JPH05504836A - 植え込み可能なセンサーの有効寿命を増加する方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 植え込み可能なセンサーの有効寿命を増加する方法本発明は、体液中の化学種の 濃度を測定する植え込み可能なセンサーに関する。特に、本発明は、そのような センサーの有効寿命を延長する方法に関する。

従来技術の説明 電気化学的酸素センサーは、生物系における酸素の役割を明らかにするための強 力な道具である。このセンサーの用途は、４０年を越える多くの研究における主 要な実験免疫学である。しかし、事実上すべては、センサーが再検量が必要とな る前せいぜい数日の期間使用される研究であった。最近では、頻繁な再検量の必 要なしに、長期の監視状態において連続適用に適切な、安定な酸素センサーが開 発されている。そのようなセンサーは、これまで実現可能ではなかった、ある重 要な酸素監視用途を可能とする。

このタイプのセンサー、及びグルコースを連続的に監視するための酵素電極をベ ースとする系の部品としてのその適用は、幾つかの米国特許、即ち米国特許第４ ，６５０．５４７号、第４，６７１，２８８号、第４，７０３，７５６号、及び 、第４，７８１，７９８号に記載されている。グルコース監視系は、２つの酸素 センサーを必要とし、１つは、酵素反応によって変調された酸素を検出するため に、固定された酵素に結合したものであり、他は、背景酸素濃度を監視するため のものである。

貴金属動作電極（通常はプラチナ又は金）が導電性媒体中に浸漬され、適当な参 照電極に対し充分陰極側の電位に維持されるとき、その表面と接触する酸素分子 は減少し、酸素拡散勾配が確立され、電流が生ずる。２電極系が使用されるなら ば、動作電極と参照電極との間に電流が流れ、３電極系が使用されるならば、動 作電極と、参照電極とは別の中性対向電極との間に主として電流が流れる。この 現象は、１９世紀に観察され、発表された。特定の条件の下では、還元電流は、 媒体中の酸素濃度と関連がある。電極を分析媒体から分離するために、及び酸素 の物質移動と電気化学的酸素還元のための適当な条件を提供するために、酸素を 透過する膜が電極上に置かれる。この原理は、電流（電流測定〕電気化学的酸素 センサーのための基礎を形成する。静電位計測により動作するので、３電極電流 センサーはしばしば電位差計センサーと呼ばれる。この原理の応用は、媒体中の 不純物、ｐｈ及び反応中間体、金属電極の格子間に溶解した酸素、背景電解質の 性質、及び電極表面の酸素カバレッジの程度のような因子により影響されるであ ろう。

反応経路は複雑である。それらは電極上及び電極内の酸素吸収、及び短寿命の中 間体を含むマルチ金属−酸素複合体の形成の運動論を含んでいる。これらの経路 の詳細な考察はここでは必要ないが、しかし、これらの多くの局面を説明するも のと考えられている電極反応の単純化されたモデルは、本発明を理解する上で助 けとなるであろう。広く受け入れられている酸性媒体中の１つのメカニズムは、 次の２段階プロセアルカリ媒体内では、類似のプロセスが提案されている。

された形である。これら２組の式は、酸素還元が水溶液中のプラチナ上の２又は ４つの電子プロセスのいずれかにより進行し得ることを示している。

電極がある陰極側の範囲で分極するとき、電気化学反応の速度は、プロセスが物 質移動制限となり、膜と分析媒体の物質移動の制限によって決定されるに充分な 程度速い。このこ　。

とは電流″プラトー″を生じ、そこでは印加された電位に対し、電流の変化が比 較的小さい。電極は、この電位範囲において、センサーの一部として容易に動作 し得る。

このタイプの３電極センサー、特に上述の米国特許に記載されたものは、明確な 生体内及び生体外条件の下で長期の安定性を有することが示されている。しかし 、動作期間後、そのようなセンサーは２つの特徴的モードにおいて故障する傾向 にある。多くの場合、電流は急激に上昇し、最終的に高いオフスケールの値で残 る前に、数時間の期間にわたって元の値の数倍に戻る。他のセンサーでは、電流 は突然下方に流れ始め、数週間にわたって下降する。

