(57)【要約】ＰＨ測定値を取得するためのシステムは、使い捨てプローブおよび読み取り機を備えている。使い捨てプローブは、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極を含む。読み取り機は、使い捨てプローブに動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供するように構成される。一実施形態において、システムは、試料溶液の電位差測定値に基づいてｐＨ情報を提供するように構築および配列されており、試料溶液の電位差測定値は、少なくとも１つの基準電極が基準溶液と接触し、かつ、少なくとも１つの指示電極が試料と接触しているときの少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極から受信される信号に基づいている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ測定値を取得するためのシステムであって、
少なくとも１つの指示電極と少なくとも１つの基準電極とを備えている使い捨てプローブと、
前記使い捨てプローブと動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供するように構成されている読み取り機と
を備えている、システム。
【請求項２】
前記システムは、前記試料溶液の電位差測定値に基づいて前記ｐＨ情報を提供するように構築および配列されており、前記試料溶液の電位差測定値は、前記少なくとも１つの基準電極が基準溶液と接触し、かつ、前記少なくとも１つの指示電極が前記試料と接触しているときの前記少なくとも１つの指示電極および前記少なくとも１つの基準電極から受信される信号に基づいている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
リザーバをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記リザーバ内に位置付けられている緩衝液をさらに備えている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記使い捨てプローブは、前記リザーバを備えている、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記読み取り機は、前記リザーバを備えている、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
液界をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記液界は、仮想液界を備えている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記液界からの乾燥を防止するように構成されているキャップをさらに備えている、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
流体を第１の場所から第２の場所に輸送するように構築および配列されている、流体チャネルをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記使い捨てプローブは、前記流体チャネルを備えている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記読み取り機は、前記流体チャネルを備えている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記流体チャネルは、第１の部分および第２の部分を備え、前記使い捨てプローブは、前記第１の部分を備え、前記読み取り機は、前記第２の部分を備えている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの基準電極および前記少なくとも１つの指示電極は、前記流体チャネル内に位置付けられている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記流体チャネルは、基準溶液を輸送するように構築および配列されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記輸送を生じさせるように構築および配列されている圧送アセンブリをさらに備えている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記流体チャネルは、試料溶液を輸送するように構築および配列されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記輸送を生じさせるように構築および配列されている圧送アセンブリをさらに備えている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システムは、仮想液界を前記流体チャネル内に生成するように構築および配列されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
複数の流体チャネルをさらに備え、第１の流体チャネルは、流体を第１の場所から第２の場所に輸送するように構築および配列され、第２の流体チャネルは、流体を第３の場所から第４の場所に輸送するように構築および配列されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の流体チャネルは、第１の指示電極および第１の基準電極を備え、前記第２の流体チャネルは、第２の指示電極および第２の基準電極を備えている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
第１の圧送アセンブリをさらに備えている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
第２の圧送アセンブリをさらに備え、前記第１の圧送アセンブリは、第１の流体チャネルと流体連通し、前記第２の圧送アセンブリは、第２の流体チャネルと流体連通する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
基準溶液を格納するように構築および配列されている、リザーバをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの基準電極と前記基準溶液リザーバとの間に位置付けられている障壁をさらに備えている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記障壁は、破壊可能および／または除去可能な部分を備えている、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記部分は、オペレータ作動されるように構築および配列されている、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記部分は、力を適用することによって、破壊および／または除去される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記電子機器モジュールは、前記力の適用を作動するように構築および配列されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記使い捨てプローブは、第１の部分および第２の部分を備え、前記第１の部分は、前記少なくとも１つの基準電極を備え、前記第２の部分は、前記少なくとも１つの指示電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３１】
前記第１の部分は、前記読み取り機と動作可能に係合するように構築および配列されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記第２の部分は、前記第１の部分と動作可能に係合するように構築および配列されている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第２の部分は、ハンドルを備えている、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第１の部分は、前記読み取り機と係合するように構築および配列されている第１のフィラメントを備え、前記第２の部分は、前記読み取り機と係合するように構築および配列されている第２のフィラメントを備えている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記第１のフィラメントは、前記少なくとも１つの基準電極を備え、前記第２のフィラメントは、前記少なくとも１つの指示電極を備えている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記使い捨てプローブは、少なくとも１つの基板を備えている多層構造を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの指示電極は、前記少なくとも１つの基板に固定して搭載されている、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの基板は、ガラス、シリコン、プラスチック、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を備えている、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記使い捨てプローブは、ＭＥＭＳ製造された構成要素を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４０】
前記使い捨てプローブは、前記使い捨てプローブの一端と係合するように構築および配列されているキャップをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの指示電極は、酸化イリジウム電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの基準電極は、酸化イリジウム電極を備えている、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
少なくとも２つの指示電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの指示電極は、作動可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの指示電極を作動するように構築および配列されている制御可能なオリフィスをさらに備えている、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
搭載パッドおよび少なくとも１つの基板をさらに備え、前記少なくとも１つの指示電極は、前記搭載パッドに固定して取り付けられ、前記搭載パッドは、前記少なくとも１つの基板に固定して取り付けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４７】
