JPS5921501B2 - イオン性試料活性測定装置 - Google Patents

イオン性試料活性測定装置

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JPS5921501B2
JPS5921501B2 JP54138258A JP13825879A JPS5921501B2 JP S5921501 B2 JPS5921501 B2 JP S5921501B2 JP 54138258 A JP54138258 A JP 54138258A JP 13825879 A JP13825879 A JP 13825879A JP S5921501 B2 JPS5921501 B2 JP S5921501B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液状のイオン性試料の活性を測定する ！装置
に関する。
かかる装置はたとえば或る種の肉体の疾病または異常の
存在および原因を決定するために臨床化学の分野におけ
る貴重な定量器具となる。２個の同形のイオン選択性電
極（以下ＩＳＥと呼ぶ）を使う血清の電位差分析のため
に、Ｊ使捨て式の試験装置が開発されている。
かかる装置の例は米国特許第４０５３３８１号明細書に
開示される。試験液の一滴と基準液の一滴との間のイオ
ン流を与えるイオン．ブリツジが前記の装置のＩＳＥに
重なるかまたは何れかの形で接触しており、そのブリツ
ジも液滴をそれぞれの電極に接触させる孔を有する。電
位計または電位差計が両方の電極に接触すると、活性の
違いに比例する電位差が検知され、したがつて分析する
イオンの濃度が判る。絶対値の測定に有用な具体例も開
示されている。かかる装置は極く少量の血清試料を使つ
て電解液の迅速、かつ自動的な測定ができるようにした
。
このような利点は著しい向上となつたけれども、いまい
つそうの向上を必要とする或る面が更に残＝された。前
記装置のある形式のものでは、電極間のブリツジは大気
開放の吸収性基盤を構成し、ＣＯ２の如き分析試料の蒸
発、逸失またはそれによる汚染の原因となる。他の形式
では、繊維が必ずしも所要の方向に制限されない繊維性
基盤をイオン．ブリツジが含んでいる。このような繊維
が時にブリツジからはみ出して電極の一つ以上の下張層
に接触する。試験すべき液の一部がそのような繊維を湿
らすと、ＩＳＥは短絡することがある。イオン．ブリツ
ジとして用いられる或る種の材料に伴うもう一つの欠陥
は全血液を移送することができない点である。たとえば
、紙のような繊維性基盤は全血液の移送に対して迂回し
過ぎる毛管通路を有する。代替過程として血清を段階的
に分割するという時間のかかる付加的手順が必要となる
。本発明は液体のイオン性分析試料の活性を測定するた
めの公知の装置にまつわる諸問題を解決するものであり
、電極と接触する液体の分析試料の活性に比例する電圧
を発生する能力をそれぞれ有する一対の電極と、電極に
対する液の接触を確実にする流動制御手段とを含む。
本発明によれば、電極の一つに隣接する第１の位置から
電極の他の一つに隣接する第２の位置へ延びる２つの対
向する表面を含む流動制御手段が与えられる。２つの表
面は液の毛管流を誘起する効果を生ずる距離だけ離れて
いる。
両表面の間の区域は装置の外部および電極と連通してい
る。このような配置により、装置の外部に付与された液
滴は前記の区域の毛管作用によりその区域内に流れ込み
、電極と接触する様になる。以下に、添付図面を参照し
つつ本発明の具体例により本発明を説明する。
本発明による装置は水溶液に見られる通常電解液と呼ば
れる種種のイオン性分析試料の活性を測定する能力を有
する。
この抑淀から、較正関係を用いる既知の方法により該分
析試料の対応濃度を計算する。以下に記載する具体例に
於て試験液として全血液または血清を選択した例で説明
する。
しかし産業用分析試料も含めて任意の水溶液の電解液も
同様に測定され得る。生物学液の例として、血漿、尿、
背髄液が含まれる。電位差計測定のために試験滴の液体
流を電極に指向させる目的の改良した液体移送装置が与
えられることが判つた。
そのような測定は応差的にも「絶対的」にも為し得るが