そのような欠点を防止する方法を見出だすことは、実質的に価値あるものである 。なぜなら、それはセンサーの動作寿命を実質的に増加させると考えられるから である。従って、本発明の目的は、そのような方法を提供することにある。

発明の概要 本発明は、潜在的腐食性電極（好ましくは銀又は銀含浸電極）を含む植え込み可 能なセンサー、特に体液中の酸素及び／又はグルコースの検出のためのセンサー の動作寿命を延長する方法である。特に、本発明は、潜在的腐食性参照電極と、 少なくとも１つの貴金属動作陰極と、低いインピーダンスに維持された少なくと も１つの貴金属対向陽極とを有するセンサーにおいて、それぞれ第１の電気的状 態でセンサー内の参照電極及び動作電極の双方を作動させる工程と、センサーの 障害が生ずる前に、参照電極と動作電極の少なくとも一方の電気的状態を第２の 電気的状態に変化させる工程と、両電極において第１の電気的状態が維持される ならば、センサーが障害を生じるであろう時間を越えて延長する期間、センサー の動作を続行する工程とを具備する方法である。

特定の態様では、動作電極及び参照電極の一方又は双方の電気的状態の変化は、 好ましくは迷容量の効果に対し電極をシールドしつつ、参照電極におけるインピ ーダンスを増加させること、２つの電極を電気的に逆転させること、複数の動作 電極及び／又は参照電極を存在せしめること−それぞれのうちの１つのみが常に 活性であり、その後、それまで不活性であった第２の電極を具備するセンサー回 路の操作性電極を置換するー、動作電極及び参照電極に対し、周期的に電位を逆 転し、その逆転状態を延長された期間維持すること、及び／又は小さい連続陰極 電流を参照電極に通過せしめることを図１は、本発明に適用可能な基本的センサ ー設計を示す、一部切り欠かれた透視図。

図２は、本発明に適用可能なセンサーの基本回路を示す電気回路図。

図３は、複数の動作電極及び／又は参照電極が使用される本発明の一態様の回路 を示す図。

図４は、動作電極及び参照電極の極性が可逆である本発明の一態様の回路を示す 図。

図５は、動作電極及び対向電極の極性が可逆である本発明の一態様の回路を示す 図。

図６は、小さい連続陰極電流が参照電極に通過せしめられる本発明の一態様の回 路を示す図。

発明の詳細な説明 本発明は、上述の特許に記載されたセンサーの故障機構の研究を通じてなされた 発見の結果である。それ故、そのようなセンサーの通常の操作及び故障モードに ついてなされた発見について記載することは重要である。そのため、そのような センサーの有効寿命を延長する本発明の方法及び実施態様は、充分に理解される であろう。

基本的センサーは図１に示される。プラチナ動作電極６、銀／塩化銀参照電極４ 及びプラチナ対向電極８は、エポキシ樹脂またはガラス製のシリンダー１０に埋 め込まれた細線であり、図示しないより太いリード線に接続されている。活性な 電極は、絶縁シリンダーの一方の端部から延びており、リード線は反対側の端部 から延びている。これらの電極は、水性電解質ゲルを通して電解接触しており、 外部疎水性層１６によって囲まれている。この酸素センサーの活性領域の細い円 筒形は、上述の特許に記載された二次元グルコースセンサーに含めることを考慮 する。或いは、１つ又はそれ以上の電極は、円筒形ではなく、絶縁シリンダーの 表面と同一平面の露出面を有する円盤状の形をとり得る。

