JP2007286070A - 組成的に異なる重合体ベースのセンサ要素およびそれらを製作する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】化学的に感受性のセンサを作製すること。
【解決手段】本発明は、それと接触している流体中の化学分析物の存在を検出できる化学的に感受性の重合体ベースセンサのアレイを製作する組み合わせアプローチを提供する。記述の方法および装置は、少なくとも第一および第二有機材料を割合を変えて合わせることを包含し、合わせたとき、化学分析物を吸収できる重合体または重合体ブレンドを形成して、それにより、検出可能な応答を与える。この方法により製作したセンサの検出可能な応答は、これらのセンサの重合体ベース成分の少なくとも１個のモル分率と線形関係になく、それにより、これらのセンサのアレイは、種々の感知課題に対して有用になる。
【選択図】図３

Description

本願は、1997年６月30日に出願された仮出願である米国特許出願番号第60/051,203号(その内容は、本明細書中で参考として明確に援用されている)に基づいている。

発明の分野
本発明は、組成的に異なる複数のセンサを製作し使用するための新規な装置および方法に関し、これらのセンサは、流体中における化学分析物の存在を検出できる。

検出可能な応答を得る目的で、流体中の特定の化学分析物の存在を検出できる化学的に感受性のセンサを開発することには、非常に興味が持たれる。このようなセンサは、しばしば、それと接触する化学分析物を吸収できる重合体有機材料から製作され、ここで、この分析物の吸収により、この重合体材料が膨張し、それにより、検出できる応答を与える。分析物を吸収する性能が変動すると、発生する検出可能な信号が変動する。このような有機重合体ベースのセンサは、種々の異なる用途および装置(例えば、哺乳動物の嗅覚システムの類似物として(Lewis, 特許文献１(その内容は、本明細書中で参考として援用されている)、非特許文献１、および非特許文献２）、バルク導電性重合体フィルムとして(非特許文献３、および非特許文献４）、表面音波装置として(非特許文献５、非特許文献６および非特許文献７）、光ファイバ超小型鏡(micromirror)として(非特許文献８)、水晶振動子微量天秤として(非特許文献９)および光ファイバ上の染料含浸重合体被覆として(非特許文献１０)機能する装置を含めて)への使用を見出している。本明細書中で引用したこれらの参考文献および他の全ての参考文献の内容は、本明細書中で述べられているように、その全体が本参考として明確に援用されている。しかしながら、今までのところ、上記装置で使用されているセンサの多くは、限定数の重合体成分から製作されており、従って、それらが発生できる応答には、限りがある。

さらに、今日の技術は、イヌまたはヒトが化学分析物間を検出または区別する能力から著しく遅れている。結果として、特定の作業は、動物またはヒトが課題を実行する適合性によって、限定されている。例えば、食品の品質管理には、生産ラインの労働者が各品目の臭いを嗅ぐ必要があり得る。残念なことに、個人が充分に臭気を識別する能力は、短期間(例えば、約２時間)後低下する。さらに、哺乳動物の嗅覚は、特定の蒸気を同定するその能力に限定されている。例えば、水蒸気は、臭いによって検出できない。さらに、哺乳動物の嗅覚は、気体成分を識別することに限定されており、液体中の溶質を識別または「臭いを嗅ぐ」能力はない。

嗅覚器官の性能に似せたまたはそれを越えることができるセンサを構築するいくつかの試みが存在している。このような試みは、例えば、加熱した金属酸化物の薄膜抵抗器、音波共鳴器の表面上の重合体吸収または吸着層、光ファィバー超小型鏡、電気化学的検出器のアレイ、および導電性重合体を使用している。これらの技術の各々は、しかしながら、再現性、分析物間を識別する能力、または応答に必要な時間において、著しい制限を有する。さらに、これらの技術は、しばしば、値段がひどく高いかまたは複雑である。

金属酸化物薄膜抵抗器のアレイは、例えば、典型的には、種々の触媒で被覆したSnO_２フィルムをベースにしている。さらに、これらのアレイは、一般に、そのアレイ内の元素の応答の意図的な化学的制御ができず、アレイ間の応答再現性は、しばしば、乏しい。例えば、表面音波共鳴器の使用は、複雑な電子工学を包含する信号変換機構、および結晶内での200MHzレイリー波を維持しつつ１Hzまでの周波数測定を使用する。従って、これらの問題を克服または最小にするような、流体中の分析物を識別し測定する装置および方法が必要とされている。

最近の研究から、導電性カーボンブラックを含有する膨張可能な絶縁性有機重合体のライブラリから形成した化学的に感受性のセンサのアレイは、種々の分析物に広く応答性であるが、パターン認識法の適用によって、有機蒸気の分類および同定が可能であることが示されている。(非特許文献１１)。今までのところ、これらのアレイ要素は、各センサ要素での単一の別個の重合体骨格組成と共に、比較的に少数の約10〜20個の有機重合体から製作されている。特定の用途に対して最適に実施するように、限定数の重合体センサ組成物が選択できるものの、複雑な適用を実施する試み(例えば、嗅覚に似せる試みであって、ここで、その感知課題は、時間に依存しているか、またはセンサアレイの構築に先だっては規定されない)は、殆ど確実に、現在公知のものよりもずっと広範で組成的に多様な重合体センサライブラリを使用する必要がある。
米国特許第５，５７１，４０１号明細書 Ｌｕｎｄｓｔｒｏｍら、Ｎａｔｕｒｅ （１９９１）３５２：４７〜５０ ＳｈｕｒｍｅｒおよびＧａｒｄｎｅｒ， Ｓｅｎｓ． Ａｃｔｕａｔｏｒｓ （１９９２）Ｂ８：１〜１１ Ｂａｋｅｒら、Ｓｅｎｓ． Ａｃｔｕａｔｏｒｓ （１９９４）Ｂ １７：１４３ Ｇａｒｄｎｅｒら、Ｓｅｎｓ． Ａｃｔｕａｔｏｒｓ （１９９４）Ｂ １８：２４０ Ｇｒａｔｅら、Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． （１９９５）６７：２１６２ Ｇｒａｔｅら、Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． （１９９３）６５：Ａ９８７ Ｇｒａｔｅら、Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． （１９９３）６５：Ａ９４０ Ｈｕｇｈｅｓら、Ｊ． Ｂｉｏｃｈｅｍ． ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（１９９３） ４１：７７ Ｃｈａｎｇら、Ａｎａｌ． Ｃｈｉｍ． Ａｃｔａ （１９９１）２４９：３２３ Ｗｈｉｔｅら、Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ． （１９９６）６８：２１９１ Ｌｏｎｅｒｇａｎら、Ｃｈｅｍ． Ｍａｔｅｒ．（１９９６） ８：２２９８

それゆえ、組成的に異なる化学的に感受性のセンサであって、その各々が、問題の化学分析物の存在下にて、検出可能な応答を生じることができるものの大きなライブラリを作製する新規な方法が必要とされている。

発明の要旨
複数の組成的に異なる化学的に感受性のセンサを作製する方法は、種々の用途において非常に有用であることが証明され得るものの、このような方法の有用性は、組成的に異なるセンサの各々により提供される応答が、このセンサの任意の特定成分のモル分率の一次関数であるかどうかに依存している。言い換えれば、もし、センサにより提供される応答が、このセンサの特定成分のモル分率の直接一次関数であるなら、２個の異なる重合体材料の混合物を含有するセンサ応答から、一方または他方の重合体材料だけから製作したセンサよりも、それ程多くの追加的な情報が得られない。それゆえ、これらの複数のセンサに存在している有機材料のモル分率と比較して、その応答プロフィールにおける非線形性は、多数の分析物を分離するために、これらのセンサアレイの出力を高めるのに非常に重要である。

従って、本発明の目的は、センサアレイの構築に対する組み合わせアプローチを提供することにあり、ここで、組成的に変化する化学的に感受性のセンサフィルムを作成するための供給原料として、２種またはそれ以上の有機材料のブレンドが使用される。

本発明の目的は、また、(i)複数の組成的に異なるセンサを製造し使用する新規な方法であって、そのセンサの各々は、少なくとも２種の異なる有機材料を含有し、そして流体中の化学分析物の存在を検出できる方法、および(ii)これらの方法により製造される新規な装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、(i)複数の組成的に異なるセンサを製造し使用する新規な方法であって、そのセンサの各々は、化学分析物の存在に応答して、検出可能な信号を与え、ここで、この検出可能な信号は、このセンサ中に存在する任意の有機材料のモル分率と線形関係にはない方法、および(ii)これらの方法により製造される新規な装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、(i)任意のシステムで使用できかつ検出可能な応答を得るために分析物の取り込みに依存している複数の化学的に感受性のセンサを製造し使用する新規な方法、および(ii)これらの方法により製造される新規な装置を提供することにある。このようなシステムには、例えば、哺乳動物の嗅覚システムに類似したもの、被覆した表面音波センサのアレイ、光ファイバ超小型鏡、水晶振動子微量天秤センサ、重合体被覆光ファイバセンサなどが挙げられる。

本発明の別の目的は、(i)複数の化学的に感受性のセンサを製造する新規な方法(ここで、これらの方法は、迅速かつ簡単で、安価であり、また、蒸気検出での使用のための多数の組成的に異なるセンサを提供できる)；および(ii)これらの方法により製造される新規な装置を提供することにある。

これらの目的およびさらなる目的は、本明細書を全体として考慮すると、当業者に明らかとなる。

本発明によれば、流体中の化学分析物の存在を検出でき、それにより、検出可能な応答を与えることができる複数の組成的に異なるセンサを製作するための新規な方法が提供される。本明細書中で使用する「流体」との用語は、気体および液体の両方を包含する。具体的には、本発明の実施態様は、流体中の化学分析物の存在を検出できる複数の組成的に異なるセンサを製造する方法に関する。この方法は、異なる割合の少なくとも第一および第二有機材料を合わせることを包含する。第一および第二有機材料は、一般に、異なり、合わせたとき、有機重合体または重合体ブレンドを形成し、この組み合わせ工程は、第一および第二有機材料の可変混合物を包含する複数の組成的に異なるセンサを提供する。これらのセンサの各々は、この化学分析物の存在に応答して、検出可能な信号を与え、この信号は、この有機材料の少なくとも１種(さらに好ましくは、これらのセンサで存在している有機材料の両方)のモル分率とは、線形関係にはない。これらの方法により製造した装置もまた、開示されている。

本発明によれば、第一および第二有機材料は、同時に合わせて、センサのアレイを製造してもよく、またはその有機成分は、異なる時点で合わせて、複数のセンサを製造してもよく、いずれも、本発明には重要ではない。１実施態様では、第一および第二有機材料は、それぞれ、有機重合体であり、それにより、その各々が有機重合体のブレンドを含有する複数のセンサが提供される。別の実施態様では、第一および第二有機材料は、有機単量体単位であり得、それは、合わせると、触媒の存在でまたは存在なしに重合して、有機重合体を形成する。

さらに別の実施態様では、第一有機材料は、単独重合体または共重合体であり、そして第二有機材料は、第一材料と合わされる単量体である。この単量体が、第一の予備形成重合体の存在下にて重合されると、この単量体は、重合して、第一および第二有機材料の相互貫入ネットワーク(IPN)を生成する。この技術は、相互に混和できない(imicible)重合体を取り扱うとき、および/またはこれらの重合体を揮発性単量体から製造する場合にて、ブレンドを得るのに特に適切である。これらの条件下にて、予備形成した重合体は、重合体-単量体混合物の特性(例えば、粘度)を決定するために使用される。それゆえ、この重合体は、この単量体を溶液中で保持する。このような系の例には、(1)pVAおよびpMMAのIPNを形成するためのメチルメタクリレート単量体との予備形成ポリビニルアセテート、(2)pVAおよびポリスチレンのIPNを形成するためのスチレン単量体との予備形成pVA、および(3)pVAおよびポリアクリロニトリルのIPNを形成するためのアクリロニトリルとの予備形成pVAがある。１種またはそれ以上の共重合体を有するIPNを作成するのが望ましいなら、１種より多い単量体が使用され得る。

本発明のさらに他の実施態様では、導電性材料(これは、単一の導電性材料または２種またはそれ以上の導電性材料の混合物であり得る)が、重合体、重合体ブレンド、または安定化コロイドに添加される。本発明の好ましい実施態様では、この導電性材料は、導電性重合体またはカーボンブラックである。これらのセンサに導電性材料を添加するとき、これらのセンサは、(i)電流のための電気経路、(ii)この化学分析物の不在下での電気通路での第一電気抵抗、および(iii)この化学分析物の存在下での電気通路での第二抵抗を与える。第一および第二電気抵抗は、分析する分析物およびそのセンサが分析物を吸収または吸着する性能に依存して、同一または異なり得る。

１実施態様は、哺乳動物の嗅覚システムに似せた電子鼻である。この実施態様は、複数のセンサを有する基板を包含し、ここで、各センサは、化学的に感受性の抵抗器を包含し、この抵抗器は、ある濃度の第一非導電性有機材料、ある濃度の第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有する。第一非導電性有機材料は、第二非導電性有機材料とは異なり、アレイセンサの数は、このアレイセンサを形成する異なる非導電性有機材料の数より多い。この電子鼻はまた、これらのアレイセンサに電気的に接続した電気測定装置を包含する。

この電子鼻の別の実施態様は、少なくとも２個の化学的に感受性の抵抗器、およびこれらの抵抗器に電気的に接続した電気測定装置を包含する。各化学的に感受性の抵抗器は、ある濃度の第一非導電性有機材料、ある濃度の第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有するが、但し、第一非導電性有機材料は、第二非導電性有機材料とは異なる。１実施態様では、第一抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度とは異なる。別の実施態様では、第二抵抗器の第一非導電性有機材料は、第一抵抗器の第一非導電性有機材料と同じであり、第一抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度と同じである。

これらのセンサを使用する方法もまた、提供される。１実施態様は、流体中の化学分析物の存在を検出する方法であり、この方法は、少なくとも２個の化学的に感受性の抵抗器(各々は、この流体の存在に対する抵抗応答およびこの分析物の存在に対する抵抗応答を有する)およびこれらの抵抗器に電気的に接続された電気測定装置を包含する複数のセンサを提供する工程を包含する。各化学的に感受性の抵抗器は、ある濃度の第一非導電性有機材料、第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有するが、但し、各抵抗器の第一非導電性有機材料は、各抵抗器の第二非導電性有機材料とは異なり、さらに、但し、第一抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度とは異なる。これらの抵抗器は、次いで、この流体に晒され、抵抗応答が測定される。次いで、第一抵抗器の測定した抵抗応答は、第二抵抗器の測定した第一抵抗応答と比較されて、この流体中での分析物の存在が決定される。

他の実施態様では、これらのセンサは、広範囲の支持技術と組み合わされて、抵抗以外のセンサ応答が測定される。これらの実施態様は、これらのセンサの応答に従って変わり得る電磁エネルギー、光学特性、静電容量、インダクタンスまたはインピーダンスおよび他の物理的、化学的および電気的特性の変化を検出する技術を包含する。それゆえ、これらの分析物の存在を感知する用途の数は、非常に広く、また、従って、これらのセンサを行い得る用途は、非常に広い。

製造方法もまた、提供されている。１実施態様は、限定数の非導電性有機材料の供給原料溶液から化学的に感受性のセンサのアレイを製造する方法であり、ここで、第一工程は、第一溶媒中の濃度ｘの第一有機材料の第一供給原料溶液、第二溶媒中の３個の異なる濃度ｙ、ｙ＋ｂおよびｙ＋ｃの第二有機材料の第二供給原料溶液、および基板(これは、第一、第二および第三予備選択領域を有する)を提供することを包含する。次に、第一、第二および第三領域の各々は、濃度ｘの第一供給原料溶液と接触される。次いで、第一領域は、濃度ｙの第二供給原料溶液と接触され、第二領域は、上記濃度ｙ＋ｂの第二供給原料溶液と接触され、そして第三領域は、上記濃度ｙ＋ｃの第二供給原料溶液と接触される。この実施態様では、第一有機材料は、第二有機材料とは異なり、ｙ、ｙ＋ｂおよびｙ＋ｃは、それぞれ、異なる濃度である。得られたセンサアレイは、全数のセンサを有し、各予備選択領域で製造した数は、これらのセンサを製造するのに使用した供給原料溶液の数より大きい。

本発明の他の実施態様は、組成的に異なるセンサのアレイおよびそれらを製造する方法である。ある実施態様では、センサのこれらのアレイは、流体中の分析物の存在を検出できる装置に組み込んでもよく、および/または流体中の化学分析物の存在に応答してアレイにより生じた信号を測定できる装置と連絡して配置してもよい。いくつかの実施態様では、上記複数のセンサは、流体中の分析物の存在を検出するように設計した装置に組み込まれる。このような装置には、例えば、表面音波センサ、光ファイバ超小型鏡、水晶振動子微量天秤センサおよび重合体被覆光ファイバセンサが挙げられる。

