(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合体膜ベースのｐＨ電極を使用するイオン選択的電極に基づく感知計器においてｐＨを測定する方法であって、該方法は、
生ｐＨ測定値を得るために該ｐＨ電極を用いてタンパク質含有液体サンプルのｐＨを測定する工程、
該サンプルの炭酸水素イオン濃度を決定する工程、および
該液体サンプル中のタンパク質の存在により導かれる干渉について該ｐＨ測定値を補正する工程であって、補正因子および該生ｐＨ測定値を使用することによって補正ｐＨ値を計算する工程
を包含し、該補正因子が該炭酸水素イオン濃度の関数である、方法。
【請求項２】
前記ｐＨ測定値が±０．０４ｐＨ単位未満のｐＨバイアスを示すために補正される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ｐＨ測定値が０と±０．０２ｐＨ単位の間の範囲内に含まれるｐＨバイアスを示すために補正される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記サンプル中の前記タンパク質が４〜８ｇ／ｄＬの範囲内に含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記補正因子が式｛Ｙ＝ａ*［ＨＣＯ3-］2＋ｂ*［ＨＣＯ3-］−ｃ｝によって定義され、ここでＹが補正因数として定義され、ａ*、ｂ*およびｃが経験的に導かれた係数であり、そして［ＨＣＯ3-］が前記サンプルの炭酸水素イオン濃度である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記炭酸水素イオン濃度が炭酸水素イオンに特異的な電極を用いる前記感知計器での測定により直接決定される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
平面重合体膜ベースのｐＨ電極により実証されるｐＨバイアスを減少させるために補正ｐＨ値を得る方法であって、該方法が
（ａ）生ｐＨ値を得るために該ｐＨ電極を用いてタンパク質含有液体サンプルのｐＨを測定する工程、
（ｂ）直接的かまたは間接的かのいずれかにより該サンプルの炭酸水素イオン濃度を得る工程、
（ｃ）生ｐＨ値および炭酸水素イオン濃度を式｛補正ｐＨ＝生ｐＨ−（ａ*［ＨＣＯ3-］2＋ｂ*［ＨＣＯ3-］−ｃ）｝に代入することにより該補正ｐＨ値を得る工程であって、ここでａ*、ｂ*およびｃが経験的に導かれた係数であり、そして［ＨＣＯ3-］が該炭酸水素イオン濃度を示す工程、
を包含する、方法。
【請求項８】
前記炭酸水素イオン濃度が感知計器での二酸化炭素の分圧の測定により該炭酸水素イオン濃度を導くことにより間接的に得られる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記炭酸水素イオン濃度が感知計器での全ＣＯ2の測定により該炭酸水素イオン濃度を導くことにより間接的に得られる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記炭酸水素イオン濃度が感知計器での全ＣＯ32-の測定により該炭酸水素イオン濃度を導くことにより間接的に得られる、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記炭酸水素イオン濃度が感知計器でのＨＣＯ3-に特異的なイオン選択的電極を用いることにより直接得られる、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
イオン選択的重合体膜ベースの電極を用いてｐＨを測定する方法であって、該方法が
（ａ）タンパク質含有液体サンプルとｐＨに対して特異的な重合体膜ベースのイオン選択的電極とを接触させる工程；
（ｂ）該液体サンプルと炭酸水素イオンに特異的なイオン選択的電極とを接触させ、炭酸水素イオン濃度を得る工程；
（ｃ）該液体サンプルと直接的かまたは間接的かのいずれかで少なくとも１つの参照電極と接触させる工程；
（ｄ）前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の電極と感知計器とを連結する工程；
（ｅ）該感知計器から該参照電極を通るように電流を提供して、生ｐＨ値を導く、工程；
（ｆ）該感知計器において、式｛補正ｐＨ＝生ｐＨ−（ａ*［ＨＣＯ3-］2＋ｂ*［ＨＣＯ3-］−ｃ）｝を利用することにより該生ｐＨ値を補正する工程であって、ここでａ*、ｂ*およびｃが経験的に導かれた係数であり、そして［ＨＣＯ3-］が該炭酸水素イオン濃度を示す工程、
を包含する、方法。
【請求項１３】