テストセンサーは、操作期間（一般に１２０日）後に詳細な顕微鏡検査のために 分解される。典型的な解析では、参照電極（もともとソリッドの銀線から形成さ れた、一定の０゜０７５ｍｍの径のもの）が、部分的に溶解され、気孔質となり 、実質的に腐食されて、検査時に残留する元の材料のほぼ半分となった。観察さ れた腐食の程度は、センサーの操作の時間にほぼ比例していた。動作電極の同様 の検査は、Ｘ線元素分析により、銀の薄層の堆積物である粒状表面構造を獲得し たことを示した。

徐々にセンサーが故障する場合、動作電極の適当な分極処理によって元の信号が 回復され得るであろう。突然センサーが故障する場合には、樹枝状鎖構造が、外 見上動作電極から成長する、動作電極と参照電極との間の接触体を形成した。

すべての場合において、対向電極は元の表面組成と微構造を保持し、他の点では 変化はなかった。

顕微鏡の検査は、種々のプロセスが操作中に生ずるもの考えられることを示して いる。動作電極は、銀源、即ち参照電極に対し陰極側に分極される結果として、 徐々に銀により被覆されるようになる。その点において、酸素還元プロセスはも はや下層プラチナ上では生じることなく、堆積された外側銀被覆に連続して影響 を与えない。銀の堆積は、他の電極との樹枝状接触がされない限り、見掛上は信 号に影響を与えない。しかし、参照電極からの銀の移動は、ポテンショスタット 回路により非常に高いインピーダンス（参照操作増幅器の入力インピーダンスに 基づき〉１０１２Ω）に参照電極が維持されるので、かなり驚異的である。計算 は、２つの電極間の１Ｏ−１２Ａの漏れ電流は、ある場合には少量の物質の移動 の原因となるのに充分である。リード線の不十分なシールドの結果としての一時 的局部容量電流が、１つの役割を果たしてもいる。外部電磁場により誘起された これらの電流は、電気的に“ノイズが多い″環境に置かれた電極を含む他の実験 において、５Ｘ１０’Ａのピーク値に達することが観察された。

多くの場合、センサーの寿命は、参照電極の腐食により制限され、樹枝状接触体 （溶解した銀から形成された析出物）が究極的に動作電極と参照電極とを接続し たときに、故障が生ずる。

これらの観察に基づき、本発明の方法の種々の態様が開発された。すべては、動 作電極と参照電極の少なくとも１つを、それが最初に動作する電気的状態から第 ２の電気的状態に変化させ、次いでその第２の電気的状態で動作する電極の動作 を続行するという基本的原理に依存する。本発明の方法により動作するセンサー の有効寿命の延長は、電気的状態の変化又は一方の電極から他方の電極への金属 の移動を遅（すること、及び／又は電極間における金属の樹枝状構造の形成のた めである。

本発明の１つの態様は、好ましくは、局部電流を生ずる迷容量の効果を防止する ように電極をシールドしつつ、参照電極における入力インピーダンスを増加する ことを含んでいる。

しカル、初期インピーダンスが既に高い（＞１０１２）ので、この態様は、明確 な効果を示しているが、その長期の電位がかなり制限され、従って他の態様より も好ましくはない。

Ｍ２の態様は、２つの電極をつなぐ樹枝状構造の形成前に、図３に示すように動 作電極と対向電極との電気的接続を逆にすることであり、そのため、それぞれは 、他のものの前の動作役割を負う。これは、新たな対向電極が堆積された銀の蓄 積層を除去され、新たな動作電極上に銀を堆積するようになる原因であろう。こ の逆転は、参照電極が機能性を維持し、充分な量の銀を含む限り繰り返され得る 。これは、比較的大きな参照電極を必要とするであろう。

