KR20130110803A - Ph microelectrode and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A pH measuring microelectrode and a manufacturing method thereof are provided to effectively perform a study on a primary production effect of a benthic microalgae inhabiting on the sea bottom. CONSTITUTION: A pH measuring microelectrode includes a liquid-ion exchanging penetrating film (40), an inner glass tube (10), an outer case (20), a pH electrolyte (32), a shielding electrolyte, 3M KCl (34), an Ag/AgCl signal detecting electrode, and an Ag/AgCl reference electrode (52). The inner glass tube is composed of a green glass tube (12) and an Ar glass (14) and includes the pH electrolyte inside. The shielding electrolyte and the Ag/AgCl reference electrode are arranged inside a space between the inner glass tube and the outer case. The Ag/AgCl signal detecting electrode is arranged inside the inner glass tube.

Description

피에이치 측정용 미세전극 및 그 제작 방법 {pH microelectrode and manufacturing method thereof} PH measurement microelectrode and its manufacturing method {pH microelectrode and manufacturing method

본 발명은 저서환경 연구에 사용되는 피에이치 측정용 미세전극 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 해저에 서식하는 저서성 미세조류의 일차생산 영향 연구에 보다 더 적합한 피에이치 측정용 미세전극 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a microelectrode for measuring pH used in the study of the benthic environment, and to a method for manufacturing the same, more specifically, a microelectrode for measuring the pH more suitable for the primary production effect of the benthic microalgae inhabiting the seabed and its It is about a manufacturing method.

당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 미생물 생태학 분야 및 저서미세조류 분야에서 사용되는 미세전극은 끝의 크기가 1-100 마이크로미터 정도로 미세한 바늘 형태로 되어 있고 특정 화합물의 농도를 측정하는 기구이다. As is well known to those skilled in the art, microelectrodes used in microbial ecology and low microalgae are in the form of needles with a tip size of 1-100 micrometers and are instruments for measuring the concentration of specific compounds.

상기 저서미세조류는 해저에 서식하는 저서성 미세조류이며, 미세조류와 관련한 내용은 공개특허번호 10-2007-0056619에 공개되어 있다. The benthic microalgae are benthic microalgae that inhabit the seabed, and the contents of the microalgae are disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0056619.

미세전극 끝의 좁은 반응 범위로 인해 바이오필름(biofilm), 플록(floc), 미생물집합체(aggregates), 미생물매트(microbial mats), 퇴적물(sediment) 등에서 국부적인 측정이 가능하다. 미세전극이 시료에 투입되기는 하지만 작은 끝 직경으로 인해 구조나 생물활동에 영향이 적다. The narrow reaction range at the tip of the microelectrode enables local measurements in biofilm, floc, aggregates, microbial mats and sediments. Although microelectrodes are introduced into the sample, their small tip diameters have little effect on structure or biological activity.

미세전극은 전류측정(amperometric), 전압측정(voltammetric), 전위차측정(potentiometric), 광학측정(optical) 방식 등 네 가지 형태의 미세전극이 있다There are four types of microelectrodes: amperometric, voltammetric, potentiometric, and optical.

상기 미세전극 중에서 전위차측정 미세전극은 계면(interface)에서의 전하분리(charge separation)에 의해 생성된 미세전극 끝 부분에서의 전기적 전위차 측정에 기반을 두고 있다. 통상적으로 상기 계면(interface)은 이온 선택적 투과막에 의해 형성된다. The potentiometric measurement of the microelectrode is based on the measurement of the electrical potential difference at the tip of the microelectrode generated by charge separation at the interface (interface). Typically, the interface is formed by an ion selective permeable membrane.

상기와 같은 전위차측정식 미세전극에는 피에이치(pH) 미세전극이 포함되며, 이 피에이치 측정용 미세전극은 액체이온막(Liquid ion-exchanging Membrane, LIX) 미세전극을 기반으로 제작된다. The potentiometric microelectrode as described above includes a pH microelectrode, and the microelectrode for pH measurement is manufactured based on a liquid ion-exchanging membrane (LIX) microelectrode.

액체이온교환막 미세전극 테크닉은 세포 내의 다양한 이온 농도의 측정을 위해 세포 생리학자들에 의해 개발되었다. 액체이온교환막 미세전극은 끝 직경을 1 마이크로미터 이하로도 만들 수 있다. 환경내의 많은 매질들이 액체이온교환막 전극에 의해 측정되고 있다(예; NH4 +, NO3 -, NO2 -, H+, Ca2 +, CO2, CO3 2 -등).Liquid ion exchange membrane microelectrode techniques have been developed by cell physiologists for the measurement of various ion concentrations in cells. Liquid ion-exchange membrane microelectrodes can also have tip diameters of less than 1 micron. Many media in the environment are measured by liquid ion exchange membrane electrodes (eg NH 4 + , NO 3 , NO 2 , H + , Ca 2 + , CO 2 , CO 3 2 −, etc.).

NH4 +, NO2 -, NO3 - 미세전극은 담수와 조간대 환경에서의 바이오필름과 퇴적물에서 질소 순환 연구에 사용되고, H+, Ca2 +, CO2 전극은 최근에 산호초, 유공충, 퇴적물, 미생물 매트 등의 광합성, 석회화, 호흡 등의 연구에 사용되고 있다. 단점은 수명이 수일에 불과하다는 것이다. NH 4 +, NO 2 -, NO 3 - microelectrode used in the nitrogen cycle studies in biofilms and deposits on the fresh water and the inter-tidal environment, H +, Ca 2 +, CO 2 electrode has recently reef on, foraminifera, sediment, It is used for the study of photosynthesis, calcification, respiration, etc. of a microorganism mat. The disadvantage is that it lasts only a few days.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 해저에 서식하는 저서성 미세조류의 일차생산 영향 연구에 보다 더 적합한 피에이치 측정용 미세전극 및 그 제작 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a microelectrode for measuring PH and a method of manufacturing the same, which are more suitable for the study of the primary production effect of benthic microalgae inhabiting the seabed.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극은, 이산화탄소 농도 변화에 수반되는 피에이치(pH) 농도 변화를 측정하기 위한 피에이치 측정용 미세전극에 있어서, 액체이온교환막 투과막과, 내부 유리관, 외부 케이스, 피에이치 전해질, 보호 전해질, Ag/AgCl 신호검출 전극, Ag/AgCl 기준전극을 포함하고; 상기 내부 유리관은 녹색유리관과 백색유리관(AR glass)으로 이루어지며, 내부에 피에이치 전해질을 포함하고; 상기 내부 유리관과 외부 케이스 사이 공간에는 상기 보호 전해질(shielding electrolyte, 3M KCl)과 상기 Ag/AgCl 기준전극이 포함되고; 상기 내부 유리관 내에는 Ag/AgCl 신호검출 전극이 배치되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the pH measurement microelectrode according to the present invention includes a liquid ion exchange membrane permeable membrane and an internal glass tube, in the pH measurement microelectrode for measuring a pH concentration change accompanying a carbon dioxide concentration change. An outer case, a PH electrolyte, a protective electrolyte, an Ag / AgCl signal detection electrode, an Ag / AgCl reference electrode; The inner glass tube includes a green glass tube and a white glass tube (AR glass), and includes a PH electrolyte therein; A space between the inner glass tube and the outer case includes the shielding electrolyte (3M KCl) and the Ag / AgCl reference electrode; Ag / AgCl signal detection electrode is disposed in the inner glass tube.

