JPH06102230A - 小型酸素電極 - Google Patents
小型酸素電極Info
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- JPH06102230A JPH06102230A JP4247954A JP24795492A JPH06102230A JP H06102230 A JPH06102230 A JP H06102230A JP 4247954 A JP4247954 A JP 4247954A JP 24795492 A JP24795492 A JP 24795492A JP H06102230 A JPH06102230 A JP H06102230A
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- oxygen electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸素電極の使用に伴い消耗する塩素イオンを
一定に保つことを目的とする。 【構成】 上記目的達成のため、電極、電解質およびガ
ス透過膜が絶縁性基板上に形成されている小型酸素電極
であって、該酸素電極が、酸素電極として動作する一組
の電極および電解液中に塩素イオンを供給するための塩
化銀電極からなる陰極およびその対極としての陽極から
成る一対の電極から成り、更に該酸素電極として動作す
る一組の電極と該塩化銀電極から成る一対の電極が同一
の電解液中に設けられているように構成する。
一定に保つことを目的とする。 【構成】 上記目的達成のため、電極、電解質およびガ
ス透過膜が絶縁性基板上に形成されている小型酸素電極
であって、該酸素電極が、酸素電極として動作する一組
の電極および電解液中に塩素イオンを供給するための塩
化銀電極からなる陰極およびその対極としての陽極から
成る一対の電極から成り、更に該酸素電極として動作す
る一組の電極と該塩化銀電極から成る一対の電極が同一
の電解液中に設けられているように構成する。
Description
【０００１】本発明は、小型酸素電極に関し、更に詳し
くはマイクロマシーン技術を用いた小型酸素電極及びそ
の製法、並びに該小型酸素電極および該小型酸素電極の
駆動装置を含む酸素濃度測定装置に関する。小型酸素電
極は、いろいろな分野において、溶存酸素濃度の測定に
有利に用いることができる。例えば、水質保全の見地か
ら水中の生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定が行われ
ているが、この溶存酸素濃度の測定器としてこの小型酸
素電極を使用することができる。また、醗酵工業におい
て、効率良くアルコール醗酵を進めるためには醗酵槽中
の溶存酸素濃度の調整が必要であり、この測定器として
本発明の小型酸素電極を使用することができる。さらに
また、小型酸素電極は、酵素と組み合わせて酵素電極を
形成し、糖やビタミンなどの濃度測定に用いることもで
きる。例えば、グルコースはグルコースオキシダーゼと
いう酵素を触媒とし、溶存酸素と反応してグルコノラク
トンに酸化するが、これにより酸素電極セルの中に拡散
している溶存酸素が減ることを利用し、溶存酸素の消費
量からグルコース濃度を測定することができる。
くはマイクロマシーン技術を用いた小型酸素電極及びそ
の製法、並びに該小型酸素電極および該小型酸素電極の
駆動装置を含む酸素濃度測定装置に関する。小型酸素電
極は、いろいろな分野において、溶存酸素濃度の測定に
有利に用いることができる。例えば、水質保全の見地か
ら水中の生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定が行われ
ているが、この溶存酸素濃度の測定器としてこの小型酸
素電極を使用することができる。また、醗酵工業におい
て、効率良くアルコール醗酵を進めるためには醗酵槽中
の溶存酸素濃度の調整が必要であり、この測定器として
本発明の小型酸素電極を使用することができる。さらに
また、小型酸素電極は、酵素と組み合わせて酵素電極を
形成し、糖やビタミンなどの濃度測定に用いることもで
きる。例えば、グルコースはグルコースオキシダーゼと
いう酵素を触媒とし、溶存酸素と反応してグルコノラク
トンに酸化するが、これにより酸素電極セルの中に拡散
している溶存酸素が減ることを利用し、溶存酸素の消費
量からグルコース濃度を測定することができる。
【０００２】このように本発明の小型酸素電極は、環境
計測、醗酵工業、臨床医療など各種の分野で使用するこ
とができるが、特に臨床医療分野においてカテーテルに
