JPH06194332A - 電極用カーボン材料 - Google Patents
電極用カーボン材料Info
- Publication number
- JPH06194332A JPH06194332A JP5138431A JP13843193A JPH06194332A JP H06194332 A JPH06194332 A JP H06194332A JP 5138431 A JP5138431 A JP 5138431A JP 13843193 A JP13843193 A JP 13843193A JP H06194332 A JPH06194332 A JP H06194332A
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- JP
- Japan
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- carbon
- carbon material
- electrode
- graphite
- film
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、高分子膜，有機膜を被覆し
た膜被覆電極を作成する場合に、膜の被着性が良く、且
つ加工し易く強度を保持する電極用カーボン材料を提供
することにある。 【構成】 炭素を９９．０重量％以上含有し、該炭素の
５０重量％以上がグラフアイトからなることを特徴とす
る。このグラフアイトの平均粒径は、５μｍ以下で密度
が１．５０g/cm3 以上であり、線径１．５ｍｍ以下の細
線からなる電極に用いるものである。
た膜被覆電極を作成する場合に、膜の被着性が良く、且
つ加工し易く強度を保持する電極用カーボン材料を提供
することにある。 【構成】 炭素を９９．０重量％以上含有し、該炭素の
５０重量％以上がグラフアイトからなることを特徴とす
る。このグラフアイトの平均粒径は、５μｍ以下で密度
が１．５０g/cm3 以上であり、線径１．５ｍｍ以下の細
線からなる電極に用いるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電極用カーボン材料、特
に医用センサあるいは化学分析用センサとして用いる高
分子修飾電極の電極基体として使用される電極用カーボ
ン材料に関するものである。
に医用センサあるいは化学分析用センサとして用いる高
分子修飾電極の電極基体として使用される電極用カーボ
ン材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から高分子修飾電極の電極基体とし
ては、白金，パラジウム，金等の貴金属、シリコン，イ
リジウムオキサイド，インジウムオキサイド等の半導
体、あるいはグラシーカーボン，ペーストカーボン，Ｂ
ＰＧ（ベーサル・プレーン・ピロリテイツク・グラフア
イト）等のカーボン材料が用いられている。この中で
も、カーボン材料は表面に種々の官能基、特にキノン，
ヒドロキノン基を有するため、高分子膜との物理的吸着
や化学的結合がし易い上に、有機溶媒・酸・アルカリに
対する耐溶媒性，熱安定性，機械強度（曲げ強度，弾性
率，密度）等がよく、電極基体として優れている。高分
子修飾電極用カーボン材としては、特にグラシカーボン
あるいはグラフアイト構造で代表されるＢＰＧが用いら
れてきた。
ては、白金，パラジウム，金等の貴金属、シリコン，イ
リジウムオキサイド，インジウムオキサイド等の半導
体、あるいはグラシーカーボン，ペーストカーボン，Ｂ
ＰＧ（ベーサル・プレーン・ピロリテイツク・グラフア
イト）等のカーボン材料が用いられている。この中で
も、カーボン材料は表面に種々の官能基、特にキノン，
ヒドロキノン基を有するため、高分子膜との物理的吸着
や化学的結合がし易い上に、有機溶媒・酸・アルカリに
対する耐溶媒性，熱安定性，機械強度（曲げ強度，弾性
率，密度）等がよく、電極基体として優れている。高分
子修飾電極用カーボン材としては、特にグラシカーボン
あるいはグラフアイト構造で代表されるＢＰＧが用いら
れてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グラシ
ーカーボンはグラフアイト構造をもたないため比抵抗が
大きく、また表面が平滑なため有機物の被着性に劣つて
いる。一方、ＢＰＧはカーボン断面（表面）上への有機
物の被着性には優れているが、側面がもろいため鱗片状
にへき開する傾向があり、加工し難く，特に直径１ｍｍ
以下の細線を得ることが困難である。
ーカーボンはグラフアイト構造をもたないため比抵抗が
大きく、また表面が平滑なため有機物の被着性に劣つて
いる。一方、ＢＰＧはカーボン断面（表面）上への有機
物の被着性には優れているが、側面がもろいため鱗片状
にへき開する傾向があり、加工し難く，特に直径１ｍｍ
以下の細線を得ることが困難である。
【０００４】本発明は、前記従来例の欠点を除去し、高
分子膜，有機膜を被覆した膜被覆電極を作成する場合
に、膜の被着性が良く、且つ加工し易く強度を保持する
電極用カーボン材料を提供する。
分子膜，有機膜を被覆した膜被覆電極を作成する場合
に、膜の被着性が良く、且つ加工し易く強度を保持する
電極用カーボン材料を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】この課題を解決
する機械的強度（曲げ強度、弾性率、密度等）を有する
カーボン材料としては、構造の異方性（縦方向と横方向
との構造が異なる）が望まれる。しかし、従来の加工方
法の面から考えられる構造では等方性となり、機械的強
度を得ることが困難である。
する機械的強度（曲げ強度、弾性率、密度等）を有する
カーボン材料としては、構造の異方性（縦方向と横方向
との構造が異なる）が望まれる。しかし、従来の加工方
法の面から考えられる構造では等方性となり、機械的強
度を得ることが困難である。
【０００６】そこで、本発明の電極用カーボン材料は、
炭素を９９．０重量％以上含有し、該炭素の５０重量％
以上がグラフアイトからなる。前記グラフアイトの平均
粒径は、５μｍ以下で、密度が１．５０g/cm3 以上であ
ることが好ましい。又、電極に用いる場合、線径１．５
