JPS6356498B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 金属−金属塩半電池と、該半電池に重なり該
半電池と親密に接触する非液体親水性層と、特定
のイオンに対して選択性であり、前記親水性材料
に重なり該材料と親密に接触する材料とを含み、
該半電池が銀黒および白金黒を含むことを特徴と
するイオン選択電極。

２ 前記半電池が銀および塩化銀をさらに含む請
求の範囲第１項に記載の電極。

３ 前記親水性材料が塩を含む請求の範囲第１項
に記載の電極。

４ 前記塩が半電池を形成する金属の塩を含む請
求の範囲第３項に記載の電極。

５ 前記塩が非金属塩を含む請求の範囲第３項に
記載の電極。

６ 前記親水性材料がKClを含む請求の範囲第１
項に記載の電極。

７ 特定のイオンに対して選択性であり、前記親
水性材料に重なり該材料と親密に接触する材料が
疎水性エラストマ重合体を含む請求の範囲第１項
記載の電極。

８ 前記疎水性エラストマ重合体が、モナクチ
ン、ノナクチン、グラミシジン、バリノマイシン
より成る群、またはその混合物から選択され、カ
リウムイオンに対して選択性の物質を含む請求の
範囲第７項に記載の電極。

９ 前記親水性材料が水溶性物質を含む請求の範
囲第１項に記載の電極。

１０ 前記親水性材料が塩およびゼラチンの混合
物を含む請求の範囲第９項に記載の電極。

１１ 前記親水性材料が、４ミリモル／リツトル
のKClおよび150ミリモル／リツトルのNaClを含
む混合物100ミリリツトルに対してゼラチン3qrの
比で塩およびゼラチンを含み、湿潤および可塑化
特性を示す５％以下の可塑化剤が加えられた請求
の範囲第１項に記載の電極。

１２ 前記可塑化剤がグリコールである請求の範
囲第１１項に記載の電極。

１３ 前記親水性材料が、塩、ゼラチンおよび硬
化剤の混合物を含む請求の範囲第１項に記載の電
極。

１４ 前記半電池が導体ワイヤの端部に形成さ
れ、前記親水性層および特定のイオンに対して選
択性であり前記親水性材料に重なり該材料と親密
に接触する材料からなる層が、前記導体ワイヤの
端部に凝固した球根状部を形成する請求の範囲第
１項に記載の電極。

１５ 前記電極が、前記導体ワイヤを取り囲む管
部を含んでおり、前記球根状部がこの管状から突
出し、針状構造体を形成している請求の範囲第１
項に記載の電極。

１６ 特定のイオンに対して選択性であり、前記
親水性材料に重なり該材料と親密に接触する材料
からなる層が、前記親水性層の外面を部分的に溶
解する溶剤を含む請求の範囲第１項に記載の電
極。

１７ 金属−金属塩半電池と、該半電池に重なり
該半電池と親密に接触する非液体親水性層と、特
定のイオンに対して選択性であり、前記親水性材
料に重なり該材料と親密に接触する材料とを含
み、該半電池が銀黒および白金黒を含むイオン選
択電極からなり、該電極は、金属ワイヤの一端の
近傍にて該ワイヤに機械的および電気的に結合さ
れた所定量の前記金属のハロゲン化物を有する基
準電極と、該基準電極および前記イオン電極を機
械的に結合しかつこれら電極を溶液中を除き電気
的に隔絶状態に維持して溶液中に挿入する手段と
を含む電極。

１８ 前記基準電極が、一部に塩化銀を付着した
銀ワイヤを含む請求の範囲第１７項に記載の電
極。

１９ 前記の電極を結合する手段が、多重の平行
通路を含む管を含んでおり、前記基準電極が該管
の１通路と関連して設けられ、イオン選択電極が
該管の異なる通路と関連して設けられた請求の範
囲第１８項に記載の電極。

イオン選択電極 技術分野 本発明は、イオン選択電極および基準電極、さ
らに詳しくいうと、この種の電極の製造および使
用に採用される構造体、材料および技術に関す
る。