前記ｐＨ測定値が±０．０４ｐＨ単位未満のｐＨバイアスを示すために補正される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ｐＨ測定値が０と±０．０２ｐＨ単位との間の範囲内に含まれるｐＨバイアスを示すために補正される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記サンプル中のタンパク質が４〜８ｇ／ｄＬの範囲内に含まれる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
平面重合体膜ｐＨ  ＩＳＥ電極を備えるシステムを液体サンプルのｐＨを測定するために用いる場合に、該液体サンプル中のタンパク質の存在に起因するｐＨバイアスを補正する方法であって、該方法が
感知計器のソフトウェアに保存された補正式に、該ｐＨ  ＩＳＥ電極から得られた生ｐＨおよび該感知計器により該液体サンプルから測定された［ＨＣＯ3-］を用い、
ここで、該補正式が、式｛補正ｐＨ＝生ｐＨ−（ａ*［ＨＣＯ3-］2＋ｂ*［ＨＣＯ3-］−ｃ）｝を有し、ここでａ*、ｂ*およびｃが経験的に導かれた係数であり、そして［ＨＣＯ3-］が該炭酸水素イオン濃度を示す工程を包含する、方法。
【請求項１７】
前記ｐＨバイアスが±０．０４ｐＨ単位未満のレベルに減少され、ここでｐＨバイアスが、２００個の前記液体サンプルについて、前記計器で計測されたデータをガラスベースのｐＨセンサーで計測された標準値と比較することにより決定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ｐＨバイアスが減少され、０と±０．０２ｐＨ単位との間に含まれる、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、１９９９年１月７日に出願された米国仮出願６０／１１５，０３９の利益を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ｐＨの測定の際に使用される非ガラス性イオン選択的電極システムに関する。
【０００３】
（背景）
液体系のｐＨレベルを測定するための電気化学的手段は、周知である。膜型の電極を有するガラスセンサーは、一般的に、ｐＨ測定のための標準器として使用される。なぜなら、ガラスセンサーを備える感知計器は、広く市販されており、そしてこのガラスセンサーからの測定値は、予測可能であり、そして良好な測定能力を提供するためである。ガラスセンサーは、三次元の物品として製作され、多くの実用的な要素を備える。良好な測定能力を実証する一方で、これらの３次元の物品は、平面形式のセンサーと比べて製造および操作するのにより高価でかつより複雑である。
【０００４】
非ガラスベースのｐＨセンサーはまた、文献中に記載されてきた。非ガラスセンサーは、代表的に、溶媒重合体膜（例えば、それらは、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８６，５８，２２８５−２２８９に記載され、これは本明細書中で参考として援用される）を用いて調製される。代表的に、ガラスセンサーより小さくそして製造および操作するのにたいして高価でない平面形式のガラスセンサーは、非ガラスセンサーのカテゴリー内にある。平面センサーの例は、米国特許第５，５５４，２７２号；同第５，７０２，５７５号；および同第５，７８６，８３０号に見出され得、これらの各々は、本明細書中で参考として援用される。平面センサーを含む計器は、市販されている。平面形式のセンサーは、代表的に、比較的薄層の材料を備え、この材料は、厚膜フィルム技術または薄膜フィルム技術（例えば、シルクスクリーン印刷を含む）を用いて基板ベースに貼り付けられる。
【０００５】
ｐＨを測定するための非ガラスセンサーは、ガラスセンサーに対する経済的な代替物を提供するが、膜ベースのｐＨセンサーは、通常、ｐＨバイアスといわれる結果のばらつきを付随する。本明細書中で使用される場合、ｐＨバイアスとは、膜ベースのセンサーを用いて測定したｐＨから公知の標準器を用いて測定したｐＨ（代表的にガラスベースのｐＨセンサーから得た測定値）を引いた値に等しいと定義される。このｐＨバイアスがあまりにも大きい場合、誤差は、分析的判断に達する可能性を有する。従って、膜ベースのセンサーに付随するｐＨバイアスを減少させる方法が、必要とされる。
【０００６】
（発明の要旨）
本発明は、溶媒重合体膜ベースのｐＨ電極を備える計器を用いて得たｐＨデータに一般的に観測されるｐＨバイアスを実質的に減少させるための手段を提供する。このｐＨバイアスは、液体サンプル中のタンパク質の存在が、ｐＨ値の明らかな干渉を誘導するという発見を利用することにより、減少される。本発明に従って、重合体膜ベースのｐＨ電極を利用するイオン選択的電極ベースの感知計器において、ｐＨを測定する方法が提供され、この方法は、このｐＨ電極を用いてタンパク質含有液体サンプルのｐＨを測定し、生ｐＨ測定値を得る工程、および液体サンプル中のタンパク質の存在によって誘導される干渉のためにこのｐＨの測定値を補正する工程を包含する。
