JP2015516572A - 自動校正を用いる測定デバイス - Google Patents

Abstract

ｐＨ測定値を得るためのシステムは、使い捨てプローブおよび再使用可能読取機を備える。使い捨てプローブは、指示電極および基準電極を含む。読取機は、使い捨てプローブに動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供する。本システムは、自己較正するように構成される。本システムは、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、試料溶液の電位差測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構築および配列される。

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１２年４月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／６２４，６１７号に対して優先権、およびその利益を主張し、その文献が、その全体として参照することによって本明細書において援用される。本出願は、２０１２年９月６日に出願された、Ｃｌａｒｋらによる「ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＳＥＮＳＯＲ ＡＲＲＡＹ」という題名のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／５３９０２号、および２０１２年９月６日に出願された、Ｃｌａｒｋらによる「ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＲＥＡＤＥＲ ＡＮＤ ＤＩＳＰＯＳＡＢＬＥ ＰＲＯＢＥ」という題名のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／５３９０５号に関連し、上記文献の内容は、その全体として参照することによって本明細書において援用される。

（発明の背景）
以下の情報は、読者が以下に説明する技術およびそのような技術を利用することができるある特定の環境についての理解を支援するよう提供されている。本明細書で用いられる用語は、本明細書において別段の明示の指定がなければ、任意の特定の狭義の解釈に限定されるものではない。本明細書に記載された技術文献は、技術およびその背景の理解を容易にすることができる。本明細書において参照により引用する技術文献は全て、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。

電位差原理に基づいた典型的なｐＨセンサは、基準電解液と、検体溶液（この検体溶液のｐＨが測定される）内に浸漬された、またはこれと接触状態にある指示電極と、基準電解液中に浸漬された基準電極と、基準電極および指示電極と電気的接続状態にある測定回路、例えば、電位差回路とを含む。電位差回路は、指示電極と基準電極の電位差を測定値する。指示電極および基準電極が浸漬されている電解液相互間のイオン接触により、これら電極相互間の電気的接続が可能である。試料または検体電解液のｐＨ値（これは、試料電解液中の水素イオンの濃度に比例する）は、ネルンストの式に従って指示電極に生じた電位差と直接的な相関関係にある。

ｐＨセンサを用いて得られた測定値の正確度は、経時的センサの劣化によって、悪影響を受け得る。これらおよび他の理由から、測定時近傍における較正が、要求され得、信頼性のある自己較正センサを提供することが望ましい。

（要約）
本発明のある側面によると、ｐＨ測定値を判定するためのシステムは、使い捨てプローブと、使い捨てプローブと動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供するように構成される、読取機とを備え、使い捨てプローブは、指示電極および基準電極を備える。いくつかの実施形態では、本システムは、２つ以上の指示電極を含む。いくつかの実施形態では、本システムは、２つ以上の基準電極を含む。

いくつかの実施形態では、本システムは、少なくとも１つの基準電極が、基準溶液と接触し、少なくとも１つの指示電極が、試料と接触すると、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、試料溶液の電位差測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムは、少なくとも１つの基準電極が、基準溶液と接触し、少なくとも１つの指示電極が、試料と接触すると、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、試料溶液の電流測定測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムは、少なくとも１つの基準電極が、基準溶液と接触し、少なくとも１つの指示電極が、試料と接触すると、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、試料溶液の抵抗測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムは、少なくとも１つの基準電極が、基準溶液と接触し、少なくとも１つの指示電極が、試料と接触すると、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、試料溶液の測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構成される。

本システムはさらに、使い捨てプローブを格納および／または搬出するように構成される、格納アセンブリを備えることができる。本システムはさらに、少なくとも、第２の使い捨てプローブを備えることができ、格納アセンブリはさらに、少なくとも第２の使い捨てプローブを格納するように構成される。格納アセンブリは、第１の捕捉要素を備えることができ、使い捨てプローブは、格納アセンブリの第１の捕捉要素によって捕捉されるように構成される、第２の捕捉要素を備えることができる。第１および第２の捕捉要素は、磁気連結構成要素、スナップ嵌合連結構成要素、摩擦係合構成要素、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）等のマジックテープ（登録商標）連結構成要素、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、構成要素を備えることができる。格納アセンブリは、使い捨てプローブを平行移動および／または回転させるように構成される、制御を備えることができる。格納アセンブリは、少なくとも１つのリザーバを備えることができ、例えば、少なくとも１つのリザーバは、少なくとも１つの基準溶液を備える。格納アセンブリは、基準電極、指示電極、または両電極を被覆するための基準溶液を圧送するように構成される、ポンプアセンブリ等の少なくとも１つのポンプアセンブリを備えることができる。格納アセンブリは、アナログ回路、デジタル回路、バッテリまたはキャパシタ等の電力供給源、ソフトウェア、アルゴリズム、１つ以上のマイクロコントローラ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、構成要素および／またはアセンブリを備えることができる。格納アセンブリは、使い捨てプローブが、それを通して通過することを可能にするように構成される、出口ポートを備えることができる。格納アセンブリは、ポンプによってリザーバから推進される基準溶液等、使い捨てプローブへの基準溶液の送達、較正手技、電子機器モジュールによって使い捨てプローブに印加される電圧の処理等の電圧処理、ｐＨ測定のために使い捨てプローブを準備するために行われる手技等の起動手技、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、動作を行うように構成されることができる。

本システムはさらに、第２の使い捨てプローブを備えることができる。本実施形態では、本システムはさらに、第１および第２の使い捨てプローブを囲繞する格納アセンブリを備えることができる。使い捨てプローブは、複数の異なる試料に対する個々のｐＨ測定値を提供するように構成されることができる。使い捨てプローブは、使い捨てプローブを読取機に取り外し可能に係止するように構成される、取り外し可能係止要素を備えることができる。使い捨てプローブは、穿刺可能アクセスポートを備えることができ、いくつかの実施形態では、読取機は、使い捨てプローブアクセスポートを穿刺し、使い捨てプローブを読取機に流動的に接続するように構成される、穿刺要素を備える。

指示電極は、ＭＥＭＳ指示電極を備えることができる。指示電極は、酸化イリジウム、ドープされた酸化ケイ素等の酸化ケイ素、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、材料から構築されることができる。使い捨てプローブはさらに、指示電極を連続囲繞する壁を備える、流体チャネルを備えることができる。代替として、流体チャネル壁は、部分的に、指示電極を囲繞することができる。

いくつかの実施形態では、使い捨てプローブは、近位部分と、連続して、試料溶液の２つ以上の逐次ｐＨ測定を行うように取り付けられた２つ以上の遠位部分等、少なくとも２つの着脱可能遠位部分とを備える。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの着脱可能遠位部分は、基準電極または指示電極のうちの少なくとも１つを備える。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの着脱可能遠位部分は、基準電極および指示電極を備える。近位部分は、指示電極を被覆するために推進される少なくとも１つの基準溶液を含むリザーバ等のリザーバを含むことができる。本システムは、少なくとも５、少なくとも２０、少なくとも５０、または少なくとも１００の遠位プローブ部分等、任意の数の着脱可能遠位プローブ部分を含んでもよく、それぞれ、１つ以上のプローブ近位部分に動作可能に取り付けられるように構成される。プローブ近位部分は、針等の穿刺要素を含み、そこに取り付けられた各遠位部分に流動的に取り付けられてもよい。近位プローブ部分および各遠位プローブ部分の一方または両方に搭載された一対の噛合突起および受容要素等、多数の形態の接続要素が、含まれることができる。接続要素は、流体接続、電気接続、光学接続、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、接続を提供するように構成されることができる。

使い捨てプローブは、使い捨てプローブ内に含有される流体の混合を防止するように構成されてもよい。混合の防止は、１つ以上の流体チャネルの幾何学形状によって（例えば、断面積を制限することによって）、流速が閾値を下回るように保つことによって、および／またはそれを通して電気信号の伝導を可能にするが、流体流を制限する、浸透膜等の浸透膜の含有によって、達成されてもよい。

本システムは、読取機および／または使い捨てプローブ内に含まれる１つ以上のリザーバ内に含有される基準溶液等の基準溶液を含んでもよい。使い捨てプローブは、基準電極および／または指示電極を囲繞する基準溶液を具備してもよく、またはプローブは、基準電極および／または指示電極を囲繞する基準溶液を具備しなくてもよい。

基準電極は、ＭＥＭＳ基準電極を備えることができる。基準電極は、酸化イリジウム、ドープされた酸化ケイ素等の酸化ケイ素、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、材料から構築されることができる。基準電極は、第１の材料を備えることができ、指示電極は、第２の材料を備えることができ、第１および第２の材料は、類似または異なってもよい。

使い捨てプローブはさらに、基準電極を継続的に囲繞する壁を備える、流体チャネルを備えることができる。代替として、流体チャネル壁は、部分的に、基準電極を囲繞することができる。

いくつかの実施形態では、基準電極は、指示電極の１ｍｍ以内に位置付けられることができる。他の実施形態では、基準電極は、指示電極から１ｍｍを上回る場所に位置付けられる。

使い捨てプローブはさらに、少なくとも、第２の電極を備えることができる。本実施形態では、第１の電極と、少なくとも、第２の電極は、指示電極に流動的に接続されることができる。本システムは、第１の基準電極を第１の基準溶液に暴露し、第２の基準電極を第２の基準溶液に暴露するように構成されることができ、第１の基準溶液は、第１のｐＨを備え、第２の基準溶液は、第２の異なるｐＨを備える。本システムは、最良適合アルゴリズムを行い、ｐＨ測定値を判定するように構成されることができる。

本システムはさらに、流体チャネルを備えることができ、本システムは、流体チャネルの少なくとも一部を通して、基準溶液を輸送するように構成される。読取機は、基準溶液を含有するリザーバを備えることができ、本システムは、リザーバと基準電極との間で基準溶液を輸送するように構成されることができる。本システムは、基準電極から指示電極および／または指示電極から基準電極に基準溶液を輸送するように構成されることができる。流体チャネルは、流体チャネル内に積層流体を維持するように構成されることができる。本システムはさらに、流体チャネルの少なくとも一部を通して、試料を輸送するように構成されることができる。流体チャネルは、曲線経路、例えば、蛇行経路を備えることができる。流体チャネルは、長さ１ｃｍ未満、１ｍｍ未満、１ミクロン未満、または１０ナノメートル未満を伴う、特性寸法を備えることができる。流体チャネルは、減少断面積、例えば、流体チャネルの別の部分の面積の半分以下の面積を伴う、区画を備えることができる。減少面積は、基準電極と指示電極との間の拡散を制限し、および／または指示電極および／または基準電極に近接する流動を増加させるように構成されることができる。流体チャネルは、少なくとも、閉鎖チャネルを備える部分を備えることができる。流体チャネルは、少なくとも、長方形断面を備える部分を備えることができる。

指示電極は、流体チャネル内に全体的に位置付けられる、露出された表面積を備えることができる。代替として、指示電極は、流体チャネル内に位置付けられる、露出された表面積の第１の部分と、流体チャネル外に位置付けられる、露出された表面積の第２の部分とを備えることができる。いくつかの実施形態では、指示電極は、流体チャネル外に全体的に位置付けられることができる。

基準電極は、流体チャネル内に全体的に位置付けられる、露出された表面積を備えることができる。代替として、基準電極は、流体チャネル内に位置付けられる、露出された表面積の第１の部分と、流体チャネル外に位置付けられる、露出された表面積の第２の部分とを備えることができる。

流体チャネルは、基準電極と基準電極との間の拡散を最小限にするように構成される、ゲート部分を備えることができる。

本システムはさらに、第２の流体チャネルを備えることができる。本実施形態では、第１の流体チャネルは、第１の基準溶液を輸送するように構成されることができ、第２の流体チャネルは、第２の基準溶液を輸送するように構成されることができ、第１の基準溶液および第２の基準溶液は、異なるｐＨを備え、それぞれ、使い捨てプローブを較正するために使用される。第２の流体チャネルは、指示電極への代替流路を提供する際等、第１の流体チャネルと平行であることができる。

