JP2623808B2 - Manufacturing method of small oxygen electrode - Google Patents

Manufacturing method of small oxygen electrode

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JP2623808B2
JP2623808B2 JP1006711A JP671189A JP2623808B2 JP 2623808 B2 JP2623808 B2 JP 2623808B2 JP 1006711 A JP1006711 A JP 1006711A JP 671189 A JP671189 A JP 671189A JP 2623808 B2 JP2623808 B2 JP 2623808B2
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博章 鈴木
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 小型酸素電極の製造方法に関し、 高温滅菌処理に耐え、使用に当たって信頼性を向上し
た小型酸素電極を実用化することを目的とし、 シリコン基板に異方性エッチングを施して穴を開け、
該基板上に酸化膜を設けて絶縁基板とした後、該穴の底
部より基板面に亙って二個の電極を設け、前記穴の部分
と電極取り出し部を除いてレジストで被覆し、該レジス
ト被覆基板を電解液を含有したアルギン酸ナトリウム水
溶液に浸漬して穴の中にのみ前記水溶液を満たした状態
で、該基板を電解液を含有した塩化カルシウム水溶液に
浸漬して電解液を含んだ多孔質担体を穴の中に形成した
後、穴の上面をガス透過性膜で被覆してなる小型酸素電
極において、レジスト被覆基板を前記電解液含有アルギ
ン酸ナトリウムに浸漬して穴の中のみに前記水溶液を満
たした後、該基板を電解液含有塩化カルシウムと金属ア
ルコキシドおよび塩酸の混合水溶液の中に浸漬し、前記
アルギン酸ナトリウム水溶液および金属アルコキシドを
ゲル化することにより小型酸素電極の製造方法を構成す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a method for manufacturing a small-sized oxygen electrode, which is intended to put into practical use a small-sized oxygen electrode that withstands high-temperature sterilization and has improved reliability in use. To make a hole,
After providing an oxide film on the substrate to form an insulating substrate, two electrodes are provided from the bottom of the hole to the surface of the substrate, and covered with a resist except for the hole portion and the electrode extraction portion. In a state where the resist-coated substrate is immersed in an aqueous solution of sodium alginate containing an electrolytic solution and only the hole is filled with the aqueous solution, the substrate is immersed in an aqueous solution of calcium chloride containing the electrolytic solution to form a porous film containing the electrolytic solution. After a porous carrier is formed in the hole, the resist-coated substrate is immersed in the electrolyte-containing sodium alginate in a small oxygen electrode in which the upper surface of the hole is covered with a gas-permeable membrane, and After filling, the substrate is immersed in an aqueous solution of a mixture of electrolyte-containing calcium chloride, metal alkoxide and hydrochloric acid to gel the aqueous sodium alginate solution and metal alkoxide. Ri constituting the manufacturing method of a small oxygen electrode.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は量産に適し、且つ高温滅菌処理に耐える小型
酸素電極の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a small oxygen electrode suitable for mass production and resistant to high-temperature sterilization.

小型酸素電極は溶存酸素濃度の測定に用いられてい
る。
Small oxygen electrodes are used for measuring dissolved oxygen concentration.

例えば、水質保全の見地から水中の生化学的酸素供給
量(Biological Oxigen Demand 略称BOD)の測定が行
われているが、この溶存酸素濃度の測定に酸素電極が使
用されている。
For example, the measurement of biochemical oxygen supply in water (Biological Oxigen Demand abbreviated as BOD) is performed from the viewpoint of water quality conservation, and an oxygen electrode is used to measure the dissolved oxygen concentration.

また、醗酵工業において、効率よくアルコール醗酵を
進めるためには醗酵槽中の溶存酸素濃度の調整が必要で
あり、この測定器として酸素電極が使用され、また酵素
と組み合わせて酵素電極を形成し、糖やビタミンなどの
濃度測定が行われている。
Also, in the fermentation industry, it is necessary to adjust the dissolved oxygen concentration in the fermenter to efficiently promote alcohol fermentation, an oxygen electrode is used as this measuring instrument, and an enzyme electrode is formed in combination with an enzyme. The measurement of the concentration of sugar, vitamins, etc. is performed.