【０００７】
平面重合体膜ベースのｐＨイオン選択的電極によって実証されるｐＨバイアスを減少する方法もまた、提供され、この方法は、（ａ）このｐＨ電極を用いてタンパク質含有液体サンプルのｐＨを測定し、生ｐＨ値を得る工程、（ｂ）直接的または間接的のいずれかでこのサンプルの炭酸水素イオン濃度を得る工程、（ｃ）生ｐＨ値および炭酸水素イオン濃度を式［１*］｛補正ｐＨ＝生ｐＨ−（ａ*［ＨＣＯ3-］2＋ｂ*［ＨＣＯ3-］−Ｃ）｝［１*］に代入することにより補正されたｐＨ値を得る工程、を包含し、ここで、ａ*、ｂ*およびｃは、経験的に導かれた係数であり、そして［ＨＣＯ3-］は、炭酸水素イオン濃度を表す。
【０００８】
イオン選択的重合体膜ベースの電極を用いてｐＨを測定する方法もまた、提供され、この方法は、（ａ）タンパク質含有液体サンプルをｐＨに特異的な重合体膜ベースのイオン選択的電極と接触させる工程；（ｂ）この液体サンプルを炭酸水素イオンに特異的なイオン選択的電極と接触させ、炭酸水素イオン濃度を導く工程；（ｃ）この液体サンプルを少なくとも１つの参照電極と直接的かまたは間接的かのいずれかで接触させる工程；（ｄ）前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の電極を感知計器と接触させる工程；（ｅ）この参照電極を通して感知計器から電流を提供し、生ｐＨ値を導く工程；（ｆ）この感知計器において、式［１*］｛［１*］補正ｐＨ＝生ｐＨ−（ａ*［ＨＣＯ3-］2＋ｂ*［ＨＣＯ3-］−ｃ｝を利用することにより、この生ｐＨ値を補正する工程、を包含し、ここで、ａ*、ｂ*およびｃ*は、経験的に導かれた係数であり、そして、［ＨＣＯ3-］は、この炭酸水素イオン濃度を示す。
【０００９】
平面重合体膜のｐＨ  ＩＳＥ電極を含むシステムを用いる場合、液体サンプル中のタンパク質の存在に対する補正の方法もまた、提供され、この方法は、補正式をこの計器のソフトウェアに挿入することにより、感知計器においてこの液体サンプルから測定される［ＨＣＯ3-］を用いる工程を包含し、ここで、この式は、ｐＨ  ＩＳＥ電極から得た生ｐＨ値を利用する。好ましくは、このｐＨバイアス（２００個の液体サンプルについて、計器で計測されたデータをガラスベースのｐＨセンサーで計測された標準値と比較することにより確認される）は、±０．０４ｐＨ単位より小さいレベルに減少され、より好ましくは±０．０２ｐＨ単位以下のレベルに減少される。
【００１０】
本発明は、溶媒重合体膜ベースのイオン選択的電極を利用する任意の系に対して改善を提供し、ここで、ｐＨは、目的の分析物の１つとして含まれる。補正式をイオン選択的電極ベースのシステムへ組み込むことにより、ｐＨバイアスは、実質的により小さくされ得る。この補正式は、電極システムに使用されるソフトウェアに容易に組み込まれ得、この電極システムは、当業者に周知の技術による膜ベースのｐＨ電極を含む。
【００１１】
（詳細な説明）
膜ベースのｐＨセンサーに付随するｐＨバイアスは、タンパク質を含まないサンプル中に存在しないことが、発見された。タンパク質は、炭酸水素イオン濃度（［ＨＣＯ3-］）の明らかな干渉を誘導することもまた、発見された。このｐＨバイアスはまた、タンパク質のロードの関数として変化することが見出された。さらに、膜ベースのｐＨセンサーにおけるこのタンパク質誘導バイアスは、通常のタンパク質の範囲（代表的に約４〜約８ｇ／ｄＬの範囲）において、比較的一定であると見出され、その結果、このタンパク質の範囲での全ｐＨバイアスは、［ＨＣＯ3-］の関数である。従って、通常のタンパク質の範囲において、このｐＨバイアスは、利用可能な［ＨＣＯ3-］またはそのタンパク質の値自体を使用する単一の式によって補正され得る。補正式によって提供される場合、このｐＨバイアスは減少され、分析的に受容可能なｐＨ示数を提供する。分析的に受容可能であるために、好ましくは、このｐＨ示数は、約±０．０４ｐＨ単位より小さいｐＨバイアスを有し、より好ましくは、約±０．０２ｐＨ単位より小さいｐＨバイアスを有し、そして最も好ましくは、０〜±０．０２ｐＨ単位の範囲内のｐＨバイアスを有する。
【００１２】
タンパク質誘導ＨＣＯ3-干渉は、溶媒重合体膜ベースのｐＨセンサーを使用するすべてのシステムに適用され、この溶媒重合体膜ベースのｐＨセンサーは、Ｉｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ（ＩＳＥ）として、またはＩｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒのような他の形式などとして当該分野で公知である。本発明に従って、この導かれた補正は、事実上二次であり、以下：
