JPH0762660B2 - シ−ト型比較電極における液絡構造 - Google Patents

シ−ト型比較電極における液絡構造

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JPH0762660B2
JPH0762660B2 JP62168375A JP16837587A JPH0762660B2 JP H0762660 B2 JPH0762660 B2 JP H0762660B2 JP 62168375 A JP62168375 A JP 62168375A JP 16837587 A JP16837587 A JP 16837587A JP H0762660 B2 JPH0762660 B2 JP H0762660B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶液のイオン濃度を測定する場合において、
測定電極に対する基準電極として使用される比較電極に
係り、特に、内部液に寒天などのゲル化剤およびグリセ
リンなどの水分蒸発防止剤を添加して構成されたゲル状
内部液を封入してあるシート型の比較電極における液絡
構造に関する。
〔従来の技術〕
近年、本発明者らは、旧来タイプ(試験管型)のイオン
濃度測定用電極(測定電極,比較電極およびそれらの複
合電極)に代わるものとして、極めて小型に構成できる
と共に、量産化が容易で製造コストを大幅に低廉化で
き、しかも、操作性および保守性に非常に優れている、
といった種々の利点を有する画期的なシート型電極を開
発し、更に、それに対する様々な発展的な改良研究を継
続しつつあり、それについては、例えば実願昭60−9738
5号(実開昭62−5259号公報),特願昭01−285371号
(特開昭63−138255号公報)等を始めとして、本願出願
人にかかる多数の特許出願および実用新案登録出願によ
り、既にその詳細を紹介しているところである。
かかるシート型の比較電極(あるいは、イオン濃度測定
用シート型複合電極における比較電極部)は、第6図
(イ)の概略縦断面図に示すように、支持枠体aの内部
に、ゲル状内部液gを、その液絡面bが試料溶液滴下部
cに露出する状態に封入すると共に、例えばAgClなどの
電極材料で被覆された内部電極dを、前記ゲル状内部液
gに接触する状態に設けて構成されている。なお、前記
ゲル状内部液gとは、基本的な内部液(例えば、AgCl過
飽和の3.3M−KClに燐酸緩衝液を添加したもの等)に、
寒天などのゲル化剤およびグリセリンなどの水分蒸発防
止剤を添加混合してゲル状体に構成されたものであり、
その詳細については、本願出願人にかかる特願昭61−63
564号(特開昭62−218850号公報)により既に提案して
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記したシート型比較電極においては、
ゲル状内部液gの液絡面bが試料溶液に直接接触する構
成とされているから、使用に伴うゲル状内部液gからの
イオン(K+,Cl-)のリーク(拡散)量の制御が殆ど不可
能であるために、測定精度上の問題があると共に、ゲル
状内部液gの濃度が比較的短期間のうちに低下し易い
が、そのゲル状内部液gの交換が不可能であるため、そ
れによって電極全体としての寿命が定まってしまう。
そこで、第6図(ロ)の概略縦断面図に示すように、ゲ
ル状内部液gに連設する液絡部材として、ゲル含浸親水
性高分子多孔体eを設けたものが考えられている。この
ゲル含浸親水性高分子多孔体eとは、化学的に安定した
親水性高分子多孔体に、空気中に放置してもドライアウ
トし難いゲル組成体を含浸させたものであって、その詳
細については、本願出願人にかかる実願昭61−19149号
(実開昭63−96458号公報)により既に提案している。
この改良構成のものにおいては、ゲル状内部液gを試料
溶液に直接接触させないように、ゲル含浸親水性高分子
多孔体eを設けて液絡部を構成しているから、ゲル状内
部液gからのイオン(K+,Cl-)のリーク(拡散)量の制
御がある程度良好に行われているため、測定精度ならび
に電極寿命を向上させることはできるが、ゲル含浸親水
性高分子多孔体eにおけるイオン拡散制御に関与する多
孔質部分は局部的でゲル状内部液gの濃度状態に支配さ
れ易いため、やはり、イオン拡散量を長期間に亘って常
