CN102483386B - 用于临床诊断学的改进的离子选择电极模块 - Google Patents

Abstract

一种测定样品中的电解质的方法，包括：将样品添加到电解质模块，电解质模块包括稀释杯、流动室和泵，所述流动室具有流动通道，所述流动通道具有第一端和第二端，所述第一端流体地结合到所述稀释杯，并且所述第二端部流体地结合到所述泵；将所述样品与所述稀释杯中的稀释剂组合以产生稀释的样品；操作所述泵以将所述稀释的样品吸出到所述流动室中；测量所述流动室中的所述稀释的样品中的所述电解质；并且反转所述泵以经过所述第二端分配流体，从而将所述稀释的样品从所述流动室转移后退到所述稀释杯中。

Description

用于临床诊断学的改进的离子选择电极模块

相关申请的交叉引用

该申请要求2009年7月1日提交的美国临时申请第61/222,360号的权益，并且通过引用将其全部结合在此。

技术领域

本发明通常涉及包括离子选择电极(ISE)的化验。

背景技术

利用ISE装置分析诸如血清和小便的临床样品包括使用多个离子特定分析物电极来多次读取试验溶液。通常，分析物电极响应特殊的离子活度。在通常称为间接ISE系统的一些ISE系统中，试验溶液与稀释剂混合，产生化验混合物。稀释的试验溶液的使用减少了所需的试验溶液的量，并且减少了可能以高浓度存在于一些试验溶液中的物质的不利影响，该物质诸如是蛋白质。在一些系统中，相同试验溶液或化验混合物的不同的等分试样可能被应用于具有不同的特定电极的独立装置。其它系统将多个电极组合在一个测量装置中，从试验溶液的单个等分试样测定多个离子活度。然而，现有的多电极ISE装置可能使用体积大的结构来提供流过多个电极的适当的流体，并且可能相对需要大量的试验溶液来执行准确的混合和测量。

通常，离子选择电极(ISE)是一种传感器，该传感器通过电子手段响应溶液中的特定离子的活度。该传感器协同其它部件一起将特定离子的活度转换为可测量的电势。电极的传感部分普通由离子特定膜制成。参考电极完成用于测量该电势的电路。通常，接地连接使溶液联系到系统电子的地面，以使电噪声最小化，并且将电位带到与测量电子设备相容的范围中。在分析物电极和参考电极之间产生的电压可能用来测定溶液中的离子的活度。

离子选择电极被广泛地使用在用于测量水溶液中的离子浓度的生物化学和生物物理学化验中。临床电解质化验经常采用ISE来测定血清、血浆、脑脊液或小便中的多个离子活度。这样的试验溶液通常可在非常有限的数量中得到。现有的ISE系统使用与实际一样少容量的这种试验溶液，但是使用容量仍然相当大；一些系统使用65微升以上。这是用于其它常规临床化验的容量的十到二十倍。

通常，临床ISE系统持续地交换填充它的流体，依次向电极呈现第一化验混合物、参考溶液、第二化验混合物、参考溶液等等。保留在系统内的任何量的先前的流体必须是下一个流体的足够小比例的容量，它只是对测量结果贡献可忽视的影响。因此，ISE系统的容量对所需的试验溶液的量具有双重影响；首先，充足的化验混合物必须可以用来填补该容量；其次，化验混合物的容量必须比任何在先流体的剩余容量更加大。剩余流体的量依赖于湿润表面的面积和那个表面的几何形状。小转弯、暴露于湿润的未清扫过的死体积的复杂形状、以及粗糙表面全部增加剩余流体的量并且需要更多化验混合物，由此需要更多缺乏的试验溶液。

通常采用的一个试验溶液减小策略是使试验溶液的单个等分试样暴露于多个电极。在现有的多电极ISE试验装置中可能存在一些缺点。例如，一些现有的系统可能使用分离的、解体的部件来形成多电极ISE化验系统。通常，流体连接器和管连接现有的ISE系统的解体元件以互连工作系统。这些解体系统可能需要大量试验溶液来填充解体元件之间的流体连接器和管。可能仍然需要更多的试验溶液从管中和从流体连接器的死空间中冲洗在先流体。

此外，一些现有的系统在制备用于试验的样品中效率很低。尤其是，混合精确性和效率可能在一些间接的ISE系统中成问题。一些ISE系统可能使用机械的搅拌棒来将试验溶液与稀释剂混合。搅拌棒和类似的混合器与它们的关联驱动机构对ISE系统增加了机械的和操作的费用。搅拌棒还需要在不同试验溶液的应用之间彻底打扫，以防止可能使试验结果偏离的交叉污染(即遗留物)。此外，搅拌棒需要最低量的流体以进行有效地混合，从而在缺乏的试验样品上给予其他容量的约束。

其它临床ISE系统使用封闭的注射口，其中，稀释剂的流与试验溶液的流互相作用，通过密封在该注射口中的探针传送试验溶液的流。在这种系统中的流体混合取决于来自两个源的液流的互相贯通，是与流体粘度直接相对的处理。需要相对高的流体注入速度来引起该混合。在这种条件下维持希望的试验溶液与稀释剂的比率通常需要泵，泵是固有的比率计，诸如多室正位移比率泵。这种泵已经证实是成问题的，一部分是归因于在多个密封处的泄漏，引起扰乱电极电位的不希望的流体接合。封闭的注射口的所有表面都需要在不同的试验溶液的应用之间进行彻底打扫，以防止可能使试验结果偏离的遗留物。此外，密封在这种系统中的探针是可能需要经常保养的磨损部分。

一些现有的系统的另一个问题可能包含这些系统的接地结构。如上所述，典型的ISE系统使用接地连接，以将化验混合物电位带到用于电子设备的可测量的范围中。现有的ISE系统可能使用溶液接地，该溶液接地是悬浮和浸入化验混合物中的导电管或布置在分析物电极之间的流动通道中的接地板。接地可能通过需要胶水的结合来被固定。该胶水可能污染化验混合物，导致多余的ISE系统的测量中的电噪声、漂移或偏斜。悬浮在流动通道中的接地板可能产生难以清洗的死容积和裂缝，增加所需的试验溶液的容量。此外，溶液接地可能难以插入、组装或连接，增加ISE系统的结构的损耗。

一些现有的系统的又一个问题是需要比率泵或其它多室泵来准确地控制从稀释杯通过流动室的试验溶液、稀释剂、参考缓冲剂及其他溶液的移动。归因于泵的设计，溶液能够从一个室传到另一种室，从而污染该室中的溶液。因为不是所有溶液被同时使用，所以该溶液被反复地循环(例如，稀释剂被吸出并且被分配回到它的源)并且因此更可能污染整个系统。室之间的传送还可能引起半电池(half-cell)；产生的电位可能使ISE测量偏离。比率泵及其他多室泵可能是昂贵的并且难以维持。因为这些泵的部件的数目以及操作的复杂性，所以机械故障可能经常出现。这些故障还可能难以修复并且修复消耗时间。

发明内容

描述的间接的ISE方法和系统使用一体化主体来测定试验溶液的单一等分试样中的多个离子活度，一体化主体包括开口的稀释杯，采用分析物电极的形式的溶液接地，简单的和有效的混合方案，以及简化的两条途径的流动处理。该一体化主体减少了系统所需的空间并且减少了所需的试验溶液的容量。接地电极通过减少遗留物来减少所需的试验溶液的容量，并且提供布置灵活性以最小化电噪声。开口的稀释杯使用稀释剂注入的顺序以准确的稀释并且彻底地混合试验溶液，而没有使用其他的诸如搅拌棒的混合硬件，改进性能并且进一步减少所需的样品的容量。两条途径的流动处理通过消除与成问题的多级比率泵相关的外来电位，来减少系统复杂性，减少遗留物，并且改善性能。

