JP2008545125A - 非揮発性アナライト濃度の測定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、水性サンプル媒体中の非揮発性アナライト濃度の測定方法に関し、該方法では、発光色素を含み、かつ一点較正により使用現場で較正される光学センサーを使用する。使用者が全ての較正用媒体を完全に省略することができるようにするために、発光測定値は水性サンプル媒体または血液様サンプル媒体と接触させたセンサーを用いて使用現場で取得され、該測定値は、製造現場で取得された相対的特性と、使用現場で取得された乾燥較正測定値とに関連付けられ、非揮発性アナライト濃度がこれらのデータから推定される。

Description

本発明は、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライト濃度の測定方法に関し、該方法では、該アナライトの濃度に依存して発光する発光指示色素を含み、かつ一点較正により使用現場で較正される光学センサーを使用する。

技術水準
液体中の非揮発性物質（例えば、Ｈ^＋（ｐＨ）、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^＋＋、Ｃｌ⁻等のイオン性物質、中性または荷電分子、例えばグルコース、尿素またはラクテート）を測定するための分析器は、医療技術、環境技術、および産業技術において使用されている。特に臨床診断は、生物学的流体、例えば尿、血漿、血清およびとりわけ全血中のいわゆる「クリティカル・ケア・アナライト」を測定するための分析装置に大きく依存する。そのような系は、それぞれのパラメータを測定するための多様なセンサー素子を含むことが多い。そのようなセンサー素子は、１回の測定に使用するか（単回使用）、または複数回の測定に再使用することができる（複数回使用）。

この種のセンサー素子は、臨床診断学におけるガスパラメータ、ｐＨ値、イオン値または代謝産物値を測定するための電気化学センサー技術または光学化学センサー技術を利用することがよくある。好ましくは、多様なアナライトを測定するための複数のセンサー素子は「カートリッジ」中にまとめられている（例えばAnn. Biol. Clin. 61, 183-91, 2003を参照のこと）。

臨床診断は高精度の測定結果を必要とする。さらに、１回の測定ステップが多数の物質に関する測定値を供給するべきである。さらにまた、測定結果が最小の待ち時間で提供され、かつ測定値あたりのコストが低いことが期待される。多くの場合、診療所または救命救急室では、患者の近傍で、例えば「ベッドサイドで」測定が実施されることが望ましい。

結果として、実際の測定前に種々の較正用媒体を用いて、時間のかかる較正手順を行うことは、特に「単回使用」センサーに関する場合、許容されない。小型デバイスおよびセンサー素子のコストは低く保たれなければならないため、高価な装置、複雑なセンサー素子、または多数の液体および他の供給品を必要とする手順は満足できるものではない。

電気化学センサーは、複数の異なる測定原理、例えば電位差測定、電流測定または電気伝導度の測定原理の１つに基づくものでありうる。全ての原理は、基準電極の使用を必要とし、未知のサンプルの測定前に湿潤較正液との接触を必要とする構成において適用されることがよくある。

米国特許第4,734,184号（Burleigh et al.）は、血液中に存在するいくつかのガスおよびイオンの濃度をモニタリングするための電極アッセンブリを開示している。長期の保存寿命を可能にするために該アッセンブリは乾燥保存されるが、該電極は使用前に完全に水和（湿潤化（wet-up））される。

米国特許第4,654,127号（Baker et al.）は、分子種選択的センサーおよび回転式多槽リザーバを備えたセンサーデバイスを開示している。該デバイスでは、較正用溶液（calibrant）およびサンプル溶液が別々の槽に入れられている。この装置によって複数の化学種を検出することができる。さらにまた、これらの市販センサーは高湿度パッケージ（すなわち実質的な湿潤）中で保存される。このパッケージング方法は、これらのセンサーデバイスの保存寿命を制限する影響を有する。

米国特許第5,112,455号（Cozette et al.）は、基準電極および少なくとも１個の実質的に乾燥保存されるセンサーを備えたセンサーデバイスを開示している。該センサーは、センサーが完全に平衡化された湿潤化に達する前に、あらかじめ選択されたアナライト分子種の濃度の変化に対して応答を示すことが可能である。しかし、そのような固体状態の電極から意味のある分析情報を得るためには、該センサーおよび基準電極は、該電極が平衡化された「湿潤化」状態に達する前に較正用液に接触しなければならない。

光学化学センサーは、複数の異なる光学測定原理、例えば蛍光、吸光度、または反射率の測定原理の１つに基づくものでありうる。それらは多数の非常に多様な測定構成において適用され、電気化学センサーとは対照的に、光学センサーは、典型的に、基準電極または基準センサーを必要としない。

光学化学または光学生化学センサーは、典型的に、透明な担体または基板上に載せられた無機および／または有機の、好ましくはポリマー性の、物質の１以上の層からなり、少なくとも１層は、サンプル媒体中に含有される特定のアナライトの濃度に応じてその光学的特性（吸収、発光）が変動する色素を含有する。光学生化学センサーは、少なくとも１種の生化学的または天然に存在する生物物質、例えば酵素を含有する。該担体は、平面状、円柱状、または任意の他の形状であってよい。例えば、該層をマイクロタイタープレートの「ウェル」に、光ファイバー束の先端に、または単一光ファイバーもしくは導光構造（light-guiding structures）上に載せてもよい。

光学化学センサーは、通常、可逆的に測定することができ、連続的に測定できることが多い。この規則の例外はある種の酵素保持生化学センサーである。これらの測定は、不連続に、かつ多くの場合、基質または反応物（例えば酸素）を消費し、すなわちそれらまたはそれらの基質または反応物は消費されるかまたは変化し、以後の測定のために再生される必要がある。センサーは、概して、限られた寿命を有するため、それらは一定間隔で交換されなければならない。

光学化学センサーは、サンプル媒体と直接接触して設置され、光に曝露されると、サンプル媒体中に存在する目的の特定アナライトについての光学的に読み取り可能な情報（例えば、濃度、活性または分圧）を提供する。

大多数の光学化学センサーは、較正用媒体を用いる数回の較正測定を必要とし、該アナライト濃度は全測定範囲にわたって分布する。必要とされる較正測定の数は、該当する測定範囲における所望の測定精度に依存し、精度および範囲は、用途によって変動する。例えば、血液中の生理的ナトリウムレベルの測定は、典型的に、少なくとも１２０〜１６０ミリモル／リットルにおよび、ゆえに該範囲内の較正測定を必要とする。

少なくとも使用者に関する範囲で、較正測定の数を最小にするために、ならびにそれらを高速かつ簡単にするために、（例えば製造バッチまたはロットを較正することによって）製造現場で１個以上のセンサー特性を取得することが可能であり、センサーとともに該当データを好適な形式で提供することが可能である。

最新技術のデバイスでは、時折、それらの付属書類において用語「較正不要センサー（calibration-free sensors）」が使用される。実際には、較正不要センサーなるものは存在しない。新規センサーまたは新規に設計もしくは開発されたセンサーは少なくとも１回較正されるか、あるいは１種以上のその特性が少なくとも１回測定される。例えば、センサー製造中に製造バッチを較正し、その後、再現可能な製造技術によってこの既知の特性のみを有するセンサーを製造することが可能である。さらにまた、バッチの少なくとも１個のセンサーまたは代表となる一定数のセンサーを較正し、測定された特性をこのバッチの全てのセンサーに当てはめることが可能である。これには、バッチ内での十分に再現可能な製造および／またはバッチ間で再現可能なセンサーの製造が必要とされる。さらに、該測定を実施する製造者によって供給または公認されるいずれかの測定デバイスまたは機器の再現可能な製造が必要とされる。そのような製造現場での較正は時間がかかり、かつ高価であり、センサー特性に対する極端に厳格な制御および測定デバイスまたは機器の特性に対する同時制御が必要とされる。

この関連で、例えば複数の波長での発光強度の測定、または時間または位相分解（time- or phase-resolution）法による光学センサーの発光減衰時間の測定に関して、いくつかの解決策が提案されている。下記のように、非常に多くの場合、単一の系内で多数の方法が適用される。それは、それらの各濃度範囲内の全ての所望のアナライトに対応する指示分子の不足に起因する。

例えば、光学化学センサーを利用するそのような「較正不要」系の１つは、血液ガス（ＰＯ_２およびＰＣＯ_２）および血液ｐＨ値の「患者近傍での試験」に関して提案されている（Clin. Chim. Acta 307, 225-233, 2001）。この系では、メンブレン上に固定された発光色素の発光減衰時間を測定することによってＰＯ_２の測定が実行される。ＰＣＯ_２は、（光学センサーの使用を回避して）ＣＯ_２の直接赤外吸収を用いて測定される。ｐＨ値は、サンプルが除去されたメンブレン上に固定された比色ｐＨ指示色素の多波長透過測定によって（吸光度の原理を使用する）比色分析により測定される。複数の方法を使用するそのような系は複雑かつ高価であることが多い。

また、発光クエンチ法による血液サンプルの酸素含量の測定が米国特許第5,564,419号（Radiometer）により公知である。該方法は、酸素の存在下で発光がクエンチされる発光団を使用する。サンプルのＰＯ_２は、該発光の減衰時間を測定することによって測定される。

発光減衰時間の測定とは対照的に、発光強度の測定は、光学系の部品のパラメータに関して重大な問題を有する。長い減衰時間（＞５００ナノ秒）を有する発光指示分子を使用するセンサーでは、光学測定セットアップに関する最新技術での要求は比較的緩やかである。

残念ながら、長い発光減衰時間を有するシンプルな指示分子または指示分子系が利用可能でない多数のアナライト、特にイオンおよび代謝産物が存在する。該指示分子の発光寿命が延長すると、周知のクエンチ物質（特にＯ_２）に対する交差感度も増加する。１００ナノ秒（ｎｓ）未満の減衰時間を有する指示分子は、そのような問題による影響が少ないが、そのような短い減衰時間の正確かつ較正不要の測定は、通常、より高価かつ複雑な計測手段を必要とする。現代医学は、患者近傍で使用することができる、低コストで、丈夫で、かつ小型の分析器をますます必要としている。

比色測定法による血液サンプルのｐＨ値の測定は米国特許第5,288,646号（Radiometer）により公知であり、該文献では、「サンプリングデバイス」の通路壁（channel-wall）上に位置するメンブレン上に固定された比色（非発光）ｐＨ指示色素を使用する光度測定が提案されている。複数の分析波長を使用する透過測定は高価であり、光学部品および光路の特性の変動を補正する手段を必要とする。血液は光を吸収するため、例えば通路に加圧することによって測定前に光路からサンプルを除去する必要がある。

発光指示分子の関連で、単一波長で、好ましくは等吸収点で照射すること、および２つの異なる波長での光放射を測定することが提案されている（米国特許第5,108,932号（Wolfbeis）を参照のこと）。しかし、複数の波長を用いる作業または完全に既知の光学部品の特性を用いる複数の波長での検出は高価な技術を必要とする。ｐＨ値の測定とは対照的に、複数波長の方法に好適な発光指示分子が利用可能でない多数のアナライトが存在する。

１つの広帯域の分析波長での発光強度の測定は特に有益である。上述の技術と比較して、発光強度の測定は、測定に必要な光学および電子部品のセットアップが比較的シンプルである利点を有し、低コストの部品を用いて実現することができる。ここでの不都合は、発光強度に影響する該測定セットアップの光学部品および個々のセンサーの一部のパラメータが測定結果に影響することである。特性が正確に決定されている安定な部品およびセンサーを用いて光学系およびセンサーを組み立てることが基本的に可能であるが、上記の条件ならびに費用および関連コストを考慮するとこれは非現実的である。原理的に公知である、該問題の解決策は、個々の測定装置セットアップおよび個々のセンサー素子に依存し、発光強度に影響するパラメータが測定される測定の直前に一点較正を実施することにある。

最新技術によれば、例えば広帯域の分析波長での発光強度の測定に基づく光学センサーの場合に、製造時の較正測定によって相対的特性（すなわち個々の測定系に依存しない特性）を取得することが可能であり、特性曲線を描く数式のパラメータ（係数）の形式で、この特性を、使用現場で測定系において使用するセンサーとともに供給することが可能である。該パラメータはバーコードの形式で供給してよく、あるいは電子、磁気または光学的格納媒体に格納してよい。使用者の測定系において妥当（valid）な特性（すなわち実効特性）の決定に関して、少なくとも１回の追加の発光強度測定が必要とされる。最新技術によれば、これは以下のように取得される：少なくとも測定対象のアナライトを既知の濃度で含有する較正用媒体を用いて、この既知の濃度に対応する発光値を使用者の測定系のセンサーにおいて設定し、発光を測定し、使用現場に関する較正値を得る。使用現場での該較正値を基準にする相対的特性から実効特性が得られる。

吸収帯の光を用いる照射によって発光指示分子が電子的に励起され、発光帯の該発光の強度がアナライトの測定に使用される、シンプルな光学化学センサー系では、使用現場で実施される少なくとも１回の較正測定が必要とされる。

この使用現場での較正に関して、１個以上の光学化学センサーおよび較正用媒体を有する単回使用測定素子に関する測定手順およびデバイスが公知である。

米国特許第5,080,865号（Leiner）では、１個以上の電気化学または光学センサーを有し、所与のセンサーに好適な較正用媒体を含む単回使用測定素子が提案されている。測定前に、該測定素子が分析器に挿入され、較正測定、その後のサンプル測定が実施される。１種以上のガス（例えばＯ_２およびＣＯ_２）について圧力測定された（tonometered）液体が使用される場合、ガスセンサーおよびイオンセンサーを同時に較正することができる。液体中でのセンサーの保存は、測定温度に達した直後に該センサーの使用準備ができている利点を有する。不都合は、それらが液体中で保存される場合、該センサーの「保存寿命」が数か月に限定されることである。これは、特に、非常に高感度の酵素保持バイオセンサーに関する実情である。さらなる不都合は、該単回使用測定素子が、保存寿命中の損失なく、液体を保持する必要があること、および較正用液の輸送用の流体系が提供される必要があることにある。

米国特許第5,351,563号（Karpf）では、液体保存媒体（同時にそれはｐＨセンサーおよびイオンセンサーに対する較正用媒体である）を単回使用測定素子中に組み込むことが提案されている。該保存媒体は、水蒸気で飽和された較正用ガスによって置換され、その後、較正およびその後のサンプル測定が実施される。

米国特許第5,166,079号（Blackwood et al.）は、蛍光部分で標識された結合パートナーを使用する競合的免疫アッセイのための方法および試験デバイスを開示している。乾燥状態では、該試験デバイスの試薬層は、目的のアナライト（例えば抗原）に対する、固定された結合パートナー（例えば抗体）および標識化アナライトのコンジュゲートの免疫複合体を含む。実際には、該試薬層中に存在する標識は、アッセイ素子にサンプルをアプライする前に光学的に読み取られる。目的のアナライトを含有するサンプル液体が試験デバイスに加えられると、該サンプル中に存在するアナライトは、該固定された結合パートナーの利用可能な結合部位に関して該試薬層中の標識化アナライトコンジュゲートと競合する。該標識化アナライトはそこから解離し、サンプルアナライトと標識化アナライトとの相対量とほぼ等しい比で該サンプルアナライトによって置換される。該試薬層の第２の読み取りシグナルが、該サンプルがアプライされた時点で取得され、そのシグナルは該サンプル中のアナライトの量に反比例する。第１のシグナルに対する第２シグナルの比が取得され、既知の量のアナライトに関する比と比較されて、該サンプル中のアナライトの量が決定される。米国特許第5,166,079号によれば、該特許で開示されている方法は、機器および、素子間の試薬層の厚さの変動を補正することを可能にし、良好な精度を提供する。重要なことは、米国特許第5,166,079号の方法は照射に応答する層に由来する蛍光標識化アナライトの置換に基づくが、そのとき該サンプル中のアナライトは該蛍光部分の蛍光特性に影響しないことである。

したがって、現在、依然として、長い保存寿命、予測可能かつ再現性のある光学的応答および「湿潤化」特性についての必要を満たすセンサーデバイス、好ましくは光学化学センサーを組み込む方法であって、費用対効果が高く、かつ正確な、アナライト濃度の測定の達成を可能にする方法に関する必要性が存在する。そのような測定は、望ましくは、５分以内に行われ、最も好ましくは約１分以内に行われる。

基本原理
本発明の良好な理解を可能にするために、発光分子種Ａの発光シグナルの強度Ｓ、その濃度ｃＡおよび所定の測定系のパラメータの間の関連性を概説し、次いで、サンプルのｐＨ値の測定に関して分子内電荷移動（ＩＣＴ）色素を用いる光学センサーの場合を用いて、当技術分野において公知の湿潤較正を説明する。

