成した。
めに、少なくとも、水晶振動子，水晶振動子の特性測定
装置，電気化学測定装置，記録装置（または表示装置）
によって構成され、このうち水晶振動子特性測定装置が
発振回路，発振周波数測定回路，振幅レベル測定装置に
より構成され、電気化学測定装置が電解質溶液中に露出
された水晶振動子の電極を作用極とし、参照極，対極を
有し、電位設定回路と電流測定回路、あるいは電流設定
回路と電位測定回路から成るポテンショガルバノスタッ
トから構成され、電気化学反応にともなう電流，電位，
共振周波数変化，共振抵抗変化を同時に測定する電気化
学測定システムを構成した。
【０００５】
【作用】今回使用した測定回路（図１）は、発振回路の
出力側から水晶振動子に入力された交流信号（振幅ＶＯ
）が、水晶振動子を通過した後、発振回路の入力側では
信号の振幅（ＶＱ）が水晶振動子の共振抵抗（ＲＱ）と
発振回路の入力インピーダンス（ＲＩ）で決定されるこ
とを利用したものである。すなわち、ＲＱ＝（ＶＯ／Ｖ
Ｑ−１）ＲＩ となる。
出力側から水晶振動子に入力された交流信号（振幅ＶＯ
）が、水晶振動子を通過した後、発振回路の入力側では
信号の振幅（ＶＱ）が水晶振動子の共振抵抗（ＲＱ）と
発振回路の入力インピーダンス（ＲＩ）で決定されるこ
とを利用したものである。すなわち、ＲＱ＝（ＶＯ／Ｖ
Ｑ−１）ＲＩ となる。
【０００６】また、共振周波数は表面の重量変化と液体
の粘性変化によって変化するが、共振抵抗は弾性的な被
膜の重量変化によっては変化せずに、液体の粘性を反映
する。粘弾性膜が被覆された場合には、弾性的な性質が
強ければ、共振周波数変化が大きく、共振抵抗変化は小
さくなる。粘性的性質の強い膜では粘性が変化した場合
、共振周波数変化よりも、共振抵抗変化が大きく現れる
と考えられる。
の粘性変化によって変化するが、共振抵抗は弾性的な被
膜の重量変化によっては変化せずに、液体の粘性を反映
する。粘弾性膜が被覆された場合には、弾性的な性質が
強ければ、共振周波数変化が大きく、共振抵抗変化は小
さくなる。粘性的性質の強い膜では粘性が変化した場合
、共振周波数変化よりも、共振抵抗変化が大きく現れる
と考えられる。
【０００７】すなわち、水晶振動子を用い、電気化学反
応にともなう共振周波数変化と共振抵抗変化を電流およ
び電位と同時に測定することにより電気化学反応によっ
て電極表面に形成された被膜の性質について形成過程に
おける詳細な考察を行うことが可能になる。
応にともなう共振周波数変化と共振抵抗変化を電流およ
び電位と同時に測定することにより電気化学反応によっ
て電極表面に形成された被膜の性質について形成過程に
おける詳細な考察を行うことが可能になる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の電気化学測定装置の模式図を
示したものである。水晶振動子１は発振回路２、周波数
測定回路３および振幅レベル測定回路４から構成される
水晶振動子の特性測定装置に接続され、同時に水晶振動
子１の片面の電極を作用極として、参照極５および対極
６とともに電気化学測定装置（ポテンショスタット）７
に接続されている。また、周波数測定回路３、振幅レベ
ル測定回路４、ポテンショスタット７は記録装置（また
は表示装置）８に接続した。測定に際しては、水晶振動
子１、参照極５および対極６を電解質溶液中に浸漬して
測定を行った。 （ポリピロール膜の電解重合への適用）実際の測定では
、対極には白金線電極、参照電極には銀塩化銀電極を使
用し、電解液には０．２Ｍのピロールと０．１ＭのＫＮ
Ｏ３ を含む２０ｍＭリン酸緩衝液ｐＨ７を用いた。水
晶振動子には、９ＭＨｚ、ＡＴカット水晶振動子を使用
した。
明する。図１は、本発明の電気化学測定装置の模式図を
示したものである。水晶振動子１は発振回路２、周波数
測定回路３および振幅レベル測定回路４から構成される
水晶振動子の特性測定装置に接続され、同時に水晶振動
子１の片面の電極を作用極として、参照極５および対極
６とともに電気化学測定装置（ポテンショスタット）７
に接続されている。また、周波数測定回路３、振幅レベ
ル測定回路４、ポテンショスタット７は記録装置（また
は表示装置）８に接続した。測定に際しては、水晶振動
子１、参照極５および対極６を電解質溶液中に浸漬して
測定を行った。 （ポリピロール膜の電解重合への適用）実際の測定では
、対極には白金線電極、参照電極には銀塩化銀電極を使
用し、電解液には０．２Ｍのピロールと０．１ＭのＫＮ
Ｏ３ を含む２０ｍＭリン酸緩衝液ｐＨ７を用いた。水
晶振動子には、９ＭＨｚ、ＡＴカット水晶振動子を使用
した。
【０００９】インピーダンスアナライザーによって測定
した水晶振動子の共振抵抗（Ｒ１）と本装置の結果（Ｖ
Ｑ）を比較したところ、Ｒと１／ＶＱの間には直線関係
が得られた。電位走査法（５０ｍＶ／ｓｅｃ）によって
ポリピロールの電解重合を行った場合の電位に対する電
流の変化を図２に示す。また、電位に対する発振周波数
の変化を図３に、電位に対する共振抵抗（換算値）の変
化を図４に示す。反応前後における共振周波数変化と共
振抵抗変化（換算値）は、インピーダンスアナライザー
で得られた結果とほぼ一致するものであった。
した水晶振動子の共振抵抗（Ｒ１）と本装置の結果（Ｖ
Ｑ）を比較したところ、Ｒと１／ＶＱの間には直線関係
が得られた。電位走査法（５０ｍＶ／ｓｅｃ）によって
ポリピロールの電解重合を行った場合の電位に対する電
流の変化を図２に示す。また、電位に対する発振周波数
の変化を図３に、電位に対する共振抵抗（換算値）の変
化を図４に示す。反応前後における共振周波数変化と共
振抵抗変化（換算値）は、インピーダンスアナライザー
で得られた結果とほぼ一致するものであった。
【００１０】図５は、水晶振動子１の共振周波数変化に
対する共振抵抗の変化を示したものである。図５から、
重合の初期においては、周波数変化に対して共振抵抗は
変化せず、弾性的な被膜の形成が起こることがわかる。 さらに重合が進むと抵抗の増加がみられ、膜が粘弾性的
になっていることがわかる。このような電解重合膜の形
成にともなう測定は、定電位電解法、定電流電解法によ
っても適用することができた。
対する共振抵抗の変化を示したものである。図５から、
重合の初期においては、周波数変化に対して共振抵抗は
変化せず、弾性的な被膜の形成が起こることがわかる。 さらに重合が進むと抵抗の増加がみられ、膜が粘弾性的
になっていることがわかる。このような電解重合膜の形
成にともなう測定は、定電位電解法、定電流電解法によ
っても適用することができた。
【００１１】また、腐食や電極の不動態化における、電
極表面の変化の観察に対しても適用可能であった。
極表面の変化の観察に対しても適用可能であった。
【００１２】
【発明の効果】本発明の電気化学測定システムによって
、電気化学測定における電流および電位と同時に、水晶
振動子の共振周波数および共振抵抗を測定することによ
って、電極上に形成される膜の膜形成による重量変化と
粘弾性変化の対応についての解析が可能になった。
、電気化学測定における電流および電位と同時に、水晶
振動子の共振周波数および共振抵抗を測定することによ
って、電極上に形成される膜の膜形成による重量変化と
粘弾性変化の対応についての解析が可能になった。
【図１】本発明による電気化学測定システムの模式図で
ある。
ある。
【図２】本発明の電気化学測定システムで測定したポリ
ピロールの電解重合反応にともなう電流−電位曲線の測
定例を示した図である。
ピロールの電解重合反応にともなう電流−電位曲線の測
定例を示した図である。
【図３】図２と同じ反応にともなう共振周波数−電位曲
線の測定例を示した図である。
線の測定例を示した図である。
【図４】図２と同じ反応にともなう共振抵抗−電位曲線
の測定例を示した図である。
の測定例を示した図である。
【図５】図２と同じ反応における共振抵抗−共振周波数
の関係を示した図である。
の関係を示した図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも、水晶振動子，水晶振動子
の特性測定装置，電気化学測定装置，記録表示装置によ
って構成され、このうち水晶振動子特性測定装置が発振
回路、発振周波数測定回路、振幅レベル測定装置により
構成され、電気化学測定装置が、電解質溶液中に露出さ
れた水晶振動子の電極を作用極とし、参照極，対極を有
するポテンショガルバノスタットから構成され、電気化
学反応にともなう電流，電位，共振周波数変化，共振抵
抗変化を同時に測定する電気化学測定システム。 - 【請求項２】 上記水晶振動子がＡＴカット水晶振動
子であり、片面の電極のみが溶液に接するようにセルで
固定され、もう一方の電極が溶液から電気的に絶縁され
る構造である電気化学測定システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3058998A JP2704567B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 電気化学測定システム |
| EP92104220A EP0504730B1 (en) | 1991-03-22 | 1992-03-11 | Electrochemical measurement system |
| DE69221758T DE69221758T2 (de) | 1991-03-22 | 1992-03-11 | Elektrochemische Messeinrichtung |
| US07/851,752 US5334303A (en) | 1991-03-22 | 1992-03-16 | Electrochemical measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3058998A JP2704567B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 電気化学測定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294245A true JPH04294245A (ja) | 1992-10-19 |
| JP2704567B2 JP2704567B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=13100528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3058998A Expired - Lifetime JP2704567B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 電気化学測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2704567B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014002650A1 (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-03 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電ユニット、圧電装置、圧電判定装置及び状態判定方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02206743A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-16 | Seiko Instr Inc | 流体の物理的性質および電気化学的性質の同時測定装置 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3058998A patent/JP2704567B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02206743A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-16 | Seiko Instr Inc | 流体の物理的性質および電気化学的性質の同時測定装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014002650A1 (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-03 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電ユニット、圧電装置、圧電判定装置及び状態判定方法 |
| CN104350373A (zh) * | 2012-06-25 | 2015-02-11 | 精工电子有限公司 | 压电单元、压电装置、压电判定装置及状态判定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2704567B2 (ja) | 1998-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5334303A (en) | Electrochemical measurement system | |
| Vatankhah et al. | Dependence of the reliability of electrochemical quartz-crystal nanobalance mass responses on the calibration constant, Cf: analysis of three procedures for its determination | |
| Xie et al. | A novel dual-impedance-analysis EQCM system—investigation of bovine serum albumin adsorption on gold and platinum electrode surfaces | |
| Koh et al. | An improved holder for the electrochemical quartz crystal microbalance and its cyclic voltammetry characteristics | |
| EP1898203B1 (en) | Measuring method and instrument employing a crystal oscillator | |
| Gabrielli et al. | Charge compensation process in polypyrrole studied by ac electrogravimetry | |
| US7111500B2 (en) | Analysis method using piezoelectric resonator | |
| Xie et al. | Combined quartz crystal impedance and electrochemical impedance measurements during adsorption of bovine serum albumin onto bare and cysteine-or thiophenol-modified gold electrodes | |
| JP2007010519A5 (ja) | ||
| Hillman | The electrochemical quartz crystal microbalance | |
| US6111342A (en) | Instrument for chemical measurement | |
| US9146187B2 (en) | Viscoelasticity measuring method and viscoelasticity measuring apparatus | |
| Yao et al. | Surface acoustic wave sensor system for the determination of total salt content in serum | |
| JP4387896B2 (ja) | Ｑｃｍセンサおよびｑｃｍセンサによる測定方法 | |
| JPH04294245A (ja) | 電気化学測定システム | |
| Meng et al. | A liquid density sensor based on longitudinal wave effect of a piezoelectric quartz crystal in liquid phase | |
| Xie et al. | Simultaneous impedance measurements of two one-face sealed resonating piezoelectric quartz crystals for in situ monitoring of electrochemical processes and solution properties | |
| JP2704568B2 (ja) | 電気化学測定システム | |
| JP4437022B2 (ja) | 生化学、医療及び食品分野における化学反応の追跡や状態分析等に使用される振動子を使用した測定方法及びバイオセンサー装置 | |
| CN1207560C (zh) | 电化学阻抗、石英晶振阻抗同时测量装置与分析方法 | |
| Schrag et al. | Mechanical techniques for studying viscoelastic relaxation processes in polymer solutions | |
| Calvo et al. | Kinetic applications of the electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) | |
| Zhang et al. | In situ monitoring of lysozyme adsorption onto bare and cysteine-or 1-octadecanethiol-modified Au electrodes using an electrochemical quartz-crystal impedance system | |
| A Barzinjy et al. | Mathematical Modeling of Mass Change in Biosensor Quartz Crystal Microbalance Using Matlab | |
| SU1141311A1 (ru) | Способ определени коэффициента диффузии |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071009 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081009 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091009 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091009 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101009 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101009 Year of fee payment: 13 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101009 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111009 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111009 Year of fee payment: 14 |