(57)【要約】  ドリフト安定性を改善し、かつ、製造コストを低くして−つまり退屈な校正及び/又はドリフト補正並びにメンブレン交換処理を不要にする−流体可溶気体の濃度を測定する、センサ及びシステムが供される。当該センサ及びシステムは、少なくとも1つの検出サイトでセンサ流体によって覆われる少なくとも2つの電極、及び、汚染イオンを除去するために前記センサ流体と接触するイオン平衡手段(50)−たとえば混床式イオン交換樹脂−を有する。
2015501185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体可溶気体の濃度を測定するセンサであって：
少なくとも1つの検出サイトでセンサ流体によって覆われている少なくとも2つの測定用電極；
前記センサ流体から汚染イオンを除去するために前記センサ流体と接触するイオン平衡手段；
を有するセンサ。
【請求項２】
前記イオン平衡手段による汚染イオンの除去が、前記流体可溶気体を起源とするイオンの測定とは異なる時間スケールで実行される、請求項1に記載のセンサ。
【請求項３】
前記イオン平衡手段の量及び/又は種類が、測定される前記気体、前記センサ流体の種類、及び前記センサの幾何学形状に適合される、請求項1又は2に記載のセンサ。
【請求項４】
前記イオン平衡手段が、前記電極の検出サイトから離れて配置される、請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記イオン平衡手段が、イオン捕獲手段、イオン交換ポリマー、イオン交換樹脂、及び混床式イオン交換樹脂の内の少なくとも1つを含む、請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記電極が、同心円状に配置されるか、かつ/又は、互い違いに組まれるか、及び/又は、基板内で積層され、
前記前記イオン平衡手段は当該センサの中央で固定される、
請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記少なくとも1つの検出サイトで前記2つの電極と交差する1つ以上の流体チャネルを有する、請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
基板と外観を構成するメンブレンをさらに有し、
前記メンブレンは気相中の中性分を透過する、
請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
センサ流体を補充するために前記検出サイトと接続する流体容器をさらに有する、請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記流体容器及び検出サイトが、少なくとも1つの毛細管並びに/又は親水性及び/若しくは吸湿性構造によって接続される、請求項9に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記イオン平衡手段が前記流体容器内に配置される、請求項9又は10に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記センサ流体の化学発光、伝導度測定、電位測定、pH、光学特性、及び前記センサ流体と接触する検知基板の特性のうちの少なくとも1つに基づく測定を実行するように構成される、請求項1乃至11のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１３】
血液気体濃度を測定する経皮センサである請求項1乃至12のうちいずれか一項に記載のセンサであって、
測定されるべき前記水に可溶な気体がCO2を含む、
センサ。
【請求項１４】
使い捨て可能で、携帯可能で、並びに、換気システム及び/又は監視システムととも動作可能な、請求項1乃至13のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１５】
請求項1乃至14のうちいずれか一項に記載のセンサを含む患者の監視及び/又は監視を行うシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体可溶気体の濃度を測定するセンサ、及び、当該センサを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自宅での患者の監視及び処置が、費用と簡便性の観点からますます重要になってきている。これらの患者監視システムでは、利用が容易で、かつ、患者の承諾を得やすいセンサが必要とされる。たとえば自宅で慢性呼吸不全の患者を処置するため、将来は非侵襲の換気システムが、血液気体の濃度を非侵襲的に測定して、換気の有孔性をチェックするモジュールを組み込むことが考えられる。非侵襲のCO2血液気体監視のため、経皮センサ（皮膚を介した測定）が最善の解決策と考えられる。
【０００３】
一般的には、経皮センサは、気体又は気相中の小さな中性分子（たとえばCO2、O2、N2、及びH2O）を透過するが、大きな分子を透過させないメンブレン、及び、気体分子が拡散するセンサ流体で構成される。CO2センサの例では、CO2が水中で溶解し、その一部がカルボン酸(H2CO3)を生成し、H2Oとの別な平衡反応ではH3O+とHCO3-を生成するという事実が利用される。これらのイオンの量を測定することによって、センサ流体と平衡であるメンブレンの他の面でのCO2圧力を得ることができる。
【０００４】
しかし現在の経皮システムは、病院での長時間の使用に最適化されていて、訓練された専門家による皮膚への設置を必要とする。これらのセンサのさらなる欠点は、メンブレンとセンサ流体を約2週間毎に交換する必要があることである（所謂メンブレン交換）。一方でこれは必要なことである。その理由は、メンブレンの外側は、たとえば皮膚からの脂肪物質によって汚染され、その結果、検出されるべき気体分子が流れるメンブレンの穴が塞がれてしまうからである。他方で従来の経皮センサは、センサ流体の損失−たとえばメンブレンを介した流体の揮発−に悩まされている。さらにイオンが、センサ筐体、接合剤、又は他のセンサの部品から浸出してセンサ流体へ入り込むことで、そのセンサ流体を汚染させる。センサ流体中のこれらの意図しない「汚染」イオンは、上述の化学反応の平衡を移動させ、かつ、測定結果を改変してしまう。よって従来の流体に基づく流体可溶気体分子用センサは、測定中のドリフトの影響を受け、かつ、使用前の校正を必要とする。従ってこれらの従来技術に係るセンサは、動作させる上でかなり不便であり、かつ、応用及び保守において専門家を必要とする。そのため自宅での使用又は患者自身での使用には適さない。
【０００５】