本発明の他の実施態様は、本明細書を全体として考慮すると、当業者に明らかとなる。

本発明によると、さらに以下が提供される。
（項目１）流体中の分析物を検出するセンサアレイであって、
センサのアレイを有する基板であって、各センサがある濃度の第一有機材料と、ある濃度の第二有機材料との組み合わせを含有し、ここで、少なくとも１つのセンサが、第一重合体、および該第一重合体の存在下で重合される単量体から形成される第二重合体を含有する、相互貫入ネットワークである、基板；および
各該センサと操作可能に結合された検出器、
を備える、センサアレイであって、
該第一有機材料が第二有機材料と異なり、そしてセンサ数が該センサを形成する異なる有機材料数よりも多い、センサアレイ。
（項目２）各センサが化学的に感受性の抵抗器を備える、項目１に記載のセンサアレイ。
（項目３）前記第一有機材料が非導電性有機材料である、項目１に記載のセンサアセンブリ。
（項目４）前記第二有機材料が非導電性有機材料である、項目１に記載のセンサアセンブリ。
（項目５）各センサがさらに導電性材料を含有する、項目１に記載のセンサアレイ。
（項目６）前記検出器が前記センサに電気的に接続された電気測定装置である、項目１に記載のセンサアセンブリ。
（項目７）前記第一有機材料が共重合体である、項目１に記載のセンサアレイ。
（項目８）前記第一有機材料が単独重合体である、項目１に記載のセンサアレイ。
（項目９）前記第一有機材料がブロック共重合体である、項目１に記載のセンサアレイ。
（項目１０）前記第一および第二有機材料が単独重合体である、項目１に記載のセンサアレイ。
（項目１１）流体中の分析物を検出するセンサアレイであって、
ある濃度の第一有機材料とある濃度の第二有機材料との組み合わせを含有する第一センサであって、ただし、該第一有機材料が該第二有機材料とは異なり、そして該センサが、第一重合体、および該第一重合体の存在下で重合される単量体から形成される第二重合体を含有する、相互貫入ネットワークである、第一センサ；
ある濃度の第一有機材料とある濃度の第二有機材料との組み合わせを含有する第二センサであって、ただし、該第一有機材料が該第二有機材料とは異なり、そして該第一センサの該第一有機材料の該濃度が、該第二センサの該第一有機材料の該濃度とは異なる、該第二センサ；および
各該センサに操作可能に結合された検出器、
を包含する、センサアレイ。
（項目１２）各センサが化学的に感受性な抵抗器を包含する、項目１または７に記載のセンサアレイ。
（項目１３）前記第一有機材料が非導電性有機材料である、項目１または７に記載のセンサアレイ。
（項目１４）前記第二有機材料が非導電性有機材料である、項目１または７に記載のセンサアレイ。
（項目１５）前記第一および第二センサが導電性材料をさらに含有する、項目７に記載のセンサアレイ。
（項目１６）前記検出器が前記センサに電気的に接続された電気測定装置である、項目１または７に記載のセンサアレイ。
（項目１７）前記第一センサの前記第一有機材料が共重合体である、項目７に記載のセンサアレイ。
（項目１８）前記第一センサの前記第一有機材料が単独重合体である、項目７に記載のセンサアレイ。
（項目１９）前記第一センサの前記第一有機材料がブロック共重合体である、項目７に記載のセンサアレイ。
（項目２０）前記第一センサの前記第一および第二有機材料が単独重合体である、項目７に記載のセンサアレイ。
（項目２１）流体中の分析物を検出するセンサアレイであって、
複数のアレイセンサを有する基板であって、各センサが、ある濃度の第一非導電性有機材料、ある濃度の第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有する、化学的に感受性の抵抗器を包含する、基板；ならびに
該アレイセンサに接続した電気測定装置、
を包含する、センサアレイであって、
該第一非導電性有機材料が該第二非導電性有機材料とは異なり、そしてセンサ数が該センサを形成する異なる非導電性有機材料の数よりも多い、センサアレイ。
（項目２２）前記第一非導電性有機材料の濃度において、第一アレイセンサが第二アレイセンサと異なる、項目１７に記載のセンサアレイ。
（項目２３）前記第一および第二非導電性有機材料が非導電性有機重合体である、項目１７に記載のセンサアレイ。
（項目２４）各非導電性有機重合体が、主鎖炭素重合体、主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体、および主鎖複素環式重合体からなる群から選択される、項目１９に記載のセンサアレイ。
（項目２５）前記主鎖炭素重合体が、ポリ(ジエン)、ポリ(アルケン)、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルエーテル)、ポリ(ビニルチオエーテル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルケトン)、ポリ(ビニルハライド)、ポリ(ビニルニトリル)、ポリ(ビニルエステル)、ポリ(スチレン)、およびポリ(アリーレン)からなる群から選択される、項目２０に記載のセンサアレイ。
（項目２６）前記主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体が、ポリ(オキシド)、ポリ(カーボネート)、ポリ(エステル)、ポリ(無水物)、ポリ(ウレタン)、ポリ(スルホネート)、ポリ(シロキサン)、ポリ(スルフィド)、ポリ(チオエステル)、ポリ(スルホン)、ポリ(スルホンアミド)、ポリ(アミド)、ポリ(尿素)、ポリ(ホスファゼン)、ポリ(シラン)、およびポリ(シラザン)からなる群から選択される、項目２０に記載のセンサアレイ。
（項目２７）前記主鎖複素環式重合体が、ポリ(フランテトラカルボン酸ジイミド)、ポリ(ベンゾキサゾール)、ポリ(オキサジアゾール)、ポリ(ベンゾチアジノフェノチアジン)、ポリ(ベンゾチアゾール)、ポリ(ピラジノキノキサリン)、ポリ(ピロメリトイミド)、ポリ(キノキサリン)、ポリ(ベンズイミダゾール)、ポリ(オキシインドール)、ポリ(オキソイソインドリン)、ポリ(ジオキソイソインドリン)、ポリ(トリアジン)、ポリ(ピリダジン)、ポリ(ピペラジン)、ポリ(ピリジン)、ポリ(ピペリジン)、ポリ(トリアゾール)、ポリ(ピラゾール)、ポリ(ピロリジン)、ポリ(カルボラン)、ポリ(オキサビシクロノナン)、ポリ(ジベンゾフラン)、ポリ(フタリド)、ポリ(アセタール)、ポリ(無水物)、および炭水化物からなる群から選択される、項目２０に記載のセンサアレイ。
（項目２８）前記第一非導電性重合体がポリビニルアセテートであり、前記第二非導電性重合体がポリメチルメタクリレートである、項目２０に記載のセンサアレイ。
（項目２９）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料がそれぞれ非導電性有機単量体であり、前記組み合わせが該単量体を有機重合体に重合する、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目３０）前記第一非導電性有機単量体が前記第二非導電性有機単量体とは異なる、項目２９に記載のセンサアレイ。
（項目３１）前記導電性材料が有機導電性重合体である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目３２）前記有機導電性重合体がポリ(アニリン)、ポリ(チオフェン)、ポリ(ピロール)、およびポリ(アセチレン)からなる群より選択される、項目３１に記載のセンサアレイ。
（項目３３）前記導電性材料が炭素質材料である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目３４）前記炭素質材料がカーボンブラック、グラファイト、コークス、およびC _６０ からなる群より選択される、項目３３に記載のセンサアレイ。
（項目３５）前記導電性材料が電荷移動錯体である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目３６）前記電荷移動錯体がテトラメチルパラフェニレンジアミンクロラニル、アルカリ金属テトラシアノキノジメタン錯体、およびテトラチオフルバレンハライド錯体からなる群より選択される、項目３５に記載のセンサアレイ。
（項目３７）前記導電性材料が無機導電体である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目３８）前記無機導電体が金属および金属合金からなる群より選択される、項目３７に記載のセンサアレイ。
（項目３９）前記金属および金属合金がＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、およびＡｕＣｕからなる群より選択される、項目３８に記載のセンサアレイ。
（項目４０）前記導電性材料がドープ処理した半導体である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目４１）前記ドープ処理した半導体がＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＭｏＳ _２ 、およびＴｉＯ _２ からなる群より選択される、項目４０に記載のセンサアレイ。
（項目４２）前記導電性材料が導電性金属酸化物である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目４３）前記導電性金属酸化物がＩｎ _２ Ｏ _３ 、ＳｎＯ _２ 、およびＮａ _ｘ Ｐｔ _３ Ｏ _４ からなる群より選択される、項目４０に記載のセンサアレイ。
（項目４４）前記導電性材料が超伝導体である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目４５）前記超伝導体がＹＢａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _７ 、Ｔｉ _２ Ｂａ _２ Ｃａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _１０ などからなる群より選択される、項目４４に記載のセンサアレイ。
（項目４６）前記伝導性材料が混合無機/有機導電体である、項目２１に記載のセンサアレイ。
（項目４７）前記混合無機/有機導電体がテトラシアノ白金酸塩錯体、イリジウムハロカルボニル錯体、および積み重ね大環錯体からなる群より選択される、項目４６に記載のセンサアレイ。
（項目４８）センサアレイであって、
ある濃度の第一非導電性有機材料と、ある濃度の第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有する第一の化学的に感受性の抵抗器であって、ただし、該第一非導電性有機材料が該第二非導電性有機材料とは異なる、抵抗器；
ある濃度の第一非導電性有機材料と、ある濃度の第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有する第二の化学的に感受性の抵抗器であって、ただし、該第一非導電性有機材料が該第二非導電性有機材料とは異なり、該第一抵抗器の該第一非導電性有機材料の濃度が該第二抵抗器の該第一非導電性有機材料の濃度とは異なる、抵抗器；および
該抵抗器に電気的に接続された電気測定装置
を包含する、センサアレイ。
（項目４９）前記第一抵抗器の第一非導電性有機材料が、前記第二抵抗器の第一非導電性有機材料とは異なる、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目５０）前記第一抵抗器の第二非導電性有機材料が、前記第二抵抗器の第二非導電性有機材料とは異なる、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目５１）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、非導電性有機重合体であり、該組み合わせが有機非導電性重合体ブレンドである、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目５２）各非導電性有機重合体が、主鎖炭素重合体、主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体、および主鎖複素環式重合体からなる群から選択される、項目５１に記載のセンサアレイ。
（項目５３）前記主鎖炭素重合体が、ポリ(ジエン)、ポリ(アルケン)、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルエーテル)、ポリ(ビニルチオエーテル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルケトン)、ポリ(ビニルハライド)、ポリ(ビニルニトリル)、ポリ(ビニルエステル)、ポリ(スチレン)、およびポリ(アリーレン)からなる群から選択される、項目５２に記載のセンサアレイ。
（項目５４）前記主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体が、ポリ(オキシド)、ポリ(カーボネート)、ポリ(エステル)、ポリ(無水物)、ポリ(ウレタン)、ポリ(スルホネート)、ポリ(シロキサン)、ポリ(スルフィド)、ポリ(チオエステル)、ポリ(スルホン)、ポリ(スルホンアミド)、ポリ(アミド)、ポリ(尿素)、ポリ(ホスファゼン)、ポリ(シラン)、およびポリ(シラザン)からなる群から選択される、項目５２に記載のセンサアレイ。
（項目５５）前記主鎖複素環式重合体が、ポリ(フランテトラカルボン酸ジイミド)、ポリ(ベンゾキサゾール)、ポリ(オキサジアゾール)、ポリ(ベンゾチアジノフェノチアジン)、ポリ(ベンゾチアゾール)、ポリ(ピラジノキノキサリン)、ポリ(ピロメリトイミド)、ポリ(キノキサリン)、ポリ(ベンズイミダゾール)、ポリ(オキシインドール)、ポリ(オキソイソインドリン)、ポリ(ジオキソイソインドリン)、ポリ(トリアジン)、ポリ(ピリダジン)、ポリ(ピペラジン)、ポリ(ピリジン)、ポリ(ピペリジン)、ポリ(トリアゾール)、ポリ(ピラゾール)、ポリ(ピロリジン)、ポリ(カルボラン)、ポリ(オキサビシクロノナン)、ポリ(ジベンゾフラン)、ポリ(フタリド)、ポリ(アセタール)、ポリ(無水物)、および炭水化物からなる群から選択される、項目５２に記載のセンサアレイ。
（項目５６）前記第一非導電性重合体がポリビニルアセテートであり、前記第二非導電性重合体がポリメチルメタクリレートである、項目５２に記載のセンサアレイ。
（項目５７）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、それぞれ非導電性有機単量体であり、前記組み合わせが該単量体を有機重合体に重合する、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目５８）前記第一非導電性有機単量体が前記第二非導電性有機単量体とは異なる、項目５７に記載のセンサアレイ。
（項目５９）前記導電性材料が有機導電性重合体である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目６０）前記有機導電性重合体がポリ(アニリン)、ポリ(チオフェン)、ポリ(ピロール)、およびポリ(アセチレン)からなる群より選択される、項目５９に記載のセンサアレイ。
（項目６１）前記導電性材料が炭素質材料である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目６２）前記炭素質材料がカーボンブラック、グラファイト、コークス、およびC _６０ からなる群より選択される、項目６１に記載のセンサアレイ。
（項目６３）前記導電性材料が電荷移動錯体である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目６４）前記電荷移動錯体がテトラメチルパラフェニレンジアミンクロラニル、アルカリ金属テトラシアノキノジメタン錯体、およびテトラチオフルバレンハライド錯体からなる群より選択される、項目６３に記載のセンサアレイ。
（項目６５）前記導電性材料が無機導電体である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目６６）前記無機導電体が金属および金属合金からなる群より選択される、項目６５に記載のセンサアレイ。
（項目６７）前記金属および金属合金がＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、およびＡｕＣｕからなる群より選択される、項目６６に記載のセンサアレイ。
（項目６８）前記導電性材料がドープ処理した半導体である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目６９）前記ドープ処理した半導体がＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＭｏＳ _２ 、およびＴｉＯ _２ からなる群より選択される、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目７０）前記導電性材料が導電性金属酸化物である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目７１）前記導電性金属酸化物がＩｎ _２ Ｏ _３ 、ＳｎＯ _２ 、およびＮａ _ｘ Ｐｔ _３ Ｏ _４ からなる群より選択される、項目７０に記載のセンサアレイ。
（項目７２）前記導電性材料が超伝導体である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目７３）前記超伝導体がＹＢａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _７ 、Ｔｉ _２ Ｂａ _２ Ｃａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _１０ などからなる群より選択される、項目７２に記載のセンサアレイ。
（項目７４）前記伝導性材料が混合無機/有機導電体である、項目４８に記載のセンサアレイ。
（項目７５）前記混合無機/有機導電体がテトラシアノ白金酸塩錯体、イリジウムハロカルボニル錯体、および積み重ね大環錯体からなる群より選択される、項目７４に記載のセンサアレイ。
（項目７６）センサアレイであって、
ある濃度の第一非導電性有機材料と、ある濃度の第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有する第一の化学的に感受性の抵抗器であって、ただし、該第一非導電性有機材料が該第二非導電性有機材料とは異なる、抵抗器；
ある濃度の第一非導電性有機材料と、ある濃度の第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有する第二の化学的に感受性の抵抗器であって、ただし、該第一非導電性有機材料が該第二非導電性有機材料とは異なり、該第二抵抗器の該第一非導電性有機材料が該第一抵抗器の該第一非導電性有機材料と同じであり、該第一抵抗器の該第一非導電性有機材料の濃度が該第二抵抗器の該第一非導電性有機材料の濃度と同じである、抵抗器；および
該抵抗器に電気的に接続された電気測定装置
を包含する、センサアレイ。
（項目７７）前記第一抵抗器の第二非導電性有機材料の濃度が、前記第二抵抗器の第二非導電性有機材料の濃度とは異なる、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目７８）前記第一抵抗器の第二非導電性有機材料が、前記第二抵抗器の第二非導電性有機材料とは異なる、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目７９）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、非導電性有機重合体であり、該組み合わせが有機非導電性重合体ブレンドである、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目８０）各非導電性有機重合体が、主鎖炭素重合体、主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体、および主鎖複素環式重合体からなる群から選択される、項目７９に記載のセンサアレイ。
（項目８１）前記主鎖炭素重合体が、ポリ(ジエン)、ポリ(アルケン)、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルエーテル)、ポリ(ビニルチオエーテル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルケトン)、ポリ(ビニルハライド)、ポリ(ビニルニトリル)、ポリ(ビニルエステル)、ポリ(スチレン)、およびポリ(アリーレン)からなる群から選択される、項目８０に記載のセンサアレイ。
（項目８２）前記主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体が、ポリ(オキシド)、ポリ(カーボネート)、ポリ(エステル)、ポリ(無水物)、ポリ(ウレタン)、ポリ(スルホネート)、ポリ(シロキサン)、ポリ(スルフィド)、ポリ(チオエステル)、ポリ(スルホン)、ポリ(スルホンアミド)、ポリ(アミド)、ポリ(尿素)、ポリ(ホスファゼン)、ポリ(シラン)、およびポリ(シラザン)からなる群から選択される、項目８０に記載のセンサアレイ。
（項目８３）前記主鎖複素環式重合体が、ポリ(フランテトラカルボン酸ジイミド)、ポリ(ベンゾキサゾール)、ポリ(オキサジアゾール)、ポリ(ベンゾチアジノフェノチアジン)、ポリ(ベンゾチアゾール)、ポリ(ピラジノキノキサリン)、ポリ(ピロメリトイミド)、ポリ(キノキサリン)、ポリ(ベンズイミダゾール)、ポリ(オキシインドール)、ポリ(オキソイソインドリン)、ポリ(ジオキソイソインドリン)、ポリ(トリアジン)、ポリ(ピリダジン)、ポリ(ピペラジン)、ポリ(ピリジン)、ポリ(ピペリジン)、ポリ(トリアゾール)、ポリ(ピラゾール)、ポリ(ピロリジン)、ポリ(カルボラン)、ポリ(オキサビシクロノナン)、ポリ(ジベンゾフラン)、ポリ(フタリド)、ポリ(アセタール)、ポリ(無水物)、および炭水化物からなる群から選択される、項目８０に記載のセンサアレイ。
（項目８４）前記第一非導電性重合体がポリビニルアセテートであり、前記第二非導電性重合体がポリメチルメタクリレートである、項目８０に記載のセンサアレイ。
（項目８５）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、それぞれ非導電性有機単量体であり、前記組み合わせが該単量体を有機重合体に重合する、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目８６）前記第一非導電性有機単量体が前記第二非導電性有機単量体とは異なる、項目８５に記載のセンサアレイ。
（項目８７）前記導電性材料が有機導電性重合体である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目８８）前記有機導電性重合体がポリ(アニリン)、ポリ(チオフェン)、ポリ(ピロール)、およびポリ(アセチレン)からなる群より選択される、項目８７に記載のセンサアレイ。
