JPS61103433A - 酸素センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はｍＷ等の体液あるいは生体組織中の酸素ガス分
圧を測定する酸素センサ、とくに炭酸ガスセンサ、…セ
ンサ等との複合化に好適な小型の酸素センサに関するも
のである。

（従来の技術） 加液をはじめとする体液及び生体組織中の酸素分圧は、
呼吸及び循環状態を表わす重要な指標の一つである。こ
の酸素分圧はとくに重症患者や手術中の患者の呼吸管理
にと９重要で頻繁に測定されている。上記酸素分圧は電
解液中に陰極と陽極の一対の電極を設けて、該陰極に流
れる電流を測定するクラーク型の酸素センサによって測
定される。しかしながら上記方法は電解液の攪拌等にょ
シミ流値が乱れたり、陰極と陽極間の電気的連結が不安
定となるなどの問題点がある。かがる問題点を解消する
ため近年電解液を親水性高分子によシ固定化する試みが
なされている。かかる電解液固定化用の親水性高分子と
してはセロファン、コロジオン、酢酸セルロース、ポリ
ヒドロキシエチルメタアクリレートなどが用いられてお
シ、それらは例えば陰極と陽極に直接コーティングする
が、もしくは陰極と陽極間を平膜で被覆するものであっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら後者は層液モニタリングに適した細長状の
小型センサを作製することが不可能であり、また前者は
センサの両極にコーティングを行なう時、とくにその先
端部でコーティングむらや組立の際のコーティングのは
がれが生じやすい等の欠点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、陰極及び陽極を親水性の中空糸中に収納する
ことにより、上記欠点を解決したものである。すなわち
本発明は電解液を含有する親水性中空糸で少くとも先端
部を被覆した陰極線と陽極線を酸素透過性のチューブ内
に収容し１、該中空糸をチューブの先端から突出させる
とともに、該陰極線と陽極線を被覆した中空糸を互いに
接触させ、かつその表面をガス透過性膜で被恨したこと
を特徴とする酸素センサである。

（実施例） 次に本発明の酸素センサの一実施例を図面にて説明する
。

第１図及び第２図（第１図のＡ−Ａ断面図）は′１　　
　陽極線１及び陰極線２を２つの孔を有するカテーテル
中に絶縁樹脂７及び８で封入した例を示している。この
センサの感応部はカテーテルの先端部に突出して設けら
れ、かつ陽極線ｌ及び陰極線２はそれぞれ親水性の中空
糸３及び４中に収納されている。これらの中空糸は互い
に接触し、中空糸中に含有せしめた電解液により２つの
電極は電気的につながっている。これらの中空糸はさら
にガス透過性膜６で一体に榎われている。酸素ガスはガ
ス透過性膜及び中空糸４中を拡散によシ移動し陰極線２
で電解消費される。この時流れる電流は陰極に拡散して
くる酸素の量、しいては外の酸素分圧に比例するので電
流を測定することによシ酸素分圧を測定することが出来
る。

上記カテーテルに収納される陰極は金、白金。

銀等の貴金属線が、また陽極には銀、鉛線等が用いられ
る。通常陰極としては白金線が、また陽極としては銀線
が用いられる。これらの電極はそれぞれ親水性中空糸３
，４の中に収納されている。

このｉ水性中空糸は、セルロース、ポリヒドロキシエチ
ルメタアクリレート（ＰＨＥＭＡ）等の均質！、ボ’Ｊ
ビニルアルコール、ビニルアルコールエチレン共重合体
尋の多孔質膜のいずれであってもよい。本発明で用いる
膜の親水性は含水率により表わすことができる。膜の含
水率が小さいと膜の電気的な抵抗が増加し、電流が陰極
に拡散する酸素の量でなく、膜の抵抗によって支配され
るようになる。膜の含水率は中空糸をたてに半分に切断
し、内側の面を出した後、水に浸漬し表面に付着した水
をν紙でぬぐって測定した重量をＷｌ、このれる。本発
明に用いる中空糸は、このようにして測定した含水率が
２０％以上であることが望ましい。中空糸が多孔質膜で
ある場合、膜の材質が疎水性のものであっても１表面の
親水化処理によシ上記の含水率を満たすものであれば本
発明に用いることが出来る。

中空糸はこのような親水性の他に、測定や作製の際に破
損しない程匿の強度、耐滅菌性等が必要でメジ、このよ
うな条件を満たす膜としては、セルロース及びその誘導
体、グルタルアルデヒドによシ架橋されたポリビニルア
ルコール及びエチレンビニルアルコール共重合体がとく
に好ましい。

中空糸のサイズは陰極では肉厚が太きすぎると酸素の拡
散量が小さくなって、電流値の減少と応答時間の増大を
引きおこすため、例えば５〜１００μの肉厚であること
が好ましい。陽極では中空糸は電解液の保持の役割をも
果しているため、あまシ肉厚が薄いとセンサの寿命が短
くなシ、まｆｃあ’ｌ：、！ｌ）厚いとセンサのサイズ
が大きくなるので、その肉厚は側えば５０〜１０００μ
が適当である。

