JPH0954065A - 平面型重炭酸塩センサおよびその作製方法並びに使用方法 - Google Patents
平面型重炭酸塩センサおよびその作製方法並びに使用方法Info
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- JPH0954065A JPH0954065A JP8171959A JP17195996A JPH0954065A JP H0954065 A JPH0954065 A JP H0954065A JP 8171959 A JP8171959 A JP 8171959A JP 17195996 A JP17195996 A JP 17195996A JP H0954065 A JPH0954065 A JP H0954065A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重炭酸塩センサにおいて、センサ寿命を延長
し、センサの応答時間を速くし、センサの使用初めにお
いてす速く安定状態に達せさせる。 【解決手段】 非導電性基板１０には、導電性領域１
６、１７、２０および２５が設けられている。導電性領
域１６および１７は、連続しており、銀からなる。導電
性領域２０および２５は金からなる。導電性領域１６上
には、トランスジューサー１５が設けられている。この
トランスジューサー１５および導電性領域２５を除い
て、非導電性基板１０上はカバー膜２６で覆われてい
る。カバー膜２６上にはさらに重炭酸塩源と、カリウ
ム、リチウム、ナトリウムのハロゲン化物の塩からなる
内部電解質層が設けられている。
し、センサの応答時間を速くし、センサの使用初めにお
いてす速く安定状態に達せさせる。 【解決手段】 非導電性基板１０には、導電性領域１
６、１７、２０および２５が設けられている。導電性領
域１６および１７は、連続しており、銀からなる。導電
性領域２０および２５は金からなる。導電性領域１６上
には、トランスジューサー１５が設けられている。この
トランスジューサー１５および導電性領域２５を除い
て、非導電性基板１０上はカバー膜２６で覆われてい
る。カバー膜２６上にはさらに重炭酸塩源と、カリウ
ム、リチウム、ナトリウムのハロゲン化物の塩からなる
内部電解質層が設けられている。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】本発明は、重炭酸塩の測定に
有用な平面型センサに関するものである。このセンサ
は、ｐＨセンサとともに使用すると二酸化炭素の分圧の
測定にも利用することができる。
有用な平面型センサに関するものである。このセンサ
は、ｐＨセンサとともに使用すると二酸化炭素の分圧の
測定にも利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】平面型センサは一般的に今まで文献で述
べられており、多くの状況では立体型センサより利点が
あると考えられている。この平面型は典型的には比較的
薄い材料の層からなり、それは例えばシルクスクリーン
印刷のようなものを含む厚膜もしくは薄膜技術を利用し
て基板に設けられる。平面型センサは概して立体型セン
サより小さく、それゆえその検出装置自体の大きさを小
さくすることができる。さらに平面型センサは容易にか
つ安価に製造でき操作性がよい。
べられており、多くの状況では立体型センサより利点が
あると考えられている。この平面型は典型的には比較的
薄い材料の層からなり、それは例えばシルクスクリーン
印刷のようなものを含む厚膜もしくは薄膜技術を利用し
て基板に設けられる。平面型センサは概して立体型セン
サより小さく、それゆえその検出装置自体の大きさを小
さくすることができる。さらに平面型センサは容易にか
つ安価に製造でき操作性がよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】平面型センサを作製す
る上で、センサを商品化する前に、その能力について検
討し補正しなければならない。一般に受け入れられる重
炭酸塩センサを作製する際に関わる問題として、例えば
センサの寿命が不十分であること、センサの応答時間が
遅いこと、センサの使用し始める際にセンサが安定状態
に達するまでに長い時間がかかることといったことがあ
る。上記した問題の少なくとも一つの問題に対して向上
した応答性を示す平面型重炭酸塩センサが必要とされ
る。
る上で、センサを商品化する前に、その能力について検
討し補正しなければならない。一般に受け入れられる重
炭酸塩センサを作製する際に関わる問題として、例えば
センサの寿命が不十分であること、センサの応答時間が
遅いこと、センサの使用し始める際にセンサが安定状態
に達するまでに長い時間がかかることといったことがあ
る。上記した問題の少なくとも一つの問題に対して向上
した応答性を示す平面型重炭酸塩センサが必要とされ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の平面型重炭酸塩
センサは、非導電性基板に近接する少なくとも一つの領
域に平面型で導電性材料が設けられた該非導電性基板
と、該導電性材料の少なくとも電極領域と該導電性材料
の該領域の少なくとも接触領域とを露出した状態で、該
導電性材料の少なくとも導線部を覆う、誘電コーティン
グと、該露出した電極領域の該導電性材料に近接して設
けられた銀／ハロゲン化銀のトランスジューサーと、該
トランスジューサーの上面に近接して設けられた内部電
解質層と、該内部電解質層の上面に近接して設けられた
カバー膜とからなり、該乾燥内部電解質が約０．０００
２Ｍから約０．０００３Ｍまでの重炭酸塩源とカリウ
ム、リチウム、ナトリウムのハロゲン化物の塩からなる
水溶液から調製されることを特徴とするものである。
センサは、非導電性基板に近接する少なくとも一つの領
域に平面型で導電性材料が設けられた該非導電性基板
と、該導電性材料の少なくとも電極領域と該導電性材料
の該領域の少なくとも接触領域とを露出した状態で、該
導電性材料の少なくとも導線部を覆う、誘電コーティン
グと、該露出した電極領域の該導電性材料に近接して設
けられた銀／ハロゲン化銀のトランスジューサーと、該
トランスジューサーの上面に近接して設けられた内部電
解質層と、該内部電解質層の上面に近接して設けられた
カバー膜とからなり、該乾燥内部電解質が約０．０００
２Ｍから約０．０００３Ｍまでの重炭酸塩源とカリウ
ム、リチウム、ナトリウムのハロゲン化物の塩からなる
水溶液から調製されることを特徴とするものである。
【０００５】また本発明の重炭酸塩センサの作製方法
は、基板を選択し、導電性領域を少なくとも該基板の一
部に設け、該導電性領域上のトランスジューサー領域
と、該導電性領域上の接触領域とを露出したまま該導電
性領域に誘電体を被覆し、該トランスジューサー領域上
に銀／ハロゲン化銀層を形成してトランスジューサーを
形成し、該センサの少なくとも該トランスジューサー部
分上に約２．５μｍから約４μｍまでの乾燥厚を有する
内部電解質乾燥残留物を形成し、ここで、該内部電解質
層が約０．０００２Ｍから約０．０００３Ｍの範囲の量
の重炭酸塩源およびカリウム、リチウム、ナトリウムの
ハロゲン化物の塩類からなる水溶液から作製されてお
り、有機溶剤と、気体透過性重合性もしくは共重合性材
料と、プロトン選択性イオノホアと、可塑剤と、約０．
１重量／容積％から約０．５重量／容積％の範囲内の量
が存在する親油性塩類とからなる溶液を形成することに
より約２０μｍから約６０μｍまでの厚みを有するカバ
ー膜を少なくとも該乾燥内部電解質層の上面に近接して
形成し、該溶液を乾燥させて該カバー膜層を形成する各
工程からなることを特徴とするものである。
は、基板を選択し、導電性領域を少なくとも該基板の一
部に設け、該導電性領域上のトランスジューサー領域
と、該導電性領域上の接触領域とを露出したまま該導電
性領域に誘電体を被覆し、該トランスジューサー領域上
に銀／ハロゲン化銀層を形成してトランスジューサーを
形成し、該センサの少なくとも該トランスジューサー部
分上に約２．５μｍから約４μｍまでの乾燥厚を有する
内部電解質乾燥残留物を形成し、ここで、該内部電解質
層が約０．０００２Ｍから約０．０００３Ｍの範囲の量
の重炭酸塩源およびカリウム、リチウム、ナトリウムの
ハロゲン化物の塩類からなる水溶液から作製されてお
り、有機溶剤と、気体透過性重合性もしくは共重合性材