바람직하게는, 상기 피에이치 전해질은 300 밀리몰농도 염화칼륨과 50 밀리몰농도 인산나트륨을 혼합하여 피에이치 7.0이 되도록 한 것이고, 상기 보호 전해질은 염화칼륨(KCl)로 이루어진다. Preferably, the pH electrolyte is a mixture of 300 mmol potassium chloride and 50 mmol sodium phosphate to make pH 7.0, and the protective electrolyte is made of potassium chloride (KCl).

바람직하게는, 상기 녹색유리관의 재료는 AR glass(Schott 8516)이고, 상기 백색유리관의 재료는 AR glass(Schott 8350)이다. Preferably, the material of the green glass tube is AR glass (Schott 8516), the material of the white glass tube is AR glass (Schott 8350).

그리고, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법은, 이산화탄소 농도 변화에 수반되는 피에이치(pH) 농도 변화를 측정하기 위한 피에이치 측정용 미세전극으로서 액체이온교환막 투과막과, 내부 유리관, 외부 케이스, 피에이치 전해질, 보호 전해질, Ag/AgCl 신호검출 전극, Ag/AgCl 기준전극을 포함하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법에 있어서, 상기 피에이치 전해질을 담기 위한 미세전극으로서 상기 내부유리관을 제작하는 내부 유리관 제작 단계; 상기 미세전극의 끝을 제작하는 단계; 상기 미세전극의 끝을 소수성의 투과막으로 밀봉하기 위해 실란화하는 단계; 상기 보호 전해질을 포함하기 위한 외부케이스를 제작하는 단계; 상기 미세전극의 끝 절단 및 보강 단계; 상기 피에이치 전해질 제조 및 삽입 단계; 상기 액체이온교환막 투과막의 제조 및 주입 단계; 상기 Ag/AgCl 신호검출 및 기준 전극 제작 단계; 상기 보호 전해질의 삽입 단계;를 포함하고, 상기 내부 유리관 제작단계는, 그 끝 부분에 상기 액체이온교환막 투과막이 들어있는 녹색 유리관을 제작하는 단계와 상기 녹색 유리관을 지지하기 위한 백색 유리관을 제작하는 단계 및 상기 녹색 유리관과 백색 유리관을 열로서 결합하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, in order to achieve the above object, the manufacturing method of the pH measurement microelectrode according to the present invention is a pH measurement microelectrode for measuring the pH change accompanying the carbon dioxide concentration change as a liquid ion exchange membrane permeation membrane and In the manufacturing method of the pH measurement microelectrode comprising an inner glass tube, an outer case, a PH electrolyte, a protective electrolyte, an Ag / AgCl signal detection electrode, Ag / AgCl reference electrode, the inner as a micro electrode for containing the PH electrolyte An inner glass tube manufacturing step of manufacturing a glass tube; Manufacturing an end of the microelectrode; Silanizing to seal the ends of the microelectrodes with a hydrophobic permeable membrane; Manufacturing an outer case for containing the protective electrolyte; Cutting and reinforcing the tip of the microelectrode; Preparing and inserting the PA electrolyte; Preparing and injecting the liquid ion exchange membrane permeable membrane; Detecting the Ag / AgCl signal and manufacturing a reference electrode; And inserting the protective electrolyte, wherein the inner glass tube manufacturing step includes preparing a green glass tube containing the liquid ion exchange membrane permeable membrane at an end thereof, and manufacturing a white glass tube for supporting the green glass tube. And combining the green glass tube and the white glass tube as heat.

바람직하게는, 상기 미세전극의 끝 제작 단계는 열선을 이용하여 상기 녹색 유리관 끝은 1-3 마이크로미터로 한다. Preferably, in the manufacturing step of the tip of the microelectrode, the tip of the green glass tube is 1-3 micrometers using a heating wire.

바람직하게는, 상기 미세전극의 끝은 파스츄어 피펫의 가는 부분의 끝을 토치로 녹여서 둥그렇게 만든 브레이커를 사용하여 절단한다. Preferably, the tip of the microelectrode is cut using a breaker made by melting the end of the thin portion of the pasture pipette with a torch.

바람직하게는, 상기 미세전극의 끝이 설정된 두께로 두꺼워지도록 가열하여 상기 미세전극의 끝을 보강한다. Preferably, the tip of the microelectrode is heated to thicken to a predetermined thickness to reinforce the tip of the microelectrode.

바람직하게는, 상기 피에이치 전해질은 300 밀리몰농도 염화칼륨과 50 밀리몰농도 인산나트륨을 혼합하여 피에이치 7.0이 되도록 한다. Preferably, the pH electrolyte is mixed with 300 mmol potassium chloride and 50 mmol sodium phosphate to make pH 7.0.

바람직하게는, 상기 액체이온교환막 투과막은 이오노포어(ionophore), 비활성 용매, 첨가제를 포함하여 이루어진다.
Preferably, the liquid ion exchange membrane permeable membrane comprises an ionophore, an inert solvent, and an additive.

본 발명의 피에이치 측정용 미세전극 및 그 제작 방법에 따르면, 해저에 서식하는 저서성 미세조류의 일차생산 영향 연구를 보다 더 효과적으로 수행할 수 있다.
According to the microelectrode for measuring pH of the present invention and a method of manufacturing the same, it is possible to more effectively conduct the primary production impact study of benthic microalgae inhabiting the seabed.

도 1은 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극 제작 방법의 흐름도이다.
도 3 내지 도 15는 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극 및 그 제작 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
1 is a block diagram of a microelectrode for measuring pH according to the present invention.
2 is a flowchart of a method for manufacturing a microelectrode for measuring pH according to the present invention.
3 to 15 are views for explaining a microelectrode for measuring the pH according to the present invention and a manufacturing method thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극 및 그 제작 방법의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 종래기술의 구성부재와 동일한 구성부재를 사용하는 경우에는 동일한 부재를 사용할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of a microelectrode for measuring pH and a method of manufacturing the same according to the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted, and in the case of using the same structural member as the prior art member, Will use the same members. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극(100)은, 내부 유리관(10)과, 외부 케이스(20), 피에이치 전해질(32), 보호 전해질(34), 액체이온교환막 투과막(40), Ag/AgCl 기준전극(52), Ag/AgCl 신호검출 전극(54), 봉합부로서 에폭시 수지(62, 64)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 1, the microelectrode 100 for measuring pH according to the present invention includes an inner glass tube 10, an outer case 20, a pH electrolyte 32, a protective electrolyte 34, and a liquid ion exchange membrane permeable membrane. 40, Ag / AgCl reference electrode 52, Ag / AgCl signal detection electrode 54, and epoxy resins 62 and 64 as sealing portions.

내부 유리관(10)은 녹색유리관(12)과 백색유리관(14)으로 이루어지며, 내부에 피에이치 전해질(32)을 포함한다. The inner glass tube 10 includes a green glass tube 12 and a white glass tube 14, and includes a PH electrolyte 32 therein.

내부 유리관(10)과 외부 케이스(20) 사이 공간에는 보호 전해질(shielding electrolyte, 3M KCl)(34)과 Ag/AgCl 기준전극(52)이 포함된다. Ag/AgCl 신호검출 전극(540)은 내부 유리관(10) 내에 배치된다. The space between the inner glass tube 10 and the outer case 20 includes a shielding electrolyte (3M KCl) 34 and an Ag / AgCl reference electrode 52. The Ag / AgCl signal detection electrode 540 is disposed in the inner glass tube 10.

상기와 같은 본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극, 즉 피에이치 액체이온교환막 미세전극의 제작 방법은 다음과 같다. The manufacturing method of the microelectrode for measuring pH according to the present invention as described above, that is, the liquid ionic exchange membrane microelectrode is as follows.