背景技術 重症患者の看護においては、検査データが迅速
に、好ましくは連続的に入手できねばならない。
カリウム、ナトリウム、カルシウムおよび塩化物
のような血液電解液が重要な要素である。イオン
化カリウムを連続的に（生体内）または少なくと
も迅速に（器具内）測定して、医者に実時間デー
タを提供できることはとりわけ重要である。細胞
膜のカリウムの勾配は、膜電位の主たる要因であ
る。この電位の維持は、心臓の伝導および収縮組
織を含む神経および筋肉組織の通常の機能に必須
である。カリウムイオンの連続的または迅速な測
定は、集中的看護、心肺後方バイパス、心臓麻
痺、デイシタリスおよび利尿剤の投与、急性の心
筋梗塞、腎臓疾患、および火傷患者および糖尿病
患者の処置に重要である。細形のカテーテル取付
けカリウム電極は商業的に入手し得ない。

過去において、イオン選択電極の多くの応用
は、十分に選択性の感知素子が不足しているだけ
でなく、測定装置の液体分をパツクするのが難し
いため満足できるように運ばなかつた。多くの例
があるが、上述の条件の１つを選択すると、主な
外科的処置中および処置後、または透析中患者の
血液内のカリウムレベルを監視することが必要で
ある。15分またはそれ位ごとに血液サンプルを吸
出し、それを病院の試験室で分析してしまうこと
は費用のかゝる方法である。さらに重要なこと
は、カリウムレベルは、サンプルを吸出し、それ
を試験室に運んで試験を行ない、手術チームに報
告するに必要とされる時間よりも短時間に臨界的
値に変わることがあり得る。

この状況は、生体内監視を行なうことにより大
きく改善されるが、これをなすには、血管内に挿
入するに十分小さいセンサを必要とする。この種
のセンサは従来存在しなかつた。センサの寸法を
減少しようとする試みは、必然的に電極内の電解
液の量を低減させることを含む。それゆえ、この
ような寸法の低減の結果は精度の劣化を生じ、電
位のドリフトに基づき頻繁な再較正を必要とす
る。

電解液を含む電極は、電解液を患者の血管を分
離する感知膜が破れると患者に危険を及ぼすおそ
れがある。

小形化上の問題に加えて、この種の液体充填電
極は、エチレンオキシド処理、オートクレービン
グ処理およびガンマ線放射のような容認されてい
る殺菌消毒法により殺菌消毒できない。これらの
容認されている殺菌消毒法は、下記の１または複
数の理由で液体充填電極を働らかなくする。

(1) イオン感知膜を物理的に破壊する。

(2) 電極の他の部品（密封構造体）を物理的に破
壊する。

(3) 電解液の化学的特性を変える。

(4) 感知膜のイオン選択特性を変える。

小形化の従来の努力の結果、３mmの外径のポリ
塩化ビニルの端部にイオン選択膜の円板を接着
し、３モルのKC1を充填し、銀線を具備させた電
極が造られた（ジヤーナル・オブ・フイジクス、
265、p5〜６、1977年発行、デイー・エム・バン
ド・ジエイ・クラトチビルおよびテイー・トレジ
ヤーの論文参照）。そのように小さいユニツトは
商業的には入手できなかつた。膜材料の微小円板
を微小管の端部に固定しようとする問題は解決さ
れなかつた。５〜12mm直経寸法でも、その設計の
電極は、数百ドルかゝつた。

イオン選択電極を使用するときは、測定装置に
定常電位の基準電極を使用することが必要であつ
た。選択電極と同様に、基準電極は、電解液およ
び半電池を含む。基準電極は、選択膜に代わつて
「ソルトブリツジ（saltbridge）」含むが、選択電
極と同様に大きく厄介であつた。小形化選択電極
を必要とするある種の応用においては、基準電極
が大きいかどうかは少ししか問題とならないが、
他の応用においては、小形化基準電極を必要とす
る。さらに他の応用においては、選択電極が小さ
くないときでさえ小形化基準装置を必要とする。

発明の説明 本発明の目的は、改良されたイオン選択電極を
提供することである。

本発明の他の目的は、広範囲の周囲条件下で長
期間にわたり安定な小形化イオン選択電極を提供
することである。これに関連して、本発明のさら
に他の目的は、特に外科的処置または腎臓透析中
または後、生体内で使用するに十分小形にかつ安
定に造ることができるイオン選択電極を提供する
ことができる。

本発明のこれらおよびその他の目的および利点
は、以下の説明および図面の検討から明らかとな
ろう。これらの利点は、独自でまたは組合せで考
慮される数点の特徴からもたらされるものであ
る。