１つ以上の弁は、使い捨てプローブの１つ以上の流体チャネル内に含まれることができる。弁は、自動弁、手動弁、一方向弁、またはこれらの組み合わせを備えることができる。

浸透膜が、浸透膜の両側間の電気接続を可能にしながら、拡散を最小限にするように構成される、浸透膜等、使い捨てプローブの１つ以上の流体チャネル内に含まれることができる。いくつかの実施形態では、浸透膜は、Ｔｅｆｌｏｎ、セラミック、ガラス、ポリエチレン、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、材料から構築される。浸透膜は、可撤性および／または挿入可能であることができる。浸透膜の周囲の流動を可能および／または制限するための弁等の弁が、含まれてもよい。

本システムはさらに、液界を備えることができる。液界は、流体が、それを通して浸透することを可能にするように構成される材料を備えることができる。液界は、流体混合を防止するように構成されることができる。

本システムはさらに、流体リザーバを備えることができる。流体リザーバは、基準溶液の供給部を備えることができる。流体リザーバは、廃棄された流体、例えば、廃棄された基準溶液を受容するように構成されることができる。流体リザーバは、読取機内に位置付けられる、または使い捨てプローブ内に位置付けられることができる。いくつかの実施形態では、リザーバは、使い捨てプローブ内に位置付けられ、圧送要素が、読取機内に含まれ、使い捨てプローブリザーバ内に含有される流体を推進するように構成される。リザーバは、読取機および／または使い捨てプローブに取り付けられるように構成される、着脱可能リザーバを備えることができる。本システムはさらに、第２の流体リザーバを備えることができる。

本システムはさらに、圧送要素を備えることができる。圧送要素は、流体を読取機から使い捨てプローブに圧送する、および／または流体を使い捨てプローブの遠位端に引き込ませるように構成されることができる。圧送要素は、注射器ポンプ、容積型ポンプ、空気圧ポンプ、エレクトロウェッティング機構、注射器、ピペット、マイクロピペット、流体を送達するために破壊および／または圧縮されるように構成されるチャンバ、プランジャ駆動機構、回転または線形蠕動駆動、磁気流体力学駆動、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、構成要素を備えることができる。非流体接触部分を備える部分等、圧送要素の少なくとも一部は、読取機内に位置付けられてもよい。圧送要素の少なくとも一部は、使い捨てプローブ内に位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、圧送要素は、読取機内に位置付けられる、第１の部分と、使い捨てプローブ内に位置付けられる、第２の部分とを含む。

本システムはさらに、誤差検出アルゴリズム、例えば、測定された電圧と閾値の比較に基づくアルゴリズムを備えることができる。

読取機は、ハンドヘルド読取機、ベンチトップ読取機、高処理量流体試験および／または測定システム、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、構成要素を備えることができる。読取機は、システム準備情報、バッテリレベル情報等の電力レベル情報、アラートまたはアラーム条件情報、センサの残り使用回数および／または残り寿命等の使い捨てプローブのステータス、較正情報、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、情報を提供するように構成されることができる。読取機は、ユーザインターフェースを備えることができる。読取機は、使い捨てプローブに可撤性に取り付けられるように構成される、ポートを備えることができ、取付は、流体および／または電気取付を備えることができる。

本システムは、較正動作を行うように構成されることができる。較正動作は、例えば、使い捨てプローブが、読取機に取り付けられた後、自動的に行われることができる。代替として、較正動作は、例えば、較正動作を開始するように構成される、制御を介して、オペレータによって、手動で開始されることができる。較正動作は、基準電極および指示電極を被覆するための基準溶液を圧送することを含むことができる。較正目的のための分注された基準溶液は、所定の流体体積であることができる。基準溶液は、フィードバック制御送達方法において圧送されることができる。基準溶液は、閾値を超える測定電圧等の測定された電極応答に基づいて、圧送されることができる。

本システムは、単一点および／または複数の点較正手技を備えることができる。本システムは、測定された信号（例えば、電圧または他の測定された信号）をｐＨと相関させるために使用される較正手技および較正曲線を備えることができる。本システムは、それぞれ、既知のｐＨを伴う基準溶液に暴露されると、指示電極と基準電極との間の信号差（例えば、電圧）を測定することによって、オフセットを判定するように構成される、較正手技を備えることができる。例えば、ＩｒＯｘ指示および基準電極等の電位差センサを使用して、本システムは、それぞれ、第１の基準溶液に暴露されると、指示電極と基準電極との間の電圧を測定することを含む、第１のステップを含む、較正手技を備えることができ、電圧差は、測定システムのオフセットまたはバイアスを表す。本システムは、それぞれ、露第１の基準溶液に暴露されると、指示電極と基準電極との間の信号差（例えば、電圧）を測定することを含む、第１のステップと、第１の基準溶液が、第１のｐＨを備え、第２の基準溶液が、第２の異なるｐＨを備えるとき等、基準電極が、第１の基準溶液に暴露され、指示電極が、第２の基準溶液に暴露されると、指示電極と基準電極との間の信号差（例えば、電圧）を測定することを含む、第２のステップとを含む、較正手技を備えることができる。

本システムは、複数の点較正手技を備えることができる。本システムは、測定された信号（例えば、電圧または他の測定された信号）をｐＨと相関させるために使用される較正曲線に基づく、較正手技を備えることができる。本システムは、既知のｐＨ値を伴う２つ以上の基準溶液を使用して、指示電極と基準電極との間の信号を測定することによって、オフセットおよび傾きを判定することに基づく、較正手技を備えることができる。例えば、ＩｒＯｘ指示および基準電極等の電位差センサを使用して、本システムは、それぞれ、第１の基準溶液に暴露され、電圧差が、測定システムのオフセットまたはバイアスを表すとき、指示電極と基準電極との間の電圧を測定することを含む、第１のステップと、既知の異なるｐＨの第２の基準溶液に暴露された指示電極と、第１の基準溶液に暴露された基準電極との間の電圧を測定することを含む、第２のステップとを含む、較正手技を備えることができ、電圧差は、第１のステップにおいて測定された電圧と併用され、較正曲線の傾きを判定する。付加的基準溶液が、第２のステップを繰り返す際に使用され、より正確な較正曲線情報のためのより多くの較正点を得ることができる。

本システムはさらに、少なくとも１つの基準溶液を備えることができる。少なくとも１つの基準溶液は、ＫＣ１溶液、様々な化学組成物の緩衝溶液、様々なｐＨの緩衝溶液、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、溶液を備えることができる。少なくとも１つの基準溶液は、試料の推定されたｐＨに近似するｐＨを備えることができ、例えば、推定されたｐＨは、ｌ．０ｐＨ以下だけ、試料と異なり得る。

本システムは、第１の基準溶液および第２の基準溶液を備えることができ、第１の基準溶液は、第１のｐＨを備え、第２の基準溶液は、第２の異なるｐＨを備える。

本システムはさらに、自己診断機能を備えることができる。自己診断機能は、指示電極および／または基準電極と読取機との間の電気接続の確認、プローブの製造番号の記録および／または確認、プローブの構成の判定、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、動作を行うように構成されることができる。

本システムはさらに、少なくとも、指示電極を囲繞する可撤性カバーを備えることができる。可撤性カバーは、流体シールを生成するように構成されることができる。可撤性カバーは、剥離可能に可撤性のカバーを備えることができる。

本発明の別の側面によると、ｐＨ測定値を判定するための方法は、システムにｐＨ測定値を提供することであって、システムは、使い捨てプローブと、使い捨てプローブと動作可能に係合し、ｐＨを提供するように構成される、読取機とを備え、使い捨てプローブは、指示電極および少なくとも１つの基準電極を備え、自己較正するように構成される、システムである、ことと、使い捨てプローブを読取機内に挿入することと、試料を指示電極と接触させることとを含む。

本方法はさらに、基準電極および指示電極にわたって、第１の基準溶液を圧送することを含むことができる。後続ステップは、基準電極の被覆を維持しながら、および／または基準溶液と試料との間の接触を維持しながら等、基準溶液が、引き出され、または別様に除去され、もはや指示電極を被覆していない状態で行われることができる。本引き出しステップでは、基準溶液の引き出しと同時に、試料溶液は、指示電極を被覆するように、使い捨てプローブの遠位端内に引き込まれてもよい。代替として、プローブの遠位端は、指示電極の少なくとも一部が、流体チャネル外にあるとき等、試料溶液中に浸漬または別様に設置され、指示電極を被覆することができる。本方法はさらに、基準電極にわたって、第２の基準溶液を圧送することを含むことができる。第２の基準溶液は、第１の基準溶液がそれにわたって圧送されるものと同一の基準電極にわたって圧送されることができる。代替として、第２の基準溶液は、第１の基準溶液がそれにわたって圧送されるものと異なる基準電極にわたって圧送されることができる。圧送は、自動的に、本システムによって開始されることができ、例えば、圧送は、使い捨てプローブを読取機に取り付けることによって開始されることができる。代替として、圧送は、オペレータによって手動で開始されることができる。

本方法はさらに、較正が行われた後、カバーを除去し、指示電極を露出させることを含むことができる。較正は、単一点較正手技または複数の点較正手技を備えることができる。

試料溶液を指示電極と接触させることは、流体チャネル内に流体を引き込むことを含むことができる。代替として、試料溶液を指示電極と接触させることは、プローブの遠位端を試料溶液内に設置することを含むことができる。

本方法はさらに、較正手技が行われた後等、使い捨てプローブの流体経路内に流動閉塞器を設置することを含むことができる。

本方法はさらに、較正手技が行われた後等、流体経路内に位置付けられる弁を閉鎖することを含むことができる。

本発明の概念の別の側面によると、図面を参照して説明されるように、ｐＨ測定システムが、提供される。

本発明の概念の別の側面によると、図面を参照して説明されるように、試料のｐＨを判定する方法が、提供される。

本明細書において説明する技術は、その属性および付随する利点とともに、添付の図面と関連して行われる以下の詳細な説明を考慮することによって、最も良く理解されよう。なお、添付の図面には、代表的な実施形態が例示として記載されている。

図１は、本発明の概念による、ｐＨ感知システムの上面図を図示する。 図１Ａは、本発明の概念による、図１のシステムの断面上面図を図示する。 図２は、本発明の概念による、ｐＨ感知システムを較正するためのアルゴリズムの流れ図を図示する。 図３は、本発明の概念による、ｐＨ感知システムのための較正曲線のグラフである。 図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、本発明の概念による、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図および側面図を図示する。 図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、本発明の概念による、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図および側面図を図示する。 図４Ｃは、本発明の概念による、浸透膜および分流チャネルを含む、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図を図示する。 図４Ｄは、本発明の概念による、オペレータ挿入可能浸透膜を含む、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図を図示する。 図５Ａおよび５Ｂは、本発明の概念による、それぞれ、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図および側面図を図示する。 図５Ａおよび５Ｂは、本発明の概念による、それぞれ、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図および側面図を図示する。 図５Ｃは、本発明の概念による、カバーが除去された、図５Ａおよび５Ｂの使い捨てプローブの側面図を図示する。 図５Ｄおよび５Ｅは、本発明の概念による、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図を図示する。 図５Ｄおよび５Ｅは、本発明の概念による、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図を図示する。 図６は、本発明の概念による、使い捨てｐＨ感知プローブの端面図を図示する。 図６Ａは、本発明の概念による、ｐＨセンサによって記録された電圧測定値のプロットである。 図７は、本発明の概念による、ｐＨセンサのための誤差確認アルゴリズムの流れ図である。 図８は、本発明の概念による、使い捨てｐＨ感知プローブ部分および再使用可能アクセスポートの斜視図である。 図８Ａは、本発明の概念による、再使用可能アクセスポート内に挿入された図８の使い捨てｐＨ感知プローブ部分の斜視図である。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の概念による、複数の動作ステップにおける、ｐＨ感知プローブ分注器の断面図を図示する。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の概念による、複数の動作ステップにおける、ｐＨ感知プローブ分注器の断面図を図示する。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の概念による、複数の動作ステップにおける、ｐＨ感知プローブ分注器の断面図を図示する。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の概念による、複数の動作ステップにおける、ｐＨ感知プローブ分注器の断面図を図示する。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の概念による、複数の動作ステップにおける、ｐＨ感知プローブ分注器の断面図を図示する。 図１０は、本発明の概念による、再使用可能読取機および２部品から成る挿入可能プローブを含む、ｐＨ測定システムの上面図を図示する。 図１０Ａおよび１０Ｂは、図１０のｐＨ測定システムの上面図を図示し、基準溶液は、本発明の概念による、流体チャネルを充填する２つの段階を通して推進される。 図１０Ａおよび１０Ｂは、図１０のｐＨ測定システムの上面図を図示し、基準溶液は、本発明の概念による、流体チャネルを充填する２つの段階を通して推進される。

