一氧化氮检测元件及其制造方法技术

本发明专利技术在于提供一种能够高速地检测混合气体中所含有的十数ppb水平的极微量的NO气体的一氧化氮检测元件及其制造方法。在包括基体（12）和形成于上述基体的表面的探测膜（11）的一氧化氮检测元件中，上述探测膜包含一氧化氮检测颗粒和高分子粘接剂，上述一氧化氮检测颗粒是通过将具有卟啉骨架并且具有二价的钴作为中心金属的色素吸附于无机颗粒的表面而形成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测混合气体中所含有的微量的一氧化氮的。
技术介绍
一氧化氮(以下，也记为NO)自从发现其作为肌肉舒缓因子的主体而发挥作用以来，明确了其生理机能，研究了作为神经信息传递物质或感染症的标记的利用。特别是，呼出气体中的NO气体分析，作为近年来持续增加的哮喘或过敏引起的呼吸道炎症的标记而备受注目。利用该分析法，能够不对患者增加负担，进行非侵袭性的疾病诊断。已知呼出气体中的NO气体浓度，正常成年人为2ppb 20ppb，而在哮喘或过敏等呼吸道炎症时大约增大至3倍。另外，小孩的呼出气体中的NO气体浓度，低于正常成年人的NO气体浓度。因此，需要测定呼出气体中的微量的NO气体浓度。只要能够实现能够测定微量浓度的NO气体的小型且简易的测定器，就能够在患者的呼吸道炎症程度的判定和哮喘治疗药的给药量等哮喘的治疗方针的确定中利用。以往，呼出气体中的NO气体测定是通过在减压下使患者的呼出气体与臭氧反应，激发该呼出气体中所含的NO气体的一部分，检测其返回基态时发出的光而进行的。但是，该化学发光法中，存在需要臭氧发生装置等昂贵的周边装置、其维护管理困难的问题。为了使哮喘患者在医院或在家里测定每日呼出气体中的NO气体浓度，进行哮喘的自我管理，需要一种廉价、小型、气体选择性优异、能够迅速地测定的高灵敏度的NO气体测定器。近年来，报道了如下方法:在真空腔室内，使以溶胶-凝胶法制作的二氧化硅膜中所含有的四磺基噻吩基卟啉钴(以下记为Co{T(5-ST)P})与NO气体反应，使用紫外可见分光测定器检测与Co{T(5 -ST)P}配位结合的NO (例如，参照非专利文献I)。根据本方法，为了实现NO气体的选择性，在Co {T (S-ST) P}的存在下使硅酸乙酯以24小时缓慢水解，在玻璃基板上涂布所得到的溶液，使其干燥，形成含有Co IT(S-ST) P}的非晶二氧化硅膜。使用该膜作为NO传感器，成功地在传感器温度200°C检测出17ppm的NO气体。另外，报道了如下方法:在四苯基卟啉钴(5，10, 15，20-四苯基_21!1，23!1-卟吩钴，以下记为CoTPP)的氯仿溶液中浸溃多孔玻璃板之后，使其干燥，由此形成使CoTPP载持于多孔玻璃板得到的NO传感器(例如，参照非专利文献2)。根据该报道，将该传感器装入用油扩散泵抽真空得到的反应装置中，用红外分光测定装置或紫外可见分光测定器检测NO气体。报道有使用在溶胶-凝胶玻璃中封入细胞色素C得到的NO传感器光学地检测NO气体的方法(例如，参照专利文献I)。另一方面，报道有不针对NO气体、但在粘接剂层固定了含浸有对于需要检测的气体显色的试剂的二氧化硅溶胶颗粒的气体检测胶带(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2008-530527号公报专利文献2:日本特开2003-227800号公报非专利文献非专利文献1:Hiromichi ARAI 等，“Optical Detection of Nitrogen Monoxideby Metal PorphineDispersed Amorphous Silica Film”，日本化学会速报志，CHEMISTRYLETTERS, 1988 年，pp.521-524非专利文献2:宫本诚、花里善夫，《2 /O卜f卜9 7工二；7工>J X U'- /O卜寸 > >錯体(二杉It 6 NO吸着杉J: σ NO接触分解特性》(钴四苯基卟啉和钴Salen配位化合物中的NO吸附和NO催化裂化特性)，日本化学会志，1998年，Νο5, ρρ338_34
技术实现思路