装着し、体内に挿入する用途においては、小型であると
ともに使い捨て可能で低価格であるので、非常に利用価
値がある。
計測、醗酵工業、臨床医療など各種の分野で使用するこ
とができるが、特に臨床医療分野においてカテーテルに
装着し、体内に挿入する用途においては、小型であると
ともに使い捨て可能で低価格であるので、非常に利用価
値がある。
【０００３】
【従来の技術】クラーク型酸素電極３１の原理図を第７
図に示す。カソード３２として白金、アノード３３とし
て銀、電解液３４として塩化カリウム水溶液が良く用い
られている。なお３５はガス透過性膜であるカソード３
２とアノード３３の間に電圧を印加すると、次式の反応
により酸素が還元され電流として測定される。
図に示す。カソード３２として白金、アノード３３とし
て銀、電解液３４として塩化カリウム水溶液が良く用い
られている。なお３５はガス透過性膜であるカソード３
２とアノード３３の間に電圧を印加すると、次式の反応
により酸素が還元され電流として測定される。
【０００４】 カソード：Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ ──→ ４ＯＨ- アノード：Ａｇ＋Ｃｌ- ──→ ＡｇＣｌ 上式から分かるように、酸素電極の使用によって、アノ
ードの銀および電解液中の塩素イオンが反応して消耗し
ていく。このため、動作時間を長くするためには、銀お
よび塩化カリウムの量を十分に確保する必要がある。
ードの銀および電解液中の塩素イオンが反応して消耗し
ていく。このため、動作時間を長くするためには、銀お
よび塩化カリウムの量を十分に確保する必要がある。
【０００５】従来からの酸素電極は、小さいものでも鉛
筆もしくは単三乾電池程度の大きさを有しており、必要
量の銀および電解液を収容することは困難ではない。し
かし、従来からの酸素電極は、一般に大型であり、数万
〜数十万円と高価である。また、前述のように電解液が
消耗するため、一定時間使用するごとに電解液を交換す
る必要があった。そこで、本発明者らは、フォトリソグ
ラフィ技術を使用することにより、シリコン基板上に形
成する小型な酸素電極を開発した（特開昭６３−２３８
５４８号、米国特許第４９７５１７５号）。この小型酸
素電極は、数mm角程度の大きさで、従来からの酸素電極
に比較して極めて小さくなっている。さらに、シリコン
基板上に一括して作製されるため、安価となり、使い捨
て使用が可能となる。
筆もしくは単三乾電池程度の大きさを有しており、必要
量の銀および電解液を収容することは困難ではない。し
かし、従来からの酸素電極は、一般に大型であり、数万
〜数十万円と高価である。また、前述のように電解液が
消耗するため、一定時間使用するごとに電解液を交換す
る必要があった。そこで、本発明者らは、フォトリソグ
ラフィ技術を使用することにより、シリコン基板上に形
成する小型な酸素電極を開発した（特開昭６３−２３８
５４８号、米国特許第４９７５１７５号）。この小型酸
素電極は、数mm角程度の大きさで、従来からの酸素電極
に比較して極めて小さくなっている。さらに、シリコン
基板上に一括して作製されるため、安価となり、使い捨
て使用が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一方で、小型化は、動
作に必要な量の銀および塩化カリウムを十分に収容でき
ない欠点を有していた。このため、銀については、厚み
を増やすことにより、塩化カリウムについては高濃度溶
液とすることで対応していた。アノードで生成する塩化
銀は難溶性であるが、高濃度の塩素イオンが存在する
と、塩化銀が塩素イオンと銀錯体を形成して溶解してし
まう。この銀錯体が拡散により、カソードに到達すると
還元をうけ銀を生成する。すなわち、カソード上で酸素
以外の化学種が更に還元を受けるため、小型酸素電極が
正しい出力を示さなくなっていた。さらに、使用に伴い
電解液中の塩素イオン濃度が減少していくため、このこ
とも小型酸素電極の動作条件が変化する原因となってい
た。すなわち、小型酸素電極の特性維持の面からは塩素
イオン濃度は、薄めで一定濃度があることが望しい。こ
のように小型酸素電極では塩素イオン濃度に対する要求
は相反するものであった。
作に必要な量の銀および塩化カリウムを十分に収容でき
ない欠点を有していた。このため、銀については、厚み
を増やすことにより、塩化カリウムについては高濃度溶
液とすることで対応していた。アノードで生成する塩化
銀は難溶性であるが、高濃度の塩素イオンが存在する
と、塩化銀が塩素イオンと銀錯体を形成して溶解してし
まう。この銀錯体が拡散により、カソードに到達すると
