(57)【要約】  本発明は、ｐＨセンサを構成する器具及び手段に関する。ｐＨセンサは、湿気を含有するガス体並びに液体サンプルのｐＨレベルの変化を検知可能である。ｐＨセンサがコンピュータ・ディスプレイやアナログ・ディスプレイに電気的に接続されると、ｐＨレベルの量的検知が可能となる。現在利用可能なｐＨ関連機器と比して、本発明のｐＨセンサは新規なものであり、小型化可能である。自己凝集ｐＨプローブは、液体中或いは湿気を含有するガス体中で使用可能である。【選択図】  図１
2007513332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同一直線状に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに該外側管状部材基端部に位置するリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性流体が吸収若しくは含有されることを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項２】
前記芯材が、ポリエステル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリイミド製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリプロピレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリ塩化ビニル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリスチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ＡＢＳ製の繊維状ポリマ・メッシュ、ナイロン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、デルリン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の繊維状ポリマ・メッシュ或いはこれらの繊維状ポリマ・メッシュの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項３】
前記イオン伝導性流体がセルロース・ベースの材料を含有することを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項４】
前記イオン伝導性流体が電解液／水ベースのゲルからなることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項５】
前記リファレンス素子が、塩化銀からなることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項６】
前記リファレンス素子が銀製要素からなり、
該銀製要素には塩化銀コーティングが施されることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項７】
前記同一線上に配される前記外側管状部材と前記内側管状部材とが互いに中心位置をずらされた状態で配されることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項８】
電気的表示手段を更に備え、該表示手段は前記センサと接続するとともに該センサから得られる情報を処理し、ｐＨの読取値を表示することを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項９】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同一直線状に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるとともに前記内側管状部材内面と嵌合するアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに前記アンチモン・センサ近傍に配されるリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性流体が吸収若しくは含有され、
前記アンチモン・センサは前記外側管状部材の基端側終端位置へ延出する導電部を備え、
前記リファレンス素子は前記外側管状部材の基端側終端位置へ延出する導電部を備えることを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項１０】
前記芯材が、ポリエステル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリイミド製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリプロピレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリ塩化ビニル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリスチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ＡＢＳ製の繊維状ポリマ・メッシュ、ナイロン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、デルリン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の繊維状ポリマ・メッシュ或いはこれらの繊維状ポリマ・メッシュの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項８記載の自己凝集センサ。
【請求項１１】
前記イオン伝導性流体がセルロース・ベースの材料を含有することを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１２】
前記イオン伝導性流体が電解液／水ベースのゲルからなることを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１３】
前記リファレンス素子が、塩化銀からなることを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１４】
前記リファレンス素子が銀製要素からなり、
該銀製要素には塩化銀コーティングが施されることを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１５】
前記同一線上に配される前記外側管状部材と前記内側管状部材とが互いに中心位置をずらされた状態で配されることを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１６】
前記センサの基端部上に導電性コネクタを備え、
該導電性コネクタが、前記アンチモン・センサと前記リファレンス素子の前記導電部と接続することを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１７】
表示手段を更に備え、
該表示手段は前記アンチモン・センサの導電部と前記リファレンス素子の導電部に電気的に接続し、
前記表示手段は更に、前記センサから得られる情報を処理し、デジタル或いはアナログ形式でｐＨデータを表示することを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１８】