Ｙ＝ａ*［ＨＣＯ3-］2＋ｂ*［ＨＣＯ3-］−ｃ          ［２*］
のような式［２*］中に示される補正式に従ってモデル化され得、ここで、Ｙは補正因子として定義され、ａ*、ｂ*およびｃは、経験的に導かれた係数（本明細書中で式１*において定義されたように）であり、そして［ＨＣＯ3-］は、感知計器によって測定または計算されたような受診サンプルの炭酸水素イオン濃度である。当業者に公知のように、経験的とは、この係数が、生データをこの式へ適合させることにより得られるということを示す。
【００１３】
任意の受診サンプルは、本発明の方法を用いて試験され得る。非液体サンプルは、液体サンプルとして調製され得、その後、所望される場合、当業者に公知の技術によって試験され得る。全血液は、この方法を用いて直接的に試験され得、このサンプルのさらなる操作を必要としない。
【００１４】
本明細書中で記載される構成要素、およびさらなる特性は、種々の配置で非導電性の基板上に平面形式で配置され得る。膜ベースのｐＨ電極は、任意の多くの適切な形式で調製され得る（例えば、Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ４３，Ｎｏ．９，１９９７に記載される）。この膜ベースのｐＨ電極の重合体材料は、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８６，５８，２２８５−２２８９に記載される。当業者に公知のように、このサンプルの炭酸水素イオン濃度は、直接的または間接的のいずれかで得られる。例えば、直接的な測定は、この感知計器においてＨＣＯ3-に選択的なＩＳＥを用いることにより達成され得る。あるいは、サンプルのＨＣＯ3-濃度は、二酸化炭素の分圧（ｐＣＯ2）または全ＣＯ2の測定値から導かれ得、次いで当該分野で公知のように計算され得るか、あるいは、ＣＯ32-の測定値から導かれ得、次いで当該分野で公知のように計算され得る。
【００１５】
当業者に公知のように、イオン選択的電極についての感知計器は、任意の多くの設計を有し、ｐＨ電極と適切な参照（例えば、銀／ハロゲン化銀参照電極など）との間で得られたサンプルの電位示数を可能にする。
【００１６】
本発明に従って、タンパク質が、重合体膜ベースのｐＨ電極から得たｐＨ示数における干渉を誘導するために、当業者は、生ｐＨ値による補正式を用いて、より正確な示数を得る。サンプルの測定されたタンパク質レベルが、補正式において直接的に使用され得る一方、炭酸水素イオン濃度の使用が好ましい。なぜなら、炭酸水素イオンは、受診サンプルのｐＨ示数をもたらす同様の感知計器で一般的に測定されるかまたは導かれるためである。生ｐＨデータの補正は、感知計器のソフトウェア内に組み込まれたようなオンライン（ｏｎ−ｌｉｎｅ）または手動で補正されたようなオフライン（ｏｆｆ−ｌｉｎｅ）で生じ得るか、あるいは、同様な受診サンプルを試験する多くの計器を組み込む診断システムのソフトウェア内で生じ得る。
【００１７】
本発明を利用し得る、イオン選択的電極を有する感知計器の回路構成の設計は、この技術に精通した当業者の範囲内にある。例えば、この回路設計（Ｉｏｎ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．Ｉ，Ａｒｔｈｕｒ  Ｋ．Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ編，ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，１９７９，３２−３３頁に記載される（本明細書中で参考として援用される））が、利用され得る。
【００１８】
（実施例）
（実施例１）
平面ベースの計器ＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００（Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｍｅｄｆｉｅｄ、ＭＡによって製造される）を用いて、データを、２００よりも多い全血液サンプル中で試験して収集した。ＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００感知計器は、平面形式を備える溶媒重合体膜ベースのｐＨ電極（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８６，５８，２２８５−２２８９に記載の材料で調製され、そしてＣｌｉｎｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，４３，Ｎｏ．９，１９９７に記載の形式で調製される）ならびに平面膜ベースの炭酸水素イオン用電極（米国特許第５，５５４，２７２号に記載の通りに調製される）を利用する。
