JPS62192143A - 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） 本発明は血液等の体製、あるいは生体組織中の酸素ガス
分圧を１ｌｌｌｌ定する酸素センサ、とくに炭酸ガスセ
ンサ、ｐＨセンサ等との複合化に好適な小型の酸素セン
サに関するものでろる。

（従来の技術） 血牧をはじめとする体液中、あるいは生体組城中の酸素
分圧は、呼吸及び循環法帖を表わす■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
呼吸管理のために頻繁に測定されている。酸素分圧は電
解液中に陰極と陽極の一対の電極（クラーク型の酸素セ
ンサ）を設けて、陰極に流れる電流を測定する。しかし
ながら上記方法は電解液の攪拌等により電流値が乱れた
シ、陰極と陽極間の電気的接触が不安定となるなどの問
題がろる。かかる問題を解消するため近年電解液を親水
性高分子により固定化する試みがなされている。このよ
うな電解液固定化用の親水性高分子としてはセルロース
、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り、それらは例え
ば陰極と陽極に直接コーティングするか、もしくは陰極
と陽極間を膜で被覆するものでめつ念。

（発明が解決しよりとする問題点） しかしながら俊者の方法では血液モニタリングに適した
細長状の小型センサを炸裂することが不可能であり、ま
ｆｃ前者の方法で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−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めった
。これを解決するため、本発明者らは、特願昭５９−２
２５０３３号において陰極及び陽極を親水性中空糸で被
覆したセンナを提案した。しかしこのセンナは陰極面積
が大きいため、寿命が短かくなるという欠点がめった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は上記特願昭５９−２２５０３３号で提案
した酸素センナの欠点を解消し、寿命の長いセンナを提
供することでろる。本発明のセンナは陽極を親水性の中
空糸中に収納するとともに、陰極を親水性の高分子ゲル
で被覆したものである。

すなわち、電解液を含有する親水性中空糸で少なくとも
先端部を被覆した陽極と、先端部を親水性の高分子ゲル
で被覆した陰極を心気的に接続（導通）させ、しかもそ
の表面をガス透過性膜で被覆したことを％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ナの一実施例を図面にて説明する
。

第１図及び第２図Ａ、Ｂ（Ｊ１図のＡ　−Ａ’及びＢ　
−Ｂ’断面図）は陽極線１及び陰極線２を２つの孔を有
するカテーテル（ダブルルーメンカテーテル）６甲に絶
縁樹脂７及び８で封入した例を示している。このセンナ
の感応部はカテーテルの先端部から突出して設けられて
いる。このセンナの陽極線１は親水性の中空糸３に収納
され、陰極線２はゲル化された親水性高分子ゲル４で被
覆されており、両者は電解液５にて電気的に接続されて
いる。これらの′Ｉ！Ｌ極は外側をｒＲ索透過性の膜９
で覆われている。そのため酸素はｌ１ｇ９及び親水性ゲ
ル４を通って陰極２に拡散する。陰極２に通した酸素は
ここで還元をうけ、陰極２に達した酸素量に相当する電
流が流れる。陰極２に達する酸素の楡は、外部の識索譲
度、＃を素透過性膜９及び親水性ゲル４の酸素の透過係
数に比例する。従って膜９及び親水性ゲル４の厚みと、
酸素の透過性は１ｌｌ１１定中−足に保つ必要がろる。

親水性ゲル４は到建甲に変形せず、またオートクレーブ
滅菌を行なっても厚みや吸水性が変化しない。また親水
性ゲル４は大きな含水率を持っていることが必要である
。

なぜなら含水率が吐くなると液の電気抵抗がめが９、電
流が酸素の麓でなく、親水性ゲルに含まれる篭ｓａの抵
抗により決まることになる。かかる電解液の抵抗を防ぐ
ため、親水性ゲルの含水率は通常２（１以上であること
が好ましい。これよシ含水率が小さくなると、応答速区
が遅くなり、また膜の導電性が悪くなるため測定が不安
履となる。

上述の含水率は親水性ゲルをたてに半分に切断して水に
浸漬し、表面に付着した水を戸紙でぬぐって測定したＮ
量をＷｌｌ　このゲルの乾燥重量をＷＯＷｌ　−Ｗ。

とすると　Ｗ。　で表わされる。ゲルが多孔質である場
合、ゲルの材質が疎水性のものであっても、表面の親水
化処理によシ上記の含水率を満たすものでめれげ用いる
ことが出来る。

またゲルの厚さは、浮すざると応答時間の増大を引きお
こすため、通常５〜１００μが好ましい。

この親水性ゲル４としては、セルロース、ポリヒドロキ
ンエチルメタアクリレート、エチレンビニルアルコール
共重合体等のポリマーゲルが使用できる。オートクレー
ブ数回可能なものとしては、上記ホＩＪマーや、ポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）。