特許文献1は、互い違いに組まれた複数の電極を支持する有孔性テフロンメンブレンを有する伝導性測定による気体分析セルについて記載している。前記有孔性テフロンメンブレンは、分析される気相から蒸留水の薄い層を隔離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第4228400号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ドリフト安定性を改善し、かつ、製造コストを低くして−つまり退屈な校正及び/又はドリフト補正並びにメンブレン交換処理を不要にする−流体可溶気体の濃度を測定する、センサ及びシステムを供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。
【０００９】
本発明は、イオン平衡手段をセンサ流体へ加えることで、前記センサ流体から汚染イオンを除去するという考え方に基づいている。前記イオン平衡手段は、測定される前記流体可溶気体の濃度測定に影響を及ぼさない−つまりイオン平衡手段の有無にかかわらず測定結果が略同一である−ことが好ましい。これは、測定の時間スケールと汚染イオン除去の時間スケールとがそれぞれ異なるようにセンサを設計することによって実現され得る。たとえば前記イオン平衡手段の選択性、親和性、量、及び/又は空間配置は上記設計に従って選択されて良い。その結果、汚染イオンは、前記の検知される溶解気体を起源とするイオンに基づく測定に影響を及ぼすことなく除去される。ここで汚染イオンは、前記流体可溶気体を起源とするこれらのイオンとは異なるイオンを表す。しかしこれは必ず正しいという訳ではない。汚染イオンが、測定後に前記センサ流体中に残り、かつ、長期的には除去されるべきイオンを表しても良い。汚染イオンが除去されることで、使用前の校正は不要となり、前記測定のドリフト補正も必要なくなる。
【００１０】
本発明の一の態様によると、流体可溶気体の濃度を測定するセンサは、センサ流体によって少なくとも一部が覆われている少なくとも2つの測定用電極を有する。前記電極は、少なくとも1つの検出サイトで前記センサ流体によって覆われる−つまり前記電極が前記センサ流体によって互いに電気的に接続する−ことが好ましい。ここで前記検出サイトとは、前記センサ内での実際の測定サイト−たとえば前記測定に支配的に関連する前記電極でのサイト−を指称する。たとえば伝導度測定センサの設計では、前記検出サイトは、流体体積を指称し得るし、又は、測定電流が流れる前記電極のサイトをも指称し得る。それに加えて前記センサはイオン平衡手段を有する。前記イオン平衡手段は、前記センサ流体と接触し、かつ、前記センサ流体から汚染イオンを除去するように構成される。これは、拡散効果のみに基づいて良い。つまり前記センサ流体は、能動的にポンピングされない。これらの手段によって、前記イオン平衡手段は、前記測定を改変してしまう−たとえば前記センサ筐体、接合剤、又は前記センサの他の部品から浸出する−汚染イオンを除去することができる。
【００１１】
一の実施例では、前記イオン平衡手段による汚染イオンの除去は、前記流体可溶気体を起源とするイオンの測定とは異なる時間スケール−たとえば少なくとも約10倍、100倍、またさらには1000倍異なる時間スケール−で実行されて良い。具体的には、検出されるべき気体濃度の変化が、汚染の発生する時間スケールよりも短い時間スケールとなるように、前記センサは設計されて良い。これらの手段によって、検出されるべき流体可溶気体に対する感度を維持しながら、前記センサ測定におけるオフセット及び/又はドリフトは減少しうる。
【００１２】
これらの異なる時間スケールを実現させるため、前記イオン平衡手段の量及び/若しくは種類、並びに/又はセンサ配置は、それぞれの時間スケールで、前記溶解気体を起源とするイオンの量が、イオン平衡手段が存在しない状態で測定される気体圧力と同一の平衡である一方で、前記汚染イオンが十分に除去されるように選ばれて良い。好適には、前記イオン平衡手段は、前記電極又は少なくとも前記電極の検出サイトから所定の距離だけ離れて配置され得る。たとえば前記イオン平衡手段と前記検出サイトとの間の距離は、前記検出サイト−つまり前記電極上−でのセンサ流体の厚さよりも長くなるように選ばれて良い。このセンサ流体の厚さは、前記センサの配置−たとえば、前記検出サイトで前記電極と交差する流体チャネルの高さによって、又は、前記電極の検出サイトと、前記気体が入り込むメンブレンとの間の距離−によって決定されて良い。それに加えて又はその代わりに、前記イオン平衡手段と前記検出サイトとの間の距離は、前記検出サイトでの前記電極間の距離よりも長くて良い。よって、イオン平衡手段が格納される領域を有するセンサが供される。前記領域は、信号が測定される領域から十分に離れている。これにより、前記センサの性能が前記イオン平衡手段に影響されないことが保証される。
【００１３】
他の実施例では、前記イオン平衡手段の量は、前記センサの1つ以上のパラメータ−たとえば前記センサの幾何学構造、前記センサのサイズ、前記センサの測定原理、前記センサ内に含まれるセンサ流体の種類、及び、測定される気体の種類−に対して調節される。あるいはその代わりに又はそれに加えて、前記イオン平衡手段の種類は、これらのパラメータのうちの1つ以上に対して調節されることで、前記イオンの親和性及び/又は選択性をそれぞれの用途に適合させて良い。たとえば前記センサの種類は、化学発光、伝導度測定、電位測定、及び/又はpHに基づくセンサに関して良い。従って前記センサは、センサ流体として、水、蒸留水、電解質、緩衝溶液等を含んで良い。前記センサによって測定可能な流体可溶気体は、血液気体−たとえばCO2、O2、N2−のみならず、他の流体可溶気体−たとえばCl-、F-、Na+、又はNH3+−を含むことが好ましい。この実施例によると、前記イオン平衡手段のパラメータは、測定される前記気体濃度の変化の時間スケールが汚染の発生の時間スケールよりも短くなるように選ばれて良い。
【００１４】
好適実施例では、前記イオン平衡手段は、測定される溶解気体のイオンに対して低い親和性を有して良い。たとえばCO2気体圧力を増大させるため、前記イオン平衡手段は、CO2が溶解するイオン−たとえばH3O+、H+、HCO3-、及びOH-−のうちの少なくとも1つに対して低い親和性を有して良い。このことは、前記イオン平衡手段を追加しても前記センサの測定感度に影響しないことをさらに保証する。
【００１５】
前記イオン平衡手段は、汚染イオンの捕獲、吸収、又は交換が可能な物質のうちの少なくとも1つを含んで良い。よって前記イオン平衡手段は、溶液からイオンを吸収してそのイオンを他のイオンによって置換するイオン交換ポリマー又はイオン交換樹脂を含んで良い。2つの材料で構成される混床イオン交換樹脂が用いられることが好ましい。前記2つの材料のうちの一は、多くの種類の負イオンを吸収してその負イオンをOH-によって置換する。前記2つの材料のうちの他は、多くの種類の正イオンを吸収してその正イオンをH+によって置換する。この場合、このようにして生成されるOH-イオンとH+イオンは、互いに反応することでH2Oを生成する。これらの手段によって、前記センサ流体の汚染は回避又は少なくとも緩和されうる。その結果、センサのドリフトも減少する。
【００１６】
