JPS6389143A - 酸素測定電極用電解液 - 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、寿命が大幅に延長された酸素測定電極用電解
液に関する。

〈従来の技術〉 血液特に動脈血液中の酸素濃度を知ることは、新生児並
びに人工呼吸を必要とする重症患者の呼吸管理を行なう
上で極めてｆ［要である。従来、動脈血液中の酸素濃度
（または分圧、以下同じ）を測定する方法としては、動
脈中の血液を抜き取って直接測定する方法が主として用
いられてきたが、この方法では経時的に連続測定を行う
ことが不可能であること、また患者に苦痛を与えること
が問題であった。特に呼吸管理を要する新生児において
は、低酸素による脳障害、その他の致命的な障害と、高
酸素による網膜破壊を防止するために動脈血酸素分圧を
當時測定し、測定値をもとに必要な処理をとることが要
求されているが、従来の動脈血の採血による方法では著
しく困難と患者への負担を伴う。

経皮酸素測定法は上記の直接法とは異なり、血液から皮
下組織を通じて拡散された酸素を皮膚の表面で捕捉し患
者に苦痛を与えることなく、経時的に連続測定が出来る
ものである。経皮酸素測定法に用いるセンサーの機構は
、特殊なりラーク型複合酸素電極に定温加熱機構を加え
たものでこれを被験者の皮膚表面にあてかうと皮下の組
織内の酸素が皮膚から拡散して、電極膜を通って貴金属
陰極に到達し、ここで還元されて水を生じる。

この電解電流から組織内の酸素分圧値が得られるのであ
るが、この際センサーに接する部分あるいはその附近の
皮膚を適温に加熱するとセンサー附近の皮下組織が局部
的に動脈化するので、センサーで測定される酸素分圧は
電極構造や測定条件が適切であれば動脈血のものに実質
的に等しいものとなる。

次に、動脈血酸素濃度の経皮的測定の原理を説明する。

センサーを皮膚に密着させ皮膚との接触面のセンサー温
度を４３〜４４℃に加熱すると、この部分の皮膚が加熱
されて皮下組織が動脈化する。そのため組織内の酸素ｖ
５度は動脈血中に含まわるものと実質的に等しいものと
なり、この酸素が皮膚組織を拡散して、膜を透過しざら
に電解液中を拡散して陰極に到達する。この際、陰極と
陽極の間に−０，５〜０．８ボルトの電圧を加えておく
と、陰極では酸素の還元が、陽極では銀の酸化反応が行
なわれる。なお、この時の電解液には塩化カリウム（に
α）が主体の電解液を用いる。

陰極（白金または金）の表面では ０□＋４１１”　＋４ｅ→４）１□０　（酸性の場合）
０２＋２１１２０＋４ｅ−＋４０８−　　（中性または
アルカリ性の場合） と０２量に応じた電子の消費を生じ 陽極（銀）の部分では ４Ａｇ＋　４α−→４＾ｇα＋４ｅ　　（あらゆるｐＨ
において） と電子の生成がある。

その結果、電極間に電解電流が流れるが、この電流はｔ
ｌｉを透過し、電解液中を拡散して陰極に到達した酸素
分子数、したがってＩＱ裏表面の酸素ガス濃度に比例す
るのでこの電流を測定することにより皮下組織、したが
って動脈血内の酸素濃度を近似的に測定できることにな
る。

第２図は最近開発されてこれまで使用されてきた在来の
動脈面等血中の酸素濃度または酸素分圧の連続測定用電
極の構造の一例を示しているが、図中１は電極の電極支
持部を有する蓋体、２は加熱用部材、３は酸素が選択的
に透過する半透性の電極膜８を下端面に張定した膜保持
部材、４は電解液Ｅを封止するためのシール部材、５は
ニクロム線等の電熱用コイルを巻装するための部材２に
設けた環状凹所、６は蓋体１と部材２とを連結するため
のねし孔、７は部材２の半径方向内側に張り出した伝熱
用平板、１０は白金または金環製の円周状陰極、１１は
例えば銀製の円筒状陽極、１２は陰極１０と陽極１１と
を絶縁するためのガラス環装の絶縁材、１４は伝熱用平
板に設けた対皮膚面用開孔、Ｅは電解液である。

ここで、電解液Ｅは、水とエチレングリコールの混合物
を溶媒とし、塩化物塩およびｐＨに対して緩衝作用を持
つ塩（例えばリン酸塩）を電解質とするものであった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述の経皮酸素測定電極は、人体に使用するときは勿論
、待機状態にあるときも、専用の測定装置コネクタに差
し込まれて４２〜４５℃に加温されている。

よって、従来の組成の電解液を用いた経皮酸素測定電極
は、２〜３週間使用すると電解液中の溶媒（水、エチレ
ングリコール）が蒸発してしまい７！ｔｑ定不能になり
、その都度電解液を交換しなければならないという欠点
を有していた。