、応差モードが望ましいモードである。米国特許第４０
５３３８１号明細書に説明される如く、試料の一滴と共
に既知の基準液が与えられるか否かがこれら２つのモー
ドの主な相違である。本発明によれば、応差的に電解液
を測定する装置１０（第１ないし３図参照）は電気停に
絶縁性のフレーム１２を含み、これは流動制御ブリツジ
３６により橋渡しされた１対の固体イオン選択性電極１
４，１４′（以下１ＳＥと呼ぶ）の隔置された１対を取
付けている。
この詳細については米国特許第４０５３３８１号明細書
を参照されたい。この米国特許に詳しく述べられている
如く、各ＩＳＥは隣接層１６〜２０を含む概して平らな
多層素子である（第２図）。一滴の血清ＡまたはＢ（第
２図参照）が層１６、すなわちイオン搬送質（ＩＯｎＯ
ｆＯｒｅ）および溶剤を含むイオン選択膜と接触する時
、選択されたイオンＺｅが下に重なる層１７〜１８に搬
送され、ないしは有効に浸透して、そこでその特定イオ
ンの活性に比例した電位が発生する。たとえば層１７は
塩ＺｌｘＯを含む乾燥した親水性バインダでもよい。そ
のような例での層１８は、電導性金属Ｍ（４）のＸｅ塩
であり、金属ＭＯは層１９を形成する。層１９は電導性
の層であるから窓２２の所で層１９に接触するように貫
通するプローブ２４を介して電位計により電位が検知さ
れる（第１図参照）。２つの液ＡおよびＢの２つの異る
イオン活性（その一つは未知であり、他の一つはｚ士
という既知の濃度を有する基準であるが）による電位の
差が電位計に電位差として照合される。
この読取値をさらにイオン性分析試料Ｚ士 の濃度の尺
度に換算する。本発明の具体例では液滴ＡおよびＢから
ＩＳＥｌ４，ｌ４７および相互に向けて液の流れを指向
させる手段を与えるブリツジ３６を流動制御装置は含む
（第２図）。
そのような手段により、電気回路が完成し、ＩＳＥに発
生する電位差が電位計３に指示される。ブリツジ３６は
移送区域．４１を形成するように、下記に述べる如く隔
置された２つの部材３８，４０を有する。液滴Ａ，Ｂの
液を区域４１に導入するために孔２７および２７！とし
て形成される通路が部材３８に設けられている。区域４
１とＩＳＥｌ４，ｌ４′との間に液体の連通を与えるた
めに、それぞれの液に接触されるべきＩＳＥｌ４，ｌ４
／の上方に、それらと隣接して孔２８，２８寮位置決め
されている。任意の便利な液滴分配器で、自由落下の形
でもまた台から接触分離する滴の形でも液滴を供給する
ことができる。
下記のように正しい接合部分の形成を確実にするために
液はほぼ同時に分配されることが望ましい。表面間に液
体の毛管流を誘起するため、また部分的に移送区域４１
を区画するために有効な距離゛Ｓ″゛を置いて隔置され
る対向内側面を、部材羽および４０が有する。
本発明の一具体例では、たとえば鋸歯状の形とすること
もできる露出した溝４２，４４のパターンを各表面が有
する。溝４４は孔２８の少くとも近辺から孔２８′の少
くとも近辺に延び、実質的に平行で真直ぐであることが
望ましい。溝４２は正すなわちゼロでない角度α（第３
図参照）を以つて溝４４の上方に重なることが望ましい
。もつとも望ましい゛α”は約９００で、溝４２もまた
実質的にその全長にわたつて平行で真直ぐである。溝４
２およびそれを構成するうね４６はそれぞれ約１３μの
巾゛ｗ″゛および厚ざｔ″″を有する。溝４４とそのう
ねは同じ寸法でも異つた寸法でもよい。第２図に図解す
る溝４２は約７００倍に拡大した状態の溝パターンを表
わす。部材３８は毛管作用を生ずるように縁壁５４の如
き任意の適当な手段により部材４０から隔置される。
縁壁５４は接着剤の如き物で部材４０に接合されること
ができる。液の曲面が進行する時に空気が抜け得るよう
に、溝４２および溝４４の間の空間の少くとも一部分を
ブリツジ３６（第１（４）の区域縁５６，５７の一つま
たは両方において露出させたままにすることが望ましい
。露出させた場合、縁５６，５７（第１図）はそれ以上
の液の流れに対するエネルギ障壁となる。
すなわち、縁５６，５７および対向面が作る交差線は液
の毛管流が超えて行けない不連続部を表わす。このよう
にブリツジからの液の洩れが避けられる。その代りに部
材を隔置するブリツジスタツドを形成するように超音波
