JPS6221054A - Chlorine ion sensor - Google Patents

Chlorine ion sensor

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JPS6221054A
JPS6221054A JP60159639A JP15963985A JPS6221054A JP S6221054 A JPS6221054 A JP S6221054A JP 60159639 A JP60159639 A JP 60159639A JP 15963985 A JP15963985 A JP 15963985A JP S6221054 A JPS6221054 A JP S6221054A
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chloride ion
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chlorine ion
sensor
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秀一郎 山口
Norihiko Ushizawa
牛沢 典彦
Takeshi Shimomura
猛 下村
Noboru Koyama
昇 小山
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attempt improved compactness and safety, by covering a surface of a conductive substrate with a film of reversible oxidation and reduction functions and a surface of the film with a chlorine ion selective property. CONSTITUTION:After cutting out a circular column with a diameter of 5mm as a conductive substrate from, for instance, a plate of basal plain pyrolitic graphite (BPF) 11, a piece connected with a lead wire 16 on its bottom surface 11b using conductive adhesive agent 15 is covered and insulated by an insulator 12 of thermal-shrinkage tube in such a way that the top surface 11a of the BPG 11 is sticking out a little. The sticking out end of this BPG 11 substrate is peeled off with a knife blade to a newly exposed surface and by making this a working electrode, electrolytic oxidation of a saturated sodium chloride calomel electrode as reference electrode and platinum gauze as opposing electrodes is performed to form an electrolytic oxidation polymerization film 13. Next, the electrode covered with the electrolytic oxidation polymerization film is immersed in a solution containing a chlorine ion carrier substance and the electrode is dried and a chlorine ion selecting film 14 is spread on the electrolytic oxidation polymerization film 13. Thus, improved compactness and safety of the sensor are attempted for quicker progress of measurement.

Description

【発明の詳細な説明】 1、発明の背景 〔産業上の利用分野〕 本発明は塩素イオンセンサー、更に詳細には、内部(標
準)溶液を有しない固体型の塩素イオンセンサーに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 1. Background of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a chloride ion sensor, and more particularly to a solid-state chloride ion sensor without an internal (standard) solution.

〔従来の技術及び問題点〕[Conventional technology and problems]

従来、溶液中のイオン濃度を電極電位応答で測定するイ
オンセンサーとしてイオン選択性電極が使用されている
。そして、このイオン選択性電極は、その内部構造から
、(1)イオン選択性膜と内部(標準)溶液及びその溶
液に浸された内部比較電極を内蔵するもの(内部溶液タ
イツ)と(2)イオン選択性膜ないしはイオン感応膜を
導電性基体に直接結合し九膜構造のもの(直接結合タイ
f)に大別することができる。
Conventionally, ion-selective electrodes have been used as ion sensors that measure the ion concentration in a solution based on electrode potential response. From its internal structure, this ion-selective electrode consists of (1) an ion-selective membrane, an internal (standard) solution, and an internal reference electrode immersed in the solution (internal solution tights); It can be roughly divided into nine membrane structures in which an ion-selective membrane or an ion-sensitive membrane is directly bonded to a conductive substrate (direct bond type f).

斯かるイオンセンサーのうち、塩素イオンセンサーとし
ては、塩化銀電極の如き導電性基体の表面に難溶性固体
膜を被着した直接結合タイプのものが知られている。こ
の電極では、塩素イオンを電解酸化した場合に流れる拡
散限界電流値をm++定し、塩素イオン濃度を定量する
。然しなから、この方法では拡散限界電流値が塩素イオ
ン濃度と比例関係にあるため、広い濃度範囲におけるα
1定は困難であり、また電解によって共存イオンも同時
に電解されることがあるため、塩素イオンに対応する拡
散限界電流値のみを選択的に測定できない場合があり、
史に生体中での測定に適用する場合には感電の危険性が
ある等の原理上、実用上の問題点があった。
Among such ion sensors, a direct bond type sensor in which a poorly soluble solid film is deposited on the surface of a conductive substrate such as a silver chloride electrode is known as a chloride ion sensor. In this electrode, the diffusion limit current value m++ that flows when chlorine ions are electrolytically oxidized is determined, and the chlorine ion concentration is determined. However, in this method, the diffusion limiting current value is proportional to the chloride ion concentration, so α in a wide concentration range
Since it is difficult to obtain a constant value, and coexisting ions may also be electrolyzed at the same time, it may not be possible to selectively measure only the diffusion limit current value corresponding to chloride ions.
Historically, there have been problems in principle and in practical terms, such as the risk of electric shock when applied to measurements in living organisms.

