JPS62150150A - Ph sensor - Google Patents

Ph sensor

Info

Publication number
JPS62150150A
JPS62150150A JP60290812A JP29081285A JPS62150150A JP S62150150 A JPS62150150 A JP S62150150A JP 60290812 A JP60290812 A JP 60290812A JP 29081285 A JP29081285 A JP 29081285A JP S62150150 A JPS62150150 A JP S62150150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
sensor
membrane
hydrogen ion
bpg
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
JP60290812A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideichiro Yamaguchi
秀一郎 山口
Norihiko Ushizawa
牛沢 典彦
Takeshi Shimomura
猛 下村
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.)
Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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 Terumo Corp filed Critical Terumo Corp
Priority to JP60290812A priority Critical patent/JPS62150150A/en
Priority to DK626986A priority patent/DK626986A/en
Priority to US06/946,089 priority patent/US4798664A/en
Priority to DE3689722T priority patent/DE3689722T2/en
Priority to EP86402933A priority patent/EP0228969B1/en
Priority to KR1019860011230A priority patent/KR890002940B1/en
Publication of JPS62150150A publication Critical patent/JPS62150150A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To measure electromotive force of a sensor accurately, by applying hydrogen ion carrier film on the surface of a stick shape conductive substrate. CONSTITUTION:A copper wire 2 is fixed on the bottom surface 1a of a cylindrical BPG 1 with a conductive bond 3 and the wire 2 and the BPG 1 are coated with a Teflon paint 4 to insulate. Then, tip surface and circumferential surface of the BPG 1 are cut out and an oxide polymer film 5 is applied direct on the expose surface on the BPG 1 at the tip thereof to make a oxidation/ reduction film electrode. This electrode is dipped into a hydrogen ion carrier composition and dried repeatedly to apply a hydrogen ion carrier film 6. The electric film resistance of this film 6 shall be 50MOMEGA at 10 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野゛〕 本発明はpl(センサー、更に詳細には、10℃前後の
低温においても応答速度が速く、しかも動作が安定なp
Hセンサーに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a PL sensor, more specifically a PL sensor, which has a fast response speed and stable operation even at low temperatures of around 10°C.
Regarding H sensor.

〔従来の技術及びその問題点〕[Conventional technology and its problems]

膜被覆型固体電極は、小型化が可能で、内部液室がない
ため、内部液室を有する電極のように外部に内部液が漏
れて被検成金汚染するといった心配がなく、医療用セン
サーとして注目されている。
Membrane-coated solid electrodes can be miniaturized and do not have internal liquid chambers, so unlike electrodes with internal liquid chambers, there is no risk of internal liquid leaking outside and contaminating the metal being tested, making them suitable for medical sensors. Attention has been paid.

而して、膜被覆固体電極は、応答速度が速いことが実用
化への柔性の1つとなっている。一般に応答速度は膜厚
に反比例する傾向にある。ポリ塩化ビニル(pvc )
ポリマー中にイオンキャリヤー物質を含有したイオンキ
ャリヤー膜被覆固体電極では、膜厚が大きいと電極膜抵
抗は100MΩ以上の高い値を示す。しかし、水素イオ
ンキャリヤー膜が薄いと短期間にセンサー特性が劣化し
てしまい実用的でない。従って、最適膜厚は0.8〜1
.2u程度であり、このときの膜抵抗は70〜100M
Ωとなる。そして、膜抵抗は、温度が10℃下がると2
倍程度に増加するため、特に低温での測定で問題となる
。本発明者は、電極膜抵抗が50MΩを超えるとノイズ
が増大しpHセンサーの起−力を精度よく測定すること
が困難になることを見出した。
One of the flexibility of membrane-coated solid electrodes for practical use is their high response speed. Generally, response speed tends to be inversely proportional to film thickness. Polyvinyl chloride (PVC)
In a solid electrode coated with an ion carrier film containing an ion carrier material in a polymer, when the film thickness is large, the electrode film resistance shows a high value of 100 MΩ or more. However, if the hydrogen ion carrier film is thin, the sensor characteristics deteriorate in a short period of time, making it impractical. Therefore, the optimal film thickness is 0.8~1
.. It is about 2u, and the membrane resistance at this time is 70 to 100M.
becomes Ω. The membrane resistance increases by 2 when the temperature decreases by 10℃.
This is a problem especially when measuring at low temperatures. The present inventor found that when the electrode membrane resistance exceeds 50 MΩ, noise increases and it becomes difficult to accurately measure the electromotive force of the pH sensor.

膜抵抗を下げる方法として、電極面積を犬きくする方法
が挙げられるが、電極rkJ積を大きくすると電極自体
も自ずと大きくせざるを得ない。
One way to reduce membrane resistance is to increase the electrode area, but if the electrode rkJ product is increased, the electrode itself must also be increased.

しかしながら、■少量の被検液で測定が可能なこと、■
温度変化に対し敏感に反応すること、■カテーテル等に
より体液中で直接pHを測定できること等の臨床検査上
の要求等を考慮すると、pHセンサーは小型であること
が不可欠の条件である。
However, ■Measurement is possible with a small amount of test liquid;■
Considering the requirements for clinical testing, such as being sensitive to temperature changes and being able to directly measure pH in body fluids using a catheter, etc., it is essential that the pH sensor be small.