1. 내부 유리관(10)의 녹색유리관(12) 준비(제작) 단계(S100):1.Preparation (manufacturing) step (S100) of the green glass tube 12 of the inner glass tube 10:

도 3에 도시한 바와 같이, 녹색 유리관 재료(Scott 8516, Germany)를 길이 12 센티미터(cm) 가량의 모세관(녹색 유리관)(12)으로 만든다. 내부유리관(10)은 피에이치미세전극의 핵심 부분으로 녹색유리관(12)과 백색유리관(14)으로 이루어지며, 본 명세서에서 미세전극으로 표현되기도 한다. As shown in FIG. 3, the green glass tube material (Scott 8516, Germany) is made into a capillary tube (green glass tube) 12 approximately 12 centimeters (cm) in length. The inner glass tube 10 is composed of a green glass tube 12 and a white glass tube 14 as a core part of the HS electrode, which is also referred to as a micro electrode in the present specification.

본 발명의 제작 방법에 따르면, 먼저 녹색유리관(12)을 제작하고 백색유리관(14)을 제작하여 두 유리관을 접합한다. 이하, 녹색유리관(12)의 제작 과정을 설명한다. According to the manufacturing method of the present invention, first, the green glass tube 12 is manufactured, and the white glass tube 14 is manufactured to bond the two glass tubes. Hereinafter, the manufacturing process of the green glass tube 12 will be described.

녹색유리관 재료(Schott 8516, 외경: 3.5 밀리미터, 두께 0.45 밀리미터)를 약 15 센티미터 가량의 길이로 자른다. 녹색유리관 재료인 Schott 8516은 변형온도가 440 ℃ 정도로 비교적 낮고 잘 늘어나는 성질 때문에 미세전극 제작에 주로 사용되고 있다.The green glass tube material (Schott 8516, outer diameter: 3.5 millimeters, thickness 0.45 millimeters) is cut to a length of about 15 centimeters. Schott 8516, a green glass tube material, is mainly used in the manufacture of microelectrodes because of its relatively low strain temperature and excellent stretching properties of about 440 ° C.

도 3에 도시한 바와 같이, 녹색유리관을 양손으로 잡고 분젠 버너를 이용하여 빨갛게 달궈질 때까지 가열한다. 빨갛게 되기 시작한 후 약 1-2초 후에 유리관 양쪽 끝을 잡아당겨 대략 직경 1 밀리미터, 길이 30 센티미터 가량의 모세관을 만든다. 식힐 때 유리관을 빙빙 돌려주어 유리관이 구부러지지 않고 일직선이 되도록 한다. 두꺼운 부분은 약 5-10 밀리미터 가량 남겨두고 유리 커터를 이용하여 자른다. 가는 부분은 약 15 센티미터 가량 남겨두고 자른다.As shown in FIG. 3, the green glass tube is held by both hands and heated until it is red by using a Bunsen burner. About 1-2 seconds after starting to become red, pull both ends of the glass tube to form a capillary tube approximately 1 millimeter in diameter and 30 centimeters in length. When cooling, turn the glass tube round and straight so that the glass tube is not bent. Leave about 5-10 millimeters thick and cut with a glass cutter. The thin part is cut off about 15 centimeters.

녹색유리관(12)는 도 1에 도시한 바와 같이 그 끝 부분에 액체이온교환막 투과막(40)이 들어 있게 되며, 이를 위한 과정은 후술한다. As shown in FIG. 1, the green glass tube 12 includes a liquid ion exchange membrane permeable membrane 40 at an end thereof, a process for which will be described later.

2. 내부유리관(10)의 백색유리관(14)) 준비 및 녹색유리관(12)과 결합 단계(S200): 2. Preparing the white glass tube (14) of the inner glass tube (10) and the green glass tube (12) and bonding step (S200):

본 발명의 백색유리관(14)은 녹색유리관(12)을 지지하는 역할을 한다. The white glass tube 14 of the present invention serves to support the green glass tube 12.

도 4a에 도시한 바와 같이, 백색유리관 재료(AR glass, Schott 8350, 외경: 5.0 밀리미터, 두께: 0.5 밀리미터)를 15 센티미터 가량 자른 후에 양손으로 유리관을 잡고 중간 부분을 토치를 이용하여 가열한다. As shown in FIG. 4A, the white glass tube material (AR glass, Schott 8350, outer diameter: 5.0 millimeters, thickness: 0.5 millimeters) is cut about 15 centimeters, and the glass tube is grasped with both hands, and the middle portion is heated using a torch.

백색유리관 재료인 AR glass(Schott 8350)는 녹색유리관 재료인 Schott 8516과 확장계수, 밀도, 변형온도 등의 성질이 유사하여 가열한 후 결합하고 식히는 과정이 용이하다. 결합하는 유리관 성질이 상이한 경우 한 쪽이 빨리 달궈지고 빨리 식기 때문에 깨지는 현상이 발생할 수 있다. AR glass (Schott 8350), a white glass tube material, is similar to Schott 8516, a green glass tube material, with similar properties such as expansion coefficient, density, and deformation temperature. If the properties of the glass tubes to be combined are different, one side may heat up quickly and break due to fast cooking.

백색유리관 재료가 충분히 빨갛게 달궈진 후 유리관을 돌려가면서 양손으로 잡아당겨서 직경 2 밀리미터가 되게 한다. 직경 2 밀리미터가 되게 하는 이유는 녹색유리관 두꺼운 부분과 결합 시 결합이 용이하도록 하기 위함이다. After the white glass tube material has sufficiently reddened, pull the glass tube with both hands as it rotates to a diameter of 2 millimeters. The reason for the diameter of 2 millimeters is to facilitate the joining when combined with the thick portion of the green glass tube.

백색유리관 재료가 상기와 같이 되었으면, 유리관 커터를 이용하여 가는 부분(2 밀리미터로 만든 부분)을 약 1 센티미터 가량 남겨두고 자른다. 한 손에는 S100 단계에서 제작한 녹색유리관(12)을 들고, 다른 한 손에는 상기에서 제작한 백색유리관(14)을 잡고 녹색유리관 두꺼운 부분과 백색유리관 가는 부분을 맞댄 상태에서 토치를 이용하여 두 유리관을 동시에 돌려가면서 녹색유리관 두꺼운 부분을 가열한다. 이렇게 하면, 도 4b에 도시한 바와 같이 녹색유리관(12)이 녹으면서 백색유리관(14)에 달라붙게 된다. 백색유리관 가는 부분이 너무 가늘면 녹색유리관을 많이 가열해야 하므로 백색유리관 가는 부분이 2 밀리미터 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다. Once the white glass tube material is as described above, use a glass tube cutter to cut the thin portion (the portion made of 2 millimeters) leaving about 1 centimeter. One hand holds the green glass tube (12) produced in step S100, the other hand holds the white glass tube (14) produced above, and the two glass tubes using a torch while facing the thick portion of the green glass tube and the thin glass tube. Heat the thick portion of the green glass tube while rotating simultaneously. In this case, as shown in FIG. 4B, the green glass tube 12 melts and adheres to the white glass tube 14. If the thin portion of the white glass tube is too thin, the green glass tube needs to be heated a lot so that the thin portion of the white glass tube is about 2 millimeters.