また、これらの問題点を解決するものとして、基準濃度
の塩素イオンを含む内部溶液を収容する内部液室と被検
液との間を四級アンモニウム塩を含有する液膜で隔離し
て内部溶液と被検液との間に生ずる膜電位差を測定する
ことにより塩素イオン濃度を定量する内部溶液タイプの
いわゆる液膜型塩素イオンセンサーが知られている。然
しなから、この種のセンサーは内部溶液及び内S液室を
有するため、小型化が困難であるという欠点があった。
In addition, as a solution to these problems, a liquid membrane containing a quaternary ammonium salt is used to separate the internal liquid chamber containing the internal solution containing the standard concentration of chloride ions from the test liquid, and the internal solution is An internal solution type so-called liquid film type chlorine ion sensor is known, which quantifies the chloride ion concentration by measuring the membrane potential difference generated between the test liquid and the sample liquid. However, since this type of sensor has an internal solution and an internal S liquid chamber, it has the disadvantage that it is difficult to miniaturize it.

L 発明の目的 斯かる実状において、本発明者は内部溶液及び内部液室
を有しない固体型の塩素イオンセンサーであって、かつ
従来品の有する上記欠点のないセンサーを開発すぺ〈櫨
々検討を重ねていたところ、塩素イオン選択性膜を導電
性基体の表面に直接被着せすに、予め可逆的酸化還元機
能を有する膜を被着した上に重ねて被着することにより
小型化可能で応答速度が速い等、センサー特性に優れた
塩素イオンセンサーを得ることができることを見出し、
本発明を完成した。
L. Purpose of the Invention Under these circumstances, the present inventor has made a project to develop a solid-state chloride ion sensor that does not have an internal solution or an internal liquid chamber, and that does not have the above-mentioned drawbacks of conventional products. However, in order to directly apply a chloride ion selective membrane to the surface of a conductive substrate, it was found that miniaturization could be achieved by depositing a membrane with a reversible redox function on top of the membrane in advance. We discovered that it was possible to obtain a chloride ion sensor with excellent sensor characteristics such as fast response speed.
The invention has been completed.

すなわち本発明は、溶液中の塩素イオン濃度tl−電極
電位応答で測定する塩素イオンセンサーであって、導電
性基体の表面に可逆的酸化還元機能を有する膜を被着し
、かつ、該被膜の表面に塩素イオン選択性膜を被着して
なることを特徴とする塩素イオンセンサーを提供するも
のである。
That is, the present invention is a chloride ion sensor that measures the chloride ion concentration in a solution based on the tl-electrode potential response, in which a film having a reversible redox function is deposited on the surface of a conductive substrate, and The present invention provides a chloride ion sensor characterized by having a chloride ion selective membrane adhered to its surface.

本発明は更に、塩素イオン選択性膜が塩素イオンキャリ
ヤー物質を担持せしめ念高分子膜である塩素イオンセン
サーを提供するものである。
The present invention further provides a chloride ion sensor in which the chloride ion selective membrane supports a chloride ion carrier material and is a polymer membrane.

璽1発明の詳細な説明 本発明の塩素イオン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・ぎロリテイツク・
グラファイト (basal plane pyrolytic gr
aphite ;  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1.e
ラゾウム等の金属、特に貴金槁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
が挙けられる。就中、導電性炭素材料が好ましく、BP
Gが特に好ましい。
1. Detailed Description of the Invention Examples of the conductive substrate used in the chloride ion sensor of the present invention include basal, plain, gyrolytic, and
Graphite (basal plane pyrolytic gr
aphite (hereinafter referred to as BPG), conductive carbon materials such as glassy carbon: gold, platinum, copper, silver1. e
Examples include metals such as lazoum, particularly precious metals, and those whose surfaces are coated with semiconductors such as indium oxide and tin oxide. Among these, conductive carbon materials are preferred, and BP
G is particularly preferred.

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機能によって導電性基
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依わされる
ものをいう。
In addition, a film with a reversible redox function (hereinafter sometimes referred to as a redox film) is an electrode formed by adhering this film to the surface of a conductive substrate, which has a reversible redox function and is applied to a conductive substrate at a constant potential. 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 type redox reaction. etc. are mentioned as suitable ones. Note that, in the case of a polymer, the quinone-hydroquinone type redox reaction herein refers to, for example, a reaction represented by the following reaction formula.