本発明においては、電路のイオン選択膜と半電
池の間に不動態形式の液体層を含む手段が設けら
れる。この手段は、好ましい具体例においては、
感知膜と半電池間に挿入された親水性材料膜また
は層を含むものとし得る。親水性層には電解液が
含まれる。電解液は、製造工程中イオン選択膜に
より適所に保持してもよいし、好ましければ、あ
る応用においては、センサが使用のための準備中
または製造時浸漬されるとき、親水性層と選択膜
の水和により電解層を形成してもよい。

水和の際、限定された組成、体積および空間的
分布の電解液となる親水性層の使用は、特に、選
択膜が塗布または侵漬により形成されるとき満足
できる小形センサの製造を可能にする。この種の
センサの電気的特性は、銀黒（この用語は銀微粉
末または銀微粒子を意味する）および白金黒なら
びに従来の銀および塩化銀半電池材料の使用によ
りもつとも安定な従来のセンサに等価な点まで改
良される。銀黒および白金黒は、半電池材料の電
気的安定性を総体的に改良するものと思われる。
これらの材料は、その層が親水性材料と半電池塩
との間に加えられるとき小形電極の特性を向上す
る。

観擦された他の改良点は次のようである。

(1) 応答時間が10秒から１ミリ秒へと劇しく増加
一約100倍の増加。

(2) カリウムおよびカルシウム電極の場合、99〜
100％のNERNST応答が得られる。

(3) 電極は、安定性または性能に影響を及ぼすこ
となくエチレンオキシドまたはガンマ線で反復
的に殺菌消毒できる。

(4) 電極は湿潤または乾燥状態で貯蔵できる。

長さ２cm〜60cmの範囲の剛性または可撓性軸を
もつ0.75mmのチツプ直径をもつ電極を製造した。

本発明は、特定の好ましい材料の使用、ならび
に好ましい構造体形式および好ましい製造方法に
拡張されるものであるが、これらは本発明を実施
するための最良のモードの説明と関連して以下に
説明される。

本発明はまた、新規な小形基準電極および新規
な組合せ電極を提供するものである。

１回だけの使用を必要とするのであるが、本発
明の方法の好ましい形式では、血液電解液の連続
的管中または管内監視のため２チヤンネル直接読
取り分析器を利用する。これは較正の問題も生ず
る。血管内（管中）またはバイパスループ（管
外）に入れた電極は、外科処置または集中的看護
中較正または較正チエツクのため取り出して交換
できない。このような方法は、時間がかゝり、外
傷を生じ、較正溶液が殺菌消毒されていたとして
もバクテリヤ汚染物を含む可能性がある。これら
の問題を解決するため、２重チヤンネル分析器を
使つて生体内またはインライン式較正法が下記の
ように採用される。

(1) 殺菌カテーテル結合電極を患者の静脈血管に
入れ、電極リードを分析器の患者チヤンネルに
接続する。

(2) スタツト結合電極を4.0ミリ当量Ｋ／Ｌの標
準溶液（殺菌消毒の必要なし）に入れ、電極リ
ードを分析器のスタツトチヤンネルに接続す
る。

(3) こゝで、スタツトチヤンネルの読みを4.0に
調節する。

(4) 血液サンプルを患者から吸い出し（静脈血
液）、試験管に移す。

(5) 血液サンプルのカリウム含有量を較正された
スタツト電極で測定する。

(6) 最後に、患者チヤンネルをスタツトチヤンネ
ルと同じ値を読み取るように調節する。

例えば、新しい血液サンプルが、スタツト電極
を使つてスタツトチヤンネルで2.57なれば、患者
チヤンネルを2.57となるように調節する。内在す
るカテーテル電極の較正を再チヨツクするために
は、単にステツプ４，５および６を繰り返えす。
この簡単で確実な較正方法は、５秒以上かゝらな
い。

この方法と従来方法との差は、これら方法を、
外科処理中および処置後患者血液中のカリウムの
測定にどのように適用するかを考慮することによ
り理解できる。従来の方法においては、外科処置
の直前に患者から血液サンプルを吸出した。サン
プルは、ラベルを付し、手術室から病院の試験室
に運んで、こゝでカリウム含有量を測定した。レ
ポートを作製し、これを手術室に運ぶか、電話で
手術室に報告した。サンプルの吸出からレポート
の戻りまでの経過時間は普通20分であつた。普通
の場合、新しい血液サンプルは、約20分ごとに採
取され分析された。この工程は、患者が手術室か
ら集中看護ユニツトに移された後も、測定頻度は
普通減ぜられるか継続された。

本発明の方法においては、イオン選択電極およ
び基準電極を、別個のユニツトとして、または結
合電極として患者の血液中に挿入する。電極は、
バイパスを介して、または静脈中に直接挿入し得
る。これらの電極は、二重チヤンネル分析器の測
定チヤンネルに接続する。他の選択電極および基
準電極対を、測定器の較正チヤンネルに接続し、
標準カリウム溶液に挿入する。基準チヤンネル
は、基準表示が標準溶液のカリウム含有量を指示
するまで調節する。患者の血液サンプルを吸出す
る。較正電極対のイオン感知電極および基準電極
を、標準溶液から血液サンプルに移す。表示装置
の指示に注意し、測定チヤンネルを同じ指示を与
えるように調節する。もし医者が測定表示装置の
読取値に疑を拘けば、血液サンプルを一度だけ吸
出しそれを較正電極で測定すればよい。測定表示
および較正表示指示の一致は、測定が正確である
ことの証拠である。

この新しい方法によれば、カリウムの測定は連
続的かつ流動的であり、測定をなすための費用
は、一般的に、６回以上の血液サンプルの試験室
試験の費用よりもずつと安い。２チヤンネル分析
器は高価なものでなくてよい。小形、軽量、携帯
容易なものでよい。分析器や電極は、患者ととも
手術室から集中看護ユニツトへと、あるいはどこ
へでも動かすことができる。

この方法は、他の非常に特別の利点をもたら
す。すなわち、２組の電極は、同じサンプル材料
にさらされる。体の流体は、体中どこでも電解液
として同じ効力を有する。なんらかの変化があつ
たとしても、それは実際的な差を生じない程微小
である。測定および較正に使用される基準電極が
同じ電解液にさらされるから、標準KC1または他
の電解液を使用する必要がない。本発明を使用す
る場合、従来のソルトブリツジおよび電解液は排
除できる。２つの基準電極は銀ワイヤのみとな
り、血液またはその他の体液に漬される端部また
はその他の点にてワイヤに小量の塩化銀を結合す
ればよい。

銀ワイヤは実際にきわめて薄くでき、塩化銀は
ワイヤの端部に特定量のみ施すだけである。物理
的寸法が減ぜられるだけでなく、価格も減ぜられ
た。いまや、結合電極は使捨て可能と考えること
ができるから、本発明の特徴は、上記方法に使用
するための改良された基準電極および改良された
結合電極を提供することである。

基準半電池に採用される材料は、好ましい具体
例においては、イオン選択電極の「半電池」部分
に使用されるのと同じである。銀、塩化銀、銀黒
および白金黒か一方に含まれる場合、それらは他
方にも含まれる。

さらに、基準電極が、試験溶液中に挿入される
とき「ポイズニング」の結果として較正シフトを
受けないことを保証するために、血液中における
測定が意図される場合、１〜２時間動物蛋白質に
漬すことにより予め調整される。

使用前に予浸漬期間の必要がないことを保証す
るために、電極は制御された環境で包装される。
電極は、基準または較正溶液内で活性の電極表面
をもつ状態で包装される。残部は、包装内におい
て較正のために使用される電気リードを除き、密
封された殺菌ずみ包装内に包含される。

【図面の簡単な説明】

図面において、 第１図は従来形式のイオン選択電極の一部を示
す断面概略図である。第２図は本発明の特徴を備
える電極の断面概略図である。第３図は本発明の
他の特徴を備える他のセンサ構造体の拡大断面概
略図である。第４図は第３図のセンサが針状構造
体を構成するように取り付けられた状態を例示す
る断面図である。第５図は第３図および第４図の
センサを包含し、血液内のカリウムの生体内監視
に有用な電極の立面図である。第６図は本発明を
包含し工業的利用のために造られたセンサの立面
図である。第７図は本発明に使用するための基準
電極の断面図である。第８図は第４図および第７
図の電極構造体を結合した結合電極の断面図であ
る。第９図は第８図の電極の９−９線による断面
図である。第１０図はセンサ組合せおよび分析器
が本発明の方法を実施するための配置される状態
を示す線図である。第１１図は基準溶液および殺
菌ずみパツケージ内に配置された１対のセンサの
一部断面の正面図である。第１２図は基準溶液お
よび殺菌ずみパツケージ内に配されたカテーテル
形式の結合電極の一部断面の正面図である。

好ましい具体例についての説明 本発明は、カリウム電極以外のイオン選択電極
に応用でき、また広範囲の物理的寸法および形状
のセンサに応用できるものである。しかしなが
ら、本発明は、現在入手し得る最良のカリウム選
択性材料を使つてカリカムの生体内感知を可能に
するという点で、困難で限定的な問題であつたも
のを解決するものである。カリウムの生体内感知
は、本発明を実施する最良のモードであるから、
このモードをこゝでの詳細な説明に選択した。

現在入手し得る最良のイオン選択膜は、ジヤー
ナル・オブ・フイジツク、Vol、265、p5〜６、
1977年発行、にデイー・エム・バンク、ジエイ・
クラトチビルおよびテイー・トレジヤーに記載さ
れる膜であると思われる。膜は、下記の成分をテ
トラヒドロフランに溶解し、次いで溶媒材料を蒸
発することにより形成される。

バリノマイシン 0.00015gr アジピン酸ビス−２−エチルヘキシル 0.15gr ニトロベンゼン 0.05gr テトラフエニル硼酸カリウム 0.000025gr 高分子重量PVC 0.075gr この方法の生成物は、本質的に疎水性のPVC
膜であり、その硬さまたは可撓性は、成分PVC
および可塑化剤の密度および量の関数である。便
宜上、材料は明細書中しばしばPVCまたはカリ
ウム選択PVCと称される。

従来、このPVC材料は薄い膜に形成され、そ
れから切り出された円板がPVC管の端部ににか
わ付けされる。管の内部は電解液で充たされる。
電解液は、普通KC1を含む溶液である。半電池が
電解液に浸漬される。半電池は、銀ワイヤを溶融
塩化銀に浸漬することにより形成できる。このよ
うにして製造された電極が第１図に図示されてい
る。

イオン選択PVC膜１０は、PVC管１２の端部
に、薄い輪１４として示される重合体接着剤によ
り固定される。

膜から離間した点にて管の内側に挿入されたプ
ラグ１６が、膜１０と接触下にある電解液１８を
保持する働きをする。塩化物化された銀ワイヤ２
０がプラグを介して電解液中に挿入されており、
半電池を形成している。電解液は、塩化カリウム
の溶液である。この形式および他の形式のこの種
の電極は、安定な測定機器であることが分つた。
この種の電極は、管状形式で入手できる。代表的
直径は５mm〜12mmである。代表的寿命は１〜６週
間である。膜１０は消耗すると交換できる。それ
らの価格は、殆んど百ドル〜数百ドルの範囲のも
のであるから、「使い捨て」と称することはでき
ず、価格的に非効率であつた。１〜２mmの直径に
小形化しようとする試みはあまり成功しなかつた
が、これは主に小形の膜を柄管に取り付ける際の
接着剤の分布を制御するのが難しいことによる。

この電極の性能は、半電池構造体に、銀黒およ
び白金黒の一方または両方を包含させることによ
り改良できる。量は少量だけでよい。これを包含
させると、安定性が増大し、NERNST応答が改
善される。

銀黒および白金黒は、それだけで使用されると
きは効果は同等であるが、一緒に使用されると効
果が向上される。これらは、動作上塩化銀と同じ
でないが、塩化銀に対する代替物として使用でき
る。塩化銀は、DC電流の測定に対して低いDC分
極を示すが、高いAC分極を示す。白金黒は反対
の効果を示す。

これらの材料は、半電池を形成するため導線に
焼結される金属−金属塩ペースト混合物に合体で
き、あるいは半電池上の表面上におよび相当に被
覆として適用できるという非常に大きい利点を有
する。これら材料は、蒸発除去できるキヤリヤ中
に銀黒を懸濁した懸濁液に半電池を浸漬すること
により簡単に適用できる。同様に、白金黒は、白
金黒懸濁液中に半電池およびその銀黒被覆を浸漬
することにより適用できる。キヤリヤは、白金黒
の上層を残すように蒸発により除去される。

第２図の半電池は、この方法により作られたも
のである。この半電池は、端部を銀および塩化銀
粒子のペーストで被覆した銀ワイヤ３２を有して
いる。ペーストは、蒸発除去され、 銀および塩化銀粒子は焼結により相互にかつワ
イヤに結合された。半電池は、銀黒および白金黒
のテトラヒドロフランおよび可塑化剤中懸濁液に
浸漬した。次いで、取り出して乾燥させた。この
場合、可塑化剤はエチレングリコールであつた。
取出し後、半電池は、小量のエチレングリコール
を含む銀黒および白金黒の層を残すように乾燥さ
せた。

そのようにして製造された半電池は、第２図に
３４で指示されている。半電池は、PVCの保護
管３６の端部に一部が突出するように挿入され
る。半電池は、その後、上述の種類のカリウムイ
オン選択膜PVC膜溶液中に浸漬される。半電池
は、溶液中に一二度浸漬され、半電池の突出端部
が被覆され、PVC管の端部が密封されるように
する。PVC被覆は、第２図に図示される電極を
得るように乾燥される。

第２図の装置は、２〜３mm直径寸法に作ること
ができるが、その性能は、ドリフトする傾向があ
るため、第１図に図示される装置ほど良好でな
い。それでも、この装置は、銀黒および白金黒材
料が基本半電池材料と混合されるのでなく、後者
の材料上に被覆として形成されるに拘らず、銀黒
および白金黒を排除した装置よりもはるかに良好
である。

第２図の電極は、他の材料層の追加により第１
図の電極と同様に、あるいはそれより良好に作用
するように作ることができる。半電池材料と外部
イオン選択層との間に不動態電解液層が加えられ
る。これは、半電池上に親水性または多孔質有機
材料層を加え、ついでその層を外部イオン選択層
で適所に密封することにより行なうことができ
る。外部層の追加前でも追加後でもよいが、この
吸水層（以下において親水層と呼ぶ）に水を加え
ることができる。水が電解液層材料の一部として
含まれていなければ、第２図の電極の場合と同様
に外層を介して導入できる。このような親水性層
を合体した電極は、第３図および第４図に示され
ている。親水性層は、第３図に見ることができ、
４０で指示されている。

外層４２は、上述のようにカリウム選択PVC
より形成される。親水性層の下の層４４は、白金
黒である。該層の下の層４６は銀黒である。層４
８は、銀ワイヤ５０に結合された焼結銀および塩
化銀である。この装置は、最初の銀−塩化銀半電
池を形成し、そして順次これを、銀黒および白金
黒懸濁液、親水性ゲル材料およびカリウム選択
PVC膜溶液中に浸漬することにより構成された。
層４０は、下記のごとく作られた溶液から形成さ
れた。すなわち、 ４ｍMKC1および150ｍMNaClの100mlの溶液
に３ｇの動物ゼラチン 2.5mlのポリエチレングリコール、および ２mlの10％硝酸銀溶液 を加える。撹拌しながら、緩やかに加熱し、ゼラ
チンを溶解させる。次いで10mlの40％ホルムアル
デヒドを加える。

半電池は、この混合物に浸漬して半電池材料の
下層を被覆し、導線を端部を下にして吊しなが
ら、乾燥させた。

電解液層４０をカリウム選択層４２から分離す
る鎖線は、可塑化剤の可塑化作用の結果として両
者間に明確な境界線がないことを示している。

球根状センサ６０が製造され乾燥されると、セ
ンサは企画された応用を容易にするため支持構造
体の端部に取り付けることができる。第４図にお
いて、球根状センサは、２mmの外径を有するポリ
塩化ビニル管６４の端部にウレタン接着剤６２に
より固定され、患者の血液流中に挿入されるに十
分細い針状電極を形成するものとして示されてい
る。

装置の全体は第５図に画かれているが、この装
置において、管６４は、遮蔽導線６８が延び出る
柄部６６中に延びている。

本発明が他の物理的装置に応用し得ることは、
第６図に画かれているが、この図にあつては、装
置は工業上の応用に適当なパツケージに収容され
ている。しかしながら、もつとも興味のあるのは
生体内カリウムレベル監視である。第３図、第４
図および第５図の針状電極は、多量生産でき、第
１図の電極の費用の何分の１かで作ることができ
る。電極は、患者に挿入し、手術処置中カリウム
レベルを監視するのに使用できる。電極はその較
正を維持し、患者が手術室から看護ユニツトまた
は集中看護室に移す間適所に残して置くだけでよ
い。患者がもはや必要としなければ廃棄される。

電解液層中の重要要素は、親水性材料すなわち
多孔質の有機材料である。これは種々の形式を採
り得る。必要条件は、それが電解液を受け入れ保
持することである。好ましい形式においては、材
料は、浸漬または噴霧工程で半電池上に被覆さ
れ、ついで好ましくは浸漬または噴霧工程により
イオン選択膜材料の上層の追加を可能にするに十
分乾燥できるような液体または半液体に変換し得
るものとすべきである。

使用前に長い浸漬が必要とされないように電解
液層に水を含ませることが有利である。他方、適
用されるとき親水性層に水が含まれているか後で
追加されるかは重要でない。したがつて、例え
ば、親水性材料は、容易に湿潤され半電池材料上
に適用された後乾燥状態となる発泡性プラスチツ
クとし得る。水は、イオン選択上層材量の追加直
前にこの種の材料に加えることができる。しかし
ながなら、品質の綿密な制御をもつとも可能にす
ると思われかつ製造にもつとも廉価である形式
は、電解液層をゲルとして形成することである。
種々の適当なゲルを利用できる。動物性ゲルが満
足できる。種々の樹脂がゲルの形式で商業的に入
手でき、より均質なようである。

第７図には、本発明の方法に使用するための基
準電極が示されているが、この基準電極は、金属
ワイヤ７０より成り、その活性端部７７上にその
金属の塩の被覆７２が設けられている。この基準
電極は、測定および校正の際同様な電解液にさら
されるので、標準KClまたは他の電解液を使用す
る必要がない。好ましい形式では、ワイヤ７０と
して銀線を採用する。内部被覆７２は銀塩化物で
あり、上層７４は銀黒および白金黒であり、外層
７６は塩素イオンと水を含有する蛋白質材料であ
る。このように、基準電極は、第３図の銀ワイヤ
５０および塩化銀被覆４８、および銀黒および白
金黒被覆４４および４６に等価である。

好ましい形式において、基準電極半電池および
イオン選択半電池の材料は同じである。たいてい
の場合、両方とも、銀ワイヤに結合された塩化銀
を有している。一方が銀黒の被覆を有すれば、他
方もそうすべきである。一方が白金黒を有すれ
ば、他方もそうすべきである。

好ましい形式において、基準電極は、塩素イオ
ンと水を含有する極薄の蛋白層で被覆することに
より調整される。これは完成された基準電池を１
〜２時間塩素イオンを含有する動物ゼラチン水溶
液に浸漬することにより遂行できる。

第３図および第７図の電極は、第８図において
カテーテル構造体７８において結合される。こゝ
に図示するものは概略図である。可撓性の三重管
８０は、管の長さに沿つて平行に延びる３つの穴
を備えている。第８図にもつともよく示されるよ
うに、一端は端部取付具８２に固定され、他端は
斜めに切断されている。３つの穴は、参照番号８
３，８４および８５が付されている。第３図のセ
ンサは、穴８３に配されるものとして示されてい
る。多層の感知端部６０は、穴８０の傾斜端部に
露出されている。銀ワイヤ５０は、孔８３を介し
てコネクタ８２まで延びている。エポキシのせん
８６が、選択センサ６０を適所に固定し、孔を密
封している。エポキシの他のせんが、基準電極を
穴８４に適所に固定しており、塩化銀が管の傾斜
端部に露出するようになされている。他の穴はカ
テーテル開口として作用する。

基準電極およびイオン選択感知電極は、コネク
タ８２にて同軸ケーブルの遮蔽網線および中心導
体にそれぞれ接続される。２電極がサンプル溶液
に挿入されるとき、同軸ケーブルが接続される分
析器で感知電極のイオン選択膜にかゝる電位の測
定が可能となる。

第１０図には２チヤンネル分析器が描かれてい
る。図示の測定器は、未知のサンプルまたは既知
の標準溶液中のカリウムレベルを測定するように
配置されている。分析器が、２つの別個の単一チ
ヤンネル器機により形成されるか、２つの別個の
チヤンネルを提供するように時分割式に動作する
単一の機器であるかは問題でない。重要なこと
は、２チヤンネルが、同じサンプルを測定すると
き正確で実質的に対応する指示を与えることであ
る。

図示の測定器１００において、表示１０２、入
力端子１０４および較正または目盛制御器１０６
は、未知サンプルを測定するのに使用されるチヤ
ンネルの一部である。表示１０２は
「PATIENT」なる標記が付されている。他方の
チヤンネルは、「STAT」なる標記が付された表
示１０８、較正または目盛制御器１１０および同
軸ケーブル入力１１２を有している。

図面において、結合電極カテーテル７９は、標
準容液管１１４に挿入され同軸ケーブル１１６に
より較正チヤンネルの入力コネクタ１１２に接続
されるものとして示されている。標準容液管１１
４は、表示１０８の数により指示されるように
4.0mEq.K／Ｌ溶液１２０を含んでいる。較正ノ
ブ１１０は、この数が表示１０４上に現われるま
で回転された。

他のサンプル管１２２は、所定量の血液１２４
を含んでいる。結合電極カテーテル７８が、管１
１４から出されて管１２２内の血液に挿入され、
そして較正ノブ１１０が移動されないと、表示１
０８は変化し、血液サンプル１２４内のカリウム
のレベルを表示するであろう。この例において
は、サンプル１２４内のカリウムレベルを測定す
るき数3.85が表示１０８に現われるものと仮定す
る。

透析されつゝある患者の血液のカリウムレベル
を測定するには、カテーテル取付け結合電極７９
の代わりに、別個のイオン選択電極および基準電
極が使用される。フローセル１３０が、患者の血
液を透析機に供給、帰還するバイパスに直列に接
続されるものと仮定する。カリウムイオン選択電
極１３２および基準電極１３４がセルの近接点に
取り付けられる。両電極は、パツケージの内側に
含まれるセル１４２中に延びるように配置され
る。これら電極は包装の方法は異なつているが、
イオン選択電極１３２は、第３図の電極と同様で
あり、基準電極は第７図の電極と同様である。そ
れゆえ、これら電極は、カテーテル装置７８内の
対応する電極と同様である。

２電極１３２および１３４は、サンプルチヤン
ネル入力１０４に接続された円軸ケーブル１３６
の中心導体および遮蔽網線にそれぞれ接続され
る。セル内の電極１３２および１３４により測定
される血液は血液サンプル１２４と同じであるか
ら、もしもサンプル１２４が直前に吸出されたも
のであり、かつカリウムレベルを変えるような介
在事象がなければ、単位リツトル当り3.85ミリリ
ツトルの等価のカリウムを有するはずである。あ
とは、「PATIENT」表示１０２の数字が3.85に
なるまで較正ノブ１０６を回転すればよい。その
後、表示１０２は、血液内のカリウムレベルが変
わつた場合のみ変わる。カテーテル７８は、標準
溶液１２０内に残される。「STAT」表示１０４
は、4.0を表示し続ける。外科または集中看護看
護婦が、カリウムレベルの表示値が正しいことを
確認しようとする場合、血液サンプル１２４を吸
出して清浄な容器１２２に入れ、電極組立体７８
を管１１４の基準容液１２０から管１２２の血液
サンプルに移す。表示１０８の読取り値は、
「PATIENT」表示１０２に現われる読取値と同
じのはずである。もし読取値に差があれば、その
とき調節されるのは「PATIENT」表示１０２
である。在中電極は、患者から取り出してまた患
者に戻すことなく較正される。

第１１図において、透明のプラスチツクパツケ
ージ１４０は、パツケージの内側に含まれるフロ
ローセル１４２に嵌合されるように排気される。
基準電極１４４およびイオン選択電極１４６は、
セルの長さに沿つて存する開口に取り付けられて
いる。プラスチツクの使捨て可能なキヤツプ１４
８および１５０が、基準または較正溶液で充した
セルの端部を密封している。導線端子１５４およ
び１５６がパツケージ１４０から延び出ており、
圧力接着剤によりパツケージの上縁に接合され、
内部の殺菌性を保護する。このようにして、電極
は予め浸漬されている。電極は分析器に接続で
き、分析器はパツケージを開くことなく較正され
る。使用準備状態となると、パツケージは、セル
にアクセスするためちぎられる。端部キヤツプは
除去され、セルは流管に挿入される。その後、パ
ツケージは完全に除去され、あるいは接着剤を露
出することが望ましくないある種の環境の下で
は、電極の回りを除くすべての部分が除去され
る。

第１２図は、２つの電極が可撓性カテーテル内
において結合電極として一緒に取り付けられる以
外類似の配置を示している。びんのストツパは、
殺菌パツケージ１７０が開放されるときカテーテ
ル管に沿つてコネクタブロツク１６８に向つて摺
動できる。この例では、別個の一時的コネクタ１
７２および１７４が、ブロツク１６８の端子に取
り付けられる。リード線１７６および１７８がパ
ツケージから延び出ており、パツケージが開かれ
る前に較正を可能ならしめる。この場合、パツケ
ージは排気されない。

以上、本発明を特定の具体例について図示説明
したが、多くの変形が可能である。それゆえ、本
発明はこれら図示説明されたものに限定されるも
のではない。