前記導電部が、複数のワイヤからなることを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項１９】
前記導電部が、無線手段からなることを特徴とする請求項９記載の自己凝集センサ。
【請求項２０】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同軸に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに該外側管状部材基端部に位置するリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性流体が吸収若しくは含有されることを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項２１】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同一直線状若しくは同軸に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに該外側管状部材基端部に位置するリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性流体が吸収若しくは含有され、
前記芯材及び前記アンチモン・センサは、前記外側管状部材の終端部に位置し、
前記センサが、小片部を備え、
該小片部が前記センサ近傍にある湿気を含むガスを効果的に冷却するとともに凝集し、前記終端部に液体を創出することを特徴とする自己凝集センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨセンサの分野に関し、本発明に係るｐＨセンサは、液体や湿気を含むガス体のｐＨレベルをモニタするものである。より詳しくは、既知のｐＨセンサ技術を統合し、新規且つコンパクト化されたｐＨセンサ・プローブを構築することに関する。
本発明に係るｐＨセンサは、センサ要素を近接して配設するとともにセンサ要素の方向を所定方向に定めて配設することが可能であり、このため、液体はもちろん湿気を含有するガス体を自己凝集し、このガス体のｐＨ値の変動をモニタすることを可能とする。
【背景技術】
【０００２】
近年のｐＨスケールの開発に関する考察は、デンマークの科学者であるSoren Sorensonによる１９０９年発行の論文にて行われている。Sorensonは、実際の酸性度は、水素イオン濃度により論理的に測定すべきものであり、酸性度を表すｐＨスケールを作り出すべきことを提案している。
現在、ｐＨスケールは０乃至１４までの数値で表され、低い数値であるほど酸性度が高いことを指し示し、高い数値であるほど塩基性が高いことを指し示し、７の値が中性であることを指し示している。化学用語において、ｐＨは、溶液中のプロトンの濃度の負のログ値を意味する。
【０００３】
液体のｐＨを判別するための一般的に用いられる器具として、ｐＨ測定紙やｐＨ試験紙を例示できる。ｐＨ測定紙或いはｐＨ試験紙は、液体媒体中に曝され、ｐＨレベルの変化に応じてその色彩を変化させる。
これらのｐＨ測定紙やｐＨ試験紙は、簡便に使用できるという利点がある一方で、その精度には限界がある。また、着色されたサンプルや濁ったサンプルに対して使用する際には正確にｐＨレベルを求めることは困難である。
【０００４】
精度の高い読取値を得るために、一般的に電気式ｐＨ測定器が利用される。
この測定器は、ｐＨ測定電極、参照電極及び高入力インピーダンス・メータを備える。ｐＨ測定電極は、測定対象の溶液のｐＨに応じて変化する電圧を出力するバッテリとしての役割を担う。ｐＨ測定電極は、水素イオン検知コーティングを施された比較的大きなガラス球である。このコーティングは、ガラス球の内側と外側の相対的な水素イオン濃度の変化に応じて変動するミリボルト単位の出力を作り出す。参照電極は、金属と化学物質の組み合わせからなり、水素イオン濃度の変化にかかわらず変動しないミリボルト単位の出力を作り出す。
【０００５】
コーティングを施されたガラスに加えて、様々な種類のｐＨ検知電極が存在する。アンチモンといった金属製物質がｐＨ検知電極として例示可能である。ｐＨ検知電極として利用可能な金属製物質は、異なるｐＨを有する流体に浸されると電位の変化を生じさせる。他の材料として、ｐＨ検知電極用に調合されたポリマを例示できる。
【０００６】
半導体技術を応用して、流体中のｐＨの変化を検知可能なトランジスタを構築することも可能である。イオン選択性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ：Ion Sensitive Field Effect Transistor）は、高い再現性と正確性を以って、ｐＨ測定を可能とする。このトランジスタは、大きなｐＨの変動に対して効果的に利用可能である一方で、非常に高価なものである。
【０００７】
従来のｐＨ検知用器具として、光学的な手法を用いたもの、コンデンサを用いたもの及びナノテクノロジを応用したものが存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであって、ｐＨセンサを構築する器具並びに手段を提供することを目的とする。本発明に係るｐＨセンサは、湿気を含有するガス体や液体サンプルのｐＨレベルの変化を検知可能である。ｐＨセンサがコンピュータ・ディスプレイやアナログ・ディスプレイに電気的に接続されると、ｐＨレベルの量的検知が可能となる。現在利用可能なｐＨ関連機器と比して、本発明のｐＨセンサは新規なものであり、小型化可能である。自己凝集ｐＨプローブは、液体中或いは湿気を含有するガス体中で使用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、多管構造を採用する。本発明は、塩化銀参照電極を収容する外側管状部材、イオン伝導性のメッシュと内側管状部材内部で分離したアンチモン・センサ・プラグを備える。内側管状部材は、外側管状部材と同一直線状に或いは同軸上に配される。
これらの特徴並びにその他の特徴及び本発明の利点は、以下の記載事項並びに請求の範囲に記載の事項により説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ｐＨセンサを構成する器具及び手段に関する。ｐＨセンサは、湿気を含有するガス体並びに液体サンプルのｐＨレベルの変化を検知可能である。ｐＨセンサがコンピュータ・ディスプレイやアナログ・ディスプレイに電気的に接続されると、ｐＨレベルの量的検知が可能となる。現在利用可能なｐＨ関連機器と比して、本発明のｐＨセンサは新規なものであり、小型化可能である。自己凝集ｐＨプローブは、液体中或いは湿気を含有するガス体中で使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、センサ器具（１０）を備える本発明のいくつかの構成要素を示す。図１に示す如く、センサ器具の主要な部分断面は、ｐＨセンサの構成要素並びに構造を示す。
センサ器具（１０）は、外側管状部材（１５）を備える。外側管状部材（１５）は通常、押出コーティングプロセスや含浸塗工プロセスにより形成される。これらプロセスには、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ナイロン（登録商標）、デルリン（登録商標）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、或いはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）といったポリマ材料が用いられる。
