JPH08506903A

JPH08506903A - 分析システムおよびコンポーネント

Info

Publication number: JPH08506903A
Application number: JP7504594A
Authority: JP
Inventors: ディーコーマイアー，アラン; エスワインバーグ，メルビン; エルジョーンズ，ロナルド; ディービティエロ，ジャネット
Original assignee: デイド、ライトニング、システムズ、インコーポレイテッド
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1996-07-23
Also published as: US5571396A; WO1995002816A1; EP0659272A1; AU7217994A; CA2144179A1; AU682522B2

Abstract

(57)【要約】本発明は、液体サンプル中のイオンの活性を測定するのに使用するための感知電極および電極アセンブリ；そのような電極および参照電極を収容する感知モジュールを含んでいる測定ブロック；そしてそのような測定ブロックを含んでいる液体分析システムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】分析システムおよびコンポーネント本発明の背景本発明は液体サンプルの分析のための装置および方法に関し、そして血液および血清のような生物学的流体のパラメータの分析に特別の用途を有する。イオン選択性電極の使用により液体サンプルのイオンレベルを分析するためのシステムは既知である。そのようなシステムは、典型的には液体サンプルのイオンレベルを分析するための電気回路を含んでいるアナライザー機器を含んでいる。この電気回路は、イオン選択性電極を含んでいる測定ユニットからの情報を受取るのに適している。慣用の電子部品、ポンプ、流量計等がそのような測定ユニットと相互接続される。測定ユニットは種々の電気化学的測定装置に使用されている。米国特許第４，１６０，７１４号は、ｐＨ値、ガス値に使用される単一ユニット測定室を記載し、血液のような体液中の金属イオンを含む種々の検体の測定に使用する他のタイプも知られている。参照電極を使用し、そして参照電極と、その上を液体が通過する膜の下に取付けた電極との間の起電力を測定し、液体のイオン含量を決定することが知られている。カリウム、ナトリウムおよびその他が医学的研究室においてそのような設備によって慣例的に試験されている。例えば、米国特許第４，６２７，８９５号および第５，０１９，２３８号は、電極を使用する電気的試験によるユニットを通過する検体の定量のため、相互に連結された狭い通路を形成するように順次配列することができるユニットを有するテストモジュールを開示している。イオン選択性電極の使用を特徴とするモジュール多チャンネル自動医学分析装置が米国特許第４，９４６，６５１号に開示されている。液体中のイオンレベルを分析するための他のシステムは、例えば米国特許第４，２９３，３０７号、第４，２２１，４５７号、第４，９４６，６５１号に開示されている。本発明の概要本発明は、液体、例えば血液中の種々のイオンのイオン濃度を急速に、効率的にそして定量的に決定するための手段および方法を提供する。本発明はまた、高い正確度をもって、そしてサンプルの汚染を高程度に最小化する態様で、体液の極めて小体積のイオン成分の迅速定量的および効率的測定に使用できる新規な測定ブロックを提供する。前記目的に従って、測定ブロック内の電極から電気信号を受取るための電気回路を含んでいる分析機器へ測定ブロックが除去自在に係合することができ、そして測定ブロックが、（ｉ）少なくとも１個の新規なイオン選択的電極（感知電極）を含んでいる感知モジュールと、（ii）液間接続を通って電気的連通にある、参照電極を備えている、測定ブロックが提供される。好ましい一具体例において、感知モジュールおよび参照電極は取替えを容易にするため除去自在に係合することができる。感知電極と全体の感知モジュールの両方と、それに参照電極は容易に取替えられ、それにより迅速かつ効率的態様で本発明の測定ブロックのコンポーネントの取替えを許容する。測定ブロックが分析機器へ接続するのに適応している本発明の好ましい具体例においては、これらの接続は、慣用の信号処理、連通およびコネクターボード、測定ブロックのための装荷ブラケット等でなされる。一旦装荷しそして分析器の電気回路と連通すれば、測定ブロックはすべてそのような分析機器に普通に使用されている種々のポンプ、較正液、洗浄ステーション等と統合される。測定ブロックは分析器と除去自在に係合されるのに適応し、そして分析機器中の電気接点と連通のための電気接点を含んでいる。測定モジュールの電気接点に対応する分析機器中の電気接点、特に感知電極のそれらは、好ましい具体例では、弾性的に取付けられる。電気接点の運動を許容する弾性手段はばねまたはこの分野で既知の他の手段でよい。