光学式酸素モニター

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FireSting シリーズ

REDFLASH酸素標識剤を活用した、光学式酸素モニター
酸素を消費することなく測定できるため、微量酸素の測定も可能
気相および液相の両方で、安定した酸素濃度測定が可能
非接触センサーにより、外部から透明容器内の測定も可能

FireSting O2-C 酸素モニター & FireSting pro マルチ分析計

FireSting O2-C 酸素モニター は、気相および液相で安定した酸素濃度測定が可能な、コンパクト&高精度な酸素濃度計です。
各種センサーを光学式センサーポート(1, 2, 4チャンネル)や温度センサーポート(1チャンネル)と接続することで、酸素濃度と温度の2項目が測定できる為、酸素濃度測定時の温度補正を自動で行うことが可能です。電源はUSBケーブルでPCから供給され、Windows用ソフトウェア Pyro Workbench によって測定の制御および測定データの記録を行います。
また、新たに登場した FireSting pro マルチ分析計 は、酸素濃度と温度に加えて更にpHも同時に測定する事ができます。

FireStingシリーズのパッケージには、ソフトウェアと0%-O2校正用のカプセル10個が同梱されています。

酸素センサーの詳細はこちらから

温度センサーの詳細はこちらから

pHセンサーの詳細はこちらから


  • 特長
  • 仕様
  • アプリケーション例1
  • アプリケーション例2
  • アプリケーション例3

REDFLASHの特長

新しいREDFLASH酸素標識剤の開発により、下図のように酸素に特定的に反応します。
REDFLASHはλ=620 nmの赤色光で励起し、近赤外で酸素依存性の発光を示します。

REDFLASH_A,center

REDFLASH_B


商品コードをクリックするとWEB見積計算書に自動入力できます
品名
013728 FireSting O2-C 酸素モニター (1ch)
013729 FireSting O2-C 酸素モニター (2ch)
013730 FireSting O2-C 酸素モニター (4ch)
013731 FireSting pro マルチ分析計 (1ch)
013706 FireSting pro マルチ分析計 (2ch)
013732 FireSting pro マルチ分析計 (4ch)
仕様
重さ 290 g
大きさ(W×D×H) 78×120×24 mm
インターフェース USB(USBバスパワー使用)
光学センサー 酸素センサー(ミニプローブ、ニードル、スポットセンサー、フローセル等)
温度センサー(ミニプローブ、ニードル、スポットセンサー、フローセル等)
pHセンサー(FireSting pro マルチ分析計シリーズのみ)
温度センサー PT100温度センサー(温度センサーポートに接続)
測定チャンネル 1,2,4チャンネル(光学センサーポート)
1チャンネル(温度センサーポート)
測定原理 REDFLASH 標識剤の発光寿命検出
最大測定範囲 0-100% O2(推奨測定範囲は各センサーに依存します)
検出限界 汎用センサー:0.02% O2(溶存酸素 0.01 mg/L)
低濃度センサー:0.005% O2(溶存酸素 0.002 mg/L)
対応OS Windows™ 10※1
動作環境 0〜50°C、結露しないこと

※1 Windows™ 10 Sモードには対応しておりません。Sモードの場合は、解除を行ってください。
  また、対応するのはマイクロソフト社がサポート中のバージョンのみです。
※2 使用には別途センサーが必要です。

酸素還元反応と溶存酸素のモニタリング

1.回転電極法を用いた、酸素還元反応による還元電流の測定。
2.電気化学測定間の溶存酸素モニタリング。

※1と2を並行して行うことで、より正確な解析が可能となります。
(主な応用例:燃料電池の触媒評価)

気相及び液相の酸素濃度モニタリング例

FireSting 酸素モニターは気相および液相で安定した酸素濃度測定が可能な、コンパクト&高精度の酸素計測器です。 ここでは、燃料電池用酸素還元触媒の評価によく用いられる回転リングディスク電極装置のセルに、希硫酸を使用し、溶存酸素濃度の測定を例に挙げてみます。

使用したシステム

  1. RRDE-3A回転リングディスク電極装置
  2. FireSting 酸素モニター (※旧モデル)
  3. OXROBミニプローブ
  4. スポットセンサー
  5. スポットファイバー
  6. 温度センサー


酸素モニターシステムの前景
測定システム全景


モニタリングの概要

ガラスセル内に大気下飽和状態の 希硫酸 65ml を満たして、テフロンキャップで蓋をし、参照電極、対極、OXROBミニプローブ、温度センサーを設置します。また、セル内側にスポットセンサーを貼り、スポットファイバーからの赤い光が緑の円内に中に収まるようスポットファイバー位置を調整し設置します。FireSting装置本体側は4chのうちの2chを使用し、 OXROBミニプローブ、スポットファイバー及び温度センサーを接続し、各センサーのキャリブレーションを行います。窒素を20分間ガスパージチューブで通気して酸素濃度が減少する様子を気相と溶液相で各々測定しました。その後酸素に切り替えて15〜20分通気して酸素濃度増加の様子を測定しました。


