JP2001501724A - 電流滴定イオン検出のための微細に機械加工されたイオン透過複合膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非分極性層および電気的分極性材料を含んでいる、微細に機械加工されたイオン透過複合膜が開示されている。その非分極性層は、それを通るように形成された微小開口部を少なくとも１つ有しており、その分極性材料は、その（それらの）微小開口部に関して、あらかじめ決められたイオン種のための、その膜を通る明確な横断面積の通路を提供するように配置されている。それらの膜は、電流滴定イオン検出および定量、例えば臨床診断における使用に、特に好適である。本発明の複合膜を組み込んだイオン検出器およびセンサーもまた開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 電流滴定イオン検出のための微細に機械加工されたイオン透過複合膜 本発明は、イオン種の電流滴定検出および定量のための微細に機械加工された イオン透過複合膜に関する。本発明の検出システムは、フロー分析、および臨床 診断における使い捨てのイオン検出器、および重金属分析に適用される。 従来、ガラス膜および有機高分子膜の形のイオン検出膜並びにトランスデュー サーが、非酸化還元イオン種の電位差分析のための主たる手段となってきた［１ ］。１つの一般的なタイプの電位差測定プローブは、薄いガラス膜を組み込んだ ガラスｐＨ電極であり、Ｈ⁺イオン濃度の検出に使用されている。幅広い範囲の 一価の陽イオンのために、他の膜も開発されている。疎水性層を包含させること によって、それらのガラス膜を任意に改質して、気体、例えばＣＯ₂またはＮＨ₃ を正確に検出することができる電極を設計することもできる［２］。 これらの方式のイオン検出は、実施が容易であるという著しい利点を有してい るけれども、数分またはそれ以上の程度の緩やかな応答時間しか有していないと いう欠点を持っている。定常信号に達するのにかかる時間は、その検出膜の表面 への質量輸送速度に依存することが多い。上記電位差膜に伴うさらなる欠点は、 干渉イオンの存在下での選択性の改良は、やがて、その膜から浸出することがで きる合成イオン透過担体、例えばバリノマイシンの使用によってしか、達成する ことができないということである。そのうえ、イオン選択性電極（ＩＳＥ）およ びイオン選択性電界効果トランジスター （ＩＳＦＥＴ）は、一価および二価のイオンについての、10倍の濃度変化あたり で、それぞれ、最大で60mVおよび30mVの対数電位差−濃度応答特性を示す。ゆえ に、ほんの数ミリボルトの電気ノイズが、その測定の正確さを狂わせることがあ る。これらのタイプのデバイスの精度限界は、その製造業者によって規定されて いるもの以外の溶液中での操作時に、電極信号ドリフトとしても現れ、結果とし て、変化しやすいマトリックス効果を生ずる。 電流滴定イオン測定技法は、上記伝統的な電位差法に勝る利点を多数有してい る。（イオン移動もしくは電子移動、または不混和性液体間の分極した界面にお ける反応の結果としての）電流信号の測定は、研究中の検体の濃度に正比例して おり、その電流一時間応答特性は秒の程度であることが多い。例えば、イオン濃 度の電流滴定検出には、２種の不混和性液体間または液体とゲルとの間の界面を 構成している検出プローブを使用することができる。このような界面を通るイオ ン移動過程および反応は拡散支配であり、それ自体、固体電極に対して開発され た電気分析的方法論を直接適用することができる［３］。 水溶液と粘稠な疎水性ゲル材料とで形成される界面は、例えば、イオン検出実 験において使用されてきた。しかしながら、これらのゲル調合物は機械的安定度 が不十分であり、これに伴い、その固有導電性も不十分であり、従って実験およ びセンサー目的における、それらの使用が大きく制限されるということが見出さ れており［３］〜［６］、、その抵抗率を下げ、そのゲル材料の機械的安定度を 改良するための努力が払われてきた。例えば、高濃度のイオン性物質、例えば有 機電解質を、そのゲル溶媒中に包含させることにより、抵抗率を減少させてきた 。しかしながら、前述のゲルに伴う電気抵抗は相変わらず高く、結果的に、その 電気分析信号の形状および定 量値に影響を及ぼす（大きな抵抗降下の影響により、測定信号が明らかに歪む） 。従って、分極した高分子界面（水と有機ゲルとの界面を包含している）におけ るイオン移動の原理によるイオン種の信頼性のある同定および測定は、前述の限 界を軽減するための新規な膜設計手段の開発を必要としている。 