상기와 같이 빨갛게 달궈진 상태에서 두 부분이 결합된 후에 양쪽 유리관을 돌리면서 약간 잡아당겨 백색유리관과 녹색유리관이 일직선이 되도록 한다. 도 4c와 같이 결합된 유리관은 비커에 꽂아 둔다. 가열된 부분이 완전히 식기 전에 바닥에 두면 유리관이 깨지는 현상이 발생하므로 주의할 필요가 있다. After the two parts are combined in the red sweetened state as described above, the white glass tube and the green glass tube are aligned in a straight line by pulling both glass tubes while pulling them. The combined glass tube as shown in Figure 4c is placed in the beaker. If the heated part is placed on the floor before it is completely cooled, the glass tube may break, so care should be taken.

3. 미세전극 끝(tip) 제작(S300):3. Micro electrode tip production (S300):

피에이치 측정용 미세전극의 끝 제작은, 열선을 이용하여 녹색 유리관 끝을 1-3 마이크로미터가 되게 하는 단계이다. The manufacturing of the tip of the microelectrode for measuring PH is a step in which the tip of the green glass tube is 1-3 micrometers using a heating wire.

도 5 및 도 6a, 6b 및 6c에 도시한 바와 같이, 미세조작기(micromanipulator)에 S200 단계에서 제작한 녹색유리관(12)의 가는 부분이 위로 가게 매달고 그 사이에 1 밀리미터 칸탈선으로 제작한 열선을 위치하게 한다(도 5 및 도 6a). 녹색유리관과 열선이 교차하는 부분은 백색유리관 결합부에서 약 5 센티미터 위가 되도록 하고, 스테레오 현미경으로 열선을 관찰할 수 있도록 설치한다(도 6b). 5 and 6a, 6b and 6c, the fine portion of the green glass tube 12 produced in step S200 to the micromanipulator is suspended above the hot wire produced by the 1 mm square line between them Position (FIGS. 5 and 6A). The area where the green glass tube and the hot wire cross each other is about 5 centimeters above the white glass pipe joint and is installed so that the hot wire can be observed with a stereo microscope (FIG. 6B).

열선은 교류전원장치에 연결되어 있으며 스테레오 현미경으로 관찰하면서 교류전원장치 전압을 올리면서 천천히 열선을 달군다. 이렇게 하면, 열선이 빨갛게 달궈지면서 녹색유리관이 녹으면서 늘어난다(도 6c). 녹색유리관이 녹기 시작하면 교류전원장치의 전압을 내려서 열선의 온도를 내린다. 모세관 부분이 50-100 마이크로미터 정도 될 때까지 온도를 올렸다 내렸다를 반복한다. The heating wire is connected to the AC power supply and the heating wire is slowly attached while raising the AC power supply voltage while observing with a stereo microscope. In this way, the hot wire becomes red and the green glass tube is melted and stretched (FIG. 6C). When the green glass tube starts to melt, the voltage of the AC power supply is lowered to lower the temperature of the heating wire. Raise and lower the temperature until the capillary section is about 50-100 micrometers.

상기에서 늘린 유리관을 열선에서 빼내서 50 마이크로미터 백금선으로 만든 미세열선을 이용하여 천천히 열을 가하여 끝이 1-3 마이크로미터가 되게 하고 윗 부분과 분리되어 아래로 떨어지게 한다(도 6d). 이때 끝은 녹으면서 막혀있는 경우가 많을 수 있다. 유리관 밑 부분에는 완충재(티슈)가 들어있는 비커를 두어 떨어질 때 유리관이 충격에 의해 깨지지 않도록 한다. The elongated glass tube is removed from the heating wire and slowly heated using a micro heating wire made of 50 micrometer platinum wire so that the end is 1-3 micrometers and separated from the upper part to fall down (FIG. 6D). At this time, the ends may be blocked while melting. Place a beaker with a cushion on the bottom of the glass tube to prevent the glass tube from being broken by the impact when it is dropped.

도 5에서 A, B, C, D, E, F로 지시된 것은 각각 광원, 미세조작기, 열선, 스테레오현미경, 비커, 교류전원공급기이다. In FIG. 5, A, B, C, D, E, and F denote light sources, micro manipulators, hot wires, stereo microscopes, beakers, and AC power supplies, respectively.

상기와 같이 미세전극 끝 제작을 마친 후에 도 7에 도시한 바와 같이 유리 데시케이터(3 L, Schott Duran, Germany)에 거치대를 놓고 거치대에 유리관을 꽂아 두어 다음 과정을 준비한다. 거치대는 알루미늄재질로 직경 10 센티미터, 높이 5 센티미터로 자체 제작할 수 있다. After the production of the end of the micro-electrode as described above, as shown in FIG. 7, the holder is placed on a glass desiccator (3 L, Schott Duran, Germany), and the glass tube is inserted into the holder to prepare for the next process. The cradle is made of aluminum and can be manufactured in 10 centimeters in diameter and 5 centimeters in height.

4. 실란화(S400):4. Silane (S400):

본 발명의 피에이치 측정용 미세전극의 끝을 소수성의 투과막으로 밀봉하기 위해서는 실란화시켜야 하는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다. In order to seal the tip of the microelectrode for measuring pH of the present invention with a hydrophobic permeable membrane, silanization is required.

도 8에 도시한 바와 같이, 흄후드 내에 설치된 오븐에 윗 단계에서 제작한 미세전극을 넣은 데시케이터를 넣고 약 150 ℃에서 3시간 동안 건조시켜 미세전극 내의 수분을 완전히 제거한다. 수분 제거 후에 실란용액, N,N-디메틸트리메틸실리아민(Fluka 41716) 0.25 ml을 넣고 200 ℃에서 하룻밤 동안 가열한다. 다음날 데시케이터 뚜껑을 열어 실란가스가 충분히 날아가도록 약 1시간 동안 200 ℃에서 가열한다. 실란가스는 유독성 물질이므로 흡입하지 않도록 유의하고 모든 과정을 후드 안에서 실시한다.실란화과정을 마친 미세전극은 건조하고 먼지가 없는 곳에 보관한다. As shown in FIG. 8, a desiccator containing the microelectrode prepared in the above step is placed in an oven installed in the fume hood, and dried at about 150 ° C. for 3 hours to completely remove moisture in the microelectrode. After removing water, 0.25 ml of silane solution, N, N-dimethyltrimethylsilamine (Fluka 41716) was added, and heated at 200 ° C. overnight. The next day, open the desiccator lid and heat it at 200 ° C. for about 1 hour to allow sufficient silane gas to flow. Silane gas is a toxic substance, so be careful not to inhale and carry out the whole process in the hood. After finishing the silanization process, keep the microelectrode in a dry, dust-free place.

5. 외부케이스 제작(S500): 5. Outer case production (S500):

본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극(100)에서는, 파스츄어의 잘록한 부분을 2 센티미터 만 남겨두고 잘라 외부케이스(20)로 활용한다. S400 단계까지 마친 내부유리관(10)을 외부 결합한 후에 아랫부분은 에폭시 수지(62)로 고정하고 윗부분은 닫히지 않도록 일부만 에폭시 수지(64)로 고정한다. In the microelectrode 100 for measuring pH according to the present invention, the concave portion of the pasture is cut out to leave only 2 centimeters and used as the outer case 20. After the inner glass tube 10 is finished until the step S400 is externally fixed to the bottom portion is fixed with epoxy resin 62 and the upper portion is not closed to the epoxy resin (64).