本発明はまた、測定ブロックの選択した部分へ迅速かつ効率的にサンプル、較正および洗浄溶液を、参照電極充填液または他の汚染源によるこれら溶液の汚染を最小にして導入するための手段および方法を提供する。本発明の好ましい感知モジュールは、感知モジュールを迅速にそして効率的に通過したサンプル中のイオンを定量的に測定するための少なくとも一つのインラインイオン試験を提供するように感知電極が配置される時、本発明による少なくとも１個の感知電極を含んでいる。他の具体例においては、感知モジュールは、複数のインラインイオン試験を提供するように配置された複数のそのような電極を含んでいる。感知モジュールは、任意に一つまたはそれ以上の光センサーおよび温度検知器を備える。そのような具体例においては、光ポートは入口ポートおよびサンプルウエルの下方に、そして光センサーへの接続のための参照接続点の後へ流路内に設けられる。感知モジュールは好ましくは透明材料で作られ、そのため流路中の液体サンプルを視覚的に観察することができる。感知モジュールはさらに、感知電極を除去自在に収容するための一つまたはそれ以上の電極ホルダーと、液体、例えば測定すべきサンプル、較正液、洗浄液の通過のための流路によって接続された一つまたはそれ以上の入口および出口ポートを含んでいる。それぞれの電極ホルダーは、流路と電極ホルダーの間の開口によって流路と連通している。電極ホルダーは、好ましくは電極の容易な取替えおよび回路板上の電気接点の係合を許容するため、感知モジュールの片側にインラインに配置される。なお他の具体例においては、電極ホルダーは、感知モジュールの交番するまたは多数側面に、それらの寸法、そしてそのため必要とするサンプルの寸法を最小にするように配置される。本発明に従って使用するための特に好ましい感知モジュールは、（ｉ）少なくとも一つの入口ポートおよび少なくとも一つの出口ポートを有する通過流セルと、（ii）サンプルのためのセル内の少なくとも一つの流路にして、入口および出口ポートと連通し、そして感知電極と連通のための第１の開口および参照電極と連通のための第２の開口の少なくとも二つの開口を有する流路と、（iii）感知電極を収容するのに適応し、そして一端においてサンプルのための流路と連通した開口を有する半球状部材で終わり、反対端において電極を受入れる開口で終わっている、少なくとも一つの中空円筒形部材と、（iv）本発明に従った少なくとも１個の感知電極を含む。本発明の特に好ましい具体例においては、手入れを容易化しそして配線ハーネスをなくすため、分析器へのすべての電気的接続は、“ＰＯＧＯ”タイプのピン接続（ばね負荷接触ピン）のような、分析器へ弾性的に取付けられた電気接点によって形成される。（“ＰＯＧＯ”はマサチューセッツ州０２７６３アトルボロフォールズ、ジョンディーチブールバード４２５のＡＵＧＡＴ社の登録商標である。）これは、存在する場合、感知電極、参照電極、光センサー、温度測定接点および接地を含む。つまりおよび気泡捕捉を最小にするため、好ましい具体例においては、入口流路から感知電極を通る流路は実質上真直であり、そして電極が感知モジュール内に配置された電極ホルダー内に配置された時それらの先端によって形成されたシール以外シールがない。このシールは、分析すべきサンプル液が突出する先端と接触しそのまわりを流れるように、前記開口を通って流路と直接接触する本発明の新規な電極の先端に配置されたしなやかなイオン選択性膜によって形成される。好ましい具体例においては、先端は約２５ないし５０％流路中へ突出する。添付図面に示した具体例においては、流路は、感知モジュールが参照電極へアセンブリされた時参照電極と連通する開口へ向かって方向転換する。しかしながら当業者には流路は実質上ストレートに形成することができることが自明であろう。本発明の新規な電極は、イオン選択性膜材料と、そして電極を感知モジュール内のホルダー内に適正に位置決めするための少なくとも一つの部材を含んでいる。好ましい具体例の電極は外部ケーブルおよびコネクターを欠き、分析器と分析器上に弾性的に取付けた接点部材を介して接触を形成する。一具体例において、電極上のＯ−リングが、取付けブラケットおよび回路板へ組立てられるまで、電極を測定ブロック内側に中心決めし、保持する。組立てた時、回路板上の電気ばね接点が電気的接触およびシール力を提供する。このＯ− リングは電極先端に設けたシールが故障した時バックアップシールを提供する。好ましい具体例において、電極は一端において球形感知先端で終わり、他端において電気信号のレシーバー例えば信号処理ボードと電気的接続を形成するのに適応した接点部材で終わっている円筒形本体に、ワンピースで成形される。この電極は電気接点を提供し、そして一つまたはそれ以上の電解質充填溶液を含んでいる。この基本的アセンブリは本発明によるすべての電極に共通である。本発明において使用に許容し得る、内部参照プローブ、充填液およびイオン選択性膜材料のような電極の部品は、この分野で慣用のものを含んでいる。本発明の実施に有用な電極は、ナトリウム、カリウム、塩化物、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ｐＨその他を含む。