JPS6157771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は組織内又は血液中の炭酸ガスの濃度
（又は分圧）を経皮的に測定する電極装置に関す
るものである。血液中の炭酸ガス濃度を知ること
は、生体の呼吸及び代謝機能の良否並びに血液中
のPH濃度の近似値を知るための臨床検査において
極めて重要である。従来、血液中の炭酸ガスの濃
度（又は分圧）を測定する方法としては、血液特
に動脈中の血液を抜き取つて直接測定する方法が
主として用いられているが、この方法では経時的
連続測定が不可能であることと患者に苦痛を与え
ることが問題であつた。特に、未熟児・新生児の
場合には採血による侵襲が大きいため実施に著し
い困難を伴なつた。 経皮的電極方式は、上記の直接方法とは異なり
血液から組織を通じて拡散された炭酸ガスを皮膚
面で捕促し、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。 本発明は経皮的血中炭酸ガスセンサーの改良に
かかわるもので、特にPH変化を検出するためのガ
ラス電極の構造並びにセンサーの全体構造に関す
るものである。 第１図は既に実用化されている従来型の経皮的
血中炭酸ガスセンサーの構造を示したもので、
H⁺イオン応答性（PH応答性）のガラス薄膜１を
底部に熔着したガラス容器２の内部にKcl又は
Nacl等の水溶液を主体とした内部電解液３及び
表面をAgcl化した銀線４等を封入してなるガラ
ス電極５、並びに銀／塩化銀等の外部比較電極６
が内蔵された上蓋部７、電極膜８をあらかじめ貼
り付けた膜ホルダー９、発熱体１０及び感熱体１
１の埋め込まれた加熱部１２の３つの独立した部
分より構成され、膜ホルダー部が上蓋部と加熱部
との間に容易に装着出来る構造となつている。 なお、電極膜とガラス薄膜との間には
NaHCO₃，Nacl又はKcl等の混合水溶液よりなる
電解液１３及び必要により紙、ナイロン布等のス
ペーサー等が介在される。 しかしながら前記の従来型のセンサーは、PH応
答性のガラス容器の内に、前記内部電解液を封入
した構造となつているため、 センサーが横転した場合PH応答性のガラス薄
膜面の内部電解液が移動して液切れを起こすた
めセンサーとしての働きが失なわれる。 寒冷地で使用する場合内部電解液が凍結して
ガラスが破れる等のトラブルを生ずる。 経皮測定時にセンサーを加熱すると内部電解
液の一部がガラス容器内で蒸発して露結する時
センサーの応答が異常となる。 内部電解液がリークして絶縁不良を来たし易
い。 ガラス薄膜部が破損し易い 等のガラス電極部に起因する問題以外に前記従
来型のセンサーは、ガラス電極及び外部電極を内
蔵した上蓋部７と加熱ヒーター及び温度検出素子
等を内蔵した加熱部１２がそれぞれ独立した部材
を構成しているため上蓋部と加熱部とにそれぞれ
リード線１４及び１５を取り付ける必要があり、
このリード線があるために上蓋部と加熱部はネジ
等の回転機構により両者を固着することが出来
ず、ビス１６を用いて両者を固着するという方式
が用いられている。 このため各ビスの締め付けが均一でない場合に
は上蓋部と加熱部が歪んだ状態で固着され、電極
の端面と電極膜面が同様に歪んだ状態で被合され
ることになり、このため電極の安定性が悪くな
る。その他ビスの着脱が面到で、着脱時にビスが
紛失する等のトラブルが発生しがちである。等セ
ンサーの全体構造上の問題がある。 第２図は本発明によりなるセンサーの構造を示
したものでガラス電極の構造が従来品とは全く異
なる。図中１７はH⁺イオン応答性のガラス薄
膜、１８は高絶縁性のガラス管で、該ガラス管の
端部でH⁺イオン応答性のガラス薄膜が熔着、或
いは接着剤により接着されることによりガラス容
器が構成されている。本例はガラスを使用した場
合について説明したが、セラミツク、プラスチツ
ク等も使用可能である。１９はガラス薄膜１７の
全面及びガラス管１８の一部又は全面に形成され
たAg、pt、Au等の金属あるいはAgcl，Agl等の
金属塩などよりなる導電性薄膜で真空蒸着法、イ
オンプレーテイング法等により形成される。又融
点が使用するガラスの融点よりも低い塩類におい
ては熱溶融法によつてもガラス面に薄膜を形成さ
せることが出来る。２０はガラス電極のリード線
で、半田又は導電性接着剤等により金属又は塩類
の薄膜面と結合されている。 ２１はシリコーンゴム及びエポキシ樹脂等の硬
化型液状ゴム又は熱硬化性樹脂で、リード線取り
付け部の補強及びガラス薄膜を補強する目的でガ
ラス電極の内部に充填される。 ２２は銀／塩化銀等よりなる外部比較電極で本
発明によるガラス電極の外周部に設けられる。 前記ガラス電極及び外部比較電極２２の外周に
絶縁材を介して加熱ヒーター２４及び温度検出素
子２５を内蔵した加熱部材２３を一体に設けた電
極本体部２６及び第２の部材として電極膜２７を
あらかじめ貼り付けた膜ホルダー２８、並びに第
３の部材として膜ホルダーを電極面に被合し、か
つ皮膚に電極本体部の加熱部材２３からの熱流を
