JP3667639B2

JP3667639B2 - 自己診断機能を持った小型固体状参照電極

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Publication number: JP3667639B2
Application number: JP2000608167A
Authority: JP
Inventors: シン，ジャエ・ホ; リー，スン・ドン; ナム，ハクヒュン; チャ，ゲウン・シグ; バエ，ベオン・ウー
Original assignee: インフォピア・カンパニー・リミテッド
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: KR100342165B1; US6554982B1; EP1171765A4; KR20000061275A; WO2000058720A1; EP1171765A1; EP1171765B1; DE60022177T2; CN1170154C; CN1357105A; DE60022177D1; JP2002540424A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己診断機能を持った小型固体状参照電極（小型固体状基準電極）に関するもので、具体的には、電位差測定法電極系の参照電極（基準電極）において、試料と接する参照電極の界面の面積を増加させ、内部参照溶液（内部基準溶液）の保護膜にイオン選択性物質を含ませたイオン感知膜を導入した事を特徴とする参照電極に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
電位差測定法（電位差法）（potentiometry）を利用して血液及び尿等の生体試料；生活用水及び廃水等の環境試料；及び工業的工程での中間及び最終生産物、副産物等の工業試料中のK⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HPO₄ ^2-、Cl^-、CO₃ ^2-等のイオン；pH、pCO₂、pO₂、pNOx、pSOx等のガス；及び尿素（urea）、クレアチニン（creatinine）、グルコース（glucose）等の生体物質を測定することは、臨床、水質及び工業分析分野でとても普遍的に行われている。このような電位差測定法電極系は、一般的に試料中の特定種類のイオンと反応して電位差を発生する作用電極（作動電極）（working electrode）と一定の電位を維持する参照電極（基準電極）（reference electrode）の2-電極系で構成される。この時、作用電極上で変化した電位値は、その値の絶対値を測定できず、いつも一定の電位を示す参照電極に対する相対値、つまり、電位差だけを測定できる。したがって、安定的に一定の電位を維持できる参照電極の開発は、電位差測定法電極系の開発全体においてとても重要な部分を占めている。
【０００３】
最近、電位差測定法を利用した臨床、水質及び工業試料の分析は、試料を採取後移動中に試料が汚染されたり測定時間の遅延によって試料が変質しやすいため、誤差発生が問題になっている。ゆえに測定の現場現示性（point-of-care）（その場での測定）が要求されている。
【０００４】
特に、血液等の臨床試料を取り扱う医療用分析機の場合には、上記のような1次的な問題だけではなく、測定時に患者の衝撃を最小化するための極少量の血液採取、検査の普遍化のための経済的測定算出値等がともに要求される。最近のこのような要求条件を全て満足させるためには、測定装備の小型化及び携帯化の実現をなさなければならない。
【０００５】
電位差法測定器の小型化のためには、作用電極と参照電極でできている電極系の小型化が先行しなければならないが、これが小型電位差法測定器全体の開発の根幹をなし、最も核心になる部分である。現在まで、これら電極系構成要素中、作用電極の小型化に対する研究は、とても活溌に行われてきた。すでに実現性を持った多くの方法が開発されている。しかし、それに対して作用電極と対をなす参照電極の小型化に対する研究は、まだ、日が浅い状況であり、このような状況が小型電位差法測定器全体の開発に最も大きな障害要因となっている。
