長寿命医用小型酸素センサの開発

长寿命医用小型氧传感器的研制

基本信息

批准号：
05680752
负责人：
高橋幸郎
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05680752/
关键词：
酸素センサ微細加工半導体カテーテル

项目摘要

本研究では、IC製造技術を用いてカソード面積の変化が最小になるようなカソードチップを製作した。このカソードの構造は、カソード金属にはAu、導電層にボロンをドープしたポリシリコンを用いており、絶縁膜はSiO_2とポリイミドの2層構造とした。この構造によりAuとポリイミドの剥離が進んだ場合でもカソード面積の変化を最小にすることができる。また、流れの影響を減少させるためにカソードをマルチ化した。第2の対策として、内部電解液と同じ0.1MKCl溶液に2%の寒天を添加した塩橋をカテーテル内部に充填し、その中にアノードを設置した。これによりアノードとカソードが空間的に分離し、電極活性物質のカソード側への拡散による化学的クロストークを減らすことができる。以上の対策のもとに、アノード・カソード・電解液・塩橋は全て同一セル内に設置することとし、ここでは外径1.5mm、内径0.9mmのカテーテルを用いた。カソード表面には内部電解液保持用のpHEMAを塗布してあり、ガス透過膜には、DIP法による膜厚約1μmの非晶質テフロンを用いた。この様な構造で試作したセンサの特性は、感度:6.7nA/mmHg、応答時間:22sec(N2→O2)、流れの影響:流速ゼロの時1.33%減少(カソード直径50μm)、経時特性:100時間以上の安定な動作が得られた。ガス透過膜にDIP法による薄い非晶質テフロンを用いることにより比較的速い応答時間が得られ、面積の小さなカソードでマルチ化することにより感度を下げずに流れの影響を減少させることができた。また、100時間以上の安定動作を示すことから、本研究で行ったカソードの改良、アノードからの電極活性物質のカソードへの移動を塩橋の中にアノードを設置することにより防ぐという構造は、小型クラーク型酸素センサの長寿命化、安定化に非常に有効であるといえる。

在这项研究中，我们生产了一种使用IC制造技术来最大程度地减少阴极区域的变化的阴极芯片。该阴极的结构是由Au制成的，用于阴极金属，一个在导电层上掺杂的硼的聚汽油，并且绝缘膜是SIO_2和PolyiriDES的两层结构。即使AU和聚酰亚胺剥离，这种结构也可以最大程度地减少阴极区域的变化。此外，将阴极乘以减少流动的影响。作为第二次对策，在导管内部填充了与内部电解质的0.1 MKCL溶液中的2％琼脂，并在其中填充了阳极。结果，由于电极活性物质扩散到阴极侧，阳极和阴极在空间上分离，从而减少了化学交叉对话。基于上述措施，将阳极，阴极，电解质和盐桥安装在同一电池中，并且在此使用了外径为1.5 mm的导管，此处使用了0.9 mm的内径。用于持有内部电解溶液的PHEMA将应用于阴极的表面，并使用浸入约1μm的浸入方法的非链酮特氟龙，使用浸入方法。用这种结构进行原型的传感器的特征是敏感性：6.7NA/mmHg，响应时间：22秒（N2→O2），流动的影响：零流量（阴极直径50μm）下降1.33％随着时间的推移，稳定的操作得到了。通过在透射膜中使用稀薄的非晶型teflon，已经获得了相对快速的响应时间，并且在小阴极中的多转化使其降低了流动的影响而不降低敏感性。此外，由于显示了100小时或更长时间的稳定操作，因此在本研究中进行的阴极的改善以及电极活性物质从阳极到盐桥中阴极的移动的结构是防止盐桥。