JPS61238231A - 酸素分圧測定用微小センサ−の製造法 - Google Patents
酸素分圧測定用微小センサ−の製造法Info
- Publication number
- JPS61238231A JPS61238231A JP60078404A JP7840485A JPS61238231A JP S61238231 A JPS61238231 A JP S61238231A JP 60078404 A JP60078404 A JP 60078404A JP 7840485 A JP7840485 A JP 7840485A JP S61238231 A JPS61238231 A JP S61238231A
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- JP
- Japan
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- oxygen
- partial pressure
- electrode
- resist
- oxygen partial
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は液体中の酸素分圧、特に生体中の酸素分圧変化
を連続的に測定するための改良された酸素電極の製造法
に関する。
を連続的に測定するための改良された酸素電極の製造法
に関する。
体液の酸素分圧が生体に及ぼす影響は大きい。
近年Ｃ１ａｒｋ型酸素電極の登場により、酸素の生体外
測定が精度高くできるようになり、呼吸障害をともなう
患者の治療を大きく進歩させた。
測定が精度高くできるようになり、呼吸障害をともなう
患者の治療を大きく進歩させた。
また、心肺蘇生を目的とするＩＣＵ（’１ｎｔｅｎｓｉ
ｖｓ ｃａｒｅ ｕｎｉｔ）の発展も酸素分圧測定
の進歩をもたらした。
ｖｓ ｃａｒｅ ｕｎｉｔ）の発展も酸素分圧測定
の進歩をもたらした。
こうした試料採取による生体外測定は、採取に頻度上の
限界があり、しかも試料貯蔵の間に変化が生じて測定値
が不正確になることがある。
限界があり、しかも試料貯蔵の間に変化が生じて測定値
が不正確になることがある。
したがって直接電極を生体中に入れ酸素分圧を連続的に
測定することが、理想的な方法であることは論をまたな
い。
測定することが、理想的な方法であることは論をまたな
い。
生体中の酸素分圧を連続的に測定する方法も提案されて
いる。即ち白金、イリジウム、金等の金属製作用電極と
恨−塩化銀等による参照電極を用い、これら電極間に電
圧を印加して、作用電極（陰極）で酸素の還元をおこな
い、拡散電流を測定する原理を応用したものである。
いる。即ち白金、イリジウム、金等の金属製作用電極と
恨−塩化銀等による参照電極を用い、これら電極間に電
圧を印加して、作用電極（陰極）で酸素の還元をおこな
い、拡散電流を測定する原理を応用したものである。
この際、生体中における心筋の動きや血液の脈動などに
よって、電極表層の酸素の濃度勾配が変化すると、測定
する拡散電液が大きな変化を受け、酸素分圧を正確に測
定できない。
よって、電極表層の酸素の濃度勾配が変化すると、測定
する拡散電液が大きな変化を受け、酸素分圧を正確に測
定できない。
この問題を解決するため種々の検討がおこなわれている
。即ち、両極を酸素透過性の膜で隔離し、電解液を内臓
したいわゆる「クラーク電極」を小型化したもの（萩原
文二編“電極法による酸素測定”講談社すイエンティフ
ィク・ １９７７年、を参照）、あるいは、微細金属線
電極表面を多層構造からなる多孔質膜で被覆して、陰極
表面と溶液との間に安定接触状態を作り出さしめる方法
（特開昭５７−１１７８３８号公報）等が提案されてい
る。
。即ち、両極を酸素透過性の膜で隔離し、電解液を内臓
したいわゆる「クラーク電極」を小型化したもの（萩原
文二編“電極法による酸素測定”講談社すイエンティフ
ィク・ １９７７年、を参照）、あるいは、微細金属線
電極表面を多層構造からなる多孔質膜で被覆して、陰極
表面と溶液との間に安定接触状態を作り出さしめる方法
（特開昭５７−１１７８３８号公報）等が提案されてい
る。
しかしながら、これらの方法は、電極形態が大きく、特
定の部位、例えば太い血管中にしか挿入出来ないとか、
多孔質膜がはがれて医源病になる可能性がある等の欠点
があった。
定の部位、例えば太い血管中にしか挿入出来ないとか、
多孔質膜がはがれて医源病になる可能性がある等の欠点
があった。
本発明は、これらの欠点を除き、連続的にしかも安定し
て正確に液体とくに生体中の酸素分圧を測定できる微小
センサーを提供することを目的とする。
て正確に液体とくに生体中の酸素分圧を測定できる微小
センサーを提供することを目的とする。
上記目的は、以下の本発明により達成される。
すなわち本発明は、酸素還元触媒能のある材料の表面に
レジストを塗布し、次いで所定のパターンに露光現像し
、パターンニングすることを特徴とする酸素分圧測定用
微小センサーの製造法に関する。
レジストを塗布し、次いで所定のパターンに露光現像し
、パターンニングすることを特徴とする酸素分圧測定用
微小センサーの製造法に関する。
電極として作用する酸素還元能のある材料としては、炭
素、白金、イリジウム、金、炭素繊維などの先端を微細
