JPS59190650A - 基準電極 - Google Patents

基準電極

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JPS59190650A
JPS59190650A JP6618083A JP6618083A JPS59190650A JP S59190650 A JPS59190650 A JP S59190650A JP 6618083 A JP6618083 A JP 6618083A JP 6618083 A JP6618083 A JP 6618083A JP S59190650 A JPS59190650 A JP S59190650A
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JP
Japan
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silver
ions
reference electrode
layer
high molecular
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JP6618083A
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Hideichiro Yamaguchi
秀一郎 山口
Takeshi Shimomura
猛 下村
Noboru Koyama
昇 小山
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Terumo Corp
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Terumo Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/301Reference electrodes

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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】 ■1発明の背景 〔技術分野〕 この発明は基準電極に関する。
〔先行技術および問題点〕
従来、基準電極としては、水素電極、カロメル電極、銀
/塩化銀電極などが主に使用されてきたが、電極の微少
化をする場合および医療分野に電極を利用する場合、基
準液室を具備する基準電極では基準液が試料溶液と混合
したシ、測定溶液の温度変化によシ、内部液が漏れたシ
し、また、基準液室そのものが電極微小化の設計の大き
な障害になシ、種々の不都合が生じる。
この様な問題点の解決のために本出願人は、特願昭56
−206095号として、導電体表面(主に、銀)また
は導電体に担持されたハロゲン化物(主に、ハロダン化
銀)層の表面に少くとも1種の高分子膜(ヒドロキシ芳
香族化合物から誘導された重合体膜)を直接被着した基
準電極を出願した。また、この基準電極における高分子
膜被着時の銀溶出の問題を解決したものとして特願昭5
7−134883号に導電性基体の表面に、配位性窒素
原子を含有する高分子化合物と銀イオンとの錯体または
これにハロダン化銀を混入したものからなる高分子銀錯
体系層を形成してなる基準電極を出願した。しかしなが
ら、この基準電極にあっても、使用時に銀イオンや塩化
銀イオンが測定液中に溶出し、起電力が低下する傾向に
あることが判明した。
■9発明の目的 したがって、この発明の目的は微小化が可能であるとい
う上記膜被覆型基準電極の利点を保持し、しかも使用時
における銀イオンや塩化銀イオンの溶出の問題を解決し
た基準電極を提供することにある。
この発明によれば、導電性基体の表面に、配位性窒素原
子を含有する高分子化合物と銀イオンとの錯体またはこ
れにハロダン化銀を混入したものからなる高分子銀錯体
系層を形成し、こ極。
前記導電性基体は少なくともその表面が銀、または銀に
担持されたハロダン化銀で構成されている。
配位性窒素原子を含有する高分子化合物としては、ポリ
アクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルア
ミン、ポリ′アクリロニトリルまたはポリメタクリロニ
トリルがある。
また、アニオン性化合物としては、ポリスチレンスルホ
ン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(パー
フルオロスルホン酸)等がある。
この発明の好ましい態様において、前記イオン伝導性膜
は高分子銀錯体系層から延出し、その先端部が測定試料
溶液と接触すべき部分を構成している。すなわち、この
好ましい態様においてはこの発明の基準電極はイオン伝
