JPH02128150A - 過酸化水素検出素子 - Google Patents
過酸化水素検出素子Info
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- JPH02128150A JPH02128150A JP28100788A JP28100788A JPH02128150A JP H02128150 A JPH02128150 A JP H02128150A JP 28100788 A JP28100788 A JP 28100788A JP 28100788 A JP28100788 A JP 28100788A JP H02128150 A JPH02128150 A JP H02128150A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、過酸化水素検出素子に関し、更に詳しく言え
ば、高い濃度感受性をもち小型で安価な過酸化水素検出
素子に関する。
ば、高い濃度感受性をもち小型で安価な過酸化水素検出
素子に関する。
本発明は、化学工業、食品工業、医薬品工業、バイオセ
ンサ等としての医療計測及び環境計測等に利用される。
ンサ等としての医療計測及び環境計測等に利用される。
従来の過酸化水素検出素子としては、内部に充填された
所定の電解液、カソード、γノード及びこのカソード表
面に配置された酸素（過酸化水素）が通過可能な樹脂（
テフロン等）膜をもつ酸素電極（過酸化水素電極）から
なるものが知られている（［バイオセンシングＪ、Ｐ、
４２、軽部征夫編・著、啓学出版■発行）。これは、カ
ソード（白金極板）上での過酸化水素の分解反応により
生じる電流又は電位を計測して、過酸化水素濃度を検出
していた。
所定の電解液、カソード、γノード及びこのカソード表
面に配置された酸素（過酸化水素）が通過可能な樹脂（
テフロン等）膜をもつ酸素電極（過酸化水素電極）から
なるものが知られている（［バイオセンシングＪ、Ｐ、
４２、軽部征夫編・著、啓学出版■発行）。これは、カ
ソード（白金極板）上での過酸化水素の分解反応により
生じる電流又は電位を計測して、過酸化水素濃度を検出
していた。
従来のこの種のバイオセンサとしては、例えば基質（グ
ルコース）の酵素（グルコースオキシダーゼ）による反
応のエンタルピー変化に伴う温度変化をサーミスタの抵
抗変化で計測して、発生する過酸化水素量即ちグルコー
ス濃度を検出するものが知られている。また、上記過酸
化水素電極の白金カソード上にグルコースオキシダーゼ
固定膜を組み合わせたバイオセンサも知られている（「
バイオセンシングＪ、Ｐ、２２、軽部征夫編・著、啓学
出版■発行）。
ルコース）の酵素（グルコースオキシダーゼ）による反
応のエンタルピー変化に伴う温度変化をサーミスタの抵
抗変化で計測して、発生する過酸化水素量即ちグルコー
ス濃度を検出するものが知られている。また、上記過酸
化水素電極の白金カソード上にグルコースオキシダーゼ
固定膜を組み合わせたバイオセンサも知られている（「
バイオセンシングＪ、Ｐ、２２、軽部征夫編・著、啓学
出版■発行）。
上記従来の酸素電極又はこれを用いたバイオセンサでは
小型化に限界がある。
小型化に限界がある。
また、上記サーミスタを用いたバイオセンサでは、酵素
触媒反応におけるエンタルピー変化が５〜１００ＫＪ１
モルと小さいため、通常のサーミスタでは検出は困難で
あり、この微小な温度変化を検出するには、特別のサー
ミスタが必要となり、極めて高価となる。
触媒反応におけるエンタルピー変化が５〜１００ＫＪ１
モルと小さいため、通常のサーミスタでは検出は困難で
あり、この微小な温度変化を検出するには、特別のサー
ミスタが必要となり、極めて高価となる。
本発明は、上記観点に鑑みて成されたものであり、高い
濃度感受性をもち小型で安価な過酸化水素検出素子を提
供することを目的とする。
濃度感受性をもち小型で安価な過酸化水素検出素子を提
供することを目的とする。
本発明は、従来用いられている上記サーミスタにおいて
は、過酸化水素の分解が緩やかなためこれを検出するこ
とは困難であるが、検出可能な程度に過酸化水素を急速
に分解できる活性の高い酸化物を見出して完成されたも
のである。即ち、本発明は、サーミスタの表面に、過酸