一の実施例では、前記少なくとも2つの電極は、同心円状に配置されるか、かつ/又は、環状構造を有する。あるいはその代わりに又はそれに加えて、前記電極は、互い違いに組まれて又は櫛歯状に配置されて良い。前記電極はまた、一部のセンサ部品−たとえばセンサ筐体又は流体チャネル壁−内で積層されても良い。しかし前記電極が互いに平行に配置される単純な線形構造も可能である。
【００１７】
さらに前記イオン平衡手段は、前記センサの中央に配置されても良い。あるいはその代わりに又はそれに加えて、前記イオン平衡手段は、前記センサの1つ以上の側部及び/又は周辺部に配置されても良い。よって前記イオン平衡手段は汚染源に近くて良い。しかも前記センサの境界領域内に前記イオン平衡手段を配置することで、イオン平衡手段を追加する空間が与えられ、かつ、初期清浄化及び気泡の存在しない充填を行うための前記センサの洗浄が容易になる。その結果、製造が単純化される。場合によっては、樹脂又はポリマービーズは、イオン平衡手段として用いられる。前記イオン平衡手段は、接合剤又はメッシュを用いて固定されて良い。あるいはその代わりに又はそれに加えて、前記イオン平衡手段は、センサ基板上の完全ではなくある程度分離された区画内の配置によって固定されて良い。これらの手段によって、前記イオン平衡手段は、前記電極の検出サイトから遠ざけられることで、前記測定を妨害しないことが保証される。
【００１８】
さらなる好適実施例では、前記センサは、少なくとも一部が前記センサ流体と接触する少なくとも1つのメンブレンを有する。前記センサは、前記電極及び/若しくはイオン平衡手段が内部に配置されうる基板又は筐体をさらに有して良い。また前記筐体は少なくとも部分的にセンサ流体によって充填されて良い。しかも前記筐体は、測定されるべき気体分子を透過させ得るメンブレンによって少なくとも部分的に覆われて良い。たとえば前記メンブレンは、前記筐体を少なくとも部分的に覆う。前記メンブレンは、Oリング、溶接、及び/又は接合剤によって前記筐体に固定されて良い。よって前記メンブレンは、試料体積と接触して良い。その結果、測定されるべき前記気体は、前記試料体積から前記センサ流体へ拡散し、かつ、溶解してイオンとなりうる。前記メンブレンは、イオン及び/又は前記センサ流体を通さないことが好ましい。これらの手段によって、センサ流体の汚染及び/又は損失は低く保つことができる。その結果、センサのドリフトは減少する。さらなる好適実施例では、前記メンブレンは、前記検出サイトに近い前記センサ流体のみと接触する。つまり前記電極の検出サイト上方のセンサ流体は前記メンブレンによって覆われて良い。たとえば前記電極は、前記筐体の底面に配置されて良い。よって前記センサ筐体の上面は1つ以上の開口部を有して良い。前記1つ以上の開口部は、前記メンブレンによって覆われ、かつ、前記電極の検出サイトの上方に配置されて良い。あるいはその代わりに又はそれに加えて、前記電極は、前記センサ筐体の壁内部−たとえば流体チャネルの側壁等の内部−で積層されて良い。前記検出サイト上方にて前記メンブレンによって覆われる開口部を除いて堅い筐体を供することによって、前記センサの機械的安定性は向上し、かつ、前記メンブレンは良好に支持される。それに加えて、メンブレン−流体界面が小さくなることで、流体の揮発は減少しうる。
【００１９】
他の実施例では、前記センサは1つ以上の流体チャネルを有して良い。前記1つ以上の流体チャネルは、少なくとも前記検出サイトで前記電極と交差する。前記流体チャネルは、前記電極の検出サイトと、前記イオン平衡手段が配置されるサイトとを接続することが好ましい。よって前記イオン平衡手段は、検出体積から汚染イオンを除去して良い。ただし前記イオン平衡手段は、前記検出サイトから離れて良い。前記流体チャネルは少なくとも部分的にメンブレンによって画定されて良い。たとえば前記メンブレンは、少なくとも前記電極の検出サイトの上部で前記流体チャネルを覆って良い。しかも前記検出サイトにて前記電極と交差する流体チャネルは、前記検出サイトでの係る流体体積を決定して良い。前記検出サイトでの流体チャネルの高さは低い−たとえば1mm未満−ことが好ましい。これは、前記センサの感度及び測定速度に劇的に影響を及ぼすことができる。なぜなら前記溶解した気体イオンは前記電極へ向けて拡散する必要があるからである。
【００２０】
好適実施例では、センサ流体を格納する流体容器が供されて良い。前記流体容器は前記検出サイトと接続する。前記流体容器から、前記電極付近の空間はセンサ流体によって充填されて良い。前記流体容器は、センサ流体によって充填されるチャンバ又は区画であって良い。前記チャンバ又は区画は、前記検出サイトから完全ではなくある程度隔離されている。つまり制限された流体の交換又は拡散だけが可能である一方、前記流体容器内の流体体積は前記検出体積に寄与しない。これらの手段によって、前記検出サイトにてある程度の体積のセンサ流体を維持することができる。特に、薄いセンサ流体又は小さな検出体積が前記検出サイトに供されうる一方で、前記流体容器内の大きな体積のセンサ流体によって、前記電極がセンサ流体で十分に覆われることが保証される。従って、たとえばメンブレンを介した揮発によるセンサ流体の損失及びその結果としてのイオン濃度の上昇が補償されうる。前記流体容器は、前記電極上の検出サイトから離れて良い。よって前記流体容器及び検出サイトは、少なくとも1つの毛細管構造並びに/又は親水性及び/若しくは吸湿性構造によって接続されて良い。たとえば1つ以上の流体チャネルは、前記流体容器及び前記少なくとも1つの検出サイトと接続して良い。ここで前記流体チャネルは、毛細管構造並びに/又は親水性及び/若しくは吸湿性コーティング若しくは表面を有する。それに加えて又はその代わりに、前記電極付近の領域は、たとえばプラズマ処理を用いることによって親水性にされて良い。よってセンサ流体は、前記電極付近の空間−たとえば前記検出サイト−へ自動的に導かれる。前記流体容器は、前記検出サイトと接続する1つ以上の開口部を除く前記センサ筐体の壁によって画定されて良い。よって前記流体容器は、前記センサの外側から隔離されて良い。その結果流体の揮発をさらに減少させることができる。
【００２１】
流体容器を備える実施例を利用するとき、前記イオン平衡手段は、前記流体容器内に配置されることが好ましい。よって携帯センサ又は自宅で使用されるセンサにとって有利な単純で小型のセンサの設計を供する一方で、前記センサの性能ははるかに改善される。
【００２２】