ポリアクリルアミド等の水浴性ポリマーを架橋によって
不浴化したものが用いられる。架橋法としてはポリマー
を浴液状でコーティングしてから、架橋剤もしくは熱、
光により架橋する方法、モノマーと架橋剤を塗布してか
ら車台する方法等がるる。前者の例としてはポリビニル
アルコールをグルタルアルデヒド−？ｌクロム酸塩と光
にょシ架橋する方法や、グリシジルエーテルを共重合し
たポリヒドロキシエチルメタアクリレートを熱処理によ
）架橋する方法、また後者の方法としては、ヒドロキシ
エチルメタアクリレートとエチレングリコールジメタア
クリル咳エステルの混合液体を塗布後１合させる方法等
がある。

このゲルは、均實な含水グルであっても不均買な多孔性
のゲルでめっでもかまわないが、後者の方がオートクレ
ーブ滅菌に耐えるような硬い素材でもｒＩ！素透素性過
性くすることができるために好ましい。このような多孔
質の親水ゲルには、架橋されたＰＶＡやＥＶＡ、ポリス
ルホン、アセテート樹脂などがあり、これらは人工腎臓
用、逆浸透に用いられている膜と本實的に同じものであ
り、同様の方法で作ることができる。

３は陽極線を被覆する親水性の中空糸でろシ、主として
′１％液を固足する役をはたしている。電解液は陽極に
おいて陰イオンが消費される。そのため中空糸で保持で
きる電解液の量がセンサの寿命を決廻する。従って中空
糸の体積及び含水率は大きい方が寿命の点から好ましい
が、あまり体積を大きくするとセンナの体積が大きくな
るので、通常厚ぷは５０〜１０００μが適当である。

このような中空糸３の材質は、上述の親水性ゲル４と同
じものが使用でさる。

上記カテーテルに収納される陰極２は金、白金、銀等の
責合ｐｆ４Ｉｖｊ！、ま７′！：陽極には銀、鉛線等が
用いられるが、通常陰極には白金、陽極には銀が用いら
れる。

これらの陰極と陽極は図面に示すように、先端部におい
てカテーテル６より露出し、内部電解液５によって電気
的につながっている。内部電解液も、上述の中空糸３、
るるいは、親水ゲル４と同じく電解液を含んだ親水性ゲ
ルであるが、この部分の変形は応答にあまり大きな影響
を与えないので電解液ゲル４に示した材質の他、未架橋
ＰＶＡ等の比較的熱や外力に弱いゲルをも用いることが
できる。

またカテーテル６は電気的な絶縁が良好であることが必
要で、通常ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、
ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、シリコン樹脂、エボ
午シ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。

カテーテル６への２つの極の挿入は、カテーテル作製後
行なってもよいし、陰極と陽極を配ｍ後カテーテルの成
型を行なってもよい。

９はガス透過性膜であり、一般にポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ４弗化エチレン、シリコン樹脂等のガス
透過性の大きいものが用いられる。

７は陰極の絶縁を完全にするための二車絶縁でめシ、８
はセンサのたわみをなくするための芯材でめる。

本発明の酸素センサは電解液が親水性ポリマーからなる
中空糸で固定されている之めに耐オートクレーブ性を有
する。また先端に感応部があり、またその感応部を短か
く作ることが出来るために血管、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、他の孔に他のセンナを収納するこ
とにより容易に多頁センサを作製することができる。

以下実施例及び比較例により本発明の詳細な説明する。

実施例及び比較例 長さ６　ｃｍ　％直径０．１ｆｌの白金線を外径０．４
ｆｌ。

内径０．２　ｇｍのナイロン１１＆Ｉのカテーテル間に
埋め込み、チューブ内の空隙をエボキノ樹脂で充填した
後、白金線の先端を斜めにカットして、断面をゐに出さ
せ、次いで露出した先端を親水性ポリマ〜でニア−ティ
７グレ、０．０５　Ｍ　ＮａＨＣＯｓ　、　　０．１　
Ｍ　Ｎａ（７水溶液を親水性ポリマーに吸収させて陰極
を作製した。

一万上記水浴液を含浸させ念中空糸に長さ７砿、直径０
．２′Ｂ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図に示す直径０．５　ｍｍとＱ、３　ｉｎの
２つの孔を有する外径１．２鵡のシリコ／カテーテルを
ヘキサンで膨潤させた後、谷孔に陽極と陰極を埋め込ん
で絶縁樹脂で固足し、ざらに陰極と陽極釦先端を封止し
た外径０．７１ｍ　、膜厚Ｑ、　ｌ　ａｍ、長さ３ｆｌ
のシリコンチューブをかぶせ、シリコン接看剤でカテー
テルに固定して酸素センナを作製した。このセンサを１
２０℃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。

以下計白 （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、長時間
の寿命、良好な応答性を示し、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図は不発明の酸素センサの断面図でめり、第２図は
第１図のＡ−に、Ｂ−Ｂ’の各断面図でめる。 １・・・・・陽極線　　２・・・・・陰極線３・・・中
空糸　　　　４・・・・・・親水ゲル５・・・・・・ｆ
ｆｌ解液

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解液を含有する親水性中空糸で少くとも先端部が被覆
   された陽極線と、先端部が親水性ゲルで被覆された陰極
   線を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、しかも該陽極線を被覆した中空糸と陰極
   線の先端部を電気的に接触させて、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。