TI01617C/33/JA/02.23-00
71634763
2023-10-20

ProductsSolutions

Services

技術仕様書
Memosens CPS77E
pH 測定用 ISFET センサ

Memosens 2.0 テクノロジー搭載デジタルセンサ
アプリケーション• サニタリおよび滅菌アプリケーション• 食品および製薬産業• バイオテクノロジ
危険場所 Zone 0、Zone 1、Zone 2 で使用するための認証を取得：ATEX、IECEx、
CSA C/US、NEPSI、JPN Ex、INMETRO、UKCA、Korea Ex
特長• 破損しにくい堅牢な設計• 生体適合性に関する USP <87> および USP <88> Cl. VI（121 °C (250 °F)）準拠のin vitro（細胞毒性）および in vivo 環境での生体反応性試験に合格しています。
• 滅菌可能• pH ガラス電極に比べ、校正周期を長期化• 温度変化発生時のヒステリシスを低減• 高温プロセスでの測定誤差を低減• 実質的に酸/アルカリ誤差なし• 効果的な温度補償用の Pt1000 温度センサ内蔵
Memosens テクノロジーのその他の特長• 接点を排除して最大のプロセス安全性を確保、電磁誘導式信号伝送• デジタルデータ伝送によりデータセキュリティを保証• センサデータがセンサに保存されるため操作が容易• センサ稼働データをセンサ内に記録することで予知保全が可能

Memosens CPS77E

機能とシステム構成
測定原理

pH 測定用ガラス電極の代替として、1970 年代にイオン選択性（イオン感応性）電界効果トランジスタ（ISFET）が開発されました。
ISFET センサによる pH 測定
イオン選択性電界効果トランジスタは、MOS 1) トランジスタの配置→  1,  2 に基づいていますが、制御電極としての金属ゲート（項目 1）はありません。代わりに、ISFET センサでは、測定物（項目 3）→  2,  2 がゲート絶縁層（項目 2）と直接接触しています。2 つの P 型高導電領域が、半導体（Si）の N 型導電基板（項目 5）に拡散します。これらは電荷供与電極（「ソース」：S）と電荷受容電極（「ドレイン」：D）として機能します。金属ゲート電極（MOSFET の場合）および測定物（ISFET の場合）が下部の基板によってコンデンサを形成します。ゲートと基板の電位差（電圧）（UGS）により、「ソース」と「ドレイン」間の電子密度が上昇します。導電チャンネル →  2,  2（項目 4）が形成され、電圧 UD が印加されると電流 ID が流れます。
2121UGS

3UGS

Si (p)D

Si (p)
S

6Si (n)4ID

Si (p)S

5UD

MOSFET の測定原理

12

金属ゲート
導電チャンネル（N 型）

ID

UDA0036074

1Si (n)Si (p)
DA0003856

2

ISFET の測定原理

123456比較電極
ゲート絶縁層測定物
導電チャンネル（N 型）
N 型ドープシリコン基板
センサシャフト

ISFET では、測定物内および測定物/ゲート絶縁層間の境界層にあるイオンが電界効果を生成します（ゲート電位）。前述の効果により、「ソース」と「ドレイン」間のシリコン半導体基板に導電チャンネルが形成され、「ソース」と「ドレイン」間に電流が流れます。
対応するセンサ回路では、イオン選択性ゲート電位の依存性を利用して、イオン型の濃度に比例した出力信号を生成します。
pH 選択性 ISFET
ゲート絶縁層は H+ イオンのイオン選択性層として機能します。ゲート絶縁層はこれらのイオンに対して不浸透性を有し（絶縁効果）、H+ イオンと可逆性の表面反応を起こすことができます。
測定物の性質（酸性またはアルカリ性）に応じて、絶縁層表面の官能基が H+ イオンを受容または供与します（官能基の両性）。これにより、絶縁層表面に正電荷（H+ イオンが酸性測定物に受容）または負電荷（H+ イオンがアルカリ性測定物に供与）が生成されます。pH 値に応じて、規定の表面電荷を使用して「ソース」と「ドレイン」間のチャンネルの電界効果を制御できます。
帯電電位を生成することで「ゲート」と「ソース」間に制御電圧 UGS を生成するプロセスは、以下のネルンストの式によって表されます。
UGS = U0 +1)