6. 미세전극 끝 절단 및 보강(S600): 6. Cutting and reinforcing microelectrode tip (S600):

6-1. 미세전극 끝 절단(S610):6-1. Microelectrode tip cutting (S610):

S300 단계에서 제작한 미세전극 끝은 일반적으로 막혀 있는데, 막혀있는 부분을 통하게 하고 끝을 직경 1-3 마이크로미터로 만들기 위해서 끝을 깨야 한다. 끝을 깨는 방법은 포셉을 이용한 방법과 브레이커를 이용하는 두 가지 방법이 있다. 두 가지 방법 모두 도 9와 같이 현미경 하에서 행한다. 현미경 렌즈를 기준으로 왼쪽에는 미세전극(내부유리관)을 거치하고 오른쪽에는 브레이커로 움직일 수 있는 미세조작기를 위치시킨다. The tip of the microelectrode fabricated in step S300 is generally blocked, and must be broken in order to allow the blocked part to pass through and make the tip 1-3 micrometers in diameter. There are two ways to break the end, using forceps and breaking with a breaker. Both methods are performed under a microscope as shown in FIG. 9. On the left side, the micromanipulator (inner glass tube) is mounted on the left side of the microscope lens and the micromanipulator can be moved on the right side by a breaker.

1) 포셉을 이용한 방법: 현미경 하에서 끝을 관찰하면서 조심스럽게 깬다. 포셉을 이용하는 경우에는 미세조정이 어렵기 때문에 끝을 적당한 크기로 자르는 게 쉽지 않을 수 있다. 1) Method using forceps: Carefully break while observing the tip under a microscope. If you are using forceps, it may be difficult to trim the tip to a suitable size because fine adjustment is difficult.

2) 브레이커를 이용한 방법: 파스츄어 피펫 가는 부분의 끝을 토치로 녹여서 둥그렇게 만들어서 브레이커로 사용한다(도 10). 상기 브레이커를 미세조작기에 고정시키고 미세전극을 거치한 재물대를 전후로 움직이면서 끝을 상기 브레이커에 부딪혀서 깨지도록 한다. 포셉을 이용하는 것보다 용이하게 끝을 깰 수 있다. 2) Method using a breaker: Melt the end of the thin part of the part pipette with a torch to make a round shape and use it as a breaker (Fig. 10). The breaker is fixed to the micromanipulator and the end is hit by the breaker while being moved back and forth through the stage of the microelectrode. Breaking the tip is easier than using forceps.

도 10은 미세전극 끝 절단의 일실시예를 도시한 것으로, 왼쪽에 있는 것이 브레이커이고, 오른쪽에 있는 것은 미세전극 끝이다. FIG. 10 shows an embodiment of microelectrode tip cutting, the left one being a breaker and the right one being the microelectrode tip.

6-2. 미세전극 끝 보강(S620):6-2. Microelectrode tip reinforcement (S620):

상기한 과정에서 미세전극 끝이 깨지면서 원하는 크기보다 직경이 커지거나 미세한 균열이 생기는 경우가 있을 수 있다. 본 발명에 따른 액체이온교환막 미세전극은 퇴적물 내에서 종종 깨질 수 있다. 즉, 피에이치 측정용 미세전극을 비롯한 액체이온교환막 미세전극은 끝이 1-5 마이크로미터이며 비교적 약한 녹색유리관(12)으로 만들기 때문에 쉽게 깨질 수 있는 것이다. In the above process, as the tip of the microelectrode is broken, the diameter may be larger than the desired size or a fine crack may be generated. Liquid ion exchange membrane microelectrodes according to the present invention can often break in deposits. That is, the liquid ion exchange membrane microelectrode, including the PH measurement microelectrode, is easily broken because it is made of a relatively weak green glass tube 12 having a tip of 1-5 micrometers.

비록 피에이치 측정용 미세전극의 종류가 다르더라도 대부분의 연구가, 미생물매트나 바이오필름을 대상으로 하는 경우가 대부분이기 때문에 미생물매트나 바이오필름은 조간대 퇴적물에 비해 매질이 무르기 때문에 미세전극(즉, 내부유리관의 녹색유리관 끝 부분)이 깨질 염려가 덜하다. 즉, 기존 연구는 퇴적물을 대상으로 하는 경우는 거의 없다. Although the types of microelectrodes for measuring PH are different, most studies have focused on microbial mats or biofilms, and thus microelectrode mats or biofilms are softer than intertidal deposits. The green glass tube end of the glass tube is less likely to break. In other words, existing studies rarely target sediments.

그러나, 조간대 퇴적물은 니질, 사니질, 사질 등 다양한 크기의 입자로 구성되어 있어 액체이온교환막 미세전극을 바로 사용하였을 경우 쉽게 깨질 우려가 있다. 따라서 조간대 퇴적물 내에서 쉽게 깨지지 않게 하기 위해서 본 발명에서는 다음과 같이 미세전극의 끝을 보강한다. However, the intertidal sediments are composed of particles of various sizes such as nizil, sani, and sand, which may be easily broken when the liquid ion exchange membrane microelectrode is used immediately. Therefore, in the present invention, the tip of the microelectrode is reinforced as follows in order not to be easily broken in the intertidal deposit.

즉, 본 발명에서는 미세전극 끝을 살짝 가열하여 끝이 약간 녹게 함으로써 끝을 두껍게 하여 끝을 보강하는데, 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. That is, in the present invention, by slightly heating the tip of the microelectrode to make the tip slightly melted, the tip is thickened to reinforce the tip, which will be described in more detail as follows.

도 9에 도시한 바와 같이, 오른쪽 미세 조작기에 50 마이크로미터 백금선 열선(미세열선)을 장착하고 고정시킨다. 이때 미세열선은 교류전원공급기에 연결되어 있으며, 교류전원공급기에서 나온 전선을 유리관에 집어넣어 미세조작기에 장착한다. 왼쪽에는 미세전극을 거치하고, 오른쪽에 미세열선이 위치하도록 했다(도 11a).As shown in Fig. 9, a 50 micrometer platinum wire heating wire (fine heating wire) is mounted and fixed to the right micromanipulator. At this time, the micro heating wire is connected to the AC power supply, and the wire from the AC power supply is inserted into the glass tube and mounted on the micromanipulator. The microelectrode is mounted on the left side and the microheater wire is positioned on the right side (FIG. 11A).

미세전극 끝을 열선에서 약 100 마이크로미터 정도 떨어진 곳에 둔다. 현미경으로 관찰하면서 천천히 미세열선의 온도를 올린다. 미세열선의 열을 일정하게 유지시켜 놓고, 미세전극이 거치된 재물대를 미세열선 가까이 움직여서 끝이 녹도록 한다. Place the tip of the microelectrode about 100 micrometers away from the hot wire. While observing under a microscope, slowly raise the temperature of the microheater. The heat of the microheater wire is kept constant, and the end of the microelectrode-mounted material stage moves near the microheater wire to melt.

미세열선의 열이 너무 높으면 미세전극 끝이 쉽게 녹으므로 적절한 온도를 유지시켜놓고 미세열선과 미세전극 끝 사이의 거리를 제어함으로써 녹이는 것이 중요하다. If the heat of the microheater is too high, the tip of the microelectrode melts easily, so it is important to maintain the proper temperature and to melt by controlling the distance between the microheater and the tip of the microelectrode.

상기와 같은 과정을 거친 후에, 제작 과정에서 생긴 수분을 완전히 제거하여 전해질 주입 및 액체이온교환막 용액 주입이 용이하게 하는 것이 바람직하다. After the above process, it is preferable to completely remove the moisture generated during the manufacturing process to facilitate the injection of the electrolyte and the injection of the liquid ion exchange membrane solution.

