專(zhuān)利名稱(chēng):離子測(cè)量中所用的片狀電極的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于離子測(cè)量中所用的片狀電極。所測(cè)離子用以確定pH值之類(lèi)的離子濃度。
最近，在用于pH值之類(lèi)的離子濃度測(cè)量的電極方面，人們已經(jīng)制出了類(lèi)似于片狀的電極，以便使整個(gè)電極的結(jié)構(gòu)小型化，降低造價(jià)并改善操作和維修。
圖7(A)給出了一種用于測(cè)量pH值的片狀組合電極的外觀(guān)。該電極已于1986年11月28日由本專(zhuān)利申請(qǐng)人Horiba，Ltd。申請(qǐng)日本專(zhuān)利，圖7(B)給出了圖7(A)的測(cè)量電極的一部分。現(xiàn)在來(lái)看圖7(A)和圖7(B)。參照數(shù)字61表示一個(gè)襯底，做這種襯底的材料即使浸泡在含有電能源的溶液中時(shí)仍有足夠高的電絕緣性。參照數(shù)字62表示，在所述襯底61的上表面上形成的一個(gè)電極，所述電極62是通過(guò)把它進(jìn)行指定的預(yù)處理，然后進(jìn)行絲網(wǎng)印刷銀糊而做成的。所述電極62的一部分用做內(nèi)電極，上面涂有電極材料，如氯化銀，而所述電極62的其他部分用做引線(xiàn)部分64。
參照數(shù)字65指的是支撐層，在它的對(duì)應(yīng)于內(nèi)電極部分63的位置上有一個(gè)穿透孔66，制做該支撐層的材料即使浸泡在含有電解質(zhì)的溶液中，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，仍有足夠高的電絕緣性，所述支撐層65位于襯底61上，而引出線(xiàn)64及其周?chē)糠直┞对谕饷妗?br>而且，把園盤(pán)形的、膠凝化的內(nèi)溶體67填入穿透孔66。內(nèi)溶體67是由把明膠，如瓊脂，和凝膠-蒸發(fā)防腐劑如甘油加到基礎(chǔ)內(nèi)溶液中配制而成的。這種基礎(chǔ)內(nèi)溶液是由把含磷的酸性緩沖劑加到，例如，含有過(guò)飽和氯化銀的3.3摩爾的氯化鉀水溶液中配制而成的。把內(nèi)溶體67填入穿透孔66的方法是把它加熱成糊狀，然后進(jìn)行絲網(wǎng)印刷之類(lèi)的工序使它的上表面可以在自由的狀態(tài)下，稍微凸出于支撐層65的上表面，并且可以重疊在內(nèi)電極部分63上。
參照數(shù)字68指的是一個(gè)扁平的板狀響應(yīng)膜，它的下表面與膠凝化內(nèi)溶體67的上表面相接觸，而膠凝化內(nèi)溶體67被封在穿透孔66內(nèi)。膜68沿著它的周線(xiàn)用膠粘材料69(如硅類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)以及含有硅烷結(jié)合劑之類(lèi)的類(lèi)似系列的有機(jī)高分子膠粘劑)牢固地固定在支撐層65上。
另外，參照?qǐng)D7(A)，參照數(shù)字70是一個(gè)液體接合膜，它是由多孔的無(wú)機(jī)燒結(jié)材料或浸漬了氯化鉀的多孔有機(jī)高分子材料做成的。該膜的下表面與其他的膠凝化內(nèi)溶體的上表面相接觸，而且沿著它的周線(xiàn)把它粘在支撐層65的上表面上。液體膜部分70的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與圖7(B)中給出的測(cè)量電極的結(jié)構(gòu)幾乎是相同的。參照數(shù)字71指的是樣品溶液的保存器。
由于上面描述的結(jié)構(gòu)，例如，在測(cè)量電極中響應(yīng)膜68、內(nèi)電極部分63和引線(xiàn)部分64……都是做在襯底1的同一個(gè)表面上，因而出現(xiàn)如下缺點(diǎn)。