2

2.3 . RTnF. lg aion

UGS

ゲートとソース間の電位F

ファラデー定数（26.803 Ah）

U0

オフセット電圧aion

イオン型の活量（H+）

R

気体定数（8.3143 J/molK）

2.3 . RT

ネルンスト係数

金属酸化膜半導体

Endress+Hauser

Memosens CPS77E

T

温度 [K]n

原子価（1/mol）nF

25 °C (77 °F) の pH 測定のネルンスト係数の値は -59.16 mV/pH です。
計測システム計測システム一式の最小構成：• ISFET センサ• Memosens データケーブル CYK10• 変換器（例： Liquiline CM44x、Liquiline CM42）• ホルダ• 浸漬ホルダ（例： Dipfit CPA111）• 流通ホルダ（例： Flowfit CPA250）• リトラクタブルホルダ（例： Cleanfit CPA875）• 常設型ホルダ（例： Unifit CPA842）
アプリケーションに応じて、以下の追加オプションを使用できます。
自動洗浄および自動校正システム（例： Liquiline Control CDC90）

4231A0036026

3123
4Endress+Hauser

計測システムの例
ISFET センサ
設置ホルダ Unifit CPA842
Memosens データケーブル CYK10
Liquiline CM42 変換器

3Memosens CPS77E

通信およびデータ処理変換器との通信
Memosens テクノロジー搭載のデジタルセンサは、必ず Memosens テクノロジー搭載の変換器に接続します。アナログセンサ用の変換器にデータを伝送することはできません。
デジタルセンサでは、計測システムデータをセンサ内に保存できます。これには、以下のデータが含まれます。
• 製造者データ• シリアル番号• オーダーコード• 製造日• 校正データ• 校正日• 25 °C (77 °F) でのスロープ• 25 °C (77 °F) での動作点• 内蔵温度センサのオフセット• 校正回数• 校正履歴• 前回の校正または調整に使用された変換器のシリアル番号• 稼働データ• 温度アプリケーション範囲• pH アプリケーション範囲• 初期調整日• 最高温度値• 過酷な条件下での稼働時間• 滅菌回数• CIP カウンタ
• センサ負荷
上記のデータは Liquiline CM42、CM44x、、および Memobase Plus CYZ71D で表示可能です。

信頼性

信頼性
取扱いが容易Memosens テクノロジーを搭載したセンサには、校正データやその他の情報（例：総稼働時間または過酷な測定条件下での稼働時間など）を保存できる電子部が組み込まれています。センサを接続すると、センサデータが自動的に変換器に伝送され、現在の測定値を計算するために使用されます。校正データがセンサ内に保存されているため、測定点に関係なくセンサの校正や調整を行うことが可能です。その結果、• ラボなど屋内において安定した外部条件下で容易に校正が可能なため、校正品質が向上します。
• 事前校正したセンサを迅速かつ簡単に交換できるため、測定点の可用性が大幅に向上します。
• センサデータを利用することにより、メンテナンス間隔の正確な設定および予知保全が可能です。
• センサ履歴は外部のデータ記憶媒体および評価プログラムに記録できます。
• 保存されたセンサのアプリケーションデータを使用して、的を絞った方法でセンサの連続使用を特定することが可能です。
干渉波の適合性
デジタルデータ伝送によりデータセキュリティを保証
Memosens テクノロジーによりセンサ内の測定値がデジタル化され、そのデータは干渉波の影響を受けない非接触式接続を介して変換器に伝送されます。その結果、• センサが故障した場合、またはセンサと変換器間の接続が中断された場合、これが確実に検出され、通知されます。
• 測定点の可用性が確実に検出され、通知されます。

4Endress+Hauser

Memosens CPS77E

安全性
最大のプロセス安全性
非接触式接続を介した測定値の電磁誘導伝送により、Memosens は最高レベルのプロセス安全性を保証し、以下のメリットをもたらします。
• 湿気に起因するあらゆる問題を解消します。
• 接続部の腐食がない• 湿気による測定値への影響なし• 変換器は測定物から電気的に絶縁されています。
「対称高インピーダンス」や「非対称」、または、ある種のインピーダンス変換器の問題は解消されています。
• 測定値デジタル伝送のシールド対策により電磁適合性（EMC）が保証されます。
• 本質的に安全な電子部により危険場所で問題なく使用できます。センサ、ケーブル、変換器など、すべてのコンポーネントに対する個別の防爆認定により、完全な柔軟性が実現します。

入力
測定変数

pH 値
温度

測定範囲

• pH：0～14• 温度：–15～135 °C (5～275 °F)
プロセスの動作条件に注意してください。

電源
電気接続

GY GNDYE Com B
GN Com A
WH –BN +EY/NG

A0024019

4

測定用ケーブル CYK10 または CYK20‣ Memosens 測定用ケーブル（例：CYK10 または CYK20）をセンサに接続します。
ケーブル CYK10 の詳細については、BA00118C を参照してください。