我々は、微細構造をもつ層を複合膜内に組み込むことにより、疎水性ゲルのス ラブ、層およびフィルムに伴う上記問題が克服されるということを、今ここに見 出した。良好な特性を有する幾何学的形態の、規則的で微視的な界面領域を規定 する、この設計の特徴は、球状の拡散場および濃度勾配を優先的に生ずる。この ような質量輸送場の微視的性状は、ピコアンペアおよびナノアンペアの電流の流 れに起因する抵抗損をかなり減少させる。ゆえに本発明は、１つの特徴において 、それを通るように形成された微小開口部を少なくとも１つ有する非分極性層、 およびあらかじめ決められたイオン種がその中に入ることができる電気的分極性 材料を含んでいる、微細に機械加工されたイオン透過複合膜であって、上記分極 性材料が、前記の少なくとも１つの微小開口部に関して、前記のあらかじめ決め られたイオン種のための、その試料／膜の界面を通る明確な横断面積の通路を提 供するように配置されている、微細に機械加工されたイオン透過複合膜を提供す る。 上記膜構造の明細かつ明確な幾何学的パターンは、例えば、上記複合膜の分極 性材料（すなわち可塑化高分子または有機ゲル）の部分を事実上露出させるＵＶ レーザー光アブレーションまたは化学エッチング手順により規定してもよい。こ のような複合膜は、使い捨てのイオン検出システム、フローインジェクション分 析システムおよび免疫クロマトグラフィーシステムにおいて、多数の実行可能な 用途を有する［７］〜［１０］。また、電位差測定用ＩＳＥと同様 の手法により、本発明にかかるこのような複合膜をプローブ状集成装置に組み込 んで、臨床診断において重要な多数のイオン移動性種のためのＩＳＥプローブの 、市場性の高い電流滴定版とすることができる。「イオン移動性」種とは、本明 細書中では、その界面領域を横切るように印加された電位差によって、一方の液 体またはゲル相から別の方に動くイオン物質であると規定されている。その移動 現象は、その本質的電位差特質によるものであり、それ自体、そのイオン検出シ ステムに高度な選択性を導入する。イオン濃度を測定するための分析用トランス デューサーとしての、本発明のイオン透過複合膜の応答特性は、特定性、感度、 検出限界、応答速度、正確さおよび精度の点で、前述のものに勝っているという ことが判明した。 本発明にかかる複合膜を組み込んだ電気化学的センサーにおいて、本発明の検 出成分（すなわち上記分極性材料）は、電気分極による、その試料から、その分 極性材料へのイオン移動の原理によって、金属イオンおよび分子イオンの検出お よび定量を行うことができる。イオン種のこの移動によって生ずるイオン移動電 流は、上記複合膜トランスデューサーによって測定することができ、その複合膜 の抵抗効果による非常に弱い影響しか受けず、従って、適用された信号の歪みを かなり減少させ、その測定特性を改良する。検出成分としての上記複合膜からな る化学的トランスデューサーおよびデバイスは、錯体試料に対する高度な選択性 を示す。例えば、陽イオンの検出のためのデバイス信号は、臨床的試料（例えば 全血、希釈された血液成分、漿液および血漿）中の尿酸塩およびアスコルビン酸 塩が700μＭもの高濃度で存在している場合でさえ、電位差に干渉するこれらの イオンの存在に影響を受けないままでいる。 上記複合膜のイオン応答（すなわちイオン移動電流）は、その（ 臨床的なまたはそうでない）試料中の移動可能な種のイオン濃度に正比例して変 化する。そのイオン移動電流は拡散支配で流れ、その拡散場は上記非分極性層の 明細な微細機械加工により生成されるので、そのイオン移動電流は極度に明確で ある。この精密に機械加工された微細構造は、電気分析的技法、例えばサイクリ ックボルタンメトリーおよび定電位電解法における任意の検体濃度に対して定電 流を生ずる。この独特の拡散場特性［７〜１０］は、その複合膜トランスデュー サーに、速い信号応答時間を与え、その測定された応答は、高い信号対ノイズ比 を有する。その測定された信号は、定常状態ボルタンメトリーのまたは電流滴定 の波として現れ、イオン物質の分析的測定のための多くの重要な利点を提供する 。 本発明を、添付図面を参照しながら、単なる例として、より詳細に下記に説明 する。その図面においては、説明されている態様の微細に機械加工された開口部 は、微小な丸穴または円板の規則的な配列に配置されている。