湿潤較正に関して公開されている式に準拠するために、文字Ｓを使用して発光強度を示した。それとは対照的に、本発明の説明では、式およびその展開において、発光強度に関して文字Ｌを使用する。

Parkerの式は、励起波長（ｅｘ）および発光波長（ｅｍ）が与えられた場合の分子種Ａの発光強度Ｓとその濃度ｃＡの間の関連性を表す：

式中、Ｉ_０は光源の強度であり、ｋ_ｅｘおよびｋ_ｅｍは励起または発光側の光学部品の透過パラメータであり、ｅは検出器の感度であり、全ては光波長λに依存する。発光分子種に依存する光物理学的パラメータは、モル吸光係数ε、発光量子収量

およびアナライト濃度ｃＡである。ｄは該分子種を含有する媒体中の平均光路長である。

所定の分子種Ａに関して、パラメータＩ_０、ｋ_ｅｘ、ｅ、ｋ_ｅｍ、ε、

およびｄの積は、新規パラメータｋ_Ａ中にまとめてよい。

その結果、

である。

光学部品の特性（例えば光源の強度およびスペクトル、光学フィルターのスペクトル透過特性、検出器のスペクトル感度、等）および光学アッセンブリの特性（光路長）は一定の限界内で経時的に変動する。これにより、パラメータｋ_Ａはセンサー間およびデバイス間で一定の変動を有し、それは同様に経時的に（操作中に）変化する。これらの変動は、高い精度および再現性が必要とされる測定が行われる場合、考慮に入れる必要がある。これらの変動を最小化するにはコストがかかり、したがって低コスト測定系を求める場合は経済的に不可能である。

ｐＨ測定用の周知の光学化学センサーでは、ＩＣＴ色素であるヒドロキシ−ピレン−トリスルホン酸（ＨＰＴＡ）を使用する（Ann. Biol. Clin. 61, 183-91, 2003）。

該センサーの検量線は、ｐＨ値ならびにプロトン化（ＡＨ）および脱プロトン化（Ａ−）色素分子種の濃度の間の質量作用の法則のシンプルな関連性から導き出すことができる：

水性環境で４７０ｎｍ付近で励起された場合、プロトン化型から５２０ｎｍの発光は発生しない。該色素の総濃度ｃＤは個々の色素分子種の濃度の和である：

高ｐＨ値（すなわちｐＨ＞ｐＫ＋３）では、プロトン化色素分子種は存在しない。ゆえに、高ｐＨ値ではｃＤ＝ｃＡ⁻である。

式（ｄ）中のｃＨＡを式（ｅ）から生成される式：ｃＨＡ＝ｃＤ−ｃＡ⁻によって置換し、単純化すると、以下の式が得られる：

式（ｆ）は式（ｇ）と等価であり

かつ式（ｃ）を考慮すると式（ｈ）とさらに等価である

式中、Ｓは所与のｐＨ値での発光強度を示し、Ｓ_ｍはプロトン化分子種ＨＡの不存在下での発光強度を示す。最終的に、式（ｈ）の再配置により、該センサーの検量線が得られる（Ann. Biol. Clin. 61, 183-91, 2003で公開されている）。

検量線（式ｉ）は、低〜高ｐＨ値への移行により増大する発光強度および中間の生理的ｐＨ値を中心にする変曲点（該色素のｐＫ値）を特徴とするＳ字形関数であり、式中、ＳはｐＨの関数としての相対的発光強度であり、Ｓ_ｍは高ｐＨ値で観察される最大強度であり、ｐＫは該指示分子のプロトン解離定数の対数に負号をつけたものである。

式（ｉ）をｐＨに関して解くと、以下の式が得られ、

パラメータＳ、Ｓ_ｍおよびｐＫが既知である場合、該式からｐＨ値を算出することができる。

ｐＨ値を測定するために、使用現場で、水性サンプルと接触しているセンサーの発光測定値から発光強度Ｓが取得される。製造現場での較正によってｐＫ値が取得される。使用現場で値Ｓ_ｍは未知であり、使用現場で、既知のｐＨ値の水性較正用溶液と接触しているセンサーの発光測定値から決定する必要がある。使用現場でのＳ_ｍの決定の必要性は式（ｇ）から明らかである。分数の分子および分母中のパラメータｋ_Ａは、パラメータｋ_Ａを構成する量が等しい場合にのみ同一である。これらの量は（ｂ）から知ることができる。１個の同一の測定セットアップを使用してＳを決定する直前または直後にＳ_ｍを決定する場合、基本的に等しさが保たれる。

例えばＳ_ｍは、使用現場で、高ｐＨ値を有する水性較正用媒体と接触しているセンサーの発光を測定することによって決定することができる。

好ましくはＳ_ｍは、そのｐＨ値（ｐＨ_ｃａｌ）が、製造現場での較正から既知のｐＫ値と近接している水性較正用媒体と接触しているセンサーの発光強度Ｓ_ｃａｌを測定し、以下の式（ｋ）からＳ_ｍを算出することによって取得される：

US 6,211,359（He et al.）は、光誘発型電子伝達（ＰＥＴ）効果に基づく発光指示分子を用いてカリウムを測定するための光学センサーに関する同様の特性を開示している。US 6,211,359（He et al.）の式６は、他のイオンの場合に適用してもよく、さらに、存在する可能性がある妨害性イオンを考慮に入れる。US 6,211,359の式７を使用して、式（ｊ）と同様に測定対象のイオンの濃度が取得される。US 6,211,359の式８を使用して、式（ｋ）と同様に、一点較正を用いてＳ_ｍの未知の値を得る。

US 6,171,866（He et al.）は、ＰＥＴ効果に基づく発光指示分子を用いてカルシウムを測定するための光学センサーに関する同様の特性を開示している。US 6,211,359の式６およびUS 6,171,866の式４は、式４が妨害性イオンを考慮に入れていないこと、および濃度およびＫ_ｄ値が対数形式で与えられることを除いて等価である。

定義
以前に公開されている文書中の様々な定義に起因する誤解を防ぐために、いくつかの必須の概念に関して以下に定義を挙げる。

アナライト：以下、アナライトとは、定性的または定量的に測定される対象の水性サンプル媒体中の物質を意味する。用語「非揮発性アナライト」は、揮発性アナライト、すなわち標準条件下でガス状である物質、例えばＯ_２またはＣＯ_２と区別して使用される。非揮発性アナライトには、例えばイオン性物質、例えばＨ^＋（ｐＨ）、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^＋＋、Ｃｌ⁻、中性もしくは荷電分子、例えばグルコースまたはラクテートが含まれる。光学センサーにおけるアナライトおよび発光色素の間の相互作用は直接または間接的でありうる。

「直接的相互作用」とは、アナライトが色素に到達し、両分子種が互いに実際に反応することを意味する。

「間接的相互作用」とは、アナライトが発光色素と直接の接触に至らないか、ならびに／あるいは該色素の発光応答が化学的または物理的アナライト−色素相互作用に起因しないことを意味する。生化学センサーのグループに属する酵素センサーによってその例が提供される。この関連では、１種以上の酵素がアナライトと反応して反応産物が生じ、それが次いで指示色素と直接反応する。一部の公知のバイオセンサーでは、酵素反応によって、例えば、ｐＨ値の変化が生じ、ｐＨ感受性指示色素を用いてそれが測定される。その例はBiosensors & Bioelectronics 10, 1995, 653-659（Konicki et al.）に見出される。

別のタイプの間接的相互作用は、蛍光共鳴エネルギー転移（ＦＲＥＴ）原理（下記参照）に基づくアッセイにおいて生じる。該原理にしたがって、アナライトはアクセプター色素と相互作用し、そしてドナー色素の発光が測定される。

アナライトと発光色素の直接または間接的相互作用が生じるかどうかとは無関係に、従来のｐＨ吸光色素と同様に、これらの発光色素を、以後、発光指示色素と称する。

特記されない限り、用語「アナライト」は、その発光色素との相互作用に関連して、上記定義の直接および間接的相互作用の両者を包含するものとする。例えば、非揮発性アナライトがＨ^＋であり、かつｐＨ感受性色素が使用される場合、該アナライトおよび色素の直接的相互作用が生じる。しかし、グルコースがアナライトであり、かつ酵素センサーが使用され、グルコースが酵素によって変換されると生じるｐＨ変化を検出する原理が採用される場合、該色素と相互作用する分子種はＨ^＋であり、グルコースではない。

したがって、この関連では、「アナライトが指示色素と反応する」、「アナライトが指示色素と相互作用する」、「アナライトが色素と結合する」等の記載および同様の記載は、上記定義の直接および間接的アナライト−色素相互作用の両者を包含するものとする。

サンプル媒体：サンプル媒体とは、典型的に、溶存塩を有する水溶液であり、それはさらに、有機的、生化学的または生物学的成分を含有する場合がある。測定対象のサンプル媒体は、環境技術（水または廃水サンプル）、バイオテクノロジーおよび医学（血液、血清、血漿、尿サンプルまたは他の体液サンプル）の分野に由来するものであってよい。

光学センサー：本発明の語法では、用語「光学センサー」とは、サンプル媒体と測定デバイスの光学部品とのインターフェースを表す；特に、該用語は、透明な担体または基板上に載せられた無機および／または有機の、好ましくはポリマー性の物質の１以上の層を表し、その場合、少なくとも１層が、サンプル媒体中に含有される特定のアナライトの濃度に応じて光学的特性（吸収、発光）が変動する色素を含有する。このインターフェースはオプトード（optode）またはオプトロード（optrode）とも称される。

該測定系または測定デバイスの部品、例えば光源、検出器、光学フィルター、電子シグナル増幅器および評価ユニットは、該光学センサーの一部分ではない。

本発明は、標準条件下で非揮発性（非ガス状）の物質、例えば、好ましくは水性サンプル媒体中に溶解している、無機イオン（例えばＨ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^＋＋、Ｃｌ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｆｅ_２ ^＋、等）、電気的に中性または荷電した分子（例えばラクテート、グルコース、尿素、クレアチニン、アミン、アルコール）を測定するための光学センサーに関する。

本発明は、標準条件下でガス状の物質、例えばＯ_２、ＣＯ_２、ＳＯ_２、等を測定するための光学センサーに関しない。特に、本発明は、光学ガスセンサー、すなわち、乾燥状態で、かつガス状サンプル媒体と接触して、光学的シグナルの変化を伴うアナライト（例えばＯ_２、ＣＯ_２）の分圧の変化に応答するセンサーに関しない。本発明は、センサーと接触している水性サンプル中に溶解しているそのような揮発性アナライトに関するセンサーにも関しない。

しかし、本発明は、非揮発性および揮発性アナライトに関する別々のセンサーが組み合わせて使用される場合に使用することができる。しかし、この場合、本発明は、非揮発性アナライト用のセンサーに関連してのみ適用可能である。

発光光学センサー：本発明は、主に、発光光学センサーに関する。そのようなセンサーは、少なくとも１層において少なくとも１種の発光色素（発光指示色素とも称される）を含有する。

乾燥光学センサー：該用語は、上記定義に基づく光学センサーに関し、この場合、該センサーを構成する全てのセンサー材料は乾燥している（すなわち本質的に水を含まない）。該センサーは、保存中および／または測定で使用するまで、この状態である。該センサーを機能的に活性化するために、それを水または水を含有する媒体、例えば水性活性化用媒体、サンプル媒体、または較正用媒体と接触させる必要がある。

湿潤光学センサー：該用語は、上記定義に基づく光学センサーに関し、それは水性媒体、例えば水性活性化用媒体、サンプル媒体、または較正用媒体と接触している。

活性：イオン性物質の活性ａは、その濃度ｃとその活性の係数の積である。活性はイオン強度に依存する。低イオン強度では、活量係数は１であり、ゆえにｃ＝ａである。適用に応じて、当業者は、例えばDebeye-Huckelの式を使用して、好適な他の値を計算する。以下、濃度の測定について述べる場合には、活性の測定も包含される。

測定系：該用語は、上記定義の光学センサー自体を除いて、光学センサーの適用に必要とされる全ての光学的、電子的および機械的部品、例えば励起放射光を発生する光源、測定放射光の強度を測定する検出器、光学フィルター、電子シグナル増幅器、評価ユニットおよび測定セル（例えば、その壁にセンサーが取り付けられているキュベット、入口および場合により出口を有するセルおよび、その壁にセンサーが取り付けられている測定路、またはマイクロタイタープレート）に関する。

測定デバイスまたはデバイス：測定系の全ての部品の全体である。好ましくは、該測定セル（光学センサーを有する）は該デバイスの一体的な部分ではなく、センサーとともに取り外すことができる。

（応答）特性または特性関数：特性は、測定放射光の測定強度（例えば発光強度）と測定対象のアナライトの濃度または活性との間の関数的関連性を表す。

光学センサーの場合、該特性は非線形であり、すなわち完全に動的な測定範囲にわたる発光強度とアナライトの濃度との間の関数的関連性を、十分な精度で直線によって表すことはできない。必要な測定範囲の幅および必要な精度に応じて、一部の適用では、直線によって該特性の少なくとも一部分を表すことが可能である場合がある。

該特性は、異なる既知の濃度の測定対象物質を含む一連の水性較正用媒体に関して該センサーの発光を測定することによって決定され、これらの既知の濃度は測定対象のアナライトの濃度の予測される範囲にわたって分布している。これらの較正測定値から、表または図の形式で、好ましくは数式の形式で該特性が導き出される。実際の測定では、サンプルと接触して測定された発光強度および特性関数を使用してアナライトの濃度が算出される。

実効特性：所定の測定系とともに所定のセンサーに関して妥当な特性である。製造現場測定系によって取得された較正値に、製造現場測定系によって取得された実効特性を関連付けると、相対的特性が得られる。

相対的特性：該用語は、特定の測定系に依存しない特性を意味する。使用者特有の測定系に関して取得された較正値に関連付けられる相対的特性は、該使用者特有の測定系に関して妥当な実効特性を提供する。典型的に、相対的特性は製造現場で取得され（上記「実効特性」に関する定義も参照のこと）、湿潤または乾燥較正値に関連付けることができる（下記「湿潤と乾燥との関係」に関する定義も参照のこと）。

実効特性および相対的特性は、計算によって一方から他方に変形してよい。ただし：（ａ）該実効特性が妥当である測定系に関して、少なくとも１個の較正値が既知であり（例えば既知のアナライト濃度の媒体と接触しているセンサーの測定放射光の強度）；および（ｂ）該実効特性および相対的特性の取得に使用される測定系が同様に構築されることを条件とする。

「湿潤と乾燥との関係」：本出願の関連では、「湿潤と乾燥との関係」は、ともに使用現場で測定された使用現場乾燥較正値および発光測定値を使用して、非揮発性アナライトの濃度を使用現場で計算することを可能にする関係である。「湿潤と乾燥との関係」は、典型的に、製造バッチまたはロットからの、代表となる一定数の単一センサーを使用する測定から取得された製造現場乾燥および湿潤較正値から導き出される。そして、これらの製造現場乾燥および湿潤較正値から、「湿潤と乾燥との関係」が導かれ、それは該代表的なセンサーを取り出した製造ロット全体に関して妥当な関係と解される。

「湿潤と乾燥との関係」は、例えば、相対的特性でありえ、あるいは相対的特性および比率（ratio value）、等でありうる。いくつかの典型的であるが非限定的な具体例（下記実施例１、１．１．、１．２．、１．３．、２、２．１．、および２．２．を参照のこと）および実施形態に関連して、以下の明細書では、「湿潤と乾燥との関係」を使用して非揮発性アナライト濃度の測定をどのように実行できるかを示す。

実施例１、特に実施例１．１．、１．２．、および１．３．（下記）に関連して、「湿潤と乾燥との関係」は、製造現場で取得された湿潤較正値に関連付けられる相対的特性、および比率を含む。

実施例２．１．（下記）に関連して、「湿潤と乾燥との関係」は、製造現場で取得された乾燥較正値に関連付けられる相対的特性を含む。

実施例２．２．（下記）に関連して、「湿潤と乾燥との関係」は、製造現場で取得された比率に基づく乾燥較正値に関連付けられる相対的特性を含む。

較正：この用語は特性の決定を意味する。光学センサーが較正される場合、それを測定系中で較正用媒体と接触させ、該媒体は測定対象のアナライトを、異なる既知の濃度で含有する。該較正用媒体中の該既知の濃度のアナライトに関連付けられる該センサーの光学的に測定可能な応答、例えば発光強度は、測定対象のサンプル中の未知の濃度の該アナライトに関する基準値として働く。