【０００６】
一般的に巨大な在来型の参照電極には、毛細管や多孔性セラミック等を界面（境界部）（junction）に持っている塩化第一水銀（calomel）、Ag/AgCl参照電極等が利用される。しかし、このような既存の在来型参照電極は、小型化させるのが難しく、大量生産が容易ではないので高価であるという問題点のために、小型及び1回用分析器に導入するには適合しない。そのために小型電位差測定法分析機器に適合した固体状小型参照電極の開発のために多様な試みがなされたが、下記の二種類の方法が今まで最も成功的な方法として評価されている。
【０００７】
一つの方法は、今まで一般的に使われてきた毛細管や多孔性物質等の固形体界面の代りに液状界面を利用するものである。つまり、二個の流れ系を形成し、一方の流れ系には、一般的にAgClのような難溶性金属塩電極を形成し、もう一方の流れ系には、作用電極を形成する。そして、この二つの流れ系を一地点で出会うように構成する。電極界面は、二つの流れ系が出会う部分に形成される。AgClのような難溶性金属塩電極は、特定イオンに対する感応性を持っていて（AgClの場合は、塩化イオンに対して）この時この流れ系にこれら特定イオンを含んだ参照溶液（基準溶液）（AgClの場合、塩化ナトリウム溶液）を一定濃度で流してやるようにすれば、難溶性金属塩電極は、常に一定の電位値を維持するようになる（参照電極系）。一方、作用電極が形成された流れ系には、検定溶液や試料溶液を流してやるようにすれば、この時作用電極等は、試料溶液中の特定イオンに感応して電位変化を誘発する。そして、この電位変化は、一定な電位を維持する参照電極系に対して相対値、つまり電位差値で測定される。このような方式の参照電極は、電極の形成と製作が、比較的簡単であるが参照電極系のための別途の参照溶液が供給されなければならず、溶液の流れが二つに分かれることによって、調節が面倒で維持費が多くかかるという短所がある。
【０００８】
もう一つの方法は、参照溶液がヒドロゲル（hydrogel）の形態でAgClのような難溶性金属塩上に形成され、これらヒドロゲルを試料溶液と接することができる小さな窓（界面）を除いて、高分子保護膜で塞いだ構造になっている。ゲル状態の内部参照溶液には、KCl等の塩が飽和状態で含まれていて、難溶性金属塩電極の電位を一定に維持させる。この時含まれている塩は、界面を通して徐々に抜け出し、結局は内部の塩の濃度を変化させるようになる。したがって、難溶性金属塩電極の電位を変化せせるようになる。しかし、電位変化が発生する前の十数分から数十分の間は、一定な電位を維持する参照電極としての役割を果たすことになる。このような方式の参照電極は、形成と調節が容易で別途の付加構造物が必要ではないという長所を持っている。しかし、この方式の参照電極は、電極の正常的な作動のためのヒドロゲルの活性化時間、つまり、ヒドロゲルが試料中の水分を吸収して安定化するのにかかる時間が数十分と比較的に長い方で、界面を形成する小窓が製作上の不正確性や試料中の浮遊物質等の異物質によって、よく詰まる問題点を持っている。また、このような異常現象によって参照電極が正常かどうかを測定前に前もって把握できないため、測定値の信頼度を下げる短所を持っている。
【０００９】
それで、本発明者らは、上記の問題点を解決するために努力していたところ、電位差測定法電極系の参照電極に、内部参照溶液の保護膜としてイオン選択性物質を含ませたイオン感知膜を導入して、試料と接している参照電極の界面の面積を増加させると、界面の汚染現象のような作動上の異常の有無を判断できるだけではなく、界面の汚染現象を減少させられ、溶液中で早い活性化時間を持つことができることを見付だし、本発明を完成した。
【００１０】
【発明の要旨】
本発明の目的は、界面の汚染が減少し、溶液中で活性化時間が早い、自己診断機能を持った固体状小型参照電極を提供することである。
【００１１】
具体的に本発明の目的は、電位差測定法電極系の参照電極において、試料と接する参照電極界面の面積を増加させ、内部参照溶液の保護膜にイオン選択性物質を含ませたイオン感知膜を導入することを特徴とする参照電極を提供することである。