OOH OOH (式中、Rls R”は例えば芳香族含有構造の化合物
を示す) また、ア2ンー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。
OOH OOH (In the formula, Rls R'' represents, for example, a compound with an aromatic-containing structure.) In addition, the 2-quinoid type redox reaction is expressed by the following reaction formula, for example, in the case of a polymer as described above. refers to something expressed as

(式中%R”%R’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
挙けられる。
(In the formula, %R"%R' indicates, 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 (a) to (C). Examples include compounds.

偽’)  (OH)m。False’) (OH)m.

Art −fR’ )□ (式中、Arlは芳香核、各R6は置換基、m。Art-fR’)□ (In the formula, Arl is an aromatic nucleus, each R6 is a substituent, and m.

は1ないしArlの有効原子価数、Jは0ないしAr1
の有効原子価数−1を示す)で表わされるヒドロキシ芳
香族化合物AI”lの芳香核は、例えばベンゼン核のよ
うに単項のものであっても、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。置換基Bsとしては、
例えばメチル基等のアルキル基、フェニル基叫のアリー
ル基、およびハロダン原子等が挙けられる。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
ビリシン、0−またはm−ペンシルアルコール、o−5
m−またハル−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、0−lm−ま九はp
−ヒドロキシアセトフェノン、0−lm−ま虎はp−ベ
ンゾフェノール、0−lm−またap−ヒドロキシベン
ゾフェノン、o−1m−4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、1.5
−ジヒドロキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフi
レン、ビスフェノールA、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、l、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。
is the effective valence number of 1 to Arl, J is 0 to Ar1
Even if the aromatic nucleus of the hydroxy aromatic compound AI"l is a single element such as a benzene nucleus, it can be an anthracene nucleus, a pyrene nucleus, a chrysene nucleus, a perylene nucleus, etc. , may be a polycyclic one such as a coronene nucleus, and may be not only a benzene nucleus but also a heterocyclic nucleus.As the substituent Bs,
Examples include alkyl groups such as methyl groups, aryl groups such as phenyl groups, and halodane atoms. Specifically, for example, dimethylphenol, phenol, hydroxybiricin, 0- or m-pencyl alcohol, o-5
m-also halu-hydroxybenzaldehyde, 0- or m-hydroxyacetophenone, 0-lm-ma9 p
-Hydroxyacetophenone, 0-lm-or p-benzophenol, 0-lm-also ap-hydroxybenzophenone, o-1m-4 or p-carboxyphenol, diphenylphenol, 2-methyl-8-hydroxyquinoline, 5-hydroxy-1,4-naphthoquinone,
4-(p-hydroxyphenyl)2-butanone, 1.5
-dihydroxy-1,2,3,4-tetrahydronaph i
Ren, bisphenol A, salicylanilide, 5-hydroxyquinoline, 8-hydroxyquinoline, l,8-dihydroxyanthraquinone, 5-hydroxy-1,4-
Examples include naphthoquinone.

□□□) 次式 %式%) (式中、Ar2は芳香核、各R6は置換基、m3は1な
いしA r zの有効原子価数、n3は0ないし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R@とじては化合物(a)にお
けるA r 1、置換基Bs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と、アニリ
ン、1.2−シアミノベンゼン、アミノピレン、シアミ
ノピレン、シアミノピレン、アミノクリセン、シアミノ
クリセン、l−アミノフェナントレン、9−アミノフェ
ナントレン、9.10−シアミノフェナントレン、1−
アミノアントラキノン、p−フェノキシアニリン、0−
フェニレンシアミン、p−10ロアニリン、3.5−シ
クロロアニリン、2.4.6−ドリクロロアニリン、N
−メチルアニリン、N−フェニル−p−フエニレンゾア
ミン等である。
□□□) Following formula % formula %) (In the formula, Ar2 is an aromatic nucleus, each R6 is a substituent, m3 is 1 to the effective valence number of Arz, and n3 is 0 to Ar!
The amine aromatic compound Ar! The aromatic nucleus and the substituent R@ are the same as A r 1 and the substituent Bs in compound (a), respectively. Specific examples of amine aromatic compounds include aniline, 1,2-cyaminobenzene, aminopyrene, cyaminopyrene, cyaminopyrene, aminochrysene, cyamochrysene, l-aminophenanthrene, 9-aminophenanthrene, 9.10-cyamino Phenanthrene, 1-
Aminoanthraquinone, p-phenoxyaniline, 0-
Phenylenecyamine, p-10 loaniline, 3.5-cycloaniline, 2.4.6-drichloroaniline, N
-methylaniline, N-phenyl-p-phenylenezoamine, etc.