一种测定样品中的电解质的ISE方法可以包括：将所述样品添加到电解质模块，所述电解质模块包括稀释杯、流动室和泵，所述流动室具有流动通道，所述流动通道具有第一端和第二端，所述第一端流体地结合到所述稀释杯，并且所述第二端流体地结合到所述泵；将所述样品与所述稀释杯中的稀释剂组合以产生稀释的样品；操作所述泵以将所述稀释的样品吸出到所述流动室中；测量所述流动室中的所述稀释的样品中的所述电解质；并且反转所述泵以经过所述第二端分配流体，从而将所述稀释的样品从所述流动室转移后退到所述稀释杯中。

一种用于测定样品中的电解质的电解质模块可以包括：稀释杯；流动室，包括：具有第一端和第二端的流动通道，所述第一端与所述稀释杯流体连通；具有接合端和自由端的侧通道，所述接合端在所述第一端和所述第二端中间的交叉点处连接到所述流动通道；与所述侧通道流体连通的参考电极；和所述第二端和所述自由端流体连通的泵。

测定电解质中的样品的方法还可以包括提供电解质模块，电解质模块包括一体化主体和形成在一体化主体内的稀释杯，该稀释杯具有开口的顶部、半球底部和流体地连接到该稀释杯的稀释剂导管；通过注入第一稀释剂等分试样在稀释杯中形成稀释的样品，添加样品，并且注入第二稀释剂等分试样；以及测量稀释的样品中的电解质，其中第二稀释剂等分试样的容量大于第一稀释剂等分试样和样品的容量的总和。

该方法还可以包含将稀释剂导管连接到半球底部内的稀释杯，以使稀释剂导管平行于开口的顶部延伸，并且经过稀释剂导管将第二稀释剂等分试样注入稀释杯中。所述第二稀释剂等分试样的所述注入速度可以是大约每秒500微升；并且电解质模块可以进一步包含输送探针，输送探针相对于稀释杯被可移动地配置，并且与开口的顶部对准，并且其中，样品经过输送探针进入稀释杯。

附图说明

图1图解用于包括一体化组件的改进的多电极ISE系统的实施例的方块图；

图2A图解使各种部件一体化成为一体化体的一体化组件的实施例；

图2B图解图2A的一体化体；

图3图解沿着图2B的线O-X的图2B的一体化体的视图；

图4图解沿着图2B的线O-Y的一体化体的视图；

图5图解沿着图2B的线Y-O的一体化体的视图；

图6图解沿着图2B的线Z-O的一体化体的视图；

图7A图解使用描述的系统执行ISE分析的处理；以及

图7B图解使用描述的系统的详细的混合处理。

具体实施方式

现在详细地转向附图，图1图解改进的ISE系统40的一个实施例的示意图，该改进的ISE系统40通过测量电极电位间接地测定试验溶液的离子活度。ISE系统40包括一体化组件50和支持射流35。

结构上，一体化组件50基本上是固体，该固体使限定上方路径47和流动室30的空腔、通道以及部件的集合一体化。上方路径47包括稀释杯12、冲洗导管2、稀释剂导管3、排水导管4、输送导管11以及隔离阀24。流动室30包括主通道21、分析物电极5、接地电极6、参考电极31(最后三个中的任何两个以上总称为“电极”)、离开导管13、侧通道15以及参考导管17。

上方路径47的中央是稀释杯12。稀释杯12是形成在一体化组件50之内的细长的空腔，并且在一体化组件50的顶部的开口1处终止。稀释杯12连接形成在一体化组件50之内的四个流体导管。冲洗导管2、稀释剂导管3以及排水导管4各自从稀释杯12延伸到一体化组件50的外面，各自结合到支持射流35。输送导管11从稀释杯12延伸到隔离阀24的入口。稀释剂导管3、排水导管4以及输送导管11在稀释杯12的底部附近连接到稀释杯12。冲洗导管2在稀释杯12的顶部附近连接到稀释杯12。

流动室30从隔离阀24的出口延伸作为主通道21。主通道21连接到一个以上的分析物电极5和接地电极6。主通道21超出它与分析物电极5和接地电极6的连接而延续到交叉点23。在交叉点23，主通道21分叉成为侧通道15和离开导管13。离开导管13从交叉点23延伸到一体化组件50的外面，结合到支持射流35。侧通道15从交叉点23延伸从而在参考电极31处与参考导管17结合。

支持射流35包括探针14、稀释剂阀18、稀释剂容器19、稀释剂泵20、排水阀22、参考泵34、参考容器32、双向阀37、参考阀36、以及冲洗阀16。

探针14是能够垂直移动并且配置为通过开口1进入稀释杯12的常规的流体输送探针。探针14结合到泵(未显示)，该泵允许探针14将流体输送到稀释杯12。

稀释剂泵20流体地结合到稀释剂阀18的通用接头。稀释剂阀18是三路阀；稀释剂阀18的剩余接头结合到稀释剂储存器19和稀释剂导管3。这些接头的实际效果是根据稀释剂阀18的状态，稀释剂泵20流体地结合到稀释剂容器19或稀释剂导管3。

以类似的方式，参考泵34流体地结合到参考阀36的通用接头。参考阀36是三路阀；参考阀36的剩余接头结合到参考容器32和双向阀37的通用接头。这些接头的实际效果是根据参考阀36的状态，参考泵34流体地结合到参考容器32或双向阀37。双向阀37同样是三路阀；双向阀37的剩余接头结合到参考导管17和离开导管13。包含参考阀36和双向阀37的接头的组合的实际效果是根据参考阀36和双向阀37的状态，参考泵34流体地结合到参考容器32、参考导管17和离开导管13中的一个。

排水阀22是开关式阀。排水阀22的一侧流体地结合到排水导管4。排水阀22侧的第二侧连接到真空或抽吸源。排水阀22同样是开关式阀。冲洗阀16的一侧流体地结合到冲洗导管2。冲洗阀16侧的第二侧在压力下连接到冲洗流体的源。

一体化组件50和支持射流35配合以操控和测量许多工作流体。工作流体包括试验溶液、稀释剂、化验混合物、参考溶液、冲洗流体和废弃物。

试验溶液是为了离子活度而化验的物质或样品。试验溶液通常是体液，体液诸如是具有未知的离子活度的血液、血浆、血清小便或脑脊髓液。一些试验溶液，尤其是来自儿科的和老年患者的脑脊髓液和血液可得到非常有限的量。保存这种珍贵的试验溶液是ISE系统40的重要的要求。预定的离子活度的校准器和控制同样可能是试验溶液。校准器的目的是使原始的电极电位测量与离子活度相互关联。控制的目的是证明ISE系统40的正确操作；当正确操作时，控制的离子活度测定必须落入可接受极限。

稀释剂是受控pH以及以预定比例与试验溶液混合以形成化验混合物的离子成分的缓冲剂。试验溶液与稀释剂的稀释执行两个有价值的功能。首先，它降低了诸如蛋白质的电位干扰物质的浓度。蛋白质可以随时间积累在电极表面上，限制电极响应时间以及缩短寿命。稀释试验溶液减少了电极暴露于高蛋白质浓度并且延迟或限制有害影响。电极电位和离子活度之间典型的对数线性关系保证了对于稀释的化验混合物和纯的试验溶液保持可得到相同电极电位的跨度。其次，试验溶液的稀释减少了离子活度测量所需的试验溶液的容量。ISE系统40的上方路径47和流动室30必须充满要被化验的用于离子活度的流体。如果仅仅一小部分流体是试验溶液，则需要较少的试验溶液。此外，上方路径47和流动室30必须利用各自的流体被充分地冲洗，以便转移可能进一步稀释该化验混合物并且改变表现的离子活度的在先流体的任何遗留物。如果仅仅一小部分流体是试验溶液，则需要较少的试验溶液。在化验混合物中的试验溶液和稀释剂之间的稀释比典型地是在大约1∶1到大约1∶100的范围中，较佳地是大约1∶10到大约1∶30，并且更佳地是大约1∶20。对于诸如血清和小便的不同的试验溶液，试验溶液和稀释剂之间的稀释比可以被改变。

