CS267598B1

CS267598B1 - A method for producing an oxygen sensor

Info

Publication number: CS267598B1
Application number: CS873053A
Authority: CS
Inventors: Radko Ing Csc Volf; Bohuslav Doc Ing Csc Dolezal; Miloslav Ing Csc Stastny; Miroslav Doc Ing Csc Marek; Jiri Ing Nepozitek
Original assignee: Volf Radko; Dolezal Bohuslav; Stastny Miloslav; Marek Miroslav; Jiri Ing Nepozitek
Priority date: 1987-04-29
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS305387A1

Abstract

Řečení se týká oblasti analytioké chemie. Na funkční ploěky elektrod a plochu mezi nimi nanese vodný roztok ohloridu alkalického kovu, po odpaření vody se solný povlak překryje alespoň jednou roztokem plastu v rozpouštědle a rgzpouštčdlo se nechá při teplotě 20 C odpařit.The invention relates to the field of analytical chemistry. An aqueous solution of an alkali metal chloride is applied to the functional surfaces of the electrodes and the area between them, after the water has evaporated, the salt coating is covered at least once with a solution of plastic in a solvent and the solvent is allowed to evaporate at a temperature of 20 C.

Description

Vynález se týká způsobu výroby kyslíkového čidla, především pro použití v kontinuálních a diskontinuálníoh analyzátorech.The invention relates to a process for the production of an oxygen sensor, in particular for use in continuous and batch analyzers.

V současné době jsou konstruována a používána tak zvaná Clarkova kyslíková čidla, sestávající z indikační platinové nebo zlaté elektrody a referentní chloridestříbrné elektrody. Tyto elektrody Jsou mezi sebou v elektrickém kontaktu, například přes roztok chloridu sodného. Kombinace výše uvedených elektrod tvoří voltamperometrioký systém, to jest je na ně vkládán potenciálový spád a měřena proudová odezva.Currently, so-called Clark oxygen sensors are constructed and used, consisting of a platinum or gold indicating electrode and a silver chloride reference electrode. These electrodes are in electrical contact with each other, for example via sodium chloride solution. The combination of the above electrodes forms a voltammetric system, i.e. a potential gradient is applied to them and the current response is measured.

Clarkovo kyslíkové čidlo bývá nejčastěji realizováno v podobě drátkovýoh nebo terčíkových elektrod, vhodně zhotovených v základovém materiálu, Jež Jsou překryty tenkou, například teflonovou membránou propustnou pro kyslík. Takto zhotovené elektrody sestávají z mnoha dílů většinou náročných na mechanické obrobení, zejména leštění. Nemenšř\výhodou je, že při jejich montáži často dochází k protržení několik mikrometrů tlusté membrány.The Clark oxygen sensor is most often realized in the form of wire or target electrodes, suitably made in a base material, which are covered with a thin, for example oxygen-permeable Teflon membrane. The electrodes made in this way consist of many parts, which are usually difficult to machine, especially polish. A small advantage is that during their assembly, a few micrometers of thick membrane often ruptures.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby kyslíkového čidla, sestávajícího z indikační zlaté nebo platinové elektrody a referenční ohloridostříbrné elektrody, zalitých před jejich zbroušením do roviny v epoxidové pryskyřici podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že se na funkční plošky elektrod a plochu mezi nimi nanese vodný roztok chloridu alkalického kovu například sodného, draselného nebo lithného, po odpaření vody se solný roztok překryje alespoň jednou roztokem plastu v rozpouštědle a rozpouštědlo se nechá při teplotě 20 °C odpařit. Podle dalšího význaku vynálezu se jako plast použije polymethylmetakrylát, polyvinylaoetát nebo polystyren a jako rozpouštědlo chloroform, aceton nebo toluen.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of manufacturing an oxygen sensor, consisting of an indicator gold or platinum electrode and a reference silver-silver electrode, cast before they are ground into a plane in an epoxy resin according to the invention. Its essence consists in applying an aqueous solution of an alkali metal chloride, for example sodium, potassium or lithium, to the functional surfaces of the electrodes and the surface between them, after evaporating the water, the saline solution is covered with at least one plastic solution in solvent and left at 20 ° C. C evaporate. According to a further feature of the invention, polymethyl methacrylate, polyvinyl acetate or polystyrene is used as the plastic and chloroform, acetone or toluene is used as the solvent.

Vyšší účinek způsobu podle vynálezu spočívá ve snížení počtu mechanických dílů, potřebných ke zhotovení kyslíkového čidla, odstranění nebezpečí proražení oddělovací membrány a v jednoduchosti hromadné výroby. Operace upínání membrány je v podstatě nahrazena nakapáváním roztoků.The higher effect of the method according to the invention consists in reducing the number of mechanical parts needed to make the oxygen sensor, eliminating the risk of breaking the separation membrane and in the simplicity of mass production. The operation of clamping the membrane is essentially replaced by dripping solutions.

Způsob výroby kyslíkového čidla je dále blíže popsán na příkladu provedení v řezu podle připojeného výkresu s oblázkem kyslíkového čidla v řezu.The method of manufacturing the oxygen sensor is further described in more detail on the basis of an exemplary sectional view according to the attached drawing with the pebble of the oxygen sensor in section.