料と、プロトン選択性イオノホアと、可塑剤と、約０．
１重量／容積％から約０．５重量／容積％の範囲内の量
が存在する親油性塩類とからなる溶液を形成することに
より約２０μｍから約６０μｍまでの厚みを有するカバ
ー膜を少なくとも該乾燥内部電解質層の上面に近接して
形成し、該溶液を乾燥させて該カバー膜層を形成する各
工程からなることを特徴とするものである。
【０００６】また本発明は、上記した平面型重炭酸塩セ
ンサと参照電極を直接または間接的に液体サンプルに接
触させ、該センサの前記露出した接触領域と検知装置を
接続し、該検知装置から該参照電極と該接触領域を通じ
て電流を供給し、該ｐＨ検知装置により供給される電気
信号を測定する各工程からなることを特徴とする液体サ
ンプル中の重炭酸塩レベル測定方法を提供する。
ンサと参照電極を直接または間接的に液体サンプルに接
触させ、該センサの前記露出した接触領域と検知装置を
接続し、該検知装置から該参照電極と該接触領域を通じ
て電流を供給し、該ｐＨ検知装置により供給される電気
信号を測定する各工程からなることを特徴とする液体サ
ンプル中の重炭酸塩レベル測定方法を提供する。
【０００７】さらに本発明は、上記した前記平面型重炭
酸塩センサと参照電極とｐＨセンサを液体サンプルに接
触させ、該重炭酸塩センサの接触領域と該ｐＨセンサを
検知装置に接続し、該参照電極を該検知装置に接続し、
該検知装置から該参照電極と該センサの該接触領域を通
じて電流を供給し、該重炭酸塩センサの電気信号を測定
して、該検知装置に重炭酸塩検知レベルを提供し、該ｐ
Ｈセンサからの該ｐＨ信号の電気信号を測定して該検知
装置にｐＨ検知レベルを提供し、該ｐＨ検知レベルから
該重炭酸塩検知レベルを除算して、該検知装置にｐＣＯ
2検知レベルを提供する各工程からなることを特徴とす
る生物のサンプル内のＣＯ2の分圧レベル測定方法を提
供する。
酸塩センサと参照電極とｐＨセンサを液体サンプルに接
触させ、該重炭酸塩センサの接触領域と該ｐＨセンサを
検知装置に接続し、該参照電極を該検知装置に接続し、
該検知装置から該参照電極と該センサの該接触領域を通
じて電流を供給し、該重炭酸塩センサの電気信号を測定
して、該検知装置に重炭酸塩検知レベルを提供し、該ｐ
Ｈセンサからの該ｐＨ信号の電気信号を測定して該検知
装置にｐＨ検知レベルを提供し、該ｐＨ検知レベルから
該重炭酸塩検知レベルを除算して、該検知装置にｐＣＯ
2検知レベルを提供する各工程からなることを特徴とす
る生物のサンプル内のＣＯ2の分圧レベル測定方法を提
供する。
【０００８】本発明は、重炭酸塩濃度の正確な測定がで
きる低コストの平面型重炭酸塩センサを提供する。その
センサはまた、炭酸ガスの分圧（ｐＣＯ2）の測定に利
用でき満足な精密さと正確さを提供する。本発明の他の
利点として、センサの内部電解質はその電解質が水和状
態で維持しなくてもよい乾燥残留物である点が挙げられ
る。
きる低コストの平面型重炭酸塩センサを提供する。その
センサはまた、炭酸ガスの分圧（ｐＣＯ2）の測定に利
用でき満足な精密さと正確さを提供する。本発明の他の
利点として、センサの内部電解質はその電解質が水和状
態で維持しなくてもよい乾燥残留物である点が挙げられ
る。
【０００９】
【発明の効果】本発明は、重炭酸塩（ＨＣＯ3 -）の濃度
や、さらには液体サンプル中に二酸化炭素の分圧（ｐＣ
Ｏ2）を測定する際に使用することに適している。非液
体サンプルは液体サンプルとして作製し、その後公知の
技術により検査することができる。全血も本発明のセン
サを用いれば、例えば希釈するなどといったサンプルに
対する付加的な作業することを必要とせずに直接検査す
ることができる。
や、さらには液体サンプル中に二酸化炭素の分圧（ｐＣ
Ｏ2）を測定する際に使用することに適している。非液
体サンプルは液体サンプルとして作製し、その後公知の
技術により検査することができる。全血も本発明のセン
サを用いれば、例えば希釈するなどといったサンプルに
対する付加的な作業することを必要とせずに直接検査す
ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明によれば、重炭酸塩センサ
５は非導電性基板支持体１０上に構成される。基板支持
体として使用可能な材料としては、例えばセラミック、
ガラス、耐火物や、重合性材料、およびそれらの組合せ
などがある。現在では、アルミナおよびガラス結合剤の
組合せからなる基板が望ましい。所望であれば、基板上
のある部分に層を特別に設けられるよう溝および／また
は孔を非導電性基板に形成してもよい。さらに、平面型
電極を形成する際中に多くの電極を同時に基板上に設け
るように基板にミシン目をあけたりもしくは分割しても
よく、そうすれば低コストに製造できる。
５は非導電性基板支持体１０上に構成される。基板支持
体として使用可能な材料としては、例えばセラミック、
ガラス、耐火物や、重合性材料、およびそれらの組合せ
などがある。現在では、アルミナおよびガラス結合剤の
組合せからなる基板が望ましい。所望であれば、基板上
のある部分に層を特別に設けられるよう溝および／また
は孔を非導電性基板に形成してもよい。さらに、平面型
電極を形成する際中に多くの電極を同時に基板上に設け
るように基板にミシン目をあけたりもしくは分割しても
よく、そうすれば低コストに製造できる。
【００１１】トランスジューサー１５の領域には、セン
サ電極の活性部分が設けられている。トランスジューサ
ーの領域を形成するために使用される材料は好ましく
は、銀／ハロゲン化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌが最も好まし
い）およびその同等物からなる。そのトランスジューサ
ーは、適当な手段、例えば電気化学メッキや厚膜または
薄膜技術などにより、導電性領域１６の部分の近接して
その上面に設けられる。導電性領域１６、１７、２０お
よび２５は適当な導電性材料から作製でき、それらは基
板に様々な公知の方法により近接して設けられる。好ま
しい実施の形態としては、導電性領域を、二つの連続領
域１６、１７および２０、２５として構成し、このと
き、第１の領域１６、１７を銀からなる材料、第２の領
域２０、２５を金からなる材料で作製する。最も好まし
くは、トランスジューサー１５は第１の領域１６の一部
の上面に設け、それにより銀ベースの材料上にＡｇ／Ａ
ｇＣｌを形成する。導電性領域の露出したトランスジュ
ーサー領域１５、１６および接触領域２５を除いて、少
なくともセンサの導線部１７、２０は、公知の技術によ
り誘電体絶縁材料により覆われる。センサを構成する際
に簡便な方法としては、露出したトランスジューサー領
域および接触領域を除いてセンサ全体を誘電体で被覆す
ることが望ましい。
サ電極の活性部分が設けられている。トランスジューサ
ーの領域を形成するために使用される材料は好ましく
は、銀／ハロゲン化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌが最も好まし
い）およびその同等物からなる。そのトランスジューサ
ーは、適当な手段、例えば電気化学メッキや厚膜または
薄膜技術などにより、導電性領域１６の部分の近接して
その上面に設けられる。導電性領域１６、１７、２０お
よび２５は適当な導電性材料から作製でき、それらは基
板に様々な公知の方法により近接して設けられる。好ま
しい実施の形態としては、導電性領域を、二つの連続領
域１６、１７および２０、２５として構成し、このと
き、第１の領域１６、１７を銀からなる材料、第２の領
域２０、２５を金からなる材料で作製する。最も好まし
くは、トランスジューサー１５は第１の領域１６の一部
の上面に設け、それにより銀ベースの材料上にＡｇ／Ａ
ｇＣｌを形成する。導電性領域の露出したトランスジュ
ーサー領域１５、１６および接触領域２５を除いて、少
なくともセンサの導線部１７、２０は、公知の技術によ
り誘電体絶縁材料により覆われる。センサを構成する際
に簡便な方法としては、露出したトランスジューサー領
域および接触領域を除いてセンサ全体を誘電体で被覆す
ることが望ましい。
【００１２】内部電解質２７はセンサの少なくともトラ
ンスジューサー領域１５、１６上に直接重ねられる。そ
の内部電解質は、重炭酸塩源とカリウム、リチウム、ナ
トリウムのハロゲン化物の塩やその混合物並びにその同
等物からなる乾燥残留物として作製することが望まし
い。一般的には、重炭酸塩源とカリウム、リチウム、ナ