外側管状部材（１５）は、一般的に、外径０．０１０インチ乃至０．０５０インチの範囲で形成される。より好ましい外径範囲は、０．０２０インチ乃至０．０３０インチの間である。外側管状部材（１５）の肉厚並びに内径は、一般的に、０．０００２５インチ乃至０．００１５インチの間であり、より好ましくは、０．０００５インチ乃至０．００１インチの間とされる。
外側管状部材（１５）には、特定の環境下で用いるための特別なコーティングを施してもよい。例えば、酸性環境下で用いるために、耐酸性のコーティングを施すことができる。
【００１２】
内側管状部材（１７）が、外側管状部材（１５）に対して、同一直線上或いは同軸に配される。内側管状部材（１７）も、通常、押出コーティングプロセスや含浸塗工プロセスにより形成される。これらプロセスには、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ナイロン（登録商標）、デルリン（登録商標）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、或いはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）といったポリマ材料が用いられる。
内側管状部材（１７）は外側管状部材（１５）よりも小さな径で形成される。一般的に、内側管状部材（１７）の外径は、０．０１５インチ乃至０．０３０インチの範囲とされ、より好ましくは、０．０２０インチ乃至０．０２８インチの範囲とされる。内側管状部材（１７）の肉厚並びに内径は、一般的に、０．０００２５インチ乃至０．００１５インチの間であり、より好ましくは、０．０００５インチ乃至０．００１インチの間とされる。
【００１３】
内側管状部材（１７）の終端部には、アンチモン・センサ（２４）が配される。アンチモン・センサは、表面領域（２２）を備える。アンチモン・センサ（２４）は、一般的に９９％の純度で、十分に不純物が除去されている。アンチモン・センサ（２４）に代えて、
アンチモンのように異なるｐＨを備える流体に浸されると電位を変化させることが可能な他の金属性物質を用いることも可能である。
このような利用可能な材料として、上記性質を備えるように調合されたポリマや半導体技術により得られるイオン選択性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）、光学センサ、コンデンサ・センサ或いはナノテクノロジから得られる材料を適用可能である。
【００１４】
アンチモン・センサ（２４）は、その基端部において導電手段（２６）と接続する。導電手段（２６）は、典型的には内芯を備える電気ワイヤからなり、内芯は導電性の金属材料からなる。また内芯は、非導電性ジャケットにより覆われている。
アンチモン・センサ（２４）と導電手段（２６）との接続は、一般的には、半田付けで行われるが、ひずみを緩和することが可能な様々な手法を用いて、アンチモン・センサ（２４）と導電手段（２６）を接続してもよい。
アンチモン・センサ・プラグ（２４）の表面領域（２２）は、センサの終端境界を定義し、この領域（２２）は、液体環境或いは湿気を含むガス体環境に曝される。
【００１５】
リファレンス素子（３０）は、アンチモン・センサ（２４）の基端部から１ｃｍから８ｃｍの範囲で基端方向へ離れて配設される。リファレンス素子（３０）は、主として、銀製のコアからなり、このコアは塩化銀によりコーティングされている。
本発明において、銀製のコアをコーティングするために塩化銀で満たされた高温のバス内に銀製コアを含浸させる技術を採用可能である。このコーティングによるコーティング層の厚さは一般的には、０．０００１インチから０．００１インチの間であり、より好ましくは、０．００２０インチから０．００５インチの肉厚とされる。
【００１６】
リファレンス素子（３０）は、導電部（２８）と接続する。導電部（２８）は典型的にはワイヤであり、ワイヤは外側管状部材（１５）の基端部から延出する。またこのワイヤがその終端部に電気コネクタ（図示せず）を備えるものであってもよい。
接着剤或いは樹脂からなるプラグ（１８）がリファレンス素子（３０）基端部近傍に配され、リファレンス素子（３０）は、外側管状部材（１５）と嵌合する。外側管状部材（１５）は導電部（２６，２８）並びに外側管状部材（１５）の基端部のシーリング（プラグ）（１８）を支持する。
【００１７】
参照芯材（２０）は、外側管状部材（１５）の内周面と内側管状部材（１７）の外周面との間に配される。図２に示す実施形態において、内側管状部材（１７）の中心が、外側管状部材（１５）の中心に対してずらされている。参照芯材（２０）は、内側管状部材（１７）を部分的に取り囲む。外側管状部材（１５）と内側管状部材（１７）の中心軸を互いにずらすとともに外側管状部材（１５）と内側管状部材（１７）を同一直線上に配する構成により得られる領域は、参照芯材（２０）の繊維状或いはメッシュ状の構造を収容するのに十分な大きさである。
【００１８】
以下に詳述されるが、参照芯材（２０）は、メッシュ或いは繊維状構造を備える。このメッシュ或いは繊維状構造により、イオン伝導性流体（１９）を吸収或いは含有することが可能となる。メッシュ或いは繊維状構造が小さくされると、イオン伝導性流体（１９）が吸収され、或いは、含有される量が少なくなる。
参照芯材（２０）は、内側管状部材（１７）の壁によりアンチモン・センサ（２４）から物理的に離された状態となる。本発明において、参照芯材（２０）が如何なる点においても、アンチモン・センサ（２４）から離されていること或いは接触しないことは重要な特徴である。
【００１９】
参照芯材（２０）は、セルロースベースの材料、ポリマ材料、コットン或いはハイトレル（登録商標）（熱可塑性ポリエステル・エラストマ）材料から形成される。これら材料が編状或いはメッシュ状に形成され、参照芯材（２０）の吸収性能が向上される。また、イオン伝導性流体に対して好適に使用可能となる。
参照芯材（２０）に用いられる材料の一例として、ポリエステル製繊維メッシュを例示することができる。この参照芯材（２０）は、複数の毛細管として機能し、アンチモン・センサ（２４）と参照電極（３０）の間で電気イオンを搬送することを可能とする。
【００２０】
イオン伝導性流体（１９）は参照芯材（２０）に浸透する。典型的なイオン伝導性流体（１９）として、塩化ナトリウム或いは塩化カリウム並びに水を含有する液体を例示できる。センサに用いるイオン伝導性流体（１９）の一例として、セルロースベースのゲルを例示可能である。このゲルは、塩化ナトリウムと水の溶液を含有する。この溶液の含有率は２から１０％の範囲であり、より好ましくは、３から５％の範囲である。イオン伝導性流体（１９）を含む参照芯材（２０）として機能可能な他の材料として、イオン搬送ゲル、ハイドロゲルや添加剤を例示できる。これらゲル、ハイドロゲル及び添加剤は、不純物がリファレンス素子（３０）への拡散を低減することに寄与する。
【００２１】
図２は、センサ器具（１０）の終端部の平面図である。図２に示す実施形態において、アンチモン・センサ（２４）の中心と濃縮された水滴（３２）を有する参照芯材（２０）の中心は互いにずれた状態である。水滴（３２）は、アンチモン・センサ（２４）と参照芯材（２０）とを通電させる。