に一定に維持させることは困難である。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、量産性に優れた手段を用いながらも、ゲル状
内部液からのイオン拡散量の制御を非常に良好に行える
ようにすることにより、電極寿命ならびに測定精度の大
幅な向上を達成せんとすることにある。
〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明によるシート型比較
電極における液絡構造は冒頭に記載したような基本的構
成を有するシート型の比較電極において、第1図
(イ),(ロ)の基本的構成図(クレーム対応図)に示
すように、ゲル状内部液Gまたはそれに連設された液絡
部材Eの試料溶液に対する液絡面Bを、親水性の多孔質
薄膜Xで被覆してある、という特徴を備えている。
〔作用〕
かかる特徴構成故に発揮される作用は次の通りである。
即ち、上記本発明に係るシート型比較電極における液絡
構造においては、ゲル状内部液Gまたはそれに連設され
た液絡部材Eの試料溶液に対する液絡面Bを、試料溶液
に直接接触させないように、親水性の多孔質の薄膜Xで
被覆しているから、その薄膜X全体がゲル状内部液Gか
らのイオン拡散制御に関与することになって、ゲル状内
部液Gの濃度状態に支配されること無く、イオン拡散量
を長期間に亘って常に一定に維持させることができ、ま
た、その親水性多孔質薄膜X内にゲル状内部液Gに含ま
れているグリセリンなどの水分蒸発防止剤が一旦導入さ
れると、その表面は常に乾燥すること無く理想的な液絡
部を構成することになるため、電極寿命ならびに測定精
度の大幅な向上を達成することができる。しかも、この
親水性多孔質薄膜Xは量産が容易であるため非常に安価
に構成することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的実施例を図面(第2図ないし第5
図)に基いて説明する。
第2図の分解斜視図および第3図の要部展開縦断面図
は、本発明を適用して構成されたpH測定用のシート型複
合電極の第1実施例を示している。
これらの図において、1は、例えばポリエチレン,ポリ
プロピレン,ポリエチレンテレフタレート,アクリル,
ポリフッ化エチレンなどの有機高分子材料あるいは石英
ガラス,パイレックスガラスなどの無機材料のように、
電解物質を含有する溶液中に浸漬しても十分に高い電気
絶縁性を有する材料から構成される基板(本例ではポリ
エチレンテレフタレート板)であって、その基板1の下
面側には、電気良導体であるAg,Cu,Au,Pt等およびそれ
らの合金等のうちから選定された金属またはその金属を
含むペースト、あるいは、IrO2,SnO2などの半導体を、
真空蒸着法,CVD法などの物理的メッキ法、または、電解
法,無電解法などの化学的メッキ法、もしくは、シルク
スクリーン法,凸版法,平板法などの印刷法により、内
外2対の電極2A,2B,3A,3Bが付着形成されている(本例
では、前記基板Aの下面にグラフト加工よびシランカッ
プリング剤等によるアンカー処理を施した上で、Agペー
ストのシルクスクリーン印刷をしてある)。なお、これ
ら電極2A,2B,3A,3Bにおける基板1の一端縁部に位置す
る基端部分は夫々そのままでリード部4A,4B,5A,5Bとさ
れている。そして、外側の1対の電極2A,2Bにおける基
板1の略中央部に位置する他方の略円形先端部分は、例
えばAgClなどの電極材料で被覆された(前記と同様に、
物理的メッキ法または化学的メッキ法もしくは印刷法等
の手段による)内部電極部6A,6Bに形成され、一方の内
部電極部6A(pH測定電極部P側)の略中央には、電極ス
ルーホールとしての内面に導電処理を施して成る貫通孔
7が形成されており、他方の内部電極部6B(比較電極部
R側)の近傍には貫通孔8が形成されている。7aは貫通
孔7における導電処理部である。また、内側の1対の電
極3A,3Bにおける前記基板1の略中央部に位置する他方
の先端部分間に亘っては、例えばサーミスター等の温度
補償用電極部9が設けられている。
そして、Xは、前記基板1の上面に設けられる親水性の
多孔質薄膜Xであって、基板1に形成されている前記貫
通孔7およびその周囲の導電処理部7aに対応する箇所に
形成された10を備えている。この親水性多孔質薄膜Xと
して、本例では、ポリプロピレン親水性フィルム(商品
名:シュラガード,No.3400,厚さ:25μm,最大孔径:0.02
