JP3390193B2 - Potential measurement circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、味覚センサ
を用いて液体のアジを測定する装置やpHセンサ(ガラ
ス電極)を用いてpHを測定する装置等、センサで得ら
れる電位から測定対象である液体についての各種情報を
得る測定装置に用いる電位測定回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ここでは、味覚センサで得られる電位か
ら液体のアジを測定するアジ測定装置を例にとり従来の
技術を説明する。図5(a),(b) は前記アジ測定装置に用
いられる、脂質膜を用いたマルチチャンネルの味覚セン
サである。本図ではマルチチャンネルのアレイ電極のう
ち三つの感応部が示されている。図示の例では、基材25
に 0.5mmφの孔を貫通して、それに銀の丸棒を差し込み
電極26とした。脂質膜27は緩衝層28を介して電極26に接
触するように基材25に張りつけている。
【0003】この味覚センサを用いたアジ測定装置を図
6に示す。呈味物質の水溶液を作り、それを被測定溶液
11とし、ビーカーのような容器12に入れる。被測定溶液
中に、前に述べたような、アクリル板(基材)上に脂質
膜と電極とを配置して作った味覚センサアレイ13を入れ
た。使用前に、塩化カリウム 1m mole/l 水溶液で電極
電位を安定化した。図中、14−1,……14−8は各々の
脂質膜を黒点で示したものである。
【0004】測定の基準となる電位を発生する電極とし
て参照電極15を用意し、それを被測定溶液に入れる。味
覚センサアレイ13と参照電極15とは所定の距離を隔てて
設置する。参照電極15の表面には、緩衝層16として、塩
化カリウム 100m mole/l を寒天で固化したもので覆っ
てあるから、結局、電極系は銀26|塩化銀28|脂質膜27
(14)|被測定溶液12|緩衝層(塩化カリウム 100m mole
/l )16|塩化銀28|銀26という構成となっている。
【0005】脂質膜からの電気信号は、図では8チャン
ネルの信号となり、リード線17−1,……,17−8によ
ってそれぞれバッファ増幅器19−1,……,19−8に導
かれる。バッファ増幅器19の各出力は、アナログスイッ
チ(8チャンネル)20で選択されてA/D変換器21に加
えられる。参照電極15からの電気信号もリード線18を介
してA/D変換器21に加えられ、膜からの電位との差を
ディジタル信号に変換する。このディジタル信号はマイ
クロコンピュータ22で適当に処理され、またX−Yレコ
ーダ23で表示される。
【0006】従来のアジ測定装置で用いられている電位
測定回路を説明する。図4に従来の電位測定回路を示
す。基準となる電位を得るための参照電極1は電位差検
出手段6の基準電位用入力端子61及びグランドに接続さ
れている。グランドに接続されているのは、基準電位を
0ボルトとすることで電位差検出手段6に用いられてい
る演算増幅器65等の直線性の良い部分を有効に使うため
である。電位差検出手段6の他の入力端子62は電位測定
回路の入力端子でもあり、味覚センサ5の各チャンネル
の電極が接続される。
【0007】図4は説明を簡単にするために1チャンネ
ルの場合を示している。この例では、電位差検出手段6
は1つの演算増幅器65、2つの入力端子61,62及び2つ
の出力端子63,64から構成されており、前記2つの入力
端子のうち1つは測定電位用入力端子62であり前記演算
増幅器65の入力端子に接続されている。他の1つは基準
電位用入力端子61であり前記2つの出力端子のうちの1
つの出力端子64に接続されている。他の出力端子63は前
記演算増幅器65の出力端子に接続されている。該電位差
検出手段6の出力端子は電位測定回路の出力端子でもあ
る。
【0008】この回路の動作を説明する。味覚センサ5
から電位差検出手段6の測定電位用入力端子62に測定電
位信号が入力され、参照電極1から電位差検出手段6の
基準電位用入力端子61に基準電位信号が入力される。電
位差検出手段6の2つの出力端子間には基準電位と測定
電位との電位差が出力される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上、説明したよう
に、従来の電位測定回路は参照電極1をグランドに落と
し、グランドを基準とした電位を測定している。また、
多くの場合、バッファアンプ65を入れてハイインピーダ
ンスのセンサに対応できるようにしている。従来の電位
測定回路のような構成をとっていると、被測定溶液がこ
ぼれる等して、容器中の被測定溶液11とグランドとの間
で電流のリークがあると、参照電極1に電流が流れてし
まう。
【0010】被測定溶液を一定の温度に保っての測定で
は、被測定溶液を収容した容器を循環水中に入れるタイ
プの恒温槽を用いることがあり、前記循環水がグランド
とつながっている場合が多く、特にリークの危険性が高
い。また、被測定溶液を容器にとらないで、工場のライ
ンの中で被測定溶液を測定する場合もリークの危険性が
