JPH09166570A - 電気化学分析方法およびそれに用いる分析器 - Google Patents
電気化学分析方法およびそれに用いる分析器Info
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- JPH09166570A JPH09166570A JP8289882A JP28988296A JPH09166570A JP H09166570 A JPH09166570 A JP H09166570A JP 8289882 A JP8289882 A JP 8289882A JP 28988296 A JP28988296 A JP 28988296A JP H09166570 A JPH09166570 A JP H09166570A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/404—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二酸化炭素および酸素のような気体、および
血液のような試験試料中内のイオン種の両方の濃度を測
定する電気化学分析器において、製造効率をよくする。 【解決手段】 表面18を有する電気化学センサ14および
検出部に試料を位置付けるように適用された試料容器39
からなる。表面18の一部が検出部を限定している。容器
39の少なくとも一部がエラストマーフルオロポリマーか
らなる。
血液のような試験試料中内のイオン種の両方の濃度を測
定する電気化学分析器において、製造効率をよくする。 【解決手段】 表面18を有する電気化学センサ14および
検出部に試料を位置付けるように適用された試料容器39
からなる。表面18の一部が検出部を限定している。容器
39の少なくとも一部がエラストマーフルオロポリマーか
らなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、血液試料中の分析
物を測定する電気化学センサ、より詳しくは、そのよう
なセンサ内の試料容器中の、特にガスケットとして有用
なフルオロエラストマーを用いた電気化学分析方法およ
びそれに用いる分析器に関するものである。
物を測定する電気化学センサ、より詳しくは、そのよう
なセンサ内の試料容器中の、特にガスケットとして有用
なフルオロエラストマーを用いた電気化学分析方法およ
びそれに用いる分析器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】臨床環境において、正常な生理機能およ
び恒常性に密接に関連するある血液分析物、特に、ｐＣ
Ｏ2 、ｐＯ2 、ｔＨｂ、ｐＨ、Ｎａ+ 、Ｋ+ 、Ｃｌ- 、
Ｃａ2+、グルコース、およびラクテートのような分析物
をモニタすることが重要である。これらと他の分析物を
分析するために、電気化学センサが開発されている。従
来技術の電気化学血液センサは一般的に、非常に小さ
く、例えば、厚膜技術または薄膜技術を用いて製造され
た比較的薄い材料の層からなる実質的に平面構造をして
いる。例えば、米国特許第4,571,292 号（リュー等）；
同第4,536,274 号（パパダキス等）；および同第5,401,
376 号（フース等）を参照のこと。これらをここに引用
する。
び恒常性に密接に関連するある血液分析物、特に、ｐＣ
Ｏ2 、ｐＯ2 、ｔＨｂ、ｐＨ、Ｎａ+ 、Ｋ+ 、Ｃｌ- 、
Ｃａ2+、グルコース、およびラクテートのような分析物
をモニタすることが重要である。これらと他の分析物を
分析するために、電気化学センサが開発されている。従
来技術の電気化学血液センサは一般的に、非常に小さ
く、例えば、厚膜技術または薄膜技術を用いて製造され
た比較的薄い材料の層からなる実質的に平面構造をして
いる。例えば、米国特許第4,571,292 号（リュー等）；
同第4,536,274 号（パパダキス等）；および同第5,401,
376 号（フース等）を参照のこと。これらをここに引用
する。
【０００３】このように小さな平板センサは典型的に基
体上に１つ以上の電極を備えている。この電極は固体電
解質により覆われ、次に固体電解質は、関心のある分析
物と相互作用する半透膜またはイオン選択性膜のような
膜により覆われる。そのような膜は典型的に、ポリ塩化
ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、
ポリプロピレン等をベースとするものである。
体上に１つ以上の電極を備えている。この電極は固体電
解質により覆われ、次に固体電解質は、関心のある分析
物と相互作用する半透膜またはイオン選択性膜のような
膜により覆われる。そのような膜は典型的に、ポリ塩化
ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、
ポリプロピレン等をベースとするものである。
【０００４】ある種の電気化学センサは以下のように機
能する。分析物を含有する疑いのある試料をセンサの半
透膜と接触するように配置し、分析物が膜を横切って電
解質中に拡散し、電極で酸化また還元され、その電極に
電流を生じさせる（固体電解質および第２の電極を介し
て）。このような配置は、酸素または二酸化炭素のよう
な気体のセンサに典型的である。カルシウムイオン、ナ
トリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオン等のよ
うなイオン種を測定する典型的な別のセンサは、必要に
応じて、固体電解質およびイオン選択性膜により覆われ
た電極を備えている。分析物を含有する疑いのある流体
試料が膜と接触し、第２の電極もまた流体試料と接触
し、これらの電極の間で電位が確立される。分析物と膜
内の対応するイオン透過担体との相互作用により、膜を
横切る電位が変わり、この電位が２つの電極間の電位の
変化として測定される。
能する。分析物を含有する疑いのある試料をセンサの半
透膜と接触するように配置し、分析物が膜を横切って電
解質中に拡散し、電極で酸化また還元され、その電極に
電流を生じさせる（固体電解質および第２の電極を介し
て）。このような配置は、酸素または二酸化炭素のよう
な気体のセンサに典型的である。カルシウムイオン、ナ
トリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオン等のよ
うなイオン種を測定する典型的な別のセンサは、必要に
応じて、固体電解質およびイオン選択性膜により覆われ
た電極を備えている。分析物を含有する疑いのある流体
試料が膜と接触し、第２の電極もまた流体試料と接触
し、これらの電極の間で電位が確立される。分析物と膜
内の対応するイオン透過担体との相互作用により、膜を
横切る電位が変わり、この電位が２つの電極間の電位の
変化として測定される。
【０００５】できるだけ小さい容積の試料、典型的にマ
イクロリットル程度の試料から得られるデータの量を最
大にすることが臨床環境における目的である。したがっ
て、上述したような平板センサにおいて、非常に容積が
小さい流体試料を受容し、一次膜（primary membrane）
と接触するように試料を保持できる試料容器を製造する
ことが望ましい。この容器は、試料の容積が減少するに
つれてどのような悪影響も強まるので、分析物の測定に
悪影響を及ぼさない材料から作られている。このような
容器は、カバーと、カバーに面する一次膜の一部とによ
り定義されていてもよい。容器は、カバーの縁と半透膜
との間にシールを形成するエラストマーガスケットのよ
うなエラストマー材料を含んでいてもよい。しかしなが
ら、このような配列に使用するガスケットの製造はあり
ふれたことではない。ガスケットとして使用するのに適
した材料は好ましくは、分析物の測定が影響を受ける
か、ガスケットの寿命を短縮してしまうようには流体試
料からの成分を吸着または吸収したりせず、もしくは、
適切な材料は、流体試料中に浸出して分析物の測定に影
響を与えるかまたは一次膜に悪影響を及ぼして、それに
よってセンサの寿命を短縮してしまう種を含まない。同
様に、ガスケットは望ましくは、一次膜から直接的にそ
れらの種を吸収したり、それらの種を膜中に直接的に浸
出したりしない。
イクロリットル程度の試料から得られるデータの量を最
大にすることが臨床環境における目的である。したがっ
て、上述したような平板センサにおいて、非常に容積が
小さい流体試料を受容し、一次膜（primary membrane）
と接触するように試料を保持できる試料容器を製造する
ことが望ましい。この容器は、試料の容積が減少するに
つれてどのような悪影響も強まるので、分析物の測定に
悪影響を及ぼさない材料から作られている。このような
容器は、カバーと、カバーに面する一次膜の一部とによ
り定義されていてもよい。容器は、カバーの縁と半透膜
との間にシールを形成するエラストマーガスケットのよ
うなエラストマー材料を含んでいてもよい。しかしなが
ら、このような配列に使用するガスケットの製造はあり
ふれたことではない。ガスケットとして使用するのに適
した材料は好ましくは、分析物の測定が影響を受ける
か、ガスケットの寿命を短縮してしまうようには流体試
料からの成分を吸着または吸収したりせず、もしくは、
適切な材料は、流体試料中に浸出して分析物の測定に影
響を与えるかまたは一次膜に悪影響を及ぼして、それに
よってセンサの寿命を短縮してしまう種を含まない。同
様に、ガスケットは望ましくは、一次膜から直接的にそ
れらの種を吸収したり、それらの種を膜中に直接的に浸
出したりしない。
【０００６】単一の流体試料を複数の分析物について同
時に分析することもまた臨床環境における目的である。
それでも、上述した普及型の電気化学センサの各々に
は、特有の特徴を有するガスケットが必要である。典型
的なガスセンサにおいて、ガスケットの分析ガス透過性
および溶解性は低くなければならない。イオン透過担体
を含有する一次膜の反対側にある電極間の電位の変化を
検出することにより（それによって、膜を横切る電位の
変化を検出する）機能するセンサにおいて、ガスケット
には、互いに電極を電気化学的に封止する必要があるか
もしれない。したがって、ガスケットに渡る電気抵抗が
大きくなければならない。各々の場合において、ガスケ
ットは膜と化学的に相互作用してはならない。すなわ
ち、膜の気体透過性またはイオン選択性が影響を受けて
しまうかもしれない。ｐＨセンサにおいても、これらの
必要条件のほとんどが当てはまる。したがって、様々な
センサの使用するガスケットの開発は複雑である。
時に分析することもまた臨床環境における目的である。
それでも、上述した普及型の電気化学センサの各々に
は、特有の特徴を有するガスケットが必要である。典型
的なガスセンサにおいて、ガスケットの分析ガス透過性
および溶解性は低くなければならない。イオン透過担体
を含有する一次膜の反対側にある電極間の電位の変化を
検出することにより（それによって、膜を横切る電位の
変化を検出する）機能するセンサにおいて、ガスケット
には、互いに電極を電気化学的に封止する必要があるか
もしれない。したがって、ガスケットに渡る電気抵抗が
大きくなければならない。各々の場合において、ガスケ
ットは膜と化学的に相互作用してはならない。すなわ
ち、膜の気体透過性またはイオン選択性が影響を受けて
しまうかもしれない。ｐＨセンサにおいても、これらの
必要条件のほとんどが当てはまる。したがって、様々な
センサの使用するガスケットの開発は複雑である。
【０００７】血液のような流体試料を測定する電気化学
センサは、連続流（continuous-flow ）センサまたは停
止流（stopped-flow）センサであってもよい。連続流セ
ンサにおいて、流体試料が一次膜の検出部に隣接して流
動し、試料が流動している間に試料中の分析物が測定さ
れる。停止流センサにおいて、流体試料が半透膜の検出
部と接触させられ、試料が静止しているか、または流動
が妨げられている間に試料中の分析物が測定される。各
々の分析に必要とされる試料の容積が最小となるので、
多くの場合において停止流センサの形態が望ましい。し
かしながら、停止流装置内の試料容器の一部を形成する
ガスケットのような材料は、そのような材料の望ましく
ない特徴が、試料を保持する容器の表面積に対して試料
の容積が減少するにつれて（および／または容器の一部
を形成し、試料成分を吸収する材料の容積に対して試料
の容積が減少するにつれて）増幅され得るので、注意深
く開発しなければならない。
センサは、連続流（continuous-flow ）センサまたは停
止流（stopped-flow）センサであってもよい。連続流セ
ンサにおいて、流体試料が一次膜の検出部に隣接して流
動し、試料が流動している間に試料中の分析物が測定さ
れる。停止流センサにおいて、流体試料が半透膜の検出
部と接触させられ、試料が静止しているか、または流動
が妨げられている間に試料中の分析物が測定される。各
々の分析に必要とされる試料の容積が最小となるので、
多くの場合において停止流センサの形態が望ましい。し
かしながら、停止流装置内の試料容器の一部を形成する
ガスケットのような材料は、そのような材料の望ましく
ない特徴が、試料を保持する容器の表面積に対して試料
の容積が減少するにつれて（および／または容器の一部
を形成し、試料成分を吸収する材料の容積に対して試料
の容積が減少するにつれて）増幅され得るので、注意深
く開発しなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第4,454,007
号（ペイス）；同第4,734,184 号（バーレイ等）；同第
4,871,439 号（エンザー等）；同第5,284,568 号（ペイ
ス等）；および国際特許出願第91/11710号（ジョセフ
等）の各々には、電気化学分析の形態に望ましい特徴の
いくつかを満たすセンサ配列が記載されている。しかし
ながら、これらの従来技術には、現在の電気化学分析の
多くの目的を満たすガスケットを備えた容器を有する電
気化学分析器、またはセンサ配列を製造するのに必要な
開示および教示が欠けている。
号（ペイス）；同第4,734,184 号（バーレイ等）；同第
4,871,439 号（エンザー等）；同第5,284,568 号（ペイ
ス等）；および国際特許出願第91/11710号（ジョセフ
等）の各々には、電気化学分析の形態に望ましい特徴の
いくつかを満たすセンサ配列が記載されている。しかし
ながら、これらの従来技術には、現在の電気化学分析の
多くの目的を満たすガスケットを備えた容器を有する電
気化学分析器、またはセンサ配列を製造するのに必要な
開示および教示が欠けている。
【０００９】したがって、本発明の目的は、二酸化炭素
および酸素のような気体、および血液のような試験試料
中のイオン種の両方の濃度を測定するように装備された
電気化学分析器であって、小さくて製造効率がよい分析
器を提供することにある。さらに本発明の目的は、停止
流実験または連続流実験を用いてそのようなセンサ内で
これらの種を分析する方法を提供することにある。
および酸素のような気体、および血液のような試験試料
中のイオン種の両方の濃度を測定するように装備された