化水素分解を促進する酸化物からなる被覆層を形成させ
たことを特徴とする。
は、過酸化水素の分解が緩やかなためこれを検出するこ
とは困難であるが、検出可能な程度に過酸化水素を急速
に分解できる活性の高い酸化物を見出して完成されたも
のである。即ち、本発明は、サーミスタの表面に、過酸
化水素分解を促進する酸化物からなる被覆層を形成させ
たことを特徴とする。
上記サーミスタとしては、通常、セラミック焼結体が用
いられる。このサーミスタとしては、温度に対する抵抗
の変化が大きな抵抗体又は半導体であればよく、通常、
抵抗温度特性が負のＮＴＣサーミスタが用いられるが、
それが正のＰＴＣサーミスタであってもよい。
いられる。このサーミスタとしては、温度に対する抵抗
の変化が大きな抵抗体又は半導体であればよく、通常、
抵抗温度特性が負のＮＴＣサーミスタが用いられるが、
それが正のＰＴＣサーミスタであってもよい。
この酸化物として、ＣｕＯ１Ｃｕ２０、Ｐｂ５０４、Ｐ
ｂＯ１ＰｂＯ２、Ｆｅ０１Ｍ ｎ ｓ Ｏ４、Ｍ ｎ
Ｏ２又はｖ２ｏ、が有用であり、本検出素子は、これら
の酸化物の少なくとも１つからなる被覆層をサーミスタ
の表面に形成させたものである。この被覆層は、目的に
応じて所定の位置に形成される。この被覆層は強度維持
のため、通常、焼成して形成され、その加熱温度も種々
設定される。
ｂＯ１ＰｂＯ２、Ｆｅ０１Ｍ ｎ ｓ Ｏ４、Ｍ ｎ
Ｏ２又はｖ２ｏ、が有用であり、本検出素子は、これら
の酸化物の少なくとも１つからなる被覆層をサーミスタ
の表面に形成させたものである。この被覆層は、目的に
応じて所定の位置に形成される。この被覆層は強度維持
のため、通常、焼成して形成され、その加熱温度も種々
設定される。
この膜厚は、特に限定されないが、０．１〜２００μｍ
が好ましい。０．１μｍ未満では過酸化水素の分解効果
が十分でなく、２００μｍを越えると熱伝導が低下する
からである。この範囲内では、この両者の性能のバラン
スがよい。またこの気孔率は、それが大きい程過酸化水
素分解効果に優れ、それが小さい程強度に優れるが、両
者のバランスを考慮して、通常４０〜６０％程度である
が、これに限定されない。例えば、気孔率が小さなもの
であっても、過酸化水素分解の促進効果があるからであ
る。
が好ましい。０．１μｍ未満では過酸化水素の分解効果
が十分でなく、２００μｍを越えると熱伝導が低下する
からである。この範囲内では、この両者の性能のバラン
スがよい。またこの気孔率は、それが大きい程過酸化水
素分解効果に優れ、それが小さい程強度に優れるが、両
者のバランスを考慮して、通常４０〜６０％程度である
が、これに限定されない。例えば、気孔率が小さなもの
であっても、過酸化水素分解の促進効果があるからであ
る。
更に、本検出素子においては、通常、上記サーミスタに
所定の白金線が、電極として２本平行に包埋されている
。また、セラミックスの保護管又は耐熱鋼により外装、
若しくはガラスにより被覆されてもよい。
所定の白金線が、電極として２本平行に包埋されている
。また、セラミックスの保護管又は耐熱鋼により外装、
若しくはガラスにより被覆されてもよい。
過酸化水素が水と酸素ガスに分解する際、約１８０ＫＪ
１モルのエンタルピー変化に伴う熱が発生する。従来用
いられているサーミスタを構成するセラミックスでは、
過酸化水素の分解が緩やかなためこれを検出することは
困難である。
１モルのエンタルピー変化に伴う熱が発生する。従来用
いられているサーミスタを構成するセラミックスでは、
過酸化水素の分解が緩やかなためこれを検出することは
困難である。
しかし、Ｐｂ５Ｏ＝又はＣｕＯ等の所定の酸化物はいず
れも、過酸化水素を急速に分解できる触媒活性の高い酸
化物である。従って、この酸化物からなる被覆層がサー
ミスタの表面に、形成され、この被覆層に過酸化水素が
触れると、急速に分解されるので、高い温度の上昇がサ
ーミスタにもたらされ、検出に必要な十分な抵抗（又は
電流）の変化が生じる。
れも、過酸化水素を急速に分解できる触媒活性の高い酸
化物である。従って、この酸化物からなる被覆層がサー
ミスタの表面に、形成され、この被覆層に過酸化水素が
触れると、急速に分解されるので、高い温度の上昇がサ
ーミスタにもたらされ、検出に必要な十分な抵抗（又は
電流）の変化が生じる。