それに加えて、前記センサは、前記流体容器に前記センサ流体を前記検出サイトへ解放させることを可能にする解放手段を有して良い。たとえばこれは、前記流体容器可動及び/若しくは可撓性の壁並びに/又は事前に配置されたサイトとして実現されて良い。前記事前に配置されたサイトでは、前記流体容器からのセンサ流体が、前記検出サイトでの揮発損失をゆっくりと補充する際に容易に成長しうる気泡が捕獲される。気泡はたとえば前記センサ内に意図的に残されて良い。あるいはその代わりに又はそれに加えて、前記解放手段は疎水性であって良い。場合によっては、完全ではなくある程度隔離された区画が、気体によって充填された解放手段として用いられて良く、かつ/又は、たとえば疎水性チャネルによって前記流体容器と接続されて良い。しかし前記検出サイト若しくは凹んだメンブレンでの気泡を回避すること、又は、脱ガスされたセンサ流体で充填され、かつ、たとえばパッケージングにより気密性にされた可撓性流体容器を用いることによって前記センサ内で気泡を完全に回避することが望ましいと考えられる。この場合、前記解放手段は、前記検出サイトから隔離され、かつ/又は、気泡の生成にとってより望ましい前記流体容器内のサイトとして生成されて良い。
【００２３】
上述の実施例のいずれかに記載のセンサは、伝導度測定、電位測定、化学発光、又はpHに基づくセンサを含んで良い。当然のこととして、前記センサ流体及び/又は前記電極及び/又は前記イオン平衡手段は、対応するセンサの型に適合し得る。しかも本発明の上述の実施例のいずれかに記載のセンサは、他の流体に基づくセンサ−たとえば経皮O2センサ−と統合及び/又は結合されて良い。
【００２４】
前記センサは、血液気体の濃度−たとえばCO2圧力−を測定するセンサとして構成されることが好ましい。このため前記センサは、生物医学用途−たとえば皮膚を介した若しくは吐出された呼吸内での気体濃度の測定、又は、カテーテルを用いた体内の気体濃度の測定−の非侵襲若しくは経皮センサに関することが好ましい。さらに前記センサは、たとえば自宅での患者の処置用に、患者監視及び/又は換気システムと共に動作して良い。前記センサは携帯可能であって良い。前記センサにはたとえば、前記センサを前記患者の身体の一部に固定する少なくとも1つの固定手段、電源、検知されたデータの伝送及び/又は設定データの受信を行う伝送ユニット、前記の検知されたデータを格納及び/又は処理するチップ等が備えられて良い。さらに前記センサは、製造コストが低いので使い捨てであっても良い。これは特に、前記イオン平衡手段の容量が限られていることで、長期的には、前記イオン平衡手段の有効性が動作中に取得された前記溶解気体によって影響を受ける場合に有利である。同様に、センサメンブレンの透過率は、外側表面が汚れることで時間の経過と共に劣化する恐れがある。従って前記メンブレンの交換又は前記センサ流体の交換ではなく、前記センサは単純に取り替えられて良い。格納用に、前記センサは、流体密閉及び/又は気密性封止内で密閉されて良い。場合によっては、前記センサの外側に存在する水又はセンサ流体で充填されても良い。これは、格納中での流体の揮発を回避する。気密性は、大気圧のCO2及び/若しくはO2を排出し、並びに/又は、H2Oの揮発を防止するのに必要になると考えられる。
【００２５】
本発明の他の態様によると、患者の監視及び/又は患者の換気のためのシステムが供される。当該システムは、本発明の上述の実施例のいずれかに記載のセンサを有する。これらの手段によって、当該システムの使用が容易になり、かつ、患者自身による操作が可能となる。しかも前記測定は非侵襲で実行されるので、患者の承諾を得やすくなる。
【００２６】
たとえ上述の実施例が、血液気体の監視用の経皮非侵襲CO2センサ並びに当該センサを用いる患者監視及び/又は換気システムを具体的に参照しながら説明されるとしても、本発明は、様々な分野及び他のシステム−たとえば他の血液気体センサ及び家庭用ヘルスケア製品−にも応用されうるし、又は、一般的には流体可溶気体用センサにも応用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】本発明によるセンサの実施例の上面図を示している。
【図１Ｂ】線A-A’に沿った図1Aに図示されたセンサの断面を示している。
【図２Ａ】本発明によるセンサの他の実施例の上面図を示している。
【図２Ｂ】線A-A’に沿った図2Aに図示されたセンサの流体チャネルの断面を示している。
【図３Ａ】本発明のさらなる実施例によるセンサの上面図を示している。
【図３Ｂ】線A-A’に沿った図3Aに図示されたセンサの流体チャネルの断面を示している。
【図４Ａ】本発明のさらなる実施例によるセンサの上面図を示している。
【図４Ｂ】線A-A’に沿った図4Aに図示されたセンサの流体チャネルの断面を示している。
【図５Ａ】本発明のさらなる実施例によるセンサの上面図を示している。
【図５Ｂ】線A-A’に沿った図5Aに図示されたセンサの流体チャネル間の断面を示している。
【図６】本発明によるセンサによって測定される伝導度を時間の関数として示すグラフである。
【図７】水の伝導度と、大気圧かつ水中に溶解するCO2と平衡な気体中でのCO2の割合の平方根との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明によると、検出体積から汚染イオンを除去するためのイオン平衡手段が格納される領域を有するセンサが供される。よって汚染イオンの除去は、センサ流体を能動的にポンピングすることなく実行することが可能で、かつ、基本的にはセンサ流体内でのイオン拡散に基づいている。利用可能なセンサには様々な種類−たとえば電位測定、伝導度測定、及びpHに基づくセンサ−が存在する。これらの測定から、センサ流体と平衡なメンブレンの他の面でのCO2圧力を得ることができる。
【００２９】
電位測定の原理に基づくセンサは、センサ流体中のH+選択メンブレンによって参照電極と電極との間の電位差を測定することによってH3O+の量を決定する。電位測定センサでは、専用の電極構造が組み込まれ、かつ、センサ流体として用いられる電解質流体の組成が、検出されるイオンに対する良好な感度を有するように選ばれる。しかし具体的には、これらのセンサ内の参照電極はドリフトしやすく、かつ、すべての既知の電位測定センサは校正を必要とする。
【００３０】
他方伝導度測定センサは、流体中のイオンの合計量によって決定されるセンサ流体の伝導度を測定する。伝導度測定センサでは、筐体から浸出したイオンがセンサ流体へ入り込む効果と水がメンブレンを介して蒸発する効果の両方の影響は、電位測定センサよりも悪くなる。その理由は、汚染イオンは、平衡を移動させるだけではなく、センサ流体の伝導度にも寄与するからである。またもう1つの理由は、流体の水位が低下することで、イオン濃度が上昇するだけでなく、電流が流れうる経路も影響を受けるからである。伝導度測定センサが汚染のない環境で動作するとき、溶解したCO2濃度は伝導度と定量的に関連づけることが可能で、かつ、校正は必要ない。しかし伝導度測定センサは選択的ではなく、実際には、伝導度の大きさのオフセット又はドリフトが容易に導入されてしまう。本発明によると、イオン交換樹脂が加わることで、溶解したCO2濃度に顕著な影響を及ぼすことなく汚染を減少させること、及び、伝導度の大きさとCO2濃度との定量的な関係を回復させることが可能となる。
【００３１】
以降では、本発明によるセンサが、CO2用経皮伝導度測定センサの例を用いて説明される。しかし本発明はそれらに限定されない。当該センサは、電位測定若しくはpHに基づくセンサであって良いし、又は、他の種類の流体可溶気体を測定するように構成されても良い。