←) 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、ゾルプリン、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。
←) Quinones such as 1.6-pyrenequinone, 1,2,5.8-tetrahydroxynarizarin, phenanthrenequinone, 1-aminoanthraquinone, zolpurin, 1-amino-4-hydroxyanthraquinone, and anthralfine.

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)?す(N−メチルアニリン)〔大貫、検出、小山
、日本化学会誌、1801−1809(1984))、
?す(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル
)、−リ(o−フェニレンシアミン)、/IJ(フェノ
ール〕、?リキシレノール;ピラゾロキノン系ビニルモ
ノマーの重合体、インアロキサシン糸ビニルモノマーの
重合体等のキノン系ピニルーリマー縮重合化合物のよう
な←)〜(c)の化合物を含有する有機化合物、(〜〜
(e)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)を?リピニル化合物、?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。
Furthermore, compounds that can form the redox film according to the present invention include (d)? (N-methylaniline) [Onuki, Sendai, Koyama, Journal of the Chemical Society of Japan, 1801-1809 (1984)],
? (2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether), -(o-phenylenecyamine), /IJ (phenol), ?lixylenol; polymer of pyrazoquinone vinyl monomer, inaloxacin yarn polymer of vinyl monomer An organic compound containing a compound of
Low polymerization degree polymer compound (oligomer) of the compound (e)
, or (a) to (c)? Lipinyl compound? Examples include those having the redox reactivity, such as those fixed to a polymer compound such as a lyamide compound.

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.

本発明において、叙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、アミノ芳香族
化合物、ヒドロキシ芳香族化合物等を電解酸化重合法ま
たは電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。これらの方法の中では、特に電解酸化重合法によ
るのが好ましい。
In the present invention, in order to deposit a compound capable of forming the above-mentioned redox film on the surface of a conductive substrate, an amino aromatic compound, a hydroxy aromatic compound, etc. are applied by an electrolytic oxidation polymerization method or an electrolytic deposition method. By direct polymerization on the substrate surface or by applying electron beam irradiation, light, heat, etc.
A method of dissolving a pre-synthesized polymer in a solvent and fixing it to the substrate surface by dipping, coating, and drying the solution, or directly fixing the polymer film to the substrate surface by chemical treatment, physical treatment, or irradiation treatment. Among these methods, the electrolytic oxidation polymerization method is particularly preferred.

本発明において、電解酸化重合法は、溶媒中で適当な支
持を解質の存在下、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
チルスルホキシド、プロピレンカーゴネート等が、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
として挙けられる。斯くして被着でれる重合体膜は一般
に極めて緻密であり、薄膜であっても酸素の透過を阻止
することができる。然し、本発明効果を奏するためには
、酸化還元膜は当該酸化還元反応性を有するものであれ
ば特に制限はなく、膜の緻密の如何は問わない。
In the present invention, the electrolytic oxidative polymerization method involves electrolytically oxidizing and polymerizing an amine aromatic compound, a hydroxy aromatic compound, etc. in a solvent with appropriate support in the presence of a solute, thereby depositing a polymer film on the surface of a conductor. This will be implemented by Examples of the solvent include acetonitrile, water, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, propylene cargoonate, etc., and examples of the supporting electrolyte include sodium perchlorate, sulfuric acid, disodium sulfate, phosphoric acid, boric acid, and potassium tetrafluorophosphate. , quaternary ammonium salts, etc. are preferred. The polymer film deposited in this manner is generally very dense, and even a thin film can block oxygen permeation. However, in order to achieve the effects of the present invention, the redox film is not particularly limited as long as it has the redox reactivity, and it does not matter how dense the film is.

酸化還元膜の膜厚は0.1μm〜0.51と逢るように
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、5鶴より厚い場合には
膜抵抗が高くなり好ましくない。
The thickness of the redox film is preferably 0.1 μm to 0.51 μm. 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 μm, the film resistance will increase, which is not preferable.