【００１２】
本発明の電位差測定法電極系の参照電極は、基板、金属層、難溶性金属塩層、水溶液中での金属層の絶縁のための絶縁膜層、内部参照溶液のヒドロゲル、及びイオン選択性物質を含むイオン感応性保護膜で構成され、該イオン感応性保護膜は試料溶液と該ヒドロゲルとを分離させるとともに、該試料溶液と該ヒドロゲルとの接触面である界面を二つまたはそれ以上形成するようにしてヒドロゲル上に配置され、かつ該界面の汚染時にはイオン感知膜として作動することを特徴とする。
【００１３】
本発明のまた他の望ましい実施形態として、上記参照電極は、より精密な自己診断機能のための補正電極50をさらに含む。
【００１４】
【より詳細な説明】
本発明では、電位差測定法電極系の参照電極において、試料と接している参照電極界面の面積を増加させ、内部参照溶液の保護膜にイオン選択性物質を含ませたイオン感知膜を導入させたことを特徴とする参照電極を提供する。
【００１５】
上記参照電極は、小型電位差測定法電極系の構成に適合した平面型固体状参照電極である。
【００１６】
本発明による上記平面型固体状参照電極は、作動上の異常有無を判断できる自己診断機能を持つことによって、測定値の信頼度を向上させられ、試料と接している参照電極界面の面積を増加させることによって相対的に界面の面積が小さい参照電極に比べて、界面の汚染による誤差発生を減少させ、溶液中で早い活性化時間を持っていることを特徴とする。
【００１７】
具体的に本発明では、基板11；金属層12；難溶性金属塩層13；絶縁膜層18；内部参照溶液のヒドロゲル14；試料溶液と触れ合っているヒドロゲル領域上に形成される界面16；及びイオン感応性保護膜17で構成され、この時、イオン感応性保護膜17は、界面16が形成される部分を除外したヒドロゲル14領域を試料溶液60から分離して界面の汚染時には、イオン感知膜として作動し、参照電極には二つ以上の界面16が含まれることを特徴とする参照電極を提供する。
【００１８】
本発明では、ヒドロゲルの保護膜に、ポリ塩化ビニル｛poly（vinyl chloride）｝、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene）、シリコーンゴム（silicone rubber）、ポリウレタン（polyurethane）等のような既存の単純高分子膜の代りに、これら高分子物質にイオン選択性物質等を含ませたイオン感知膜（イオン感応性保護膜）を導入する。このように構成されたイオン感応性保護膜は、界面が汚染されていない時には、単純に試料溶液と内部参照溶液（ヒドロゲル）を分離させる保護膜としての役割だけを行うことになり、この時、イオン感応性保護膜は、開かれた回路になり、回路構成要素から除外される。しかし、界面が汚染された時は、イオン感応保護膜を含んだ閉じた回路が構成され、この時、これらイオン感応性保護膜は、イオン感知膜としての固有の感応特性を示すようになる。
【００１９】
このようなイオン感応性保護膜を導入した参照電極の界面汚染有無による作動特性を利用すれば、試料が注入される前の電極系の検定過程で参照電極の異常の有無、つまり界面の汚染の有無を自己診断できるようになる。
【００２０】
また、本発明では、界面の汚染現象と参照電極の活性化時間を減少させるために、既存の参照電極が界面を一部分だけに形成したのと異なり二つ以上の部分に形成することによって界面の面積を増加させる。界面は、内部参照溶液のヒドロゲルと試料溶液の間の窓（接触面）であり、このように構成された参照電極は、一方の界面が汚染されても他方の界面によって正常な参照電極としての役割を行うことができるだけでなく、開かれた二つの部分の界面を通して試料中の水分を吸収できるため、単一界面を使用する場合より短い時間内に活性化時間に到達できる。
【００２１】
本発明による自己診断機能参照電極を含んだ電位差測定法電極系は、図1及び図2に示されているように作用電極30、参照電極40及びこれらの間の電位差を測定できる電圧計20で構成されている。
【００２２】