小型のセンサーは、電極の熱容量が小さく、被検液の温
度に急激な変化があった場合にも温度が短時間で平衡に
達するため、温度変化に対して高感度であると考えられ
る。
Small sensors are considered to be highly sensitive to temperature changes because their electrodes have a small heat capacity and the temperature reaches equilibrium in a short time even if there is a sudden change in the temperature of the test liquid.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者は、水素イオンキャリヤー膜の′電極膜抵抗が
10℃においても50MΩ以下である膜被覆型固体電極
よりなるpHセンサーの小型化を図るべく鋭意検討の結
果、導電性基体としてスティック状のもの金用い、膜を
その先端面のみならず外周面にも被着すれば上記目的が
達成されることを見出し、本発明を完成した。
As a result of intensive studies aimed at miniaturizing a pH sensor consisting of a membrane-covered solid electrode in which the electrode membrane resistance of a hydrogen ion carrier membrane is 50 MΩ or less even at 10°C, the present inventors discovered that a stick-shaped pH sensor as a conductive substrate was used as a conductive substrate. The present invention has been completed based on the discovery that the above object can be achieved by applying a film not only to the tip surface but also to the outer peripheral surface of the metal.

すなわち本発明は、外周面あるいは外局面及び先端面に
可逆的酸化還元機能を有する模を被着して成るスティッ
ク状の導電性基体の表面に水素イオンキャリヤー膜を被
着せしめたことを特徴するpHセンサーである。
That is, the present invention is characterized in that a hydrogen ion carrier film is coated on the surface of a stick-shaped conductive substrate, which is formed by coating a pattern having a reversible redox function on the outer peripheral surface or the outer curved surface and the tip surface. It is a pH sensor.

また、本発明に用いる水素イオンキャリヤー膜は電極膜
抵抗が10℃において50MΩ以下であることが望まし
い。
Further, it is desirable that the hydrogen ion carrier membrane used in the present invention has an electrode membrane resistance of 50 MΩ or less at 10°C.

本発明のpHセンサーに使用される導電性基体としては
、例えばベーサル・プレーン・ピロリティック・グラフ
ァイト(basal plane pyrolytic
 graphite;以下BPGという)、グラツシー
カーボン等の導電性炭素材料;金、白金、銅、銀、パラ
ジウム、ニッケル、鉄等の金属、特に貴金属又はこれら
の金属の表面に酸化インジウム、酸化スズ等の半導体を
被覆したものが挙げられる。就中、導電性炭素材料が好
ましく、BPGが特に好ましい。導電性基体は、pHセ
ンサーを小型のものとするため、スティック状のものが
使用され、その外周面あるいは外局面及び先端面の1〜
20−に可逆的酸化還元機能含有する膜が被着される。
Examples of the conductive substrate used in the pH sensor of the present invention include basal plane pyrolytic graphite (basal plane pyrolytic graphite).
graphite (hereinafter referred to as BPG), conductive carbon materials such as glassy carbon; metals such as gold, platinum, copper, silver, palladium, nickel, and iron, especially noble metals, or those containing indium oxide, tin oxide, etc. on the surface of these metals. Examples include those coated with a semiconductor. Among these, conductive carbon materials are preferred, and BPG is particularly preferred. In order to make the pH sensor small, a stick-like conductive substrate is used.
A film containing a reversible redox function is deposited on 20-.

これより面積が小さいと、10℃において水素イオンキ
ャリヤー膜の電極膜抵抗が50MΩを超えてしまうので
好ましくなく、また大きいとpHセンサーが小型でなく
なってしまう。スティックとしては、円柱状、角柱状等
のいずれを問わないが、成形性及び膜の破着性の点で先
端を丸めた円柱型のものが特に好ましい。従来、BPG
は主としてベーサル而が電極面として利用されてきた。
If the area is smaller than this, the electrode membrane resistance of the hydrogen ion carrier membrane will exceed 50 MΩ at 10° C., which is undesirable, and if it is larger, the pH sensor will not be compact. The stick may be cylindrical or prismatic, but a cylindrical stick with a rounded tip is particularly preferred in terms of moldability and film breakability. Conventionally, BPG
The basal plane has mainly been used as an electrode surface.

しかし、本発明者は、BPGのエツジ面をも有効に利用
しうろこと、従ってBPGであってもスティック状の電
極を作製できることを見出した。BPGはセンサーの動
作の安定性の点で特に優れている。BPGのスティック
は、例えば円柱型の場合、強度の点から直径061〜2
龍とするのが好ましい。
However, the present inventors have discovered that the edge surfaces of BPG can also be effectively used to produce scales, and therefore stick-shaped electrodes can be produced even with BPG. BPG is particularly superior in terms of stability of sensor operation. For example, in the case of a cylindrical stick, BPG sticks have a diameter of 061 to 2 from the viewpoint of strength.
Preferably a dragon.

また、可逆的酸化還元機能を有する膜(以下、酸化還元
膜ということがある)とは、これを導電性基体表面に被
着してなる電極が可逆的酸化還元反応によって導電性基
体に一定電位を発生しうるものであり、本発明において
は特に酸素ガス分圧によって電位が変動しないものが好
ましい。斯かる酸化還元膜としては、例えば■キノンー
ヒドロキノン型の酸化還元反応を行なうことができる有
機化合物膜若しくは高分子膜、■アミンーキノイド梨の
酸化還元反応を行なうことができる有機化合物膜若しく
は高分子膜等が好適なものとして挙げられる。なお、こ
こでキノン−ヒドロキノン型の酸化還元反応とは、重合
体の場合を例にとれば、例えば次の反応式で表わされる
ものをいう。
In addition, a film having a reversible redox function (hereinafter sometimes referred to as a redox film) means that an electrode formed by adhering this film to the surface of a conductive substrate is applied to a conductive substrate at a constant potential through a reversible redox reaction. In the present invention, it is particularly preferable to use a material whose potential does not vary depending on the oxygen gas partial pressure. Examples of such a redox film include: (1) an organic compound film or polymer film capable of carrying out a quinone-hydroquinone type redox reaction, and (2) an organic compound film or polymer film capable of carrying out an amine-quinoid redox reaction. etc. are mentioned as suitable ones. Here, the quinone-hydroquinone type redox reaction refers to, for example, one expressed by the following reaction formula, taking the case of a polymer as an example.