前記搭載パッドは、チタン搭載パッドを備えている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの基板は、ガラス、シリコン、プラスチック、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を備えている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
少なくとも第２の基板をさらに備えている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５０】
前記少なくとも第２の基板は、開口部を備え、前記少なくとも１つの指示電極は、前記開口部内に位置付けられている、請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの基準電極は、前記少なくとも１つの基板上に搭載されている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５２】
前記少なくとも１つの指示電極は、ＭＥＭＳプロセスを使用して製造される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの基準電極は、複数の試料に関するｐＨ情報を提供するように構築および配列されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５４】
少なくとも第２の指示電極をさらに備え、前記第１の指示電極は、第１の試料のｐＨ情報を提供するように構築および配列され、前記第２の指示電極は、第２の試料のｐＨ情報を提供するように構築および配列されている、請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】
前記少なくとも１つの基準電極は、銀塩化銀基準電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５６】
前記少なくとも１つの基準電極は、酸化イリジウム基準電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの基準電極は、銀塩化銀基準電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５８】
少なくとも２つの基準電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５９】
前記少なくとも１つの基準電極を囲むカバーをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６０】
前記読み取り機は、前記使い捨てプローブと動作可能に係合するように構築および配列されているポートを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６１】
前記ポートは、前記少なくとも１つの基準電極に電気的に接続するように構築および配列されている、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
前記ポートは、前記少なくとも１つの指示電極に電気的に接続するように構築および配列されている、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６３】
前記ポートは、前記使い捨てプローブに流動的に接続するように構築および配列されている、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６４】
前記使い捨てプローブは、流体チャネルを備え、前記ポートは、前記流体チャネルに流動的に接続するように構築および配列されている、請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記読み取り機は、ユーザインターフェースを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６６】
前記ユーザインターフェースは、システム情報を表示するように構築および配列されている、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記システム情報は、システム準備状態情報、電力レベル、アラートまたはアラーム条件情報、消耗品の現在のステータス、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項６６に記載のシステム。
【請求項６８】
前記読み取り機は、電子機器モジュールを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６９】
前記電子機器モジュールは、前記少なくとも１つの指示電極に電気的に接続するように構築および配列されている、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
前記読み取り機は、前記電子機器モジュールを前記使い捨てプローブの近位端に電気的に接続するように構築および配列されているポートを備えている、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７１】
前記電子機器モジュールは、前記少なくとも１つの基準電極に電気的に接続するように構築および配列されている、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７２】
前記読み取り機は、前記電子機器モジュールを前記使い捨てプローブの近位端に電気的に接続するように構築および配列されているポートを備えている、請求項７１に記載のシステム。
【請求項７３】
前記電子機器モジュールは、データの記憶、有線または無線通信等を介した１つ以上の外部デバイスとの通信、内部診断チェックの実施、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを行なうように構築および配列されている、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７４】
圧送機構をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７５】
前記圧送機構は、ポンプを備えている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７６】
前記圧送機構は、機械的圧送機構を備えている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７７】
前記圧送機構は、プランジャを備えている、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
流体チャネルをさらに備え、前記圧送機構は、前記流体チャネルに摺動可能に係合するように構築および配列されているＯリングをさらに備えている、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記読み取り機は、前記圧送機構を備えている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項８０】
前記読み取り機は、流体チャネルを備え、前記圧送機構は、第１の流体を前記流体チャネル内に移動させるように構築および配列されている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項８１】
前記使い捨てプローブは、遠位端を備え、前記圧送機構は、第２の流体を前記遠位端に流入させるようにさらに構築および配列されている、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８２】
前記第２の流体は、試料流体を備えている、請求項８１に記載のシステム。
【請求項８３】
前記圧送機構は、流体に前記少なくとも１つの基準電極を覆わせるようにさらに構築および配列されている、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８４】
流体チャネルをさらに備え、前記圧送機構は、前記流体チャネルを流体で充填するようにさらに構築および配列されている、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８５】
センサをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８６】
前記センサは、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項８５に記載のシステム。
【請求項８７】
前記読み取り機は、前記センサを備えている、請求項８５に記載のシステム。
【請求項８８】
前記使い捨てプローブは、前記センサを備えている、請求項８５に記載のシステム。
【請求項８９】
第２の使い捨てプローブをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９０】
前述の図を参照して説明される、システム。
【請求項９１】
前述の図を参照して説明される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６１／５３１，５４６号（２０１１年９月６日出願、Ｃｌａｒｋ、他、名称「ＭＥＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＲＥＡＤＥＲ  ＡＮＤ  ＤＩＳＰＯＳＡＢＬＥ  ＰＲＯＢＥ」）に関連する。該出願の開示は、その全体が参照により引用される。
【背景技術】
【０００２】
以下の情報は、読者が以下に説明する技術およびそのような技術を利用することができるある特定の環境についての理解を支援するよう提供されている。本明細書で用いられる用語は、本明細書において別段の明示の指定がなければ、任意の特定の狭義の解釈に限定されるものではない。本明細書に記載された技術文献は、技術およびその背景の理解を容易にすることができる。本明細書において参照により引用する技術文献は全て、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。
【０００３】
電位差原理を利用した典型的なｐＨセンサは、基準電解液と、検体溶液（この検体溶液のｐＨが測定値される）内に浸漬されまたはこれと接触状態にある指示電極と、基準電解液中に浸漬された基準電極と、基準電極および指示電極と電気的接続状態にある測定値回路、例えば、電位差回路とを含む。電位差回路は、指示電極と基準電極の電位差を測定する。指示電極および基準電極が浸漬されている電解液間のイオン接触により、これら電極間の電気的接続が可能である。試料または検体電解液のｐＨ値（これは、試料電解液中の水素イオンの濃度に比例する）は、ネルンストの式に従って指示電極に生じた電位差と直接的な相関関係にある。
【０００４】