譬如說(shuō)，樣品溶液溢出樣品溶液的保存器部分71或者樣品溶液不小心灑出來(lái)，結(jié)果使樣品溶液粘在引線(xiàn)部分64上……由此使得引線(xiàn)部分64的絕緣性變壞……根據(jù)周?chē)h(huán)境。
另外，在響應(yīng)膜68透光的情況下，會(huì)產(chǎn)生如下缺點(diǎn)外部光線(xiàn)直接入射到內(nèi)電極部分63上從而使測(cè)量受到光的影響。
參考電極也有同樣的問(wèn)題。
本發(fā)明是鑒于上面描述的問(wèn)題而完成的。其目的在于提供一種離子測(cè)量中所用的片狀電極，該電極能用來(lái)準(zhǔn)確地完成測(cè)量而不會(huì)由于操作失誤之類(lèi)的差錯(cuò)導(dǎo)致電絕緣性變壞，也不受光的影響。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，一種用于離子測(cè)量的片狀電極具有如下特征在一個(gè)襯底的上表面上制成第一個(gè)支撐層，制造該支撐層的材料具有足夠高的電絕緣性，而且該襯底也是由具有足夠高的電絕緣性的材料做成的。把一個(gè)具有內(nèi)電極部分和引線(xiàn)部分的電極膠粘在所述襯底的下表面，用具有足夠高的電絕緣性材料制的第二個(gè)支撐層做在上述襯底的下表面并使上述引線(xiàn)部分暴露在外面。
在本發(fā)明中，一個(gè)選擇性的離子響應(yīng)膜或液體接合部分在襯底的上表面一側(cè)與樣品溶液接觸，襯底是由具有足夠高的電絕緣性的材料制成的，而內(nèi)電極部分和引線(xiàn)部分做在襯底的下表面一側(cè)，這樣可以充分利用上述襯底的絕緣性，而且也能夠避免發(fā)生在引線(xiàn)部分由于操作失誤之類(lèi)的差錯(cuò)造成的電絕緣性變壞。
另外，甚至在測(cè)量電極的離子響應(yīng)膜是透光的這種情況下，外部光被襯底擋住，因而能夠防止光線(xiàn)直接入襯到內(nèi)電極部分。
圖1到圖4給出了一種最佳實(shí)施方案，其中圖1是本發(fā)明中所用的用來(lái)測(cè)量pH值的片狀電極的分解透視圖。
圖2是圖1中所示的片狀電極的外觀(guān)透視圖。
圖3是部分地建立起來(lái)的剖面圖。
圖4是沿其Ⅳ-Ⅳ標(biāo)線(xiàn)所取的圖2的剖面圖。
圖5是本發(fā)明另一個(gè)最佳實(shí)施方案的剖面圖。
圖6是本發(fā)明另外一個(gè)最佳實(shí)施方案的部分透視圖。
圖7(A)和圖7(B)分別是描述現(xiàn)有技術(shù)水平的透視圖。
下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案進(jìn)行描述。這里描述的是在測(cè)量pH值時(shí)所用的片狀組合電極。
圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的用于pH值測(cè)量的片狀組合電極的分解透視圖。
圖2是圖1中所示的、用于測(cè)量pH值的片狀組合電極的外觀(guān)透視圖。
圖3是部分地建立起來(lái)的剖面圖。
圖4是沿其Ⅳ-Ⅳ標(biāo)線(xiàn)所取的圖2的剖面圖。
現(xiàn)在來(lái)參看圖1到圖4。參照數(shù)字1是襯底(在本最佳實(shí)施方案中，它是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯板)，制成該襯底的材料即使浸泡在含有例如有機(jī)高分子物質(zhì)如聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、丙烯、聚四氟乙烯和無(wú)機(jī)物質(zhì)如石英玻璃和派熱克斯玻璃(即硼硅酸鹽耐熱玻璃)等電解質(zhì)溶液中時(shí)，仍有足夠高的電絕緣性。
兩對(duì)(里面一對(duì)和外面一對(duì))電極2A，2B，3A和3B被粘在襯底1的下表面，制作的方法是從一組包括Ag、Cu、Au、Pt之類(lèi)的導(dǎo)體或它們的合金中選一種金屬，選擇含有上述金屬的糊狀物或半導(dǎo)體如IrO2和SnO2，用物理涂鍍的方法如真空蒸發(fā)沉積和CVD，化學(xué)涂鍍的方法如電解法和非電解法或者印刷方法如絲網(wǎng)印刷法、凸版印刷法和平板法(在本最佳實(shí)施方案中，襯底1的下表面用硅烷結(jié)合劑之類(lèi)的材料進(jìn)行了移植處理和固定處理，然后絲網(wǎng)印刷銀糊)膠粘在襯底1的下表面。上述每個(gè)電極2A、2B、3A、3B中位于襯底1的一端邊緣部分的底端部分，做成引線(xiàn)部分4A、4B、5A、5B。而在外面一對(duì)電極2A和2B中位于接近襯底1中心部分的另一個(gè)近似于園形的突出端部分用做內(nèi)電極部分6A和6B。它們涂有電極材料如氯化銀(用上面提到的同樣方法，如物理涂鍍法，化學(xué)涂鍍法或印刷法制作)。
一個(gè)內(nèi)電極部分6A(pH值測(cè)量電極側(cè)P)中有一個(gè)穿透孔7，它的內(nèi)表面進(jìn)行過(guò)導(dǎo)電處理，該部分的位置接近于它的中央部分，用做電極穿透孔。而在另一個(gè)內(nèi)電極部分6B(參考電極側(cè)R)的鄰近有一個(gè)穿透孔8。參照數(shù)字7a指的是穿透孔7中的導(dǎo)電部分。此外，一個(gè)溫度補(bǔ)償電極9，如熱敏電阻，放在其他各突出端部分之間，這些突出端部分位于里面一對(duì)電極3A、3B中接近襯底的中心部分。
參照數(shù)字10指的是在襯底1的上表面上形成的第一個(gè)支撐層，它是由其有足夠高的電絕緣性的材料用與襯底1同樣的方法做成的(在本最佳實(shí)施方案中它是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層)。該支撐層在對(duì)應(yīng)于穿透孔7和穿透孔8的位置上開(kāi)有穿透孔11和12。穿透孔7穿過(guò)在襯底1上形成的一個(gè)內(nèi)電極部分6A，穿透孔8是在鄰近另一個(gè)內(nèi)電極部分6B的位置上形成的。第一個(gè)支撐層在襯底1的上表面一側(cè)形成一個(gè)凹陷的部分13以便把上述穿透孔11包住并有一個(gè)指定的尺寸。
上述第一個(gè)支撐層10是用絲網(wǎng)印刷法或加熱熔化法制成的。在該方法中，膠粘劑能夠保證足夠高的電絕緣性(例如10兆歐姆或更高)(例如聚烯烴系列、硅樹(shù)脂系列之類(lèi))。此外，支撐層10的上表面也是用硅烷結(jié)合劑之類(lèi)的材料進(jìn)行過(guò)移植處理和固定處理的。
參照數(shù)字14指的是在襯底1的下表面上制成的第二個(gè)支撐層。它是用與襯底1和第一個(gè)支撐層10相同的方法、由具有足夠高的電絕緣性的材料制成的(在本最佳實(shí)施方案中它是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)。第二個(gè)支撐層在對(duì)應(yīng)于在襯底上做的另一個(gè)內(nèi)電極部分6B和穿透孔8的位置上分別開(kāi)有穿透孔15和16。第二個(gè)支撐層14是用與第一個(gè)支撐層10相同的方法制作的。
參照數(shù)字17指的是填充在支撐層10的穿透孔11內(nèi)的膠凝化內(nèi)溶體。它是把明膠(如瓊脂、動(dòng)物膠、膠、薄朊酸和各種各樣的吸濕的丙烯酸類(lèi)聚合物)和凝膠-蒸發(fā)防腐劑(如甘油和次乙基乙二醇)加到基礎(chǔ)溶液中然后把得到的混合物灌在園盤(pán)狀的模子里制成的。而這基礎(chǔ)內(nèi)部溶液是由把含磷的酸性緩沖劑加到含有過(guò)飽和的氯化銀的3.3摩爾的氯化鉀水溶液中配制而成的。
把這個(gè)膠凝化內(nèi)溶體17裝滿(mǎn)穿透孔11。方法是，例如，把它加熱變成糊狀然后利用網(wǎng)板印刷法印刷糊狀物，使得它的上表面在自由的狀態(tài)下可以稍微凸出于第一個(gè)支撐層10的上表面。再把所述內(nèi)溶體17密封在穿透孔11內(nèi)并通過(guò)穿透孔7的導(dǎo)電部分與內(nèi)電極部分6A相連接，方法是提供一個(gè)扁平的、板狀的、選擇性的離子-響應(yīng)膜，使它有一個(gè)指定的尺寸，這樣它的下表面可以緊密地實(shí)現(xiàn)與它的上表面接觸。
參照數(shù)字19指的是具有足夠高的電絕緣性的膠粘劑，用以牢固地把響應(yīng)膜18沿著它的周線(xiàn)固定在第一個(gè)支撐層10上。硅系列，環(huán)氧系列以及含有硅烷結(jié)合劑之類(lèi)的氨基甲酸酯之類(lèi)的高分子膠粘劑都可以用做上述膠粘劑。
參照數(shù)字20指的是裝入的凝膠-浸漬過(guò)的、親水的高分子多孔物質(zhì)。以便穿過(guò)分別位于與第一個(gè)支撐層10、襯底1及第二個(gè)支撐層14對(duì)應(yīng)的位置上的穿透孔12、8和16。上述凝膠-浸漬過(guò)的親水高分子多孔物質(zhì)20是由浸漬一種親水高分子多孔物質(zhì)得到的，這種物質(zhì)是由燒結(jié)一種化學(xué)上穩(wěn)定了的親水高分子顆粒材料制得的。這種材料可以是，例如烯烴系列的高聚合物粉末狀物質(zhì)的燒結(jié)體，它具有和聚烯烴同樣的機(jī)械強(qiáng)度，其親水性是用變性處理〔例如由Asahi Kasei有限公司制造的Sunfine AQ(商品名)〕給出的。它們是沒(méi)有干燥而浸漬有膠凝化的合成物，也就是說(shuō)，甚至當(dāng)它放在空氣中無(wú)人照管時(shí)，從多孔物質(zhì)的表面也使氯化鉀沉淀失去濕氣。如showa Denko有限公司制造的U-jelly(商品名)就屬于含水的膠狀物。它主要含有丙烯聚合物的鈉鹽。凝膠浸漬過(guò)的親水高分子多孔物質(zhì)20被裝得稍微凸出于第一個(gè)支撐層10的表面。并用來(lái)作為參考電極的液體接合部分。
參照數(shù)字21指的是膠凝化內(nèi)溶體，它的化學(xué)成分與上述膠凝化內(nèi)溶體17相同，而且它不僅通過(guò)穿透孔15與內(nèi)電極部分6B接觸而且與膠凝化的親水高分子多孔物質(zhì)的接觸。
參照數(shù)字22指的是底盒，參照數(shù)字23指的是在第一個(gè)支撐層10周?chē)峁┑拇龣z測(cè)溶液的保存器。
根據(jù)上面描述的結(jié)構(gòu)，位于襯底1上表面的選擇性的離子響應(yīng)膜18通過(guò)膠凝化內(nèi)溶體17及在襯底1中形成的穿透孔7的導(dǎo)電部分7a與位于襯底1下表面的內(nèi)電極部分6A連接。襯底1是由具有足夠高的電絕緣性的材料做成的并與樣品溶液接觸。而在襯底1的上表面一側(cè)形成的凝膠-浸漬過(guò)的親水高分子多孔物質(zhì)20通過(guò)膠凝化內(nèi)溶體21與位于襯底1的下表面一側(cè)的內(nèi)電極部分6B連接。襯底1是由類(lèi)似的具有足夠高的電絕緣性的材料制成的。據(jù)此，就可完成指定的pH值測(cè)量。
在這種情況下，在襯底1上有內(nèi)電極部分6A、6B及引線(xiàn)部分4A、4B、5A、5B，它們都位于襯底1的下表面一側(cè)。因此，可以充分利用上面說(shuō)明的襯底1的電絕緣性，而且能夠避免發(fā)生由于操作失誤之類(lèi)的差錯(cuò)引起的引線(xiàn)部分4A、4B、5A、5B電絕緣性變壞。
另外，即使選擇性離子-響應(yīng)膜在光學(xué)上是透明的，由于外部光被襯底1擋住，因而能夠防止光線(xiàn)直接入射到內(nèi)電極部分6A上，據(jù)此，可以完成準(zhǔn)確的測(cè)量。
雖然在上述最佳實(shí)施方案中，導(dǎo)電部分7a是在位于襯底1上的穿透孔7中形成的，也可以在第二個(gè)支撐層14上，在對(duì)應(yīng)于內(nèi)電極部分6A的位置上做一個(gè)穿透孔30，以便與穿透孔7連通，也用與膠凝化內(nèi)溶體17成分相同的膠凝化內(nèi)溶體31填充上述穿透孔30的內(nèi)部。如圖5所示。參照?qǐng)D5，參照數(shù)字32指的是第三個(gè)支撐層，用以把膠凝化內(nèi)溶體21與膠凝化內(nèi)溶體31分開(kāi)，使他們不能互相接觸。第三個(gè)支撐層是用與第一個(gè)支撐層10及第二個(gè)支撐層14相同的方法制作的。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，位于襯底1上表面的側(cè)的選擇性離子-響應(yīng)膜18通過(guò)膠凝化內(nèi)溶體17及膠凝化內(nèi)溶體31與位于襯底1下表面一側(cè)的內(nèi)電極部分6A相連。