(式中 R1、R2は例えば芳香族含有構造の化合物を
示す) また、アミン−キノイド型の酸化還元反応とは、前記同
様重合体の場合を例にとれば、例えば次の反応式で表わ
されるものをいう。
(In the formula, R1 and R2 represent, for example, a compound with an aromatic-containing structure.) In addition, the amine-quinoid type redox reaction is expressed, for example, by the following reaction formula, taking the case of a polymer as described above. say something

(式中、R3、R4は例えば芳香族含有構造の化合物を
示す) このような可逆的酸化還元機能を有する膜を形成しうる
化合物としては、例えば次の(a)〜(C)の化合物が
挙げられる。
(In the formula, R3 and R4 represent, for example, a compound having an aromatic-containing structure.) Examples of compounds that can form a film having such a reversible redox function include the following compounds (a) to (C). Can be mentioned.

(式中、Ar、は芳香核、各R5は置換基、m、は1な
いしAr、の有効原子価数、n2はOないしAr。
(In the formula, Ar is an aromatic nucleus, each R5 is a substituent, m is the effective valence number of 1 to Ar, and n2 is O to Ar.

の有効原子価数−1′Ik示す) で表わされるヒドロキシ芳香族化合物。Ar、の芳香核
は、例えばベンゼン核のように単環のものであっても、
アントラセン核、ピレン核、クリセン核、ペリレン核、
コロネン核等のように多環のものであってもよく、また
ベンゼン骨核のみならず複素環骨核のものであってもよ
い。
A hydroxy aromatic compound represented by the effective valence number -1'Ik). Even if the aromatic nucleus of Ar is a monocyclic one, such as a benzene nucleus,
anthracene nucleus, pyrene nucleus, chrysene nucleus, perylene nucleus,
It may be a polycyclic nucleus such as a coronene nucleus, and may be a heterocyclic nucleus as well as a benzene nucleus.

置換基R5としては、例えばメチル基等のアルキル基、
フェニル基等のアリール基、およびノ・ロゲン原子等が
挙げられる。具体的には、例えばジメチルフェノール、
フェノール、ヒドロキシキリン、O−4たけm−ベンジ
ルアルコール、0−lm−またはp−ヒドロキシベンズ
アルデヒド、0−またはm−ヒドロキシアセトフェノン
、〇−1m−またはp−ヒドロキシプロピオフェノン、
0−lm−またはp−ペンツフェノール o−1m−4
たはp−ヒドロキシベンゾフェノン、0−lm−または
p−カルボキシフェノール、ジフェニルフェノール、2
−メチル−8−ヒドロキシキノリン、5−ヒドロキシ−
1,4−ナフトキノン、4−(p−ヒドロキシフェニル
)2−ブタノン、x、s−1ヒドロキシ−1,2,3,
4−テトラヒドロナフタレン、ビスフェノールA1サリ
チルアニリド、5−ヒドロキシキノリン、8−ヒドロキ
シキノリン、1.8−ジヒドロキシアントラキノン、5
−ヒドロキシ−1,4−ナフトキノン等が挙げられる。
As the substituent R5, for example, an alkyl group such as a methyl group,
Examples thereof include an aryl group such as a phenyl group, and a nitrogen atom. Specifically, for example, dimethylphenol,
Phenol, hydroxyquirin, O-4 bamboo m-benzyl alcohol, 0-lm- or p-hydroxybenzaldehyde, 0- or m-hydroxyacetophenone, 0-1m- or p-hydroxypropiophenone,
0-lm- or p-pentsuphenol o-1m-4
or p-hydroxybenzophenone, 0-lm- or p-carboxyphenol, diphenylphenol, 2
-Methyl-8-hydroxyquinoline, 5-hydroxy-
1,4-naphthoquinone, 4-(p-hydroxyphenyl)2-butanone, x, s-1 hydroxy-1,2,3,
4-tetrahydronaphthalene, bisphenol A1 salicylanilide, 5-hydroxyquinoline, 8-hydroxyquinoline, 1,8-dihydroxyanthraquinone, 5
-hydroxy-1,4-naphthoquinone and the like.

(b)  次式 (式中、Ar、は芳香核、各R6は置換基、m、は1な
いしAr2の有効原子価数、n、は0ないしAr。
(b) The following formula (wherein, Ar is an aromatic nucleus, each R6 is a substituent, m is the effective valence number of 1 to Ar2, and n is 0 to Ar.

の有効原子価数−1を示す) で表わされるアミン芳香族化合物 Ar、の芳香核、置換基R6としては化合物(&)にお
けるAr、 、置換基R″と夫々同様のものが使用され
る。アミン芳香族化合物の具体例を挙げる 1と、アニ
リン、1,2−ジアミノベンゼン、アミノピレン、ジア
ミノピレン、アミノクリセン、ジアミノクリセン、1−
アミノフェナントレン、9−アミノフェナントレン、9
.10−ジアミノ7エナントレン、1−アミノアントラ
キノン、p−フェノキシアニリン、O−フェニレンジア
ミン、p−クロロアニリン、3.5−ジクロロアニリン
、2,4.6−ドリクロロアニリン、N−)fルアニリ
ン、N−フェニル−p−フェニレンジアミン等である。
As the aromatic nucleus and substituent R6 of the amine aromatic compound Ar, which indicates the effective valence number of -1), the same ones as Ar, and the substituent R'' in the compound (&) are used, respectively. Specific examples of amine aromatic compounds are listed below.
Aminophenanthrene, 9-aminophenanthrene, 9
.. 10-diamino7enanthrene, 1-aminoanthraquinone, p-phenoxyaniline, O-phenylenediamine, p-chloroaniline, 3.5-dichloroaniline, 2,4.6-drichloroaniline, N-)f-ruaniline, N -phenyl-p-phenylenediamine and the like.