化验混合物是以预定稀释比组合和混合的试验溶液和稀释剂的结果。

参考溶液是受控pH和离子成分的另一个缓冲剂。参考缓冲剂提供多个目的。首先，它为参考电极31提供稳定的离子环境。其次，它间歇地为电极5和6提供已知的离子环境，以表明或抵消电极电位的漂移。第三，参考溶液冲洗至少一部分流路9以去除可能稀释参考溶液或干扰随后的测量的使用过的化验混合物的任何残余。

冲洗溶液是用于洗涤ISE系统40的部件的液体。冲洗溶液可以是大量地去除离子的水，并且可以包含表面活性剂以帮助洗涤在测定期间由其它工作流体弄湿的部件。

一旦被ISE系统40使用过，各种工作流体就变成废弃物。废弃物典型地被去除以进行进一步测定。

功能上，一体化组件50通过操控经过流路9的工作流体来与支持射流35配合。流路9包括上方路径47和流动室30。上方路径47具有为离子活度测量制备化验混合物的第一目的，和排出流路9的内含物并为下一个测量制备的第二目的。在一些实施例中，上方路径47可能具有清洗探针14的第三目的。在上方路径47之内制备的化验混合物输送到流动室30用于电极响应测量。流动室30具有测量响应参考溶液的电极以及将废弃物返回到上方路径47用于排出的附加目的。

上方路径47与支持射流35配合以制备化验混合物。该配合包括试验溶液添加、稀释剂添加、试验溶液和稀释剂的混合以产生化验混合物、以及输送制备的化验混合物到流动室30的功能。

探针14，常规的流体输送探针，通过以下更充分描述的下降经过开口1并且和稀释剂的传送一致地注射试验溶液，直接将试验溶液传送到稀释杯12。

稀释剂泵20协同稀释剂阀18使存储在稀释剂容器19中的稀释剂传送经过稀释剂导管3。稀释剂泵20传送精确量的稀释剂以确保化验混合物中的可再现的稀释比，并且稀释剂泵20较佳地是诸如活塞泵或注射泵的正排量泵。稀释剂阀18是诸如电磁阀或剪切阀的三路阀。稀释剂阀18交替地使稀释剂泵20结合到稀释剂容器19以填充稀释剂泵20、以及结合到稀释剂导管3以将计量的稀释剂输送到稀释杯12。

输送导管11将稀释杯12连接到隔离阀24。输送导管11的目的是将在稀释杯12中制备的化验混合物经过隔离阀24输送到流动室30，其中，可以测量化验混合物离子活度。隔离阀24阻止输送，直到试验溶液彻底地与稀释剂混合，从而确保离子活度的测量发生在化验混合物的均匀混合的、有代表性的等分试样上。隔离阀24较佳地是零死容量阀以防止化验混合物的交叉污染；在它被关闭时阻断输送并且在打开时允许输送。较佳地，输送导管11靠近稀释杯12的底部连接，以保存化验混合物并且避免将空气输送到隔离阀24。

排水导管4和冲洗导管2通过排干和清洗稀释杯12来协同部分支持射流35，从而支持上方路径47的第二目的。在排水阀22的控制之下，废弃物经过排水导管4离开稀释杯12。排水阀22较佳地连接到真空源，以便在排水阀22被打开时排干稀释杯12。排水导管4较佳地在稀释杯12的底部或稀释杯12的底部附近连接，利用重力辅助流动的优点来更完全地排干稀释杯12。

冲洗流体在冲洗阀16的控制之下经过冲洗导管2进入稀释杯12，以便洗涤稀释杯12的壁。较佳地，冲洗导管2在稀释剂导管3、排水导管4和输送导管11的连接之上连接到稀释杯12。这有助于通过使稀释杯12下方的任何干燥的食盐或污染物朝向排水导管4溶解或转移来确保彻底的洗涤。

在一些实施例中，稀释杯12还可以清洗探针14。探针14可以将由冲洗流体驱逐的任何残余的试验溶液排出到稀释杯12中。然后这些脏的流体可以经由排水导管4离开。然后干净的冲洗流体基本上可以经过探针14或冲洗导管2填充稀释杯12。然后探针14可以下降到稀释杯12中，其中干净的冲洗流体可以洗涤探针14的外面。然后探针14可以上升并且现在使用过的洗涤流体可以经过排水导管4离开。利用干净的冲洗流体的稀释杯12的其他的洗涤和排干可以完成该处理。

流动室30测量填充流动室30的流体的离子活度。这些测量形成用于离子活度测定的基础。流动室30通过使流体暴露于电极来测量离子活度，该电极响应该暴露而产生电势。这个处理需要流动室30和支持射流35之间的协作。

流动室30之内的主通道21将隔离阀24的出口连接到每个分析物电极5和接地电极6的响应部分。侧通道15进一步将主通道21连接到参考电极31的响应部分和参考导管17。主通道21不需要是笔直的；它可以为了制造的机械便利沿着它的进程改变方向，并且允许相对大的电极5和6的紧凑封装。较佳地，主通道21是不分叉的，以使从隔离阀24通到离开导管13的流体的每个元素接触接地电极6和每个分析物电极5。这个不分叉的结构减少了可能另外交叉污染连续的化验混合物的未清扫过的容积。

接地电极6、一个以上的分析物电极5以及参考电极31接触流动室30中的流体。外部测量电子设备(未显示)电结合到电极5、6以及31中的每一个。利用诸如化验混合物或参考溶液的导电流体填充主通道21和侧通道15在电极5、6以及31之间建立电连接。这个电连接允许外部测量电子设备完成电路并且测量在分析物电极5和参考电极31之间产生的电极电位。

每个分析物电极5是促使电极电位响应化验混合物中的目标离子活度的电半电池。分析物电极5可以把多个不同的离子作为目标。例如，通常在体液中化验的离子尤其包括钠、钾、锂、镁、钙、碳酸盐和氯化物的离子。因此，每个分析物电极5可以把这些离子中的任何一个单独或组合地作为目标。较佳地，ISE系统40并入分析物电极5，该分析物电极5把钠、钾、钙和氯离子作为目标。每个分析物电极5具有响应部分，当响应部分暴露于化验混合物或参考溶液时，使得分析物电极5电响应离子活度。每个分析物电极5的响应部分包含本领域中已知的许多离子响应物质中的任何一种，离子响应物质尤其包含银氯化银颗粒、玻璃膜和高分子膜。较佳地，把诸如钠、钾和钙的金属阳离子作为目标的分析物电极5包括玻璃或高分子膜。把氯化物作为目标的分析物电极5可以包括高分子膜、疏水的离子交换剂，或较佳地包括银氯化银颗粒。

分析物电极5的响应部分可以采用包括空心管或平面区域的许多物理形态。较佳地，响应部分是位于通常的杆状分析物电极5的一端的圆盘状区域。可选择地，具有管状响应部分的分析物电极5通过使管状部分一个邻接另一个可以形成至少一部分主通道21。

电半电池基本上是电池的一个端子；测量的任何电极电位必须被参考到用来使该电路完整的另一个端子。参考电极31担当第二端子，以支持在参考电极31和每个分析物电极5之间产生可测量电极电位的电流。参考电极31本身响应离子活度。为了向电极电位提供稳定的贡献，它的响应区域必须在测量期间与诸如参考溶液的固定离子活度的流体保持接触。