電気化学分析器であって、小さくて製造効率がよい分析
器を提供することにある。さらに本発明の目的は、停止
流実験または連続流実験を用いてそのようなセンサ内で
これらの種を分析する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的と他
の目的、並びに利点を、電気化学分析器に使用するのに
望ましい特性を有するエラストマーを提供して、いくつ
かの好ましい分析器の形態および方法を用意することに
より実施する。ある実施の形態によると、電気化学分析
器には、電気化学センサおよびこのセンサの検出部に試
料を配置するように適用された試料容器が設けられてい
る。この容器の少なくとも一部がエラストマーフルオロ
ポリマーにより限定されている。センサは一般的には、
１つ以上の電極と、必要に応じて電解質とを覆う一次膜
が設けられている。エラストマーフルオロポリマーは、
好ましい実施の形態によると一次膜に隣接している。分
析器は１つ以上のセンサを備えることができ、そのよう
なマルチセンサの実施の形態においては、エラストマー
フルオロポリマーが２つ以上のセンサの一次膜と隣接す
ることができる。便宜上、エラストマーフルオロポリマ
ーの単一部分が２つ以上の膜と隣接することができる。
分析器は、流体試料を受容するように適用されたカバー
を備えることができ、エラストマーフルオロポリマー
は、このカバーと１つ以上の膜との間のガスケットを定
義することができる。ある形態によると、ガスケット
が、試料に面する膜の側面と、膜の反対側に電気的につ
ながった電極との間に電気化学的シールを形成する。以
下に記載するように、このことは、低コストの分析器を
製造する点から特に好ましい。
の目的、並びに利点を、電気化学分析器に使用するのに
望ましい特性を有するエラストマーを提供して、いくつ
かの好ましい分析器の形態および方法を用意することに
より実施する。ある実施の形態によると、電気化学分析
器には、電気化学センサおよびこのセンサの検出部に試
料を配置するように適用された試料容器が設けられてい
る。この容器の少なくとも一部がエラストマーフルオロ
ポリマーにより限定されている。センサは一般的には、
１つ以上の電極と、必要に応じて電解質とを覆う一次膜
が設けられている。エラストマーフルオロポリマーは、
好ましい実施の形態によると一次膜に隣接している。分
析器は１つ以上のセンサを備えることができ、そのよう
なマルチセンサの実施の形態においては、エラストマー
フルオロポリマーが２つ以上のセンサの一次膜と隣接す
ることができる。便宜上、エラストマーフルオロポリマ
ーの単一部分が２つ以上の膜と隣接することができる。
分析器は、流体試料を受容するように適用されたカバー
を備えることができ、エラストマーフルオロポリマー
は、このカバーと１つ以上の膜との間のガスケットを定
義することができる。ある形態によると、ガスケット
が、試料に面する膜の側面と、膜の反対側に電気的につ
ながった電極との間に電気化学的シールを形成する。以
下に記載するように、このことは、低コストの分析器を
製造する点から特に好ましい。
【００１１】本発明はまた、２つ以上の電気化学センサ
を備えた電気化学分析器であって、第１のセンサが、気
体を測定するように構成されて配置され、第２のセンサ
がイオン種を測定するように構成されて配置された分析
器を提供する。分析器の各々のセンサは、そのセンサの
一次膜に試料を位置させるように適用された容器を備え
ている。エラストマーが各々の容器の一部を形成し、各
々の場合、エラストマーがそれぞれのセンサの一次膜に
隣接し、各々のセンサのエラストマーは実質的に同一で
ある。エラストマーはフルオロポリマーであって差支え
なく、エラストマーの連続部分が第１と第２のセンサの
両方の膜と隣接していてもよい。第１と第２のセンサの
容器を単一流路のように接続（または連続）させること
ができ、エラストマーは、そのような流路の一部を定義
する一次膜を封止するのに役立つガスケットであって差
支えない。ある形態によると、エラストマーが、膜の一
方の側のセンサの電極と、第１の側と反対に膜の側の装
置の部材、例えば、第２の作用電極または参照電極のよ
うな第２の電極との間の電気化学的シールを形成する。
別の形態によると、エラストマーが分析器の２つ以上の
センサの電極間の電気化学的シールを形成する。
を備えた電気化学分析器であって、第１のセンサが、気
体を測定するように構成されて配置され、第２のセンサ
がイオン種を測定するように構成されて配置された分析
器を提供する。分析器の各々のセンサは、そのセンサの
一次膜に試料を位置させるように適用された容器を備え
ている。エラストマーが各々の容器の一部を形成し、各
々の場合、エラストマーがそれぞれのセンサの一次膜に
隣接し、各々のセンサのエラストマーは実質的に同一で
ある。エラストマーはフルオロポリマーであって差支え
なく、エラストマーの連続部分が第１と第２のセンサの
両方の膜と隣接していてもよい。第１と第２のセンサの
容器を単一流路のように接続（または連続）させること
ができ、エラストマーは、そのような流路の一部を定義
する一次膜を封止するのに役立つガスケットであって差
支えない。ある形態によると、エラストマーが、膜の一
方の側のセンサの電極と、第１の側と反対に膜の側の装
置の部材、例えば、第２の作用電極または参照電極のよ
うな第２の電極との間の電気化学的シールを形成する。
別の形態によると、エラストマーが分析器の２つ以上の
センサの電極間の電気化学的シールを形成する。
【００１２】本発明はまた、血液のような流体試料中の
分析物を測定する方法を提供する。ある実施の形態によ
ると、その方法は、分析物を含有する疑いのある流体試
料を、電気化学分析器の試料容器中に送る工程を含み、
この容器は、第１の分析物を測定するように構成されて
配置された第１のセンサの一次膜、第２の分析物測定す
るように構成されて配置された第２のセンサの一次膜、
および第１のセンサの一次膜に隣接したエラストマーを
含んでいる。この方法は、試料が流動するのを妨げ、試
料が静止している間に少なくとも第１の分析物、好まし
くは第１と第２の分析物を同時に測定する各工程を含
む。エラストマーはフルオロポリマーであって差支えな
く、このエラストマーの連続部分が各々のセンサの第２
の膜と隣接している。この方法は、各々のセンサが、エ
ラストマーにより形成された、電極と、電極の反対にあ
る第２の膜の表面との間の電気化学的シールを含んでい
る、個々のセンサで気体とイオン種を同時に測定するこ
とができる。本発明の方法は、記載したいかなる適切な
装置を用いて実施しても差支えない。
分析物を測定する方法を提供する。ある実施の形態によ
ると、その方法は、分析物を含有する疑いのある流体試
料を、電気化学分析器の試料容器中に送る工程を含み、
この容器は、第１の分析物を測定するように構成されて
配置された第１のセンサの一次膜、第２の分析物測定す
るように構成されて配置された第２のセンサの一次膜、
および第１のセンサの一次膜に隣接したエラストマーを
含んでいる。この方法は、試料が流動するのを妨げ、試
料が静止している間に少なくとも第１の分析物、好まし
くは第１と第２の分析物を同時に測定する各工程を含
む。エラストマーはフルオロポリマーであって差支えな
く、このエラストマーの連続部分が各々のセンサの第２
の膜と隣接している。この方法は、各々のセンサが、エ
ラストマーにより形成された、電極と、電極の反対にあ
る第２の膜の表面との間の電気化学的シールを含んでい
る、個々のセンサで気体とイオン種を同時に測定するこ
とができる。本発明の方法は、記載したいかなる適切な
装置を用いて実施しても差支えない。
【００１３】本発明はまた、表面を有し、この表面の一
部が電気化学分析の試料を受容するように適用されてい
る不均質膜を備えた電気化学センサを含む電気化学分析
器を提供する。この分析器は、検出部に試料を位置させ
るように適用された試料容器を備えている。この試料容
器の一部は、不均質膜と隣接した実質的にガス不透過性
のエラストマーから形成されている。
部が電気化学分析の試料を受容するように適用されてい
る不均質膜を備えた電気化学センサを含む電気化学分析
器を提供する。この分析器は、検出部に試料を位置させ
るように適用された試料容器を備えている。この試料容
器の一部は、不均質膜と隣接した実質的にガス不透過性
のエラストマーから形成されている。
【００１４】本発明の他の特徴および利点は、好ましい
実施の形態の記載、および請求項から明らかとなる。
実施の形態の記載、および請求項から明らかとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態を参
照して本発明を詳細に説明する。
照して本発明を詳細に説明する。
【００１６】本発明は、分析器の検出部と接触するよう
に試料を保持する容器の一部として、ある好ましい特性
を有するエラストマーを備えた電気化学分析器および電
気化学分析方法を提供する。本発明は、効率の高い方法
を用いて製造した単一分析器内において、各々が特定の
分析物に対して特異的なセンサを今まで得られていない
組合せで提供する。本発明はまた、高効率で製造した分
析器を用いた、今まで得られていない、ある分析物の同
時の停止流電気化学分析方法を提供する。
に試料を保持する容器の一部として、ある好ましい特性
を有するエラストマーを備えた電気化学分析器および電
気化学分析方法を提供する。本発明は、効率の高い方法
を用いて製造した単一分析器内において、各々が特定の
分析物に対して特異的なセンサを今まで得られていない
組合せで提供する。本発明はまた、高効率で製造した分
析器を用いた、今まで得られていない、ある分析物の同
時の停止流電気化学分析方法を提供する。
【００１７】図１は、本発明のある実施の形態による電
気化学分析器10の断面図である。図１に示した部材の配
列は知られている。しかしながら、従来技術には、図１
の部材36としての、または容器39を一部限定するいかな
る部分としての、フルオロエラストマーは記載されてい
ない。分析器10は、実質的に平らなベース、または基体
12、およびセンサの実質的に平らな検出表面18がベース
の表面20と同じ高さとなるようにセンサ14を受容するよ
うに形成されたベース12の凹部16内にあるプレーナ型セ
ンサ14を備えている。センサ14は、第１の電極24および
第２の電極26が通過する基体22を備えている。図１およ
び以下の図面に示すように、電極24および26は、実質的
に１つの電極センサが定義されるように、電気的に閉じ
られているか、または短絡されている。多数の電極を有
するセンサ、例えば、上述した米国特許第4,536,274 号
に記載された２電極センサ、上述した米国特許第5,401,
376 号に記載された３電極センサ、および追加の電極を
有するセンサに、本発明のエラストマーを備えても差支
えない。センサチップのアレイを特定の数の電極を有す
るように製造することができる。電極のいくつかを図面
に示すように交差させて、所望であれば電極の数を効果
的に減少させてもよい。このようにして、一体型のチッ
プをいくつかの種類のセンサの１つとして機能するよう
に適用できる。
気化学分析器10の断面図である。図１に示した部材の配
列は知られている。しかしながら、従来技術には、図１
の部材36としての、または容器39を一部限定するいかな
る部分としての、フルオロエラストマーは記載されてい
ない。分析器10は、実質的に平らなベース、または基体
12、およびセンサの実質的に平らな検出表面18がベース
の表面20と同じ高さとなるようにセンサ14を受容するよ
うに形成されたベース12の凹部16内にあるプレーナ型セ
ンサ14を備えている。センサ14は、第１の電極24および
第２の電極26が通過する基体22を備えている。図１およ
び以下の図面に示すように、電極24および26は、実質的
に１つの電極センサが定義されるように、電気的に閉じ
られているか、または短絡されている。多数の電極を有
するセンサ、例えば、上述した米国特許第4,536,274 号
に記載された２電極センサ、上述した米国特許第5,401,
376 号に記載された３電極センサ、および追加の電極を
有するセンサに、本発明のエラストマーを備えても差支
えない。センサチップのアレイを特定の数の電極を有す
るように製造することができる。電極のいくつかを図面
に示すように交差させて、所望であれば電極の数を効果
的に減少させてもよい。このようにして、一体型のチッ
プをいくつかの種類のセンサの１つとして機能するよう
に適用できる。
【００１８】電解質層28が、センサの検出表面18に面す
る基体22の側面を被覆し、電極24および26と接触し、一
次膜30が電解質層28を被覆している。ここに用いるよう
に、「一次膜」は、試料を電極から隔離するためにセン
サ内に使用するのに適し、分析物の測定を容易にするよ
うに適用される様々な膜を定義することを意味する。例
えば、分析物の測定が行なわれるような様式でイオンの
ような分析物の影響を受ける種（イオン透過担体のよう
な）を含有する膜、または分析物（気体のような）が測
定のために試料から電極に通過する膜が挙げられる。実
例として、酸素のような気体に対して半透過性の膜、並
びに溶剤高分子膜または液体膜のような不均質膜（以下
に記載する）が考えられる。
る基体22の側面を被覆し、電極24および26と接触し、一
次膜30が電解質層28を被覆している。ここに用いるよう
に、「一次膜」は、試料を電極から隔離するためにセン
サ内に使用するのに適し、分析物の測定を容易にするよ
うに適用される様々な膜を定義することを意味する。例
えば、分析物の測定が行なわれるような様式でイオンの
ような分析物の影響を受ける種（イオン透過担体のよう
な）を含有する膜、または分析物（気体のような）が測
定のために試料から電極に通過する膜が挙げられる。実
例として、酸素のような気体に対して半透過性の膜、並
びに溶剤高分子膜または液体膜のような不均質膜（以下
に記載する）が考えられる。
【００１９】一次膜には、電解質層28と接触し、電極24
および26を電気的につなげる第１の表面32、および検出
表面である、表面32と反対にある第２の表面18がある。
および26を電気的につなげる第１の表面32、および検出
表面である、表面32と反対にある第２の表面18がある。
【００２０】センサ14は、製造するのに費用効率が非常
によい平面型固体センサを示すものである。そのような
センサを製造する工程は、１つのウエハ上に多数のセン
サを製造し（例えば、１つの電解質層上に１つの膜層が
キャストされた）、このウエハを賽の目に切断して多く
の個別のセンサを定義する各工程を含めても差支えな
い。その結果、各々のセンサには、センサが製造される
様々な層をさらす周辺縁がある。図示したセンサでは、
電解質層28がセンサの縁でさらされている。したがっ
て、エポキシ接着剤またはシアノアクリレート接着剤の
ような接着剤34を、センサ14の縁と、センサ14が収容さ
れている凹部16の縁との間の空間に導入することができ
る。接着剤34は、以下に記載するように、流体試料の成
