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CN114930164B - 固态离子选择性电极 - Google Patents

固态离子选择性电极 Download PDF

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CN114930164B
CN114930164B CN202180008750.1A CN202180008750A CN114930164B CN 114930164 B CN114930164 B CN 114930164B CN 202180008750 A CN202180008750 A CN 202180008750A CN 114930164 B CN114930164 B CN 114930164B
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Abstract

一种离子选择性电极(“ISE”)组件，该离子选择性电极组件可以安装在生物检测系统的样本路径内，以测量流动通过样本路径的样本流体内的离子浓度。换能器膜于壳体内安置并且定位成接触样本路径。螺纹部分推进到壳体的插口中并且迫使膜抵靠样本路径的密封部分，以防止检测后样本流体滞留在壳体内。可以在没有粘合剂或密封剂的情况下并且替代地依赖于螺纹部分的机械压力来实现密封。

Description

固态离子选择性电极
背景技术
通过对患者的微生物体或“微生物(microbes)”的分析，可以进行与患者诊断和治疗相关的各种类型的检测。微生物是用显微镜可见的生物体比如细菌、真菌或病毒，其可以是单细胞的或是多细胞的。包含患者的微生物体的生物样本可以从患者的感染、体液或脓肿中获取，并且可以被置于检测板或检测阵列中、与各种试剂结合、培养和分析，以帮助患者的治疗。已开发出下述自动化生化分析仪或生物检测系统：其满足卫生保健设施和其他机构的需求，便于患者样本的分析，并且与使用人工操作的分析相比，提高化验结果的准确性和可靠性，并且帮助确定各种抗菌药物的有效性。
这样的生物检测系统可以包括使用离子选择性电极来确定生物样本内的离子浓度。这可以包括将样本流体泵送通过靠近或穿过离子选择性电极的通道，以便感测元件暴露于样本流体。感测元件与流体样本相互作用并且产生电压，可以测量该电压以确定样本流体中特定物质(例如，钠、钾、氯化物)的浓度。
这些电极和相应的系统通常很昂贵、具有长的响应时间并且/或者需要大的样本量。另外，许多离子选择性电极在传导芯与离子选择性膜之间可以具有不充分的密封。这可能会产生通常称为“残留”的事件，在该事件中，在分析后样本仍留在仪器内，使得后续的其他样本的分析不准确且不可靠。
附图说明
尽管说明书以特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求作出结论，但认为通过以下结合附图的对某些示例的描述将更好地理解本发明，在附图中，相同的附图标记标识相同的元件，并且在附图中：
图1是示例性生物检测系统的示意图；
图2是其中电极组件被移除的示例性离子选择性电极组件的立体图；
图3是离子选择性电极组件的沿着图2的线A-A截取的横截面图；
图4是图2的离子选择性电极组件的俯视图；
图5是图2的离子选择性电极组件的替代立体图；
图6A是能够与图2的离子选择性电极组件一起使用的示例性换能器组件的立体图；
图6B是图6A的换能器组件的替代立体图；
图7是图6A的换能器组件的示例性换能器的立体图；
图8是包括图6的换能器组件的离子选择性电极组件的沿着图2的线A-A截取的横截面图；
图9是示例性参比电极的示意图；以及
图10是图9的参比电极的其中示出了内部细节的示意图。
附图不旨在以任何方式进行限制，并且预期本发明的各种实施方式可以以包括不一定在附图中描绘的方式在内的各种其他方式来实施。并入说明书中并且形成说明书的一部分的附图图示了本发明的几个方面，并且与描述一起用于解释本发明的原理；然而，应当理解，本发明不限于所示的精确的布置结构。
具体实施方式
以下对本发明的某些示例的描述不应用来限制本发明的范围。本发明的其他示例、特征、方面、实施方式和优点对于本领域技术人员而言将根据以下描述而变得明显，作为说明，以下描述是预期用于实施本发明的最佳模式之一。如将意识到的，本发明能够具有其他不同的和明显的方面，所有这些方面都不背离本发明。因此，附图和描述应被视为本质上是说明性的而不是限制性的。