それらの寸法の１ つがマイクロメートルのスケールにある他の幾何学的形態、例えば微小正方形、 微小六角形、マイクロストリップまたはマイクロバンドも本発明に適用可能であ るということが強調されるべきである。 図１Ａは、本発明にかかる微細に機械加工されたイオン透過複合膜の態様の略 斜視図であり、それらの参照数字は、（１７）水相または試料、（１８）イオン 移動性種、（１６）微小界面領域、（１４）非分極性層、（１２）分極性層、（ １９）移動されたイオン種、（１０）微細に機械加工されたイオン透過複合膜を 示している。 図１Ｂは、図１Ａの線Ｂ−Ｂに沿って切った略断面図であり、それらの参照数 字は、（１７）水相、（１４）非分極性層、（１２）分極性層、（１８）イオン 移動性種、（２０）例えば水相から分極性層への陽イオン移動の描写、（１０） 微細に機械加工されたイオ ン透過複合膜を示している。 図２は、図１Ａおよび図１Ｂにおいて説明されているものと同じ一般的なタイ プの複合膜の態様の微小開口部配列を示している走査型電子顕微鏡写真である。 図３は、図１Ｂにおいて示されているものと同様であるけれども、固定化酵素 層を有する微細に機械加工されたイオン透過複合膜の態様の略断面図であり、そ れらの参照数字は、（１８）試料、（１２）分極性層、（２２）固定化酵素、（ ２４）非移動性化学種または非干渉化学種からのイオン移動性種の生成を示して いる酵素反応の描写、（２０）図１におけるものと同様のイオン移動の描写を示 している。 図４は、図１Ｂにおいて示されているものと同様であるけれども、固定化され た免疫化学的試薬層を有する微細に機械加工されたイオン透過複合膜の態様の略 断面図であり、それらの参照数字は、（１８）試料、（１２）分極性層、（２６ ）固定化された免疫化学的試薬、例えば抗体、抗体フラグメントまたは抗原性単 位もしくは抗原性物質、（２８）非移動性化学種または非干渉化学種からのイオ ン移動性種の生成を示している酵素標識反応の描写、（２０）図１におけるもの と同様のイオン移動の描写を示している。 図５は、本発明にかかる微細に機械加工されたイオン透過複合膜を組み込んだ プローブセンサーの態様の斜視線図であり、それらの参照数字は、（３０）イオ ン透過複合膜、（３２）その複合膜を保持している交換可能な先端部、（３４） 参照電極および内部電解質溶液またはゲルを保持している内部プローブ区画、（ ３６）外部参照電極、（３８）プローブセンサー本体を示している。 図６は、本発明にかかるイオン透過複合膜の態様を横切る塩素の移動から得ら れる一連のサイクリックボルタモグラムである。（こ の図は、図５において示されているものと同様の大きな界面を有する参考文献［ ６］のデバイスの応答に勝る本発明の利点を明瞭に立証している。本発明は、バ ックグラウンド電流を大幅に低減して、抵抗分極および測定精度における改良を 提供する。） 図７は、図１Ｂにおいて示されているものと同様の微細に機械加工されたイオ ン透過複合膜の態様の略断面図であり、本発明の複合膜が、それぞれ離れた参照 電極ＲＥ１およびＲＥ２、並びにそれぞれ電流測定電極ＣＥ１およびＣＥ２を保 持している（水系のまたはそうでない）［２つの電極区画の間に存在するイオン 検出配置を説明している。 図８は、フロー分析装置における検出システムとして使用される、図１〜５に おいて示されている複合膜の態様の略図であり、それらの参照数字は、（５４） インジェクター、（５６）検出器、および（５８）電気化学用のワークステーシ ョンを示している。 図９Ａおよび９Ｂは、それぞれ、図１〜５において説明されているタイプの複 合膜を、その検出システムの一部として組み込んだ使い捨てセンサーの態様の平 面図および側面図であり、それらの参照数字は、（４０）免疫化学的ストリップ 、（４２）酵素接合を有する試料窓、（４４）分析試薬を含んでいる移動膜、（ ４６）検出領域、（４８）非分極性層、（５０）分極性層用の参照電極、例えば 銀−塩化銀プリントインクフィルム、（５２）試料溶液用の参照電極、例えば銀 −塩化銀プリントインクフィルムを示している。 図１０は、本発明にかかる膜の態様の略断面図であり、分極性層（６０）は非 分極性層（６２）の開口部を満たしていない。 図１１は、本発明にかかる膜の態様の略断面図であり、図１０に相当するもの であるけれども、非分極性層が保護層（６４）によって覆われている。 図１２は、本発明にかかる膜のさらなる態様の略断面図であり、非分極性層（ ６６）が分極性層（６８）内に埋め込まれている。 