℃)1.6−ピレンキノン、1.2,5.8−テトラヒ
ドロキシナリザリン、フェナントレンキノン、1−アミ
ノアントラキノン、プルプリン、1−アミノ−4−ヒド
ロキシアントラキノン、アントラルフィン等のキノン類
C) Quinones such as 1.6-pyrenequinone, 1.2,5.8-tetrahydroxynarizarin, phenanthrenequinone, 1-aminoanthraquinone, purpurin, 1-amino-4-hydroxyanthraquinone, and anthralphine.

これらの化合物のうち、特に2,6−キシレノール、1
−アミノピレンが好ましい。
Among these compounds, especially 2,6-xylenol, 1
-Aminopyrene is preferred.

更に、本発明に係る酸化還元膜を形成しうる化合物とし
ては、 d) ポリ(N−メチルアニリン)〔人員、検出、小山
、日本化学会誌、1801−1809 (1984):
l、ポリ(2,6−シメチルー1,4−)ユニレンエー
テル)、ポリ(0−)ユニレンジアミン)、ポリ(フェ
ノール)、ポリキシレノール;ピラゾロキノン系ビニル
モノマーのfi重合体イソアロキサジン系ビニルモノマ
ーの重合体等のキノン系ビニルポリマー縮重合化合物の
よりな(a)〜(C)の化合物を含有する有機化合物、
(a)〜(c)の化合物の低重合度高分子化合物(オリ
ゴマー)、あるいは(a)〜(C) (rポリビニル化
合物、ポリアミド化合物等の高分子化合物に固定したも
の等の当該酸化還元反応性を有するものが挙げられる。
Further, as compounds that can form the redox film according to the present invention, d) poly(N-methylaniline) [Jinsen, Senshu, Koyama, Journal of the Chemical Society of Japan, 1801-1809 (1984):
l, poly(2,6-dimethyl-1,4-)unilene ether), poly(0-)unilene diamine), poly(phenol), polyxylenol; fi polymer of pyrazoquinone vinyl monomer, isoalloxazine vinyl monomer An organic compound containing the compounds (a) to (C) of a quinone-based vinyl polymer condensation compound such as a polymer,
The redox reaction of compounds (a) to (c) with low polymerization degree (oligomer), or (a) to (C) (r) fixed to a high molecular compound such as a polyvinyl compound or a polyamide compound. Examples include those with gender.

なお、本明細書において、重合体という語は単独重合体
及び共重合体等の相互重合体の双方を含む。
Note that in this specification, the term polymer includes both homopolymers and interpolymers such as copolymers.

成上の酸化還元膜を形成しうる化合物を導電性基体の表
面に被着するためには、アミン芳香族化合物、ヒドロキ
シ芳香族化合物等を電解酸化重合法または離解析出法に
よって基体表面上で直接重合させる方法、あるいは電子
線照射、光、熱などの適用によって、予め合成された重
合体を溶媒に溶かし、この溶液を浸漬・塗布および乾燥
により基体表面に固定する方法、更には重合体膜を化学
的処理、物理的処理もしくは照射処理によって基体表面
に直接固定する方法を採ることができる。
In order to deposit a compound capable of forming a redox film on the surface of a conductive substrate, an amine aromatic compound, a hydroxy aromatic compound, etc. is deposited on the substrate surface by an electrolytic oxidation polymerization method or a dissociation deposition method. A method of direct polymerization, or a method of dissolving a pre-synthesized polymer in a solvent by applying electron beam irradiation, light, heat, etc., and fixing this solution to the substrate surface by dipping/coating and drying; A method can be adopted in which the substrate is directly fixed to the surface of the substrate by chemical treatment, physical treatment, or irradiation treatment.

これらの方法の中では、特にX解酸化重合法によるのが
好ましい。
Among these methods, the X decomposition polymerization method is particularly preferred.

電解酸化重合法は、溶媒中で適当な支持電解質の存在下
、アミン芳香族化合物、ヒドロキシ芳香族化合物等を電
解酸化重合させ導電体の表面に重合体膜を被着すること
により実施される。溶媒としては、例えばアセトニトリ
ル、水、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ7ド
、プロピレンカーボネート、メタノール等が、また支持
電解質としては、例えば過塩素酸ナトリウム、硫酸、硫
酸ニナトリウム、リン酸、ホウ酸、テトラフルオロリン
酸カリウム、4級アンモニウム塩などが好適なものとし
て挙げられる。電解にあたっては、電解温度の選定が良
好な酸化還元膜を得るうえで極めて重要である。すなわ
ち、本発明者は後記参考例に示す如(,2,6−シメチ
ルフエノールの電解酸化重合膜は、電解温度によって膜
の性質が異なることを見出した。O〜−100℃の温度
で電解を行なうことができる。酸化還元膜は−5〜−3
5℃で形成するのが好ましく、緻密で極めて安定な被膜
が形成され、高温度領域での長期使用が可能な電極を作
製することができる。従って、この温度範囲で電解酸化
重合して得られた酸化還元膜を有する本発明センサーは
、10〜45℃の広い温度範囲で安定に動作する。
The electrolytic oxidative polymerization method is carried out by electrolytically oxidizing and polymerizing an amine aromatic compound, a hydroxy aromatic compound, etc. in a solvent in the presence of a suitable supporting electrolyte to deposit a polymer film on the surface of a conductor. Examples of the solvent include acetonitrile, water, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, methanol, etc., and examples of the supporting electrolyte include sodium perchlorate, sulfuric acid, disodium sulfate, phosphoric acid, boric acid, and tetrachloride. Preferred examples include potassium fluorophosphate and quaternary ammonium salts. In electrolysis, selection of electrolysis temperature is extremely important in obtaining a good redox film. That is, the present inventors have found that the electrolytically oxidized polymer membrane of 2,6-dimethylphenol has different properties depending on the electrolysis temperature. The redox film is -5 to -3
It is preferable to form the film at 5° C., so that a dense and extremely stable film is formed, and an electrode that can be used for a long period of time in a high temperature region can be produced. Therefore, the sensor of the present invention having a redox film obtained by electrolytic oxidative polymerization in this temperature range operates stably in a wide temperature range of 10 to 45°C.

