JPS607356A - 酸素電極 - Google Patents
酸素電極Info
- Publication number
- JPS607356A JPS607356A JP58116653A JP11665383A JPS607356A JP S607356 A JPS607356 A JP S607356A JP 58116653 A JP58116653 A JP 58116653A JP 11665383 A JP11665383 A JP 11665383A JP S607356 A JPS607356 A JP S607356A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- insulating
- layer
- insulating substrate
- platinum
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/404—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (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】
〔１〕技術分野
本発明は生体血液中の酸素分圧の測定等に用０られるポ
ーラ口型の酸素電極に関する。
ーラ口型の酸素電極に関する。
〔２〕背景技術
生体の動脈血中の酸素分圧の測定は、新生児並びに心肺
機能の監視を必要とする重傷患者のモニタリング等に極
めて重要である。このような目的に用いられる経皮式酸
素測定電極あるいはセンサーは例えば特開昭５３−１３
７５９０号公報等で公知であって、第１図に示す如き構
造の経皮酸素センサが用いられている。
機能の監視を必要とする重傷患者のモニタリング等に極
めて重要である。このような目的に用いられる経皮式酸
素測定電極あるいはセンサーは例えば特開昭５３−１３
７５９０号公報等で公知であって、第１図に示す如き構
造の経皮酸素センサが用いられている。
このセンサの基本構造は貴金属から成る陰極（１）、銀
／塩化銀の陽極（３）、並びに電気絶縁部材（２）を含
む電極構成体の端面にＫＣノ等の電解質を含む電解液ａ
■をはさんで電極膜（４）を固定したものである。
／塩化銀の陽極（３）、並びに電気絶縁部材（２）を含
む電極構成体の端面にＫＣノ等の電解質を含む電解液ａ
■をはさんで電極膜（４）を固定したものである。
このような構成からなる酸素センサーによる測定原理は
次の通りである。
次の通りである。
すなわち、ヒータ（７）及び加熱金属環（６）により加
熱された皮膚組織内の血管が動脈化し、血中の酸素が電
極膜を通って電解液に溶解する。このとき両極に適当な
電圧をかけると、両極表面で次式の電気化学反応が起る
。
熱された皮膚組織内の血管が動脈化し、血中の酸素が電
極膜を通って電解液に溶解する。このとき両極に適当な
電圧をかけると、両極表面で次式の電気化学反応が起る
。
陰極： ０２＋２Ｈ２０＋４．ｅ −４０Ｈ−陽極：
４．Ａｇ＋４Ｃノー−４ＡｇＣｊ＋４ｅ−すなわち、こ
の反応によって電解液中に溶存している酸素の量に比例
した電解電流が発生するので、これを測定して酸素量、
つまり血中酸素分圧を測定することができる。
４．Ａｇ＋４Ｃノー−４ＡｇＣｊ＋４ｅ−すなわち、こ
の反応によって電解液中に溶存している酸素の量に比例
した電解電流が発生するので、これを測定して酸素量、
つまり血中酸素分圧を測定することができる。
この様なセンサでは、陰極部を棒状または細長いリング
状の白金または金をガラスなどの絶縁物の支持体により
固定することにより実現している。
状の白金または金をガラスなどの絶縁物の支持体により
固定することにより実現している。
この様な構造では、その製造を機械化することは困難で
あり、従来その大部分は熟練した製作者の手作業により
行なわれていた。この陰極部の構造はセンサーへの反応
性に重大な影響を及ぼすため感度の良いセンサーを得る
には高度の技術を要し特性の均一なセンサを効率よく生
産することは困難テ、かつ生産コストが高くなるという
欠点がある。
あり、従来その大部分は熟練した製作者の手作業により
行なわれていた。この陰極部の構造はセンサーへの反応
性に重大な影響を及ぼすため感度の良いセンサーを得る
には高度の技術を要し特性の均一なセンサを効率よく生
産することは困難テ、かつ生産コストが高くなるという
欠点がある。
〔３〕発明の目的
本発明の目的は陰極部あるいは測定電極部として絶縁性
基板、貴金属導電層および絶縁部材から成る平板構造体
を用いることによって、安定した特性を有する酸素電極
を提供することにある。
基板、貴金属導電層および絶縁部材から成る平板構造体
を用いることによって、安定した特性を有する酸素電極
を提供することにある。
〔４〕発明の構成
＊の発明の酸素電極は、工夫された陰極部構造を特徴と
する。すなわち、その構造は第２図に示す様にリード線
接続用の穴０２＋を有する絶縁基板０→上に陰極となる
白金または金の層＜ｌｄを形成し、さらにその上にセン
サが適度な応答性を持つように調整された電解液との接
触用の穴Ｑ力を明けた絶縁層（イ）を設けたものである
。
する。すなわち、その構造は第２図に示す様にリード線
接続用の穴０２＋を有する絶縁基板０→上に陰極となる
白金または金の層＜ｌｄを形成し、さらにその上にセン
サが適度な応答性を持つように調整された電解液との接
触用の穴Ｑ力を明けた絶縁層（イ）を設けたものである
。
平板構造の絶縁物に穴を明けたものを基板として用いる
理由は、陰極として用いている貴金属導電層から取り出
