JPH0370781B2 - - Google Patents

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JPH0370781B2
JPH0370781B2 JP57133791A JP13379182A JPH0370781B2 JP H0370781 B2 JPH0370781 B2 JP H0370781B2 JP 57133791 A JP57133791 A JP 57133791A JP 13379182 A JP13379182 A JP 13379182A JP H0370781 B2 JPH0370781 B2 JP H0370781B2
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JP
Japan
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blood
nitrogen
aromatic compound
sensor according
membrane
Prior art date
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JP57133791A
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Japanese (ja)
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JPS5924243A (en
Inventor
Takeshi Shimomura
Norihiko Ushizawa
Noboru Koyama
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Publication date
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Publication of JPS5924243A publication Critical patent/JPS5924243A/en
Publication of JPH0370781B2 publication Critical patent/JPH0370781B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333Ion-selective electrodes or membranes
    • G01N27/3335Ion-selective electrodes or membranes the membrane containing at least one organic component

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  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 本発明は、血液用PHセンサーに関するものであ
る。詳しくは、電極基盤にイオン透過膜および抗
血栓性の挾雑物透過防止膜を被覆してなる血液PH
センサーに関するものである。さらに詳しくは、
血清、全血等の血液中のある水素イオン濃度を電
極電位応答または電流応答で測定し得る血液用PH
センサーに関するものである。 先行技術および問題点 血液中の特定イオン濃度、特に、水素イオン濃
度を測定することは、診断、治療の面の重要な検
査項目である。しかしながら、現在のPH測定装置
には、動作電極として主にガラス電極が使用され
ているが、ガラス膜に血液等の異物が付着しやす
い。ガラス膜抵抗が大きいため、血清、全血など
の血液中のPHが測定出来ない。また、血液検査に
おいては、対外測定法が行なわれている。したが
つて、試料液(血液)中の炭酸ザス分圧や酸素分
圧が変化したり、不純物が混入したりして真のPH
値の情報は得られ難い。また、試料液中の微量成
分の変性も起り、このため検査値に影響を及ぼす
ことも考えられる。さらに、血液中で使用するた
めに血栓を生じやすいという問題がある。このよ
うなことから血液内にイオン電極を挿入して血栓
を生じることなく体内血液中の真のイオン濃度を
測定することが望まれる。 発明の目的 したがつて、本発明の目的は、新規な抗血栓性
で選択的イオン透過膜を有する血液用PHセンサー
を提供することにある。本発明の他の目的は、血
清、全血等の血液中の水素イオン濃度を電極電位
応答または電流応答で測定し得る血液用PHセンサ
ーを提供することにある。 これらの諸目的は、窒素含有芳香族化合物およ
びヒドロキシ芳香族化合物よりなる群から選ばれ
た少なくとも1種の芳香族化合物から誘導された
重合体膜を導電体の表面に膜厚0.01〜1μmで被覆
し、該重合体膜上に膜厚0.1〜10μmのセグメント
化ポリウレタン製の抗血栓性の挾雑物透過防止膜
を被覆してなる血液用PHセンサーにより達成され
る。 本発明で使用される窒素含有化合物は、一般式
(ただし、式中、Arは芳香族核、Rは置換基、
mは0または1以上の整数およびnは1以上の整
数であつてm+nはArの有効原子価数を越えな
い。ただし、Arが含窒素複素環の場合nは0で
あつてもよい)で示すことができる。その具体例
を挙げると、1,2−ジアミノベンゼン、アニリ
ン、2−アミノベンゾトリフルオリド、2−アミ
ノピリジン、2,3−ジアミノピリジン、4,
4′−ジアミノジフエニルエーテル、4,4′−メチ
レンアニリン、チラミン、N−(O−ヒドロキシ
ベンジル)アニリンおよびピロールよりなる群の
中から選ばれた少なくとも1種である。また、あ
らかじめ重合して得たものであつて、溶媒に溶解
し、導電体表面に塗布乾燥した重合体膜としては
ポリ芳香族アミドまたはポり芳香族イミドがあ
る。これら窒素含有芳香族化合物から誘導された
重合膜を有するイオンセンサーはPHセンサーとし
て用いて好適である。 ヒドロキシ芳香族化合物は一般式 (ただし、式中、Arは芳香族、Rは置換基およ
びlは0ないしArの有効原子価数)で示すこと
ができる。その具体例はフエノール、ジメチルフ
エノール、ヒドロキシピリジン、o−およびm−
ベンジルアルコール、o−、m−およびp−ヒド
ロキシベンズアルデヒド、o−およびm−ヒドロ
キシアセトフエノン、o−、m−およびp−ヒド
ロキシプロピオフエノン、0−、m−およびp−
ベンゾフエノール、o−、m−およびp−ヒドロ
キシベンゾフエノン、o−、m−およびp−カル
ボキシフエノール、ジフエニルフエノール、2−
メチル−8−ヒドロキノリン、5−ヒドロキシ−
1,4−ナフトキノン、4−(p−ヒドロキシフ
エニル)−2−ブタノン、1,5′−ジヒドロキシ
−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン、ビ
スフエノールAまたはこれらの混合物等である。
又、あらかじめ重合した重合体の膜としてみた場
合は、重合体膜が溶媒に溶解し表面に塗布乾燥し
たポリフエニレンオキシド等である。 なお、この明細書で知られている重合体という
語は単独重合体および相互重合体(例えば、共重
合体、三元共重合体等)の双方を含む。 発明の具体的説明 以下、この発明を添付の図面に沿つて詳しく説
明する。本発明による血液用PHセンサーは、基本
的には、第1A図に示すように任意形状、例えば
棒状の白金系金属11の周囲をポリオレフインや
テフロン等の絶縁体12で被覆し、先端デイスク
表面に所定の重合体膜13を被着、固定し、その
表面に挾雑物透過防止膜14が被覆されてなるも
のである。また、第1B図に示すように、白金以
外の導電体(例えば、銅、アルミニウム、鋼等)
15の表面に白金薄膜16を、例えばイオンスパ
ツタ等の方法で形成し、その表面に所定の重合体
膜13を被着、固定し、その表面に挾雑物透過防
止膜14が被覆され、周囲をポレオレフインやテ
フロン等の絶縁体12で被覆してなるものであ
る。 導電体デイスク11,16の表面に被着されて
いる重合体膜13は窒素含有芳香族化合物の重合
体よりなる。このような窒素含有芳香族化合物は
例えば、一般式 (ここで、式中、Arは芳香族核、Rは置換基、
mは0または1以上の整数およびnは1以上の整
数であつてm+nはArの有効原子価数を越えな
い。ただし、Arが含窒素複素環の場合nは0で
あつてもよい)で示すことができる。芳香族Ar
は単環式(例えば、ベンゼン核、ピリジン核)で
あつても、多核式(例えばキノリン核、ナフトキ
ノン核、ビスフエノール核)であつてもよい。式
で示される化合物のN−置換誘導体も用いられ
る。 置換基Rの例を挙げると、アルキル基例えばメ
チル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、例
えばフエニル基、アルキルカルボニル基およびア
リールカルボニル基