本発明において液体サンプル中のイオン活性測定に使用するために特に好ましい感知電極は、（ｉ）中空円筒形本体部材と、（ii）本体部材の一端に配置され、電極から電気信号を受取るため弾性的に取付けられた電気接点と電気的接続を形成するのに適応した接点部材と、（iii）本体部材の一端に配置された半球形先端であって、電極がその中に配置される時電極ホルダー中の開口と整列しそしてフィットする開口（ホルダー中の開口はサンプルのための流路と連通している）を備えた半球形先端と、（iv）感知先端上に配置され、それによりその中の開口をシールし、そして電極が電極ホルダー内に配置される時電極ホルダー中の開口とシールされた接触を提供することができるイオン選択性膜材料と、（ｖ）本体部材内に配置され、そして感知先端および接点部材と電気的接触にある内部参照電極と、（vi）電極を電極ホルダー内に位置決めするため本体部材上に配置された少なくとも一つの位置決め部材を含んでいる。好ましい具体例において、イオン選択性膜材料は、電極が感知モジュール内に配置され、そして電極の接点部材が感知先端を流路中の開口とシール関係に押す弾性的に取付けられた電気接点と係合した時、流路中の開口をシールする機能をも果たす。イオン選択性膜の材料は、当業者によく知られているように測定すべき特定のイオンに依存する。本発明の実施に有用なイオン選択性膜は、流路と電極ホルダーの間の開口のシールを形成することができる。そのような膜は商業的に入手可能であり、そして当業者には周知である。これら膜は、商業的に容易に入手し得るポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系膜のような、ポリマー膜を含む。膜材料は、例えば適当な接着剤の使用により、感知先端の外表面へ接着することができる。そのような方法の一つを後で記載する。本発明はまた、少なくとも一つの電極ホルダーおよび少なくとも一つの感知電極を含む、液体サンプル中のイオンの活性の測定に使用のための電極アセンブリであって、前記電極ホルダーが、感知電極を収容するのに適応し、そして一端においてサンプルのための流路と連通している開口を有する半球形感知先端で終わり、他端において電極を受け入れる開口で終わっている中空円筒形部材を含み、前記感知電極は上記した電極を含む、電極アセンブリを提供する。本発明の好ましい具体例においては、サンプル中の複数のイオンの測定を可能にするように、感知モジュールは複数のそのような電極アセンブリを備えている。電極ホルダーおよび電極自体の軸は、シール接触を可能にするため流路に直交する。電極先端の開口の上に直接配置されるイオン選択性膜材料の区域は、膜の活性区域である。この膜の活性区域は流路と電極ホルダーの間の開口とフィットする寸法とされる。好ましい具体例において、膜の活性区域は、イオン活性の測定を可能にしそしてなお流路を通る十分な流れを可能にするのに十分に液体サンプル中へ突出させられる。この突出の適切な程度は当業者によって容易に決定することができる。典型的にはこの突出は流路の約５０％をこえない。感知モジュールが複数の電極を備える好ましい具体例においては、使用の容易さのため特定の電極を特定の電極ホルダーへそして特定の配向にくぎ付けするシステムを持つことが好ましい。一具体例において、電極ホルダーの開口に隣接して感知モジュール上に配置された一つ以上のピンが電極中の対応する孔と整列されるように設計され、その場合ピンと孔の分布は各電極毎に異なっている。これらの孔は、例えば接点部材を囲む縁上に配置することができる。これは電極の適正な同定および電極ホルダー内の適切な機械的位置決めを確実にし、そしてイオン選択性膜材料と、流路と電極ホルダー間の開口の適切な整列を提供する。この縁は電極をホルダーを除去するための指アクセスを任意に備えている。可使用寿命を延長するため、蒸発障壁、例えば金属化ラベル（図示せず）が、電極本体をカバーし、そして電極の円筒形本体を通っての電解質の蒸発ロスを最小にするために任意に設けられる。接着剤つきのアルミ箔のような金属化包装、金属化ナイロンフィルム等は延長したシェルフ寿命のための良い候補である。感知モジュールにナトリウム電極が含まれる一具体例においては、膜タイプの中性キャリアナトリウム電極が、ガラスに必要な日毎のエッチングおよび塩化物電極の可能性ある高セッティングをなくすため、そして較正を長くするために、普通のガラス電極の代わりに好ましく使用される。これはガラス電極の洗浄が不要になるので、感知モジュールのフルィディックスを単純化する。好ましい一具体例においては、測定ブロックの参照電極コンポーネントは、再充填し得るＫＣｌを含んでいる貯槽と、これらコンポーネントが除去自在に係合される時感知モジュールの流路と電気的液体接触にある透過性膜と、そして除去自在な内部参照電極を含んでいる。本発明の好ましい一具体例においては、閉鎖された参照電極は長寿命のため大きい貯槽を備え、そして交換の頻度をそれによって減らすため再充填し得る。