センサ（１０）は、単電池或いはバッテリとして機能し、化学的エネルギが電気的エネルギに変換される。センサ（１０）は、センサ（１０）を構成する異なる要素（アンチモン・センサ（２４）及び塩化銀製リファレンス素子（３０）の間に存する電位差を利用する。濃縮された水滴（３２）がアンチモンの表面領域（２２）を参照芯材（２０）と連結させると、アンチモン・センサ（２４）とリファレンス素子（３０）の間に電位差を生ずる。このリファレンス素子（３０）に関連する電位差は、センサ要素が曝される液体のｐＨに依存する。したがって、アンチモン・センサ（２４）と塩化銀製リファレンス素子（３０）の間に存する電位差をモニタすることにより、濃縮された水滴のｐＨを正確に測定可能となる。
【００２２】
図３は、センサ器具（１０）の他の実施形態を示し、センサ器具（１０）の終端部の平面図である。内側管状部材（１７）は外側管状部材（１５）に対して同軸に配され、参照芯材（２０）は内側管状部材（１７）周面を取り囲んでいる。内側管状部材（１７）内にはアンチモン・センサ（２４）が配される。
この実施形態において、内側管状部材（１７）と外側管状部材（１５）の中心はずらされておらず、内側管状部材（１７）と外側管状部材（１５）は同軸に配される。
内側管状部材（１７）はセンサ（１０）の中央に配され、外側管状部材（１５）内部に収容されるとともに、参照芯材（２０）により完全にその外周面を覆われている。
【００２３】
この実施形態は以下のような利点を有する。
即ち、内側管状部材（１７）周面に沿って存在する濃縮された水滴が、アンチモン・センサ（２４）と塩化銀製参照部材（３０）とを電気的に接続或いは接合させるという点である。いくつかの水滴（３２）が図３中に示されている。図３に示す水滴は、アンチモン・センサ（２４）と参照芯材（２０）とを電気的に接続させる。このような状態において、３つの水滴全体の平均ｐＨが電位差として表され、センサ器具（１０）により測定可能となる。
【００２４】
図４は、液体環境中で本発明のセンサ（１０）を用いる実施形態を示す。
センサ器具（１０）は、図示の如く、液体（４４）中に浸される。液体（４４）は、フラスコ（４２）内に収容されている。
センサ（１０）からアンチモン・センサ（２４）の導電部（２６）とリファレンス素子（３０）の導電部（２８）が延出し、これら導電部（２６，２８）は表示／処理手段（４０）に接続する。
センサ（１０）は、すぐに、液体（４４）のｐＨレベルの読取値を提供する。或いは、センサ（１０）が、長時間連続的に液体（４４）のｐＨをモニタし、ｐＨの変化を検出するために用いられる。
【００２５】
図５は、本発明のセンサ（１０）を、湿気を含むガス体環境下で用いる形態を示す。
図５に示す如く、ポンプ（４６）が湿気含有ガス体（４８）を通気路（４７）内で流動させる。センサ器具（１０）は、通気路（４７）内に配され、湿気含有ガス体（４８）中に曝される。そして、センサ器具（１０）は、ガス体（４８）のｐＨを連続的にモニタする手段として利用される。
【００２６】
図６は、本発明のセンサ器具（１０）を臨床的用途に応用した形態を示す。
図６に示す例において、センサ器具（１０）は、マスク或いは鼻用カニューレに取り付けられている。また、マスク或いは鼻用カニューレは患者（５０）の顔面に近接して配されている。これにより、患者の吐き出す息にセンサ器具（１０）が曝されることとなる。この実施形態において、患者の呼吸のｐＨが連続的にモニタされることとなる。
アンチモン・センサ（２４）の導電部（２６）及び塩化銀製リファレンス素子（３０）の導電部（２８）がセンサ（１０）から延出し、これら導電部（２６，２８）は表示／処理手段（４０）に接続する。センサ（１０）は、患者の呼吸のｐＨの値をすぐに読み取る。或いは、センサ（１０）が特定の呼吸状態のモニタ或いは診断を行う期間中、患者の呼吸のｐＨを測定するために用いられる。
臨床的用途分野における本発明のセンサ（１０）の利用可能性として、睡眠時無呼吸症候群として知られる無呼吸状態を検出することを例示できる。
【００２７】
上述の如く特定の実施形態を参照しつつ、本発明について説明してきたが、本発明の上記実施形態に対して変更や改良を、本発明の要旨から逸脱することなく行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】センサ器具の部分側面断面図であり、ｐＨ検知手段の配置並びに構成要素を詳細に示す。
【図２】センサ器具の終端部の平面図であり、アンチモン・センサと参照芯材が中心位置をずらされて配置された形態を示す。参照芯材は、濃縮された水滴を含み、これによりアンチモン・センサと参照芯材が通電可能となる。
【図３】他の実施形態におけるセンサ器具の終端部の平面図であり、参照芯材は、内側管状部材と取り囲んでいる。内側管状部材は外側管状部材と同軸に配される。内側管状部材内部にはアンチモン・センサが配される。参照芯材は、濃縮された水滴を含み、これによりアンチモン・センサと参照芯材が通電可能となる。
【図４】本発明に係るセンサを液体環境中で用いる形態を示す図である。
【図５】本発明に係るセンサを、湿気を含むガス体中で用いる形態を示す図である。
【図６】本発明に係るセンサを、臨床用途で用いる形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007513332.tif 000007
【図６】
2007513332.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月5日(2006.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同一直線状に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに前記アンチモン・センサ基端部側に位置するリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性媒体が吸収若しくは含有され、
前記自己凝集センサが該自己凝集センサ内部を横切る水分含有ガスを凝集可能であることを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項２】
前記芯材が、ポリエステル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリイミド製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリプロピレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリ塩化ビニル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリスチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ＡＢＳ製の繊維状ポリマ・メッシュ、ナイロン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、デルリン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の繊維状ポリマ・メッシュ、多糖類製の繊維状ポリマ・メッシュ或いはこれらの繊維状ポリマ・メッシュの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項３】
前記芯材が多孔質セラミック材料、多孔質金属材料或いは多孔質ポリマ材料からなる群から選択される多孔質材料であることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項４】