サンプル測定前、該センサーは湿潤または乾燥状態であってよい。乾燥状態であれば、それは較正用媒体によって活性化される必要がある。この場合、該較正用媒体は活性化用媒体でもある。保存用媒体が提供されれば、活性化用媒体および同時に較正用媒体としてそれを使用することも可能である。その例は、US 5,080,865 AおよびUS 5,658,451 Aに見出される。

一点較正：乾燥センサーの発光測定値が取得され、較正値と解される。所定の測定系を用いて取得された較正値および同様に構築された測定系から取得された相対的特性から、該所定の測定系に関して妥当な実効特性を導き出すことができる。

測定および評価：測定時、光学センサーをサンプル媒体と接触させ、その媒体は測定対象の濃度のアナライトを含有する。該アナライトの濃度は、測定されたセンサーシグナル（例えば発光強度）から、該光学センサーの実効特性を参照して見出される。

製造現場での較正：該特性のパラメータ（下記式７が使用される場合、例えばパラメータＫ_ｄおよびｑ）が、製造現場で、専用の水性較正用媒体を用いて決定されることは周知であり、本発明の対象ではない。

製造現場ですでに、好適な測定系を使用して一部の較正ステップが実行される場合、同一設計の測定系が使用されることを条件にして、使用現場では単一の較正ステップ（一点較正）のみが必要である。製造現場での較正に必要な条件は、製造現場で取得された特性が該センサーが使用されるまで変化しない（あるいは少なくとも予期できない様式で変化しない）ことである；変化は、例えば、輸送時または保存時に、温度作用に起因するか、あるいは化学的または物理的エイジングまたは分解に起因して生じる可能性がある。

発光指示色素：所与の関連では、用語「発光指示色素（luminescent indicator dye）」、「発光色素（luminescent dye）」または「発光光学色素（luminescence-optical dye）」とは、その発光応答（例えば発光強度、発光減衰時間）が、直接または間接的相互作用によってアナライトの濃度または活性に依存する全ての物質を表す。

典型的に、発光指示色素は、光学センサー中に、好ましくは少なくとも１のセンサー層中に固定される。

色素または色素系のタイプに応じて、アナライト濃度に起因する発光応答は、非常に異なる化学物理的および／または光物理的機構によって影響を受ける。最も重要なタイプの色素は以下の色素である：
Ａ） ＰＥＴ色素
Ｂ） ＩＣＴ色素
Ｃ） ＦＲＥＴ系（エネルギー転移系）。

上ですでに定義されているように、「直接的相互作用」とは、アナライトが色素に到達し、それと反応することを意味する。

「間接的相互作用」とは、アナライトが発光色素と直接の接触に至らないか、ならびに／あるいは色素の発光応答が化学的または物理的アナライト−色素相互作用に起因しないことを意味する。

ＰＥＴ色素：光誘発型電子伝達（ＰＥＴ）によって発光が完全または部分的にクエンチされる指示色素である。発光クエンチによって、発光量子収量、発光強度および発光減衰時間が減少する。

ＰＥＴ指示色素における電子伝達は、電子ドナーから電子的に励起された電子アクセプターに向かって生じる。ドナーおよびアクセプターはスペーサーを介して共有結合によって連結されている。スペーサーの機能は、ドナーおよびアクセプターを電子的に分断（decouple）することである。該アクセプターは発光物質である。該ドナーは、好ましくは可逆的に、アナライトに結合可能な受容体である。結合物質がイオン性物質である場合、反応成分はイオノフォアとも称される。熱力学的平衡反応では、アナライトは受容体に結合することによって指示色素と可逆的に反応する。

発光特性（例えば発光強度、発光減衰時間）から、例えば可視の、または光検出器を用いて測定可能な、紫外（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）、または近赤外（ＮＩＲ）範囲の発光の強度を評価することによって、アナライトの濃度を推測してよい。

ＰＥＴ指示色素は、アナライトＳが結合しない少なくとも１種の分子種Ａ、およびアナライトＳが結合する少なくとも１種の分子種Ｂを有し、該２分子種およびアナライトは一定時間後に熱力学的平衡状態になる。分子種Ｂでは、アナライトの結合によってＰＥＴ効果が完全または部分的に遮断され、その結果、Ｂの発光強度は最大値を有する。分子種Ａでは、ＰＥＴ効果は遮断されず、その結果、その発光強度は最小になる。

ＰＥＴ指示色素の色素成分はアナライトの結合によって本質的に影響を受けないままであるため、当業者は、所定の化学環境において該両分子種の色素の吸収および発光スペクトルがスペクトル位置に関して本質的に等しいことによってＰＥＴ指示色素を認識する。スペクトル全体は該２分子種のスペクトルを加えることによって得られるため、アナライトの結合は励起および発光スペクトルの発光強度を変化させる。

その例は、AP de Silva et al., Coordination Chemistry Reviews 205, 2000, 41-57（ＰＥＴ色素の総説）、He et al., Anal. Chem. 75, 2003, 549-555, Fig. 2（Ｎａ^＋用のＰＥＴ指示色素）およびJ.Am.Chem.Soc. 125, 2003, 1468-1469, Fig. 3（Ｋ^＋用のＰＥＴ指示色素）に見出せる。

ＩＣＴ色素：ＰＥＴ指示色素と対照的に、ＩＣＴ色素（ＩＣＴ＝分子内電荷移動）では、２つの部分（色素および受容体成分）の電子的分断（脱共役）は存在しない。アナライトの結合は色素成分の発色団系を実質的に変化させるため、当業者は、所定の化学環境において該２分子種の色素成分の吸収および発光スペクトルがスペクトル位置に関して異なることによってＩＣＴ色素を認識する。スペクトル全体は該２分子種のスペクトルを加えることによって得られるため、アナライトの結合はスペクトル全体における２成分スペクトルの相対的割合を変化させる。

その例は、Molecular Probes, Handbook of Fluorescent Probes and Research Products, 2002, 第９版, Ch. 21, Fig. 21.19（SNARF-4F）およびFig. 21.24（HPTS）に見出せる。

ＦＲＥＴ色素：ＦＲＥＴ指示色素系（ＦＲＥＴ＝蛍光共鳴エネルギー転移）は、本質的に、発光ドナー色素およびアクセプター色素の２色素からなる。該ドナー色素の発光は該アクセプター色素によって無放射（radiation-less）エネルギー転移を介してクエンチされる。発光のクエンチによって発光強度および発光減衰時間が変化する。該アクセプター色素は、アナライトと直接または間接的に反応し、ゆえにその吸収値（吸収スペクトル）およびエネルギー転移の割合を変化させる。該ドナー色素の発光強度から、アナライトに関する推定を行うことができる。とりわけＦＲＥＴが生じる条件は、該アクセプター色素の少なくとも１種の分子種の吸収スペクトルが該ドナー色素の発光スペクトルと少なくとも部分的に重なる条件である。ＦＲＥＴ系の利点は、当業者が多数の既知の非発光指示色素（特にｐＨ感受性吸光色素）の選択範囲を有すること、および、より高感度の発光測定によってアナライトが測定されることにある。その例は、US 5,232,858 A（Wolfbeis et al.）、US 5,942,189 A（Wolfbeis et al.）およびAnal.Chim.Acta, 1998,364,143-151（Huber et al.）に見出せる。

発明の目的
水性サンプル媒体中の非揮発性アナライト濃度またはｐＨ値を測定するための上記方法に基づいて、使用現場で、較正用媒体を使用せずに、非揮発性アナライト濃度（ｐＨ値を含む）を測定することを可能にする改良および単純化を提案することが本発明の目的である。典型的に、該測定方法は、もっぱら、１セットの励起および発光波長または範囲のみを使用して発光強度を測定することに基づく。

この目的は、使用現場で、水性サンプル媒体と接触しているセンサーを用いて発光測定値が取得され、該測定値は、製造現場で取得された湿潤と乾燥との関係、例えば相対的特性と、使用現場で取得された乾燥較正測定値とに関連付けられ、ならびにｐＨ値または非揮発性アナライトの濃度（ｐＨ値を含む）がこれらのデータから推定されることを提供することによって達成される。

ゆえに、１セットの励起および発光波長しか使用されない場合でさえ、使用現場で較正用媒体を必要としない、測定方法および、発光強度の測定に基づく較正手順が初めて実現される。本発明は、多数の非揮発性（非ガス状）物質を測定するための光学センサーを、好適に励起されれば乾燥状態で発光を示す発光色素を使用するように設計することができるという驚くべき事実を利用する。

本発明の対象は、請求項１で規定される方法である。好ましい実施形態はその従属項の対象である。

本発明の対象は、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライトの濃度を、発光指示色素を含み、かつ一点較正により使用現場で較正される光学センサーを使用して測定する方法であって、以下のステップ：
・使用現場で、乾燥センサーの発光を測定して使用現場乾燥較正値を取得するステップ、
・使用現場で、水性サンプル媒体と接触させたセンサーの発光測定値を取得するステップ、ならびに
・発光測定値、製造現場で取得された湿潤と乾燥との関係、および使用現場乾燥較正値から、非揮発性アナライト濃度を推定するステップ
を含む方法である。

特に、本発明の方法は、以下のステップを含む：
ａ） 製造現場で
ｉ． 同様に製造された複数の乾燥センサーＳ_ｎから代表となる一定数の乾燥センサーＳ_０を選択するステップ；
ｉｉ． 選択された乾燥センサーＳ_０それぞれについての発光を測定し、製造現場乾燥較正値を取得するステップ；
ｉｉｉ． 続いて、既知の異なる濃度の非揮発性アナライトを含む少なくとも２種類の水性較正用媒体とその後に接触させた、前記選択されたセンサーＳ_０それぞれの発光を測定し、製造現場湿潤較正値を取得するステップ；
ｉｖ． 製造現場湿潤較正値および製造現場乾燥較正値から、センサーＳ_０の湿潤と乾燥との関係を取得するステップであって、ここで、この湿潤と乾燥との関係は、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについての湿潤と乾燥との関係であると理解されること；
ｂ） 使用現場で
ｉ． 同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎ由来の乾燥センサーＳ_１の発光を測定し、使用現場乾燥較正値を取得するステップ；
ｉｉ． 水性サンプル媒体と接触させたセンサーＳ_１の発光測定値を取得するステップ、ならびに
ｉｉｉ． 発光測定値、使用現場乾燥較正値、および製造現場で取得された湿潤と乾燥との関係から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライトの濃度を算出するステップ。

本発明の方法の最初のバリエーションでは、本発明の目的は、以下のことを規定することによって実現される：
ａ） 製造現場で
ｉ． 同様に製造された複数の乾燥センサーＳ_ｎから代表となる一定数のセンサーＳ_０が選択されること；（すなわち、製造バッチまたはロットから、あるいは（該製造プロセスが非常に再現性が高い場合）同じ種類の全てのセンサーに関してさえ）
ｉｉ． 選択された乾燥センサーＳ_０それぞれについての発光が測定され、製造現場乾燥較正値が取得されること；
ｉｉｉ． 続いて、既知の異なる濃度の非揮発性アナライトを含む少なくとも２種類の水性較正用媒体を使用し、前記選択されたセンサーＳ_０それぞれの発光が、該較正用媒体を該センサーとその後に接触させて測定され、製造現場湿潤較正値が取得されること；
ｉｖ． 製造現場湿潤較正値から、センサーＳ_０の相対的特性が取得され、該特性は、同様に製造された（すなわち同一製造ロットに属する）全てのセンサーＳ_ｎについての相対的特性であると理解されること；
ｖ． 製造現場湿潤較正値および製造現場乾燥較正値から、比率が導き出され、該比率は、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについての対応する比率であると理解されること；ならびに
ｂ） 使用現場で
ｉ． 同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎ由来の１つの乾燥センサーＳ_１についての発光が測定され、使用現場乾燥較正値が取得されること；
ｉｉ． 水性サンプル媒体と接触させたセンサーＳ_１を用いて発光測定値が取得されること；ならびに
ｉｉｉ． 発光測定値、使用現場乾燥較正値、製造現場で取得された相対的特性および比率から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライトの濃度、またはｐＨ値が算出されること。

本発明の最初のバリエーションは、冒頭に記載の公知の手順といくつかのさらなる点で異なる。ゆえに、製造現場での較正中に、相対的特性に加えて、製造現場乾燥較正値と製造現場湿潤較正値の比率が取得される。使用現場では、実際のサンプル測定前に、使用現場乾燥較正値を取得するために、乾燥状態のセンサーについて１回しか測定する必要がなく、該較正値によって、相対的特性および比率とともに、サンプルの発光測定値から水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライトの濃度を測定することが可能になり、該相対的特性および比率はともにセンサーの製造ロット全体から製造現場で測定される。

乾燥較正値に関連付けられている製造現場湿潤較正値から特性が導き出され、ゆえに該乾燥較正値に関連付けられた相対的特性が取得される本発明の別のバリエーションは、上述のバリエーションのステップａ）ｉｖ．から先が以下の通りであることにより異なる：
製造現場で
・製造現場湿潤較正値および製造現場乾燥較正値から、センサーＳ_０に関する相対的特性が取得され、該相対的特性は、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎに関して妥当であると理解されること；および
使用現場で
・発光測定値、使用現場乾燥較正値および相対的特性から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライトの濃度が算出されること。

本発明のこのバリエーションもまた、冒頭に記載の公知の手順と多数の点で異なる。例えば、製造現場での較正時に、製造現場乾燥較正値が取得され、それが相対的特性の算出に算入される。使用現場では、実際のサンプル測定前に、使用現場乾燥較正値を取得するための、センサーの１回の乾燥測定しか必要とされず、それにより製造現場で取得された相対的特性および使用現場乾燥較正値とともに、発光測定値から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライトの濃度が測定できるようになる。

製造現場乾燥および湿潤較正値から比率が算出され、次いでこれらの比率から相対的特性が導き出される本発明の別のバリエーションは、上記バリエーションのステップａ）ｉｖ．から先が以下の通りであることにより異なる：
製造現場で
・製造現場湿潤較正値および製造現場乾燥較正値から比率が算出されること；および
・比率からセンサーＳ_０の相対的特性が取得され、該相対的特性は、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎに関して妥当であると理解されること；および
使用現場で
・使用現場乾燥較正値および発光測定値から使用現場比率が算出されること；および
・使用現場比率および相対的特性から、水性サンプル中に存在する非揮発性アナライトの濃度が算出されること。

本発明のこのバリエーションもまた、冒頭に記載の公知の手順と多数の点で異なる。例えば、製造現場での較正時に、製造現場乾燥較正値が取得され、それに対し、比率の算出によって製造現場湿潤較正値が関連付けられる。これらの製造現場比率から相対的特性が取得される。使用現場で、乾燥センサーを用いて発光測定が実施され、使用現場乾燥較正値が取得され、それに対し、使用現場比率の算出によって、サンプルと接触させた該センサーから取得された発光測定値が関連付けられる。使用現場比率および相対的特性から、水性サンプル中に存在する非揮発性アナライトの濃度が決定される。

本発明にしたがって、非揮発性アナライトを測定するための光学センサーを、揮発性アナライト、例えばＯ_２またはＣＯ_２の濃度を測定するためのセンサーと組み合わせて、あるいはそれとのセンサー連結構成で使用してよい。ガスセンサーおよび非揮発性アナライト用センサーを、例えば、単回使用測定素子において、例えばセンサーアレイの形態で組み合わせてよい。該ガスセンサーは、発光減衰時間を用いて測定が実施される場合、「較正不要」と考えられる。較正用ガスの支援により、一点較正も可能である。

本発明の理解を容易にするために、以下、当技術分野において公知の湿潤較正を、ＰＥＴ色素を用いる光学センサーの場合に関して、さらに詳細に記載する。以下の式はＰＥＴ ｐＨ指示色素にそのまま適用可能である。ＰＥＴ効果に基づく、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^＋＋のための指示色素に関しては、例えばUS 5,981,746 A、US 6,211,359 B1およびUS 6,171,866 B1を参照のこと。