この時、作用電極は、ポリ塩化ビニル等のプラスチック類、アルミナ（alumina, Al₂O₃）等のセラミック類からなる基板11、銀（Ag）、白金（Pt）、金（Au）及び銅（Cu）中から選ばれる純粋金属類またはこれらを一定比率で混合した合金類等からなる金属層12、金属層上に物理的または化学的方法で形成された塩化銀（AgCl）、臭化銀（AgBr）及びヨウ化銀（AgI）中から選ばれるハロゲン化銀等からなる難溶性金属塩層13、水溶液中で金属層の絶縁のための誘電体膜（dielectric film）等からなる絶縁膜層18、そして、特定イオンに対して感応するイオン選択性電極膜15で構成されている。
【００２３】
また、参照電極は、基板11、金属層12、難溶性金属塩層13、絶縁膜層18、内部参照溶液のヒドロゲル14、及び、イオン感応性保護膜17で構成され、この時、イオン感応性保護膜17は、界面16が形成される部分を除外したヒドロゲル14領域を試料溶液60から分離し、界面の汚染時には、イオン感知膜として作動し、参照電極には、二つ以上の界面16が含まれている。
【００２４】
この時、基板11はプラスチック類またはセラミック類で構成される。望ましくは、基板11はプラスチック類のポリ塩化ビニル、または、セラミック類のアルミナ（alumina, Al₂O₃）で構成される。
【００２５】
金属層12は、純粋金属類またはそれらを一定比率で混合した合金類で構成される。望ましくは、金属層12は、銀、白金、金及び銅を含むグループから選ばれる純粋金属類またはこれらを一定比率で混合した合金類で構成される。
【００２６】
難溶性金属塩層13は、ハロゲン化銀で構成される。望ましくは、難溶性金属塩層13は、塩化銀、臭化銀（AgBr）及びヨウ化銀を含むグループから選ばれるハロゲン化銀で構成される。
【００２７】
絶縁膜層18は、水溶液中で金属層を絶縁する役割をし、無機高分子類または有機高分子類で構成される。望ましくは、絶縁膜層18は、セラミック、誘電膜等の無機高分子類または感光性絶縁膜等の有機高分子類で構成される。
【００２８】
ヒドロゲル14には、塩が飽和状態で溶けている水溶性高分子が溶解されていて、塩が飽和状態で溶けている水溶液に水溶性高分子を溶解させて製造する。望ましくは、KCl、KNO₃、及びNH₄NO₃を含むグループから選ばれる塩を使用し、ポリアクリル酸（polyacrylic acid）、メトセル（Methocel）（登録商標）、ポリビニールアルコール（polyvinyl alcohol）、（ヒドロキシプロピル）メチルセルロース｛（hydroxypropyl）methyl cellulose｝、ポリビニルピロリドン（polyvinylpyrrolidone）、ポリ（メチルメタクリレート）｛poly（methyl methacrylate）｝、寒天（agar）及びゼラチン（gelatin）中から選択される水溶性高分子を使う。この時、水溶性高分子は、0.5〜30重量%で溶解させることが望ましい。
【００２９】
イオン感応性保護膜17には、通常のイオン選択性電極膜等を全て使用できる。例えば、カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、塩化イオンの選択性電極膜等のような通常のイオン選択性電極膜を使用でき、本発明の参照電極でイオン感応性保護膜17に使われるイオン選択性電極膜は、その種類によって限定されない。一方、イオン感応性保護膜17をなしている構成成分中、高分子支持体としては、ポリ塩化ビニル、シリーコンゴム、ポリウレタン等が使用できる。
【００３０】
また、本発明では、上記の参照電極の構成に加えて、より精密な自己診断機能のために補正電極50を含む参照電極を提供する。
【００３１】
前述した本発明の参照電極は、自己診断機能性、活性化時間の短縮及び電位の安定性等がとても優秀であるが、2-電極電位差測定法電極系を使用する場合、自己診断機能を持った参照電極の信頼度は、作用電極の信頼度と連係して現れる。したがって、作用電極の作動性を100%信頼できなければ、共に参照電極の信頼度も下がることになる。これを防止し、より精密な診断をするためには、電極の作動性が100%保障される補正電極を導入して参照電極の独立性を保障する必要がある。このために本発明では、作用電極と参照電極の電位を補正電極に対する相対値で測定する3-電極電位差測定法電極系を導入する。