前記イオン伝導性媒体が多糖類ベースの材料を含有することを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項５】
前記イオン伝導性媒体が電解液／水ベースのゲルからなることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項６】
前記イオン伝導性媒体がイオン伝導性ポリマからなることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項７】
前記リファレンス素子が、塩化銀からなることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項８】
前記リファレンス素子が銀製要素からなり、
該銀製要素には塩化銀コーティングが施されることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項９】
前記同一線上に配される前記外側管状部材と前記内側管状部材とが互いに中心位置をずらされた状態で配されることを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項１０】
電気的表示手段を更に備え、該表示手段は前記センサと接続するとともに該センサから得られる情報を処理し、ｐＨの読取値を表示することを特徴とする請求項１記載の自己凝集センサ。
【請求項１１】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同一直線状に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるとともに前記内側管状部材内面と嵌合するアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに前記アンチモン・センサ近傍に配されるリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性媒体が吸収若しくは含有され、
前記自己凝集センサが該自己凝集センサ内部を横切る水分含有ガスを凝集可能であることを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項１２】
前記芯材が、ポリエステル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリイミド製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリプロピレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリ塩化ビニル製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリスチレン製の繊維状ポリマ・メッシュ、ＡＢＳ製の繊維状ポリマ・メッシュ、ナイロン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、デルリン（登録商標）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の繊維状ポリマ・メッシュ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の繊維状ポリマ・メッシュ、多糖類製の繊維状ポリマ或いはこれらの繊維状ポリマ・メッシュの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項１３】
前記イオン伝導性媒体が多糖類ベースの材料を含有することを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項１４】
前記イオン伝導性媒体が電解液／水ベースのゲルからなることを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項１５】
前記リファレンス素子が、塩化銀からなることを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項１６】
前記リファレンス素子が銀製要素からなり、
該銀製要素には塩化銀コーティングが施されることを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項１７】
前記同一線上に配される前記外側管状部材と前記内側管状部材とが互いに中心位置をずらされた状態で配されることを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項１８】
前記センサの基端部上に導電性コネクタを備え、
該導電性コネクタが、前記アンチモン・センサと前記リファレンス素子の前記導電部と接続することを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項１９】
表示手段を更に備え、
該表示手段は前記アンチモン・センサの導電部と前記リファレンス素子の導電部に電気的に接続し、
前記表示手段は更に、前記センサから得られる情報を処理し、デジタル或いはアナログ形式でｐＨデータを表示することを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項２０】
前記導電部が、複数のワイヤからなることを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項２１】
前記導電部が、無線手段からなることを特徴とする請求項１１記載の自己凝集センサ。
【請求項２２】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同軸に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに前記アンチモン・センサ基端部側に位置するリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性媒体が吸収若しくは含有され、
前記自己凝集センサが該自己凝集センサ内部を横切る水分含有ガスを凝集可能であることを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項２３】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同一直線状若しくは同軸に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
該内側管状部材内部に配されるアンチモン・センサと、
前記外側管状部材内部に配されるとともに前記アンチモン・センサ基端部側に位置するリファレンス素子と、
芯材からなり、
該芯材は、前記内側管状部材の一部分を部分的に取り囲むとともに該内側管状部材の一部分と接続する一の側面を備えるとともに前記アンチモン・センサから前記基端部へ延出し、これにより前記芯材が前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性媒体が吸収若しくは含有され、
前記芯材及び前記アンチモン・センサは、前記外側管状部材の終端部近傍に位置し、
前記自己凝集センサが小さな部材からなるとともに急速に温度を変化させ、前記センサ近傍にある湿気を含むガスを露点以下に冷却するとともに凝集し、前記終端部に前記自己凝集センサを横切る液体を創出することを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項２４】