应当理解，本文描述的教示、表达、版本、示例等中的任何一者或更多者可以与本文中描述的其他教示、表达、版本、示例等中的任何一者或更多者组合。因此，不应相对于彼此孤立地看待以下描述的教示、表达、版本、示例等。鉴于本文中的教示，可以将本文中的教示组合的各种合适的方式对于本领域普通技术人员而言将是明显的。这样的改型和变型旨在包括在权利要求的范围内。
如已经描述的，由于各种因素，许多常规的离子选择性电极(“ISE”)是不利的。一些常规的ISE相对复杂，这会影响成本和可靠性。一些常规的ISE还可以使用粘合剂来固定或密封各种部件，这会污染样本流体并导致错误的测量，或者会随着时间的推移而劣化并且限制保存期限或增加残留的风险。许多常规的离子选择性电极也可能遭受慢的响应时间的影响，并且可能需要暴露于相对大量的样本以提供准确的结果。本文中公开的实现方式及其变型提供了许多优于常规ISE的优点。
I.示例性离子选择性电极组件
图1是示例性生物检测系统(10)的示意图。生物检测系统(10)包括处理器(12)，该处理器(12)构造成操作生物检测系统(10)的各种部件，并且还构造成接收和产生与生物检测结果相关联的数据。样本源(14)可由处理器(12)操作以提供样本流体流，该样本流体流行进通过样本路径(18)并且在样本处理(16)处离开。样本流体可以包含生物样本、试剂和其他流体，并且可以在被引入生物检测系统(10)之前进行制备，或者在一些实现方式中，可以由生物检测系统(10)的部件混合和制备。样本源(14)和样本处理(16)中的一者两者可以包括阀、泵和其他流体控制部件，或者可以由样本路径(18)上游或下游的装置提供正/负流体压力。
样本路径(18)是具有取决于生物检测系统(10)的特定实现方式的不同长度、路径和特性的流体通道。例如，在一些实现方式中，样本路径(18)可以是经由或通过一个或更多个感测元件(20)输送样本流体的单个路径。在一些实现方式中，样本路径(18)可以将样本流体流分离或分散至一个或更多个路径。感测元件(20)沿着样本路径(18)定位，以在样本流体流经样本路径(18)时接触样本流体并确定样本流体的一个或更多个特性。这可以包括，例如，穿过感测元件(20)的样本流体，或突出到样本路径(18)中的感测元件(20)。样本流体特性的确定可以以各种方式进行，并且在ISE的情况下，可以包括对由于样本流体接触感测元件(20)的操作部分而产生的电压或其他特性的测量。
在一些实现方式中，处理器(12)可以操作样本源(14)和/或样本处理(16)以控制样本流体沿着样本路径(18)的流动。当样本流体接触感测元件(20)时，电压产生并由感测元件(20)接收。产生的电压可以传送至处理器(12)，或者指示电压的数据可以传送至处理器(12)，并且可以由处理器(12)使用以产生指示样本流体中的离子(例如钠、钾、氯化物)的浓度的结果。然后，这些结果可以传送至另一设备，储存在存储器上，显示在显示设备上，或者由处理器(12)以其他方式使用，根据本公开，这对于本领域普通技术人员将是明显的。
图2是其中换能器组件被移除(例如，如图6A和图6B所示的换能器组件(122))的示例性离子选择性电极(“ISE”)组件(100)的立体图。完整的ISE组件(100)可以作为感测元件(20)与生物检测系统(10)一起使用。ISE组件(100)可以安装在生物检测系统(10)内，使得样本路径(18)穿过ISE组件(100)。ISE组件(100)包括壳体(102)，壳体(102)定形状并适应成配装在生物检测系统(10)的接收器部分内，以将ISE组件(100)与样本路径(18)结合。壳体(102)可以包括帮助安置的特征，比如可以对齐并且插入到附近结构中的适当尺寸的空隙中的一组安装凸片(108)。壳体(102)本身也可以包括带轮廓边缘、凹槽和其他帮助安置和定位的外部特征。
样本输入部(104)在壳体(102)上定位成使得样本输入部(104)在ISE组件(100)与生物检测系统(10)联接时与样本流体源(例如，比如样本源(14))对准。样本路径密封部(110)环绕样本输入部(104)，并且当ISE组件(100)安装在生物检测系统(10)中时可以与相对的结构联接，以帮助样本源(14)与样本输入部(104)之间的密封。类似于安装凸片(108)，样本路径密封部(110)也可以帮助ISE组件(100)的正确安装。如下文将更详细描述的，换能器组件插口(106)延伸到壳体(102)中并且定形状并适应成接收换能器组件(122)。