分が、電解質層28の機能を妨害するのを防ぎ、試料容器
から漏れるのを防ぐように設計されている。
によい平面型固体センサを示すものである。そのような
センサを製造する工程は、１つのウエハ上に多数のセン
サを製造し（例えば、１つの電解質層上に１つの膜層が
キャストされた）、このウエハを賽の目に切断して多く
の個別のセンサを定義する各工程を含めても差支えな
い。その結果、各々のセンサには、センサが製造される
様々な層をさらす周辺縁がある。図示したセンサでは、
電解質層28がセンサの縁でさらされている。したがっ
て、エポキシ接着剤またはシアノアクリレート接着剤の
ような接着剤34を、センサ14の縁と、センサ14が収容さ
れている凹部16の縁との間の空間に導入することができ
る。接着剤34は、以下に記載するように、流体試料の成
分が、電解質層28の機能を妨害するのを防ぎ、試料容器
から漏れるのを防ぐように設計されている。
【００２１】図示した実施の形態によると、分析器10
は、内面38を有する半球体穴を含む一体ユニットである
カバー36を備えている。カバー36が、ベース12上に配置
されると、試料容器39が完成する。
は、内面38を有する半球体穴を含む一体ユニットである
カバー36を備えている。カバー36が、ベース12上に配置
されると、試料容器39が完成する。
【００２２】容器39の一部を定義するカバー36の半球体
穴は、検出表面18の最大直径よりも大きい直径を有して
おり、検出表面18の上に中心があり、それゆえ、図示し
た実施の形態によると、検出表面18の全てがセンサ14の
検出部40を限定している。
穴は、検出表面18の最大直径よりも大きい直径を有して
おり、検出表面18の上に中心があり、それゆえ、図示し
た実施の形態によると、検出表面18の全てがセンサ14の
検出部40を限定している。
【００２３】図示した本発明の実施の形態によると、カ
バー36は、ある好ましい特性を有するエラストマーであ
る。本発明に関して使用するのに適したエラストマー材
料は、カバー全体、またはカバーの一部を限定するか、
もしくはカバーと一次膜との間にしっかりと保持され
て、試料容器の一部を形成するときに（以下の図３に記
載されている）、エラストマー材料を備えていない類似
のセンサと比較して、センサの性能（使用）または貯蔵
寿命を損なわない材料から好ましくは配合する。特に、
本発明のエラストマー材料は、センサに使用することが
でき、少なくとも30日間、好ましくは60日間、より好ま
しくは６か月の、そして、特に好ましい実施の形態によ
ると少なくとも12か月の貯蔵寿命を有するセンサを提供
する。
バー36は、ある好ましい特性を有するエラストマーであ
る。本発明に関して使用するのに適したエラストマー材
料は、カバー全体、またはカバーの一部を限定するか、
もしくはカバーと一次膜との間にしっかりと保持され
て、試料容器の一部を形成するときに（以下の図３に記
載されている）、エラストマー材料を備えていない類似
のセンサと比較して、センサの性能（使用）または貯蔵
寿命を損なわない材料から好ましくは配合する。特に、
本発明のエラストマー材料は、センサに使用することが
でき、少なくとも30日間、好ましくは60日間、より好ま
しくは６か月の、そして、特に好ましい実施の形態によ
ると少なくとも12か月の貯蔵寿命を有するセンサを提供
する。
【００２４】典型的に、エラストマーは、応力が加えら
れたときにクリープしたり流動したりせず、デュロメー
タ率が小さく、密封シール（例えば、以下に記載する実
施の形態における）のような良好なシールを提供し、ガ
ス不透過性であり、やや吸湿性で、水を含有する溶液の
存在下ではやや膨潤し、ある場合には、膜での密封を補
助する耐久性有機高分子から配合する。
れたときにクリープしたり流動したりせず、デュロメー
タ率が小さく、密封シール（例えば、以下に記載する実
施の形態における）のような良好なシールを提供し、ガ
ス不透過性であり、やや吸湿性で、水を含有する溶液の
存在下ではやや膨潤し、ある場合には、膜での密封を補
助する耐久性有機高分子から配合する。
【００２５】エラストマーは、好ましくは、ショアＡス
ケールで約100 未満の硬度、より好ましくは、ショアＡ
スケールで約50から約90までの硬度、最も好ましくは、
ショアＡスケールで約65から約75までの硬度を有する。
ケールで約100 未満の硬度、より好ましくは、ショアＡ
スケールで約50から約90までの硬度、最も好ましくは、
ショアＡスケールで約65から約75までの硬度を有する。
【００２６】エラストマーは望ましくは、ガス不透過性
にする超顕微鏡的特性を有し、好ましくは、十分な程度
の不飽和炭素−炭素結合を有して、硬化したときに、十
分に高架橋高分子化合物を形成するか、またはそのよう
な程度の架橋を達成する他の手段を有する前駆体から配
合する。具体的には、カバー36を限定するエラストマー
は、二酸化炭素および酸素の透過性が低い。特に、二酸
化炭素に対する透過性は望ましくは、約100 バーラー
（barrers ）未満、より好ましくは約40バーラー未満、
最も好ましくは約20バーラー未満である。酸素に対する
透過性は望ましくは、約20バーラー未満、より好ましく
は約10バーラー未満、最も好ましくは約５バーラー未満
である。バーラーは、透過物の量（標準温度および圧力
での）に材料の厚さをかけ、材料の面積、その面積にお
ける材料を横切る圧力差、および単位時間で割ることに
より定義されるガス透過性の単位である。バーラーは式
１により定義されている。
にする超顕微鏡的特性を有し、好ましくは、十分な程度
の不飽和炭素−炭素結合を有して、硬化したときに、十
分に高架橋高分子化合物を形成するか、またはそのよう
な程度の架橋を達成する他の手段を有する前駆体から配
合する。具体的には、カバー36を限定するエラストマー
は、二酸化炭素および酸素の透過性が低い。特に、二酸
化炭素に対する透過性は望ましくは、約100 バーラー
（barrers ）未満、より好ましくは約40バーラー未満、
最も好ましくは約20バーラー未満である。酸素に対する
透過性は望ましくは、約20バーラー未満、より好ましく
は約10バーラー未満、最も好ましくは約５バーラー未満
である。バーラーは、透過物の量（標準温度および圧力
での）に材料の厚さをかけ、材料の面積、その面積にお
ける材料を横切る圧力差、および単位時間で割ることに
より定義されるガス透過性の単位である。バーラーは式
１により定義されている。
【００２７】
【数１】
【００２８】バーラー単位の透過性の値は、以下の方法
により得てもよい。検査すべき材料を、空気中の酸素の
分圧と等しい酸素の分圧を有する水を流動させることに
より第１の側で接触し、窒素のようなキャリヤガスを流
動させて第１の側とは反対の第２の側で接触するように
取り付ける。水およびキャリヤガスと接触した材料の第
１の側と第２の側の面積それぞれは等しい寸法である。
材料を通過して流れるキャリヤガスを、電位差パラジウ
ム酸素センサのようなセンサを用いて酸素の含有量につ
いて分析する。時間、第１の側で水と、第２の側でキャ
リヤガスと接触した材料の面積、材料の厚さ、および材
料を横切る酸素分圧差の関数としての透過物の測定値を
用いて、式１によりバーラー単位の透過性値を測定す
る。
により得てもよい。検査すべき材料を、空気中の酸素の
分圧と等しい酸素の分圧を有する水を流動させることに
より第１の側で接触し、窒素のようなキャリヤガスを流
動させて第１の側とは反対の第２の側で接触するように
取り付ける。水およびキャリヤガスと接触した材料の第
１の側と第２の側の面積それぞれは等しい寸法である。
材料を通過して流れるキャリヤガスを、電位差パラジウ
ム酸素センサのようなセンサを用いて酸素の含有量につ
いて分析する。時間、第１の側で水と、第２の側でキャ
リヤガスと接触した材料の面積、材料の厚さ、および材
料を横切る酸素分圧差の関数としての透過物の測定値を
用いて、式１によりバーラー単位の透過性値を測定す
る。
【００２９】エラストマー中への二酸化炭素の溶解度は
望ましくは、約200 ｃｍ3 （標準温度と圧力（ＳＴＰ）
において）／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満、好ましくは、約125
ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満、より
好ましくは約75ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａ
ｔｍ未満である。エラストマー中への酸素の溶解度は望
ましくは、約50ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａ
ｔｍ未満、好ましくは、約30ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）
／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満、より好ましくは約20ｃｍ3 （Ｓ
ＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満である。
望ましくは、約200 ｃｍ3 （標準温度と圧力（ＳＴＰ）
において）／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満、好ましくは、約125
ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満、より
好ましくは約75ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａ
ｔｍ未満である。エラストマー中への酸素の溶解度は望
ましくは、約50ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａ
ｔｍ未満、好ましくは、約30ｃｍ3 （ＳＴＰにおいて）
／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満、より好ましくは約20ｃｍ3 （Ｓ
ＴＰにおいて）／ｃｍ3 ・ａｔｍ未満である。
【００３０】エラストマーが有機高分子である実施の形
態によると、そのエラストマーは、直接的に、または流
体試料を介して、センサの一次膜中に浸入し得る可塑剤
のような移動性の抽出可能な物質を多量に含まないよう
に製造されている。抽出物がそのように浸入すると、膜
の微視的物理特性に影響を及ぼし、透過性、イオン特
性、または電気特性に好ましくない変化をもたらしてし
まうことがある。例えば、数日または数か月の長期間に
亘り使用するように設計されたセンサに関して、並びに
試験試料の容積が少量のときに作動するセンサに関し
て、このことは特に考慮しなければならないことであ
る。さらに、エラストマーには、エラストマーと接触す
る流体試料中に移行して、電気化学測定に影響を及ぼし
得る、および／またはセンサ部材を破壊し得る化学種を
含んではならない。エラストマーの調製に使用する材料
は好ましくは、移動性遷移金属および主群金属（main g
roup metals ）、特に、鉄、コバルト、ニッケル、鉛、
銅のような電池金属、抽出物、および好ましい電極材料
に対して有害な硫化物のような化学種を実質的に含まな
いように選択されるので、電気化学応答は、長いセンサ
の使用期間に亘り、特に通常にセンサを作動させた場合
の少なくとも２日間に亘り影響を受けない。
態によると、そのエラストマーは、直接的に、または流
体試料を介して、センサの一次膜中に浸入し得る可塑剤
のような移動性の抽出可能な物質を多量に含まないよう
に製造されている。抽出物がそのように浸入すると、膜
の微視的物理特性に影響を及ぼし、透過性、イオン特
性、または電気特性に好ましくない変化をもたらしてし
まうことがある。例えば、数日または数か月の長期間に
亘り使用するように設計されたセンサに関して、並びに
試験試料の容積が少量のときに作動するセンサに関し
て、このことは特に考慮しなければならないことであ
る。さらに、エラストマーには、エラストマーと接触す
る流体試料中に移行して、電気化学測定に影響を及ぼし
得る、および／またはセンサ部材を破壊し得る化学種を
含んではならない。エラストマーの調製に使用する材料
は好ましくは、移動性遷移金属および主群金属（main g
roup metals ）、特に、鉄、コバルト、ニッケル、鉛、
銅のような電池金属、抽出物、および好ましい電極材料
に対して有害な硫化物のような化学種を実質的に含まな
いように選択されるので、電気化学応答は、長いセンサ
の使用期間に亘り、特に通常にセンサを作動させた場合
の少なくとも２日間に亘り影響を受けない。
【００３１】エラストマーは可塑剤の吸収に対して抵抗
すべきである。特に、可塑剤の吸収は約10重量％未満、
好ましくは、約５重量％未満、より好ましくは、約１％
未満であるべきである。エラストマーは、硫黄および炭
化水素のような移動性抽出物を実質的に含まないべきで
ある。エラストマーはまた、カルシウム、マグネシウ
ム、ナトリウム、セシウム、リチウム、およびカリウム
のようなアルカリまたはアルカリ土類元素並びに移動性
重金属を実質的に含むべきではない。酸化カルシウムお
よび酸化亜鉛のような酸化物が、特に好ましくないが、
もし存在する場合には、低濃度で存在すべきであり、そ
のような酸化物を含有する材料を検査して、酸化物が不
利な結果を与えるか否かを決定すべきである。
すべきである。特に、可塑剤の吸収は約10重量％未満、
好ましくは、約５重量％未満、より好ましくは、約１％
未満であるべきである。エラストマーは、硫黄および炭
化水素のような移動性抽出物を実質的に含まないべきで
ある。エラストマーはまた、カルシウム、マグネシウ
ム、ナトリウム、セシウム、リチウム、およびカリウム
のようなアルカリまたはアルカリ土類元素並びに移動性
重金属を実質的に含むべきではない。酸化カルシウムお
よび酸化亜鉛のような酸化物が、特に好ましくないが、
もし存在する場合には、低濃度で存在すべきであり、そ
のような酸化物を含有する材料を検査して、酸化物が不
利な結果を与えるか否かを決定すべきである。
【００３２】本発明のエラストマーとして使用する候補
である材料をスクリーニングする簡単な検査は、候補材
料を特定の溶剤にさらし、さらして乾燥させた前後の材
料の重量変化を測定し、それによって、浸出した材料の
量または材料中に浸入した量を測定することである。例
えば、材料をテトラヒドロフランに数時間に亘りさらし
て乾燥させ、秤量することでがきる。重量が著しく失わ
れた場合、例えば、少なくとも10％の重量が損失したこ
とは、候補材料が、本発明により使用するのには有害と
なり得る浸出物を含有するかもしれないことを示してい
る。別の検査によると、候補材料をフタル酸ジウンデシ
ルにさらして乾燥させる。この場合、材料の重量が約５
％より多く増加すると、膜に隣接した位置にセンサを配
置したときに、材料が膜（特に、溶剤高分子膜または液
体膜のような不均質膜）からの可塑剤のような化学種を
吸収して、膜の性能に有害な影響を与えることを示すか
もしれない。