ｐＨをモニタする自己凝集センサであって、
該凝集センサは、外側管状部材と、
該外側管状部材と同一直線状に配されるとともに、該外側管状部材内部に配される内側管状部材と、
前記外側管状部材内部に配されるとともに前記内側管状部材外面と嵌合するアンチモン・センサを備え、
該アンチモン・センサは前記自己凝集センサの基端部へ向けて延出する導電部を備え、
前記自己凝集センサは更に、前記内側管状部材内部に配されるとともに前記アンチモン・センサ近傍に配されるリファレンス素子を備え、
該リファレンス素子は、前記自己凝集センサの基端部へ向けて延出する導電部を備え、
前記自己凝集センサは更に、芯材を備え、
該芯材は、前記内側管状部材内部に収容されるとともに、前記アンチモン・センサから前記自己凝集センサの基端部に向けて延出し、これにより前記リファレンス素子と接続し、
前記芯材にイオン伝導性媒体が吸収若しくは含有され、
前記自己凝集センサが自己凝集可能であることを特徴とする自己凝集センサ。
【請求項２５】
前記自己凝集センサの先端に吸湿性コーティングが施され、
該吸湿性コーティングが前記自己凝集センサ上の水分の吸収性並びに保持力を向上させることを特徴とする請求項１、１１、２２、２３又は２４いずれかに記載の自己凝集センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  自己凝集型ｐＨセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨセンサの分野に関し、本発明に係るｐＨセンサは、液体や湿気を含むガス体のｐＨレベルをモニタするものである。より詳しくは、既知のｐＨセンサ技術を統合し、新規且つコンパクト化されたｐＨセンサ・プローブを構築することに関する。
本発明に係るｐＨセンサは、センサ要素を近接して配設するとともにセンサ要素の方向を所定方向に定めて配設することが可能であり、このため、液体はもちろん湿気を含有するガス体を自己凝集し、このガス体のｐＨ値の変動をモニタすることを可能とする。
【背景技術】
【０００２】
近年のｐＨスケールの開発に関する考察は、デンマークの科学者であるSoren Sorensonによる１９０９年発行の論文にて行われている。Sorensonは、実際の酸性度は、水素イオン濃度により論理的に測定すべきものであり、酸性度を表すｐＨスケールを作り出すべきことを提案している。
現在、ｐＨスケールは０乃至１４までの数値で表され、低い数値であるほど酸性度が高いことを指し示し、高い数値であるほど塩基性が高いことを指し示し、７の値が中性であることを指し示している。化学用語において、ｐＨは、溶液中のプロトンの濃度の負のログ値を意味する。
【０００２】
液体のｐＨを判別するための一般的に用いられる器具として、ｐＨ測定紙やｐＨ試験紙を例示できる。ｐＨ測定紙或いはｐＨ試験紙は、液体媒体中に曝され、ｐＨレベルの変化に応じてその色彩を変化させる。
これらのｐＨ測定紙やｐＨ試験紙は、簡便に使用できるという利点がある一方で、その精度には限界がある。また、着色されたサンプルや濁ったサンプルに対して使用する際には正確にｐＨレベルを求めることは困難である。
【０００３】
精度の高い読取値を得るために、一般的に電気式ｐＨ測定器が利用される。
この測定器は、ｐＨ測定電極、参照電極及び高入力インピーダンス・メータを備える。ｐＨ測定電極は、測定対象の溶液のｐＨに応じて変化する電圧を出力するバッテリとしての役割を担う。ｐＨ測定電極は、水素イオン検知コーティングを施された比較的大きなガラス球である。このコーティングは、ガラス球の内側と外側の相対的な水素イオン濃度の変化に応じて変動するミリボルト単位の出力を作り出す。参照電極は、金属と化学物質の組み合わせからなり、水素イオン濃度の変化にかかわらず変動しないミリボルト単位の出力を作り出す。
【０００４】
コーティングを施されたガラスに加えて、様々な種類のｐＨ検知電極が存在する。アンチモンといった金属製物質がｐＨ検知電極として例示可能である。ｐＨ検知電極として利用可能な金属製物質は、異なるｐＨを有する流体に浸されると電位の変化を生じさせる。他の材料として、ｐＨ検知電極用に調合されたポリマを例示できる。
【０００５】
半導体技術を応用して、流体中のｐＨの変化を検知可能なトランジスタを構築することも可能である。イオン選択性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ：Ion Sensitive Field Effect Transistor）は、高い再現性と正確性を以って、ｐＨ測定を可能とする。このトランジスタは、大きなｐＨの変動に対して効果的に利用可能である一方で、非常に高価なものである。
【０００６】
従来のｐＨ検知用器具として、光学的な手法を用いたもの、コンデンサを用いたもの及びナノテクノロジを応用したものが存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであって、ｐＨセンサを構築する器具並びに手段を提供することを目的とする。本発明に係るｐＨセンサは、湿気を含有するガス体や液体サンプルのｐＨレベルの変化を検知可能である。ｐＨセンサがコンピュータ・ディスプレイやアナログ・ディスプレイに電気的に接続されると、ｐＨレベルの量的検知が可能となる。現在利用可能なｐＨ関連機器と比して、本発明のｐＨセンサは新規なものであり、小型化可能である。自己凝集ｐＨプローブは、液体中或いは湿気を含有するガス体中で使用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多管構造を採用する。本発明は、塩化銀参照電極を収容する外側管状部材、イオン伝導性のメッシュと内側管状部材内部で分離したアンチモン・センサ・プラグを備える。内側管状部材は、外側管状部材と同一直線状に或いは同軸上に配される。
これらの特徴並びにその他の特徴及び本発明の利点は、以下の記載事項並びに請求の範囲に記載の事項により説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ｐＨセンサを構成する器具及び手段に関する。ｐＨセンサは、湿気を含有するガス体並びに液体サンプルのｐＨレベルの変化を検知可能である。ｐＨセンサがコンピュータ・ディスプレイやアナログ・ディスプレイに電気的に接続されると、ｐＨレベルの量的検知が可能となる。現在利用可能なｐＨ関連機器と比して、本発明のｐＨセンサは新規なものであり、小型化可能である。自己凝集ｐＨプローブは、液体中或いは湿気を含有するガス体中で使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、センサ器具（１０）を備える本発明のいくつかの構成要素を示す。図１に示す如く、センサ器具の主要な部分断面は、ｐＨセンサの構成要素並びに構造を示す。
センサ器具（１０）は、外側管状部材（１５）を備える。外側管状部材（１５）は通常、押出コーティングプロセスや含浸塗工プロセスにより形成される。これらプロセスには、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ナイロン（登録商標）、デルリン（登録商標）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）或いはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）といったポリマ材料が用いられる。