伝えて皮膚を加熱するための皮膚加熱板２９の３
つの独立した部分よりなり加熱体と皮膚加熱体と
は端部でネジ３０，３０′により着脱可能なるご
とく構成されている。 次に本発明の特長と効果について説明する。内
部電解液を使用せずにH⁺イオン濃度変化（PH変
化）の測定が出来るため、 イ 横転してもセンサーの機能を損うことがな
い。 ロ 寒冷地で内部電解液が凍結し、ガラス電極が
破損するというトラブルがない。 ハ センサーを加熱した場合、内部電解液の一部
が蒸発してガラス電極の空間部に露結すること
によつて生ずる電位の異常挙動がない。 ニ 内部電解液がガラス電極より洩れ出すことに
よるトラブルの発生する恐れはない。 ホ ガラス電極の内面をシリコーンゴム、及びエ
ポキシ樹脂等で充填補強することが出来るため
ガラス電極のガラス薄膜部が著しく補強され外
部からの衝撃及び外圧等に対して従来品に比べ
てはるかに強靭となる。 等のガラス電極に起因する従来型センサーの持
つ欠点を排除することが出来ると共に全体構造と
して電極本体部の加熱部材２３と皮膚加熱板２９
がネジ部３０，３０′で接合され、膜ホルダー２
８が皮膚加熱部により電極側に圧着される構造と
なつているため、陰陽両極からの信号線、ヒータ
ー線及び感熱素子からのリード線等が電極本体部
に結集することが可能となる。 これによつて従来使用されていたセンサーに見
られるごとくリード線を電極側１４と加熱体側１
５とに分離する必要がなくなり、１本のコード２
７でセンサーと繋ぐことが出来るようになつた。
この結果皮膚加熱体は電極本体部より完全に独立
した部材として切り離すことが可能となりネジを
用いた回転機構によつて接合することが可能とな
つた。これによつて従来のビス止め法に見られた
欠点、即ち膜面の電極面への被合が均一に出来ず
そのため特性が不安定になりがちであること、及
びビスを使用して上蓋部と加熱部とを接合する場
合にビスを紛失したりするトラブル等を無くすこ
とが出来る。 本発明によれば前記のごとく、特性面、取り扱
い、耐久性等総ての点で従来品の持つ欠点をカバ
ーし得る優れた経皮血中炭酸ガス分圧測定器用セ
ンサーを提供することが出来る。 実施例 ガラス薄膜の組成として重量でNa₂O25％、
CaO10％、SiO₂65％を用い、ガラス薄膜の厚さ
を0.15mm、PH応答部の直径を６mmφとし、鉛ガラ
スの円筒の端部に前記ガラス薄膜をガラス半田に
より熔着したガラス容器の内面に白金を真空蒸着
し、白金蒸着面に低融点半田を用いてリード線を
取り付け、このガラス容器の内面の空間部に常温
硬化性のシリコーンゴムを注入硬化させたものを
ガラス電極として使用した。 前記ガラス電極の外周部には0.1NHcl中で電解
法により表面を塩化銀化した銀環を外部比較電極
として、エポキシ樹脂を用いて接着固定した。 外部電解液としては0.02mol Nacl＋0.005mol
NaHCO₃を用いた。電極膜としては20μ厚のポリ
四弗化エチレンフイルムを用いた。 上記の製作条件により製作した第２図に示した
本発明によりなるセンサーは第１表に示したごと
く優れた特性と操作性を有している。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は従来使用されている経皮血中炭酸ガス
濃度測定用センサーの構造説明図で、図中の記号
は下記の部材を示す。第２図は本発明による経皮
血中炭酸ガス濃度測定用センサーの説明図で、図
中の記号は下記の部材を示す。 １……H⁺イオン応答性ガラス薄膜、２……ガ
ラス容器、３……内部電解液、４……表面を
Agcl化した銀線、５……ガラス電極、６……外
部比較電極、７……上蓋部、８……電極膜、９…
…膜ホルダー、１０……発熱体、１１……感熱
体、１２……加熱部、１３……電解液、１４……
電位測定用コード、１５……加熱体からのコー
ド、１６……ビス、１７……H⁺イオン応答性ガ
ラス薄膜、１８……高絶縁性の環状体、１９……
導電性薄膜、２０……ガラス電極のリード線、２
１……硬化型液状ゴム又は熱硬化性樹脂、２２…
…外部比較電極、２３……加熱部板、２４……加
熱ヒーター、２５……温度検出素子、２６……電
極本体部、２７……電極膜、２８……膜ホルダ
ー、２９……皮膚加熱板、３０，３０′……ネ
ジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ H⁺イオン応答性のガラス薄膜の内面に銀、
   金、白金などの金属を密着させ、これを内部電極
   としたガラス電極と、該ガラス電極の外周部に配
   置された銀／塩化銀などの外部比較電極及び加熱
   部材等を内蔵する本体部、並びに一端に電極膜を
   貼り付け、ガラス電極と電極膜との間に外部電解
   液を保持するための膜ホルダー、及び中央部に小
   孔を設けた皮膚加熱板の３つの着脱可能な部材に
   より構成され、加熱部材と皮膚加熱部とがそれら
   に切り込まれているネジによつて、接続されてい
   ることを特徴とする経皮的血中炭酸ガスセンサ
   ー。