また、臨床医療の分野においては、カテーテル(Kath
eter)に装着し、体内に挿入して使用されている。
In the field of clinical medicine, catheters (Kath
eter) and inserted into the body for use.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

通常の酸素電極はガラスや高分子化合物からなり先端
が開口したセルの中に、陰極と陽極とが設けられてお
り、このセルの中に電解液を充填すると共に開口部を酸
素透過膜で覆う構造がとられている。
An ordinary oxygen electrode is made of glass or a polymer compound, and has a cathode and an anode provided in an open-ended cell. The cell is filled with an electrolytic solution and the opening is covered with an oxygen-permeable membrane. Structure is taken.

然し、このような構造をとる限り小型化はできず、ま
た量産も困難である。
However, as long as such a structure is adopted, the size cannot be reduced, and mass production is difficult.

そこで、発明者等はシリコン(Si)基板を用い、異方
性エッチングを行って多数の穴をパターン精度よく開け
た後、写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ)を用いて二
つの電極を形成し、この穴の中に電解液含有体を収容
し、そして最後に穴の上面をガス透過膜で覆った新しい
タイプの小型酸素電極を開発し出願した。
Therefore, the present inventors performed anisotropic etching using a silicon (Si) substrate to form a large number of holes with high pattern precision, and then formed two electrodes using photolithography technology (photolithography). A new type of miniature oxygen electrode in which the electrolyte-containing body is accommodated in the hole and the upper surface of the hole is finally covered with a gas permeable membrane has been developed and filed.

(特願昭62−71739(特開昭63−238548号),昭和62年
3月27日出願) この酸素電極は小型で特性の変動が少なく、また量産
に適している。
(Japanese Patent Application No. 62-71739 (JP-A-63-238548), filed on March 27, 1987) This oxygen electrode is small in size, has little characteristic fluctuation, and is suitable for mass production.

そして、電解液含有体としてはアガロースゲル(寒
天)を使用していた。
And agarose gel (agar) was used as the electrolyte-containing body.

然し、アガロースゲルの場合はSi基板上の微少な穴の
中にマイクロピペットを用いて1回ずつ繰り返し注入し
なければならないと云う煩わしさがあった。
However, in the case of agarose gel, there is an inconvenience that it is necessary to repeatedly inject into the minute holes on the Si substrate one by one using a micropipette.

そこで、発明者等はアルギン酸カルシウムゲルを用
い、Si基板上に設けた多くの微少穴の中にのみ一括して
ゲルを注入する方法を見出し出願を行った。
Therefore, the present inventors have found a method of using calcium alginate gel and simultaneously injecting the gel only into many small holes provided on the Si substrate, and have applied for the application.

(特願昭63−176978(特開平2−27254号),昭和63年
7月18日出願) この製造方法は写真蝕刻技術と異方性エッチング技術
を用いて多数の穴を開けて後、電極を形成したSi基板上
に、この穴の部分を除いてネガ型のレジストを被覆し、
この基板を電解液を含んだアルギン酸ナトリウム水溶液
に浸漬し、それぞれの穴に水溶液を満たした状態で、電
解液を含む塩化カルシウム水溶液に浸漬することによ
り、電解液を含んだアルギン酸カルシウムの多孔質担体
を穴の中に析出させる方法である。
(Japanese Patent Application No. 63-176978 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-27254), filed on July 18, 1988) This manufacturing method uses a photolithography technique and an anisotropic etching technique to form a large number of holes, and then forms an electrode. On the Si substrate on which was formed, a negative resist was coated except for the holes.
The substrate is immersed in an aqueous solution of sodium alginate containing an electrolytic solution, and while each hole is filled with the aqueous solution, the substrate is immersed in an aqueous solution of calcium chloride containing an electrolytic solution. Is deposited in the holes.

第1図はこのようにして製造された小型酸素電極1の
斜視図、また第2図は第1図X−X′線における小型酸
素電極の断面図、また第3図はこの製造プロセスの断面
図を示すものである。
FIG. 1 is a perspective view of the small oxygen electrode 1 thus manufactured, FIG. 2 is a sectional view of the small oxygen electrode taken along the line XX 'in FIG. 1, and FIG. FIG.

いま、簡単にこの構造と製造プロセスを説明すると次
のようになる。
Now, the structure and the manufacturing process will be briefly described as follows.