加工して用いることができる。
素、白金、イリジウム、金、炭素繊維などの先端を微細
加工して用いることができる。
これらの材料は、そのものを単独で電極として用いるこ
ともできるし、又酸素還元能を持たない部分と複数の酸
素還元能を有する電極部分とからなる複合材料として用
いることもできる。
ともできるし、又酸素還元能を持たない部分と複数の酸
素還元能を有する電極部分とからなる複合材料として用
いることもできる。
これらの材料の内、炭素繊維と酸素還元能を持たない物
質（マトリックスと呼ぶ）との複合材、すなわち炭素繊
維複合材料を電極に用いるのは好ましい方法の一つであ
る。
質（マトリックスと呼ぶ）との複合材、すなわち炭素繊
維複合材料を電極に用いるのは好ましい方法の一つであ
る。
炭素繊維は通常その直径が３０μｍ以下であり、それ自
身が酸素の還元能力を持っているとともに容易に酸素還
元能力を向上させることが可能である。
身が酸素の還元能力を持っているとともに容易に酸素還
元能力を向上させることが可能である。
用いられる炭素繊維の種類は特に制限がなく、ポリアク
リロニトリル、ピンチ、レーヨン、フェノール樹脂など
を原料とする炭素繊維や気相成長法で作製した炭素繊維
が好ましい。
リロニトリル、ピンチ、レーヨン、フェノール樹脂など
を原料とする炭素繊維や気相成長法で作製した炭素繊維
が好ましい。
炭素繊維の直径は３０μｍ以下であればよいが、２０μ
ｍ以下であるのが好ましい。
ｍ以下であるのが好ましい。
複合材料のつくりかたは公知の方法に従う。
マトリックスの物質としては、特に制限はないが弗素樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレン
オキシド樹脂、ポリフェニレンスルフィドＩｔ脂、ウレ
タン樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂などの高分子
材料が用いられ、抗血栓性の優れた樹脂を用いるのが好
ましい。 またセラミックスや金属材料をマトリックス
として使うことも可能である。
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレン
オキシド樹脂、ポリフェニレンスルフィドＩｔ脂、ウレ
タン樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂などの高分子
材料が用いられ、抗血栓性の優れた樹脂を用いるのが好
ましい。 またセラミックスや金属材料をマトリックス
として使うことも可能である。
酸素還元能を有する電極部分として炭素繊維表面をその
ま＼用いても差支えないが、測定すべき還元電流を大き
くして測定しやすいようにする目的で、炭素繊維の反応
面を修飾することにより改質するのも好ましい方法の一
つである。
ま＼用いても差支えないが、測定すべき還元電流を大き
くして測定しやすいようにする目的で、炭素繊維の反応
面を修飾することにより改質するのも好ましい方法の一
つである。
修飾材料として白金、イリジウム、金、亜鉛、フタロシ
アニン類やプルシアンブルーなどの酸素還元触媒活性の
ある材料を用いる場合は、常法に従い、真空蒸着、スパ
ッタリング、メッキ、イオン注入、電解酸化重合法など
の方法が用いられる。
アニン類やプルシアンブルーなどの酸素還元触媒活性の
ある材料を用いる場合は、常法に従い、真空蒸着、スパ
ッタリング、メッキ、イオン注入、電解酸化重合法など
の方法が用いられる。
この際、これらの材料で炭素繊維の表面を完全に覆って
もよいが、部分的に耐着させるか、注入させても差支え
ない。
もよいが、部分的に耐着させるか、注入させても差支え
ない。
上記電極の反応面もしくは、上記修飾を行った表面にレ
ジストを塗布する。
ジストを塗布する。
レジストは、ポリケイ皮酸ビニルフォトレジスト、環化
ゴム系フォトレジスト、キノン・ジアザイド系フォトレ
ジストのようなフォトレジスト、ポリメタアクリレート
レジストのような電子線レジスト、Ｘ線レジスト等のい
ずれのレジストであっても良い。
ゴム系フォトレジスト、キノン・ジアザイド系フォトレ
ジストのようなフォトレジスト、ポリメタアクリレート
レジストのような電子線レジスト、Ｘ線レジスト等のい
ずれのレジストであっても良い。
塗布の方法は、スピンナーによるスピンコードでも良く
、レジスト中に浸し、ディップしても良く、又、へら等
で塗布しても良い。レジストの塗布膜厚は、通常Ｏ１１
μｍ〜１ｍｍ 、好ましくは０．１μｍ〜１００μｍで
ある。
、レジスト中に浸し、ディップしても良く、又、へら等
で塗布しても良い。レジストの塗布膜厚は、通常Ｏ１１
μｍ〜１ｍｍ 、好ましくは０．１μｍ〜１００μｍで
ある。
次いで、上記塗布を行ったレジストを所定のベクーンに
露光、現像し、パターンニングを行う。
露光、現像し、パターンニングを行う。
露光、現像方法は使用するレジストに応じ、公知の方法
による。プレベーク、ポストベークは使用するレジスト
の種類によっては、必要のないものもあるが、通常ベー
キング炉、ホットプレート、赤外線ランプ等の加熱手段
を用いて行う。
による。プレベーク、ポストベークは使用するレジスト
の種類によっては、必要のないものもあるが、通常ベー
キング炉、ホットプレート、赤外線ランプ等の加熱手段