（図面の詳細な説明）
次に、本技術の実施形態を詳細に参照するが、その実施例は、付随の図面に図示される。同一の参照番号は、図面全体を通して、同一または類似部品を指すために使用される。

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためであって、本発明の概念の限定を意図するものではない。本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈によって明示的に示されない限り、複数形も同様に含むことが意図される。さらに、本明細書で使用されるとき、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」、および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在あるいは追加を除外するものではないことを理解されたい。

用語「第１」、「第２」、「第３」等は、種々の限界、要素、構成要素、領域、層、および／または区画を説明するために、本明細書で使用され得るが、これらの限界、要素、構成要素、領域、層および／または区画は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されるであろう。これらの用語は、ある限界、要素、構成要素、領域、層、または区画を別の限界、要素、構成要素、領域、層または区画から区別するために使用されるにすぎない。したがって、以下に論じられる第１の限界、要素、構成要素、領域、層、または区画は、本願の教示から逸脱することなく、第２の限界、要素、構成要素、領域、層または区画とも称され得る。

さらに、ある要素が、別の要素「ｏｎ（上にある）」、あるいはそれに「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続される）」、または「ｃｏｕｐｌｅｄ（連結される）」と称されるとき、直接、他の要素上またはその上方にある、あるいはそれに接続または連結されることができる、もしくは介在要素が、存在することができると理解されたい。対照的に、ある要素が、別の要素の「ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ（直接上にある）」、あるいはそれに「ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（直接接続される）」、または「ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ（直接連結される）」と称されるとき、介在要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の単語も、同様の方式で解釈されるべきである（例えば、「ｂｅｔｗｅｅｎ（その間）」対「ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ（直接その間）」、「ａｄｊａｃｅｎｔ（隣接して）」対「ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ（直接隣接して）」等）。ある要素が、本明細書において、別の要素を「覆って（ｏｖｅｒ）」いると称されるとき、他の要素の上方または下方にあることができ、直接、他の要素に連結されるか、または介在要素が、存在し得るか、あるいは要素が、隙間または間隙によって離間され得るかのいずれかであることができる。

本明細書で使用されるように、「閾値と比較する」および「閾値比較」は、１つ以上の測定されたおよび／または計算された値等の１つ以上の値を閾値と比較することを指すものとする。閾値は、単一値、複数の値、および／または値の範囲を備えることができる。本明細書で使用されるように、「閾値を超える」とは、１つ以上の値が、閾値を下回る、閾値を上回る、範囲を含む閾値内にある、または範囲を含む閾値外にあるかどうか判定する、閾値比較を含むことができる。閾値を超えることは、１つ以上の事象を開始、維持、および／または停止するために使用されることができる。

図１は、本発明の概念による、自動化された較正を行うように構成される、ハンドヘルドデバイスおよびプローブを備える、ｐＨ測定システムの上面図である。図１Ａは、図１のシステムの断面図であって、ハンドヘルドデバイスの内部の複数の構成要素を図示する。システム３００は、読取機３１０と、挿入可能かつ使い捨てのプローブ３５０とを含む。読取機３１０は、ユーザインターフェース３１１を含む、筐体３１５を備える。筐体３１５は、ユーザインターフェース３１１に動作可能に接続される、電子機器モジュール３２０を囲繞し、接続は、図示されないが、典型的には、ワイヤ、可撓ケーブル、および同等物等の１つ以上の電気導管である。読取機３１０は、示されるようなハンドヘルド構成を備えることができる、あるいは読取機３１０が、ベンチトップユニットもしくは高処理量流体試験および／または測定システムの一部であるとき等、代替形態で提供されることができる。読取機３１０は、複数のプローブ３５０が、同時に、または連続して、試料のｐＨを測定するために使用されることを可能にするように構築および配列される。プローブ３５０は、複数の先端部分等、複数の部分を備えることができ、それぞれ、以下の図１０を参照して説明されるように、プローブ３５０の残りの部分に取り付けられるように構成される。電子機器モジュール３２０は、プローブ３５０に動作可能に接続されるように構成される。ユーザインターフェース３１１は、ディスプレイ３１３と、ボタン３１２とを含む。典型的には、液晶またはタッチスクリーンディスプレイである、ディスプレイ３１３は、測定されたｐＨ示度値ならびに電子機器モジュール３２０によって処理されたシステムおよび他の情報を表示することができる。システム情報は、システム準備情報、バッテリレベル情報等の電力レベル情報、アラートまたはアラーム条件情報、センサの残り使用回数および／または残り寿命等の使い捨てプローブのステータス、較正情報、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、情報等のシステム入力情報および／またはシステム出力情報を含むことができる。

筐体３１５はさらに、筐体３１５の内部の１つ以上の構成要素と電気的および／または流動的に接続するように、例えば、電子機器モジュール３２０に電気的に接続するように、使い捨てプローブ３５０の近位端と動作可能に係合するように構成される、電気機械的ポート、ポート３１６を含む。いくつかの実施形態では、ポート３１６はさらに、以下の図８を参照して説明されるように、液体接続を備える。プローブ３５０は、近位端３５２および遠位端３５３を含む、筐体３５１を備える。プローブ３５０はさらに、指示電極３７５と、基準電極３６０と、流体チャネル３５９と、ワイヤ３６１および３７１とを備える。ワイヤ３６１および／またはワイヤ３７１はそれぞれ、絶縁体によって囲繞される、１つ以上のワイヤまたは電気伝導性経路等、１つ以上の電気ワイヤまたは１つ以上の個別の電気経路を含むことができる。ワイヤ３６１および／またはワイヤ３７１は、短絡を防止するために、空気または他の絶縁材料によって分離される１つ以上の電気トレース等、１つ以上の電気トレースを備えることができる。指示電極３７５は、プローブ３５０の遠位端３５３に近接して、１つ以上の指示電極を備える。いくつかの実施形態では、指示電極３７５および／または基準電極３６０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）加工プロセスにおいて製造された１つ以上の電極を備える。基準電極３６０は、示されるように、指示電極３７５の近位に位置付けられる基準電極３６０等、指示電極３７５からある距離に位置付けられる、１つ以上の基準電極を備える。基準電極３６０と指示電極３７５との間の分離距離は、正確度を最大限にするように選択されることができ、閾値（例えば、最小距離）を超える必要があり得る。分離距離は、基準および／または試料溶液拡散の悪影響を最小限にするために、長さ閾値を上回るように設定されることができる。分離距離は、必要とされる流体の体積を最小限にする、および／またはチャネル３５９を通して圧送される基準溶液等の流体の輸送の間、費やされる動作時間を最小限にするように、長さ閾値を下回るように設定されることができる。いくつかの実施形態では、基準電極３６０は、指示電極３７５の少なくとも１つの指示電極と類似構成の少なくとも１つの基準電極を備える。他の実施形態では、指示電極３７５および基準電極３６０は、ＩｒＯｘ電極を含む基準電極３６０、ドープされたＳｉＯｘを含む電極、および／または電極Ａｇ／ＡｇＣｌを含む電極等、異なる構成を備えることができる。ワイヤ３６１および３７１は、ポート３１６を介して、電極３６０および３７５を、それぞれ、電子機器モジュール３２０に電気的に接続する。電子機器モジュール３２０は、以下の図２を参照して説明されるように、較正基準値を判定し、較正情報を記憶し、ｐＨ値を判定するように構成される。流体チャネル３５９は、流動を防止する、または積層流パターンに流動を維持する等によって、チャネル３５９内の２つ以上の流体の混合を最小限にする（例えば、以下に説明されるように、開出液界を維持しながら、試料および基準溶液の混合を最小限にする）ように構成されることができる。チャネル３５９は、閉鎖チャネル（例えば、全側が壁によって囲繞されている）、開放チャネル（例えば、環境に開放した片側を有する）を備えることができる、あるいは閉鎖および開放区画の両方を含むことができる。チャネル３５９は、湿潤周縁によって分割されたチャネル３５９の断面積を備える特性寸法等、微少流体技術の当業者によって公知であるように、特性寸法を使用して画定されることができる。いくつかの実施形態では、流体チャネル３５９の高さは、チャネル３５９が、長方形断面幾何学形状を備え、長方形幅が、高さをはるかに上回る（例えば、１０倍大きい）、実施形態等の特性寸法であることができる。いくつかの実施形態では、特性寸法は、１ｍｍ未満等、１ｃｍ未満である。いくつかの実施形態では、特性寸法は、使用の間、チャネル内に１つ以上の流体の積層流を維持するように選択される。いくつかの実施形態では、チャネル３５９は、蛇行経路幾何学形状を伴う経路等、可変幾何学形状経路を備えることができる。チャネル３５９は、プローブ３５０の表面積を増加させずに、チャネル３５９の長さを増加させるように構成される、蛇行および／または他の曲線経路幾何学形状を備えることができる。チャネル３５９の長さは、基準電極と指示電極との間の分離を増加させるように選定され、基準溶液の不適正な除去による誤差を最小限にするように、流体がチャネル内に引き込まれるにつれて、より多くの検体溶液が指示電極から基準溶液を「洗い流す」ことを可能にすることができる。

より長いチャネル３５９等のより長いチャネルは、許容可能な試験時間、例えば、少なくとも１分、少なくとも３分、または少なくとも５分の試験時間を延長させるようなチャネル３５９内に維持される１つ以上の溶液の望ましくない拡散を防止するように構成されることができる。より長いチャネルは、それぞれ、指示および／または基準電極への基準溶液および／または試料溶液の拡散（その時点で、示度値が歪められ得る（例えば、測定時間を延長させる））を防止するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、指示電極３７５と基準電極３６０との間の流体チャネル３５９の区画長は、１ｍｍ以内、あるいは２ｍｍ超または３ｍｍ超等、１ｍｍ超であることができる。他の実施形態では、チャネル３５９の長さは、チャネル３５９が減少面積断面を含むとき、以下に説明されるように、１つ以上の流体がチャネルを通して通過するのにかかる時間を最小限にするように制限される。

図１および図１Ａの実施形態では、チャネル３５９は、「首状」または狭小断面積を伴うチャネル区画である、部分３５９’を含む。部分３５９’は、示されるように、指示電極３７５にわたる増加流速等、増加流速を伴うチャネル区画を生成する。部分３５９’は、指示電極３７５にわたって、および／またはその周囲を通過する流体の流速を増加させ、指示電極３７５の「洗浄」を向上させるように定寸されることができる。部分３５９’は、断面積の減少に比例した量として流速を増加させるように、チャネル３５９の断面積の５０％未満、または未満チャネル３５９の断面積の４０％未満であることができる。電極３７５および３６０は、図１および図１Ａに示されるように、チャネル３５９内に全体的に常駐するように構成されることができる。代替として、電極３７５および／または３６０は、製造の間、チャネル３５９内により容易に位置付けられるように、チャネル３５９壁の真下に延在するように構成されることができる。