第1図と第2図において、(100)面を表面もつシリ
コン(Si)基板2を写真蝕刻技術(フォトリソグラフ
ィ)を用いて異方性エッチングを行って角形の穴を開け
た後、熱酸化により厚く二酸化シリコン(SiO2)からな
る酸化膜3を設けて絶縁し、この穴の中から基板2の表
面にかけて電極4,4′を対向してパターン形成を行う。
In FIGS. 1 and 2, a silicon (Si) substrate 2 having a (100) surface is anisotropically etched by photolithography to form square holes, and then thermally oxidized. A thicker oxide film 3 made of silicon dioxide (SiO 2 ) is provided for insulation, and the electrodes 4 and 4 ′ are formed so as to oppose the electrodes 4 and 4 ′ from inside the hole to the surface of the substrate 2.

次に、この穴の中に電解液を含んだアルギン酸カルシ
ウムからなる電解液含有ゲル6を入れ、この上にガス透
過膜7で覆った構造である。
Next, an electrolytic solution-containing gel 6 made of calcium alginate containing an electrolytic solution is put in the hole, and the hole is covered with a gas permeable membrane 7.

第3図(A)〜(D)はこの製造工程を具体的に示す
ものである。
FIGS. 3A to 3D specifically show this manufacturing process.

すなわち、(100)面を基板面とし、厚さが350μmで
直径が2インチのSi基板2を過酸化水素(H2O2)とアン
モニア(NH3)の混合溶液と濃硝酸(HNO3)で洗浄した
後、このSi基板2を水蒸気の存在のもとで約1000℃でウ
エット酸化し、Si基板2の全面に厚さが約0.8μmのSiO
2からなる酸化膜3を形成する。
That is, a (100) plane is used as a substrate surface, and a Si substrate 2 having a thickness of 350 μm and a diameter of 2 inches is prepared by mixing a mixed solution of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and ammonia (NH 3 ) with concentrated nitric acid (HNO 3 ). After that, the Si substrate 2 is wet-oxidized at about 1000 ° C. in the presence of water vapor, and a SiO 2 layer having a thickness of about 0.8 μm
An oxide film 3 of 2 is formed.

次に、粘度が約60cpのネガ型レジスト(東京応化製,O
MR−83)をSi基板2の表裏にスピンコートしてレジスト
膜を形成した後、表面のレジスト膜に投影露光を行い、
穴形成部を窓開けする。
Next, a negative resist with a viscosity of about 60 cp (Ohka, Tokyo Oka)
After spin-coating MR-83) on the front and back of the Si substrate 2 to form a resist film, the resist film on the surface is projected and exposed.
Open the hole forming part.

次に、50%弗酸(HF):50%弗化アンモン(NH4F)=
1:6の水溶液にSi基板2を浸漬し、露出部の酸化膜3を
除いた後、引き続いて硫酸(H2SO4):H2O2=2:1溶液を
用いてレジストを除去する。
Next, 50% hydrofluoric acid (HF): 50% ammonium fluoride (NH 4 F) =
After immersing the Si substrate 2 in a 1: 6 aqueous solution to remove the exposed oxide film 3, the resist is subsequently removed using a sulfuric acid (H 2 SO 4 ): H 2 O 2 = 2: 1 solution. .

次に、液温が80℃で濃度が35%の水酸化カリウム(KO
H)水溶液に浸漬して異方性エッチングを行い、深さが3
00μmまでエッチングした後、Si基板2を純水でよく洗
浄する。
Next, potassium hydroxide (KO) with a liquid temperature of 80 ° C and a concentration of 35%
H) Anisotropic etching by immersion in aqueous solution
After etching to 00 μm, the Si substrate 2 is thoroughly washed with pure water.

その後、エッチング時に使用したSiO2膜を先と同じ50
%HF:50%NH4F=1:6の水溶液を用いて除去した後、再び
ウエット酸化を行って膜厚0.8μmのSiO2よりなる酸化
膜3を形成する。
Then, the SiO 2 film used at the time of etching is
After removal using an aqueous solution of% HF: 50% NH 4 F = 1: 6, wet oxidation is again performed to form an oxide film 3 made of SiO 2 having a thickness of 0.8 μm.