また、本発明に使用される酸化還元膜は、これに電解質
を含浸でせて使用することができる。電触質としては、
例えばリン酸水素ニカリウム、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 membrane used in the present invention can be used by impregnating it with an electrolyte. As an electrolyte,
Examples include dipotassium hydrogen phosphate, sodium perchlorate, sulfuric acid, tetrafluoroborate, tetraphenylborate, and the like. 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.

叙上の如くして導電性基体に被着された酸化還元膜の表
面に重ねて被着される塩素イオン選択性膜は、例えば塩
素イオンキャリヤー物質を高分子化合物に担持せしめた
膜が使用される。
The chloride ion-selective membrane that is deposited over the surface of the redox membrane deposited on the conductive substrate as described above is, for example, a membrane in which a polymer compound supports a chloride ion carrier substance. Ru.

塩素イオンキャリヤー物質としては、塩素イオンを選択
的に輸送しつる物質であれば特に制限はないが、例えば
次式中 (式中、R7〜R書は各々同−若しくは異なって炭素数
8〜18のアルキル基金%R10は水素または炭素数1
〜8のアルキル基を示す)で表わされる四級アンモニウ
ムの塩及び次式で表わされるトリフェニルスズクロライ
ド等が挙げられる。
The chloride ion carrier substance is not particularly limited as long as it selectively transports chloride ions, but for example, in the following formula (wherein R7 to R are the same or different and have a carbon number of 8 to 18 The alkyl fund %R10 is hydrogen or carbon number 1
Examples include quaternary ammonium salts represented by the following formula (indicating an alkyl group of 8 to 8) and triphenyltin chloride represented by the following formula.

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、?リエステル、?リア
クリルアミド、?リアクリロニトリル、鑓すウレタン、
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
、例えばセパシン酸ゾオクチルエステル、アゾビン酸ゾ
オクチルエステル、マレイン酸ゾオクチルエステル等が
挙げ′られる。
In addition, examples of the polymer compound include vinyl chloride resin,
Vinyl chloride-ethylene copolymer? Riester,? Reacrylamide? Reacrylonitrile, urethane,
Examples include silicone resins, and those from which plasticizers do not easily dissolve are used. Examples of such plasticizers include sepacic acid zooctyl ester, azobic acid zooctyl ester, maleic acid zooctyl ester, and the like.

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。
Moreover, tetrahydrofuran is preferably used as the solvent.

酸化還元膜の表面に塩素イオン選択性膜を被着するには
、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、塩素イオンキャリヤー物
質0.1ないし5oii!及び電解質塩等を溶媒(例え
ばテトラヒドロフラン〕に溶かした溶液中に、基盤電極
(ここでは酸化還元膜被覆1%を甑)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〜3u、  特にQ、 3
2Ejl 〜2111となるようにするのが好ましい。
In order to deposit a chloride ion selective membrane on the surface of a redox membrane, for example, 50 to 500 parts by weight of a plasticizer and 0.1 to 5 parts by weight of a chloride ion carrier substance are added to 100 parts by weight of a polymer compound as a carrier. The base electrode (in this case, a 1% redox film coating was applied) was immersed in a solution of electrolyte salt, etc. dissolved in a solvent (e.g., tetrahydrofuran), pulled up, air-dried, and then dried (80°C, 3 minutes) about 30 times. Repeatedly, carrier film thickness 50 μm ~ 3u, especially Q, 3
It is preferable to set it to 2Ejl to 2111.

あるいは、ペースト塩化ビニル、塩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
盤電極上に厚さ50μmないし3Uになるように載せ、
160℃で1分間加熱処理してグル化することによって
も塩素イオンキャリヤー膜は得られる。
Alternatively, paste vinyl chloride, chloride ion carrier material, plasticizer electrolyte salt are mixed in the above weight ratio, and then placed on the base electrode to a thickness of 50 μm to 3 U.
A chloride ion carrier film can also be obtained by heat treatment at 160° C. for 1 minute to form a chloride ion carrier.

従来、イオン選択性電極に使用されてき次膜は、膜抵抗
を小さくするために一般に薄膜のものであつ念が、本発
明の塩素イオンセンサーにおいては必ずしも薄膜である
必要はなく、上記の如く約1〜3U程度の厚膜とするこ
とができる。このことは本発明センサーの独特の構成に
基くものと考えられるが驚くべきことである。ま念、本
発明に使用される塩素イオン選択性膜は被検液中の溶存
酸素その他共存物質の影響を有効に防ぐことができる。
Conventionally, the membranes used in ion-selective electrodes have generally been thin films in order to reduce membrane resistance, but in the chloride ion sensor of the present invention, they do not necessarily have to be thin films; It can be made into a thick film of about 1 to 3 U. This is thought to be based on the unique configuration of the sensor of the present invention, but is surprising. Please note that the chloride ion selective membrane used in the present invention can effectively prevent the effects of dissolved oxygen and other coexisting substances in the test solution.