×0.2μm)を用い、これを基板1の上面に、前記貫通
孔8を除く部分において、十分に高い電気絶縁性(例え
ば10MΩ以上)を保証し得る接合剤(例えばポリオレフ
ィン系,シリコンレジン系など)を用いた熱融着手段等
を用いてラミネートしている。
なお、前記親水性多孔質薄膜Xの材質としては、上記し
たポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン
系のものの他に、PVC,ポリカーボネイト,ポリエステ
ル,ABS,ポリテトラフルオロエチレン,ポリウレタン,
セルロース,セルロースアセテート,ポリアクリロニト
リル,ポリメチルメタクリレート,ポリエチレンビニル
アセテート,ポリスルフォンなど種々のものが考えられ
る。また、原材料が疎水性のものであっても、それにH2
Oプラズマ処理やシランカップ処理により親水性を付与
する処理を施せば、十分に使用できる。
また、前記親水性多孔質薄膜Xは、一層構造のものに限
らず、例えば、孔径が同一の膜同士あるいは異なる膜同
士を複数枚重ね合わせた多層構造のものとしてよく、そ
のようにすれば、イオン拡散量の制御をより一層容易に
かつ精密に行うことができる。
11は、前記親水性多孔質薄膜Xの上面に、例えばスクリ
ーン印刷法、または、十分に高い電気絶縁性(例えば10
MΩ以上)を保証し得る接合剤(例えばポリオレフィン
系,シリコンレジン系など)を用いた熱融着手段等を用
いて設けられる第1の支持層であって、前記基板1と同
様に十分に高い電気絶縁性を有する材料(本例ではポリ
エチレンテレフタレート)から成り、かつ、前記基板1
に形成されている貫通孔7および貫通孔8に夫々対応す
る箇所に形成された貫通孔12,13と、その貫通孔12の上
面側周囲に形成された凹陥部14とを備えている。また、
この第1支持層11の上面にもグラフト加工およびシラン
カップリング剤等によるアンカー処理が施される。
なお、この第1支持層の下面に前記親水性多孔質薄膜X
を予めラミネートしておくようにしてもよい。
15は、前記第1支持層11と同様の手法により、前記基板
1の下面に設けられた第2の支持層であって、基板1お
よび第1支持層11と同様に十分に高い電気絶縁性を有す
る材料(本例ではポリエチレンテレフタレート)から成
り、かつ、前記基板1に形成されている比較電極部R側
の内部電極部6Bおよび貫通孔8に夫々対応する箇所に形
成された貫通孔16,17を備えている。
18は、前記第1支持層11におけるpH測定電極部P側の貫
通孔12内に装填されるゲル状内部液であって、例えばAg
Cl過飽和の3.3M−KClに隣酸緩衝液を加えて成る基本的
な内部液に、ゲル化剤(例えば寒天,ゼラチン,ニカ
ワ,アルギン酸,各種アクリル系吸水性ポリマーなど)
と水分蒸発防止剤(例えばグリセリンやエチレングリコ
ールなど)を添加して円盤状に形成されている。このゲ
ル状内部液18は、例えば加熱によりペースト状とした上
でスクリーン印刷法等により、自由状態においてその上
面が前記第1支持層11の上面よりも若干突出する状態に
充填されていて、所定の大きさを有するように形成され
た平板状のpH応答膜19を、その下面がゲル状内部液18の
上面に密着するように設けることによって、そのゲル状
内部液18は、貫通孔12内に密封されると共に、貫通孔7
の導電処理部7aを介して内部電極部6Aに接続される。な
お、20は、前記ゲル状内部液18を、その周囲において、
前記第1支持層の凹陥部14内に固着するための、十分に
高い電気絶縁性を有する接合材料(例えばシランカップ
リング剤等を含むシリコン系,エポキシ系,ウレタン系
などの有機高分子接着剤)である。
Gは、底ケース21内に充填封入される比較電極部R用の
比較的大きな直方体形状のゲル状内部液であって、その
組成は、前記pH測定電極部P側のゲル状内部液18と同様
であり、前記第2支持層の貫通孔16を介して内部電極部
6Bと接触すると共に、貫通孔17を介して前記親水性多孔
質薄膜Xの下面にも接触している(各部分が盛り上がる
状態となっている)。なお、ここでは、前記ゲル状内部
液Gの親水性多孔質薄膜Xに対する接触面を液絡面Bと
称する。
22は、前記第1支持層12の周囲上面に固着された枠体で
あり、その内側に試料溶液滴下部Cが形成される。
上記のように構成されたpH測定用シート型複合電極にお
いては、その比較電極部R側のゲル状内部液Gの液絡面