他の好ましい具体例においては、参照電極は除去し得るカロメルアセンブリ、接続および膜を備える。再充填はユーザーが、例えば、カロメル部分を除去し、新鮮な電極液およびＫＣｌを加え、そしてカロメル部分を再装着することを必要とする。加えられる力に対して感受性でない漏れのないシールを確実にするため、放射状Ｏ−リングを使用することができる。適切な参照電極は測定される特定のイオンに依存し、そして当業者によって容易に選定されることができる。電解質がＫＣｌ溶液である具体例においては、イオン透過性膜材料がＫＣｌ漏洩からシールするため同心Ｏ−リングによって参照電極へ組立てられる。感知モジュールの流路と参照電極のイオン透過性膜の間の液間接続は、好ましい具体例において、感知モジュールと参照モジュールを除去自在にクランプすることによって容易に形成される。本発明の電極、感知モジュールおよび測定ブロックは、当業者には既知の慣用材料から製作される。これらコンポートネントの製作容易性を確実にするため、ナイロン、ＰＶＣ、アクリルおよび適当であればその他のような容易に加工し得るプラスチックを使用するのが有利である。好ましくは透明であるコンポーネントについては、透明ポリウレタンおよびポリオレフィンが有用である。本発明はまた、好ましい具体例においては、（ｉ）サンプルのイオンレベルを分析するための電気回路を含んでおり、そして流路の垂直配置を提供しそして少なくとも一つの弾性的に取付けた接点部材を介して感知電極の接点部材と電気的連通を提供する態様において本発明の測定ブロックを収容するのに適応した分析機器と、（ii）本発明による測定ブロックと、（iii）分析すべきサンプルを流路を通って感知電極と連通している第１の開口および参照電極と連通している第２の開口を通って下方へ流すためのポンプを備えている、流体システムを提供する。本発明のそのような好ましい具体例は、サンプル、較正液および他の試薬が感知モジュール中の入口ポートを含んでいるサンプルウエル中へ直接配置され、そして分析のため流路を通って吸引されるオープンサンプル方法を具体化する。このオープンシステムの利益は、直接較正、垂直配向、簡単なフルィディッスおよび迅速スループットを含む。オープンシステムの他の利益は、より少ない接地ループ、迅速なサイクル、精密なサンプルビックアップおよび配置、最小のつまり区域、および簡単なフルィディック流路である。さらに、本発明のフルィディック分析システムは、サンプルおよび他の試薬を上り坂または下り坂に流れることができる点で融通的である。下り坂流路の一利益は、より短い流路、そしてそのためより少量のサンプル容積を可能にすることである。下り坂流れは、参照電極中の電解質が塩化カリウムのような塩である時に特に有益である。普通、参照電極は参照電極の電解質による感知電極の汚染を避けるため、サンプルが通過する電極列の最後にある。塩化カリウムは参照電極中の非常に有用な電解質である。しかしながら塩化カリウムは非常に濃く、そして参照電極が上り坂に流れる流路中のラインの最後である時は、下方の感知電極を通ってシステム流路を通って下降し戻ることができる。それ故、そのような場合参照電極を下り坂に流れる流路の底に持つ利益がある。ある種の既知システムにおいては、サンプルおよび他の液は重力が空気泡の除去を助けるので上り坂に流れていた。本発明のシステムにおいては、高い流体流速の洗い出しのため、小さい気泡は電極の重要な測定先端に集まらないから、空気泡は有意義な因子ではない。較正液のような試薬は、好ましくは硬質プラスチック、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）びん中に貯えられる。図面の簡単な説明図１は、好ましい液体分析システムの一部を含んでいる、本発明の好ましい測定ブロックの斜視図である。図２は、図１の測定ブロック（感知モジュールおよび参照電極）と、そして感知電極のための接点を含んでいる信号処理ボード、温度トランスジューサーおよび測定ブロックの光センサーを図示する破断斜視図である。図３は、測定ブロックを信号処理ボードへ接続できる好ましい方法を図示する図である。図４は、図１および２に示した感知ブロックの拡大斜視図である。図５は、図４に類似し、そして感知電極を除去するための指アクセスを図示する。図６は、図５の感知モジュールに配置されている二つの電極の拡大背面図である。図７は、図１および図２に示した測定ブロックの頂部の拡大部分図である。図８は、光センサー、接地ワイヤおよび接触熱トランスジューサーとその間の液間接続を図示する、図５に示した感知モジュールの拡大部分図である。図９は、本発明による感知電極の断面図である。図１０は、図９の電極の外側の概略図である。図１１は、図１および２に示した参照電極の拡大斜視図である。図１２，１３および１４は、図１１に示した参照電極の断面図である。図１５は、本発明の好ましい液体分析システムの概略図である。図１６は、本発明に使用のための信号処理ボードのブロック図である。