酸化還元膜の膜厚は0.1μm−015111にとなる
ようにするのが好ましい。0.1μmより薄い場合には
、本発明の効果を十分奏さず、また0、5nより厚い場
合には膜抵抗が高くなり過ぎ、測定上好ましくない。
The thickness of the redox film is preferably 0.1 μm-015111. If it is thinner than 0.1 μm, the effect of the present invention will not be sufficiently achieved, and if it is thicker than 0.5 nm, the membrane resistance will become too high, which is not preferable in terms of measurement.

また、酸化還元膜は、これにtm質を含浸させて使用す
ることができる。’t11f*としては、例えばリン酸
水素二カリウム、過塩素酸ナトリウム、硫酸、テトラフ
ルオロホウ酸塩、テトラフェニルホウ酸塩等が挙げられ
る。酸化還元膜に電解質を含浸させるには、酸化還元膜
を導電性基体に被着したのち、これを電解質溶液に浸漬
する方法が簡便である。
Further, the redox film can be used by impregnating it with TM material. Examples of 't11f* include dipotassium hydrogen phosphate, sodium perchlorate, sulfuric acid, tetrafluoroborate, and tetraphenylborate. A simple method for impregnating the redox membrane with an electrolyte is to attach the redox membrane to a conductive substrate and then immerse it in an electrolyte solution.

成上の如くして導電性基体に被着された酸化還元膜の表
面に更に重ねて被着される水素イオンキャリヤー膜は、
水素イオンキャリヤー物質及び必要により電解質塩を高
分子化合物に担持せしめた膜が使用される。
The hydrogen ion carrier film that is further deposited on the surface of the redox film deposited on the conductive substrate as described above is
A membrane in which a hydrogen ion carrier substance and, if necessary, an electrolyte salt are supported on a polymer compound is used.

水素イオンキャリヤー物質としては、次式(式中、R,
、R,およびRoは同一もしくは異なってアルキル基を
示し、そのうち少なくとも2つは炭素数8〜18のアル
キル基を示す) で表わされるアミン類、および次式 (式中、R4゜は炭素数8〜18のアルキル基を示す) で表わされる化合物等を挙げることができ、好ましいも
のとしてはトリーn−ドデシルアミンが挙けられる。
As a hydrogen ion carrier substance, the following formula (where R,
, R, and Ro are the same or different and represent an alkyl group, at least two of which represent an alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, and amines represented by the following formula (wherein, R4 to 18 alkyl groups), and a preferred one is tri-n-dodecylamine.

また、高分子化合物としては、例えば塩化ビニル樹脂、
塩化ビニル−エチレン共重合体、ポリエステル、ポリア
クリルアミド、ポリウレタン、シリコーン樹脂などを挙
げることができ、可塑剤が溶出しにくいものが使用され
る。このような可塑剤としては、例えばセバシン酸ジオ
クチルエステル、アジピン酸ジオクチルエステル、マレ
イン酸ジオクチルエステル、ジ−n−オクチルフェニル
ホスホネート等が挙げられる。また、溶媒としては、テ
トラヒドロフランが好適に使用される。
In addition, examples of the polymer compound include vinyl chloride resin,
Examples include vinyl chloride-ethylene copolymer, polyester, polyacrylamide, polyurethane, silicone resin, etc., and those from which plasticizers do not easily elute are used. Examples of such plasticizers include dioctyl sebacate, dioctyl adipate, dioctyl maleate, di-n-octylphenylphosphonate, and the like. Moreover, tetrahydrofuran is preferably used as the solvent.