以上経皮酸素測定電極を例にとって述べたが、一般の電
気化学的酸素測定電極においても、同様な電解液を使用
しているため、電解液中の溶媒が蒸発し易く、電解液を
頻繁に交換しなければならなかった。

よって、本発明は上記問題点に鑑み、酸素測定電極に使
用でき、寿命が大幅に延長された酸素測定電極用電解液
を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者は、前記目的を達成するために種々検討を重ね
た結果、はとんど蒸発することのない液体高分子に電解
質を溶解してなる電解液が、従来用いられている電解液
と同等の性能を長期に亘って維持できることを知見した
。かかる知見に基づく本発明の構成は、塩化物およびＭ
衝剤からなる電解質を常圧。

４５℃の蒸発速度が４０　ｎｌ／　ｃｍ　−ｄａｙ未満
の液体重合物に溶解してなることを特徴とする。

本発明に用いられる液体高分子は、塩化物塩および重炭
酸塩からなる電解質を必要量溶解できる液体状のもので
あればよく、また、蒸発速度（常圧、４５℃）が４０ｎ
ｌ／ｃｍ−ｄａｙ未満としたのは、例えば電解液室の表
面積が０．１２６ｃゴ位の場合の電解液は、５４→４４
への変化のＥｌ数が２００日以上となり、従来のものの
１０倍以上の寿命を有することになるからである。

また、上記液体高分子の中では、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコールなどの水溶性多価アルコ
ールが好適である。

ここで、ポリエチレングリコールでは分子量４００位ま
で、ポリプロピレングリコールでは分子量２０００位ま
で用いることかできる。

本発明で用いられる塩化物塩は、従来用いられているも
のでよい。ここで、塩化テトラメチルアンモニウム、塩
化テトラエチルアンモニウムなどの有機系塩化物塩を用
いた場合、無機系のものを用いた場合に較べて高濃度の
電解液が得られる。

また、緩衝剤としては、リン酸塩、ホウ酸塩、クエン酸
塩、酢酸塩、ギ酸塩など従来用いられているものでよい
。ここで、これらの塩は、テトラメチルアンモニウム、
テトラエチルアンモニウムなどの有機系陽イオンを含む
ものの方が、無機系陽イオンを含むものに較べて前記液
体重合体に対する溶解度が大きい。

〈実　施　例〉 次に本発明の好漬な一実施例を説明する。

本実施例では溶媒としてポリエチレングリコールを選び
、電解質に塩化テトラメチルアンモニウムおよびリン酸
水素アンモニウムを用いた。

０．１Ｍ塩化メチルアンモニウム、　０．１　Ｍリン酸
、　０．０５Ｍ水酸化テトラメチルアンモニウムを含む
水溶液Ａを５０ｍ！：Ａ整する。この水溶液Ａ３０ａＺ
にポリエチレングリコール（分子量４００）５０ｍｌを
混合した後８０℃の恒温乾燥量中に１週間放置して水分
を蒸発させる。

このようにして得た′電解液を第２図に示した経皮酸素
電極に適用して空気中での測定電流をモニタした。この
結果を第１図（ａ）に示す。比較のため従来技術にかか
る電極を用いて同様の測定を行い、その結果を第１図（
ｂ）に示す。

両図に示すように、従来技術にかかる電解液を用いた場
合（第１図（ｂ）参照）には、２０日位が使用限度だっ
たが、本発明にかかる電解液を用いた場合（第１図（ａ
）参照）には、５０日たっても溶媒の蒸発がなく、安定
した電位差か得られた。

〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
かかる酸素測定電極用電解液を用いると、溶媒の蒸発が
少ないため電解液の交換頻度が大幅に少なくなる。また
本発明にかかる電解液は、一般の酸素測定電極、経皮酸
素測定′ポ棒などに用いて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例にかかる電解液を用い
た経皮酸素電極での測定データを表すグラフ、第１図（
ｂ）は、従来技術にかかる電解液を用いた経皮酸素電極
での測定データを表すグラフ、第２図は経皮酸素電極の
断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）塩化物塩および緩衝剤からなる電解質を、常圧、４
   ５℃の蒸発速度が４０ｎｌ／ｃｍ・ｄａｙ未満の液体重
   合物に溶解してなることを特徴とする酸素測定電極用電
   解液。 ２）前記液体高分子がポリエチレングリコール、ポリプ
   ロピレングリコールなどの水溶性多価アルコールである
   特許請求の範囲第１項記載の酸素測定電極用電解液。 ３）前記塩化物塩が塩化テトラメチルアンモニウムある
   いは塩化テトラエチルアンモニウムである特許請求の範
   囲第１項あるいは第２項記載の酸素測定電極用電解液。 ４）前記緩衝剤がリン酸塩、ホウ酸塩、クエン酸塩、酢
   酸塩あるいはギ酸塩である特許請求の範囲第１項、第２
   項あるいは第３項記載の酸素測定電極用電解液。