である材料をスクリーニングする簡単な検査は、候補材
料を特定の溶剤にさらし、さらして乾燥させた前後の材
料の重量変化を測定し、それによって、浸出した材料の
量または材料中に浸入した量を測定することである。例
えば、材料をテトラヒドロフランに数時間に亘りさらし
て乾燥させ、秤量することでがきる。重量が著しく失わ
れた場合、例えば、少なくとも10％の重量が損失したこ
とは、候補材料が、本発明により使用するのには有害と
なり得る浸出物を含有するかもしれないことを示してい
る。別の検査によると、候補材料をフタル酸ジウンデシ
ルにさらして乾燥させる。この場合、材料の重量が約５
％より多く増加すると、膜に隣接した位置にセンサを配
置したときに、材料が膜（特に、溶剤高分子膜または液
体膜のような不均質膜）からの可塑剤のような化学種を
吸収して、膜の性能に有害な影響を与えることを示すか
もしれない。
【００３３】本発明のエラストマーは、電気抵抗が大き
いべきである。材料により形成された構造物は、望まし
くは互いに電気的に隔離された領域間に、少なくとも50
ギガオーム、好ましくは、少なくとも100 ギガオームの
濡れ抵抗（wet resistance）を提供すべきである。「濡
れ抵抗」は、センサを、血液、参照溶液のような流体試
料または貯蔵のためにセンサ中に導入される生理食塩水
のような流体をさらし、典型的な始動時間および安定化
時間と等しい期間に亘りこの流体にさらすときの抵抗を
意味する。
いべきである。材料により形成された構造物は、望まし
くは互いに電気的に隔離された領域間に、少なくとも50
ギガオーム、好ましくは、少なくとも100 ギガオームの
濡れ抵抗（wet resistance）を提供すべきである。「濡
れ抵抗」は、センサを、血液、参照溶液のような流体試
料または貯蔵のためにセンサ中に導入される生理食塩水
のような流体をさらし、典型的な始動時間および安定化
時間と等しい期間に亘りこの流体にさらすときの抵抗を
意味する。
【００３４】一般的に、不均質膜は、隣接するエラスト
マーにとって特に有害である。溶剤高分子膜または液体
膜のような不均質膜は、可塑化ＰＶＣのような不活性マ
トリックス中に移動性キャリヤを含有する膜である。そ
のような移動性キャリヤに、イオン交換体のような荷電
キャリヤ、またはイオン透過担体のような中性キャリヤ
を含めても差支えない。これらの不均質膜の性能は、そ
のような膜に隣接した以前から知られているエラストマ
ーにより特に損なわれており、従来技術のセンサは、気
体および濃度が気体に依存している化学種を測定するの
に十分に小さい透過性を有するエラストマーに隣接した
不均質膜を用いては製造されていない。特に、血液試料
のような二酸化炭素を含有する試料に使用するｐＨセン
サは、ＣＯ2 濃度の影響を受ける水素イオンの濃度を測
定するので、センサ膜に接触するエラストマーとともに
使用することは特に難しい。したがって、本発明の別の
実施の形態は、溶剤高分子膜または液体膜のような不均
質膜およびこの膜に隣接したエラストマーを有する電気
化学センサを含む。好ましくは、エラストマーは、カバ
ー36を限定するエラストマーに関して上述したような酸
素または二酸化炭素に対する透過性を有する。
マーにとって特に有害である。溶剤高分子膜または液体
膜のような不均質膜は、可塑化ＰＶＣのような不活性マ
トリックス中に移動性キャリヤを含有する膜である。そ
のような移動性キャリヤに、イオン交換体のような荷電
キャリヤ、またはイオン透過担体のような中性キャリヤ
を含めても差支えない。これらの不均質膜の性能は、そ
のような膜に隣接した以前から知られているエラストマ
ーにより特に損なわれており、従来技術のセンサは、気
体および濃度が気体に依存している化学種を測定するの
に十分に小さい透過性を有するエラストマーに隣接した
不均質膜を用いては製造されていない。特に、血液試料
のような二酸化炭素を含有する試料に使用するｐＨセン
サは、ＣＯ2 濃度の影響を受ける水素イオンの濃度を測
定するので、センサ膜に接触するエラストマーとともに
使用することは特に難しい。したがって、本発明の別の
実施の形態は、溶剤高分子膜または液体膜のような不均
質膜およびこの膜に隣接したエラストマーを有する電気
化学センサを含む。好ましくは、エラストマーは、カバ
ー36を限定するエラストマーに関して上述したような酸
素または二酸化炭素に対する透過性を有する。
【００３５】エラストマー材料は典型的に、高度に架橋
したエラストマー化合物から形成する。上述した純度お
よび物理的必要条件の全てを満たすいかなるエラストマ
ー材料も都合よい。この材料の好ましい実施の形態は、
エラストマー内のある所望の特徴に寄与する１種類以上
の添加剤、例えば、水酸化カルシウム、酸化マグネシウ
ム、二酸化チタン等を必要に応じて含有するフルオロポ
リマーをベースとするエラストマーである。適切なフル
オロエラストマーが、米国特許第4,743,300 号（Brindu
se等）；同第4,803,239 号（Schaberg）；同第4,912,17
1 号（Grootaart 等）；同第5,266,650 号（Guerra
等）；および同第5,371,143 号（Novak 等）に記載され
おり、これらをここに引用する。適切なフルオロエラス
トマーの例としては、オーシモント（ニュージャージー
州、モリスタウン）から商標テクノフロンの名称で販売
されているもの；デュポン（デラウェア州、ウィルミン
トン）からＫａｌｒｅｚおよびＶｉｔｏｎの符号で販売
されているもの；ミネソタマイニングアンドマニュファ
クチャリング社（３Ｍ）からＫｅｌ−Ｆの符号で販売さ
れている特にクロロトリフルオロエチレンとフッ化ビニ
リデンとのコポリマー；エチル（ルイジアナ州、バトン
ルージュ）からＥｙｐｅｌ Ｆの符号で販売されている
パーフルオロアルコキシホスファゼンが挙げられる。好
ましい実施の形態によると、フッ化ビニリデンとヘキサ
フルオロエチレンとのコポリマーがエラストマーのベー
スを形成し、特に好ましいエラストマー材料は、クリテ
ック社（マサチューセッツ州、ハノーバ）によりＫＭ-2
-41-2 として販売されている製品である。この製品は、
約3.2 重量％の水酸化カルシウム、約3.2 重量％の酸化
マグネシウム、および約21.2重量％の二酸化チタンを含
有する、ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリ
ング社により商標フルオレルの名称で販売されている、
約71重量％のフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピ
レンとのコポリマーを含む組成物である。
したエラストマー化合物から形成する。上述した純度お
よび物理的必要条件の全てを満たすいかなるエラストマ
ー材料も都合よい。この材料の好ましい実施の形態は、
エラストマー内のある所望の特徴に寄与する１種類以上
の添加剤、例えば、水酸化カルシウム、酸化マグネシウ
ム、二酸化チタン等を必要に応じて含有するフルオロポ
リマーをベースとするエラストマーである。適切なフル
オロエラストマーが、米国特許第4,743,300 号（Brindu
se等）；同第4,803,239 号（Schaberg）；同第4,912,17
1 号（Grootaart 等）；同第5,266,650 号（Guerra
等）；および同第5,371,143 号（Novak 等）に記載され
おり、これらをここに引用する。適切なフルオロエラス
トマーの例としては、オーシモント（ニュージャージー
州、モリスタウン）から商標テクノフロンの名称で販売
されているもの；デュポン（デラウェア州、ウィルミン
トン）からＫａｌｒｅｚおよびＶｉｔｏｎの符号で販売
されているもの；ミネソタマイニングアンドマニュファ
クチャリング社（３Ｍ）からＫｅｌ−Ｆの符号で販売さ
れている特にクロロトリフルオロエチレンとフッ化ビニ
リデンとのコポリマー；エチル（ルイジアナ州、バトン
ルージュ）からＥｙｐｅｌ Ｆの符号で販売されている
パーフルオロアルコキシホスファゼンが挙げられる。好
ましい実施の形態によると、フッ化ビニリデンとヘキサ
フルオロエチレンとのコポリマーがエラストマーのベー
スを形成し、特に好ましいエラストマー材料は、クリテ
ック社（マサチューセッツ州、ハノーバ）によりＫＭ-2
-41-2 として販売されている製品である。この製品は、
約3.2 重量％の水酸化カルシウム、約3.2 重量％の酸化
マグネシウム、および約21.2重量％の二酸化チタンを含
有する、ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリ
ング社により商標フルオレルの名称で販売されている、
約71重量％のフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピ
レンとのコポリマーを含む組成物である。
【００３６】射出成形、圧縮成形、溶剤注型等の、本発
明のエラストマーをガスケット、カバーまたはカバーの
一部（これらの部材は図面を参照して記載されている）
に成形する様々な方法のどれを行なっても差支えない。
その後に、熱、紫外線照射により材料を硬化させても差
支えない。ある場合には、硫黄を含まない環境において
ガスケットの配合および成形を行なうことが望ましい。
明のエラストマーをガスケット、カバーまたはカバーの
一部（これらの部材は図面を参照して記載されている）
に成形する様々な方法のどれを行なっても差支えない。
その後に、熱、紫外線照射により材料を硬化させても差
支えない。ある場合には、硫黄を含まない環境において
ガスケットの配合および成形を行なうことが望ましい。
【００３７】使用するフルオロエラストマーは、容器の
ガスシーラントとして機能する様々な形態および形状に
あっても差支えない。例えば、ほとんどの場合におい
て、使用するフルオロエラストマーは、容器の全体の材
料、またはより好ましくは、膜に縁を封止すように機能
する周りを囲むガスケット部分および検出膜表面の内部
空間を有する従来の包囲ガスケットのいずれかである。
ある場合には、フルオロエラストマー材料は、成形され
た後に容器を閉じる栓の形態にあっても差支えない。容
器を密封するためにフルオロエラストマーを使用するこ
とを本発明においては「ガスケット」と称する。フラッ
ト、シート、カット、オーリングおよび他の断面形状の
ような従来のガスケットの形態を用いても差支えない。
ガスケットは好ましくは、例えば、オーリングのような
連続包囲形態として使用される。
ガスシーラントとして機能する様々な形態および形状に
あっても差支えない。例えば、ほとんどの場合におい
て、使用するフルオロエラストマーは、容器の全体の材
料、またはより好ましくは、膜に縁を封止すように機能
する周りを囲むガスケット部分および検出膜表面の内部
空間を有する従来の包囲ガスケットのいずれかである。
ある場合には、フルオロエラストマー材料は、成形され
た後に容器を閉じる栓の形態にあっても差支えない。容
器を密封するためにフルオロエラストマーを使用するこ
とを本発明においては「ガスケット」と称する。フラッ
ト、シート、カット、オーリングおよび他の断面形状の
ような従来のガスケットの形態を用いても差支えない。
ガスケットは好ましくは、例えば、オーリングのような
連続包囲形態として使用される。
【００３８】図示して記載したように（単純化する目的
として）、カバー36は単一材料、すなわち、本発明によ
る特定の好ましい特性を有するエラストマーから作られ
ている。しかしながら、カバー36は、様々な材料のうち
の一部が本発明のエラストマーである材料から成形して
も差支えない。例えば、カバー36の大部分は、不活性プ
ラスチックまたはセラミックのような比較的剛性の構造
からなり、ベース12と接触するカバーの一部はエラスト
マーである。さらに、カバー36は、図示した形状および
寸法以外の様々な所望の形状または寸法のものであって
も差支えない。例えば、カバー36は、連続流センサに好
ましい形状を有する内部表面38を備えるように製造して
も、または所望の場合には、停止流形態にある試料容器
39の容積を最小にするように成形しても差支えない。
として）、カバー36は単一材料、すなわち、本発明によ
る特定の好ましい特性を有するエラストマーから作られ
ている。しかしながら、カバー36は、様々な材料のうち
の一部が本発明のエラストマーである材料から成形して
も差支えない。例えば、カバー36の大部分は、不活性プ
ラスチックまたはセラミックのような比較的剛性の構造
からなり、ベース12と接触するカバーの一部はエラスト
マーである。さらに、カバー36は、図示した形状および
寸法以外の様々な所望の形状または寸法のものであって
も差支えない。例えば、カバー36は、連続流センサに好
ましい形状を有する内部表面38を備えるように製造して
も、または所望の場合には、停止流形態にある試料容器
39の容積を最小にするように成形しても差支えない。
【００３９】ここで図２を参照する。マルチセンサ分析
器42の断面が示されている。全ての図面において、様々
な図面で類似した部材には同一の番号が付与してある。
分析器42は、ベース52の凹部48および50、それぞれの内
部に第１のセンサ44および第２のセンサ46を備えてい
る。図２に示した分析器、並びに個々に記載する全ての
分析器において、センサ、ベース、カバー部材、および
他の部材は、同様に機能する部材と置き換えても差支え
ない。簡潔にするために、センサ44および46を、図１に
示したセンサ14と同一のものとして示している。しかし
ながら、本発明は、電気化学分析器に関する特に有用な
エラストマー、およびそのようなエラストマーを使用す
ることにより向上した方法、並びに様々な種類であって
差支えないセンサにあることが分かる。
器42の断面が示されている。全ての図面において、様々
な図面で類似した部材には同一の番号が付与してある。
分析器42は、ベース52の凹部48および50、それぞれの内
部に第１のセンサ44および第２のセンサ46を備えてい
る。図２に示した分析器、並びに個々に記載する全ての
分析器において、センサ、ベース、カバー部材、および
他の部材は、同様に機能する部材と置き換えても差支え
ない。簡潔にするために、センサ44および46を、図１に
示したセンサ14と同一のものとして示している。しかし
ながら、本発明は、電気化学分析器に関する特に有用な
エラストマー、およびそのようなエラストマーを使用す
ることにより向上した方法、並びに様々な種類であって
差支えないセンサにあることが分かる。
【００４０】本発明のある実施の形態によると、マルチ
センサ分析器は、気体を測定するセンサ44およびイオン
種を測定するセンサ46を備えている。ここで用いている
ように、「ガスセンサ」には二酸化炭素を含有する試料
中のｐＨを測定するセンサを含める。ここで用いている
ように、「測定する」、「測定」、「分析する」、「分
析器」、および「分析」は、分析物の状況において、既
知の電気化学原理を活用することにより、センサの検出
部と接触させられる媒体中の特定の分析物の存在および
／または濃度を電気化学的に検出することを意味する。
センサ分析器は、気体を測定するセンサ44およびイオン