（項目８９）前記導電性材料が炭素質材料である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目９０）前記炭素質材料がカーボンブラック、グラファイト、コークス、およびC _６０ からなる群より選択される、項目８９に記載のセンサアレイ。
（項目９１）前記導電性材料が電荷移動錯体である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目９２）前記電荷移動錯体がテトラメチルパラフェニレンジアミンクロラニル、アルカリ金属テトラシアノキノジメタン錯体、およびテトラチオフルバレンハライド錯体からなる群より選択される、項目９１に記載のセンサアレイ。
（項目９３）前記導電性材料が無機導電体である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目９４）前記無機導電体が金属および金属合金からなる群より選択される、項目９３に記載のセンサアレイ。
（項目９５）前記金属および金属合金がＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、およびＡｕＣｕからなる群より選択される、項目９４に記載のセンサアレイ。
（項目９６）前記導電性材料がドープ処理した半導体である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目９７）前記ドープ処理した半導体がＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＭｏＳ _２ 、およびＴｉＯ _２ からなる群より選択される、項目９６に記載のセンサアレイ。
（項目９８）前記導電性材料が導電性金属酸化物である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目９９）前記導電性金属酸化物がＩｎ _２ Ｏ _３ 、ＳｎＯ _２ 、およびＮａ _ｘ Ｐｔ _３ Ｏ _４ からなる群より選択される、項目９８に記載のセンサアレイ。
（項目１００）前記導電性材料が超伝導体である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目１０１）前記超伝導体がＹＢａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _７ 、Ｔｉ _２ Ｂａ _２ Ｃａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _１０ などからなる群より選択される、項目１００に記載のセンサアレイ。
（項目１０２）前記伝導性材料が混合無機/有機導電体である、項目７６に記載のセンサアレイ。
（項目１０３）前記混合無機/有機導電体がテトラシアノ白金酸塩錯体、イリジウムハロカルボニル錯体、および積み重ね大環錯体からなる群より選択される、項目１０２に記載のセンサアレイ。
（項目１０４）流体中の分析物の存在を検出する方法であって、
該流体による浸透に対する抵抗応答および該分析物による浸透に対する抵抗応答を有する第一の化学的に感受性の抵抗器であって、該第一抵抗器が、ある濃度の第一非導電性有機材料と、第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有し、ただし、該第一非導電性有機材料が該第二非導電性有機材料とは異なる、抵抗器と、
該流体による浸透に対する抵抗応答および該分析物による浸透に対する抵抗応答を有する第二の化学的に感受性の抵抗器であって、該第二抵抗器が、ある濃度の第一非導電性有機材料と、第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有し、ただし、該第一非導電性有機材料が該第二非導電性有機材料とは異なる、抵抗器と、
該抵抗器に電気的に接続された電気測定装置と、
を包含するセンサアレイを提供する工程であって、
該第一抵抗器の該第一非導電性有機材料の濃度が、該第二抵抗器の該第一非導電性有機材料の濃度とは異なる工程；
該抵抗器を該流体に晒す工程；
該抵抗器が該流体により浸透されるときに発生する該抵抗応答を測定する工程；および
該第一抵抗器の該測定された抵抗応答と、該第一抵抗器の該分析物による浸透に対する該抵抗応答とを比較し、該第二抵抗器の該測定された抵抗応答と、該第二抵抗器の該分析物による浸透に対する該抵抗応答とを比較して、該流体中の該分析物の存在を決定する工程、
を包含する、方法。
（項目１０５）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、それぞれ非導電性有機重合体である、項目１０４に記載の方法。
（項目１０６）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、それぞれ非導電性有機単量体である、項目１０４に記載の方法。
（項目１０７）前記第一の化学的に感受性の抵抗器および前記第二の化学的に感受性の抵抗器を提供する工程が、それぞれの抵抗器中の有機単量体の組み合わせを活性化因子に該抵抗器が該有機単量体を重合体に重合するように形成される時間で曝露する工程を包含する、方法。
（項目１０８）前記活性化因子が、光、熱および触媒化学物質からなる群より選択される、項目１０７に記載の方法。
（項目１０９）溶液中の分析物の既知サンプルを提供する工程；および
前記第一化学的に感受性の抵抗器および前記第二化学的に感受性の抵抗器をこの該既知サンプルに晒して、分析物の浸透に対する既知応答パターンを作成する工程、
をさらに包含する、項目１０４に記載の方法。
（項目１１０）前記第一抵抗器の流体による浸透に対する測定抵抗応答および前記第二抵抗器の流体による浸透に対する測定抵抗応答を使用して、測定応答パターンを作成する工程をさらに包含する、項目１０９に記載の方法。
（項目１１１）前記測定応答パターンを、前記分析物による浸透に対する前記既知応答パターンと比較して、前記流体中の該分析物の存在を決定する工程をさらに包含する、項目１１０に記載の方法。
（項目１１２）前記測定応答パターンを、前記分析物による浸透に対する前記既知応答パターンと比較して、前記流体中の該分析物とは異なる物質の非存在を決定する工程をさらに包含する、項目１１０に記載の方法。
（項目１１３）前記測定応答パターンを、前記分析物による浸透に対する前記既知応答パターンと比較して、前記流体中の該分析物の濃度を決定する工程をさらに包含する、項目１１０に記載の方法。
（項目１１４）前記電気測定装置に連結された情報記憶装置を提供する工程；および
該情報記憶装置に情報を記憶する工程、
をさらに包含する、項目１０４に記載の方法。
（項目１１５）前記情報記憶装置がコンピュータである、項目１１４に記載の方法。
（項目１１６）前記記憶される情報が、前記第一抵抗器についての前記分析物による浸透に対する抵抗応答、および前記第二抵抗器についての該分析物による浸透に対する抵抗応答である、項目１１４に記載の方法。
（項目１１７）前記電気測定装置に連結された情報記憶装置を提供する工程；および
該情報記憶装置に、前記分析物による浸透に対する前記既知応答パターンを記憶する工程、
をさらに包含する、項目１１０に記載の方法。
（項目１１８）前記測定応答パターンを、前記分析物による浸透に対する前記既知応答パターンと比較して、前記流体中の該分析物の存在を決定する工程をさらに包含する、項目１１７に記載の方法。
（項目１１９）前記測定応答パターンを、前記分析物による浸透に対する前記既知応答パターンと比較して、前記流体中の該分析物とは異なる物質の非存在を決定する工程をさらに包含する、項目１１７に記載の方法。
（項目１２０）前記測定応答パターンを、前記分析物による浸透に対する前記既知応答パターンと比較して、前記流体中の該分析物の濃度を決定する工程をさらに包含する、項目１１７に記載の方法。
（項目１２１）限定数の非導電性有機材料の供給原料溶液から、化学的に感受性のセンサのアレイを製造する方法であって、
第一溶媒中の濃度ｘの第一有機材料の第一供給原料溶液、第二溶媒中の濃度ｙの第二有機材料の第二供給原料溶液、第二溶媒中の濃度ｙ＋ｂの第二有機材料の第二供給原料溶液、第二溶媒中の濃度ｙ＋ｃの第二有機材料の第二供給原料溶液、ならびに第一予備選択領域、第二予備選択領域および第三予備選択領域を有する基板を提供する工程；
該第一、第二および第三領域の各々を、該濃度ｘの該第一供給原料溶液と接触させる工程；
該第一領域を、該濃度ｙの該第二供給原料溶液と接触させる工程；
該第二領域を、該濃度ｙ＋ｂの該第二供給原料溶液と接触させる工程；および
該第三領域を、該濃度ｙ＋ｃの該第二供給原料溶液と接触させる工程、
を包含する、方法であって、
該第一有機材料が該第二有機材料とは異なり、ｙ、ｙ＋ｂおよびｙ＋ｃは、それぞれ、異なる濃度であり、各予備選択領域で製造されたセンサの全数は、該センサを製造するのに使用した供給原料溶液の数より大きい、方法。
（項目１２２）前記第一領域を、濃度ｙの第二供給原料溶液と接触させる工程の後に、前記第二有機材料の濃度を濃度ｙ＋ｂに変化させる工程をさらに包含する、項目１２１に記載の方法。
（項目１２３）前記第二有機材料の濃度を濃度ｙ＋ｂに変化させる工程の後に、前記第二溶液を前記第二領域に移動させる工程をさらに包含する、項目１２２に記載の方法。
（項目１２４）前記第一有機材料および前記第二有機材料が、それぞれ、非導電性有機重合体である、項目１２１に記載の方法。
（項目１２５）前記第一有機材料および前記第二有機材料が、それぞれ、非導電性有機単量体である、項目１２１に記載の方法。
（項目１２６）前記第一供給溶液が導電性材料をさらに含む、項目１２１に記載の方法。
（項目１２７）前記第一溶液が、前記第二溶液に混和し得る、項目１２１に記載の方法。
（項目１２８）前記第一溶媒が、前記第二溶媒と同じである、項目１２１に記載の方法。
（項目１２９）前記接触させる工程が、噴霧する工程を包含する、項目１２１に記載の方法。
（項目１３０）前記接触させる工程が、被覆、ピペット採取、マイクロピペット採取、蒸着、スピニング、蒸発、浸漬、および流動からなる群より選択される工程を包含する、項目１２１に記載の方法。
（項目１３１）前記基板上の前記第一予備選択領域および前記第二予備選択領域が物理的に分離されている、項目１２１に記載の方法。
（項目１３２）前記第一領域が、第一ウェルにおいて基板の表面より下に窪んでおり、そして前記第二領域が、第二ウェルにおいて該基板の表面より下に窪んでおり、該第一ウェルが、該第二ウェルから物理的に分離されている、項目１３１に記載の方法。
（項目１３３）前記第一領域が、前記基板の表面上の隆起部によって取り囲まれ、そして前記第二領域が、前記基板の表面上の隆起部によって取り囲まれ、該第一領域が、該第二領域から物理的に分離されている、項目１３１に記載の方法。
（項目１３４）流体中の分析物を検出するセンサであって、
抵抗を有する化学的に感受性の抵抗器であって、抵抗を有する第一非導電性有機材料と、抵抗を有する第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有する、抵抗器；および
該抵抗器に電気的に接続された電気測定装置、
を包含する、センサであって、
該化学的に感受性の抵抗器の抵抗が、該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二非導電性有機材料の抵抗の合計とは異なり、そして、該化学的に感受性の抵抗器の抵抗が、該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二非導電性有機材料の抵抗の平均とは異なる、センサ。
（項目１３５）前記抵抗がベースライン抵抗である、項目１３４に記載の方法。
（項目１３６）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、非導電性有機重合体であり、該組み合わせが有機非導電性重合体ブレンドである、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１３７）各非導電性有機重合体が、主鎖炭素重合体、主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体、および主鎖複素環式重合体からなる群から選択される、項目１３６に記載のセンサ。
（項目１３８）前記主鎖炭素重合体が、ポリ(ジエン)、ポリ(アルケン)、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルエーテル)、ポリ(ビニルチオエーテル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルケトン)、ポリ(ビニルハライド)、ポリ(ビニルニトリル)、ポリ(ビニルエステル)、ポリ(スチレン)、およびポリ(アリーレン)からなる群から選択される、項目１３７に記載のセンサ。
（項目１３９）前記主鎖アクリル酸ヘテロ原子有機重合体が、ポリ(オキシド)、ポリ(カーボネート)、ポリ(エステル)、ポリ(無水物)、ポリ(ウレタン)、ポリ(スルホネート)、ポリ(シロキサン)、ポリ(スルフィド)、ポリ(チオエステル)、ポリ(スルホン)、ポリ(スルホンアミド)、ポリ(アミド)、ポリ(尿素)、ポリ(ホスファゼン)、ポリ(シラン)、およびポリ(シラザン)からなる群から選択される、項目１３７に記載のセンサ。
（項目１４０）前記主鎖複素環式重合体が、ポリ(フランテトラカルボン酸ジイミド)、ポリ(ベンゾキサゾール)、ポリ(オキサジアゾール)、ポリ(ベンゾチアジノフェノチアジン)、ポリ(ベンゾチアゾール)、ポリ(ピラジノキノキサリン)、ポリ(ピロメリトイミド)、ポリ(キノキサリン)、ポリ(ベンズイミダゾール)、ポリ(オキシインドール)、ポリ(オキソイソインドリン)、ポリ(ジオキソイソインドリン)、ポリ(トリアジン)、ポリ(ピリダジン)、ポリ(ピペラジン)、ポリ(ピリジン)、ポリ(ピペリジン)、ポリ(トリアゾール)、ポリ(ピラゾール)、ポリ(ピロリジン)、ポリ(カルボラン)、ポリ(オキサビシクロノナン)、ポリ(ジベンゾフラン)、ポリ(フタリド)、ポリ(アセタール)、ポリ(無水物)、および炭水化物からなる群から選択される、項目１３７に記載のセンサ。
（項目１４１）前記第一非導電性重合体がポリビニルアセテートであり、前記第二非導電性重合体がポリメチルメタクリレートである、項目１３７に記載のセンサ。
（項目１４２）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、それぞれ非導電性有機単量体であり、前記組み合わせが該単量体を有機重合体に重合する、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１４３）前記第一非導電性有機単量体が前記第二非導電性有機単量体とは異なる、項目１４２に記載のセンサ。
（項目１４４）前記導電性材料が有機導電性重合体である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１４５）前記有機導電性重合体がポリ(アニリン)、ポリ(チオフェン)、ポリ(ピロール)、およびポリ(アセチレン)からなる群より選択される、項目１４４に記載のセンサ。
（項目１４６）前記導電性材料が炭素質材料である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１４７）前記炭素質材料がカーボンブラック、グラファイト、コークス、およびC _６０ からなる群より選択される、項目１４６に記載のセンサ。
（項目１４８）前記導電性材料が電荷移動錯体である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１４９）前記電荷移動錯体がテトラメチルパラフェニレンジアミンクロラニル、アルカリ金属テトラシアノキノジメタン錯体、およびテトラチオフルバレンハライド錯体からなる群より選択される、項目１４８に記載のセンサ。
（項目１５０）前記導電性材料が無機導電体である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１５１）前記無機導電体が金属および金属合金からなる群より選択される、項目１５０に記載のセンサ。
（項目１５２）前記金属および金属合金がＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、およびＡｕＣｕからなる群より選択される、項目１５１に記載のセンサ。
（項目１５３）前記導電性材料がドープ処理した半導体である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１５４）前記ドープ処理した半導体がＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＭｏＳ _２ 、およびＴｉＯ _２ からなる群より選択される、項目１５３に記載のセンサ。
（項目１５５）前記導電性材料が導電性金属酸化物である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１５６）前記導電性金属酸化物がＩｎ _２ Ｏ _３ 、ＳｎＯ _２ 、およびＮａ _ｘ Ｐｔ _３ Ｏ _４ からなる群より選択される、項目１５５に記載のセンサ。
（項目１５７）前記導電性材料が超伝導体である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１５８）前記超伝導体がＹＢａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _７ 、Ｔｉ _２ Ｂａ _２ Ｃａ _２ Ｃｕ _３ Ｏ _１０ などからなる群より選択される、項目１５７に記載のセンサ。
（項目１５９）前記伝導性材料が混合無機/有機導電体である、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１６０）前記混合無機/有機導電体がテトラシアノ白金酸塩錯体、イリジウムハロカルボニル錯体、および積み重ね大環錯体からなる群より選択される、項目１５９に記載のセンサ。
（項目１６１）前記導電性材料が、第一導電性材料であり、さらに、第二導電性材料を含む、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１６２）前記化学的に感受性の抵抗器が第一の化学的に感受性の抵抗器であり、さらに、以下：
抵抗を有する第二の化学的に感受性の抵抗器であって、抵抗を有する第一非導電性有機材料、抵抗を有する第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含み、該第二の化学的に感受性の抵抗器の抵抗が、該第二の抵抗器の該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二抵抗器の第二非導電性有機材料の抵抗の合計とは異なり、該第二の化学的に感受性の抵抗器の抵抗が、該第二抵抗器の該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二抵抗器の該第二非導電性有機材料の抵抗の平均と異なる、第二の化学的に感受性の抵抗器、
を備える、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１６３）前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料のそれぞれが、非導電性有機重合体であり、該非導電性有機重合体の組み合わせが、有機重合体ブレンドである、項目１６２に記載のセンサ。
（項目１６４）前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料のそれぞれが、有機単量体であり、該組み合わせが、該単量体を有機重合体に重合させる、項目１６２に記載のセンサ。
（項目１６５）前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一非導電性有機材料が、該第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第二非導電性有機材料とは異なる、項目１６４に記載のセンサ。
（項目１６６）前記第一の化学的に感受性の抵抗器における前記第一非導電性有機材料が、該第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一非導電性有機材料と同じである、項目１６２に記載のセンサ。
（項目１６７）前記第一の化学的に感受性の抵抗器における前記第二非導電性有機材料が、該第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第二非導電性有機材料と同じである、項目１６２に記載のセンサ。
（項目１６８）前記第一の化学的に感受性の抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率は、第二の化学的に感受性の抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率とは異なる、項目１６６に記載のセンサ。
（項目１６９）前記第一の化学的に感受性の抵抗器の抵抗と第二の化学的に感受性の抵抗器の抵抗との比は、第一の化学的に感受性の抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率と第二の化学的に感受性の抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率との比とは異なる特性の関数である、項目１６８に記載のセンサ。
（項目１７０）前記化学的に感受性の抵抗器が、前記分析物による浸透に対する抵抗応答を有し、該分析物に接触した場合、体積変化を引き起こす、項目１３４に記載のセンサ。
（項目１７１）前記抵抗が、前記体積変化に反比例している、項目１７０に記載のセンサ。
（項目１７２）流体中の分析物を検出するセンサであって、
検出可能な応答を与えるように適合されている第一の化学的に感受性の要素であって、第一および第二有機材料の組み合わせを含有する、要素であって、該第一の化学的に感受性の要素の該検出可能な応答が、該第一有機材料の検出可能な応答および該第二有機材料の検出可能な応答の合計とは異なり、該第一の化学的に感受性の要素の該検出可能な応答が該第一有機材料の該検出可能な応答および該第二有機材料の該検出可能な応答の平均とは異なる、要素；
検出可能な応答を与えるように適合されている第二の化学的に感受性の要素であって、第一および第二有機材料の組み合わせを含有する、要素であって、該第二の化学的に感受性の要素の該検出可能な応答が、該第一有機材料の検出可能な応答および該第二有機材料の検出可能な応答の合計とは異なり、該第二の化学的に感受性の要素の該検出可能な応答が該第一有機材料の該検出可能な応答および該第二有機材料の該検出可能な応答の平均とは異なる、要素；および
該第一および第二の化学的に感受性の要素と操作可能に結合された検出器、
を包含する、センサであって、