图3是离子选择性电极组件(100)的沿着图2的线A-A截取的横截面图。在该视图中，可以看出样本输入部(104)穿过壳体(102)并且在样本输出部(112)处离开，从而限定了在壳体(102)内的样本路径(120)。换能器组件插口(106)示出为螺纹腔并且可以看出终止于换能器接收部(114)处。换能器接收部包括换能器密封部(118)，该换能器密封部(118)环绕检测部分(116)，该检测部分(116)也可以称为感测孔。检测部分(116)是壳体(102)内的其中换能器接收部(114)和样本路径(120)相交的区域。如下文将进一步详细解释的，当换能器组件(122)安装在壳体(102)中时，换能器组件(122)的操作部分可以在检测部分(116)处与样本路径(120)内的样本流体接触。
在图3的视图中，可以看出，提供给样本输入部(104)的样本流体将水平移动穿过壳体(102)，竖向移动到检测部分(116)中然后离开检测部分(116)，并且然后竖向移动穿过壳体(102)直到样本流体离开样本输出部(112)。
图4和图5各自示出了ISE组件(100)的替代视图。在图4中，再次示出了其中换能器组件(122)被移除的ISE组件(100)，其中，并且可以看到换能器接收部(114)的包括换能器密封部(118)和检测部分(116)的区域。图4示出了壳体(102)的其他细节，包括带轮廓部分(103)，该带轮廓部分可以定形状并适应成帮助ISE组件(100)在生物检测系统(10)内的定位。
图6A和图6B各自示出了换能器组件(122)的立体图。换能器组件(122)包括换能器(126)、螺纹部分(128)、安装螺母(130)和探针(124)。探针(124)终止于连接器(132)处并且在螺纹部分(128)内传导性地联接至换能器(126)。当换能器(126)接触流体样本时，产生电压并且经由探针(124)将电压传输至连接器(132)，该连接器(132)本身适于在ISE组件(100)安装在生物检测系统(10)内时与处理器(12)联接。螺纹部分(128)容纳探针(124)的与换能器(126)传导性地联接并且还旋入到换能器接收部(114)中的一部分。安装螺母(130)固定至螺纹部分(128)并且可以在安装螺纹部分(128)时用工具夹紧以允许换能器组件(122)牢固地安装在换能器组件插口(106)中。
图7示出了换能器(126)的立体图。换能器(126)包括本体(127)和膜(129)。膜(129)可以由聚合物、玻璃、晶体或其他合适的膜材料形成，并且可以通过浇注或以其他方式联接至本体(127)。本体(127)可以由传导性材料形成。例如，在一些实现方式中，本体(127)可以由固体石墨材料形成，膜(129)直接浇注到本体(127)的表面上。
可以改变膜(129)的组成和结构以产生能够测量各种物质的换能器，根据本公开，这对于本领域普通技术人员将是明显的。例如，膜(129)的孔隙率或厚度可以根据特定膜是要测量钠还是要测量钾而变化。膜(129)除了允许对物质的测量之外，膜(129)还是挠性的并且在换能器组件(122)安装于ISE组件(100)中时帮助密封样本路径(120)。
图8是离子选择性电极的沿着图2的线A-A截取的横截面图。图8图示了完全组装的ISE组件(100)和膜(129)的密封功能两者。在该图中，可以看到，换能器组件(122)位于换能器组件插口(106)内。尽管螺纹部分(128)和换能器组件插口(128)示出为螺纹螺旋式组件，但应该理解换能器组件(122)可以以其他方式固定在壳体内(102)，比如通过例如摩擦配合、机械闩锁和弹簧释放闩锁。
在螺纹部分(128)下方，可以看到换能器(126)在换能器接收部(114)内坐置成使得换能器密封部(118)与换能器(126)的膜(129)接触。ISE组件(100)可以以所示的方式通过例如将换能器(126)置于换能器接收部(114)中然后通过旋转安装螺母(130)将螺纹部分(128)旋入到换能器组件插口(106)中而组装。随着螺纹部分(128)推进，螺纹部分(128)将接触换能器(126)的背面并且将换能器(126)压入到换能器密封部(118)中。膜(129)将在其压靠在换能器密封部(118)上时弯曲，并且对样本路径(120)形成压力密封。螺纹部分(128)和安装螺母(130)可以适于(例如，通过改变螺纹部分(128)和安装螺母(130)的尺寸或位置)控制螺纹部分(128)可以被推进的深度，以允许合适的压力来形成密封，同时防止可能损坏膜(129)的过度拧紧。除了这种结构限制之外，还可以实现其他压力限制特征，比如通过在安装螺母(130)中包括扭矩激活的滑动特征、在换能器密封部(118)与换能器(126)的一部分之间提供非挠性的结构接触或者提供根据本公开对本领域普通技术人员将是明显的其他特征而实现其他压力限制特征。