【００３２】
図3は、本発明による3-電極電位差測定法電極系（作用電極、参照電極、補正電極）の断面図を示したもので、作用電極と参照電極の構成は、図1に示したのと同じである。
【００３３】
補正電極50は、基板11、金属層12、難溶性金属塩層13、及び絶縁膜層18で構成される。
【００３４】
この時、基板11はプラスチック類またはセラミック類で構成され、望ましくは、プラスチック類のポリ塩化ビニル、またはセラミック類のアルミナで構成される。
【００３５】
金属層12は、純粋金属類またはそれらを一定比率で混合した合金類で構成され、望ましくは、銀、白金、金及び銅を含むグループから選ばれる純粋金属類またはこれらを一定比率で混合した合金類で構成される。
【００３６】
難溶性金属塩層13は、ハロゲン化銀で構成され、各々塩化イオン、臭化イオン、ヨウ化イオンに対して100%の作動性が常に保障されるようにするためには、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀等の難溶性金属塩層を使用する。
【００３７】
絶縁膜層18は、無機高分子類または有機高分子類で構成され、望ましくは、セラミック、誘電膜等の無機高分子類、または感光性絶縁膜等の有機高分子類で構成される。
【００３８】
以上述べたように、本発明の固体状参照電極は、内部参照溶液の保護膜にイオン選択性物質を含ませたイオン感知膜を導入することによって、界面の汚染のような作動性の異常の有無を自己診断でき、試料と接している参照電極界面の面積を増加させることによって一方の界面が汚染されても他方の界面によって正常な参照電極としての役割を行うことができるだけではなく、開かれた二つの部分の界面を通して試料中の水分を吸収できるため、単一界面を使用する場合より短い時間内に活性化時間に到達できる。
【００３９】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。但し、下記の実施例は、発明を例示するだけのものであって、本発明が実施例によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想と範疇内で色々な変形が可能である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
＜実施例＞
実施例1 自己診断機能を持つ電位差測定法電極系の構成
まず、前述した構造を持っている2-電極電位差測定法電極系の構成において、自己診断機能参照電極の内部参照溶液とイオン感応性保護膜の組成を下記のように構成した。
【００４１】
まず、内部参照溶液は、2M KCl水溶液に6重量%のポリビニルピロリドンを溶解させて製作した。イオン感応性保護膜は、33重量%のポリウレタン、カリウムイオン選択性物質として1重量%のバリノマイシン（valinomycin）、そして可塑剤に66重量%のビス（2-エチルヘキシル）アジペート｛bis（2-ethylhexyl）adipate｝をテトラヒドロフラン1mlに溶解させて製作した。また、作用電極に導入されるカリウムイオン選択性電極膜は、上のカリウムイオン選択性物質を含んだイオン感応性保護膜と同一の方法で製作した。製作された参照電極の電気化学的特性は、一般的な在来式参照電極を使用して測定した。
【００４２】
実施例2 参照電極の界面汚染による非正常な作動特性
図4は、本発明による自己診断機能参照電極の界面汚染による非正常な作動特性を示したもので、aは、界面が汚染されていない参照電極、bは、界面が汚染された参照電極、cは、カリウムイオン選択性電極膜が装着された作用電極の感応グラフを示したものである。図面に見られるように界面が汚染されていないaの場合、塩化カリウムの濃度変化に影響を受けず安定的に一定な電位値を維持することが見られるが、界面が汚染されたbの場合には、塩化カリウムの濃度変化によってカリウムイオンに感応し、カリウムイオン選択性電極膜が装着された作用電極の感応性（c）と似た特性を示すことが分かった。したがって、このような特性を持った自己診断機能参照電極が導入された電極系は、参照電極の界面に異常が発生した時、明瞭な異常感応性を示す。このようなわけで参照電極の異常の有無を自己診断でき、既存の参照電極が界面の汚染の有無を正確に診断できないために測定値の信頼度に疑いを持たれる問題を事前に排除できる。