接地电极6电连接到系统电接地，并且当与主通道21中的化验混合物接触时，使流动室30的另外的漂浮内含物接地。这具有两个目的。首先，它确保与测量电子设备的电极电位的一致性，测量电子设备通常在系统接地的中心或附近具有有限的动态范围。若流动室30的内含物仍然漂浮，则电极电位可能漂移到测量电子设备的动态范围之外。接地防止这个。其次，将流动室30的内含物联系到系统接地有助于抵制来自电极电位的电噪声。

虽然接地电极6可以采用广泛的实物形态的种类，诸如悬浮在流动室30中的电线或接地板、或者粘合到一体化组件50中的接地的导电导管，实质优点由使用与分析物电极5类似形态的接地电极产生。这允许接地电极6的生产分担至少一些与较大的分析物电极5的生产容积相关的规模经济。此外，通用的物理形态允许在一体化组件50以内安装接地电极6和分析物电极5的通用方法。这节省了开发不同的安装方法的花费和复杂性。该通用的物理形态还有助于设计灵活性，因为在一体化组件50以内，接地电极6可以在适当位置与任何分析物电极5交换，以便最佳地抑制电噪声。

如上所述，参考电极31的响应区域在测量期间较佳地保留在参考溶液中。参考溶液经过参考导管17到达参考电极31。参考泵34协同参考阀36和双向阀37传送存储在参考容器32中的参考溶液。参考泵34较佳地是能够吸出和传送参考溶液的精确量的诸如活塞泵或者注射泵的正排量泵。参考阀36是诸如电磁阀或者剪切阀的三路阀，交替地将参考泵34结合到参考容器32用以吸出并且将参考泵34结合到双向阀37用以吸出或者传送。双向阀37是诸如电磁阀或剪切阀的三路阀。双向阀37在第一位置中将参考阀36结合到离开导管13或者在第二位置中将参考阀36结合到参考导管17。在第一位置中，流体经过离开导管13流到主通道21。在第二位置中，参考流体流过参考导管17到参考电极31和侧通道15。

参考泵34能够经过双向阀37吸出或者传送流体。通过将双向阀37设定在第二位置中，参考泵34可以分发充足的参考流体以填充参考导管17和侧通道15，将参考电极31的响应部分浸没在参考溶液中。通过将双向阀37设定在第一位置中并且打开隔离阀24，参考泵34可以将稀释杯12的内含物吸出到主通道21和离开导管13中。主通道21向下的流动“切断”侧通道15中的参考溶液，留下它与来自稀释杯12的化验混合物接触。在侧通道15和主通道21的交叉点23的两种不同流体的并置形成液体接合。这个液体接点将参考电极31(连续地暴露于参考流体)和分析物电极5(暴露于从稀释杯12输送的化验混合物)电结合。

图2A更详细地图解一体化组件50的实施例。在这个实施例中，一体化组件50基本上包括形成为包含空腔、通道、导管和端口的集合的一体化主体10，导管在端口与阻断面相交。安装到一体化主体10的是隔离阀24、分析物电极5、接地电极6和参考电极31。

一体化主体10可以由任何无孔的、不传导的材料形成。较佳地，一体化主体10利用抛光面被透射以容易地目测和定位任何流动阻塞、气泡或者泄漏。适当的物质包括：诸如PVC、硅橡胶、丙稀酸树脂、聚碳酸酯和聚笨乙烯的简单形成的聚合体；玻璃和陶瓷；以及具有不传导的涂层的金属。较佳地，一体化主体10由透明的丙烯酸塑料形成。一体化主体10可以被形成为许多形状中的任何一种，诸如具有圆形的或者“D形”横截面的细长的主体。较佳地，一体化主体10通常是具有便于制造和安装的基本上平行的相对侧的矩形。一体化主体10具有由顶表面103限定的它的垂直方向。

一体化主体10可以由各种生产过程中的任何一个形成，各种生产过程包括铸造、注模、立体平版印刷、3D印刷、单独形成的层的粘结、或者机械加工，但是较佳地是机械加工的。机械加工丙烯酸树脂可以产生减少流体遗留物以及延缓蛋白质堆积的平滑的通道，从而改进系统性能。

隔离阀24是连接到一体化主体10并且与一体化主体10流体连通的螺线管控制的开关阀。如以上揭示的，隔离阀24的内部的流体路径形成流体路径9的一部分。隔离阀24较佳地是零死容积阀，没有可能截留流体并且污染随后的化验混合物的未清扫过的缝隙或者空腔。隔离阀24可以经过各种技术中的任何技术被附接到一体化主体10，各种技术包括利用适应密封的压配合、螺纹阀体以及粘合剂。较佳地，隔离阀24适配在形成在一体化主体10中的阀槽45以内，并且使用机械螺钉穿过埋头钻孔的孔41被附接到一体化主体10。通过紧固螺丝压缩的适应密封27防止隔离阀24和一体化主体10之间的流体连接中的泄漏。

一体化组件50并入单个接地电极6、单个参考电极31和多个分析物电极5。电极5、6和31是允许测定离子活度的电信号源。如以上揭示的，每个电极具有响应部分。每个分析物电极5和参考电极31的响应部分并入离子响应物质，诸如本领域中已知的ISE膜。接地电极6的响应部分是电连接到系统电接地的诸如不锈钢或者碳棒的导体。较佳地，每个电极具有类似的形状以允许通用的安装几何结构并且利用制造的规模经济。通用的安装几何结构的使用允许在一体化主体10中的不同的位置灵活放置至少一些电极。通用的几何结构还通过限制所需的不同的过程的数目来简化装配和维修。

虽然电极可以采用任何各种形状，但是较佳地，并且如图2A的实施例所示，每个电极是粗糙的圆柱形。同样较佳地，轴向配置在圆柱的圆盘状端面上的作用区26形成响应区域。每个粗糙的圆柱形电极包括具有作用区26的电极主体7、电极螺母25、表面密封8以及电缆(未显示)。电极主体7基本上是圆柱形并且适配在电极螺母25内。表面密封8被轴向配置在电极主体7的圆盘状端面上并且包围至少一部分作用区26。

分析物电极5具有通常通过从电极膜滤去不稳定的成分来确定的限制的使用期限，并且可以被时常替换。电极到一体化主体10的安装被设计成便于这个替换处理。虽然电极可以以诸如卡口固定件、搭扣配合或者加压配合的各种方法安装到一体化主体10，但是电极螺母25较佳地是螺纹的，并且与一体化主体10中的互补螺纹紧密配合。

电极主体7适配在电极螺母25内，以便当电极螺母25的螺纹啮合一体化主体10的互补螺纹时，电极主体7前进到一体化主体10中，直到表面密封8接触一体化主体10的表面并且在作用区26周围形成液密的密封。在电极螺母25的外部方面上的压纹或者其它夹紧特征便于安装和去除。

一体化主体10可以并入辅助的特征，用于机械便利。避开孔43允许机械工具或者模心销接近，用于方便地在一体化主体10以内形成流体通道。安装孔42(图4中最佳可见的)用来将一体化主体10附加到外部安装硬件(未显示)。

图2B图解与图2A相同的一体化主体10的实施例，但是安装部件被去除以便更好地目测内部构造。图3-6图解与图2B相同的一体化主体10的实施例的正交视图，并且为了清楚将偶尔被参考。一体化主体10的空腔、通道、导管以及端口限定流路9，流路9允许流体从一体化主体10进入和流出和使隔离阀24与电极5、6和31互连。