トリウムのハロゲン化物の塩はほぼ同量で使用される
が、所望によりその量は変えることもできる。これまで
に重炭酸塩源のレベルがセンサの寿命を延長させること
に関係していることがわかっている。センサの最大寿命
は重炭酸塩源が約０．０００２Ｍから約０．０００３Ｍ
までのものを使用すれば実現できる。重炭酸塩源がこの
範囲外で使用されると、センサは結果的に早く劣化して
しまうことが確認されている。センサ寿命は多くの事象
に依存して大きく変化するが、センサの特に好ましいも
のに関しては少なくとも７日間の寿命があり、さらに好
ましいセンサに関しては少なくとも３０日間の寿命があ
り、それは所定の使用期間においてはセンサスロープで
わずか約−２．５mV/decの劣化を表している。
ンスジューサー領域１５、１６上に直接重ねられる。そ
の内部電解質は、重炭酸塩源とカリウム、リチウム、ナ
トリウムのハロゲン化物の塩やその混合物並びにその同
等物からなる乾燥残留物として作製することが望まし
い。一般的には、重炭酸塩源とカリウム、リチウム、ナ
トリウムのハロゲン化物の塩はほぼ同量で使用される
が、所望によりその量は変えることもできる。これまで
に重炭酸塩源のレベルがセンサの寿命を延長させること
に関係していることがわかっている。センサの最大寿命
は重炭酸塩源が約０．０００２Ｍから約０．０００３Ｍ
までのものを使用すれば実現できる。重炭酸塩源がこの
範囲外で使用されると、センサは結果的に早く劣化して
しまうことが確認されている。センサ寿命は多くの事象
に依存して大きく変化するが、センサの特に好ましいも
のに関しては少なくとも７日間の寿命があり、さらに好
ましいセンサに関しては少なくとも３０日間の寿命があ
り、それは所定の使用期間においてはセンサスロープで
わずか約−２．５mV/decの劣化を表している。
【００１３】電極の形成においては、内部電解質残留物
は重炭酸塩源とカリウム、リチウムまたはナトリウムの
塩類とを含む水溶液から作製することが望ましい。その
水溶液は、例えばポリビニルアルコール、ポリＨＥＭ
Ａ、ゼラチン、デキストラン、ヒドロゲルやその同等物
を有する乾燥残留層を形成するための適当な材料を含む
ことが望ましい。好ましい実施の形態としては、溶液全
体の重量／容積に基づく割合で示すと、重炭酸塩と塩類
は約０．１から５重量／容積％（約０．５重量／容積％
が最も好ましい）のポリビニルアルコールの水溶液中に
存在する。最も好ましくは、約０．５重量／容積％のポ
リビニルアルコールの水溶液をナトリウム重炭酸塩（約
０．０００２Ｍが好ましい）塩化カリウム（約０．００
０２Ｍが好ましい）と混合し、露出した接触領域を除い
て基板全体に施すことにより内部電解質を形成する。い
ったん施すと内部電解質の層が乾燥して残留物を形成す
る。その内部電解質残留物はサンプルの通常の使用中に
もしくは他の公知の方法により水和してもよい。
は重炭酸塩源とカリウム、リチウムまたはナトリウムの
塩類とを含む水溶液から作製することが望ましい。その
水溶液は、例えばポリビニルアルコール、ポリＨＥＭ
Ａ、ゼラチン、デキストラン、ヒドロゲルやその同等物
を有する乾燥残留層を形成するための適当な材料を含む
ことが望ましい。好ましい実施の形態としては、溶液全
体の重量／容積に基づく割合で示すと、重炭酸塩と塩類
は約０．１から５重量／容積％（約０．５重量／容積％
が最も好ましい）のポリビニルアルコールの水溶液中に
存在する。最も好ましくは、約０．５重量／容積％のポ
リビニルアルコールの水溶液をナトリウム重炭酸塩（約
０．０００２Ｍが好ましい）塩化カリウム（約０．００
０２Ｍが好ましい）と混合し、露出した接触領域を除い
て基板全体に施すことにより内部電解質を形成する。い
ったん施すと内部電解質の層が乾燥して残留物を形成す
る。その内部電解質残留物はサンプルの通常の使用中に
もしくは他の公知の方法により水和してもよい。
【００１４】センサのカバー膜３６は乾燥内部電解質残
留物２７の上部に直接設けられる。そのカバー膜は、当
業者に膜組成物として知られる透水性で気体透過性の重
合性材料の溶液（非水溶液が望ましい）から都合よく作
製してもよい。親油性塩類（もしくはその混合物）がカ
バー膜溶液に含まれることが望ましく、それは1991年Fl
uka Chemika Selectphore Catalog（４６頁、１９９１
年、参考文献に含まれる）に列記されている適当な親油
性塩類である。そのカバー膜を作製するために使用され
る特定の溶液としては、カバー膜溶液全体の重量／容積
に基づく割合で示して、有機溶剤（好ましくは、約１０
％重量／容積の溶剤に対する固体の比率のテトラヒドロ
フラン）、プロトン選択性イオノホア（好ましくは、約
３〜１重量％の量の、より好ましくは約２重量％のトリ
ヨードデシルアミン）、ポリビニルハロゲン化タイプの
重合体もしくは共重合体材料（好ましくは、約２５〜３
５重量％の量の、より好ましくは約２８．６重量％のポ
リ塩化ビニル）、可塑剤（好ましくは、約６５〜７５重
量％の量の、より好ましくは約６９重量％のフタル酸ジ
オクチル）、および親油性塩類（好ましくは、約０．０
１〜２重量％の量の、さらに好ましくは、０．１〜０．
５重量％のテトラ（p-クロロフェニル）ホウ酸カリウ
ム）からなる。以外にも、使用初めにおいて最小限のド
リフトを示すセンサは、親油性塩類を約０．１〜０．５
重量％の範囲で、最も好ましくは約０．４重量％で使用
する場合に作製できることがわかった。その最小限のド
リフトは使用初めの１時間において約０．０２５ｍＶ／
分以下のドリフトと定義される。
留物２７の上部に直接設けられる。そのカバー膜は、当
業者に膜組成物として知られる透水性で気体透過性の重
合性材料の溶液（非水溶液が望ましい）から都合よく作
製してもよい。親油性塩類（もしくはその混合物）がカ
バー膜溶液に含まれることが望ましく、それは1991年Fl
uka Chemika Selectphore Catalog（４６頁、１９９１
年、参考文献に含まれる）に列記されている適当な親油
性塩類である。そのカバー膜を作製するために使用され
る特定の溶液としては、カバー膜溶液全体の重量／容積
に基づく割合で示して、有機溶剤（好ましくは、約１０
％重量／容積の溶剤に対する固体の比率のテトラヒドロ
フラン）、プロトン選択性イオノホア（好ましくは、約
３〜１重量％の量の、より好ましくは約２重量％のトリ
ヨードデシルアミン）、ポリビニルハロゲン化タイプの
重合体もしくは共重合体材料（好ましくは、約２５〜３
５重量％の量の、より好ましくは約２８．６重量％のポ
リ塩化ビニル）、可塑剤（好ましくは、約６５〜７５重
量％の量の、より好ましくは約６９重量％のフタル酸ジ
オクチル）、および親油性塩類（好ましくは、約０．０
１〜２重量％の量の、さらに好ましくは、０．１〜０．
５重量％のテトラ（p-クロロフェニル）ホウ酸カリウ
ム）からなる。以外にも、使用初めにおいて最小限のド
リフトを示すセンサは、親油性塩類を約０．１〜０．５
重量％の範囲で、最も好ましくは約０．４重量％で使用
する場合に作製できることがわかった。その最小限のド
リフトは使用初めの１時間において約０．０２５ｍＶ／
分以下のドリフトと定義される。
【００１５】カバー膜溶液は、浸漬コーティングや溶媒
注型などの当業者に知られている適当な方法で、内部電
解質の上面に設けてもよい。その溶液を蒸発させ、乾燥
残留物を残して、活性カバー膜を形成する。または、当
業者に知られている技術によりセンサ上に予め形成され
たカバー膜を設けてもよい。
注型などの当業者に知られている適当な方法で、内部電
解質の上面に設けてもよい。その溶液を蒸発させ、乾燥
残留物を残して、活性カバー膜を形成する。または、当
業者に知られている技術によりセンサ上に予め形成され
たカバー膜を設けてもよい。
【００１６】本発明によれば、内部電解質の存在がセン
サの応答時間に寄与し、特にカバー膜と内部電解質が特
定の厚みを有する場合に寄与する。これまでに、内部電
解質の厚みが、カバー膜の厚みが大きくなると生じる反
対の特性（すなわち遅い応答時間）を打ち消す働きをす
ることがわかった。以外にも、本発明のセンサは、満足
な寿命に加え速い応答時間を示し、それは内部電解質と
カバー膜の層の乾燥残留物の厚みを操作することにより
達成できる。内部電解質は約３μｍ〜約４μｍの厚みを
有することが望ましく、カバー膜は約２０μｍ〜約６０
μｍの厚みを有することが望ましい。さらに望ましく