いくつかの実施形態では、チャネル３５９は、幅１ミクロン未満または１０ナノメートル未満の区画を伴うチャネル３５９等、極端に小寸法を伴う区画を備えることができる。本減少幅部分は、指示電極３７５と基準電極３６０との間に位置付けられ、指示電極３７５と基準電極３６０との間の「ゲート」として機能するように構成されることができる。これらの実施形態では、指示電極３７５および／または基準電極３６０を囲繞する溶液へおよび／またはそこからの累積拡散（例えば、拡散イオン数）は、減少幅部分のため、大幅に低減される。本累積拡散の低減は、電極間の液体の望ましくない拡散（指示電極３７５への基準溶液の望ましくない拡散等）の有意な影響を伴わずに、指示電極３７５と基準電極３６０との間により小さい分離距離（例えば、ｌｍｍ分離未満）を可能にする。減少幅部分に加えて、またはその代替として、以下の図６を参照して説明される、浸透性液界３６５’に類似する浸透膜等の多孔性膜または他の多孔性構造が、指示電極３７５と基準電極３６０との間等のチャネル３５９内に位置付けられることができる。これらの実施形態では、別個の流動導管（例えば、チャネル３５９の付加的支流）が、指示電極３７５を囲繞する場所等、浸透膜の遠位の場所を充填するために含まれることができる。別個の流動導管は、別個の流動導管内に閉塞をもたらす、またはその流動を単一方向に制限するような１つ以上の手動または自動弁を含んでもよい。１つ以上の弁を含む、そのような代替流動導管は、以下の図４Ｃを参照して詳細に説明され、較正手技が行われた後、流動を少なくとも１つの方向に制限するように構成されることができる。代替として、浸透膜が、以下の図４Ｄを参照して説明されるように、較正手技が行われた後、チャネル３５９内に挿入されることができる。

筐体３１５はさらに、ポンプ３２１等の１つ以上の流体推進機構に動作可能に接続される、流体の供給部である、リザーバ３２２を囲繞する、および／または含む。代替として、または加えて、流体供給リザーバの少なくとも一部は、図１０を参照して以下に説明されるように、使い捨てプローブ３５０内に位置付けられてもよい。電子機器モジュール３２０は、ポンプ３２１に動作可能に接続され、典型的には、リザーバ３２２から、ポート３１６を通して、プローブ３５０の流体チャネル３５９内に流体を流対するように、ポンプ３２１を制御するように構成される。ポンプ３２１はさらに、流体チャネル３５９から、その中にプローブ３５０の遠位端３５３が設置されている、試料溶液等の試料溶液から流体を引き込むように、リザーバ３２２内に流体を引き込むように構成されることができる。代替として、または加えて、リザーバ３２２は、以下の図１０を参照して説明されるように、使い捨てプローブ３５０の１つ以上の部分内に位置付けられることができる。これらの実施形態では、ポンプ３２１は、リザーバから、チャネルを通して、１つ以上の電極を囲繞する場所に推進される流体等、流体をプローブ３５０の１つ以上のチャネル内に推進させるように、リザーバ３２２と動作可能にインターフェースをとるように構築および配列されることができる。これらの実施形態では、ポンプ３２１は、プローブ３５０のプランジャを移動させるように構成される、平行移動可能プランジャまたは駆動機構、プローブ３５０の管類内の流体を推進するように構成される、蠕動駆動等の回転または線形蠕動流体駆動、プローブ３５０内の伝導性溶液を推進するように構成される、磁気駆動等の磁気流体力学駆動、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、機構等、流体接触または非流体接触機構を備えることができる。

いくつかの実施形態では、筐体３１５は、廃棄された試料溶液を収集するためのリザーバ等、図示されないが、リザーバ３２２に類似する、第２のリザーバを含む。流体チャネル３５９から引き込まれる流体は、リザーバ３２２内の基準溶液の純度を維持するように、第２のリザーバ内に圧送されることができる。システム３００は、読取機３１０、プローブ３５０、またはシステム３００の別の構成要素内に位置付けられる、および／またはその中に挿入可能な１つ以上のリザーバ等、リザーバ３２２等の１つ以上のリザーバを含むことができる。これらのリザーバは、基準溶液を維持する、基準溶液を受容する、廃棄された溶液を受容する、およびこれらの組み合わせを行うように構築および配列されることができる。いくつかの実施形態では、ポンプ３２１は、注射器ポンプ、容積型ポンプ、空気圧ポンプ、エレクトロウェッティング機構、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、電気機械または微小流体圧送デバイスを備える。いくつかの実施形態では、ポンプ３２１は、注射器、ピペット、マイクロピペット、流体を送達するために破壊および／または圧縮されるように構成されるチャンバ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、圧送アセンブリ等の手動圧送アセンブリを備えることができる。

流体チャネル３５９が、電気伝導性物質（例えば、基準溶液、試料溶液、またはこれらの組み合わせ）で充填されると、流体チャネル３５９内の流体は、電気導体として作用し、本電気伝導は、電極３６０と３７５との間の電気回路を完成させ、システム３００は、指示電極３７５と基準電極３６０との間の電位差測定値（すなわち、電圧差の測定値）等、電気測定を行うように構築および配列される。代替として、または加えて、電流測定（すなわち、電流）および／または抵抗測定が、試料のｐＨ値を判定するために行われることができる。

次に、図２を参照すると、本発明の概念による、使い捨てセンサを較正し、試料溶液のｐＨレベルを読み取るためのアルゴリズムのための流れ図が、図示される。前述の図１および１Ａを参照して説明されるようなシステムが、自動的に、較正されるように構築および配列される。図２のアルゴリズムは、ステップ２００から２３０を含む。図１および１Ａの構成要素およびその関連付けられた参照番号は、図２のアルゴリズムの例示的実施形態を説明するために使用される。ステップ２００では、使い捨てプローブ３５０の近位端３５２が、読取機３１０のポート３１６内に挿入される。いくつかの実施形態では、プローブ３５０は、以下の図１０を参照して説明されるように、可撤性に着脱可能な遠位端部分を備えることができ、遠位端部分はまた、ステップ２００の間、取り付けられることができる。

ステップ２０５では、１つ以上の事前較正動作を含む、随意のステップが、行われることができる。システム電子機器モジュールは、ポート３１６内のプローブ３５０の適切な係合の確認、電極３６０および／または３７５と電子機器モジュール３２０の間の電気接続の確認、プローブ３５０の製造番号の記録および／または確認、プローブ３５０の構成の判定、およびこれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない、システム準備条件を判定するための１つ以上の別個のアルゴリズムを含むことができる。

ステップ２１０は、基準電極および指示電極を備える、プローブ３５０のセンサ部分の感度および他の性能特性を判定する自動化された較正手技等、プローブ３５０の自動化された較正を行うことを含む、ステップ２１０ａおよび２１０ｂを含む。ステップ２１０は、読取機３１０のユーザインターフェース制御を介して等、オペレータによって、またはプローブ３５０が読取機３１０に動作可能に取り付けられた後、固定時間等において、自動的に、開始されることができる。ステップ２１０ａでは、基準溶液は、リザーバ３２２から、ポンプ３２１等を介して、流体チャネル３５９内に圧送される。いくつかの実施形態では、基準溶液は、前述の図１を参照して説明されるように、読取機３１０内のリザーバから圧送される。代替として、または加えて、基準溶液は、以下の図１０を参照して説明されるように、プローブ３５０内のリザーバから圧送されることができる。圧送される基準溶液は、基準電極３６０および指示電極３７５を被覆し、そこに電子機器モジュール３２０が接続される電気回路を完成するように構成される。基準溶液は、流体の１つ以上の所定の体積（例えば、ボーラス）の形態で流体チャネル３５９内に送達されることができる。加えて、または代替として、チャネル３５９内への流体送達は、基準溶液の存在下、測定された電極応答に基づく流体送達等、フィードバック制御方式で送達されることができる。これらの実施形態では、流体流動は、電圧が閾値を超えるとき等、十分な量の基準溶液がチャネル３５９内に圧送されたとシステムが判定した後、停止することができる。

いくつかの実施形態では、ポンプ３２１は、遠位端３５３に位置付けられる源等の外部源から、基準溶液を流体チャネル３５９内に引き込むために使用され、リザーバ３２２の代替として、またはそれに加えて使用されることができる。

使用される１つ以上の基準溶液は、ＫＣ１溶液、可変化学組成物の緩衝溶液、可変ｐＨの緩衝溶液、およびこれらの組み合わせから成るリストから選択されることができる。

ステップ２１０ｂでは、単一点較正または複数の点較正等の較正動作が、行われる。いくつかの実施形態では、単一点較正が、行われる。較正は、典型的には、測定されるべき未知の試料溶液に対する応答が適切に妨害され得るように、既知の溶液内の基準電極３６０に対する指示電極３７５の応答を判定するために行われる。指示電極と基準電極との間の電気挙動の差異として、各電極が同一の基準溶液によって被覆されるときに産生される電圧の差異が挙げられ得る。ステップ２１０ｂにおいて行われる較正は、以下のステップ２２５において行われる試料溶液のｐＨの判定等、１つ以上の後続ステップにおいて、モジュール３２０によって考慮されるように、本電圧差を判定することができる。いくつかの実施形態では、電極３６０および３７５は、ＩｒＯｘ電極である。ＩｒＯｘ電極は、以下の式１によって説明され得るような溶液と電極の表面との間に電位を産生する。
Ｖ_ｉ＝ｍ_ｉ＊ｐＨ＋ｂ_ｉ
式中、Ｖは、測定された電圧であって、ｐＨは、溶液の実際のｐＨであって、ｍは、電極の感度であって、ｂは、オフセット電圧であって、下付き文字ｉは、具体的電極を表す。典型的には、感度ｍは、指示電極３７５および基準電極３６０等、電極のそれぞれに対して一定であると仮定される。オフセット電圧ｂは、較正動作によって判定される。