本発明の詳細な説明本発明の測定ブロックは、液体サンプルのイオンレベルを分析するためのシステムに特に有用である。図１，２および３において、本発明の好ましい測定ブロックが、液体サンプルのイオンレベルを分析するための電気回路を含んでいる慣用の分析機器を含む、好ましい液体分析システムの一部と共に図示されている。図１，２および３に示した具体例において、測定ブロック１は分析機器の受信部分、この場合は図２に詳しく示した信号処理ボード８０と機械的に接触するのに適応している。図１において、測定ブロック１は、測定ブロック１の種々の電気部品のための接点を備えた信号処理ボードへ組立てて示されている。図１に示すように、測定ブロック１は、感知モジュール１０および図５に詳しく示した参照ラッチ６７および参照ピン８５によって除去自在に係合された参照電極６０を含む。測定ブロックは、図２，３および４に示した係止ピン、係止ピンスロット１９およびピボットバー８７によって分析機器へ機械的に係合される。測定ブロック１はバー８７の上をスライドし、そしてばね負荷接点（図示せず）へ向かって回動される。やはり図１に、それによってサンプル、較正液および他の溶液を測定ブロック１へ導入することができるサンプルアーム４およびサンプルプローブ２を含んでいる液体放出システムが示されている。本発明は図１および１５に示した好ましいオープン液体放出システムに関して記載されるが、当業者には液体放出システムの任意の品種がサンプルおよび他の試薬を測定ブロック１へ放出するために使用できることが自明であろう。測定ブロックは感知モジュール１０および参照電極６０を含んでいる。感知モジュール１０は図１，２，４および５に示されている。光学的に透明な感知モジュール１０は、その中に感知電極２０ないし２３が配置される複数のホルダーが備えられ、光センサー１３，１６（気泡／位置検出器）のための光窓、モジュール、温度モニター２４、そしてはね返りおよびエアロゾルを最小にする部分カバーを備えることができる開いたサンプルウエル１２を備える。図示するように、感知モジュール１０はブロック形であり、流体流がユーザーによって観察できるように透明材料で製作される。今や図４を参照すると、感知モジュール１０は入口１７、出口ポート２６、および入口ポート１７と出口ポート２６を接続する流路１４を備えている。感知モジュール１０は、流路１４と電極ホルダーの間の開口２７を介して流路１４と連通にある。図に示すように、電極２０，２１，２２および２３は、電極の先端が開口２７を通って流路と連通するようにホルダー内に配置される。感知モジュール１０は任意に光センサーを備える。図２に示した具体例は、例えば流路内にサンプルが存在するかどうかを決定するための、上方光センサー１３および下方光センサー１６を備えている。光センサー１３および１６が存在する時、図２に示した信号処理ボード８０を通って分析器との必要な電気的接触を提供するため、光センサー接触ボード１８が使用される。図示した具休例においては、感知モジュール１０は、参照ラッチ６７を通って感知モジュール１０および参照電極６０を除去可能に係合するための手段を提供するため、ラッチ係合ピン３７を備える。感知モジュール１０は、測定ブロック１を分析機器へ機械的に係合するため、図２に示したモジュール係止ピン８８を受入れる図３に示した係止ピンスロット１９を備える。本発明の新規な電極は図１，２，４，５および６に、そして断面が図９および１０に図示されている。代表的な電極は図９および１０に図示されている。電極は、一端において球形感知先端３２で終わり、他端において接点部材３４で終わっている円筒形本体部材４８を含む。感知先端３２は開口３８を備え、その上にイオン選択性膜材料３３が配置される。開口３８および開口を直接カバーする膜部分は、一緒になって膜の活性部分を構成する。膜のこの活性部分は、図４に示した流路１４の開口２７へフィットする寸法とされる。電極のこの活性面積は電極ドリフトを最小にするため開口２７以内とすることが好ましい。イオン選択的膜材料３３は、流路１４と電極ホルダーの間で開口とシール可能な接触を提供するようにしなやかである。感知先端３２に接近して、円筒形本体部材４８の外表面に配置されたＯ−リング３１は、図２に示すように信号処理ボードへ取付けられるまで電極を電極ホルダー内側に位置決めする。信号処理ボード８０上のばね負荷接点８１もイオン選択性膜材料３３を開口２７に対してシールするシール力を提供する。Ｏ−リング３１は電極３０を中心決めし、そしてイオン選択性膜材料３３によって提供されるシールが故障した場合バックアップシールを提供する。図１０に示した具体例においては、電極は二つの充填穴４１，４２を備える。エポキシ樹脂４３が充填穴４２を通って注入され、接点部材３４を所定位置に接着し、電極をシールするように硬化される。二次充填穴４１は、最初、電圧を不安定にしそして電極ドリフトを生じさせることがある空気泡からプローブ４５保護する役目をするゼラチン層４４を注入するために使用される。ゼラチン４４が所定位置に注入されれば、二次充填穴４１は電極へ電解質４６を提供するために使用される。