第３の態様は、図４に示すように、センサー構造中に複数の動作電極及び／又は 参照電極を含むことである。電極のそれぞれの型の１つだけが動作電極又は参照 電極として常に動作し、それぞれの型のすべての電極が、連続してセンサー回路 に接続され得るように設計されるであろう。このように、金属の堆積又は除去の ため、それぞれの動作電極及び／又は参照電極が有効寿命の限界に近づくに従っ て、未だ使用されていない第２の電極と交換される。この態様の好ましい形では 、余分の動作電極は、最初は対向電極としてセンサー回路内に組み込まれ、交換 動作電極として必要とされるときまでそのようなものとして動作する。このこと は、それぞれが前の動作電極のための交換として使用されるまで、保存動作電極 が堆積物のない表面を維持することを可能とする。

保存参照電極に関しては、もしそれらが比較的大きいものならば、これらは最も 有効であろう。

本発明の方法の第４の態様は、動作電極から参照電極に電極析出された金属（通 常は銀）を戻すように電極の分極を周期的に逆にすることである。これは、動作 電極から参照電極への銀の必要なり−ロン数を通過させるに充分な期間、銀参照 電極が陰極となり、動作電極が陽極になるように、回路の極性を逆にすることに より達成し得る。

本発明の方法の第５の態様は、小さい連続陰極電流を参照電極に通過させる手段 を採用することである。この電流は、電極の実質的な分極を生ぜしめるに充分大 きくはないが、電極材料の腐食を妨げるように機能する。

これらの態様は、それぞれ他との種々の組合せにおいて使用され、そのような組 合せは更に延長した有効寿命を生ずることがわかるであろう。例えば、複数の動 作電極及び／又は参照電極が存在し、系内で交換されてもよく、一方、同時に電 極の分極を周期的に逆にすることにより、それぞれの個々の電極の有効寿命か延 長される。これは、それぞれの個々の電極の有効寿命の延長をもたらし、このよ うに電極の複数の供給源からの電極の必要な交換の間の時間を延長する。また、 現在使用されているどの参照電極も、その腐食速度を減少させるために小さい陰 極電流が加えられる。このように、これら態様の組合せの累積効果は、センサー 自体の延長した有効寿命であり、新しいセンサーの植込みの間の非常に長いイン ターバルである。

図面は、更に本発明の詳細な説明するであろう。まず図１を参照すると、本発明 の方法に使用される基本的センサー２が示される。３つの電極、即ち参照電極４ 、動作電極６及び対向電極８がある。参照電極４は、銀／塩化銀電極であり、一 方、動作電極６及び対向電極８は貴金属（好ましくは白金）電極である。３つの 電極は、ガラス又はエポキシ円筒形ハウジング１０に埋め込まれた細線から形成 され、より太いリード線に接続されている。電極は、水性電解質ゲルを通して電 気的に接触している。電極４．６及び８は、シリコーンゴムのような材料の疎水 性酸素透過性層１６によってカバーされた、狭くされている又はネックの領域１ ４において、ハウジングの外側で束ねられている。

センサー２は、図２に模式的に示されている古典的ポテンショスタット原理に基 づき動作する。他の型のセンサーと同様に、白金動作電極の表面で酸素が電気化 学的に還元され、酸素フラックスに比例する電極電流が発生する。白金動作電極 の電位は、銀／塩化銀参照電極４に対し特定されている。

しかし、この操作モードでは、参照電極４は実質的な電流の消費を避けるために 、電子的に非常に高いインピーダンスに維持される。主要な電流は、低いインピ ーダンスに維持されている不活性対向電極８を通過する。操作増幅回路１８は、 動作電極６と対向電極８との間に適当な電位を印加することにより、動作電極６ と参照電極４との間に所望の電位を維持する。フィードバックレジスタＲ１にか かる電圧は、電極電流に比例する。この電圧は、図示しない他の回路により測定 され、処理される。

この３電極系は、前の設計における陽極により実施された２つの機能のための別 々の電極を提供し、参照電極に非常に小さい電流を向ける利点を有する。それは 、動作電極６の面積と対向電極８の面積との非常に大きい比の使用を可能とし、 それによって大電流を発生する。このことは、信号を増幅させ、ノイズを小型の センサーの基準より減少させる。