使用時、ｐＨ値は、２つの電極、すなわち、既知の緩衝溶液ｐＨ_ｒｅｆ中の基準電極と試料溶液ｐＨ_ｔｅｓｔ中の指示電極との間の電圧差を測定することによって判定される。本測定のための式は、式２に示される。
Ｖ_ｒｅｆ−ｖ_ｉｎｄ＝ｍ_ｒｅｆ＊ｐＨ_ｒｅｆ−ｍ_ｉｎｄｐＨ_ｔｅｓｔ＋ｂ_ｒｅｆ−ｂ_ｉｎｄ
式中、Ｖ_ｒｅｆおよびＶ_ｉｎｄ、ｍ_ｒｅｆおよびｍ_ｉｎｄ、ならびにｂ_ｒｅｆおよびｂ_ｉｎｄは、それぞれ、基準および指示電極に対する、電位、感度、およびオフセットである。ｐＨ_ｒｅｆは、基準溶液の実際のｐＨであって、ｐＨ_ｔｅｓｔは、試験溶液のｐＨである。単一測定では、Ｖ_ｒｅｆ−Ｖ_ｉｎｄ＝Ｖが、測定され、したがって、式２は、式３に記述され直されることができる。
Ｖ＝ｍ_ｒｅｆ＊ｐＨ_ｒｅｆ−ｍ_ｉｎｄ＊ｐＨ_ｔｅｓｔ＋ｂ_ｒｅｆ−ｂ_ｉｎｄ
単一点較正の場合、ｍ_ｒｅｆ＝ｍ_ｉｎｄ＝ｍであると仮定し、したがって、式３は、式４として記述され直されることができる。
Ｖ＝ｍ＊ｐＨ_ｒｅｆ−ｍ＊ｐＨ_ｔｅｓｔ＋ｂ_ｒｅｆ−ｂ_ｉｎｄ
較正の間、両電極は、基準溶液で被覆され、したがって、ｐＨ_ｒｅｆ＝ｐＨ_ｔｅｓｔは、既知の値であって、したがって、センサは、ｂ＝ｂ_ｒｅｆ−ｂ_ｉｎｄとして定義される、ｂ_ｒｅｆとｂ_ｉｎｄとの間の差異を見出すように較正されることができる。図２のステップ２２５では、試料溶液ｐＨの測定は、基準溶液を指示電極３７５から除去することによって行われ（前述のように、露出された指示電極３７５を試料溶液中に浸漬するか、または試料溶液をチャネル内に引き込み、指示電極３７５を被覆することのいずれかによって）、新しい電圧差が、指示電極３７５と基準電極３６０との間で測定される。本新しい電圧差は、式５として記述されることができる。
Ｖ＝ｍ＊ｐＨ_ｒｅｆ−ｍ＊ｐＨ_ｔｅｓｔ＋ｂ
ここでは、値ｂは、単一点較正ステップにおいて判定された。未知の値ｐＨ_ｔｅｓｔは、以下に説明されるように、図２のステップ２２０および２２５において、電子機器モジュール３２０によって判定されることができる。

ステップ２２０では、試料溶液が、指示電極３７５と接触される。いくつかの実施形態では、プローブ３５０の遠位端３５３が、試験されるべき試料溶液中に設置される。ポンプ３２１は、指示電極３７５を被覆するように、試料溶液を流体チャネル３５９内に引き込む。流体チャネル３５９内および基準電極３６０と指示電極３７５との間の場所において、基準溶液は、試料溶液に接触する。いくつかの実施形態では、流体チャネル３５９は、断面積を制限する、流速を制御する、および／または望ましくない拡散を防止するように構成される、浸透膜を含めること等によって、チャネル３５９内の試料および基準溶液の混合を最小限にする、または防止するように構築および配列される。ステップ２２５では、試料のｐＨが、判定される。いくつかの実施形態では、電子機器モジュール３２０は、指示電極３７５と基準電極３６０との間の電圧差を測定する。本電圧差は、ここに繰り返される、式５を使用して、ｐＨに変換される。
Ｖ＝ｍ＊ｐＨ_ｒｅｆ−ｍ＊ｐＨ_ｔｅｓｔ＋ｂ
式中、ｐＨ_ｒｅは、基準溶液が、依然として、基準電極３６０を被覆しているため、既知であって、ｍは、製造業者から既知であると仮定され、ｂは、ステップ２１０における１点較正から既知であって、Ｖは、測定された、したがって、ｐＨ_ｔｅｓｔは、計算されることができる。同様に、較正曲線も、以下の図３を参照して詳細に論じられるように、ｐＨ値とともに、典型的には、ディスプレイ３１３上に数値または英数字形態で提供される。

ステップ２３０では、ｐＨが測定された後、プローブ３５０は、新しいプローブ３５０が、後続読取を行うために使用され得るように、読取機３１０から除去され、廃棄される。代替実施形態では、プローブ３５０は、システム３００によって制限される複数回の測定等、複数回のｐＨ測定のために構築および配列されることができる（例えば、プローブ３５０あたり１０回未満の測定）。複数回の測定は、複数回の類似または異なる較正手技等、ステップ２１０を複数回行うこと等によって、複数回の較正ステップを含むことができる。複数回の測定は、以下の図１０を参照して説明されるように、プローブ３５０の先端部分を交換すること等によって、プローブ３５０の一部を交換することによって行われることができる。

次に、図３を参照すると、本発明の概念による、較正曲線のグラフが、図示される。指示および基準電極の測定された電位差間の予測される関係は、線３４０によって示される。線３４０は、電子機器モジュールによって測定される電圧等、測定された電圧と測定されている溶液のｐＨ値を関連させる。線３４０の傾きｍ_{ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ}は、指示電極の予測される感度を表す。感度ｍは、測定の持続時間の定数であると仮定され、製造の間に試験される電極のものと値が等しい。前述の図２を参照して説明される較正プロセス等の較正プロセスは、線３４０のオフセットｂを判定するために行われることができる。オフセットｂは、既知のｐＨ溶液中の指示電極と基準電極との間の電位差を測定することによって判定され、線３４０は、線３４０が点ｂを通して通過するようにオフセットされる。

線３４５は、傾きｍ_{ａｃｔｕａｌ}を有する、個々のｐＨセンサに対する電圧とｐＨ値との間の実際の関係を表す。感度の変動は、本明細書に説明されるｐＨセンサ等のｐＨセンサを使用して、行われるｐＨの読取に変動をもたらす。いくつかの実施形態では、ｐＨ測定値正確度における容認可能範囲は、領域３４９によって表される、容認可能変動を含む。点３４１は、ｐＨセンサを使用して得られる可能性として考えられる測定値を表す。点３４１は、電圧示度値約６００ｍＶを示し、これは、センサの感度に対して仮定される値ｍ_{ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ}を使用すると、ｐＨ約３．７に相関する。点３４６は、センサの実際の未だ未知の感度ｍ_{ａｃｔｕａｌ}を使用した、点３４１における電圧示度値と等しいが、実際のｐＨ−１．８に相関する、電圧示度値を示す。

本未知のセンサ感度によって生じる不正確性でも、基準較正溶液のものに近似するｐＨを伴う試料溶液において行われる測定は、固有の誤差がほとんどない。図３に示される実施形態では、基準溶液は、ｐＨ７．０を有し、改良された結果は、示されるようなｐＨ６．０〜８．０を伴う試料溶液等、試料溶液が７．０に近似するｐＨを有するときに達成され、これは、ｍ_{ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ}とｍ_{ａｃｔｕａｌ}との間の差異によって生じる誤差を減少させる。いくつかの実施形態では、システム３００は、センサを較正し、ｐＨ読取を行い、次いで、試料溶液の測定されたｐＨに近似するよう基準溶液を用いてセンサを再較正するように構成および配列されることができる。第２の測定が、次いで、試料溶液から行われ、可能性として考えられる誤差が少ない示度値を提供することができる。

いくつかの実施形態では、較正は、オフセットｂおよび傾きｍ_{ａｃｔｕａｌ}の両方が判定されることができるように、２つ以上の基準溶液を含むことができる。

次に、図４Ａおよび４Ｂを参照すると、本発明の概念による、それぞれ、流体チャネルの外側に指示電極を備える、使い捨てプローブの上面図および側面図が、図示される。プローブ３５０は、近位端３５２および遠位端３５３を有する、筐体３５１を備える。流体チャネル３５９は、近位端３５２から遠位端３５３の近位の点まで延在する。プローブ３５０はさらに、基準電極３６０と、指示電極３７５と、ワイヤ３６１および３７１とを備える。ワイヤ３６１および／またはワイヤ３７１はそれぞれ、絶縁体によって囲繞される１つ以上のワイヤまたは電気伝導性経路等、１つ以上の電気ワイヤまたは１つ以上の個別の電気経路を含むことができる。ワイヤ３６１および／またはワイヤ３７１は、空気または他の絶縁材料によって分離され、短絡を防止する、１つ以上の電気トレース等、１つ以上の電気トレースを備えることができる。基準電極３６０は、チャネル３５９を通して輸送される流体が基準電極３６０に接触するように、流体チャネル３５９内に位置付けられる。プローブ３５０の遠位端３５３に近接して位置付けられる、指示電極３７５は、指示電極３７５と試料溶液との流体接触が、流体チャネル３５９を通した流体の流動によって生じないように、流体チャネル３５９の外側に位置付けられる。指示電極３７５は、遠位端３５３が、試料溶液内に設置され、および／または試料溶液が、遠位端３５３に送達されると、試料溶液と接触される。

プローブ３５０は、図１の読取機３１０等の再使用可能読取機に動作可能に接続するように構成される。前述の図２を参照して説明される較正手技等の較正手技の間、プローブ３５０は、プローブ３５０（例えば、読取機内のリザーバから）の近位端から、すなわち、プローブ３５０内のリザーバ（図示されないが、以下の図１０を参照して説明される）から、基準溶液を送達（例えば、圧送）することによって、および／またはプローブ３５０の遠位端から基準溶液を送達すること等によって、囲繞指示電極３７５を液滴３７６の形態における基準溶液で囲繞するように構成される。液滴３７６は、プローブ３５０が前述のように較正され得るように、電極３６０と３７５との間に電気接続を形成する。較正手技が行われた後、液滴３７６は、プローブ３５０の遠位端３５３が試料溶液中に設置されるとき等、試料溶液によって変位される。合流点である、液界３６５が、チャネル３５９内の基準溶液と試料溶液との間に形成される。液界３６５は、２０１２年５月１７日出願の米国特許出願第１３／５１０，４５０号「ｐＨ Ｓｅｎｓｏｒ」を参照して説明され、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれるように、流体チャネル３５９内の基準溶液および流体チャネル３５９の遠位端に近接する試料溶液を介して、電極３６０と３７５との間の電気接続を維持する。図４Ａおよび４Ｂの実施形態では、指示電極３７５が、測定の間、試料と継続して接触しているため、試料のｐＨ溶液の継続測定が、行われることができる。いくつかの実施形態では、延長試験時間および／または劣化防止手技が、指示電極３７５に向かった試料溶液の拡散による基準溶液の劣化を防止するように行われることができる。これらの実施形態では、付加的基準溶液が、チャネル３５９を通して圧送されることができる（拡散された試料溶液を基準電極３６０から離れるように移動させる）。液界３６５は、試料溶液液滴を再適用することによって、または指示電極３７５を試料溶液中に再挿入することによって、再確立される。本手技あるいは他の延長試験時間および／または劣化防止手技は、所定の時間間隔において行われる複数の手技等、単回または複数回、行われることができる。

次に、図４Ｃを参照すると、本発明の概念による、浸透膜および分流チャネルを含む、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図が、図示される。図４Ｃのプローブ３５０は、近位端３５２および遠位端３５３を伴う筐体３５１、基準電極３６０、指示電極３７５、およびチャネル３５９等、図４Ａおよび４Ｂのプローブ３５０に類似する構成要素を含むことができる。図４Ｃのプローブ３５０はさらに、チャネル３５９内の基準電極３６０と指示電極３７５との間に位置付けられる、浸透膜３９５を含む。浸透膜３９５は、基準電極３６０から指示電極３７５への基準溶液の望ましくない拡散および／または指示電極３７５から基準電極３６０への１つ以上の流体の望ましくない拡散等、基準電極３６０と指示電極３７５との間の流体の望ましくない拡散を最小限にするように構成されることができる。浸透膜３９５は、剛性または可撓性であることができる、または剛性および可撓性部分の両方を含有することができる。浸透膜３９５は、薄いまたは厚くあることができ、Ｔｅｆｌｏｎ、セラミック、ガラス、ポリエチレン、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、材料を備えてもよい。浸透膜３９５は、浸透膜３９５の両側の液体間の電気接続を可能にするように構成されることができる。浸透膜３９５は、液界として作用する、または液界に近接する場所にあるように構成されることができる。基準溶液を浸透膜３９５を通して通過させることを要求せず、較正のため、指示電極３７５を基準溶液で迅速に湿潤させるために、プローブ３５０はさらに、分流チャネルである、代替経路３９３を含む。弁アセンブリ３９４は、筐体３５１に搭載され、代替経路３９３内の流動を選択的に閉塞するように位置付けられる。弁アセンブリ３９４は、図４Ｃでは、経路３９３を通した流動を防止するように、閉鎖位置に示される。呼水および較正手技の間、弁アセンブリ３９４は、開放され、基準溶液が、経路３９３を通して通過し、基準電極３６０および指示電極３７５を囲繞する面積を含む、チャネル３５９に完全に呼水を差すことを可能にする。呼水および／または１つ以上の較正手技後、弁アセンブリ３９４は、閉鎖され、浸透膜３９５を通して進行する基準電極３６０と指示電極３７５との間の流動を制限する。弁アセンブリ３９４は、図示されないが、図１の読取機３１０等の取り付けられた読取機の制御回路へと近位に進行する、１つ以上のワイヤによって駆動されるソレノイド等、経路３９３を閉塞させる、ソレノイド駆動式ピストンを備えることができる。代替として、弁アセンブリ３９４は、経路３９３内の流体流動を一方向に、すなわち、図４Ｃに示されるように、ページの右に可能にするように配向される、ダックビル弁等、一方向弁を備えることができる。弁アセンブリ３９４は、機械または電気機械弁アセンブリを備えてもよい。弁アセンブリ３９４は、オペレータによって、手動で起動されてもよい、または較正または他の手技が完了後、取り付けられた読取機等を介して、自動的に動作されてもよい。