前述の構成では、正確な測定を行う上での重要な条件は、基準電極と基準電解液中に生じた電位差が一定に維持され、電位差回路からの示度値が指示電極における電位差のみ、すなわち、電解液中のｐＨだけを表すようにすることにある。この条件を満たすため、一般的な構成では、基準電極を飽和基準電解液中に浸漬させるとともに、飽和基準電解液と試料または検体電解液との間に位置決めされた小さな「窓」を設け、それにより飽和基準電解液と試料または検体電解液とのイオン接触、ひいては、電気的接続をもたらすようにしている。「窓」は、通常、多孔質材料、例えば、多孔質ガラス膜、親水性多孔質ポリマー膜等で作られる。「窓」の多孔性により、飽和基準電解液と試料または検体電解液との間に無視できないほどの物質移動が生じ、それにより両方の電解液の交差汚染が生じる。
【０００５】
そのような汚染に起因して生じる飽和基準電解液の希釈は、これが基準電極の電位差を変化させるので大きな問題となる場合がある。汚染はまた、ｐＨセンサの安定性を劣化させるとともにｐＨセンサの寿命を短くする。ｐＨセンサの寸法を減少させているので（例えば、極めて小さな、マイクロレベル、マイクロスケール、またはそれよりも小さな寸法に）、問題は、飽和基準電解液の体積が試料電解液と比較して極めて小さいので深刻化する。例えば、マイクロスケールまたはこれよりも小さなｐＨセンサが人体内に植え込まれて生理学的ｐＨ（例えば、心筋ｐＨ）を測定するために用いられる用途の場合、飽和基準電解液の体積は、ｐＨが測定される心筋組織の体積と比較して極めて小さい。そのようなスケールでは、飽和基準電解液は、マクロスケールガラス管型ｐＨセンサの場合よりも極めて迅速に希釈される。ｐＨセンサ、例えば、マイクロスケールｐＨセンサの有効寿命に悪影響を及ぼす別の要因は、基準電極の耐久性である。多くの場合、基準電極の導電性材料は、次第に溶解し、飽和基準電解液中に消費される。基準電極の溶解および消費中のある時点において、ｐＨセンサの有効寿命が終わる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の概念の第１の側面によると、ｐＨ測定値を取得するためのシステムは、読み取り機および使い捨てプローブを備えている。使い捨てプローブは、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極を備えている。読み取り機は、使い捨てプローブに動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供するように構成される。本システムは、少なくとも２つの信号の測定値を含む、試料溶液の電位差測定値に基づいて、ｐＨ情報を提供するように構築および配列される。第１の信号は、少なくとも１つの指示電極が、試料と接触しているとき、少なくとも１つの指示電極から受信される。第２の信号は、少なくとも１つの基準電極が、基準溶液と接触しているとき、少なくとも１つの基準電極から受信される。本システムは、ＭＥＭＳプロセスにおいて製造される使い捨てプローブまたはプローブ部分等、ＭＥＭＳまたは他の自動化プロセスにおいて製造された１つ以上の構成要素を含み得る。
【０００７】
本システムは、使い捨てプローブまたは読み取り機内に位置付けられている緩衝液リザーバ等のリザーバを含み得る。障壁が、少なくとも１つの基準電極との分離等、リザーバをシステムの別の構成要素から分離するために含まれ得る。障壁または障壁の一部は、流体の流動を可能にする等のために、除去または開放されるように構成され得る。障壁は、システムのオペレータによって、またはシステムの電子機器モジュールによって作動される構成要素等のシステムの構成要素によって付与される力等、力の適用を通して除去または開放され得る。
【０００８】
１つ以上の流体チャネルが、使い捨てプローブおよび／または読み取り機内に含まれ得る。流体チャネル内に位置付けられる、仮想液体等の液界が、含まれ得る。基準溶液流体、試料流体、および／または他の流体等の流体は、読み取り機内に位置する、自動または手動圧送機構等を介して、流体チャネル内を移動または別様に輸送され得る。一実施形態では、第１の流体チャネルは、第１の圧送機構と流体連通し、第２の流体チャネルは、第２の圧送機構と流体連通する。
【０００９】
使い捨てプローブは、少なくとも１つの基準電極を含む第１の部分と、少なくとも１つの指示電極を含む第２の部分等の複数の部分を含み得る。第１の使い捨てプローブ部分は、読み取り機の第１のポートと動作可能に係合し得る一方、第２の使い捨てプローブ部分は、読み取り機の第２のポートを係合する。使い捨てプローブは、ガラス、シリコン、および／またはプラスチックから成る基板を含む構造等、多層構造を備え得る。
【００１０】
少なくとも１つの指示電極は、酸化イリジウム電極を備え得る。２つ以上の指示電極が、システム内に含まれ得る。１つ以上の指示電極は、システムの電子機器モジュールによる作動等を通して、個々に作動され得る。一実施形態では、制御可能なオリフィスが、指示電極を覆って位置付けられ得る。指示電極は、チタン搭載パッド等の搭載パッド等を介して、基板に搭載され得る。
【００１１】
少なくとも１つの基準電極は、１つ以上の試料の複数の測定を行なうように構成され得る。基準電極は、典型的には、銀塩化銀電極および／または酸化イリジウム電極を備えている。１つ以上のカバーは、１つ以上の基準電極を囲み得る。
【００１２】
読み取り機は、ポートを介して、使い捨てプローブの１つ以上の端部に動作可能に係合するように構成される。ポートは、使い捨てプローブの１つ以上の電気ワイヤ、トレース、または他の導体を読み取り機の１つ以上の電気ワイヤ、トレースまたは他の導体に電気的に接続するように構成される。ポートはまた、緩衝液または他の流体等の輸送流体を使い捨てプローブから読み取り機へまたは読み取り機から使い捨てプローブへ等、使い捨てプローブの１つ以上の流体チャネルを読み取り機の対応する１つ以上の流体チャネルに接続し得る。一実施形態では、流体は、試料流体が、使い捨てプローブの遠位端中に引き込まれ、試料流体が、遠位に置かれた指示電極を覆うように、読み取り機中に引き込まれる。
【００１３】
読み取り機は、典型的には、限定されないが、データの記憶、有線または無線通信等を介した１つ以上の外部デバイスとの通信、内部診断チェックの実施、およびこれらの組み合わせを含む、１つ以上の機能を行なうように構成される、電子機器モジュールを含む。読み取り機は、ｐＨ情報ならびにシステム情報表示するように構成され得る。システム情報は、典型的には、限定ではないが、システム準備状態情報、電力レベル、アラートまたはアラーム条件情報、消耗品の現在のステータス、およびこれらの組み合わせを含む。
【００１４】
本システムは、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択されるセンサ等、１つ以上のセンサを含み得る。１つ以上のセンサによって受信される信号は、システムによって使用され、環境条件を数学的に考慮するアルゴリズム等において、ｐＨ情報を決定し得る。１つ以上のセンサは、読み取り機、使い捨てプローブ、または両方内に位置し得る。
【００１５】
本システムは、２つ以上の使い捨てプローブを含み得る。
【００１６】
本発明の概念の第２の側面によると、ｐＨ測定値を取得するためのシステムを使用する方法が、開示される。本システムは、読み取り機および使い捨てプローブを備えている。使い捨てプローブは、少なくとも１つの指示電極および少なくとも１つの基準電極を備えている。読み取り機は、使い捨てプローブに動作可能に係合し、試料のｐＨ情報を提供するように構成される。本システムは、少なくとも２つの信号の測定値を含む、試料溶液の電位差測定値に基づいて、ｐＨ情報を提供するように構築および配列される。第１の信号は、少なくとも１つの指示電極が、試料と接触しているとき、少なくとも１つの指示電極から受信される。第２の信号は、少なくとも１つの基準電極が、基準溶液と接触しているとき、少なくとも１つの基準電極から受信される。本システムは、ＭＥＭＳプロセスにおいて製造される使い捨てプローブまたはプローブ部分等、ＭＥＭＳまたは他の自動化プロセスにおいて製造される１つ以上の構成要素を含み得る。
【００１７】
本明細書において説明する技術は、その属性および付随する利点とともに、添付の図面と関連して行われる以下の詳細な説明を考慮することによって、最も良く理解されよう。なお、添付の図面には、代表的な実施形態が例示として記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、ｐＨセンサの実施形態の上面図を図示する。
【図２】図２は、図１に図示されるＡ−Ａ’に沿った図１のｐＨセンサの断面図を図示する。
【図３】図３は、別のｐＨセンサの実施形態の断面図を図示する。
【図４】図４は、別のｐＨセンサの実施形態の断面図を図示する。
【図５】図５は、使い捨てプローブおよび読み取り機を備えている、測定値システムの上面図を図示する。
【図５ａ】図５ａは、指示電極アセンブリが取り外された図５のシステムの上面図を図示する。
【図５ｂ】図５ｂは、指示電極アセンブリの斜視図である。
【図６】図６は、二重プローブ感知アセンブリおよび読み取り機を備えている、測定値システムの上面図を図示する。
【図７】図７は、使い捨てプローブおよび読み取り機を備えている、測定値システムの上面図を図示する。
【図７ａ】図７ａは、図７の使い捨てプローブの遠位部分の拡大図を図示する。
【図７ｂ】図７ｂは、オリフィスの開放後の図７ａの使い捨てプローブの遠位部分の端面図を図示する。
【図７ｃ】図７ｃは、基準電極上への基準溶液の放出後の図７の使い捨てプローブの遠位端の拡大図を図示する。
【図８】図８は、使い捨てプローブおよび読み取り機を備えている、測定値システムの上面図を図示する。
【図８ａ】図８ａは、図８のシステムの断面図を図示する。
【図８ｂ】図８ｂは、図８の使い捨てプローブの一連の動作ステップを図示する。
【図９】図９は、使い捨てプローブおよび読み取り機を備えている、測定値システムの断面図を図示する。
【図１０】図１０は、電極アセンブリの上面図を図示する。
【図１０ａ】図１０ａは、図１０の電極アセンブリの一連の製造ステップを図示する。
【図１１】図１１は、多重使用使い捨てプローブの上面図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本技術の実施形態を詳細に参照するが、その実施例は、付随の図面に図示される。同一の参照番号は、図面全体を通して、同一または類似部品を指すために使用される。
【００２０】
本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられている単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」という単語は、別段の明示の規定がなければ複数を含む。したがって、例えば、「ａ  ｂｕｂｂｌｅ」という記載は、複数のそのような泡および当業者に知られているその均等物を含み、その他も同様であって、「ｔｈｅ  ｂｕｂｂｌｅｓ」という記載は、１つまたは２つ以上のそのような泡および当業者に知られている泡の均等物であり、その他も同様である。
【００２１】