本発明の塩素イオンセンサーを用いて被検液の塩素イオ
ン濃度を測定するには、第3図に示すように、槽21中
に塩素イオン濃度を測定すべき被検液22金入れ、この
溶液に本発明の塩素イオンセンサー23及び基準電極2
4としてのカロメル電極等を浸漬する。そして基準電極
24に対する塩素イオンセンサー23の電位差(起電力
)を電位差計26で測定する。このとき被検液22を攪
拌機25で攪拌するとよい。予め作成しておいた起電力
と塩素イオン濃度との検量顧から被検液の塩素イオン濃
度を読み取る。
In order to measure the chloride ion concentration of a test liquid using the chloride ion sensor of the present invention, as shown in FIG. The chloride ion sensor 23 and reference electrode 2 of the present invention
4. Dip the calomel electrode etc. Then, the potential difference (electromotive force) of the chlorine ion sensor 23 with respect to the reference electrode 24 is measured by the potentiometer 26. At this time, it is preferable to stir the test liquid 22 with a stirrer 25. The chlorine ion concentration of the test liquid is read from a calibration table of electromotive force and chloride ion concentration prepared in advance.

〔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 下記方法により第1図に示す塩素イオンセンサーを作製
した。
Example 1 A chloride ion sensor shown in FIG. 1 was produced by the following method.

(1)  ベーサル・プレーン・ピロリティック・グラ
フアイ)(BPG)(ユニオンカーバイド社製)の板か
ら直径5助の円柱を切出し次のち、その底面fL11 
l bに導電性接着剤(アミコン社製、C−850−6
)を用いてリード線16を接続したものをBPGの頂面
11aがやや突出するように熱収縮チューブで覆い絶縁
した。こうして作製し九BPG基体の突出先端部をナイ
フの刃で剥離はせ、新しい面を露出させた。次いでこれ
を作用極とし、朗和塩化ナトリウムカロメル電極(SS
CE)を基準電極、白金網を対極として下記条件で電解
酸化を行なった。
(1) Cut out a cylinder with a diameter of 5 mm from a board of Basal Plain Pyrolytic Graphi (BPG) (manufactured by Union Carbide), and then cut the bottom surface fL11.
Conductive adhesive (manufactured by Amicon, C-850-6)
) was used to connect the lead wire 16, and the BPG was covered with a heat shrink tube to insulate it so that the top surface 11a of the BPG slightly protruded. The protruding tip of the nine BPG substrate thus produced was peeled off with a knife blade to expose a new surface. This was then used as a working electrode and a Rowa sodium chloride calomel electrode (SS
Electrolytic oxidation was performed under the following conditions using CE) as a reference electrode and platinum mesh as a counter electrode.

電解@ : 支持電解質として過塩素酸ナトリウム0.2Mおよび反
応体として2.6−キシレノール0.5Mの割合で含有
するアセトニトリル。
Electrolysis@: Acetonitrile containing 0.2M sodium perchlorate as supporting electrolyte and 0.5M 2,6-xylenol as reactant.

電解条件: 電解電位を0ゴルトから1.5ゴルトまで3回帰列(掃
引速度50ミリボルト/秒)したのち、1.SXシルト
10分間定電位電解。
Electrolysis conditions: After 3 regressions of the electrolytic potential from 0 Gault to 1.5 Gault (sweep speed 50 millivolts/sec), 1. SX silt 10 minute constant potential electrolysis.

こうして、BPG基体の露出先端面上に2.6−キシレ
ノールの電解酸化1合膜(厚さ約30μm)を形成した
。この電解酸化重合膜は暗青色であった。この電解酸化
重合膜被覆電極は、メタノール溶液で洗浄して未反応の
2,6−キシレノールを除去したのち、水洗し、0.1
Mの塩化ナトリウムに約1時間浸漬したのち水洗乾燥し
た。
In this way, an electrolytically oxidized film (about 30 μm thick) of 2,6-xylenol was formed on the exposed end surface of the BPG substrate. This electrolytically oxidized polymer film had a dark blue color. This electrolytically oxidized polymer membrane-coated electrode was washed with a methanol solution to remove unreacted 2,6-xylenol, and then washed with water.
After being immersed in sodium chloride (M) for about 1 hour, it was washed with water and dried.