酸化還元膜の表面に水素イオンキャリヤー膜を被着する
には、例えば担体である高分子化合物100重量部に対
して可塑剤を50〜500重量部、水素イオンキャリヤ
ー物質0.1ないし50重竜部及び電解質塩等を溶媒(
例えばテトラヒドロ7ラン)に溶かした溶液中に、基盤
電極(ここでは酸化還元膜被覆電極)を浸漬、引き上げ
、風乾そして乾燥(80℃,3分)を30回程度繰り返
し、キャリヤー膜厚50μm〜3ml!、特に0.3龍
〜2關となるようにするのが好ましい。あるいは、ペー
スト塩化ビニル、水素イオンキャリヤー物質、可塑剤、
電解質塩を上記の重量比で混合した後、基盤を極上に厚
さ50μmないし3椙になるように載せ、150℃で1
分間加熱処理してゲル化することによっても水素イオン
キャリヤー膜は得られる。斯くして被着される水素イオ
ンキャリヤー膜は例えば1朋膜厚の場合、25℃におい
て、103〜105Ω肩 の抵抗を有する。また被検液
中の溶存酸素その他共存物質の影響を有効に防ぐことが
できる。
In order to deposit a hydrogen ion carrier film on the surface of a redox film, for example, 50 to 500 parts by weight of a plasticizer and 0.1 to 50 parts by weight of a hydrogen ion carrier substance are added to 100 parts by weight of a polymer compound as a carrier. parts and electrolyte salts etc. in a solvent (
For example, the base electrode (in this case, the redox film-coated electrode) is immersed in a solution dissolved in Tetrahydro7ran), pulled up, air-dried, and then dried (80°C, 3 minutes) about 30 times to obtain a carrier film thickness of 50 μm to 3 ml. ! It is particularly preferable to set the distance between 0.3 and 2 degrees. Alternatively, paste vinyl chloride, hydrogen ion carrier material, plasticizer,
After mixing the electrolyte salt in the above weight ratio, the substrate was placed on top of the plate to a thickness of 50 μm to 3 cm, and heated at 150°C for 1 hour.
A hydrogen ion carrier film can also be obtained by heating for a minute to form a gel. The hydrogen ion carrier film deposited in this manner has, for example, a resistance of 10 3 to 10 5 Ω at 25° C. when the film is 1 mm thick. In addition, the influence of dissolved oxygen and other coexisting substances in the test liquid can be effectively prevented.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のpHセンサーは、成上の如き構成を有するため
、極めて小型であるにもかかわらず、その割合に大きな
t甑表面積を有し、使用上要求される10℃において、
水素イオンキャリヤー膜の電極膜抵抗を50MΩ以下と
することができ、低温度での測定が可能になった。
Since the pH sensor of the present invention has the above-mentioned configuration, it has a relatively large surface area even though it is extremely small, and can be used at 10°C, which is required for use.
The electrode membrane resistance of the hydrogen ion carrier membrane could be reduced to 50 MΩ or less, making it possible to perform measurements at low temperatures.

センサーにとって、小型であることは、臨床検査上の要
求のみならず、その汎用性の点で極めて重要であり、か
つ被検液の温度変化に対しても敏感に応答することを意
味する。
For a sensor, being small is extremely important not only in terms of clinical testing requirements, but also in terms of its versatility, and also means that it responds sensitively to changes in the temperature of the sample liquid.

また、特定の温度で電解酸化重合して得られた可塑剤に
溶解しにくい膜を被着した本発明センサーは、上記効果
と相まって高温度での使用に対しても安定に動作するた
め、10〜45℃の広い温度範囲で使用可能であり、実
用上極めて有利なものである。
In addition, the sensor of the present invention, which is coated with a film that is difficult to dissolve in plasticizer obtained by electrolytic oxidation polymerization at a specific temperature, works stably even when used at high temperatures in combination with the above effects. It can be used in a wide temperature range of ~45°C, and is extremely advantageous in practice.

〔実施例〕〔Example〕

次に実施例を挙げて説明する。 Next, an example will be given and explained.

実施例1 次の方法に従って本発明センサー(第1図)を作製した
Example 1 A sensor of the present invention (FIG. 1) was produced according to the following method.

(1)酸化還元膜電極の作製 円柱(直径1.01×長さ3.5 ut )のベーサル
・プレーン・ピロリティック・グラファイト(BPG、
底面;ベーサル面、外lI!d面;エツジ面)10円形
の底面1aに銅線(0,2朋5i6)のリード線2を導
電性接着剤(アミコン社製、C−850−6)3で固定
し、更にリード線2及びBPGをテフロン塗料(ダイキ
ン工業社製タフコート■)4で被覆し絶縁した。
(1) Preparation of redox membrane electrode A cylindrical (diameter 1.01 x length 3.5 ut) basal plain pyrolytic graphite (BPG,
Bottom surface; basal surface, outer lI! d side; edge side) 10 Fix the lead wire 2 of copper wire (0,2 5i6) to the circular bottom 1a with conductive adhesive (manufactured by Amicon, C-850-6) 3, and then attach the lead wire 2 and BPG were coated with Teflon paint (Toughcoat ■ manufactured by Daikin Industries, Ltd.) 4 for insulation.

次いで、BPGの先端面及び外周面を切り出してBPG
ii出させ(長さ1.6 mm ) 、先端部全半球状
に削ったもの(面積4.87 mm”)に、以下の条件
で1!電解酸化合を行なって、酸化重合膜5を直接BP
Gの露出面に被覆し酸化還元膜電極を作製した(膜厚3
0μm)。
Next, cut out the tip surface and outer circumferential surface of BPG to obtain BPG.
ii.The oxidized polymer film 5 was directly applied by electrolytic oxidation under the following conditions. B.P.
A redox film electrode was prepared by coating the exposed surface of G (film thickness: 3
0μm).

(電解液組成) 0.5M2.6−キシレノール及び0.2MNaCAO
4のアセトニトリル溶液を使用した。
(Electrolyte composition) 0.5M2.6-xylenol and 0.2M NaCAO
An acetonitrile solution of No. 4 was used.

(電解酸化条件) BPGを作用成極、飽和塩化ナトリウムカロメル電極(
5SCE )を基準電極、白金網を対向電極とした。
(Electrolytic oxidation conditions) BPG was polarized, saturated sodium chloride calomel electrode (
5SCE) was used as a reference electrode, and a platinum wire mesh was used as a counter electrode.

電解酸化は、電解重合温度を−19,5℃一定に保ち、
電解電圧を0ボルト(対5SCE、以下同シ)から1.
5ボルトまで掃引速度50mV/秒で3回走査したのち
1.5ボルトで10分間定電位電解した。
In electrolytic oxidation, the electrolytic polymerization temperature is kept constant at -19.5℃,
Change the electrolytic voltage from 0 volts (vs. 5 SCE, hereinafter the same) to 1.
After scanning up to 5 volts three times at a sweep rate of 50 mV/sec, constant potential electrolysis was performed at 1.5 volts for 10 minutes.