【００３２】
図1Aと図1Bに図示されているように、センサは筐体又は基板100を有する。筐体又は基板100は、選択的に透過可能なメンブレン60によって覆われ、かつ、センサ流体30によって充填される。筐体内又は基板上では、電極10と20は平行に配置されている。センサ流体30は水を主成分とする液体であって良い。センサ流体30は、水とは別にイオン（特に炭酸水素ナトリウムからのイオン）を含んで良い。あるいはその代わりにセンサ流体は、検出される気体に依存して、吸湿性液体−たとえばプロピレングリコール若しくはポリ（エチレングリコール）−又は極性若しくは無極性溶媒をも含んで良い。しかもイオン平衡手段50は、センサの境界領域内に配置される。たとえばビーズの形態をとるイオン交換樹脂が、イオン平衡手段50−たとえば陽イオンをH+に置き換えて陰イオンをOH-に置き換える混床式イオン交換樹脂−として用いられて良い。
【００３３】
メンブレン60は、筐体100に対して封止又は接合され、かつ、測定されるべき気体分子を透過させることができる。よって気体分子は、メンブレン60を通り抜け、かつ、センサ流体30内で溶解して対応するイオンとなる。たとえばPTFEメンブレン等が用いられて良い。上で説明したように、CO2分子は水中で溶解することで、H3O+、HCO3-、及びOH-イオンを生成する。イオンは、電極10,20へ向かって拡散するので、センサ流体30の伝導度を増大させる。実際イオン平衡手段50内で弱く結合するH+イオンは現実にH+イオンである。しかし水中でのH+イオンはすぐに結合してH3O+イオンとなる。そのためH+とH3O+は、この場合ある程度同義である。
【００３４】
イオン平衡手段50は、信号が測定される電極10,20での検出サイト40（破線の四角で示されている）から離れて配置される。イオン平衡手段は、接合剤、メッシュ、若しくはメンブレンを用いることによって、又は、筐体100内で完全ではなくある程度分離された区画内に配置することによって、筐体100内で固定されて良い。従ってイオン平衡手段50は、電極10,20から離間しているが、センサ流体30とは接触している。これらの手段によって、イオン平衡手段50は、測定に係る時間スケールでは、測定自体にもH3O+及びHCO3-イオンの量にも影響を及ぼさない。しかしイオン平衡手段50は、筐体100、接合剤、又はセンサの他の部品から浸出する汚染イオンを吸収しなければならない。これらの汚染イオンは、測定に係る時間スケールよりも長い時間スケールで、イオン平衡50に到達して反応しなければならない。場合によっては、イオン平衡手段50は、筐体又は接合剤に由来する陰イオンに対する親和力が、HCO3-に対する親和力よりも大きくなるように選ばれる。
【００３５】
イオン平衡手段の例として、強い混床式イオン交換樹脂−たとえばイオン交換樹脂Dowex  Marathon  mr-3（商標）−が用いられて良い。あるいはその代わりに、強い陽イオン交換樹脂が弱い陰イオン交換樹脂と併用されても良い。その理由は、弱い陰イオン交換樹脂の影響は、CO2分子を起源とするHCO3-に対しては小さいと考えられるからである。一般的には、陰イオン交換樹脂−混床式樹脂として陽イオン交換樹脂と併用されても良いし、又は、陽イオン交換樹脂とは別に用いられても良い−は、HCO3-及びOH-よりも汚染イオンに対して大きな親和力を有することが好ましい。同様に、陽イオン交換樹脂は、H+に対して小さな親和力を有し、かつ、汚染イオンに対して大きな親和力を有することが好ましい。
【００３６】
それに加えて、センサは携帯センサとして−たとえば測定又は監視用に患者の身体の一部に取り付けられるように−構成されて良い。よってセンサは、電源−たとえばバッテリー又は電源の接続手段−を有して良い。同様に測定データを処理又は格納するチップが供されて良い。それに加えて又はその代わりに、測定データを患者監視システム等のサーバーユニットへ送信する送信ユニットが供されても良い。送信ユニットは、設定データ等を受信するように構成されても良い。これらの手段によって、電気的接続又はデータ接続がなくても携帯可能なセンサを供することができる。しかも本発明によるセンサは、システム−たとえば換気システム又は患者監視システム−内で統合されても良い。
【００３７】
図2Aと図2Bでは、本発明によるセンサの別な実施例が示されている。ここでセンサは流体容器80をさらに有する。流体容器80はイオン平衡手段50によって充填されている。図2Aに示されているように、流体容器80は、周囲で同心円状に配置されている電極10,20を備えるセンサの中心に配置されている。さらに、流体容器80から半径方向に延び、かつ、検出サイト40（1つだけ破線の四角で示された）で電極10,20と交差する複数の流体チャネル70が供される。流体チャネル70の上面はメンブレン60で覆われる。同時に流体チャネルは、筐体100のチャネル壁によって互いに隔てられている。よって流体容器80内の大きな流体体積は、流体チャネル70によって検出サイト40に接続される。その結果、センサ流体30は、流体容器80から検出サイト40へ補給され得る。しかもイオン平衡手段50はセンサ流体30と接触している。そのため汚染イオンを除去することができる。
【００３８】
図2Aの線A-A’に沿った断面を示す図2Bに図示されているように、輪形状の電極10,20が、検出サイト40でセンサ流体30の伝導度を測定するためにセンサ筐体100の底部に配置されている。数分の応答時間を得るため、検出サイト40での水の層の厚さ−つまりメンブレン60と筐体100の底部との間の距離で画定される流体チャネル70の高さ−は最大でも1mmのオーダーでなければならない。その理由は、メンブレン60へ入り込んで通り抜けるCO2は、センサ流体30を介して電極10,20へ向かうように拡散する必要があるからである。
【００３９】
図2Aと図2Bでは、ビーズ形状のイオン平衡手段50は流体容器80内で固定される。流体容器80は、センサ流体30によって充填された完全ではないがある程度隔離された区画である。つまり流体容器80内のセンサ流体30は、流体容器80の底部付近の開口部又はギャップによって流体チャネル70内のセンサ流体と接続する。当然のこととして他の筐体の幾何学形状−たとえば流体容器80が中間に開口部を有する壁によって閉じこめられる筐体−も可能である。同様にイオン平衡手段50及び流体容器80は別個に供されても良い。筐体100はプラスチック−たとえばPMMA−で作られて良い。開口部はイオン平衡手段50のサイズよりも小さくて良い。その結果イオン平衡手段50は、流体容器80から飛び出すことができない。しかしイオン平衡手段50はまた、イオン平衡手段50の直径よりも小さい穴を備えるメッシュ、又は、イオン平衡手段50が流体チャネル70へ入り込むのを防止する接合剤を用いることによって固定されても良い。しかもイオン平衡手段50がHCO3-を吸収する場合、イオン平衡手段50と電極10,20との間の距離は、測定に影響を与えないようにするため、検出サイト40での電極10,20上での流体層の厚さよりも実質的に長くなければならない。