溶接の如き方法により、２つの部材を適当な位置に溶接
することができる。
たとえば、第３図に破線で示された比較的小さな点５８
における２つの部材のこのような溶接が所要の間隔を与
える。この様に付与されたＡおよびＢの液滴は第２図の
矢印３２が示すように孔２８，２８′に浸透してＩＳＥ
ｌ４，ｌ４′に接触するのみならずさらに矢印６０の通
りに、予測し得る態様で流れる２つの進行波面６２を形
成する。
うね４６（第２図）はブリツジ３６の全長にわたつて平
行であるから、遭遇する波は第３図の破線で示されるよ
うに接合部６４を形成する。溝４２，４４およびそのう
ね４６，４８は特定液体の所要の流率により変更し得る
種種の寸法を有する。
それらの寸法は溝巾ｗ、うねの厚さｔ；前記の距離ｓ；
溝４２，４４の各深さＤ，，ｄ２；うね４６の内角β；
２組の溝の交差角α（第３図）である。すべての場合、
毛管流は移送区域４１の中で部材３８，４０の堪向面に
わたつて所期の最終用途に合致した流率に維持されるべ
きである。ある比較的低い流率を目指す用途では、距離
ｓは（Ｄ，＋Ｄ２）を超えることはできない。すなわち
、うね４６の頂部はうね４８の頂部（図示されず）に接
触することができる。しかし、そのような場合、ｓの値
が（ｄ１＋Ｄ２）のみに等しいにもかかわらず、ｗは多
方向流が達成されるように選択されるべきである。ｗが
そのように大きい値よりも狭いと、Ｓ＝ｄ１＋Ｄ２の場
合、移送時間すなわち，拡散時間は有用な値よりも長く
なり得る。たとえば溝４２の巾ｗは深さｄ１またはＤ２
と共にこれら溝内の液の進行率を部分的に制御する。流
率は溝の断面積の逆関数として大まかに変化することが
判つている（溝の断面はその溝の長手方向の流れに対し
直角である）。すなわち溝の横断面面積が小さい程、毛
管作用のため溝に沿う液の進行率は早くなる。さらに溝
４２および溝４４が互に異る一様な断面積を有する場合
、面積の小さい方の溝の長手方向が優勢的な流れの方向
となる。第３図において、接合部６４における２つの液
の混合を最小にするために、溝４２が接合部６４の形成
以前にその区域縁５６までを先ず充たすように、溝４２
，４４の寸法をそれぞれ定めることが望ましい。うね４
６，４８の内角βは約１００と約１０００との間、特に
約９０角が望ましい。
角度αはゼロに等しい値にまでも変えられ得る。
しかしその様な場合、他の滴からの液力相己の孔に到達
する前に移送区域内で各滴の液が自己の孔から他の滴の
液の方に向つて拡がり始めるのを保証するのに充分な距
離ｘ（第２図）を孔２７，２８は孔２７′，２８θ・ら
取つておくべきである。さもないと、たとえば孔２７か
らの滴Ａの液がＩＳＥｌ４／に流れて接触し汚染し、接
合部６４は形成されなくなる。αの望ましい値を約９０
６に選んだのはこの問題を避けるためである。孔の間隔
の正確な値はαの値（すなわちαがいかにゼロに近いか
）、溝の寸法、分析下の液の表面張力、により決まる。
さらに溝４２，４４の断面形は図示のように鋸歯状であ
る必要はなく種種のものがあり得る。
例えば、溝は丸く、うね４６は截頭されていてもよい。
上述の用法の如く、血清の移送においてブリツジ３６の
溝の形状変数をつぎのように選ぶことが望ましい。
深さＤ，が約３μと約１５μとの間で、ｗ＝ｔ１そして
Ｗ／ｄ１の比が約０．３５と約７．５との間である場合
、もつとも良い結果を得る寸法ｓは約０．０６Ｗｒ１ｎ
と約０．６７ｍの間である。もつと小さいｓも使い得る
が、寸法ｓがｄ１＋Ｄ２に近づくと区域内の拡がりは極
端に遅くなる。約０．６Ｔｗｔより大きなｓの値は場合
により毛管作用を失わせ、その為に波面の形状および移
送率の制御は不能となる。溝の巾ｗの望ましい範囲は約
５μと約５Ｗｒ１ｎとの間であり、約５ｗｎを超えると
拡がりの率および方向は２つの滑らかな表面が達成する
結果と余り変らない程に不確定となる。
上述の血清の電位差計分析におけるＷ，ｔ，ｓ，β，ｄ
１およびＤ２の前記範囲内の代表的例は次の通りである
。
例１ ｗ（部材３８）二１３．３μ ｗ（部材４０）＝１３．３μ ｔ（表面４２）＝１３．３μ ｔ（表面４４）＝１３．３μ ｓ＝６３．６μ β＝９０． ｄ１＝６，８μ Ｄ２二６，８μ 孔間距離ｘ−７Ｔｍ（第２図参照） 部材３８，４０の少くとも対向面すなわち溝４２，４４
の表面の望ましい材料は血清を実質的に通さない非繊維
性材料であることが望ましい。
かかる材料の例には、セルローズ．トリアセテート、セ
ルローズ．アセテート．プロピオネート、セルローズ．
アセテート．ブチレートの如きアセテート類：ポリスチ
レン；ポリエチレンリポリプロピレン；ＡＢＳプラスチ
ツク；ポリカーボネートが含まれる。上述の区域４１の
構造の主な利点は概して開放的な形態でありながら制御
された流れを与えることである。
約５０％より少い空洞容積を有する多孔質の吸収性ブリ
ツジ装置を用いる装置とは異り、前述のような形態は全
血液の流れに対し充分な空所を残す。さらに前項に述べ
る材料は繊維分が無く、ＩＳＥを短絡する可能が無い。
区域４１からの蒸発およびその汚染が最小となされるこ
とが判明した。
第４，５ａ図に示す具体例の如く、代りに移送区域を形
成する対向面の少くとも一つを完全に滑らかにすること
もできる。
すでに述べた部分と同様な部品には同じ参照番号に、区
別のための添字ａを付加して示してある。従つて、第４
図の装置１０ａおよびブリツジ３６ａは先の具体例の装
置およびブリツジとほぼ同一である。たとえば、孔２７
ａ，２７ａ／，２８ａ，２８ａ／は前述のようにそれぞ
れＩＳＥｌ４ａ，ｌ４ａ／に２つの滴の流れを与える。
しかし、部材３８ａのみが前記のように溝４２ａおよび
うね４６ａを設けられ、対向部材４０ａは実質的に滑ら
かな面７０を有する。さらに別の代替例としては溝４２
ａの長さが孔２７ａから孔２７ａ′に向けて延びるもの
とすることもできる（第５図参照）。ただし、これら二
つの孔の間隔を増して、一つの滴が、他の滴の付与され
る前に両方の孔２８ａ，２８ａ／を満たすことを防ぐに
することが条件である。また図示されないが、溝４２ａ
を無くして滑らかな表面を形成することもできるし、表
面７０を滑らかな面として残すことも、第２図の具体例
のように溝を与えることもできる。第４，５ａ，５ｂ図
の具体例で、部材３８ａおよび部材４０ａの何れか、ま
たは両方が概して滑らかな表面を持つことは進行波面６
２ａに対し概して予想し得ない、方向の定まらない形態
を与えることになる。
結果として、形成される接合部６４ａ，第５ｂ図、の特
徴は、平衡に達するのが比較的遅い巾広の拡散帯を生成
する比較的大きな巾となることである。このような巾広
の接合帯６４ａは大きな、かつ、或いは変化する接合電
位差の形で著しいひずみを生じ易いと考えられた。しか
し、実際には、ＩＳＥｌ４ａ，ｌ４ａ／の電気的特性は
そのような有害な接合電位差を容易に検知し得ない様な
ものである。しかし接合帯６４ａの形状および電位差が
著しくなるような或る改善がＩＳＥの構造に生ずること
が考えられる。
そのような場合は、第１図ないし第３図の具体例が、最
小巾の接合帯６４を生ずる、制御された予想し得る波面
の周囲形状を与えるものとして、望ましいであろう。第
６図は外側部材３８ｂに於ける液体侵入孔の現在望まし
い形状を図解するものである。
既述の部分と同様な部分には同じ参照番号に、区別する
ための添字゛ｂ″゛を付加して示してある。従つてブリ
ツジ３６ｂは上部の外側部材３８ｂ、下部の内側部材４
０ｂとを有する。各各の部材３８ｂ，４０ｂはその対向
面に前述のように溝４２ｂ，４４ｂを有する。しかし、
部材３８ｂを貫通する孔は、そのうちの２７ｂのみが図
示されているが、かどのある側壁８０により構成される
のが望ましい。液滴は孔の中心に来ないで、部材３８ｂ
の表面に主として乗ることがある。液の一滴を孔の中に
推進するために側壁８０に複数のかど８２が設けられる
。配置された滴の表面張力のために、そのようなかどは
求心的なベクトルを増加させる部位の役目を果し、滴を
孔の縁から孔の中心に駆動する。かどの数が少い程、滴
がかどに接触してその影響を受ける可能性が薄れる。し
かし、かどの数が多過ぎても、孔の側壁が円筒形に近付
いて、そのため、かどの効果が失われる。望ましくは平
面図で見た孔の形が６角形となるように６個のかど８２
が用いられる。孔２７ｂは様様な寸法でもよいが、滴の
容積が約１０ｔｔ１ならば６角形の対向平坦面の距離は
約０．２５ｃｍであることが望ましい。
部材４０ｂの孔２８ｂは前記の具体例におけるように円