高い。それ以外にも、一般的に、被測定溶液を収容した
容器は測定を安定に行うためにグランドに落とした導体
で覆ったりすることが多いので、リークの危険性をはら
んでいる。
【0011】参照電極1に電流が流れると、参照電極内
で酸化還元の化学反応が起こり(電流の流れる向きによ
り酸化が起こるか還元が起こるかが決まる。)、参照電
極1で電位が変動する(参照電極1の接地されている出
力側と被測定溶液に接している側との間の電位差が変動
する。)。また、リークがなくなっても、すぐには元の
電位に戻らない。基準となる電位が不安定となるため、
測定結果に大きな誤差を生ずることとなる。
【0012】この発明の目的は、前述の問題を解決し、
容器中の被測定溶液とグランドとの間で電流のリークが
あっても、参照電極に及ぼす影響が少ない(つまり、測
定誤差も小さい)電位測定回路を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第1の発明の電位測定回路は、参照電極1をグラン
ドに落とすのではなく、ダミー電極2を設けて、被測定
溶液中に浸漬した前記ダミー電極2をグランドに落と
し、被測定溶液の電位を0ボルトとするようにしてい
る。すなわち、被測定溶液に浸漬された参照電極1と、
該参照電極1からの基準電位信号を入力する基準電位入
力端子41及び被測定溶液に浸漬されたセンサからの測定
電位信号を入力する測定電位入力端子42を有する電位差
演算手段4と、被測定溶液に浸漬され、かつ、接地され
たダミー電極2とを備えている。
【0014】また、第2の発明の電位測定回路は、参照
電極1を直接グランドに落とすのではなく、抵抗3を介
して落とすこととしている。すなわち、被測定溶液に浸
漬された参照電極1と、該参照電極1からの基準電位信
号を入力する、抵抗3を介して接地された基準電位入力
端子41及び被測定溶液に浸漬されたセンサからの測定電
位信号を入力する測定電位入力端子42を有する電位差演
算手段4とを備えている。
【0015】
【作用】第1の発明の電位測定回路は、ダミー電極を設
けて、被測定溶液中に浸漬した前記ダミー電極をグラン
ドに落とすこととしているので、被測定溶液とグランド
との間でリークしても、ダミー電極には電流が流れるが
参照電極には流れない。リークした場合、ダミー電極で
は、電流が流れて化学変化が起こり、液電位とグランド
との間の電位差は変動する。しかし、この電位差はセン
サからの測定電位と参照電極からの基準電位の両方に含
まれるので、測定電位と基準電位との差をとることで打
ち消される。
【0016】また、第2の発明の電位測定回路は、参照
電極を直接グランドに落とすのではなく、抵抗を介して
落とすこととしているので、被測定溶液とグランドとの
間でリークしても、参照電極に流れる電流は前記抵抗に
よって制限される。
【0017】
【実施例】以下、第1の発明及び第2の発明の実施例を
それぞれ図面に基づいて説明する。図1は第1の発明の
実施例(以下、第1の実施例という。)を示す概略構成
図である。第1の実施例の電位測定回路は、ダミー電極
2、基準となる電位を得るための参照電極1及び電位差
演算手段4から構成されている。前記参照電極1は電位
差演算手段4の基準電位用入力端子41に接続されてお
り、ダミー電極2はグランドに接続されている。
【0018】電位差演算手段4の他の入力端子42は電位
測定回路の入力端子でもあり、被測定溶液の電位を検出
するセンサ、例えば、味覚センサ等が接続される。図1
は説明を簡単にするために1チャンネルの場合を示して
いる。この例では、電位差演算手段4は3つの演算増幅
器から構成されており、該電位差演算手段4の各入力端
子は第1及び第2の演算増幅器45,46に接続され、各演
算増幅器45,46の出力端子は第3の演算増幅器47の入力
端子にそれぞれ接続されている。該第3の演算増幅器47
の出力端子は電位差演算手段4の出力端子であり、か
つ、電位測定回路の出力端子でもある。
【0019】この回路の動作を説明する。味覚センサか
ら電位差演算手段の入力端子に測定電位信号が入力さ
れ、参照電極から電位差演算手段の基準電位用入力端子
に基準電位信号が入力される。各入力端子に入力された
測定電位信号と基準電位信号とから電位差演算手段でそ
の電位差が演算され出力端子から出力される。
【0020】この電位差演算手段は、味覚センサからの
測定電位と参照電極からの基準電位との電位差を演算す
ればよいのであるから、センサその他の条件により種々
の変形が考えられる。例えば、味覚センサがローインピ
ーダンスであり、第1及び第2の演算増幅器45,46を1
倍の増幅率とするのであれば、第2の演算増幅器46は取
り除いてもよい。また、この例はアナログで演算を行う
タイプの電位差演算手段であるが、第1及び第2の演算
増幅器45,46の出力をアナログ−デジタル変換器に入力
し、測定電位と基準電位とをデジタルに変換し、CPU
を用いてデジタルで演算を行うようにしてもよい。しか
し、どのような構成のものにするにしても、参照電極を
接続する入力端子と他の入力端子間及び各入力端子とグ
ランドとの間はハイインピーダンスにしておく必要があ