ｍｍ以下の細線であることが好ましい。
炭素を９９．０重量％以上含有し、該炭素の５０重量％
以上がグラフアイトからなる。前記グラフアイトの平均
粒径は、５μｍ以下で、密度が１．５０g/cm3 以上であ
ることが好ましい。又、電極に用いる場合、線径１．５
ｍｍ以下の細線であることが好ましい。
【０００７】
＜実施例１＞本実施例では次の機械的強度、 線径 0.18 mm 1.5mm 曲げ強度 280MPa以上 300Mpa以上 弾性率 145-150GPa以上 145-150GPa以上 密度 1.55-1.60 g/cm3 1.50g/cm3 以上 を保持することを条件として、 グラフアイト率 50重量％以上、好ましくは80重量％以上 炭素含有率 99.0重量％以上、好ましくは99.9重量％以上 グラフア
イト構成の粒径（平均） ５μｍ以下 のカーボン材料を使用する。
イト構成の粒径（平均） ５μｍ以下 のカーボン材料を使用する。
【０００８】グラフアイト率が５０重量％より小さい
と、高分子膜，有機膜の被着性が悪くなる。炭素含有率
が９９．０重量％より小さいと、カーボン中の不純物の
影響をうけて、センサ等に用いる場合に特性が劣化す
る。この材料は、電極材料として比抵抗５．０×１０-4
Ω・ｃｍ以下と優れている。
と、高分子膜，有機膜の被着性が悪くなる。炭素含有率
が９９．０重量％より小さいと、カーボン中の不純物の
影響をうけて、センサ等に用いる場合に特性が劣化す
る。この材料は、電極材料として比抵抗５．０×１０-4
Ω・ｃｍ以下と優れている。
【０００９】以上のカーボン材を用いることにより、線
径１ｍｍ以上のカーボン線はもとより線径１ｍｍ以下の
カーボン細線が得られ、従来困難であつた線径１ｍｍ以
下の高分子修飾電極の作成が容易となつた。これによ
り、各種センサの微小化が図れるようになり、少量検体
の測定や体内挿入による測定が可能となる。 ＜実施例２＞本実施例で述べるカーボン細線は、表面に
酸化還元物質を被覆した後、電位あるいは電流法により
イオン濃度や基質濃度等を計測するセンサの電極基体と
して用いる。センサの基本構造は第１図に示すように、
カーボン１の一方の端面１ａにリード線２を接続し、周
囲を絶縁材３で絶縁した後、カーボンのもう一方の端面
１ｂに主に電解酸化重合法を用いて酸化還元機能を発現
する膜４を被覆したものである。
径１ｍｍ以上のカーボン線はもとより線径１ｍｍ以下の
カーボン細線が得られ、従来困難であつた線径１ｍｍ以
下の高分子修飾電極の作成が容易となつた。これによ
り、各種センサの微小化が図れるようになり、少量検体
の測定や体内挿入による測定が可能となる。 ＜実施例２＞本実施例で述べるカーボン細線は、表面に
酸化還元物質を被覆した後、電位あるいは電流法により
イオン濃度や基質濃度等を計測するセンサの電極基体と
して用いる。センサの基本構造は第１図に示すように、
カーボン１の一方の端面１ａにリード線２を接続し、周
囲を絶縁材３で絶縁した後、カーボンのもう一方の端面
１ｂに主に電解酸化重合法を用いて酸化還元機能を発現
する膜４を被覆したものである。
【００１０】具体的には、線径０．１８ｍｍ（断面積
２．５４×１０-4ｃｍ2 ）でカーボン特性（グラフアイ
ト構造の組成率８０重量％以上，炭素含有率９９．９重
量％以上，グラフアイト平均粒径５μｍ以下）のカーボ
ン材（比抵抗５×１０-4Ωｃｍ以下）を用い、該表面に
電解酸化重合法により酸化還元機能を発現する有機高分
子膜を被覆し、電流応答センサを作成した。
２．５４×１０-4ｃｍ2 ）でカーボン特性（グラフアイ
ト構造の組成率８０重量％以上，炭素含有率９９．９重
量％以上，グラフアイト平均粒径５μｍ以下）のカーボ
ン材（比抵抗５×１０-4Ωｃｍ以下）を用い、該表面に
電解酸化重合法により酸化還元機能を発現する有機高分
子膜を被覆し、電流応答センサを作成した。
【００１１】この酸素センサは、カーボン基板と膜の被
着性が優れ、特に水溶性中での膜の耐久性が優れてい
る。本電極表面の電流値（残余電流値）は、3.95×10-5
A/cm2であり小さい値である。このような測定結果をも
つ本実施例のカーボン材料の表面及び側面の走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ）写真像を見ると、本実施例のカーボン
材料では微粒子の面が鱗片状（ウロコ状）に並んでいる
構造であることが分つた。又、Ｘ線解析実験結果の写真
像からは、本実施例のカーボン材料が結晶構造を有して
いることが分つた。更に、１００％グラフアイト構造の
材料と本発明使用のカーボン材料との層間格子距離の比
較は、第１表のようであり、(002) 面の層間格子距離は
よく一致している。
着性が優れ、特に水溶性中での膜の耐久性が優れてい
る。本電極表面の電流値（残余電流値）は、3.95×10-5
A/cm2であり小さい値である。このような測定結果をも
つ本実施例のカーボン材料の表面及び側面の走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ）写真像を見ると、本実施例のカーボン
材料では微粒子の面が鱗片状（ウロコ状）に並んでいる
構造であることが分つた。又、Ｘ線解析実験結果の写真
像からは、本実施例のカーボン材料が結晶構造を有して
いることが分つた。更に、１００％グラフアイト構造の
材料と本発明使用のカーボン材料との層間格子距離の比
較は、第１表のようであり、(002) 面の層間格子距離は
よく一致している。
【００１２】
【表１】
【００１３】＜比較例＞実施例１のグラフアイト構造を
含むカーボン材料の代わりに、ガラスのような平滑面を
有するグラシーカーボン（断面積7.07×10-2cm2 ，断面
直径３ｍｍφ）を使用した場合は、高分子膜がカーボン
材料表面に被着し難く、比抵抗も１０-1〜１０-2Ω・ｃ
ｍと大きく、高分子修飾電極の電極基体には不向きであ
る。
含むカーボン材料の代わりに、ガラスのような平滑面を
有するグラシーカーボン（断面積7.07×10-2cm2 ，断面
直径３ｍｍφ）を使用した場合は、高分子膜がカーボン
材料表面に被着し難く、比抵抗も１０-1〜１０-2Ω・ｃ
ｍと大きく、高分子修飾電極の電極基体には不向きであ