一体化主体10内的空腔、通道、导管和端口可以具有任何形状和尺寸以合理地实现它们传送液体的目的。在合理的横截面形状当中是圆形的、半圆形和矩形。圆形截面更好地减少在具有小内部半径的转角处的流体滞溜。多个要素当中的交替使用确定诸如排水导管4的导管和通道的直径。大直径产生低流阻，但是需要大的填充容量；小直径非理想地增加流阻并且可能被碎屑或者气泡堵塞或者阻塞。较佳地，一体化主体10内的导管和通道的直径是在0.010到0.100英寸的范围内，并且最好为大约0.040英寸。这个尺寸足够大，以将流阻减少到便于管理的水平，并且清除通常在临床样本中遇到的碎屑。

诸如冲洗端口131的端口被配置在流体导管与一体化主体10的外表面相交的地方。端口的目的是将流体导管连接到支持射流35，以使流体可以被输送到流路9之中和之外，而没有泄漏或者未清扫过的死区。每个端口通常包括埋头孔，以便与图1的支持射流35紧密配合。端口的埋头孔可以经过诸如粘合或者压配合管(未显示)连接到支持射流35。可选择地，商用的射流连接器可以被使用，诸如由伊利诺斯州北布鲁克的 公司制造的Upchurch P-201无凸缘的螺母配件(Upchurch P-201 Flangeless Nut fitting)。当使用商用的射流连接器时，端口需要适合于商用的射流连接器的紧密配合特征，诸如螺纹、锥度或者限定的埋头孔尺寸。较佳地，每个端口容纳商用的射流连接器以连接到支持射流35。

图5表示组成流路9的一体化主体10的特征。图4表示与流路9的两个主要部分中的每一个相关的一体化主体10的特征。流路9包括接近顶表面103的上方路径47和在顶表面103远端的流动室30。上方路径47包括稀释剂杯12、冲洗导管2、稀释液导管3、排水导管4、输送导管11(图3中最佳可见的)以及隔离阀24(图2A中可见的)。组成流动室30的一体化主体10的特征在图3中是最佳可见的，并且包含主通道21、电极坞110-115、离开导管13、侧通道15以及参考导管17。

上方路径47的主要目的是接受试验溶液并且通过将试验溶液与稀释剂混合来制备用于测量。其它目的包含从一体化主体10中以及一些实施例中的洗涤探针14(图1中所示)中排干流体。参考图3和4，上方路径47包括与稀释杯12连通的四个流体导管：排水导管4、输送导管11、稀释剂导管3和冲洗导管2。

上方路径47的中心特征是稀释杯12，在一体化主体10中垂直(垂直于顶表面103)定向的细长的空腔。该空腔较佳地是便于制作并且通过最小化润湿表面积来减少冲洗要求的圆形截面。稀释杯12的容量可以在0.1毫升到10毫升的范围内，较佳地在0.5毫升到大约5毫升的范围内，并且更好地是大约1.8毫升。开口1被配置在一体化主体10的顶表面103并且形成稀释杯12的上边界。

稀释杯12的底端104到排水导管4逐渐变细以允许近乎完全重力排水。较佳地，稀释杯12的底端104是在最低点连接到排水导管4的半球体。半球的形状通过减少由小半径处的表面张力引起的流体滞溜而减少不完全排出的可能性。排水导管4通向可以用于连接支持射流35的排水端口106以排干稀释杯12。

稀释剂导管3从稀释剂端口132延伸到稀释杯12。稀释剂导管3的目的是双重的：添加稀释剂以和试验溶液混合，并且帮助合成的试验溶液的均匀混合。稀释剂端口132将稀释剂从支持射流35供应到稀释剂导管3的一端。稀释剂导管3的另一端在靠近底端104的位置连接到稀释杯12。连接到稀释杯12的位置和结构对于稀释剂与试验溶液混合的效力是重要的。稀释剂导管3可以直接与稀释杯12的周边成切线，从而在稀释剂注入期间将旋涡运动给予内含物。可选择地，或者另外，稀释剂导管3可以相对于水平(平行于顶表面103)成一定角度偏斜，以便将垂直分量给予注入的稀释剂的路径。虽然这些连接方案中的任何一个可以具有确保化验混合物的迅速的和完全的混合的值，但是，较佳地，稀释剂导管3直接垂直于稀释杯12的周边并且朝向稀释杯12的长轴。较佳地，稀释剂导管3在半球部分以内与稀释杯12相交并平行于顶表面103。这个布置与以下详细描述的注入顺序一起有利地允许试验溶液和稀释剂在除了探针14没有任何其他的硬件的情况下充分混合。在其它因素当中，稀释剂导管3的短的直线路径具有低流阻，允许外部压力以比较高的速度注入稀释剂。

输送导管11允许稀释杯12和流动室30之间的流体交换。输送导管11的一端靠近稀释杯12的底端104连接。输送导管11的另一端结合到通向隔离阀24(图2A)的第一端口142。稀释杯12中在输送导管11的连接水平面以下的流体对于输送到流动室30是难达成的。输送导管11靠近底端104的连接通过降低难达成的化验混合物的量使稀释杯12中需要的化验混合物的量最小化。输送导管11更好地在大致垂直于半球边界方向上在稀释杯12的半球区域中连接到稀释杯12，以最小化在连接处的流体的悬浮。

冲洗导管2允许冲洗流体进入稀释杯12并且洗涤稀释杯12。冲洗导管2与稀释杯12连通以传送冲洗溶液。虽然冲洗导管2可以在任何高度与稀释杯12相交，但是冲洗导管2更好地在稀释剂导管3和输送导管11的交叉点之上与稀释杯12相交，允许以干净的冲洗溶液洗涤这些交叉点。在稀释杯12远端的冲洗导管2的末端通向冲洗端口131。冲洗端口131如上所述允许连接到支持射流35。

隔离阀24选择性地允许在第一端口142和第二端口143(总称为阀端口)之间的流体输送。随着阀端口142和143经由输送导管11被结合到稀释杯12和流动室30，隔离阀24控制稀释杯12和流动室30之间的流体输送。当隔离阀24被关闭时，没有流体可以被输送。当隔离阀24被打开时，流体成分可以通过在稀释杯12和流动室30之间移动来响应分压或者扩散。阻断两个部分之间的流动是有利的，因为它确保只有化验混合物的彻底混合的并且有代表性的等分试样进入流动室30用于离子活度的测量。

流动室30包括具有结合的离开导管13、侧通道15以及参考导管17的主通道21。主通道21从隔离阀24的第二端口143延伸到离开导管13以及侧通道15。侧通道15在交叉点23处从主通道21分叉，并且延伸到参考导管17。电极坞110-114被配置为沿着主通道21的区域在分离的位置接触主通道21中的流体。参考电极坞115被配置为在侧通道15和参考导管17的交叉点接触参考溶液。较佳地，主通道21是不分叉的，以便在电极被安装在电极坞110-114中时，从隔离阀24通到离开导管13的流体的每个成分接触每个接地电极6和每个分析物电极5。这个不分叉的结构减少了可能另外交叉污染连续的化验混合物的未清扫过的容积。

主通道21的目的是传送流体往返于电极5和6的响应区域。主通道21不需要是笔直的；在一些实施例中，诸如图2-6中图解的，主通道21可以通过包括通道分段120来改变方向，通道分段120在隔离阀24的第二端口143开始并且配置在每个电极5和6之间。这个方向改变允许在一体化主体10的替代侧上放置电极5和6。这个替代侧电极放置允许ISE系统40的更紧凑的封装。在一些实施例中，电极可以在相对展开的结构中沿着一体化主体10的单一侧被放置，或者沿着产生更紧凑的组件的两侧以上被放置。替代侧电极放置是优选的，因为它给出了合理地紧凑的组件，但是为了安装和电极替换保持容易接近。