還元をうけ銀を生成する。すなわち、カソード上で酸素
以外の化学種が更に還元を受けるため、小型酸素電極が
正しい出力を示さなくなっていた。さらに、使用に伴い
電解液中の塩素イオン濃度が減少していくため、このこ
とも小型酸素電極の動作条件が変化する原因となってい
た。すなわち、小型酸素電極の特性維持の面からは塩素
イオン濃度は、薄めで一定濃度があることが望しい。こ
のように小型酸素電極では塩素イオン濃度に対する要求
は相反するものであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題点
を解決するためになされたものであり、本発明の小型酸
素電極は、電極、電解質およびガス透過膜が絶縁性基板
上に形成されている小型酸素電極であって、該酸素電極
が、酸素電極として動作する一組の電極および電解液中
に塩素イオンを供給するための塩化銀電極からなる陰極
およびその対極としての陽極から成る一対の電極から成
り、更に該酸素電極として動作する一組の電極と該塩化
銀電極から成る一対の電極が同一の電解液中に設けられ
ていることを特徴とする。
を解決するためになされたものであり、本発明の小型酸
素電極は、電極、電解質およびガス透過膜が絶縁性基板
上に形成されている小型酸素電極であって、該酸素電極
が、酸素電極として動作する一組の電極および電解液中
に塩素イオンを供給するための塩化銀電極からなる陰極
およびその対極としての陽極から成る一対の電極から成
り、更に該酸素電極として動作する一組の電極と該塩化
銀電極から成る一対の電極が同一の電解液中に設けられ
ていることを特徴とする。
【０００８】また、本発明の小型酸素電極の製造方法
は、絶縁性基板上に、酸素電極として動作する一組の電
極および塩化銀電極予定領域とその対極からなる導電性
パターンを形成し、次いで塩化銀を有効成分とする塩化
銀電極を形成し、一組の酸素電極および塩化銀電極をそ
の対極上の電極を覆うように電解質層を形成し、さらに
該電解質層上をガス透過性膜で覆うことを特徴とする。
は、絶縁性基板上に、酸素電極として動作する一組の電
極および塩化銀電極予定領域とその対極からなる導電性
パターンを形成し、次いで塩化銀を有効成分とする塩化
銀電極を形成し、一組の酸素電極および塩化銀電極をそ
の対極上の電極を覆うように電解質層を形成し、さらに
該電解質層上をガス透過性膜で覆うことを特徴とする。
【０００９】なお、塩化銀電極は、塩化銀粉末を樹脂中
に分散させたペーストを塩化銀電極形成予定領域にスク
リーン印刷することにより好ましく形成される。更に本
発明の酸素濃度測定装置は、前記小型酸素電極および該
酸素電極に接続されている酸素電極駆動装置を含んで成
る酸素濃度測定装置であって、該酸素電極駆動装置が、
該酸素電極として動作する一組の電極間に印加する電圧
を発生する定電圧電源部、酸素濃度に比例した電流を電
圧に変換する電流電圧変換部、この電流電圧変換部から
の出力により電流値を設定する電流監視部、およびこの
電流監視部により指示された電流を発生し塩化銀電極と
その対極間に一定電流を供給する定電流電源部からなる
ことを特徴とする。
に分散させたペーストを塩化銀電極形成予定領域にスク
リーン印刷することにより好ましく形成される。更に本
発明の酸素濃度測定装置は、前記小型酸素電極および該
酸素電極に接続されている酸素電極駆動装置を含んで成
る酸素濃度測定装置であって、該酸素電極駆動装置が、
該酸素電極として動作する一組の電極間に印加する電圧
を発生する定電圧電源部、酸素濃度に比例した電流を電
圧に変換する電流電圧変換部、この電流電圧変換部から
の出力により電流値を設定する電流監視部、およびこの
電流監視部により指示された電流を発生し塩化銀電極と
その対極間に一定電流を供給する定電流電源部からなる
ことを特徴とする。
【００１０】本発明小型酸素電極の原理図を図１に示
す。本発明は、小型酸素電極１において、連続動作時の
安定性を向上させるために、電解液中の塩素イオン濃度
を一定に保つため塩素イオンを供給する機構を設けたも
のである。図１（ｂ）はガス透過性膜５を取り除いて、
電極および電解液４の配置を明らかにしたものである。
図１に示すように、酸素電極として動作する一組の電極
（カソード２、アノード３）の他に、一対の電極（６，
７）を設けた構造を有している。この新たな電極のうち
一つには、塩化銀電極６が設けられている。この小型酸
素電極には、第２図に示す構成からなる駆動装置Ａが接
続され酸素濃度測定装置を構成する。この駆動装置Ａ
は、以下に述べるように酸素電極に流れる電流値をモニ
タし、これと等しい電流が流れるような定電流電源が塩