以下に挙げる式は、さらに、一定の制限付きで、ＩＣＴ ｐＨ指示色素に適用可能であり、特に、スペクトルフィルターを好適に選択することによって１分子種のみが励起されるか、あるいは１分子種のみの発光が測定される場合に、そのような色素に適用可能である。該応答の徴候は、アナライトが結合すると、測定される発光が増加するか、または減少するかにしたがって異なる。原理的には、以下に挙げる式は、例えばスペクトルが重複する場合に、該２分子種がいずれも、スペクトルフィルターの好適な選択によって特異的に励起できず、また、それらの発光が測定できない場合にも、ＩＣＴ ｐＨ指示色素に適用可能である。この場合、数式の複雑さが増加する。

指示色素の熱力学的平衡定数Ｋ_ｄおよびアナライトＳの濃度に応じて、該指示色素は、該アナライトＳが結合しない分子種Ａ、および該アナライトＳが結合する分子種Ｂを有する。

可逆的結合は質量作用の法則によって支配される：

温度および該指示色素の物理化学的環境に依存する解離定数Ｋ_ｄは、式２による最初の近似によって得られ、

この場合、ｃは濃度を表し、添え字ｄは解離定数を表す。Ｋ_ｄはｍｏｌ／Ｌ単位で与えられる。

ゆえに、濃度ｃＡおよびｃＢの比は、解離定数Ｋ_ｄおよびアナライトＳの濃度によって決定される。

ｐＫ_ｄ値（式４）は解離定数の常用対数に負号をつけたもの（negative logarithm to base 10）である：

ＰＥＴ指示分子の濃度ｃＤ（総濃度）は個々の指示分子種ＡおよびＢの濃度の和である。

指示分子の総濃度に対する指示分子種Ｂの濃度の比は、

である。

分子種Ａが不存在の場合、比は１である。２分子種の濃度が等しい場合、比は０．５である。分子種Ｂが不存在で、分子種Ａのみが存在する場合、比は０である。

所定の励起および発光波長に関して、ＰＥＴ指示分子の発光強度Ｌは、個々の分子種ＡおよびＢの発光の強度Ｌ_ＡおよびＬ_Ｂの和である。

Ｌ_ＡおよびＬ_Ｂは個々の分子種ＡおよびＢの濃度ｃＡおよびｃＢに比例し、その場合、Ｌ_Ａ＝ｋ_Ａ・ｃＡおよびＬ_Ｂ＝ｋ_Ｂ・ｃＢである。比例定数ｋ_Ａおよびｋ_Ｂは、ある測定系に関して妥当であり、すなわち、好適な測定デバイスを有する、同様に製造された１セットのセンサー由来の、センサーの組み合わせに関して妥当である。

所定の励起および発光波長に関して、比例定数ｋ_Ａおよびｋ_Ｂは以下のパラメータを含む：
α） センサーパラメータ、例えば色素の総濃度ｃＤ、センサー内の有効な光路長、照射対象領域、分子種ＡおよびＢの吸収値および発光量子収量；
β） 個々の測定系のパラメータ、例えば光源の強度、検出器の感度および光学部品の透過値。

特に好適なＰＥＴ指示分子は、ｋ_Ｂが、ｋ_Ａより好ましくは少なくとも１０倍、さらにより好ましくは１００倍大きく、すなわち、アナライトが結合しない分子種Ａの発光強度が、アナライトが結合する分子種Ｂの発光強度より、前記倍率の分だけ低いことによって特徴付けられる。以下では、ｋ_Ｂ＞ｋ_Ａと仮定される。ＰＥＴ機構に応じて、ｋ_Ａ＞ｋ_Ｂの指示分子を見出すことができる。ＩＣＴ指示分子の場合のように、当業者は以下の式を適宜改変しなければならない。

式２、５および６を組み合わせると、センサー特性の有効な形状を表す以下の式が最終的に導かれ：

式中、ｑ＝ｋ_Ａ／ｋ_Ｂであり、Ｌ_ｍ（ｍは最大強度を示す）は、分子種Ｂのみが存在する場合の、測定発光強度である。Ｌ_ｍは係数（scaling factor）として使用してもよい。

所定の励起および発光波長および所定の測定系に関して、式８は、アナライトの濃度の関数として、測定（実効）発光強度Ｌを表す。

以下の考察はパラメータｑに適用される：
パラメータｑは比ｋ_Ａ／ｋ_Ｂを表し、ゆえに純粋な分子種Ａについての強度と純粋な分子種Ｂについての強度との比を表し、
ｑ．１００は、純粋な分子種Ｂについての強度のパーセンテージとしての純粋な分子種Ａについての強度である。

以下の考察は係数Ｌ_ｍに適用される：
所定の測定系に関して、Ｌ_ｍＡはセンサーの測定可能な最低強度である。センサーは、例えば、そのアナライトＳの濃度がＫ_ｄと比較して非常に小さい（ｃＳ＜＜Ｋ_ｄ）測定媒体とそれを接触させることによって、最低強度に設定することができる。それは、平衡（式１を参照のこと）が完全に左側にシフトすることを意味する。典型的に、ｃＳがＫ_ｄの１０^３〜１０^４分の１であれば、十分である。

所定の測定系に関して、Ｌ_ｍＢは、（目的のアナライトを用いて達成することができる）センサーの最高（最大）強度である。センサーは、例えば、そのアナライトＳの濃度がＫ_ｄと比較して非常に高い（ｃＳ＞＞Ｋ_ｄ）測定媒体とそれを接触させることによって、最大強度に設定することができる。それは、平衡（式１を参照のこと）が完全に右側にシフトすることを意味する。典型的に、ｃＳがＫ_ｄの少なくとも１０^３〜１０^４倍であれば、十分である。

式８では、Ｌ_ｍはＬ_ｍＢ、すなわちセンサーの最大強度であると解することができる。

特に効率的なＰＥＴ色素の場合、ｑはゼロである場合がある。そのような色素は、それらの分子種Ａが発光性ではなく、したがって、その乾燥発光を考慮に入れる必要がないために、特に好適である。好適なスペクトルフィルターを使用して、１分子種、例えばＢのみが測定される場合のＩＣＴ色素の場合（上記説明を参照のこと）、ｑはゼロである（その理由は、Ａが発光性であろうとなかろうと、その発光が測定されないからである）。ｑはゼロに等しいため、式８はＬ＝Ｌ_ｍ（１−１／（１＋ｃＳ／Ｋ_ｄ））と解される。分子種Ｂの代わりに分子種Ａが測定される場合、式８はＬ＝Ｌ_ｍ（１−１／（１＋Ｋ_ｄ／ｃＳ））と解される。他の式は適宜変更する必要がある。

式８が定数（＞０）、例えばＬ_ｍによって除算されると、相対的特性Ｌ_ｒｅｌが得られ、該定数の値と関連付けられる。

式９中のＬ_ｒｅｌはｑ〜１の範囲の値をとりうる。

パラメータＫ_ｄおよびｑは、係数Ｌ_ｍに依存しない特性の形状を定める。これらのパラメータは上記段落α）およびβ）に記載の量と無関係であり、製造現場での較正によって決定することができる。パラメータＬ_ｍは上記段落α）およびβ）に記載の量を考慮に入れる。

相対的特性Ｌ_ｒｅｌ（製造現場測定系を用いて製造現場での較正によって決定することができる）をパラメータＬ_ｍ（使用現場測定系を用いて決定することができる）と乗算することによって、使用現場測定系に関して妥当な特性（実効特性）が取得される。

係数Ｌ_ｍが湿潤状態のセンサー（湿潤センサー）に適用されるならば、以下、それは記号Ｗ（Ｌ_ｍＷ）によって示される。それが乾燥状態のセンサー（乾燥センサー）に適用されるならば、記号Ｄ（Ｌ_ｍＤ）によって示される。

係数Ｌ_ｍＷは、所定の測定系において所定の湿潤センサーを用いて測定できる最大発光強度と同一である。Ｌ_ｍＷは、較正用媒体を用いる湿潤較正において直接測定可能であるが、ただし、分子種Ｂのみが存在するようにアナライト濃度が選択されることを条件とする。

ｐＨセンサーの場合、式８は式１０の形式で記載してもよく、その場合、ｐＨ＝−ｌｏｇ（ａＨ^＋）であり、ｐＫ＝−ｌｏｇ（Ｋ_ｄ）である。

以下、上付き記号^＊は、製造現場（製造現場での較正）に関係する全ての量に関して使用される。

パラメータｑおよびＫ_ｄは、例えば、以下のステップによって決定される：
ａ） 同様に製造された複数のセンサーから少なくとも１個のセンサーを選択するステップ；
ｂ） 選択されたセンサーで、少なくとも測定変数の予測範囲にわたって分布する既知の濃度ｃＳ_ｉ ^＊のアナライトを含む数ｎの水性較正用媒体（式８または１０が適用される場合、ｎは少なくとも３、好ましくは５以上である）を用いて発光強度Ｌ_ｉＷ ^＊を製造現場で測定し、ｎペアのデータ（ｃＳ_ｉ ^＊，Ｌ_ｉＷ ^＊；ｉ＝１．．．ｎ）を取得するステップ；
ｃ） 例えば公知の最小二乗法によって、センサー特性を表す好適な数式（例えば式８または１０）をｎペアのデータに対してフィッティング（fitting）し、パラメータｑ、Ｋ_ｄおよびＬ_ｍＷ ^＊の値を得るステップ。

製造現場で見出されるパラメータＬ_ｍＷ ^＊は、製造現場で使用される測定デバイスに依存し、使用現場での測定とは無関係である。

パラメータｑおよびＫ_ｄが、単一のセンサーではなく、代表となる一定数のセンサーを用いて決定されれば、特に有利である。個々のセンサーについての値ｑおよびＫ_ｄを平均することによって、これらのパラメータの平均値が取得され、それを、同様に製造された複数のセンサーに割り当ててよい。

ゆえに、製造現場での較正によって（パラメータｑおよびＫ_ｄまたはｐＫの形で）相対的特性を決定し、それを、例えばバーコード形式で、該センサーとともに使用者に供給することが可能である。次いで、同様に製造された１セットのセンサーからのセンサーが使用現場測定デバイス中に挿入される場合、Ｌ_ｍＷは最初は未知である。それは、例えば、水性一点較正において直接測定することができる。そして、実効特性を表す全てのパラメータが既知になるであろう。

較正用媒体が実際の測定においてサンプルによって置換され、該サンプルと接触している状態で発光強度Ｌが測定される場合、式８もしくは１０をｃＳまたはｐＨに関して解くことによって、アナライト濃度を推定することができる。

式８を（Ｌ_ｍ＝Ｌ_ｍＷと定めて）ｃＳに関して解くと、以下の式が得られる：

Ｌ_ｍＷを直接決定するために較正用媒体において必要なアナライト濃度は、目的の測定範囲を越えて存在するため、Ｌ_ｍＷを直接決定するのは望ましくないことが多い。

サンプルアナライト濃度の予測範囲中に存在する、あるアナライト濃度で一点較正を実施することが有利である。好ましくは、該アナライト濃度は、比ｃＢ／ｃＤ（式６）が０．１〜０．９の範囲、さらにより好ましくは０．３〜０．７の範囲の値を有するように選択される。

既知のアナライト濃度ｃＳ_ｃａｌの較正用媒体と接触させた湿潤センサーを用いる一点較正時に使用現場で測定された強度値Ｌ_ｃａｌ、および製造現場での較正から既知のパラメータ値ｑおよびＫ_ｄを用いて、式１２からＬ_ｍＷが算出される：

指示色素を用いる光学センサーの慣用の較正に関する上記手順の不都合は、多数の較正ステップが製造現場で実施されているにもかかわらず、実際の測定前に、使用現場で、依然として少なくとも（水性較正用媒体を用いる）一点較正を実施しなければならないことに起因する。これには、水性較正用媒体の取得および管理（取扱い、保存、分配、再発注、有効期限のチェック等）が必要とされる。この不都合は、使用現場で乾燥較正ステップのみが実行され、湿潤較正ステップが実行されない本発明の方法によって克服される。

実施例１
（式１〜１０を使用するサブバリエーション１．１（図１ａ）、１．２（図１ｂ）、および１．３（図１ｃ）がある）。

下記サブバリエーション１．１、１．２および１．３を説明する図１ａ〜１ｃでは、ｐＨセンサー（すなわち、Ｈ^＋が非揮発性アナライトである）の個々の分子種の、Ｌ_ｍＷ＝１にスケーリングされた発光強度がｐＨ値の関数として示される。曲線Ａは相対的特性を表し、それは個々の分子種ＡおよびＢの発光強度Ｌ_ＡＷおよびＬ_ＢＷの和である。それを式１０から取得し、その場合、パラメータｐＫに関して値７．４を使用し、パラメータｑに関して値０．２を使用し、式１０をＬ_ｍＷによって除算した。最低強度（右側）と最高強度（左側）との比はパラメータｑの値である。曲線Ｂは、ｐＨ値の関数としての分子種Ｂの相対的発光強度である。曲線Ｃは、ｐＨ値の関数としての分子種Ａの相対的発光強度である。曲線ＢおよびＣから、ｐＨ＜４．５では、本質的に分子種Ｂのみが存在し、ｐＨ＞９．５では、本質的に分子種Ａのみが存在することがわかる。曲線Ｄは、センサー製造時の、ｐＨ値の関数としての、乾燥センサー中の個々の分子種ＡおよびＢの発光強度Ｌ_ＡＤおよびＬ_ＢＤの和である。説明のために、乾燥状態の分子種Ｂの発光強度は湿潤状態の１．２５倍であると仮定した。色素およびマトリックスに応じて、それは等しくても、またはより小さくてもよい。ｐＨ値が高くなるほど、乾燥発光の強度は減少し、その場合、強い発光性の分子種Ｂの濃度が減少し、発光性が低い分子種Ａの濃度が増加する。曲線Ｅから、限られたｐＨ範囲（約ｐＨ７．０〜７．８）内で、該相対的特性を一般式：Ｌ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｐＨの直線によって表してよいことがわかる。この範囲の外側では、該特性を、一次関数によって十分な精度で近似することはできない。個々の図面中の^＊によって指定される測定値は製造現場での値であり、^＊が付いていない値は使用現場に関係する値である。

図２は、イオン濃度の関数としての、イオンセンサーの個々の分子種についての、Ｌ_ｍＷ＝１にスケーリングされた発光強度を示す。横軸は対数スケールになっている。曲線Ａ〜Ｄは図１ａ〜１ｃの曲線と類似している。曲線Ａは、式８から取得され、その場合、パラメータＫ_ｄに関して値０．０１７６およびパラメータｑに関して値０．１８を用い、式８をＬ_ｍＷで除算した。該値はUS 6,211,359の表１から取得された。式８はUS 6,211,359の式６と本質的に一致するが、式８では表現をシンプルに保つために妨害性イオンを考慮に入れていない相違点を有する。式８はUS 6,171,866の式４とも一致するが、その表現が対数尺度である相違点を有する。曲線Ｅから、限られた濃度範囲（ｃＳ＝約０．００６〜０．０５ｍｏｌ／Ｌ）内で、該相対的特性を一般式：Ｌ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｌｏｇ（ｃＳ）の直線によって表してよいことがわかる。この範囲の外側では、該特性を、一次関数によって十分な精度で近似することはできない。

Ｌ_ｍ（ｍは最大強度、すなわち本質的に分子種Ｂのみが存在する場合の強度を示す）の定義に基づいて、下記実施例１．１では特殊な場合を説明し、実施例１．２および１．３では一般的な場合を扱う。

実施例１．１（図１ａ）
驚くべきことに、同様に製造され、同一タイプのデバイスで測定されたセンサーに関して、比：

が一定であり、製造現場での較正によって決定できることが見出された。ゆえに、Ｌ_ｍＤ／Ｒ_ｍＤ／Ｗから係数Ｌ_ｍＷを決定してよい。したがって使用現場では、係数Ｌ_ｍＷを決定するための一点乾燥較正のみが必要とされ、較正用媒体は必要とされない。これは、発光光学センサーについての真の乾燥較正が使用現場で達成され、一点較正用の液体較正用媒体は完全に省くことができるようになることを意味する。

Ｌ_ｍＤ ^＊、Ｌ_ｍＤは、それぞれ製造現場、使用現場で、乾燥センサーを用いて測定された最大強度値である。これらの値は、乾燥状態で、全量の指示分子が分子種Ｂの形態で存在し、すなわち発光指示色素が基本的に完全に分子種Ｂとして存在する様式でセンサーの指示色素がセットアップされている場合に、決定することができる。その場合、ｃＤ＝ｃＡ＋ｃＢ（式５）であるため、比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤ（式６）は１に等しい。