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a PH sensor for blood. In detail, the blood PH consists of an electrode base coated with an ion permeable membrane and an antithrombotic impurity permeation prevention membrane.
It's about sensors. For more details,
PH for blood that can measure the concentration of hydrogen ions in blood such as serum and whole blood using electrode potential response or current response
It's about sensors. Prior Art and Problems Measuring the concentration of specific ions in blood, particularly the concentration of hydrogen ions, is an important test item in terms of diagnosis and treatment. However, although glass electrodes are mainly used as operating electrodes in current PH measurement devices, foreign substances such as blood are likely to adhere to the glass membrane. Due to the high glass membrane resistance, PH in blood such as serum and whole blood cannot be measured. Furthermore, in blood tests, external measurement methods are used. Therefore, the true pH may change due to changes in the carbonate partial pressure and oxygen partial pressure in the sample solution (blood), or the introduction of impurities.
Value information is difficult to obtain. Furthermore, denaturation of trace components in the sample solution may occur, which may affect test values. Furthermore, since it is used in blood, there is a problem that it is likely to cause blood clots. For this reason, it is desirable to insert an ion electrode into the blood to measure the true ion concentration in the body's blood without forming a thrombus. OBJECT OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a blood PH sensor having a novel antithrombotic and selective ion permeable membrane. Another object of the present invention is to provide a blood PH sensor that can measure the hydrogen ion concentration in blood such as serum or whole blood based on electrode potential response or current response. These objectives are to coat the surface of the conductor with a polymer film derived from at least one aromatic compound selected from the group consisting of nitrogen-containing aromatic compounds and hydroxy aromatic compounds to a thickness of 0.01 to 1 μm. This is achieved by a blood PH sensor formed by coating the polymer membrane with an antithrombotic contaminant permeation prevention membrane made of segmented polyurethane and having a thickness of 0.1 to 10 μm. The nitrogen-containing compound used in the present invention has the general formula
(However, in the formula, Ar is an aromatic nucleus, R is a substituent,
m is an integer of 0 or 1 or more, n is an integer of 1 or more, and m+n does not exceed the effective valence number of Ar. However, when Ar is a nitrogen-containing heterocycle, n may be 0). Specific examples include 1,2-diaminobenzene, aniline, 2-aminobenzotrifluoride, 2-aminopyridine, 2,3-diaminopyridine, 4,
At least one member selected from the group consisting of 4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-methyleneaniline, tyramine, N-(O-hydroxybenzyl)aniline, and pyrrole. Furthermore, polyaromatic amide or polyaromatic imide can be used as a polymer film obtained by polymerization in advance, dissolved in a solvent, applied and dried on the surface of the conductor. Ion sensors having polymeric membranes derived from these nitrogen-containing aromatic compounds are suitable for use as PH sensors. Hydroxyaromatic compounds have the general formula (However, in the formula, Ar is aromatic, R is a substituent, and l is the effective valence number of 0 to Ar). Specific examples include phenol, dimethylphenol, hydroxypyridine, o- and m-
Benzyl alcohol, o-, m- and p-hydroxybenzaldehyde, o- and m-hydroxyacetophenone, o-, m- and p-hydroxypropiophenone, o-, m- and p-
Benzophenol, o-, m- and p-hydroxybenzophenone, o-, m- and p-carboxyphenol, diphenylphenol, 2-
Methyl-8-hydroquinoline, 5-hydroxy-
These include 1,4-naphthoquinone, 4-(p-hydroxyphenyl)-2-butanone, 1,5'-dihydroxy-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, bisphenol A, or mixtures thereof.