は、内部電解質は２．５μｍ〜４μｍの範囲の厚み（約
３．４μｍが最も望ましい）を有するように作製され、
カバー膜は２０μｍ〜６０μｍの厚み（４０μｍ〜５０
μｍの範囲がより望ましく、約４８．２μｍが最も望ま
しい）を有する。予期せぬことに、内部電解質とカバー
膜の層をこれらの範囲内で作製すると、センサの応答時
間は２秒で約９５％となる（３０秒でのセンサ出力と２
分でのセンサ出力を比較して）。当業者には、公知の方
法を用いてこれらの範囲内の層を作製することが知られ
ている。
サの応答時間に寄与し、特にカバー膜と内部電解質が特
定の厚みを有する場合に寄与する。これまでに、内部電
解質の厚みが、カバー膜の厚みが大きくなると生じる反
対の特性（すなわち遅い応答時間）を打ち消す働きをす
ることがわかった。以外にも、本発明のセンサは、満足
な寿命に加え速い応答時間を示し、それは内部電解質と
カバー膜の層の乾燥残留物の厚みを操作することにより
達成できる。内部電解質は約３μｍ〜約４μｍの厚みを
有することが望ましく、カバー膜は約２０μｍ〜約６０
μｍの厚みを有することが望ましい。さらに望ましく
は、内部電解質は２．５μｍ〜４μｍの範囲の厚み（約
３．４μｍが最も望ましい）を有するように作製され、
カバー膜は２０μｍ〜６０μｍの厚み（４０μｍ〜５０
μｍの範囲がより望ましく、約４８．２μｍが最も望ま
しい）を有する。予期せぬことに、内部電解質とカバー
膜の層をこれらの範囲内で作製すると、センサの応答時
間は２秒で約９５％となる（３０秒でのセンサ出力と２
分でのセンサ出力を比較して）。当業者には、公知の方
法を用いてこれらの範囲内の層を作製することが知られ
ている。
【００１７】ここで述べた部品は、さらに付加した形態
とともに、様々な形態において非導電性基板上に平面型
で配置してもよい。例えば、図１に示されるように、重
炭酸塩センサ５は、第１の領域１６および１７（銀ベー
スの材料が望ましい）並びに第２の領域２０および２５
（金ベースの材料が望ましい）を有する導電性材料が非
導電性基板１０上に近接して設けられた基板１０を用い
て作製される。絶縁誘電体コーティング２６が、基板と
導電性導線部１７および２０上に設けられるが、露出し
たトランスジューサー領域１６および露出した接触領域
２５には設けられない。露出したトランスジューサー領
域１６においては銀／ハロゲン化銀が施される。露出し
た接触領域２５は、センサ５と重炭酸塩検知装置との間
の導電をなす部分である。このセンサは特にフロースル
ー電極として有用であることがわかった。
とともに、様々な形態において非導電性基板上に平面型
で配置してもよい。例えば、図１に示されるように、重
炭酸塩センサ５は、第１の領域１６および１７（銀ベー
スの材料が望ましい）並びに第２の領域２０および２５
（金ベースの材料が望ましい）を有する導電性材料が非
導電性基板１０上に近接して設けられた基板１０を用い
て作製される。絶縁誘電体コーティング２６が、基板と
導電性導線部１７および２０上に設けられるが、露出し
たトランスジューサー領域１６および露出した接触領域
２５には設けられない。露出したトランスジューサー領
域１６においては銀／ハロゲン化銀が施される。露出し
た接触領域２５は、センサ５と重炭酸塩検知装置との間
の導電をなす部分である。このセンサは特にフロースル
ー電極として有用であることがわかった。
【００１８】図２は、内部電解質２７がトランスジュー
サー１５上に重畳する様子と、カバー膜３６が内部電解
質層２７上に重畳する様子を示している。図からわかる
ように、センサ５は参照電極５０と検知装置５５とに接
続され、それにより重炭酸塩の測定を行っている。
サー１５上に重畳する様子と、カバー膜３６が内部電解
質層２７上に重畳する様子を示している。図からわかる
ように、センサ５は参照電極５０と検知装置５５とに接
続され、それにより重炭酸塩の測定を行っている。
【００１９】図３（前面図）と図３ａ（背面図）には、
基板１０を通じる開口部（孔部）２５ａを有する重炭酸
塩センサを示す。露出した導電性領域２５が開口部２５
ａを通じて拡がり、センサ背面の露出した導電性領域２
５からセンサ前面および絶縁誘電体コーティング２６に
より覆われている導電性導線部２０と接触するようにな
っている。センサ背面の露出した導電性領域２５の少な
くとも一つは、導電性導線部１７および２０とセンサ前
面の露出したトランスジューサー領域１６とに接続され
る。
基板１０を通じる開口部（孔部）２５ａを有する重炭酸
塩センサを示す。露出した導電性領域２５が開口部２５
ａを通じて拡がり、センサ背面の露出した導電性領域２
５からセンサ前面および絶縁誘電体コーティング２６に
より覆われている導電性導線部２０と接触するようにな
っている。センサ背面の露出した導電性領域２５の少な
くとも一つは、導電性導線部１７および２０とセンサ前
面の露出したトランスジューサー領域１６とに接続され
る。
【００２０】一般的には、重炭酸塩電極と適当な参照電
極（例えば銀／ハロゲン化銀のようなもの）との間で、
サンプルの電位を読みとることができる。重炭酸塩セン
サはまた、サンプルのｐＨに反応する機構を提供するセ
ンサシステムに使用でき、様々な公知の技術により液体
サンプル中に存在する二酸化炭素（ＣＯ2）の分圧の濃
度を測定するシステムを提供する。
極（例えば銀／ハロゲン化銀のようなもの）との間で、
サンプルの電位を読みとることができる。重炭酸塩セン
サはまた、サンプルのｐＨに反応する機構を提供するセ
ンサシステムに使用でき、様々な公知の技術により液体
サンプル中に存在する二酸化炭素（ＣＯ2）の分圧の濃
度を測定するシステムを提供する。
【００２１】特に、例えば、重炭酸塩センサにおいて、
システムの電位がサンプル（Ｈ+s）のｐＨの変化やサン
プル（Ｈ+i）中の二酸化炭素による内部電解質中のｐＨ
の変化に反応する場合には、その応答性はNernstian関
数として表せる。
システムの電位がサンプル（Ｈ+s）のｐＨの変化やサン
プル（Ｈ+i）中の二酸化炭素による内部電解質中のｐＨ
の変化に反応する場合には、その応答性はNernstian関
数として表せる。
【００２２】 ［１］ Δε＝(ＲＴ／Ｆ)ｌｏｇ([Ｈ+ s]/[Ｈ+ i]). 重炭酸塩電極の内部電解質は重炭酸塩イオンの濃度が固
定であるので、式は以下のように変換される。
定であるので、式は以下のように変換される。
【００２３】 ［２］ Ｋ＝([Ｈ+ i])[ＨＣＯ3 -]/ＫsｐＣＯ2 ここで、 ［３］ [ＨＣＯ3 -]＝一定＝Ｋ' とおき、ゆえに式［２］は以下の式となる。
【００２４】［４］ ＫＫsｐＣＯ2/Ｋ'＝[Ｈ+ i] ま
たは Ｋ"ｐＣＯ2＝[Ｈ+ i] これを代入し、式［１］は以下の式となる。
たは Ｋ"ｐＣＯ2＝[Ｈ+ i] これを代入し、式［１］は以下の式となる。
【００２５】［５］ Δε＝(ＲＴ/Ｆ)ｌｏｇ([Ｈ+ s]
/ｐＣＯ2)−ｌｏｇＫ" 組み合わせにより、以下の式ができる。
/ｐＣＯ2)−ｌｏｇＫ" 組み合わせにより、以下の式ができる。
【００２６】 ［６］ Δε'＝(ＲＴ/Ｆ)ｌｏｇ([Ｈ+ s]/ｐＣＯ2) センサは、サンプルのプロトン濃度と二酸化炭素の分圧
に応答する。溶液サンプルのこれらの二つのパラメータ
は、公知のHenderson-Hasselbach方程式により重炭酸塩
濃度に関連する。このように、Henderson-Hasselbach方
程式を変形し、対数をとると以下の式が与えられる。
に応答する。溶液サンプルのこれらの二つのパラメータ
は、公知のHenderson-Hasselbach方程式により重炭酸塩
濃度に関連する。このように、Henderson-Hasselbach方
程式を変形し、対数をとると以下の式が与えられる。
【００２７】［７］ −ｌｏｇ[ＨＣＯ3 -]＋ｌｏｇＫ
Ｋs＝ｌｏｇ([Ｈ+ s]/ｐＣＯ2) ［８］ Δε"＝−(ＲＴ/Ｆ)ｌｏｇ([ＨＣＯ3 -]). サンプルのｐＨは、参照電圧に対して別のｐＨ電極を用
いてｍＶ出力で測定され、重炭酸塩濃度は参照電圧に対
して本発明の重炭酸塩電極を用いてｍＶ出力で測定され
る（直接もしくは間接的に）。数学的にｐＨのｍＶ電圧
からＨＣＯ3 -のｍＶ電圧を除算することにより、ｐＣＯ
2のｍＶ電圧が得られ、以下の式のように示される。
Ｋs＝ｌｏｇ([Ｈ+ s]/ｐＣＯ2) ［８］ Δε"＝−(ＲＴ/Ｆ)ｌｏｇ([ＨＣＯ3 -]). サンプルのｐＨは、参照電圧に対して別のｐＨ電極を用