【００４３】
実施例3 界面の面積差による参照電極の活性化時間比較
図5は、界面面積の差による参照電極の活性化時間を比較したグラフである。
【００４４】
aは、界面を一つだけ形成した場合で、bは、二つの部分に形成した場合である。図面でも見られるように、相対的に界面面積が小さいaの場合、活性化するのに約165秒かかるのに比べて、相対的に界面面積が大きいbの場合、約75秒と、活性化時間が2倍以上短縮されることが分かる。この時、活性化時間は、臨床検査時に要求される分当り0.2mV以内の電位流れを初めて満足する時間で決定した。
【００４５】
実施例4 参照電極の安定性実験
（1）血液中の臨床学的主要イオン種に対する安定性
図6は、本発明による参照電極の血液中の臨床学的主要イオン種に対する安定性を示したもので、（a）は、カリウムイオンと塩化イオンに対する、（b）は、ナトリウムイオンと塩化イオンに対する、（c）は、カルシウムイオンと塩化イオンに対する安定性グラフである。図面から分かるように本発明の参照電極は、各イオン種の臨床学的正常値濃度範囲（カリウムイオン：3.6〜5.0mM、ナトリウムイオン：135〜145mM、カルシウムイオン：1.14〜1.31mM、塩化イオン：101〜111mM）の数十倍を超える濃度でも安定的な電位を維持することによって参照電極としての役割を遂行できることが分かる。
【００４６】
（2） pHに対する安定性
図7は、pHに対する安定性を示したもので、pH3〜12での感応勾配が0.15mV/pHと、ほとんど感応しないで安定的な電位を維持することが分かる（pHの臨床学的正常値範囲は、7.35〜7.45）。
【００４７】
（3）混合イオン濃度変化に対する安定性
図8は、上記と同じ参照電極の混合イオンの濃度変化に対する安定性を示したもので臨床学的測定器のための主要検定溶液（calibrant A：1mMカリウムイオン、150mMナトリウムイオン、1mMカリウムイオン、120mM塩化イオン、pH7.4；calibrant B：10mM カリウムイオン、50mM ナトリウムイオン、5mM カリウムイオン、50mM塩化イオン、pH 6.8）の濃度変化に対する安定性グラフである。図8で見られるように色々なイオン種が混合された検定溶液の濃度変化時にも、安定的な電位値を維持することが分かる。
【００４８】
以上、詳しく見たように、本発明のイオン感応性保護膜が導入された参照電極の自己診断機能性、活性化時間の短縮及び電位の安定性等が、とても優秀であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による2-電極電位差測定法電極系（作用電極と参照電極）の断面図である。
【図２】図1による電位差測定法電極系の正面図である。
【図３】本発明による3-電極電位差測定法電極系（作用電極、参照電極、補正電極）の断面図である。
【図４】カリウムイオン選択性電極膜を保護膜として導入した自己診断機能参照電極で界面汚染による塩化カルシウム濃度変化に対する感応グラフである。
a：界面が汚染されていない参照電極
b：界面が汚染された参照電極
c：カルシウムイオン選択性電極膜が装着された作用電極
【図５】界面面積の差異による参照電極の活性化時間を示したグラフである。
a：一つの界面を持った参照電極
b：二つの界面を持った参照電極
【図６】本発明による参照電極の色々なイオンに対する安定性を示した、時間による電位変化を示したグラフである。
（a）：カリウムイオンと塩化イオン対する電位変化
（b）：ナトリウムイオンと塩化イオンに対する電位変化
（c）：カルシウムイオンと塩化イオンに対する電位変化