【００４０】
ここでメンブレン60は、汚染を生じさせる恐れのある接合剤の使用を回避するため、Oリング110によってセンサ筐体100に取り付けられる。しかしメンブレン60は溶接又は接合されても良い。流体チャネル70の間で、メンブレン60は、流体チャネル70と流体容器80を画定する筐体100の壁によって支持される。メンブレン60は、厚さが約25μmであるため非常に壊れやすいので、メンブレン60は、電極10,20に近づきすぎるか、又は、補強材が存在しない場合には壊れる恐れもある。図2Aと図2Bには、流体容器80がメンブレン60によって覆われている様子が図示されているが、これは必ずそうでなければならない訳ではない。あるいはその代わりに流体容器80は筐体100の固い壁で覆われて良い。この場合、メンブレン60はさらに安定化する。しかも、イオン平衡手段は外部での気体交換に直接曝されず、かつ、メンブレン60を介した流体の揮発は、メンブレン−センサ流体の界面が減少することで減少する。
【００４１】
流体チャネルの一部は親水性であって良い。たとえば壁はプラズマ−たとえば酸素又は窒素プラズマ−によって処理され、又は、壁には親水性若しくは吸湿性コーティングが供されて良い。これにより、センサ流体30がメンブレン60を介して揮発するとき、又は、他の経路によって検出サイト40から飛び出すとき、流体チャネル70は自動的にセンサ流体30によって最充填されることが保証される。よって流体容器80からセンサ流体30ｇが補充されるため、電極10,20は、少なくとも検出サイト40ではセンサ流体30によって覆われたままである。
【００４２】
図3では、本発明によるセンサの別な実施例が図示されている。図3Aはメンブレン60が除去されたセンサの上面図を示している。他方図3Bは、図3Aに示された線A-A’に沿った流体チャネル70の断面を示している。この実施例は、流体容器80の体積が大きいところ、及び、イオン平衡手段50を含む流体容器80と電極10,20との間の距離が長いところが、図2Aと図2Bに図示された実施例とは異なる。ここで流体容器80は、電極配置の下に配置され、かつ、中央に開口部を有する容器の壁85によって流体チャネル70から完全ではないがある程度分離されている。容器の壁85又は流体容器80の上には同心円状の電極10,20が配置されている。結果としてイオン平衡手段50と電極10,20との間の距離が長くなることで、イオンが一方から他方へ拡散するのに必要とする時間が増大する。電極10,20はイオン交換樹脂50よりもメンブレン60に対してはるかに近いので、CO2圧の測定は、イオン平衡手段50によってほとんど影響を受けなくなる。しかし平均として、汚染イオンがイオン平衡手段50によって吸収されるのに時間がかかるようになる。イオンの浸出が遅いのであれば、問題はない。しかも流体容器80の体積が大きくなることで、より多くのイオン平衡手段50の材料の格納が可能となり、かつ、検出サイト40での流体の損失を緩衝するためにより大きな体積のセンサ流体30が供される。それに加えて、図3Bに図示されているように、筐体100は、流体チャネル70の上部を除くセンサの上面を覆う上部壁130を有して良い。それによりメンブレンを介した流体の揮発はさらに減少しうる。
【００４３】
図4では、本発明によるセンサの別な実施例が図示されている。図中、電極10,20は、筐体100の中央で互い違いに組まれて、又は、櫛歯状に配置される。流体チャネル70は、筐体100の上部で封止するメンブレンによって覆われ、かつ、電極10と電極20の両方と交差する。それにより電極10,20で検出サイト40が画定される。しかもセンサ流体30とイオン平衡手段50が充填された2つの別個の流体容器80が、電極10,20のいずれかの面上に供される。流体容器80は、電極10,20を支持する部分の下方−つまりセンサ中央のセンサ表面の下方−で延びるセンサ筐体100内の完全ではないがある程度分離する区画として構成される。換言すると、図4Bに図示された実施例によると、筐体100は、底面に溝を備える箱体のような形状をとって良い。底面に溝を備えるので、センサ筐体100の断面は長方形のUの字を逆にした形状となる。他方電極10,20と流体チャネル70は中央部に配置される。メンブレン60は、センサ上面を覆い、かつ、筐体100の上面内のスリットを介して少なくとも流体チャネル70内のセンサ流体30と接触する。流体容器80が流体チャネル70及び検出サイト40（図4には図示されていない）に接続する開口部は、イオン平衡手段50が流体容器80から飛び出せないように十分小さい。前述したように、少なくとも1つの流体チャネル70と電極の周りの領域は親水性にされて良い。それにより流体容器80からの流体の供給が改善される。この実施例によるセンサの設計はさらに、一の流体容器80から流体ポート（図示されていない）を介して他の流体容器80へセンサ流体を噴出させることによる容易な初期洗浄、及び、センサ流体30による気泡の存在しないセンサの充填を可能にする。
【００４４】
他のセンサ設計が図5Aと図5Bに図示されている。ここでイオン平衡手段50を含む流体容器80は、センサ筐体100の中央に配置されている。流体容器80の上面はメンブレン60で覆われる。流体容器80から、流体チャネル70が、筐体の上側表面内の星状又は放射状スリットとして延びている。メンブレン60が存在しない状態を図示する図5Aの上面では、流体チャネル70は、上部で開いていて、かつ、筐体100のチャネル壁75によって横方向が画定されている。チャネル壁75を形成する筐体100の材料内部では、後の図5Bに示された断面からわかるように、電極10と電極20が積層されている。つまり電極10は、筐体材料の層上の伝導性層として形成されて良く、かつ、他の隔離材料（場合によっては筐体材料と同一であっても良い）の層で覆われて良い。第2電極20は、伝導性層として形成され、かつ、他の筐体材料層によって覆われて良い。よって組立体は、流体チャネル70と流体容器を切断するためにパターニングされて良い。当然のこととして、電極10,20はまた、チャネル壁75の表面に取り付けられても良い。チャネル壁75はまた、流体容器80の平面寸法をも画定する。つまりチャネル壁75は、流体容器80の環状表面を形成する。図5Aと図5Bに図示されているように、流体チャネル70は、イオン平衡手段50が入り込むには小さすぎる。そのためチャネル壁75は、流体容器80内でイオン平衡手段50を固定する。しかしイオン平衡手段50はまた、他の手段−たとえば上述した接合剤、別なメンブレン、又はメッシュ−によって固定されても良い。
【００４５】