性能特性
基準動作条件

基準温度：
基準圧力：

リファレンスシステム

Ag/AgCl リファレンスリード、ブリッジ電解液：KCl、3M、AgCl フリー

ヒステリシスpH ガラス電極に対するもう 1 つの重要な利点は、極端な pH 範囲において酸またはアルカリの誤差が少ないことです。pH ガラス電極とは対照的に、ISFET ゲートに異物イオンが付着することはほとんどありません。pH 1～pH 13 の間では、測定誤差の平均が Δ pH 0.02（25 °C (77 °F) 時）となり、これは検出限界です。

Endress+Hauser

25 °C (77 °F)
1013 hPa（15 psi）

5

Memosens CPS77E

以下の図は、pH 1～13 の範囲における ISFET センサの平均測定誤差を示しており、pH 0.09（1M HCl）および 13.86（1 M NaOH）の極限値で 2 種類の pH ガラス電極（2 種類の異なる pH ガラス）と比較しています。
Δ pH0,350,30,250,20,150,10,050A
A

B

BCCA-0,05-0,1-0,15
1 M HCI

pH 1...31 M NaOH
A0044616

5ABC

2 種類の pH センサと比較した ISFET センサの測定誤差
ISFET
ガラスタイプ A
ガラスタイプ B

繰返し性± 0.01 pH

応答時間

毎回、計測システムの電源を入れると閉ループが形成されます。このときに測定値が実数値に合わせて調整されます。
整定時間は遮断のタイプと時間に応じて異なります。
• 供給電圧の遮断時もセンサが測定物内に浸漬している場合：約 3～5 分• ISFET とリファレンスの間の液体膜の遮断：約 5～8 分• 長期間のセンサの乾燥保管：最大 30 分

応答時間

センサの応答時間は、全温度範囲にわたって非常に高速です。（温度に依存する）平衡設定はありません。つまり、低温時にも応答速度の低下なしに使用できます。
応答時間 t90t < 5 秒：リファレンス動作条件下で pH 4 から pH 7 に標準液を変更する場合温度変化が非常に大きい場合、内蔵温度センサの応答速度が低下する可能性があります。この場合、センサの温度を調整してから校正または測定を実施してください。

取付け取付方向61.

センサの設置時には、測定物の流れ方向にご注意ください。

2.

ISFET チップを、流れ方向に対して約 30～45 ° の角度になるように配置します（項目 2）→  7,  7。このために、回転センサヘッドを使用してください。

Endress+Hauser

Memosens CPS77E

N1001905E03

12zx30 ... 45°zy2yA0037400

612センサ方向、正面図
シリアル番号
銘板

1A0036028

712センサ方向、3D ビュー
ISFET チップ
測定物の流れ方向

センサをホルダに取り付ける場合、センサの位置合わせのために、プラグインヘッドに刻印されているシリアル番号をガイドとして使用できます →  6,  7。刻印は常に ISFET チップおよび銘板と同じ面にあります（z-y 方向）。
ISFET センサは研磨性のある測定物で使用するためには設計されていません。

‣ センサをこのようなアプリケーションで使用する場合、チップが直接流れに当たらないようにしてください。
 その場合は、表示される pH 値が安定しません。

ISFET センサは液体内部管を持たないため、どんな位置にも設置が可能です。ただし、上下逆向きに設置した場合、リファレンスシステム内の気泡によって測定物と液絡膜または間の電気的接触が妨げられる可能性を排除できません。

Endress+Hauser

7

Memosens CPS77E

A

B

A0030407

8A
B

設置角度
推奨
許可。基本条件に注意 →  7

基本条件：センサは気泡がない状態で工場から出荷されます。ただし、タンクを空にする場合などに、真空ポンプを使用した場合に気泡が発生します。

‣ 設置されたセンサを最大 6 時間乾燥状態のままにします（逆さ設置にも適用）。
設置方法ホルダ取付けの詳細については、使用されるホルダの取扱説明書を参照してください。
1.

センサをねじ込む前に、ホルダのネジ、O リング、シール表面に汚れや損傷がなく、ネジがスムーズに回ることを確認してください。

2.