図示した具体例においては、空気泡４７か電解質（約１ないし１０ μｌ，好ましくは約５μｌ）の内部に残っている。空気泡４７は、電極内の温度変化により液体が膨張するときの圧縮を吸収する役目をする。この圧力を吸収する何かがなければ、イオン選択性膜３３が変形または破れることがあり得る。二次充填穴４１は、それをシールするため例えばワックスを詰めることができる。縁５０は指アクセス（図示せず）および位置キー３５を提供する。イオン選択性膜材料３０は本発明の電極の先端へ以下のようにしてシールされた。イオン選択性膜材料は寸法決めされ、テフロンブロック上の半球凹面部分に配置された。この凹面部分は電極の球形先端を受入れる寸法のものである。テフロンロッドが電極内にそして開口３８を通って配置され、そして接着剤が先端へ塗布された。開口３８を通って突出するテフロンロッドはテフロンブロックに配置された膜材料の中心に配置された。次に電極がテフロンロッドの下方へ動かされ、膜材料と接触しそしてそれへ接着された。この方法は膜の活性部分を実質上接着剤なしに保った。図１，２および１１ないし１４に示した参照電極６０は、測定ブロック１を形成するように感知モジュール１０と除去自在な係合のため感知モジュール１０の係止ピン８８と係合する、図１および２に示した参照ラッチ６７を備える。感知モジュール１０と接触する参照電極６０表面（図１１に示した）には、感知モジュール１０上の往復動係止ピンスロット（図示せず）と係合するピン６９を備える。感知モジュール１０と参照電極６０とが係止ピンおよび往復動係止ピンスロットを通って係合される時、参照電極６０の頂部に存在するモジュール参照ラッチ６７は感知モジュール１０上の係止ピン８８と係合される。同様なラッチ係止ピンおよびモジュール参照ラッチが、この二つの部材の間の可動にシール可能な接触を提供するため感知モジュールおよび参照電極の底にも存在する。これらは図面に示されていない。参照電極６０は充填液を収容するためのタブレット貯槽６１を含む。この電極はその上に透過性参照膜６４が置かれる開口を通って、または代わってカロメルインサート６６を受け入れる参照電極中の開口７２を通って充填される。Ｏ−リング６５がシールを提供する。参照電極６０は、感知モジュール１０および参照電極６０が測定ブロック１を形成するように除去自在に係合される時、感知モジュール１０中のピボットスロット４０と整列するピボットスロット７０を備える。参照電極６０は、同心Ｏ−リング６２，６３によってシール可能に配置される参照膜６４を備える。本発明の液体分析システムは図１に部分的に図示され、そして図１５に概略的に図示されている。図１５に概略的に図示されている測定ブロックは上方および下方光センサーと、それにリチウム、カリウム、塩化物およびナトリウム電極を備える。当業者には、これら光センサーは、測定ブロックに使用される電極の選定と同様に、任意であることが容易にわかるであろう。本発明の液体分析システムは、それはたった一つのぜん動ポンプ６およびシリンジポンプ８を備える点で単純化されている。このシステムは二つの較正液、較正液Ａおよび較正液Ｂの使用を提供する。本発明のシステムはシリンジポンプの弁を除いて弁なしである。較正のために弁は必要でない。較正液は測定ブロック１０の入口ポート１７中へ直接注入される。較正液Ａはシリンジポンプ８によって新鮮にされ、そしてそれへ接続されたびん９中に貯えられる。較正液Ｂは開いたびん７から吸引される。本発明の液体分析システムにおける直接吸引方法は、単純性、高い信頼性および高いスループットのために非常に望ましい。サンプルプローブ、例えばシリンジはサンプルを例えばクベット円陣コンベア３、較正液Ｂおよび脱タンパク剤から、サンプラーアーム通路上のステーション点から吸引し、そして測定ブロック１の入口ポート１２中へ分注する。較正液Ａはシリンジポンプ８からサンプルプローブ２を通って直接放出される。シリンジポンプ８は、好ましくは保守を最小にし、流量を増加し、時間に応答し、そして吸引しそして放出される体積の正確性および精密性を改良するため、ぜん動ポンプの上に選定される。ぜん動ポンプ６は、サンプルおよび他の液を入口ポート１２から測定ブロックを通って直接吸引する。図示した具体例においては、ぜん動ポンプ６は、測定ブロック１内のサンプル位置決めのため、光センサー１３，１６と共に使用される。ポンプ６はまた、流路１４をクリーンにするため較正液Ａのスラッグおよび空気を通って吸引するためシリンジポンプ８と共に使用される。好ましい光センサー１３，１６がサンプルを検証するため測定ブロック内に使用される。底センサー１６は測定サイクルの間種々のフルィディツ機能のため吸引ポンプ６の速度を変えるために使用され、頂部センサー１３はサンプル読みが始まった時サンプル中の空気検出のために使用される。本発明は、性格が純粋に例示的であり、本発明の範囲を限定することを意味しない以下の実施例を参照してさらに理解されるであろう。実施例図面に示したものと実質上類似する液体分析システムが製作された。試薬は硬質ＨＤＰＥびんへ貯えた。