When viewed as a film of a polymer that has been polymerized in advance, the polymer film is polyphenylene oxide, etc., which is obtained by dissolving the polymer film in a solvent, coating it on the surface, and drying it. It should be noted that the term polymer as known in this specification includes both homopolymers and interpolymers (eg, copolymers, terpolymers, etc.). DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1A, the blood PH sensor according to the present invention basically consists of a platinum-based metal 11 having an arbitrary shape, for example, a rod shape, and an insulating material 12 such as polyolefin or Teflon coated on the surface of the tip disk. A predetermined polymer film 13 is adhered and fixed, and the surface thereof is coated with an impurity permeation prevention film 14. In addition, as shown in Figure 1B, conductors other than platinum (e.g., copper, aluminum, steel, etc.)
A platinum thin film 16 is formed on the surface of 15 by a method such as ion sputtering, a predetermined polymer film 13 is applied and fixed on the surface, and the impurity permeation prevention film 14 is coated on the surface of the platinum thin film 16. It is coated with an insulator 12 such as polyolefin or Teflon. The polymer film 13 deposited on the surfaces of the conductor disks 11 and 16 is made of a polymer of a nitrogen-containing aromatic compound. Such nitrogen-containing aromatic compounds may have, for example, the general formula (where, in the formula, Ar is an aromatic nucleus, R is a substituent,
m is an integer of 0 or 1 or more, n is an integer of 1 or more, and m+n does not exceed the effective valence number of Ar. However, when Ar is a nitrogen-containing heterocycle, n may be 0). Aromatic Ar
may be monocyclic (eg, benzene nucleus, pyridine nucleus) or polynuclear (eg, quinoline nucleus, naphthoquinone nucleus, bisphenol nucleus). N-substituted derivatives of the compounds of formula are also used. Examples of the substituent R include alkyl groups such as methyl groups, halogenated alkyl groups, aryl groups such as phenyl groups, alkylcarbonyl groups and arylcarbonyl groups.

【式】ヒドロキシアルキル基(− R″OH)、カルボキシル基、アルデヒド基、ヒド
ロキシル基等である。 このような窒素含有芳香族化合物の具体例を挙
げると、1,2−ジアミノベンゼン、アニリン、
2−アミノベンゾトリフルオリド、2−アミノピ
リジン、2,3−ジアミノピリジン、4,4′−ジ
アミノフエニルエーテル、4,4′−メチレンジア
ニリン、チラミン、N−(O−ヒドロキシベンジ
ル)アニリンおよびピロール等である。あらかじ
め重合して得た重合体としてはポリ芳香族アミド
およびイミドがあり、例えば4,4′−ジアミノフ
エニルエーテルや4,4′−ジアミノジフエニルメ
タン誘導体のポリアミド・イミド化合物、および
ビス−シクロ−[2,2,2]−オクト−7−エン
−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物を
塩化チオニルと反応させて酸塩化物に転化し、こ
れを4,4′−ジアミノフエニルエーテルと反応さ
せて得たポリアミド重合体(小林他、日化(12)
1929〜32(1980)参照)等である。 あるいは、重合体膜13はヒドロキシ芳香族化
合物から誘導されたものであつてもよい。このよ
うなヒドロキシ芳香族化合物は、例えば、一般式
(ここで、式中、Arは芳香族核、各Rは置換基、
およびlは0ないしArの有効原子価数)で示す
ことができる。芳香族核Arは単環式(例えば、
ベンゼン核、ピリジン核)であつても、多核式
(例えばキノリン核、ナフトキノン核、ビスフエ
ノール核)であつてもよい。置換基Rは式(A)に関
して述べたものと同じである。 このようなヒドロキシ芳香族化合物の具体例を
挙げると、フエノール、ジメチルフエノール、例
えば、2,6−および3,5−ジメチルフエノー
ル)、2−、3−および4−ヒドロキシピリジン、
o−およびm−ベンジルアルコール、o−、m−
およびp−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−、
m−およびp−ヒドロキシアセトフエノン、o
−、m−およびp−ヒドロキシプロピオフエノ
ン、o−、m−およびp−ベンゾフエノール、o
−、m−およびp−ヒドロキシベンゾフエノン、
o−、m−およびp−カルボキシフエノール、ジ
フエニルフエノール(例えば、2,6および3,
5−ジフエニルフエノール)、2−メチル−8−
ヒドロキノリン、5−ヒドロキシ1,4−ナフト
キノン、4−(p−ヒドロキシフエニル)−2−ブ
タノン、1,5′−ジヒドロキシ−1,2,3,4
−テトラヒドロナフタレン、ビスフエノールA等
である。あらかじめ重合して得た重合体としては
ポリフエニレンオキシド、ポリフエニレンオキシ
ド誘導体、ポリジフエニルフエニレンオキシド、
ポリジメチルフエニレンオキシド、ポリカーボネ
ート等がある。 以上述べた窒素含有芳香族化合物またはヒドロ
キシ芳香族化合物の重合体膜を誘電体11,16
表面上に被着するためには、窒素含有芳香族化合
物またはヒドロキシ芳香族化合物を電解酸化重合
法によつて導電体11,16表面上で重合させる
方法、予め合成された重合体を溶媒に溶かし、こ
の溶液浸漬・塗布および乾燥により導電体表面に
