MEME chemical sensor for continuous measurement of density change

MEME 化学传感器，用于连续测量密度变化

• 批准号: 21K03950
• 负责人: 野田 堅太郎
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Toyama Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03950/
• 关键词: MEMS; SPRセンサ; 電気再生法; 味覚センサ; 化学量センサ; 味覚

昨年度の成果を元に今年度は、SPRデバイス上に形成したナフィオン膜に対して電気再生法を施し、ナフィオン膜が吸着した陽イオンを洗浄液を利用することなく電気的に除外する方法に関して検証した。本研究では、味覚物質である塩化ナトリウムを溶解した水溶液に対して電解を印加し、陽電極周辺に発生させた陰イオンをナフィオン膜と反応させることでナフィオン膜に吸着した陽イオンを除外し、電気再生を施した。本実験では、ガラス基板上に形成した金/Cr薄膜上にアミノ基を有するSAM 膜を形成し、その上にナフィオン膜製膜した SPR デバイスを準備した。このデバイスを20wt%、20mlの塩化ナトリウム水溶液中に10分間浸漬することで、ナフィオン膜中にナトリウムイオンを飽和した状態とした。親戚を行う前の塩化ナトリウム水溶液は pH 5.0 であったものが、ナフィオン膜に陽イオンのみが吸着されることで pH 3.5 まで減少した。その後、別の塩化ナトリウム水溶液にデバイスを浸漬しても pH が変化しなかったことから、 10 分間の浸漬によってナフィオン内にナトリウムイオンが飽和したことが確認できた。その後、20wt%塩化ナトリウム水溶液に浸漬した白金電極に 5.0V の電圧を印加し、その陽電極側にSPRデバイスを 2 分間浸漬することでナフィオン膜の電気再生を施した。電気再生を施した後の SPR デバイスを再度20wt%塩化ナトリウムに水溶液に浸漬したところ、pHが5.0から3.6に減少することを確認した。このことからSPRデバイス上に形成したナフィオン膜が電気再生する条件と構成が確立された。また電気再生を行う際の電極間に陽イオン交換膜を配置し、分解後の陽イオンと陰イオンとの再結合を防ぐことで電気再生の効率を向上できることを確認した。

Last year's results were similar to those of the previous year. In this study, the chemical composition of the substance was dissolved in aqueous solution, and the electrolyte was generated around the anode electrode, except for the adsorption of the anode electrode. This is to prepare for the formation of a SAM film on a gold/Cr thin film on a substrate. 20wt% and 20ml of the aqueous solution of the compound were immersed for 10 minutes, and the membrane was saturated. The water solution before the operation of the relative is pH 5.0, pH 3.5 and pH 3.5. After that, the pH of the aqueous solution was changed to 10 minutes, and the saturation was confirmed. After immersion in 20wt% aqueous solution, the platinum electrode was immersed at a voltage of 5.0V, and the anode electrode was immersed in two minutes. After electrical regeneration, the SPR was reactivated by 20wt% aqueous solution, and the pH was reduced to 5.0. At this time, the conditions and composition for forming a thin film on the SPR device for electricity regeneration have been established. The anode exchange film is arranged between the electrodes during the electric regeneration, and the anode exchange film and the cathode exchange film are arranged after the decomposition. The efficiency of the electric regeneration is confirmed.