る。参照電極に電流を流さないためである。
【0021】ここで、ダミー電極2について少しく付け
加えると、ダミー電極は参照電極1の電位と近い電位を
発生させる方が良い。なぜなら、電位差演算手段4で用
いられている演算増幅器等の直線性の良い部分を測定に
利用できる。一つの方法としては、参照電極と同じ電極
を用いてもよい。また、プラチナ(Pt)、金(A
u)、銀(Ag)の線等でもよい。プラチナ及び金は一
般に電位が不安定であるが、腐食しない。銀は塩素イオ
ンとの酸化還元反応があるため塩素イオンの濃度により
電位が変化するものの、塩素イオンの濃度が一定であれ
ば安定である。ダミー電極の電位は化学変化による変動
はせいぜい数100mVであり、被測定溶液の種類、濃
度により電位が変動しても、この電位は測定電位及び基
準電位にとってはコモンモードであり、センサ(測定電
位)と参照電極(基準電位)との差をとるため測定値に
は影響しない。ただし、電位差演算手段で用いられてい
る演算増幅器等のコモンモードのレンジを越えないこと
が必要である。
【0022】図2は第2の発明の実施例(以下、第2の
実施例という。)を示す概略構成図である。第2の実施
例の電位測定回路は、基準となる電位を得るための参照
電極1、電位差演算手段4及び抵抗3から構成されてい
る。前記参照電極は電位差演算手段の基準電位用入力端
子に接続されており、かつ、前記抵抗を介してグランド
に接続されている。電位差演算手段の他の入力端子は電
位測定回路の入力端子でもあり、被測定溶液の電位を検
出するセンサ、例えば、味覚センサ等が接続される。図
2は説明を簡単にするために1チャンネルの場合を示し
ている。この例では、電位差演算手段は3つの演算増幅
器から構成されており、該電位差演算手段の各入力端子
は第1及び第2の演算増幅器45,46に接続され、各演算
増幅器45,46の出力端子は第3の演算増幅器47の入力端
子にそれぞれ接続されている。該第3の演算増幅器の出
力端子は電位差演算手段の出力端子であり、かつ、電位
測定回路の出力端子でもある。
【0023】この回路の動作を説明する。味覚センサか
ら電位差演算手段の入力端子に測定電位が入力され、参
照電極から電位差演算手段の基準電位用入力端子に基準
電位が入力される。各入力端子に入力された測定電位と
基準電位とは電位差演算手段でその差が演算され出力端
子から出力される。
【0024】この電位差演算手段は味覚センサからの測
定電位と参照電極からの基準電位との電位差を演算すれ
ばよいのであるから、センサその他の条件により種々の
変形が考えられること、しかし、どのような構成のもの
にするにしても、各入力端子間及び各入力端子とグラン
ドとの間はハイインピーダンスにしておく必要があるこ
と等は第1の実施例の場合と同様である。
【0025】ここで、抵抗の抵抗値について述べる。図
3は図2の電位測定回路において、被測定溶液とグラン
ドとの間にリークがあった場合の等価回路を示す。参照
電極の内部抵抗値をR0 、出力側と被測定溶液側との間
の電位差をV0 、味覚センサの内部抵抗値をR1 、出力
側と被測定溶液側との間の電位差をV1 、抵抗3の抵抗
値をR、第1及び第2の演算増幅器45,46の出力電圧を
それぞれE0 ,E1 、リークが生じたときの被測定溶液
とグランドとの間の抵抗値及び電位差をそれぞれr,
v、リークによって参照電極を流れる電流値をIとする
と式(1)及び式(2)の関係が成り立つ。
I=(V0 +v)/(R+R0 +r) …………… (1)
E1 −E0 =V1 −V0 −IR0 …………… (2)
式(2)の“IR0 ”はリークによるシフト分であり、
測定誤差となる。“IR0 ”に式(1)を代入すると、
IR0 =(V0 +v)R0 /(R+R0 +r) …………… (3)
となる。
【0026】参照電極の内部抵抗値R0 は一般に低い。
例えば、AgCl(塩化銀)電極の場合、数100Ωか
ら数kΩである。リークが生じたときの被測定溶液とグ
ランドとの間の抵抗値rを最も条件の悪い場合であるr
=0Ωとし、参照電極の内部抵抗値R0 をR0 =1kΩ
とし、 抵抗の抵抗値RをR=10MΩとすれば、V0 +
vが1V(リークが液体同士で生じていると浸透圧差の
電位差が決まり最大でも200mV程度、導体を通して
リークした場合は酸化還元電位で最大でも1V程度であ
る。)あったとしても、誤差は0.1mVに抑えられ
る。従来の電位測定回路ではR=0Ωに相当するので、
他を同じ条件とすれば誤差は1Vになってしまう。
【0027】発明者等の味覚センサを用いてのアジの測
定における経験から、誤差0.1mVがどのような意味
をもつかについて触れる。アジに差があることが認識で
きるウェーバー比は、一般の人で20%、プロのテイス
ターで5%である。プロのテイスターと同じウェーバー
比5%の感度に相当する味覚センサの出力の差は、酸味
・塩味で約1.0〜1.5mV、甘味・苦味で約0.2
〜0.5mVである。また、異なる角度から比較してみ
ると、例えば、ビールの品種を判別するためには誤差は
0.5mV程度であることが要求される。
【0028】pH計の場合、pH=0.05の精度で測