상기와 같은 과정을 거치면, 미세전극 끝의 내경은 줄어듬과 동시에 외경은 2-3 마이크로미터 가량 늘어난다. 결과적으로 미세전극 끝의 외경은 5-10 마이크로 미터를 유지하면서도 비교적 단단하게 만들 수 있다. Through the above process, the inner diameter of the tip of the microelectrode decreases and the outer diameter increases by 2-3 micrometers. As a result, the outer diameter of the microelectrode tip can be made relatively rigid while maintaining 5-10 micrometers.

상기와 같이 미세전극 끝을 보강한 본 발명의 피에이치 측정용 미세전극(100)으로 갯벌 조간대 퇴적물에서 피에이치 프로파일을 총 10회 측정하는 동안 단 1회도 깨지지 않았음을 확인하였다. 결론적으로 본 발명에 따르면, 상기와 같은 보강 과정을 거침으로 조간대 퇴적물에서도 피에이치 측정용 미세전극의 파손 확률을 획기적으로 줄일 수 있다. As described above, the microelectrode 100 for measuring pH of the present invention reinforced with the tip of the microelectrode was confirmed that it did not break even once during a total measurement of the pH profile in the tidal intertidal sediment. In conclusion, according to the present invention, through the reinforcement process as described above, even in intertidal deposits, it is possible to drastically reduce the probability of breakage of the microelectrode for PH measurement.

도 11a는 미세전극 끝 보강 과정을 도시한 것으로, 왼쪽에 있는 것은 미세전극이고, 오른쪽에 있는 것은 미세열선이다. 도 11b는 미세전극 끝 보강과정을 도시한 것으로, 왼쪽에 있는 것은 미세열선이고, 오른쪽에 있는 것은 미세전극 끝이다. FIG. 11A illustrates the process of reinforcing the tip of the microelectrode, wherein the left side is the microelectrode and the right side is the microheater. FIG. 11B illustrates the process of reinforcing the tip of the microelectrode, in which the left side is the microheater wire and the right side is the microelectrode tip.

7. 피에이치 전해질 제조 및 삽입(S700): 7. PH electrolyte preparation and insertion (S700):

본 발명의 피에이치 액체이온교환막 미세전극에 사용하는 피에이지 전해질(32)은 다음과 같이 제조하여 삽입한다. The PGE electrolyte 32 used for the PH liquid ion exchange membrane microelectrode of the present invention is manufactured and inserted as follows.

본 발명에 따른 피에이치 액체이온교환막 미세전극(100)에 사용하는 피에이치 전해질은 300 밀리몰농도 염화칼륨과 50 밀리몰농도 인산나트륨를 각각 제조한 후에 두 용액을 혼합하여 피에이치 7.0이 되도록 하여 제조한다. The PH electrolyte used for the PH liquid ion exchange membrane microelectrode 100 according to the present invention is prepared by preparing 300 mmol potassium chloride and 50 mmol sodium phosphate, respectively, and then mixing the two solutions to make PH 7.0.

상기 전해질을 미세전극 내부에 주입하기 위해서, 도 12a에 도시한 바와 같이, 1 밀리리터 주사기를 늘려 사용한다. 1 밀리리터 주사기 바늘 끼우는 부분에서 약 1 센티미터 되는 곳을 토치로 가열한 후 늘어뜨려서 길게 만들 수 있다. In order to inject the electrolyte into the microelectrode, as shown in Fig. 12A, one milliliter syringe is used to increase. A 1-milliliter syringe needle can be lengthened by heating it with a torch about 1 centimeter from the needle insert.

상기와 같이 만든 주사기의 끝 부분이, 도 12b에 도시한 바와 같이, 최대한 미세전극 내부로 들어가게 한 후에 천천히 전해질을 주입한다. 이때 공기방울이 생기지 않도록 유의한다. 공기방울이 생겼을 경우에는 주사기로 공기방울을 빼낸다. 본 발명의 전해질은 녹색유리관(12)과 백색유리관(14) 접합 부분에서 약 1 센티미터 되는 곳까지 주입한다. As shown in FIG. 12B, the tip of the syringe made as described above is allowed to enter the inside of the microelectrode as much as possible before slowly injecting the electrolyte. Be careful not to create air bubbles at this time. If bubbles are present, remove the bubbles with a syringe. The electrolyte of the present invention is injected to about 1 centimeter at the junction of the green glass tube 12 and the white glass tube 14.

도 12a는 전해질 주입을 위해 1 ml 주사기를 늘린 모습을 도시한 것이고, 도 12b는 전해질 주입 모형도를 도시한 것이다. FIG. 12A shows the 1 ml syringe stretched for electrolyte injection, and FIG. 12B shows the electrolyte injection model.

8. 액체이온교환막 투과막 제조 및 주입(S800): 8. Liquid ion exchange membrane permeation membrane preparation and injection (S800):

상기한 바와 같이, 피에이치 전해질 주입 후에 액체이온교환막 용액을 삽입한다. 본 발명의 액체이온교환막 미세전극에 사용하는 액체이온교환막 용액은 이오노포어(ionophore), 비활성 용매, 첨가제 등으로 구성된다. As described above, the liquid ion exchange membrane solution is inserted after the injection of the PH electrolyte. The liquid ion exchange membrane solution used for the liquid ion exchange membrane microelectrode of the present invention is composed of an ionophore, an inert solvent, an additive, and the like.

본 발명의 피에이치 액체이온교환막 미세전극(100)에 사용하는 이오노포어는 두 가지 종류가 있다. 즉, 6 % 수소이온 이오노포어-II (Fluka 95295)는 피에이치 2-9.5에서 사용가능하고, 3 % 수소이온이오노포어-III (Fluka 95298)은 피에이치 3-11에서 사용가능하다. There are two kinds of ionopores used in the PA liquid ion exchange membrane microelectrode 100 of the present invention. That is, 6% hydrogen ion ionophore-II (Fluka 95295) is available at pH 2-9.5 and 3% hydrogen ion ionophore-III (Fluka 95298) is available at pH 3-11.

본 발명에서는 3 % 수소이온 이오노포어-III (Fluka 95298)을 주로 사용하고, 비활성용매로는 2-니트로페닐옥틸에테르(2-NOPE) (Fluka 73732)를 사용한다. 첨가제는 나트륨-테트라페닐붕소 (Fluka 72018)을 사용한다. 첨가제를 사용하는 이유는 저항을 감소시키고 선택적 투과성(permselectivity)를 높이기 위함이다. In the present invention, 3% hydrogen ion ionophore-III (Fluka 95298) is mainly used, and 2-nitrophenyloctyl ether (2-NOPE) (Fluka 73732) is used as an inert solvent. The additive uses sodium-tetraphenylboron (Fluka 72018). The reason for using additives is to reduce the resistance and increase the permselectivity.

상기 액체이온교환막 용액은 폴리염화비닐(PVC, Fluka 81392)이 들어있는 용액(+)과 폴리염화비닐이 들어있지 않은 용액(-) 두 가지가 있다. (-) 용액을 먼저 제조한 후 폴리염화비닐을 첨가하여 (+) 용액을 제조한다. 폴리염화비닐을 첨가함으로 액체이온교환막용액이 고형화되어 미세전극의 신호의 안정성이 높아지고 미세전극 수명이 길어진다. 폴리염화비닐을 녹이기 위해서 테트라하이드로퓨란(Fluka 87369)을 사용한다. There are two liquid ion exchange membrane solutions, a solution containing polyvinyl chloride (PVC, Fluka 81392) (+) and a solution containing no polyvinyl chloride (-). A negative solution is prepared first, followed by the addition of polyvinyl chloride to prepare a positive solution. By adding polyvinyl chloride, the liquid ion exchange membrane solution is solidified, so that the signal stability of the microelectrode is increased and the life of the microelectrode is extended. Tetrahydrofuran (Fluka 87369) is used to dissolve polyvinyl chloride.