次に、このSi基板2の上に真空蒸着法でクローム(C
r)を400Åと金(Au)を4000Åを形成した後、先と同じ
ネガ型レジスト(OMR−83)を使用して電極形成用のレ
ジストパターンを形成した後、Au膜は沃化カリ(KI)4g
と沃度(I2)1gを40mlの水に溶した液で、またCr膜は苛
性ソーダ0.5gとフェリシアン化カリ〔K3Fe(CN)〕を
4mlに溶した液を用いでエッチングし、電極4,4′を形成
する。(以上第3図A) 次に、Si基板2の上で穴と、電極引き出し部を除くSi
基板2の上をネガ型レジスト(OMR−83)で覆ってレジ
スト膜5を形成した後、濃度1モルのNaOH溶液に浸漬し
てレジストで覆われていない部分を親水性にする。
Next, chrome (C) is deposited on the Si substrate 2 by a vacuum deposition method.
r) is formed to 400 Å and gold (Au) to 4,000 、, and then a resist pattern for forming an electrode is formed by using the same negative resist (OMR-83). ) 4g
And a solution prepared by dissolving 1 g of iodine (I 2 ) in 40 ml of water. The Cr film was composed of 0.5 g of caustic soda and potassium ferricyanide [K 3 Fe (CN) 6 ].
Etching is performed using a solution dissolved in 4 ml to form electrodes 4, 4 '. (FIG. 3A) Next, a hole is formed on the Si substrate 2 and the Si excluding the electrode lead portion is removed.
After the resist film 5 is formed by covering the substrate 2 with a negative resist (OMR-83), the part not covered with the resist is immersed in a 1M NaOH solution to make it hydrophilic.

(以上同図B) 次に、アルギン酸ナトリウムを0.1モルの塩化カリ(K
Cl)水溶液に溶解て0.2%濃度としたA液と、 0.15モルの塩酸を含む0.1モルのKCl水溶液からなるB
液を準備する。
Next, sodium alginate was added to 0.1 mol of potassium chloride (K
B) Consisting of a solution A having a concentration of 0.2% dissolved in an aqueous solution of Cl) and an aqueous solution of 0.1 M KCl containing 0.15 mol of hydrochloric acid.
Prepare the solution.

そして、先ずSi基板をA液に浸漬し、ゆっくりと引き
上げるとレジスト膜5は撥水性のためA液は穴の中にの
み残っており、次いでB液に浸すとアルギン酸カルシウ
ムからなる電解液含有ゲル6ができる。(以上同図C) 次に、電解液含有ゲル6の上に、そのゲルを覆うよう
にレジストなどからなるガス透過膜7を被覆することに
より、小型酸素電極が完成する。
Then, first, the Si substrate is immersed in the solution A, and when slowly pulled up, the resist film 5 has water repellency, so that the solution A remains only in the holes. You can do 6. Next, a small oxygen electrode is completed by coating the electrolyte-containing gel 6 with a gas permeable film 7 made of a resist or the like so as to cover the gel.

(以上同図D) 以上記した小型の酸素電極の製造方法は量産に適した
方法であり、コスト低減が可能となったが、医療分野で
使用する場合は高温滅菌処理が必要であり、このまゝで
は滅菌処理に際して電解液含有ゲル6がガス透過膜7を
破って滲み出てしまい、故障となると云う問題があっ
た。
The above-mentioned method of manufacturing a small oxygen electrode is suitable for mass production and has enabled cost reduction. However, when used in the medical field, high-temperature sterilization is required. In the case of sterilization, there is a problem that the electrolyte-containing gel 6 breaks the gas permeable membrane 7 and oozes out, resulting in a failure.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

先に記したように、発明者等が提案している酸素電極
は小型であり、量産に適した構造をとることからコスト
の低減が可能で、各種の用途が期待されている。
As described above, the oxygen electrode proposed by the inventors is small in size and has a structure suitable for mass production, so that the cost can be reduced and various uses are expected.

然し、この酸素電極を臨床医療において、カテーテル
に装着して体内に挿入する用途に使用する場合には120
℃,2気圧で15分程度の高温滅菌処理を施すことが必要で
あり、この高温処理に耐える構造とすることが必要であ
る。
However, when this oxygen electrode is used in clinical medicine, such as when it is attached to a catheter and inserted into the body, 120
It is necessary to perform high-temperature sterilization at 15 ° C. and 2 atm for about 15 minutes, and a structure that can withstand this high-temperature processing is required.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の課題は、Si基板に異方性エッチングを用いて穴
を開け、この基板上に酸化膜を設けて絶縁基板とした
後、穴の底部より基板面に亙って二個の電極を対向して
設け、穴の部分と電極取り出し部を除いてレジストで被
覆し、レジスト被覆基板を電解液を含有したアルギン酸
ナトリウム水溶液に浸漬して穴の中にのみ水溶液を満た
した状態で、基板を電解液を含有した塩化カルシウム水
溶液に浸漬して電解液を含んだ多孔質担体を穴の中に形
成した後、穴の上面をガス透過性膜で被覆してなる小型
酸素電極において、レジスト被覆基板を電解液含有アル
ギン酸ナトリウムに浸漬して穴の中のみに水溶液を満た
した後、基板を電解液含有塩化カルシウムと金属アルコ
キシドおよび塩酸の混合水溶液の中に浸漬し、アルギン
酸ナドリウム水溶液および金属アルコキシドをゲル化す
る小型酸素電極の製造方法をとることにより解決するこ
とができる。
The above problem is to form a hole in the Si substrate using anisotropic etching, provide an oxide film on this substrate to form an insulating substrate, and then oppose two electrodes from the bottom of the hole to the substrate surface. The resist-coated substrate is immersed in an aqueous solution of sodium alginate containing an electrolytic solution to fill the aqueous solution only in the holes. After forming a porous carrier containing an electrolytic solution in a hole by immersing it in a calcium chloride aqueous solution containing a liquid, the resist-coated substrate is applied to a small oxygen electrode having the upper surface of the hole covered with a gas-permeable membrane. After immersing in the electrolyte-containing sodium alginate to fill only the inside of the hole with the aqueous solution, the substrate is immersed in a mixed aqueous solution of calcium chloride, metal alkoxide and hydrochloric acid containing the electrolytic solution, and an aqueous sodium alginate solution and the like. Fine metal alkoxide can be solved by taking the manufacturing method of a small oxygen electrode to gel.

〔作用〕[Action]

発明者等は小型酸素電極を高温で滅菌処理する際に故
障するのは電解液含有ゲルの体積膨張によるものであ
り、具体的にはアルギン酸カルシウムゲルが軟らかく膨
張し易いためである。
The inventors of the present invention break down when sterilizing a small oxygen electrode at a high temperature due to the volume expansion of the electrolyte-containing gel, specifically because the calcium alginate gel is soft and easily expanded.

そこで、硬い多孔質の枠体の中にアルギン酸カルシウ
ムゲルを閉じ込めることにより体積変化を抑制すること
を考えた。
Therefore, we considered suppressing the volume change by confining the calcium alginate gel in a hard porous frame.

具体的には、アルギン酸カルシウムゲルとゾル・ゲル
ガラスとの混合ゲルを使用する。
Specifically, a mixed gel of calcium alginate gel and sol-gel glass is used.

すなわち、電解液を含有したアルギン酸ナトリウム水
溶液と塩化カルシウム(CaCl2)水溶液と反応させてア
ルギン酸カルシウムゲルを作る際に、同時にゾル・ゲル
ガラスを作ることにより両者の混合ゲルとするものであ
る。
That is, when a calcium alginate gel is produced by reacting an aqueous solution of sodium alginate containing an electrolytic solution with an aqueous solution of calcium chloride (CaCl 2 ), a sol-gel glass is simultaneously produced to form a mixed gel of both.

こゝで、ゾル・ゲルガラスはテトラエトキシシラン
〔Si(OC2H5〕,テトラメトキシシラン〔Si(OC
H3〕などの金属アルコキシドを塩酸(HCl)を触媒
として加水分解と脱水縮合を行わせることにより得るこ
とができる。
Here, the sol-gel glass is made of tetraethoxysilane [Si (OC 2 H 5 ) 4 ], tetramethoxysilane [Si (OC
A metal alkoxide such as H 3 ) 4 ] can be obtained by performing hydrolysis and dehydration condensation using hydrochloric acid (HCl) as a catalyst.

すなわち、金属アルコキシドとしてテトラエトキシシ
ランをとると、 HCl(触媒) Si(OC2H5+4H2O→Si(OH)+4C2H5OH …(1) (加水分解反応) Si(OH)→SiO2+2H2O …(2) (脱水縮合反応) によりゲル状のガラスとなる。
That is, when tetraethoxysilane is used as a metal alkoxide, HCl (catalyst) Si (OC 2 H 5 ) 4 + 4H 2 O → Si (OH) 4 + 4C 2 H 5 OH (1) (hydrolysis reaction) Si (OH 4 ) → SiO 2 + 2H 2 O (2) A gel glass is formed by (dehydration condensation reaction).

このように本発明は電解質を含んだ硬い多孔質担体を
Si基板に設けた多数の穴の中に形成することにより、高
温処理においても体積膨張を抑制するものである。
Thus, the present invention provides a hard porous carrier containing an electrolyte.
By forming it in a number of holes provided in the Si substrate, volume expansion is suppressed even in high-temperature processing.

次に電解質としては種々のものが考えられるが、易動
度が大きなことからKClの使用が好ましく、一方、硫酸
ナトリウム(Na2SO4)はCaとの沈澱を生ずるので好まし
くない。
Next, various electrolytes can be considered, but use of KCl is preferable because of its high mobility, whereas sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) is not preferable because it causes precipitation with Ca.

また、小型酸素電極の表面を覆うガス透過膜としては
疎水性であって水溶液が通過しないことは勿論である
が、ディップコーティング或いはスピンコーティングが
可能でSi基板,電極,SiO2膜などに対して密着性のよい
材料を用いることが必要であり、この目的にはネガ型レ
ジストやシリコーン樹脂などを約10μmの厚さに塗布す
るとよい。
In addition, the gas permeable membrane covering the surface of the small oxygen electrode is hydrophobic and does not allow aqueous solution to pass through, but it can be dip-coated or spin-coated and can be used on Si substrates, electrodes, SiO 2 films, etc. It is necessary to use a material having good adhesion, and for this purpose, a negative resist, silicone resin, or the like is preferably applied to a thickness of about 10 μm.

なお、レジストをネガ型とする理由はゴム系であって
多くの場合、撥水性をもつことによる。
The reason for making the resist negative is that it is rubber-based and often has water repellency.

〔実施例〕 本発明に係る小型電極の製造はアルギン酸カルシウム
ゲルの充填方法を除いて従来と同様である。
[Example] The production of the small electrode according to the present invention is the same as the conventional method except for the method of filling the calcium alginate gel.

そこで、先に説明した第3図の製造プロセスにおい
て、同図(C)に示すアルギン酸カルシウムゲルの充填
法の実施例を記すと次のようになる。
Therefore, in the manufacturing process of FIG. 3 described above, the embodiment of the method of filling the calcium alginate gel shown in FIG. 3C is as follows.

まず、次のような二種類の溶液を準備した。 First, the following two types of solutions were prepared.

A液:アルギン酸ナトリウムを0.1モルのKCl溶液に溶解
して0.2%濃度としたもの。
Solution A: A solution obtained by dissolving sodium alginate in a 0.1 M KCl solution to a concentration of 0.2%.

B液:0.15モルのHCl水溶液に0.1モルのKClと5%のCaCl
2を加えた溶液に対し、テトラエトキシシランを3:1の比
率で加えたもの。
Solution B: 0.15 KCl and 5% CaCl in 0.15 M HCl aqueous solution
A solution obtained by adding tetraethoxysilane at a ratio of 3: 1 to the solution obtained by adding 2 .

先ず、A液に第3図(B)までの工程が終わったSi基
板を浸漬して静かに引き上げると、ネガ型のレジスト膜
5は撥水性をもっているので、A液はレジスト膜から弾
かれて穴の中だけに残留している。
First, when the Si substrate after the process up to FIG. 3 (B) is immersed in the solution A and gently lifted, the solution A is repelled from the resist film because the negative resist film 5 has water repellency. It remains only in the hole.

このSi基板2をB液に浸漬すると、A液は瞬間的にゲ
ル化し、反応の前後で体積変化が殆どなく表面が平坦な
電解液含有ゲルが得られた。
When the Si substrate 2 was immersed in the solution B, the solution A instantaneously gelled, and an electrolyte-containing gel having a flat surface with almost no change in volume before and after the reaction was obtained.