さらに、本明細書で使用されるとき、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備えている）」（ならびに、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」等のｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇの任意の形態）、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」（ならびに、任意の「ｈａｖｅ」および「ｈａｓ」等の任意の形態）、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」（ならびに、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」および「ｉｎｃｌｕｄｅ」等のｉｎｃｌｕｄｉｎｇの任意の形態）、または「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含有する）」（ならびに、「ｃｏｎｔａｉｎｓ」および「ｃｏｎｔａｉｎ」等のｃｏｎｔａｉｎｉｎｇの任意の形態）は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在あるいは追加を除外するものではないことを理解されたい。
【００２２】
用語「第１」、「第２」、「第３」等は、種々の限界、要素、構成要素、領域、層、および／または区画を説明するために、本明細書で使用され得るが、これらの限界、要素、構成要素、領域、層および／または区画は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されるであろう。これらの用語は、ある限界、要素、構成要素、領域、層、または区画を別の限界、要素、構成要素、領域、層または区画から区別するために使用されるにすぎない。したがって、以下に論じられる第１の限界、要素、構成要素、領域、層、または区画は、本願の教示から逸脱することなく、第２の限界、要素、構成要素、領域、層または区画とも称され得る。
【００２３】
さらに、ある要素が、別の要素「ｏｎ（上にある）」、あるいはそれに「ａｔｔａｃｈｅｄ（取り付けられる）」、「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続される）」、または「ｃｏｕｐｌｅｄ（連結される）」と称されるとき、直接、他の要素上またはその上方にあること、あるいはそれに接続または連結されることができ、介在要素が、存在することができると理解されたい。対照的に、ある要素が、別の要素の「ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ（直接上にある）」、あるいはそれに「ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（直接接続される）」、または「ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ（直接連結される）」と称されるとき、介在要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の単語も、同様の方式で解釈されるべきである（例えば、「ｂｅｔｗｅｅｎ（その間）」対「ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｂｅｔｗｅｅｎ（直接その間）」、「ａｄｊａｃｅｎｔ（隣接して）」対「ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｄｊａｃｅｎｔ（直接隣接して）」等）。ある要素が、本明細書において、別の要素を「覆って（ｏｖｅｒ）」いると称されるとき、他の要素の上方または下方にあることができ、直接、他の要素に連結されるか、または介在要素が、存在し得るか、あるいは要素が、隙間または間隙によって離間され得るかのいずれかであることができる。
【００２４】
用語「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、本明細書で使用される場合、他方の有無にかかわらず、２つの規定された特徴または構成要素のそれぞれの具体的開示として捉えられるべきである。例えば、「Ａおよび／またはＢ」は、各々が、個々に本明細書に記載される場合と同様に、（ｉ）Ａ、（ｉｉ）Ｂ、（ｉｉｉ）ＡおよびＢの各々の具体的開示として捉えられるべきである。
【００２５】
図１は、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４５８４７号に説明され、その内容が、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる、ｐＨセンサ等のマイクロスケールまたはそれより小さい（例えば、ナノスケール）寸法に容易に形成される、種々の実施形態による、ｐＨセンサ１０の上面図を図示する。用語「マイクロスケール」は、本明細書のｐＨセンサと関連して使用される場合、１センチメートル未満の寸法を有するセンサを指す。いくつかの実施形態では、本明細書のｐＨセンサの寸法は、マイクロおよび／またはナノ加工技法を受けることができる。いくつかの実施形態では、基準電解液体積は、２０立方ｍｍ以下であった。
【００２６】
図２は、ｐＨセンサ１０の断面図（図１に図示される線Ａ−Ａ’に沿って切り取られた）を図示する。いくつかの実施形態では、ｐＨセンサ１０は、例えば、低侵襲的技法を使用して、体内（すなわち、ヒトまたは動物）へのその埋込を可能にする、サイズおよび構成に形成されることができる。いくつかの実施形態では、ｐＨセンサの長さ、幅、および高さは各々、１センチメートル未満であった。そのようなマイクロスケールｐＨセンサ１０は、例えば、試料電解質、試料組織等のｐＨを測定するための種々の用途において使用され得る。そのような用途として、マイクロスケールｐＨセンサ１０が、心筋組織、脳組織、肝臓組織、腎臓組織、肺組織等のｐＨを測定するよう利用される医療用途が挙げられる。
【００２７】
図１および２の代表的実施形態では、ｐＨセンサ１０は、基板１２、第１の電極１４、第２の電極１６、泡を輸送するためのシステム１８、流体閉ループチャネル２０、液界２２、カバー２４、複数の接続パッド２６ａ−２６ｅ、および複数の導体２８ａ−２８ｅを含む（図１参照）。
【００２８】
基板１２は、例えば、任意の好適なタイプの材料、すなわち、例えば、それが支持する種々の電極および他の層の製作を受けることができる材料を含み得る。好適な材料として、例えば、シリコンベースの材料（例えば、シリコン、ガラス等）、非シリコンベースの材料、ポリマー材料（例えば、ポリジメチルシロキサンまたはＰＤＭＳ）、および他の材料が挙げられる。センサが、体内に埋め込まれるべき場合、材料は、例えば、生体適合性であることができる。いくつかの実施形態では、例えば、基板１２は、ガラス基板である。第１の電極１４は、指示または感知電極として機能し、例えば、任意の好適なタイプの材料を含み得る。一般に、第１の電極１４のための材料は、広いｐＨ応答範囲、高い感度、迅速な応答時間、低い潜在的なドリフト、撹拌に対する不敏感性、広い温度動作範囲及び広い動作圧力範囲を示すことが望ましい。
【００２９】
第１の電極１４は、例えば、イオン選択性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）または金属酸化物電極を含むことができる。ＩＳＦＥＴは、固体集積回路の一部である。ＩＳＦＥＴは、迅速な応答時間（１ミリ秒台）を示し、生体内用途において極めて頑丈である。
【００３０】
金属酸化物電極の場合、いくつかの金属酸化物が、第１の電極１４において使用するために好適である。金属酸化物は、例えば、基板１２上に堆積または形成される、伝導性（例えば、金属）層上に堆積されることができる。金属酸化物フィルムまたは層（例えば、酸化イリジウム）は、例えば、電位サイクリング、反応性スパッタリング、陽極電着、熱酸化、およびその他を介した電気化学酸化を含む、種々の技法を介して生成されることができる。いくつかの実施形態では、第１の電極１４は、白金および酸化イリジウムを含む。そのような実施形態の場合、白金は、基板１２上に堆積されることができ、酸化イリジウムは、白金上に形成または堆積されることができる。他の実施形態によると、第１の電極１４は、クロムおよび酸化イリジウムを含む。そのような実施形態の場合、クロムは、基板１２上に形成されることができ、酸化イリジウムは、クロム上に形成されることができる。他の実施形態によると、第１の電極１４は、チタンおよび酸化イリジウムを含む。そのような実施形態の場合、チタンは、基板１２上に形成されることができ、酸化イリジウムは、チタン上に形成されることができる。第１の電極１４は、ｐＨが測定されるべき試料溶液／電解質と接触するように位置付けられる（例えば、試料組織内）。
【００３１】
第２の電極１６は、基準電極として機能し、任意の好適なタイプの材料を含み得る。望ましくは、基準電極１６は、電解液中に一定または実質的に一定の電位を維持する。いくつかの実施形態では、第２の電極１６は、白金および銀を含む。そのような実施形態の場合、白金は、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、銀は、白金上に形成または堆積されることができる。他の実施形態によると、第２の電極１６は、白金および塩化銀を含む。そのような実施形態の場合、白金は、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、塩化銀は、白金上に形成または堆積されることができる。他の実施形態によると、第２の電極１６は、クロムおよび銀を含む。そのような実施形態の場合、クロムは、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、銀は、クロム上に形成されることができる。他の実施形態によると、第２の電極１６は、クロムおよび塩化銀を含む。そのような実施形態の場合、クロムは、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、塩化銀は、クロム上に形成されることができる。他の実施形態によると、第２の電極１６は、チタンおよび銀を含む。そのような実施形態の場合、チタンは、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、銀は、チタン上に形成されることができる。他の実施形態によると、第２の電極１６は、チタンおよび塩化銀を含む。そのような実施形態の場合、チタンは、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、塩化銀は、チタン上に形成または堆積されることができる。第２の電極１６は、流体閉ループチャネル２０内の基準溶液と接触するように位置付けられる。
【００３２】