Bは、親水性多孔質薄膜Xにより被覆されているため、
試料溶液滴下部C内に滴下導入される試料溶液に対して
直接的に接触せず、従って、その薄膜Xによってゲル状
内部液Gからのイオン拡散が確実に制御され、イオン拡
散量が長期間に亘って常に一定に維持されることにな
り、その結果、電極寿命ならびに測定精度の大幅な向上
を実現できる。
第4図の分解斜視図および第5図の要部展開縦断面図
は、第2実施例に係るpH測定用シート型複合電極を示
し、この場合には、第1支持層12の上面に親水性多孔質
薄膜Xをラミネートすると共に、第1支持層12における
貫通孔12,基板1における貫通孔8および第2支持層15
における貫通孔17に亘って挿通させる状態に、円柱形状
をなすゲル含浸親水性高分子多孔体から成る液絡部材E
を設け、その液絡部材Eの上面の液絡面Bを前記親水性
多孔質薄膜Xの下面に接触させると共に、液絡部材Eの
下面を比較電極部R側のゲル状内部液Gに接触させてあ
る。この液絡部材Eについては、本願出願人にかかる実
願昭61−191498号により既に詳細に紹介しているもので
あり、化学的に安定な親水性高分子粒体を焼結形成して
成る親水性高分子多孔体、例えばポリオレフィンと同程
度の機械的強度を有し、かつ、変性処理によって親水性
を付与したオレフィン系ハイポリマー粉体の焼結成形体
(例えば、旭化成社製のサンファインAQ:商品名)に、
空気中に放置しておいてもドライアウトしないゲル組成
体、例えばアクリル系ポリマーのNa塩を主成分とする含
水ジェリー(例えば、昭和電工社製のU−ジェリー:商
品名)を含浸させて構成されている。
この第2実施例のものにおいては、親水性多孔質薄膜X
とゲル状内部液Gとの間に、ドライアウト防止用の液絡
部材Eが介装されているため、ゲル状内部液Gの寿命を
より一層長期間に亘って保持させることができる。
その他の構成および作用等については、前記第1実施例
のものと同様であるから、同じ機能を有する部材に同じ
参照符号を付すことにより、その説明は省略する。
〔発明の効果〕 以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
シート型比較電極における液絡構造は、ゲル状内部液ま
たはそれに連設された液絡部材の試料溶液に対する液絡
面を親水性多孔質薄膜で被覆する、という非常にシンプ
ルで量産性に優れた手段を用いたものでありながら、ゲ
ル状内部液からのイオン拡散量の制御を極めて良好に行
えるようになり、以って、電極寿命ならびに測定精度の
大幅な向上を達成することができる、という優れた効果
が発揮されるに至った。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ),(ロ)は、夫々、本発明に係るシート型
比較電極における液絡構造の基本的構成を示す概略縦断
面図(クレーム対応図)である。 また、第2図ないし第5図は本発明に係るシート型比較
電極における液絡構造を適用した具体的実施例を示し、
第2図は第1実施例に係るpH測定用シート型複合電極の
分解斜視図、第3図はその要部展開縦断面図であり、第
4図は第2実施例に係るpH測定用シート型複合電極の分
解斜視図、第5図はその要部展開縦断面図である。 そして、第6図(イ),(ロ)は、本発明の技術的背景
ならびに先行技術の問題点を説明するためのものであっ
て、夫々、従来構成に係るシート型比較電極(部)の概
略縦断面図を示している。 G……ゲル状内部液、 E……液絡部材、 B……液絡面、 X……親水性多孔質薄膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部液に寒天などのゲル化剤およびグリセ
    リンなどの水分蒸発防止剤を添加して構成されたゲル状
    内部液を封入してあるシート型の比較電極において、 前記ゲル状内部液またはそれに連設された液絡部材の試
    料溶液に対する液絡面を、親水性の多孔質薄膜で被覆し
    てあることを特徴とするシート型比較電極における液絡
    構造。
  2. 【請求項2】前記親水性多孔質薄膜を、孔径が同一の膜
    同士あるいは異なる膜同士を複数枚重ね合わせた多層構
    造にしてある特許請求の範囲第〔1〕項に記載のシート
    型比較電極における液絡構造。
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