(以上同図C) 次に、この上に従来と同様にネガ型のレジストをスピ
ンコート法を用いて約2μmの厚さに塗布した後、プリ
ベークを施さずに直ちに露光現像し、その後に小型酸素
電極を純水中または飽和蒸気中に一昼夜放置してゾル・
ゲルガラスを充分に反応させると同時にレジスト中のシ
ンナーを抜き、ガス透過膜を完成させた。
Next, a negative resist is applied thereon to a thickness of about 2 μm using a spin coating method in the same manner as in the prior art, and then exposed and developed immediately without pre-baking. Leave the oxygen electrode in pure water or saturated steam for 24
At the same time as the gel glass was sufficiently reacted, the thinner in the resist was removed to complete the gas permeable film.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の実施により、電解液を含み体積変化が起こり
にくい多孔質担体をSi基板の穴の中に容易に充填するこ
とができ、これにより高温滅菌が可能で低コストの小型
酸素電極を製造することができる。
By implementing the present invention, it is possible to easily fill a porous carrier containing an electrolytic solution and hardly causing a volume change into a hole of a Si substrate, thereby producing a small-sized oxygen electrode that can be sterilized at high temperature and is low in cost. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は小型酸素電極の斜視図、 第2図は第1図X−X′線における小型酸素電極の断面
図、 第3図は小型酸素電極の製造プロセス、 である。 図において、 1は小型酸素電極、2はSi基板、 3は酸化膜、4,4′は電極、 5はレジスト膜、6は電解液含有ゲル、 7はガス透過膜、 である。
1 is a perspective view of the small oxygen electrode, FIG. 2 is a cross-sectional view of the small oxygen electrode taken along the line XX 'in FIG. 1, and FIG. 3 is a manufacturing process of the small oxygen electrode. In the figure, 1 is a small oxygen electrode, 2 is a Si substrate, 3 is an oxide film, 4 and 4 'are electrodes, 5 is a resist film, 6 is an electrolyte-containing gel, and 7 is a gas permeable film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武井 文雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Fumio Takei 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコン基板に異方性エッチングを施して
穴を開け、該基板上に酸化膜を設けて絶縁基板とした
後、該穴の底部より基板面に亙って二個の電極を設け、
前記穴の部分と電極取り出し部を除いてレジストで被覆
し、該レジスト被覆基板を電解液を含有したアルギン酸
ナトリウム水溶液に浸漬して穴の中にのみ前記水溶液を
満たした状態で、該基板を電解液を含有した塩化カルシ
ウム水溶液に浸漬して電解液を含んだ多孔質担体を穴の
中に形成した後、穴の上面をガス透過性膜で被覆してな
る小型酸素電極において、 レジスト被覆基板を前記電解液含有アルギン酸ナトリウ
ムに浸漬して穴の中のみに前記水溶液を満たした後、該
基板を電解液含有塩化カルシウムと金属アルコキシドお
よび塩酸の混合水溶液の中に浸漬し、前記アルギン酸ナ
トリウム水溶液および金属アルコキシドをゲル化するこ
とを特徴とする小型酸素電極の製造方法。
A silicon substrate is subjected to anisotropic etching to form a hole, an oxide film is provided on the substrate to form an insulating substrate, and two electrodes are formed from the bottom of the hole to the substrate surface. Provided,
The substrate was coated with a resist except for the hole portion and the electrode take-out portion, and the resist-coated substrate was immersed in an aqueous solution of sodium alginate containing an electrolytic solution to fill only the holes with the aqueous solution. After forming a porous carrier containing an electrolytic solution in a hole by immersing it in a calcium chloride aqueous solution containing a liquid, and then covering the upper surface of the hole with a gas-permeable membrane, After immersing in the electrolyte-containing sodium alginate and filling only the inside of the hole with the aqueous solution, the substrate is immersed in a mixed aqueous solution of calcium chloride, metal alkoxide and hydrochloric acid containing the electrolyte, and the sodium alginate aqueous solution and the metal are dissolved. A method for producing a small oxygen electrode, which comprises gelling an alkoxide.
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