3 Nm (2.21 lbf ft) のトルクでセンサを手で締め付けます（Endress+Hauser 製ホルダに取り付ける場合にのみ適用）。

湿潤キャップの取外しに関する詳細については、BA02154C を参照してください。
サニタリ要件
サニタリアプリケーションの機器には、設置に関する特定の要件が課されます。プロセス測定物体を汚染せず、衛生的な操作を保証するためには、これを考慮に入れる必要があります。
サニタリアプリケーション用の個別説明書、SD02751C
3A または EHEDG に適合する、洗浄性に優れた設置を実現するには、以下を遵守してください。
• 認定を取得したプロセスホルダを使用してください。
• センサの保護ガード付きプロセスホルダを使用してください。
• 設置場所の排水性を確保してください。
• 死角をなくしてください。
CIP サイクルが 40 回を超えた場合、センサを交換することをお勧めします。

環境周囲温度範囲

注記
霜が発生すると破損の危険性があります！
‣ –15 °C (5 °F) 以下の温度でセンサを使用しないでください。

保管温度

0～50 °C (32～122 °F)

8Endress+Hauser

Memosens CPS77E

光に対する感受性

注記
校正および操作中の直射日光測定値が変動します。
‣ 校正および操作中は直射日光を避けてください。
すべての半導体部品と同様に、ISFET チップには光に対する感受性があります。通常の環境光であれば測定に大きな影響を与えることはありません。

保護等級IP 68（10 m (33 ft) 水柱、25 °C (77 °F)、45 日間、最高 135 °C (275 °F)）

電磁適合性（EMC）

干渉波の放出および干渉波の適合性は以下に準拠• EN 61326-1:2013• EN 61326-2-3:2013• NAMUR NE21: 2012

プロセス
プロセス温度範囲–15～135 °C (5～275 °F)
pH 値に応じた測定物温度
高温のプロセスでは、アルカリがゲート絶縁体酸化物に回復不能な損傷を長期的に与える可能性があります。以下に色付きで示した動作条件でセンサを使用する場合に限り（→  9,  9）、センサの動作寿命に悪影響を及ぼす可能性があります。1 mol NaOH（温度 > 65 °C (149 °F)）で永続的に使用すると、センサの動作寿命が短くなるため、この条件での永続的な使用はお勧めしません。
°C
120°F
248

100212801766014040

104206800426810121432pHAB
CA0037987

9A
BC

温度と pH 値に基づく使用可能範囲
問題なく使用可能
動作寿命に制限あり
非推奨

プロセス圧力範囲

0.08～1.1 MPa (11.6～159.5 psi)（絶対圧）

導電率最小導電率 2)：50 μS/cm2)

基準条件：測定物として NaOH、KCI または HCI で導電率調整された脱塩水；室温；非加圧状態でのセンサ操作；静止測定物とセンサへの測定物の流れ間の変化、ISFET チップ方向への測定物横流の流速 2 m/s (6.6 ft/s)；示されている導電率値は、あらゆる測定物の静止測定物と流動測定物の間で測定値の変化が 0.2 pH 未満の場合に特定される値です。

Endress+Hauser

9Memosens CPS77E

P-T レイティング

注記
センサが損傷する危険性‣ 記載された仕様の範囲外でセンサを使用しないでください。
最大 1.1 MPa (160 psi)（絶対圧）/ 100 °C (212 °F)
滅菌可能：0.4 MPa (58 psi)（絶対圧）/ 135 °C (275 °F)、1 時間°C°F

135 275

100 212A

11545811160bar (abs.)
psi
A0044851

 10A

圧力/温度定格使用領域構造50(1.97)

外形寸法12120 / 225 / 360(4.72 / 8.86 / 14.17)

34
Ø 11.9 (0.47)
A0046470

 11123410Memosens プラグインヘッド付きセンサ。単位：mm（in）

プロセス接続付き Memosens プラグインヘッド
スラストカラー付き O リング
センサシャフト
ISFET チップ

Endress+Hauser

Memosens CPS77E

質量

材質

設置長さ

120 mm (4.72 in)

225 mm (8.86 in)

360 mm (14.17 in)

質量

35 g (1.2 oz)

50 g (1.8 oz)

66 g (2.3 oz)

センサシャフトシール
金属リード
スラストカラー付き O リング
接着剤
ISFET チップ
液絡膜
プロセスカップリング

PEEK
FFKM
Ag/AgCl
FKM
エポキシ樹脂五酸化タンタルをベースにした金属酸化物
セラミック液絡膜、二酸化ジルコニウム
PPS ガラス繊維強化

破損しにくい堅牢な設計
センサの破損に対する耐性が、最も際立った外部特徴となっています。すべてのセンサ技術がPEEK シャフトに組み込まれています。耐久性に優れた ISFET チップとリファレンスが測定物に直接接触します。
温度センサ

Pt1000（DIN IEC 60751 準拠のクラス A）

プラグインヘッド

非接触式デジタルデータ伝送用の Memosens プラグインヘッド、耐圧性 1.6 MPa (232 psi)（相対圧）プロセス接続Pg 13.5

表面粗さ

Ra < 0.76 µm (30 µin)

合格証と認証
本製品に対する最新の認証と認定は、www.endress.com の関連する製品ページから入手できます。
1.