上述した実施例では、センサは、流体容器にセンサ流体30を検出サイト40へ実際に解放することを可能にする解放手段をさらに有して良い。これは不可視だが、センサ内の重要な部位−たとえば流体容器80の可動若しくは可撓性壁、流体容器80と接触する別な区画、又は、気泡が捕獲される事前に配置されたサイト−である。流体容器80からのセンサ流体30が検出サイト40での揮発損失をゆっくりと補充することで、気泡は容易に成長しうる。気泡はたとえば、センサが閉じられる直前では充填ポートに残されて良いし、又は、親水性でかつ気泡を含む（たとえばイオン平衡手段50間での）プラスチック管の小さい部分のような分離構造の一部として挿入されても良い。しかし気泡又は検出サイト40での凹んだメンブレン60は回避されなければならない。よって解放手段は、気泡の生成にとってより好ましい流体容器80内のサイトに配置されて良い。気泡を改善に回避するためには、可撓性流体容器80が用いられ、脱ガスされたセンサ流体30によって充填され、かつ、気密状態でパッケージングされて良い。解放手段が区画として実現される場合、その解放手段は、1つ以上の疎水性チャネルを介して流体容器80に接続されて良い。しかも解放手段の区画は、可撓性及び/又は疎水性で、場合によっては上述の気泡を含んで良い。これらの手段によって、流体容器80内のセンサ流体の体積変化は、センサ流体30を測定サイト40へ補給するときに補償されうる。
【００４６】
図6には、イオン平衡手段50が、センサ流体30から意図しないイオンを除去し、かつ、依然としてのCO2の量を測定することが可能であるのか否かをチェックする実験を実行しながら、本発明の実施例によるセンサによって検知される伝導度(単位μS/cm)が、時間（単位時）に対してプロットされている。0時間では、センサの格納中にセンサ流体30へ入り込むイオンの量は、塩(NaCl)のグレインを清浄な水に加えることによって模擬することができる。この塩のグレインを加えた後、センサ流体30として用いられる水の伝導度は19μS/cmに増大する。その結果、CO2圧は、5〜6時間の間にCO2とN2との混合物を用いることによって約30分のステップで変化する。その後イオン交換樹脂がイオン平衡手段50として加えられ、かつ、16時間待った。その間、伝導度はほぼ0にまで落ちた。その後また、CO2圧は、5〜6時間の間にCO2とN2との混合物を用いることによって約30分のステップで変化し、伝導度の揺らぎが測定された。この結果は、図6に示された伝導度測定となる。従ってイオン交換樹脂50は、塩のグレインを起源とする汚染イオンによって導入されるオフセットを除去することができた。
【００４７】
図7では、水の伝導度と、大気圧かつ水中に溶解するCO2と平衡な気体中でのCO2の割合の平方根との関係が示されている。平衡状態での純水の伝導度とCO2の分圧との関係は既知であり、図7の直線で示されている。塩が加えられた水の平衡値は、上述の実験の最初の5〜6時間の間に測定され、かつ、図7の菱形で表されている。イオン交換樹脂50を水30に加えた15時間後に測定された平衡値が図7において×で示されている。測定値の不確定性の範囲内で、×は理論上の線に厳密に従っている。このことは、CO2がシステムに供給され、かつ、30分のステップで変化するときに、すべての意図しないイオンすなわち汚染イオンが、樹脂の追加後16時間の間に吸収され、かつ、伝導度測定は依然としてCO2圧に応答していることを示している。従って初期流体の場合、つまりNaClが溶解した水が、格納中意図しないイオンによって汚染されたセンサ流体30に似る場合、センサは、伝導度とCO2圧との関係を決定するのに用いられる前に校正される必要がある。対照的に、センサ流体30として最終的な液体を用いる場合、つまりイオン交換樹脂50を含む水がNa+イオンとCl-イオンを吸収する場合、校正は不要である。その理由は、理論に厳密に従っているからである。従ってイオン平衡手段50−たとえばイオン交換樹脂−をセンサ流体30に加えることによって、本発明によるセンサは、校正処理を不要とする。しかも当該センサでのドリフトも無視することができる。
【００４８】
他の実施例では、患者の換気及び/又は監視を行うシステムが供される。当該システムでは、上述の実施例によるセンサが用いられる。本発明によるセンサは、システム内で統合可能な経皮CO2センサに適用されて良い。これらの手段によって、自宅で換気する患者のCO2血圧が、換気の設定が依然として正しいか否かを判断するため、終夜連続的に測定することができる。
【００４９】
上述した図1〜図5の一実施例で説明した特徴は、他の実施例の特徴と交換可能であることに留意して欲しい。よって上述の実施例の特徴は、互いに任意で結合可能である。しかもセンサの上述の実施例は主として、伝導度測定CO2センサによって説明された。しかし本発明の原理は他の種類の流体に基づくセンサ−特に電位測定センサ−にも適用されうる。その場合、イオン平衡手段の種類及び/又はセンサの他の部品から分離される方法がより複雑になる。その理由は、センサ流体として用いられる電解質中に任意に加えられるイオン（たとえばAgCl参照電極のCl-）はまた、イオン平衡手段によって影響を受けないままであるべきだからである。この問題は、これらのイオンに対する親和性の低いイオン平衡手段を用いること、及び/又は、イオン平衡手段からセンサ流体を分離する−これは−堅い壁又はそのままに保持されるべきイオンを透過しないメンブレンによって実行されて良い−ことによって、解決されうる。それに加えて本発明は、他のセンサ−つまりCl-、F-、Na+、及びNH3+のようなイオンの濃度を測定するセンサ−に応用されても良い。
【００５０】
従って本発明によると、流体に基づくセンサのドリフトは、イオン平衡手段をセンサ流体に加えることによってイオン分布の平衡を調整するため劇的に減少しうる。その結果校正や再度のメンブレン交換を回避することができる。イオン平衡手段は、センサ筐体又は接合剤から浸出する意図しないイオンを吸収する。他方イオン平衡手段は、測定されるべき気体を起源とするイオンを適切な時間スケールでそのままにする。たとえば検出されるべき気体濃度の変化は、汚染の発生する時間スケールよりも短い時間スケールであるように設計される。従ってイオン平衡手段が加えられても測定に影響しない。ドリフトは、流体容器を用いて流体損失を追加的に補償することによってさらに減少しうる。しかも基本構想は安価であるため、センサ装置は使い捨て可能である。従って伸張に再度センサのメンブレンを交換するよりはむしろ、集合体全体を単純に置き換えることができる。
【００５１】
よって最も好適な実施例では、血液気体濃度を測定する非侵襲経皮センサが供される。当該センサは、安価で、使用が容易で、メールによって容易に持ち運ぶことが可能で、かつ、看護師の介入や校正及び/若しくは再度のメンブレン交換を必要とすることなく患者自身が自分の皮膚に取り付けることができる。
【図１Ａ】
2015501185.tif 000003
【図１Ｂ】
2015501185.tif 000004
【図２Ａ】
2015501185.tif 000005
【図２Ｂ】
2015501185.tif 000006
【図３Ａ】