固定する方法、さらには重合体膜を化学的処理、
物理的処理もしくは照射処理によつて導電体表面
に直接固定する方法を採ることができる。 上記の被着方法のうち最も好都合な方法は電解
酸化重合法による方法である。この電解酸化重合
は適当な溶媒中で窒素含有芳香族化合物またはヒ
ドロキシ芳香族化合物を電解酸化重合させ、動作
電極としての所望導電体の表面に重合体膜を被着
するものである。例えば、1,2−ジアミノベン
ゼン、2−アミノベンゾトリフルオリドおよび
4,4′−ジアミノフエニルメタンの電解酸化重合
はPH7のリン酸緩衝溶液中で、アニリンの重合は
ピリジンおよび過塩素酸ナトリウムを含むアセト
ニトリル溶液中で、4,4′−ジアミノジフエニル
エーテルの重合は過塩素ナトリウムを含むアセト
ニトリル溶液または水酸化ナトリウムを含むメタ
ノール溶液中で、また、ピロールの重合は支持電
解質としてヘキサフルオロリン酸テトラブチルア
ンモニウ(Bu4N(P6)と略す)を含むアセトニ
トリル溶液中でおこなう。ヒドロキシ芳香族化合
物の電解酸化重合はアルカリ性のメタノール等の
溶媒中でおこなう。 電解酸化重合によつて被着した重合体膜は被着
安定性が極めてよく、また膜表面も滑らかであ
る。 重合体膜の厚さに特に制限はないが0.01μmな
いし1μm程度が適当である。 挾雑物透過防止膜は抗血栓性膜であり、セグメ
ント化ポリウレタン製がある。その膜厚は、通常
0.1〜10μmである。セグメント化ポリウレタンは
ソフトセグメント連鎖とハードセグメント連鎖か
ら成り、各々のセグメント相は混在し、親水・疎
水ミクロ相分離構造を形成している。ソフトセグ
メント部は 型で[ここで、Rはポリテトラメチレングリコー
ル(−CH24−O−及びその共重合体、 ポリプロピレングリコール
[Formula] Hydroxyalkyl group (-R″OH), carboxyl group, aldehyde group, hydroxyl group, etc. Specific examples of such nitrogen-containing aromatic compounds include 1,2-diaminobenzene, aniline,
2-aminobenzotrifluoride, 2-aminopyridine, 2,3-diaminopyridine, 4,4'-diaminophenyl ether, 4,4'-methylene dianiline, tyramine, N-(O-hydroxybenzyl)aniline and Pyrrole etc. Polymers obtained by prepolymerization include polyaromatic amides and imides, such as polyamide/imide compounds of 4,4'-diaminophenyl ether and 4,4'-diaminodiphenylmethane derivatives, and bis-cyclo -[2,2,2]-oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride is converted to the acid chloride by reacting with thionyl chloride, which is converted into the 4,4'- Polyamide polymer obtained by reaction with diaminophenyl ether (Kobayashi et al., Nikka (12)
1929-32 (1980)). Alternatively, polymer membrane 13 may be derived from hydroxyaromatic compounds. Such hydroxyaromatic compounds may have, for example, the general formula
(where, in the formula, Ar is an aromatic nucleus, each R is a substituent,
and l is 0 to the effective valence number of Ar). The aromatic nucleus Ar is monocyclic (for example,
It may be a benzene nucleus, a pyridine nucleus) or a polynuclear type (for example, a quinoline nucleus, a naphthoquinone nucleus, a bisphenol nucleus). The substituent R is the same as described for formula (A). Specific examples of such hydroxyaromatic compounds include phenol, dimethylphenol (e.g. 2,6- and 3,5-dimethylphenol), 2-, 3- and 4-hydroxypyridine,
o- and m-benzyl alcohol, o-, m-
and p-hydroxybenzaldehyde, o-,
m- and p-hydroxyacetophenone, o
-, m- and p-hydroxypropiophenone, o-, m- and p-benzophenol, o
-, m- and p-hydroxybenzophenones,
o-, m- and p-carboxyphenols, diphenylphenols (e.g. 2,6 and 3,
5-diphenylphenol), 2-methyl-8-
Hydroquinoline, 5-hydroxy 1,4-naphthoquinone, 4-(p-hydroxyphenyl)-2-butanone, 1,5'-dihydroxy-1,2,3,4
-tetrahydronaphthalene, bisphenol A, etc. Polymers obtained by polymerization in advance include polyphenylene oxide, polyphenylene oxide derivatives, polydiphenylphenylene oxide,
Examples include polydimethylphenylene oxide and polycarbonate. The polymer film of the nitrogen-containing aromatic compound or hydroxy aromatic compound described above is used as the dielectric material 11, 16.
In order to deposit it on the surface, a nitrogen-containing aromatic compound or a hydroxy aromatic compound can be polymerized on the surface of the conductors 11 and 16 by electrolytic oxidation polymerization, or a pre-synthesized polymer can be dissolved in a solvent. , a method of fixing the polymer film on the conductor surface by dipping/coating and drying the solution, and a method of chemically treating the polymer film.