導性膜のみが測定試料溶液に接触することとなり、妨害
イオン(特に、塩素イオン)の影響を無くすことができ
る。
■9発明の詳細な説明 以下、この発明を添付の図面に沿って詳しく説明する。
第1図に示すように、この発明の基準電極は導電性基体
11の表面に、配位性車体原子を含有する高分子化合物
と銀イオンとの錯体からなる層12が被着されてなるも
のである。導電性基体11は少なくともその表面が銀で
形成されている(すなわち、全体が銀で構成されている
か、他の導電性基板上にス・ぐツタ等にょシ銀薄膜を被
着する)ことが好ましい。また、テフロンチューブなど
の不導体の表面に銀薄膜を形成してもよい。
このような少なくとも表面が銀で形成されている基体1
1上に高分子銀錯体層12全被着するために、電解酸化
法を用いると好都合である。
すなわち、まず、該基体11の表面を研磨するコトによ
って平滑にし、水洗し、メタノールで洗浄した後乾燥す
る。電解に当シ通常の3電極式セルを用い、この基体を
作用電極とし、白金網を対極とし、塩化ナトリウム飽和
カロメル電極(5SCE )を参照電極とする。電解液
には、配位性窒素含有高分子化合物溶液に支持電解質を
加えたものを用いる。この条件の下で、電解をおこなう
と、基体表面における銀が酸化にょシ鼎出し、電解液中
の高分子化合物と錯体を形成するとともに基体表面上に
該高分子銀錯体の層が被着する。この場合、基体表面は
高分子銀錯体特有の呈色反応によシ赤褐色となシ、高分
子銀錯体層の形成が確認できる。この錯体層は粘稠な膜
である。こうして、強固な高分子銀錯体層12が基体1
1表面上に形成される。
銀イオンと配位し得る窒素原子を含有する高分子化合物
としてはポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、
ポリビニルアミン、ポリアクリロニトリルマタハポリメ
タクリロニトリル等がある。
また、高分子銀錯体層12を形成するために、上記高分
子化合物の溶液に硝酸銀等を加えて錯形成させ、これを
基体11表面に塗布・乾燥してもよい。
高分子銀錯体層は、その中に、ハロダン化銀(%に塩化
銀)を含有していてもよい。また、導電性基体11表面
は銀に担持されたハロダン化銀で形成されていてもよい
。高分子銀錯体層中にハロゲン化銀を混入させるには、
前記の高分子銀錯体を含む塗布用溶液中にハロダン化銀
(特に、塩化銀)を加えて、同様に塗布・乾燥する。ま
た、導電性基体表面にハロダン化銀層を形成するために
は、導電性基体の銀表面をハロゲン特に塩素と接触させ
る。このハロダン化銀層に既述の塗布方法によシ高分子
銀錯体層を形成する。あるいはまた、前記した電解酸化
法を用い、支持電解質として塩化す) IJウムを含む
電解液を用いて同様に電解酸化をおこなうことによシ、
塩化銀を含む高分子銀錯体層が導電性基体上に形成でき
る。なお、基体1ノは銀等を含む導電性接着剤で形成さ
れていてもよい。
あるいはまた、高分子銀錯体またはこれにノ・ロダン化
銀を混入したものを予め膜として成形し、この膜を接着
剤(例えば、エポキシ系樹脂)を用いて導電性基体上に
一体化させることによっても基準電極が得られる。さら
にまた、導電性基体11表面と高分子銀錯体系層との間
にイオン透過膜全介在させてもよい。このようなイオン
透過膜としてはセルロース系樹脂膜、ヒドロキシ芳香族
化合物系重合体、ビニル系重合体(交叉型重合体を含む
)等が使用できる。
なお、塩化銀を含む高分子銀錯体、または導電体表面に
塩化銀層を有する基準電極の場合、測定液中に存在する
可能性のある妨害イオン(%に、塩素イオン)の透過を
防止する膜として四級化したもの(例えば、平均分子量
7200のポリビニルピリジンを塩化メチレンで四級化
度90チに四級化したもの、以下QPVPという)を高
分子銀錯体層上に形成するとよい。この場合、QPVP
中に塩素イオンが比較的安定に存在するため、広いPH
範囲にわたって安定に一定の平衡電位値を示す。
さて、高分子銀錯体層12上には、例えば州側定時にお
ける銀イオンあるいは塩化銀の溶出を防ぐためにアニオ
ン性化合物からなるイオン伝導性膜13が形成されてい
る。アニオン性化合物としては、ポリスチレンスルホン
酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ()ぐ−
フルオロスルホン酸)等のポリアニオンがある。
ポリ(・ぐ−フルオロスルホン[)U、例えば、ナフィ
オンという商品名でデー・ボン社から市販されている。
これらアニオン性化合物は、銀イオンとイオンコンプレ
ックスを形成してその溶出全防ぎ、水素イオ・ンを素早
く電極感応部に伝導する。また、州側定液等電解質溶液
中に、起電位に影響を与える濃度の妨害イメーン(%に
、塩素イオン)が存在する場合、イオン伝導性膜13は