在图2B的实施例中，六个电极坞110-115容纳一个接地电极6、四个分析物电极5和一个参考电极31。每个电极坞110-114可以容纳分析物电极5之一或者接地电极6。电极坞115容纳参考电极31。接地电极6和分析物电极5可以在电极坞110-114当中以任何顺序被混合。虽然接地电极6较佳地最靠近隔离阀24占用电极坞110，但是在任何电极坞110-114以内放置接地电极6的能力允许定位的最佳化以控制电噪声。

在一些实施例中，一些电极坞110-114可以是空着的。可以通过提供具有与它替换的电极类似的形状的电极插头(未显示)，使用具有少于分析物电极5的完全互补的一体化主体10。

在一些实施例中，配置为与流动室30接触的每个电极5、6和31将通常的平面响应区域暴露到通常的圆柱形流体通道。这个在形状上的错配产生需要大量流体来防止遗留物的未清扫过的死容积。为防止这个，每个电极坞110-115可以包含轴向对准每个电极坞110-115的凸状凹部48。凸状凹部48遮盖安装在电极坞110-115中的每个电极5、6和31的响应区域。通道分段120与每个凸状凹部48相交以引导流体往返于电极5和6。与电极坞110-114相关的通道分段120和凸状凹部48的组合构成主通道21。

每个凸状凹部48较佳地是球形帽，以最小化表面面积并且提供独立于流动方向的对称流动。每个凸状凹部48的基底直径被选择为小于表面密封8的内径，并且可以包括每个电极5、6和31的一些或者所有的作用区48。较佳地，凸状凹部48具有大约0.125英寸的半径，伴随中心从每个电极端口110-115的底部偏移大约0.085英寸，以便每个凸状凹部48包括满半球不到。

主通道21延续超出电极端口114到交叉点23。在交叉点23，起源于电极端口114的通道分割120的延续部分变成侧通道15。离开导管13在交叉点23连接到主通道21并且延续到离开端口134，在此如上论述的连接到支持射流35。侧通道15延伸到与电极坞115相关的凸状凹部48。参考导管17从与电极坞115相关的凸状凹部48延伸到参考端口133，在此连接到如以上讨论的支持射流35。参考电极31被配置在电极坞115中并且暴露于传送经过侧通道15和参考导管17的参考溶液。

参考溶液和化验混合物(大部分是稀释剂)中的每一种是导电流体。当流动室30被充填参考流体或者参考流体和化验混合物的组合时，电极5、6和31彼此电连通。分析物电极5和参考电极31以及外部测量电子设备形成用于测量电势的电路，电势表示流动室30中的流体的离子活度。如上论述的，每个分析物电极5是促使电极电位响应化验混合物中的目标离子活度的电半电池。参考电极31担当第二电半电池，以支持在参考电极31和每个分析物电极5之间产生可测量电极电位的电流。接地电极6电连接到系统接地，并且当与主通道21中的化验混合物接触时，使流动室30的另外的漂浮的内含物接地。接地确保与测量电子设备的电极电位的一致性，通常在系统接地的中心或附近具有有限的动态范围，并且有助于抵制来自电极电位的电噪声。

如上论述的支持射流35和外部测量电子设备协同一体化组件50测定试验溶液中的离子活度。图7A图解使用描述的系统执行ISE分析的处理700。图7A的ISE分析处理700参考图2A、2B、3和4以及图1被最佳地理解，图2A、2B、3和4涉及流路9，图1涉及支持射流35。

ISE分析包括用于每种试验溶液的两个交替的测量阶段。在第一测量阶段(方块701到705所示)中，ISE系统40制备并测量与化验混合物相关的电位。在第二测量阶段(方块706到709)中，ISE系统40测量与参考溶液相关的电位。在第二测量阶段之后，ISE系统40排干使用过的流体并且洗涤稀释杯12，以使ISE分析处理700可以继续用于干净的试验溶液(方块710和711)。ISE系统40结合两个测量阶段的结果以测定试验溶液的离子活度。

由于ISE分析处理700包括交替的测量阶段，所以流动室30总是保持充满流体。如果ISE分析系统40长时期不用，那么可以定期地利用参考溶液冲洗以反脱水。因此，在ISE分析处理700的每种情况开始时，流动室30可以被充满参考溶液。

第一测量阶段包括方块701到705，并且在方块701以混合处理开始，以下关于图7B更详细地描述。这个处理的目的是利用已知比例的稀释剂稀释试验溶液，以产生均匀混合的化验混合物。

在混合之后，在方块702，这样形成的化验混合物可以通过首先打开隔离阀24被输送到流动室30。随着隔离阀24打开，在方块703，参考泵34可以经过输送导管11和隔离阀24将来自样品稀释杯12的化验混合物吸出到流动室30。吸出的容量较佳地是足以使化验混合物超出交叉点23并且略微超出端口134。该化验混合物基本上在一体化主体10以内保持封闭，直到因为废弃而被排出，减少支持射流35的污染。

先前存在于输送导管11、隔离阀24和流动室30中的任何液体被转移到离开导管13中并且朝向双向阀37、参考阀36和参考泵34。因为该液体是通常浸湿这些部件的相同的参考溶液，所以这个转移不会污染双向阀37、参考阀36和参考泵34。如上所述，侧通道15保持充填参考溶液。主通道21下方的流动“切断”侧通道15中的参考溶液，使它与来自稀释杯12的化验混合物接触。在侧通道15和主通道21的交叉点23的两种不同的流体的并置形成液体接合。这个液体接合将参考电极31(连续地暴露于参考流体)和分析物电极5(暴露于从稀释杯12输送的化验混合物)电结合。

借助于参考泵34的有效吸出需要双向阀37被设置为将参考阀36结合到离开导管13。参考阀36必须被设置为将参考泵34的出口结合到双向阀37。

在方块704，第一测量阶段随着隔离阀24的关闭而延续，以使流动室30与稀释杯12隔离。这有利地减少可能产生电噪声的在电极5、6和31的响应表面处的流体运动。噪声诱发流体运动可能与诸如通过打开或者关闭实验室门所引起的振动或者大气压力中的改变相关。可选择地，隔离阀24可以保持打开。

接下来，在方块705，外部测量电子设备测量分析物电极5和参考电极31之间的电位以测定化验混合物的离子活度。适合于伴随ISE测定使用的外部测量电子设备在本领域中是已知的，并且将不会更进一步地描述。

第二测量阶段包括方块706到709，并且在方块706，随着隔离阀24的打开而开始。在方块707，参考泵34将参考溶液注入到流路9中，促使流动室30中的化验混合物后退到样品稀释杯12。

通过双向阀37的设置，参考溶液可以经过两个可选路径中的任何一个被添加到流动室30。使用用于参考溶液注入的两个路径，在交叉点23，允许化验混合物的转移和液体的补充两者。经过离开端口134的注入使化验混合物转移超出交叉点23，朝向稀释杯12后退。经过参考导管17和侧通道15的注入有利地使可能在交叉点23处的液体交叉点、在第一测量阶段期间已经出现的离子种类的任何混杂或者扩散反向。一旦超出交叉点23的化验混合物已经被清除并且液体交叉点已经被更新，任一注入路径可以用来将流动室30的内含物的余留物(balance)转移后退到样品稀释杯12。

较佳地，双向阀37首先被设置为将参考阀36结合到离开端口134，以使参考泵34可以朝向稀释杯12转移化验混合物。在参考溶液和化验混合物之间的分界面已经至少通到交叉点23之后，参考泵34可以被暂时停止，并且双向阀37重新设定为将参考阀36结合到参考导管17。然后参考泵34继续操作并且经过参考导管17、经过与电极坞115相关的凸状凹部48、经过侧通道15和朝向注入杯12的主通道21抽吸其他的参考流体。促使后退到样品稀释杯中的化验混合物可以利用参考溶液的附加容量被驱逐，以确保第二测量阶段仅仅采样参考流体。