す必要のあるリード線の絶縁を容易にする為でリード線
接続用の穴により基板の裏側（すなわち白金又は金の層
の反対側）からリード線が取り出せるので、表側から直
接リード線を取り出す場合に比べ、著しく電解液との絶
縁が簡単になる。
理由は、陰極として用いている貴金属導電層から取り出
す必要のあるリード線の絶縁を容易にする為でリード線
接続用の穴により基板の裏側（すなわち白金又は金の層
の反対側）からリード線が取り出せるので、表側から直
接リード線を取り出す場合に比べ、著しく電解液との絶
縁が簡単になる。
また、基板自身を絶縁性にすることにより、導電性基板
を用いた場合に比べ、種々のタイフッ酸素センサとして
長時間使用したときに、どうしても生じてくる電極側面
からの電解液のにじ込みに対して影響を受けないという
利点がある。
を用いた場合に比べ、種々のタイフッ酸素センサとして
長時間使用したときに、どうしても生じてくる電極側面
からの電解液のにじ込みに対して影響を受けないという
利点がある。
さて、実際にこの様な絶縁性基板を製造することや、そ
の上に白金または金の陰極用の導電層を形成するのは非
常に困難であるが、シリコンＩＣの製造技術を用いるこ
とにより比較的容易に製造することが可能となる。すな
わち、第２図（Ｃ）に示す様にシリコン基板（２３）上
に白金などの陰極用導電層００をスパッタリングなどの
方法で形成し、その上に電解液との接触用の穴（１７）
を有する絶縁層ａＱを形成する。その次に異方性エツチ
ングなどにより白金層に影響を与えない様にリード線接
続用の穴（２２）を明ける。
の上に白金または金の陰極用の導電層を形成するのは非
常に困難であるが、シリコンＩＣの製造技術を用いるこ
とにより比較的容易に製造することが可能となる。すな
わち、第２図（Ｃ）に示す様にシリコン基板（２３）上
に白金などの陰極用導電層００をスパッタリングなどの
方法で形成し、その上に電解液との接触用の穴（１７）
を有する絶縁層ａＱを形成する。その次に異方性エツチ
ングなどにより白金層に影響を与えない様にリード線接
続用の穴（２２）を明ける。
そしてこの状態でシリコン基板を各チップ単位に切断し
、最後に各チップを加熱すると、白金は酸化されないが
、シリコン基板は酸化され、表面に５ｉ０２の絶縁膜（
２４）が形成され、完全な絶縁性基板が実現される。
、最後に各チップを加熱すると、白金は酸化されないが
、シリコン基板は酸化され、表面に５ｉ０２の絶縁膜（
２４）が形成され、完全な絶縁性基板が実現される。
絶縁層は、一層構造でよいが、これに限定する必要はな
く、良好な絶縁性が得られる様に自由Ｑこ設計すればよ
い。例えば５ｉ０２ 、 Ｓｉ３Ｎ、 、 Ａノ、０３
゜Ｔａ２Ｏ，などをスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ
などの方法により、一層ないし複数層形成した構造が考
えられる。
く、良好な絶縁性が得られる様に自由Ｑこ設計すればよ
い。例えば５ｉ０２ 、 Ｓｉ３Ｎ、 、 Ａノ、０３
゜Ｔａ２Ｏ，などをスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ
などの方法により、一層ないし複数層形成した構造が考
えられる。
ｂ陰極と電解液との接触用の穴はフォトリングラフィな
どによりあける。その形状は第２図に示す様な多数の微
小孔径の穴がよいと考えられるが、それに限定されず、
適度の反応性を持つ様に自由に設計すればよく、例えば
大きな穴を１つだけあけたものであってもよい。
どによりあける。その形状は第２図に示す様な多数の微
小孔径の穴がよいと考えられるが、それに限定されず、
適度の反応性を持つ様に自由に設計すればよく、例えば
大きな穴を１つだけあけたものであってもよい。
〔５〕実施例
本発明の酸素電極は種々のタイプの酸素センサー、ある
いは酸素センサとｐＨセンサ、免疫上ンサ、酵素センサ
などの他のセンサと任意に組み合せた複合型センサに利
用可能である。
いは酸素センサとｐＨセンサ、免疫上ンサ、酵素センサ
などの他のセンサと任意に組み合せた複合型センサに利
用可能である。
その−例として経皮血中酸素ガスセンサにつ０て説明す
る。第１図に示す従来技術によるものと比較すると陰極
部の構造に著しい特徴がある。即ち、陽極（３）に囲ま
れた陰極（１）とガラス絶縁材（２）の代りに第２図に
示した陰極部の）を、第３図に示す絶縁支持台０８）に
装着し、挿入した構造になっている（第４図）。
る。第１図に示す従来技術によるものと比較すると陰極
部の構造に著しい特徴がある。即ち、陽極（３）に囲ま
れた陰極（１）とガラス絶縁材（２）の代りに第２図に
示した陰極部の）を、第３図に示す絶縁支持台０８）に
装着し、挿入した構造になっている（第４図）。
な様に、中空部０９）を持ったガラスなどの円筒状の絶
縁物の一端面に、陰極部を設置するための四部（２０）
をエツチングにより形成した構造となっている。
縁物の一端面に、陰極部を設置するための四部（２０）
をエツチングにより形成した構造となっている。
〔６〕産業上の利用可能性
本発明によると、従来主に手作業で製造されていたポー
ラ口型経皮酸素センサーを、最近の高度に発達した半導
体製造技術を利用して効率よく製造することが可能とな
った。このためセンサーの生産性が向上し、併せて低コ
スト化が実現できる。
ラ口型経皮酸素センサーを、最近の高度に発達した半導
体製造技術を利用して効率よく製造することが可能とな
った。このためセンサーの生産性が向上し、併せて低コ
スト化が実現できる。
第１図、従来技術による経皮血中酸素センサー、第２図