次に、図４Ｄを参照すると、本発明の概念による、オペレータ挿入可能浸透膜を含む、使い捨てｐＨ感知プローブの上面図が、図示される。図４Ｄのプローブ３５０は、近位端３５２および遠位端３５３を伴う筐体３５１、基準電極３６０、指示電極３７５、およびチャネル３５９等、図４Ａおよび４Ｂのプローブ３５０に類似する構成要素を含むことができる。図４Ｃのプローブ３５０はさらに、チャネル３５９内の基準電極３６０と指示電極３７５との間の場所に、オペレータによってスロット３９６内に挿入されて示される、浸透膜３９５を含む。浸透膜３９５は、電極３６０から指示電極３７５への基準溶液の望ましくない拡散等、基準電極３６０と指示電極３７５との間の流体の望ましくない拡散を最小限にするように構成されることができる。プローブ３５０に迅速に呼水を差すために、浸透膜３９５は、除去される、またはスロット３９６内に未だ存在せず、基準溶液を、基準電極３６０および指示電極３７５を囲繞する面積を含む、チャネル３５９を通して通過させることができる。呼水および／または１つ以上の較正手技後、浸透膜３９５は、スロット３９６内に挿入され、基準電極と指示電極３７５との間に流動を生じさせ、浸透膜３９５を通して通過させる。代替実施形態では、浸透膜３９５は、使用の間、定位置に留まり、一方向弁として構成され、単一方向における流体の流動を可能にする（例えば、呼水を可能にする）一方、反対方向における流動を防止する（例えば、流体の望ましくない拡散を防止する）。浸透膜３９５の一方向弁構造は、ダックビル弁、または流体力が第１の方向から印加されると、折重または別様に歪曲する一方、流体力が反対方向から印加されるとき、その形状を維持する、弁を備えることができる。

次に、図５Ａおよび５Ｂを参照すると、本発明の概念による、それぞれ、可撤性遠位カバーを伴う流体チャネルを備える、使い捨てプローブの上面図および側面図が、図示される。プローブ３５０は、類似参照番号が使用される、前述の図４Ａおよび４Ｂのプローブ３５０と同様に構成される構成要素を備える。筐体３５１は、流体チャネル３５９を被覆し、可撤性遠位部分である、キャップ３５５を含む。基準電極３６０は、キャップ３５５の近位の流体チャネル３５９内に位置付けられる。プローブ３５０の遠位端３５３に近接して位置付けられる、指示電極３７５もまた、流体チャネル３５９の一部内に位置付けられる。キャップ３５５が定位置の状態で、図前述の２を参照して説明される較正手技等の較正手技が、行われることができる。較正は、基準溶液が、較正の間、電極３６０および３７５を被覆するように、キャップ３５５によって画定されるチャネル部分を含む、流体チャネル３５９内に基準溶液を圧送することを含むことができる。

次に、図５Ｃを参照すると、キャップ３５５は、較正手技が行われた後等に、除去され、指示電極３７５の近位でチャネル３５９を終端させ、指示電極３７５が、直接、試験試料に暴露されることを可能にする。図４Ａおよび４Ｂの実施形態と同様に、プローブ３５０は、新しく露出された指示電極３７５を備える、プローブ３５０の遠位端が、試料溶液中に設置されるとき等、試料のｐＨ溶液の継続測定が行われ得るように、構築および配列される。これらの実施形態では、液界３６５は、基準溶液充填流体チャネル３５９とプローブ３５０の遠位先端が没水される試料溶液との間に形成される。本時点において、前述の図１を参照して説明される読取機３１０等の測定デバイスが、ｐＨ測定を行う。

次に、図５Ｄおよび５Ｅを参照すると、それぞれ、本発明の概念による、可撤性遠位カバーを伴う流体チャネルを備える、使い捨てプローブの上面図および拡大上面図が、図示される。プローブ３５０は、前述に詳細に説明されたように、流体チャネル３５９を含む。プローブ３５０の遠位端３５３は、指示電極３７５の少なくとも一部を露出させるために、流体チャネル３５９内に開口部を含むことができる。プローブ３５０はさらに、流体チャネル３５９内の開口部をシールし、指示電極３７５を被覆するように構成される（例えば、チャネル３５９の１つ以上の開口部の周囲における１つ以上の接着性シールカバー３５５’の使用を介して）、カバー３５５’を備える。いくつかの実施形態では、プローブ３５０は、本明細書に説明される較正手技等の較正手技において使用される基準溶液等の基準溶液で事前に充填されることができる。カバー３５５’は、プローブ３５０から剥離され、指示電極３７５を流体チャネル３５９内に露出させること等によって、除去されるように構成されることができる。いくつかの実施形態では、カバー３５５’は、指示電極３７５が、部分的に、チャネル３５９内にあって、部分的に、露出されるように、指示電極３７５の１つ以上の部分（例えば、指示電極３７５の上部および／または側面）を露出させるように定寸されるおよび位置付けられる、１つ以上の開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、プローブ３５０は、使用に先立って送達される基準溶液と乾燥状態で格納および／またはパッケージ化されることができる（例えば、基準溶液または他の液体がチャネル３５９および／または基準電極３６０に接触しない）。流体チャネル３５９を基準溶液で充填することを含む、較正手技は、カバー３５５’が除去され、プローブ３５０が再使用可能読取機内に挿入された後等に行われることができる。

次に、図６を参照すると、本発明の概念による、複数の流体チャネルと、複数の基準電極と、浸透性液界とを備える、使い捨てプローブの端面図が、図示される。プローブ３５０は、筐体３５１を備える。筐体３５１は、流体チャネル３５９ａ、３５９ｂ、３５９ｃ、および３５９ｄを備える。プローブ３５０はさらに、それぞれ、流体チャネル３５９ａ、３５９ｂ、３５９ｃ内に位置付けられる、基準電極３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃを備える。プローブ３５０はさらに、流体チャネル３５９ｄ内に位置付けられる指示電極３７５を備える。プローブ３５０はさらに、浸透性液界３６５’、典型的には、基準電極３５９ａ−３５９ｃと指示電極３５９ｄとの間に伝導性流体ベースの電気接続を提供するように構築および配列される、浸透膜を備える。液界３６５’および／または筐体３５１はさらに、前述の図４Ｃおよび４Ｄを参照して説明されるように、浸透膜３９５を参照して前述されたようなその多孔率を制限すること等によって、チャネル３５９ａ−３５９ｄ間の溶液の混合を最小限にする、または防止するように構築および配列されることができる。流体チャネル３５９ａ−３５９ｃは、図１の読取機３１０等の読取機の流体ポート等を介して、基準溶液で充填されることができる。読取機は、異なるｐＨ値を伴うリザーバまたは溶液等、複数の基準溶液リザーバを備えるように構築および配列されることができ、さらに、チャネル３５９ａ−３５９ｃがこれらの溶液で充填され得るように、プローブ３５０に動作可能に取り付けられるように構築および配列される。いくつかの実施形態では、読取機または他の流体送達デバイスは、１つ以上の類似または異なる基準溶液をチャネル３５９ａ−３５９ｃのうちの１つ以上に選択的に送達するように構成されることができる。

次に、図６Ａを参照すると、本発明の概念による、溶液のｐＨを判定するために使用される、複数の測定された電圧のグラフが、図示される。図６のプローブ３５０は、チャネル３５９ａ−３５９ｃがそれぞれ、異なるｐＨレベルの基準溶液で充填されるように、構築および配列されることができる。図６Ａに示される実施形態では、チャネル３５９ａは、ｐＨ約４を伴う基準溶液を備え、チャネル３５９ｂは、ｐＨ約７の基準溶液を備え、チャネル３５９ｃは、ｐＨ約１０の基準溶液を備える。指示電極３７５は、前述の図１を参照して説明されるように、１つ以上の圧送機構によって、試料溶液をチャネル３５９ｄ内に引き込むこと等によって、試料溶液に暴露される。代替として、または加えて、指示電極３７５は、前述の図４Ａおよび４Ｂを参照して説明されるように、または図５Ａ−５Ｃを参照して説明されるように、直接、試料溶液に暴露される。試料溶液に暴露された指示電極３７５と、それぞれ、ｐＨ約４、７、および１０を伴う緩衝溶液に暴露された基準電極３５９ａ、３５９ｂ、および３５９ｃとの間の電位差が、図６Ａのグラフに示されるように、プロットされる。前述の図１の読取機３１０および電子機器モジュール３２０等の取り付けられた読取機および関連付けられた電子機器は、当業者に公知の「最良適合」アルゴリズム等、グラフ内にプロットされた複数のデータ点間の最良適合線を判定するように、「最良適合」アルゴリズムを含むことができる。これらの実施形態では、該最良適合線のゼロ交差は、試料溶液のｐＨと等しい。いくつかの実施形態では、図６のプローブ３５０は、本明細書に説明される１つ以上の較正方法等を用いて、較正されることができる。

次に、図７を参照すると、本発明の概念による、試料のｐＨを測定するように構成される、システムのための誤差検出アルゴリズムの流れ図が、図示される。ステップ７００では、測定電圧等、値が、測定される。測定される電圧は、それぞれ、基準溶液に暴露されるとき、または基準電極が、基準溶液に暴露され、指示電極が、試料溶液に暴露されるとき等の指示電極と基準電極との間の電位差を含むが、それに限定されない。代替として、または加えて、測定される値は、温度、圧力、電流、抵抗、磁場の存在または強度、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、パラメータの値を含むことができる。

ステップ７１０では、測定された値は、測定の特定の時間において容認可能なレベルで測定された値等、測定された値が容認可能であるかどうか判定するように構成される、閾値（例えば、所定の値）と比較される。測定された値が、容認可能であると判定される場合、図７に示されるように、アルゴリズムは、完了する、またはステップ７００が、繰り返されることができる。ステップ７００および／または７１０の繰り返しは、継続ベースで、あるいは規則的または不規則的時間間隔で断続的に、行われることができる。

ステップ７１０において行われる比較が、容認不可能である場合、ステップ７２０が、行われ、アラートモードに入る。アラートモードは、本発明のｐＨ感知システムに、可聴アラートを介して、および／または前述の図１のシステム３００のユーザインターフェース等のユーザインターフェース上に表示される情報を介して等、ユーザに通知させることができる。いくつかの実施形態では、継続測定は、アラートモードに入った後、阻止される。他の実施形態では、１つ以上の保守手技および／または反復試験が、付加的測定が行われるのに先立って行われる。