Základní tělísko j. čidla je zhotoveno z elektricky nevodivého materiálu a je opatřeno zlatou elektrodou 2 s připájeným elektrickým přívodem a ohloridostříbrnou elektrodou 2 ³ přívodem, která má tvar zbroušeného neuzavřeného anuloidu. Čidlo je opatřeno vrstvou 6 chloridu sodného, vrstvou 2 polymerní látky a vrstvou 4 krycí polymerní látky. . <The base body of the sensor is made of an electrically non-conductive material and is provided with a gold electrode 2 with a soldered electrical supply and a silver-silver electrode 2 ³ supply, which has the shape of a ground unclosed annulus. The sensor is provided with a layer 6 of sodium chloride, a layer 2 of polymeric substance and a layer 4 of covering polymeric substance. . <

Podle příkladu provedení bylo kyslíkové čidlo zhotoveno ze zlatého drátu o 0 0,3 mm a stříbrného drátu o 0 0,5 mm. Jako zalévací hmota byla použita epoxidová pryskyřice. K nanášení vrstvy soli bylo použito 0,1 M roztoků NaCl, KC1 a LiCl. Polymerní vrstvy byly nanášeny pomocí acetonového roztoku polyvinylaoetátu, chloroformového roztoku polymethylmetakrylátu a toluenového roztoku polystyrenu. Zhotovená čidla byla testována pomocí konduktometru, přičemž byla sledována vodivost mezi oběma elektrodami a tím i množství vody prodifundované membránami.According to an exemplary embodiment, the oxygen sensor was made of 0 0.3 mm gold wire and 0.5 mm silver wire. Epoxy resin was used as the potting compound. 0.1 M NaCl, KCl and LiCl solutions were used to apply the salt layer. The polymer layers were applied with an acetone solution of polyvinyl acetate, a chloroform solution of polymethyl methacrylate and a toluene solution of polystyrene. The made sensors were tested with a conductometer, while the conductivity between the two electrodes and thus the amount of water produced by the membranes was monitored.

Odezva čidla na koncentraci kyslíku byla sledována pomocí polarografu. Jako testovací roztoky byly použity nasycené vodné roztoky vzdušného kyslíku, Jehož koncentrace v destilované vodě byla získána z tabulovanýoh údajů a destilovaná voda, z níž byl kyslík odstraněn výbubláním dusíkem. Kyslíkové čidlo podle vynálezu bylo dále laboratorně zkoušeno ve spojení s kapilární kolonkou, na jejíž stěně byla zakotvena glukosooxidaza a peroxidaza, přičemž na výstupu z kolonky bylo umístěno kyslíkové čidlo v komůrce o objemu cca 30 mikrolitiů. Potenciál vkládaný na zlatou elektrodu 2 oproti chloridostříbrné elektrodě 2 činil —0,7 V. Proud tekoucí elektrodovým systémem byl konvertován na napětí operačním zesilovačem a napětí registrováno zapisovačem. Kapilární kolonkou byl čerpán roztok oitrátového tlumiče o pH 7» do kterého byl přidán chlorid sodný v množství 0,1 mol/1.The response of the sensor to the oxygen concentration was monitored using a polarograph. Saturated aqueous solutions of atmospheric oxygen, the concentration of which in distilled water was obtained from the tabulated data, and distilled water, from which oxygen was removed by bubbling nitrogen, were used as test solutions. The oxygen sensor according to the invention was further tested in the laboratory in conjunction with a capillary column on the wall of which glucose oxidase and peroxidase were anchored, the oxygen sensor being placed at the outlet of the column in a chamber with a volume of about 30 microliters. The potential applied to the gold electrode 2 relative to the silver chloride electrode 2 was -0.7 V. The current flowing through the electrode system was converted to a voltage by the operational amplifier and the voltage registered by the recorder. A solution of the citrate buffer at pH 7 was pumped through the capillary column, to which sodium chloride was added in an amount of 0.1 mol / l.

CS 267 598 B1CS 267 598 B1

U všech zkoušených typů Sídel byla zjištěna citlivější odezva na koncentraci glukózy, za použití enzymatické kolonky, než u Clarkova Sídla s teflonovou membránou tlustou 10 /um. Plochy testovaných elektrod a elektrod Clarkova Sídla, zatavených ve skle, byly stejně. Signál Sídla při koncentraci glukózy 20 mmol/1 poklesl během 3 měsíců 00a o 10 % poSátoSnl hodnoty.All tested types of settlements showed a more sensitive response to glucose concentration, using an enzymatic column, than Clark's settlements with a 10 .mu.m thick Teflon membrane. The areas of the tested electrodes and the electrodes of Clark's Seat, sealed in glass, were the same. The Solvent signal at a glucose concentration of 20 mmol / l decreased by 10% of the poSátoSnl value over a period of 3 months.

Claims

A process for the production of an oxygen head consisting of an inductive gold or platinum electrode and a reference silver-silver electrode cast before grinding into a plane in an epoxy resin, characterized in that an aqueous solution of an alkali metal chloride, e.g. sodium, potassium or lithium, after evaporation of the water, the salt coating is covered at least once with a solution of plastic in a solvent and the solvent is not allowed to evaporate at a temperature of 20 ° C,

2. The process according to item 1, characterized in that polymethyl methacrylate, polyvinyl acetate or polystyrene is used as the plastic and chloroform, acetone or toluene is used as the solvent.