種を測定するセンサ46を備えている。ここで用いている
ように、「ガスセンサ」には二酸化炭素を含有する試料
中のｐＨを測定するセンサを含める。ここで用いている
ように、「測定する」、「測定」、「分析する」、「分
析器」、および「分析」は、分析物の状況において、既
知の電気化学原理を活用することにより、センサの検出
部と接触させられる媒体中の特定の分析物の存在および
／または濃度を電気化学的に検出することを意味する。
【００４１】ガスセンサ44には、前述した米国特許第5,
401,376 号に記載されている膜のような、必須のガス透
過性特性および電気化学特性を有する半透膜である一次
膜54が設けられる。イオン種に特異的なセンサ46には、
所定のイオンの測定を促進させる、一般的にイオン透過
担体を含む、不均質膜のような一次膜が設けられる。こ
のような膜およびイオン透過担体は、前述した国際特許
出願91/11710号に記載されているように、当業者には公
知である。
401,376 号に記載されている膜のような、必須のガス透
過性特性および電気化学特性を有する半透膜である一次
膜54が設けられる。イオン種に特異的なセンサ46には、
所定のイオンの測定を促進させる、一般的にイオン透過
担体を含む、不均質膜のような一次膜が設けられる。こ
のような膜およびイオン透過担体は、前述した国際特許
出願91/11710号に記載されているように、当業者には公
知である。
【００４２】図示したように、分析器42には、それぞれ
センサ44または46の上に中心をおいた、２つの半球体穴
が形成されたカバー58がある。ある実施の形態による
と、カバー58は本発明のエラストマーから作成されてい
る。図１に示した半球体穴とは異なり、図２の穴は、各
々の一次膜54および56それぞれの検出表面19または21に
亘る最小寸法よりも直径が小さく、したがって、これら
の穴により一部が限定されている試料容器62および64の
各々には、一次膜の検出表面19または21の一部が含まれ
るが、検出部66および68として限定される部分、および
カバー58内の半球体凹部の内部表面には、ベース52の表
面53の一部が含まれていない。図示した実施の形態にお
いて、ベース52の表面53と、センサの検出表面19または
21との間の境界の各々は、本発明のエラストマーにより
橋渡しされている。
センサ44または46の上に中心をおいた、２つの半球体穴
が形成されたカバー58がある。ある実施の形態による
と、カバー58は本発明のエラストマーから作成されてい
る。図１に示した半球体穴とは異なり、図２の穴は、各
々の一次膜54および56それぞれの検出表面19または21に
亘る最小寸法よりも直径が小さく、したがって、これら
の穴により一部が限定されている試料容器62および64の
各々には、一次膜の検出表面19または21の一部が含まれ
るが、検出部66および68として限定される部分、および
カバー58内の半球体凹部の内部表面には、ベース52の表
面53の一部が含まれていない。図示した実施の形態にお
いて、ベース52の表面53と、センサの検出表面19または
21との間の境界の各々は、本発明のエラストマーにより
橋渡しされている。
【００４３】図２は、製造するのに特に都合よく効率的
な形態を示している。特に、第１および第２のセンサ44
および46は、同様にセンサの賽の目に切断したウエハか
ら、大量に各々を製造することができる。しかしなが
ら、図示した実施の形態によると、センサ44および46の
縁と、センサ44および46が収容される凹部48および50の
周囲との間の間隙57それぞれには接着剤を施す必要はな
い。接着剤充填剤がないということは、電解質層28がセ
ンサ44および46の各々の縁でさらされることを意味する
が、電極24および26は、一次膜54または56のうちの１つ
の検出表面19または21およびベース52の表面53を各々橋
渡しするカバー58の領域60によりセンサの検出部66およ
び68から電気化学的に封止されている。このことは、電
極24または26と、検出部66または68のうちの１つとも接
触している試料に接触する参照電極（図示せず）との間
の電位差を測定することによりセンサを作動させている
形態において特に重要である。ここで用いているよう
に、「電気化学的シール」は、膜の検出表面で測定すべ
き分析物を運ぶ流体媒体のような媒体にセンサがさらさ
れるときに、一次膜を迂回する通路149 を介した、セン
サ内の電極と、膜（電極と電気的になげられることを意
図した表面とは反対の表面）の検出表面との間の電気抵
抗、すなわち、一次膜を横切る電気抵抗の少なくとも２
倍、好ましくは約５倍、より好ましくは約10倍を提供す
るシールを定義する。
な形態を示している。特に、第１および第２のセンサ44
および46は、同様にセンサの賽の目に切断したウエハか
ら、大量に各々を製造することができる。しかしなが
ら、図示した実施の形態によると、センサ44および46の
縁と、センサ44および46が収容される凹部48および50の
周囲との間の間隙57それぞれには接着剤を施す必要はな
い。接着剤充填剤がないということは、電解質層28がセ
ンサ44および46の各々の縁でさらされることを意味する
が、電極24および26は、一次膜54または56のうちの１つ
の検出表面19または21およびベース52の表面53を各々橋
渡しするカバー58の領域60によりセンサの検出部66およ
び68から電気化学的に封止されている。このことは、電
極24または26と、検出部66または68のうちの１つとも接
触している試料に接触する参照電極（図示せず）との間
の電位差を測定することによりセンサを作動させている
形態において特に重要である。ここで用いているよう
に、「電気化学的シール」は、膜の検出表面で測定すべ
き分析物を運ぶ流体媒体のような媒体にセンサがさらさ
れるときに、一次膜を迂回する通路149 を介した、セン
サ内の電極と、膜（電極と電気的になげられることを意
図した表面とは反対の表面）の検出表面との間の電気抵
抗、すなわち、一次膜を横切る電気抵抗の少なくとも２
倍、好ましくは約５倍、より好ましくは約10倍を提供す
るシールを定義する。
【００４４】上述したように、カバー58は、本発明のエ
ラストマーにより全体を作成しても差支えない。あるい
は、カバー58は、より剛性であるプラスチックまたはセ
ラミックから作成し、ベース52の表面53と一次膜54また
は56のうちの１つの検出表面19または21とを各々端渡す
カバー58の領域60を本発明のエラストマーから作成して
も差支えない。あるいは、カバー58には、エラストマー
部分が検出部66および68を電極24および／または26から
電気化学的に封止する限り、どこにエラストマー部分を
備えても差支えない。例えば、ある形態には、比較的剛
性のカバーを含み、他のエラストマーから作られたガス
ケットが、試料を受容するように適用された一次膜54ま
たは56の隔離された検出部66または68を限定するように
カバー58とそれに重なった検出表面の一部との間に配置
されていても差支えない。すなわち、本発明のエラスト
マーを使用することにより、一次膜の検出表面の面積以
下の面積である検出部を形成しても差支えなく、例え
ば、接着剤によりセンサの縁をさらに封止する（試料部
からセンサ電極または電解質をさらに隔離すること）必
要はない。
ラストマーにより全体を作成しても差支えない。あるい
は、カバー58は、より剛性であるプラスチックまたはセ
ラミックから作成し、ベース52の表面53と一次膜54また
は56のうちの１つの検出表面19または21とを各々端渡す
カバー58の領域60を本発明のエラストマーから作成して
も差支えない。あるいは、カバー58には、エラストマー
部分が検出部66および68を電極24および／または26から
電気化学的に封止する限り、どこにエラストマー部分を
備えても差支えない。例えば、ある形態には、比較的剛
性のカバーを含み、他のエラストマーから作られたガス
ケットが、試料を受容するように適用された一次膜54ま
たは56の隔離された検出部66または68を限定するように
カバー58とそれに重なった検出表面の一部との間に配置
されていても差支えない。すなわち、本発明のエラスト
マーを使用することにより、一次膜の検出表面の面積以
下の面積である検出部を形成しても差支えなく、例え
ば、接着剤によりセンサの縁をさらに封止する（試料部
からセンサ電極または電解質をさらに隔離すること）必
要はない。
【００４５】「電気化学的シール」は上記のように定義
されており、図２を参照して、本発明によるこの用語の
定義には、隣接したセンサ44および46の電極、または電
解質層28の間に形成されたシールを含める。すなわち、
センサ電極または電解質（もしくは、センサ電極と電気
的につながった他の部材）が同一の分析器内にあるセン
サの同様の部材から電気的に絶縁されていない場合、本
発明のエラストマーは、隣接するセンサの部材を互いか
ら電気化学的に封止することができる。本発明のエラス
トマーがセンサの検出表面19または21とベース52の隣接
する表面53とを橋渡しし、隣接するセンサもまたエラス
トマーにより橋渡しされているベースの隣接する表面53
および検出表面19または21がある場合には、隣接するセ
ンサの電解質層28の間（または隣接するセンサの電極の
間）の通路147 は、分析器の一次膜のうちの１つを横切
る抵抗の少なくとも２倍、好ましくは５倍、より好まし
く少なくとも10倍の抵抗を有する。この実施の形態によ
ると、隣接するセンサの電極間の濡れ抵抗は、少なくと
も50ギガオーム、好ましくは少なくとも100 ギガオーム
である。
されており、図２を参照して、本発明によるこの用語の
定義には、隣接したセンサ44および46の電極、または電
解質層28の間に形成されたシールを含める。すなわち、
センサ電極または電解質（もしくは、センサ電極と電気
的につながった他の部材）が同一の分析器内にあるセン
サの同様の部材から電気的に絶縁されていない場合、本
発明のエラストマーは、隣接するセンサの部材を互いか
ら電気化学的に封止することができる。本発明のエラス
トマーがセンサの検出表面19または21とベース52の隣接
する表面53とを橋渡しし、隣接するセンサもまたエラス
トマーにより橋渡しされているベースの隣接する表面53
および検出表面19または21がある場合には、隣接するセ
ンサの電解質層28の間（または隣接するセンサの電極の
間）の通路147 は、分析器の一次膜のうちの１つを横切
る抵抗の少なくとも２倍、好ましくは５倍、より好まし
く少なくとも10倍の抵抗を有する。この実施の形態によ
ると、隣接するセンサの電極間の濡れ抵抗は、少なくと
も50ギガオーム、好ましくは少なくとも100 ギガオーム
である。
【００４６】センサ44および46は、単一の分析物、また
は異なる分析物を測定するように構成して配置しても差
支えない。ある実施の形態によると、二酸化炭素および
酸素（またはそれに対してｐＨが敏感である気体の存在
下のｐＨのようなガス依存性種）のような気体を測定す
るセンサ44を構成して配置し、ナトリウムイオン、カリ
ウムイオン、塩化物イオン、またはカルシウムイオンの
ようなイオン種を測定するセンサ46を構成して配置す
る。本発明のエラストマーにより、単一の試料容器によ
り好ましくは収容された、そのようなセンサを共に備
え、センサの電極がエラストマーにより互いに単独に電
気化学的に封止された分析器を製造することができる。
電気化学シールは、そのような分析器内で停止流分析を
行なうのに適している。例えば、試料容器62および試料
容器64を相互に連結して、実質的に単一の容器を定義し
ても差支えない。停止流分析器に、容器62および64の組
合せである容器の容積と実質的に等しい量、または分析
器による停止流分析に必要であればやや多い容積の、計
量された量の流体試料を注入するように適用されたイン
ジェクタを設けても差支えない。これにより、消費する
試料の容積を最小にする。分析器にはまた、試料が検出
部66および68に位置し、流動の妨げられている間に、セ
ンサ44での気体分析物およびセンサ46でのイオン種分析
物の両方を測定するように構成され配置された機構が設
けられていても差支えない。このような機構には、流体
試料の容器中への注入およびこの注入の完了により誘発
され、センサ44での気体状分析物およびセンサ46でのイ
オン種分析物を測定する電気化学測定を自動的に行なう
センサを備えても差支えない。これらの機構は知られて
いる。
は異なる分析物を測定するように構成して配置しても差
支えない。ある実施の形態によると、二酸化炭素および
酸素（またはそれに対してｐＨが敏感である気体の存在
下のｐＨのようなガス依存性種）のような気体を測定す
るセンサ44を構成して配置し、ナトリウムイオン、カリ
ウムイオン、塩化物イオン、またはカルシウムイオンの
ようなイオン種を測定するセンサ46を構成して配置す
る。本発明のエラストマーにより、単一の試料容器によ
り好ましくは収容された、そのようなセンサを共に備
え、センサの電極がエラストマーにより互いに単独に電
気化学的に封止された分析器を製造することができる。
電気化学シールは、そのような分析器内で停止流分析を
行なうのに適している。例えば、試料容器62および試料
容器64を相互に連結して、実質的に単一の容器を定義し
ても差支えない。停止流分析器に、容器62および64の組
合せである容器の容積と実質的に等しい量、または分析
器による停止流分析に必要であればやや多い容積の、計
量された量の流体試料を注入するように適用されたイン
ジェクタを設けても差支えない。これにより、消費する
試料の容積を最小にする。分析器にはまた、試料が検出
部66および68に位置し、流動の妨げられている間に、セ
ンサ44での気体分析物およびセンサ46でのイオン種分析
物の両方を測定するように構成され配置された機構が設
けられていても差支えない。このような機構には、流体
試料の容器中への注入およびこの注入の完了により誘発
され、センサ44での気体状分析物およびセンサ46でのイ
オン種分析物を測定する電気化学測定を自動的に行なう
センサを備えても差支えない。これらの機構は知られて
いる。
【００４７】上述した図１および２において、本発明の
エラストマーは、センサの検出部に試料を接触させる容
器を限定する全体のカバーからなるか、またはそのよう
なカバーの一部からなり、好ましい実施の形態による
と、いくぶん剛性で不活性のカバーとベース、または特
に好ましい実施の形態によると、センサの一次膜との間
のガスケットからなる。ここで図３を参照する。電気化
学分析器70の断面図が示されている。この分析器70は、
連続流または停止流の分析を行なうことができ、ガスケ
ット材料のようなエラストマーのみを用いて電気化学的
に封止された、複数の同様のセンサの賽の目に切断され
たウエハから作成されたセンサを非常に効率的に用いて
製造することができる。分析器70には、分析すべき流体
試料の温度を一定で安定に維持する金属加熱板72があ
る。不活性プラスチックまたはセラミックから構成され
た流体セル74には、第２の端部にある試料出口78と流路