定することもかなり難しいが、誤差0.1mVはpH=
0.0015に相当する。これらのことからリークがあ
ったとしても0.1mV程度であることの意味は大き
い。
【0029】
【発明の効果】第1の発明の電位測定回路は、ダミー電
極を設けて、被測定溶液中に浸漬した前記ダミー電極を
グランドに落とすこととしたから、被測定溶液とグラン
ドとの間でリークしても、ダミー電極には電流が流れる
が参照電極には流れない。リークした場合、ダミー電極
では、電流が流れて化学変化が起こり、液電位とグラン
ドとの間の電位差は変動する。しかし、この電位差はセ
ンサからの測定電位と参照電極からの基準電位の両方に
含まれるので、測定電位と基準電位との差をとれば打ち
消すことができる。
【0030】また、第2の発明の電位測定回路は、参照
電極を直接グランドに落とすのではなく、抵抗を介して
落とすこととしたから、被測定溶液とグランドとの間で
リークしてもる、参照電極に流れる電流は少なく、参照
電極に与えるダメージや測定値への影響は小さい。つま
り、第1の発明の電位測定回路及び第2の発明の電位測
定回路のいずれも、容器中の被測定溶液とグランドとの
間で電流のリークがあっても、参照電極に及ぼす影響が
少ない(つまり、測定誤差も小さい)電位測定回路であ
り、リークが起こりやすい、液体を被測定物として電位
を測定する装置に有用である。特に、参照電極はローイ
ンピーダンスであることが条件の1つであるため、本発
明の効果は大きい。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a taste sensor, for example.
For measuring liquid horse mackerel and pH sensor
Using a sensor, such as a device that measures pH using a
Information about the liquid being measured
The present invention relates to a potential measuring circuit used for a measuring device to be obtained.
[0002]
2. Description of the Related Art Here, an electric potential obtained by a taste sensor is used.
Using a mackerel measuring device that measures the mackerel of liquid
Explain the technology. FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the results of using
Multichannel taste sensor using lipid membrane
It is sa. In this figure, the multi-channel array electrode
Three sensitive parts are shown. In the illustrated example, the substrate 25
Through the hole of 0.5mmφ and insert the silver bar into it
The electrode 26 was used. The lipid membrane 27 contacts the electrode 26 via the buffer layer 28.
It is attached to the base material 25 so as to touch it.
FIG. 1 shows a horse mackerel measuring device using this taste sensor.
6 is shown. Make an aqueous solution of the taste substance and add it to the solution to be measured.
11 and put in a container 12 like a beaker. Solution to be measured
Inside, the lipid on the acrylic plate (substrate) as described earlier
Put the taste sensor array 13 made by arranging the membrane and the electrodes
Was. Before use, electrode with potassium chloride 1m mole / l aqueous solution
The potential was stabilized. In the figure, 14-1,.
The lipid membrane is indicated by black dots.