方法の態様は、図３〜６に図示されている。図３は、連続して系内に交換され得 る複数の動作電極がある態様を示す。

３電極（Ａ、Ｂ、Ｃと表示）は、動作電極と参照電極とを含んでいる。図３に示 す形態では、電極Ａは動作電極として配線され、電極Ｂは余分の対向電極（正規 の対向電極とともに）として配線され、電極Ｃは回路の外にある。所定のときに どの電極が動作電極であるかどうかの選択は、３極の連続スロー（ｔｈｒｏｗ） スイッチ２０及び個々の５ＰＤＴ−センターオフスイッチ２２（それぞれのパス においてそれぞれ２２Ａ、　２２Ｂ、及び２２Ｃ）によりなされる。それぞれの 動作電極が劣化し、被覆され、又はブリッジが生ずるようになると、そのスイッ チ２２を開としく即ちスイッチを２２Ｃのようなセンターオフの位置に動かし） 、スイッチ２０を次の連続位置に動かし、次の電極スイッチ２２を２２Ａにおい て示すように閉とすることにより、動作電極は回路から切られる。

残りの新しい電極は、必要ならば、（スイッチ２２を開のままとすることにより ）系から除くことが出来るが、それらに金属が堆積することを防止するため、電 極Ｂ及びスイッチ２２Ｂで示すように、追加の対向電極として回路に一時的に配 線することが好ましい。

図３はまた、複数のスイッチ可能な参照電極を有するために必要な回路の型を示 していることが明らかであろう。この場合、スイッチ２０は、バッテリー２６と 複数の電極との間のライン２４に置かれるであろう。余分の電極が別に対向電極 として役立つことに目的はないので、スイッチ２２のそれぞれは、そのとき使用 されている特定の電極を除いてすべて開いている５ＰＳＴスイツチとすることが 出来よう。別のスイッチ２０をそれぞれのライン２４．２８に有し、必要に応じ て独立に回路の２つの部分を連続させることにより、両方の余分の動作電極と参 照電極の存在を結合することも可能である。

図３では、３つの電極のみが示されているが、電極の数は何個でもよく、電極４ ，６．８との組合せでセンサー２において束ねられ得る電極線の数によってのみ 制限される。

図４は、動作電極と参照電極の極性が可逆である態様を示す。この場合には、ラ イン２４．２８は、スイッチの投入が電極３０．３２への接続を逆にするように 配線されているＤＰＤＴスイッチ３４に接続されている。このように、電極３０ ．３２は、ライン２８において動作電極として、又はライン２４において参照電 極として、別途接続される。

図５は、動作電極と対向電極の機能が逆である態様を示す。

この場合、ライン２８．４２　（後者は接地から）は、スイッチの投入がライン ２８．４２と、電極４４．４６からのリード線３８．４０との間の接続を逆にす るように配線されているＤＰＤＴスイッチ３６に接続されている。このように、 電極４４．４６は、ライン２８において動作電極として、又はライン４２を通し て接地された対向電極として、別途接続される。

図６は、制御された電流源５０が動作電極のリード線５２と参照電極のリード線 ５４との間に置かれる態様を示す。この電流源は、参照電極６に小さい連続陰極 電流を通すように機能する。電流源はまた、回路の他の領域に置かれ、同一の結 果を達成するであろうことが認められよう。