外側管状部材（１５）は、一般的に、外径０．０１０インチ乃至０．０５０インチの範囲で形成される。より好ましい外径範囲は、０．０２０インチ乃至０．０３０インチの間である。外側管状部材（１５）の肉厚並びに内径は、一般的に、０．０００２５インチ乃至０．００２インチの間であり、より好ましくは、０．０００５インチ乃至０．００１インチの間とされる。
外側管状部材（１５）には、特定の環境下で用いるための特別なコーティングを施してもよい。例えば、酸性環境下で用いるために、耐酸性のコーティングを施すことができる。また、絶縁層分離を防止するために特別なコーティングを施してもよい。
【００１１】
内側管状部材（１７）が、外側管状部材（１５）に対して、同一直線上或いは同軸に配される。内側管状部材（１７）も、通常、押出コーティングプロセスや含浸塗工プロセスにより形成される。これらプロセスには、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ナイロン（登録商標）、デルリン（登録商標）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）或いはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）といったポリマ材料が用いられる。
内側管状部材（１７）は外側管状部材（１５）の内径よりも小さな径で形成される。一般的に、内側管状部材（１７）の外径は、０．０１５インチ乃至０．０３０インチの範囲とされ、より好ましくは、０．０２０インチ乃至０．０２８インチの範囲とされる。内側管状部材（１７）の肉厚並びに内径は、一般的に、０．０００２５インチ乃至０．００２インチの間であり、より好ましくは、０．０００５インチ乃至０．００１インチの間とされる。
【００１２】
内側管状部材（１７）の終端部には、アンチモン・センサ（２４）が配される。アンチモン・センサは、表面領域（２２）を備える。アンチモン・センサ（２４）は、一般的に９９％の純度で、十分に不純物が除去されている。アンチモン・センサ（２４）に代えて、
アンチモンのように異なるｐＨを備える流体に浸されると電位を変化させることが可能な他の金属性物質を用いることも可能である。
このような利用可能な材料として、上記性質を備えるように調合されたポリマや半導体技術により得られるイオン選択性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）、光学センサ、コンデンサ・センサ或いはナノテクノロジから得られる材料を適用可能である。
【００１３】
アンチモン・センサ（２４）は、その基端部において導電手段（２６）と接続する。導電手段（２６）は、典型的には内芯を備える電気ワイヤからなり、内芯は導電性の金属材料からなる。また内芯は、非導電性ジャケットにより覆われている。
アンチモン・センサ（２４）と導電手段（２６）との接続は、一般的には、半田付けで行われるが、ひずみを緩和することが可能な様々な手法を用いて、アンチモン・センサ（２４）と導電手段（２６）を接続してもよい。
アンチモン・センサ・プラグ（２４）の表面領域（２２）は、センサの終端境界を定義し、この領域（２２）は、液体環境或いは湿気を含むガス体環境に曝される。
アンチモン・センサ（２４）の先端表面にコーティングが施され、このコーティングにより、特定の環境下におけるアンチモン・センサ（２４）の性能が高められてもよい。ある実施形態においては、吸湿性コーティングが施される。これにより、湿気含有ガス及びエアロゾル内に配されたセンサ上の水分の吸水性及び保持力が高められる。親水性ポリウレタン、ポリアクリルアミド、ポリ（２−水酸化物−エチル−メタアクリレート）（poly(2-hydrox-ethyl-methaacrylate)）、他のメタアクリレート共重合体、パーフルオロポリマ（perfluorinated polymer）、多糖類、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール及びシリコンをこのような表面改質に用いることが可能である。これら物質は、単独で用いられてもよく、組み合わせて用いられてもよく、或いはこれらと異なるものを用いてもよい。
【００１４】
リファレンス素子（３０）は、アンチモン・センサ（２４）の基端部から１ｃｍから８ｃｍの範囲で基端方向へ離れて配設される。リファレンス素子（３０）は、主として、銀製のコアからなり、このコアは塩化銀によりコーティングされている。
本発明において、銀製のコアをコーティングするために塩化銀で満たされた高温のバス内に銀製コアを含浸させる技術を採用可能である。このコーティングによるコーティング層の厚さは一般的には、０．０００１インチから０．０１０インチの間であり、より好ましくは、０．００２インチから０．００５インチの肉厚とされる。
【００１５】
リファレンス素子（３０）は、導電部（２８）と接続する。導電部（２８）は典型的にはワイヤであり、ワイヤは外側管状部材（１５）の基端部から延出する。またこのワイヤがその終端部に電気コネクタ（図示せず）を備えるものであってもよい。
接着剤或いは樹脂からなるプラグ（１８）がリファレンス素子（３０）基端部近傍に配され、リファレンス素子（３０）は、外側管状部材（１５）と嵌合する。外側管状部材（１５）は導電部（２６，２８）並びに外側管状部材（１５）の基端部のシーリング（プラグ）（１８）に対する支持部を備える。
【００１６】
参照芯材（２０）は、外側管状部材（１５）の内周面と内側管状部材（１７）の外周面との間に配される。図２に示す実施形態において、内側管状部材（１７）の中心が、外側管状部材（１５）の中心に対してずらされている。参照芯材（２０）は、内側管状部材（１７）を部分的に取り囲む。外側管状部材（１５）と内側管状部材（１７）の中心軸を互いにずらすとともに外側管状部材（１５）と内側管状部材（１７）を同一直線上に配する構成により得られる領域は、参照芯材（２０）の繊維状或いはメッシュ状の構造を収容するのに十分な大きさである。
【００１７】
以下に詳述されるが、参照芯材（２０）は、メッシュ或いは繊維状構造を備える。このメッシュ或いは繊維状構造により、イオン伝導性流体（１９）を吸収或いは含有することが可能となる。メッシュ或いは繊維状構造が小さくされると、イオン伝導性流体（１９）が吸収され、或いは、含有される量が少なくなる。
参照芯材（２０）は、内側管状部材（１７）の壁によりアンチモン・センサ（２４）から物理的に離された状態となる。本発明において、参照芯材（２０）が如何なる点においても、アンチモン・センサ（２４）から離されていること或いは接触しないことは重要な特徴である。
【００１８】
参照芯材（２０）は、様々なポリマベースの材料から形成可能である。例えばこのような材料の一例として、多糖類（コットン、再生セルロース）、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、ナイロン（登録商標）、デルリン（登録商標）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、コラーゲン、ハイトレル（登録商標）（熱可塑性ポリエステルエラストマ）、その他の材料或いはこれら材料の組み合わせを挙げることができる。これら材料に対して、編加工が施されたり、フェルト状或いはメッシュ状に形成されてもよい。このようにして、吸収性やイオン伝導性を高めることが可能となる。