使用中に、該第一および該第二の化学的に感受性の要素の各々が、該分析物と接触したときに、検出可能な応答を与え、該検出可能な応答が、該第一および第二要素に該分析物がないときの検出可能な応答とは異なる、センサ。
（項目１７３）前記第一有機材料および前記第二有機材料が、それぞれ、有機重合体であり、該組み合わせが有機重合体ブレンドである、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１７４）前記第一有機材料および前記第二有機材料が、それぞれ、有機単量体であり、該組み合わせが、該単量体を有機重合体に重合させる、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１７５）前記検出可能な変化が電気抵抗における変化であり、前記検出器が、電気測定装置である、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１７６）前記検出可能な変化が、光透過性における変化であり、前記検出器が、分光光度計である、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１７７）前記検出可能な応答が、電磁エネルギーの変化であり、前記検出器は電磁エネルギーを測定する、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１７８）前記第一の化学的に感受性の要素および前記第二の化学的に感受性の要素が、前記分析物と接触した場合に、体積変化を生じる、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１７９）前記第一の化学的に感受性の要素の検出可能な応答が、該第一の化学的に感受性の要素の体積変化に反比例し、前記第二の化学的に感受性の要素の検出可能な応答が、該第二の化学的に感受性の要素の体積変化に反比例する、項目１７８に記載のセンサ。
（項目１８０）前記第一の化学的に感受性の要素が、さらに、導電性材料を含む、項目１７５に記載のセンサ。
（項目１８１）前記第二の化学的に感受性の要素が、さらに、導電性材料を含む、項目１７５に記載のセンサ。
（項目１８２）前記導電性材料が、第一導電性材料であり、前記第一の化学的に感受性の要素が、さらに、第二導電性材料である、項目１８０に記載のセンサ。
（項目１８３）前記導電性材料が、第一導電性材料であり、前記第二の化学的に感受性の要素が、さらに、第二導電性材料である、項目１８２に記載のセンサ。
（項目１８４）前記第一の化学的に感受性の要素の前記第一有機材料が、前記第二の化学的に感受性の要素の前記第一有機材料と同じである、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１８５）前記第一の化学的に感受性の要素の前記第二有機材料が、前記第二の化学的に感受性の要素の前記第二有機材料と同じである、項目１７２に記載のセンサ。
（項目１８６）前記第一の化学的に感受性の要素の第一非導電性有機材料のモル分率は、第二の化学的に感受性の要素の第一非導電性有機材料のモル分率とは異なる、項目１８４に記載のセンサ。
（項目１８７）前記第一の化学的に感受性の要素の抵抗と第二の化学的に感受性の要素の抵抗との比は、第一の化学的に感受性の要素の第一非導電性有機材料のモル分率と第二の化学的に感受性の要素の第一非導電性有機材料のモル分率との比とは異なる特性の関数である、項目１８６に記載のセンサ。
（項目１８８）流体中の分析物の存在を検出する方法であって、
ベースライン抵抗（該流体による浸透に対する測定された抵抗応答および該分析物による浸透に対する抵抗応答）を有する化学的に感受性の抵抗器を提供する工程であって、該化学的に感受性の抵抗器が、抵抗を有する第一非導電有機材料と、抵抗を有する第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有し、該化学的に感受性の抵抗器の抵抗が該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二非導電性有機材料の抵抗の合計とは異なり、該化学的に感受性の抵抗器の抵抗が該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二非導電性有機材料の抵抗の平均とは異なる、工程；
該抵抗器に電気的に接続された電気測定装置を提供する工程；
該抵抗器を該流体に晒す工程；
該抵抗器が該流体により浸透されるとき発生する該抵抗応答を測定する工程；および
該測定された抵抗応答を該分析物による浸透に対する該抵抗応答と比較して、該流体中の該分析物の存在を示す指標を生成する工程、
を包含する、方法。
（項目１８９）前記抵抗器が、第一の化学的に感受性の抵抗器であり、前記流体による浸透に対する前記測定抵抗応答が、該流体による浸透に対する第一の測定抵抗応答であり、前記分析物による浸透に対する前記抵抗応答が、該分析物による浸透に対する第一抵抗応答であり、そして前記指標が第一指標であり、以下の工程：
前記電気測定装置に電気的に連結された第二の化学的に感受性の抵抗器を提供する工程であって、該第二の化学的に感受性の抵抗器が、ベースライン応答、前記流体による浸透に対する第二測定抵抗応答、および該分析物による浸透に対する第二抵抗応答を有し、該第二の化学的に感受性の抵抗器が、抵抗を有する第一非導電有機材料と、抵抗を有する第二非導電性有機材料と、導電性材料との組み合わせを含有し、該第二抵抗器の第二抵抗が、該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二非導電性有機材料の抵抗の合計とは異なり、該第二抵抗器の抵抗が、該第一非導電性有機材料の抵抗および該第二非導電性有機材料の抵抗の平均とは異なる、工程；
該第二抵抗器を該流体に晒す工程；
該第二抵抗器が該流体により浸透されるときに生じる該第二抵抗応答を測定する工程；
該第二測定抵抗応答を、該分析物による浸透に対する第二抵抗応答と比較して、該流体における該分析物の存在を示す第二指標を生成する工程、
をさらに包含する、項目１８８に記載の方法。
（項目１９０）前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、それぞれ、非導電性有機重合体であり、該組み合わせが、有機重合体ブレンドである、項目１８８に記載の方法。
（項目１９１）前記第一非導電性有機材料が、第一有機単量体であり、前記第二非導電性有機材料が、第二有機単量体である、項目１８８に記載の方法。
（項目１９２）前記第一非導電性有機単量体が、第二有機単量体と異なる、項目１９１に記載の方法。
（項目１９３）前記組み合わせが前記第一の化学的に感受性の抵抗器を形成するために使用される前に、前記有機単量体の組み合わせが、有機重合体を形成するために重合される、項目１９１に記載の方法。
（項目１９４）前記第一の化学的に感受性の抵抗器を提供する工程が、前記センサが前記有機単量体を重合体に重合するために形成されるときに、有機単量体の組み合わせを活性化因子に晒す工程をさらに包含する、項目１９１に記載の方法。
（項目１９５）前記活性化因子が、光、熱および触媒化学物質からなる群より選択される、項目１９４に記載の方法。
（項目１９６）前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一非導電性有機材料および前記第二非導電性有機材料が、それぞれ、非導電性有機重合体であり、該組み合わせが、有機重合体ブレンドである、項目１８９に記載のセンサ。
（項目１９７）前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一非導電性有機材料が、第一有機単量体であり、前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第二非導電性有機材料が、第二有機単量体であり、該組み合わせが、該単量体を有機重合体に重合させる、項目１８９に記載のセンサ。
（項目１９８）前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一有機単量体が、該第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第二有機単量体とは異なる、項目１９７に記載のセンサ。
（項目１９９）前記第一の化学的に感受性の抵抗器の前記第一有機単量体が、前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一有機単量体とは異なる、項目１９７に記載のセンサ。
（項目２００）前記第一の化学的に感受性の抵抗器の前記第一有機単量体が、前記第二の化学的に感受性の抵抗器における前記第一有機単量体とは異なる、項目１９８に記載のセンサ。
（項目２０１）前記第一指標および前記第二指標を比較して、前記流体中の分析物の存在を示す応答パターンを作成する工程をさらに包含する、項目１８９に記載の方法。
（項目２０２）前記流体中の分析物とは異なる物質の非存在を示すために前記応答パターンを使用する工程をさらに包含する、項目２０１に記載の方法。
（項目２０３）前記電気測定装置に連結された情報記憶装置を提供する工程；および
該情報記憶装置に情報を記憶する工程、
をさらに包含する、項目１８８に記載の方法。
（項目２０４）前記情報記憶装置がコンピュータである、項目２０３に記載の方法。
（項目２０５）前記記憶される情報が、前記分析物による浸透に対する抵抗応答である、項目２０３に記載の方法。
（項目２０６）前記測定抵抗応答を、前記分析物による浸透に対する前記記憶応答と比較して、前記流体中の該分析物の存在を示す記憶参照指標を生成する工程をさらに包含する、項目２０５に記載の方法。
（項目２０７）前記測定抵抗応答を、前記分析物による浸透に対する前記記憶応答と比較して、前記流体中の該分析物の濃度を示す記憶参照指標を生成する工程をさらに包含する、項目２０５に記載の方法。
（項目２０８）前記電気測定装置に連結された情報記憶装置を提供する工程；および
該情報記憶装置に情報を記憶する工程、
をさらに包含する、項目１８９に記載の方法。
（項目２０９）前記記憶される情報が、前記第一抵抗器についての前記分析物による浸透に対する第一抵抗応答、および前記第二抵抗器についての該分析物による浸透に対する第二抵抗応答である、項目２０８に記載の方法。
（項目２１０）前記第一測定抵抗応答を前記分析物による浸透に対する前記記憶第一抵抗応答と比較して、前記流体における分析物の存在を示す第一記憶参照指標を生成する工程；および
前記第二測定抵抗応答を前記分析物による浸透に対する前記記憶第二抵抗応答と比較して、階流体における分析物の存在を示す第二記憶参照指標を生成する工程、
をさらに包含する、項目２０９に記載の方法。
（項目２１１）前記第一記憶参照指標および前記第二記憶参照指標を比較して、前記流体における分析物の同一性を示す記憶参照応答パターンを作成する工程をさらに包含する、項目２１０に記載の方法。
（項目２１２）前記第一記憶参照指標および前記第二記憶参照指標を比較して、前記流体における分析物の濃度を示す記憶参照応答パターンを作成する工程をさらに包含する、項目２１０に記載の方法。
（項目２１３）前記記憶情報がデータベースである、項目２０３に記載の方法。
（項目２１４）前記記憶情報がデータベースである、項目２０８に記載の方法。
（項目２１５）前記記憶情報が、時間の関数としての前記抵抗器の抵抗応答である、項目２０３に記載の方法。
（項目２１６）前記電気測定装置が、集積回路を含む、項目１８８に記載の方法。
（項目２１７）前記集積回路は、ニュートラルネットワークベースのハードウェアを含む、項目２１６に記載の方法。
（項目２１８）前記集積回路は、デジタル-アナログ変換器を含む、項目２１６に記載の方法。
（項目２１９）流体中の分析物の存在を検出する方法であって、
該流体による浸透に対する検出可能な応答および該分析物による浸透に対する検出可能な応答を有する第一の化学的に感受性の要素を提供する工程であって、該第一要素が、該流体および該分析物による浸透に対する検出可能な応答を有する第一有機材料と、該流体および該分析物による浸透に対する検出可能な応答を有する第二有機材料との組み合わせを含有する、工程；
該流体による浸透に対する検出可能な応答および該分析物による浸透に対する検出可能な応答を有する第二の化学的に感受性の要素を提供する工程であって、該第二要素が、該流体および該分析物による浸透に対する検出可能な応答を有する第一有機材料と、該流体および該分析物による浸透に対する検出可能な応答を有する第二有機材料との組み合わせを含有する、工程；
該第一および第二の化学的に感受性の要素に操作可能に連結された検出器を提供する工程；
該第一および第二の化学的に感受性の要素を該流体に晒す工程；
該第一要素の該検出可能な応答を測定する工程であって、該第一要素の該検出可能な応答が、該第一有機材料の該流体による浸透に対する検出可能な応答および該第二有機材料の該流体による浸透に対する検出可能な応答の合計とは異なり、該第一要素の該検出可能な応答が該第一有機材料の該流体による浸透に対する該検出可能な応答および該第二有機材料の該流体による浸透に対する該検出可能な応答の平均とは異なる、工程；
該第二要素の該検出可能な応答を測定する工程であって、該第二要素の該検出可能な測定された応答が、該第一有機材料の該流体による浸透に対する検出可能な応答および該第二有機材料の該流体による浸透に対する検出可能な応答の合計とは異なり、該第二要素の該検出可能な応答が該第一有機材料の該流体による浸透に対する該検出可能な応答および該第二有機材料の該流体による浸透に対する該検出可能な応答の平均とは異なる、工程；
該第一要素の測定された応答と、該第一要素についての該分析物による浸透に対する該検出可能な応答とを比較して、第一指標を生成する工程；
該第二要素の測定された応答と、該第二要素についての該分析物による浸透に対する該検出可能な応答とを比較して、第二指標を生成する工程；および
該第一指標および該第二指標を比較して、該流体中の該分析物の存在を示す応答パターンを生成する、工程、
を包含する、方法。
（項目２２０）前記第一有機材料および前記第二有機材料が、それぞれ、有機重合体であり、該組み合わせが有機重合体ブレンドである、項目２１９に記載の方法。
（項目２２１）前記第一有機材料および前記第二有機材料が、それぞれ、有機単量体であり、前記組み合わせが、該単量体を重合させて、有機重合体を形成する、項目２１９に記載の方法。
（項目２２２）前記流体中の前記分析物の濃度を示すために、前記応答パターンを使用する工程をさらに包含する、項目２１９に記載の方法。
（項目２２３）前記流体中の前記分析物とは異なる物質の非存在を示すために前記応答パターンを使用する工程をさらに包含する、項目２１９に記載の方法。
（項目２２４）前記検出器に連結された情報記憶装置を提供する工程；および
該情報記憶装置に情報を記憶させる工程、
をさらに包含する、項目２１９に記載の方法。
（項目２２５）前記第一の化学的に感受性の要素の前記第一有機材料が、前記第二の化学的に感受性の要素の前記第一有機材料と同じであり、前記第一の化学的に感受性の要素の前記第二有機材料が、前記第二の化学的に感受性の要素の前記第二有機材料と同じである、項目２１９に記載の方法。
（項目２２６）前記第一の化学的に感受性の要素の前記第一有機材料の濃度が、前記第二の化学的に感受性の要素の前記第一有機材料の濃度とは異なる、項目２２５に記載の方法。
（項目２２７）前記第一要素の検出可能な応答および前記第二要素の検出可能な応答が、それぞれ、電気抵抗における変化であり、前記検出器が、電気測定装置である、項目２１９に記載の方法。
（項目２２８）前記第一の化学的に感受性の要素が、導電性材料をさらに含む、項目２２７に記載の方法。
（項目２２９）前記第二の化学的に感受性の要素が、導電性材料をさらに含む、項目２２７に記載の方法。
（項目２３０）前記第一要素の前記検出可能な応答および前記第二要素の前記検出可能な応答が、それぞれ光透過の変化であり、前記検出器が分光光度計である、項目３２に記載の方法。
（項目２３１）前記第一要素の前記検出可能な応答および前記第二要素の前記検出可能な応答が、それぞれ電磁エネルギーの変化であり、前記検出器が電磁エネルギーを測定する、項目３２に記載の方法。
（項目２３２）流体中の分析物を検出する組み合わせセンサアレイを製造する方法であって、
第一溶媒中濃度ｘの第一有機材料の第一溶液、第二溶媒中濃度ｙの第二有機材料の第二溶液、ならびに第一予備選択領域および第二予備選択領域を有する基板を提供する工程；
該第一領域を、該濃度ｘの該第一溶液と接触させる工程；
該第二領域を、濃度ｘ＋ａの該第一溶液と接触させる工程；
該第一領域を、該濃度ｙの該第二溶液と接触させる工程；
該第二領域を、濃度ｙ＋ｂの該第二溶液と接触させる工程、
を包含する、方法であって、
該第一領域が、モル分率ｍの第一有機材料とモル分率１−ｍの第二有機材料とのブレンドを有する第一のセンサを形成し、該第二領域が、モル分率ｎの第一有機材料とモル分率１−ｎの第二有機材料とのブレンドを有する第二センサを形成し、該２つのセンサが組み合わせセンサアレイを形成する、方法。
（項目２３３）ｍ＝ｎである、項目２３２に記載の方法。
（項目２３４）ｘ＝ｙである、項目２３２に記載の方法。
（項目２３５）ａ＝ｂである、項目２３２に記載の方法。
（項目２３６）ａおよびｂが正数である、項目２３２に記載の方法。
（項目２３７）ａおよびｂが負数である、項目２３２に記載の方法。
（項目２３８）前記第一有機材料が第一重合体である、項目２３２に記載の方法。
（項目２３９）前記第二有機材料が第二重合体である、項目２３２に記載の方法。
（項目２４０）前記第一有機材料が第一重合体であり、前記第二有機材料が第二重合体である、項目２３２に記載の方法。
（項目２４１）前記第一重合体が前記第二重合体とは異なる、項目２４０に記載の方法。
（項目２４２）前記第一有機材料が第一単量体であり、さらに以下の工程：
活性化因子を該第一領域および第二領域に適用することによって、該第一単量体を重合する工程、
を包含する、項目２３２に記載の方法。
（項目２４３）前記活性化因子が、光、熱および触媒化学物質からなる群より選択される、項目２４２に記載の方法。
（項目２４４）前記第二有機材料が第二単量体であり、さらに以下の工程：
活性化因子を該第一領域および第二領域に適用することによって、該第二単量体を重合する工程、
を包含する、項目２３２に記載の方法。
（項目２４５）前記活性化因子が、光、熱および触媒化学物質からなる群より選択される、項目２４４に記載の方法。
（項目２４６）前記溶液が前記第二溶液中に混和性である、項目２３２に記載の方法。
（項目２４７）前記第一溶媒が、前記第二溶媒と同じである、項目２４６に記載の方法。
（項目２４８）前記接触させる工程が、噴霧する工程を包含する、項目２３２に記載の方法。
（項目２４９）前記接触させる工程が、被覆、ピペット採取、マイクロピペット採取、蒸着、スピニング、蒸発、浸漬、および流動からなる群より選択される工程を包含する、項目２３２に記載の方法。
（項目２５０）前記第一領域を、濃度ｘの第一溶液と接触させる工程の後に、前記第一溶液中の前記第一有機材料の濃度を濃度ｘ＋ａに変化させる工程をさらに包含する、項目２３２に記載の方法。
（項目２５１）前記第一溶液中の前記第一有機材料の濃度を濃度ｘ＋ａに滑らかに変化させる、項目２５０に記載の方法。
（項目２５２）前記第一溶液中の前記第一有機材料の濃度を濃度ｘ＋ａに変化させる工程の後に、該第一溶液を前記第二領域に移動させる工程をさらに包含する、項目２５０に記載の方法。
（項目２５３）前記第一領域を前記第二領域に前記濃度ｙで接触させる工程の後に、前記第二溶液中の第二有機材料の濃度を濃度ｙ＋ｂに変化させる工程をさらに包含する、項目２３２に記載の方法。
（項目２５４）前記第二溶液中の前記有機材料の濃度が、濃度ｙ＋ｂに滑らかに変化する、項目２５３に記載の方法。
（項目２５５）前記第二溶液中の前記有機材料の濃度をｙ＋ｂに変化させる工程の後に、該第二溶液を前記第二領域に移動させる工程をさらに包含する、項目２３２に記載の方法。
（項目２５６）前記基板上の前記第一予備選択領域および前記第二予備選択領域が物理的に分離されている、項目２３２に記載の方法。
（項目２５７）前記第一領域が、第一ウェルにおいて基板の表面より下に窪んでおり、そして前記第二領域が、第二ウェルにおいて該基板の表面より下に窪んでおり、該第一ウェルが、該第二ウェルから物理的に分離されている、項目２５６に記載の方法。
（項目２５８）前記第一領域が、前記基板の表面上の隆起部によって取り囲まれ、そして前記第二領域が、前記基板の表面上の隆起部によって取り囲まれ、該第一領域が、該第二領域から物理的に分離されている、項目２５６に記載の方法。
（項目２５９）前記隆起部が光限定可能な材料から形成されている、項目２５８に記載の方法。
（項目２６０）前記隆起部がスパッタした材料から形成されている、項目２５８に記載の方法。
（項目２６１）前記基板が、第三予備選択領域および第四予備選択領域をさらに備え、該第四予備選択領域が、アレイで配置され、該アレイが、上縁部、下縁部、左縁部および右縁部を有し、該上縁部が領域１および２に隣接し、該下縁部が領域３および４に隣接しており、そして前記右縁部が領域２および４に隣接しており、さらに以下の工程：
前記上縁部に近くの前記第一領域および前記第二領域を濃度ｘで前記第一溶液に接触させる工程；
前記第三領域および前記第四領域を濃度ｘ＋ａで前記第一溶液に接触させる工程；
該アレイの該左縁部近くの第一領域および第三領域を濃度ｙで該第二溶液を接触させる工程；
前記第二領域および前記第四領域を濃度ｙ＋ｂで該第二溶液と接触させる工程、
を包含し、ここで、各領域が、該第一有機材料および該第二有機材料のブレンドを有し、該センサが組み合わせセンサアレイを形成する、項目２３２に記載の方法。
（項目２６２）前記第一センサの前記第一有機材料のモル分率が、ｅであり、第二センサにおいてｆであり、第三センサにおいて、ｇであり、第四センサにおいてｈである、項目２６１に記載の方法。
（項目２６３）ｅ、ｆ、ｇおよびｈが全て異なる数である、項目２６２に記載の方法。
（項目２６４）前記アレイの上縁部近くの前記第一領域および前記第二領域を濃度ｘで前記第一溶液に接触させる工程の後に、該第一溶液中の該第一有機材料の濃度を濃度ｘ＋ａに変化させる工程をさらに包含する、項目２６１に記載の方法。
（項目２６５）前記第一溶液中の前記第一有機材料の濃度が、濃度ｘ＋ａに滑らかに変化させられる、項目２６４に記載の方法。
（項目２６６）前記第一溶液中の前記第一有機材料の濃度を濃度ｘ＋ａに変化させる工程の後に、前記アレイの上近くから該アレイの下の方向に、該第一溶液を移動させる工程をさらに包含する、項目２６４に記載の方法。
（項目２６７）前記アレイの左縁部近くの第一領域および第三領域を濃度ｙで前記第二溶液を接触させる工程の後に、該第二溶液の該第二有機材料の濃度を濃度ｙ＋ｂに変化させる工程をさらに包含する、項目２６１に記載の方法。
（項目２６８）前記第二溶液中の第二有機材料の濃度が、濃度ｙ＋ｂに滑らかに変化させられる、項目２６７に記載の方法。
（項目２６９）前記第二溶液の前記第二有機材料の濃度を濃度ｙ＋ｂに変化させる工程の後に、前記アレイの左縁部近くから該アレイの右縁部の方向に、該第二溶液を移動させる工程をさらに包含する、項目２６７に記載の方法。