以下の実施例は、本発明の有効寿命延長方法及び態様か適用されるセンサーを示 す。０．００３又は０．００５インチの径の白金又は銀の線の小さいセグメント を、長い、ＰＴＦＥて絶縁されたステンレスリード線に溶接することにより作ら れた。そのような２つの白金電極と１つの銀電極の溶接された領域は、電極とリ ード線がガラスハウジングの対向端部から延びるように、多孔ボロシリケートガ ラス管（０，０１０インチ内径、０．０６２インチ外径）の短いセグメントの管 孔内に個々にカプセル化された。このカプセル化には、ビスフェノールＡ／エビ クロロヒドリンをベースとするエポキシ樹脂（Ｓｔｙｃａｓｔ１２６６、Ｅｍｅ ｒｓｏｎ　ａｎｄＣｕｍｉｎｇ、　Ｉｎｃ、）が使用された。電極を図１に示す 平行な配置に注意深く曲げ、０．０２−０．１０インチの長さに切り揃えた。動 作電極及び対向電極を、陽極水素ストリッピングにより推定されるように、約８ ００の粗度になるように白金メッキした。二のアセンブリの端部をポリ　（ヒド ロキシエチルメタクリレート）（ポリサイアンス社）の１０−２０％メタノール 溶液に浸漬し、溶媒を蒸発させ、電解質で水和することにより、電極に周囲に電 解質ゲルを形成した。電解質は、０．０１モルのＫＣＩを含む、ｐＨ７，３の０ ．０１モルの燐酸塩バッファーであった。ゲルは電極間の間隙に充填され、外観 に薄い被覆を施した。乾燥後、アセンブリの端部をシリコンゴムの２５％トルエ ン溶液に浸漬することにより、外側の疎水性層を形成した。溶媒を蒸発させ、シ リコンゴムを硬化させた。このことにより、約１０−２５μｍの厚さの層を得た 。このゲルは、脱水され、水性サンプルにさらすことにより活性を失うことなく 再水和された。次いでアセンブリを、リード線が管の内部に延び、活性電極領域 が一方の端部を占めるような仕方で、シリコンゴム管（０゜０４０インチ内径、 ０．０８５インチ外径、ダウコーニング社）内に固定した。この凹部が形成され たデザインは、酵素電極用の酵素ゲルで充填され得る電極の周囲に環状の空隙を 提供する。環状空腔は、シリコンゴム（ＲＴＶ３１４０）　を充填されるか、又 は管は切り揃えられて疎水性膜で被覆された電極アセンブリを露出する。リード 線の周囲の空隙は、機械的強度を得るためにシリコンゴム（ＲＴＶ６１５．ゲネ ラルエレクトリック社）を充填される。小型電気コネクタ（Ｍｉｃｒｏｔｅｃｈ 、Ｉｎｃ、）が、管の出口のリード線に取付けられた。この簡単な製造方法は、 丈夫な機能的センサーを高収率で与えた。

長期のテスト前に均一性についてセンサーをチェックした。

高インピーダンスエレクトロメーター（ＫｅｉｔｈｌｅｙＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｓ　Ｃｏ、、Ｍｏｄｅｌ　６１６）を用いて外部電極に対する抵抗を測定するこ とにより、シリコーンゴムコーティングの完全性を決定した。１０×１０９Ω又 はそれ以上の見掛けの抵抗を有するセンサーが、拡散し得る極性溶質からの妨害 なしに複合媒体内で使用可能であり、有効なバリアを有するものとみなされた。

実質的により低い見掛けの抵抗を有するセンサーは、再被覆された。酸素が存在 しない状態での背景電流が測定され、微々たる値であることが決定された。生理 的酸素濃度範囲における応答の線形性が、バッファー溶液を２．　５．　１０及 び２１％の酸素の分析されたガス混合物で平衡させることにより作られた、０． ０２−０．２４ｍＭの酸素濃度にセンサーをさらすことにより証明された。セン サーは、典型的には酸素濃度のステップ状変化の後に定常状態に戻るために、約 １分を必要とした。