Ｌ_ｍＷ ^＊、Ｌ_ｍＷは、それぞれ製造現場、使用現場で、湿潤センサーを用いて測定された最大強度値である。値Ｌ_ｍＷ ^＊は、製造現場で、液体較正用媒体と接触させたセンサーを用いて、湿潤化後および平衡に達した時点（それぞれ式１、２）で、基本的に分子種Ｂのみが存在する様式で調節された較正用媒体のアナライト濃度で、測定することができる。その場合、湿潤センサーにおける比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤ（式６）は１に等しい。次いで式１３からＬ_ｍＷを算出してよい。

指示色素を用いる光学センサーに関する本発明の方法のバリエーションであって、該指示色素が、アナライトＳを含まない分子種Ａとして、またはアナライトＳが結合する分子種Ｂとして存在してよく、該指示色素の特性が式８または１０によって与えられるバリエーションは、製造現場での較正時に、該指示色素が基本的に完全に分子種Ｂの形態で存在する場合、比率Ｒ_ｍＤ／Ｗが（水性較正用媒体を用いない強度値Ｌ_ｍＤ ^＊、および水性較正用媒体を用いる強度値Ｌ_ｍＷ ^＊から）算出され、Ｌ_ｍＷ＝Ｌ_ｍＤ／Ｒ_ｍＤ／Ｗを用いて、式８が

になるようにし、ならびに以後の使用現場一点乾燥較正において、すなわち水性較正用媒体を使用せずに、Ｌ_ｍＤを決定しうることによって特徴付けられる。

乾燥状態において分子種Ｂのみが存在するようにセンサーが製造される場合、乾燥状態で測定された強度はＬ_ｍＤである。分子種Ｂのみが存在するようにアナライト濃度が選択された液体較正用媒体を用いる製造現場での湿潤化および平衡化に続いて、Ｒ_ｍＤ／Ｗを式１３から直接決定することができる。

ゆえに、本発明に基づく第１のサブバリエーション（図１ａ）は以下の点を特徴とする：
ステップａ）ｉ．において
センサーＳ_０を選択するが、ここで、センサー中に発光指示色素が基本的に完全に分子種Ｂとして存在し、該色素に対してアナライトまたはアナライト類似体が結合すること、
ステップａ）ｉｉ．において
製造現場乾燥較正値Ｌ_ｍＤ ^＊を取得すること、
ステップａ）ｉｉｉ．において
少なくとも１種の水性較正用媒体についてのアナライトＳの濃度を選択することにより、湿潤化および平衡化の後に、基本的に分子種Ｂのみが存在するようにし、かつ製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を測定すること、
ステップａ）ｉｖ．において
製造現場乾燥較正値Ｌ_ｍＤ ^＊および製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊から、比率Ｒ_ｍＤ／Ｗを算出すること、
ステップｂ）ｉ．において
使用現場乾燥較正値Ｌ_ｍＤを取得すること、ならびに
ステップｂ）ｉｉｉ．において
Ｌ_ｍＤおよび比率Ｒ_ｍＤ／Ｗから使用現場係数Ｌ_ｍＷを算出し、かつ発光測定値、使用現場係数Ｌ_ｍＷおよび相対的特性から、非揮発性アナライト濃度を決定すること。

実施例１．２（図１ｂ）
実施例１．１では、指示分子の総濃度Ｄに対する、アナライトＳが結合する分子種Ｂの濃度の比Ｖは１である。換言すれば：乾燥状態において該指示色素は完全に分子種Ｂの形態で存在する。

典型的に光学センサーは、乾燥状態で、比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤが０．１〜０．９の範囲の値を有し、好ましくは０．３〜０．７の範囲であるように製造される。比Ｖの各値に関して、値Ｒ_Ｄ／Ｗが存在し、それを使用して、乾燥状態で測定された強度Ｌ_Ｄから最大湿潤発光強度Ｌ_ｍＷを推定してよい。実施例１．１に示されるように、ｃＡがゼロである傾向がある場合、基本的に分子種Ｂのみが存在し、かつＲ_Ｄ／Ｗ＝Ｒ_ｍＤ／Ｗの等しさが保たれる。

式１３を改変して、式１５から

比Ｒ_Ｄ／Ｗが得られる。Ｒ_Ｄ／Ｗによって、相対的特性を使用現場乾燥較正値に関連付けることができる。

ゆえに、本発明に基づく第２のサブバリエーション（図１ｂを参照のこと）は以下の点を特徴とする：
ステップａ）ｉ．において
センサーＳ_０を選択するが、ここで、指示色素が分子種Ａおよび分子種Ｂの形態で存在し、アナライトまたはその類似体は分子種Ｂには結合するが分子種Ａには結合せず、比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤ（ここでｃＤ＝ｃＡ＋ｃＢ）が既知でありかつ０．１〜０．９の範囲、好ましくは０．３〜０．７の範囲であること、
ステップａ）ｉｉ．において
製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を取得すること、
ステップａ）ｉｉｉ．において
少なくとも１種の水性較正用媒体についてのアナライトＳの濃度を選択することにより、湿潤化および平衡化の後に、基本的に分子種Ｂのみが存在するようにし、かつ製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を測定すること、ならびに
ステップａ）ｉｖ．において
製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊および製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊から、比率Ｒ_Ｄ／Ｗを算出すること、
ステップｂ）ｉ．において
使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄを取得すること、ならびに
ステップｂ）ｉｉｉ．において
Ｌ_Ｄおよび比率Ｒ_Ｄ／Ｗから使用現場係数Ｌ_ｍＷを算出し、かつ発光測定値、使用現場係数Ｌ_ｍＷおよび相対的特性から、非揮発性アナライト濃度を決定すること。

実施例１．３（図１ｃ）
上記実施例１．１および１．２では、製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を測定するためのアナライトＳの濃度を選択して、基本的に指示分子の分子種Ｂのみが存在するようにする必要がある。

実際に、湿潤化および平衡化（式１または２）の後に、基本的に分子種Ｂのみが存在するように較正用媒体中のアナライト濃度を設定して、Ｌ_ｍＷ ^＊の直接測定を可能にすること（上記のａ．ｉｉｉの段落を参照のこと）は、望ましくないことが多く、一部のセンサーまたはアナライトの場合には、明らかに不都合または不可能である。その理由は、一部の場合には（式１の平衡を完全に左側にシフトさせるために）非常に高いアナライト濃度（＞１ｍｏｌ／Ｌ）を達成しなければならないからである。

例えば、生理的Ｎａ^＋濃度を測定するためのＮａ^＋センサーは、理想的には、約０．１５０ｍｏｌ／ＬのＫ_ｄ値を有する。平衡（式１および２）を左側にシフトさせて、基本的に分子種Ｂのみが存在するようにするためには、該アナライト濃度は該Ｋ_ｄ値の１００倍、理想的には１０００倍でなければならない。その結果、較正用媒体中のアナライト濃度は１５ｍｏｌ／Ｌ以上であり、溶解度の限界のせいでそれは現実的ではなく、不可能である。

別の例として、生理的ｐＨ値を測定するためのｐＨセンサー（その場合、Ｈ^＋が非揮発性アナライトである）を取り上げる。それは、理想的には、約３．４＊１０^−８のＫ_ｄ（ｐＫ値７．４に相当する）を有する。平衡（式１および２）を左側にシフトさせて、基本的に分子種Ｂのみが存在するようにするためには、該アナライト濃度は該Ｋ_ｄ値の１００倍、理想的には１０００倍でなければならない。ｐＨ４．４以下に対応して、較正用媒体中のアナライト濃度（ｃＨ^＋）を３．４＊１０^−８以上に設定しても、問題は生じないが、なんらかの理由で弱酸性または強酸性較正用媒体を回避しようとする場合には望ましくない場合がある。

パラメータ値ｑおよびＫ_ｄが既知（製造現場での較正から取得）である場合、液体較正用媒体中のアナライト濃度ｃＳ_ｉは、製造現場での較正の手順ステップａ）ｉｉｉにおいて、（湿潤化後に）湿潤センサーにおいて既知の比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤが確立され、それが好ましくは０．１〜０．９の範囲、特に０．３〜０．７の範囲であるように選択してよい。この湿潤状態の比（手順ステップｃ）が乾燥状態の比（手順ステップｂ）と等しくなるように選択されれば、特に有利である。

そして、このバリエーションから湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊が得られる。式１２を使用して、例えば、Ｌ_ｍＷ ^＊をＬ_ｉＷ ^＊から算出することができる。

ゆえに、本発明に基づく第３のサブバリエーション（図１ｃを参照のこと）は以下の点を特徴とする：
ステップａ）ｉ．において
センサーＳ_０を選択するが、ここで、指示色素が分子種Ａおよび分子種Ｂの形態で存在し、アナライトまたはその類似体は分子種Ｂには結合するが分子種Ａには結合せず、該分子種の濃度比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤ（ここでｃＤ＝ｃＡ＋ｃＢ）が既知でありかつ０．１〜０．９の範囲、好ましくは０．３〜０．７の範囲であること、
ステップａ）ｉｉ．において
製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を取得すること、
ステップａ）ｉｉｉ．において
既知の異なる濃度ｃＳ_ｉのアナライトＳを含む少なくとも２種の水性較正用媒体についてのセンサーＳ_０の発光強度を測定し、少なくとも２つの製造現場湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊を取得すること、ならびに
ステップａ）ｉｖ．において
対になった値Ｌ_ｉＷ ^＊、ｃＳ_ｉからセンサーＳ_０の相対的特性および湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を取得して、そこから、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについて妥当な相対的特性を算出すること、
ステップａ）ｉｖ．において
乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊および湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊から、比率Ｒ_Ｄ／Ｗを算出すること、
ステップｂ）ｉ．において
使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄを取得すること、ならびに
ステップｂ）ｉｉｉ．において
Ｌ_Ｄおよび比率Ｒ_Ｄ／Ｗから使用現場係数Ｌ_ｍＷを算出し、かつ発光測定値、乾燥較正値Ｌ_Ｄ、比率Ｒ_Ｄ／Ｗおよび相対的特性から、非揮発性アナライト濃度を決定すること。

実施例２
（式１〜１０を使用しないサブバリエーション２．１および２．２がある）。

理論的に導き出されたセンサー特性に関する関数式の利点は、それらが、通常、測定可能なアナライト濃度の全範囲にわたって十分な精度で特性曲線の形状を表すことである。しかし、本発明に基づく乾燥較正の目的では、上記の理論的に導き出された式を使用することは絶対的に必要なことではない。

原理的には、別の関数的関連性を使用してもよい。特性曲線の形状（少なくともアナライト濃度の予測範囲にわたる）は、例えば一次または二次の多項式によって、対数関数によって、有理関数によって、またはこれらの関数の組み合わせによって十分に正確に表すことができる（例えば、Ｌ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｃＳ、Ｌ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｌｏｇ（ｃＳ）、Ｌ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｃＳ＋ｃ・（ｃＳ）^２、またはＬ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｐＨ、Ｌ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｌｏｇ（ｐＨ）、Ｌ_Ｗ＝ａ＋ｂ・ｐＨ＋ｃ・（ｐＨ）^２）。例として引用される関数は、例えば、それらのパラメータセット（ａ、ｂ、ｃ）が、Ｌ_ｍと類似の係数として使用できる特定のパラメータを含有せず、さらに、個々のパラメータが、式８のｑおよびＫ_ｄとは対照的に、該センサーの特定の特性を反映しない限りで、理論的に導き出された関数（例えば式８または１０）と異なる。そのような代替の関数が使用され、アナライト濃度が予想外に想定範囲の外側に存在する場合、特性の値が測定値と十分に密接には相関せず、ゆえに間違った結果が導かれるリスクがある。該関数が、アナライト濃度の予測範囲にわたって十分に密接に特性の形状を近似しない場合、その結果は不正確である。

例えば、以下のような場合に代替の関数を使用することができる：
・理論的に導き出された関数が利用可能でないか、あるいは十分な精度で知られていない場合；
・センサーの可動範囲（dynamic range）がアナライト濃度の予測範囲より大きく、かつ代替の関数が予測範囲の特性の様態を十分な精度で表す場合。

以下の２つの異なるアプローチが存在し、それらは形式的に、かつ手順の詳細においては異なるが、基本的に等価である：
・製造現場での較正によって取得された特性を乾燥値によって標準化するアプローチ（実施例２．１を参照のこと）、
・製造現場での較正によって取得された測定点を乾燥値によって標準化するアプローチ（実施例２．２を参照のこと）。

乾燥センサーＳ_０中に存在する指示分子種ＡおよびＢの所定の比Ｖ_Ｄ（式６）から、乾燥測定において、強度Ｌ_Ｄが得られる。

Ｌ_Ｄは、所定の比Ｖ_Ｄで、乾燥センサーを用いて測定された発光強度であり、２種の指示分子種ＡとＢの濃度との比は、同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎからの全ての乾燥センサーに関して同一である。

液体媒体、すなわち較正用または調整用媒体、すなわち、測定対象のアナライトＳを濃度ｃＳ_ｉで含有するサンプルと接触させて、湿潤化および平衡化の後に湿潤センサーにおいて分子種ＡおよびＢの新規な比Ｖ_ｉＷが確立され、その場合、湿潤センサーにおいて確立された比Ｖ_ｉＷはサンプル中のアナライトの濃度ｃＳ_ｉおよび指示分子の解離定数Ｋ_ｄに依存し、ならびに、比Ｖ_ｉＷに対応する発光強度Ｌ_ｉＷが測定される。

ゆえに、Ｌ_ｉＷは、測定対象の濃度ｃＳ_ｉのアナライトＳを含有するサンプルと接触させた湿潤センサーで測定された発光強度である。

ゆえに、（比Ｖ_Ｄが与えられれば）各比率Ｌ_ｉＷ／Ｌ_Ｄはサンプル中のアナライトの特定の濃度に対応する。

比率Ｌ_ｉＷ／Ｌ_Ｄは、上記段落α）およびβ）で引用される影響因子と本質的に無関係である。これらの比率を決定するためには、１個の同一のセンサーを用い、かつ同一の測定デバイスを用いて、強度Ｌ_ｉＷおよびＬ_Ｄが測定されなければならない。

乾燥センサーにおける所定の値Ｖ_Ｄに関して、比率Ｌ_ｉＷ／Ｌ_Ｄとサンプル中のアナライトの濃度との間に特定の関数的関連性が存在する。

実施例２．１
本発明に基づく方法の好ましいバリエーションでは、同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎから代表となる一定数の乾燥センサーＳ_０を選択し、水性較正用媒体を使用せずに発光強度Ｌ_Ｄ ^＊を測定する。次いで、各センサーＳ_０を、既知の濃度ｃＳ_ｉのアナライトを含む数ｎの水性較正用媒体と接触させるが、該濃度は少なくとも測定対象の濃度の予測範囲にわたって分布し、そしてｎ個の発光強度（Ｌ_ｉＷ ^＊；ｉ＝１．．．ｎ）を測定し、ｎペアのデータ（ｃＳ_ｉＷ ^＊、Ｌ_ｉＷ ^＊；ｉ＝１．．．ｎ）を取得する。

センサー特性の形状を表す、一般式：Ｌ_Ｗ ^＊＝ｆ（Ｐ_１ ^＊、．．．、Ｐ_ｎ ^＊、ｃＳまたはｐＨ）の好適な関数（例えばＬ_Ｗ ^＊＝Ｐ_１ ^＊＋Ｐ_２ ^＊・ｃＳまたはＬ_Ｗ ^＊＝Ｐ_１ ^＊＋Ｐ_２ ^＊・ｐＨ）を、上記ｎペアのデータにフィッティングし、（測定対象のアナライト濃度の範囲の少なくとも一部分に関して）製造現場で取得された実効センサー特性のパラメータＰ_１ ^＊、．．．、Ｐ_ｎ ^＊に関する値を得る。

製造現場で取得された実効特性から、乾燥値Ｌ_Ｄ ^＊でスケーリングする、すなわち該特性を乾燥値Ｌ_Ｄ ^＊で除算することによって相対的特性を導き出す。

例えば：製造現場実効特性Ｌ_Ｗ ^＊＝Ｐ_１ ^＊＋Ｐ_２ ^＊・ｃＳをＬ_Ｄ ^＊によって除算し、すなわち比ｐ_１＝Ｐ_１ ^＊／Ｌ_Ｄ ^＊およびｐ_２＝Ｐ_２ ^＊／Ｌ_Ｄ ^＊を算出し、スケーリング済み特性はＬ_ｒｅｌ＝（Ｐ_１ ^＊＋Ｐ_２ ^＊・ｃＳ）／Ｌ_Ｄ ^＊＝（ｐ_１＋ｐ_２・ｃＳ）となる。