はこの発明の酸素電極の陰極部の構造を示し、（ａ）は
平面図、（ｂ）はその断面を模式的に示している。（Ｃ
）は具体的な構成図を示している。 第８図は本発明の酸素電極を応用した経皮酸素電極の陰
極部用絶縁支持台の見取り図。 第４図は同じく本発明になる酸素電極の横断面を示す模
式図である。 １、陰極又は測定電極 ２、ガラス絶縁材 ３、陽 極 ４、電極膜 ５、電極膜ホルダー ６、皮膚加熱用金属環 ７、加熱用線輪 ８、感熱素子 ９、電極支持部 １０、リード線 １１、皮膚加熱用金属板 １２、プラスチックカバー １３電解液 １４導電性基板 １５、貴金属層（陰極） １６、電気絶縁層 １７、電解液接触用の穴 １８、陰極部用絶縁支持台 １９、中空部 ２０、陰極装着用四部 ２１、陰極部 ２２、リード線接続用の穴 ２８、シリコン基板 ２４１、３１０２絶縁層
はこの発明の酸素電極の陰極部の構造を示し、（ａ）は
平面図、（ｂ）はその断面を模式的に示している。（Ｃ
）は具体的な構成図を示している。 第８図は本発明の酸素電極を応用した経皮酸素電極の陰
極部用絶縁支持台の見取り図。 第４図は同じく本発明になる酸素電極の横断面を示す模
式図である。 １、陰極又は測定電極 ２、ガラス絶縁材 ３、陽 極 ４、電極膜 ５、電極膜ホルダー ６、皮膚加熱用金属環 ７、加熱用線輪 ８、感熱素子 ９、電極支持部 １０、リード線 １１、皮膚加熱用金属板 １２、プラスチックカバー １３電解液 １４導電性基板 １５、貴金属層（陰極） １６、電気絶縁層 １７、電解液接触用の穴 １８、陰極部用絶縁支持台 １９、中空部 ２０、陰極装着用四部 ２１、陰極部 ２２、リード線接続用の穴 ２８、シリコン基板 ２４１、３１０２絶縁層
Claims (3)
- （１）リード線接続用の穴を有する絶縁基板の表面に白
金、金等の貴金属からなる導電層を設け、さらにその上
に電解液と接触するための小孔を有する電気絶縁層を設
けてなる平板構造体を測定電極あるいは陰極として用い
ることを特徴とする酸素電極。 - （２）絶縁基板の表面に設けられた貴金属導電層を介し
て設けられた電気絶縁層が３１０２ ＋ Ｓｔ ８Ｎ４
。 Ａｌ１２０ ａおよびＴａ２０５の中のいづれかの材料
からなる単層構造あるいは複数の材料の組合せからなる
多層構造であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の酸素電極。 - （３）リード線接続用の穴を有する絶縁基板の絶縁層が
、シリコン露出表面を熱酸化することによって形成され
る５ｉｎ２膜であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の酸素電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58116653A JPS607356A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 酸素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58116653A JPS607356A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 酸素電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS607356A true JPS607356A (ja) | 1985-01-16 |
Family
ID=14692554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58116653A Pending JPS607356A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 酸素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS607356A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60243557A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Mitaka Denshi Kagaku Kenkyusho:Kk | センシング面部形成方法 |
| US4791375A (en) * | 1985-09-05 | 1988-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for detecting degradation of an arrester |
-
1983
- 1983-06-27 JP JP58116653A patent/JPS607356A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60243557A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Mitaka Denshi Kagaku Kenkyusho:Kk | センシング面部形成方法 |
| US4791375A (en) * | 1985-09-05 | 1988-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for detecting degradation of an arrester |
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