を介してつながっている第１の端部にある試料入口76が
設けられている。流体セルには、試料入口と出口との間
に実質的に平らな部分、並びに実質的に平らな流体セル
の一方の側から他方の側に流体試料がそれを通って流動
できる平らな部分を通過する一連の孔77,79,81, および
83がある。交錯ガスケット80が加熱板72と流体セル74と
の間にあり、流体セルは、その上にある複数の下方に付
随する突起部84によりこの交錯ガスケットからは離れて
いる。下方に付随する突起部84は、流体試料が流体セル
74と交錯ガスケット80との間、並びに隣接する突起部84
の間に漏れないほどの流体シールを交錯ガスケット80に
形成する。万一漏れが生じた場合に、加熱板72により電
気的短絡が生じることのないように、絶縁材料から作成
された追加の流体シーラーを交錯ガスケット80と加熱板
72との間に配置しても差支えない。交錯ガスケット80
は、本発明のエラストマー、または流体試料に悪影響を
及ぼさず、突起部84で流体シールを講じるどのような材
料または材料の組合せから作成しても差支えない。
エラストマーは、センサの検出部に試料を接触させる容
器を限定する全体のカバーからなるか、またはそのよう
なカバーの一部からなり、好ましい実施の形態による
と、いくぶん剛性で不活性のカバーとベース、または特
に好ましい実施の形態によると、センサの一次膜との間
のガスケットからなる。ここで図３を参照する。電気化
学分析器70の断面図が示されている。この分析器70は、
連続流または停止流の分析を行なうことができ、ガスケ
ット材料のようなエラストマーのみを用いて電気化学的
に封止された、複数の同様のセンサの賽の目に切断され
たウエハから作成されたセンサを非常に効率的に用いて
製造することができる。分析器70には、分析すべき流体
試料の温度を一定で安定に維持する金属加熱板72があ
る。不活性プラスチックまたはセラミックから構成され
た流体セル74には、第２の端部にある試料出口78と流路
を介してつながっている第１の端部にある試料入口76が
設けられている。流体セルには、試料入口と出口との間
に実質的に平らな部分、並びに実質的に平らな流体セル
の一方の側から他方の側に流体試料がそれを通って流動
できる平らな部分を通過する一連の孔77,79,81, および
83がある。交錯ガスケット80が加熱板72と流体セル74と
の間にあり、流体セルは、その上にある複数の下方に付
随する突起部84によりこの交錯ガスケットからは離れて
いる。下方に付随する突起部84は、流体試料が流体セル
74と交錯ガスケット80との間、並びに隣接する突起部84
の間に漏れないほどの流体シールを交錯ガスケット80に
形成する。万一漏れが生じた場合に、加熱板72により電
気的短絡が生じることのないように、絶縁材料から作成
された追加の流体シーラーを交錯ガスケット80と加熱板
72との間に配置しても差支えない。交錯ガスケット80
は、本発明のエラストマー、または流体試料に悪影響を
及ぼさず、突起部84で流体シールを講じるどのような材
料または材料の組合せから作成しても差支えない。
【００４８】それぞれ、図１および２のベース12および
52に類似して、それぞれセンサ92および94、並びに必要
に応じた予熱チップ102 を担持した凹部88および90を含
めたベース86が、流体セル74の上で、その上に重なって
いる。上述したセンサと同様に、センサ92および94に
は、電極24および26、電解質28、およびそれぞれ一次膜
96および98がある。一次膜96および98には、センサ電極
と電気的につながったそれぞれの表面103 および105 、
および対向した検出表面104 および106 がある。好まし
い実施の形態によると、センサ92は、二酸化炭素または
酸素（またはＣＯ2 を含有する試料中のｐＨ）のような
気体を測定するように適用され、センサ94は、上述した
ようなイオン種を測定するように適用されるが、どのよ
うな組合せのセンサを用いても差支えない。
52に類似して、それぞれセンサ92および94、並びに必要
に応じた予熱チップ102 を担持した凹部88および90を含
めたベース86が、流体セル74の上で、その上に重なって
いる。上述したセンサと同様に、センサ92および94に
は、電極24および26、電解質28、およびそれぞれ一次膜
96および98がある。一次膜96および98には、センサ電極
と電気的につながったそれぞれの表面103 および105 、
および対向した検出表面104 および106 がある。好まし
い実施の形態によると、センサ92は、二酸化炭素または
酸素（またはＣＯ2 を含有する試料中のｐＨ）のような
気体を測定するように適用され、センサ94は、上述した
ようなイオン種を測定するように適用されるが、どのよ
うな組合せのセンサを用いても差支えない。
【００４９】本発明のエラストマーからなるセンサガス
ケット108 が、流体セル74とベース86との間に配置さ
れ、センサ92の検出表面104 およびセンサ94の検出表面
106 に対して、流体セル74の上方に付随した突起部100
により上方に押し付けられて、検出表面104 および106
の、それぞれ、検出部112 および114 を限定している。
センサガスケット108 は、各々のセンサ内で、各々のセ
ンサのセンサ電極と各々のセンサの検出部と接触してい
る流体試料との間、および隣接するセンサの電極（電解
質）との間に電気化学的シールを形成する。ガスケッ
ト、または複数のガスケットを、センサ92および94の縁
でガスケット部110 に関して説明したように、一次膜で
シールを提供することが必要な場合のみに配置しても差
支えなく、または別の実施の形態によると、製造するの
が容易な場合には、連続部（109 のような）を含むガス
ケットを隣接するセンサの一次膜に接触させても差支え
ない。加熱チップ102 をセンサ（いかなる数の様々な分
析物を測定するいかなる数のセンサを分析器70内に設け
ても差支えない）と置き換えれば、このことが考えられ
る。センサガスケット108 は、それぞれ、一次膜96およ
び98でセンサ92および94の各々の全周囲を封止する。
ケット108 が、流体セル74とベース86との間に配置さ
れ、センサ92の検出表面104 およびセンサ94の検出表面
106 に対して、流体セル74の上方に付随した突起部100
により上方に押し付けられて、検出表面104 および106
の、それぞれ、検出部112 および114 を限定している。
センサガスケット108 は、各々のセンサ内で、各々のセ
ンサのセンサ電極と各々のセンサの検出部と接触してい
る流体試料との間、および隣接するセンサの電極（電解
質）との間に電気化学的シールを形成する。ガスケッ
ト、または複数のガスケットを、センサ92および94の縁
でガスケット部110 に関して説明したように、一次膜で
シールを提供することが必要な場合のみに配置しても差
支えなく、または別の実施の形態によると、製造するの
が容易な場合には、連続部（109 のような）を含むガス
ケットを隣接するセンサの一次膜に接触させても差支え
ない。加熱チップ102 をセンサ（いかなる数の様々な分
析物を測定するいかなる数のセンサを分析器70内に設け
ても差支えない）と置き換えれば、このことが考えられ
る。センサガスケット108 は、それぞれ、一次膜96およ
び98でセンサ92および94の各々の全周囲を封止する。
【００５０】もちろん、図３は断面図であるので、セン
サガスケット108 の全ての部分を、単一連続部とて相互
に接続しても差支えなく、または個々のガスケット部分
として個々に製造しても差支えない。このような関係に
おける「連続部」は、所望の位置にシーリングを提供す
るのに必要な孔または切抜きを含む、一片のエラストマ
ー材料を意味する。好ましい実施の形態によると、単一
の連続ガスケットを、単純化のために設けている。
サガスケット108 の全ての部分を、単一連続部とて相互
に接続しても差支えなく、または個々のガスケット部分
として個々に製造しても差支えない。このような関係に
おける「連続部」は、所望の位置にシーリングを提供す
るのに必要な孔または切抜きを含む、一片のエラストマ
ー材料を意味する。好ましい実施の形態によると、単一
の連続ガスケットを、単純化のために設けている。
【００５１】流体セル74には、流体セルの平らな部分か
ら離れた関係にセンサとベースを維持する複数の上方に
付随する突起部100 がある。したがって、突起部100 の
間の領域、流体セルの平らな部分、およびセンサまたは
ベース86が流体を含むことができる。このように、図示
したように、液体試料が試料入口76を通って分析器70内
に進入し、流体セル、上方に付随した突起部100 、試料
を安定な温度に到達させる予熱チップ102 、およびセン
サガスケットにより定義されている流体セル74の平らな
部分の上に領域まで通過し、流体セルの孔83を通って、
流体セル、下方に付随する突起部84、および交錯ガスケ
ットにより定義されているセルの平らな部分の下部の領
域中に通過でき、流体セル内の孔81を通って、セルの平
らな部分、上方に付随する突起部100 、センサ92の検出
表面104 、およびセンサガスケット108 により限定され
る領域中に通過でき、孔79を通って、流体セル、下方に
付随する突起部84、および交錯ガスケット80により限定
される領域中に下方に通過し、最後に、孔77を通って、
流体セル、上方に付随する突起部100 、センサ94の検出
表面106 、およびセンサガスケット108 により限定され
る領域中に通過する。
ら離れた関係にセンサとベースを維持する複数の上方に
付随する突起部100 がある。したがって、突起部100 の
間の領域、流体セルの平らな部分、およびセンサまたは
ベース86が流体を含むことができる。このように、図示
したように、液体試料が試料入口76を通って分析器70内
に進入し、流体セル、上方に付随した突起部100 、試料
を安定な温度に到達させる予熱チップ102 、およびセン
サガスケットにより定義されている流体セル74の平らな
部分の上に領域まで通過し、流体セルの孔83を通って、
流体セル、下方に付随する突起部84、および交錯ガスケ
ットにより定義されているセルの平らな部分の下部の領
域中に通過でき、流体セル内の孔81を通って、セルの平
らな部分、上方に付随する突起部100 、センサ92の検出
表面104 、およびセンサガスケット108 により限定され
る領域中に通過でき、孔79を通って、流体セル、下方に
付随する突起部84、および交錯ガスケット80により限定
される領域中に下方に通過し、最後に、孔77を通って、
流体セル、上方に付随する突起部100 、センサ94の検出
表面106 、およびセンサガスケット108 により限定され
る領域中に通過する。
【００５２】ここで用いている「容器」は、試料をセン
サ膜の検出部に接触させるように保持する分析器の部分
を限定することを意味している。例えば、図１に関して
は、容器は、カバー36の内部表面38、カバー36により覆
われていないベース12の表面の部分20、一次膜30の検出
表面18、および試料にさらされる接着剤34の部分により
限定されている。図２に関しては、試料容器62は、セン
サ44でのカバー58の内部表面、および一次膜54の検出表
面19の検出部66を含む。図３に関しては、試料容器は、
流体セル74、突起部84および100 、予熱チップ102 、セ
ンサガスケット108 、交錯ガスケット80、並びにそれぞ
れセンサ92および94の検出表面112 および114 を含む、
入口76および出口78の間に示した流路に面する全ての部
分を含む。
サ膜の検出部に接触させるように保持する分析器の部分
を限定することを意味している。例えば、図１に関して
は、容器は、カバー36の内部表面38、カバー36により覆
われていないベース12の表面の部分20、一次膜30の検出
表面18、および試料にさらされる接着剤34の部分により
限定されている。図２に関しては、試料容器62は、セン
サ44でのカバー58の内部表面、および一次膜54の検出表
面19の検出部66を含む。図３に関しては、試料容器は、
流体セル74、突起部84および100 、予熱チップ102 、セ
ンサガスケット108 、交錯ガスケット80、並びにそれぞ
れセンサ92および94の検出表面112 および114 を含む、
入口76および出口78の間に示した流路に面する全ての部
分を含む。
【００５３】これまで、１つの配列中に賽の目に切断さ
れた（その縁で電解質をさらしている）ガスセンサおよ
び賽の目に切断されたイオン種センサの両方を備えるこ
とができる電気化学分析器が記載されており、センサは
１つのエラストマー材料により電気化学的に封止されて
いる。上述したように、このことにより、高効率に製造
された分析器により、気体種およびイオン種の両方を停
止流測定することを含む方法が容易になる。
れた（その縁で電解質をさらしている）ガスセンサおよ
び賽の目に切断されたイオン種センサの両方を備えるこ
とができる電気化学分析器が記載されており、センサは
１つのエラストマー材料により電気化学的に封止されて
いる。上述したように、このことにより、高効率に製造
された分析器により、気体種およびイオン種の両方を停
止流測定することを含む方法が容易になる。
【００５４】ここで図４を参照する。この図は、図３の
分析器に適合するように製造されたセンサガスケット10
8 の上面図である。ガスケットにはいくつかの切抜きが
あり、参照番号は、これらの切抜きのあるものと整合し
ている図３の分析器の部材を参照するものである。例え
ば、予熱チップ102 に対して試料を流動させる通路中に
導く試料入口76が、ガスケットの右側に示されている。
センサ92および94それぞれの検出部112 および114 が、
図示したように、センサガスケット108 の楕円形の切抜
きにより限定されてる。試料出口78は、検出部114 の縁
に位置合せされている。ここで図３を参照する。断面で
示されている上方に付随する突起部100は、センサ92お
よび94の検出表面104 および106 に対して図４に示した
楕円形の切抜きの周囲を加圧することにより、センサ92
および94の検出部112 および114を隔離するように一定
の大きさに作られた楕円形の突起部の部分を示す。切抜
き150 は、ガスケットを適切に配置するガイド突起部
（図３には示していない）を囲む。
分析器に適合するように製造されたセンサガスケット10
8 の上面図である。ガスケットにはいくつかの切抜きが
あり、参照番号は、これらの切抜きのあるものと整合し
ている図３の分析器の部材を参照するものである。例え
ば、予熱チップ102 に対して試料を流動させる通路中に
導く試料入口76が、ガスケットの右側に示されている。
センサ92および94それぞれの検出部112 および114 が、
図示したように、センサガスケット108 の楕円形の切抜
きにより限定されてる。試料出口78は、検出部114 の縁
に位置合せされている。ここで図３を参照する。断面で
示されている上方に付随する突起部100は、センサ92お
よび94の検出表面104 および106 に対して図４に示した