使用現場では、同様に製造された複数のセンサーからの乾燥センサーＳ_１を使用して、一点乾燥較正（水性較正用媒体を使用しない）を実施し、発光強度Ｌ_Ｄを取得する。

該相対的特性Ｌ_ｒｅｌに、使用現場で測定された乾燥較正値Ｌ_Ｄを乗算することによって、該使用現場に関して妥当な実効特性を得る。

上記例の続き：相対的特性Ｌ_ｒｅｌ＝（ｐ_１＋ｐ_２・ｃＳ）に使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄを乗算する。すなわち、相対的特性のパラメータｐ_１およびｐ_２に、使用現場で測定された乾燥較正値Ｌ_Ｄを乗算し：Ｐ_１＝Ｌ_Ｄ・ｐ_１およびＰ_２＝Ｌ_Ｄ・ｐ_２；そして、該使用現場での実効特性はＬ_Ｗ＝Ｌ_Ｄ・（ｐ_１＋ｐ_２．ｃＳ）＝（Ｌ_Ｄ・ｐ_１＋Ｌ_Ｄ・ｐ_２・ｃＳ）＝（Ｐ_１＋Ｐ_２・ｃＳ）となる。ゆえに、使用現場相対的特性が乾燥較正値に関連付けられる。

使用現場実効特性から、該式をｃＳ（またはｐＨ）に関して解き、サンプルと接触させて測定された発光強度の値Ｌ_ｉＷを算入することによってアナライト濃度を取得する。本実施例では：ｃＳ_ｉ＝（Ｌ_ｉＷ−Ｐ_１）／Ｐ_２である。

該特性のパラメータｐ_１〜ｐ_ｎの信頼できる平均値の取得を可能にするために、当業者は代表となる数ｍのセンサーを選択してよい。理論的にはｍ＝１が可能であるが、実際には、ｍは１より大きい数であり、所与の適用に依存して、ｍは＞１６、好ましくは＞４０である。

第２のバリエーションの有利なサブバリエーションでは、少なくともｍ個のセンサーを選択し、製造現場でｍ個の乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を取得すること、ならびに乾燥測定の後に、ｎ＞２のうちの少なくとも２種の異なる水性較正用媒体を使用して各センサーから湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊を取得し、その場合、全ての選択されたセンサーの較正時に各較正用媒体を少なくとも１回使用することが想定される。各センサーに関して、ｎ＞２のうちの少なくとも２種の湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊から一般式：Ｌ_Ｗ ^＊＝ｆ（Ｐ_１ ^＊、．．．、Ｐ_ｎ ^＊、ｃＳまたはｐＨ）の実効特性を導き出し、各センサーに関して、該実効特性を乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊で除算することによって一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｐ_１、．．．、ｐ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の相対的特性を算出する。次いで、個々のセンサー特性の係数ｐ_１〜ｐ_ｎを平均することによって相対的特性を取得し、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎの全体、すなわちセンサーの製造ロットにこの相対的特性を割り当てる。

ゆえに、本発明の第２のバリエーションのサブバリエーションは以下のように特徴付けられる：
製造現場で
・同様に製造された複数のセンサーから少なくともｍ個のセンサーＳ_０を選択すること；
・選択された各センサーＳ_０に関して、水性較正用媒体を用いずに発光強度を測定し、各センサーに関する製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を取得すること；
・各選択センサーに関して、ｎ（ｎ＞２）種の異なる水性較正用媒体のうち少なくとも２種と接触させた場合の発光強度を測定し、全ての選択されたセンサーの較正において各較正用媒体を少なくとも１回使用し、各センサーに関する少なくとも２個の製造現場湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊を取得すること；
・それぞれの選択されたセンサーに関して、センサー特性の形状を表す一般式：Ｌ_Ｗ ^＊＝ｆ（Ｐ_１ ^＊、．．．、Ｐ_ｎ ^＊、ｃＳまたはｐＨ）の好適な関数をデータペア（ｃＳ_ｉ ^＊、Ｌ_ｉＷ ^＊）にフィッティングし、各センサーに関して、製造現場実効特性のパラメータＰ_１ ^＊、．．．、Ｐ_ｎ ^＊の値を得ること；
・それぞれの選択されたセンサーに関して、製造現場実効特性を、対応する製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を用いてスケーリングし、個々のセンサーの、一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｐ_１、．．．、ｐ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の相対的特性に関するパラメータｐ_１〜ｐ_ｎを得ること；
・個々のセンサー特性の係数を平均することによって、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎの全体に割り当てられる相対的特性を取得すること。

使用現場で
・同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎからのセンサーＳ_１の発光強度を測定し、使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄを取得すること；
・水性サンプル媒体と接触させたセンサーＳ_１に関して、発光強度Ｌ_ｉＷを測定すること；
・製造現場で取得された相対的特性を使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄでスケーリングし、一般式：Ｌ_Ｗ＝ｆ（Ｐ_１、．．．、Ｐ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）を有する使用現場での実効特性に関するパラメータＰ_１〜Ｐ_ｎの値を得ること；
・一般型：Ｌ_Ｗ＝ｆ（Ｐ_１、．．．、Ｐ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の式をｃＳまたはｐＨに関して解き（ｃＳまたはｐＨ＝ｆ（Ｐ_１、．．．、Ｐ_ｎ、Ｌ_Ｗ））、かつ使用現場発光測定値Ｌ_ｉＷを算入することによってアナライト濃度を算出すること。

実施例２．２
本発明の特に好ましいバリエーションでは、実施例２．１の段落で概説された手順の以下のバリエーションがさらに可能である。まず、数ｎの較正用液体を用いる製造現場湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊および製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊から比率を算出し、乾燥値に対する湿潤値のこれらの比とアナライト濃度またはｐＨ値との間の関数的関連性を表または一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｕ_１、．．．、ｕ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の好適な関数の形式で表す。

本発明に基づく方法のこのバリエーションでは、同様に製造された複数のセンサーから少なくとも１個の乾燥センサーＳ_０を選択し、水性較正用媒体を用いずに発光強度Ｌ_Ｄ ^＊を測定する。次いで、該センサーを、既知の濃度ｃＳ_ｉのアナライトを含む数ｎの水性較正用媒体と接触させ、その場合、該ｃＳ_ｉは少なくとも測定対象の濃度の予測範囲にわたって分布し、そしてｎ個の発光強度（Ｌ_ｉＷ ^＊；ｉ＝１．．．ｎ）を測定し、ｎペアのデータ（ｃＳ_ｉＷ ^＊、Ｌ_ｉＷ ^＊；ｉ＝１．．．ｎ）を取得する。

選択されたセンサーＳ_０のそれぞれに関して、測定発光強度Ｌ_ｉＷ ^＊をＬ_Ｄ ^＊によって除算し、比率Ｕ_ｉ ^＊＝Ｌ_ｉＷ ^＊／Ｌ_Ｄ ^＊；ｉ＝１、．．．、ｎおよび、ゆえにｎペアのデータ（ｃＳ_ｉ ^＊、Ｕ_ｉ ^＊；ｉ＝１、．．．、ｎ）を得る。

次いで、センサーの相対的特性を表す一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｕ_１、．．．、ｕ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の好適な関数（例えばＬ_ｒｅｌ＝ｕ_１＋ｕ_２・ｃＳまたはＬ_ｒｅｌ＝ｕ_１＋ｕ_２・ｐＨ）を、得られたデータペアにフィッティングして、相対的特性のパラメータｕ_ｉ〜ｕ_ｎの値を得る。

使用現場では、乾燥センサーＳ_ｎを使用して一点乾燥較正（水性較正用媒体を用いない）を実施し、使用現場乾燥較正値である発光強度Ｌ_Ｄを取得し；次いで、（未知の）濃度ｃＳ_ｉのアナライトＳを含有するサンプルとセンサーを接触させ、ならびに湿潤測定、すなわちセンサーが水性サンプルと接触している場合の測定を実施し、発光強度Ｌ_ｉＷ、すなわち発光測定値を取得する。

サンプル強度値Ｌ_ｉＷおよび乾燥強度値Ｌ_Ｄから比Ｕ_ｉ＝Ｌ_ｉＷ／Ｌ_Ｄを算出する。乾燥強度値に関連付けられているサンプル強度値Ｕ_ｉおよび同様に乾燥値に関連付けられている一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｕ_１、．．．、ｕ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の特性を使用して、ｃＳまたはｐＨに関して解くことによってアナライト濃度またはｐＨ値を推定する。

本バリエーションと実施例２．１に記載のバリエーションの間の本質的な差異は以下のことである：２．１では、ｎ種の水性較正用媒体を用いてｎ個の較正値を測定することによって一般式：Ｌ_Ｗ ^＊＝ｆ（Ｐ_１ ^＊、．．．、Ｐ_ｎ ^＊、ｃＳまたはｐＨ）の製造現場実効特性を取得し、パラメータＰ_１ ^＊〜Ｐ_ｎ ^＊を算出し、そして製造現場で測定された乾燥値で実効特性をスケーリングすることによって一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｐ_１、．．．、ｐ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の相対的特性を導き出し、一方、２．２では、製造現場で測定された乾燥値で個々のｎ個の湿潤較正値をまずスケーリングし（すなわち、ｎ個の湿潤較正値を乾燥値Ｌ_Ｄ ^＊によって除算してｎ個の比率を取得し）、次いで該ｎ個の比率を一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｕ_１、．．．、ｕ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の相対的特性にフィッティングすることによって相対的特性を導き出す。

本発明の有利な別の実施形態では、製造現場で少なくともｍ個のセンサーを選択し、ｉ＝１〜ｍであるｍ個の乾燥較正値ｔ_ｉを取得し、各センサーからｎ種（ｎ＞２）の異なる水性較正用媒体のうち少なくとも１種を用いて湿潤較正値を取得するが、各較正用媒体は少なくとも１回ずつ用い、それによりｊ＝１〜ｎでありｋ個（ｋ＞ｎ）の湿潤較正値ｋ_ｉｊを取得し、個々の対のｔ_ｉ、ｋ_ｉｊから比率ｋ_ｉｊ／ｔ_ｉを算出し、ならびにセンサーの相対的特性をこれらの比率から導き出すことが提案される。

選択されたセンサーの数はｍ（ｍは１であってよく、典型的には＞１であり、適用に応じて、代表的な平均値を得るために、実際には大きい数であり、例えば＞１６、好ましくは＞４０である）であり、選択されたセンサーの添え字ｉは１〜ｍにおよぶ。ゆえに、ｉ＝１〜ｍであるｍ個の乾燥較正値ｔ_ｉが存在する。異なる水性較正用媒体の数はｎ＞２であり、水性較正用媒体の添え字ｊはｊ＝１〜ｎにおよぶ。ゆえにｋ個（ｋ＞ｎ）の湿潤較正値ｋ_ｉｊおよびｋ個の比率ｋ_ｉｊ／ｔ_ｉが存在する。

以下の表は２、３および５種の較正用媒体の値を列挙する：

ゆえに、本発明のこのバリエーションのサブバリエーションは以下のように特徴付けられる：
製造現場で
・同様に製造された複数のセンサーから少なくともｍ個のセンサーＳ_０を選択すること；
・それぞれの選択されたセンサーに関して、水性較正用媒体を用いずに発光強度を測定し、各センサーに関する製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を取得すること；
・それぞれの選択されたセンサーに関して、ｎ（ｎ＞２）種の異なる水性較正用媒体のうち少なくとも１種と接触させた場合の発光強度を測定し、全ての選択されたセンサーの較正において各較正用媒体を少なくとも１回使用し、各センサーに関する少なくとも１個の製造現場湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊を取得すること；
・個々のセンサーの製造現場乾燥および湿潤較正値から比率Ｕ_ｉ ^＊＝Ｌ_ｉＷ ^＊／Ｌ_Ｄ ^＊を算出すること；
・相対的センサー特性の形状を表す一般式：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｕ_１、．．．、ｕ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の好適な関数を全てのｍ個のセンサーの比率Ｕ_ｉ ^＊にフィッティングし、パラメータｕ_１、．．．、ｕ_ｎの値を得ること；
使用現場で
・同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎからの乾燥センサーＳ_１の発光強度を測定し、使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄを取得すること；
・水性サンプル媒体と接触させたセンサーＳ_１に関して、発光強度Ｌ_ｉＷを測定し、発光測定値を取得すること；
・発光測定値Ｌ_ｉＷを乾燥値Ｌ_Ｄによってスケーリングし、比率Ｕ_ｉを取得し、比率Ｕ_ｉを一般型：Ｌ_ｒｅｌ＝ｆ（ｕ_１、．．．、ｕ_ｎ、ｃＳまたはｐＨ）の式に算入し、かつｃＳまたはｐＨに関して解く（ｃＳまたはｐＨ＝ｆ（ｕ_１、．．．、ｕ_ｎ、Ｌ_ｒｅｌ））ことによってアナライト濃度を算出すること。

留意すべきことは、実際のサンプル測定において、使用現場では、最後の３ステップしか実施する必要がないことであり、その理由は、製造現場での較正から得られた値が、好適な形式で、例えばバーコード、磁気または電子コード担体またはＲＯＭキー中にコードされたロット特有の較正情報として、センサーとともに供給されるからである。

２．２に記載のバリエーションは、特に、製造現場での較正において、１つのセンサーＳ_０からだけでなく、より現実的には、統計学的に代表となる一定数のセンサーから特性のパラメータが取得され、それがセンサー全体に割り当てられる場合に、ある種の利点を有する。

実施例３
本実施例では、本発明に好適な指示色素の化学合成、セルロースファイバーへのその固定、乾燥光学センサーディスクの製造および、そうして得られた光学センサーを使用するｐＨ、Ｎａ^＋、Ｋ^＋およびＣａ^＋＋の測定を記載する。

３．１． 以下の式を有するｐＨ感受性発光色素Ａ４１の合成

化学物質
ＤＣＭ（ジクロロメタン（dichlormethane））：Riedel de Haen 24233 > 99 %；ＴＦＡ（トリフルオロ酢酸（trifluoracetic acid））：Fluka 91700 >98 %；ＮＨＳ（Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド）：Fluka 56480 > 97 %；ＤＩＣ（ジイソプロピルカルボジイミド）：Fluka 38370 >98 %；ＤＭＡＰ（４−ジメチルアミノピリジン）：Fluka 39405 > 98 %；ＤＩＰＥＡ（ジイソプロピルエチルアミン）：Fluka 03440 > 98%；アセトニトリル：Merck-HPLCグレード；４−アミノメチル安息香酸：Fluka: 08400 >98%；ＳＯＣｌ２：Fluka: 88950 > 99%；無水エタノール（ＥｔＯＨ ａｂｓ．）：Riedel de Haen: 32221；ＴＥＡ（トリエチルアミン）：Merck: 808352；ＳＯ_２Ｃｌ_２：Fluka: 862212；ヒドラジン一水和物：Fluka: 53850；無水フタル酸：Fluka: 80020；塩酸チラミン（tyramine hydrochloide）：Fluka 93820 > 97 %；ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）：Fluka: 69116；４−クロロ−１，８−ナフタル酸無水物：Aldrich: 19,149-3 約95%。

合成経路は図７ａおよび７ｂに示される。

４−アミノメチル安息香酸−エチルエステル塩酸塩（１）：
２０．０ｇ（１３２ｍＭ）の４−アミノメチル安息香酸を無水エタノール（ＥｔＯＨ）２００ｍＬに懸濁し、氷で冷却する。塩化チオニル２８．０ｇ（１７ｍＬ）（２３６ｍＭ）を一滴ずつ加える。次いで透明な混合物を３時間還流する。室温に冷却した後、ＥｔＯＨを蒸発させる。５０ｍＬのトルエン／ＥｔＯＨ １／１を加え、３回蒸発させる。残留物を乾燥させて、２７ｇの（１）を得る。

４−クロロ−ナフタルイミジル−メチル安息香酸−エチルエステル（２）：
ＤＭＦ ４００ｍＬ中の４−アミノメチル安息香酸−エチルエステル塩酸塩２０．０ｇ（９３．２ｍＭ）、４−クロロ−１，８−ナフタル酸無水物２１．６８ｇ（９３．２ｍＭ）およびトリエチルアミン１９．７８ｇ（１９５．５ｍＭ）を９０℃に加熱し、一晩撹拌する。室温に冷却した後、Ｈ_２Ｏ １００ｍＬを加えて、所望の生成物を沈殿させる。４−クロロ−ナフタルイミジル−メチル安息香酸−エチルエステル（２）をＥｔＯＨから再結晶させる。収量：１５．８ｇ。