泡輸送システム１８ならびに泡３０および３２は、流体スイッチまたはコントローラ１９として、液界２２および流体チャネル２０内の基準検体溶液と連動して動作する。流体スイッチ１９は、例えば、ｐＨセンサ１０をオン状態またはオフ状態にするように動作可能である。流体スイッチ１９は、液界２２等の流体輸送部材と基準電解液との間の障壁を提供するために好適な任意のタイプの流体スイッチであり得る。いくつかの実施形態では、流体スイッチ１９は、例えば、検体溶液と基準溶液との間のイオン性電気接続を分断することによって、ｐＨセンサ１０（または、別のデバイス）をオフおよびオンにするように動作可能である。流体スイッチ１９はまた、検体溶液と基準溶液との間の質量移動を低減または排除するように動作可能であることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、以下により詳細に説明されるように、泡輸送システム１８は、例えば、切り替え機能性をもたらす誘電体エレクトロウェッティング原理を使用することができる。種々の実施形態によると、泡輸送システム１８は、例えば、複数の電極を含むことができる。図示される実施形態では、泡輸送システム１８は、３つの電極１８ａ、１８ｂ、および１８ｃを含む。泡輸送システム１８は、任意の好適なタイプの材料を含み得る。種々の実施形態では、泡輸送システム１８は、白金、絶縁層（例えば、酸化ケイ素、パリレン等）、および疎水性層（例えば、フッ化炭素疎水性層）を含む。そのような実施形態では、白金は、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、絶縁層および疎水性層は、白金上に形成または堆積されることができる。他の実施形態によると、泡輸送システム１８は、クロム、絶縁層、および疎水性層を含む。そのような実施形態の場合、クロムは、例えば、基板１２上に形成または堆積されることができ、絶縁層および疎水性層は、クロム上に形成または堆積されることができる。泡輸送システム１８は、流体閉ループチャネル２０の基準溶液と直接接触するように位置付けられる。
【００３４】
図１および２の代表的実施形態では、流体チャネル２０は、集合的に、基板１２およびカバー２４によって画定される、閉ループチャネル２０である。流体閉ループチャネル２０は、例えば、任意の好適なタイプのイオン伝導性水性溶液を含むことができる。例えば、種々の実施形態によると、流体チャネル２０は、飽和塩化カリウム溶液を含む。他の実施形態によると流体チャネル２０は、飽和塩化銀溶液を含む。本明細書の流体チャネルは、閉ループ流体チャネルである必要はない。流体チャネルは、１つ以上の泡の移動を可能にするか、または、泡が、以下に説明されるように、チャネル内で発生される場合、流体チャネルは、１つ以上の泡が、所望の体積まで形成され得るように、液体の変位を可能にする。
【００３５】
図１に示されるように、いくつかの実施形態では、流体閉ループチャネル２０は、泡輸送システム１８を囲み、第１の泡３０および第２の泡３２を含む。第１の泡３０は、飽和基準溶液を介して、第２の泡３２に流体力学的に接続される。したがって、第１の泡３０が、第１の位置から第２の位置に駆動されると、第２の泡３２は、第３の位置から第４の位置に移動する。第３の位置は、図１および２では、実線で示される一方、第４の位置は、図１および２では、破線で示される。故に、第１の泡３０は、「マスタ」泡と見なされ得、第２の泡３２は、「スレーブ」泡と見なされ得る。第１および第２の泡３０および３２は、例えば、基準溶液中で不混和性である、任意の好適なタイプの流体材料を含み得る。少なくとも泡３２は、例えば、検体溶液中で不混和性であることができる。例えば、種々の実施形態によると、第１および第２の泡３０および３２は、空気、油、空気以外の気体（例えば、水素、酸素、水素と酸素の混合物等）等を含み得る。
【００３６】
本明細書で使用され場合、用語「泡」は、ある物質（流体）の別の流体（基準電解液）中における小滴または体積を指す。泡は、例えば、チャネル２０内の液体（すなわち、飽和基準溶液）中で不混和性である気体またはチャネル２０内の液体中で不混和性である液体から形成されることができる。
【００３７】
液界２２は、試料または検体電解液と流体閉ループチャネル２０内に封入された基準溶液（例えば、飽和塩化カリウム）との間に位置付けられ、検体電解液と流体閉ループチャネル２０内の基準溶液との間のイオン性電気接続を提供する。いくつかの実施形態では、液界２２は、それを通して流体輸送が生じ得る部材であり、例えば、多孔性または浸透性材料を含み得る。例えば、種々の実施形態によると、液界２２は、親水性多孔性ポリマーを含む。液界２２のための多孔性材料は、例えば、１マイクロメートル未満の細孔サイズを有することができる。いくつかの実施形態では、液界２２は、流体閉ループチャネル２０内の溶液と試料電解液との間の質量交換を限定または最小限にするように設計される（例えば、多孔性材料の場合、細孔サイズを限定することによって）。図２に示されるように、液界２２は、図示される実施形態では、基板１２とカバー２４との間に位置付けられる。
【００３８】
カバー２４は、基板１２に接続され、基板１２と協働し、流体閉ループチャネル２０を画定する。カバー２４は、例えば、任意の好適なタイプの不浸透性材料を含み得る。埋め込み型ｐＨセンサ１０の場合、カバー２４（および、有機体に接触する、ｐＨセンサ１０の他の構成要素）は、例えば、生体適合性であることができる。例えば、種々の実施形態によると、カバー２４は、ガラスまたはポリジメチルシロキサンを含む。カバー２４は、任意の好適な様式において、基板１２に接続され得る。例えば、種々の実施形態によると、カバー２４は、基板１２に接合される。カバー２４が、ガラスであり、基板１２がＰＤＭＳであるいくつかの実施形態では、カバー２４は、表面のＯ２プラズマ処理後、単に、一緒に圧接することによって、基板１２に容易に接合される。例えば、流体チャネル２０幅が、比較的に大きい（例えば、約１ｍｍ以上）場合、接着剤が、カバー２４を基板１２に接合するために使用されることができる。
【００３９】
前述のように、図１および２の図示される代表的実施形態では、複数の接続要素またはパッド２６ａ−２６ｅが、基板１２に接続され、任意の好適なタイプの導体を含み得る。例えば、種々の実施形態によると、接続パッド２６ａ−ｅは、白金を含む。他の実施形態によると、接続パッド２６ａ−ｅは、クロムを含む。他の実施形態によると、接続パッド２６ａ−ｅは、チタンを含む。他の実施形態によると、接続パッド２６ａ−ｅは、金を含む。接続パッド２６ａは、導体２８ａを介して、第１の電極１４に接続される。接続パッド２６ｂは、導体２８ｂを介して、第２の電極１６に接続される。接続パッド２６ｃ、２６ｄ、および２６ｅは、それぞれ、導体２８ｃ、２８ｄ、および２８ｅを介して、泡輸送システム１８の電極１８ａ、１８ｂ、および１８ｃに接続される。接続パッド２６ａ−ｅは、ｐＨセンサ１０の外部の１つ以上の回路への第１の電極１４、第２の電極１６、ならびに流体スイッチ１８の電極１８ａ、１８ｂ、および１８ｃの電気接続を提供する。図１に図示されるように、第１の電極１４および第２の電極１６は、例えば、当技術分野において既知の電位差計回路を含み得る、例えば、測定電子機器または回路４０に接続されることができる。泡輸送システム１８の電極１８ａ、１８ｂ、および１８ｃは、例えば、制御電子機器または回路５０と電気接続することができる。
【００４０】
複数の導体２８ａ−ｅは、例えば、基板１２の表面上に形成され得、第１の電極１４、第２の電極１６、および電極１８ａ−ｃをそれぞれの接続パッド２６ａ−ｅに接続するように機能する。図１に示され、前述のように、第１の導体２８ａは、第１の電極１４を第１の接続パッド２６ａに接続し、第２の導体２８ｂは、第２の電極１６を第２の接続パッド２６ｂに接続する。同様に、個々の導体２８ｃ−ｅは、それぞれ、泡輸送システム１８の電極１８ａ−ｃを対応する接続パッド２６ｃ−ｅに接続する。導体２８ａ−ｅは、例えば、任意の好適なタイプの伝導性材料を含み得る。例えば、種々の実施形態によると、導体２８ａ−ｅは、白金を含む。他の実施形態によると、導体２８ａ−ｅは、クロムを含む。他の実施形態によると、導体２８ａ−ｅは、チタンを含む。他の実施形態によると、導体２８ａ−ｅは、例えば、金、銅、またはアルミニウムを含む。
【００４１】
図１および２に図示される代表的実施形態の動作では、第１の電極１４は、試料電解質（または、試料組織）に暴露される。ｐＨセンサ１０が、オフ状態にあるとき（流体スイッチ１９を介して）、第１の泡３０は、泡輸送システム１８の「最も左側」（図の配向から見て）電極１８ａ上に位置付けられ、第２の泡３２は、液界２２に対して位置付けられる。第１の泡３０および第２の泡３２の位置付けは、例えば、任意の好適な様式で実現され得る。例えば、種々の実施形態によると、誘電体エレクトロウェッティング技法が、利用され、第１の泡３０および第２の泡３２をそれぞれの位置に移動させ得る。そのような実施形態の場合、泡輸送システム１８の「最も右側」電極１８ｃ、「中間」電極１８ｂの順次作動が利用され、第１の泡３０および第２の泡３２をｐＨセンサ１０のオフ状態に関連付けられたそれぞれの位置に移動させ得る。
【００４２】
オフ状態位置では、第２の泡３２は、例えば、第２の電極１６および液界２２を覆って障壁を形成し、流体閉ループチャネル２０内の試料電解質と飽和溶液との間の流体／電気（イオン性）接続を効果的に阻止し、それによって、飽和溶液中への第２の電極１６の溶解を低減または防止し、液界２２を通る質量交換を低減または防止することができる。第２の泡３２が、前述のオフ状態位置にあるとき、不混和性相界面（例えば、気体−液体または液体−液体不混和性界面）が、液界２２の細孔の表面内またはそこにおいて、第２の泡３２と試料電解質との間に形成される。相間の界面張力（例えば、気相と液相との間の）は、流体閉ループチャネル２０内への試料電解質の漏出を低減または阻止するように動作する。ｐＨセンサ１０をオフ状態に維持することは、オン状態に継続的に維持されるセンサと比較して、ｐＨセンサ１０の有効寿命を延長させる。
【００４３】
ｐＨレベルが測定されるとき、ｐＨセンサ１０は、オン状態に切り替えられる。オン状態に切り替えられるために、第２の泡３２は、第２の電極１６および液界２２を覆って障壁を形成しないように移動され、それによって、試料電解質と流体閉ループチャネル２０内の飽和溶液との間の電気接続の確立を可能にすることができる。種々の実施形態によると、第１の泡３０に流体力学的に接続される、第２の泡３２は、第１の泡３０を泡輸送システム１８の「最も左側」電極１８ａから離れるように移動させることによって、第２の電極１６および液界２２から離される。
【００４４】
第１の泡３０は、任意の好適な様式において、泡輸送システム１８の「最も左側」電極１８ａから離され得る。例えば、種々の実施形態によると、誘電体エレクトロウェッティング原理が、利用され、第１の泡３０を移動させ、順に、第２の泡３２の移動を生じさせる。誘電体エレクトロウェッティングデバイスまたはシステムでは、泡は、電極のアレイをプログラムして順次作動させることによって輸送される。
【００４５】