酸素モニターシステムのセンサー配置の様子。
測定セル部分の拡大写真

*O2ミニプローブ、温度センサーをセル内の設置する場合には、RRDE-3Aのテフロンキャップの穴あけ加工が必要です。スポットセンサーのみ使用の場合は、セル内側にセンサーを貼り付けるため、加工は必要ではございません。

モニター結果

セル気相中に設置したセンサーは、窒素ガス及び酸素ガスのパージと共に数十秒で安定した濃度を示します。ガスの流量や溶液量により異なりますが、今回の実験では、液相の溶存酸素の脱気には約20分、酸素ガスの飽和には約15分から20分程度の時間を要する事が分かりました。液相の酸素濃度は、温度、気圧等にも影響を受ける為、再現性の良い酸素還元触媒の電気化学的な測定を行うには、セル内の酸素濃度モニターを行なう事は有用であると考えられます。

セル気相の酸素濃度の変化


セル液相の酸素濃度の変化


0.1M 水酸化ナトリウム中の溶存酸素濃度と酸素還元電流の同時測定

0.1M 水酸化ナトリウム溶液中の溶存酸素を測定しながら対流ボルタンメトリーを行いました。その際、酸素還元反応が起こっている -0.6V にて酸素還元電流の読み取りを行ってみました。

使用したシステム

  1. モデル700Eシリーズデュアル電気化学アナライザー
  2. RRDE-3A回転リングディスク電極装置
  3. PTE白金ディスク電極
  4. RE-1B水系参照電極
  5. Ptカウンター電極 23cm
  6. FireSting酸素モニター (※旧モデル)
  7. OXROBミニプローブ
  8. 温度センサー
酸素還元電流測定のシステム


測定システム全景(別途制御用のPCがございます)

測定の概要

ガラスセル内に酸素飽和状態の 0.1M 水酸化ナトリウム溶液 65ml を満たして、セルキャップで蓋をし参照電極、対極、OXROBミニプローブ、温度センサーを設置します。FireSting酸素モニター本体のch1にOXROBミニプローブを接続して 0ppm と空気飽和時の2点で校正を行います。次に窒素を通気して酸素濃度が 0.01ppm を下回ったところで回転電極を 900rpm に回転して、0.1V vs. Ag/AgCl から -0.75V vs. Ag/AgCl の範囲で掃引速度 0.01V/s でLSVテクニックで測定を行いました。その後、酸素のパージと停止を繰り返しながら異なる溶存酸素濃度ごとに同様の条件で対流ボルタンメトリー測定を行いました。測定時の水温は 26.8°C 〜 27.6°C と致しました。

測定結果

セル溶液内の溶存酸素量を変えて、その都度LSV測定を行った結果を下記に示します。

酸素還元LSV測定


また、 -0.6V vs. Ag/AgCl に於ける酸素還元反応の拡散限界電流と溶存酸素濃度との関係を下記に示します。その結果 R2=0.999 とよい相関があることが分かりました。

酸素還元LSV測定



モニタリングに使用した商品

品名
*1 FireSting 酸素モニター (4ch)
*2 RRDE-3A 回転リングディスク電極装置 Ver.2.0
013078 ALSモデル700E デュアル電気化学アナライザー
*3 OXROB10 ステンレスO2ミニプローブ(2m)
*4 OXSP5 O2スポットセンサー(8個)
*5 SPFIB スポットファイバー
013017 TSUB21 FireStingテフロンコート温度センサー(2m)

*1 旧モデル、現在は後継の FireSting O2-C 酸素モニター (4ch)(商品コード013730)に移行
*2 旧モデル、現在は後継の RRDE-3A Ver.3.0(商品コード013725)に移行
*3 旧モデル、現在は後継の OXROB10-OI(遮光タイプ:商品コード012993)に移行
*4 旧モデル、現在は後継の OXSP5OI(遮光タイプ:商品コード012998)に移行
*4 旧モデル、現在は SPFIB-BARE スポットファイバー (片端研磨)(商品コード013002)に統一

海や河川での溶存酸素のモニタリング例

海、河川及び貯水池での溶存酸素測定は、貧酸素水塊や貧酸素化の要因解析に非常に重要です。本アプリケーションでは、10cmピッチに8つのニードル型酸素センサー固定したロッドを水面に対して垂直し沈め、それをボートの船尾に固定し、一定速度で運転しながら、水深と酸素飽和度を測定した例となります。

University of Koblenz-Landau (Germany), Institute for Environmental Sciences での研究成果
海 河川 貯水池ので溶存酸素モニター
4chタイプのFiresting酸素モニター2台で8つの酸素センサーをノートパソコンで制御
海 河川 貯水池の酸素飽和度 貧酸素プロファイル
2011年9月29日 ドイツ Waldsee湖における酸素飽和度の深さプロファイル

溶存酸素濃度と魚類の呼吸代謝の関係

密閉容器の中に入れた、魚の呼吸代謝と容器内の溶存酸素濃度(DO濃度)のモニタリング例。

University of Glasgow, Scotland (UK)での研究成果
魚類の呼吸代謝 DO濃度の関係
魚類の呼吸代謝 DO濃度の関係 時間変化

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