(2)水素イオンキャリヤー膜の被着 (1)で得られた酸化還元膜電池を次に示す組成の水素
イオンキャリヤー組成物に浸漬・乾燥を繰り返すことに
より水素イオンキャリヤー膜6を被着した。浸漬・乾燥
は15回、操ゆ返し、膜4約i、 Otnttrの水素
イオンキャリヤー膜が酸化還元膜電電の表面を均一に覆
うようにした。
(2) Deposition of hydrogen ion carrier membrane The redox membrane battery obtained in (1) was repeatedly immersed and dried in a hydrogen ion carrier composition having the following composition to deposit a hydrogen ion carrier membrane 6 on it. The dipping and drying process was repeated 15 times to ensure that the hydrogen ion carrier film of Otnttr uniformly covered the surface of the redox film.

(水素イオンキャリヤー組成物) トリドデシルアミン            2 兇/
mlポリ塩化ビニル(pn=1050 )     6
5.6らし伽tセバシン酸ジオクチル(DO8)   
  131.2殻/ratテトラヒドロフラン(TI(
F)’i溶媒として用いた。
(Hydrogen ion carrier composition) Tridodecylamine 2 volumes/
ml polyvinyl chloride (pn=1050) 6
5.6 Rashikat Dioctyl sebacate (DO8)
131.2 shells/rat tetrahydrofuran (TI(
F)'i was used as a solvent.

実施例2〜4 実施例1において、BPG基体として角柱(縦o、 s
 mt x償0.9絹×長さ2正)、薄板型(縦1.3
朋×厚さ0.3 mx X長さi、 2 mtx )を
用いた以外は実施例1と同様にしてpHセンサーを作製
した。なお、いずれもBPG基体は先端面がエツジ面と
なるようにした。
Examples 2 to 4 In Example 1, a square column (vertical o, s
mt x compensation 0.9 silk x length 2 positive), thin plate type (length 1.3
A pH sensor was produced in the same manner as in Example 1, except that a material (2 mtx, 0.3 mx thick, 2 mtx long) was used. In both cases, the BPG substrate was designed so that the tip surface was an edge surface.

実施例5 実施例1〜4で作製したpHセンサー金用いて、リン酸
緩衝液中で5SCEに対する起電力を測定し、起電力を
pHに対しプロットした(以下、ネルンストプロットと
いう)。このネルンストプロットの傾き、及び各pHセ
ンサーのNa  イオンに対すPoす る選択係数Ki(”Na+を測定した。なお、BPG基
体が円板型(ベーサル面のみ使用)のpHセンブーを比
較品とした。結果を第1表に示す。
Example 5 Using the pH sensor gold produced in Examples 1 to 4, the electromotive force for 5SCE was measured in a phosphate buffer, and the electromotive force was plotted against pH (hereinafter referred to as Nernst plot). The slope of this Nernst plot and the selectivity coefficient Ki ("Na+") of each pH sensor for Na ion to Po were measured. In addition, a pH Senbu with a disk-shaped BPG substrate (only the basal surface was used) was used as a comparative product. The results are shown in Table 1.

第1表 実施例6 (1)実施例1で得たpHセンサーの各温度における膜
抵抗を調べた。
Table 1 Example 6 (1) The membrane resistance of the pH sensor obtained in Example 1 at each temperature was investigated.

以下糸白 第2表 * 実施例5の比較品と同じ 第2表から、10℃温度が下がるごとに膜抵抗が約2倍
になることが分る。また、円板型の例では、低温になる
と50MΩを超えてしまう。
Table 2 below * Table 2, which is the same as the comparative product of Example 5, shows that the membrane resistance approximately doubles for every 10° C. temperature decrease. In addition, in the case of a disk type example, the resistance exceeds 50 MΩ at low temperatures.

(2)上記2種類のpHセンサーを用いて、実施例5と
同様にして標準溶液中で起α力(対5SCE )の測定
を行なった。測定は、標準溶液の温度を10〜45℃の
範囲で行なった。起電力の測定には、コモンモードノイ
ズを軽減するために差動型のエレクトロメーターを用い
た。
(2) Using the above two types of pH sensors, α force (relative to 5SCE) was measured in the standard solution in the same manner as in Example 5. The measurement was performed at a temperature of the standard solution in the range of 10 to 45°C. A differential electrometer was used to measure the electromotive force to reduce common mode noise.

その結果、固在型のものでは、全温度でノイズは±0.
2mV以内であり、測定上何ら支障はなかったが、円板
型のものでは、20℃以下でノイズが±0.5 mV以
上となり起電力の正確な測定が困難であった。
As a result, with the fixed type, the noise is ±0.0 at all temperatures.
Although it was within 2 mV and caused no trouble in measurement, the disk type had noise of ±0.5 mV or more at temperatures below 20° C., making it difficult to accurately measure the electromotive force.

参考例1 電解重合温度を種々変えた以外は実施例1の(1)と同
様にして酸化還元膜電極を作製し、得られる膜のDO8
への溶解性を、該酸化還元膜を121℃のDO3溶液に
8時間浸漬した後の膜の有無及びDO8溶液の色の変化
から調べた。結果を第3表に示す。
Reference Example 1 A redox membrane electrode was prepared in the same manner as in Example 1 (1) except that the electrolytic polymerization temperature was variously changed, and the obtained membrane had a DO8
The solubility in the oxidation-reduction film was immersed in a DO3 solution at 121° C. for 8 hours, and then the presence or absence of the film and the change in color of the DO8 solution were examined. The results are shown in Table 3.