As an electrode for generating a potential which is a reference for measurement,
To prepare a reference electrode 15 and put it in the solution to be measured. taste
Sensor array 13 and reference electrode 15 are separated by a predetermined distance.
Install. On the surface of the reference electrode 15, as a buffer layer 16, a salt
100m mole / l of potassium iodide covered with solidified agar
In the end, the electrode system is silver 26 | silver chloride 28 | lipid membrane 27
(14) | Measurement solution 12 | Buffer layer (potassium chloride 100m mole
/ L) 16 | silver chloride 28 | silver 26.
[0005] The electrical signal from the lipid membrane is 8 channels in the figure.
, And leads 17-1,..., 17-8.
Lead to the buffer amplifiers 19-1,..., 19-8, respectively.
I will Each output of the buffer amplifier 19 is connected to an analog switch.
(8 channels) 20 and is added to the A / D converter 21.
available. The electric signal from the reference electrode 15 also passes through the lead wire 18.
And applied to the A / D converter 21 to determine the difference from the potential from the membrane.
Convert to digital signal. This digital signal is
Appropriately processed by a computer 22 and an XY record
Is displayed in the order 23.
[0006] The electric potential used in the conventional horse mackerel measuring device
The measurement circuit will be described. Fig. 4 shows a conventional potential measurement circuit.
You. The reference electrode 1 for obtaining a reference potential is used for potential difference detection.
Connected to the reference potential input terminal 61 of the output means 6 and the ground.
Have been. What is connected to ground is the reference potential
By setting the voltage to 0 volt, the potential difference detecting means 6 is used.
To effectively use parts with good linearity such as operational amplifier 65
It is. The other input terminal 62 of the potential difference detecting means 6 measures the potential.
It is also the input terminal of the circuit, and each channel of the taste sensor 5
Electrodes are connected.
FIG. 4 shows one channel for simplicity of explanation.
In the case of In this example, the potential difference detecting means 6
Is one operational amplifier 65, two input terminals 61 and 62 and two
Output terminals 63 and 64, and the two input terminals
One of the terminals is a measurement potential input terminal 62,
It is connected to the input terminal of the amplifier 65. The other one is criteria
A potential input terminal 61, one of the two output terminals;
Connected to one output terminal 64. The other output terminal 63 is before
It is connected to the output terminal of the operational amplifier 65. The potential difference
The output terminal of the detecting means 6 may be the output terminal of the potential measuring circuit.
You.
The operation of this circuit will be described. Taste sensor 5
From the measuring potential input terminal 62 of the potential difference detecting means 6
The potential signal is input, and the potential difference
A reference potential signal is input to the reference potential input terminal 61. Electric
The reference potential is measured between the two output terminals of the potential difference detecting means 6.
The potential difference from the potential is output.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION As described above,
In the conventional potential measurement circuit, the reference electrode 1 is dropped to the ground.
Then, the potential is measured with reference to the ground. Also,
In many cases, a high impedance
It can respond to the sensor of the sensor. Conventional potential
If a configuration like a measurement circuit is used, the solution to be measured
Between the solution to be measured 11 in the container and the ground
If there is a current leak, current will flow through the reference electrode 1
I will.
[0010] In the measurement while maintaining the solution to be measured at a constant temperature
Is used to place the container containing the solution to be measured in circulating water.
The circulating water may be grounded.
In many cases, especially the risk of leaks is high.
No. Also, do not take the solution to be measured in a container.
There is also a danger of leaks when measuring the solution
high. In addition, generally, the solution to be measured was stored.
The container is a conductor dropped to ground for stable measurement.
To avoid leaks.
It is.
When a current flows through the reference electrode 1, the reference electrode 1
Causes a redox chemical reaction (depending on the direction of current flow).
It determines whether oxidation occurs or reduction occurs. ), Reference
The potential fluctuates at pole 1 (the grounded output of reference electrode 1)
The potential difference between the force side and the side in contact with the solution to be measured fluctuates
I do. ). Also, even if the leak disappears, the original
Does not return to potential. Because the reference potential becomes unstable,
A large error occurs in the measurement result.
An object of the present invention is to solve the aforementioned problems,
Leakage of current between the solution to be measured in the container and the ground
The effect on the reference electrode is small (i.e.,
(The constant error is small.)
[0013]
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
In addition, the potential measurement circuit according to the first aspect of the present invention
Instead of dropping it on the dummy electrode 2
Drop the dummy electrode 2 immersed in the solution to ground
And the potential of the solution to be measured is set to 0 volt.