楕円形の切抜きの周囲を加圧することにより、センサ92
および94の検出部112 および114を隔離するように一定
の大きさに作られた楕円形の突起部の部分を示す。切抜
き150 は、ガスケットを適切に配置するガイド突起部
（図３には示していない）を囲む。
【００５５】本発明に関して示したセンサはすべてセン
サ14と構造が類似している。しかしながら、そのような
固体平面型電気化学センサを示したが、当業者は、試料
中の１種類以上の分析物を測定するように適用された様
々な電気化学センサを本発明により使用できる。これら
の例としては、制限なく、固体、液体またはゲルの電解
質を含み得る、電流または電圧、１電極たまは多電極セ
ンサが挙げられる。電極、電解質、膜、および本発明に
関して使用するのに適したセンサの他の部材が、前述し
た文献に記載されている。
サ14と構造が類似している。しかしながら、そのような
固体平面型電気化学センサを示したが、当業者は、試料
中の１種類以上の分析物を測定するように適用された様
々な電気化学センサを本発明により使用できる。これら
の例としては、制限なく、固体、液体またはゲルの電解
質を含み得る、電流または電圧、１電極たまは多電極セ
ンサが挙げられる。電極、電解質、膜、および本発明に
関して使用するのに適したセンサの他の部材が、前述し
た文献に記載されている。
【００５６】以下の実施例は、本発明の利点を説明する
ことを意図したものであり、本発明の全範囲を例示する
ものではない。例えば、平板センサの製造に厚膜または
薄膜技術を用いても差支えない。いかなる数の電極を備
えた電圧センサまたは電流センサを用いても差支えな
い。さらに、ここに列記した特定の気体またはイオン種
を測定するように構成され配置されたセンサを、他の分
析物の測定に拡張しても差支えない。本発明において
は、測定した特定の分析物はそれ自体は重要ではない
が、単一分析器において本発明が満たす要求を示す異な
る種類の分析物の測定に必要とされる異なる一次膜が重
要である。これらと他の変更および同等物が、本発明の
範囲内にある。
ことを意図したものであり、本発明の全範囲を例示する
ものではない。例えば、平板センサの製造に厚膜または
薄膜技術を用いても差支えない。いかなる数の電極を備
えた電圧センサまたは電流センサを用いても差支えな
い。さらに、ここに列記した特定の気体またはイオン種
を測定するように構成され配置されたセンサを、他の分
析物の測定に拡張しても差支えない。本発明において
は、測定した特定の分析物はそれ自体は重要ではない
が、単一分析器において本発明が満たす要求を示す異な
る種類の分析物の測定に必要とされる異なる一次膜が重
要である。これらと他の変更および同等物が、本発明の
範囲内にある。
【００５７】
【実施例】実施例１：ガスケットの製造 約0.015 インチ厚のフルオロエラストマーシートを形成
し、以下のように、センサガスケットとして使用するの
に所望の形状に切断した。クリテック社（マサチューセ
ッツ州、ハノバー）によりＫＭ2-41-2として市販されて
いるフルオロエラストマーのバルクスラブを熱硬化型内
で、約0.015 インチ厚、約１インチ幅、約５インチ長の
シートに形成した。
し、以下のように、センサガスケットとして使用するの
に所望の形状に切断した。クリテック社（マサチューセ
ッツ州、ハノバー）によりＫＭ2-41-2として市販されて
いるフルオロエラストマーのバルクスラブを熱硬化型内
で、約0.015 インチ厚、約１インチ幅、約５インチ長の
シートに形成した。
【００５８】成形は、180 ℃、7500ｐｓｉで11分間に亘
り行なった。材料は16時間に亘り232 ℃で後硬化させ
た。ウォータージェット切断技術を用いて、図４の形状
のガスケットを切断した（もちろん、この方法による
か、または成形のような従来の方法により、いかなる形
状のガスケットを形成しても差支えない）。
り行なった。材料は16時間に亘り232 ℃で後硬化させ
た。ウォータージェット切断技術を用いて、図４の形状
のガスケットを切断した（もちろん、この方法による
か、または成形のような従来の方法により、いかなる形
状のガスケットを形成しても差支えない）。
【００５９】実施例２：ｐＨセンサの製造 平板ｐＨセンサを以下のように製造した。レーザにより
切込みを入れたセラミックウエハに複数の個々の電極を
スクリーン印刷することにより、複数のイオン選択性セ
ンサを製造し、続いて、イオン選択性膜を付着させ、複
数の個々のセンサチップを形成するようにレーザにより
切込み線でウエハを１つ１つにした。この実施例におい
て単純化するために、方法は、１つのチップを製造した
かのように記載した。
切込みを入れたセラミックウエハに複数の個々の電極を
スクリーン印刷することにより、複数のイオン選択性セ
ンサを製造し、続いて、イオン選択性膜を付着させ、複
数の個々のセンサチップを形成するようにレーザにより
切込み線でウエハを１つ１つにした。この実施例におい
て単純化するために、方法は、１つのチップを製造した
かのように記載した。
【００６０】実施例３：分析器の製造 センサを以下のように製造した。クアーズセラミック社
（コロラド州、グランドジャンクション）から得られ
る、0.180 ｃｍ×0.180 インチの絶縁アルミナ複合基体
上にイオン選択性センサのベースチップを製造した。ウ
エハを個別にするのに必要なレーザによる切込み工程
は、レーザレリアンステクノロジーズ社´フロリダ州、
アルタモンテスプリングス）から得られる。セラミック
基体にレーザドリルで孔を開け、導電金属ペースト
（金）を充填した。厚膜蒸着技術を用いて、レーザドリ
ルで孔を開けた金属導体と電気的に接触するようにスク
リーン印刷によりチップ（金）の接触側に導電片を製造
した。適切な導電ペーストは、メテック社（ペンシルバ
ニア州、エルバーソン）から得られる。孔内の金属導体
と電気的に接触すべきセラミックの反対側（電極側）に
別の導電片（銀）を製造した。おおよそ1.52ｍｍ×0.76
2 ｍｍの寸法の楕円形電極を製造するように導電片を製
造した。金属ペーストを製造社の指示により硬化させ
た。この様式において、後ろ側で接触するように、基体
を通して電極を形成した。しかしながら、上述したよう
に、前側接触を含むいかなる形態のセンサを用いても差
支えない。次いで、活性電極区域を定義するために、誘
電（ガラス）パッシベーションを開口部を有する電極側
の導体上に印刷した。
（コロラド州、グランドジャンクション）から得られ
る、0.180 ｃｍ×0.180 インチの絶縁アルミナ複合基体
上にイオン選択性センサのベースチップを製造した。ウ
エハを個別にするのに必要なレーザによる切込み工程
は、レーザレリアンステクノロジーズ社´フロリダ州、
アルタモンテスプリングス）から得られる。セラミック
基体にレーザドリルで孔を開け、導電金属ペースト
（金）を充填した。厚膜蒸着技術を用いて、レーザドリ
ルで孔を開けた金属導体と電気的に接触するようにスク
リーン印刷によりチップ（金）の接触側に導電片を製造
した。適切な導電ペーストは、メテック社（ペンシルバ
ニア州、エルバーソン）から得られる。孔内の金属導体
と電気的に接触すべきセラミックの反対側（電極側）に
別の導電片（銀）を製造した。おおよそ1.52ｍｍ×0.76
2 ｍｍの寸法の楕円形電極を製造するように導電片を製
造した。金属ペーストを製造社の指示により硬化させ
た。この様式において、後ろ側で接触するように、基体
を通して電極を形成した。しかしながら、上述したよう
に、前側接触を含むいかなる形態のセンサを用いても差
支えない。次いで、活性電極区域を定義するために、誘
電（ガラス）パッシベーションを開口部を有する電極側
の導体上に印刷した。
【００６１】100 の同様のセンサの配列において、銀電
極に、−5.00ｍＡで10分間に亘り0.1 ｍのＫＣｌから塩
化銀を定電流メッキした。チップを脱イオン水で濯ぎ、
空気乾燥した。
極に、−5.00ｍＡで10分間に亘り0.1 ｍのＫＣｌから塩
化銀を定電流メッキした。チップを脱イオン水で濯ぎ、
空気乾燥した。
【００６２】電解質を以下のように形成した。１％のゼ
ラチン水溶液を調製した。１Ｍのクエン酸、2.73ＭのＮ
ａＯＨおよび0.01ＭのＮａＣｌを含む緩衝液を調製し
た。
ラチン水溶液を調製した。１Ｍのクエン酸、2.73ＭのＮ
ａＯＨおよび0.01ＭのＮａＣｌを含む緩衝液を調製し
た。
【００６３】緩衝ゼラチン電解質のｐＨは約5.5 であっ
た。200 マイクロリットルの緩衝液を10ｍｌのゼラチン
溶液と混合した。1.52ｍｌのこの混合物を上述したよう
に100 センサウエハ上に溶液流延し、80℃で蒸発させ
た。
た。200 マイクロリットルの緩衝液を10ｍｌのゼラチン
溶液と混合した。1.52ｍｌのこの混合物を上述したよう
に100 センサウエハ上に溶液流延し、80℃で蒸発させ
た。
【００６４】上述したチップをさらに以下のように加工
した。水素イオン選択性膜を製造した。２重量％のトリ
ドデシルアミン、0.4 重量％のカリウムテトラキシ（４
−クロロフェニル）ボレート、65重量％のフタル酸ジオ
クチル、および33重量％のＰＶＣを含有するＴＨＦ中で
10重量％の膜溶液を調製した。1.2 ｍｌの容積の膜溶液
を100 センサウエハ上に溶液流延した。約24時間に亘り
ＴＨＦ雰囲気内の室温で層を乾燥させた。最終的な膜厚
は約40ミクロンであった。
した。水素イオン選択性膜を製造した。２重量％のトリ
ドデシルアミン、0.4 重量％のカリウムテトラキシ（４
−クロロフェニル）ボレート、65重量％のフタル酸ジオ
クチル、および33重量％のＰＶＣを含有するＴＨＦ中で
10重量％の膜溶液を調製した。1.2 ｍｌの容積の膜溶液
を100 センサウエハ上に溶液流延した。約24時間に亘り
ＴＨＦ雰囲気内の室温で層を乾燥させた。最終的な膜厚
は約40ミクロンであった。
【００６５】チップを賽の目に切断して、複数の個々の
ｐＨセンサを定義した。
ｐＨセンサを定義した。
【００６６】実施例４：分析器ｐＨセンサの性能 臨床レベルのＣＯ2 によりトノメータした（tonometere
d ）水性試料を、130秒の停止流プロトコルにより、実
施例３に記載した分析器を用いて、高ｐＨ性密度および
正確度で測定した。ＣＯ2 トノメータ試料によるセンサ
のドリフトは−0.002 ｍＶ／分であった。130 秒間の停
止流測定プロトコルを用いて、0.008 ｐＨ単位より低い
精密度および0.02ｐＨよりよい正確度を達成できた。ｐ
Ｈ試料の完全さがガスケットを通じてのＣＯ2 の損失に
より強く影響を受けるので、適切な気体不透過性が示さ
れた。さらに、センサの性能において、30日を越える連
続使用中に著しい劣化は観察されなかった。このこと
は、可塑化高分子センサ膜とフルオロエラストマーとの
優れた化学的相容性を示している。
d ）水性試料を、130秒の停止流プロトコルにより、実
施例３に記載した分析器を用いて、高ｐＨ性密度および
正確度で測定した。ＣＯ2 トノメータ試料によるセンサ
のドリフトは−0.002 ｍＶ／分であった。130 秒間の停
止流測定プロトコルを用いて、0.008 ｐＨ単位より低い
精密度および0.02ｐＨよりよい正確度を達成できた。ｐ
Ｈ試料の完全さがガスケットを通じてのＣＯ2 の損失に
より強く影響を受けるので、適切な気体不透過性が示さ
れた。さらに、センサの性能において、30日を越える連
続使用中に著しい劣化は観察されなかった。このこと
は、可塑化高分子センサ膜とフルオロエラストマーとの
優れた化学的相容性を示している。
【００６７】上述した実施例は、本発明の特定の実施の
形態を示すために記載したものであり、本発明の範囲を
限定することを目的とするものではない。本発明の範囲
内のさらなる実施の形態および利点（例えば、上述した
基体およびイオン種以外の電気活性種を測定するもの）
が、当業者には明らかである。
形態を示すために記載したものであり、本発明の範囲を
限定することを目的とするものではない。本発明の範囲
内のさらなる実施の形態および利点（例えば、上述した
基体およびイオン種以外の電気活性種を測定するもの）
が、当業者には明らかである。
【図１】本発明の１つの実施の形態による単一センサ電
気化学分析器の断面図
気化学分析器の断面図
【図２】本発明の別の実施の形態によるマルチセンサ電
気化学分析器の断面図
気化学分析器の断面図
【図３】本発明のさらなる実施の形態によるマルチセン
サ電気化学分析器の断面図
サ電気化学分析器の断面図
【図４】図３に示したセンサの使用する形状にある本発
明のエラストマーから製造されたセンサガスケットの上
面図
明のエラストマーから製造されたセンサガスケットの上
面図
10、42、70 電気化学分析器 12、52、86 ベース 14、44、46、92、94 センサ 16、48、50 凹部 18、19、21、104 、106 検出表面 22 基体 24 第１の電極 26 第２の電極 28 電解質 36、58 カバー 40、66、68、112 、114 検出部 74 流体セル 76 流体入口 78 流体出口 96、98 一次膜 102 加熱チップ 80、108 ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク ダブリュ ボーデン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01527 ミルベリー メイプル ストリー ト 23 (72)発明者 ジョン エス ベンコ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01746 ハリストン リーガル ストリー ト 85 (72)発明者 ロバート エイ バーグキスト アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02346 ミドルボロ パーチャス ストリ ート 144 (72)発明者 ダナ エス オーヴェダール アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02052 メッドフィールド クロス スト リート 13
Claims (58)
- 【請求項１】 表面を有し、該表面の一部が検出部を限
定する電気化学センサ；および前記検出部で試料を位置
付けるように適用され、少なくとも一部がエラストマー
フルオロポリマーにより限定された試料容器、からなる
ことを特徴とする電気化学分析器。 - 【請求項２】 前記フルオロポリマーがフッ化ビニリデ
ンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーからなる
ことを特徴とする請求項１記載の電気化学分析器。 - 【請求項３】 前記センサが第１の一次膜を備え、該第
１の一次膜の一部が前記検出部を限定し、前記エラスト
マーフルオロポリマーが前記第１の一次膜に隣接してい
ることを特徴とする請求項１記載の電気化学分析器。 - 【請求項４】 第２の一次膜を備えた第２の電気化学セ
ンサを含み、該第２の一次膜の一部が第２の検出部を限
定し、前記エラストマーフルオロポリマーが前記第２の
一次膜に隣接していることを特徴とする請求項３記載の