そのような実施形態の場合、泡輸送システム１８の「最も左側」電極１８ａの作動は、第１の泡３０を泡輸送システム１８の「最も左側」電極１８ａから泡輸送システム１８の「最も右側」電極１８ｃに向かって移動させるように動作する。泡輸送システム１８の「最も右側」電極１８ｃに向かう第１の泡３０の移動は、第２の泡３２を第２の電極１６および液界２２から離れるように移動させ、それによって、第２の電極１６および液界２２を覆う障壁を除去する。障壁の除去は、試料電解質と流体閉ループチャネル２０内の飽和溶液との間の流体／電気（イオン性）接続の確立を可能にする。
【００４６】
前述の様式では、ｐＨセンサ１０は、非常に低エネルギー消費を伴って、オフおよびオン状態間を迅速に切り替えられることができる。オフ状態の間、第２の電極１６および液界２２を覆う障壁を形成し、オン状態の間のみ、第２の電極１６および液体障壁２２を流体閉ループチャネル２０の飽和基準溶液に暴露することによって、第２の電極１６の溶解および液界２２を通した質量交換は、低減または最小限にされ、それによって、ｐＨセンサ１０の有効寿命を延長させる。
【００４７】
図１に図式的に図示されるように、バッテリ等の少なくとも１つの電源６０が、センサ電子機器４０および制御電子機器５０と電気接続するように提供されることができる。電源６０は、例えば、図１の実施形態では、センサ電子機器４０、制御電子機器５０、および泡輸送システム１８に給電するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、ｐＨセンサ１０は、例えば、制御電子機器５０と通信接続する、送受信機５２と通信する（例えば、無線周波数またはＲＦ信号を介して、例えば、無線で）、例えば、外部デバイス７０を介して、作動可能および／または制御可能であることができる。制御電子機器５０は、例えば、前述のように、泡３０および３２を移動させ、ｐＨセンサ１０が、いくつかの所定の時間サイクルで、および／または外部信号（例えば、ｐＨセンサ１０が埋め込まれる身体の外部の）に応答して、ｐＨを測定することを可能にするようにプログラムされることができる（例えば、１つ以上のプログラムされたプロセッサを介して）。ｐＨセンサ１０が、作動または有効化されると、ｐＨ示度値が、センサ電子機器４０によって取得される。センサ電子機器４０は、泡輸送システム１８の制御をもたらす制御電子機器５０と通信接続する。測定値が取得されると、ｐＨセンサ１０は、前述のように、泡輸送システム１８の制御を介して、オフ状態に置かれ、非働化されることができる。測定されたｐＨ値は、例えば、使用（例えば、送受信機５２を介して、身体の外部に伝送するため、または、例えば、治療デバイスを含むことができる、別の埋め込まれたシステムによって使用するためのいずれか）のために利用可能にされることができる。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態では、ｐＨセンサは、オン状態とオフ状態との間の切り替えをもたらす、単一泡を含む。例えば、図３は、チャネル１２０（カバー１２４と基板１１２との間に形成される）内の単一泡１３２が、使用され、第２または基準電極１１６および液界１２２を覆って障壁を形成し（ｐＨセンサ１０に関して説明されるように）、流体スイッチまたはコントローラ１１９として動作する、別の代表的ｐＨセンサの実施形態１１０を図示する。前述のように、液界２２を覆う障壁を形成または生成することによって、オフ状態が、生成され、検体溶液（第１または指示電極１１４に接触する）とチャネル１２０内の基準溶液との間のイオン性電気接続が分断または防止される。さらに、オフ状態では、泡１３２は、検体溶液と基準溶液との間の質量移動を低減、最小限化、または排除する。オフ状態はさらに、基準溶液内の電極１１６の溶解を低減させる。泡１３２が、電極１１６を覆うために十分なサイズである場合、電極１１６と基準溶液との間の溶解（質量移動）はさらに、低減、最小限化、または排除されることができる。第２の電極１１６の溶解および液界１２２を通る質量交換は、したがって、オン状態の間のみ、有意な範囲で生じ、それによって、ｐＨセンサ１１０の有効寿命を延長させる。
【００４９】
図３の実施形態では、酸素および水素の混合物である気泡１３２が、互に比較的に近接して位置付けられる（例えば、いくつかの実施形態では、約４ｕｍ以内）、アノード１４２およびカソード１４４を使用する電解を介して発生される。図３に図示される実施形態では、泡輸送システム１１８（例えば、誘電体エレクトロウェッティングシステム）は、流体チャネル１２０の上部表面上に位置付けられる。泡輸送システム１１８は、例えば、カバー１２４の内側表面（すなわち、流体チャネル１２０の上部表面）上に位置付けられる電極のアレイ１１８ａ−ｅを含むことができる。図示される実施形態では、泡１３２を生成するために使用される電解電極（すなわち、アノード１４２およびカソード１４４）は、基板１１２上に置かれる。泡１３２（または、例えば、図１および２のｐＨセンサ１０に関連して論じられたような複数の泡）を生成するために、例えば、アノード１４２およびカソード１４４等のアノード／カソード対間に約５Ｖの電位差を印加することができる。
【００５０】
流体スイッチ１１９の動作時、泡１３２は、最初に、アノード１４２およびカソード１４４を使用して、電解を介して発生される（流体チャネル１２０内の最も右側破線参照）。生成される泡のサイズは、例えば、電位が印加される時間の制御を介して、制御されることができる。流体スイッチ１１９をオフ状態にするために、泡１３２は、泡輸送システム１１８を介して輸送され、液界１２２（流体チャネル１２０内の最も左側破線参照）を被覆し、いくつかの実施形態では、基準電極１１６を覆う。流体スイッチをオン状態にするために、泡１３２は、液界１２２または基準電極１１６のいずれも被覆しないように、泡輸送システム１１８を介して輸送される。
【００５１】
図４は、チャネル２２０（カバー２２４と基板２１２との間に形成される）内の単一泡２３２が、図１および２のｐＨセンサ１０ならびに図３のｐＨセンサ１１０に関して説明されたように、第２または基準電極２１６および液界２２２を覆う障壁を形成するために使用され、流体スイッチ２１９として動作する、別の代表的ｐＨセンサの実施形態２１０を図示する。前述のように、液界２２２を覆う障壁を形成または生成することによって、オフ状態が生成され、検体溶液（第１または指示電極２１４に接触する）と、チャネル２２０内の基準溶液との間のイオン性電気接続が、分断または防止される。泡２３２が、カバー電極２１６を覆うために十分なサイズである場合、電極２１６と基準溶液との間の溶解（質量移動）はさらに、低減、最小限化、または排除されることができる。
【００５２】
流体スイッチ２１９の動作時、泡２３２は、最初に、アノード２４２およびカソード２４４を使用して、電解を介して発生される（流体チャネル２２０内の最も右側破線参照）。前述のように、生成される泡のサイズが、例えば、電位が印加される時間の制御を介して制御されることができる。流体スイッチ２１９をオフ状態にするために、泡２３２は、カバー液界２２２を被覆し、いくつかの実施形態では、基準電極２１６を覆うためのサイズに発生される。続いて、流体スイッチをオン状態にするために、泡２３２は、液界２２２または基準電極２１６のいずれも被覆しないように、アノード２４２およびカソード２４４を使用して、電解プロセスの反転を介して、サイズが低減される、または完全に排除される。泡の低減または排除をもたらすために、触媒が、使用され、反転プロセスにおけるエネルギー障壁を低くすることができる。水素および酸素泡を含む、泡２３２の場合、白金（Ｐｔ）が、例えば、触媒として使用されることができる。いくつかの実施形態では、アノード２４２およびカソード２４４は、例えば、Ｐｔ等の触媒材料を含むように作製されることができる。電位が、アノード２４２およびカソード２４４に印加されると、泡２３２は、成長する。電位が、遮断されると、泡２３２は、収縮する。代替実施形態では、Ｐｔ等の触媒源は、アノード２４２およびカソード２４４と別個に提供されることができる。
【００５３】
図１および２の流体スイッチまたはコントローラ１９、図３の１１９、および２１９等の流体スイッチまたはコントローラは、例えば、流体が輸送され得る部材（例えば、多孔性ポリマー部材、浸透性膜等の多孔性または浸透性部材）を横切る流体接続、イオン性伝導、および／または質量移動を制御することが望ましい、他のデバイス内で使用されることもできる。
【００５４】
図５は、本発明の実施形態による、携帯式デバイスおよび感知プローブを使用して、ｐＨ読み取りを行なうためのシステムの実施形態を図示する。システム３００は、読み取り機３１０および使い捨てプローブ３５０を備えている。典型的構成では、システム３００の動作は、基準溶液と接触する基準電極（例えば、銀塩化銀電極）によって発生される既知の電位と比較される、指示電極（例えば、酸化イリジウム電極）を使用するｐＨの電位差測定値に基づく。システム３００の１つ以上の構成要素は、典型的には、製造および／または使用時の較正ステップを回避する等のために、既知の出力を産生するように事前調整される。読み取り機３１０は、ユーザインターフェース３１１が統合される、筐体３１５を備えている。ユーザインターフェース３１１は、ディスプレイ３１３およびボタン３１２を含む。ディスプレイ３１３は、典型的には、液晶またはタッチスクリーンディスプレイであって、測定されたｐＨ示度値ならびにシステムおよび他の情報を表示し得る。システム情報は、限定ではないが、システム準備状態情報、電力レベル、アラートまたはアラーム条件情報、消耗品の現在のステータス、およびこれらの組み合わせを含み得る。ユーザインターフェース３１１を介して、システム３００によって提供される他の情報は、読み取り機３１０のセンサ３１７またはプローブ３５０のセンサ３５３によって記録される、温度、湿度、および／または圧力情報等の環境条件を含み得る。
【００５５】
筐体３１５はさらに、電気機械的ポートであって、使い捨てプローブ３５０の近位端と動作可能に係合するように構成されるポート３１６を含む。プローブ３５０は、筐体３５１、指示電極３７５、および液界３６５を備えている。液界３６５は、典型的には、図１から４を参照して前述のように、構築および配列される。指示電極３７５は、除去可能なカバーによって囲まれるような、作動可能であり得る少なくとも１つの指示電極を備えている。除去可能なカバーは、示されないが、手動でまたは自動的に、除去可能なカバーであり得る。一実施形態では、除去可能なカバーは、制御可能なオリフィスを備えている。制御可能なオリフィスは、Ｃｌａｒｋ、他の本件と同日に出願の同時係属中の出願である、仮出願第６１／５３１，２３８号「ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＹ」（本開示は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるように、操作可能な膜および他の制御可能なオリフィス等の制御可能な開口部を提供するように構成され得る。典型的実施形態では、電極３７５は、ＭＥＭＳ製作プロセスにおいて製造される。一実施形態では、電極３７５は、以下の図１０ａを参照して説明されるように製造される。
【００５６】