本検出素子は、上記作用をもつので高い濃度感受性をも
ち、更に、単にサーミスタに所定の被覆層を形成させる
にすぎないので、構造が簡単で小型でかつ安価である。
ち、更に、単にサーミスタに所定の被覆層を形成させる
にすぎないので、構造が簡単で小型でかつ安価である。
又、本検出素子表面にグルコースオキシダーゼ等の酵素
を固定した膜を配置することにより、過酸化水素を発生
する酵素反応でのバイオセンサとしての応用も再論であ
る。特に、この場合は、従来と比べて、高い濃度感受性
をもち小型で安価なものとすることができ、従来にない
有用なものである。
を固定した膜を配置することにより、過酸化水素を発生
する酵素反応でのバイオセンサとしての応用も再論であ
る。特に、この場合は、従来と比べて、高い濃度感受性
をもち小型で安価なものとすることができ、従来にない
有用なものである。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（１）サーミスタの製作
まず、二酸化マンガン（試薬Ｍｎ Ｏｘ ） ５０ ｇ
、酸化コバルト（試薬Ｃｏｏ）１０ｇ、酸化ニッケル（
試薬ＮＮ１０）ｌＯ及び酸化第２鉄（試薬Ｆｅ２Ｏ３）
３０ｇ、更に脱イオン水６０−、ポリビニルアルコール
２ｇを、２（１ｍｍφのアルミナ珪石３００ｇと共に、
内容積５００−のポリエチレン製ポットに入れ、１２
Ｏｒ ｐｍで４８時間粉砕混合する。こうして得られた
泥漿を２００メツシユの篩に通した後１０時間冷凍乾燥
し、更に３２メツシユの篩に通し粉末とした。
、酸化コバルト（試薬Ｃｏｏ）１０ｇ、酸化ニッケル（
試薬ＮＮ１０）ｌＯ及び酸化第２鉄（試薬Ｆｅ２Ｏ３）
３０ｇ、更に脱イオン水６０−、ポリビニルアルコール
２ｇを、２（１ｍｍφのアルミナ珪石３００ｇと共に、
内容積５００−のポリエチレン製ポットに入れ、１２
Ｏｒ ｐｍで４８時間粉砕混合する。こうして得られた
泥漿を２００メツシユの篩に通した後１０時間冷凍乾燥
し、更に３２メツシユの篩に通し粉末とした。
この粉末をサイズ５ｍｍφ×０．５ （厚さ）ｍｍの円
板形状にプレス成形し、穴の部分に０．１ｍｍφの白金
線３を挿入し、共素地ペーストをこの隙間に充填した。
板形状にプレス成形し、穴の部分に０．１ｍｍφの白金
線３を挿入し、共素地ペーストをこの隙間に充填した。
次にこれを大気雰囲気中、１２６０℃で１時間焼成して
、サーミスタ１を製作した。尚、これはＮＴＣサーミス
タである。
、サーミスタ１を製作した。尚、これはＮＴＣサーミス
タである。
（２）被覆層の形成
、次に、酸化鉛（試薬Ｐｂａ ０４ ）２５ｇ、脱イオ
ン水８ｍｌ及びポリビニルアルコール１ｇを、１０ｍｍ
φのアルミナ珪石１００ｇと共に、内容積２００−のポ
リエチレンポットに入れ２４時時間合粉砕して、ペース
ト状被覆材料を調製した。
ン水８ｍｌ及びポリビニルアルコール１ｇを、１０ｍｍ
φのアルミナ珪石１００ｇと共に、内容積２００−のポ
リエチレンポットに入れ２４時時間合粉砕して、ペース
ト状被覆材料を調製した。
こうして得られた酸化鉛のペーストを、上記サーミスタ
１の表面に筆で塗布した後、窒素ガス雰囲気中、５８１
）でで０．５時間焼成して、サーミスタｌの表面上に被
覆層２を形成し、実施例１の素子を製作した。この被覆
層２は、厚さが約１００μｍ１平均細孔径が約３μｍ１
気孔率が約５０％であった。
１の表面に筆で塗布した後、窒素ガス雰囲気中、５８１
）でで０．５時間焼成して、サーミスタｌの表面上に被
覆層２を形成し、実施例１の素子を製作した。この被覆
層２は、厚さが約１００μｍ１平均細孔径が約３μｍ１
気孔率が約５０％であった。
同様な手法にて、酸化第２銅（Ｃｕｂ）の被覆層２を形
成して、実施例２の素子を製作した。尚、焼成は大気雰
囲気中、８１０℃で０．５時間行った。この被覆Ｎ２は
、厚さが約８０μｍ１平均細孔径が約４μｍ１気孔率が
約５５％であった。
成して、実施例２の素子を製作した。尚、焼成は大気雰
囲気中、８１０℃で０．５時間行った。この被覆Ｎ２は
、厚さが約８０μｍ１平均細孔径が約４μｍ１気孔率が
約５５％であった。
尚、比較例は、上記サーミスタの表面上に被覆層を設け
ないものとした。
ないものとした。
（３）性能評価
上記各素子の性能を、第２図に示す装置を用いて、評価
した。即ち、脱イオン水に過酸化水素水（ａ度３０％）