いてｍＶ出力で測定され、重炭酸塩濃度は参照電圧に対
して本発明の重炭酸塩電極を用いてｍＶ出力で測定され
る（直接もしくは間接的に）。数学的にｐＨのｍＶ電圧
からＨＣＯ3 -のｍＶ電圧を除算することにより、ｐＣＯ
2のｍＶ電圧が得られ、以下の式のように示される。
【００２８】ここで、ｐＨセンサ出力は、 ［９］ ΔεｐＨ＝(ＲＴ/Ｆ)ｌｏｇ[Ｈ+ s] であり、上記の式［９］から式［６］を除算し、 ［１０］ Δε'"＝(ＲＴ/Ｆ)ｌｏｇ(ｐＣＯ2) が得られる。
【００２９】ｐＣＯ2の対数に線形に関係した出力は式
［１０］により与えられ、それにより理論的には２５℃
で５９．１６mV/dec.のスロープとなる。いかなる他の
公知の方法を用いて除算出力を得てもよく、その方法は
上記の例に制限されない。その方法は例えばオペアンプ
を用いたアナログの除算器であっても差支えない。重炭
酸塩センサが組み込まれた装置により、重炭酸塩の検知
およびｐＨの検知、並びに重炭酸塩およびｐＨの検知か
ら計算されるｐＣＯ2の検知を行なってもよく、もしく
は、その装置はｐＨ電極および重炭酸塩電極の出力から
すでに計算されたｐＣＯ2の検知結果を示すだけであっ
てもよい。
［１０］により与えられ、それにより理論的には２５℃
で５９．１６mV/dec.のスロープとなる。いかなる他の
公知の方法を用いて除算出力を得てもよく、その方法は
上記の例に制限されない。その方法は例えばオペアンプ
を用いたアナログの除算器であっても差支えない。重炭
酸塩センサが組み込まれた装置により、重炭酸塩の検知
およびｐＨの検知、並びに重炭酸塩およびｐＨの検知か
ら計算されるｐＣＯ2の検知を行なってもよく、もしく
は、その装置はｐＨ電極および重炭酸塩電極の出力から
すでに計算されたｐＣＯ2の検知結果を示すだけであっ
てもよい。
【００３０】その電気回路は様々に変化可能ではある
が、ｐＣＯ2の測定に特に有用な回路が以下のシステム
によりｐＣＯ2信号を生ずる。より好ましい回路におい
ては、第１の差信号手段がｐＨセンサの露出した接触領
域と参照信号に接続され、ｐＨセンサと参照信号間の第
１の電位差信号を生じる。第２の差信号手段が重炭酸塩
センサの露出した接触領域と参照信号に接続され、重炭
酸塩センサと参照信号間の第２の電位差信号を生じる。
その参照信号は、接地電極と参照電極に接続された第３
の差信号手段から生じる。第１の差信号から第２の差信
号を数学的に除算すればｐＣＯ2信号が得られる。
が、ｐＣＯ2の測定に特に有用な回路が以下のシステム
によりｐＣＯ2信号を生ずる。より好ましい回路におい
ては、第１の差信号手段がｐＨセンサの露出した接触領
域と参照信号に接続され、ｐＨセンサと参照信号間の第
１の電位差信号を生じる。第２の差信号手段が重炭酸塩
センサの露出した接触領域と参照信号に接続され、重炭
酸塩センサと参照信号間の第２の電位差信号を生じる。
その参照信号は、接地電極と参照電極に接続された第３
の差信号手段から生じる。第１の差信号から第２の差信
号を数学的に除算すればｐＣＯ2信号が得られる。
【００３１】本発明の範囲や材料から離れることなく、
ここで開示した本発明の修正が明白に公知の技術により
容易になされることが理解される。しかしながら、ここ
へ追加される請求項の範囲がここで述べられた記述に制
限されることは意図するところではなく、むしろ請求項
は本発明に関連する公知の技術によりその同等物として
みなされる全ての形態を含み、本発明に属する特許新規
性の全ての形態を含むよう解釈されることが意図すると
ころである。ここで挙げられた実施例は図式に例解しよ
うとするものであり本発明を制限するものではないこと
も言及する。
ここで開示した本発明の修正が明白に公知の技術により
容易になされることが理解される。しかしながら、ここ
へ追加される請求項の範囲がここで述べられた記述に制
限されることは意図するところではなく、むしろ請求項
は本発明に関連する公知の技術によりその同等物として
みなされる全ての形態を含み、本発明に属する特許新規
性の全ての形態を含むよう解釈されることが意図すると
ころである。ここで挙げられた実施例は図式に例解しよ
うとするものであり本発明を制限するものではないこと
も言及する。
【００３２】実施例１ 例１−６に用いられる電気回路は、Ion-Selective Elec
trode Methodology,Vol.I,Ed.Arther K.Covington,CRC
Press,1979,pp.32-33.（参考文献に含まれる）に記述さ
れている。
trode Methodology,Vol.I,Ed.Arther K.Covington,CRC
Press,1979,pp.32-33.（参考文献に含まれる）に記述さ
れている。
【００３３】各タイプの平面型センサが上に組み立てら
れた基板チップは、全部で４０個のセンサを形成するよ
うに穴が開けられた２”×２”のウェハであった。それ
らのウェハは、コロラド州のGrand JunctionにあるCoor
s Ceramic Companyから購入したもので約９６％のアル
ミナと約４％のガラス結合剤から作製されたものであ
る。図１に示されるように、導電性ストリップとして、
金ストリップを第１の領域２０と２５に、銀ストリップ
を第２の領域１６と１７にそれぞれ設けた。その金は、
デラウェア州のWilmingtonにあるE.I.DuPont DeNemours
&Companyから購入した。基板チップ１０上に導電性領域
を被着する際、そのチップを６分間８５０℃で熱した。
誘電体絶縁物質２６（E.I.DuPont DeNemours&Co.のカタ
ログNo.9615）を、露出部分１６および２５を除いて、
基板と導電領域全面に設けた。チップをその後再び６分
間８５０℃で熱した。
れた基板チップは、全部で４０個のセンサを形成するよ
うに穴が開けられた２”×２”のウェハであった。それ
らのウェハは、コロラド州のGrand JunctionにあるCoor
s Ceramic Companyから購入したもので約９６％のアル
ミナと約４％のガラス結合剤から作製されたものであ
る。図１に示されるように、導電性ストリップとして、
金ストリップを第１の領域２０と２５に、銀ストリップ
を第２の領域１６と１７にそれぞれ設けた。その金は、
デラウェア州のWilmingtonにあるE.I.DuPont DeNemours
&Companyから購入した。基板チップ１０上に導電性領域
を被着する際、そのチップを６分間８５０℃で熱した。
誘電体絶縁物質２６（E.I.DuPont DeNemours&Co.のカタ
ログNo.9615）を、露出部分１６および２５を除いて、
基板と導電領域全面に設けた。チップをその後再び６分
間８５０℃で熱した。
【００３４】トランスジューサー領域１６の基板上で、
０．１Ｍの塩化カリウム溶液で電気化学的に２．５分間
−１．２ｍＡでメッキをし、Ａｇ／ＡｇＣｌのトランス
ジューサー１５を形成した。内部電解質溶液は、約０．
０００２Ｍの塩化物イオンと約０．０００２Ｍの重炭酸
ナトリウムイオンを有する１００％加水分解したポリビ
ニルアルコールの０．５重量％水溶液で作製した。結果
的に生じた乾燥残留物は、約４０ｍＭの塩化物イオンと
約４０ｍＭの重炭酸ナトリウムイオンを含んだ。内部電
解質溶液の約１．２ｍｌ分をウェハに施し、水分を蒸発
させて、約３．４μｍの厚みの内部電解質の乾燥残留物
を形成した。
０．１Ｍの塩化カリウム溶液で電気化学的に２．５分間
−１．２ｍＡでメッキをし、Ａｇ／ＡｇＣｌのトランス
ジューサー１５を形成した。内部電解質溶液は、約０．
０００２Ｍの塩化物イオンと約０．０００２Ｍの重炭酸
ナトリウムイオンを有する１００％加水分解したポリビ
ニルアルコールの０．５重量％水溶液で作製した。結果
的に生じた乾燥残留物は、約４０ｍＭの塩化物イオンと
約４０ｍＭの重炭酸ナトリウムイオンを含んだ。内部電
解質溶液の約１．２ｍｌ分をウェハに施し、水分を蒸発
させて、約３．４μｍの厚みの内部電解質の乾燥残留物
を形成した。
【００３５】カバー膜溶液は、テトラヒドロフラン（TH
F）中の固体の１０重量％の溶液として作製され、以下
のように、選択した固体は、：約６９重量％のフタル酸
ジオクチル（DOP）；約２８．２重量％のポリ塩化ビニ
ル（PVC）；約２．１重量％のトリヨードデシルアミン
（TDDA）；約０．７重量％のテトラ（p-クロロフェニ
ル）ホウ酸カリウム（KtpClPB）からなり、これは溶液