図１３は、本発明にかかる膜のまださらなる選択肢の態様の略断面図であり、 導電性層（７０）が分極性層（７２）と非分極性層（７４）との間に配置されて いる。 図１Ａおよび１Ｂを参照すると、微細に機械加工されたイオン透過複合膜１０ は、疎水性のイオン感知層１２および親水性の非分極性層１４から構成されてい る。ＵＶエキシマーレーザーで機械加工された微小孔１６の配列は、非分極性層 １４に形成され（図２も参照されたい）、下にあるイオン感知層１２の一部を露 出させる。運転中、その試料溶液に関する、その膜の界面分極の結果として、対 象とするイオン検体１８が複合膜１０に向かって動き、イオン分極性層１６の露 出部分を通るそれらのイオンの拡散が、測定可能で、明確な電流滴定信号（ｉ） を生ずる。 上記複合膜は、多くの加工手段によって製造することができる。このような手 段の１つは、上記分極性材料（例えばＰＶＣ複合材料）のフィルムと非分極性フ ィルム（例えばポリエステル）のラミネーションである。この層は、マイクロメ ートルの厚みを有する極めて薄いフィルムとして適用することができるけれども 、その機械加工された複合膜システムの運転上の要求から、このフィルム厚を超 える、このように高度な加工制御を行うことは必須ではない。その分極性層は、 その非分極性層（本明細書中では支持材料と称する）の全面にわたって、または その上の選ばれた部位に適用してもよい。フィルムを形成している疎水性高分子 を使用して、その分極性層をつくることができ、多くのフィルム化方法、例えば 押出コーティング、溶媒からのキャスティング、塗布フィルム化、ゲル化ラミネ ートフィルムとしての適用、スプレーコーティング、インクジェッ ト印刷またはスクリーン印刷によって、その支持材料に適用することができる。 上記分極性と非分極性とのラミネートを、次にレーザードリルまたは写真平版 エッチング方法に付して、その非分極性層に開口部（単一の開口部、または開口 部の配列のいずれか）を開けてもよい。あるいは、疎水性高分子のラミネートに 先立ち、その分極性層の微細機械加工を行うこともできる。この手順は、その分 極性材料の微視的領域を露出させ、その膜の化学的検出の幾何学的形態を規定す る。希望するならば、その非分極性材料を予備調整したり、またはその表面の化 学的特性を改変する、例えばその表面の親水性の状態を改変するために、レーザ ー親水化方法によって表面処理したりすることもできる。これらの処理は、生化 学物質、例えば酵素または抗体を、その非分極性支持体の表面上に固定化するた めの、特に好ましいとされる工程である。 上記微細に機械加工された非分極性層は、円形の開口領域の規則的な配列から なっていてもよく、それらの寸法は、直径で約50nm〜500μｍの範囲にわたる。 このような開口部の配列は、正六角形または正方形などの形をとっていてもよい 。単一の開口領域を利用してもよく、この場合、その開口部もまた、直径で約50 nm〜500μｍの範囲にわたるであろう。そのまたはそれらの開口領域は、それ（ それら）を通って、その試料相から、その分極性材料中へと、イオン種が移動す る、電気分極界面として機能する。そのフィルム開口部の幾何学的形態の規定に より、その複合膜中へのイオン移動の流れ、および、これにより、本発明にかか る膜を組み込んだ化学的センサーおよび検出器の電流応答の形および大きさの慎 重な制御が可能となる。 上記分極性材料は、まったく疎水性であるかまたは少なくとも実 質的に疎水性である程度のマトリックス高分子からなっているのが好ましい。そ の分極性材料が、可塑化特性を有し、水との混和性が低く、低い蒸気圧を有する 溶媒を含んでいるのも好ましい。その分極性材料用の１つの好ましいとされる調 合物は、可塑剤または溶媒としてのo-ニトロフェニルオクチルエーテルを有する ポリ塩化ビニルおよびビス（トリフェニルホスホラニリデン）アンモニウムテト ラキス（4-クロロフェニルボレート）電解種を含んでいる。 上記イオン透過特性に加えて、上記分極性材料は、良好な加工性、特に上記非 分極性層に良好に接着する能力およびその層の上で安定なフィルムを形成する能 力を有するべきである。分析目的のためには、その材料は、その試験期間にわた る良好な安定度と共に、試料中の選ばれたイオンに対する鋭敏で敏速な応答を有 するべきである。 上記非分極性支持体は、十分な機械的安定度、低い吸水特性および優れた絶縁 性を有する高分子フィルム形成材料から構成されているのが好ましい。このよう な材料は、通常、フィルム厚で100μｍ未満であり、電気絶縁面として機能する 。