参照芯材（２０）に用いられる材料の一例として、ポリエステル製繊維メッシュを例示することができる。この参照芯材（２０）は、複数の毛細管として機能し、アンチモン・センサ（２４）と参照電極（３０）の間で電気イオンを搬送することを可能とする。
【００１９】
イオン伝導性流体（１９）は参照芯材（２０）に浸透する。典型的なイオン伝導性流体（１９）として、塩化ナトリウム或いは塩化カリウム並びに水を含有する液体を例示できる。センサに用いるイオン伝導性流体（１９）の一例として、多糖類ベースのゲルを例示可能である。このゲルは、塩化ナトリウムと水の溶液を含有する。この溶液の含有率は２から１０％の範囲であり、より好ましくは、３から５％の範囲である。イオン伝導性流体（１９）を含む参照芯材（２０）として機能可能な他の材料として、イオン搬送ゲル、ハイドロゲルや添加剤を例示できる。これらゲル、ハイドロゲル及び添加剤は、不純物がリファレンス素子（３０）への拡散を低減することに寄与する。
【００２０】
図２は、センサ器具（１０）の終端部の平面図である。図２に示す実施形態において、アンチモン・センサ（２４）の中心と濃縮された水滴（３２）を有する参照芯材（２０）の中心は互いにずれた状態である。水滴（３２）は、アンチモン・センサ（２４）と参照芯材（２０）とを通電させる。
センサ器具（１０）は、その小さく形成された形状に起因する自己凝集特性と急速に温度を変化させる能力を備える。アンチモン・センサ（２４）とリファレンス素子（３０）は、センサ器具（１０）の先端部上に現れる単一の外表面を備える。このことは、凝集された液体の水滴が、図２及び図３に示す如く、電気的接続をもたらすことを可能とする。水滴のｐＨは、これにより計測されることとなる。
図６に示す一例において、本発明に係る自己凝集センサ（１０）は、患者の呼吸気を測定するシステムに接続して用いられる。センサ器具（１０）の先端部は患者の吸気及び呼気に応じて、急速に温度変化する。吸気の間、アンチモン・センサ（２４）とリファレンス素子（３０）の外表面は周囲の空気の露点よりも低くなるように冷却される。呼気中の水分が外表面に接触すると、周囲に冷却手段を用意する必要なく、水滴の凝集を外表面に生ずることとなる。
センサ（１０）は、単電池或いはバッテリとして機能し、化学的エネルギが電気的エネルギに変換される。センサ（１０）は、センサ（１０）を構成する異なる要素（アンチモン・センサ（２４）及び塩化銀製リファレンス素子（３０）の間に存する電位差を利用する。濃縮された水滴（３２）がアンチモンの表面領域（２２）を参照芯材（２０）と連結させると、アンチモン・センサ（２４）とリファレンス素子（３０）の間に電位差を生ずる。このリファレンス素子（３０）に関連する電位差は、センサ要素が曝される液体のｐＨに依存する。したがって、アンチモン・センサ（２４）と塩化銀製リファレンス素子（３０）の間に存する電位差をモニタすることにより、濃縮された水滴のｐＨを正確に測定可能となる。
【００２１】
図３は、センサ器具（１０）の他の実施形態を示し、センサ器具（１０）の終端部の平面図である。内側管状部材（１７）は外側管状部材（１５）に対して同軸に配され、参照芯材（２０）は内側管状部材（１７）周面を取り囲んでいる。内側管状部材（１７）内にはアンチモン・センサ（２４）が配される。
この実施形態において、内側管状部材（１７）と外側管状部材（１５）の中心はずらされておらず、内側管状部材（１７）と外側管状部材（１５）は同軸に配される。
内側管状部材（１７）はセンサ（１０）の中央に配され、外側管状部材（１５）内部に収容されるとともに、参照芯材（２０）により完全にその外周面を覆われている。
【００２２】
この実施形態は以下のような利点を有する。
即ち、内側管状部材（１７）周面に沿って存在する濃縮された水滴が、アンチモン・センサ（２４）と塩化銀製参照部材（３０）とを電気的に接続或いは接合させるという点である。いくつかの水滴（３２）が図３中に示されている。図３に示す水滴は、アンチモン・センサ（２４）と参照芯材（２０）とを電気的に接続させる。このような状態において、３つの水滴全体の平均ｐＨが電位差として表され、センサ器具（１０）により測定可能となる。
【００２３】
図４は、液体環境中で本発明のセンサ（１０）を用いる実施形態を示す。
センサ器具（１０）は、図示の如く、液体（４４）中に浸される。液体（４４）は、フラスコ（４２）内に収容されている。
センサ（１０）からアンチモン・センサ（２４）の導電部（２６）とリファレンス素子（３０）の導電部（２８）が延出し、これら導電部（２６，２８）は表示／処理手段（４０）に接続する。
センサ（１０）は、すぐに、液体（４４）のｐＨレベルの読取値を提供する。或いは、センサ（１０）が、長時間連続的に液体（４４）のｐＨをモニタし、ｐＨの変化を検出するために用いられる。
【００２４】
図５は、本発明のセンサ（１０）を、湿気を含むガス体環境下で用いる形態を示す。
図５に示す如く、ポンプ（４６）が湿気含有ガス体（４８）を通気路（４７）内で流動させる。センサ器具（１０）は、通気路（４７）内に配され、湿気含有ガス体（４８）中に曝される。そして、センサ器具（１０）は、ガス体（４８）のｐＨを連続的にモニタする手段として利用される。
【００２５】
図６は、本発明のセンサ器具（１０）を臨床的用途に応用した形態を示す。
図６に示す例において、センサ器具（１０）は、マスク或いは鼻用カニューレに取り付けられている。また、マスク或いは鼻用カニューレは患者（５０）の顔面に近接して配されている。これにより、患者の吐き出す息にセンサ器具（１０）が曝されることとなる。この実施形態において、患者の呼吸のｐＨが連続的にモニタされることとなる。
アンチモン・センサ（２４）の導電部（２６）及び塩化銀製リファレンス素子（３０）の導電部（２８）がセンサ（１０）から延出し、これら導電部（２６，２８）は表示／処理手段（４０）に接続する。センサ（１０）は、患者の呼吸のｐＨの値をすぐに読み取る。或いは、センサ（１０）が特定の呼吸状態のモニタ或いは診断を行う期間中、患者の呼吸のｐＨを測定するために用いられる。
臨床的用途分野における本発明のセンサ（１０）の利用可能性として、睡眠時無呼吸症候群として知られる無呼吸状態を検出することを例示できる。
【００２６】
上述の如く特定の実施形態を参照しつつ、本発明について説明してきたが、本発明の上記実施形態に対して変更や改良を、本発明の要旨から逸脱することなく行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】    センサ器具の部分側面断面図であり、ｐＨ検知手段の配置並びに構成要素を詳細に示す。
【図２】    センサ器具の終端部の平面図であり、アンチモン・センサと参照芯材が中心位置をずらされて配置された形態を示す。参照芯材は、濃縮された水滴を含み、これによりアンチモン・センサと参照芯材が通電可能となる。
【図３】    他の実施形態におけるセンサ器具の終端部の平面図であり、参照芯材は、内側管状部材と取り囲んでいる。内側管状部材は外側管状部材と同軸に配される。内側管状部材内部にはアンチモン・センサが配される。参照芯材は、濃縮された水滴を含み、これによりアンチモン・センサと参照芯材が通電可能となる。
【図４】    本発明に係るセンサを液体環境中で用いる形態を示す図である。
【図５】    本発明に係るセンサを、湿気を含むガス体中で用いる形態を示す図である。
【図６】    本発明に係るセンサを、臨床用途で用いる形態を示す図である。
【国際調査報告】
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