長期環境モニタリングに向けた化学センサのIoT化を実現する自己洗浄技術開発

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22K19884
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 岩崎 渉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20712508)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹村 謙信 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (10909831) ; 大曲 新矢 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (40712211) ; 山下 健一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究センター長 (90358250) ; 森田 伸友 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (90807554)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: ホウ素ドープダイヤモンド / 電気化学 / 洗浄技術

Outline of Annual Research Achievements

昨年度構築したフローセルを用いてセンサ電極の洗浄試験を行った。まず、鉛や銅をターゲットとしてフローセルを用いて測定を矩形波パルスストリッピングボルタンメトリー（SWSV）により測定を行ったが、鉛や銅に起因した電流ピークは得られなかった。測定方法をリニアスイープストリッピングボルタンメトリー（LSV）に変更すると金属の濃度に応じた電流ピークを得ることができた。このフローセルを用いた測定ではSWSV測定は適していないことが分かった。また、このフローセルはBAS社製のフローセルの電極部にホウ素ドープダイヤモンド（BDD）電極を貼り合わせる構造としており、治具とBDDをスペーサを介して貼り合わせてることによりスペーサ部分がマイクロ流路部となっているが、マイクロ流路の片面が全てBDD電極となっていた。この場合測定時には電圧降下が大きく安定した測定が実施的なかったことから穴をあけたシールを電極に貼ることで電極面積を小さくすることでこの問題を解決できた。
このフローセルを用いて100ppb濃度の銅を100 μl/minで流しながら、電気洗浄・CSV測定を5回繰り返し行った。その結果、回数を重ねると銅のピークがすこしづつ高くなってしまった。電気化学洗浄の方法を複数検討したが、フローセル外（ビーカー内）で電気化学洗浄を行った時と同じように測定の再現性を高めることはできなかった。これは測定系のスケールの違いによるものと考えられるため、流路構造などの再検討や電気化学洗浄の電圧印加方法の再検討が必要であると考えられる。