【図７】本発明による参照電極のpH変化による電位変化を示したグラフである。
【図８】本発明による参照電極の混合イオンに対する安定性を示した、時間による電位変化を示したグラフである。
【符号の説明】
11：基板、12：金属層（銀等）、13：難溶性金属塩層（塩化銀等）、14：内部参照溶液（ヒドロゲル）、15：イオン選択性電極膜、16：界面、17：イオン感応性保護膜、18：絶縁膜、20：電圧計、30：作用電極、40：参照電極、50：補正電極、60：試料溶液

Claims

基板、金属層、難溶性金属塩層、水溶液中での金属層の絶縁のための絶縁膜層、内部参照溶液のヒドロゲル、及びイオン選択性物質を含むイオン感応性保護膜で構成され、該イオン感応性保護膜は試料溶液と該ヒドロゲルとを分離させるとともに、該試料溶液と該ヒドロゲルとの接触面である界面を二つまたはそれ以上形成するようにしてヒドロゲル上に配置され、かつ該界面の汚染時にはイオン感知膜として作動することを特徴とする、電位差測定法電極系の参照電極。
基板はプラスチック類またはセラミック類で構成され、金属層は純粋金属類またはそれらを一定比率で混合した合金類で構成され、難溶性金属塩層はハロゲン化銀で構成され、絶縁膜層は無機高分子類または有機高分子類で構成され、ヒドロゲルは塩が飽和状態で溶けていて水溶性高分子が溶解されており、イオン感応性保護膜は通常のイオン選択性電極膜がそのまま導入できることを特徴とする請求項１に記載の参照電極。
基板は、プラスチック類のポリ塩化ビニルまたはセラミック類のアルミナで構成され、金属層は、銀、白金、金及び銅を含むグループから選ばれる純粋金属類またはこれらを一定比率で混合した合金類で構成され、難溶性金属塩層は、塩化銀、臭化銀及びヨウ化銀を含むグループから選ばれるハロゲン化銀で構成され、絶縁膜層は、セラミック、誘電膜等の無機高分子類または感光性絶縁膜等の有機高分子類で構成され、ヒドロゲルは、KCl、KNO₃及びNH₄NO₃を含むグループから選ばれる塩が飽和状態で溶けており、ポリアクリル酸、メトセル（Methocel）（登録商標）、ポリビニルアルコール、（ヒドロキシプロピル）メチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリ（メチルメタクリレート）、寒天及びゼラチンを含むグループから選択される水溶性高分子が、0.5〜30重量%で溶解されており、イオン感応性保護膜は、カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン及び塩化イオンの選択性電極膜を含む通常のイオン選択性電極膜から選ばれることを特徴とする請求項２に記載の参照電極。
イオン感応性保護膜の構成成分中、高分子支持体は、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴム、ポリウレタンを含むグループから選択されることを特徴とする請求項３に記載の参照電極。
上記の参照電極の構成に加えて、より精密な自己診断機能のための補正電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の参照電極。
補正電極は、基板、金属層、難溶性金属塩層、及び絶縁膜層で構成されることを特徴とする請求項５に記載の参照電極。
基板は、プラスチック類またはセラミック類で構成され、金属層は、純粋金属類またはそれらを一定比率で混合した合金類で構成され、難溶性金属塩層は、ハロゲン化銀で構成され、絶縁膜層は、無機高分子類または有機高分子類で構成されることを特徴とする請求項６に記載の参照電極。
基板は、プラスチック類のポリ塩化ビニルまたはセラミック類のアルミナで構成され、金属層は、銀、白金、金及び銅を含むグループから選ばれる純粋金属類またはこれらを一定比率で混合した合金類で構成され、難溶性金属塩層は、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀を含むグループから選ばれるハロゲン化銀で構成され、絶縁膜層は、無機高分子類のセラミックや誘電膜または有機高分子類の感光性絶縁膜であることを特徴とする請求項７に記載の参照電極。