中の固体の全重量に基づく重量％で示している。この溶
液の約１．３ｍｌ分を内部電解質層の乾燥残留物の上の
ウェハに施した。溶媒が蒸発してカバー膜が形成され
た。その形成されたカバー膜は約４８．２μｍの厚みと
なった。その後、重合性層を切断し、ウェハを基板ウェ
ハのミシン目により分割して、４０個の重炭酸塩電極を
提供した。
F）中の固体の１０重量％の溶液として作製され、以下
のように、選択した固体は、：約６９重量％のフタル酸
ジオクチル（DOP）；約２８．２重量％のポリ塩化ビニ
ル（PVC）；約２．１重量％のトリヨードデシルアミン
（TDDA）；約０．７重量％のテトラ（p-クロロフェニ
ル）ホウ酸カリウム（KtpClPB）からなり、これは溶液
中の固体の全重量に基づく重量％で示している。この溶
液の約１．３ｍｌ分を内部電解質層の乾燥残留物の上の
ウェハに施した。溶媒が蒸発してカバー膜が形成され
た。その形成されたカバー膜は約４８．２μｍの厚みと
なった。その後、重合性層を切断し、ウェハを基板ウェ
ハのミシン目により分割して、４０個の重炭酸塩電極を
提供した。
【００３６】実施例２ 実施例１に述べたように作製した平面型重炭酸塩センサ
を、一般に入手できるCiba-Corning 200 series ｐＨ
電極（立体型）とCiba-Corning 200 series Severingha
us ｐＣＯ2センサ（立体型）とともにテストした。同じ
サンプルにおいて、一般に入手できるCiba-Corning 200
seriesの参照電極を用いた。全てのセンサを同じサン
プルにおいてテストした。平面型重炭酸塩センサを適当
な支持装置内に配置して、測定を容易にした。
を、一般に入手できるCiba-Corning 200 series ｐＨ
電極（立体型）とCiba-Corning 200 series Severingha
us ｐＣＯ2センサ（立体型）とともにテストした。同じ
サンプルにおいて、一般に入手できるCiba-Corning 200
seriesの参照電極を用いた。全てのセンサを同じサン
プルにおいてテストした。平面型重炭酸塩センサを適当
な支持装置内に配置して、測定を容易にした。
【００３７】図５に示されるように、図５に列挙した点
１、２および３のように、塩化ナトリウムでイオン強度
０．１６Ｍに調整されたＣＯ2トノメータ重炭酸塩溶液
内でセンサに３点の補正を行なった。この３点の補正の
後に、センサを洗浄し、次いで未処理の人間の全血のサ
ンプルを測定した。これを１０回繰り返して、３点の補
正を行なって測定を終えた。図５にはセンサの応答を図
示したが、ここでＡはｐＨ電極と参照電極との組合せの
出力、ＢはSeveringhausのｐＣＯ2センサの出力、Ｃは
参照電圧と混合組み合わせ本発明の平面型重炭酸塩セン
サの出力、ＤはＡ出力からＣ出力を除算した結果（Dｐ
ＣＯ2）である。
１、２および３のように、塩化ナトリウムでイオン強度
０．１６Ｍに調整されたＣＯ2トノメータ重炭酸塩溶液
内でセンサに３点の補正を行なった。この３点の補正の
後に、センサを洗浄し、次いで未処理の人間の全血のサ
ンプルを測定した。これを１０回繰り返して、３点の補
正を行なって測定を終えた。図５にはセンサの応答を図
示したが、ここでＡはｐＨ電極と参照電極との組合せの
出力、ＢはSeveringhausのｐＣＯ2センサの出力、Ｃは
参照電圧と混合組み合わせ本発明の平面型重炭酸塩セン
サの出力、ＤはＡ出力からＣ出力を除算した結果（Dｐ
ＣＯ2）である。
【００３８】最初の３点を用いて、以下の補正データが
各出力に対して得られた。
各出力に対して得られた。
【００３９】
【表１】
【００４０】平面型重炭酸塩センサの精度はHenderson-
Hasselbach方程式とサンプルのｐＨおよびｐＣＯ2の測
定値を用いて検査してもよい。この技術を臨床環境に都
合よく用いて、所望の分析物の濃度を決定してもよい。
使用したpKaは６．１０５であった。各補正値に対して
１０回の繰り返しで得られたデータは以下のようにな
る。
Hasselbach方程式とサンプルのｐＨおよびｐＣＯ2の測
定値を用いて検査してもよい。この技術を臨床環境に都
合よく用いて、所望の分析物の濃度を決定してもよい。
使用したpKaは６．１０５であった。各補正値に対して
１０回の繰り返しで得られたデータは以下のようにな
る。
【００４１】
【表２】
【００４２】表２に示すように、重炭酸塩センサの応答
および計算値のDｐＣＯ2は、理論的な応答とよく一致
し、１０回の繰り返しに亘り再現可能であった。
および計算値のDｐＣＯ2は、理論的な応答とよく一致
し、１０回の繰り返しに亘り再現可能であった。
【００４３】実施例３ カバー膜を約０．４重量／容積％の親油性塩類、テトラ
（p-クロロフェニル）ホウ酸カリウムを用いて作製した
点を除いては実施例１のように六つの重炭酸塩センサを
構成した。センサは200 Seriesの参照電極を接続して、
約３０日間のテスト期間にわたりテストした。テスト期
間中、各センサは一日に約一分間３０個の人間の血清サ
ンプルにさらし、結果的に各センサにおいて全部で約６
００個の血清サンプルのテストを行った。このテスト期
間中、センサはまた、一操作あたり９回の繰り返しにお
いて各２分間、全部で８１個の人間の全血サンプルにさ
らし、各センサにおいて全部で約６８１のプロテインサ
ンプルのテストを行った。各プロテインサンプルの間に
おいて洗浄を行った。
（p-クロロフェニル）ホウ酸カリウムを用いて作製した
点を除いては実施例１のように六つの重炭酸塩センサを
構成した。センサは200 Seriesの参照電極を接続して、
約３０日間のテスト期間にわたりテストした。テスト期
間中、各センサは一日に約一分間３０個の人間の血清サ
ンプルにさらし、結果的に各センサにおいて全部で約６
００個の血清サンプルのテストを行った。このテスト期
間中、センサはまた、一操作あたり９回の繰り返しにお
いて各２分間、全部で８１個の人間の全血サンプルにさ
らし、各センサにおいて全部で約６８１のプロテインサ
ンプルのテストを行った。各プロテインサンプルの間に
おいて洗浄を行った。
【００４４】センサのスロープを実施例２と同じ補正方
法でテスト期間中周期的にモニタした。図６に示すよう
に、テスト期間中にわたりセンサのスロープはほとんど
変化しなかった。６つのセンサ全て３０日間全体にわた
り約６０ｍＶ／ｄｅｃのほぼ一定のスロープを保った。
このスロープ値は理論値とよく一致する。
法でテスト期間中周期的にモニタした。図６に示すよう
に、テスト期間中にわたりセンサのスロープはほとんど
変化しなかった。６つのセンサ全て３０日間全体にわた
り約６０ｍＶ／ｄｅｃのほぼ一定のスロープを保った。
このスロープ値は理論値とよく一致する。
【００４５】実施例４ 内部電解質内の４レベルの重炭酸塩を用いて実験を行っ
た。表３に見られるように、電極が内部電解質内の重炭
酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）の量を変化させたことを
除いては実施例１に述べたように作製した８つの電極で
データを集めた。セット＃１は４０ｍＭ（０．０００２
Ｍ）の重炭酸塩溶液で作製した。セット＃２は６０ｍＭ
（０．０００３Ｍ）の重炭酸塩溶液で作製した。セット
＃３は８０ｍＭ（０．０００４Ｍ）の重炭酸塩溶液で作
製した。セット＃４は１００ｍＭ（０．０００５Ｍ）の
重炭酸塩溶液で作製した。後述する表３に示すように、
１日目と７日目の二回において測定を行った。
た。表３に見られるように、電極が内部電解質内の重炭
酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）の量を変化させたことを
除いては実施例１に述べたように作製した８つの電極で
データを集めた。セット＃１は４０ｍＭ（０．０００２
Ｍ）の重炭酸塩溶液で作製した。セット＃２は６０ｍＭ
（０．０００３Ｍ）の重炭酸塩溶液で作製した。セット
＃３は８０ｍＭ（０．０００４Ｍ）の重炭酸塩溶液で作
製した。セット＃４は１００ｍＭ（０．０００５Ｍ）の
重炭酸塩溶液で作製した。後述する表３に示すように、
１日目と７日目の二回において測定を行った。
【００４６】
【表３】
【００４７】表３に示すように、セット１とセット２に
おいては７日目においても許容される安定性応答を立証
した。
おいては７日目においても許容される安定性応答を立証
した。
【００４８】実施例５ 内部電解質の厚みが変化することを除いては実施例１に
述べたように二つのセンサのセットを構成した。センサ
のセットＡはカバー膜が約４８．２μｍで内部電解質残
留物層が約３．４μｍの厚みで作製した。センサのセッ
トＢはカバー膜が約３１．９μｍで内部電解質残留物層
が約４．４μｍの厚みで作製した。測定した応答時間は
３０秒において行い、３０秒での応答ａ％を規定するた
め両方のセンサのセットにおいて２分での応答と比較し
た。結果を表４に示す。
述べたように二つのセンサのセットを構成した。センサ
のセットＡはカバー膜が約４８．２μｍで内部電解質残
留物層が約３．４μｍの厚みで作製した。センサのセッ
トＢはカバー膜が約３１．９μｍで内部電解質残留物層
が約４．４μｍの厚みで作製した。測定した応答時間は
３０秒において行い、３０秒での応答ａ％を規定するた
め両方のセンサのセットにおいて２分での応答と比較し
た。結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
【００５０】表４に示すように、センサセットＡは、用
途上望まれる程度の、より速い応答時間を示した。
途上望まれる程度の、より速い応答時間を示した。
【００５１】実施例６ この実施例では、本発明のセンサが特定範囲内の親油性
塩類をカバー膜に用いた際に、使用初めにおいて安定状
態に達せられることを立証した。使用した親油性塩類は
テトラ（p-クロロフェニル）ホウ酸カリウムであった。
１つめのセットは約０．７重量％の親油性塩類を含み、
２つ目のセットは約０．４重量％の親油性塩類を含み、
３つ目のセットは約０．１重量％の親油性塩類（カバー
膜内にある全固体重量に基づく重量％で示した）を含む
ことを除いては３つのセンサセットを実施例１に述べた
ように全般的に構成した。センサを水性サンプルにさら
し、電位を時間に対してモニタした結果を表５に示す。
塩類をカバー膜に用いた際に、使用初めにおいて安定状
態に達せられることを立証した。使用した親油性塩類は
テトラ（p-クロロフェニル）ホウ酸カリウムであった。
１つめのセットは約０．７重量％の親油性塩類を含み、
２つ目のセットは約０．４重量％の親油性塩類を含み、
３つ目のセットは約０．１重量％の親油性塩類（カバー
膜内にある全固体重量に基づく重量％で示した）を含む
ことを除いては３つのセンサセットを実施例１に述べた
ように全般的に構成した。センサを水性サンプルにさら
し、電位を時間に対してモニタした結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】表５に示すように、０．４％と０．１％の
センサはそれぞれ−０．０１３ｍＶ／分と−０．０１１
ｍＶ／分のドリフトとなり、より良い初期安定性を示し
た。
センサはそれぞれ−０．０１３ｍＶ／分と−０．０１１
ｍＶ／分のドリフトとなり、より良い初期安定性を示し
た。
【００５４】実施例７ 図３の前面と背面の形式で、２”×２”のウェハ上に１
００個のセンサを構成した。誘電体が被着してない金２
５においてまず背面との接触を行うようにウェハを印刷
した。この背面の接触は、二つの背面接触の金コーティ
ングが前面の銀導線部１７と接続されるように、アルミ
ナ内の４つの孔２５ａがこれらの孔の内部に金コーティ
ングを有することにより行われた。前面は露出した銀領
域１６を残したまま誘電体層を設けた（銀導線部と孔の
上の金はすでに設けられている）。
００個のセンサを構成した。誘電体が被着してない金２
５においてまず背面との接触を行うようにウェハを印刷
した。この背面の接触は、二つの背面接触の金コーティ
ングが前面の銀導線部１７と接続されるように、アルミ
ナ内の４つの孔２５ａがこれらの孔の内部に金コーティ
ングを有することにより行われた。前面は露出した銀領
域１６を残したまま誘電体層を設けた（銀導線部と孔の
上の金はすでに設けられている）。
【００５５】図４に示す回路を３つのセンサに使用し
た。これらのセンサ（センサ１、２、３）はガラスの２
００seriesのｐＨ電極とともにテストし、以下の補正デ
ータの結果を得た。
た。これらのセンサ（センサ１、２、３）はガラスの２
００seriesのｐＨ電極とともにテストし、以下の補正デ
ータの結果を得た。
【００５６】
【表６】
【００５７】ここで追加された請求項が、ここで述べた
記述に制限されることは意図するところではなく、むし
ろ請求項は本発明に関連する公知の技術によりその同等
物としてみなされる全ての形態を含む、本発明に属する
特許新規性の全ての形態を含むように解釈されるもので
ある。
記述に制限されることは意図するところではなく、むし
ろ請求項は本発明に関連する公知の技術によりその同等
物としてみなされる全ての形態を含む、本発明に属する
特許新規性の全ての形態を含むように解釈されるもので
ある。
【図１】実施例１−６に使用される一平面基板の上面図
【図２】様々な平面層が示された一電極の側面図
【図３】実施例７で使用される一平面基板の前面図
【図３ａ】図３に示した一平面基板の背面図
【図４】本発明のセンサを使用して重炭酸塩値、ｐＨ
値、およびｐＣＯ2値を得る際に使用される電気回路
値、およびｐＣＯ2値を得る際に使用される電気回路
【図５】実施例２に示されたデータのグラフ図
【図６】実施例３のデータのグラフ図
５ 重炭酸塩センサ １０ 基板 １５ トランスジューサー １６、１７、２０、２５ 導電性領域 ２５ａ 開口部 ２６ 誘電体膜 ２７ 内部電解質 ３６ カバー膜 ５０ 参照電極 ５５ 検知装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョゼフ エス フーズ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02192 ニードハム ウィルシャー パー ク 84
Claims (7)
- 【請求項１】 非導電性基板に近接する少なくとも一つ
の領域に平面状に導電性材料が設けられた該非導電性基
板と、 該導電性材料の少なくとも電極領域と該導電性材料の該
領域の少なくとも接触領域とを露出させるとともに該導
電性材料の少なくとも導線部を覆う誘電体コーティング
と、 該露出した電極領域の該導電性材料に近接して設けられ
た銀／ハロゲン化銀のトランスジューサーと、 該トランスジューサーの上面に近接した内部電解質層
と、 該内部電解質層の上面に近接したカバー膜とからなり、 該乾燥内部電解質が約０．０００２Ｍから約０．０００
３Ｍまでの重炭酸塩源とカリウム、リチウム、ナトリウ
ムのハロゲン化物の塩とからなる水溶液から作製される
ことを特徴とする平面型重炭酸塩センサ。 - 【請求項２】 前記乾燥内部電解質が約２．５μｍから
約４μｍまでの厚みを有し、前記カバー膜が約２０μｍ
から約６０μｍまでの厚みを有することを特徴とする請
求項１記載の平面型重炭酸塩センサ。 - 【請求項３】 前記カバー膜が、約４０μｍから約５０
μｍまでの厚みを有し、透水性および気体透過性の重合
性材料と、プロトン選択性のイオノホアと、可塑剤と、
全カバー膜溶液の重量に基づいて約０．１から０．５重
量％の範囲内の量の親油性塩類とからなることを特徴と
する請求項２記載の平面型重炭酸塩センサ。 - 【請求項４】 前記カバー膜が、約４８．２μｍの厚み
を有し、約１から約３重量％のトリヨードデシルアミン
と、約２５から約３５重量％のポリ塩化ビニルと、約６
５から約７５重量％のフタル酸ジオクチルと、約０．４
重量％のテトラ塩（p-クロロフェニル）ホウ酸カリウム
とからなるテトラヒドロフランベースの溶液から作製さ
れることを特徴とする請求項３記載の平面型重炭酸塩セ
ンサ。 - 【請求項５】 重炭酸塩センサの作製方法であって、 基板を選択し、 導電性領域を少なくとも該基板の一部に設け、 該導電性領域上の露出したトランスジューサー領域と、
該導電性領域上の接触領域を残したまま該導電性領域に
誘電体を被着し、 該トランスジューサー領域上に銀／ハロゲン化銀層を形
成してトランスジューサーを形成し、 前記センサの少なくとも該トランスジューサー部上に約
２．５μｍから約４μｍまでの乾燥した厚みを有する内
部電解質乾燥残留物を形成し、ここで、該内部電解質層
が約０．０００２Ｍから約０．０００３Ｍまでの範囲の
量の重炭酸塩源およびカリウム、リチウム、ナトリウム
の塩類からなる水溶液から作製され、 有機溶剤と、気体透過性重合性もしくは共重合性材料
と、プロトン選択性イオノホアと、可塑剤と、約０．１