ｐＨ７，３の燐酸塩バッファー０，０１モルを含む３７℃のシールされた恒温槽 内で、センサーの安定性が評価された。

分析されたガス混合物による平衡により、溶液は所望の酸素濃度に維持された。

感度を示すために、濃度を７日のインターバルで変化させた。電極電流を連続的 に記録した。

ｐＨ７，３の燐酸塩バッファー０．０１モルを含む３７℃のシールされた恒温槽 内で、６つのセンサーを連続して作動させた。濾過された部屋の空気と平衡化す ることにより、酸素濃度を周囲のレベルに維持した。いくつかのセンサーは、そ の参照電極の劣化に対する影響を決定するために、以下で説明する特定の設計変 更を行なった。センサーはそれ以外は図１に示すものと同一であった。連続操作 の７０日後に、５つのセンサーを分解した。連続操作の１０日後に、１つのセン サーを分解した。センサーから参照電極を除去し、それぞれのケースにおける参 照電極の劣化の程度を評価するために、走査型電子顕微鏡を用いた。すべての参 照電極は、もともと、固体の０．０７５ｍｍの径の銀線から形成されていた。

参照電極を７０日間テスト条件にさらされるが、動作電極の分極を提供するため に何ら外部電極に接続されないセンサーから、参照電極を除去した。この場合、 すべての電極を“開回路”に維持し、そのためＤＣ電流を維持出来なかった。

この場合、腐食が単純な電解質−銀相互作用か又はリード線の受動的ノイズピッ クアップの結果であるので、この電極は、実験における対照として役立った。顕 微鏡による検査は、この電極の腐食を殆ど又は全く示さなかった。

顕微鏡による解析が、それぞれシールドされていない参照電極リード線とシール ドされている参照電極リード線とを採用するセンサーから取られた参照電極につ いてなされた。これらのセンサーの両方は、分解前に７０日間、連続的に作動さ れた。シールドされていないセンサーからの参照電極は、シールドされているセ ンサーからの参照電極よりも実質的により腐食性を示した。しかし、シールドさ れた場合の電極でさえ、その表面の２０−３０％を越える腐食を示した。このこ とは、リード線のシールドは、腐食を減少させる上で助けとはなるが、ここで示 す条件の下では、全体として腐食を除去出来ないことを示している。

外部疎水性電極のないセンサーから取られた参照電極もまた、顕微鏡により分析 された。これらのセンサーは、分解前に７０日間、連続的に作動された。電極は 、極く僅かな腐食のみを示した。この場合、疎水性膜の不存在は、陽極及び陰極 反応からの生成物を、電極の周囲の電解質ゲルから拡散するのを許容する。これ は、センサーの動作中に、参照電極の表面において、より低い安定状態の濃度の それらの種を生ぜしめる。この参照電極のわずかな劣化は、同定されない反応生 成物がもと電極に対し腐食性であることを示唆している。

或いは、動作電極と対向電極との間のイオン流れの変化した分布は、この場合に 減少した腐食の原因であろう。

それぞれ分解前に１０日及び７０日間、連続的に動作させたセンサーから取られ た参照電極もまた、顕微鏡により分析された。これらの２つの場合において、参 照電極を、高インピーダンスに維持する代わりに一定の直流電流を流した。どの 場合でも電流密度は５．０ＸＩＯＡ／ｃｍ２であった。

ある参照電極に陽極電流を流し、一方、他の電極に陰極電流を流した。強いられ た電流によりこれらの電極に生じた分極を測定したところ、０．５ｍＶ未満であ ることがわかった。

これらの結果は、参照電極の腐食に対するＤＣ漏れ電流の効果を示している。陽 極電流が印加されたセンサーは、参照電極と動作電極との間の樹枝状接触による 故障の前、１０日だけ動作した。このセンサーの参照電極の腐食速度は、他の形 態のセンサーのそれよりもかなり大きかった。しかし、陰極電流か印加されたセ ンサーは、表面のビットの不存在により示されるように、非常に低い腐食速度を 示した。この試料には、表面の析出物（恐らく塩化銀）は認められなかった。