专利技术所要解决的课题使用现有的利用由溶胶-凝胶法得到的非晶二氧化硅膜或利用多孔玻璃板和卟啉的传感器，能够高灵敏度地探测微量的NO气体。但是，存在如下课题:由于作为探测剂的口卜啉包含于非晶二氧化娃膜内部或载持于多孔玻璃板表面的微细的细孔内部，从而NO气体从上述探测剂吸附和脱附需要时间，检测十数PPb水平的极微量的NO气体时应答时间长，不能高速地检测。本专利技术是鉴于上述现状作出的，目的在于提供一种即使是混合气体中所含有的十数PPb水平的极微量的NO气体也能够高速地检测的。用于解决课题的方法本专利技术涉及一种一氧化氮检测元件，包括基体和形成于上述基体表面的探测膜，其中，上述探测膜包含一氧化氮检测颗粒和高分子粘接剂，上述一氧化氮检测颗粒是通过将具有卟啉骨架并且具有二价的钴作为中心金属的色素吸附在无机颗粒的表面而形成的。根据本专利技术的一氧化氮检测元件，即使是数ppb 十数ppb的极微量的NO气体，也能够高速、高精度地检测。可认为这是由于以下的原因带来的。本专利技术中，在无机颗粒的表面吸附钴卟啉，其被高分子粘接剂固定于基体表面，由此，NO气体就容易接近钴卟啉。因此，不是NO气体的扩散，而是在颗粒表面的反应成为限速步骤，能够迅速地加快伴随作为卟啉中心金属的钴和NO气体的电荷移动的配位结合。另一方面，在现有的结构中，叶啉含有在非晶二氧化硅膜内部或者载持于多孔玻璃板表面的微细的细孔内部，因此，NO气体接近钴需要时间，可以认为NO气体的扩散成为限速步骤。另外，本专利技术还涉及一种一氧化氮检测装置，其包括:上述一氧化氮检测元件，气体导入部，使上述一氧化氮检测元件的上述探测膜的表面与具有含有一氧化氮可能性的测定气体接触，投光部，对上述探测膜照射光，和受光部，接受从上述探测膜所反射的光或透过上述探测膜的光。另外，本专利技术还涉及一种一氧化氮检测方法，其包括:将上述一氧化氮检测元件初始化的第一工序；在第一工序之后，对上述一氧化氮检测元件的上述探测膜照射光并测定上述探测膜的光吸收率的第二工序；在第二工序之后，使上述探测膜与具有含有一氧化氮可能性的测定气体接触的第三工序；在第三工序之后，对上述探测膜照射光并测定上述探测膜的光吸收率的第四工序；和通过比较第四工序中所得到的上述光吸收率与第二工序中所得到的上述光吸收率，确定上述测定气体中所含的一氧化氮浓度的第五工序。另外，本专利技术还涉及一种一氧化氮检测方法，其包括:将在第一溶剂中溶解高分子粘接剂形成的高分子粘接剂溶液涂布于基体表面的工序；混合具有卟啉骨架并且具有二价的钴作为中心金属的色素、无机颗粒和第二溶齐U，由此制作包含在上述无机颗粒的表面吸附有上述色素的一氧化氮检测颗粒和上述第二溶剂的制备液的工序；在上述基体表面所涂布的上述高分子粘接剂溶液中添加上述制备液的工序；和使上述第一溶剂和上述第二溶剂干燥，在上述基体上形成含有上述一氧化氮检测颗粒和上述闻分子粘接剂的探测I吴的工序。专利技术的效果通过本专利技术的一氧化氮检测元件，即使是数ppb 十数ppb的极微量的NO气体，也能够高速、高精度地检测。附图说明图1是表示包括本专利技术的一氧化氮检测元件的一氧化氮检测装置的结构的示意图。图2是本专利技术的一氧化氮检测元件的剖面示意图。图3是表示构成探测膜11的材料的关系的放大示意图。图4是本专利技术的一氧化氮检测元件显示的紫外-可见光反射光谱。图5是表不将本专利技术的一氧化氮检测兀件暴露于Ippm-NO气体前后的光反射率的变化的曲线图。图6是表示将本专利技术的一氧化氮检测元件暴露于Ippm-NO气体测定得到的光吸收率与NO灵敏度和NO应答时间的关系的曲线图。图7是表示将本专利技术的一氧化氮检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.03 JP 2010-1743351.一种一氧化氮检测元件，包括基体和形成于所述基体表面的探测膜，所述一氧化氮检测元件的特征在于: 所述探测膜包含一氧化氮检测颗粒和高分子粘接剂， 所述一氧化氮检测颗粒是通过将具有卟啉骨架并且具有二价的钴作为中心金属的色素吸附于无机颗粒的表面而形成的。2.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述高分子粘接剂相对于所述无机颗粒的重量比为0.07g/g以上、0.20g/g以下。