重量％から約０．５重量％の範囲内の量が存在する親油
性塩類とからなる溶液を調製することにより約２０μｍ
から約６０μｍまでの厚みを有するカバー膜を少なくと
も前記乾燥内部電解質層の上面に近接して形成し、 該溶液を乾燥させて該カバー膜層を形成する各工程から
なることを特徴とする重炭酸塩センサの作製方法。 - 【請求項６】 液体サンプル中の重炭酸塩レベルの測定
方法であって、 請求項１に記載した平面型重炭酸塩センサと参照電極を
直接または間接的に液体サンプルに接触させ、 該センサの前記露出した接触領域と検知装置を接続し、 該検知装置から該参照電極と該接触領域を通じて電流を
供給し、 該ｐＨ検知装置により供給される電気信号を測定する各
工程からなることを特徴とする重炭酸塩レベルの測定方
法。 - 【請求項７】 生物のサンプル内のＣＯ2の分圧を測定
する方法であって、 請求項１に記載した前記平面型重炭酸塩センサと参照電
極とｐＨセンサとを液体サンプルに接触させ、 該重炭酸塩センサの接触領域と該ｐＨセンサとを検知装
置に接続し、 該参照電極を該検知装置に接続し、 該検知装置から該参照電極と該センサの該接触領域とを
通じて電流を供給し、 該重炭酸塩センサの電気信号を測定して該検知装置に重
炭酸塩検知レベルを提供し、 該ｐＨセンサからの該ｐＨ信号の電気信号を測定して該
検知装置にｐＨ検知レベルを提供し、 該ｐＨ検知レベルから該重炭酸塩検知レベルを除算して
該検知装置にｐＣＯ2検知レベルを提供する各工程から
なることを特徴とするＣＯ2の分圧を測定する方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/513,266 US5554272A (en) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Planar bicarbonate sensor |
| US513266 | 1995-08-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0954065A true JPH0954065A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3700878B2 JP3700878B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=24042532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17195996A Expired - Lifetime JP3700878B2 (ja) | 1995-08-10 | 1996-07-02 | 平面型重炭酸塩センサおよびその作製方法並びに使用方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5554272A (ja) |
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| JP (1) | JP3700878B2 (ja) |
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| AT (1) | ATE241137T1 (ja) |
| AU (1) | AU699262B2 (ja) |
| CA (1) | CA2173672A1 (ja) |
| DE (1) | DE69628243T2 (ja) |
| DK (1) | DK0759551T3 (ja) |
| ES (1) | ES2198463T3 (ja) |
| MX (1) | MX9601266A (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000007004A1 (fr) * | 1998-07-28 | 2000-02-10 | Tokuyama Corporation | Film réceptif aux ions bicarbonate |
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|---|---|---|---|---|
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| US6475639B2 (en) * | 1996-01-18 | 2002-11-05 | Mohsen Shahinpoor | Ionic polymer sensors and actuators |
| US6098523A (en) * | 1997-07-10 | 2000-08-08 | Draeger Safety, Inc. | Testing apparatus for gas sensors |
| WO2000040956A1 (en) * | 1999-01-07 | 2000-07-13 | Bayer Corporation | Correcting protein induced error in ph-sensitive ise comprising a polymeric membrane |
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| KR100379792B1 (ko) * | 2000-06-12 | 2003-04-11 | 주식회사 아이센스 | 마이크로 칩형 이산화탄소 기체센서 |
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| US7767068B2 (en) | 2002-12-02 | 2010-08-03 | Epocal Inc. | Heterogeneous membrane electrodes |
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| DK2361380T3 (en) * | 2008-12-22 | 2015-03-30 | Radiometer Medical Aps | Planar sensor |
| FR2965106B1 (fr) * | 2010-09-17 | 2015-04-03 | Commissariat Energie Atomique | Electrode pour accumulateur au lithium tout solide et procede de realisation d'une telle electrode |
| EP2653178A1 (de) | 2012-04-16 | 2013-10-23 | Zentrum für biomedizinische Technologie der Donau- Universität Krems | Sicherheitseinrichtung für eine extrakorporale Blutbehandlung |
| WO2023280374A1 (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 | Robert Bosch Gmbh | Binder and salt system for solid contact ion selective electrode |
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| US3896020A (en) * | 1974-08-02 | 1975-07-22 | Gen Electric | Carbon dioxide and pH sensor |
| US3898147A (en) * | 1974-08-02 | 1975-08-05 | Gen Electric | Bicarbonate ion electrode and sensor |
| US3957613A (en) * | 1974-11-01 | 1976-05-18 | General Electric Company | Miniature probe having multifunctional electrodes for sensing ions and gases |
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