ＨＰＬＣ（Vydac 10-90-15）ではｔ＝１４．０４の単一ピークが示され、ＭＡＬＤＩ ＴＯＦ質量スペクトルでは質量ピークＭＨ^＋＝３９４．８（Ｍ＝３９３．８２）が見出される。

チラミンフタルイミド（３）：
無水フタル酸２９．６ｇ（２００ｍＭ）、塩酸チラミン３４．７３（２００ｍＭ）およびトリエチルアミン２７．７ｍＬ（２００ｍＭ）を１１５℃に４時間加熱する。室温に冷却した後、混合物を氷水１．５Ｌに注ぐ。沈殿（３）をろ過し、水で洗浄する。収量：４５ｇ。

ジクロロチラミンフタルイミド（４）：
チラミンフタルイミド（tyraminphthalimide）（３）１５．３５ｇ（５７ｍＭ）を、煮沸塩化スルフリル２４．７５ｇ（１７０ｍＭ）およびＣＨＣｌ_３ ７５ｍＬに、ゆっくりかつ少しずつ加える。混合物が透明になるまで還流を継続する。次いで、その溶液を密封せずに室温で一晩撹拌して、塩化スルフリルを除去する。溶媒を蒸発によって除去し、粗生成物（４）をＭｅＯＨ ７５ｍＬから再結晶させる。収量：７．２ｇ。

ジクロロチラミン（５）：
ジクロロチラミンフタルイミド（４）７．２ｇおよびヒドラジン一水和物１．６ｍＬを、無水ＥｔＯＨ １７０ｍＬ中で一晩還流する。室温に冷却した後、沈殿をろ別する。粗生成物（５）を精製せずに以後の合成に用いる。

Ａ−０４０：
ＮＭＰ １５０ｍＬ中のジクロロチラミン（５）１．５ｇ（７．２６ｍＭ）、４−クロロナフタルイミジルメチル−安息香酸エチルエステル（２）２．８５ｇおよびＤＩＰＥＡ ４ｍＬの混合物を９０℃に４日間加熱する。

室温に冷却した後、水１．５Ｌおよび酢酸（ＡｃＯＨ）７ｍＬを加える。沈殿をろ別し、ＣＨＣｌ_３ ４００ｍＬに溶解する。０．５Ｎ ＮａＯＨで有機層を３回抽出し、ＮａＯＨ層を６Ｎ ＨＣｌで酸性化する。酢酸エチルで水層を抽出し、色素を含有する有機層をＭｇＳＯ_４で乾燥させる。蒸発によって溶媒を除去する。

最後に、粗製のＡ−０４０を乾燥フラッシュシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製する。

勾配：ガソリンエーテル（petrolether）
ガソリンエーテル／酢酸エチル９／１；ガソリンエーテル／酢酸エチル８／２；ガソリンエーテル／酢酸エチル７／３；ガソリンエーテル／酢酸エチル１／１。

ＨＰＬＣ（Vydac 10-90-15）ではｔ＝１３．４２分の単一ピークが示され、ＭＡＬＤＩ ＴＯＦ測定によって質量ピークＭ＝５６３（Ｍ＝５６３）が見出される。

Ａ−０４１：
Ａ−０４０をアセトニトリル５０ｍＬおよび１Ｎ ＮａＯＨ ５０ｍＬに溶解する。溶液を６０℃に温め、１時間撹拌する。次いで溶液をＨＣｌで酸性化し、酢酸エチルで抽出する。色素を含有する酢酸エチル層を水で３回洗浄する。有機層をＭｇＳＯ_４で乾燥した後、蒸発によって溶媒を除去する。収量：３５０ｍｇ。

ＨＰＬＣ（Vydac: 10-90-15）ではｔ＝１１．３分の単一ピークが示され、ＭＡＬＤＩ ＴＯＦ測定によって質量ピークＭＨ^＋＝５３５．４（Ｍ＝５３４．４）が見出される。

３．２． Ｎａ ^＋ 感受性発光色素４−｛４’−［４”−Ｃ−［アザ−１５−クラウン−５］−３”−メトキシフェニル−エチルアミノ］−１’，８’−ナフチルアミジルメチル｝安息香酸（4-{4'-[4"-C-[aza-15-crown-5]-3"-Methoxyphenyl-ethylamino]-1',8'-napthylamidylmethyl} benzoic acid）の合成
使用されるＮａ^＋センサーはUS 5,952,491（Leiner et. al）に記載されている。

Ｎａ^＋感受性ＰＥＴ指示色素の製造についての正確な説明ならびにスペクトルおよびセンサーの測定データは、Anal. Chem. 75, 549-555, 2003 He et al., "A fluorescent chemo sensor for sodium based on photo induced electron transfer"に見出される。

３．３． Ｋ ^＋ 感受性発光色素の合成
使用されるＫ^＋センサーはUS 6,211,369（He et al.）に記載されている。

Ｋ^＋感受性ＰＥＴ指示色素の製造についての正確な説明ならびにスペクトルおよびセンサーの測定データは、刊行物J. Am. Chem. Soc. 125, 1468-1469, 2003, supporting information, He et al., "A fluorescent sensor with high selectivity and sensitivity for potassium in water"に見出される。

３．４． Ｃａ ^＋＋ 感受性発光色素の合成
Ｃａ^＋＋感受性指示色素はUS 6,171,866（He et al.）に記載のように製造する。

３．５． アミノセルロースファイバーの製造
アミノセルロースファイバーはSU 1,028,677、CA 99.177723bに記載のように製造する。

３．６． アミノセルロースファイバーへのｐＨ、Ｎａ ^＋ 、Ｋ ^＋ およびＣａ ^＋＋ 感受性指示色素の固定
アミノセルロースファイバーへの全４種の色素の固定は、US 6,211,359（He et al.）の実施例１８と同様に実施する。

３．７． それぞれの指示分子種ＡおよびＢの既知の比の確立
分子種ＡおよびＢの既知の比Ｖ（式６）を確立するために、指示色素の固定化後、該指示分子を保持するファイバーを、該当するアナライトを好適な濃度で含有する水性媒体で洗浄して、平衡（式１および２）に達した後に、指示分子種ＡおよびＢの濃度についての所望の比が確立されるようにする。次いで、該ファイバーを脱イオン水と短時間接触させることによってリンスし、乾燥させる。それによって、確立された２種の指示分子種の比は変化しない。

あるいは、センサー全体をまず製造し、該当するアナライトを好適な濃度で含有する水性媒体でそれらを洗浄して、平衡（式１および２）に達した後に、指示分子種ＡおよびＢの濃度についての所望の比が確立されるようにし、次いで該センサーを乾燥させることも可能である。

分子種ＡおよびＢの特定の比を確立するために、例えば、ｐＨセンサーの場合、該センサーまたは原材料（例えば指示分子を保持するファイバー、粒子等）を既知のｐＨの酸、塩基、またはバッファーで平衡化することが可能である。

イオンセンサーの場合、原材料、センサーそれぞれを、測定対象のイオンを好適な濃度で含有する水溶液で平衡化することができる。

あるいは、US 5,952,491（Leiner et al.）、US 6,211,359（He et al.）、US 6,171,866（He et al.）に記載のＰＥＴ指示色素の場合、測定対象のイオンの不存在下で、酸（例えばＨＣｌ）またはｐＨ緩衝溶液を用いて、２分子種ＡおよびＢの特定の比を確立することが可能である。これが可能であるのは、イオノフォア部分の芳香族性結合型（aromatically bound）窒素原子がｐＨ活性であるためである。芳香族性結合型Ｎ原子のｐＫ値は例えば約５である。酸性の液体と接触させて、該窒素をプロトン化し、ＰＥＴ効果を排除する。該プロトン化分子種の発光は、アナライト（測定対象のイオン）が結合する分子種Ｂの発光と一致する。ゆえに、ｐＨ活性イオノフォア部分を有する、金属カチオンに関するある種の発光指示分子の場合、プロトンを用いて、弱および強発光指示分子種のあらかじめ定められた比を確立することが可能である。該プロトンはアナライト類似体（analyte-analogon）として働く。

３．８． Ｈ ^＋ （ｐＨ）、Ｎａ ^＋ 、Ｋ ^＋ およびＣａ ^＋＋ 感受性光学センサーの光学センサー（センサーディスク）の製造
４種のセンサーの製造はUS 6,211,359（He et al.）の実施例１９と同様に実施した。

実施例３．７から得られた、指示分子が固定されているふるい分け（２５μｍ）済みセルロース粉末０．５ｇを９０％エタノール−水の中の１０％親水性ポリエーテル−ポリウレタン−コポリマー溶液９．５ｇに１６時間懸濁する。そのようなポリエーテル−ポリウレタンコポリマーは、例えばCardioTech International, Inc. Woburn, MA, U.S.A.から入手することができる。得られた均一分散物をポリエステルホイル（Melinex foil, ICI America）上にコーティングし、その最終の乾燥状態の厚さは１０μｍである。このホイルを、９０％エタノール−水の中の１０％ポリエーテル−ポリウレタンコポリマー溶液中の３％カーボンブラックでさらにコーティングし、その乾燥状態の厚さは５μｍである。次いで３ｍｍの直径の小さいディスクを打ち抜く。

センサーディスクの製造方法は、M. J. P. Leiner and P. Hartmann in Sensors and Actuators B, 11 (1993), 281-189（"Theory and Practice in optical pH sensing"）で報告された。

３．９． Ｈ ^＋ （ｐＨ）、Ｎａ ^＋ 、Ｋ ^＋ およびＣａ ^＋＋ 感受性光学センサーのアレイを含有する使い捨て測定セルの製造
実施例３．８のセンサーディスクを使い捨てプラスチック測定セルに組み込む。該セルは、射出成形された上部および底部、較正用液およびサンプルを通過させるための通路、密封可能な入口および出口からなる。底部はセンサーディスクをはめ込むための円柱状の穴を有する。Ｈ^＋（ｐＨ）、Ｎａ^＋、Ｋ^＋およびＣａ^＋＋感受性センサーディスクを穴に組み込んだ後、底部および上部を互いに貼り合わせて、最終の測定セルを形成させる。それぞれの指示色素の照射および長波長発光の収集は、セルの底部を通して実行する。

組み立て後、使い捨てセルを数日間、適切な乾燥剤の入った閉鎖容器中に置いて、センサーを所望のレベルの湿度にまでさらに乾燥させる。乾燥後、入口および出口を密封し、使用するまで、閉鎖容器中で適切な乾燥剤とともに該セルを保存する。

あるいは、使い捨てセルの組み立て直後に入口および出口を密封し、使用するまで、乾燥剤の入った閉鎖パッケージ中で該セルを保存することも可能である。そのような場合、密封材料を通過して、ならびに／あるいはプラスチック材料を通過して乾燥される。プラスチックの水透過性が低いため、該乾燥プロセスには時間がかかる（すなわち数週間かかる）。

使い捨て測定セルの製造方法は、M. J. P. Leiner、Sensors and Actuators B, 29 (1995), 269-173（"Optical sensors for in vitro blood gas analysis"）に記載されている。

３．１０． 測定セットアップにおける使い捨てセルの乾燥および湿潤測定
測定のために、光を透過させないサーモスタット付き測定槽に使い捨てセルを導入する。入口および出口を流体系に連結し、異なるｐＨ値および／または異なる濃度のアルカリイオンを有する水溶液を通過させる。

各通路（センサー）に関して、光学測定系は、光源である青色ＬＥＤ、検出器である光ダイオード、波長を選択するための光学フィルター、励起光をセンサーの指示分子層内に誘導し、かつ発光を光検出器に誘導するための光学装置、ならびに電子シグナルプロセシング用のデバイスからなる。励起端では干渉フィルター（透過ピーク４８０ｎｍ）を利用し、発光端では５２０ｎｍカットオフフィルターを利用する。

３．１１． ｐＨセンサーでの測定結果
図３では、６個の個別のｐＨセンサー（同様に製造された複数のセンサーから選択）の応答曲線（時間の関数としての発光強度）が、乾燥状態で、ならびに水性液体との平衡相の間に、時間ｔ（秒単位で測定）の関数として示される。強度値を２秒間隔で測定する。

この群のセンサー（項目３．７を参照のこと）に関して、指示分子を保持する材料（セルロースファイバー）をＨＣｌ（ｐＨ〜３）で洗浄した後、それをセンサー層に導入する。ゆえに、この群の乾燥センサー中には分子種Ｂのみが存在する。したがって、該乾燥センサーにおいて比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤは１に等しい（式６）。

乾燥ガス状媒体と接触させて保存されたセンサーを測定デバイスに挿入した後、それらを３７℃で維持（thermostated）し（示していない）、照射し、乾燥発光強度を測定する（これは０〜６０秒の時間である）。次いでガス状媒体を水性液体に置き換える（水性液体はセンサーごとに異なる）。６０〜２４０秒の時間に、該液体のｐＨ値に対するセンサーの平衡化が起こる。

異なる乾燥センサーを用いて測定された強度は異なっている（示していない）。表現を明瞭にするために、図３の応答曲線は、示された乾燥強度の平均値が値１．１５を有するようにスケーリングされている。この値１．１５は比Ｒ_ｍＤ／Ｗ（式１３）である。

この関連でスケーリングとは：２秒間隔で測定された強度値に係数（＝１．１５／時間０〜６０秒にわたる乾燥強度の平均）を乗算することを意味する。

２群のサンプル液を使用する。

ｐＨ値７．１８、７．４１、７．５９を有する群は、血液パラメータの決定において調整および較正目的で典型的に使用される水性電解質液からなる（例えばUS 6,174,728を参照のこと）。

ｐＨ値６．８４、７．１５、７．１８を有する群は、生理的な値のＮａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^＋＋、およびＣｌ⁻を有するＨＥＰＥＳバッファーからなる。

６０〜２４０秒の時間中に、２プロセス、すなわち湿潤化および、液体のｐＨ値に対する平衡化が同時に起こる。

２３０〜２４０秒の時間には、これらのプロセスは基本的に終結している。この時間での発光強度はサンプルの湿潤強度である。

曲線の形状から、平衡化プロセスの動態が実際にサンプルのタイプに依存することが観察できる。

図４の線図では、スケーリングされた図３の発光値が横軸上のｐＨ値に対してプロットされている。

三角形の記号は、本実施例において、乾燥状態ではプロトン化された分子種Ｂがもっぱら存在することを示す。黒三角、破線は、それぞれ乾燥較正値Ｌ_ｍＤ ^＊およびＬ_ｍＤを示す。乾燥状態では、ｐＨ依存性は存在しない。白三角は、プロトン化された分子種Ｂしか存在しない場合の湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を示す。

四角形の記号は、平衡化後の個々のセンサーの強度Ｌ_ｉＷ ^＊を示す。それは乾燥値によってスケーリングされている。実線は、Ｌ_ｍＷ ^＊が１に等しい場合の、式１０に基づく相対的特性である。

特性のパラメータｑおよびｐＫは、四角形の記号で表される測定データに対して、最小二乗法によって式１０をフィッティングすることから得られる。近似によって結果：ｑ＝０．１７、ｐＫ＝７．０８が得られる。

分子種Ｂが存在する場合、乾燥強度Ｌ_ｍＤ ^＊およびＬ_ｍＤは湿潤強度Ｌ_ｍＷ ^＊およびＬ_ｍＷのＲ_ｍＤ／Ｗ＝１．１５倍である。

実施例１．１では、相対的特性（式１０）が、比Ｒ_ｍＤ／Ｗ＝１．１５を用いて、パラメータＬ_ｍＷ＝１、ｑ＝０．１７、ｐＫ＝７．０８によって得られる。

図５の線図は、図４の線図に対応し、相違点は、式Ｌ_ｒｅｌ＝ｕ_１＋ｕ_２・ｐＨを使用して相対的特性が表されていることである（実線）。比較のために、図４の相対的特性は破線として示してある。

実施例２．２では、相対的特性がパラメータｕ_１＝３．５９およびｕ_２＝−０．４２によって得られる。限られたｐＨ範囲６．３〜７．６では、この特性の形状は図４と類似している。

