[发明专利]氮氧化物检测元件、氮氧化物检测传感器和使用其的氮氧化物浓度测定装置及氮氧化物浓度测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮氧化物检测传感器。

背景技术

一氧化氮(以下称为NO)作为血管舒张因子的本体被发现以来，NO的生理作用得到明确，可以用作神经递质或感染症的标记物。

特别是，呼气中的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感染的标记物受到重视。还有因为能够实现不会给患者带来负担的无创疾病诊断而受到瞩目。已知呼气中的NO气体浓度在正常人中为2ppb～20ppb，但在哮喘或过敏等呼吸道炎症时约增大到3倍。因此，通过测定呼气NO气体，能够应用于患者的呼吸道炎症程度的判定、哮喘治疗药的给药量的确定等哮喘的治疗方针。

一直以来，呼气用的NO的测定方法中，使从患者的呼气收集的NO在减压下与臭氧反应，检测这时所发出的光。但是，该化学发光法需要臭氧发生装置等高价的配套装置，而且维护保养困难。

因此，为了哮喘患者在医院或自己家中每天测定NO，进行哮喘的自我管理，需要价廉、小型、气体选择性优良、高灵敏度的NO测定器。

近年来，出现了如下的方法：在真空室内使承载于溶胶·凝胶二氧化硅的四磺基噻吩卟啉钴(以下称为Co{T(5-ST)P})与NO反应，通过分光测定检测与Co{T(5-ST)P}配位的NO(例如，参见非专利文献1)。

在该方法中，为了得到氮氧化物气体和其他气体的反应性的差异，将承载于溶胶·凝胶二氧化硅表面的Co{T(5-ST)P}加热至200℃，成功检测了17ppm的NO气体。

另外，作为NO传感器，开发了如下的传感器：在GaAs场效应晶体管上使Ga氧化形成Ga₂O₃，在该Ga₂O₃上形成血卟啉IX、或原卟啉IX、或氯化血红素、或卟啉II氯化钴的单分子膜，预先赋予栅电位，通过与NO反应所产生的电流变化测定NO浓度(例如参见专利文献1)。

另外，还已知如下的方法：在真空室内使四苯基卟啉钴(5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟啉钴(以下称为CoTPP))与NO反应，通过红外分光测定检测与CoTPP配位的NO(例如参见非专利文献2)。

另外，还公开过如下的方法：为了提高重现性，在基体的背侧装备由铟锡氧化物形成的温度控制器，在所述基体表面形成含苯并三氮杂卟啉的膜，该苯并三氮杂卟啉含有铬(Cr³⁺)、氧钒根(VO)、锰(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)等过渡金属，制成气体传感器，在气体暴露前将传感器预热。将所述传感器以130℃预热，以导电率的变化测定对250ppm至100％的浓度的氯气的反应性。关于传感器恢复的预热效果，无预热处理时，气体暴露后耗费24小时恢复，而预热处理温度190℃时，耗费4分钟恢复，但以190℃高温预热时，第二次暴露以后，对于氯气的传感器的变化量慢慢减少，气体传感器发生劣化(例如参见专利文献2)。

另外还公开过为了测定VOC气体的成分，配置多种以锡(Sn⁴⁺)、钴(Co³⁺及Co²⁺)、铬(Cr³⁺)、铁(Fe³⁺)、钌(Ru²⁺)、锌(Zn²⁺)、银(Ag²⁺)、自由基(2H⁺)为卟啉中心金属的卟啉的挥发性气体检测方法(例如参见专利文献3)。

还公开过将使用了不含中心金属的卟啉色基或以锌(Zn)为中心金属的四苯基卟啉锌的高分子基质作为检测材料，检测卤素气体、卤代烃等有害气体的方法和装置(例如参见专利文献4)。

专利文献

专利文献1：WO02/057738A2公报

专利文献2：日本专利特表平5-505871公报

专利文献3：美国专利公报6495102

专利文献4：美国专利公报6096557

非专利文献

非专利文献1：日本化学会速报志CHEMISTRY LETTERS pp.521-524，1988，“Optical Detection of Nitrogen Monoxide by Metal PorphineDispersed Amorphous Silica Film(使用分散有金属卟啉的无定形二氧化硅膜的一氧化二氮的光学检测)”Hiromichi ARAI等