第１図に示すセンサは例えば次のようにして作ることが
出来る。まず二つの孔をもったカテーテル５を適当な長
さに切断し、それぞれの孔に中空糸３をかぶせた陽極ｌ
及びあらかじめ絶縁材７によシ絶縁されｆｃ隘極を埋込
み、陰極の先端の絶縁されていない部分に中空糸４をか
ぶせる。中空糸３にはあらかじめ塩素イオンを含む電解
液に浸漬し、電解質を含有させておく。中空糸３と４は
互いに接触させてガス透過性の先端を封じたチューブ６
で覆い、チューブ６をカテーテル５と接着剤８′で接着
する。また必要に応じて陰極、陽極を接着剤８でカテー
テル５に固定し、カテーテルの他端で、陰極及び陽極を
測定回路と接続するためのコネクタに接続する。

カテーテル５、ガス透過膜６．絶縁材７に使用される材
質は公知のものを使用することができるが、中でもガス
透過膜６としては１ガス透過性の優れている点及び耐水
性、抗崩栓性等の点からシリコン樹脂が好ましくカテー
テル５についても、ガス透過膜との接着性の面からみて
シリコン樹脂を用いるのが好着しい。

このようにして作製したセンサを、水中に放置すると中
空糸３及び４は水分を吸収し電解液が生成し、陽極と陰
極間に０．５〜１■の電圧を加えると、ガス透過膜６及
び中空糸４を拡散して陰極２に到達する酸素の量に相当
する電流が流れる。この酸素量はガス透過膜６のまわシ
の酸素分圧に比例するので、電流値を測定することによ
り酸素分圧を測定することができる。

゛　　　本発明の酸素センサは２つの孔を持つカテーテ
ルのそれぞれに陰極、陽極を収納するため両者の間の電
気的なリークが起こシにくい利点を有する。

また電解液が親水性ポリマーである中空糸で固定されて
いるために耐オートクレーブ性を有する。

また先端に感応部かめシ、またその感応部を短かく作る
ことが出来るために座管、臓器等の小さな部分での酸素
濃度の測定に適している。

またこのセンサを３以上の孔を有するカテーテルの２つ
の孔を用いて作製し１他の孔に他のセンあり、直径０．
６圏の５個の孔を有する直径２．５陣のシリコンカテー
テル１２の２つの孔に本発明の酸素センサの陽極１と陰
極２を他の３つの孔にそれぞれ液絡式比較電極９、ＦＥ
ＴＰＨセンサ１０゜ＦＥＴ炭酸ガスセンサ１１を埋込ん
でＰＭ、０２゜ＣＯ２の複合センサを示している。複合
センサに用いるイオンセンサとしては小型で耐オートリ
レープ滅菌性があること等の点でＦＥＴセンサを用いる
ことか好ましい。　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１以下実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例 長さ６α、直径０．１　ｒｔｍの白金線を外径０．４　
ｒｔｍ　＊内径０．２　ｔｅｒａのナイロン１１カテー
テルに先端０．５■を残して埋め込み、チューブ内の空
隙をエポキシ樹脂で光填し１次いで白金線の先端にＯｌ
ＩＭのＮａＨＣＯｓとＩＭのＮａαの水溶液中空糸４を
被覆して陰極を作製した。一方上記水溶液を含浸させた
中空糸３に長さ７備、直径０．２　Ｋ！！ｎの銀線を収
容して陽極を作製した。上記陰極と陽極を第１図に示す
直ｆ４０．５　ｔｍｓとＯ５３鰭の２つの孔を有する外
径１、２　ｖｒｔｎのシリコンカテーテル５をヘキサン
で膨潤させた後、各孔に陽極と陰極を埋め込んで？、縁
樹脂で固定し、さらに陰極と陽極に先端を封止した外径
０．７雪、膜厚０．１　ｍ、長さ３ｆｌのシリコンチュ
ーブ６をかぶせシリコン接着剤でカテーテルに固定し、
酸素センサを作製した。このセンサを１２０℃水蒸気中
で３０分処理し、その応答を測定した結果を表−１に示
す。

（発明の効果） 以上のように本発明の酸素センサは高い安定性、応答性
を示し、またオートクレーブを行なっても電流値や応答
速度に大きな変化が見られず、さらに良好な耐久性を有
しておシ実用上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の酸素センサの断面図であシ、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図である。第３図は複合センサの断
面図であシ、第４図は第３図のＢ−Ｂ断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解質を含有する親水性中空糸で少くとも先端部を被覆
   した陰極線と陽極線を酸素透過性のチューブ内に収容し
   て、該中空糸をチューブの先端から突出させるとともに
   、該陰極線と陽極線を被覆した中空糸を互いに接触させ
   、かつその表面をガス透過性膜で被覆したことを特徴と
   する酸素センサ。