プローブ３５０はまた、基準溶液３６７および基準電極３６０を格納する、リザーバ３６６を備えている。基準電極３６０は、銀／塩化銀基準電極、または既知の基準溶液の存在下、予測可能ｐＨ感度を伴って構成される、別の既知の基準源であり得る。代替として、基準電極３６０は、以下の図７を参照して説明されるように、酸化イリジウム電極であり得る。基準溶液３６７は、ＫＣｌ溶液、または基準電極３６０とともに使用される他の好適な溶液であり得る。
【００５７】
ワイヤ３６１および３７１は、基準電極３６０および指示電極アセンブリ３７０を、それぞれ、電子機器モジュール３２０に電気的に接続する等のために、筐体３５１を通してポート３１６まで進行する。読み取り機３１０の筐体３１５内に含まれるモジュール３２０は、ワイヤ３６１および３７１上で受信された電気信号に基づいて、ｐＨレベルを決定し、ｐＨ情報をディスプレイ３１３上に表示するように構成される。モジュール３２０はさらに、センサ３５３および／またはセンサ３１７から受信した信号等、他の情報を解釈するように構成され得る。モジュール３２０はさらに、データの記憶、１つ以上の外部デバイスとの通信（例えば、有線または無線通信を介して）、内部診断チェックの実施等を行なうように構成され得る。記憶されたデータは、限定ではないが、基準電極３６０の情報、指示電極３７５の情報、貯蔵情報、利用可能な残りの使用回数に関する情報、製造日、使用期限、および他の日付情報、およびこれらの組み合わせを含み得る。液界３６５は、基準溶液３６７で飽和されると、プローブ３５０が、試料溶液中に浸漬された場合、指示電極アセンブリ３７０と基準電極３６０との間の電気接続を可能にする。
【００５８】
プローブ３５０は、除去可能なキャップであって、典型的には、プローブ３５０の遠位先端に取り付き、試料溶液の試験に先立って除去される、プラスチック材料であるキャップ３５２を含み得る。キャップ３５２は、液界３６５が乾燥しないように防止する（例えば、貯蔵中または使用と使用の間）、または別様に、プローブ３５０の遠位部分を保護するように構成され得る。
【００５９】
基準電極３６０は、典型的には、複数の試料測定を行なうために使用されるように構築および配列される。指示電極３７５は、典型的には、単一試料測定において使用され、その後、未使用指示電極３７５と交換されるように構築および配列される。指示電極３７５は、ハンドル３５５に取り付けられ、図５ａに示されるように、プローブ３５０からのハンドル３５５の容易な除去を促進する（図５ａはまた、プローブ３５０の遠位端から除去されたキャップ３５２を示す）。
【００６０】
読み取り機３１０は、図示されないが、複数のプローブ３５０を格納するように構成されるチャンバ、基準溶液３６７を格納するように構成されるリザーバ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、１つ以上の追加の構成要素を含み得る。
【００６１】
図５ｂを参照すると、本発明の実施形態による、指示電極アセンブリの斜視図が、図示される。指示電極アセンブリ３７０は、基板３７２を備え、示される近似寸法であるが、典型的には、より小さい構成に構成され得る。基板形状は、円形、正方形、長方形、または他の幾何学的構成であり得る。基板３７２は、典型的には、ガラス、シリコン、およびプラスチックの１つ以上から成る群から選択される材料から成る。トレース３７７、典型的には、チタンストリップ等の伝導性ストリップが、基板３７２に固定して取り付けられ、電気接続パッド３７９および指示電極３７５に電気的に接続される。トレース３７７は、指示電極３７５が固定して取り付けられる、電気搭載パッド３７３に接続され得る。搭載パッド３７３は、指示電極３７５が、電着プロセスを使用して生成される酸化イリジウム電極を備える場合等、典型的には、基板３７２への指示電極３７５の搭載を促進するように組み込まれる。電極製造の追加のまたは代替プロセスは、限定ではないが、スパッタリング、蒸発、酸化（例えば、層の）、およびこれらの組み合わせを含む。典型的には、二酸化ケイ素を備えている、別の層３７８が、基板３７２に固定して取り付けられ、保護および／または絶縁層として作用し、指示電極３７５を囲む開口部を含む。接続パッド３７９は、図５のワイヤ３７１等の電気信号を伝送するように構成される導体等、システムの別の構成要素への電気接続を可能にするように位置付けられる。
【００６２】
図６は、本発明の実施形態による、携帯式デバイスおよび二重プローブ感知アセンブリを使用して、ｐＨ読み取りを行なうためのシステムの実施形態を図示する。システム３００は、読み取り機３１０と、プローブ３５０ａおよび３５０ｂを備えている、二重プローブアセンブリとを含む。読み取り機３１０は、筐体３１５と、ボタン３１２およびディスプレイ３１３を含む、ユーザインターフェース３１１と、センサ３１７と、電子機器モジュール３２０とを備え、各々は、典型的には、図５の読み取り機３１０の類似構成要素と類似構造および構成である。
【００６３】
読み取り機３１０はさらに、電子機器モジュール３２０へまたはそこから電気信号を伝送する等のために、プローブ３５０ａに動作可能に取り付くように構成される、電気機械的ポート３１６ａを含む。読み取り機３１０はさらに、電子機器モジュール３２０へまたはそこから電気信号を伝送する等のために、プローブ３５０ｂに動作可能に取り付くように構成される、電気機械的ポート３１６ｂを含む。
【００６４】
プローブ３５０ａは、基準電極３６０、リザーバ３６６、基準溶液３６７、液界３６５、およびワイヤ３６１を備え、各々は、典型的には、図５のプローブ３５０の類似構成要素と類似構造および構成である。プローブ３５０ａは、所定の時間（例えば、６ヶ月）内および／または固定測定回数等の多重使用のために構成される。
【００６５】
プローブ３５０ｂは、指示電極３７５およびワイヤ３７１を備え、典型的には、図５のプローブ３５０の類似構成要素と類似構造および構成である。プローブ３５０ｂは、典型的には、複数のプローブ３５０ｂが、単一プローブ３５０ａとともに使用されるような単回使用のために構成される。代替として、プローブ３５０ｂは、Ｃｌａｒｋ、他の本件と同日に出願の同時係属中の出願である、仮出願第６１／５３１，２３８号「ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＹ」（本開示は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるように、複数の指示電極３７５を含む等によって、多重使用のために構成される。
【００６６】
図７は、本発明の実施形態による、携帯式デバイスと、放出可能基準溶液を含む、使い捨てプローブとを使用してｐＨ読み取りを行なうためのシステムの実施形態を図示する。システム３００は、読み取り機３１０およびプローブ３５０を含む。読み取り機３１０は、筐体３１５と、ボタン３１２およびディスプレイ３１３を含む、ユーザインターフェース３１１と、センサ３１７と、電子機器モジュール３２０と、ポート３１６とを備え、各々は、典型的には、図５の読み取り機３１０の類似構成要素と類似構造および構成である。
【００６７】
プローブ３５０は、以下の図７ａおよび７ｂを参照して説明される構成要素を伴う、遠位部分３５４を備えている。プローブ３５０は、典型的には、温度、湿度、および／または圧力等の１つ以上のシステムあるいは環境パラメータを測定するように構成される、センサ３５３等の１つ以上のセンサを含み得る。ワイヤ３６１および３７１は、プローブ遠位端３５４上に位置付けられる、１つ以上の基準電極および／または１つ以上の指示電極を電子機器モジュール３２０に電気的に接続する等のために、プローブ３５０を通して、ポート３１６まで進行する。本実施形態では、遠位部分３５４が、使い捨てであるか、またはプローブ３５０の全てが、遠位部分３５４を含み使い捨てである。これは、例えば、指示電極のみが、使用後に廃棄される、図５のシステムと異なる。
【００６８】
加えて、図７ａおよび７ｂを参照すると、遠位部分３５４の上面図および端面図が、示される。基準電極３６０および指示電極３７５は、典型的には、ＭＥＭＳ加工プロセスにおいて使用されるような電着プロセスにおいて生成される、酸化イリジウム電極を備えている。基準電極３６０および指示電極３７５は、それぞれ、チタンパッド、パッド３５７および３７３に固定され得、パッドは、基板３７２上に搭載される。チャンバ３５６は、基準電極３６０を囲む。チャンバ３５６の壁に沿って位置付けられる液界３６５は、基準電極３６０を指示電極３７５に流動的に接続する（例えば、プローブ３５０が、前述のような試験溶液中に浸漬されたとき）。
【００６９】
リザーバ３６６は、基準溶液３６７を含み、制御可能なオリフィスである、障壁３５８によって、チャンバ３５６から流動的に分離される。障壁３５８は、１つ以上の亀裂または他の開放を生じさせる等のために、操作されるように構成される。操作は、オペレータ（例えば、破壊または破砕力を障壁３５８に適用する）によって、またはシステム３００の構成要素（例えば、油圧または空気圧ピストン、ソレノイド駆動ピストン、または電子モジュール３２０によって制御可能に作動される他の力適用機構）によって、行なわれることができる。図７ｃに示されるように、障壁３５８内の開口部は、基準溶液３６７が、チャンバ３５６に流入し、基準電極３６０を覆い、液界３６５を飽和させることを可能にする。多数の制御可能なオリフィスが、障壁３５８に加え、またはその代わりに、使用されることができ、限定されないが、摺動壁またはドア、電気、空気圧、または流体圧弁等の弁、熱作動等を介して破裂する膜、およびこれらの組み合わせを含む。導体であるワイヤ３６１は、基準電極３６０（例えば、パッド３５７を介して）に電気的に接続され、電気信号を電子機器モジュール３２０に伝送するように構成される。第２の導体であるワイヤ３７１は、指示電極３７５（例えば、パッド３７３を介して）に電気的に接続され、また、電気信号を電子機器モジュール３２０に伝送するように構成される。典型的には、示されないが、熱要素、膜、弁、センサ等、使い捨てプローブ３５０の１つ以上の機能要素に接続する、追加のワイヤが、含まれる。
【００７０】
図８は、本発明の実施形態による、携帯式デバイスとポンプおよび流体チャネルを備えているプローブとを使用して、ｐＨ読み取りを行なうためのシステムの実施形態を図示する。システム３００は、読み取り機３１０およびプローブ３５０を含む。読み取り機３１０は、筐体３１５と、ボタン３１２およびディスプレイ３１３を含む、ユーザインターフェース３１１とを備え、各々は、典型的には、図５の読み取り機３１０の類似構成要素と類似構造および構成である。
【００７１】
読み取り機３１０はさらに、電子機器モジュールへまたはそこから電気信号を伝送する等のために、プローブ３５０に動作可能に取り付くように構成される、電気機械的ポート３１６を含む。ポート３１６は、全て、示されないが、本明細書に説明される、熱要素、膜、弁、センサ等の使い捨てプローブ３５０の追加の電気構成要素に電気的に接続するように構成され得る。プローブ３５０は、流体をプローブ３５０の遠位部分に輸送するためのチャネル、流体チャネル３５９を含む。ポート３１６はさらに、流体チャネル３５９を読み取り機３１０の内部流体チャネルに流動的に接続するように構成される。ポート３５０は、示されない他の流体接続手段を含み得る。