化銀電極に接続されている。
す。本発明は、小型酸素電極１において、連続動作時の
安定性を向上させるために、電解液中の塩素イオン濃度
を一定に保つため塩素イオンを供給する機構を設けたも
のである。図１（ｂ）はガス透過性膜５を取り除いて、
電極および電解液４の配置を明らかにしたものである。
図１に示すように、酸素電極として動作する一組の電極
（カソード２、アノード３）の他に、一対の電極（６，
７）を設けた構造を有している。この新たな電極のうち
一つには、塩化銀電極６が設けられている。この小型酸
素電極には、第２図に示す構成からなる駆動装置Ａが接
続され酸素濃度測定装置を構成する。この駆動装置Ａ
は、以下に述べるように酸素電極に流れる電流値をモニ
タし、これと等しい電流が流れるような定電流電源が塩
化銀電極に接続されている。
【００１１】この酸素濃度測定装置は図２に示されるよ
うに、定電圧電源部１０、電流電圧変換部１１、電流監
視部１２、および定電流電源部１３からなる酸素電極駆
動装置４が小型酸素電極１に接続されて構成される。定
電圧電源部１０は、酸素電極として動作するカソード２
とアノード３の間に印加する電圧を発生する。これによ
り、カソード２上で酸素が還元され酸素濃度に比例した
電流が流れる。この電流を電流電圧変換部１１により、
電流に比例した電圧に変換する。酸素電極の出力電流は
数ｎＡ〜数μＡと微小であり、そのままでは扱いにくい
ため、電圧に変換している。この電流電圧変換部１１の
出力電圧をデジタルマルチメータやペンレコーダなどで
より測定することにより、酸素濃度の測定や記録を行う
ことができる。さらに、電流電圧変換部１１の出力は電
流監視部１２にも渡される。この電流監視部１２は、電
流電圧変換部１１の出力からカソード２とアノード３の
間に流れる電流値に等しくなるように、定電流電源部１
３の電流値を設定する。定電流電源部１３は、電流監視
部１２により指示された電流を発生し、塩化銀電極６と
その対極７の間に供給する。これにより、アノード３に
おいて消耗した塩素イオンと同じ量の塩素イオンを塩化
銀電極６において発生させることができる。
うに、定電圧電源部１０、電流電圧変換部１１、電流監
視部１２、および定電流電源部１３からなる酸素電極駆
動装置４が小型酸素電極１に接続されて構成される。定
電圧電源部１０は、酸素電極として動作するカソード２
とアノード３の間に印加する電圧を発生する。これによ
り、カソード２上で酸素が還元され酸素濃度に比例した
電流が流れる。この電流を電流電圧変換部１１により、
電流に比例した電圧に変換する。酸素電極の出力電流は
数ｎＡ〜数μＡと微小であり、そのままでは扱いにくい
ため、電圧に変換している。この電流電圧変換部１１の
出力電圧をデジタルマルチメータやペンレコーダなどで
より測定することにより、酸素濃度の測定や記録を行う
ことができる。さらに、電流電圧変換部１１の出力は電
流監視部１２にも渡される。この電流監視部１２は、電
流電圧変換部１１の出力からカソード２とアノード３の
間に流れる電流値に等しくなるように、定電流電源部１
３の電流値を設定する。定電流電源部１３は、電流監視
部１２により指示された電流を発生し、塩化銀電極６と
その対極７の間に供給する。これにより、アノード３に
おいて消耗した塩素イオンと同じ量の塩素イオンを塩化
銀電極６において発生させることができる。
【００１２】
【作用】本発明によれば、小型酸素電極の使用に伴い消
耗した塩素イオンを、塩化銀電極において、塩化銀を還
元して塩素イオンを供給することができる。 塩化銀電極：ＡｇＣｌ ──→ Ａｇ＋Ｃｌ- さらに、カソードとアノードの間に流れる電流値と等し
い電流により、塩化銀電極の塩化銀を還元することによ
り、アノード上で消耗した塩素イオン量と等しい量の塩
素イオンを発生させることができ、その結果、電解液中
の塩素イオン濃度を一定に保つことができる。このた
め、初期の電解液中の塩素濃度を低く設定しても、後か
ら供給できるため、アノード上において銀錯体の生成を
抑制することができる。さらに、電解液の濃度変化に伴
う酸素電極出力の変動が抑制される。
耗した塩素イオンを、塩化銀電極において、塩化銀を還
元して塩素イオンを供給することができる。 塩化銀電極：ＡｇＣｌ ──→ Ａｇ＋Ｃｌ- さらに、カソードとアノードの間に流れる電流値と等し
い電流により、塩化銀電極の塩化銀を還元することによ
り、アノード上で消耗した塩素イオン量と等しい量の塩
素イオンを発生させることができ、その結果、電解液中
の塩素イオン濃度を一定に保つことができる。このた
め、初期の電解液中の塩素濃度を低く設定しても、後か