多様な程度の表面疎水特性を有する幅広い範囲の市販のフィルム用プラスチッ クを使用することができる。ポリ（エチレンテレフタレート）は、非常に良好な 機械加工特性および高い体積抵抗率を有する好適なフィルム材料である。ラミネ ート材料へのその優れた密着性は、それを、化学的に機能化され、ＵＶレーザー による表面模様付けおよび親水化処理を受けやすいものとすることを可能にする 。 フィルム組成物は、その加工条件（例えば、それらが熱、ＩＲまたはＵＶによ る硬化手順により形成されるかどうか）に依存して変化させてもよい。ポリスチ レンを使用して、例えば上記疎水性層を覆う薄いフィルムを形成することができ 、例えば、イソホロンに溶 解したポリスチレンからなる調合物を、押出コーティング、溶媒からのキャステ ィング、塗布フィルム化、スプレーコーティング、インクジェット印刷またはス クリーン印刷によって表面に適用し、低温で硬化させて、優れた誘電率およびＵ Ｖ光アブレーション特性を有するフィルムを形成させる。 上記非分極性材料のための調合物は、特殊な化学的センサー機能、例えば臨床 診断試験用センサーを提供するために、１種またはそれ以上の化学試薬を包含し ていてもよい。このような試薬は、酵素基質または酵素を包含していてもよい。 例えば、尿素、クレアチニン、グルタメートまたはフェニルアラニンについての 特殊な臨床試験を提供するために、それぞれウレアーゼ、クレアチニンデイミナ ーゼ、グルタメートデヒドロゲナーゼまたはフェニルアラニンデミナーゼなどの ような酵素を、その非分極性高分子成分の一部として、またはそれに結合させて 組み込むことができる。 酵素基質の分析のための、結合酵素を有する複合膜は、図３において、略図的 に示されている。ここで、酵素２２は、その非分極性層に結合されており、検出 されるべき種を生成する酵素触媒反応は、参照数字２４によって示されている。 結合酵素の代わりに、それらの酵素を、例えば乾燥試薬として、その試験試料に 添加することができる。酵素濃度の分析のために、目的酵素の基質を、乾燥試薬 として、その試験試料に添加し、選択的イオン移動性種の生成によって、その酵 素が定量されるシステムをアレンジすることもできる。 図４においては、免疫化学的な反応および分析において使用するのに好適な、 抗体試薬で機能化された複合膜が説明されている。非分極性層に拘束された抗体 ２６は、抗原−酵素接合を捕捉する。その捕捉された酵素は、反応２８を経て、 検出されるべき種を生成す る。このタイプの結合性複合膜は、例えばフローインストルメンテーションを伴 う酵素免疫学的検定法において使用してもよい。 化学的検出プローブとして作られた、本発明にかかる複合膜を、イオン種およ び生化学物質の一般的な実験分析に適合させることができる。図５は、交換可能 な先端コネクター３２中に複合膜３０を具備している、典型的なプローブの特徴 を線図的に表したものである。内部電解質（ゲルまたは溶液）を、複合膜３０と 好適な内部参照電極３４との間の凹部に添加する。プローブ３８を入れる試料と 接触するように、外部参照電極３６をも、そのプローブの本体の外面上の露出領 域に、うまく据え付ける。 図１、３、４および７で説明されている膜においては、その分極性層は、その 非分極性層の上に重なり、また、その非分極性層における開口部を実質的に満た している。この幾何学的形態は、試験においては良好に機能するということが判 っているけれども、それは決して不可欠なものではなく、その膜が意図されてい る個々の用途および／またはその製造方法の要求によって、容易に変化させるこ とができる。例えば、多くの場合、その開口部を有する非分極性層が、その分極 性層の上に単に重なっているだけで、その分極性層は、実質的な程度には、その 開口部の中には、まったく広がってはいない膜を製造することが、より簡便であ る。このような配置は図１０において説明されている。あるいはまたはさらに、 その非分極性層を、例えば水性ゲルの保護層で覆って、膜の汚れを抑制したり、 フローシステムにおけるセンサーの性能を改良してもよい（図１１を参照された い）。好ましいとされる水性ゲルは、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコー ルおよびヒドロキシエチルセルロースを包含している。 まださらなる選択肢は、図１２において説明されており、その分 極性材料が、それらの開口部を通過し、その非分極性層の両面を覆っているので 、その非分極性層が、その分極性層内に事実上埋め込まれている。