を用いて行う。
このパターンニングにより、上記炭素繊維表面もしくは
修飾を行った表面が、レジストにおおわれた部分と、レ
ジストが除去され露出した部分に分けられる。
修飾を行った表面が、レジストにおおわれた部分と、レ
ジストが除去され露出した部分に分けられる。
レジストと電極面の接着をよくする目的で電極の表面処
理をあらかじめおこなうことは好ましい方法の一つであ
る。また、レジストは電極との接着性のよいものを用い
るのが好ましい。
理をあらかじめおこなうことは好ましい方法の一つであ
る。また、レジストは電極との接着性のよいものを用い
るのが好ましい。
センサーとしての形態は、小さい方が好ましく、大きい
のは好ましくない。通常、酸素還元能を持つ電極部分く
レジストでおおわれていない部分）の面積の総計が３０
〜１０，０００平方ミクロンの範囲であり、特に１００
〜５． ０００平方ミクロンであることが好ましい。
のは好ましくない。通常、酸素還元能を持つ電極部分く
レジストでおおわれていない部分）の面積の総計が３０
〜１０，０００平方ミクロンの範囲であり、特に１００
〜５． ０００平方ミクロンであることが好ましい。
酸素還元能を有する微小電極部分の形状は円形、だ円形
、長方形、不定形等何でも構わないが、その最大径（最
長距離）が３０μｍ以下であることが好ましい。
、長方形、不定形等何でも構わないが、その最大径（最
長距離）が３０μｍ以下であることが好ましい。
酸素還元能を有する微小部分間の間隔は最短距離６μｍ
以上が好ましい。これより短いと流れの影響を受けやす
くなる。間隔が広いのは差支えないが、酸素還元能を持
つ部分の面積の総計が１０．０００平方ミクロン以上に
なるのはセンサーの形態が太き（なりすぎるため好まし
くないので、その面積以内になるような間隔が好ましい
。
以上が好ましい。これより短いと流れの影響を受けやす
くなる。間隔が広いのは差支えないが、酸素還元能を持
つ部分の面積の総計が１０．０００平方ミクロン以上に
なるのはセンサーの形態が太き（なりすぎるため好まし
くないので、その面積以内になるような間隔が好ましい
。
カテコールアミン等の非還元物質が存在する溶液中（生
体）の酸素分圧を連続的に測定する場合には、これらの
物質を排除し酸素のみを透過する薄膜を常法により電極
表面にはることが好ましい。
体）の酸素分圧を連続的に測定する場合には、これらの
物質を排除し酸素のみを透過する薄膜を常法により電極
表面にはることが好ましい。
本発明の微小センサーは、直接生体中に挿入する用途に
用いる場合は直径１ｍｍ以下が好ましい。但し醗酵槽用
などの用途に用いる場合は必ずしも１１以下である必要
はない。
用いる場合は直径１ｍｍ以下が好ましい。但し醗酵槽用
などの用途に用いる場合は必ずしも１１以下である必要
はない。
また本発明のセンサーは、酵素または微生物と組合せて
バイオセンサーとして用いることもできる。
バイオセンサーとして用いることもできる。
流れの影響を実質的に受けず、安定かつ正確に液体中の
酸素濃度を測定することができる微小センサーを工業的
に製造することができる。
酸素濃度を測定することができる微小センサーを工業的
に製造することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する
。
。
実施例１．２および比較例１
炭素繊維１０００本の束（トレカＴ−３００１Ｋ、直径
７μｍ）を硬化剤を含んだエポキシ樹脂中をはしらせ樹
脂を含浸させた。つぎに、この含浸した繊維束を引張っ
たま＼加熱して硬化させ直径約００８ｍｍの針金状の複
合材料を得た。
７μｍ）を硬化剤を含んだエポキシ樹脂中をはしらせ樹
脂を含浸させた。つぎに、この含浸した繊維束を引張っ
たま＼加熱して硬化させ直径約００８ｍｍの針金状の複
合材料を得た。
この複合材料の端を、直径約３ｃｍのアクリル樹脂製の
円板の中心に円板と直角になるよう北エポキシ樹脂で接
着し、複合材料の断面をアクリル板とともに常法により
研磨した。このアクリル板上にナフトキノンアジド系ポ
ジ型フォトレジスト（シプレーファーイースト社製“マ
イクロポジットｌ３５０”）をスピンナーを用いて膜厚
１μｍにスピンコードした。
円板の中心に円板と直角になるよう北エポキシ樹脂で接
着し、複合材料の断面をアクリル板とともに常法により
研磨した。このアクリル板上にナフトキノンアジド系ポ
ジ型フォトレジスト（シプレーファーイースト社製“マ
イクロポジットｌ３５０”）をスピンナーを用いて膜厚
１μｍにスピンコードした。
次にベーキング炉を用い９０″ｃ２５分間プリベークを
行った。
行った。
次にマスクアライナを用い所定のフォトマスクにより２
００ｍｊ／ｃｆｆｌの光量で露光した。次に現像液（シ
プレーファースト社製“Ｍ Ｆ −３１２”）で現像し
純水でリンスした。次にベーキング炉を用い１３５℃２
５分間ポストベークを行った。
００ｍｊ／ｃｆｆｌの光量で露光した。次に現像液（シ
プレーファースト社製“Ｍ Ｆ −３１２”）で現像し
純水でリンスした。次にベーキング炉を用い１３５℃２
５分間ポストベークを行った。
上記パターンニングの方法によって、電極表面のレジス
トに直径５μｍの穴を１０μｍ間隔（実施例１）および
３０μｍ間隔（実施例２）にあけた。アクリル樹脂製の
アクリル板を外し得られたセンサーを用いて液の流動が