そのような妨害イオンの透過を阻止する役割を果す。
なお、基準電極の周囲はテフロン等の絶縁層14で被覆
しておく。
第2図に示す態様の基準電極は、例えはPH浪11定試
料液中に上記のような妨害イオンが存在していても、起
電位がそれら妨害イオンに影響をより受けないタイプの
ものである。この基準電極は、例えばテフロンナユーブ
等不導電体テー−ブ21の周囲に先端部を残して銀線2
2を密に巻回して銀層を形成してなる基板を有している
。この銀層は、第1図に関して述べたように塩化銀層を
担持させてもよい。この銀層全体を覆って既述の高分子
銀錯体層12が形成されている。この高分子銀錯体層1
2の先端部から延出して不導電体チューブ21の先端に
至るまで既述のイオン伝導性層13が形成されているO
そしてこの構造の周囲全体は絶縁性の熱収縮性プラスチ
ックチューブ14′で覆われ、固定されている。イオン
伝導性層13の先端面13alrl露出している。
第2図に示す基準電極にあっては、これ’kpH測定試
料液に浸漬した場合、その試料液中に妨害イオン特に塩
素イオンが存在していても、電極感応部(銀層を覆って
いる高分子銀錯体)までに距離りがあるため、妨害イオ
ンは電極感応部まで伝わシにくく、その影響を受けにく
い。
なお、水素イオンは塩素イオンよシもはるかに早くイオ
ン伝導層13を伝わって電極感応部に至る。距離りは0
.1圏々いし25閣程度が好ましい。
■ 発明の具体的作用 この発明の基準電極を用いて、例えば、溶液のpH’r
、測定する場合、従来と同様、これを適当々PH電極と
ともに測定溶液中に浸漬し、両電極間の起電力を電位差
計で読み取シ、声値を知る。
実施例1 外径1.0 vanのテフロンチューブの周囲に銀線を
密に巻回し、厚さ約0.15+maの銀層を得た。
(この銀層表面に塩化銀を形成する場合には、この銀線
積極チューブ’e 0. I M塩化ナトリウム水心液
に浸漬し、電流密度0.25 mA / cm2で30
分間電解して銀層表面に塩化銀層を形成した)。一方、
ポリアクリロニトリル(PAN ) 3重量%濃度のジ
メチルホルムアミド溶液に濃度30重量%となるように
硝酸銀を加えてPAN −銀錯体を形成させた。他方、
上記銀層または塩化銀層を硝酸銀飽和メタノール溶液に
浸漬した後、これに上記PAN−銀錯体溶液をキャスト
した。この操作を数回繰シ返して厚さ0.01mのPA
N−銀錯体層を形成した。次に、このPAN −銀錯体
層上に、厚さ0.14mm、幅3胴、長さ100閣のナ
フィオンテープを巻回し、厚さ0.28閣に形成し、こ
れを熱収縮性プラスチックチューブで固定した。こうし
て第2図に示す構造の基準電極を得た。なお、この電極
の周囲をエポキシ系接着剤で固定した。この基準電極を
用いて以下の実験をおこなった。なお、この基準電極に
おけるLは10mであった。
実験1 水酸化す) IJウムおよび過塩素酸を用いて声を変化
させたリン酸50mM濃度のリン酸緩衝液(試料液)に
、市販の飽和塩化す) IJウムカロメル電極(5SC
E )および上記基準電極を浸漬し、その間の平衡電位
値と応答速度(平衡電位値に達するまでの時間)′fc
調べた。この場合、基準電極を先端13hから高分子銀
錯体層の中央部に相当する個処まで浸漬したとき(A)
と、先端13a近傍のみを浸漬したとき(B)との2回
実験をおこなった。結果を表1に示す。
表     1 この結果、測定液のPHを変化させても平衡電位値に変
化はなく、この発明の電極は基準電極として動作するこ
とがわかる。また、測定時の基準電極の浸漬位置にも殆
んど影響を受けていない。
実験2 周囲をテフロンで被覆したステンレス鋼線露出先端面に
白金をスパッタし、フェノールと1.2−ジアミノベン
ゼンを含むメタノール溶液中に浸漬して電解酸化重合を
おこなって白金膜上ニフェノール(!: 1,2−ジア
ミノベンゼンとの電解酸化共重合膜を形成してpHセン
サーを得た。
実施例1の電極を基準電極とし、この声センサーを用い
て、実験例1と同様の測定液中で両電極間の平衡電位値
と声との関係を調べた(測定温度25℃)。結果を第3
図中直線aで示す。
この直線の勾配は59mV/pHであった。また、応答
速度は約3分間であった。
以上の結果から、この発明の電極は溶液pH@電極電位
応答で測定する際の基準電極として用いられることがわ
かった。
実施例2 PAN−銀錯体層上にQPVP膜を形成しその上にナフ
ィオンの0.5%ジメチルスルホキシド溶液を塗布した
以外は実施例1と同様の構造の基準電極を作製した。種
々の濃度で塩化ナトリウムを加えて塩素イオン濃度全変
化させたリン酸衝液(pH6,86)中にこの基準電極
と5SCEとを浸漬し、その平衡電位値と塩素イオン濃
度との関係を調べた。結果を第4図に示す。この結果か
ら明らかなように、塩素イオンが10  M/A!まで