このような配 置において、その微小開口部の存在により提供される明確な電流の流れの歪みを 避けるためには、その分極性層の試料側の分極性層の厚みは、その微小開口部の 固有の直径未満であるべきである。図１３は、（図７におけるＣＥ２によって示 されているような）対電極、または（図７におけるＲＥ２によって示されている ような）参照電極のいずれかとしてはたらくように、その非分極性層が（例えば 金、白金または銀の）金属層でコートされている。後者の場合、そのコーティン グの材料は、陽極処理銀、例えばＡｇＣｌ、ＡｇＳＯ₄またはテトラフェニルホ ウ酸銀であるのが好ましい。 他にも選択肢となる幾何学的形態はあり得、唯一の不可欠な要求は、（図１０ 〜１３における矢印によって示されている）その試料／膜の界面を通るイオン流 が、その非分極性層における１つまたはそれ以上の開口部によって規定される、 その分極性層の対応する１つまたはそれ以上の明確な領域に制限される配置を供 給することである。 本発明の複合膜は、臨床診断における幅広い用途を有すると見込まれる。それ らは、臨床的および環境的に重要な多くの種を検出するように設計することがで き、分極性膜調合物は、数ある中で、Ｋ⁺−応答膜、Ｎａ⁺−応答膜、Ｃａ²⁺−応 答膜、Ｃｌ^-−応答膜、ＮＨ₄ ⁺−応答膜、Ｐｂ²⁺−応答膜、Ｃｄ²⁺−応答膜、Ｚ ｎ²⁺−応答膜、Ｃｕ²⁺−応答膜として企図されている。対象とする検体に応じて 、イオン検出剤、例えばクラウンエーテル、複素環式抗生物質、カルバゾン(car bazone)配位子（例えばＫ⁺用のバリノマイシン）およびジフェニルカルバゾン（ Ｐｂ²⁺および他の重金属用）を、 そのイオン感知層中に組み込んでもよい。臨床試験の例として、図６は、塩素を 検出および定量するのに使用される複合膜から得られたボルタモグラムを描写し ている。本発明にかかる複合膜から、幅広い範囲の血液検体の検出および定量用 の、電気化学的センサーを構築することができ、それは、従来の電流滴定デバイ スを用いた場合に一般的に遭遇されるタイプの血液マトリックスの干渉を減少さ せる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジロー，ユベール ウーエ スイス国，ツェーハー―1088 ロプラ，ア ン ベルニー (72)発明者 オスボーン，マーレイ ダグラス イギリス国，サウス ウィラル エル64 ２エックスエイチ，ウィラストン，ハッド ロー ロード，ウィラストン グリーン ミュース １ (72)発明者 セドン，ブライアン ジェフリー スイス国，ツェーハー―1414 リュイル, ル シャトー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．それを通るように形成された微小開口部を少なくとも１つ有する非分極性 層、およびあらかじめ決められたイオン種がその中に入ることができる電気的分 極性材料を含んでいる、微細に機械加工されたイオン透過複合膜であって、上記 分極性材料が、前記の少なくとも１つの微小開口部に関して、前記のあらかじめ 決められたイオン種のための、その試料／膜の界面を通る明確な横断面積の通路 を提供するように配置されている、微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ２．上記分極性材料が高分子マトリックスを含んでいる、請求項１に記載の微 細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ３．上記高分子マトリックスが本質において少なくとも実質的に疎水性である 、請求項２に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ４．上記高分子マトリックスがポリ（塩化ビニル）製のものである、請求項３ に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ５．上記分極性材料が有機溶媒を含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に 記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ６．上記溶媒が水に対する溶解性に乏しく、概して５重量％未満の溶解度であ る、請求項５に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ７．