次に、図８を参照すると、本発明の概念による、使い捨てｐＨ感知プローブ部分および再使用可能アクセスポートの斜視図が、図示される。アクセスポート３３０は、プローブ部分４５０を摺動可能に受容し、それに動作可能に係合するように構築される。アクセスポート３３０は、前述の図１の読取機３１０の電気機械的ポート３１６等、読取機の一体型取付ポートを備えることができる。代替として、アクセスポート３３０は、プローブ（例えば、図１のプローブ３５０）の複数回使用近位部分を備えることができる。これらの実施形態では、アクセスポート３３０およびプローブ部分４５０等の単回使用遠位部分を含む、プローブは、アセンブリとして、再使用可能読取機と一体型の別個の取付ポート（例えば、図１の読取機３１０のポート３１６）内に挿入されることができる。読取機およびこれらの２つの部品から成るプローブを備えるシステムは、以下の図１０を参照して詳細に説明される。アクセスポート３３０は、開口部３３２を囲繞する、筐体３３１を備える。開口部３３２は、電気的に、機械的に、および／または流動的に、プローブ部分４５０の１つ以上の構成要素に接続するように、プローブ部分４５０を摺動可能に受容するように構成される。いくつかの実施形態では、プローブ部分４５０は、図示されないが、典型的には、以下のように構成される、スナップ係止特徴等の係止特徴を含むことができる。係止特徴は、プローブ部分４５０をアクセスポート３３０内に固定して固着するように構成されることができる。係止特徴はさらに、力の克服によって、またはプローブ部分４５０をアクセスポート３３０から解除するように構成される解除機構等によって、動作可能に解除されるように構成されることができる。

アクセスポート３３０は、穿刺要素と、針３３５と、電気接点３３４とを含む。プローブ部分４５０は、図１、４Ａ、５Ａ、および／または６のプローブ３５０と類似構造および配列の複数の構成要素を含む。プローブ４５０は、遠位端３５３を含む、筐体３５１を備える。プローブ部分４５０はさらに、指示電極３７５と、基準電極３６０と、流体チャネル３５９と、ワイヤ３６１および３７１とを含む。流体チャネル３５９は、示されるように、プローブ３５０の近位端に位置付けられる、流体チャンバ３５８を備える。ワイヤ３６１および３７１は、それぞれ、接続パッド３６２および３７２で終端する。

接続パッド３６２および３７２は、指示電極３７５と基準電極３６０との間に電気連通を提供するように、アクセスポート３３０の電気接点３３４と、前述の図１の読取機３１０の電子機器モジュール３２０等のアクセスポート３３０に接続される１つ以上の電気構成要素とに係合するように構成される。

針３３５は、流体チャンバ３５８を穿刺し、流体チャネル３５９と、前述の図１の読取機３１０のリザーバ３２２等、アクセスポート３３０に接続される構成要素との間に流体連通を提供するように構成される。図８Ａは、針３３５の遠位端が、流体チャンバ３５８内に位置付けられるように、アクセスポート３３０内に動作可能に挿入されたプローブ３５０を図示する。いくつかの実施形態では、流体チャンバ３５８は、チャネル３５９を通して推進され、基準電極３６０および／または指示電極３７５を囲繞させられる、基準溶液等の１つ以上の基準溶液を含有する。流体推進は、本明細書で図１および１０を参照して説明されるように、取り付けられた読取機の１つ以上の圧送要素を介して達成されることができる。

次に、図９Ａ−９Ｅを参照すると、ｐＨ感知プローブ分注器の断面図が、本発明の概念による、複数の動作ステップに図示される。分注器９００は、筐体９０１と、捕捉アセンブリ９１０と、格納アセンブリ９５０と、出口ポート９３０とを備える。格納アセンブリ９５０は筐体９０１から延在する、壁９０２を備え、少なくとも部分的に、プローブ３５０ａおよび３５０ｂ等の複数のプローブ３５０を囲繞し、その位置を維持するように構成される。プローブ３５０は、前述の図１を参照して説明されるように、ｐＨ測定値を得るために、読取機と動作可能に係合されるように構築および配列されることができる。格納アセンブリ９５０は、各プローブ３５０が、関連付けられた上向きに力を受けるように、例証に示されるように、最底プローブ３５０に上向き方向に力を印加する、ばね９１７を含む。格納アセンブリ９５０はさらに、最上プローブ３５０（プローブ３５０ａ）を示されるような垂直位置ＶＩに維持するように、一時的に、最上プローブ３５０の移動を制限するように構築および配列される、突出部９１６等の１つ以上の突出部を含む。突出部９１６は、垂直力がばね９１７によって印加される間、最上プローブ３５０ａを位置ＶＩに維持するように構成される。いくつかの実施形態では、突出部９１６は、壁９０２から延在する材料の継続リングを備える。突出部９１６はさらに、最上プローブ３５０ａが、捕捉アセンブリ９１０によって印加される力等、付加的力が印加されると、垂直に平行移動することを可能にするように構成される。

捕捉アセンブリ９１０は、シャフト９１４と、キャップ９１３と、ばね９１１と、ワッシャ９１２と、捕捉要素である、先端９１５とを含む。ばね９１１は、付勢力を生成し、以下に説明されるように、先端９１５の位置を維持するように構成される。筐体９０１は、捕捉アセンブリ９１０のシャフト９１４に摺動可能に係合するように構成される、筐体９０１内の垂直伸長陥凹である、スロット９０９を備える。先端９１５は、以下に詳細に説明されるように、先端９１５がプローブ３５０ａの捕捉ポート９５５ａに係合すること等によって、１度に１つずつ、１つ以上のプローブ３５０の捕捉ポートに動作可能に係合するように構成される。いくつかの実施形態では、先端９１５および捕捉ポート９５５ａは、噛合ねじ山付き構成要素（例えば、捕捉ポート９５５ａ内の内側ねじ山が、先端９１５の外側ねじ山によって係合される）を備えることができる。これらの実施形態では、オペレータは、キャップ９１３を回転させ、先端９１５と捕捉ポート９５５ａを回転係合させるように、シャフト９１４および先端９１５を回転させることができる。加えて、または代替として、先端９１５およびプローブ３５０捕捉ポート（例えば、捕捉ポート９５５ａ）は、磁気連結構成要素、スナップ嵌合連結構成要素、摩擦係合構成要素、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）等のマジックテープ（登録商標）連結構成要素、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、構成要素対を備えることができる。

分注器９００はさらに、電子機器モジュール９２０と、圧送機構９２１と、リザーバ９２２と、アクセスポート９２３とを含む。アクセスポート９２３は、針９２４、典型的には、穿刺可能界面への流体アクセスを提供するように構成される、中空針を備える。電子機器モジュール９２０は、典型的には、アナログ回路、デジタル回路、バッテリまたはキャパシタ等の電力供給源、ソフトウェア、アルゴリズム、１つ以上のマイクロコントローラ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、構成要素等の１つ以上の電子構成要素を備える。リザーバ９２２は、１つ以上の基準溶液等の１つ以上の流体を格納するように構成される、１つ以上のチャンバを備える。圧送機構９２１は、リザーバ９２２の１つ以上のチャンバ内に含有される１つ以上の流体等、１つ以上の流体を推進するように構成されるポンプアセンブリ等のポンプアセンブリを備える。ポンプ機構９２１は、以下に説明されるように、リザーバ９２２からアクセスポート９２３に１つ以上の流体を推進するように構成されることができる。

次に、図９Ｂを参照すると、キャップ９１３が、押下され、ばね９１１を圧縮させ、先端９１５を捕捉ポート９５５ａと係合させる。いくつかの実施形態では、前述の回転等のさらなる作用が使用され、先端９１５と捕捉ポート９５５ａとの間の係合を完了することができる。

次に、図９Ｃを参照すると、キャップ９１３が、手動でおよび／またはばね９１１の力によって、その開始位置に垂直に平行移動され、プローブ３５０ａは、示されるように、垂直位置Ｖ２にある。プローブ３５０ａは、捕捉ポート９５５ａと先端９１５が取り付けられるため、垂直に平行移動する。プローブ３５０が、Ｖ２に垂直に位置付けられると、オペレータによって、示されるように、ページの右にキャップ９１３を摺動させることによって、水平に平行移動されるとき等、アクセスポート９２３と噛合するように水平に整合される。また、Ｖ２に位置付けられると、プローブ３５０は、オペレータによって、示されるように、ページの左にキャップ９１３を摺動させることによって、平平に平行移動されるとき等、出口ポート９３０を通して通過するように水平に整合される。

次に、図９Ｄを参照すると、キャップ９１３は、プローブ３５０ａの右端が、アクセスポート９２３との流体、電気、および／または機械的係合等、アクセスポート９２３に動作可能に係合するように、ページの右に平行移動される。ポンプ９２１によってリザーバ９２２から推進される基準溶液等の基準溶液のプローブ３５０ａへの送達、前述の図２を参照して説明される較正手技等の較正手技、電子機器モジュール９２０によってプローブ３５０ａに適用される電圧処理等の電圧処理、ｐＨ測定のためにプローブ３５０ａを準備するために行われる手技等の起動手技、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、１つ以上の動作等、多数の動作が、プローブ３５０ａに行われることができる。これらの動作は、３０秒未満または５分未満等、短い持続時間であることができる、あるいは１５分超または１時間超等、より長い時間周期を要求することができる。

次に、図９Ｅを参照すると、キャップ９１３は、プローブ３５０ａの左端が出口ポート９３０を通して通過するように、ページの左に平行移動される。本位置では、プローブ３５０ａは、前述の図１の読取機３１０等の読取機に動作可能に取り付けられることができる。読取機への取付に先立って、その間、またはその後、プローブ３５０は、試験されるべき試料溶液に接触されるように、分注器９００から完全に除去されることができる。

図９Ａから９Ｅに図示される種々のステップ間の時間周期は、短い持続時間または長い持続時間であることができる。いくつかの実施形態では、プローブ３５０ａは、図９Ｅに示されるように、出口ポート９３０を通して通過するために、左に平行移動されるのに先立って、有意な時間周期の間、図９Ｄに示されるように、アクセスポート９２３と係合される。プローブ３５０ａは、較正または電圧処理動作等の１つ以上の動作を生じさせるための時間周期の間、アクセスポート９２３と係合されたままであることができる。代替として、または加えて、プローブ３５０ａは、格納周期の間、アクセスポート９２３と係合されたままであることができる。

次に、図１０を参照すると、本発明の概念による、再使用可能読取機および２部品から成る挿入可能プローブを含む、ｐＨ測定システムの上面図が、図示される。挿入可能プローブは、複数回使用近位部分と、単回使用遠位部分とを備える。システム３００は、読取機３１０と、プローブ３５０とを含む。読取機３１０は、前述の図１の読取機３１０と類似構造であることができる。読取機３１０は、筐体３１５に搭載されたボタン３１２およびディスプレイ３１３を含む、ユーザインターフェース３１１を含む。読取機３１０は、電子機器モジュール、１つ以上のポンプまたは圧送機構、およびプローブ３５０の１つ以上の構成要素またはアセンブリと動作可能にインターフェースをとるように構成される他の構成要素およびアセンブリ等、筐体３１５の内部の種々の構成要素に動作可能に接続される、入力ポート３１６を含む。

プローブ３５０は、単回使用構成要素である、遠位プローブ部分４５０と動作可能に係合するように構成される、複数回使用構成要素である、近位プローブ部分３３０を備える。近位プローブ部分３３０および遠位プローブ部分４５０はそれぞれ、図８および８Ａの入力ポート３３０および遠位プローブ部分４５０と類似構造および配列であることができる。近位プローブ部分３３０は、近位端３５２を含む。リザーバ４２２は、プローブ部分３３０上または内に位置付けられ、ポンプアセンブリ４２１に近接する。リザーバ４２２は、それぞれ、１つ以上の供給された基準溶液を囲繞する１つ以上のチャンバ等、１つ以上のチャンバを含んでもよい。ポンプアセンブリ４２１は、本明細書に説明されるもの等の１つ以上の圧送機構を備えることができ、プローブ３５０が読取機３１０内に挿入されるとき等、読取機３１０の１つ以上の駆動要素によって動作可能に制御されるように構成されることができる。リザーバ４２２は、プローブ部分３３０の流体チャネル３５９’と流体連通する。突出コネクタ４３５もまた、チャネル３５９’と流体連通し、プローブ部分３３０の遠位端に位置付けられる。