You. That is, the reference electrode 1 immersed in the solution to be measured,
A reference potential input for inputting a reference potential signal from the reference electrode 1
Measurement from force terminal 41 and sensor immersed in solution to be measured
A potential difference having a measured potential input terminal 42 for inputting a potential signal
The arithmetic means 4 is immersed in the solution to be measured and grounded.
Dummy electrode 2.
The potential measuring circuit according to the second invention is described in
Rather than drop electrode 1 directly to ground,
And drop it. That is, immersion in the solution to be measured
The immersed reference electrode 1 and the reference potential signal from the reference electrode 1
Input, reference potential input grounded via resistor 3
The measurement voltage from the terminal 41 and the sensor immersed in the solution to be measured
Potential difference input terminal 42 for inputting the potential signal
Calculation means 4.
[0015]
The potential measuring circuit according to the first aspect of the present invention includes a dummy electrode.
Then, the dummy electrode immersed in the solution to be measured is grounded.
The solution to be measured and the ground
Current flows through the dummy electrode
It does not flow to the reference electrode. If a leak occurs,
Means that a current flows, a chemical change occurs, and the liquid potential and ground
The potential difference between and fluctuates. However, this potential difference
Included in both the measured potential from the sensor and the reference potential from the reference electrode.
Be taken by taking the difference between the measured potential and the reference potential.
Is erased.
Further, for a potential measurement circuit according to a second aspect of the invention, refer to
Rather than drop the electrode directly to ground,
Since the solution is to be dropped,
Current flowing through the reference electrode
Therefore, it is limited.
[0017]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the first invention and the second invention will be described below.
Each will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the first invention.
Schematic configuration showing an embodiment (hereinafter, referred to as a first embodiment)
FIG. The potential measuring circuit according to the first embodiment includes a dummy electrode
2. Reference electrode 1 and potential difference for obtaining reference potential
It is composed of arithmetic means 4. The reference electrode 1 has a potential
Connected to the reference potential input terminal 41 of the difference calculation means 4
The dummy electrode 2 is connected to the ground.
Another input terminal 42 of the potential difference calculating means 4 is a potential
It is also the input terminal of the measurement circuit and detects the potential of the solution to be measured
, For example, a taste sensor or the like is connected. FIG.
Shows the case of one channel for simplicity.
I have. In this example, the potential difference calculating means 4 comprises three operational amplifiers.
Input terminals of the potential difference calculating means 4
The operational amplifiers are connected to first and second operational amplifiers 45 and 46, respectively.
The output terminals of the operational amplifiers 45 and 46 are the input terminals of the third operational amplifier 47.
Each is connected to a terminal. The third operational amplifier 47
Is the output terminal of the potential difference calculating means 4, and
It is also the output terminal of the potential measurement circuit.
The operation of this circuit will be described. A taste sensor?
The measured potential signal is input to the input terminal of the potential difference
Input terminal for the reference potential of the potential difference calculating means from the reference electrode.
Is supplied with a reference potential signal. Input to each input terminal
From the measured potential signal and the reference potential signal,
Is calculated and output from the output terminal.
This potential difference calculating means is provided for detecting the potential difference from the taste sensor.
Calculate the potential difference between the measured potential and the reference potential from the reference electrode
It may be various depending on the sensor and other conditions.
Can be considered. For example, if the taste sensor
And the first and second operational amplifiers 45 and 46
If the gain is doubled, the second operational amplifier 46
May be removed. Also, this example performs the operation in analog
Type of potential difference calculating means, the first and second calculating means
Input the outputs of amplifiers 45 and 46 to analog-digital converter
And converts the measured potential and the reference potential into digital data,
The calculation may be performed digitally by using. Only
However, regardless of the configuration, the reference electrode
Connect between the input terminal to be connected and other input terminals, and
It is necessary to keep high impedance between
You. This is to prevent a current from flowing to the reference electrode.
Here, the dummy electrode 2 is slightly attached.
In addition, the dummy electrode has a potential close to the potential of the reference electrode 1.
It is better to generate. Because it is used by the potential difference calculating means 4
For measuring parts with good linearity such as operational amplifiers
Available. One method is to use the same electrode as the reference electrode.
May be used. In addition, platinum (Pt), gold (A
u), silver (Ag) wire or the like. One for platinum and one for gold
Generally, the potential is unstable, but does not corrode. Silver is chlorine ion
Due to oxidation-reduction reaction with chlorine
The potential changes, but the chlorine ion concentration is constant
Is stable. The potential of the dummy electrode fluctuates due to chemical change
The number is at most several hundred mV.
Even if the potential fluctuates depending on the
This is a common mode for the sub-potential, and the sensor (measurement
Value) and the difference between the reference electrode (reference potential)
Has no effect. However, it is not used in the potential difference calculation means.