を所定量溶解させて、表に示す各過酸化水素濃度の水溶
液４を調製し、試料槽５内に注入されたこの水溶液４中
に各素子を入れ、サーミスタ１に流れる電流値を測定し
た。尚、この；部槽５は２５℃に設定された恒温浴槽６
中に配置されて、水溶液４を恒温としており、更にこの
水溶液４はマグネチックスクーラー７等により攪拌され
ている。この恒温槽６はマグネチックスクーラー７を回
転させうる基台（図示せず）上に置かれている。この結
果を表及び第１図に示した。
した。即ち、脱イオン水に過酸化水素水（ａ度３０％）
を所定量溶解させて、表に示す各過酸化水素濃度の水溶
液４を調製し、試料槽５内に注入されたこの水溶液４中
に各素子を入れ、サーミスタ１に流れる電流値を測定し
た。尚、この；部槽５は２５℃に設定された恒温浴槽６
中に配置されて、水溶液４を恒温としており、更にこの
水溶液４はマグネチックスクーラー７等により攪拌され
ている。この恒温槽６はマグネチックスクーラー７を回
転させうる基台（図示せず）上に置かれている。この結
果を表及び第１図に示した。
これらの結果によれば、活性酸化物で被覆した実施例１
及び２は、その濃度に応じた電流値を示しその濃度の検
出ができた。しかし、比較例は、その濃度をかえても電
流値の変化はほとんどなく、その濃度の検出はできなか
った。また、実施例１及び２は、比較例と比べて、例え
ば濃度が１０２モル／ｌの場合には各々約１５倍、９倍
の電流値、１０−’モル／ｌの場合には双方ともに約２
倍の電流値を示し、高い濃度感受性を示した。特に、Ｐ
ｂ、０４で被覆した実施例１は一層その性能が優れた。
及び２は、その濃度に応じた電流値を示しその濃度の検
出ができた。しかし、比較例は、その濃度をかえても電
流値の変化はほとんどなく、その濃度の検出はできなか
った。また、実施例１及び２は、比較例と比べて、例え
ば濃度が１０２モル／ｌの場合には各々約１５倍、９倍
の電流値、１０−’モル／ｌの場合には双方ともに約２
倍の電流値を示し、高い濃度感受性を示した。特に、Ｐ
ｂ、０４で被覆した実施例１は一層その性能が優れた。
また、本実施例の被覆層は焼成されており、かつその膜
厚が８０〜１００μｍ１その気孔率が約５０〜５５％の
ため、強度に優れるとともに触媒活性にも優れる。
厚が８０〜１００μｍ１その気孔率が約５０〜５５％の
ため、強度に優れるとともに触媒活性にも優れる。
尚、他の酸化物（ＣｕｚＯｌＰｂＯ，ＰｂＯ２、ＦｅＯ
ｌＭｎ、０１、ＭｎＯ２又はＶ ２ｏ ｓ ＞を用いて
も、被覆しない場合と比べて、上記と同様に触媒活性に
優れた。
ｌＭｎ、０１、ＭｎＯ２又はＶ ２ｏ ｓ ＞を用いて
も、被覆しない場合と比べて、上記と同様に触媒活性に
優れた。
第１図は実施例において過酸化水素濃度と電流値との関
係を示すグラフ、第２図は実施例において用いた電流値
測定装置の模式図である。 １；サーミスタ、２：被覆層、３；白金線、４；水溶液
、５；試料慢、６：恒温浴槽、７；マグネチックスター
ラー 特許出願人 日本特殊陶業株式会社 代 理 人 弁理士 小島清路 弔１ 図 第２図
係を示すグラフ、第２図は実施例において用いた電流値
測定装置の模式図である。 １；サーミスタ、２：被覆層、３；白金線、４；水溶液
、５；試料慢、６：恒温浴槽、７；マグネチックスター
ラー 特許出願人 日本特殊陶業株式会社 代 理 人 弁理士 小島清路 弔１ 図 第２図
Claims (1)
- （１）サーミスタと、該サーミスタの表面に形成され、
ＣｕＯ、Ｃｕ＿２Ｏ、Ｐｂ＿３Ｏ＿４、ＰｂＯ、ＰｂＯ
＿２、ＦｅＯ、Ｍｎ＿３Ｏ＿４、ＭｎＯ＿２及びＶ＿２
Ｏ＿５のうちの少なくとも１つからなる被覆層と、を具
備することを特徴とする過酸化水素検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28100788A JP2670693B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 過酸化水素検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28100788A JP2670693B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 過酸化水素検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02128150A true JPH02128150A (ja) | 1990-05-16 |