上記溶媒がo-ニトロフェニルオクチルエーテルである、請求項６に記載の 微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ８．上記分極性材料が疎水性電解質を含んでいる、請求項１〜７のいずれか１ 項に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ９．上記疎水性電解質がビス（トリフェニルホスホラニリデン） アンモニウムテトラキス（4-クロロフェニルボレート）である、請求項８に記載 の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 １０．上記分極性材料がイオン−錯体相間移動種をさらに含んでいる、請求項 １〜９のいずれか１項に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 １１．上記イオン−錯体相間移動種が、上記試料内で目的イオンと錯化し、そ の目的イオンを上記複合膜の分極性部分の中に伝導することができる配位子であ る、請求項１０に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 １２．上記非分極性材料がポリエステル（例えばポリ（エチレンテレフタレー ト））またはビニル重合体（例えばポリスチレン）である、請求項１１に記載の 微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 １３．上記非分極性層がレーザー親水化処理に付さたものである、請求項１〜 １２のいずれか１項に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 １４．上記の少なくとも１つの微小開口部付近の非分極性層に、酵素または抗 体が結合されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の微細に機械加工さ れたイオン透過複合膜。 １５．前記の少なくとも１つの微小開口部がレーザー光アブレーションによっ て形成されたものである、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の微細に機械加 工されたイオン透過複合膜。 １６．上記膜が、500μｍ未満で、50nmより大きい直径を有する、単一の微小 開口部を有している、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の微細に機械加工さ れたイオン透過複合膜。 １７．上記膜が微小開口部の配列を有している、請求項１〜１５のいずれか１ 項に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 １８．各々の微小開口部が、500μｍ未満で、50nmより大きい直径を有してい る、請求項１７に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 １９．請求項１〜１８のいずれか１項に記載の微細に機械加工されたイオン透 過複合膜を具備しているイオン検出器であって、上記膜の各々の面上に配置され た２つの電極により分極が達成され、検出方式が上記微小開口部を通るイオン流 の電流滴定検出である検出器。 ２０．フローインジェクション分析および／またはクロマトグラフィーに使用 するための、請求項１９に記載のイオン検出器。 ２１．請求項１〜１８のいずれか１項に記載の微細に機械加工されたイオン透 過複合膜を具備している使い捨てのイオン検出装置であって、上記膜が支持設備 に直接取り付けられているイオン検出装置。 ２２．請求項１〜１８のいずれか１項に記載の微細に機械加工されたイオン透 過複合膜を具備しているアンモニアセンサーであって、上記膜が、イオンをまっ たく含んでいない親水性層および気体透過膜、例えばテフロン（ポリ（テトラフ ルオロエチレン））で覆われているセンサー。 ２３．尿素および／またはクレアチニンの検出に使用するための、請求項２２ に記載のセンサー。 ２４．上記分極性材料が、酵素、酵素基質、酵素補因子などを含んでいる、請 求項１〜１８のいずれか１項に記載の微細に機械加工されたイオン透過複合膜。 ２５．請求項１〜１８のいずれか１項に記載の微細に機械加工されたイオン透 過複合膜、または請求項１９もしくは２０に記載のイオン検出器を具備している 重金属イオンセンサー。