遠位プローブ部分４５０は、近位プローブ部分３３０の突出コネクタ４３５と動作可能に係合するように定寸および構成される、受容コネクタ４３６を含む。取り付けられると、突出コネクタ４３５および受容コネクタ４３６は、近位プローブ部分３３０と遠位プローブ部分４５０との間において、両方向に、流体、電気信号、電気電力、光学信号、および／または光学電力の輸送を可能にする。例えば、図示されないが、詳細に前述されるようなワイヤは、試料のｐＨ溶液を判定するために使用される、電圧または他の測定を行うように、基準電極３６０および／または指示電極３７５を近位プローブ部分３３０に、最終的に、読取機３１０の電子機器モジュールに電気的に接続するために含まれることができる。代替実施形態では、遠位プローブ部分４５０は、突出コネクタ４３５等の突起を含み、近位プローブ部分３３０は、受容コネクタ４３６等の突起のための受容要素を含む。

遠位プローブ部分４５０は、突出コネクタ４３５および受容コネクタ４３６を介して、流体チャネル３５９’に流動的に接続される、流体チャネル３５９’’を含む。流体チャネル３５９’’は、図１０に示されるように、基準電極３６０および指示電極３７５の少なくとも一部を被覆するように進行する。遠位プローブ部分４５０が、近位プローブ部分３３０に動作可能に取着されると、流体は、リザーバ４２２から推進され（例えば、ポンプアセンブリ４２１によって推進される）、チャネル３５９’を通り、突出要素４３５および受容要素４３６を通して、チャネル３５９’’内に、最終的に、基準電極３６０および指示電極３７５を囲繞する場所に進行することができる。流体推進は、カバー指示電極３７５に以前に送達された基準溶液を引き出すように、いずれかの方向に起動されることができる。いくつかの実施形態では、近位プローブ部分３３０は、少なくとも５つの遠位プローブ部分４５０に連続して取り付けられるように、少なくとも５回の測定を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、近位プローブ部分は、それぞれ、少なくとも２０、少なくとも５０、または少なくとも１００個の遠位プローブ部分４５０に連続して取り付けられるように、少なくとも２０、少なくとも５０、または少なくとも１００回の測定を提供するように構成される。

図１０Ａでは、プローブ遠位部分４５０は、突出コネクタ４３５と受容コネクタ４３６を係合させること等によって、プローブ近位部分３３０内に挿入される。加えて、プローブ３５０は、プローブ近位部分３３０の近位端３５２を読取機３１０のポート３１６内に挿入すること等によって、読取機３１０内に挿入される。前述のような１つ以上の基準溶液を含む、基準溶液５００が、リザーバ４２２から送達され、チャネル３５９’の長さの大部分を充填する。代替として、または加えて、１つ以上の基準溶液は、読取機３１０から、すなわち、図示されないが、前述の１つ以上のリザーバから、推進されてもよい。基準溶液５００は、ポンプアセンブリ４２１によって推進されることができる。ポンプアセンブリ４２１は、図１のポンプ３２１等の読取機３１０の１つ以上の構成要素によって、給電、制御、動作、および／または別様に駆動されることができる。これらの実施形態では、読取機３１０のポンプアセンブリ４２１および／または圧送アセンブリは、単独で、または組み合わせて機能し、使い捨てプローブ３５０のプランジャを移動させるように構成される、平行移動可能プランジャまたは駆動機構、プローブ３５０の管類内の流体を推進するように構成される、蠕動駆動等の回転または線形蠕動流体駆動、プローブ３５０内の伝導性溶液を推進するように構成される、磁気駆動等の磁気流体力学駆動、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、機構等、流体接触または非流体接触機構を備えることができる。いくつかの実施形態では、ポンプアセンブリ４２１は、管類のある区画を備え、読取機３１０は、線形または回転式蠕動駆動機構を備える。いくつかの実施形態では、ポンプアセンブリ４２１は、１つ以上の流体駆動ピストンを備え、読取機３１０は、ピストンを平行移動または別様に移動させ、流体を推進させるように構成される、駆動機構を含む。

図１０Ｂでは、基準溶液５００がさらに、チャネル３５９を通り、突出コネクタ４３５および受容コネクタ４３６を通して、チャネル３５９’’内に送達される。基準溶液５００は、基準電極３６０と指示電極３７５との間の場所で終端するように示される。前述のステップでは、流体は、加えて、前述のような較正手技、電圧処理、またはプローブ３５０の１つ以上の構成要素上で行われる他の構成手技等の手技が行われ得る、場所等、指示電極３７５を被覆するように前進されてもよい。手技の完了後、基準溶液は、ポンプアセンブリ４２１の動作等を介して、ｐＨ測定のための試料溶液を受容する準備ができるように、図１０Ｂに示される場所で終端するために引き出されることができる。いくつかの実施形態では、基準溶液の引き出しと同時に、試料溶液は、チャネル３５９’’の遠位部分に引き込まれる、指示電極３７５を被覆し、基準溶液に接触し、指示電極３７５と基準電極３６０との間に液界を形成してもよい。

前述の説明及び添付の図面は、現時点において代表的な実施形態の多くの実施例を記載している。本発明の精神から逸脱することなく、またはその範囲を超えることなく、前述の教示に照らして、設計上の種々の改造例、追加例、および変形例が当業者には明らかであり、本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。特許請求の範囲に記載された本発明の文言上の範囲およびその均等範囲に属するあらゆる変更および変形は、本発明の範囲に含まれるものである。

Claims (34)

1. ｐＨ測定値を判定するためのシステムであって、
   使い捨てプローブであって、
   少なくとも１つの指示電極と、
   少なくとも１つの基準電極と、
   を備える、使い捨てプローブと、
   前記使い捨てプローブと動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供するように構成された読取機と、
   を備え、
   前記システムは、自己較正するように構築および配列されている、システム。
2. 前記システムは、前記少なくとも１つの基準電極が基準溶液と接触するとき、および、前記少なくとも１つの指示電極が前記試料と接触するとき、前記少なくとも１つの指示電極および前記少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、前記試料溶液の電位差測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構築および配列されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記システムは、前記少なくとも１つの基準電極が基準溶液と接触するとき、および、前記少なくとも１つの指示電極が前記試料と接触するとき、前記少なくとも１つの指示電極および前記少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、前記試料溶液の電流測定測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構築および配列されている、請求項１〜２のいずれかに記載のシステム。
4. 前記システムは、前記少なくとも１つの基準電極が基準溶液と接触するとき、および、前記少なくとも１つの指示電極が前記試料と接触するとき、前記少なくとも１つの指示電極および前記少なくとも１つの基準電極から受信された信号に基づいて、前記試料溶液の抵抗測定値に基づくｐＨ情報を提供するように構築および配列されている、請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記システムはさらに、前記使い捨てプローブを格納するように構築および配列された格納アセンブリを備える、請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記システムはさらに、少なくとも第２の使い捨てプローブを備え、前記格納アセンブリはさらに、前記少なくとも第２の使い捨てプローブを格納するように構築および配列されている、請求項５に記載のシステム。
7. 第２の使い捨てプローブをさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記使い捨てプローブは、複数の異なる試料に対する個々のｐＨ測定値を提供するように構築および配列されている、請求項１〜７のいずれかに記載のシステム。
9. 前記使い捨てプローブは、穿刺可能アクセスポートを備える、請求項１〜８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記使い捨てプローブは、近位部分および少なくとも２つの着脱可能遠位部分を備える、請求項１〜９のいずれかに記載のシステム。
11. 前記近位部分は、リザーバを備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記使い捨てプローブは、前記使い捨てプローブ内に含有される２つの流体の混合を最小限にするように構築および配列されている、請求項１〜１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記少なくとも１つの指示電極は、酸化イリジウム、ドープされた酸化ケイ素等の酸化ケイ素、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される材料から構築される、請求項１〜１２のいずれかに記載のシステム。
14. 前記少なくとも１つの基準電極は、酸化イリジウム、ドープされた酸化ケイ素等の酸化ケイ素、銀／塩化銀、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される材料から構築される、請求項１〜１３のいずれかに記載のシステム。
15. 流体チャネルをさらに備える、前記システムは、前記流体チャネルの少なくとも一部を通して、基準溶液を輸送するように構築および配列されている、請求項１〜１４のいずれかに記載のシステム。
16. 前記流体チャネルは、前記流体チャネル内に積層流を維持するように構築および配列されている、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記流体チャネルを動作可能に閉塞するように位置付けられた弁をさらに備える、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記流体チャネル内に位置付けられた浸透膜をさらに備える、請求項１５に記載のシステム。
19. 液界をさらに備える、請求項１〜１８のいずれかに記載のシステム。
20. 流体リザーバをさらに備える、請求項１〜１９のいずれかに記載のシステム。
21. 圧送要素をさらに備える、請求項１〜２０のいずれかに記載のシステム。
22. 前記圧送要素は、注射器ポンプ、容積型ポンプ、空気圧ポンプ、エレクトロウェッティング機構、注射器、ピペット、マイクロピペット、流体を送達するために破壊および／または圧縮されるように構成されたチャンバ、プランジャ駆動機構、回転または線形蠕動駆動、磁気流体力学駆動、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される構成要素を備える、請求項２１に記載のシステム。
23. 誤差検出アルゴリズムをさらに備える、請求項１〜２２のいずれかに記載のシステム。
24. 前記読取機は、ハンドヘルド読取機、ベンチトップ読取機、高処理量流体試験および／または測定システム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される構成要素を備える、請求項１〜２３のいずれかに記載のシステム。
25. 前記読取機は、システム準備情報、バッテリレベル情報等の電力レベル情報、アラートまたはアラーム条件情報、前記センサの残り使用回数および／または残り寿命等の使い捨てプローブのステータス、較正情報、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される情報を提供するように構築および配列されている、請求項１〜２４のいずれかに記載のシステム。
26. 前記システムは、較正動作を行うように構築および配列されている、請求項１〜２５のいずれかに記載のシステム。
27. 前記システムは、単一点較正手技を備える、請求項１〜２６のいずれかに記載のシステム。
28. 前記システムは、複数の点較正手技を備える、請求項１〜２７のいずれかに記載のシステム。
29. 少なくとも１つの基準溶液をさらに備える、請求項１〜２８のいずれかに記載のシステム。
30. 自己診断機能をさらに備える、請求項１〜２９のいずれかに記載のシステム。
31. 少なくとも前記少なくとも１つの指示電極を囲繞する可撤性カバーをさらに備える、請求項１〜３０のいずれかに記載のシステム。
32. ｐＨ測定値を判定する方法であって、
    システムにｐＨ測定値を提供することであって、前記システムは、
    使い捨てプローブであって
    少なくとも１つの指示電極と、
    少なくとも１つの基準電極と
    を備える、使い捨てプローブと、
    前記使い捨てプローブと動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供するように構成された読取機と、
    を備え、前記システムは、自己較正するように構築および配列されている、ことと、
    前記使い捨てプローブを前記読取機内に挿入することと、
    前記試料を前記少なくとも１つの指示電極と接触させることと
    を含む、方法。
33. 図面を参照して説明される、ｐＨ測定システム。
34. 図面を参照して説明される、ｐＨを判定する方法。