存在していても平衡電位値はほぼ一定(460mV)で
あった。
この基準電極を用いた以外は実検例2と全く同様の操作
をおこなった。結果を第3図中直線すで示す。この直線
の勾配l−159mV / pHであった。
実施例3 第5図に示した血液循環回路を用いてウサギ動脈血液中
で実験をおこなった。ウサギ動脈からの血液はラインL
1を通って点滴筒31に入り、そこからラインL2を通
って熱交換器32に至る。熱交換器32を出た血液はラ
インL3全通ってガス交換器33に入シそこで炭酸ガス
が添加される。ガス交換器33から出た血液はラインL
4および分岐ラインLs k通ってフローセル35に至
る。このフローセル35は横方向に血液流通路35af
備え、この流通路に達して電極挿入孔′35bが設けら
れている。この電極挿入孔35bには基準電極と声セン
サーとが挿入され、これら両者は電位差計36に接続し
ている。フローセル35を出た血液はラインLak通っ
てラインL4中の血液とラインL。
内で合流する。ラインL4の途中には溶存炭酸ガス測定
メーター34が設けられている。一方、点滴筒31を出
た血液は分岐ラインL8へも分流し、点滴筒37からラ
インL9を通シ、ラインLt′f:通ってきた血液と合
流し、ラインL10を通ってウサギケイ静脈に戻される
。この血液の循環はラインL2内に設けられたポンプP
でおこなう。
用いた基準電極は実施例1で作製したものであシ、−セ
ンサーは実験例2で作製したものの表面にポリカーポ4
−ト膜をキャスト法で形成したものであった。また、炭
酸ガス導入速度は5ml/分であシ、血液の流量は約2
21rLl1分であった。結果を表2に示す。
表     2 ここで得られた平衡電位値と両値との関係をプロットす
ると、第3図の直線Cが得ら九、この直線の勾配は54
 mV /pHであった。
■1発明の具体的効果 以上述べたように、この発明の基準電極は、導電性基板
上に膜を形成しただけの簡単な構成のものであり、基準
液室を設ける必要がないので微小化できる。また、測定
試料液中に妨害イオン特に塩素イオンが存在していても
、その影響を受けることなる安定に動作する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の基準電極の基本構成を示す断面図、
第2図はこの発明の好ましい態様に従う基準電極を示す
一部断面側面図、第3図および第4図はこの発明の基準
電極の特性を示すグラフ図、第5図はこの発明の基準電
極の特性を測定する際に用いた血液循環回路を示すブロ
ック図。 11.22・・・導電性基板、12・・・高分子−銀錯
体層、13・・・イオン伝導性層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性基体の表面に、配位性窒素原子を含有する
    高分子化合物と銀イオンとの錯体またはこれにハロゲン
    化銀を混入したものからなる伝導性膜を形成してなる基
    準電極。
  2. (2)  イオン伝導性膜が高分子銀錯体系層から延出
    し、その先端部が測定試料溶液と接触すべき部分を構成
    していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    基準電極。
JP6618083A 1983-04-14 1983-04-14 基準電極 Granted JPS59190650A (ja)

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JP6618083A JPS59190650A (ja) 1983-04-14 1983-04-14 基準電極

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JPH0331223B2 JPH0331223B2 (ja) 1991-05-02

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6251270U (ja) * 1985-09-18 1987-03-30
JPS63135853A (ja) * 1986-11-13 1988-06-08 モンサント カンパニー 固体参照電極
EP0498572A2 (en) * 1991-02-04 1992-08-12 Ciba Corning Diagnostics Corp. Electrodes for potentiometric sensors
JP2017173240A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 アークレイ株式会社 電気化学センサ及び電気化学センサの製造方法

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