酸素還元に基く電流量に及ぼす影響を調べた。即ちマグ
ネチックスターラーを装着したフラスコに生理食塩水を
入れ、作動棒として上述のセンサーを、また対極に！１
！／塩化銀電極を装着し、室温で空気と触れさせ酸素を
飽和させた。作動棒に０．７５ボルトの負電圧をかけ、
流れる還元電流を測定した。マグネチックスクーラーを
できるだけ早く回転させた場合と静置時に流れる電流を
それぞれ測定しその比を求めた。比較例としてレジスト
を用いパターンニングする前の電極を用いた測定値を示
した。結果を次表に示す。
トに直径５μｍの穴を１０μｍ間隔（実施例１）および
３０μｍ間隔（実施例２）にあけた。アクリル樹脂製の
アクリル板を外し得られたセンサーを用いて液の流動が
酸素還元に基く電流量に及ぼす影響を調べた。即ちマグ
ネチックスターラーを装着したフラスコに生理食塩水を
入れ、作動棒として上述のセンサーを、また対極に！１
！／塩化銀電極を装着し、室温で空気と触れさせ酸素を
飽和させた。作動棒に０．７５ボルトの負電圧をかけ、
流れる還元電流を測定した。マグネチックスクーラーを
できるだけ早く回転させた場合と静置時に流れる電流を
それぞれ測定しその比を求めた。比較例としてレジスト
を用いパターンニングする前の電極を用いた測定値を示
した。結果を次表に示す。
Claims (1)
- （１）酸素還元触媒能のある材料の表面にレジストを塗
布し、次いで所定のパターンに露光現像し、パターンニ
ングすることを特徴とする酸素分圧測定用微少センサー
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078404A JPS61238231A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 酸素分圧測定用微小センサ−の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078404A JPS61238231A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 酸素分圧測定用微小センサ−の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61238231A true JPS61238231A (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=13661084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60078404A Pending JPS61238231A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 酸素分圧測定用微小センサ−の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61238231A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234561A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Riken Keiki Co Ltd | 電気化学式ガスセンサの作用極用隔膜 |
| JP2007014378A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 針一体型バイオセンサー |
| JP2016161395A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 無鉛ガルバニ式酸素センサー |
| US12055514B2 (en) | 2014-02-06 | 2024-08-06 | Life Safety Distribution Ag | Lead-free galvanic oxygen sensor |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP60078404A patent/JPS61238231A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234561A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Riken Keiki Co Ltd | 電気化学式ガスセンサの作用極用隔膜 |
| JP2007014378A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 針一体型バイオセンサー |
| US12055514B2 (en) | 2014-02-06 | 2024-08-06 | Life Safety Distribution Ag | Lead-free galvanic oxygen sensor |
| JP2016161395A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 無鉛ガルバニ式酸素センサー |
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