A method of directly fixing to the conductor surface by physical treatment or irradiation treatment can be adopted. The most convenient of the above deposition methods is by electrolytic oxidative polymerization. In this electrolytic oxidative polymerization, a nitrogen-containing aromatic compound or a hydroxy aromatic compound is electrolytically oxidized and polymerized in a suitable solvent to deposit a polymer film on the surface of a desired conductor as a working electrode. For example, the electrooxidative polymerization of 1,2-diaminobenzene, 2-aminobenzotrifluoride, and 4,4'-diaminophenylmethane is performed in a phosphate buffer solution at pH 7, and the polymerization of aniline is performed using pyridine and sodium perchlorate. The polymerization of 4,4'-diaminodiphenyl ether was carried out in an acetonitrile solution containing sodium perchlorate or the methanol solution containing sodium hydroxide, and the polymerization of pyrrole was carried out using tetrafluorophosphate as the supporting electrolyte. It is carried out in an acetonitrile solution containing butylammonium (abbreviated as Bu 4 N (P 6 )). Electrolytic oxidative polymerization of hydroxy aromatic compounds is carried out in an alkaline solvent such as methanol. A polymer film deposited by electrolytic oxidative polymerization has extremely good adhesion stability and a smooth film surface. There is no particular limit to the thickness of the polymer film, but approximately 0.01 μm to 1 μm is appropriate. The anti-contaminant permeation membrane is an anti-thrombotic membrane and is made of segmented polyurethane. The film thickness is usually
It is 0.1 to 10 μm. Segmented polyurethane consists of soft segment chains and hard segment chains, and each segment phase is mixed to form a hydrophilic/hydrophobic microphase-separated structure. Soft segment part type [where R is polytetramethylene glycol ( -CH2 ) 4 -O- and its copolymer, polypropylene glycol

【式】ポリブタジエン(−CH2CH =CHCH2)−o]ハードセグメント部 型[ここで、R′はNH−NH−、−NH(CH2o
NH2−;n=2〜6
[Formula] Polybutadiene (-CH 2 CH = CHCH 2 ) - o ] Hard segment part type [where R′ is NH−NH−, −NH(CH 2 ) o
NH2- ;n=2-6

【式】−O− (CH24−O−]である。セグメント化ポリウレ
タンの分子量は約1万以下である。 これらの素材として、Biomer(Ethcon Co.の
ポリエーテル・セグメント化ポリウレタン)が使
用できる。 発明の具体的作用 本発明による選択的イオン透過膜は、水素イオ
ンのみを選択的に透過させることができるので、
PHセンサーとして使用する場合、血清、全血等の
血液中のPHセンサーとして水素イオン濃度を測定
することができる。すなわち、血清や全血中には
イオンとして、Cl-、Mg2+、Ca2+、Na+、K+
やその他にアルブミン、グルコース、ビリルビ
ン、尿素、尿酸糖の化合物が共存しているが、そ
の場合にも水素イオン濃度を精度よく測定できる
のである。 以下、本発明の実施例を示す。 実施例 1 アルミニウム線(直径1mm)周囲をフツ素樹脂
(商品名「テフロン」)で絶縁し、その露出先端を
シリコンカーバイト紙(約8.0μm)およびアルミ
ナ粉体(0.3μm)で研磨して平滑にし、水洗およ
びメタノール洗浄を行なつたのち、乾燥して基本
本体を得た。この基本本体10を、陰極と陽極間
の照射距離4cm、真空圧10-3Torrのアルゴン雰
囲気下に200Wの電力量で15秒間照射してスパツ
タリング法により白金薄膜を被覆して基本本体を
得た。この場合の白金薄膜の厚さは0.056μmであ
つた(以下実施例では、特にことわらない限り、
この薄膜の電極が使用される。)。スパツタ装置
は、二重極マグネトロン放電装置を用いた。 この方法で作製したアルミニウム線(直径1
mm)基本上に白金薄膜を被覆し、ついでポリフエ
ニレンオキシド膜(以下、PPO膜と略称する。)
およびポリ(1,2−ジアミノベンゼン膜(以下
PDAB膜と略称する)の混成膜を電解酸化重合
法により被覆して、水洗、乾燥して高分子膜で電
極を作製した。この電極表面に、セグメントポリ
ウレタン(エーテル型ポリウレタン、ポリエーテ
ル(Mm=1500)とポリプロピレングリコールの
結合型)の0.1重量%テトラヒドロフラン溶液に
浸漬し、かつ乾燥することにより膜電極を作成し
た。 基準電極に銀−塩化銀電極を用い、本発明の電
極と組合せて、兎の動脈血流中の水素イオン濃度
を測定した。電極の平衡電位値が一定に達する時
間は約10分であり、その後3時間経過しても平衡
電位値は170mVの一定値を示した。血液分析計
(BMS−MK−2型、ラジオメーター社製)を用
いて、血液のPH値を測定したところ7.42〜7.47で
あつた。炭酸ガスおよび酸素濃度についてPco2
=37.2〜43.1mmHgおよびPo2=100〜103mmHgの
値をそれぞれ得た。 また、標準血清を用いて本作製電極の平衡電位
(1mV)とPH値(市販のPHメーターにより予め
測定したもの)との関係を調べたところ、第3図
に示すようにネルンストの関係式を満足した。そ
してPHが7.40のときの平衡電位値は160mV(測定
温度37±0.1℃)であり、上記の実験結果とほぼ
同等の電位値を得た。 以上の結果をまとめて第1表に示す。
[Formula] -O- (CH 2 ) 4 -O-]. The molecular weight of the segmented polyurethane is about 10,000 or less. These materials can be Biomer (polyether segmented polyurethane from Ethcon Co.). Specific Effects of the Invention The selective ion permeable membrane according to the present invention can selectively permeate only hydrogen ions.