【００１９】
ＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００からのデータを、ＲＡＰＩＤＬＡＢ  ８００感知計器において、三次元ガラスベースのセンサーを用いるｐＨについて同じ受診サンプルを測定することにより提供される標準値と比較した。図１に示されるようなプロットしたデータは、ＲＡＰＩＤＬＡＢ  ８００のｐＨ値に対するＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００のｐＨバイアス対ＲＡＰＩＤＬＡＢ  ８００のｐＨ値である。示されるように、ＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００からのデータのｐＨバイアスは、±０．０６ＰＨ単位にわたる。
【００２０】
（実施例２）
図２に示されるように、データのプロットを、平面ｐＨ  ＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００ｐＨバイアス対Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ−Ｈａｓｓｅｌｂａｃｈ式を介するＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００で計算した［ＨＣＯ3-］を用いて調製した。データは、図１に示されるプロットに由来する。図２中に示されるように、サンプルの増加する［ＨＣＯ3-］に対してｐＨバイアスの直接的な相関関係がある。
【００２１】
（実施例３）
増加するＨＣＯ3-濃度の相関関係を、実施例２に示されるように、実施例１のｐＨデータを補正するために導いた。導かれた補正を、本明細書中の上記のように、式［１*］を利用して、ＲＡＰＩＤＰＯＩＮＴ  ４００からの生ｐＨデータへ適用した。補正式の適用によって、実施例１の平面ｐＨ電極からのｐＨデータにおける有意な改善が、図３中にプロットされる実施例１の補正データによって示されるように、観測された。データがもたらすように、このｐＨバイアスを、±０．０６ｐＨ単位へ減少した。
【００２２】
本発明を実施する他の改善が、可能である。このサンプルのタンパク質レベルが既知である場合、タンパク質レベルおよび［ＨＣＯ3-］の両方について補正することが可能である。例えば、炭酸水素イオン用電極を用いて測定された［ＨＣＯ3-］を使用し得るか、または当該分野で公知でありそしてＡｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８２，５４，４２３−４２９に示されるような本実施例で使用される計算された［ＨＣＯ3-］を用いる代わりに、ＨＣＯ3-活性を使用し得る。補正式が、明らかな［ＨＣＯ3-］について補正する限り、所望される補正式の任意の形態を有し得る。例えば、それは、経験的に導かれた、直線の、二次の、ｎ次の多項式のスプラインまたはその組み合わせであり得る。当業者に公知のように、［ＨＣＯ3-］は、炭酸水素イオン濃度を表し、一方、ＨＣＯ3-は、炭酸水素イオンを表す。
【００２３】
本明細書中の開示が所与される場合、本発明の範囲および材料から逸脱することなく、本発明についての種々の改善が、当業者に明らかであり、そして容易になされ得る。しかし、本明細書に添付される特許請求の範囲の範囲が、本明細書中で記載されるような説明に限定されることを意図しないが、むしろ本特許請求の範囲は、本発明に存在する特許性のある新規なすべての特徴を含むように構築され、本発明が関する、同等物として当業者によって処理されるすべての特徴を含むことを意図する。本明細書中で所与される実施例は、例証することを意図され、本発明を限定することを意図されないことにも注意する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、実施例１に記載のように、ガラスｐＨセンサーを備える計器から得られたｐＨ値に対して参照として重合体膜べースの平面ｐＨ電極を備える計器から得られたｐＨバイアスを示す全血液データを示すプロットである。
【図２】  図２は、実施例２に記載のように、サンプルの増加する［ＨＣＯ3-］に対するｐＨバイアスの直接的な相関関係を示すデータのプロットである。
【図３】  図３は、実施例３に記載のように本発明によって補正ｐＨデータを示すプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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