I)上記(1)で作製した電解酸化重合膜被覆電極を下
記組成の塩素イオンキャリヤー物質含有液に浸漬したの
ち、乾燥を行ないt解酸化重合膜上に塩素イオン選択性
膜14を被着した。
I) The electrode coated with the electrolytically oxidized polymer membrane prepared in (1) above was immersed in a solution containing a chloride ion carrier substance having the following composition, and then dried, and the chloride ion selective membrane 14 was deposited on the deoxidized polymer membrane. .

なお、浸漬・乾燥操作は20回繰り返し、厚さ約Q、 
3 ME!lの塩素イオン選択性膜を形成した。
The dipping and drying operations were repeated 20 times, and the thickness was approximately Q.
3 ME! A chloride ion selective membrane of 1 was formed.

浸漬液組成; テトラフェニルスズクロライド   62.719?す
塩化ビニル(平均重合度1050)   324.71
mgセバシン酸ゾオクチル    725.3Mgテト
ラヒト四フラン        10mこうして作製し
たセンサーは充分に乾燥した後、1mMの塩化ナトリウ
ム水溶液に2時間浸漬してから以後の実験に用いた。
Immersion liquid composition: Tetraphenyltin chloride 62.719? Vinyl chloride (average degree of polymerization 1050) 324.71
mg zooctyl sebacate 725.3 Mg tetrahydrofuran 10 m After thoroughly drying the sensor thus prepared, it was immersed in a 1 mM aqueous sodium chloride solution for 2 hours before being used in subsequent experiments.

実験例1 実施例1で作製し次塩素イオンセンサーの塩素イオンに
対する応答性を、該センサーを8 X 10−’〜1.
3X10−”M塩化ナトリウム溶液に5SCEと共に浸
漬し、センサーの起電力を測定することにより調べた。
Experimental Example 1 The response to chlorine ions of the subchlorine ion sensor prepared in Example 1 was evaluated by testing the sensor at 8 x 10-' to 1.
It was investigated by immersing it in a 3X10-''M sodium chloride solution with 5SCE and measuring the electromotive force of the sensor.

なお、測定は37℃において行なった。その結果を第2
図に示す。
Note that the measurement was performed at 37°C. The result is the second
As shown in the figure.

第2図から明らかなように、起電力と塩素イオン濃度と
の関係は、8X10  ’〜1.3X10”Mの範囲で
良好な直線関係を示した。
As is clear from FIG. 2, the relationship between the electromotive force and the chlorine ion concentration showed a good linear relationship in the range of 8×10′ to 1.3×10″M.

また、各濃度における起電力測定において・センサーが
平衡電位の95%の電位に達するまでの時間(95俤応
答時間)は1分以内であつ念。
In addition, when measuring the electromotive force at each concentration, the time it takes for the sensor to reach 95% of the equilibrium potential (95 response time) is within 1 minute.

実験例2 実施例1で作製した塩素イオンセンサーの起電力に対す
る溶存酸素の影響を調べる九めに、上記実験例1の測定
水溶液の酸素分圧をPO!=O〜700 uHtまで変
えて実験例1と同様にして起電力を測定した。起電力の
差は±2 mV以内であり、本発明センサーが測定溶液
中の溶存酸素に影響されずに塩素イオン濃度を測定でき
ることが明らかとなった。
Experimental Example 2 In the ninth step of investigating the influence of dissolved oxygen on the electromotive force of the chloride ion sensor prepared in Example 1, the oxygen partial pressure of the aqueous solution measured in Experimental Example 1 was determined as PO! The electromotive force was measured in the same manner as in Experimental Example 1 by changing the value from =O to 700 uHt. The difference in electromotive force was within ±2 mV, demonstrating that the sensor of the present invention can measure chloride ion concentration without being affected by dissolved oxygen in the measurement solution.

