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酸化還元電位の測定装置及び測定方法

国内特許コード P160013389
整理番号 (S2012-1005-N0)
掲載日 2016年10月25日
出願番号 特願2014-529583
出願日 平成25年8月9日(2013.8.9)
国際出願番号 JP2013071723
国際公開番号 WO2014025044
国際出願日 平成25年8月9日(2013.8.9)
国際公開日 平成26年2月13日(2014.2.13)
優先権データ
  • 特願2012-177909 (2012.8.10) JP
発明者
  • 二川 雅登
  • 澤田 和明
  • 高橋 聡
出願人
  • 国立大学法人豊橋技術科学大学
発明の名称 酸化還元電位の測定装置及び測定方法
発明の概要 被測定溶液からの信号が小さくなっても、ノイズを低減することにより酸化還元電流及び酸化還元電位を測定することができる小型の酸化還元電位の測定装置を提供する。
酸化還元電位の測定装置は、基板10と、該基板10表面に搭載される作用電極15、作用電極15の出力を増幅するバイポーラトランジスタ21を同じく基板10の表面に備え、このバイポーラトランジスタ21で増幅された信号を処理回路18へ入力する。
従来技術、競合技術の概要


酸化還元電位の測定装置は、レドックスセンサ(Redox sensor)ともいわれる。「レドックス」とは、還元(Reduction)と酸化(Oxidation)から複合された用語である。
ここで、還元とは物質が電子を受け取る化学反応をいい、酸化とは電子を失う化学反応をいう。このように、酸化還元反応では、電子の授受に伴って電子が移動し、これにより酸化還元電流を生じる。
また、酸化還元電位(Redox potential)は、酸化還元反応系において電子を授受する際に発生する電位であり、物質の電子を授受する容易さを表す尺度となる。酸化還元電位は、物質における電子の数、配置、配位子の数により定まり、物質を同定する指標となる。



上述のように、酸化還元電位の測定装置を用いて溶液中の酸化電流及び還元電流を計測することにより、溶液中の物質の濃度を求められる。また、酸化還元電位の測定装置を用いて酸化電流及び還元電流から酸化還元電位を求めることにより、溶液中の物質を同定し、酸化還元反応を解明できる。



溶液中の物質濃度を測定し、物質の種類を特定する従来の酸化還元電位の測定装置は、溶液の酸化電流及び還元電流を測定する測定電極を搭載する素子と測定された酸化還元電流信号を処理する処理回路を搭載する素子をそれぞれ別に備え、測定電極と処理回路とは、配線により接続される。
一般的に、酸化還元電位の測定装置の測定電極は、作用電極、対向電極、及び参照電極により構成され、作用電極と対向電極との間を酸化還元電流が流れる。酸化還元電流信号は処理回路により処理されて、溶液中の物質濃度が求められ、物質の種類が特定される。
酸化還元電位の測定装置は、農業分野、医療分野、環境分野を含む多様な分野において生体反応を含む多様な化学反応の研究及び応用に用いられている。

産業上の利用分野


本発明は、溶液中の物質濃度を測定し、物質の種類を特定する酸化還元電位の測定装置及び測定方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
酸化還元電位の測定装置であって、
基板と、
該基板表面に形成される作用電極と、
前記作用電極の出力を処理する処理回路と、を備え、
前記基板には、前記作用電極の出力を増幅するバイポーラトランジスタが更に備えられる、酸化還元電位の測定装置。

【請求項2】
前記作用電極から前記バイポーラトランジスタへ印加される電流と逆向きの補償電流を前記作用電極に印加する補償回路が更に備えられる、請求項1に記載の測定装置。

【請求項3】
前記補償回路は定電流回路若しくは定電圧回路を含み、前記バイポーラトランジスタの増幅率が一定となるように、前記作用電極から前記バイポーラトランジスタのベースへ印加される電流をシフトさせる請求項2に記載の測定装置。

【請求項4】
前記補償回路は、前記作用電極と前記処理回路との間へ前記バイポーラトランジスタと並列に配置された整流性の半導体素子からなる、請求項2に記載の測定装置。

【請求項5】
前記バイポーラトランジスタの出力を変換して前記作用電極の出力と同形とする、請求項1~4のいずれかに記載の測定装置。

【請求項6】
前記基板に第1の導電型にドープされて前記バイポーラトランジスタのコレクタ領域を構成する第1のドープ領域と、該第1のドープ領域中において第2の導電型にドープされ、前記バイポーラトランジスタのベース領域を構成する第2のドープ領域と、該第2のドープ領域中において前記第1の導電型にドープされ、前記バイポーラトランジスタのエミッタ領域を構成する第3のドープ領域とが形成され、前記作用電極は前記基板表面において表出する前記ベース領域上に積層して形成されている、請求項1~5のいずれかに記載の測定装置。

【請求項7】
基板と、
該基板表面に形成される容器内に設置される作用電極と、
前記作用電極の出力を処理する処理回路と、
前記基板に形成され前記作用電極の出力を増幅するバイポーラトランジスタと、を備える測定装置を用い、
前記容器内において前記作用電極と対向して配置される対向電極に印加される電圧を掃引し、前記作用電極から出力される電流を前記バイポーラトランジスタで増幅して前記処理回路へ印加する、酸化還元電位の測定方法であって、
第1の電位を前記対向電極へ印加したとき前記作用電極から前記バイポーラトランジスタのベースへ出力される電流と逆方向の補償電流が、前記対向電極へ前記第1の電位と異なる第2の電位を印加したときに、流れるようにする、酸化還元電位の測定方法。

【請求項8】
前記作用電極から前記バイポーラトランジスタのベースへ出力される電流へ、前記バイポーラトランジスタの増幅率が一定となるように、シフト電流が加えられる、請求項7に記載の測定方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2014529583thum.jpg
出願権利状態 公開
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