図６は、異なる前処理を施した２群のセンサーについての発光強度Ｌ_ｒｅｌを示す（ａ群：実線、ｂ群：記号）。ａ群（実施例３．７を参照のこと）では、指示分子の担体（セルロースファイバー）をＨＣｌ（ｐＨ〜３）で洗浄した後、センサー層に導入している。したがって、この群の乾燥ｐＨセンサー中には分子種Ｂのみが存在する。ｂ群（実施例３．７を参照のこと）では、指示分子の担体（セルロースファイバー）をリン酸バッファー（ｐＨ〜７．４）で洗浄した後、センサー層に導入している。したがって、この群の乾燥センサーでは、該２指示分子種の比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤ（式６）が実現される。

乾燥ガス状媒体に接触させて保存されたセンサーを測定デバイスに挿入した後、それらを３７℃に維持し（示していない）、青色光を照射し、２秒間隔で時間の関数として発光強度を測定する。０〜６０秒の時間では、センサーは乾燥していた。６０〜７０秒の時間に、ガス状媒体をサンプル液に置き換える（この間は測定を行わない）。７０〜２００秒の時間には、湿潤化およびサンプルのｐＨ値に対する平衡化が生じる。

水性電解質液（ｐＨ値７．１８、７．４１、７．５９）を用いて、各群の３センサーの湿潤化および平衡化を実施する。該水性電解質液は、血液パラメータを測定するためのデバイスにおいて調整および較正目的で典型的に使用されるものである（US 6,174,728に記載されている）。

異なる乾燥センサーの測定強度は異なっている（示していない）。図６の各曲線の測定強度を以下の２ステップで標準化する。

ステップ１：各乾燥センサーで測定された最後の１０個の値を平均する。次いで、曲線の全ての測定値を該平均値によって除算する。

ステップ２、ａ群：ｐＨ値７．４１を有する曲線の湿潤センサーで測定された最後の１０個の値を平均する。次いで、ａ群の全３曲線をこの平均値によって除算する。

ステップ２、ｂ群：ｂ群の３曲線をａ群と同様に処理する。

選ばれた表現からわかることは、平衡化後に、両群の相対強度が基本的に同一であり、サンプル液のｐＨ値と相関していることである。

さらにまた、（予測されたように）ａ群の乾燥強度はｂ群の乾燥強度より大きく：両群は同一の量の指示色素を有し；ａ群では、色素は強い発光分子種Ｂの状態で存在し、ｂ群では、強い発光分子種および弱い発光分子種の混合物が存在することが明らかである。

表１：図６で示されるａ群の測定乾燥および湿潤強度を含む。この群の乾燥ｐＨセンサーでは、分子種Ｂのみが存在する。湿潤／乾燥強度比は、湿潤測定値を、対応する乾燥測定値で除算することによって取得される（例えば４６３９４４／１７２２５３＝２．６９）。

表２：図６で示されるａ群の湿潤値を含み、それは乾燥値によって標準化されている。乾燥値は１に標準化されている（例えば４６３９４４／４６３９４４＝１）。表１の湿潤測定値を、対応する表１の乾燥値で除算することによって、標準化された湿潤値が取得される（例えば１７２２５３／４６３９４４＝０．３７１）。乾燥／湿潤強度比は、標準化された乾燥値を、標準化された湿潤値で除算することによって取得される（例えば１／０．３７１＝２．６９）。

表１および表２の比較では、取得される乾燥／湿潤比は、湿潤測定値を乾燥測定値で除算することによって該比が直接取得されるか、あるいはまず湿潤測定値が乾燥値によって標準化され、次いで標準化された値を除算することによって該比が算出されるかにかかわらず、等価であることが示される。

標準化によって、異なる発光強度を有するセンサーの測定曲線または測定データの間のグラフ形式での比較が可能になる。

表３：図６で示されるｂ群の湿潤値を含み、それは乾燥値によって標準化されている。この群の乾燥ｐＨセンサーには、両分子種ＡおよびＢが存在する。

３．１２． Ｎａ ^＋ センサーでの測定結果
表４：水性サンプル中のＮａ^＋イオン濃度を測定するためのセンサーの、標準化された乾燥および湿潤強度。

３．１３． Ｋ ^＋ センサーでの測定結果
表５：水性サンプル中のＫ^＋イオン濃度を測定するためのセンサーの、標準化された乾燥および湿潤強度。

３．１４． Ｃａ ^＋＋ センサーでの測定結果
表６：水性サンプル中のイオン化Ｃａ^＋＋についての発光光学測定用のセンサーの、標準化された乾燥および湿潤強度。

３．１６． Ｃｌ ⁻ センサーでの測定結果
表７：水性サンプル中のＣｌ⁻イオン濃度を測定するためのセンサーの、標準化された乾燥および湿潤強度。

使用されたＣｌ⁻センサーは米国特許第6,613,282号（Huber）に記載されている。

図１ａ〜１ｃは、本発明に記載の手順についての異なるサブバリエーションに関して、ｐＨ値（ｐＨ４．５〜９．５の範囲）の関数としての、ｐＨセンサーの個々の分子種についての、Ｌ_ｍＷ＝１にスケーリングされた発光強度を示す。 図１ａ〜１ｃは、本発明に記載の手順についての異なるサブバリエーションに関して、ｐＨ値（ｐＨ４．５〜９．５の範囲）の関数としての、ｐＨセンサーの個々の分子種についての、Ｌ_ｍＷ＝１にスケーリングされた発光強度を示す。 対数スケールの横軸を有する、ｍｏｌ／Ｌ単位のイオン濃度の関数としての、イオンセンサーの個々の分子種についての、Ｌ_ｍＷ＝１にスケーリングされた発光強度を示す。 ６個の個別ｐＨセンサーの応答曲線（秒単位の時間ｔの関数としてのスケーリングされた相対的発光強度Ｌ_ｒｅｌ）を示す。 ｐＨ値の関数としての、図３に記載の、スケーリングされた発光値を示す。 図４と同様の線図を示すが、相対的特性（実線の曲線）が線形関係：Ｌ_ｒｅｌ＝ｕ_１＋ｕ_２ ｐＨによって表される相違点を有する。 時間ｔの関数としての、異なる前処理（実線および記号）を施した２群のセンサーについてのスケーリングされた発光強度Ｌ_ｒｅｌを示す。 図７ａおよび図７ｂは、発光色素Ａ４１の合成経路を示す。 図７ａおよび図７ｂは、発光色素Ａ４１の合成経路を示す。

Claims (14)

1. 水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライト濃度を、アナライト濃度に依存する発光を有する発光指示色素を含み、かつ一点較正により使用現場で較正される光学センサーを使用して測定する方法であって、以下のステップ：
   使用現場で、乾燥センサーの発光を測定して使用現場乾燥較正値を取得するステップ、
   使用現場で、水性サンプル媒体と接触させたセンサーの発光測定値を取得するステップ、ならびに
   発光測定値、製造現場で取得された湿潤と乾燥との関係、および使用現場での乾燥較正値から、非揮発性アナライト濃度を推定するステップ
   を含む、上記方法。
2. 以下のステップ：
   （ａ）製造現場で
   ｉ．同様に製造された複数の乾燥センサーＳ_ｎから代表となる一定数の乾燥センサーＳ_０を選択するステップ；
   ｉｉ．選択された乾燥センサーＳ_０それぞれについての発光を測定し、製造現場乾燥較正値を取得するステップ；
   ｉｉｉ．続いて、既知の異なる濃度の非揮発性アナライトを含む少なくとも２種類の水性較正用媒体と接触させた、前記選択されたセンサーＳ_０それぞれの発光を測定し、製造現場湿潤較正値を取得するステップ；
   ｉｖ．製造現場湿潤較正値および製造現場乾燥較正値から、センサーＳ_０の湿潤と乾燥との関係を取得するステップであって、ここで、この湿潤と乾燥との関係は、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについての湿潤と乾燥との関係であると理解されること；
   （ｂ）使用現場で
   ｉ．同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎからの乾燥センサーＳ_１の発光を測定し、使用現場乾燥較正値を取得するステップ；
   ｉｉ．水性サンプル媒体と接触させたセンサーＳ_１の発光測定値を取得するステップ；ならびに
   ｉｉｉ．発光測定値、使用現場乾燥較正値、および製造現場で取得された湿潤と乾燥との関係から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライト濃度を算出するステップ
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記湿潤と乾燥との関係が、相対的特性および比率を含み、以下のステップ：
   ステップ（ａ）中に
   ｉｖ．製造現場湿潤較正値から、センサーＳ_０の相対的特性を取得するステップであって、ここで、相対的特性とは、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについての相対的特性であると理解されること；および、製造現場湿潤較正値と製造現場乾燥較正値とから比率を導き出すステップであって、ここで、比率とは、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについての比率であると理解されること；ならびに
   ステップ（ｂ）中に、
   ｉｉｉ．発光測定値、使用現場乾燥較正値、製造現場で得られた相対的特性および比率から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライト濃度を算出するステップ
   をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 以下のステップ：
   ステップ（ａ）中に、
   ｉ．センサーＳ_０を選択するステップであって、ここで、センサー中に発光指示色素が基本的に完全に分子種Ｂとして存在し、該色素に対してアナライトまたはアナライト類似体が結合すること、
   ｉｉ．製造現場乾燥較正値Ｌ_ｍＤ ^＊を取得するステップ、
   ｉｉｉ．少なくとも１種の水性較正用媒体についてのアナライトＳの濃度を選択することにより、湿潤化および較正の後に、基本的に分子種Ｂのみが存在するようにし、かつ製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を測定するステップ、
   ｉｖ．製造現場乾燥較正値Ｌ_ｍＤ ^＊および製造現場湿潤測定値Ｌ_ｍＷ ^＊から、比率Ｒ_ｍＤ／Ｗを算出するステップ、
   ステップ（ｂ）中に、
   ｉ．使用現場乾燥較正値Ｌ_ｍＤを取得するステップ、ならびに
   ｉｉｉ．Ｌ_ｍＤおよび比率Ｒ_ｍＤ／Ｗから使用現場係数（scaling factor）Ｌ_ｍＷを算出し、かつ発光測定値、使用現場係数Ｌ_ｍＷおよび相対的特性から、非揮発性アナライト濃度を決定するステップ
   含む、請求項３に記載の方法。
5. 以下のステップ：
   ステップ（ａ）中に、
   ｉ．センサーＳ_０を選択するステップであって、ここで、発光指示色素が分子種Ａおよび分子種Ｂの形態で存在し、アナライトまたはアナライト類似体は分子種Ｂには結合するが分子種Ａには結合せず、かつ該発光指示色素の総濃度（ｃＤ）に対する分子種Ｂの濃度（ｃＢ）の比Ｖ（Ｖ＝ｃＢ／ｃＤ）（ｃＤは分子種Ａの形態で存在する発光指示色素の濃度（ｃＡ）と分子種Ｂの形態で存在する発光指示色素の濃度（ｃＢ）との合計である）は、既知でありかつ０．１〜０．９、好ましくは０．３〜０．７であること、
   ｉｉ．製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を取得するステップ、
   ｉｉｉ．少なくとも１種の水性較正用媒体についてのアナライトＳの濃度を選択することにより、湿潤化および較正の後に、基本的に分子種Ｂのみが存在するようにし、かつ製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を測定するステップ、
   ｉｖ．製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊および製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊から比率Ｒ_Ｄ／Ｗを算出するステップ、
   ステップ（ｂ）中に、
   ｉ．使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄを取得するステップ、ならびに
   ｉｉｉ．Ｌ_Ｄおよび比率Ｒ_Ｄ／Ｗから使用現場係数Ｌ_ｍＷを算出し、かつ発光測定値、使用現場係数Ｌ_ｍＷおよび相対的特性から、非揮発性アナライト濃度を決定するステップ
   を含む、請求項３に記載の方法。
6. 以下のステップ：
   ステップ（ａ）中に
   ｉ．センサーＳ_０を選択するステップであって、ここで発光指示色素が分子種Ａおよび分子種Ｂの形態で存在し、アナライトまたはその類似体は分子種Ｂには結合するが分子種Ａには結合せず、かつ該発光指示色素の総濃度（ｃＤ）に対する分子種Ｂの濃度（ｃＢ）の比Ｖ（Ｖ＝ｃＢ／ｃＤ）（ｃＤは分子種Ａの形態で存在する発光指示色素の濃度（ｃＡ）と分子種Ｂの形態で存在する発光指示色素の濃度（ｃＢ）との合計である）は、既知でありかつ０．１〜０．９、好ましくは０．３〜０．７であること、
   ｉｉ．製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊を取得するステップ、
   ｉｉｉ．既知の異なる濃度ｃＳ_ｉのアナライトＳを含む少なくとも２種の水性較正用媒体についてのセンサーＳ_０の発光強度を測定し、少なくとも２つの製造現場湿潤較正値Ｌ_ｉＷ ^＊を取得するステップ、ならびに
   ｉｖ．対になった値Ｌ_ｉＷ ^＊、ｃＳ_ｉからセンサーＳ_０の相対的特性および製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊を取得して、そこから、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについて妥当な相対的特性を算出し、かつ製造現場乾燥較正値Ｌ_Ｄ ^＊および製造現場湿潤較正値Ｌ_ｍＷ ^＊から比率Ｒ_Ｄ／Ｗを算出するステップ、
   ステップ（ｂ）中に
   ｉ．使用現場乾燥較正値Ｌ_Ｄを取得するステップ、ならびに
   ｉｉｉ．Ｌ_Ｄおよび比率Ｒ_Ｄ／Ｗから使用現場係数Ｌ_ｍＷを算出し、かつ発光測定値、使用現場係数Ｌ_ｍＷおよび相対的特性から、非揮発性アナライト濃度を測定するステップ
   を含む、請求項３に記載の方法。
7. 以下のステップ：
   ステップ（ａ）中に
   ｉｖ．製造現場湿潤較正値および製造現場乾燥較正値からセンサーＳ_０の相対的特性を取得するステップであって、ここで、相対的特性とは、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについての相対的特性であると理解されること；ならびに
   ステップ（ｂ）中に
   ｉｉｉ．発光測定値、使用現場乾燥較正値および製造現場で取得された相対的特性から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライト濃度を算出するステップ
   を含む、請求項２に記載の方法。
8. 以下のステップ：
   ステップ（ａ）中に
   ｉｖ．製造現場湿潤較正値および製造現場乾燥較正値から比率を算出し、かつ比率からセンサーＳ_０の相対的特性を取得するステップであって、ここで相対的特性は、同様に製造された全てのセンサーＳ_ｎについての相対的特性であると理解されること；ならびに
   ステップ（ｂ）中に
   ｉｉｉ．使用現場乾燥較正値および発光測定値から使用現場比率を算出し、かつ使用現場比率および相対的特性から、水性サンプル媒体中に存在する非揮発性アナライト濃度を算出するステップ
   を含む、請求項２に記載の方法。
9. 製造現場で少なくともｍ個のセンサーを選択し、ｉ＝１〜ｍであるｍ個の乾燥較正値ｔ_ｉを取得すること、および、各センサーから２以上であるｎ種の異なる水性較正用媒体のうち少なくとも１種についての湿潤較正値を取得するが、各較正用媒体を少なくとも１回ずつ用い、それによりｊ＝１〜ｎでありｎ以上であるｋ個の湿潤較正値ｋ_ｉｊを取得すること、ならびに、個々の対のｔ_ｉ、ｋ_ｉｊから比率ｋ_ｉｊ／ｔ_ｉを算出し、かつセンサーの相対的特性をこれらの比率から導き出す、請求項７または８に記載の方法。
10. センサーＳ_ｎでの、ｃＤ＝ｃＡ＋ｃＢである分子種ＡおよびＢについての予め決定された既知の比Ｖ＝ｃＢ／ｃＤの設定のために、インジケーターまたはセンサーを担持する基材を、好適な濃度のアナライトもしくはアナライト類似体を含む水性洗浄用媒体で洗浄し、予め決定された比を平衡化の後に確立し、該インジケーターまたはセンサーを担持する基材の乾燥により固定する、請求項５または６に記載の方法。
11. ｐＨセンサーのために、既知のｐＨ値を有する酸、塩基またはバッファーを洗浄用媒体として用いる、請求項１０に記載の方法。
12. 同様に製造された複数のセンサーＳ_ｎのうちの各乾燥センサーのために、分子種ＡおよびＢの割合を原則として同じとし、かつ経時的に一定であるものとする、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記光学センサーを、製造現場および使用現場で乾燥状態で保存する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 非揮発性アナライトの測定用の少なくとも１つの光学センサーを、Ｏ_２もしくはＣＯ_２などの揮発性アナライト濃度の測定用のセンサーと組み合わせて、またはセンサーとの連結構成で用いる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。

Images