実験例3 実施例1で作製した塩素イオンセンサーの塩素イオン選
択性を塩素イオンの過塩素酸イPot オンに対する選択係数K。、−76□。4− を求める
ことにより評価した。測定は、いわゆる混合法を用いて
行なった。すなわち、塩素イオン濃度を1mMに保ちつ
つ、過塩素酸ナトリウム溶液を添加して過塩素酸イオン
濃度を変化させたときの起電力の変化を求めることによ
り行なった。なお、測定は25℃において行なった。
Experimental Example 3 The chloride ion selectivity of the chloride ion sensor produced in Example 1 is expressed as the selectivity coefficient K for chloride ions with respect to perchlorate ions. , -76□. Evaluation was made by determining 4-. The measurements were carried out using the so-called mixed method. That is, the experiment was carried out by determining the change in electromotive force when the perchlorate ion concentration was changed by adding a sodium perchlorate solution while keeping the chloride ion concentration at 1 mM. Note that the measurements were performed at 25°C.

Pot その結果−”gKCl−/Cl0a−=−2,4であり
、一般に陰イオンセンサーの妨害イオンになることが多
い過塩素酸イオンに対しても、本発明センサーは影響を
受けにくいことが明らかとなった。
Pot The result was ``gKCl-/Cl0a-=-2,4, and it was clear that the sensor of the present invention was not easily affected by perchlorate ions, which generally tend to interfere with anion sensors. It became.

■1発明の具体的効果 本発明の塩素イオンセンサーは、 (1)  固体型で内部液室を必要とせず、小製化が可
能でかつ安全であるため生体内溶液の1nsitu  
測定などに利用できる (1)  被検液中の溶存酸素をはじめ種々の共存物質
の影響を受けにくく、被検液の種類に制限されることな
く使用することができる (j)95一応答が1分根度と短かく、迅速な測定が可
能である 噌 経時安定性に優れ、長期間再現性のよい測定が可能
である (V)  同一の特性を有するセンサーを複数容易に作
製できる 等、実用上の種々のオリ点を有する。
■1 Specific Effects of the Invention The chloride ion sensor of the present invention has the following features: (1) It is a solid type, does not require an internal liquid chamber, can be miniaturized, and is safe;
Can be used for measurements, etc. (1) It is less susceptible to the effects of various coexisting substances, including dissolved oxygen in the test solution, and can be used regardless of the type of test solution. (j) 95-response is It has a short root length of 1 minute and allows for quick measurements.It has excellent stability over time and enables measurements with good reproducibility over a long period of time. It has various practical starting points.

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

第1図は本発明の塩素イオンセンサーの拡大断面説明図
゛を示す。第2図は本発明の塩素イオンセンサーの起電
力と塩素イオン濃度の関係を示す図面である。第3図は
本発明の塩素イオンセンサーによる塩素イオン濃度測定
方法の一例を示す概略図である。 11・・・BPG   lla・・・頂面11b・・・
底面部  12・・・絶縁体13・・・電解酸化重合膜 14・・・塩素イオン選択性膜 15・・・導電性接着剤  16・・・リード21・・
・槽  22・・・被検液 23φ舎・塩素イオンセンサー 24・・・基準電極  25・・・攪拌機26・・・電
位差計 以上
FIG. 1 shows an enlarged sectional explanatory view of the chloride ion sensor of the present invention. FIG. 2 is a drawing showing the relationship between the electromotive force and the chloride ion concentration of the chloride ion sensor of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a method for measuring chloride ion concentration using the chloride ion sensor of the present invention. 11... BPG lla... Top surface 11b...
Bottom part 12... Insulator 13... Electrolytic oxidation polymer membrane 14... Chlorine ion selective membrane 15... Conductive adhesive 16... Lead 21...
・Tank 22... Test liquid 23φ chamber ・Chlorine ion sensor 24... Reference electrode 25... Stirrer 26... Potentiometer or higher

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、溶液中の塩素イオン濃度を電極電位応答で測定する
塩素イオンセンサーであって、導電性基体の表面に可逆
的酸化還元機能を有する膜を被着し、かつ、該被膜の表
面に塩素イオン選択性膜を被着してなることを特徴とす
る塩素イオンセンサー。 2、塩素イオン選択性膜が塩素イオンキャリヤー物質を
担持せしめた高分子膜である特許請求の範囲第1項記載
の塩素イオンセンサー。
[Claims] 1. A chloride ion sensor that measures the chloride ion concentration in a solution based on electrode potential response, which comprises a membrane having a reversible redox function attached to the surface of a conductive substrate; A chloride ion sensor characterized by having a chloride ion selective membrane adhered to the surface of the coating. 2. The chloride ion sensor according to claim 1, wherein the chloride ion selective membrane is a polymer membrane carrying a chloride ion carrier substance.
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