電気化学分析器。 - 【請求項５】 前記第１および第２の一次膜の各々が、
前記エラストマーフルオロポリマーの連続部分と接触し
ていることを特徴とする請求項４記載の電気化学分析
器。 - 【請求項６】 前記試料容器が、流体試料を受容するよ
うに適用されたカバーを備え、前記エラストマーフルオ
ロポリマーが、前記カバーと前記第２の一次膜の検出表
面との間にあるガスケットであることを特徴とする請求
項３記載の電気化学分析器。 - 【請求項７】 前記センサが、前記検出表面の反対にあ
る前記第２の一次膜の表面と電気的につながった電極を
備え、前記ガスケットが該電極と該検出表面との間に電
気化学的シールを形成することを特徴とする請求項６記
載の電気化学分析器。 - 【請求項８】 前記ガスケットが、前記電極と前記第１
の一次膜の検出表面との間に、該膜を横切る濡れ抵抗の
少なくとも２倍である、該膜を迂回する通路を介した濡
れ電気抵抗を提供する電気化学的シールを形成すること
を特徴とする請求項７記載の電気化学分析器。 - 【請求項９】 前記センサが、電極と電気的につながっ
た第１の表面および前記第１の表面の反対の検出表面を
有する第１の一次膜を含み、該検出表面の一部が前記検
出部を一部限定し、前記エラスマトーフルオロポリマー
が前記電極と前記第１の一次膜の検出表面との間の電気
化学的シールを形成することを特徴とする請求項１記載
の電気化学分析器。 - 【請求項１０】 前記試料容器が、流体試料を受容する
ように適用されたカバーからなり、前記エラストマーフ
ルオロポリマーが該カバーと前記第１の一次膜の検出表
面との間のガスケットであることを特徴とする請求項９
記載の電気化学分析器。 - 【請求項１１】 第２の電極と電気的につながった第１
の表面および該第１の表面の反対にある検出表面を有す
る第２の一次膜を備えた第２の電気化学センサと、該第
２の電極と該第２の一次膜の検出表面との間に電気化学
的シールを形成するエラストマーフルオロポリマーを含
み、該検出表面の一部が第２の検出部を一部分限定する
ことを特徴とする請求項９記載の電気化学分析器。 - 【請求項１２】 エラストマーフルオロポリマーの連続
部分が、前記第１のセンサと前記第２のセンサのそれぞ
れで電気化学的シールを形成することを特徴とする請求
項１１記載の電気化学分析器。 - 【請求項１３】 前記試料容器が、第２の一次膜の検出
部および第２の検出部で流体試料位置付けられるように
適用され、前記分析器が、計測した量の流体試料を、第
１および第２のセンサでの停止流分析に必要な量以下の
量の容器中に注入するように適用されたインジェクタを
備えていることを特徴とする請求項４記載の電気化学分
析器。 - 【請求項１４】 試料が、前記第１のセンサの検出部お
よび前記第２のセンサの検出部に位置付けられ、流動し
ないようにされている間に、複数の分析物を測定するよ
うに構成され配置された検出機構を備えていることを特
徴とする請求項４記載の電気化学分析器。 - 【請求項１５】 気体を測定するように構成され配置さ
れた第１の電気化学センサであって、第１の検出部を有
する第１の一次膜、前記気体を含有すると疑われる試料
を前記第１の検出部に位置付けるように適用され、前記
第１の一次膜により少なくとも一部分が限定されている
容器、および該第１の一次膜に隣接しているエラストマ
ーを含む第１のセンサ；およびイオン種を測定するよう
に構成され配置された第２の電気化学センサであって、
第２の検出部を有する第２の一次膜、前記イオン種を含
有すると疑われる試料を該第２の検出部に位置付けるよ
うに適用され、該第２の一次膜により少なくとも一部分
が限定された容器、および該第２の一次膜に隣接した、
前記第１の一次膜に隣接したエラストマーと実質的に同
一のエラストマーを含む第２のセンサからなることを特
徴とする電気化学分析器。 - 【請求項１６】 前記エラストマーがフルオロポリマー
からなることを特徴とする請求項１５記載の電気化学分
析器。 - 【請求項１７】 前記フルオロポリマーが、フッ化ビニ
リデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーから
なることを特徴とする請求項１６記載の電気化学分析
器。 - 【請求項１８】 エラストマーの連続部分が、前記第１
の一次膜および前記第２の一次膜に隣接していることを
特徴とする請求項１５記載の電気化学分析器。 - 【請求項１９】 前記第１のセンサの容器と前記第２の
センサの容器とが連続しており、前記第１および第２の
一次膜に隣接したエラストマーが、流体試料を受容する
ように適用されたカバーと、それぞれ、第１および第２
の一次膜との間に流体シールを形成するガスケットから
なることを特徴とする請求項１５記載の電気化学分析
器。 - 【請求項２０】 前記第１の電気化学センサが、前記エ
ラストマーに隣接した表面とは反対の前記第１の一次膜
と電気的につながった第１の電極を備え、該エラストマ
ーが、前記第１の電極と、該エラストマーに隣接した前
記第１の一次膜の表面との間に電気化学的シールを形成
し、前記第２の電気化学センサが、前記エラストマーに
隣接した表面とは反対の前記第２の一次膜の表面に電気
的につながった第２の電極を備え、該エラストマーが、
前記第２の電極と該エラストマーに隣接した前記第２の
一次膜の表面との間に電気化学的シールを形成すること
を特徴とする請求項１５記載の電気化学分析器。 - 【請求項２１】 前記第１の電極と、前記エラストマー
に隣接した前記第１の一次膜の表面との間の濡れ電気抵
抗が少なくとも約50ギガオームであり、前記第２の電極
と、前記エラストマーの前記第２の一次膜の表面との間
の該エラストマーを横切る電気抵抗が少なくとも約50ギ
ガオームであることを特徴とする請求項２０記載の電気
化学分析器。 - 【請求項２２】 前記気体が酸素または二酸化炭素であ
り、前記イオン種がナトリウムイオン、カリウムイオ
ン、塩化物イオン、またはカルシウムイオンであること
を特徴とする請求項１５記載の電気化学分析器。 - 【請求項２３】 前記第１の電気化学センサが、第１の
電極と電気的につながった第１の表面および該第１の表
面とは反対の検出表面を有する第１の一次膜を備え、該
検出表面の一部が前記第１の検出部を一部分限定し、前
記第２のセンサが、第２の電極と電気的につながった第
１の表面および該第１の表面とは反対の検出表面を有す
る前記第２の一次膜を備え、該検出表面の一部が前記第
２の検出部を一部分限定し、前記エラストマーが、前記
第１の電極と前記第１の一次膜の検出表面との間に電気
化学的シールを形成し、前記第２の電極と前記第２の一
次膜の検出表面との間に電気化学的シールを形成するこ
とを特徴とする請求項２２記載の電気化学分析器。 - 【請求項２４】 前記エラストマーがフルオロポリマー
からなることを特徴とする請求項１８記載の電気化学分
析器。 - 【請求項２５】 前記フルオロポリマーがフッ化ビニリ
デンとヘキルフルオロプロピレンとのコポリマーからな
ることを特徴とする請求項２４記載の電気化学分析器。 - 【請求項２６】 前記エラストマーがフルオロポリマー
からなることを特徴とする請求項２０記載の電気化学分
析器。 - 【請求項２７】 前記フルオロポリマーがフッ化ビニリ
デンとヘキルフルオロプロピレンとのコポリマーからな
ることを特徴とする請求項２６記載の電気化学分析器。 - 【請求項２８】 エラストマーの連続部分が、前記第１
の一次膜および第２の一次膜に隣接していることを特徴
とする請求項２３記載の電気化学分析器。 - 【請求項２９】 前記エラストマーがフルオロポリマー
からなることを特徴とする請求項２８記載の電気化学分
析器。 - 【請求項３０】 前記フルオロポリマーがフッ化ビニリ
デンとヘキルフルオロプロピレンとのコポリマーからな
ることを特徴とする請求項２８記載の電気化学分析器。 - 【請求項３１】 前記試料容器が前記第１の一次膜の検
出部および第２の検出部で流体試料を位置付けるように
適用されており、前記分析器が、前記第１の一次膜の検
出部および第２の検出部で停止流分析を行なうのに必要
な量以下の量の容器中に計測した量の流体試料を注入す
るように適用されたインジェクタを備えていることを特
徴とする請求項１５記載の電気化学分析器。 - 【請求項３２】 試料が、前記第１のセンサの検出部お
よび第２のセンサの検出部に位置付けられ、流動しない
ようになっている間に、複数の分析物を測定するように
構成され配置された検出機構を備えていることを特徴と
する請求項１５記載の電気化学分析器。 - 【請求項３３】 分析物を含有すると疑われる試料を電
気化学分析器試料容器中に送り込み、該試料容器が、第
１の分析物を測定するように構成され配置された第１の
電気化学センサの構成部材である第１の一次膜、第２の
分析物を測定するように構成され配置された第２の電気
化学センサの構成部材である第２の一次膜、および前記
第１のセンサの一次膜に隣接したエラストマーにより少
なくとも一部分が限定され、 前記試料が流動するのを妨げ、 害試料が流動しない間に第１の分析物を測定する各工程
からなることを特徴とする電気化学分析方法。 - 【請求項３４】 前記エラストマーがフルオロポリマー
からなることを特徴とする請求項３３記載の方法。 - 【請求項３５】 前記フルオロポリマーがフッ化ビニリ
デンとヘキルフルオロプロピレンとのコポリマーからな
ることを特徴とする請求項３４記載の方法。 - 【請求項３６】 前記エラストマーの連続部分が前記第
１のセンサの一次膜および前記第２のセンサの一次膜に
隣接していることを特徴とする請求項３３記載の方法。 - 【請求項３７】 前記容器がカバーからなり、前記エラ
ストマーが、前記第１の一次膜と前記第２の一次膜に隣
接したガスケットであり、該第１の一次膜と前記カバー
との間、並びに該第２の一次膜と該カバーとの間に流体
シールを形成することを特徴とする請求項３６記載の方
法。 - 【請求項３８】 前記第１の一次膜が、第１の電極に電
気的につながった第１の表面および前記試料容器を一部
分限定する該第１の表面とは反対にある検出表面を含
み、第２の一次膜が、第２の電極と電気的につながった
第１の表面および前記試料容器を板部分限定する該第１
の表面とは反対にある検出表面を含み、前記エラストマ
ーが、前記第１の電極と該第１の一次膜の検出表面との
間に電気化学的シールを形成し、前記第２の電極と該第
２の一次膜の検出表面との間に電気化学的シールを形成
するガスケットであることを特徴とする請求項３７記載
の方法。 - 【請求項３９】 前記第１の電極と前記第１の一次膜の
検出表面との間の前記エラストマーを横切る濡れ抵抗が
少なくとも約50ギガオームであることを特徴とする請求
項３８記載の方法。 - 【請求項４０】 前記第２の電極と前記第２の一次膜の
検出表面との間の前記エラストマーを横切る濡れ抵抗が
少なくとも約50ギガオームであることを特徴とする請求
項３９記載の方法。 - 【請求項４１】 前記第１の分析物が気体であり、前記
第２の分析物がイオン種であることを特徴とする請求項
３３記載の方法。 - 【請求項４２】 前記気体が酸素または二酸化炭素であ
り、前記イオン種がナトリウムイオン、カリウムイオ
ン、塩化物イオン、またはカルシウムイオンであること
を特徴とする請求項４１記載の方法。 - 【請求項４３】 前記エラストマーがフルオロポリマー
であることを特徴とする請求項４１記載の方法。 - 【請求項４４】 前記フルオロポリマーがフッ化ビニリ
デンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーである
ことを特徴とする請求項４１記載の方法。 - 【請求項４５】 前記ガスケットがエラストマーフルオ
ロポリマーからなることを特徴とする請求項３８記載の
方法。 - 【請求項４６】 前記ガスケットがフッ化ビニリデンと
ヘキサフルオロポリマーとのコポリマーからなることを
特徴とする請求項４５記載の方法。 - 【請求項４７】 表面を有する不均質膜を含み、該表面
の一部が電気化学分析のための試料を受容するように適
用されている電気化学センサ、および検出部位に試料を
位置付けるように適用され、一部が前記不均質膜に隣接
した実質的にガス不透過性エラストマーからなる試料容
器、からなることを特徴とする電気化学分析器。 - 【請求項４８】 前記エラストマーがフルオロポリマー
であることを特徴とする請求項４７記載の電気化学分析
器。 - 【請求項４９】 前記フルオロポリマーがフッ化ビニリ
デンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーからな
ることを特徴とする請求項４８記載の電気化学分析器。 - 【請求項５０】 流体中に存在する分析物を測定する電
気化学分析器であって、該分析器が、前記流体と接触す
るように位置付けられた一次検出膜、および該膜の少な
くとも一部を囲む不透過性容器を有し、該容器が封止用
フルオロエラストマーガスケットにより封止されている
ことを特徴とする電気化学分析器。 - 【請求項５１】 前記ガスケットが、検出表面を限定す
る前記一次膜の一部を囲む連続ガスケットであることを
特徴とする請求項５０記載の電気化学分析器。 - 【請求項５２】 前記ガスケットが、約10から約100 ま
でのショアＡ硬度を有することを特徴とする請求項５０
記載の電気化学分析器。 - 【請求項５３】 前記ガスケットが、前記分析器の電極
と前記一次膜の検出表面との間に、該膜を横切る濡れ抵
抗の少なくとも２倍である、該膜を迂回する通路を介す
る濡れ電気抵抗を提供する電気化学的シールを形成する
ことを特徴とする請求項５０記載の電気化学分析器。 - 【請求項５４】 前記ガスケットの二酸化炭素透過性が
約100 バーラー未満であるか、または前記ガスケットの
酸素透過性が約20バーラー未満であることを特徴とする
請求項５０記載の電気化学分析器。 - 【請求項５５】 前記ガスケットが、正常なセンサの作
動下で少なくとも２日間に亘り試験を行なってもよいよ
うに、流体および気体の通路が実質的にそれを通ってつ
けられたシールを形成することを特徴とする請求項５０
記載の電気化学分析器。 - 【請求項５６】 前記ガスケットが約10から約100 まで
の間のショアＡ硬度、および約100 バーラー未満の二酸
化炭素透過性を有し、前記ガスケットが、正常なセンサ
の作動下で少なくとも２日間に亘り試験を行なってもよ
いように、流体および気体の通路が実質的にそれを通っ
てつけられたシールを形成することを特徴とする請求項
５０記載の電気化学分析器。 - 【請求項５７】 前記ガスケットが、前記分析器の電極
と前記一次膜の検出表面との間に、該膜を横切る濡れ抵
抗の少なくとも２倍である、該膜を迂回する通路を介す
る濡れ電気抵抗を提供する電気化学的シールを形成する
ことを特徴とする請求項５６記載の電気化学分析器。 - 【請求項５８】 前記分析器が、その測定が流体中に存
在する気体に依存する気体または分析物を測定するよう
に構成され配置されていることを特徴とする請求項５０
記載の電気化学分析器。
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