| JP2670693B2 JP2670693B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=17632977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28100788A Expired - Fee Related JP2670693B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 過酸化水素検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670693B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005020459A1 (de) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Sig Technology Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Substanzen in wasserhaltigen, gasförmigen Medien |
| CN107064252A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-18 | 广东工业大学 | 一种过氧化氢传感器及其制备方法与应用 |
| CN109293343A (zh) * | 2018-08-24 | 2019-02-01 | 西南科技大学 | 负温度系数热磁复合敏感电阻材料及其制备方法 |
| CN115839986A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-24 | 海南大学 | 一种自供电型光电化学过氧化氢传感器的制备方法和检测方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101029329B1 (ko) | 2008-11-26 | 2011-04-15 | 고려대학교 산학협력단 | 산화구리 나노플라워를 이용한 과산화수소 검출 센서 |
-
1988
- 1988-11-07 JP JP28100788A patent/JP2670693B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005020459A1 (de) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Sig Technology Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Substanzen in wasserhaltigen, gasförmigen Medien |
| CN107064252A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-18 | 广东工业大学 | 一种过氧化氢传感器及其制备方法与应用 |
| CN109293343A (zh) * | 2018-08-24 | 2019-02-01 | 西南科技大学 | 负温度系数热磁复合敏感电阻材料及其制备方法 |
| CN109293343B (zh) * | 2018-08-24 | 2021-06-25 | 西南科技大学 | 负温度系数热磁复合敏感电阻材料及其制备方法 |
| CN115839986A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-24 | 海南大学 | 一种自供电型光电化学过氧化氢传感器的制备方法和检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2670693B2 (ja) | 1997-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |