JPH07167834A - Solid oxygen sensor - Google Patents

Solid oxygen sensor

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JPH07167834A
JPH07167834A JP5316612A JP31661293A JPH07167834A JP H07167834 A JPH07167834 A JP H07167834A JP 5316612 A JP5316612 A JP 5316612A JP 31661293 A JP31661293 A JP 31661293A JP H07167834 A JPH07167834 A JP H07167834A
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JP
Japan
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oxygen sensor
electrolyte
solid oxygen
gas permeable
solid
Prior art date
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Pending
Application number
JP5316612A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Miyahara
裕二 宮原
Osamu Ozawa
理 小沢
Kotaro Yamashita
浩太郎 山下
Yoshio Watanabe
吉雄 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make the prolongation of a storage life possible, by filling up gaps between a plurality of metal electrodes and gaps between them and gas penetration films with a dried residue of a hydrophilic high polymer in which a electrolyte is dispersed. CONSTITUTION:Silicon dioxide 2 is formed on a silicon substrate 1, and thereon a platinum cathode 3 and a silver anode 4 are formed in fixed shapes by using phtoolithography. A hydrophilic high polymer and an electrolyte are dissolved in a solvent, the cathode 3 and the anode 4 are covered, the evaporation thereof to dryness is made, and a dried solid high polymer film 5 is made. A gas penetration film 16 is formed by covering the high polymer film 5 and fixed by epoxy resins 7. As the hydrophilic high polymer for the high polymer film 5, for example, polyvinyl alcohol, agarose or polyacrylamide is used, and as the electrolyte, a halide of alkali metal and a buffer solution are used. Thus, the sensor can be made easier than a sensor using an electrolytic solution and electrolytic gel, because the solid high polymer film 5, in which the electrolyte is dispersed, is used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、血液中の酸素分圧を測
定する酸素センサに関し、特に安価に製造可能で、安定
性、保存寿命の優れた小型固体酸素センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor for measuring oxygen partial pressure in blood, and more particularly to a small solid oxygen sensor which can be manufactured at low cost and has excellent stability and shelf life.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトリソグラフィー技術を用いて陰極
及び陽極を形成し、内部電解液とともにシリコンゴムの
ガス透過膜で被覆した酸素センサが「センサーズ アン
ド アクチュエーターズ、9(1986年)第249頁
から第258頁(Sensors and Actuators,9(1986)pp249
ー258)」に記載されている。この酸素センサは、銀陰極
と銀/塩化銀陽極(参照電極)からなる2電極方式のセ
ンサであり、親水性高分子ゲル層とシリコンゴム層から
なる。この高分子ゲル層の電解液中の水分は保存中に蒸
発するので、使用時に電解液を浸漬した高分子ゲルを充
填する。このため、測定可能な状態で長期間保存するこ
とはできない。なお、高分子ゲルを充填した状態では、
数日間の継続使用に耐える。
2. Description of the Related Art An oxygen sensor in which a cathode and an anode are formed by using a photolithography technique and coated with a gas permeable film of silicon rubber together with an internal electrolyte is disclosed in "Sensors and Actuators, 9 (1986), p. 258 (Sensors and Actuators, 9 (1986) pp249
-258) ". This oxygen sensor is a two-electrode type sensor including a silver cathode and a silver / silver chloride anode (reference electrode), and includes a hydrophilic polymer gel layer and a silicone rubber layer. Since the water content in the electrolytic solution of the polymer gel layer evaporates during storage, the polymer gel in which the electrolytic solution is immersed is filled at the time of use. Therefore, it cannot be stored in a measurable state for a long time. In the state filled with polymer gel,
Withstands continuous use for several days.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、電
解液を浸漬した高分子ゲルを用いているので小型化が困
難であり、またガス透過膜の形成法、高分子ゲルの封入
法などの製作法が難しいため低価格化には配慮がなされ
ていなかった。さらに上記従来技術による酸素センサを
保存する場合、ガス透過膜を介して水分が蒸発するので
保存寿命が短いという問題があった。本発明の目的は、
このような問題点が改善し、保存寿命が長く、安価に製
造できる小型酸素センサを提供することにある。
In the above-mentioned prior art, since the polymer gel in which the electrolytic solution is immersed is used, it is difficult to miniaturize it, and the gas permeable membrane formation method, the polymer gel encapsulation method, etc. Since the manufacturing method is difficult, no consideration was given to price reduction. Further, when the oxygen sensor according to the above conventional technique is stored, there is a problem that the storage life is short because water is evaporated through the gas permeable film. The purpose of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a small oxygen sensor that solves such problems, has a long shelf life, and can be manufactured at low cost.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の固体酸素センサは、複数の金属電極間、及
びその複数の金属電極とガス透過膜間を、電解質を分散
させた親水性高分子の乾燥残留物(図1の5)で充填す
ることに特徴がある。
In order to achieve the above object, the solid oxygen sensor of the present invention has a hydrophilic property in which an electrolyte is dispersed between a plurality of metal electrodes, and between the plurality of metal electrodes and a gas permeable membrane. It is characterized by filling with a dry residue of the polymer (5 in FIG. 1).

【0005】[0005]

【作用】本発明においては、ガス透過膜に標準液または
試料液が接触すると、水分がガス透過膜中を拡散して親
水性高分子の乾燥残留物に吸収される。水分を吸収した
親水性高分子はゲル化し、分散された電解質がイオン化
されて導電性が増大する。一方、金属電極間に一定電圧
を印加しておくと、試料中からガス透過膜及び親水性高
分子層を拡散した酸素分子は金属電極上で還元され、還
元電流が流れて酸素センサは動作する。上記親水性高分
子にエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グ
リセリン等の添加物を添加すると、水分の保持能力が増
大し、親水性高分子が水と平衡状態になる時間が短縮さ
れ、センサは迅速に使用可能な状態になる。試料液また
は標準液がガス透過膜に接触するまでは親水性高分子は
乾燥状態であり、固体高分子膜として取り扱うことがで
きる。したがって、酸素センサの構造を簡略化し、任意
の形状のセンサを容易に製作することができるため、セ
ンサの低価格化に有効であり、使い捨てにすることもで
きる。特に半導体技術により小型酸素センサを製作する
のに適している。また、センサ使用前は親水性高分子は
乾燥状態であるため、従来技術のように電解液中の水分
が保存中に蒸発することがなく、保存寿命を飛躍的に向
上させることができる。
In the present invention, when the standard solution or the sample solution is brought into contact with the gas permeable membrane, moisture is diffused in the gas permeable membrane and absorbed by the dry residue of the hydrophilic polymer. The hydrophilic polymer that has absorbed water is gelated, and the dispersed electrolyte is ionized to increase the conductivity. On the other hand, when a constant voltage is applied between the metal electrodes, oxygen molecules diffused in the gas permeable membrane and the hydrophilic polymer layer from the sample are reduced on the metal electrodes and a reduction current flows to operate the oxygen sensor. . When additives such as ethylene glycol, polyethylene glycol, and glycerin are added to the above hydrophilic polymer, the water retention capacity increases, and the time for the hydrophilic polymer to equilibrate with water is shortened. It becomes possible. The hydrophilic polymer is in a dry state until the sample solution or standard solution comes into contact with the gas permeable membrane, and can be handled as a solid polymer membrane. Therefore, the structure of the oxygen sensor can be simplified and a sensor having an arbitrary shape can be easily manufactured, which is effective in reducing the cost of the sensor and can be disposable. In particular, it is suitable for manufacturing a small oxygen sensor by semiconductor technology. Further, since the hydrophilic polymer is in a dry state before the sensor is used, the water content in the electrolytic solution does not evaporate during storage unlike the prior art, and the storage life can be dramatically improved.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。図1は、本発明の第1の実施例における2電極方式
固体酸素センサの構成図である。図1において、(a)
は親水性高分子及びガス透過膜を形成する前のセンサ斜
視図、(b)は親水性高分子及びガス透過膜を形成した
後のセンサ斜視図、(c)は(b)のl−l’の線で切
った断面図である。本実施例では、シリコン基板1上に
二酸化シリコン2を形成し、その二酸化シリコン上に白
金陰極3及び銀陽極4を形成してフォトリソグラフィー
技術により所定の形状に加工した。溶媒に溶解した親水
性高分子及び電解質を陰極3及び陽極4を被覆して形成
し、溶媒を蒸発させて乾燥固体高分子膜5とする。上記
固体高分子膜5を被覆してガス透過膜6を形成し、エポ
キシ樹脂7で固定する。なお、本実施例の電極3,4
は、白金および銀を用いたが、白金、金、銀、鉛の中か
ら2個または3個を選択すればよい。また、加工方法と
しては、棒状に加工する方法か、あるいは形成箇所に応
じて真空蒸着、スパッタリング、スクリーン印刷法を用
い膜状にしてもよい。また、乾燥固体高分子膜5に用い
る親水性高分子は、例えばポリビニルアルコール、アガ
ロース、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸ヒドロ
キシエチル、ポリエチレンオキサイドからなる群から選
んでもよい。この場合、保湿用にエチレングリコール、
ポリエチレングリコール、グリセリンを添加することが
可能であればよい。また、乾燥固体高分子膜5に用いる
電解質は、アルカリ金属のハロゲン化物(例えば、塩化
ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化
カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム)及び緩衝液
(例えば、燐酸ナトリウム、燐酸カリウム、燐酸水素ナ
トリウム、燐酸水素カリウム等の燐酸塩、あるいは水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物)であって
もよい。また、ガス透過膜6は、例えば、ポリ塩化ビニ
ール、可塑化したポリ塩化ビニール、テフロン、ポリエ
チレン、ポリプロピレンであってもよい。本実施例の酸
素センサは、電解質を分散させた固体高分子を用いてい
るので、従来の電解液または電解質ゲルを用いるセンサ
に比べて製作が容易である。また、ガス透過膜6の形成
に、プラズマ重合やスパッタリングなどの薄膜形成技術
を適用することも可能であり、半導体製造技術との整合
性が良い。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. FIG. 1 is a configuration diagram of a two-electrode type solid oxygen sensor according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, (a)
Is a perspective view of the sensor before the hydrophilic polymer and the gas permeable film are formed, (b) is a perspective view of the sensor after the hydrophilic polymer and the gas permeable film are formed, and (c) is ll of (b). It is a sectional view taken along the line '. In this example, silicon dioxide 2 was formed on a silicon substrate 1, a platinum cathode 3 and a silver anode 4 were formed on the silicon dioxide, and processed into a predetermined shape by a photolithography technique. A hydrophilic polymer and an electrolyte dissolved in a solvent are formed by coating the cathode 3 and the anode 4, and the solvent is evaporated to form a dry solid polymer film 5. A gas permeable film 6 is formed by covering the solid polymer film 5 and fixed with an epoxy resin 7. In addition, the electrodes 3 and 4 of the present embodiment
Although platinum and silver were used, two or three may be selected from platinum, gold, silver, and lead. As a processing method, a method of processing into a rod shape, or vacuum deposition, sputtering, or a screen printing method may be used depending on a formation location to form a film. The hydrophilic polymer used for the dry solid polymer film 5 may be selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, agarose, polyacrylamide, hydroxyethyl polymethacrylate, and polyethylene oxide. In this case, ethylene glycol for moisturizing,
It is only necessary that polyethylene glycol and glycerin can be added. The electrolyte used for the dry solid polymer membrane 5 is an alkali metal halide (for example, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide) and a buffer solution (for example, phosphoric acid). It may be a phosphate such as sodium, potassium phosphate, sodium hydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, or a hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide). The gas permeable membrane 6 may be, for example, polyvinyl chloride, plasticized polyvinyl chloride, Teflon, polyethylene, or polypropylene. Since the oxygen sensor of this embodiment uses a solid polymer in which an electrolyte is dispersed, it is easier to manufacture than a sensor using a conventional electrolytic solution or electrolytic gel. Further, it is possible to apply a thin film forming technique such as plasma polymerization or sputtering to the formation of the gas permeable film 6, and the compatibility with the semiconductor manufacturing technique is good.

【0007】図2は、本発明の第2の実施例における3
電極方式固体酸素センサの構成図である。図2におい
て、(a)は斜視図、(b)は(a)のm−m’の線で
切った断面図である。本実施例では、3本の電極を用い
ている。即ち、1本の白金電極8をワーキング電極、他
の白金電極9をカウンタ電極、残りの電極には銀/塩化
銀電極10を用い参照電極として用いた。電流はワーキ
ング電極8とカウンタ電極9との間に流し、参照電極
(銀/塩化銀電極)10は親水性高分子の電位を一定と
するのに用いた。この3電極方式の酸素センサでは電極
材料の消費がなく、安定性の優れた酸素センサとするこ
とができる。なお、各部の材料、作製方法等は上記記載
と同様である。
FIG. 2 shows a third embodiment of the present invention.
It is a block diagram of an electrode type solid oxygen sensor. In FIG. 2, (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view taken along line mm ′ of (a). In this embodiment, three electrodes are used. That is, one platinum electrode 8 was used as a working electrode, the other platinum electrode 9 was used as a counter electrode, and the silver / silver chloride electrode 10 was used as the remaining electrode as a reference electrode. An electric current was passed between the working electrode 8 and the counter electrode 9, and the reference electrode (silver / silver chloride electrode) 10 was used to keep the potential of the hydrophilic polymer constant. This three-electrode type oxygen sensor does not consume the electrode material and can be an oxygen sensor having excellent stability. The material of each part, the manufacturing method, and the like are the same as described above.

【0008】図3は、本発明の第3の実施例におけるフ
ローセル型固体酸素センサの構成図である。図3におい
て、(a)はフローセル型固体酸素センサの斜視図であ
る。本実施例では、直方体状のポリ塩化ビニル製センサ
体11の一対の面に貫通孔(流路)12を形成し、標準
液または試料液が流れる流路とする。また、本センサ体
を複数個積み重ねて使用する場合、流路の位置合わせを
容易にするために円柱状の凸部13を貫通孔が形成され
た面の一方に設けた。凸部13の上面には液漏れを防ぐ
ためにO−リング14を設置した。フローセル側面の一
部に酸素センサの陰極及び陽極と外部測定回路とを接続
するための端子15を設けた。また、(b)は(a)の
n−n’の線で切ったときの断面図である。本実施例で
は、センサ体11の内部の一部には空洞16が設けられ
ており、その空洞16の内曲面17は流路12と交わっ
ており、流路の側面に小孔18が形成されている。その
小孔18を完全に塞ぐように、曲面17に沿ってガス透
過膜6が流路側に凸になるように形成されている。その
ガス透過膜6の流路と反対側に親水性高分子膜5、電極
が形成された基板19を積層した。また、本センサ体を
複数個積み重ねて使用する場合、流路の位置合わせを容
易にするために、円柱状の凸部13に合うような凹部2
0を凸部が形成された面の反対の面に設けた。また、
(c)は電極基板19の拡大図である。本実施例では、
エポキシ樹脂、ポリイミドなどの絶縁基板21を(b)
の曲面17に合うように曲げ、陰極用白金線22及び陽
極用銀線23を埋め込んだ。絶縁基板21の凹面側で、
白金陰極を銀陽極に信号線24を接続した。また、
(d)は(c)の電極基板19の凹面側から見た平面図
である。本実施例では、絶縁基板21の中心に白金線2
2が、それを取り巻くように銀線23が配置され、埋め
込まれている。この複数個の銀線23は同電位で使用す
るため、電極基板19の凹面側で金属線25で接続され
ている。このような構成により、試料液または標準液を
順次流路12に導入して連続的にガス分圧を測定するこ
とができる。
FIG. 3 is a configuration diagram of a flow cell type solid oxygen sensor according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, (a) is a perspective view of a flow cell type solid oxygen sensor. In this embodiment, through holes (flow paths) 12 are formed in a pair of surfaces of a rectangular parallelepiped polyvinyl chloride sensor body 11 to form a flow path through which a standard solution or a sample solution flows. Further, when a plurality of the present sensor bodies are stacked and used, a cylindrical convex portion 13 is provided on one of the surfaces where the through holes are formed in order to facilitate the alignment of the flow paths. An O-ring 14 was installed on the upper surface of the protrusion 13 to prevent liquid leakage. A terminal 15 for connecting the cathode and anode of the oxygen sensor to an external measurement circuit was provided on a part of the side surface of the flow cell. Further, (b) is a cross-sectional view taken along the line nn ′ of (a). In this embodiment, a cavity 16 is provided in a part of the inside of the sensor body 11, an inner curved surface 17 of the cavity 16 intersects with the flow channel 12, and a small hole 18 is formed on the side surface of the flow channel. ing. The gas permeable membrane 6 is formed along the curved surface 17 so as to be convex toward the flow path so as to completely close the small hole 18. A hydrophilic polymer film 5 and a substrate 19 having electrodes formed thereon were laminated on the side of the gas permeable film 6 opposite to the flow path. Further, when a plurality of the present sensor bodies are stacked and used, in order to facilitate the alignment of the flow path, the concave portion 2 that fits the cylindrical convex portion 13 is formed.
0 was provided on the surface opposite to the surface on which the convex portion was formed. Also,
(C) is an enlarged view of the electrode substrate 19. In this embodiment,
Insulating substrate 21 made of epoxy resin, polyimide, etc. (b)
The cathode platinum wire 22 and the anode silver wire 23 were embedded by bending so as to fit the curved surface 17. On the concave side of the insulating substrate 21,
A signal line 24 was connected to the platinum cathode and the silver anode. Also,
(D) is a plan view seen from the concave surface side of the electrode substrate 19 of (c). In this embodiment, the platinum wire 2 is placed at the center of the insulating substrate 21.
2, the silver wire 23 is arranged and embedded so as to surround it. Since the plurality of silver wires 23 are used at the same potential, they are connected by the metal wires 25 on the concave surface side of the electrode substrate 19. With such a configuration, the sample solution or the standard solution can be successively introduced into the flow channel 12 to continuously measure the gas partial pressure.

【0009】図4は、本発明の第4の実施例における酸
素分圧分析システムの概略図である。本実施例では、標
準液26及び標準液27をオン・オフバルブ28及び切
り替えバルブ29を介してしごきポンプ30により本発
明の固体酸素センサ31に導入し、廃液ボトル32に廃
棄する。血液などの試料は試料導入部33で流路に導入
する。試料測定後は洗浄液34を流路に導入し、流路を
洗浄して次の測定に備える。固体酸素センサ31の電流
値をポテンシオスタット35で計測し、データ処理部3
6で濃度換算などの演算を行い、試料情報及び測定結果
などを表示部37に表示し、記録部38に記録する。ま
た、必要に応じて記憶部39に記憶する。本構成の装置
により、連続的かつ迅速に試料中の酸素分圧を測定でき
る。
FIG. 4 is a schematic diagram of an oxygen partial pressure analysis system according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the standard solution 26 and the standard solution 27 are introduced into the solid oxygen sensor 31 of the present invention by the ironing pump 30 via the on / off valve 28 and the switching valve 29, and are discarded in the waste solution bottle 32. A sample such as blood is introduced into the flow path by the sample introduction unit 33. After the sample measurement, the cleaning liquid 34 is introduced into the channel to wash the channel to prepare for the next measurement. The current value of the solid oxygen sensor 31 is measured by the potentiostat 35, and the data processing unit 3
In step 6, calculation such as concentration conversion is performed, sample information, measurement results, etc. are displayed on the display unit 37 and recorded in the recording unit 38. Further, it is stored in the storage unit 39 as needed. The oxygen partial pressure in the sample can be continuously and rapidly measured by the device of this configuration.

【0010】以下、上記実施例の効果を具体的に示す。
図5は、本発明の第3および第4の実施例を用いた場合
の固体酸素センサの検量線を示す図である。本実施例で
は、第3の実施例(図3)に示したフローセル型固体酸
素センサを第4の実施例(図4)に示した酸素分圧分析
システムに適用して、固体酸素センサの検量線を測定し
た。その固体酸素センサにおいては、親水性高分子にポ
リビニルアルコール、電解質に塩化カリウム、保湿用添
加剤に分子量600のポリエチレングリコールを用い
た。陰極−陽極間には0.7Vの電圧を印加した。測定
の結果、酸素分圧が0mmHgから600mmHgの範
囲で直線性の良い検量線が得られた。
The effects of the above embodiment will be specifically described below.
FIG. 5 is a diagram showing a calibration curve of the solid oxygen sensor when the third and fourth embodiments of the present invention are used. In this embodiment, the flow cell type solid oxygen sensor shown in the third embodiment (FIG. 3) is applied to the oxygen partial pressure analysis system shown in the fourth embodiment (FIG. 4) to calibrate the solid oxygen sensor. The line was measured. In the solid oxygen sensor, polyvinyl alcohol was used as the hydrophilic polymer, potassium chloride was used as the electrolyte, and polyethylene glycol having a molecular weight of 600 was used as the moisturizing additive. A voltage of 0.7 V was applied between the cathode and the anode. As a result of the measurement, a calibration curve with good linearity was obtained in the oxygen partial pressure range of 0 mmHg to 600 mmHg.

【0011】図6は、本発明の固体酸素イオンセンサの
保存寿命を示す図である。上記実施例の固体酸素センサ
を24個製作し、室温に保管しておき1か月ごとに1個
のセンサの検量線を測定して保存寿命を調べた。なお、
図6では100mmHgの酸素分圧に対する酸素センサ
の電流値を感度として縦軸に示してある。これより、製
作時点から24か月経過しても初期の感度と同様な感度
が得られ、長期間保存できることがわかる。
FIG. 6 is a diagram showing the shelf life of the solid oxygen ion sensor of the present invention. Twenty-four solid oxygen sensors of the above-described example were manufactured and stored at room temperature, and the calibration curve of one sensor was measured every month to examine the shelf life. In addition,
In FIG. 6, the current value of the oxygen sensor with respect to the oxygen partial pressure of 100 mmHg is shown as sensitivity on the vertical axis. From this, it can be seen that even after 24 months from the time of manufacture, the same sensitivity as the initial sensitivity can be obtained and the product can be stored for a long period of time.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明によれば、電解液または電解質ゲ
ルを用いずに、固体高分子膜を用いて酸素センサを製作
することができるため、酸素センサの構造を簡略化し、
任意の形状のセンサを容易に製作することができる。し
たがって、センサの低価格化に有効であり、使い捨てに
することができるため、ガス透過膜の交換、電解液の補
充などの保守作業が不要となり、使い勝手を大幅に向上
させることができる。また、本発明ではセンサ使用前は
親水性高分子は乾燥状態であるため、従来技術のように
電解液中の水分が保存中に蒸発することがなく、保存寿
命を飛躍的に向上させることができる。
According to the present invention, an oxygen sensor can be manufactured by using a solid polymer membrane without using an electrolytic solution or an electrolyte gel. Therefore, the structure of the oxygen sensor can be simplified.
A sensor having an arbitrary shape can be easily manufactured. Therefore, it is effective in reducing the cost of the sensor and can be disposable, so maintenance work such as replacement of the gas permeable membrane and replenishment of the electrolytic solution is unnecessary, and usability can be greatly improved. Further, in the present invention, since the hydrophilic polymer is in a dry state before the sensor is used, the water content in the electrolytic solution does not evaporate during storage unlike the prior art, and the storage life can be dramatically improved. it can.

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

【図1】本発明の第1の実施例における2電極方式固体
酸素センサの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a two-electrode type solid oxygen sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例における3電極方式固体
酸素センサの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a three-electrode type solid oxygen sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例におけるフローセル型固
体酸素センサの構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a flow cell type solid oxygen sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例における酸素ガス分圧分
析システムの概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of an oxygen gas partial pressure analysis system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3および第4の実施例を用いた場合
の固体酸素センサの検量線を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a calibration curve of a solid oxygen sensor when the third and fourth embodiments of the present invention are used.

【図6】本発明の固体酸素イオンセンサの保存寿命を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the shelf life of the solid oxygen ion sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 二酸化シリコン 3 陰極 4 陽極 5 親水性高分子 6 ガス透過膜 7 エポキシ樹脂 8 ワーキング電極 9 カウンタ電極 10 銀/塩化銀電極 11 センサ体 12 貫通孔 13 凸部 14 O−リング 15 端子 16 空洞 17 曲面 18 小孔 19 電極基板 20 凹部 21 絶縁基板 22 白金線 23 銀線 24 信号線 25 金属線 26 標準液 27 標準液 28 オン/オフバルブ 29 切り替えバルブ 30 ポンプ 31 固体酸素センサ 32 廃液 33 試料導入部 34 洗浄液 35 ポテンシオスタット 36 データ処理部 37 表示部 38 記憶部 39 記録部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Silicon dioxide 3 Cathode 4 Anode 5 Hydrophilic polymer 6 Gas permeable film 7 Epoxy resin 8 Working electrode 9 Counter electrode 10 Silver / silver chloride electrode 11 Sensor body 12 Through hole 13 Convex part 14 O-ring 15 Terminal 16 Cavity 17 Curved surface 18 Small hole 19 Electrode substrate 20 Recess 21 Insulating substrate 22 Platinum wire 23 Silver wire 24 Signal line 25 Metal wire 26 Standard solution 27 Standard solution 28 On / off valve 29 Switching valve 30 Pump 31 Solid oxygen sensor 32 Waste solution 33 Sample introduction Part 34 Cleaning Solution 35 Potentiostat 36 Data Processing Part 37 Display Part 38 Storage Part 39 Recording Part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 吉雄 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Watanabe 1-280, Higashi-Kengokubo, Kokubunji, Tokyo

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素の還元反応を利用する電流計測方式
酸素センサにおいて、複数の金属電極とガス透過膜間
を、電解質を分散させた親水性高分子の乾燥残留物で充
填したことを特徴とする固体酸素センサ。
1. An electric current measuring oxygen sensor utilizing an oxygen reduction reaction, characterized in that a space between a plurality of metal electrodes and a gas permeable membrane is filled with a dry residue of a hydrophilic polymer in which an electrolyte is dispersed. Solid oxygen sensor.
【請求項2】 複数の金属電極及び酸素受容体をガス透
過膜で被覆した電流計測方式酸素センサにおいて、該酸
素受容体は、電解質を分散させた親水性高分子であるこ
とを特徴とする固体酸素センサ。
2. A current-measuring oxygen sensor in which a plurality of metal electrodes and oxygen acceptors are coated with a gas permeable film, wherein the oxygen acceptor is a hydrophilic polymer in which an electrolyte is dispersed. Oxygen sensor.
【請求項3】 上記複数の金属電極、親水性高分子の乾
燥残留物、ガス透過膜をこの順に下から平板上に積層し
たことを特徴とする請求項1、2記載の固体酸素セン
サ。
3. The solid oxygen sensor according to claim 1, wherein the plurality of metal electrodes, the dry residue of the hydrophilic polymer, and the gas permeable film are laminated in this order on a flat plate from the bottom.
【請求項4】 上記ガス透過膜を円形断面の流路の側面
に、該ガス透過膜が流路の内面に向かって凸になるよう
に曲率を付けて形成したことを特徴とする請求項1、2
記載の固体酸素センサ。
4. The gas permeable film is formed on a side surface of a channel having a circular cross section with a curvature so that the gas permeable film is convex toward an inner surface of the channel. Two
The solid oxygen sensor described.
【請求項5】 上記金属電極は、白金、金、銀、鉛の中
から2個か3個選択されたものであり、棒状か膜状に形
成されることを特徴とする請求項1、2記載の固体酸素
センサ。
5. The metal electrode is selected from two or three of platinum, gold, silver, and lead, and is formed in a rod shape or a film shape. The solid oxygen sensor described.
【請求項6】 上記親水性高分子は、ポリビニルアルコ
ール、アガロース、ポリアクリルアミド、ポリメタクリ
ル酸ヒドロキシエチル、ポリエチレンオキサイドからな
る群から選んだものであり、エチレングリコール、ポリ
エチレングリコール、グリセリンを添加可能であること
を特徴とする請求項1、2記載の固体酸素センサ。
6. The hydrophilic polymer is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, agarose, polyacrylamide, hydroxyethyl polymethacrylate, and polyethylene oxide, and ethylene glycol, polyethylene glycol, or glycerin can be added. The solid oxygen sensor according to claim 1 or 2, characterized in that.
【請求項7】 上記電解質は、アルカリ金属のハロゲン
化物及び緩衝液であることを特徴とする請求項1、2記
載の固体酸素センサ。
7. The solid oxygen sensor according to claim 1, wherein the electrolyte is a halide of an alkali metal and a buffer solution.
【請求項8】 上記電解質は、塩化ナトリウム、臭化ナ
トリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリ
ウム、ヨウ化カリウムの何れか及び燐酸ナトリウム、燐
酸カリウム、燐酸水素ナトリウム、燐酸水素カリウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの何れかであること
を特徴とする請求項1、2記載の固体酸素センサ。
8. The electrolyte is any of sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, potassium chloride, potassium bromide and potassium iodide, and sodium phosphate, potassium phosphate, sodium hydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate,
3. The solid oxygen sensor according to claim 1, which is either sodium hydroxide or potassium hydroxide.
【請求項9】 上記ガス透過膜は、ポリ塩化ビニール、
可塑化したポリ塩化ビニール、テフロン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンの何れかからなることを特徴とする
請求項1、2記載の固体酸素センサ。
9. The gas permeable membrane is polyvinyl chloride,
The solid oxygen sensor according to claim 1, which is made of any one of plasticized polyvinyl chloride, Teflon, polyethylene, and polypropylene.
【請求項10】 標準液、洗浄液及び血液、尿を含む生
体試料を流す流路と、該流路に設置された請求項1、2
記載の固体酸素センサと、該流路に生体試料を導入する
手段と、固体酸素センサの金属電極間に流れる電流を測
定する電流計と、試料中に含まれる酸素分圧を計算、表
示するデータ処理手段とを備えたことを特徴とする酸素
分圧測定装置。
10. A flow path for flowing a biological sample containing a standard solution, a washing solution, blood, and urine, and the flow path is provided in the flow path.
The solid oxygen sensor described, a means for introducing a biological sample into the flow path, an ammeter for measuring the current flowing between the metal electrodes of the solid oxygen sensor, and data for calculating and displaying the partial pressure of oxygen contained in the sample An oxygen partial pressure measuring device comprising a processing means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000148002A (en) * 1998-11-13 2000-05-26 Riken Keiki Co Ltd Oxygen sensor kit for education
JP2020139818A (en) * 2019-02-27 2020-09-03 国立大学法人 筑波大学 Oxygen electrode and measuring device

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