另外，可以使用具有如圖6所示的那種結(jié)構(gòu)的參考電極。也就是說(shuō)，參照?qǐng)D6，參考數(shù)字20′指的是一個(gè)液體接合膜，它是由無(wú)機(jī)燒結(jié)多孔物質(zhì)或者有機(jī)高分子多孔物質(zhì)用氯化鉀浸漬后制成的。該液體接合膜通過(guò)具有高電絕緣性的膠粘劑材料19′沿著它的邊線(xiàn)與第一支撐層10及樣品溶液保存器23連接，使得它的下表面可以與膠凝化內(nèi)溶體21的上表面接觸。另外，參照數(shù)字40指的是第三個(gè)支撐層，它是由，例如，與第一個(gè)支撐層10相同的材料制成的。除此之外，在圖6中與圖1中相同的組成成員都用和圖1中相同的參照數(shù)字表示，說(shuō)明從略。
不用說(shuō)就知道，除了上面繪述的在pH值測(cè)量中所用的片狀電極之外，本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種測(cè)量電極(玻璃電極)，參考電極以及包括上述兩種電極聯(lián)合使用的測(cè)量中所用的組合電極。
如上所述，按照本發(fā)明，在用于pH值測(cè)量的片狀電極中，由具有足夠高的電絕緣性的材料制成的第一個(gè)支撐層建立在襯底的上表面，該襯底是由具有足夠高的電絕緣性的材料做成的。一個(gè)提供內(nèi)電極部分和引線(xiàn)部分的電極被粘在上述襯底的下表面。由具有足夠高的電絕緣性的材料制成的第二個(gè)支撐層建立在上述襯底的下表面，其條件是上述引線(xiàn)部分暴露在外，這樣能夠防止由于操作失誤之類(lèi)的差錯(cuò)引起的電絕緣性的變壞，而且能夠進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量而不受光的影響。
權(quán)利要求
1.用于離子測(cè)量中的片狀電極，其特征在于第一個(gè)支撐層在襯底的上表面形成，它是由具有足夠高的電絕緣性的材料制成的，襯底也是由具有足夠高的電絕緣性的材料做成的，一個(gè)提供有內(nèi)電極部分和引線(xiàn)部分的電極被膠在上述襯底的下表面，由具有足夠高的電絕緣性的材料做成的第二個(gè)支撐層形成于襯底的所述下表面而使所述引線(xiàn)部分暴露在外面。
2.權(quán)利要求
1中提出的用于離子測(cè)量的片狀電極，其中所述內(nèi)電極部分中的一個(gè)通過(guò)在所述第一個(gè)支撐層中形成的穿透孔中的導(dǎo)電部分被轉(zhuǎn)接到與選擇性離子-響應(yīng)膜相連。
3.權(quán)利要求
1中提出的用于離子測(cè)量的片狀電極，其中所述內(nèi)電極部分中的一個(gè)，通過(guò)填充在所述第一個(gè)支撐層中形成的穿透孔中的膠凝化內(nèi)溶體被轉(zhuǎn)接到與選擇性離子-響應(yīng)膜相連。
專(zhuān)利摘要
一種離子測(cè)量中所用的片狀電極，該電極能用來(lái)準(zhǔn)確地完成測(cè)量，而不會(huì)由于測(cè)量中操作上的失誤導(dǎo)致電絕緣性變壞，也不受光的影響。
文檔編號(hào)G01N27/333GK87107351SQ87107351
公開(kāi)日1988年6月22日 申請(qǐng)日期1987年12月10日
發(fā)明者小谷晴夫, 富田勝?gòu)?申請(qǐng)人:株式會(huì)社堀場(chǎng)制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan