JPH075148A

JPH075148A - 少なくとも１個の電極およびまたはセンサを形成するための物体

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Publication number: JPH075148A
Application number: JP5136204A
Authority: JP
Inventors: Rudolf Alexander Dr Hatschek; ルドルフ・アー・ハチエク; Erich W F Heitz; エリツヒ・ウイーリ・フランツ・ハイツ
Original assignee: AVL Medical Instruments AG
Current assignee: AVL Medical Instruments AG
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1995-01-10
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: EP0574354B1; ATE127226T1; US5507936A; JP2755889B2; EP0574354A1; DE59300526D1

Abstract

(57)【要約】【目的】測定要素およびまたは制御要素およびまたは
陽子交換要素およびまたは励起要素としての働きをする
少なくとも一つの電極およびまたはセンサを形成するた
めに適した、金属酸化物層を備えた物体を提供する。【構成】物体１は固体の担体３とこの担体の上に設け
られた薄い酸化物層６を備えている。この酸化物層は化
学的元素の第５番目または第６番目の周期と元素周期系
の隣のグループ５ａ，６ａ，７ａ，８に所属する少なく
とも一つの金属の少なくとも一つの酸化物およびまたは
ジルコン酸化物からなっている。酸化物層６は単結晶で
あり、従って非常に安定している。物体１は例えば少な
くとも一つの電極を形成するために役立つ。この電極は
陽子供与体および陽子受容体としておよびｐ_H値の測定
および変更および電量測定およびまたは生物学的に活性
の分子を保持するために並びに同時に電極および光学的
センサとして役立つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、担体と、この担体上に
設けられた酸化物層とを備え、この酸化物層が化学的元
素の第５番目または第６番目の周期と元素周期系の隣の
グループ５ａ，６ａ，７ａ，８に所属する少なくとも一
つの金属およびまたはジルコンの少なくとも一つの酸化
物からなっている、少なくとも１個の電極およびまたは
センサを形成するための物体、およびこの物体を備え
た、液体を電量的に検査するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この物体は例えば導電性液体、すなわち
電解液と接触して、陽子供与体およびまたは陽子受容体
とし作用する電極を形成するために設けることができ
る。物体は例えばｐ_H値を測定するために使用可能であ
る。しかし、後述のように、物体はその代わりにあるい
は付加的に、他の目的のための電極およびまたはセンサ
を形成または具備していてもよい。

【０００３】特開平４−５０６４８号公報は、サファイ
ア小板を備えた生物化学センサを開示している。このサ
ファイア小板はｐドーピング材を備えた珪素フィルムを
持っている。珪素フィルムはサファイア小板と反対のそ
の側が、絶縁フィルムによって覆われている。更に、発
光ダイオードが設けられている。この発光ダイオードを
用いて、珪素フィルムの範囲が照明により活性化可能で
ある。すなわち、このセンサは前述の金属酸化物の一つ
からなる層を備えておらず、その珪素フィルムを測定の
ために発光ダイオードによって照明しなければならない
という欠点がある。

【０００４】特開昭５８−１５１３９６号公報は、ガン
マビスマス単結晶の構造体を有するビスマス酸化物およ
び珪素、ゲルマニウム、ガリウムまたはチタンの元素の
酸化物を、電気的抵抗を高めるために加熱し、そして電
気光学的センサを形成するために使用することを開示し
ている。しかしながら、この酸化物は、本発明による物
体の場合の前述の金属酸化物を含んでいない。

【０００５】米国特許第３７２６７７７号明細書には、
イリジウム酸化物層を備えた物体が記載されている。こ
のイリジウム酸化物層は血液や他の液体のｐ_H値を測定
するための電極としての働きをする。この明細書では、
酸化物層の製作のために、特にイリジウム線材がカリウ
ム溶液または苛性ソーダ溶液に浸漬され、その後酸素雰
囲気内でほぼ８００°Ｃまで加熱される。

【０００６】オルスイス（W.Olthuis)、カークホフ(J.
C.van Kerkhof) 、バーグベルド(P.Bergveld)、ボス(M.
Bos) 、リンデン(W.E.van der Linden)著の刊行物" イ
リジウム酸化物の準備およびそのセンサ−アクチュエー
タシステムへの適用 "、センサおよびアクチューエータ
Ｂ、４、１９９１年、第１５１〜１５６頁、Elsevier S
equoiaには、イリジウム酸化物層を備えた物体が開示さ
れている。この物体は水素イオンを放出および受け取る
ための電極としておよび電量滴定のための電極としての
働きをする。この刊行物では、電極を製作するために先
ず最初に、珪素小片とその上に設けられたイリジウムフ
ィルムを備えた担体が作られる。そして、この担体は硫
酸を含む液体内で電気化学的に酸化される。

【０００７】オルスイス（Olthuis)等の刊行物には、１
２０時間の間電解液に電極を浸漬することが陽子交換率
を約１８パーセント低下させ、順々に行われた水酸イオ
ンと水素イオンの２回の濃度測定が、一定の濃度のとき
に２パーセントまたは１パーセントの測定値の偏差を生
じると記載されている。前記米国特許第３７２６７７７
号明細書または前記オルスイス（Olthuis)等の刊行物に
記載された種類の方法によって製作された電極の出願人
の検査では、このような電極は実際に、その陽子受取り
率と陽子放出率と測定感度が時間の経過につれて非常に
変動するという欠点がある。公知の電極の特性のこのよ
うな時間的な変化は、ｐ_H値の測定時だけでなく、電極
がセンサ、すなわち測定要素として、およびまたは制御
要素としておよびまたは励起要素としての働きをする電
極の他の用途のときにも邪魔になる。

【０００８】米国特許第３７２６７７７号明細書では、
この刊行物によって知られているイリジウム酸化物層が
濃紺の色を有する。オルスイス（Olthuis)等の刊行物に
記載された種類の方法による酸化物層の製作は、出願人
の研究および検査では、同様に暗く、ほぼ不透明な酸化
物層を生じる。従って、この刊行物によって知られてい
る種類のイリジウム酸化物層を備えた物体は、酸化物層
が光を通さなければならない光学的な測定方法のための
測定要素としては適していない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、測定要素およびまたは制御要素およびまたは陽子
交換要素およびまたは励起要素としての働きをする少な
くとも一つの電極およびまたはセンサを形成するために
適していて、これらの種類の公知の物体の欠点を除去す
る、少なくとも一つの金属酸化物層を備えた物体を提供
することである。その際特に、測定要素およびまたは制
御要素およびまたは励起要素として物体を使用するため
に、この物体の重要な特性が安定しており、それによっ
て物体が良好に再現可能で正確な測定プロセス、制御プ
ロセスおよびまたは励起プロセスを可能にするようにす
べきである。

【００１０】米国特許第３７２６７７７号明細書および
オルスイス（Olthuis)等によって引用された刊行物によ
り知られているイリジウム酸化物層の構造体は、これら
の刊行物には詳しく記載されていない。出願人の研究お
よび検査により、公知の方法で製作したイリジウム酸化
物層は無定形および多結晶であり、従って非常に小さ
な、例えば0.01mm以下の寸法を有する多数の小さな結晶
からなっていることが判った。更に、陽子交換率と測定
感度の前記変動が酸化物層の無定形および多結晶構造に
よって引き起こされることが判った。なぜなら、このよ
うな構造体は時間の経過と共に大きく変化するからであ
る。無定形および多結晶の酸化物層では、特に異なる結
晶の間に隙間が存在およびまたは発生し、その寸法が変
化する。隙間を有する酸化物層が電解液に接触すると、
電解液は隙間に進入し、それによって電流の通る道を形
成する。この道は酸化物層に部分的にまたは完全に侵入
し、電気的な短絡を生じる。更に、個々の小さな結晶の
間の境界面は特に、隙間が存在するときに、光の屈折、
反射および散乱を生じ、それによって酸化物層の暗い色
と不透明の原因となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、少なくとも、酸化物層の空いた表面範囲を形成する
酸化物層の部分が、単結晶であることによって解決され
る。

【００１２】物体を備えた、液体の電量（クーロン）的
に検査するための装置の場合には、少なくとも、酸化物
層の空いた表面範囲を形成する酸化物層の部分が、単結
晶であり、液体に接触可能な４個の電極が担体に設けら
れ、この電極の一つがｐ_H測定電極としての働きをし、
他の一つが陽子を液体と交換することによって液体のｐ
_H値を制御するための制御電極としての働きをし、他の
一つがｐ_H測定のための標準電極としての働きをし、他
の一つが制御電極に対する対電極としての働きをし、制
御電極が前記金属の一つの少なくとも一つの酸化物から
なる単結晶の酸化物層を備え、４個の電極に電気的に接
続された電子的な測定装置が設けられ、この測定装置が
ｐ_H測定電極と標準電極の間の電位差に基づいて液体の
ｐ_H値を検出し、制御電極と対電極の間で液体を通って
流れる電流を発生し、かつ測定されたｐ_H値が目標値と
同じになるようにこの電流を調節することによって解決
される。

【００１３】物体および装置の好ましい実施形は従属請
求項に記載されている。本発明による物体の酸化物層
は、空いた表面範囲、すなわち空いた空間に直接接し、
固体の材料によって覆われていない表面範囲を有する。
その際、この空いた表面範囲を形成する酸化物層の少な
くとも一部と、特に酸化物層全体が単結晶であり、従っ
て繋がった単結晶の結晶格子を有する。

【００１４】酸化物層の空いた表面範囲は例えば、多角
形、例えば四角形の輪郭または円形の輪郭を有していて
もよいし、環状またはＣ字状でもよい。酸化物層の空い
た表面範囲の大きさは所定の使用目的に依存して、例え
ば少なくとも0.1mm²で、例えば約1000mm²以下であり、
多くの目的のためには0.5 〜100mm²の範囲にある。本発
明によらない種類の公知の無定形および多結晶の酸化物
層は、このような表面寸法の場合には、既に多数の小さ
な結晶および隙間を有する。

【００１５】酸化物層は平らで、いわゆる理想的な表面
を有することができる。この表面は結晶学的な格子平面
によって形成され、この平面内にすべての表面原子が完
全に規則正しく適所に配置されている。この場所の分布
は結晶内部の原子の周期的な配置と一致している。しか
し、実際の表面はこの理想の表面と異なっていてもよ
い。例えば原子の最も上側の層またはグループの層は、
内部の原子に対して全体的に一様にずれていてもよい。
この場合、表面は依然として正確に平らとすることがで
きる。更に、最も上側の層の原子は個々に周期的にずれ
ていてもよく、それによっていわゆる超格子構造が生じ
る。更に、酸化物層の表面と内部の周期性は、異なる種
類の不規則に分布した点の誤差によって妨害され得る。
例えば或る格子の場所では原子は不足していてもよく、
およびまたは少しだけずれていてもよく、およびまたは
取り替え可能である。更に、表面は少なくとも一つの段
を形成していてもよい。

【００１６】酸化物層の理想の構造および表面に対する
酸化物層の前述の相違点は勿論、組み合わせることも可
能である。しかし、酸化物層はばらばらにならないよう
になっており、単結晶であり、一般的には規則的であ
る。酸化物層は、異なるように配向された結晶軸を有す
る、認識可能な境界面によって互いに画成された多数の
小さな結晶から構成すべきではない。

【００１７】本発明では、酸化物層が化学的元素の第５
番目または第６番目の周期と元素周期系の隣のグループ
５ａ，６ａ，７ａ，８に所属する少なくとも一つの金属
およびまたはジルコンの少なくとも一つの酸化物、すな
わち少なくとも一つの遷移金属酸化物からなっている。
その際、酸化物層は好ましくは前記の一つの金属の一つ
または複数の酸化物からなっている。

【００１８】酸化物層が異なる酸化段で酸化可能な金属
の酸化物を備えている場合には特に少なくとも、酸化物
層の表面を形成し空いた空間に接する酸化物層の部分
が、最高の酸化段の酸化物からなっている。これは酸化
物層をそれ以上の酸化に対して保護し、それによって酸
化物層の化学的安定性に寄与する。

【００１９】物体の特に有利な実施形の場合には、酸化
物層がイリジウム酸化物からなっている。その際、前記
の課題に相応して、特に少なくとも、酸化物層の空いた
表面範囲を形成する酸化物層の部分が、最高の酸化段の
酸化物、すなわちIrO₂からなっている。

【００２０】しかし、この酸化物層はパラジウム酸化物
からなっていてもよい。物体の所定の使用目的に依存し
て、酸化物層をニオビウム、ルテニウム、タンタル、タ
ングステン、オスミウム、プラチナ、ジルコンの中の一
つまたは複数の金属の少なくとも一つの酸化物によって
形成すると有利である。

【００２１】本発明に従って少なくとも空いた表面範囲
に設けられた単結晶の酸化物層は、安定した構造を有す
る。更に、多結晶の酸化物層と異なり、単結晶の酸化物
層は内部の境界面を有していない。それにより、酸化物
層が緻密であり、隙間や微小隙間が全く無く、実際の使
用時に隙間が無いままである。従って、酸化物層がその
使用時に液体に接触するときに、液体は酸化物層に侵入
しない。単結晶の酸化物層が内部の境界面を備えておら
ず、隙間が無いので、場合によってはあり得る光学的な
測定が隙間によって妨害されることはない。これらのす
べての特性は、単結晶の酸化物を有する物体が、後述す
る使用の際に、短期間および長期間にわたって、安定し
た良好に再現可能な挙動を示すために寄与する。

【００２２】本発明による物体の有利な実施形の場合に
は、その担体が導電性材料からなる担体部分を備えてい
る。この導電性材料は少なくとも６００°Ｃの温度ま
で、好ましくは８００°Ｃの温度まで耐熱性があり、安
定している。この担体部分は例えば小板によって形成可
能である。この小板はアルミニウム酸化物のような結晶
材料、すなわち透明で色のついていない人工のサファイ
アの片からなっている。物体は更に、絶縁性小板の表面
範囲に設けられた金属の支持材を備えている。この支持
材上に酸化物層が取付けられ、支持材は例えば一つの金
属または場合によっては複数の金属からなっている。こ
の金属の一つの酸化物が酸化物層を形成しているかまた
は複数の酸化物が酸化物層を形成している。酸化物層は
支持材と反対の側にある、最高の酸化段の酸化物からな
る層状の区間と支持材との間に、この支持材に接する移
行区間を備えている。この移行区間は低い酸化段の酸化
物からなっている。このような移行区間の範囲の結晶格
子は同様に、単結晶の理想の構造と相違していてもよ
い。

【００２３】酸化物層がイリジウム酸化物からなる場合
には、特に既存の支持材をイリジウムから構成すること
ができる。この場合、酸化物層はその表面のところにあ
る、IrO₂からなる範囲とイリジウムからなる支持材との
間に更に場合によってはIr₂O ₃からなる範囲を備えてい
てもよい。

【００２４】本発明による物体の有利な実施形の場合に
は、被覆材が設けられている。この被覆材は、例えば電
気的な測定およびまたは制御およびまたは励起のために
役立つ酸化物層の空いた表面を、酸化物層を上から見て
完全に取り囲み、酸化物層の縁部範囲をこの酸化物層の
全縁に沿って被覆している。物体が電気を絶縁する担体
部分と、この担体部分と酸化物層の間に金属の支持材を
備えていると、被覆材は好ましくは支持材の全縁を被覆
する。被覆材は酸化物層と異なる金属からなり、物体の
用途に応じて、例えば液密およびまたは不透明およびま
たは電気絶縁性であってもよい。被覆材は例えば、ドー
ピングされた純粋な珪素または二酸化珪素からなってい
る。既述のように、酸化物層の内部構造と表面はところ
どころ、単結晶の理想の内部構造および理想の表面と異
なっていてもよい。理想の内部構造や理想の表面に対す
るこのようなずれが特に酸化物層の縁部にしばしば発生
するので、前記種類の被覆材は次のような利点を有す
る。すなわち、酸化物層の縁部範囲に存在する、理想の
構造および表面に対するずれが、物体の使用時に作用し
ないという利点を有する。更に、被覆材は金属の支持材
の縁部を、酸化物層に接する空間に対して電気的に絶縁
することができる。

【００２５】酸化物層は多少良好に導電するかあるいは
半導体のように、形成、採寸および担体に配置可能であ
る。酸化物層を備えた物体は既述のように、少なくとも
一つの電極を形成している。酸化物層は物体を電極とし
て使用する場合、例えば導電性液体、すなわち電解液に
接触する。電流が酸化物層と電解液を流れるときに、酸
化物層は陽子供与体およびまたは陽子受容体としての働
きをする。このためには特にイリジウム酸化物からなる
酸化物層が有利である。なぜなら、イリジウム酸化物が
陽子の交換のために、小さな電位、すなわち電極と液体
の間に存在する小さな電位しか必要としないからであ
る。これは例えば、液体内に存在する塩素イオンが酸化
され、塩素として遊離する電位以下である。更に、イリ
ジウム酸化物からある層を備えた電極の場合には、陽子
の交換のために必要な電極電位が水の電気分解を生じる
電位よりも小さい。パラジウム酸化物からなる酸化物層
も、陽子交換のために役立つ電極の形成に適している。

【００２６】電極、すなわち測定電極を形成する、本発
明による物体は、電解液からなる液体のｐ_H値およびま
たはイオンの濃度または活性およびまたは緩衝能を、電
解分析、すなわち例えば電位差分析およびまたは電量分
析およびまたはポーラログラフ式に測定するために、他
の電極、すなわち標準電極と共に、および電気系および
または電子的回路手段と共に使用可能である。標準電極
は例えば少なくとも一部が甘汞または塩化銀からなって
いる。場合によっては、標準電極は同様に本発明による
物体からなり、測定のために液体に接触可能な酸化物層
を備えていてもよい。測定は人体または動物の体の中ま
たは外において例えば血液またはリンパ液または髄液内
で、すなわち脳−脊髄−液体内で行うことができる。更
に、血漿または尿または任意の種類の溶液、例えば乳糖
溶液およびまたはグルコース溶液細胞培養物を含む培養
液内でも測定することができる。

【００２７】本発明による物体は更に、他の電極、すな
わち対電極、および電気およびまたは電子制御手段と共
に、陽子を交換、すなわち放出およびまたは受け取るこ
とによって、電解液のｐ_H値を制御、すなわち影響を与
えかつ変更するために、制御要素として、すなわち加工
電極およびまたは陽子交換電極およびまたは滴定電極お
よびまたは制御電極として使用可能である。

【００２８】ｐ_H値を同時にまたは交互に測定し、制御
するために、例えばｐ_H値のために役立つこのような制
御電極を、対電極やｐ_H値の測定に役立つ対をなした電
極と共に使用することができる。その際、ｐ_H値の測定
に役立つ制御電極の酸化物層は例えば、ｐ_H値の測定に
役立つ電極の酸化物層よりも大きな表面およびまたは厚
さを有する。更に、ｐ_H値の測定および制御のために、
３個またはたったの２個の電極を設けることができる。
更に、ｐ_H値を一定の目標値または調節可能な値に調節
するために、異なる電極を電子式測定および調節手段に
接続可能である。更に、物質の化学的反応によっておよ
びまたは物質またはその他の細胞の物質代謝プロセスに
よってｐ_H値が変更する液体に電極が接触すると、反応
の間または物質代謝プロセスの間、ｐ_H値の一定保持の
ために消費される電気的な荷電量が測定される。これは
化学的な反応時に変換される前記物質の量の程度あるい
は微生物またはその他の細胞の物質交換プロセスの程度
を示す。

【００２９】イリジウム酸化物およびまたはパラジウム
酸化物およびまたは他の前記酸化物の一つを備えた本発
明による物体は、生物学的に活性の蛋白質分子およびま
たはパプチド分子を空いた表面に保持、すなわち吸着す
るためおよびまたは化学的な結合によって固定するため
に使用可能である。その際、前記の分子は例えば酸化物
層に直接堆積してもよいし、およびまたは結合材によっ
て酸化物層に物理的およびまたは化学的に結合してもよ
い。そして、生物学的に活性の分子は特に液体を通す分
子層を形成し、例えば液体に接触する。この液体には物
質が溶解およびまたは分散している。この物質は生物学
的に活性の分離によって、イオン、特に陽子またはヒド
ロオクソニウムイオンまたは水酸化イオンを生じるよう
に、化学的に変更可能である。本発明による物体は更
に、電気的に制御して陽子を受取りおよびまたは放出す
ることによってイオンの量に影響を与えおよびまたは電
解分析的に測定するよう、電極としての働きをする。

【００３０】本発明による物体の特に有利な実施形の場
合には、物体の担体が電気的に絶縁する担体部分、例え
ば一体の平らな小板を備え、この小板上に２個以上の電
極が設けられている。この電極の少なくとも一つが、一
つまたは場合によって複数の前記の金属の少なくとも一
つの酸化物を有する単結晶酸化物層を備え、そして例え
ばｐ_H測定電極としてあるいはｐ_H値の制御およびまた
は滴定のために制御電極およびまたは滴定電極としての
働きをする。更に、例えば小板またはその他の担体部分
上に設けられた電極の少なくとも一つが他の材料からな
り、ｐ_H測定のための標準電極としておよびまたはｐ_H
値の制御およびまたは電解分析的な滴定およびまたは電
量測定のための対電極としての働きをする。例えば絶縁
する小板の平らな面はｐ_H測定電極、この電極に付設さ
れた標準電極、制御電極およびまたは陽子交換電極およ
びまたは滴定電極およびこの電極に付設された対電極を
備えることができる。小板からなる担体部分は更に、少
なくとも一つの他の部分と共に、分析すべき液体、特に
微生物またはその他の細胞の培養物を含む培養液体を収
容するための、空いた、すなわち空の空間を画成してい
る。この空間は固体材料を含まず、特にすべての側が周
囲に対して密閉されている。その際、電極がこの空間に
接しているので、電極は液体に接触可能である。電極は
並べて近づけて配置可能であり、比較的に小さな寸法と
することができ、例えば包絡円または包絡正方形内に配
置可能である。この包絡円または正方形の直径または辺
の長さはせいぜい１０ｍｍまたはそれどころかせいぜい
５ｍｍである。これは非常に少量の液体およびまたは細
胞培養物を非常に迅速に検査することができる。その
際、例えばｐ_H値が一定に保持されたときに、微生物ま
たはその他の細胞から物質代謝プロセス時に培養液に放
出される酸の量を電量的に測定することができる。この
酸の量は例えば細胞の活力の程度と薬または環境有害物
質による影響の程度を示す。

【００３１】酸化物層は薄く採寸することによって光を
通すようにおよび透明に並びに多少澄んでいて色がつい
ていないようにすることができる。担体または酸化物層
を持つこの担体の少なくとも一つの範囲は同様に、光を
通すようにおよび例えば透明に形成可能である。これに
より、酸化物層を通過する光によって、酸化物に接する
空間内で酸化物層に付着する生物学的に活性の分子およ
びまたは生きた細胞の光学的な測定およびまたは顕微鏡
的な検査を行うことができる。

【００３２】電極または電極の一部を形成する本発明に
よる物体の酸化物層は更に、患者または動物の神経索に
直接およびまたは導電液体を介して導電的に接続可能で
ある。そして、この電極は、例えば同様に本発明による
物体を備えた他の電極と協働して、および電子的な測定
手段およびまたは制御手段と協働して使用可能である。
それによって、神経信号の測定量、例えば電圧およびま
たは電流およびまたは時間的な経過を測定することがで
き、およびまたはこのような信号を発生させることがで
きる。その際、酸化物と共に電極を使用すると、せいぜ
い小さなガルヴァーニ分極しか発生せず、従って電極と
神経索の間の接触電位差が小さいかほとんど発生しない
という利点がある。神経信号の測定およびまたは励起は
例えば診断およびまたは治療のために利用可能である。

【００３３】単結晶の酸化物層は例えば高真空内で薄膜
技術方法によって作ることができ、同時に担体に取付け
可能である。その際、酸化物層は特に担体の金属支持材
によって形成された表面に取付けられる。イリジウム酸
化層を製作するために、例えばサファイア小板からなる
電気絶縁性の担体部分上に、最初の蒸着プロセスでイリ
ジウムの蒸着によって、純粋なイリジウムからなる金属
の支持材を形成することができる。直接続く第２の蒸着
プロセスで、この金属の支持材上に他のイリジウムを蒸
着し、同時に担体部分を含む空間内に酸素を入れる。こ
の担体部分は少なくとも第２の蒸着プロセスの間、ほぼ
６００〜８００°Ｃに加熱される。第２の蒸着の際に、
金属支持材上には単結晶のイリジウム酸化物層が形成さ
れる。同様に、単結晶の金属酸化物層が他の前記金属の
一つによって形成可能である。

【００３４】電気絶縁性の担体部分が金属酸化物層を備
えた少なくとも一つの電極に加えて、塩化銀からなる標
準電極およびまたはプラチナからなる対電極を持ってい
ると、銀またはプラチナを担体部分に蒸着可能であり、
銀は後から塩素を含む液体によって塩化銀に変換可能で
ある。同様に、異なる電極に導電的に接続された条導体
が担体部分に蒸着可能である。これは多数の電極を形成
およびまたは具備する物体の低コストの製作を可能にす
る。

【００３５】しかし、金属酸化物を蒸着によってではな
く他の方法で製作した担体の金属支持材上に取付け可能
である。更に、酸化物層は酸化物単結晶の育成およびそ
れに続く切断およびまたは研磨によって作ることができ
る。その際形成された板は担体に固定可能である。

【００３６】本発明による物体の有利な実施形の場合に
は、酸化物層の厚さは少なくとも５０ｎｍ、せいぜい１
ｍｍである。酸化物層が薄膜技術で作られると、その厚
さは例えば１００ｎｍ以下にすることができる。ｐ_H値
の測定または緩衝能の測定のための物体の場合には、酸
化物層を例えば１００〜３００ｎｍの厚さに形成すると
有利である。このような比較的に薄い厚さは、迅速な測
定を可能にする。物体がｐ_H値を変更する働きをする場
合には、酸化物層を厚く形成すると有利である。それに
よって、酸化物層は充分な量の陽子を放出およびまたは
受け取ることができるからである。その際、酸化物層は
例えば少なくとも３００ｎｍから、もしかすると約６０
０ｎｍ以上の厚さを有する。光学的な測定のためには、
酸化物層をせいぜい約３００ｎｍの厚さにし、それによ
ってできるだけ光を吸収しないようにすると有利であ
る。

【００３７】

【実施例】図に示した実施例に基づいて本発明の対象物
を説明する。図１〜３、図６および図７〜９は略図であ
り、縮尺通りの寸法を有していない。

【００３８】図１と図２に示す物体１は担体、すなわち
キャリア３を備えている。この担体は小板４を備えてい
る。小板は電気的に絶縁する担体部分を形成し、酸化ア
ルミニウムの板状の結晶片、すなわち透明で好ましくは
少なくともほぼ無色の人工のサファイア片からなってい
る。小板４の一方の平らな面上には、同様に担体３に所
属するイリジウム層からなる金属の支持材５が設けられ
ている。この支持材の輪郭寸法は、図２の平面図で、例
えば小板４の輪郭寸法よりも幾分小さくなっている。こ
れにより、小板は平面図で見てすべての側から支持材５
を取り囲む縁領域を備えている。支持材５は例えばやや
縦長のほぼ長方形の輪郭形状を有し、その小板４側の表
面５ａには、それに固定連結および永久的に連結され
た、酸化イリジウムからなる単結晶の酸化物層６を備え
ている。支持材５と反対側の表面を形成する酸化物層６
の部分は、冒頭で述べたように、IrO₂からなっている。
これに対して、支持材５に隣接する酸化物層６の部分は
冒頭で述べたように、必要とあらば弱く酸化することが
でき、Ir₂O₃で作ることができる。酸化物層６は図２に
おいて四角形の輪郭を有しているが、円形でもよいし、
他の形でもよい。酸化物層６の四角形の縁はその一部が
支持材５の縁と面一になっている。しかし、酸化物層６
は支持材５の一部だけしか覆っていない。酸化物層６で
覆われていない支持材５の部分には、導電体７が例えば
ろう付けによって固定されている。電気的な絶縁を行
う、例えば他の元素を組み込まない（ドーピングされて
いない）、蒸着された純粋な珪素からなる被覆材８は、
図２の平面図で見て酸化物層６を取り囲み、酸化物層の
縁範囲をその全周に沿って、物体１に接する空間に対し
て液密的に覆う。被覆材８は更に、少なくも酸化物層の
縁と面一になっている支持材５の縁部分を、物体１に接
する空間に対して液密的に覆う。被覆材８は窓を画成し
ており、この窓内では酸化物層６が空いた表面範囲６ａ
を有する。この表面範囲は物体１を取り囲む空間に直接
接している。酸化物層６を覆っていない、導体７に接続
された支持材５の区間は、被覆材８によって覆われてい
ない範囲内で、例えば接着剤およびまたは合成樹脂から
なる電気的な絶縁物９によって覆われている。

【００３９】図３に示した、全体を１１で示した測定装
置は、二つの測定要素、すなわち電極１２，１３を備え
ている。両電極１２，１３は電解液、すなわち溶けた少
なくとも一つの電解質を含む液体１５内に挿入されてい
る。この電解液は例えば任意の種類の容器１６内に存在
する血液または血漿からなっている。測定電極およびま
たは加工電極としての働きをする電極１２は少なくとも
一部が物体１からなり、例えばこの物体を保持するホル
ダーを備えている。その際、電極１２は、酸化物層６が
液体１５に接触するように配置されている。電極１３は
標準電極としての働きをし、例えば甘汞または塩化銀か
らなる、液体１５に接触する区間を備えている。

【００４０】両電極１２，１３は導電体によって電子式
測定装置１７に接続されている。この測定装置はケーシ
ングを備えた測定機器からなっている。このケーシング
内には、電源と電気的および電子的な回路手段が設けら
れている。測定機器は更に、少なくとも一つの手動操作
可能な操作要素１８、例えば複数個の操作要素、表示装
置１９および必要とあらば記録装置を備えている。測定
装置１１は、液体１５のｐ_H値および例えば液体の緩衝
能を測定するよう形成されている。この場合例えば操作
要素１８の一つによって、ｐ_H値または緩衝能を測定す
るために役立つ運転方法を選択的に調節することができ
る。

【００４１】電流が両電極１２，１３を通って、および
特に電極１２に所属する物体１の酸化物層５を通って、
並びに液体を通って流れるときに、酸化イリジウムは酸
化還元反応によって陽子を受け取るかまたは放出する。
このプロセスは次式によって簡単に表すことができる。

【００４２】

【化１】例えば冒頭で挙げた米国特許第３７２６７７７号明細書
によって知られているように、電極電位を測定すること
によってｐ_H値を検出することができる。電極１２，１
３による電位差測定が行われた。この電極は液体１５に
接触する酸化イリジウムまたは甘汞あるいは塩化銀から
なる表面を有する。測定結果は図４のダイヤグラムに示
してある。このダイヤグラムには横軸にｐ_H値が記入さ
れ、縦軸に両電極の間の電位Ｕが記入されている。ｐ_H
値と電位Ｕの関係は、ｐ_H値の少なくともほぼ４〜９の
範囲において線形であり、直線２１によって表されてい
る。この場合、ｐ_H値は電位が小さくなるにつれて大き
くなる。測定機器１７は、測定量として電位Ｕを測定
し、ｐ_H値を直接表示するよう形成されている。測定値
が短期間でも長期間でも正確に再現可能であることが測
定によって判った。

【００４３】物体１を備えた電極１２は、電量測定、あ
る意味では電解分析的な滴定を行うためおよびその際の
液体の緩衝能を測定するために、液体１５のｐ_H値を制
御およびまたは変更するのにも役立つ。電極１３は例え
ばｐ_H測定の場合のように、甘汞区間あるいは塩化銀区
間またはこのような区間の代わりに、液体１５に接触し
ているプラチナからなる区間を備えることができる。

【００４４】電量測定およびまたは電解分析的な滴定を
行うために、冒頭で挙げたオルスイス（Olthuis)の刊行
物等から知られているように、酸化物層６は例えば測定
または滴定の前に、陰極の電流によって減らされ、陽子
が飽和される。測定中、両電極１２，１３と液体１５を
通って一定の電流が流れる。この場合、電極１２は陽極
として働き、予め陽子を備えたその酸化イリジウムが陽
子を液体１５に放出する。

【００４５】図５のダイヤグラムでは、横軸に時間ｔが
記入され、縦軸にＵ_Tで示した両電極間の電位が記入さ
れている。ダイヤグラムには更に、曲線２３が概略的に
記入されている。この曲線は、電解分析式あるいは正確
に言うと電量式の測定およびまたは滴定の場合、時間ｔ
と電位Ｕ_Tの間の関係を示す。測定時に酸化イリジウム
が陽子を放出するときに、ｐ_H値は時間ｔの経過と共に
減少し、このｐ_H値の程度を示す電位Ｕ_Tが増大する。
曲線２３は湾曲した移行部によって互いに接続されたほ
ぼ真っ直ぐな曲線区間２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有す
る。中央の最も急傾斜の曲線区間２３ｂは、比較的に塩
基性の状態から比較的に酸性の状態への移行に相当す
る。液体１５の緩衝能は、観察したｐ_H値の範囲で曲線
の傾斜が緩やかであればある程大きい。

【００４６】測定装置１７の電子的な回路手段は例えば
次のように形成されている。すなわち、緩衝能を検出す
るための運転方法においいて、図５に示した種類の測定
または滴定を行うように、かつｐ_H値の程度を示す電位
Ｕ_Tと緩衝能の程度を示す微分商ｄＵ_T／ｄｔを検出す
るよう形成されている。電子測定装置１７は更に、所定
のｐ_H値のための微分商からあるいは連続的に緩衝能を
ほとんど連続的に計算し、その値を表示装置に表示する
ことができる。図６に示した装置は全体が測定要素３１
と呼ばれ、物体１を備えている。この物体は光学的なセ
ンサとしておよび電極としての働きをする。図６に示し
た物体１は図１に示した物体１と類似するよう形成され
ている。この場合、両物体の一致部分には同じ参照符号
が付けてある。図１に示した物体１の支持材５はイリジ
ウムによって形成されているが、図６に示した物体１の
場合には導電性の金属製支持材５は例えば光を良好に通
すイリジウムまたは錫製の薄い層からなっている。測定
要素３１に所属する物体１の金属製支持材５と酸化物層
６は、サファイアのディスクからなる小板４と同様に、
光を通し、少なくともほぼ透明で透き通って見えるよう
に薄く形成されている。測定要素３１の物体１は概略的
に示したホルダー３３に固定され、光線放射器３９と受
光器４０を備えている、およびまたは光線放射器と受光
器に接続されている。光線放射器３９は小板４、支持材
５および酸化物層６を通って光を放射するよう形成され
ている。その際、放射装置は好ましくは、酸化物層６の
空いた表面領域６ａに対して、９０°と異なる角度をな
している。受光器４０は例えば、光線放射器３９から酸
化物層６に放射され、その表面で反射した光を受光し、
電圧に変換するよう形成されている。光線放射器と受光
器は例えば発光ダイオードまたはフォトダイオードと必
要とあらば光導体を備えている。この発光ダイオードお
よびフォトダイオードには導電体４１または４２が接続
されている。

【００４７】測定要素３１を使用するために、測定要素
３１に所属する物体１の酸化物層６の空いた表面範囲６
ａに、生物学的に作用する分子４６が塗布されている。
その際、分離４６は吸着力によって酸化物層に結合さ
れ、およびまたは化学結合によって酸化物層に固定され
ている。従って、分離は酸化物層６に多少固着され、液
体を通す分子層４７をこの酸化物層上に形成する。分離
４６は少なくとも一つの蛋白質およびまたはペプチドか
らなり、すなわち酵素、例えばグルコース−酸化酵素を
形成する。測定要素３１は溶解したグルコースを含む液
体の測定を行うための測定装置の一部としての働きをす
る。測定要素３１は例えば図３に示す２個の電極１２，
１３に加えて、容器１６内あるいはこの容器に対応する
容器内に配置可能である。測定要素３１の両電極１２，
１３と導体７，４１，４２はグルコースを調べるための
測定機器に接続可能である。

【００４８】例えば溶解した検査すべきグルコースを含
む液体が容器内で測定要素３１に接触すると、溶解した
グルコースは分子４６に達し、この分子によって一時的
に結合される。測定を実施する際には、光が光線放射器
３９から小板４、支持材５および酸化物層６を通って分
子層４７へ放射される。この光は表面範囲６ａでは酸化
物層６の屈折率、この酸化物層に接する媒体の屈折率、
放射方向および光の波長に依存して完全に反射するかま
たは一部が反射し、一部が屈折する。分子層４７の屈折
率はそれに接する液体の屈折率と異なっており、更に分
子層に一時的に結合されたグルコースによって変更可能
である。従って、放射方向および光の波長を適切に定め
ることにより、分子層４７に結合されたグルコースが反
射した光と屈折した光の比を変えることができる。それ
により、光学的または電子光学的測定によって、分子層
４７への溶解したグルコースの堆積を検査することがで
きる。

【００４９】グルコース酸化酵素からなる分子４６は、
それに達したグルコースをグルコン酸に酸化する。それ
により、グルコースを含む液体のｐ_H値は小さくなる。
両電極１２，１３と測定要素３２に連結された測定機器
は両電極１２，１３によってｐ_H値を測定する。更に、
測定機器は電極１３と測定要素３１によって形成された
電極との間で液体を通って流れる電流を発生し、この電
流の方向と強さを次のように制御する。すなわち、測定
要素３１が陽子を受け入れおよびまたは場合によっては
放出することによってｐ_H値を所定の目標値に調節する
よう制御する。更に、測定機器は、測定の間ｐ_H値の一
定保持のために必要な荷電量を測定するよう形成されて
いる。この荷電量は液体内に元から存在しグルコン酸に
酸化されるグルコースの量の程度を表す。

【００５０】測定要素３１の種類の測定要素はグルコー
スを含む液体の検査のためだけでなく、他の多数の検査
のためにも使用可能である。この検査の場合、酸化物層
に保持された少なくとも一つの蛋白質およびまたはペプ
チドの生物学的に活性である分子が、液体に溶けたおよ
びまたは分散した検査すべき物質に作用する。例えば、
抗体分子または抗原分子を酸化物層に塗布し、免疫検査
を行うことができる。

【００５１】電量測定用の測定装置は図７に示した、セ
ンサ５０を形成する機器を備えている。このセンサは担
体５３を有する本体５１を備えている。この担体は電気
的な絶縁を行う、サファイア板からなる四角形の小板５
４によって形成されている。小板５４は図７において上
側のその平らな面に、図８に示す４個の電極、すなわち
ｐ_H測定電極５６、制御−およびまたは陽子交換−およ
びまたは滴定電極５７、標準電極５８および対電極５９
を備えている。各電極は小板上に設けられた条導体５６
ａまたは５７ａまたは５８ａまたは５９ａに導電的に接
続されている。測定電極５６は図８の平面図で見て完全
な円の形の区間を有する。制御−およびまたは陽子交換
−およびまたは滴定電極５７は測定電極５６をほぼ取り
囲んでいる。すなわち、条導体５６ａの通過を可能にす
る隙間を除いて取り囲んでいる。従って、制御−および
または陽子交換−およびまたは滴定電極はほぼＣ字状で
あり、上記隙間を有する円環を形成し、測定電極５６よ
りもはるかに大きな表面を有する。両電極５８，５９は
それぞれ、電極５７と比較して狭い、ほぼ半円形の弧を
形成し、電極５７の外側縁部の区間に沿って延びてい
る。４本の条導体は小板５４の四角形の片を形成する小
板の縁部の区間まで延びている。

【００５２】測定電極５６と、図９に一部を示した制御
−およびまたは陽子交換−およびまたは滴定電極５７
は、小板５４上に直接設けられた、純粋なイリジウムの
蒸着層からなる金属の支持材６５と、この支持材に載っ
ている、酸化イリジウムからなる単結晶の酸化物層６６
とを備えている。条導体５６ａ，５７ａは電極５６また
は５７の支持材に接続しているイリジウム層からなって
いる。標準電極５８は塩化銀からなり、それに接続され
た条導体５８ａは銀からなっている。対電極５９とそれ
に接続された条導体５９ａはプラチナからなっている。
電極は冒頭で述べたように、蒸着および付加的な手段に
よって作ることができる。条導体は同様に蒸着によって
形成可能である。

【００５３】異なる電極および条導体の間には、これら
を分離する隙間が設けられている。電極５６，５７を形
成する支持材６５と酸化物層６６の縁部は更に、図９に
おいて電極５７の外側縁部のところに示す、電気的に絶
縁する被覆材６８によって、液密に覆われている。この
被覆材は例えば蒸着された、ドーピングされていない純
粋な珪素または二酸化珪素からなっている。

【００５４】電極を備えた担体５３の側には、小板７１
が設けられている。この小板は電極５６，５７，５８，
５９のグループに対して同心的な貫通する穴７１ａを備
えている。この穴の直径は電極のグループの包絡円の直
径とほぼ同じである。

【００５５】更に、同様に小板からなる蓋部材７３が設
けられている。この蓋部材は小板５４と反対の小板７１
の側に載り、この小板の穴７１ａに挿入された突起７３
ａを備えている。小板５４，７１と蓋部材７３は共に、
穴７１ａの空いた部分によって形成されかつ周囲に対し
て密閉された、分析すべき液体を収容するための中空室
７５を画成している。蓋部材７３は二つの通路を備えて
いる。この通路は突起７３ａの縁部と穴７１ａの縁部の
間で中空室７５に開口し、検査すべき液体のための入口
７３ｂと出口７３ｃを形成している。

【００５６】小板７１は電気的な絶縁を行い、例えば合
成樹脂からなっている。しかし、無機質のガラスによっ
て形成してもよい。蓋部材７３は例えば合成樹脂からな
っている。小板５４と蓋部材７３は固定手段、例えば締
付け装置によって取り外し可能に互いに保持されてい
る。小板７１は小板５４または蓋部材７３に取り外し不
能に連結されているかあるいは小板５４によっておよび
蓋部材７１によって、この蓋部材と小板５４の間で取り
外し可能に挟持可能である。更に、小板７１は場合によ
っては図７と図９に示すごとく、電極５８，５９の外側
縁部範囲に載っていてもよい。しかし、この電極は完全
には被覆されないので、すべての電極５６，５７，５
８，５９が中空室７５に隣接する。上から見て中空室７
５内にある、イリジウムからなる条導体５６ａの区間
は、例えば蒸着された珪素からなる絶縁物によって中空
室７５に対して被覆されている。しかし、電極５６が他
の電極の中心にある円形の区間に加えて、この区間に保
持された、少なくとも中空室７５の縁部まで延びる真っ
直ぐな区間を備えていてもよい。この真っ直ぐな区間は
酸化イリジウム層を備え、絶縁物によって被覆されてい
ない。蒸着された電極の厚さは図７と図９において誇張
して示してある。センサを組み立てたときに中空室７５
が周囲に対して密閉されるようにするために、場合によ
っては、電気的に絶縁し弾性的に変形可能なシールおよ
び絶縁材料からなる層を、電極５８，５９を取り囲みか
つ小板７１によって覆われた小板５４の範囲におよび条
導体の間に並びに条導体に取付け可能である。

【００５７】センサ５０を有する測定装置は電子的な測
定機器７７、すなわち図８においてブロック線図で示し
た測定機器を備えている。条導体５６ａ，５７ａ，５８
ａ，５９ａは例えばプラグソケットを介して電子的な回
路手段を備えた測定機器７７に導電的に接続されてい
る。この測定機器は測定増幅器７８を備えている。この
増幅器の入力部はｐ_H測定電極５６および標準電極５８
に接続されている。測定機器７７は更に、電気的に調節
可能な電源７９を備えている。この電源の出力部は制御
−およびまたは陽子交換−およびまたは滴定電極５７
と、対電極５９に接続されている。測定機器７７には更
に、測定−および調節回路８０が所属している。この測
定−および調節回路は例えばデジタルで作動するプロセ
ッサを備えている。更に、表示−およびまたは調節回路
８０が測定増幅器７８の出力部、電源７９の調節接続部
および表示−およびまたは記録装置８１に接続されてい
る。

【００５８】センサ５０と電子的な測定機器７７を有す
る測定装置は例えば、物質代謝プロセス時に細胞培養の
生きた細胞によって排出される酸の量を測定するために
使用される。測定を行うために、培養液とこの培養液内
に浮遊する細胞とからなる検査すべき懸濁液の試料が、
入口７３ｂから中空室７５に入れられる。それによっ
て、懸濁液は中空室７５を例えば完全に満たす。その
後、センサ内で或る時間にわたって細胞から放出される
酸の量を測定することができる。その際、測定−および
調節回路８０は培養液のｐ_H値の程度を示す、ｐ_H測定
電極５６と標準電極５８の電位差を測定する。更に、電
源７９は制御−およびまたは陽子交換−およびまたは滴
定電極５７と対電極５９との間で培養液を通って流れる
直流を発生する。この直流は同じ形でもよいし、連続す
るパルスからなり、制御−およびまたは陽子交換−およ
びまたは滴定電極５７が培養液から陽子を受け取るよう
になっていてもよい。電極５７の陽子受取りが細胞から
放出される酸の陽子の量を補償し、培養液の瞬間的なｐ
_H値が手動操作可能な調節要素によって調節された、細
胞の発育にとって所望である所定の目標値に等しくなる
ように、測定−および調節回路８０は電源７９を調節す
る。更に、測定−および調節回路８０は例えば手動調節
可能な所定の測定時間の間制御−およびまたは陽子交換
−およびまたは滴定電極５７と対電極との間で培養液を
通って流れる電流を積算し、そして測定時間の間培養液
のｐ_H値を一定保持するためにこの培養液を通って流れ
る電気的な荷電量を検出する。この荷電量は細胞から放
出される酸の量の程度を表す。表示−およびまたは記録
装置８１は例えば荷電量またはこの荷電量に比例する量
と場合によってはｐ_H値を表示およびまたは記録する。

【００５９】測定を実施した後で、出口７３ａを経て中
空室７５を空にし、中空室７５を洗浄することができ、
およびまたは必要な場合には中空室７５を画成する部材
を洗浄するために小板５４からカバー部材７３を一時的
に分離し、その後再び新しい試料を中空室７５に入れる
ことができる。

【００６０】培養液が中空室に入れられる前に、例えば
薬または環境毒からなる物質を、培養液に添加すること
ができる。細胞に対するこの物質の作用が検査される。
更に、必要とあらば測定のために、酸素または他のガス
を培養液に溶かすことができる。更に、センサ５０また
は測定時にこのセンサ内に存在する少なくとも懸濁液
を、細胞の発育のための望ましい温度に加熱または冷却
することができる。すなわち、センサ５０はある意味で
は小型のバイオリアクターを形成し得る。このバイオリ
アクターでは細胞が栽培され、その物質代謝が検査され
る。

【００６１】図１０に示す装置９０は、多重センサを形
成し、担体９３を有する本体９１を備えている。この担
体は主構成部分として、サファイア板からなる小板９４
を備えている。この小板上には、複数個、すなわち例え
ば４個の電極グループ９５と、条導体グループ９５ａが
取付けられている。各電極グループ９５は電極５６，５
７，５８，５９と同様に設けられた４個の電極を備えて
いる。各条導体グループ９５ａは４本の条導体を備えて
いる。この条導体はそれぞれ電極に接続されている。図
１０では例えばすべての条導体が、四角形の小板９４の
一つの同じ辺のところで終わっている。小板９４は蓋部
材７３に一致する蓋部材９７、および小板７１に一致す
る、各電極グループ９５のための見えない小板と共に、
検査すべき液体を収容するための中空室を画成する。更
に、蓋部材９７は入口と出口を備えていてもよい。この
入口と出口は入口７３ｂまたは出口７３ｃと同様に所属
の中空室に開口している。装置９０は測定機器と共に、
複数の試料を同時に検査することができる。

【００６２】本発明による物体はいろいろな観点から変
更可能である。例えば、上記の異なる実施例の特徴を互
いに組み合わせることができる。更に、サファイアによ
って形成された小板４または５４または９４を、金属材
料またはセラミック材料からなる小板あるいは小板状で
ない部材によって置き換え可能である。更に、支持材５
は既述の金属、すなわちイリジウム、インジウムまたは
錫の一つで作る代わりに、他の金属材料または非金属材
料で作ることができる。支持材６５はイリジウムで作る
代わりに同様に、他の金属で作ることができる。

【００６３】図７に示したセンサの場合には、入口７３
ｂと出口７３ｃを省略し、分析すべき試料をピペット等
によって、蓋部材７３を取り外すことによって一時的に
開放した中空室に入れることができる。これと同じこと
が、図１０に示した、多重センサを形成する装置９０に
も当てはまる。更に、４個以上、例えば６個または２４
個の電極グループが同一の一体の電気絶縁性小板上に配
置されている多重センサを形成する装置を設けられてい
る。更に、蓋部材７３，９７およびまたは場合によって
は図７と図１０に示した装置またはセンサの担体５３，
９３は透明に形成可能である。それによって、装置また
はセンサ内に存在する細胞を、顕微鏡によっておよびま
たは光学的な分析方法によって検査することができる。

【００６４】生物学的に活性である分子を保持、すなわ
ち吸着およびまたは固定するために図６の酸化物層を備
えた物体が電極としての働きをし、光学的な測定が不可
能でもよいときには、支持材５は例えばイリジウムで不
透明に形成することができ、勿論光線放射器３９や受光
器４０を省略することができる。これに対して、分子の
吸着およびまたは固定のために役立つ酸化物層を備えた
物体が光学的な測定を可能にし、そして電極としての働
きをする必要がないときには、場合によっては支持材６
を電気絶縁材料で形成するかまたは省略することができ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明による物体
は、測定要素およびまたは制御要素およびまたは陽子交
換要素およびまたは励起要素としての働きをする少なく
とも一つの電極およびまたはセンサを形成するために適
していて、これらの種類の公知の物体の欠点がないとい
う利点がある。その際特に、測定要素およびまたは制御
要素およびまたは励起要素として物体を使用するため
に、この物体の重要な特性が安定しており、それによっ
て物体が良好に再現可能で正確な測定プロセス、制御プ
ロセスおよびまたは励起プロセスを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸化物層を備えた、電極としての働きをする物
体の断面図である。

【図２】物体の平面図である。

【図３】２個の電極を備えた測定装置を示す図である。

【図４】ｐ_H値に対する電位の依存関係を示すダイヤグ
ラムである。

【図５】電量測定およびまたは電解分析滴定を示すため
のダイヤグラムである。

【図６】電解分析および光学測定のための物体の断面図
である。

【図７】電極のグループを備えた担体と、液体を収容す
るために役立つ空間を備えたセンサの断面図である。

【図８】電極を備えた、図７に示したセンサの担体の面
の平面図と、電子測定機器のブロック線図である。

【図９】図７においてＩＸで示した部分の拡大図であ
り、図７に示したセンサの付加的な部分を示す図、

【図１０】電極の複数のグループを支持する担体を備え
た装置の平面図である。

【符号の説明】

３，５３，９３担体５，６５支持材６，６６酸化物層６ａ表面範囲８，６８被覆材５６，５７，５８，５９電極７５空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０１Ｎ 21/47 Ｚ 9118−2Ｊ 7363−2ＪＧ０１Ｎ 27/46 ３５３Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】担体と、この担体上に設けられた少なく
とも一つの酸化物層とを備え、この酸化物層が空いた表
面範囲を有し、酸化物層が化学的元素の第５番目または
第６番目の周期と元素周期系の隣のグループ５ａ，６
ａ，７ａ，８に所属する少なくとも一つの金属およびま
たはジルコンの少なくとも一つの金属酸化物からなって
いる、少なくとも１個の電極およびまたはセンサを形成
するための物体において、少なくとも、酸化物層の前記
の空いた表面範囲を形成する酸化物層の部分が、単結晶
であることを特徴とする物体。
【請求項２】少なくとも一つの酸化物層がイリジウム
酸化物からなっていることを特徴とする請求項１の物
体。
【請求項３】少なくとも一つの酸化物層がパラジウム
酸化物からなっていることを特徴とする請求項１の物
体。
【請求項４】少なくとも一つの酸化物層が、ニオビウ
ム、ルテニウム、タンタル、タングステン、オスミウ
ム、プラチナの元素の少なくとも一つの酸化物を有する
ことを特徴とする請求項１の物体。
【請求項５】物体が酸化物層のために金属の支持材を
備え、この支持材上に酸化物層が設けられていることを
特徴とする請求項１の物体。
【請求項６】少なくとも一つの酸化物層が唯一の金属
の酸化物からなり、金属の支持材がこの金属からなって
いることを特徴とする請求項５の物体。
【請求項７】担体がアルミニウム酸化物からなる担体
部分を備え、この担体部分上に、金属の支持材を形成す
る金属製の層が設けられていることを特徴とする請求項
５の物体。
【請求項８】担体部分がサファイア片からなっている
ことを特徴とする請求項７の物体。
【請求項９】少なくとも一つの酸化物層と異なる材料
からなる電気を絶縁する被覆材が設けられ、この被覆材
が金属の支持材と酸化物の層の縁部を、物体に接する空
間に対して被覆していることを特徴とする請求項５の物
体。
【請求項１０】被覆材が珪素または二酸化珪素からな
っていることを特徴とする請求項９の物体。
【請求項１１】少なくとも一つの酸化物層の表面範囲
が光を通すことを特徴とする請求項１の物体。
【請求項１２】一つの同一の担体が酸化物層を備えた
少なくとも１個の電極と、少なくとも１個の付加的な電
極を備え、この付加的な電極の被覆されていない表面
が、酸化物層と異なる材料によって形成されていること
を特徴とする請求項１の物体。
【請求項１３】少なくとも１個の付加的な電極を形成
するための、酸化物層と異なる材料が、塩化銀、甘汞ま
たはプラチナからなっていることを特徴とする請求項１
２の物体。
【請求項１４】担体が電気を絶縁する担体部分を備
え、この担体部分が、互いに離して設けられた、電極と
しての働きをする少なくとも２個の酸化物層を備えてい
ることを特徴とする請求項１の物体。
【請求項１５】液体のｐ_H値の測定、液体のイオン濃
度の測定、液体の緩衝能の測定、電気的な神経信号の検
出、電気的な神経信号の誘導の少なくとも一つを行う、
少なくとも一つの電極を形成するための物体であって、
担体と、この担体上に設けられた少なくとも一つの酸化
物層とを備え、この酸化物層が空いた表面範囲を有し、
酸化物層が化学的元素の第５番目または第６番目の周期
と元素周期系の隣のグループ５ａ，６ａ，７ａ，８に所
属する少なくとも一つの金属およびまたはジルコンの少
なくとも一つの金属酸化物からなっている物体におい
て、少なくとも、酸化物層の前記の空いた表面範囲を形
成する酸化物層の部分が、単結晶であることを特徴とす
る物体。
【請求項１６】担体と、この担体上に設けられた、蛋
白質とペプチドの少なくとも一つの生物学的に活性の分
子を保持するための少なくとも一つの酸化物層とを備
え、この酸化物層が化学的元素の第５番目または第６番
目の周期と元素周期系の隣のグループ５ａ，６ａ，７
ａ，８に所属する少なくとも一つの金属およびまたはジ
ルコンの少なくとも一つの金属酸化物からなっている物
体において、少なくとも、酸化物層の空いた表面範囲を
形成する酸化物層の部分が、単結晶であることを特徴と
する物体。
【請求項１７】物体を備えた、液体を電量的に検査す
るための装置であって、物体が担体と、この担体上に設
けられた少なくとも一つの酸化物層とを備え、この酸化
物層が空いた表面範囲を有し、酸化物層が化学的元素の
第５番目または第６番目の周期と元素周期系の隣のグル
ープ５ａ，６ａ，７ａ，８に所属する少なくとも一つの
金属およびまたはジルコンの少なくとも一つの金属酸化
物からなり、少なくとも、酸化物層の前記の空いた表面
範囲を形成する酸化物層の部分が、単結晶であり、液体
に接触可能な４個の電極が担体に設けられ、この電極の
一つがｐ_H測定電極としての働きをし、他の一つが陽子
を液体と交換することによって液体のｐ_H値を制御する
ための制御電極としての働きをし、他の一つがｐ _H測定
のための標準電極としての働きをし、他の一つが制御電
極に対する対電極としての働きをし、制御電極が前記金
属の一つの少なくとも一つの酸化物からなる単結晶の酸
化物層を備え、４個の電極に電気的に接続された電子的
な測定装置が設けられ、この測定装置がｐ_H測定電極と
標準電極の間の電位差に基づいて液体のｐ_H値を検出
し、制御電極と対電極の間で液体を通って流れる電流を
発生し、かつ測定されたｐ_H値が目標値と同じになるよ
うにこの電流を調節することを特徴とする装置。
【請求項１８】ｐ_H測定電極が、前記の金属の一つの
少なくとも一つの酸化物の単結晶の酸化物層を備え、制
御電極がｐ_H測定電極をほぼ取り囲み、標準電極と対電
極が制御電極の外側に設けられていることを特徴とする
請求項１７の装置。
【請求項１９】担体がそれに連結された少なくとも一
つの部材と共に、周囲に対して閉鎖され４個の電極に接
する中空の空間を画成していることを特徴とする請求項
１７の装置。
【請求項２０】電子的な測定装置が、測定時間の間電
流を生じる荷電量を検出するよう形成されていることを
特徴とする請求項１７の装置。