以上では積極的に示さなかったが、本発明の範囲内の他の態様があり得ることは 明らかであろう。それ故、以上の記載は例示としてのみ考慮されるべきであって 、本発明は請求のＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　２　ＦＩＧ、　５ 要　約　書 体液中の酸素及び／又はグルコースの検出のため、腐食性参照電極（４）と、少 なくとも１つの貴金属陰極性動作電極（６）と、低いインピーダンスに維持され た少なくとも１つの貴金属陽極性対向電極（８）とを有する植え込み可能なセン サーの動作寿命を延長する方法において、第１の電気的状態でセンサー内の参照 電極及び動作電極の双方を作動させる工程と、センサーの故障が生ずる前に、参 照電極と動作電極の少なくとも一方の電気的状態を第２の電気的状態に変化させ る工程と、両電極において前記第１の電気的状態が維持されるならば、センサー が故障を生じるであろう時間を越えて延長する期間、前記第２の状態にある前記 センサーの動作を続行する工程とを具備する方法。

国際調査報告 −−−＃１−ｊ＋　ａ−ｂ−＋−Ｎ−ＰＣＴ／［ＪＳ９０１０７’Ａ　５

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．腐食性参照電極と、少なくとも１つの貴金属陰極性動作電極と、低いインピ ーダンスに維持された少なくとも１つの貴金属陽極性対向電極とを有するセンサ ーにおいて、第１の電気的状態でセンサー内の参照電極及び動作電極の双方を作 動させる工程と、センサーの故障が生ずる前に、参照電極と動作電極の少なくと も一方の電気的状態を第２の電気的状態に変化させる工程と、両電極において前 記第１の電気的状態が維持されるならば、センサーが故障を生じるであろう時間 を越えて延長する期間、前記第２の状態にある前記センサーの動作を続行する工 程とを具備する、腐食性電極を含む植え込み可能なセンサーの動作寿命を延長す る方法。
2. ２．前記腐食性電極は銀を含浸した電極である請求項１に記載の方法。
3. ３．前記電気的状態は、参照電極における入力インピーダンスを増加させること からなる請求項２に記載の方法。
4. ４．前記参照電極は、局部電流を生ずる迷容量の効果を相殺させるようにシール ドされる請求項３に記載の方法。
5. ５．前記電気的状態を変化させる工程は、樹枝状構造の京成前に、前記動作電極 及び対向電極を橋掛けし、それぞれが他のものの以前の動作役割を果たすように 、前記動作電極と対向電極との電気的接続を逆にすることからなる請求項１に記 載の方法。
6. ６．前記電気的状態を変化させる工程は、前記センサー内に複数の動作電極又は 参照電極を含むことからなり、前記複数の電極のうちの１つのみが常に動作し、 前記電極のすべてが連続してセンサー回路に接続されるように適合されている請 求項１に記載の方法。
7. ７．前記動作電極と参照電極の双方が複数あり、前記複数の電極のそれぞれが前 記回路に連続して接続されるように適合されている請求項６に記載の方法。
8. ８．前記複数の電極は動作電極であり、前記複数の電極中の未だ操作性動作電極 として使用されていない電極は追加の対向電極として前記回路に接続されており 、それぞれは、交換動作電極として前記回路にスイッチされるときまで、そのよ うなものとして動作する請求項６に記載の方法。
9. ９．前記動作電極中の前記複数の電極では、前記複数の電極中の未だ操作性動作 電極として使用されていない電極は、前記回路において追加の対向電極として接 続され、それぞれは、交換動作電極として前記回路にスイツチされるときまで、 そのようなものとして動作する請求項８に記載の方法。
10. １０．前記電気的状態は、動作電極から参照電極に電気的に析出された金属を戻 すように、前記動作電極と参照電極の分極を周期的に変化させることからなる請 求項１に記載の方法。
11. １１．前記分極を変化させることは、前記参照電極が陰極となり、前記動作電極 が、前記動作電極から前記参照電極に所望のクーロン数の銀を通過させるに充分 な時間、陽極となるように、前記回路の極性を逆にすることからなる請求項１０ に記載の方法。
12. １２．前記電気的状態を変化させることは、前記参照電極に小さい連続陰極電流 を適用することからなる請求項１に記載の方法。