Do not exceed the common mode range of operational amplifiers
is necessary.
FIG. 2 shows an embodiment of the second invention (hereinafter referred to as a second embodiment).
It is called an embodiment. FIG. Second implementation
The example potential measurement circuit uses a reference to obtain a reference potential.
It comprises an electrode 1, a potential difference calculating means 4 and a resistor 3.
You. The reference electrode is a reference potential input terminal of the potential difference calculating means.
Connected to the ground and via the resistor
It is connected to the. The other input terminal of the potential difference calculation means is
It is also the input terminal of the position measurement circuit and detects the potential of the solution to be measured.
An output sensor, for example, a taste sensor or the like is connected. Figure
2 shows the case of one channel for the sake of simplicity.
ing. In this example, the potential difference calculating means comprises three operational amplifiers.
Each input terminal of the potential difference calculating means.
Is connected to the first and second operational amplifiers 45 and 46,
The output terminals of the amplifiers 45 and 46 are input terminals of the third operational amplifier 47.
Each child is connected. The output of the third operational amplifier
The force terminal is the output terminal of the potential difference calculating means, and
It is also the output terminal of the measurement circuit.
The operation of this circuit will be described. A taste sensor?
The measured potential is input to the input terminal of the potential difference
Reference from input electrode to reference potential input terminal of potential difference calculation means
The potential is input. The measured potential input to each input terminal
The difference between the reference potential and the reference potential is calculated by the potential difference calculating means, and the output terminal
Output from child.
This potential difference calculating means measures the potential from the taste sensor.
Calculate the potential difference between the constant potential and the reference potential from the reference electrode.
It may be various, depending on the sensor and other conditions.
Possible deformation, but of any configuration
However, even if the
Must be high impedance between
And the like are the same as in the first embodiment.
Here, the resistance value of the resistor will be described. Figure
Reference numeral 3 denotes the potential measurement circuit shown in FIG.
5 shows an equivalent circuit in the case where there is a leak between the input and output. reference
The internal resistance of the electrode is R0, Between the output side and the solution to be measured side
Is the potential difference of V0, The internal resistance of the taste sensor is R1,output
V is the potential difference between the1, Resistance of resistance 3
The value is R, and the output voltages of the first and second operational amplifiers 45 and 46 are
Each E0, E1, Solution to be measured when a leak occurs
And r, the resistance and the potential difference between
v, let I be the current value flowing through the reference electrode due to leakage
And the relations of Equations (1) and (2) hold.
I = (V0+ V) / (R + R0+ R) …………… (1)
E1-E0= V1-V0-IR0 …………… (2)
"IR" in equation (2)0”Is the shift due to the leak,
A measurement error results. “IR0Substituting equation (1) into
IR0= (V0+ V) R0/ (R + R0+ R) …………… (3)
Becomes
The internal resistance R of the reference electrode0Is generally low.
For example, in the case of AgCl (silver chloride) electrode,
Several kΩ. The solution to be measured and the
The resistance value r with the land is set to r which is the worst case.
= 0Ω and the internal resistance R of the reference electrode0To R0= 1kΩ
age, If the resistance value R of the resistor is R = 10 MΩ, then V0+
v is 1V (If a leak occurs between liquids,
The potential difference is determined and the maximum is about 200 mV through the conductor
In the case of leakage, the maximum oxidation-reduction potential is about 1 V.
You. ) Even if there is, the error is suppressed to 0.1mV
You. In the conventional potential measurement circuit, it is equivalent to R = 0Ω.
If the other conditions are the same, the error will be 1V.
Measurement of horse mackerel using the taste sensor of the present inventors
From the experience with constants, what does an error of 0.1 mV mean?
About having Recognition that there is a difference in horse mackerel
The Weber ratio that can be cut is 20% for ordinary people, professional taste
It is 5% in tar. Same weber as professional taster
The difference in the output of the taste sensor corresponding to the sensitivity of 5% is the sourness.
・ About 1.0-1.5mV for salty taste, about 0.2 for sweetness / bitterness
0.50.5 mV. Also try to compare from different angles
Then, for example, to determine the type of beer, the error is
It is required to be about 0.5 mV.
In the case of a pH meter, measurement is performed with an accuracy of pH = 0.05.
It is quite difficult to determine, but an error of 0.1 mV
It corresponds to 0.0015. There are leaks from these things
Even if it is about 0.1 mV, the significance is large.
No.