一旦流动室充满参考溶液，隔离阀24可以被关闭(方块708)以隔离流动室30。然后，外部测量电子设备测量分析物电极5和参考电极31之间的电位，以测定参考溶液的离子活度，在方块709完成第二测量阶段。

在第二测量阶段之后，ISE分析处理700继续步骤以制备用于下一个试验溶液的ISE系统40。在方块710，通过将冲洗流体注入到端口131中，稀释杯12可以利用冲洗流体(例如去除离子的水)被冲刷。在方块711，样品稀释杯的内含物可以经过端口106被排干。可选择地，稀释杯12可以在两个部分操作中被冲刷，首先，化验混合物和参考溶液内含物可以经过端口106被排干。其次，样品稀释杯可以由经过端口131被注入以及经过端口106被排干的冲洗流体来冲刷。第一部分可以在处理700中较早地出现，局部与方块707从流动室30输送化验混合物重迭。

ISE分析处理700最终排干在实施例中的参考泵34以及稀释剂泵20的内含物，在此，这些泵是诸如注射泵或者活塞泵的非流动直通型泵。在这种实施例中，参考泵34以及稀释剂泵20需要被再充填。

当参考泵34没有被另外接合时，参考泵34可以在ISE分析处理700的任何部分利用参考溶液被再充填。参考泵34的再充填需要设置参考阀36以将参考泵34结合到参考储存器32并且将参考流体吸出到参考泵34中。在一些实施例中，参考泵34可以具有充足的能力以维护ISE分析处理700的多循环。较佳地，在ISE分析处理700的每个循环中参考泵34被再充填，以将用于每个测定的条件尽可能地维持恒定。

类似地，当稀释剂泵20没有被另外接合时，稀释剂泵20可以在ISE分析处理700的任何部分利用稀释剂被再充填。再充填稀释剂泵20需要设置稀释剂阀18以将稀释剂泵20结合到稀释剂储存器19，并且将稀释剂吸出到稀释剂泵20中。在一些实施例中，稀释剂泵20可以具有充足的能力以维护ISE分析处理700的多循环。较佳地，在ISE分析处理700的每个循环中，稀释剂泵20被再充填，以将用于每个测定的条件尽可能地维持恒定。

化验混合物和参考溶液的交替测量的目的是对于电极5和31随时间的任何漂移趋势进行修正。基于这种交替测量对电极漂移的修正在本领域中是已知的，并且将不会被更进一步地讨论。

ISE分析处理700的其他的益处是参考溶液的添加用来以最少的外部硬件从流动室30转移化验混合物；相同的简单的参考泵34交替地以化验混合物填充流动室30并且以参考溶液替换它。这有利地减少复杂性并且避免许多与现有技术的比率泵相关的泄漏和交叉污染问题。

在一些实施例中，参考泵34可以包含一对单向性泵(未显示)。每个单向性泵可以例如是蠕动泵。第一单向性泵负责将稀释杯12的内含物吸出到流动室30中。第二单向性泵负责参考溶液的注入以及转移化验混合物后退到稀释杯12。

图7B进一步详细图解方块701的混合处理。图7B的混合处理701参考图2A、2B、3和4以及图1被最佳理解，图2A、2B、3和4涉及流路9，图1涉及支持射流35。

探针14将试验溶液供应给稀释杯12。稀释剂泵20经过稀释剂阀18、稀释剂端口132以及稀释剂导管3将稀释剂供应给稀释杯12。方块701的混合处理的每个步骤较佳地随着隔离阀24关闭而被执行。

方块701的混合处理包括在单一试验溶液分配两侧的两种稀释剂注入。与一体化主体10的几何特性一起的注入的顺序以及特征用来利用最小的硬件复杂性来确保有效的混合。令人惊讶地，相对简单的处理产生与现有技术溶液类似的或者优于现有技术溶液的混合效力，现有技术溶液使用诸如搅拌棒的有源搅拌器以及“吞吐”吸出和分配的重复循环。方块701的混合处理对于钠离子活度测量在变化的系数中产生超过预先关闭注入端口方法的双重改进，钠离子活度测量是精确性最重要的试验。

在方块801，稀释剂泵20将第一稀释剂等分试样注入稀释杯12中。第一稀释剂等分试样的容量可以足够浸没稀释剂导管3和稀释杯12的接合处。

在方块802，探针14下降到稀释杯12中，到达略微低于第一稀释剂等分试样的表面的高度。然后探针14分配试验溶液，以使从探针14的尖端挤压出的液滴接触第一稀释剂等分试样。第一稀释剂等分试样提供流体介质以接纳试验溶液，减轻导致试验溶液从探针14分离并且与第一稀释剂等分试样融合的试验溶液的表面张力。如果没有流体介质，那么试验样品的表面张力可能导致试验样品附着于探针14的尖端或者附着于稀释杯12的表面，并且未能充分地和稀释剂混合。

关于稀释杯12的稀释剂和试验溶液的容量是混合效果的重要的决定因素。较佳地，试验溶液具有少于40微升的容量，并且最好为大约25微升，以便限制该难以获得的材料的耗量。在化验混合物中的稀释剂对试验溶液的比率被选择以优化其它性能变量，并且通常是在大约10∶1到大约30∶1的范围内，并且较佳地是大约20∶1。较佳地，第一稀释剂等分试样具有近似足以填充稀释杯12的半球下部的容量并且最好为大约100微升。完成20∶1的稀释比所需的大约400微升的剩余容量形成第二稀释剂等分试样。

在一些实施例中，试验溶液可以仅仅在第一稀释剂等分试样被注入到稀释杯12中之后被分配。可选择地，在其它实施例中，试验溶液可以与第一稀释剂等分试样的注入基本上同时地被分配，如此，导致试验溶液的下降液滴“轻触”第一稀释剂等分试样的上升的池(pool)。仍然在其它实施例中，在探针14特性允许并且试验溶液容量足以导致试验溶液液滴自然地与探针14分开的情况下，探针14可以从基本上在第一稀释剂等分试样的填充水平之上的高度分配试验溶液。

在方块803，稀释剂泵20将第二稀释剂等分试样注入稀释杯12中。第二稀释剂等分试样与第一稀释剂等分试样和分配的试验溶液的组合融合并且搅拌第一稀释剂等分试样和分配的试验溶液的组合。该融合和搅拌提供特定容量的试验溶液与特定容量的稀释剂的精确的和充分的混合。这完成了混合过程。在其它实施例中，稀释剂的其他等分试样(例如，第三或者第四等分试样)可以被注入以进一步控制试验样品的混合。

在没有由理论约束的意图的情况下，认为第二稀释剂等分试样的注入对于完成部分混合尤其是有效的，因为它从稀释杯12中的液体的表面下面进入，搅混容量而不需要破坏液面的张力。进一步，稀释杯12的半球部的向上弯曲的壁接近稀释剂导管3的开口把向上运动给予进入的稀释剂，进一步搅拌混合物。最终，第二稀释剂等分试样的容量，在注入第二稀释剂等分试样之前存在于稀释杯12中两次以上，允许进入稀释剂的动力来操纵组合容量的性能。注入第二稀释剂等分试样的速度在提供与试验溶液精确混合上是重要的。已经发现大约每秒500微升的注射速度来产生充分的混合。

设计益处

间接的ISE的设计特点与操作顺序互相作用以影响系统性能、所需的试验溶液体积、大小和总成本。这些功能属性的一个功能属性中的改善通常涉及其他功能属性中的恶化。以上描述的间接的ISE系统就避免了许多这些折衷；允许改进一个以上的功能属性而没有其他功能属性的恶化。