2015501185.tif 000007
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2015501185.tif 000009
【図４Ｂ】
2015501185.tif 000010
【図５Ａ】
2015501185.tif 000011
【図５Ｂ】
2015501185.tif 000012
【図６】
2015501185.tif 000013
【図７】
2015501185.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月16日(2014.5.16)
【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】
流体可溶気体の濃度を測定するセンサであって：
選択的に透過可能なメンブレンによって覆われてセンサ流体によって満たされる筐体；
筐体内に配置される、かつ、少なくとも1つの検出サイトで前記センサ流体によって覆われている少なくとも2つの測定用電極；
前記筐体内部に配置され、前記電極の検出サイトから離間し、前記センサ流体から汚染イオンを除去するために前記センサ流体と接触するイオン平衡手段；
を有するセンサ。
【請求項２】
前記イオン平衡手段による汚染イオンの除去が、前記流体可溶気体を起源とするイオンの測定とは異なる時間スケールで実行される、請求項1に記載のセンサ。
【請求項３】
前記イオン平衡手段の量及び/又は種類が、測定される前記気体、前記センサ流体の種類、及び前記センサの幾何学形状に適合される、請求項1又は2に記載のセンサ。
【請求項４】
前記イオン平衡手段が、イオン捕獲手段、イオン交換ポリマー、イオン交換樹脂、及び混床式イオン交換樹脂の内の少なくとも1つを含む、請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記電極が、同心円状に配置されるか、かつ/又は、互い違いに組まれるか、及び/又は、基板内で積層され、
前記前記イオン平衡手段は当該センサの中央で固定される、
請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記少なくとも1つの検出サイトで前記2つの電極と交差する1つ以上の流体チャネルを有する、請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
基板と外観を構成するメンブレンをさらに有し、
前記メンブレンは気相中の中性分を透過する、
請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
センサ流体を補充するために前記検出サイトと接続する流体容器をさらに有する、請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記流体容器及び検出サイトが、少なくとも1つの毛細管並びに/又は親水性及び/若しくは吸湿性構造によって接続される、請求項8に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記イオン平衡手段が前記流体容器内に配置される、請求項8又は9に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記センサ流体の化学発光、伝導度測定、電位測定、pH、光学特性、及び前記センサ流体と接触する検知基板の特性のうちの少なくとも1つに基づく測定を実行するように構成される、請求項1乃至10のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１２】
血液気体濃度を測定する経皮センサである請求項1乃至11のうちいずれか一項に記載のセンサであって、
測定されるべき前記水に可溶な気体がCO2を含む、
センサ。
【請求項１３】
使い捨て可能で、携帯可能で、並びに、換気システム及び/又は監視システムととも動作可能な、請求項1乃至12のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記イオン平衡手段と前記検出サイトとの間の距離が、前記測定用電極上の前記検出サイトでの前記センサ流体の厚さ、及び/又は、前記電極間の距離よりも長い、請求項1乃至13のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１５】
請求項1乃至14のうちいずれか一項に記載のセンサを含む患者の監視及び/又は監視を行うシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
特許文献1は、互い違いに組まれた複数の電極を支持する有孔性テフロン（登録商標）メンブレンを有する伝導性測定による気体分析セルについて記載している。前記有孔性テフロン（登録商標）メンブレンは、分析される気相から蒸留水の薄い層を隔離している。
他の伝導性測定二酸化炭素センサは、特許文献2乃至4から既知である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第4228400号明細書
【特許文献２】米国特許第3730868号明細書
【特許文献３】英国特許第2208006号明細書
【特許文献４】米国特許第4473456号明細書
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的は、独立請求項に記載のセンサによって解決される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一の態様によると、流体可溶気体の濃度を測定するセンサは、選択的に透過可能なメンブレンによって覆われてセンサ流体によって満たされる筐体、及び、前記センサ流体によって少なくとも一部が覆われている少なくとも2つの測定用電極を有する。前記筐体内に配置される電極は、少なくとも1つの検出サイトで前記センサ流体によって覆われる−つまり前記電極が前記センサ流体によって互いに電気的に接続する−ことが好ましい。ここで前記検出サイトとは、前記センサ内での実際の測定サイト−たとえば前記測定に支配的に関連する前記電極でのサイト−を指称する。たとえば伝導度測定センサの設計では、前記検出サイトは、流体体積を指称し得るし、又は、測定電流が流れる前記電極のサイトをも指称し得る。それに加えて前記センサはイオン平衡手段を有する。前記イオン平衡手段は、前記筐体内部に配置され、前記電極の検出サイトから離間し、前記センサ流体と接触し、かつ、前記センサ流体から汚染イオンを除去するように構成される。これは、拡散効果のみに基づいて良い。つまり前記センサ流体は、能動的にポンピングされない。これらの手段によって、前記イオン平衡手段は、前記測定を改変してしまう−たとえば前記センサ筐体、接合剤、又は前記センサの他の部品から浸出する−汚染イオンを除去することができる。
【国際調査報告】
2015501185.tif 000015
2015501185.tif 000016