日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 42(3): 98-107 (2025)
doi:10.20731/zeoraito.42.3.98

解説解説

高結晶性グラフェン被覆多孔性シリカ球を用いた長寿命な小型酸素センサ開発Development of Long-Life Miniaturized Oxygen Sensors Using Graphene-Coated Porous Silica Spheres

1産業技術総合研究所化学プロセス研究部門National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) ◇ 〒983–8551 宮城県仙台市宮城野区苦竹4–2–1

2株式会社テクノメディカTechno Medica Co., Ltd. ◇ 〒224–0041 神奈川県横浜市都筑区仲町台5–5–1

受理日:2025年6月2日Accepted: June 2, 2025
発行日:2025年7月15日Published: July 15, 2025
HTMLPDFEPUB3

COVID-19パンデミックを契機として,簡便に健康状態を把握できる「ポイント・オブ・ケア検査(POCT)」への関心が世界的に高まっている。特に,自宅で使用可能な機器においては,小型で操作が容易であり,かつ被検者への負担が少ないことが重要視されている。このような背景の下,救急患者の呼吸機能や代謝状態を評価するための「血液ガス分析装置」が注目を集めた。血液ガス分析装置は,血液中の酸素や二酸化炭素の濃度,pHなどを迅速に測定することにより,呼吸・代謝系の異常を診断するために不可欠な機器である。近年,救急車やベッドサイドで使用できるPOCT機器向けには,簡便で高精度な測定が求められており,その中心的構成要素である酸素センサの小型化が重要な課題となっている。従来,小型化において,広く用いられてきたAg/AgCl(銀/塩化銀)参照電極には,銀イオンの漏出によるセンサ劣化という問題が存在していた。この劣化は,センサの長期安定性を損ない,特に小型化と高信頼性が求められるPOCT機器において顕著な課題である。こうした課題に対して,有力な解決策として期待されているのが,グラフェンで被覆した多孔質シリカ球(Graphene-coated Porous Silica Sphere; G/PSS)にプルシアンブルー(PB)を固定した新たな参照電極材料である。PBは水への溶解度が極めて低く,金属イオンの漏出がないため,小型センサにおいても高い安定性を発揮する。加えて,G/PSSは高い導電性を有し,多孔質構造によるPBとの高い親和性により,長期にわたる電極性能の安定化が期待される。さらに,G/PSSは球状形状を有することから,印刷技術を用いた大量生産に適しており,安定した品質を維持しつつコストの低減を図ることが可能である。これらの特長により,G/PSS-PB複合体は次世代の血液ガス分析装置をはじめとするPOCTデバイスにおいて,高性能かつ低コストの酸素センサ実現の鍵となることが期待されている。

The COVID-19 pandemic has significantly increased interest in affordable point-of-care testing (POCT) technologies. As demand grows for medical devices that can be used at home, there is a particular need for compact and easy-to-use systems. Blood gas analyzers, which are used to assess a patient’s respiratory and metabolic status using arterial blood, are an important example of such diagnostic tools. Conventional oxygen sensors typically use Ag/AgCl as the reference electrode. However, this type of electrode is not suitable for miniaturized devices because it can release small amounts of silver ions. These ions may contaminate the working electrode and degrade the performance of the sensor. To overcome this limitation, we developed a new reference electrode using Prussian Blue (PB) dispersed in graphene-coated porous silica spheres (G/PSS). Prussian Blue has extremely low solubility in water, with a solubility product approximately one part in 1031 compared to AgCl. This makes it highly resistant to metal ion leaching, which is ideal for use in small devices. The G/PSS material provides conductive mesopores that physically support the PB clusters and ensure stable contact with the electrolyte, resulting in a consistent and reliable electrode potential. Additionally, the uniform spherical shape of the PB/G/PSS particles makes them suitable for screen printing. This allows for low-cost and reproducible manufacturing of the reference electrodes, supporting their use in next-generation POCT devices.

キーワード:酸素センサ;血液ガス分析装置;プルシアンブルー;グラフェン被覆シリカ多孔体球

Key words: oxygen sensors; blood gas analyzers; prussian blue; graphene-coated porous silica spheres

This page was created on 2025-07-04T13:28:17.127+09:00
This page was last modified on


このサイトは(株)国際文献社によって運用されています。