発明の詳細な説明
少数の基本成分だけから出発して、多数の化学的に感受性のセンサを製造する新規な方法が提供されている。特定の実施態様は、流体中の分析物の存在を検出できる複数の組成的に異なる重合体ベースセンサを製造し使用する方法に向けられている。他の実施態様は、これらの方法により製造された装置に向けられている。１実施態様では、今ここで記述した方法を用いて作成されたセンサは、それと接触したとき、化学分析物を吸収または吸着できる重合体材料または重合体ブレンド材料を包含する。ある実施態様では、この化学分析物を吸収または吸着する作用により、この重合体または重合体ブレンドは膨張し、それにより、検出できる応答が得られる。このような膨張は、このセンサにて、体積変化を引き起こす。このセンサが化学的に感受性の抵抗器である実施態様では、このような膨張は、この分析物により浸透に対する抵抗応答を引き起こす。ある実施態様では、この抵抗応答は、この体積変化に反比例している。異なる重合体および重合体ブレンドは、異なる化学分析物を吸収する多様な性能を示すので、組成的に異なるセンサのアレイは、異なる分析物に対する異なる応答を与え、これらの応答は、適当な検出装置を用いて、検出でき、そして測定できる。

本明細書中で記述のような複数の組成的に異なるセンサを作成するためには、異なる割合の少なくとも第一および第二有機材料を合わせて、有機重合体または有機重合体ブレンドを形成しなければならない。ここで使用を見出している有機材料には、有機重合体、特に、非導電性有機重合体(これは、それと接触したとき、化学分析物を吸収できる)だけでなく、有機単量体単位(これは、合わせたとき、重合して有機重合体を形成する)が挙げられる。２種またはそれ以上の有機重合体を合わせて複数のセンサを形成する場合には、各センサは、その多数は、重合体ブレンド(すなわち、２種またはそれ以上の異なる有機重合体のブレンド)を含有する。この重合体ブレンドを形成するために添加した２種またはそれ以上の重合体は、同時に合わせてもよく、またはこれらの成分の１種またはそれ以上は、異なる時点で、このブレンドに添加してもよい。好ましくは、２種の異なる有機重合体だけが、割合を変えて合わされて、複数のセンサが形成される；しかしながら、３種またはそれ以上の異なる重合体もまた、使用できる。

これらのセンサを形成するために合わせた有機材料が単量体である特定の実施態様では、これらの単量体は、合わせるかまたは著しく加熱するか、光に晒すなどしたとき、重合して、単一の有機重合体を形成する。再度、上述の有機重合体と同様に、その単量体単位は、これらのセンサを同時にまたは異なる時点で作成するように、添加できる。他の実施態様では、これらの有機材料は、同じ共重合体(２種またはそれ以上の異なる単量体から製造した重合体)の成分であり得る。ある実施態様では、この有機材料は、オリゴマーであり得る。あるオリゴマー実施態様は、400と約2,000の間の分子量を有し得る。さらに他の実施態様では、この有機材料は、単独重合体(１種の単量体から製造した重合体)である。

さらに他の実施態様では、第一有機材料は、単独重合体または共重合体であり、そして第二有機材料は、第一材料と組み合わされる単量体である。この単量体が、第一の予備形成重合体の存在下にて重合されると、この単量体は、重合して、第一および第二有機材料の相互貫入ネットワーク(IPN)を製造する。この方法は、相互に混和できない重合体を取り扱うとき、および/またはこれらの重合体を揮発性単量体から製造する場合にて、ブレンドを得るのに特に適当である。これらの条件下にて、予備形成した重合体は、重合体-単量体混合物の特性(例えば、粘度)を決定するように、使用される。それゆえ、この重合体は、この単量体を溶液中で保持する。このようなシステムの例には、(1)pVAおよびpMMAのIPNを形成するためのメチルメタクリレート単量体との予備形成ポリビニルアセテート、(2)pVAおよびポリスチレンのIPNを形成するためのスチレン単量体との予備形成pVA、および(3)pVAおよびポリアクリロニトリルのIPNを形成するためのアクリロニトリルとの予備形成pVAがある。１種またはそれ以上の共重合体を有するIPNを作成するのが望ましいなら、１種より多い単量体が使用できる。

それゆえ、「有機材料」との用語は、有機重合体(特に、非導電性有機重合体)および単量体(これは、重合して、有機重合体を形成し得る)の両方を包含することを意図している。

本明細書中で記述した化学的に感受性のセンサにおける有機材料として、種々の異なる有機重合体が使用できる。これらの重合体の特定のものは、Lewisら、米国特許第5,571,401号(その内容は、すべての目的のためにその全体が本明細書中で参考として援用されている)で論述されている。ある実施態様では、これらの有機材料には、主鎖炭素重合体(例えば、ポリ(ジエン)、ポリ(アルケン)、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルエーテル)、ポリ(ビニルチオエーテル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルケトン)、ポリ(ビニルハライド)、ポリ(ビニルニトリル)、ポリ(ビニルエステル)、ポリ(スチレン)、ポリ(アリーレン)など)、主鎖アクリルヘテロ原子有機重合体(例えば、ポリ(オキシド)、ポリ(カーボネート)、ポリ(エステル)、ポリ(無水物)、ポリ(ウレタン)、ポリ(スルホネート)、ポリ(シロキサン)、ポリ(スルフィド)、ポリ(チオエステル)、ポリ(スルホン)、ポリ(スルホンアミド)、ポリ(アミド)、ポリ(尿素)、ポリ(ホスファゼン(phosphazenes))、ポリ(シラン)、ポリ(シラザン)など)、および主鎖複素環式重合体(例えば、ポリ(フランテトラカルボン酸ジイミド)、ポリ(ベンゾキサゾール)、ポリ(オキサジアゾール)、ポリ(ベンゾチアジノフェノチアジン)、ポリ(ベンゾチアゾール)、ポリ(ピラジノキノキサリン)、ポリ(ピロメリトイミド)、ポリ(キノキサリン)、ポリ(ベンズイミダゾール)、ポリ(オキシインドール)、ポリ(オキソイソインドリン)、ポリ(ジオキソイソインドリン)、ポリ(トリアジン)、ポリ(ピリダジン)、ポリ(ピペラジン)、ポリ(ピリジン)、ポリ(ピペリジン)、ポリ(トリアゾール)、ポリ(ピラゾール)、ポリ(ピロリジン)、ポリ(カルボラン)、ポリ(オキサビシクロノナン)、ポリ(ジベンゾフラン)、ポリ(フタリド)、ポリ(アセタール)、ポリ(無水物)、炭水化物など)が挙げられる。好ましい実施態様では、使用される重合体は、ポリ(ビニルアセテート)(PVA)およびポリ(メタクリレート)(PMMA)である。上記有機重合体、および重合してこれらの有機重合体を形成する単量体単位の各々は、当該技術分野で周知であり、そして使用できる。

使用される有機材料は、複数のセンサを提供するために、異なる割合で合わせられ、これらのセンサの各々は、その製造において、使用される有機材料の少なくとも１種を、異なるモル分率で含有する。例えば、複数の異なるセンサは、１部の第一重合体を99部の第二重合体に添加して第一センサを提供すること、２部の第一重合体を98部の第二重合体に添加して第二センサを提供することなどにより、作成できる。従って、これらの複数のセンサのうちの各センサは、組成的に異なり得る。

これらのセンサは、問題の化学分析物の存在下にて、検出可能な信号を与えることができる。この検出可能な信号または応答が、これらのセンサ要素に存在している有機材料の少なくとも１種のモル分率と線形関係にはないということは、これらのセンサの好ましい特徴である。さらに、この応答は、このセンサの各成分の個々の応答の合計または平均ではない。応答におけるこのような非線形性は、好ましい。その理由は、もし、応答の非線形性が存在するなら、組成的に異なるセンサ要素のアレイは、最適な追加情報および検出解像度を与えるからである。言い換えれば、もし、この検出可能信号の規模が、これらのセンサ要素中に存在している成分のモル分率と線形関係であるなら、２個のセンサ(その各々は、単一の重合体成分からのみ、製作されている)のみを使用することにより得ることができるものと比較して、２種の異なる成分の混合物を含有するセンサからは、それ程多くの追加情報は得られ得ない。それゆえ、このセンサにより生じる検出可能な信号は、センサ製作中に使用される有機材料の少なくとも１種のモル分率とは、線形関係にはない。

これらの重合体または単量体単位を合わせる工程は、種々の異なる方法(例えば、溶液キャスト、懸濁液キャストおよび機械的混合があるが、これらに限定されない)により、実施できる。一般に、溶液キャストルートは、均一な構造が得られて処理が容易であるので、有利である。溶液キャストルートを用いると、センサは、スピン塗装、噴霧塗装または浸漬塗装により、容易に製作できる。懸濁液キャストは、依然として、スピン塗装、噴霧塗装または浸漬塗装の可能性を与えるが、溶液キャストよりも不均一な構造が予想される。機械的混合を用いると、それが、これらのセンサ要素成分の物理的混合だけが関与しているので、溶解性の制約はないが、スピン塗装、噴霧塗装および浸漬塗装はもはや不可能であるので、装置の製作は、より困難である。これらの各々のさらに詳細な論述を以下に挙げる。

これらのセンサの成分が共通の溶媒に溶解性であるシステムについては、これらのセンサは、溶液キャストにより、製作できる。センサ(例えば、重合体)が共通の溶媒に溶解性である実施態様では、このような混和性溶液の使用は、利点を追加する。一連の試験作業では、混和性ブレンドを含有するセンサアレイの解像力は、２種のベース重合体材料だけから構成した同数のセンサを含有するアレイの解像力よりも優れていることが分かった。

懸濁液キャストでは、このセンサの成分の１種またはそれ以上が懸濁され、他は、共通溶媒に溶解される。懸濁液キャストは、広範囲の種に適用できる相当に一般的な方法であり、これらの種は、激しい攪拌または超音波処理により、溶媒に懸濁できる。機械的な攪拌は、可能な全ての成分順列に適当である。この方法では、これらの成分は、ボールミルまたは他の混合装置にて、物理的に混合される。

１実施態様では、この組み合わせ工程は、複数のウェルを含むグリッドを横切って、左から右の方向に、第一重合体または単量体を噴霧することにより実施され、ここで、第一重合体または単量体の濃度は、この噴霧がグリッドを横切って移動するにつれて、滑らかに変えられる。一旦、第一重合体または単量体が、このグリッドの表面に塗布されると、このグリッドの表面を横切って、頂部から底部の方向に、第二重合体または単量体が噴霧され、ここで、第二重合体または単量体の濃度は、この噴霧がグリッドの表面を横切って移動するにつれて、滑らかに変えられる。このプロセスにより、複数の重合体ベースまたは重合体ブレンドベースセンサ要素が得られ、その各々は、この製作で使用した第一および/または第二重合体または単量体を、異なるモル分率で含有する。

非導電性有機材料の限定数の供給原料溶液から化学的に感受性のセンサのアレイを製造する方法の実施態様は、以下の方法により、実行できる。まず、以下を提供する：第一溶媒中の濃度ｘの第一有機材料の第一供給原料溶液、第二溶媒中の３個の異なる濃度ｙ、ｙ＋ｂおよびｙ＋ｃの第二有機材料の第二供給原料溶液、および基板(これは、第一、第二および第三予備選択領域を有する)。ある実施態様では、これらの予備選択領域は、この基板上にて、物理的に離れている。ある実施態様では、これらの領域は、この基板の表面下で窪んでおり、ウェルを形成する。他の実施態様では、この基板の表面にある領域を、隆起部が取り囲んでいる。これらの実施態様の一部では、これらの隆起部は、光限定可能な(photodefinable)材料から形成される。他の実施態様では、これらの隆起部は、スパッタした材料から形成される。

次に、第一、第二および第三領域の各々は、濃度ｘの第一供給原料溶液と接触される。次いで、第一領域は、濃度ｙの第二供給原料溶液と接触され、第二領域は、該濃度ｙ＋ｂの第二供給原料溶液と接触され、そして第三領域は、該濃度ｙ＋ｃの第二供給原料溶液と接触される。この実施態様では、第一有機材料は、第二有機材料とは異なり、ｙ、ｙ＋ｂおよびｙ＋ｃは、それぞれ、異なる濃度である。得られたセンサアレイは、全数のセンサを有し、各予備選択領域で製造した数は、これらのセンサを製造するのに使用した供給原料溶液の数より大きい。

好ましい実施態様では、この接触方法は、噴霧である。他の実施態様では、この接触方法は、ピペット採取、マイクロピペット採取、蒸着、スピニング、蒸発、浸漬、流動などを包含する。ある実施態様では、この方法は、さらに、第二溶液中の第二有機材料の濃度をｙからｙ＋ｂまでまたはｙ＋ｂからｙ＋ｃまで変える工程を包含する。これらの実施態様の一部では、この濃度は、滑らかに変えられる。さらに他の実施態様では、この濃度変更工程の後、この方法は、さらに、この溶液を第一領域から第二領域へと移動させる工程を包含する。例えば、この接触方法として噴霧を使用する特定の実施態様では、噴霧ユニットは、第一、第二および第三領域と接触し、そして濃度ｘの第一溶液を送出する。次いで、噴霧ユニットは、第一領域と接触し、そして濃度ｙの第二溶液を送出する。次いで、この濃度は、第二溶液が第二領域に移動されて第二領域と接触するにつれて、濃度ｙ＋ｂに滑らかに変えられて、濃度ｙ＋ｂの溶液を送出する。最後に、この濃度は、第二溶液が第三領域に移動されて第三領域と接触するにつれて、濃度ｙ＋ｃに滑らかに変えられて、濃度ｙ＋ｃの溶液を送出する。製造するセンサが化学的に感受性の抵抗器である特定の実施態様では、第一供給原料溶液は、さらに、導電性材料を含有し、または第三供給原料は、該導電性材料を含有し、これはまた、濃度を変えることができる。

ある実施態様では、これらの予備選択領域は、アレイまたはグリッドで配列されている。ある実施態様では、両方の非導電性有機材料の濃度が変えられる。簡単な例として、４個のセンサが正方形グリッドに配列されており、第一センサが左上角にあり、第二センサが右上角にあり、第三センサが左下角にあり、そして第四センサが右下角にある実施態様が形成されている。先に記述した噴霧ユニットは、これらのセンサを形成するために、上記のように使用できる。第一溶液は、頂部から底部へと噴霧され、その濃度は、ｘからｘ＋ａへと滑らかに変えられる。次いで、第二溶液は、左側から右側へと噴霧され、その濃度は、ｙからｙ＋ｂへと滑らかに変えられる。得られた組み合わせセンサアレイは、４個のセンサを含有し、各々は、異なるモル分率の第一および第二有機材料を有する。ある実施態様では、噴霧方向が変えられる。他の実施態様では、センサアレイは、４個より多いセンサを含有する。ある実施態様は、10^６個のセンサを含有できる。ある実施態様では、センサアレイは、正方形以外の形状で配列されている。例えば、アレイは、長方形、円形、楕円形、三角形、菱形、ダイヤモンド形などの形状で配列してもよい。ある実施態様では、アレイは、このアレイをシリコンウエハ上で製作したとき最も多いセンサを製造する形状で、配列される。

ある実施態様では、これらの有機材料は、重合体であり得る。これらの有機材料が重合体であるとき、ある実施態様では、第一重合体は、第二重合体とは異なる。他の実施態様では、これらの有機材料は、単量体であり、この方法は、さらに、活性化剤を適用することにより、これらの単量体を重合させる工程を包含する。これらの活性化剤には、光、熱および化学物質が挙げられる。ある実施態様では、第一溶液は、第二溶液と混和性である。これらの実施態様の一部では、第一溶媒は、第二溶媒と同じである。

これらの方法により作成されるセンサは、化学分析物との接触に応答して、検出可能な信号を与えることができる。具体的には、これらの重合体ベースセンサは、化学分析物を吸収でき、これは、ある実施態様では、この重合体を膨張させ、それにより、検出できる信号を与える。このセンサの膨張を検出するための多数の装置は、当該技術分野で公知であるか、および/または設計できる。

好ましい実施態様では、これらのセンサを製作するのに使用される重合体または重合体ブレンドには、導電性材料が添加される。他の実施態様では、この有機材料には、２種またはそれ以上の導電性材料が添加される。これらの場合には、形成されるセンサは、化学的に感受性の抵抗器である。

図３および４は、限定数の供給原料溶液を用いて、より多い数のアレイセンサを作成する重要な概念を説明している。今ここで、図３を参照すると、これは、限定数(ｎ)の重合体供給原料溶液(これは、合わされて、より多い数の組み合わせセンサを製造する)を示している。これらの供給原料溶液は、マトリックスの頂部(P_１… P_ｎ)に沿って、濃度[ｘ]である。同じ供給原料重合体は、マトリックスの左側(P_１ … P_ｎ)に沿って、濃度[ｙ]で示されている。このマトリックス中の個々のセルは、センサを製造するために供給原料溶液を合わせることの効果を示している。例えば、２欄、１列のセルは、センサP_２［ｘ］P_１［ｙ］を含み、これは、このセンサが、濃度[ｘ]の重合体供給原料P_２および濃度[ｙ]の重合体供給原料P_１から形成されることを示している。もちろん、対角線に沿ったセルは、１個の重合体型しか含有しておらず、従って、組み合わせセンサではない。それゆえ、限定数の重合体供給原料溶液を組み合わせると、より多くの数のセンサが製造されることが分かり得る。例えば、もし、このマトリックスが、P_１〜P_４の供給原料溶液の４×４アレイに限定されているなら、４個の重合体供給原料のこのようなアレイからは、ｘおよびｙが異なる濃度であると仮定すると、12個の組み合わせセンサが製造される。さらに、もし、このアレイが、４×４アレイの対角線の上部のセルにあるセンサに限定されているなら、４個の供給原料からは、依然として、より多い数のセンサ(すなわち、６個)が製造されることが分かる。それゆえ、たとえ、使用した供給原料重合体の濃度の点でだけ他のセンサと異なるセンサを除いたとしても、得られるセンサ数は、依然として、供給原料溶液の数よりも大きい。

ここで、図４を参照すると、多様な重合体供給原料溶液を増やすことの効果が示されている。濃度[ｘ]の行列の上部に沿った供給原料溶液P_１ … P_ｎは、上記図３と同じである。しかし、ここで図４では、濃度[ｙ]の行列の左側に沿って示される供給原料重合体P_ｎ＋１… P_ｎ＋ｍは、この行列の上部に沿って示した供給原料重合体とは異なる。結果として、対角線に沿ったセルにあるセンサは、ここでは、図３の対角線セルとは対照的に、組み合わせセンサを含む。例えば、２欄、２列のセルは、センサP_２［ｘ］P_{ｎ＋２［ｙ］}を含み、これは、このセンサは濃度[ｘ]での重合体供給原料P_２および濃度[ｙ]の重合体供給原料P_ｎ＋２(これは、P_２とは異なる)から形成されることを示す。それゆえ、この行列が、上部に沿ったP_１〜P_４および左側に沿ったP_ｎ＋１… P_ｎ＋４の４×４の供給原料溶液アレイに限定されるならば、ｘおよびｙが異なる濃度または同じ濃度のいずれであるかにかかわらず、このような８個の重合体供給原料のアレイによって16個の組み合わせセンサが製造される。

この限られた供給原料の概念は、哺乳動物の嗅覚システムを模倣する電子鼻の実施態様で示され、これは、複数のアレイセンサを有する基板を包含し、ここで、各アレイセンサは、化学的に感受性の抵抗器を包含し、この抵抗器は、ある濃度の第一非導電性有機材料、ある濃度の第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有する。第一非導電性有機材料は、第二非導電性有機材料とは異なり、アレイセンサの数は、このアレイセンサを形成する異なる非導電性有機材料の数より多い。電子鼻はまた、アレイセンサに電気的に接続した電気測定装置を包含する。特定の実施態様において、第一アレイセンサは、第一非導電性有機材料の濃度の点で、第二アレイセンサとは異なる。

別の実施態様は、２個の化学的に感受性の抵抗器、およびこれらの抵抗器に電気的に接続した電気測定装置を包含する。各々の化学的に感受性の抵抗器は、ある濃度の第一非導電性有機材料、ある濃度の第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有するが、但し、第一非導電性有機材料は、第二非導電性有機材料とは異なり、かつ、第一抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度とは異なる。これらの実施態様の特定の場合において、第一抵抗器の第一非導電性有機材料は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料とは異なる。他の実施態様では、第一抵抗器の第二非導電性有機材料は、第二抵抗器の第二非導電性有機材料とは異なる。

さらに他の実施態様は、２個の化学的に感受性の抵抗器、およびこれらの抵抗器に電気的に接続した電気測定装置を包含する。先に記述したように、各化学的に感受性の抵抗器は、ある濃度の第一非導電性有機材料、ある濃度の第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有するが、但し、第一非導電性有機材料は、第二非導電性有機材料とは異なる。しかしながら、この実施態様では、第一抵抗器の第一非導電性有機材料は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料と同じであり、そして第一抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度と同じである。特定の実施態様において、第一抵抗器の第二非導電性有機材料の濃度は、第二抵抗器の第二非導電性有機材料の濃度とは異なる。他の実施態様において、第一抵抗器の第二非導電性有機材料は、第二抵抗器の第二非導電性有機材料とは異なる。

さらに別の実施態様は流体中の分析物を検出するための単一センサであり、これは、抵抗を有する化学的に感受性の抵抗器を包含し、ここで、この抵抗器は、抵抗を有する第一非導電性有機材料、抵抗を有する第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有する。抵抗は、初期には、このセンサに分析物がない場合、ベースライン抵抗である。このセンサが分析物に晒される場合、抵抗は、抵抗応答となる。抵抗器には、電気測定装置が電気的に接続されている。この抵抗器の抵抗は、非線形性である。言い換えれば、抵抗は、第一非導電性有機材料の抵抗および第二非導電性有機材料の抵抗の合計とは異なり、さらに、第一非導電性有機材料の抵抗および第二非導電性有機材料の抵抗の平均とも異なる。

特定の実施態様において、第一および第二非導電性有機材料は、非導電性有機重合体であり、その組み合わせは有機非導電性重合体ブレンドである。これらの有機重合体のリストは、先に本明細書中に引用した。１つの実施態様において、第一非導電性重合体は、ポリビニルアセテートであり、そして第二非導電性重合体は、ポリメチルメタクリレートである。他の実施態様においては、非導電性有機材料は、それぞれ非導電性有機単量体であり、そして組み合わせは単量体を有機重合体へと重合する。特定の実施態様において、第一非導電性有機単量体は、第二非導電性有機単量体とは異なる。他の実施態様において、それらは同じである。

１種またはそれ以上の種々の電気的に導電性の材料が使用され得る。いくつかの実施態様において、この導電性材料は、有機導電性重合体である。このような有機導電性重合体の例には、ポリ(アニリン)、ポリ(チオフェン)、ポリ(ピロール)、ポリ(アセチレン)などが挙げられる。他の実施態様においては、この導電性材料は、炭素質材料(例えば、カーボンブラック、グラファイト、コークス、C_６０など)である。さらに他の実施態様においては、この導電性材料は、電荷移動錯体(例えば、テトラメチルパラフェニレンジアミンクロラニル（chloranile）、アルカリ金属テトラシアノキノジメタン錯体、テトラチオフルバレンハライド錯体など)である。他の実施態様において、この導電性材料は、無機導電体(例えば、金属または金属合金)である。例には、Ag、Au、Cu、Pt、AuCu合金などが挙げられる。他の実施態様において、導電性材料は、高度にドープ処理した半導体である。例には、Si、GaAs、InP、MoS_２、TiO_２などが挙げられる。さらに他の実施態様において、この導電性材料は、導電性金属酸化物である。例には、In_２O_３、SnO_２、Na_ｘPt_３O_４などが挙げられる。他の実施態様においては、この導電性材料は、超伝導体である。例には、YBa_２Cu_３O_７、Ti_２Ba_２Ca_２Cu_３O_１０などが挙げられる。さらに他の実施態様においては、この導電性材料は、混合無機/有機導電体である。例には、テトラシアノ白金酸塩錯体、イリジウムハロカルボニル錯体、積み重ね（stacked）大環錯体などが挙げられる。

特定の実施態様は、抵抗を有する第二の化学的に感受性の抵抗器を包含する。この第二抵抗器は、抵抗を有する第一非導電性有機材料、抵抗を有する第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有する。第二の化学的に感受性の抵抗器の抵抗は、本明細書中で提示した定義を用いると、非線形性である。

少なくとも２個の抵抗器を有する特定の実施態様においては、第一抵抗器の第一非導電性有機材料は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料と同じであり、これらの特定の実施態様では、第一の化学的に感受性の抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率は、第二の化学的に感受性の抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率とは異なる。すぐ上で記述した特定の実施態様では、第一抵抗器の抵抗と第二抵抗器の抵抗との比は、第一抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率と第二抵抗器の第一非導電性有機材料のモル分率との比とは異なる特性の関数であり、このことは、これらの実施態様の非線形性のさらに別の例である。他の実施態様においては、第一抵抗器の第二非導電性有機材料は、第二抵抗器の第二非導電性有機材料と同じである。

１種またはそれ以上の導電性材料を用いる実施態様(この場合、センサは、化学分析物との接触に応答して膨張する（swell）)において、これらのセンサ中の導電性材料の粒子は、さらに遠く離れて移動し、それにより、これらのセンサを通る電流に対する抵抗が高くなる。このようにして、これらのセンサに導電性材料を添加した実施態様において、センサは、(i)電気経路、(ii)分析物の非存在下での電気通路での第一電気抵抗、および(iii)化学分析物の存在下での第二電気抵抗を与える。センサが化学分析物を吸収または吸着し得ない場合には、第一および第二電気抵抗は、一般に同じである。しかし、センサが、この化学分析物を吸収または吸着する場合には、第二電気抵抗は、一般に、第一電気抵抗とは異なる。それゆえ、センサが導電性材料を含有する実施態様では、この流体中の化学分析物の存在を検出する検出可能信号は、直流電気抵抗であるが、経時的な抵抗または周波数であり得る。

化学的に感受性の抵抗器であるセンサは、種々の様式で使用され得る。１つの実施態様は、流体中の分析物の存在を検出する方法であり、この方法は、２個の化学的に感受性の抵抗器(各々は、この流体に対する抵抗応答およびこの分析物に対する抵抗応答を有する)ならびに抵抗器に電気的に接続された電気測定装置を包含するセンサのアレイを提供する工程を包含する。各化学的に感受性の抵抗器は、ある濃度の第一非導電性有機材料、第二非導電性有機材料、および導電性材料の組み合わせを含有するが、但し、各抵抗器の第一非導電性有機材料は、各抵抗器の第二非導電性有機材料とは異なり、さらに、但し、第一抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度は、第二抵抗器の第一非導電性有機材料の濃度とは異なる。これらの抵抗器は、次いで、この流体に晒され、そして抵抗器が流体によって浸透された場合に生じる抵抗応答が測定される。次いで、第一抵抗器の測定した抵抗応答は、第二抵抗器の測定した抵抗応答と比較されて、流体中での分析物の存在が測定される。

本明細書中で先に示したように、この方法の特定の実施態様は、非導電性有機重合体である非導電性有機材料を包含する。他の実施態様は、単量体である非導電性有機材料を包含する。ある実施態様では、第一有機単量体または重合体は、第二有機単量体または重合体とは異なる。単量体を包含する実施態様では、単量体は重合されて、有機重合体を形成する。重合は、単量体を、活性化剤(例えば、光、熱または触媒化学物質)に曝露することにより誘発される。１個より多くの抵抗器を含有する特定の実施態様では、第一抵抗器の第一有機材料は、第二抵抗器の第一有機材料と同じであり、そして第一抵抗器の第二有機材料は、第二抵抗器の第二有機材料と同じである。これらの特定の実施態様では、第一抵抗器の第一有機材料の濃度は、第二抵抗器の第一有機材料の濃度とは異なる。それゆえ、組み合わせ抵抗器アレイにある抵抗器を横切って、第一有機材料の濃度勾配が形成される。同様に、抵抗器を横切って、第二有機材料の濃度勾配もまた、形成される。

少なくとも２個の抵抗器を包含する特定の実施態様は、さらに、溶液中の分析物の既知サンプルを提供し、そして第一および第二化学的に感受性の抵抗器をこの既知溶液に晒して、分析物の存在に対する既知応答パターンを作成する工程を包含する。次いで、センサを未知流体に晒した場合、第一測定応答および第二測定応答が使用されて、測定応答パターンが作成される。この測定応答パターンは、次いで、既知応答パターンと比較されて、この流体中の分析物の存在、この流体中の分析物とは異なる物質の不在またはこの流体中の分析物の濃度が決定され得る。

他の実施態様において、電気測定装置には、情報記憶装置が連結され；そして、この方法は、この記憶装置に情報を保存するさらなる工程を包含する。この情報記憶装置は、１個またはそれ以上のセンサを有する実施態様と連結され得る。ある実施態様では、この情報記憶装置は、コンピュータである。特定の実施態様では、記憶した情報は、各抵抗器についての分析物に対する抵抗応答である。他の実施態様では、保存した情報は、時間の関数としての抵抗器の抵抗応答である。

少なくとも２個のセンサを有する実施態様では、保存した情報は、この分析物に対する既知の応答パターンであり得る。この方法は、次いで、測定応答パターンと既知応答パターンとを比較して、この流体中の分析物の存在、この流体中の分析物とは異なる物質の不在またはこの流体中の分析物の濃度を決定するさらなる工程を包含する。

ある実施態様では、この電気測定装置は、集積回路を包含する。特定の実施態様では、集積回路は、ニュートラルネットワークベースのハードウェアを包含する。他の実施態様では、集積回路は、デジタル-アナログ変換器を包含する。

本明細書中に記載されるセンサを製作する方法により、多数の化学的に感受性のセンサを、組み合わせ様式で迅速、簡単および安価な製作が可能となる。１つの実施態様において、組成的に異なるセンサのアレイは、検出可能な応答を提供することにより流体中の分析物の存在を検出するように設計された装置に組み込まれる。このような装置には、表面音波センサ、水晶振動子微量天秤センサ、重合体被覆光ファイバセンサ、哺乳動物の嗅覚システムの類似物として設計された装置などが挙げられるが、これらに限定されない。このようなシステムでは、頻繁に使用されるセンサのアレイは、少なくとも10個、通常、少なくとも100個、そしてしばしば、少なくとも1000個の異なるセンサを包含するが、本明細書中に記載される質量蒸着(massdeposition)製造技術または他の当該技術分野で公知の方法を用いることによって、少なくともほぼ10^６個の程度のセンサのアレイが、容易に、製造される。特定の実施態様では、センサのアレイは、目的の化学分析物の存在下および非存在下の両方において、センサアレイにより生じた信号を検出および/または測定するように設計した装置と連絡して、配置される。

先に議論したように、本明細書中に記載されるセンサは、抵抗以外のセンサ応答を測定するために、広範な種々の支持技術と組み合わせられ得る。これらの実施態様は、センサの応答に従って変化し得る電磁エネルギー、光学特性、静電容量、インダクタンスまたはインピーダンスおよび他の物理的、化学的および電気的特性の変化を検出する技術を包含する。それゆえ、上記のセンサがあてがわれ得る用途は、非常に広い。

１つの実施態様は、２個の化学的に感受性の要素を包含するセンサである。第一の化学的に感受性の要素は、第一および第二有機材料の組み合わせを含有するが、検出可能な応答を与えるように、適合されている。有機材料は、本明細書中で先に記載される適切な材料のいずれかであり得る。第一要素の検出可能な応答は、本明細書中で提示した定義により、非線形性である。第二の化学的に感受性の要素（これはまた、第一および第二有機材料の組み合わせを含有する）はまた、検出可能な応答を提供するように、適合される。第二要素の検出可能な応答もまた、本明細書中に提供される定義により、非線形性である。第一および第二の化学的に感受性の要素には、検出器が、操作可能に結合される。使用中、第一および第二の化学的に感受性の要素の各々は、分析物と接触した場合に検出可能な応答を与え、これは、第一および第二要素に分析物がないときの検出可能な応答とは異なる。いくつかの実施態様においては、この検出可能な応答は、光透過における変化であり、そして検出器は分光光度計である。他の実施態様においては、この検出可能な応答は、電磁エネルギーの変化であり、検出器は電磁エネルギーを測定する。

他の実施態様は、上記センサが使用され得る方法を包含する。１つの実施態様は、流体中の分析物の存在を検出する方法であって、この方法は、最初に、すぐ前の段落で記述した第一の化学的に感受性の要素を提供する工程を包含し、ここで、この要素は、流体に対する検出可能な応答および分析物に対する検出可能な応答を有する。第二の化学的に感受性の要素もまた提供され、これは、流体に対する検出可能な応答および分析物に対する検出可能な応答を有する。第一および第二の化学的に感受性の要素には、検出器が操作可能に結合される。次に、第一および第二の化学的に感受性の要素が、この流体に晒される。次いで、第一要素の検出可能な応答が測定される。先に記載されるように、１つの実施態様では、この検出可能な応答は、光透過である。別の実施態様では、検出可能な応答は、電磁エネルギーである。第一要素の検出可能な応答は、本明細書中に提供される定義に従って、非線形性である。次に、第二要素の検出可能な応答が測定される。第二要素の検出可能な応答もまた、第一有機材料の流体による浸透に対する検出可能な応答および第二有機材料の流体による浸透に対する検出可能な応答の合計とは異なり、第一有機材料の流体による浸透に対する検出可能な応答および第二有機材料の流体による浸透に対する検出可能な応答の平均とは異なるという点で、非線形性である。次に、第一要素の測定された応答は、第一要素についての分析物による検出可能な応答と比較され、そして第二要素の測定された応答は、第二要素についての分析物による検出可能な応答と比較されて、流体中の分析物の存在が決定される。

対象分析物が、このアレイの複数のセンサにわたって、差動的応答を生じ得る限り、開示したセンサおよびアレイによって、多種多様な化学的分析物および流体が分析され得る。分析物の適用には、広い範囲の化学物質クラス、例えば、有機物(例えば、アルカン、アルケン、アルキン、ジエン、脂環式炭化水素、アレーン、アルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、カルボニル、カルボアニオン、多核芳香族およびこのような有機物の誘導体(例えば、ハロゲン化物誘導体など))、生体分子(例えば、糖類、イソプレンおよびイソプレノイド、脂肪酸および誘導体など)が挙げられる。従って、センサおよびアレイの市販の適用には、環境毒物学および改善、生体臨床医学、材料品質管理、食品および農産物の検査などが挙げられる。

これらの装置および方法のさらなる詳細は、以下の非限定的な実施例において例示される。

実施例１
２つの有機重合体（ポリ（ビニルアセテート）（PVA）およびポリ（メチルメタクリレート）（PMMA））を選択して組成的に変化させたセンサを形成し、これらのセンサが、センサ中に存在するいずれかの有機重合体のモル分率に直線関係にない検出シグナルを提供し得るかどうかを決定した。５つの異なるPVA/PMMAブレンドを、カーボンブラックを含む化学的に感受性のある抵抗として調査した。組み合わせセンサの製造は、２つの開始ベース重合体供給材料を組み合わせてPVA/PMMA混合物の溶液（これらは、それぞれ、0.000、0.292、0.551、0.773および1.000のPVAモル分率を有する）を生成することにより達成した。25mLのテトラヒドロフラン（THF）および250mgの完全に溶解した有機重合体を含む各ストック溶液を、名目上同一の手段を用いて全てのセンサを製造するために使用した。次いで、複合材に電気的に伝導性のカーボンブラック成分を導入するために、各ストック溶液の10mLのアリコートを43mgのカーボンブラックと組み合わせた。各カーボンブラック重合体懸濁物を10分間超音波処理して、次いで、1000rpmでガラススライド上でスピンコートした。

センサを使用前に最少で12時間の間、乾燥させた。センサを溶着する前に、ガラススライドを２つの金接触子を用いてコートして、種々の試験蒸気に晒した場合のセンサの抵抗応答をモニターした。

図１は典型的なセンサ応答を図示する。グラフの180秒に設定した時点で開始して空気中に13.9ppth（1000分率）のメタノールを含有する試験蒸気に540秒間晒した場合、複合フィルムの抵抗は増加し、次いで、蒸気曝露を終了した後、応答は減少する。この挙動は、電気的に伝導性蒸気センサのアレイを提供するカーボンブラックまたはポリピロール複合材のいずれかとして使用される純粋な一連の重合体組成物について、詳細に議論されている。Lonerganら、Chem.Mater.8：2298（1996）、ならびにFreundおよびLewis,Proc.Natl.Acad.Sci.USA92:2652(1995)。詳細には、化学的分析物との接触に応答して観察される電気的抵抗の増加は、センサの重合体材料が分析物を吸収または吸着すること、それによってセンサ中に存在する少なくともいくつかのカーボンブラック粒子の間の距離が膨張および増加し、次いで相対的電気抵抗が増加することの結果である。

混和性ブレンドセンサの性能を評価するために、センサの全てを、５個の異なる分析物に空気中において各５回、21℃で、13.9の1000分率（ppth）のメタノール、5.2ppthのエタノール、7.2ppthのアセトン、2.9ppthの酢酸エチルおよび4.6ppthのアセトニトリルであるように任意に選択された蒸気濃度を用いて晒した。ベースライン抵抗に比例する最大差動抵抗応答（ΔR_ｍａｘ/R）のみがこの実験において実施されるアレイ性能の分析に使用された。結果を図２に示す。

図２は、酢酸エチルに晒した際の重合体ブレンドの化学的に感受性の抵抗器についてのΔR_ｍａｘ/Rのプロットを示す。メタノール、エタノール、アセトニトリルまたはアセトンが試験蒸気として使用された場合、同様の挙動が観察された（データは示していない）。全ての場合において、ベース重合体供給材料のモル分率に対するセンサ応答について統計的に有意な非直線性が観察された。

このことは、蒸気分類についてのセンサアレイにおいて有用な情報が、このような混和性ブレンド材料の使用にわたって利用可能であることを示す。

溶媒蒸気の対を分解する特定のセンサアレイの能力は、一般化された分析係数（rf）を参照することにより、統計的に定量され得る。この定量法は、Muller, Sens.Actuators B 4:35(1991)により提案されるもの、ならびに近年、GardnerおよびBartlett,Eurosensors IX 169頁(1995)により使用されるものと等価であり、そしてガスクロマトグラフィーにおいて使用される分離係数に多次元的に類似である。ガス−固体分配係数における非直線性は、組み合わせ法により製造される広範な応答性センサアレイの多様性を増加させるのに重要である。なぜならば、そうでない場合にはブレンドされた化学的に感受性の抵抗器の応答は、ベース重合体センサ材料の応答から正確に推定され得るからである。それゆえ、新規の分析物分類情報は、追加のセンサがこのような非直線的挙動を有さないセンサアレイに包含されることによっては、提供されない。

分析物ａに対するn-センサアレイの平均応答ベクトルは、

各センサの平均応答

を含むｎ次元ベクトルとして、以下のような成分としてのa番目の分析物に採用される：

。

次いで、ユークリッドセンサ応答空間において２つの分析物（ａおよびｂ）の間の平均分離

は、ちょうど

と

との間の差の大きさである。

分析物に対するセンサ応答の再現性もまた、アレイの分解能を定量するのに重要である。従って、標準偏差である、

と

（これらはベクトルｄのａおよびｂの方向の各々に対する全ての個々のアレイ応答から得られる）を使用して平均分離を記載し、そして最終的には分析係数、

を規定する。

この計量は、センサアレイの試験分析物セットに関する対を成す蒸気を分解する能力の定量を可能にする。種々の重合体の化学的に感受性である抵抗器の応答の関数形態が非常に類似しているので、種々のアレイ要素の機能的に異なる応答に対するタスク特異的ニューラルネットワーク分類の性能の主観的評価を実施することとは対照的に、この手順を使用してアレイ性能の目標測定値を提供し得る。ZupanおよびGasteiger,Neural Netwarks for Chemists,VCH,New York,NY,305頁(1993)。

12個のセンサ（PMMAのみを有するもの3個、PMMA中29.2％のPVAモル分率を有するもの２個、PMMA中55.1％のPVAモル分率を有するもの２個、PMMA中77.3％のPVAモル分率を有するもの３個、およびPVAのみを有するもの２個）のセットにより生成される応答がこのアプローチを使用して研究された。２個の判断基準が各アレイの性能の測定値として選択された：（1）試験セットにおける分析物対の全てについてのセンサアレイの平均分析係数、および（2）試験セットにおける分析物の最も悪い分析対についてのライブラリにより生成されるrfの値。12個のセンサのうち５個のすべての組み合わせの性能を評価して、性能判断基準のいずれかにより、最も良い性能のセットがベース重合体のみからなる5個のセンサを含むかどうか、またはいくつかの組み合わせて製造された重合体のブレンドが最も良い性能のセンサライブラリに含まれるかどうかを決定した。これらの実験の結果は表１〜３に示される。

^ａ５個のセンサのこのセットはPMMAのみを有する１個を含んだ。

^ｂ５個のセンサのこのセットは、２個はPMMAのみを有し、１個はPMMA中77.3のPVAを有し、および２個はPVAのみを有するものを含んだ。

^ｃこの5個のセンサのセットは、３個はPMMAのみを有し、そして２個はPVAのみを有するものを含んだ。

表１〜３に明らかに示されるように、組み合わせて製造されたセンサを含むことによって、平均rfにおける統計的に有意な改善を生じた。個々の蒸気対の分解（例えば、酢酸エチルからのアセトニトリル、または酢酸エチルからのエタノール）における大きな改良は、組み合わせて製造されたセンサをセンサライブラリに包含することによって得られた。しかし、溶媒の最も分解の悪い対（メタノールおよびアセトニトリル）の分離におけるアレイの性能は、組み合わせて形成されたセンサをライブラリに包含することによって有意には改善しなかった。このことは、アレイのベース成分におけるさらなる多様性が、この特定の感知タスクについてのアレイの性能を最適化するために必要とされることを示す。

表１〜３に示されるデータから生じる別の顕著な結論は、固定された濃度でのこれらの種々の蒸気の分類が、個々のセンサそれ自体が特定の分析物に対する高い選択性を有するようには設計されていない場合でさえ、アレイ応答から統計的に信頼が置けるということである。例えば、８個の対を成す分析係数は、センサアレイに試験蒸気の単一提示において、所定の蒸気は試験対の他のメンバーから統計的に＞99.999％の信頼水準で区別され得ることを意味する。詳細には、アレイ要素が蒸気分類タスクの任意の特定のセットの実施に先立って選択されていない場合でさえ、本質的に、この研究に使用される試験蒸気対の全てに対して５個の要素重合体ブレンドセンサアレイを最も良好に実施することによって、この性能のレベルが満たされたか、またはそれを上回った（メタノール−アセトニトリルを除く、これらは単一提示において約96％の信頼度でのみ区別された）。

２成分、３成分および４成分ブレンドの、種々の溶媒蒸気に対して化学的に感受性な抵抗器の非直線性応答の活用は、重合体複合材センサライブラリの多様性を有意に増加し、それゆえ、純粋な重合体相単独から製造された化学的に感受性の抵抗器を含むライブラリと比較して分類性能が増加する機会を提供するのは当然である。

イヌの嗅球は約一億のレセプター細胞を有し、そしてヒトは1000を超える異なる嗅覚レセプタータンパク質を有する。Axel,Sc.Am.154（1995）。従って、機能的に嗅覚の感覚を模倣する試みは、広範な多様性を重合体ベースの蒸気感知アレイに取り込む組み合わせセンサライブラリ方法論の活用を用いてより実現可能になりそうである。特定の実施態様は、化学的に感受性のセンサの非常に多様なライブラリを製作する、新規の方法を提供する。

実施例２
ポリ（ビニルアセテート）およびポリ（メチルメタクリレート）の相溶性ブレンドを使用して一連の電気的に伝導性カーボンブラック複合材を生成した。この抵抗は気相中の分析物の性質および濃度に感受性である。Lewis,Grubbs,Severin,SannerおよびDoleman、「Use of Compatible PolymerBlends to Fabricate Arrays of Carbon Black-Polymer Composite Vapor Detectors」AnalyticalChemistry,印刷中（1998）を参照のこと、これは本明細書中にその全体が参考として援用される。この複合材の直流電気抵抗応答は、ブレンド中のポリ（ビニルアセテート）のモル分率の非直線的関数であることを見出した。これらの相溶性ブレンド複合材検出器は、純粋な重合体相を使用して形成された複合材のみを含む参照検出器アレイと比較して、さらなる分析物識別情報を提供した。相溶性ブレンド検出器により提供されたさらなる識別力、およびそれによるさらなる増強された検出アレイの多様性を、種々の蒸気分類タスクにおいて検出器アレイの性能を評価するために統計的計量の使用により定量した。

８個の異なるPVA/PMMAブレンド組成物を、カーボンブラック複合材化学抵抗器蒸気検出器として研究した。２つの開始ベース重合体供給材料を組み合わせて、それぞれ、0.00、0.11、0.28、0.44、0.64、0.78、0.91および1.00のPVAモル分率（単量体による）有するPVA/PMMAの溶液を生成することにより、相溶性ブレンド検出器製造を達成した。各ストック溶液は、20mLのテトラヒドロフラン、200mgの完全に溶解した重合体および86mgの懸濁したカーボンブラックを含んだ。標準ガラス顕微鏡スライド（約２cm×2.5cmのサイズにカットされている）を、各重合体ブレンド検出器のための基板として使用するために改変した。20nmの厚さのクロムの２個の平行なバンド（約２cm×１cm）（0.5cm間隔が開いている）を、各スライド上でエバポレートした。次いで、クロムのバンドを30nmのエバポレートした金で被膜し、それによってしっかりとした電気的接点を形成する。各カーボンブラック重合体懸濁物を10分間超音波処理し、次いで1000rpmで改変ガラススライド上にスピンコートし、その結果としてスライド電気接点間のギャップを重合体複合材フィルムで補った。使用前に検出器を周囲空気で12時間、乾燥させた。

応答データを得るために、検出器を1.2Lのサンプリングチャンバ中に配置し、そして電気リード線を各検出器の２つのクロム−金バンドに接続した。 Keithleyモデル2002マルチメーター（これはパーソナルコンピュータに接続されている）に連結されたKeithleyモデル7001チャンネル切替え装置を使用して、各検出器の直流抵抗を時間の関数として記録した。LabVIEWソフトウェア、パーソナルコンピュータおよび電気的に制御された電磁弁からなる自動フローシステムならびに質量流制御器を使用して、サンプルチャンバ中の検出器に、制御された濃度の溶媒蒸気を生成および送達した。選択した溶媒を充填したバブラーを介してキャリアガス流を通過し、それによってこの流れを制御された流速で維持された空気流中に希釈することにより、所望の蒸気濃度を得た。各曝露についての時間プロトコールは、空気に120秒、続いて空気中の試験蒸気に600秒、最後に空気にさらに600秒であった。

図10は、典型的な検出器の抵抗応答を示す。試験蒸気への曝露において、複合材フィルムの抵抗は増加し、次いで、蒸気への曝露が終了した後に応答は減少した。この挙動は、一連の純粋な重合体組成物（これはカーボンブラックまたはポリピロール複合材のいずれかとして使用されて異なる分析物を提供する）について、空気中、21℃で、11.3の1000分率（ppth）のメタノール、5.2ppthのエタノール、20.7ppthのアセトン、8.3ppthの酢酸エチルおよび8.2ppthのアセトニトリルであるように選択された蒸気濃度を用いて、詳細に議論されている。これらの濃度は全て、753Torrの全大気圧下での21℃の空気中の各分析物の溶媒飽和濃度の7.1％に対応した。ベースライン抵抗に対する最大差動抵抗応答（ΔR_ｍａｘ/R_ｂ）を、この研究で行ったアレイ性能の分析に使用した。

図５〜10は、アセテート、エタノール、アセトニトリル、アセトンおよびメタノールに晒した場合の、重合体ブレンド化学抵抗器についてのΔR_ｍａｘ/R_ｂのプロットを図示する。各分析物について、統計的に有意な非直線性を、検出器応答対ベース重合体供給材料のモル分率について観察した。非直線性は全ての溶媒について同一ではないので、このことは、有用な情報が蒸気分類のための検出器アレイ中のこのような相溶性ブレンド材料の使用を通じて利用可能であることを示す。

特異的な検出器アレイの溶媒蒸気の対を分解する能力は、生成された分析係数（rf）を参照することにより、統計的に定量され得る。この量は、Millerら、［引用が必要］により提案されるもの、およびGardnerおよびBartlett［引用が必要］により最近使用されるものと等価であり、そしてガスクロマトグラフィーに使用される分離係数の多次元類似物である。カーボンブラック重合体複合材検出器（20重量％以上のカーボンブラックを含む）の抵抗応答（ΔR_ｍａｘ/R_ｂ）は、気相中の分析物の濃度において少なくとも１桁の大きさにわたって直線的に変化することが示されている。それゆえ、ある濃度で分析物を分解し得る検出器アレイはまた、他の濃度で分析物を分解するのに使用され得る。検出器応答を自動計量して異なる検出器の差動的ダイナミックレンジとみなした。次いで、j番目検出器のi回目曝露に対する自動計量応答、A_ｉｊは、

であり、
ここでα_ｊおよびβ_ｊは、それぞれ、j番目検出器の全ての分析物に対する応答における、平均および標準偏差である。分析物ａに対するn-検出器アレイの平均応答ベクトル

のようなa番目の分析物に対する各検出器の平均自動計量応答を含む、ｎ次元ベクトル

分析物に対するアレイ応答の再現性もまた、アレイの分析力の定量に重要である。

これらのスカラー投影における標準偏差を算出することによって、得る。同じ手順を、a,b分析物対の分析物ｂについて反復し、

として対をなす分析係数を定義する。

この計量は、検出器上に生成する応答パターン（patter）に基づいて試験分析物セットに関して対を成す蒸気を分析する能力の定量を可能にする。種々の重合体複合材化学抵抗器の関数形態は非常に類似したので、この手順を使用して、種々のアレイ要素の関数的に類似しない応答に対するタスク特異的ニューラルネットワーク分類の性能の主観的評価の実施とは反対に、アレイ性能の客観的測定を提供し得る。しかし、それにもかかわらず、結果は応答を評価するのに使用される計量に結びつけること、そして、例えば、Fisher線形判別（これは考慮する分析物の平均応答値を通過することに制限されない線形データ分析法である）のような異なるアルゴリズムにより同じ応答データから異なる結論が良好に得られ得ることを認識することは重要である。

このアプローチを使用して、99個の検出器（純粋なPMMAを有する14個の検出器、11％PVAを有する10個、28％PVAを有する10個、44％PVAを有する15個、64％PVAを有する10個、78％PVAを有する15個、91％PVAを有する10個および純粋なPVAを有する15個）のセットより生成される応答を研究した。異なるセットの検出器からの８個の検出器の組み合わせの性能を評価して、特定の試験タスクについて、いくつかの相溶性ブレンド重合体検出器を含むアレイが、ベース重合体から作製される検出器のみを含むアレイよりも良好に作動するかどうかを決定した。各研究アレイの性能を、上記の単純線形データ分析法を使用して得た算出rf値により与えられるように、対を成す溶媒を分解する能力により測定した。

４個のセットの検出器について、結果を示す。セットＡは、０％PVAを有する14個の検出器全ておよび100％PVAを有する15個の検出器全て（すなわち、全てベース重合体検出器）を含んだ。セットＢは、０％〜100％のPVA含量の範囲で製作された検出器の99個全てを含んだ。セットＣは、91％PVAを有する検出器の10個のみを含んだ。セットＤは、０％PVA検出器の14個全て、91％PVA検出器の10個全て、100％PVA検出器の15個全てを含んだ。セットＡ、ＢおよびＤの中には非常に多数の可能な８個の検出器の組み合わせが存在するので（99個のセットＢ検出器からは約10個の独特な8個の検出器の組み合わせ）、８個の検出器アレイ組み合わせの総数の500個のメンバーサブセットを無作為に選択してそしてそれらの対応するrf値を算出した。セットＣについては、10個の検出器からの45種類の可能な８個の検出器の組み合わせについてのrf値を算出した。各セット内の８個の検出器のアレイについて算出した分析係数の結果を平均し、そして以下の表４に示す。

全体的な平均rfは、所定の検出器セットからの無作為な検出器の組み合わせについての分析物全てにわたる平均分析係数を表す。セットＡ、セットＢおよびセットＤについての結果を、各別個のセット内の検出器のみからなる、500個の無作為に選択された８個の検出器アレイにわたって平均することにより得た。セットＣについての結果をセット内の検出器の45個の可能な８個の検出器の組み合わせの全てにわたり平均することにより得た。セットＡは、０％PVA検出器14個の全ておよび100％PVA検出器15個の全て（すなわち、全てベース重合体検出器）を含んだ。セットＢは、０％〜100％のPVA含量の範囲で製作された検出器の99個全てを含んだ。セットＣは、91％PVAを有する検出器の10個のみを含んだ。セットＤは、０％PVA検出器の14個全て、91％PVA検出器の10個全て、100％PVA検出器の15個全てを含んだ。

明らかに、相溶性ブレンド検出器の包含は、全体的な平均rfを最大化するという点で統計的に有意な改善を生じた。これは、上記の計量を使用して算出された全ての８個の検出器アレイ組み合わせの、全ての分析物対を分析するための平均能力である。例えば、セットＢ、ＣおよびＤ（これらは相溶性ブレンド検出器を含む）は、それぞれ、60、81および60の全体的な平均rfを有するが、一方でベース重合体検出器アレイ（セットＡ）は52の全体的な平均rfを有する。溶媒の対（酢酸エチル対アセトン）を分離するアレイ性能（これはセットＡ（ベース重合体検出器）により最も分析されにくかった）もまた、91％PVA検出器のみを含む８個の検出器アレイ（セットＣ）を使用するか、またはこれらの検出器をアレイ（これはベース重合体検出器を含む（セットＤ））中に含むことにより改善され得る。セットＤアレイ（ブレンド重合体を含む）は、より大きな全体的な平均rf、最も分析されにくい分析物対についてのより大きなrf、および分析された10個の分析物対の内７個はセットＡのベース重合体アレイよりも良好なrfを示す。

データから生じる別の顕著な結論は、固定された濃度でのこれらの種々の蒸気の分類が、個々の検出器それ自体が特定の分析物に対する高い選択性を有するようには設計されていない場合でさえ、アレイ応答から統計的に信頼が置けることである。例えば、4.5の対を成す分析係数は、検出器アレイに試験蒸気の単一提示において、所定の蒸気は詳細には、アレイ要素が蒸気分類タスクの任意の特定のセットの実施に先立って選択されていない場合でさえ、この研究に使用される試験蒸気対の全てについて表４の８個の要素検出器アレイの全てによって、満たされるか、またはそれを上回る・・・であり得る。

２成分、３成分および４成分ブレンド複合材化学抵抗器の、種々の溶媒蒸気に対する非直線性応答の活用が、重合体複合材検出器アレイの多様性を有意に増加し、それゆえ、純粋な重合体相単独から製造された化学抵抗器を含むアレイに比例してその分類性能が増加する機会を提供するのは当然である。本明細書中で報告される２成分重合体ブレンドの利点は、異なる検出器様式である重合体−染料光学検出器を使用して近年発行されたものと一致する。任意の特定のアレイの正確な性能の増加はおそらくタスク依存的であり、そして各適応を考慮して評価されねばならない。しかし、本発明者らは、イヌの嗅球は約一億のレセプター細胞を有し、そしてヒトは1000を超える異なる・・・を重合体ベースの蒸気感知アレイ中に有する。他のブレンドに対する本明細書中に記載されるアプローチの拡張、および検出器アレイ中の相溶性ブレンドの使用に対する補充としてブロック共重合体およびランダム共重合体の使用を介して達成され得る検出器の多様性の比較が、別々に報告される。

組成的に異なる重合体ベースセンサを生成するための特定のデバイスおよび方法が記載されるが、いったんこの記載が公知になると、本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の実施態様および代わりの工程が可能であることもまた、当業者に明らかである。さらに、各実施態様の特定の特徴および本明細書中に援用された各参考文献に開示された特徴が、他の実施態様に例示されるデバイスと組み合わせて使用され得ることもまた、明らかである。従って、上の記載は例示として構成されるべきであり、以下の請求項によって規定される本発明の範囲を制限する意味ではない。

図１は、典型的な重合体複合材料の化学抵抗器センサの時間応答を示す。この特定のカーボンブラック含有複合材料センサは、55.1％のポリ(ビニルアセテート)(PVA)および44.9％のポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)を含有していた。このセンサは、このグラフにて180秒と指示した時点で開始して、540秒間にわたって、空気中の13.9千分率(ppth)のメタノールに晒した。 図２は、酢酸エチルに晒したときの、一連の重合体ブレンドのカーボンブラック含有複合材料の化学的に感受性の抵抗器の最大相対差動抵抗応答、ΔR_ｍａｘ/Rを示す。このプロットは、純粋PMMAの３個のセンサ、29.2％(モル分率)のPVAを用いた２個のセンサ、55.1％のPVAを用いた２個のセンサ、77.3％のPVAを用いた３個のセンサおよび純粋PVAの２個のセンサから得たデータを描写している。各センサに対してプロットした応答は、空気中の2.9ppthの酢酸エチルへの５回の露出に対する平均ΔR_ｍａｘ/R値である。誤差棒は、所定の組成の全センサにわたって平均した１標準偏差単位のΔR_ｍａｘ/R応答を表す。点線は、線形性からのデータ点の逸脱を示す指針である。 図３は、２個の異なる濃度での限定数(ｎ)の重合体供給原料溶液を示し、これらを合わせて、さらに多い数の組み合わせセンサを製造する。 図４は、製造するセンサの全数に対する多様な重合体供給原料溶液を増やすことの効果を示す。 図５は、(a)8.3ppthの酢酸エチルに晒したときの、一連の重合体ブレンド-カーボンブラック複合材料の化学抵抗器の最大相対差動抵抗応答、ΔR_ｍａｘ/R_ｂを示す。図５だけでなく図６〜９の各々のプロットは、純粋PMMAの14個の検出器、11％(単量体モル分率)のPVAを用いた10個の検出器、28％のPVAを用いた10個の検出器、44％のPVAを用いた15個の検出器、64％のPVAを用いた10個の検出器、78％のPVAを用いた15個の検出器、91％のPVAを用いた10個の検出器および純粋PVAの15個の検出器から得たデータを描写している。各モル分率に対してプロットした応答は、特定モル分率のPVAを含有する各セットの検出器への10回の露出に対する平均ΔR_ｍａｘ/R_ｂ値であるのに対して、誤差棒は、１標準偏差単位を表す。点線は、線形応答関係を見た目で示す指針として、終点と合わせて、描いた。 図６は、5.2ppthのエタノールに晒したときの、一連の重合体ブレンド-カーボンブラック複合材料の化学抵抗器の最大相対差動抵抗応答を描写する。 図７は、8.2ppthのアセトニトリルに晒したときの、一連の重合体ブレンド-カーボンブラック複合材料の化学抵抗器の最大相対差動抵抗応答を描写する。 図８は、20.7ppthのアセトンに晒したとき、一連の重合体ブレンド-カーボンブラック複合材料の化学抵抗器の最大相対差動抵抗応答を描写する。 図９は、空気中の11.3 ppthのメタノールに晒したときの、一連の重合体ブレンド-カーボンブラック複合材料の化学抵抗器の最大相対差動抵抗応答を描写する。 図10は、典型的な重合体複合材料の化学抵抗検出器の時間抵抗応答を描写する。この特定のカーボンブラック含有複合材料検出器は、単量体モル分率で、64％のPVAおよび36％のPMMAを含有していた。この検出器を、ｔ＝120秒で開始して、600秒間にわたって、空気中の11.3ppthのメタノールに晒した。この露出前のベースライン抵抗R_ｂおよび露出中の最大抵抗変化、ΔR_ｍａｘは、それぞれ、4858Ωおよび50Ωであった。

Claims (1)

1. 本明細書中に記載のセンサアレイ。

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