【００７２】
プローブ３５０はさらに、基準電極３６０および指示電極３７５を備え、各々は、流体チャネル３５９内に位置付けられる。指示電極３７５は、以下に詳細に説明されるように、基準溶液（例えば、図８ｂに示される基準溶液３６７）が、基準電極３６０と接触している間に、試料溶液が、流体チャネル３５９内に引き込まれ得るように、基準電極３６０の遠位に位置付けられる。ワイヤ３６１は、基準電極３６０に電気的に取り付けられ、ワイヤ３７１は、指示電極３７５に電気的に取り付けられる。
【００７３】
次に、図８ａを参照すると、読み取り機３１０の各々、ポンプ３２１、リザーバ３２２、および電子機器モジュール３２０が、図示される。電子機器モジュール３２０は、ポート３１６を介して、ワイヤ３６１および３７１に電気的に接続される。電子機器モジュール３２０は、流体が、リザーバ３２２へまたはそこから移動され得るように、ポンプ３２１に電気的に接続される。リザーバ３２２から流出する流体は、ポート３１６を介して、流体チャネル３５９に流入する。リザーバ３２２に流入する流体は、また、ポート３１６を介して、流体チャネル３５９から送達される。
【００７４】
次に、図８ｂを参照すると、一連の作動ステップが、図示され、流体は、２つの方向に、流体チャネル３５９内で輸送される。ステップ４０１では、ポンプ３２１は、基準溶液３６７を流体チャネル３５９中に圧送しているが、基準電極３６０には到達させない。試料溶液は、指示電極３７５と接触させられていない。ステップ４０２では、基準溶液はさらに、基準電極が、流体チャネル３５９を充填し、プローブ３５０の遠位端へ（示されるように、ページの右へ）圧送され、基準電極３６０および指示電極３７５の両方が基準溶液３６７で覆われる。ステップ４０３では、プローブ３５０の遠位先端が、試料溶液中に置かれる。ポンプ３２１は、試料溶液が、流体チャネル３５９の遠位部分中に引き込まれるように、逆流を生じさせるように動作されている（ステップ４０１および４０２と比較して）。圧送は、指示電極３７５が、試料溶液で覆われ、基準電極３６０が、基準溶液３６７で覆われたままであるように行なわれる。流体チャネル３５９内では、仮想液界３６５’が、試料溶液と基準溶液３６７との間の界面に形成される。
【００７５】
「仮想液界」とは、イオン性電気接続が、多孔性材料を通した液界の必要なく達成されるような２つの異なる液体間の直接接触を意味する。本質的に、従来の多孔性材料は、仮想的であり、直接液界が、達成される。
【００７６】
別の実施形態では、逆圧送は、指示電極の周囲のチャネルの端部を開放することによって避けられることができる。本実施形態では、基準液体は、チャネルの端部に圧送される（ステップ４０１’、４０２’）。次に、プローブは、２つの電極間のチャネルの端部において仮想液界が２つの液体間に形成されるように、試験溶液中に降下される（ステップ４０３’）。
【００７７】
図９は、本発明の実施形態による、携帯式デバイスと、手動圧送機構および流体チャネルを備えている、プローブとを使用して、ｐＨ読み取りを行なうためのシステムの実施形態を図示する。システム３００は、ポンプ３２１が圧送機構３２３と交換されている以外、図８ａのシステム３００に類似する。圧送機構３２３は、流体チャネル３２５内で動作可能に平行移動する、プランジャ３２４を備えている。流体チャネル３２５は、ポート３１６を介して、流体チャネル３５９に流動的に接続される。Ｏリング３２６は、プランジャ３２４の押圧が、示されるページの右側に向かう方向に、流体を流体チャネル３５９内で流動させるように、プランジャ３２４と流体チャネル３２５との間に流体密閉を生成する。プランジャ３２４の後退は、示されるページの左側に向かう方向に、流体を流体チャネル３５９内で流動させる。プランジャ３２４の代替として、またはそれに加えて、他の圧送または流体輸送機構が含まれ得る。一実施形態では、機械的停止部が、流体チャネルに沿って位置付けられ、チャネルを特定的に充填させる、あるいは流体体積または流体境界を特定的に位置付ける（例えば、仮想液界を生成または移動させる）等のために、特定量の流体が変位されることを可能にし得る。
【００７８】
図１０は、本発明の実施形態による、電極アセンブリの上面図を図示する。電極アセンブリ３９０は、基板３７２を備えている。電極アセンブリ３９０は、基準電極３６０および指示電極３７５を備え、両方とも基板３７２に搭載される。典型的には、チタンストリップ等の伝導性ストリップである、トレース３７７は、基板３７２に固定して取り付けられ、電気接続パッド３７９および指示電極３７５に電気的に接続する。トレース３７７は、指示電極３７５が固定して取り付けられる、電気搭載パッド３７３に接続され得る。搭載パッド３７３は、典型的には、指示電極３７５が、電位サイクリング、反応性スパッタリング、陽極電着、熱酸化等を介して、電気化学酸化を使用して生成された酸化イリジウム電極を備える場合等、基板３７２への指示電極３７５の搭載を促進するために組み込まれる。典型的には、チタンストリップ等の伝導性ストリップである、トレース３９１は、基板３７２に固定して取り付けられ、電気接続パッド３９２および基準電極３６０に電気的に接続する。トレース３９１は、基準電極３６０が固定して取り付けられる、電気搭載パッド３５７に接続され得る。搭載パッド３５７は、典型的には、基準電極３６０は、電位サイクリング、反応性スパッタリング、陽極電着、熱酸化等を介して、電気化学酸化を使用して生成された酸化イリジウム電極を備える場合等、基板３７２への基準電極３６０の搭載を促進するように組み込まれる。
【００７９】
電極アセンブリ３９０は、以下の図１０ａを参照して説明されるように、典型的には、電着および他のＭＥＭＳ加工プロセスを使用して製作される。代替実施形態では、複数の指示電極３７５が、単一基準電極３６０が複数の指示電極３７５を用いて、複数の読み取りを行なうために使用されるように、基板３７２に搭載される。
【００８０】
図１０ａは、本発明の実施形態による、基板に搭載された指示電極および基準電極を備えている、アセンブリを製造する段階式プロセスを図示する。図示される実施形態では、ステップ５１０は、チタン搭載パッド３５７および３７３を伴う、基板３７２を示す。チタン搭載パッド３５７および３７３は、チタン等の層を基板３７２上に生成する堆積プロセスを使用して（例えば、Ｅ−ビーム蒸発器を使用して）、基板３７２に搭載されている。硬化およびエッチングプロセスが、堆積された層の一部を除去し、示されるように、搭載電極３７３を残す。
【００８１】
ステップ５１１は、層３７８、例えば、ＳｉＯ２から成る層を含む、ステップ５１０のアセンブリを示す。層３７８は、堆積プロセス後、硬化およびエッチングプロセスを使用して、基板３７２上に堆積され、示される構成を達成する。層３７８は、試料および／または基準溶液に暴露された場合等、電気トレースおよび他の構成要素を損傷あるいは他の有害影響から保護および／または絶縁するために使用される不動態化層を備え得る。
【００８２】
ステップ５１２は、ここでは、指示電極３７５および基準電極３６０を含む、ステップ５１１のアセンブリを示す。指示電極３７５および／または基準電極３６０は、それぞれ、直接、搭載電極３７３および／または３５７上に堆積される酸化イリジウムパッドを備えることができる。指示電極３７５および基準電極３６０の堆積後、後製作プロセスが、行なわれ、熱処理後、緩衝液の存在下、既知の電圧の酸化イリジウム層への印加を含む、電圧処理等の電圧処理を含むことができる。電圧は、酸化イリジウム層の化学組成物を修正するために、一定または可変レベルにおいて、固定時間の間、印加される。試料溶液に暴露された場合、この電圧修正は、較正を回避する等のために、基準溶液のｐＨに対して、指示電極３７５に既知の電圧応答を産生させるために使用されることができる。
【００８３】
図１１は、本発明の実施形態による、複数の流体チャネルを伴う、プローブの上面図を図示する。プローブ３５０は、複数の基準電極３６０および複数の指示電極３７５を備えている。ワイヤ３６１および３７１は、前述に詳細に説明されたように、電子機器モジュールに接続する等のために、それぞれ、基準電極３６０および指示電極３７５に電気的に取り付けられる。複数の流体チャネル３５９は、プローブ３５０の近位端と遠位端との間に流体路を提供する。チャネル３５９は、前述に詳細に説明されたように、双方向圧送機構に取り付くように構成され得る。各指示電極３７５および基準電極３６０は、流体チャネル３５９内に位置付けられる。プローブ３５０は、図８および９の読み取り機３１０等の読み取り機内に挿入されるように構成される。１つ以上の圧送機構が、チャネル３５９と流動的に接続し、チャネル３５９の１つ以上の部分内に基準流体および試料溶液を輸送する。読み取り機は、複数の流体チャネル３５９と整列される複数のポートを伴う単一挿入場所を伴い構成され得る。代替として、読み取り機は、複数の流体チャネル３５９と独立して制御可能に流動的に接続するように移動する（ページに示されるように垂直に）、単一平行移動可能ポートを含み得る。
【００８４】
複数の流体チャネル３５９は、１つ以上のリザーバおよび／または１つ以上の圧送機構（示されないが、前述の図８および９を参照して説明される、リザーバおよび圧送機構）と流体連通し得る。一実施形態では、単一リザーバは、複数の流体チャネルと流体連通する。代替実施形態では、第１のリザーバは、第１の流体チャネルと連通し、第２のリザーバは、第２の流体チャネルと流体連通する。一実施形態では、単一ポンプが、複数の流体チャネル内の流体を移動させる。代替実施形態では、各流体チャネルは、それぞれのチャネル内の流体を移動させるように構成される別個のポンプを備え、例えば、第１のポンプは、第１の流体チャネル内の流体を移動させ、第２のポンプは、第２の流体チャネル内の流体を移動させ、その他同様である。
【００８５】
前述の説明及び添付の図面は、現時点において代表的な実施形態の多くの実施例を記載している。本発明の精神から逸脱することなく、またはその範囲を超えることなく、前述の教示に照らして、設計上の種々の改造例、追加例、及び変形例が当業者には明らかであり、本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。特許請求の範囲に記載された本発明の文言上の範囲及びその均等範囲に属するあらゆる変更及び変形は、本発明の範囲に含まれるものである。
【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】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図８ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図８ｂ】
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【図１０ａ】
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【国際調査報告】
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