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、医用センサあるいは化学
分析用センサとして高分子膜，有機膜を被覆した膜被覆
電極を作成する場合に、膜の被着性が良く、且つ加工し
易く強度を保持する電極用カーボン材料を提供できる。
分析用センサとして高分子膜，有機膜を被覆した膜被覆
電極を作成する場合に、膜の被着性が良く、且つ加工し
易く強度を保持する電極用カーボン材料を提供できる。
【図１】本実施例の電極基体の構成模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２５Ｂ 11/12 9046−4Ｋ (72)発明者 内田 直人 静岡県富士市大淵2656番地の１ テルモ株 式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 炭素を９９．０重量％以上含有し、該炭
素の５０重量％以上がグラフアイトからなることを特徴
とする電極用カーボン材料。 - 【請求項２】 前記グラフアイトの平均粒径は、５μｍ
以下で密度が１．５０g/cm3 以上であることを特徴とす
る請求項１記載の電極用カーボン材料。 - 【請求項３】 線径１．５ｍｍ以下の細線からなる電極
に用いるものであることを特徴とする請求項２記載の電
極用カーボン材料。 - 【請求項４】 少なくとも表面が請求項１乃至３のいず
れかに記載の電極用カーボン材料からなることを特徴と
する電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138431A JP2558428B2 (ja) | 1988-11-21 | 1993-06-10 | 電極用カーボン材料 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292352A JPH02141413A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 電極用カーボン材料 |
| JP5138431A JP2558428B2 (ja) | 1988-11-21 | 1993-06-10 | 電極用カーボン材料 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292352A Division JPH02141413A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 電極用カーボン材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194332A true JPH06194332A (ja) | 1994-07-15 |
| JP2558428B2 JP2558428B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=26471457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5138431A Expired - Fee Related JP2558428B2 (ja) | 1988-11-21 | 1993-06-10 | 電極用カーボン材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558428B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006061322A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Pentel Corp | 生体用細線状炭素電極 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180759A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-24 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解質電池 |
| JPS63256721A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-24 | Res Dev Corp Of Japan | グラフアイト繊維の製造方法 |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP5138431A patent/JP2558428B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180759A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-24 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解質電池 |
| JPS63256721A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-24 | Res Dev Corp Of Japan | グラフアイト繊維の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006061322A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Pentel Corp | 生体用細線状炭素電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2558428B2 (ja) | 1996-11-27 |
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| JPH02141413A (ja) | 電極用カーボン材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960702 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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