ら供給できるため、アノード上において銀錯体の生成を
抑制することができる。さらに、電解液の濃度変化に伴
う酸素電極出力の変動が抑制される。
【００１３】以下、更に本発明を実施例により説明する
が、本発明がこれらの実施例により限定されないことは
もとよりである。
が、本発明がこれらの実施例により限定されないことは
もとよりである。
【００１４】
【実施例】本発明による小型酸素電極の一例を説明す
る。図１に示した本発明による小型酸素電極は、例え
ば、図３に順を追って示す製造プロセスで有利に製造す
ることができる。なお、以下の説明では、理解を容易な
らしめるため、１個の小型酸素電極チップを形成する場
合について記載するけれども、実際には１枚のウエハ上
に多数個の小型酸素電極が同時に形成される。 （１）厚さ４００μｍの清浄なシリコンウエハ１０１を
用意し、これを１０００℃で２００分間ウエット熱酸化
することにより、シリコンウエハの表面に０．８μｍの
酸化膜１０２を形成する。（図３（ａ）） （２）シリコンウエハ１０１の片面に、真空蒸着により
４００Åのクロム薄膜１０３（シリコン酸化膜１０２と
金薄膜１０４の密着性改善のため）および５０００Åの
金薄膜１０４を形成する。（図３（ｂ）） （３）金薄膜１０４およびクロム薄膜１０３をそれぞれ
エッチングし（図３（ｃ））、その後、エッチングマス
ク１０５をアセトンで除去することにより、電極パター
ン１０６を形成する。（図３（ｄ）） 金用エッチング液：１ｇＩ2 ＋４ｇＫＩ＋４０ml水 クロム用エッチング液：０．５ｇＮａＯＨ＋１ｇＫ3 Ｆ
ｅ（ＣＮ)6＋４ml水 （４）シリコンウエハ１０１の片面にフォトレジスト
（東京応化工業製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート
し、これを露光・現像することにより、蒸着マスク１０
７を形成する。（図４（ａ）） （５）真空蒸着により５０００Åの銀薄膜を形成した
後、アセトンにて蒸着マスク１０７を除去することによ
り、銀電極（アノード）１０８を形成する。（図４
（ｂ）） （６）シリコンウエハ１０１の片面にフォトレジスト
（東京応化工業製、ＯＭＲ−８３）をスピンコートし、
これを露光・現像することにより、電極部分１０９およ
びパッド部分１１０以外を覆う絶縁層１１１を形成す
る。（図４（ｃ）） （７）塩化銀電極となる部分に、塩化銀粉末を分散させ
た塩化ビニル樹脂のテトラヒドロフラン溶液をスクリー
ン印刷する。溶媒を蒸発させることにより、塩化銀層１
１２を形成する。（図４（ｄ）） （８）電極部分１０９の部分に電解質組成物１１３をス
クリーン印刷する。電解質組成物１１３は、粉末化した
塩化カリウムをポリビニルピロリドンのアルコール溶液
中に分散させたものを使用する。（図５（ａ）） （９）パッド部分１１０に、熱硬化性剥離塗料（藤倉化
成製、ＸＢ−８０１）をスクリーン印刷する。次に、１
５０℃で１０分間加熱して硬化させ、被覆膜１１４とす
る。（図５−（ｂ）） （１０）ガス透過膜１１５をウエハ全面に被覆する。下
層のガス透過膜として、ネガ型フォトレジスト（東京応
化工業製、ＯＭＲ−８３）をスピンコートにより塗布
し、８０℃で３０分間プリベークした後、ウエハ全面に
対して露光を行い、１５０℃で３０分間ポストベークを
行う。上層のガス透過膜として、シリコーン樹脂（トー
レ・ダウコーニング・シリコーン製、ＳＥ９１７６）を
スピンコートにより塗布し、加湿した恒温槽内で７０℃
で３０分間加熱して硬化させる。加湿は、恒温槽内に水
の入ったシャーレもしくはビーカーを設置することで行
う。（図５（ｃ）） （１１）パッド部分１１０に形成した被覆膜１１４をピ
ンセットで剥離する。これにより、小型酸素電極のパッ
ド部分１１０が露出する。（図５（ｄ）） （１２）シリコンウエハ１０１上に形成された小型酸素
電極を、ダイシングソにてチップ状に切り出す。
る。図１に示した本発明による小型酸素電極は、例え
ば、図３に順を追って示す製造プロセスで有利に製造す
ることができる。なお、以下の説明では、理解を容易な
らしめるため、１個の小型酸素電極チップを形成する場
合について記載するけれども、実際には１枚のウエハ上
に多数個の小型酸素電極が同時に形成される。 （１）厚さ４００μｍの清浄なシリコンウエハ１０１を
用意し、これを１０００℃で２００分間ウエット熱酸化
することにより、シリコンウエハの表面に０．８μｍの
酸化膜１０２を形成する。（図３（ａ）） （２）シリコンウエハ１０１の片面に、真空蒸着により
４００Åのクロム薄膜１０３（シリコン酸化膜１０２と
金薄膜１０４の密着性改善のため）および５０００Åの
金薄膜１０４を形成する。（図３（ｂ）） （３）金薄膜１０４およびクロム薄膜１０３をそれぞれ
エッチングし（図３（ｃ））、その後、エッチングマス
ク１０５をアセトンで除去することにより、電極パター
ン１０６を形成する。（図３（ｄ）） 金用エッチング液：１ｇＩ2 ＋４ｇＫＩ＋４０ml水 クロム用エッチング液：０．５ｇＮａＯＨ＋１ｇＫ3 Ｆ
ｅ（ＣＮ)6＋４ml水 （４）シリコンウエハ１０１の片面にフォトレジスト
（東京応化工業製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート
し、これを露光・現像することにより、蒸着マスク１０
７を形成する。（図４（ａ）） （５）真空蒸着により５０００Åの銀薄膜を形成した
後、アセトンにて蒸着マスク１０７を除去することによ
り、銀電極（アノード）１０８を形成する。（図４
（ｂ）） （６）シリコンウエハ１０１の片面にフォトレジスト
（東京応化工業製、ＯＭＲ−８３）をスピンコートし、
これを露光・現像することにより、電極部分１０９およ
びパッド部分１１０以外を覆う絶縁層１１１を形成す
る。（図４（ｃ）） （７）塩化銀電極となる部分に、塩化銀粉末を分散させ
た塩化ビニル樹脂のテトラヒドロフラン溶液をスクリー
ン印刷する。溶媒を蒸発させることにより、塩化銀層１
１２を形成する。（図４（ｄ）） （８）電極部分１０９の部分に電解質組成物１１３をス
クリーン印刷する。電解質組成物１１３は、粉末化した
塩化カリウムをポリビニルピロリドンのアルコール溶液
中に分散させたものを使用する。（図５（ａ）） （９）パッド部分１１０に、熱硬化性剥離塗料（藤倉化
成製、ＸＢ−８０１）をスクリーン印刷する。次に、１
５０℃で１０分間加熱して硬化させ、被覆膜１１４とす
る。（図５−（ｂ）） （１０）ガス透過膜１１５をウエハ全面に被覆する。下
層のガス透過膜として、ネガ型フォトレジスト（東京応
化工業製、ＯＭＲ−８３）をスピンコートにより塗布
し、８０℃で３０分間プリベークした後、ウエハ全面に
対して露光を行い、１５０℃で３０分間ポストベークを
行う。上層のガス透過膜として、シリコーン樹脂（トー
レ・ダウコーニング・シリコーン製、ＳＥ９１７６）を
スピンコートにより塗布し、加湿した恒温槽内で７０℃
で３０分間加熱して硬化させる。加湿は、恒温槽内に水
の入ったシャーレもしくはビーカーを設置することで行
う。（図５（ｃ）） （１１）パッド部分１１０に形成した被覆膜１１４をピ
ンセットで剥離する。これにより、小型酸素電極のパッ
ド部分１１０が露出する。（図５（ｄ）） （１２）シリコンウエハ１０１上に形成された小型酸素
電極を、ダイシングソにてチップ状に切り出す。
【００１５】このようにして得られた小型酸素電極は、
電解質が乾燥した状態である。したがって、例えば１２
１℃、１５分間のオートクレーブ処理により、ガス透過
膜を通して水蒸気の形で電解質に水分供給し、酸素電極
として使用できる状態にした。この活性化した小型酸素
電極を図６に示す構成の駆動回路を使用することによ
り、電解液中の塩素イオン濃度を一定に保ちながら、小
型酸素電極を駆動することができる。すなわち、定電圧
電源部１０にて、電圧０．６〜２．０Ｖを小型酸素電極
のカソード２およびアノード３の間に供給する。小型酸
素電極の電流出力は、電流−電圧変換部１１にて電圧に
変換されて出力される。この出力をペンレコーダなどに
より記録することにより、酸素濃度を測定する。この出
力は電流監視部１２にも渡される。定電流電源部１３
は、電流監視部１２により与えられた電圧に比例する電
流を発生させ、塩化銀電極６およびその対極７の間に供
給する。すなわち、電流監視部１２は、カソード２およ
びアノード３の間に流れる電流値に等しい電流を定電流
電源部１３が発生させるように、定電流電源部１３に与
える電圧を発生させている。
電解質が乾燥した状態である。したがって、例えば１２
１℃、１５分間のオートクレーブ処理により、ガス透過
膜を通して水蒸気の形で電解質に水分供給し、酸素電極
として使用できる状態にした。この活性化した小型酸素
電極を図６に示す構成の駆動回路を使用することによ
り、電解液中の塩素イオン濃度を一定に保ちながら、小
型酸素電極を駆動することができる。すなわち、定電圧
電源部１０にて、電圧０．６〜２．０Ｖを小型酸素電極
のカソード２およびアノード３の間に供給する。小型酸
素電極の電流出力は、電流−電圧変換部１１にて電圧に
変換されて出力される。この出力をペンレコーダなどに
より記録することにより、酸素濃度を測定する。この出
力は電流監視部１２にも渡される。定電流電源部１３
は、電流監視部１２により与えられた電圧に比例する電
流を発生させ、塩化銀電極６およびその対極７の間に供
給する。すなわち、電流監視部１２は、カソード２およ
びアノード３の間に流れる電流値に等しい電流を定電流
電源部１３が発生させるように、定電流電源部１３に与
える電圧を発生させている。
【００１６】この駆動回路に接続した小型酸素電極を、
溶存酸素濃度測定に使用する場合、例えば１００mlのビ
ーカーに取りつける。次いで、１００mlビーカー中に入
った１０mMリン酸緩衝液（pH７．０、２５℃）をマグネ
チックスターラーおよび攪拌子により、攪拌した。この
リン酸緩衝液中に、小型酸素電極の少なくともカソード
２およびアノード３部分を浸漬することにより測定を行
い、溶存酸素濃度を安定的に長期に測定できた。
溶存酸素濃度測定に使用する場合、例えば１００mlのビ
ーカーに取りつける。次いで、１００mlビーカー中に入
った１０mMリン酸緩衝液（pH７．０、２５℃）をマグネ
チックスターラーおよび攪拌子により、攪拌した。この
リン酸緩衝液中に、小型酸素電極の少なくともカソード
２およびアノード３部分を浸漬することにより測定を行
い、溶存酸素濃度を安定的に長期に測定できた。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はこのよう
に構成されるものであるから、小型酸素電極の使用に伴
い消耗した塩素イオンを、第３の電極である塩化銀電極
において、塩化銀を還元して塩素イオンを供給すること
ができるため、電解液中の塩素イオン濃度を低くかつ一
定に保つ効果を奏する。従って、小型酸素電極の出力が
安定し、長期に渡って安定して特性を得ることができ
る。
に構成されるものであるから、小型酸素電極の使用に伴
い消耗した塩素イオンを、第３の電極である塩化銀電極
において、塩化銀を還元して塩素イオンを供給すること
ができるため、電解液中の塩素イオン濃度を低くかつ一
定に保つ効果を奏する。従って、小型酸素電極の出力が
安定し、長期に渡って安定して特性を得ることができ
る。
【図１】本発明の小型酸素電極の原理図である。
【図２】本発明の酸素濃度測定装置の構成図である。
【図３】本発明の小型酸素電極を製造する方法の一例を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図４】本発明の小型酸素電極を製造する方法の一例を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図５】本発明の小型酸素電極を製造する方法の一例を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図６】本発明の酸素濃度測定の一実施例を示す構成図
である。
である。
【図７】従来の酸素電極の構成図である。
１…小型酸素電極 ２…カソード ３…アノード ４…電解液 ５…ガス透過性膜 ６…塩化銀電極 ７…塩化銀電極の対極 ８…絶縁性平面基板 ９…小型酸素電極駆動装置 １０…定電圧電源部 １１…電流電圧変換部 １２…電流監視部 １３…定電流電源部 １０１…シリコンウエハ １０２…酸化膜（ＳｉＯ2 膜） １０３…クロム薄膜 １０４…金薄膜 １０５…エッチングマスク １０６…電極パターン １０７…蒸着マスク １０８…銀薄膜 １０９…電極部 １１０…パッド部 １１１…絶縁膜 １１２…塩化銀電極 １１３…電解質層 １１４…被覆膜 １１５…ガス透過性膜 Ａ…酸素電極駆動装置
Claims (4)
- 【請求項１】 電極、電解質およびガス透過膜が絶縁性
基板上に形成されている小型酸素電極であって、該酸素
電極が、酸素電極として動作する一組の電極および電解
液中に塩素イオンを供給するための塩化銀電極からなる
陰極およびその対極としての陽極から成る一対の電極か
ら成り、更に該酸素電極として動作する一組の電極と該
塩化銀電極から成る一対の電極が同一の電解液中に設け
られていることを特徴とする、前記小型酸素電極。 - 【請求項２】 絶縁性基板上に、酸素電極として動作す
る一組の電極および塩化銀電極予定領域とその対極から
なる導電性パターンを形成し、塩化銀を有効成分とする
塩化銀電極を形成し、一組の酸素電極および塩化銀電極
とその対極上を覆うように電解質層を形成し、次いで該
電解質層上をガス透過膜で覆うことを特徴とする請求項
１記載の小型酸素電極の製造方法。 - 【請求項３】 塩化銀粉末を樹脂中に分散させたペース
トを塩化銀電極形成予定領域にスクリーン印刷すること
により塩化銀電極を形成する、請求項２に記載の製造方
法。 - 【請求項４】 請求項１記載の小型酸素電極および該酸
素電極に接続されている酸素電極駆動装置を含んで成る
酸素濃度測定装置であって、該酸素電極駆動装置が、該
酸素電極として動作する一組の電極間に印加する電圧を
発生する定電圧電源部、酸素濃度に比例した電流を電圧
に変換する電流電圧変換部、この電流電圧変換部からの
出力により電流値を設定する電流監視部、およびこの電
流監視部により指示された電流を発生し塩化銀電極とそ
の対極間に一定電流を供給する定電流電源部からなるこ
とを特徴とする、前記酸素濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4247954A JPH06102230A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 小型酸素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4247954A JPH06102230A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 小型酸素電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102230A true JPH06102230A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17171026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4247954A Withdrawn JPH06102230A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 小型酸素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06102230A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006013617A1 (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-09 | Daikin Industries, Ltd. | 酸素電極 |
| KR100822585B1 (ko) * | 2006-12-22 | 2008-04-16 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 산소 전극 |
| KR20180006968A (ko) * | 2015-06-15 | 2018-01-19 | 에프. 호프만-라 로슈 아게 | 체액의 샘플에서 적어도 하나의 분석물을 전기 화학적으로 검출하기 위한 방법 및 테스트 엘리먼트 |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP4247954A patent/JPH06102230A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006013617A1 (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-09 | Daikin Industries, Ltd. | 酸素電極 |
| CN100395544C (zh) * | 2004-08-02 | 2008-06-18 | 大金工业株式会社 | 氧电极 |
| KR100822585B1 (ko) * | 2006-12-22 | 2008-04-16 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 산소 전극 |
| KR20180006968A (ko) * | 2015-06-15 | 2018-01-19 | 에프. 호프만-라 로슈 아게 | 체액의 샘플에서 적어도 하나의 분석물을 전기 화학적으로 검출하기 위한 방법 및 테스트 엘리먼트 |
| US10620148B2 (en) | 2015-06-15 | 2020-04-14 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Method and test element for electrochemically detecting at least one analyte in a sample of a body fluid |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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