筒形がよく、第６図に示すように孔２７ｂと整合する。
本発明による装置はＩＳＥの平面に平行な面にイオン流
ブリツジを配置される必要はなく、またブリツジ部材を
通して全部で４つの孔を有する必要もない。
代替的な具体例が第７図に図解されるが、ここでは既述
の部分に同様な部分は同じ参照番号に添字゛ｃ″″を付
して区別してある。本具体例では、移送区域とＩＳＥと
の間の液の連通は部材３８ｃまたは４０ｃの一つを貫通
する内側孔によらない。その代り、移送区域の縁５７が
各ＩＳＥｌ４ｃおよび１４ｃのイオン選択性層１６ｃに
終つている点において、移送区域自体が連通を与える。
すなわち、矢印９２，９４で示されるように各滴の流れ
が孔２７ｃ，２７ｃ′を通つて進んで移送区域に入り、
そこで毛管流は部材３８ｃ，４０ｃの対向面により制御
されて、最後にＩＳＥの層１６ｃに達する。部材３８ｃ
および４０ｃの対向面は７０ｃにおけるように滑らかで
もよく、また溝４２ｃのような溝を有してもよい。第８
および９図は移送区域に懺維を用いることができること
を図解する。
既述の部分と同様な部分には同じ参照番号に区別用の添
字゛ｄ″”を付してある。装置１０ｄは概して第４図の
装置１０ａと同じで、２つの対向面は前記の溝付きでも
また滑らかでもよい形態を有する。さらに繊維性材料９
８が区域４１ｄにゆるい状態で配置され、繊維は概して
平行でほぼ真直ぐに、少くとも孔２７ｄから孔２７ｄ／
（第８図）に延びる。繊維は同軸で織つてなく、全血液
の移動を許すように区域４１ｄの容積の約５０％以上を
占めないことが望ましい。もつとも望ましい具体例は繊
維が区域の容積の僅か５％を占めるものである。孔２７
ｄから孔２７ｄ′へ繊維が整列されることは、両孔間を
流れるための抵抗による圧力損失を最少限にすることを
保証する。このようにして、繊維は全血液が移送されな
い程、押圧されずに孔２７ｄから孔２７ｄ′へ液を動か
すための付加的な毛管移送面を与える。このような繊維
は、表面７０ｄおよび７０ｄ′がポリスチレンの如き低
表面エネルギー材料の場合に特に有用である。たとえば
セルローズ．アセテートから作つたフイルタ用繊維を使
用することができる。孔２７ｄからの流路に入るように
フアイバは孔２７ｄの下方の空間内に延びていることが
もつとも望ましい。
その結果、液曲面１００（第９図）が孔から出る時、フ
アイバに接触する。このようにして、フアイバは滴が両
方の表面７０ｄ，７０ｄ′を湿らし、区域４１ｄを通る
流れが開始されることを確実ならしめる様に補助する。
孔２７ｄ，２７ｄ′の軸に概ね垂直な方向にフアイバを
制限することで、フアイバの一部が下方孔２８ｄ，２８
ｄ′を通して延びて液が他方のＩＳＥに接触して短絡を
生ずるようなことがないように充分に保証する。
第１０，１１図に図解する具体例では、第３の液を導入
する装置として、最初の２つの孔の中間に第３の通路を
設けてある。
既述の部分に同様な部分には同じ参照番号に区別のため
添字゛ｅ″”を付してある。装置は前と同様に電極１４
ｅ，１４ｅ′およびブリツジ３６ｅを設けられている。
孔２７ｅ，２７ｅ（孔２８ｅ，２８ｅ′は２つの滴から
の液が区域４１ｅへ、さらに電極へ流れる通路となる。
区域４１ｅ内の流れを制限するためにゲート壁１１０が
表面７０ｅから表面７０ｅ′に延びている。壁にある孔
１１２は孔２７ｅ，２７ｅ′間に制限された流れを通す
。ブリツジの部材３８ｅに、孔２７ｅおよび孔２７ｅ′
間のほぼ中央に孔１２０が設けられる。
この孔は他の孔２７ｅ，２７ｅ′に２つの滴を付与する
前、それと同時、またはその後の何れかに第３の液ｃ（
第１１図）を導入させるものである。第３の液の滴を他
の２つの液滴の付与に先立つて付与し、第３の滴の容積
がゲート壁１１０により生ずる制限と相まつて、壁１１
０の間の空間に第３の液を封じこめる作用をすることが
望ましい。その後で、他の２つの滴を滴加し全区域４１
ｅを充満させる。かかる具体例は米国特許第４０５３３
８１号明細書に記載されるタイブの転移の等しいイオン
を有する塩溶液を付与するのに特に有用である。
塩溶液は２つのイオン溶液が区域４１ｅ内で遭遇する時
、接合部電位を抑制する働きをする。他の２つの液滴を
添加する直前に孔１２０に第３の液滴を付与する代りに
、第３の溶液を与えて乾燥するまで放置し、ゲート壁１
１０の間の表面７０ｅおよび７０ｅ′に被膜を作ること
もできる。
２つの試験滴が区域全体に拡がるにつれ、被膜中の塩が
再び溶解する。
あるいは更に別の応用として、孔１２０を通して塩を含
むゼラチ７状溶液を導入し、固化するまで放置すること
もできる。第１２図および１３図の具体例では、第１の
対に隣接して装置に少くとももう１対の電極を組込んで
、単一の滴から２つ以上のイオン性分析試料の試験が行
はれる。既述の部分と同様な部分には同じ参照番号に区
別のための添字゛ｆ″゛を付してある。すなわち流動制
御手段は上方すなわち外側の部材３８ｆおよび下方すな
わち内側の部材４０ｆ（第１３図参照）を有するブリツ
ジ３６ｆであり、部材４０ｆはより大きな支持台（図示
せず）に取付けられていても、いなくてもよい。そのよ
うな支持台を欠く場合は、部材４０ｆは自体で支持し得
る厚さを有する。かかる部材３８ｆおよび４０ｆの各各
は前記のように対向面に露出した溝、たとえば第１３図
の溝４２ｆを有することも有しないこともあり、孔２７
ｆおよび孔２７ｆ／はこれまでの具体例の如く液滴の入
口孔として部材３８ｆに設けられている。しかし部材４
０ｆには対応する１対の孔は存在しない。その代り、第
７図の具体例に似て、下記に述べるように形成される毛
管移送区域４１ｆの露出側面に沿つてＩＳＥｌ４ｆｌ，
ｌ４ｆ２，ｌ４ｆ３および１４ｆ４の組が配置される。
区域４１ｆは垂直方向には部材３８ｆおよび４０ｆｆ）
間に、水平方向にはＩＳＥの組１４ｆ１等の間に局限さ
れている。
部材３８ｆおよび４０ｆを隔置するためにＩＳＥの組が
適当な接着剤により部材３８ｆおよび４０ｆの側面に接
着されて、それら自体も隔置され電気的に絶縁される。
ＩＳＥのイオン選択膜（またはそれに代わる）層１６ｆ
（第１３図）はすべて区域４１ｆの方に内方に向いてお
り、２つの液滴からの液が入口孔から区域４１ｆに入り
、通路１３０および１３２に沿つて移行する（第１２図
）につれて液に接触することができる。２つの液滴が区
域を満たすにつれ、矢印１３４（第１３図）の示すよう
に隣接するＩＳＥの間のブリツジ縁の所で空気が区域か
ら抜けることができる。
電極と電位差計との接触を容易にするために、電導層１
９ｆおよび支持層２０ｆとを隣接層１８ｆを超えて上方
に延びるように形成することもできる（第１３図）。
各対の電極のうちの一つは孔２７ｆに付与された液滴に
接触しなければならず、また各対の他の一つは孔２７ｆ
′に付与された液滴に接触しなければならないから、電
極の各組１４ｆ１，１４ｆ２，１４ｆ３，１４ｆ４のう
ちの一つは孔２７ｆおよび流路１３０に近く、他の一つ
は孔２７ｆ′および流路１３２に近くなるように、電極
の組を分割する。
各孔のまわりの電極の順序は重要でない。もちろん、２
つの液滴の接合部はブリツジ３６ｆの中間、すなわち６
４ｆ（第１２図）の如く対の電極部材の間に形成される
ことが望ましい。この故に、部材３８ｆおよび４０ｆに
溝が存在する場合には、接合部６４ｆが前述の如き位置
になるような流率を確保するように設計されるべきであ
る。その代りに、第１０図の具体例に述べたような複数
のゲート壁（図示せず）を用いることもできる。電極対
の各各は分析試料の内の異なる一つに対する分析につき
特定のものである。応差式の測定モードでは、各対の電
極の一つはその対の他の電極と同じである。したがつて
、電極の対１４ｆ１の２本の電極はＫ４を、対１４ｆ２
の２本の電極はＮａ４を、対１４ｆ，の２本の電極はＣ
ｌＯを、対１４ｆ４の２本の電極はＨＣＯ３Ｏをそれぞ
れ検知するように作られる様にすることができる。電極
の層の化学的なことは本発明の範囲のものではないが、
層１６ｆのイオン搬送質の適切な選択と共にイオンＺ士
について上述したことを全体的に含むものである。た
とえばＫ（Ｆ）電極の場合、層１６ｆはバリノマイシン
（ＶａｌｉｎＯｍｙｃｉｎ）、または下記の文献に掲げ
られた中の一つ如きイオン搬送質を含む。即ち英国Ｈａ
ｖａｎｔＨａｍｐｓｈｉｒｅＰＯ９ｌＥＦ，ＨＯｍｅｗ
ｅｌｌ市１ｎｄｕｓｔｒｉａ１０ｐｐ０ｒｔｕｎｉｔｉ
ｅｓＬｉｍｉｔｅｄ発行ＲｅｓｅａｒｃｈＤｉｓｅｌＯ
ｓｕｒｅｌ６ｌ巻、図書番号黒１６１１３，１９７７年
９月、３２ページ第２欄のものである。Ｎａ４電極に対
しては、イオン搬送質はメチル．モノエンジンが望まし
く、ＨＣＯ３Ｏに対しては４オクチル．トリフロロアセ
トフエノン、又溶剤はトリオクチル．プロピルアンモニ
ウム．クロライドが望ましい。ＣｌＯ電極に対しては、
層１６および層１７は防止剤一障壁材外塗層に置換され
る。そのような外塗層はたとえばポリオールを含むセル
ローズ．アセテートでもよい。使用の場合、試験すべき
試料の滴を孔２７ｆおよび孔２７ｆ６一方に配置し、基
準液の滴を他の孔に配置する。
滴は矢印１３０，１３２の流路に沿つて毛管作用により
拡がり、電極そして究極的には接合部６４ｆにおいて互
に接触する。読取りは与えられた対の谷電極の接触層１
９ｆにより、電位計のプローブを用いて行はれる。部材
３８ｆ，４０ｆ間の間隔は先に説明した如きものとすべ
きである。
区域４１ｆの巾たとえばＩＳＥｌ４ｆｌと１４ｆ３との
距離は広い範囲、望ましくは約５ないし１０７ｍの間で
変えることができる。区域４１ｆの全長は選択の問題で
ある。さらに本発明のいま一つの具体例によれば分析試
料の活性のいわゆる「絶対」測定が可能となる。この具
体例は第１２および１３図のそれであるが、８個の電極
１４ｆ１ないし１４ｆ４のうちの１個は他の全電極に対
する共通の全体基準電極であり、他の電極の各各は前の
具体例で述べたタイプのＩＳＥであるところが違う。こ
のＩＳＥは他のＳＥが試験とする分析試料とは異る特定
の分析試料を全体基準電極により測定することを意図さ
れている。そのような全体基準電極の望ましい実列は前
述した米国特許第４０５３３８１号明細書の第１４図と
関連させて記載されるタイプのレットクズ（ＲｅｄＯｘ
）力プル素子を用いるものである。単一の孔２７ｆまた
は孔２７ｆ′のみが必要であり、中央にあることが望ま
しい。試験液の一滴が付与され、移送区域はその液滴を
、全体基準電極を含む全ての電極に配分する。読取りに
は、全体基準電極の電導性金属層と分析すべき試料に適
した他の電極の一つの電導性金属層とにそれぞれ電位計
の２本のプローブを接触させる。第１４および１５図に
、第１２および１３図の多試料試験装置の望ましい具体
例が図解されている。
既述の部分に同様な部分には同じ参照番号に区別のため
の添字゛ｇ”″を付して示してある。本装置はブリツジ
部材３６ｇと他の多試料具体例で述べたのと全く同じ複
数のＩＳＥｌ４ｇとを有するが、ＩＳＥが移送区域４１
ｇの側面でなく、下方部材４０ｇの下側にある点が異な
る。また上方部材３８ｇは４２ｇ（第１４図）における
が如く シ溝を有することが望ましい。スタツド５８ｇ
は前の具体例の如く上方および下方部材３８ｇおよび４
０ｇを隔置する。電位計のプローブは張出した層１９ｇ
の所で、支持層２０ｇを貫通し、または支持層２０ｇを
全く除去してＩＳＥに接触するこ Σとができる。ＩＳ
Ｅｌ４ｇは部材４０ｇの下側にあるから、各１ＳＥの真
上に重なるように、特別設計の流入孔１４０が部材４０
ｇに設けられる。
血液または血清のような進行液を区域４１ｇから下方へ
ＩＳＥと接触するように移送するのはこの孔である。液
の曲面が孔１４０を完全に湿らして満たすことを確実な
らしめるために、この孔は第１５図に示す形状を持つこ
とが望ましい。すなわち、距離゛Ｘ″″だけ離れた点を
中心とする曲率半径゛Ｒ″゛をそれぞれ有する２個の曲
面で相互を結んだ２つの平行な側面１４２を孔が有する
ことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明により製作されたＩＳＥ試験装置の斜視
図；第２図は第１図の−線による垂直面に概して沿う断
面図；第３図は第１および第２図の装置のイオン．ブリ
ツジのブリツジ内の液の拡散パターンを図解する、平面
図；第４図および第５ａ図は第２図と同様であるが他の
具体例を図解する部分的断面図；第５ｂ図は第３図と同
様であるが第４図の装置により移送される液の結果を図
解する平面図；第６図は第３図と同様であるが他の具体
例を図解する部分的平面図；第７図は本発明の更に別の
具体例の断面図を示す正面図；第８図は第４図と同様で
あるが、更に別の具体例を図解する断面図；第９図は第
８図の一線の平面に概して沿う部分的断面図で、説明の
便宜上繊維の或る部分を省略した図；第１０図は第３図
と同様であるが、更に別の具体例を図解する部分的平面
図；第１１図は第１０図のＸ−Ｘ線の平面に概して沿う
断面図；第１２図は本発明の更に別の具体例の平面図；
第１３図は第１２図の線一Ｘの平面に概して沿う断面図
；第１４図は第１３図と同様であるが更に別の具体例を
図解する断面図；第１５図は第１４図のＸＶ−ＸＶ線に
概して沿う部分的断面図である。 図面に於て、１０・・・測定装置、１４，１４ａ，１４
ｂ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ・・・電極、３６
・・・液移送手段、（ブリツジ）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 電極と接触する液体の試料の活性に比例する電位差
    を発生する能力をそれぞれが有する一対の電極と前記液
    体と電極との接触を確実ならしめる流動制御手段とを含
    む、イオン性体試料の活性測定装置において、前記流動
    制御手段は前記電極の一つに近い第１の位置から前記電
    極の他の一つに近い第２の位置に延びる二つの対向する
    表面を含み前記表面は前記液体の毛管流を誘起する効果
    のある距離だけ隔置され、前記表面の間の区域は前記装
    置の外部および前記電極と連通しており、そのため前記
    装置の外部に付与された液滴は前記区域内の毛管作用に
    よりその区域内に流入し、さらに前記電極と接触するこ
    とができることを特徴とする装置。 ２ 前記第１項の装置に於て前記区域の容積の少くとも
    ５０％が空所であることを特徴とする装置。 ３ 前記第１項又は第２項の装置に於て、前記区域は液
    用の一つの孔、又は液の各各に対しての二つの孔を介し
    て装置の外部に連通していることを特徴とする装置。 ４ 前記第１項、又は第２項の装置に於て、前記区域が
    ２つの孔を通して装置の外部と連通しており、前記孔の
    １つに付与された第１の滴の第１の液体が前記区域内に
    流入して前記電極の１つと接融し、また前記孔の他の１
    つに付与された第２の滴の第２の液体が前記区域内に流
    入して前記電極の他の１つおよび前記第１の液体と接触
    するようになされていることを特徴とする装置。 ５ 前記第４項の装置に於て、前記区域が各電極とそれ
    に対応する別の孔を介して連通し、前記別の孔は前記装
    置の外部と連通する孔にそれぞれ整合していることを特
    徴とする装置。 ６ 前記第３項、第４項、第５項の何れかの装置に於て
    、装置の外部と前記区域とを連通させる孔または孔の各
    々が孔の縁から孔の中心に向けて液体滴を駆動する手段
    を有することを特徴とする装置。 ７ 前記第６項の装置に於て、孔の縁から孔の中心に向
    けて液体滴を駆動するための前記手段が前記孔または各
    々の孔の構成面に６角形を有することを特徴とする装置
    。 ８ 前記第１項乃至第７項の何れかの装置に於て、前記
    ２つの対向面の各各が滑らかであることを特徴とする装
    置。 ９ 前記第１項乃至第７項の何れかの装置に於て、前記
    対向面の少くとも１つが少くともその一部にわたつて予
    定のパターンに形成された複数溝を有することを特徴と
    する装置。 １０ 前記第９項の装置に於て、両方の対向面が少くと
    も対向部分にわたつて予定のパターンに形成された複数
    の溝を含み、１つの面の溝の少くとも相当な部分が他の
    面の直接対向する溝に対し角度を有して配置されており
    、それにより両平面の間に導入された液体が予定の周辺
    波面の形態を以つて進行するよう誘導されることを特徴
    とする装置。
JP54138258A 1978-10-25 1979-10-25 イオン性試料活性測定装置 Expired JPS5921501B2 (ja)

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