測定ブロックは四つの基本的コンポーネントから構成された。（ａ）電極８１，光センサー１３，１６，サンプルウエル１７および温度検知器２４を備えた除去自在な感知モジュール１０（ｂ）再充填し得ＫＣｌ貯槽６１を備えた除去自在な参照電極６０（ｃ）信号処理，連通およびコネクターボード８０（ｄ）統合したぜん動ボンプ６，較正液Ｂホルダー７および洗浄ステーション５を備えた取付けブラケット８９取付けブロックを備えたモジュールケースの全体の寸法（大よそ）：６．５”高さ×１１”奥行（ケース内にサンプラーアームの隙間が設けられている）光学的に透明な感知モジュール１０は測定電極８１を収容し、気泡／位置検出器１３，１６のための窓，モジュール温度モニター２４、および飛沫およびエアロゾルを最小にする部分的カバーを備えた開いたサンプルセルを備える。詰まりおよび気泡捕捉を最小にするため、入口から出口までのサンプル通路は参照接続への方向転換を除いてストレートであり、電極の感知先端によって提供されるものを除いてシールが存在しない。感知先端３２は０．０５０”直径流路と約５０％（０．０２５”）交差する。流路１４と電極ホルダーの間の開口は流路との直接接触にしなやかな膜材料３３によってシールされる。サンプルウエルはオーバーフロー条件を防止するため４２５μｌ体積（サンプル体積＝２８０μｌ）にクベット中に機械加工される。光ポートはサンプルウエルの下方にそして参照接続１５の後に流路内に配置される。電極２０ないし２３は、交換容易性および回路板との電気的接触のため一側において線に重ねられる。電極本体４８上のＯ−リングは、取付けブラケットおよび回路板へ取付けられるまで電極ホルダー内に電極を中心決めし、保持する。回路板上の電気的ばね接点は感知先端プに対し電気的接触およびシール力を提供する。除去自在なカロメルアセンブリ６６，接続１５および膜６４を備えた参照電極６０は、大きい（最低９０日）参照液貯槽６１と組合わされ、そして再充填し得る器具と考えることができる。当初、この電極は工場で充填（ＫＣｌタブレット）することができ、測定ブロックへアセンブリされるとき膜６４を加えるこができる。その後の再充填は、ユーザーがカロメル部分６６を除去し、新しい溶液およびタブレットを加え、そしてカロメル部分を再装着することを要する。放射Ｏ −リング６５は漏れのないシールを確実にし、加えた力に対し感受性でなかった。ボード８０は約６．０”×７．５”であり、そして前端アナログ増幅器と、１６ビットＡ／Ｄ変換器と、ＲＳ２３２直列通信ポートと、そして必要とする＋／ −１５および５ボルトのためのＤＣ−ＤＣ変換器を含んでいた。シリアルインターフェース、パワー入力、チャートレコーダー出力、緩衝増幅器出力がＲＳ２３２のみを経由、および気泡検出器出力のためのコネクターが設けられた。ブロック図は図１６に示されている。取付けプレート８９はフルィディックおよび電気サイドを分割し、ＩＳＥ関連コンポーネントを取付けるための手段を提供し、電気および液体シールドを提供し、そして分析器取付プレートへ取付ける。取付プレートは頂部および前面からアクセスすることができ、そしてコンポーネントを容易に除去することを許容する。ここに記載した実施例および具体例は例示的のみであり、当業者に対して示唆されるであろう種々の修飾および変更は本発明の精神および範囲に、そして承認された請求の範囲内に含まれるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョーンズ，ロナルドエルアメリカ合衆国03858ニューハンプシャー、ニュートン、サウスメインストリート57 (72)発明者ビティエロ，ジャネットディーアメリカ合衆国01730マサチューセッツ、ベッドフォード、スプリングロード596

Claims

【特許請求の範囲】１．液体サンプル中のイオン活性を測定するのに使用するための感知電極であって、（ｉ）中空円筒形本体部材と、（ii）前記本体部材の一端に配置され、電極から電気信号を受取るため弾性的に装着された電気接点と電気的接続を形成するのに適応している接点部材と、（iii）前記本体の一端に配置され、電極が電極ホルダー中に配置された時電極ホルダー中の開口と整列しそれとフィットするように構成された開口を備えた半球形感知先端と、（iv）前記半球形感知先端上に配置されてその中の開口をシールし、そして電極が電極ホルダー中に配置された時電極ホルダー中の開口とシール接触を提供することができるイオン選択性膜材料と、（ｖ）前記本体部材中に配置され、そして前記感知先端および接点材料と電気的接触にある内部参照電極と、（vi）電極を電極ホルダー内に位置決めするため前記本体部材上に配置された少なくとも一つの位置決め部材を備えていることを特徴とする電極。２．