对于属性的紧密的联接的一个理由是，现代ISE系统持续地交换填充它的流体，依次向电极呈现第一化验混合物、参考溶液、第二化验混合物、参考溶液等等。保留在系统内的任何量的先前的流体必须是下一个流体的足够小比例的容量，它只是对测量结果贡献可忽视的影响。因此，ISE系统的容量对所需的试验溶液的量具有双重影响；首先，充足的化验混合物必须可以用来填补该容量；其次，化验混合物的容量必须比任何在先流体的剩余容量更加大。剩余流体的量依赖于湿润表面的面积和那个表面的几何形状。小转弯，暴露于湿润的未清扫过的死体积的复杂形状，并且粗糙表面全部增加剩余流体的量并且需要更多化验混合物，由此需要更多缺乏的试验溶液。

本发明的多个元件在提高其它属性的同时，有助于减少的试验溶液要求。一体化主体消除了用于填充分离的稀释杯和流动室之间的连接所需的额外的试验溶液的需要。通过消除额外的部分和连接硬件，它同样减少了尺寸、复杂性和费用。接地电极避免了典型的较早的接地板的锐角转角和未清扫过的容量，从而减少洗涤那个区域所需的化验混合物的量以及安装板的花费。混合设计消除了机械的搅拌棒的浸湿面和它们的花费两者。

多个元件同样有助于增进的系统性能。通过转动它的螺纹主体以挤压表面密封，接地电极可以类似于分析物电极被安装。通过消除胶水的污染影响，相对于较早的胶合的接地连接，改善了性能。通过使用单一参考泵以推拉多个流体，两条途径的流动处理消除了可能存在于多室比率泵中的偏斜电位。

充分混合对于间接的ISE测量中的系统性能是特别的重要性，因为测量的物质不是纯物质，而是试验溶液和稀释剂的混合物。该系统将这种化验混合物暴露给沿着狭窄通道安置在不同点处的多个电极。每个电极与化验混合物的不同局部容量起反应，给予彼此电极。如果试验溶液没有与稀释剂一致地和均匀地混合，那么局部容量可以包含不代表大多数化验混合物的分析物的浓度。这降低了精确性并且使结果精度受到危险。揭示的混合特征和方法利用智能控制的划分的流体流，提供相同的化验混合物。暴露于每个电极的局部容量在试验溶液浓度上与在其它电极处的局部容量以及来自其它试验溶液中的局部容量是一致的。通过减少不精确性以及增加精确度来改善性能。

多个元件同样有助于减少系统尺寸和总成本。该一体化主体消除了对于分离的稀释杯和垂直悬挂并安装稀释杯的内部连接硬件的需要。该混合方法利用“免费的”杯几何结构和处理步骤的组合，取代搅拌棒、它的驱动电路、以及它们伴随的维护。接地电极消除了接地板安装的花费并且使接地电极标准化以达到与分析物电极相同的形成因素，从而利用它们的较高生产容量机体。两条途径的流动处理利用简单的推拉式泵取代复杂的、容易故障的多室比率泵。泵仅仅接触参考溶液，即使它同样控制稀释的化验混合物的流动，因而避免了困扰较早的方法的交叉污染问题。最后结果是费用和空间中的相当大的节省。

揭示的实施例可以在系统尺寸和成本上、在化验性能上、以及在保存稀少的试验溶液上产生这些改善。虽然其它构思可能能够改进这些属性中的一个或者另一个属性，但是这通常是以其他属性恶化为代价的。每一个属性中的改善与在它们当中折衷所预料的相反，如这里实现的，进一步说明本发明的新颖性和实用性。

虽然用于确定样品中的电离质的技术和结构已经根据特殊的实施例如上所述，但是应当理解的是，公开的范围由本公开最后阐明的权利要求书的文字所限定。详细说明仅仅作为示范被解释，并且没有描述每个可能的实施例，因为如果可以，描述每个可能的实施例是不切实际的。在本公开的提交日期之后，使用任何当前的技术或者发展的技术，很多替换的实施例可以被实施，它们仍然落入本权利要求书的范围之内。

Claims (16)

1.一种测定样品中的电解质的方法，其特征在于，所述方法包括:

将所述样品添加到电解质模块，所述电解质模块包括一体化组件和泵，所述一体化组件包括稀释杯和流动室，所述流动室具有流动通道，所述流动通道具有第一端和第二端，所述第一端流体地结合到所述稀释杯，并且所述第二端流体地结合到所述泵；

将所述样品与所述稀释杯中的稀释剂组合以产生稀释的样品；

操作所述泵以将所述稀释的样品吸出到所述流动室中；

测量所述流动室中的所述稀释的样品中的所述电解质；以及

反转所述泵以分配流体经过所述第二端，从而将所述稀释的样品从所述流动室转移后退到所述稀释杯中，

所述流动室进一步包括具有汇合端和自由端的侧通道，所述汇合端在所述第一端和所述第二端之间中的交叉点处流体地结合到所述流动通道，

其中，参考溶液经过两个路径中的任何一个被添加到所述流动室，所述两个路径中的一个路径包括所述侧通道和所述交叉点，并且所述两个路径中的另一个路径包括所述第二端和所述交叉点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：从所述稀释杯排干转移的稀释的样品。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经过两个路径中的任何一个将所述参考溶液添加到所述流动室的步骤包括驱动双向阀，以引导所述参考溶液经过两个路径中的一个路径或另一个路径。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，操作所述泵包括经过所述第二端排除流动通道内含物，从而在所述交叉点形成液体汇合。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述稀释杯和所述流动室之间的所述电解质模块上配置隔离阀，并且其中，操作所述泵包括打开所述隔离阀。

6.权利要求5所述的方法，其特征在于，测量所述电解质包括关闭所述隔离阀。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述样品与稀释剂组合包括注入第一稀释剂等分试样、添加所述样品、以及注入第二稀释剂等分试样。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二稀释剂等分试样的容量大于所述第一稀释剂等分试样和所述样品的容量的总和。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二稀释剂等分试样的注入速度是大约每秒500微升。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括洗涤所述稀释杯。

11.一种用于测定样品中的电解质的电解质模块，其特征在于，所述电解质模块包括一体化组件和泵，所述一体化组件包括：

稀释杯；

流动室，包括：

具有第一端和第二端的流动通道，所述第一端与所述稀释杯流体连通；

具有汇合端和自由端的侧通道，所述汇合端在所述第一端和所述第二端中间的交叉点处连接到所述流动通道；以及

与所述侧通道流体连通的参考电极，

其中，所述第二端和所述自由端与所述泵流体连通，

其中，参考溶液经过两个路径中的任何一个被添加到所述流动室，

所述两个路径中的一个路径包括所述侧通道和所述交叉点，并且所述两个路径中的另一个路径包括所述第二端和所述交叉点。

12.如权利要求11所述的电解质模块，其特征在于，所述流动室进一步包括分析物电极和接地电极，所述分析物电极和所述接地电极各自与所述流动通道流体连通，以便当所述流动室被充满导电流体时，所述导电流体在所述分析物电极、所述接地电极和所述参考电极每一个之间建立电连接。

13.如权利要求11所述的电解质模块，其特征在于，所述稀释杯具有纵轴、开口的顶部、半球状底部和稀释剂导管；所述开口的顶部被配置为垂直于所述纵轴；所述稀释剂导管被基本上配置为平行于所述开口的顶部并且直接朝向所述纵轴；并且所述稀释剂导管连接到所述半球状底部。

14.如权利要求11所述的电解质模块，其特征在于，进一步包括结合到所述第二端和所述自由端的双向阀。

15.如权利要求13所述的电解质模块，其特征在于，进一步包括与所述稀释剂导管流体连通的稀释剂泵。

16.如权利要求11所述的电解质模块，其特征在于，进一步包括与所述泵、所述第二端和所述自由端流体连通的参考阀；所述参考阀被配置为将所述泵结合到所述第二端或者所述自由端中的一个。