フィルタおよび検索フィールドを使用して製品を選択します。

2.

製品ページを開きます。

3. 「ダウンロード」を選択します。

注文情報
納入範囲

納入範囲は以下のとおりです。
• ご注文のバージョンのセンサ• 取扱説明書• 危険場所における安全上の注意事項（防爆認定取得センサ用）• ご注文の認証（オプション）に関する補足シート

製品ページ

www.endress.com/cps77e

製品コンフィギュレータ

1.

機器仕様選定：製品ページでこのボタンをクリックします。

2.

Extended 機器を選択します。
 別のウィンドウでコンフィギュレータが起動します。

3.

各機能に対して必要なオプションを選択し、要件に応じて機器を構成します。
 このようにして、機器の有効かつ完全なオーダーコードを受け取ることができます。

Endress+Hauser

11

Memosens CPS77E

4.

送信：構成した製品をショッピングカートに追加します。
製品の多くでは、選択した製品バージョンの CAD または 2D 図面をダウンロードすることも可能です。

5.

CAD：このタブを開きます。
 図面ウィンドウが表示されます。各種ビューを選択できます。これらは形式を選択してダウンロードできます。

アクセサリ
以下には、本書の発行時点で入手可能な主要なアクセサリが記載されています。
ここに記載されるアクセサリは、本資料の製品と技術的な互換性が確保されています。

機器固有のアクセサリ

1.

製品の組合せについては、アプリケーション固有の制限が適用される場合があります。
アプリケーションの測定点の適合性をご確認ください。この確認作業は、測定点事業者が責任を持って実施してください。

2.

本資料（特に技術データ）の情報に注意してください。

3.

ここに記載されていないアクセサリについては、弊社営業所もしくは販売代理店にお問い合わせください。

ホルダ
Unifit CPA842• 食品、バイオテクノロジ、医薬用の設置ホルダ• EHEDG および 3A 認証• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cpa842
技術仕様書 TI00306C
Cleanfit CPA875• 滅菌/サニタリアプリケーション向けのプロセスリトラクタブルホルダ• 直径 12 mm の標準センサを使用したインライン測定用（pH、ORP、溶存酸素など）• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cpa875
技術仕様書 TI01168CJA
Dipfit CPA111• 開放型/密閉型タンク用の樹脂製浸漬ホルダおよび設置ホルダ• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cpa111
技術仕様書 TI00112CCleanfit CPA871• 水/廃水処理、化学工業向けのフレキシブルなプロセスリトラクタブルホルダ• 径 12 mm の標準センサを使用するアプリケーション向け• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cpa871
技術仕様書 TI01191CJA
Cleanfit CPA450• タンクおよび配管に径 12 mm、長さ 120 mm のセンサを設置するための手動式リトラクタブ
ルホルダ• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cpa450
技術仕様書 TI00183C
Flowfit CPA250• pH/ORP 測定用の流通ホルダ• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cpa250
技術仕様書 TI00041C

12Endress+Hauser

Memosens CPS77E

洗浄および校正システム
Liquiline Control CDC90（準備中）• あらゆる産業の pH および ORP 測定点向けの完全自動洗浄/校正システム• 洗浄、検証、校正、調整が完了済み• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cdc90
技術仕様書 TI01340C
標準液
Endress+Hauser の高品質標準液 - CPY20
DIN 17025 に準拠した DAkkS（ドイツ認定機関）認定ラボで DIN 19266 に準拠して、PTB（ドイツ連邦物理技術研究所）の一次標準物質または NIST（米国国立標準技術研究所）の標準物質を基準にしたものが二次標準液として使用されます。
製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/cpy20
測定用ケーブル
Memosens データケーブル CYK10• Memosens テクノロジー搭載のデジタルセンサ用• 製品ページの製品コンフィギュレータ：www.endress.com/cyk10
技術仕様書 TI00118C
Memosens ラボケーブル CYK20• Memosens テクノロジ搭載のデジタルセンサ用• 製品ページの製品コンフィギュレータ：www.endress.com/cyk20
ハンドヘルド機器
Liquiline Mobile CML18• ラボおよび現場用のマルチパラメータモバイル機器• 信頼性の高い変換器、ディスプレイ表示およびアプリでの操作• 製品ページの製品コンフィグレータ：www.endress.com/CML18
取扱説明書 BA02002C

Endress+Hauser

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www.addresses.endress.com