본 발명의 액체이온교환막(-) 용액의 일실시예는 아래와 같을 수 있다. One embodiment of the liquid ion exchange membrane (-) solution of the present invention may be as follows.

3 % 수소이온 이오노포어-III 2 밀리그램3 mg hydrogen ion ionophore-III 2 mg

나트륨-테트라페닐붕소 0.6 밀리그램0.6 mg Sodium Tetraphenylboron

2-니트로페닐옥틸에테르 0.19 밀리리터0.19 milliliters of 2-nitrophenyloctyl ether

본 발명의 액체이온교환막(+) 용액의 일실시예는 아래와 같을 수 잇다. One embodiment of the liquid ion exchange membrane (+) solution of the present invention may be as follows.

액체이온교환막(-)용액 0.1 밀리리터0.1 ml of liquid ion exchange membrane (-) solution

폴리염화비닐 10 밀리그램10 mg polyvinyl chloride

테트라하이드로퓨란 0.3 밀리리터0.3 milliliters of tetrahydrofuran

상기와 같은 액체이온교환막 용액을 주입하는 본 발명의 과정은 다음과 같다. The process of the present invention for injecting the liquid ion exchange membrane solution as described above is as follows.

도 9와 같은 현미경 셋트에서 재물대 왼쪽에 미세전극을 놓고 오른쪽에는 액체이온교환막 용액이 들어 있는 파스츄어 피펫을 놓는다. 미세전극은 50 밀리리터 주사기가 연결된 고무관으로 연결한다. In the microscope set as shown in FIG. 9, the microelectrode is placed on the left side of the stage and the pasture pipette containing the liquid ion exchange membrane solution is placed on the right side. The microelectrode is connected by a rubber tube to which a 50 milliliter syringe is connected.

상기 액체이온교환막 용액을 주입하기에 앞서 주사기를 밀어서 피에이치 전해질이 미세전극 끝까지 오도록 한다. 주사기를 살짝 밀어도 모세관 현상으로 인해 상기 피에이치 전해질이 미세전극 끝에 도달한다. Prior to injecting the liquid ion exchange membrane solution, the syringe is pushed to bring the PH electrolyte to the end of the microelectrode. Even with a slight push of the syringe, the PA electrolyte reaches the end of the microelectrode due to capillary action.

먼저 상기한 (-) 용액을 주입한다. 액체이온교환막 용액이 들어있는 파스츄어 피펫에 미세전극 끝을 담근 후에 주사기를 바깥으로 당겨주면 액체이온교환막 (-)용액이 주입된다. 미세전극 끝으로부터 약 300 마이크로미터 정도 주입한다. First, the above-mentioned (-) solution is injected. After dipping the tip of the microelectrode into the paster pipette containing the liquid ion exchange membrane solution, pull the syringe out to inject the liquid ion exchange membrane (-) solution. Inject about 300 micrometers from the tip of the microelectrode.

상기와 같이 (-) 용액을 주입한 후에 (+) 용액을 (-)용액 주입 방법과 같은 방법으로 주입한다. (+) 용액은 100-200 마이크로미터 정도 주입하여 액체이온교환막 용액이 450 마이크로미터 정도 주입되도록 한다. 액체이온교환막(+) 용액은 쉽게 굳으므로 빠른 시간 내에 주입하는 것이 바람직하다. After injecting the (-) solution as above, the (+) solution is injected in the same manner as the (-) solution injection method. Inject the positive solution in the range of 100-200 micrometers so that the liquid ion exchange membrane solution can be injected in the 450-meter range. The liquid ion exchange membrane (+) solution is easily hardened, so it is preferable to inject it in a short time.

상기와 같이 액체이온교환막 용액을 주입 후에 (+) 용액 제조 시 사용했던 테트라하이드로퓨란이 증발되도록 2시간 정도 기다린다. After injecting the liquid ion exchange membrane solution as above, wait 2 hours for the tetrahydrofuran used to prepare the (+) solution to evaporate.

도 12a는 본 발명에 따른 액체이온교환막 용액 주입 과정을 도시한 것이고, 도 12b는 액체이온교환막 용액이 주입된 모습를 도시한 것이다. 12A illustrates a liquid ion exchange membrane solution injection process according to the present invention, and FIG. 12B illustrates a state in which a liquid ion exchange membrane solution is injected.

9. Ag/AgCl 전극 제작(S900):9. Ag / AgCl electrode fabrication (S900):

본 발명의 피에이치 측정용 미세전극(100)은 Ag/AgCl 신호검출 전극(54) 및 Ag/AgCl 기준전극(52)을 사용하며, 그 제조 방법은 다음과 같다. 도 14는 본 발명에 따른 Ag/AgCl 전극 제작과정을 도시한다.The microelectrode 100 for measuring PH of the present invention uses an Ag / AgCl signal detecting electrode 54 and an Ag / AgCl reference electrode 52. The manufacturing method is as follows. Figure 14 shows the Ag / AgCl electrode manufacturing process according to the present invention.

재료가 되는 0.25 밀리미터 은선(Aldrich 265578)을 증류수로 씻는다. The 0.25 mm silver wire (Aldrich 265578), the material, is washed with distilled water.

1몰 염산이 담긴 비커에 두 은선을 담그고, (-) 극에는 기준 은선을 연결하고 (+)극은 기준전극을 제작할 은선을 연결한다. 직류 전원공급기의 전압을 1.5V까지 높여서 약 1분간 두어, 은선이 갈색으로 변하게 한다. 이때 은선을 꺼내서 증류수가 담긴 비커에 3회 정도 담갔다 뺐다를 반복하여 은선에 남아 있는 염산을 제거한다. Dip two silver wires into a beaker containing 1 mole hydrochloric acid, connect the reference silver line to the (-) pole, and connect the silver line to make the reference electrode. Increase the voltage of the dc power supply to 1.5 volts and leave for about 1 minute so that the silver wire turns brown. At this time, take out the silver wire and soak it three times in a beaker containing distilled water and remove it repeatedly to remove the hydrochloric acid remaining in the silver wire.

10. 보호(외부) 전해질 삽입(S1000): 10. Insert the protective (external) electrolyte (S1000):

본 발명에 따른 피에이치 측정용 미세전극 제작의 마지막 단계는 미세전극과 외부케이스 사이에 외부 전해질, 즉 보호 전해질(34)인 3몰 염화칼륨(KCl)을 주입한 후에 S900 단계에서 제작한 Ag/AgCl 기준전극을 넣는 단계이다. KCl이 채워진 외부케이스(20)는 전기적 노이즈를 줄여주는 역할을 한다.The final step of manufacturing the microelectrode for measuring pH according to the present invention is based on the Ag / Agg produced in step S900 after injecting an external electrolyte, that is, 3 mol potassium chloride (KCl), a protective electrolyte 34 between the microelectrode and the outer case. This step is to put the electrode. The outer case 20 filled with KCl serves to reduce electrical noise.

주사기를 이용하여 미세전극(내부 유리관)(10)과 외부케이스 사이의 틈으로 3몰 염화칼륨을 주입한다. 그 다음 S900 단계에서 제작한 Ag/AgCl 기준전극(52)을 삽입한 후 에폭시로 밀봉한다. Using a syringe, 3 mol potassium chloride is injected into the gap between the microelectrode (inner glass tube) 10 and the outer case. Next, the Ag / AgCl reference electrode 52 prepared in step S900 is inserted and then sealed with epoxy.