3.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述色素相对于所述无机颗粒的摩尔重量比为1.0X 10_6摩尔/g以上、1.0X 10_5摩尔/g以下。4.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述探测膜的每单位面积的钴原子数为IO15个/cm2以上、IO16个/cm2以下。5.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述一氧化氮检测元件中，从光学波长400nm到450nm的最大光吸收率为10%以上、30%以下。6.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述探测膜还包含非离子性表面活性剂。7.如权利要求6所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述色素相对于所述非离子性表面活性剂的摩尔重量比为3.0X 10_6摩尔/g以上、3.0X10—4摩尔/g以下。8.如权利要求6所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述非离子性表面活性剂相对于所述无机颗粒的重量比为0.05g/g以上、lg/g以下。9.如权利要求6所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述非离子性表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)为13以上、15以下。10.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述无机颗粒为二氧化硅或α -氧化铝，或者两种颗粒的混合物。11.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述无机颗粒为拨水处理过的无机颗粒。12.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述无机颗粒的粒径为6 12 μ m。13.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述探测膜的每单位面积的所述一氧化氮检测颗粒的重量为0.2mg/cm2 2.0mg/cm2。14.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述色素在具有二价的钴的基础上还具有三价的钴作为中心金属。15.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述色素为四苯基卟啉钴或四甲氧基苯基卟啉钴，或者两种化合物的混合物。16.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述色素为四羟基苯基卟啉钴。17.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于:所述高分子粘接剂的玻璃化转变温度为_150°C 150°C。18.如权利要求1所述的一氧化氮检测元件，其特征在于: 所述基体为塑料基板、陶瓷基板、金属基板、纸、织造布或者无纺布。19.一种一氧化氮检测装置，其特征在于，包括: 权利要求1所述的一氧化氮检测元件； 气体导入部，使所述一氧化氮检测元件的所述探测膜表面与具有含有一氧化氮可能性的测定气体接触； 投光部，对所述探测膜照射光；和 受光部，接受从所述探测膜所反射的光或透过所述探测膜的光。20.一种一氧化氮检测方法，其特征 在于，包括: 将权利要求1所述的一氧化氮检测元件初始化的第一工序； 在第一工序之后，对所述一氧化氮检测元件的所述探测膜照射光并测定所述探测膜的光吸收率的第二工序...

【专利技术属性】
技术研发人员：平中弘一，永松丰史，定冈芳彦，板垣吉晃，
申请(专利权)人：松下健康医疗器械株式会社，国立大学法人爱媛大学，
类型：
国别省市：