第3堀 第3表に示す如<、−20,5℃で電解重合した膜はD
O8に不溶であり、高温においても極めて安定な膜であ
ることが分る。従って、高温度(例えは45℃)で長期
間安定に動作するpHセンサーを得るには、−20℃前
後で電解重合を行なう必要がある。
As shown in Table 3 of the third moat, the membrane electropolymerized at -20.5℃ is D
It is found that the film is insoluble in O8 and is extremely stable even at high temperatures. Therefore, in order to obtain a pH sensor that operates stably for a long period of time at high temperatures (for example, 45°C), it is necessary to carry out electrolytic polymerization at around -20°C.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のpHセンサーの一例の概略縦断面説明
図を示す。 以上 第1図   RPC 1a底面 2 リード線 3 導電性接着剤 4 テフロン塗料 5 酸化重合膜 6 水累イオンキャリヤー膜
FIG. 1 shows a schematic vertical cross-sectional view of an example of the pH sensor of the present invention. Above is Figure 1 RPC 1a bottom 2 Lead wire 3 Conductive adhesive 4 Teflon paint 5 Oxidized polymer film 6 Water accumulated ion carrier film

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、外周面あるいは外局面及び先端面に可逆的酸化還元
機能を有する膜を被着して成るスティック状の導電性基
体の表面に水素イオンキャリヤー膜を被着せしめたこと
を特徴とするpHセンサー。 2、水素イオンキャリヤー膜の電極膜抵抗が10℃にお
いて50MΩ以下である特許請求の範囲第1項記載のp
Hセンサー。 3、導電性基体がベーサル・プレーン・ピロリティック
・グラファイトである特許請求の範囲第1項記載のpH
センサー。 4、可逆的酸化還元機能を有する膜がキノン−ヒドロキ
ノン型の酸化還元反応を行なう重合膜であつて、0〜−
100℃の温度で電解酸化重合して得られるものである
特許請求の範囲第1項記載のpHセンサー。
[Scope of Claims] 1. A hydrogen ion carrier film is coated on the surface of a stick-shaped conductive substrate which has a film having a reversible redox function coated on the outer peripheral surface or the outer curved surface and the tip surface. A pH sensor featuring: 2. The p according to claim 1, wherein the hydrogen ion carrier membrane has an electrode membrane resistance of 50 MΩ or less at 10°C.
H sensor. 3. The pH according to claim 1, wherein the conductive substrate is basal plain pyrolytic graphite.
sensor. 4. The membrane having a reversible redox function is a polymeric membrane that performs a quinone-hydroquinone type redox reaction, and the membrane has a reversible redox function of 0 to -
The pH sensor according to claim 1, which is obtained by electrolytic oxidative polymerization at a temperature of 100°C.
JP60290812A 1985-12-25 1985-12-25 Ph sensor Pending JPS62150150A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60290812A JPS62150150A (en) 1985-12-25 1985-12-25 Ph sensor
DK626986A DK626986A (en) 1985-12-25 1986-12-23 ion sensor
US06/946,089 US4798664A (en) 1985-12-25 1986-12-24 Ion sensor
DE3689722T DE3689722T2 (en) 1985-12-25 1986-12-24 Ion sensor.
EP86402933A EP0228969B1 (en) 1985-12-25 1986-12-24 Ion sensor
KR1019860011230A KR890002940B1 (en) 1985-12-25 1986-12-24 Ion sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60290812A JPS62150150A (en) 1985-12-25 1985-12-25 Ph sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62150150A true JPS62150150A (en) 1987-07-04

Family

ID=17760800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60290812A Pending JPS62150150A (en) 1985-12-25 1985-12-25 Ph sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62150150A (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59142451A (en) * 1983-02-03 1984-08-15 Terumo Corp Ion sensor
JPS61155943A (en) * 1984-12-28 1986-07-15 Jeol Ltd Method for evaluating ageing degree of alcoholic liquors
JPS61194343A (en) * 1985-02-25 1986-08-28 Terumo Corp Ph sensor
JPS61213662A (en) * 1985-03-19 1986-09-22 Terumo Corp Ph sensor
JPS61213660A (en) * 1985-03-19 1986-09-22 Terumo Corp Ph sensor
JPS61251764A (en) * 1985-04-30 1986-11-08 Terumo Corp Ph sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59142451A (en) * 1983-02-03 1984-08-15 Terumo Corp Ion sensor
JPS61155943A (en) * 1984-12-28 1986-07-15 Jeol Ltd Method for evaluating ageing degree of alcoholic liquors
JPS61194343A (en) * 1985-02-25 1986-08-28 Terumo Corp Ph sensor
JPS61213662A (en) * 1985-03-19 1986-09-22 Terumo Corp Ph sensor
JPS61213660A (en) * 1985-03-19 1986-09-22 Terumo Corp Ph sensor
JPS61251764A (en) * 1985-04-30 1986-11-08 Terumo Corp Ph sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0228969B1 (en) Ion sensor
JPH048744B2 (en)
EP0245168B1 (en) Ion sensor
US5139626A (en) Ion concentration measurement method
JPS61251764A (en) Ph sensor
JPH0446378B2 (en)
JPS62150150A (en) Ph sensor
EP0411127A1 (en) Ion-sensitive film, a process for producing the same, and ion sensor
JPH0376863B2 (en)
JPH0375064B2 (en)
JPS61213662A (en) Ph sensor
US5192417A (en) Lithium ion sensor
JPS61194343A (en) Ph sensor
JPS6252449A (en) Calcium ion sensor
JPH0376862B2 (en)
CA1299652C (en) Lithium ion sensor
JPH0362226B2 (en)
JPS62180259A (en) Ammonium ion sensor
JPH0376861B2 (en)
JPH0641929B2 (en) Ion sensor
JPS62276452A (en) Ion selective fet sensor
JPS62169043A (en) Ph sensor
JPS62265559A (en) Hydrogen carbonate ion sensor
JPS6275347A (en) Ph measurement
JPH0422465B2 (en)