도 15는 상기 과정을 마친 후 완성된 본 발명의 피에이치 액체이온교환막 미세전극을 도시한다. FIG. 15 shows a PH microelectrode of the present invention completed after the above process.

지금까지, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. So far, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 내부유리관(미세전극) 12: 녹색유리관
14: 백색유리관 20: 외부케이스
32: 피에이치 전해질 34: 보호 전해질
40: 액체이온교환막 투과막 52: 기준 전극
54: 신호검출 전극 62: 봉합부(에폭시 수지)
10: inner glass tube (micro electrode) 12: green glass tube
14: white glass tube 20: outer case
32: PA electrolyte 34: protective electrolyte
40: liquid ion exchange membrane permeable membrane 52: reference electrode
54: signal detection electrode 62: sealing part (epoxy resin)

Claims (9)

이산화탄소 농도 변화에 수반되는 피에이치(pH) 농도 변화를 측정하기 위한 피에이치 측정용 미세전극에 있어서,
액체이온교환막 투과막과, 내부 유리관, 외부 케이스, 피에이치 전해질, 보호 전해질, Ag/AgCl 신호검출 전극, Ag/AgCl 기준전극을 포함하고;
상기 내부 유리관은 녹색유리관과 백색유리관(AR glass)으로 이루어지며, 내부에 피에이치 전해질을 포함하고;
상기 내부 유리관과 외부 케이스 사이 공간에는 상기 보호 전해질(shielding electrolyte, 3M KCl)과 상기 Ag/AgCl 기준전극이 포함되고;
상기 내부 유리관 내에는 Ag/AgCl 신호검출 전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극.
In the microelectrode for measuring pH to measure the pH change accompanying the carbon dioxide concentration change,
A liquid ion exchange membrane permeable membrane, an inner glass tube, an outer case, a PH electrolyte, a protective electrolyte, an Ag / AgCl signal detection electrode, and an Ag / AgCl reference electrode;
The inner glass tube includes a green glass tube and a white glass tube (AR glass), and includes a PH electrolyte therein;
A space between the inner glass tube and the outer case includes the shielding electrolyte (3M KCl) and the Ag / AgCl reference electrode;
The Ag / AgCl signal detecting electrode is disposed in the inner glass tube.
제1항에 있어서,
상기 피에이치 전해질은 300 밀리몰농도 염화칼륨과 50 밀리몰농도 인산나트륨을 혼합하여 피에이치 7.0이 되도록 한 것이고, 상기 보호 전해질은 염화칼륨(KCl)로 이루어진 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극.
The method of claim 1,
The pH electrolyte is a mixture of 300 mmol potassium chloride and 50 mmol sodium phosphate to be pH 7.0, the protective electrolyte is a pH measurement microelectrode, characterized in that made of potassium chloride (KCl).
제1항에 있어서,
상기 녹색유리관의 재료는 AR glass(Schott 8516)이고, 상기 백색유리관의 재료는 AR glass(Schott 8350)인 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극.
The method of claim 1,
The green glass tube is made of AR glass (Schott 8516), and the white glass tube is made of AR glass (Schott 8350).
이산화탄소 농도 변화에 수반되는 피에이치(pH) 농도 변화를 측정하기 위한 피에이치 측정용 미세전극으로서 액체이온교환막 투과막과, 내부 유리관, 외부 케이스, 피에이치 전해질, 보호 전해질, Ag/AgCl 신호검출 전극, Ag/AgCl 기준전극을 포함하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법에 있어서,
상기 피에이치 전해질을 담기 위한 미세전극으로서 상기 내부유리관을 제작하는 내부 유리관 제작 단계;
상기 미세전극의 끝을 제작하는 단계; 상기 미세전극의 끝을 소수성의 투과막으로 밀봉하기 위해 실란화하는 단계;
상기 보호 전해질을 포함하기 위한 외부케이스를 제작하는 단계;
상기 미세전극의 끝 절단 및 보강 단계; 상기 피에이치 전해질 제조 및 삽입 단계; 상기 액체이온교환막 투과막의 제조 및 주입 단계; 상기 Ag/AgCl 신호검출 및 기준 전극 제작 단계; 상기 보호 전해질의 삽입 단계;를 포함하고,
상기 내부 유리관 제작단계는, 그 끝 부분에 상기 액체이온교환막 투과막이 들어있는 녹색 유리관을 제작하는 단계와 상기 녹색 유리관을 지지하기 위한 백색 유리관을 제작하는 단계 및 상기 녹색 유리관과 백색 유리관을 열로서 결합하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법.
A microelectrode for measuring pH that accompanies a change in carbon dioxide concentration, a liquid ion exchange membrane permeable membrane, an inner glass tube, an outer case, a PH electrolyte, a protective electrolyte, an Ag / AgCl signal detection electrode, an Ag / In the manufacturing method of the microelectrode for measuring pH including AgCl reference electrode,
An inner glass tube manufacturing step of manufacturing the inner glass tube as a microelectrode for containing the PA electrolyte;
Manufacturing an end of the microelectrode; Silanizing to seal the ends of the microelectrodes with a hydrophobic permeable membrane;
Manufacturing an outer case for containing the protective electrolyte;
Cutting and reinforcing the tip of the microelectrode; Preparing and inserting the PA electrolyte; Preparing and injecting the liquid ion exchange membrane permeable membrane; Detecting the Ag / AgCl signal and manufacturing a reference electrode; Inserting the protective electrolyte;
The inner glass tube manufacturing step, the step of manufacturing a green glass tube containing the liquid ion exchange membrane permeable membrane at the end thereof, the step of manufacturing a white glass tube for supporting the green glass tube and combine the green glass tube and the white glass tube as heat Method of manufacturing a micro-electrode for measuring the pH, characterized in that consisting of a step.
제4항에 있어서,
상기 미세전극의 끝 제작 단계는 열선을 이용하여 상기 녹색 유리관 끝은 1-3 마이크로미터로 하는 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The manufacturing method of the tip of the microelectrode is a method of manufacturing a micro-electrode for measuring the pH, characterized in that the end of the green glass tube by using a heating wire 1-3 micrometers.
제4항에 있어서,
상기 미세전극의 끝은 파스츄어 피펫의 가는 부분의 끝을 토치로 녹여서 둥그렇게 만든 브레이커를 사용하여 절단하는 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The end of the micro-electrode is a manufacturing method of the micro-electrode for measuring the pH, characterized in that by using a breaker made by melting the end of the thin end of the pasture pipette with a torch.
제4항에 있어서,
상기 미세전극의 끝이 설정된 두께로 두꺼워지도록 가열하여 상기 미세전극의 끝을 보강하는 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법.
5. The method of claim 4,
Method of manufacturing a micro-electrode for measuring the measurement, characterized in that for heating the end of the fine electrode to a thick thickness to reinforce the end of the fine electrode.
제4항에 있어서,
상기 피에이치 전해질은 300 밀리몰농도 염화칼륨과 50 밀리몰농도 인산나트륨을 혼합하여 피에이치 7.0이 되도록 한 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The pH electrolyte is a manufacturing method of the micro-electrode for measuring the pH, characterized in that the pH of the mixture by mixing 300 mmol potassium chloride and 50 mmol sodium phosphate to pH 7.0.
제4항에 있어서,
상기 액체이온교환막 투과막은 이오노포어(ionophore), 비활성 용매, 첨가제를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피에이치 측정용 미세전극의 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The liquid ion exchange membrane permeable membrane is iontophores (ionophore), an inert solvent, a method for manufacturing a microelectrode for measuring the pH, characterized in that it comprises an additive.
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