少なくとも一つの電極ホルダーと少なくとも一つの電極を含む、液体サンプル中のイオンの活性の測定に使用するための電極アセンブリであって、前記電極ホルダーは、感知電極を収容するのに適応し、一端においてサンプルのための流路と連通している開口を有する半球形感知先端で終わり、反対端において電極を収容するための開口で終わっている中空円筒形部材を備え、前記電極は、（ｉ）中空円筒形本体部材と、（ii）前記本体部材の一端に配置され、電極から電気信号を受取るため弾性的に装着された電気接点と電気的接続を形成するのに適応している接点部材と、（iii）前記本体の一端に配置され、電極が電極ホルダー中に配置された時電極ホルダー中の開口と整列しそれとフィットするように構成された開口を備えた半球形感知先端と、（iv）前記半球形感知先端上に配置されてその中の開口をシールし、そして電極が電極ホルダー中に配置された時電極ホルダー中の開口とシール接触を提供することができるイオン選択性膜材料と、（ｖ）前記本体部材中に配置され、そして前記感知先端および接点材料と電気的接触にある内部参照電極と、（vi）電極を電極ホルダー内に位置決めするため前記本体部材上に配置された少なくとも一つの位置決め部材を備えていることを特徴とする電極アセンブリ。３．前記感知電極は蒸発障壁をさらに備えている請求項２の電極アセンブリ。４．前記蒸発障壁は金属化材料からなる請求項３の電極アセンブリ。５．前記感知電極の一つは膜タイプ中性キャリアナトリウム電極である請求項２の電極アセンブリ。６．半球形感知先端は流路中約５０％まで突出している請求項２の電極アセンブリ。７．半球形感知先端は流路中約２５％ないし約５０％突出している請求項６の電極アセンブリ。８．前記感知電極の接点部材は縁材料を備えている請求項２の電極アセンブリ。９．前記縁部材はその中に配置された１個以上の決置キー穴を持っている請求項８の電極アセンブリ。 10．前記縁部材は少なくとも１個の指アクセスを備えている請求項８の電極アセンブリ。 11．液体サンプルのイオン活性を測定するのに使用するための感知モジュールであって、該モジュールは、（ｉ）少なくとも一つの入口ポートおよび少なくとも一つの出口ポートを有する通過流セルと、（ii）サンプルのためのセル中の少なくとも一つの流路にして、前記入口および出口ポートと連通にあり、そして感知電極と連通のための第１の開口とそして参照電極と連通のための第２の開口の少なくとも二つの開口を二つのポート間に有するサンプルのための流路と、（iii）感知電極を収容するのに適応し、一端においてサンプルのための流路と連通している開口を有する半球形感知先端で終わり、反対端において電極を収容するための開口で終わっている中空円筒形部材と、（iv）少なくとも一つの電極を備え、前記電極は、（ａ）中空円筒形本体部材と、（ｂ）前記本体部材の一端に配置され、電極から電気信号を受取るため弾性的に装着された電気接点と電気的接続を形成するのに適応している接点部材と、（ｃ）前記本体の一端に配置され、電極が電極ホルダー中に配置された時電極ホルダー中の開口と整列しそれとフィットするように構成された開口を備えた半球形感知先端と、（ｄ）前記半球形感知先端上に配置されてその中の開口をシールし、そして電極が電極ホルダー中に配置された時電極ホルダー中の開口とシール接触を提供することができるイオン選択性膜材料と、（ｅ）前記本体部材中に配置され、そして前記感知先端および接点材料と電気的接触にある内部参照電極と、（ｆ）電極を電極ホルダー内に位置決めするため前記本体部材上に配置された少なくとも一つの位置決め部材を備えていることを特徴とする感知モジュール。 12．前記通過流セルは透明プラスチック製である請求項１１の感知モジュール。 13．前記流路は入口ポートから感知電極を通過して実質上ストレートである請求項１１の感知モジュール。 14．前記感知モジュールは、前記流路と参照電極の間の電気的液体連通を提供するように参照電極へ除去自在な接続に適応している請求項１１の感知モジュール。 15．複数の感知電極を含んでいる請求項１１の感知モジュール。 16．液体サンプルのイオン活性を測定するのに使用するための測定ブロックであって、測定ブロック内の電極からの電気信号を受取るための電気回路を含んでいる分析機器へ除去自在に係合することができ、該測定ブロックは、請求項１３の感知モジュールおよびそれへ除去自在に係合される参照電極を含み、該参照電極は、（ｉ）感知モジュールへ除去自在に係合するのに適応した本体部材と、（ii）イオン透過性膜材料によってシールされ、そして流路の第２の開口と連通にある本体部材中の開口を含んでいることを特徴とする測定ブロック。 17．測定ブロックは、感知および参照電極と分析器の間の電気的接続を提供するように、分析機器へ除去自在に接続するのに適応している請求項１６の測定ブロック。 18．（ｉ）サンプル中のイオンレベルを分析するための電気回路を含んでおり、そして流路の垂直配置を提供しそして感知電極の接点部材と少なくとも一つの弾性的に装着された接点部材を介して電気的連通を提供する態様で請求項１７の測定ブロックを収容するのに適応した分析機器と、（ii）請求項１０の測定ブロックと、（iii）感知電極と連通にある第１の開口および参照電極と連通にある第２の開口を通って流路を通って下方へ分析すべきサンプルを流すためのポンプを備えている液体分析システム。