[0029]
According to the first aspect of the present invention, the potential measuring circuit
Providing a pole, the dummy electrode immersed in the solution to be measured
The solution to be measured and the ground
Current flows through the dummy electrode even if leakage occurs between
Does not flow to the reference electrode. In case of leak, dummy electrode
In this case, a current flows and a chemical change occurs,
The potential difference between the gate and the gate fluctuates. However, this potential difference
Both the measured potential from the sensor and the reference potential from the reference electrode.
Since it is included, the difference between the measured potential and the reference potential
Can be turned off.
The potential measuring circuit according to the second invention is described in
Rather than drop the electrode directly to ground,
Between the solution to be measured and the ground.
There is little current flowing through the reference electrode,
The damage to the electrodes and the effect on the measured values are small. Toes
The potential measurement circuit of the first invention and the potential measurement circuit of the second invention
In any of the constant circuits, the solution to be measured in the container and the ground
Current leakage between the reference electrodes
Potential measurement circuit with small (that is, small measurement error)
Liquid, which is likely to leak
It is useful for a device for measuring In particular, the reference electrode
One of the conditions is that the
Ming's effect is great.
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す概略構成図。
【図2】この発明の第2の実施例を示す概略構成図。
【図3】この発明の第2の実施例の電位測定回路におい
て被測定溶液とグランドとの間にリークがあった場合の
等価回路を示す図。
【図4】従来の電位測定回路を示す図。
【図5】味覚センサを示す図であり、(a) は正面図、
(b) は断面図。
【図6】アジ測定装置を示す図。
【符号の説明】
1 参照電極
2 ダミー電極
3 抵抗
4 電位差演算手段
5 センサ
6 電位差検出手段
11 被測定溶液
12 容器
13 味覚センサアレイ
14 各々の脂質膜(黒点で示す)
15 参照電極
16 緩衝層
17 リード線
18 リード線
19 バッファ増幅器
20 アナログスイッチ
21 A/D変換器
22 マイクロコンピュータ
23 X−Yレコーダ
24 接地電位
25 基材(基板)
26 電極
27 脂質膜
28 緩衝層
29 リード線
30 ベース膜BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit in a case where there is a leak between a solution to be measured and a ground in the potential measuring circuit according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a conventional potential measurement circuit. FIG. 5 is a diagram showing a taste sensor, wherein (a) is a front view,
(b) is a sectional view. FIG. 6 is a diagram showing a horse mackerel measuring device. [Description of Signs] 1 Reference electrode 2 Dummy electrode 3 Resistance 4 Potential difference calculating means 5 Sensor 6 Potential difference detecting means 11 Measured solution 12 Container 13 Taste sensor array 14 Each lipid membrane (indicated by black dots) 15 Reference electrode 16 Buffer layer 17 Lead wire 18 Lead wire 19 Buffer amplifier 20 Analog switch 21 A / D converter 22 Microcomputer 23 XY recorder 24 Ground potential 25 Substrate (substrate) 26 Electrode 27 Lipid film 28 Buffer layer 29 Lead wire 30 Base film
Claims (1)
からなる電極系を使用した測定装置に用いる電位測定回
路において、被測定溶液に浸漬される参照電極(1)
と、該参照電極からの基準電位信号を入力する基準電位
入力端子及び被測定溶液に浸漬されるセンサからの測定
電位信号を入力する測定電位入力端子を有する電位差演
算手段(4)と、一端が前記参照電極に接続されるとと
もに前記基準電位入力端子に接続され、かつ、他端が接
地された抵抗(3)とを備えたことを特徴とする電位測
定回路。(57) [Claims] [Claim 1] Only electrodes and reference electrodes constituting a sensor
Measurement times used in a measurement device using an electrode system consisting of
Reference electrode in the road, that will be immersed in the sample solution (1)
When a potential difference calculating means (4) having a reference potential input terminal and the measurement potential input terminal for inputting a measuring potential signal from a sensor that will be immersed in the sample solution to enter the reference potential signal from the reference electrode, one end which is connected to the reference potential input terminal, and the potential measuring circuit, characterized in that a resistor whose other end is grounded (3) is connected to the reference electrode.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP34968792A JP3390193B2 (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Potential measurement circuit |
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| JP34968792A JP3390193B2 (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Potential measurement circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH06174691A JPH06174691A (en) | 1994-06-24 |
| JP3390193B2 true JP3390193B2 (en) | 2003-03-24 |
Family
ID=18405427
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101959533B1 (en) * | 2018-11-06 | 2019-03-18 | (주)신우에프에이 | Metal type PH sensor for acid and alkali distinguishing |
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|---|---|---|---|---|
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1992
- 1992-12-02 JP JP34968792A patent/JP3390193B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH06174691A (en) | 1994-06-24 |
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