When used as a PH sensor, it can measure hydrogen ion concentration in blood such as serum and whole blood. In other words, ions such as Cl - , Mg 2+ , Ca 2+ , Na + , K + and other compounds such as albumin, glucose, bilirubin, urea, and uric acid sugar coexist in serum and whole blood. Even in that case, the hydrogen ion concentration can be measured with high accuracy. Examples of the present invention will be shown below. Example 1 The periphery of an aluminum wire (diameter 1 mm) was insulated with fluororesin (trade name "Teflon"), and its exposed tip was polished with silicon carbide paper (approximately 8.0 μm) and alumina powder (0.3 μm). After smoothing, washing with water and methanol, and drying, a basic body was obtained. This basic body 10 was irradiated with a power of 200 W for 15 seconds in an argon atmosphere at a vacuum pressure of 10 -3 Torr with an irradiation distance of 4 cm between the cathode and anode, and a platinum thin film was coated by sputtering to obtain the basic body. . The thickness of the platinum thin film in this case was 0.056 μm (In the following examples, unless otherwise specified,
This thin film electrode is used. ). A dipole magnetron discharge device was used as the sputtering device. Aluminum wire (diameter 1
mm) A thin platinum film is coated on the base, followed by a polyphenylene oxide film (hereinafter abbreviated as PPO film).
and poly(1,2-diaminobenzene film (hereinafter referred to as
A hybrid membrane of PDAB membrane (abbreviated as PDAB membrane) was coated by electrolytic oxidation polymerization, washed with water, and dried to fabricate an electrode using the polymer membrane. A membrane electrode was prepared on the surface of this electrode by immersing segmented polyurethane (ether-type polyurethane, a combination of polyether (Mm=1500) and polypropylene glycol) in a 0.1% by weight tetrahydrofuran solution and drying. A silver-silver chloride electrode was used as a reference electrode, and in combination with the electrode of the present invention, the hydrogen ion concentration in the arterial blood flow of a rabbit was measured. It took about 10 minutes for the equilibrium potential value of the electrode to reach a constant value, and even after 3 hours had passed, the equilibrium potential value remained constant at 170 mV. The PH value of the blood was measured using a blood analyzer (Model BMS-MK-2, manufactured by Radiometer) and was found to be 7.42 to 7.47. About carbon dioxide gas and oxygen concentration Pco 2
Values of =37.2-43.1 mmHg and Po2 =100-103 mmHg were obtained, respectively. In addition, when we investigated the relationship between the equilibrium potential (1 mV) of this fabricated electrode and the PH value (measured in advance with a commercially available PH meter) using standard serum, we found that the Nernst relational expression can be expressed as shown in Figure 3. Satisfied. The equilibrium potential value when the pH was 7.40 was 160 mV (measurement temperature 37±0.1°C), which was approximately the same potential value as the above experimental result. The above results are summarized in Table 1.

【表】 実施例 2 高分子膜として実施例1とPPO膜および
PDAB膜のかわりにPPO膜を用いた場合、実施
例1と同様の方法で膜電極(白金/PPO膜/セ
グメント化ポリウレタン)を作製した。基準電極
に銀−塩化銀電極を用い、本発明の電極と組合わ
せて、実施例1と同様に兎の動脈血流の循環血中
の水素イオン濃度を測定した。その結果を第2図
(線A)に示す。電極の平衡電位値が一定に達す
るまでの約10分であり、その後140分間経過して
も平衡電位値は約150mVの一定値を示した。血
液分析計(BMS−MK−2型、ラジオメーター
社製)を用いて実施例1と同様に血液のPH値を測
定したところ7.3〜7.35であつた。炭酸ガスおよ
び酸素濃度についてPco2=37.0〜41.2mmHgおよ
びPo2=93〜105mmHgの値をそれぞれ得た。 つぎに、本発明による前記膜電極を用い、基準
電極に飽和カロメル電極を用いてリン酸緩衝溶液
中(PHを過塩素酸および水酸化ナトリウム溶液で
調節。)で水素イオン濃度測定を行なつた場合の
PH値変化に対する電位値変化は40mV/PH(37°
±1℃)であつた[第3図(線B)]。そしてPHが
7.4のときの平衡電位値は250mVであり、また平
衡電位到達速度は3〜10分間であつた(PH範囲
4.0〜8.0)。 白金薄膜表面に、PPO膜のみを被覆した電極
ではPH7.4付近の平衡電位値はほぼ同様であり、
ポリウレタン膜を被覆しても、しなくても平衡電
位値はほとんど変化しない。 また、実施例1と同様に標準血清(PH6.86)を
試料溶液として用いた時、この電極の平衡電位値
(mV)は第3図(線C)に示すように約166mV
であり、その平衡電位到達速度は約2分間であつ
た。 発明の具体的効果 以上述べたように、本発明は、窒素含有芳香族
化合物およびヒドロキシ芳香族化合物よりなる群
から選ばれた少なくとも1種の芳香族化合物から
誘導された重合体膜を導電体の表面に膜厚0.01〜
1μmで被覆し、該重合体膜上に膜厚0.1〜10μmの
セグメント化ポリウレタン製の抗血栓性の挾雑物
透過防止膜を被覆してなる血液用PHセンサーであ
るから、血清、全血等の血液中のPHセンサーとし
て水素イオン濃度を測定することができる。すな
わち、血清な全血中にはイオンとして、Cl-
Mg2+、Ca2+、Na+、K+やその他にアルブミン、
グルコース、ビリルビン、尿素、尿酸等の中分子
量の化合物が共存しているが、平衡電位応答に対
して妨害となる前記イオンや中分子量化合物は挾
雑物透過防止膜により阻止させて水素イオンのみ
を選択的に透過させ得るのである。したがつて、
体液、特に血液中の水素イオン濃度を生体内還流
中に測定することができる。また、前記挾雑物透
過防止膜は抗血栓材料であるので生体内で使用し
ても血栓等の問題を解決できる。
[Table] Example 2 Example 1 and PPO membrane as polymer membranes and
When a PPO membrane was used instead of the PDAB membrane, a membrane electrode (platinum/PPO membrane/segmented polyurethane) was produced in the same manner as in Example 1. A silver-silver chloride electrode was used as a reference electrode, and in combination with the electrode of the present invention, the hydrogen ion concentration in the arterial blood circulation of a rabbit was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG. 2 (line A). It took about 10 minutes for the equilibrium potential value of the electrode to reach a constant value, and even after 140 minutes had passed, the equilibrium potential value remained constant at about 150 mV. The PH value of the blood was measured in the same manner as in Example 1 using a blood analyzer (Model BMS-MK-2, manufactured by Radiometer) and found to be 7.3 to 7.35. Values of Pco2 = 37.0 to 41.2 mmHg and Po2 = 93 to 105 mmHg were obtained for carbon dioxide and oxygen concentrations, respectively. Next, using the membrane electrode according to the present invention and a saturated calomel electrode as a reference electrode, hydrogen ion concentration was measured in a phosphate buffer solution (PH was adjusted with perchloric acid and sodium hydroxide solution). of the case
The potential value change with respect to the PH value change is 40mV/PH (37°
±1°C) [Figure 3 (line B)]. And the PH
The equilibrium potential value at 7.4 was 250 mV, and the equilibrium potential reaching speed was 3 to 10 minutes (PH range
4.0~8.0). For electrodes in which only a PPO film is coated on the surface of a platinum thin film, the equilibrium potential values around PH7.4 are almost the same.
The equilibrium potential value hardly changes whether or not a polyurethane film is coated. Furthermore, when standard serum (PH6.86) was used as the sample solution as in Example 1, the equilibrium potential value (mV) of this electrode was approximately 166 mV as shown in Figure 3 (line C).
The equilibrium potential was reached in about 2 minutes. Specific Effects of the Invention As described above, the present invention provides a conductor using a polymer film derived from at least one aromatic compound selected from the group consisting of nitrogen-containing aromatic compounds and hydroxy aromatic compounds. Film thickness 0.01~ on the surface
This is a PH sensor for blood, which is coated with a membrane of 1 μm thick and is coated with an anti-thrombotic contaminant permeation prevention membrane made of segmented polyurethane with a film thickness of 0.1 to 10 μm on the polymer membrane, so it can be used for serum, whole blood, etc. It can measure hydrogen ion concentration as a PH sensor in blood. In other words, serum and whole blood contain ions such as Cl - ,
Mg 2+ , Ca 2+ , Na + , K + and others, including albumin,
Medium molecular weight compounds such as glucose, bilirubin, urea, and uric acid coexist, but these ions and medium molecular weight compounds that interfere with the equilibrium potential response are blocked by an impurity permeation prevention membrane, and only hydrogen ions are removed. It can be selectively transmitted. Therefore,
Hydrogen ion concentrations in body fluids, especially blood, can be measured during in vivo perfusion. Furthermore, since the impurity permeation prevention membrane is an antithrombotic material, problems such as thrombosis can be solved even when used in vivo.

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

第1図A及びB図はPHセンサーの断面図、第2
図は兎の循環血流中での平衡電解値の経時変化を
示すグラフであり、また第3図[白金薄膜/
(PPO+PDAB)膜/セグメント化ポリウタレン
膜]電極のPH−起電力の関係図である。 11……白金系金属、12……絶縁体、13…
…重合体膜、14……挾雑物透過防止膜、15…
…導電体、16……白金薄膜。
Figure 1 A and B are cross-sectional views of the PH sensor, Figure 2
The figure is a graph showing changes over time in the equilibrium electrolyte value in the circulating bloodstream of a rabbit.
(PPO+PDAB) membrane/segmented polyurethane membrane] is a PH-electromotive force relationship diagram of the electrode. 11...Platinum-based metal, 12...Insulator, 13...
...polymer membrane, 14... impurity permeation prevention membrane, 15...
...Conductor, 16...Platinum thin film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 窒素含有芳香族化合物およびヒドロキシ芳香
族化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種
の芳香族化合物から誘導された重合体膜を導電体
の表面に膜厚0.01〜1μmで被覆し、該重合体膜上
に膜厚0.1〜10μmのセグメント化ポリウレタン製
の抗血栓性の挾雑物透過防止膜を被覆してなる血
液用PHセンサー。 2 窒素含有芳香族化合物が一般式 (ただし、式中、Arは芳香族核、Rは置換基、
mは0または1以上の整数であり、またnは1以
上の整数であつて、m+nはArの有効原子価数
を越えず、Arが含窒素複素環の場合にはnは0
であつてもよい。)を有する化合物であり、また
ヒドロキシ芳香族化合物が一般式 (ただし、式中、ArおよびRは前記のとおりで
あり、またlは0またはArの有効原子価数であ
る。)を有する化合物である特許請求の範囲第1
項に記載の血液用PHセンサー。 3 重合体膜が電解酸化重合膜である特許請求の
範囲第1項または第2項のいずれか一つに記載の
血液用PHセンサー。 4 窒素含有芳香族化合物が1,2−ジアミノベ
ンゼン、アニリン、2−アミノベンゾトリフルオ
リド、2−アミノピリジン、2,3−ジアミノピ
リジン、4,4′−ジアミノジフエニルエーテル、
4,4′−メチレンジアニリン、チラミン、N−
(O−ヒドロキシベンジル)アニリンおよびピロ
ールよりなる群の中から選ばれた少なくとも1種
である特許請求の範囲第3項記載の血液用PHセン
サー。 5 ヒドロキシ芳香族化合物がフエノール、ジメ
チルフエノール、ヒドロキシピリジン、o−およ
びm−ベンジルアルコール、o−、m−およびp
−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−およびm−
ヒドロキシアセトフエノン、o−、m−およびp
−ヒドロキシプロピオフエノン、0−、m−およ
びp−ベンゾフエノール、o−、m−およびp−
ヒドロキシベンゾフエノン、o−、m−およびp
−カルボキシフエノール、ジフエニルフエノー
ル、2−メチル−8−ヒドロキノリン、5−ヒド
ロキシ−1,4−ナフトキノン、4−(p−ヒド
ロキシフエニル)−2−ブタノン、1,5′−ジヒ
ドロキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタ
レン、並びにビスフエノールAよりなる群の中か
ら選ばれた少なくとも1種である特許請求の範囲
第3項記載の血液用PHセンサー。 6 重合体膜は窒素含有芳香族化合物およびヒド
ロキシ芳香族化合物から誘導される混成膜である
特許請求の範囲第3項に記載の血液用PHセンサ
ー。 7 窒素含有芳香族化合物が1,2−ジアミノベ
ンゼンであり、またヒドロキシ芳香族化合物がフ
エノールである特許請求の範囲第6項に記載の血
液用PHセンサー。 8 重合体膜がポリフエニレンオキシド、ポリフ
エニレンオキシド誘導体、ポリジフエニルフエニ
レンオキシド、ポリジメチルフエニルオキシド、
ポリカーボネート誘導体の少なくとも1つよりな
る群の中から選ばれたものである特許請求の範囲
第1項に記載の血液用PHセンサー。
[Claims] 1. A polymer film derived from at least one aromatic compound selected from the group consisting of nitrogen-containing aromatic compounds and hydroxy aromatic compounds is coated on the surface of a conductor with a film thickness of 0.01 to 1 μm. A PH sensor for blood comprising a polymer membrane coated with an antithrombotic contaminant permeation prevention membrane made of segmented polyurethane and having a thickness of 0.1 to 10 μm. 2 Nitrogen-containing aromatic compounds have the general formula (However, in the formula, Ar is an aromatic nucleus, R is a substituent,
m is 0 or an integer of 1 or more, and n is an integer of 1 or more, m+n does not exceed the effective valence number of Ar, and when Ar is a nitrogen-containing heterocycle, n is 0.
It may be. ), and hydroxyaromatic compounds have the general formula (However, in the formula, Ar and R are as described above, and l is 0 or the effective valence number of Ar.) Claim 1
PH sensor for blood described in section. 3. The blood PH sensor according to claim 1 or 2, wherein the polymer membrane is an electrolytically oxidized polymer membrane. 4 The nitrogen-containing aromatic compound is 1,2-diaminobenzene, aniline, 2-aminobenzotrifluoride, 2-aminopyridine, 2,3-diaminopyridine, 4,4'-diaminodiphenyl ether,
4,4'-methylene dianiline, tyramine, N-
The blood PH sensor according to claim 3, which is at least one selected from the group consisting of (O-hydroxybenzyl)aniline and pyrrole. 5 Hydroxyaromatic compounds include phenol, dimethylphenol, hydroxypyridine, o- and m-benzyl alcohol, o-, m- and p
-Hydroxybenzaldehyde, o- and m-
Hydroxyacetophenone, o-, m- and p
-Hydroxypropiophenone, o-, m- and p-benzophenol, o-, m- and p-
Hydroxybenzophenone, o-, m- and p
-carboxyphenol, diphenylphenol, 2-methyl-8-hydroquinoline, 5-hydroxy-1,4-naphthoquinone, 4-(p-hydroxyphenyl)-2-butanone, 1,5'-dihydroxy-1, The blood PH sensor according to claim 3, which is at least one selected from the group consisting of 2,3,4-tetrahydronaphthalene and bisphenol A. 6. The blood PH sensor according to claim 3, wherein the polymer film is a hybrid film derived from a nitrogen-containing aromatic compound and a hydroxy aromatic compound. 7. The blood PH sensor according to claim 6, wherein the nitrogen-containing aromatic compound is 1,2-diaminobenzene and the hydroxy aromatic compound is phenol. 8 The polymer film is polyphenylene oxide, polyphenylene oxide derivative, polydiphenylphenylene oxide, polydimethylphenyl oxide,
The blood PH sensor according to claim 1, which is selected from the group consisting of at least one polycarbonate derivative.
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