当如图8中所示的那样组装时，可以看出，换能器(126)的膜(129)的一部分暴露于样本路径(120)内的检测部分(116)。当样本流体流经样本路径(120)时，样本流体将接触允许对样本流体的分析的膜(129)。这种构型提供了许多优点。例如，膜(129)表面直接与样本路径(120)结合，从而提供了用于接触样本流体并且防止样本流体在各检测之间的残留或滞留的均匀的表面。另外，样本路径(120)与换能器组件插口(106)之间的密封由螺纹部分(128)相对于换能器(126)的机械力来提供，这意味着不需要粘合剂、密封剂或单独的密封特征。因此，不存在由粘合剂造成污染的风险，并且也不存在劣化中的粘合剂或密封剂最终失效并缩短ISE组件(100)的保存期限的风险。由螺纹部分(128)提供的压力密封是有效永久的，从而允许延长保存期限，并且可以在使用之前或使用期间容易地检查或用安装螺母(130)拧紧。
在一些实现方式中，壳体(102)和换能器组件插口(106)可以由塑料或聚合物形成，而螺纹部分(128)可以是类似的材料。可以选择此类材料以帮助实现部件之间的密封、防止对换能器(126)的过度拧紧、避免与换能器(126)的传导性、或在各种保存条件下的长保存期限期间内保持部件之间的密封(例如，因为变化的温度可能导致一些材料的材料膨胀和收缩)，根据本公开，这种选择对于本领域普通技术人员而言是明显的。
作为另外的优点，换能器(126)可以直接安置到换能器接收部(114)中并且通过安置螺纹部分(128)并且拧紧安装螺母(130)来密封。由于膜(129)可以直接浇注到本体(127)上，并且由于ISE组件(100)可以在没有粘合剂或其他步骤的情况下完全组装，所以可以使人与膜(129)的接触最小化或完全避免人与膜(129)的接触。由于与膜(129)的接触会导致多孔特征被碎屑堵塞，因此使这种接触最小化并且提供如图8所图示的ISE组件(100)的简单组件可以减少误差并且提高检测结果的准确性。作为额外的优点，这样的实现方式提供了可以在ISE组件(100)的简单性、可靠性、耐用性、易组装性和易用性方面提供益处的固态换能器(126)和膜(129)。也可以减少ISE组件(100)所需的维护的频率和程度，因为无需检查粘合剂或密封物或者清洁或冲洗来自腔的残留污染物，并且与使用膜涂层样品路径的ISE相比，减少了全面检查样本路径的需要。
ISE组件(100)的不同的实现方式将在膜(129)与样本路径(120)之间提供不同的接触表面积。例如，一些实现方式可以具有0.006平方英寸的接触表面积，从而允许根据需要减小ISE组件(100)的整体尺寸。通过这种接触表面积可以实现准确测量，这是由于下述因素：比如换能器(126)的固态设计、膜(129)在样本路径(120)内的位置、没有粘合剂、溶剂和密封剂、或可能损害膜(129)的其他污染物，以及其他因素。测量响应时间也可以减少至一秒或更短，并且可以用更少量的样本流体进行，这部分地归因于减小的接触表面积和膜(129)可以提供结果的准确度。
如已经讨论的，ISE组件(100)可以构造成通过改变膜(129)的特性来检测特定物质(例如，钠、钾、氯化物)的浓度。在一些实现方式中，每个ISE组件(100)可以检测单一物质，使得在每个ISE组件(100)构造成提供不同的测量的情况下，图1的样本路径(18)可以穿过多个ISE组件(100)。样本路径(18)可以按顺序穿过ISE组件(100)，或者可以分支并且并行地穿过ISE组件(100)。存在ISE组件(100)的其他特征、变型和优点，并且随着一些这样的变型在下文中被进一步详细地公开和描述，ISE组件(100)的其他特征、变型和优点对于根据本公开的领域的普通技术人员将是明显的。
II.示例性参比电极
如已经描述的，像ISE组件(100)这样的ISE基于接触期间产生的电压测量样本流体中的物质浓度。由ISE组件(100)提供的电压测量的解释通常需要参比电压。在一些实现方式中，参比电压可以由参比电极提供。图9示出了使用ISE组件(100)的一些特征来实现和组装的示例性参比电极(200)的示意图。参比电极(200)在几个方面与其他ISE不同，不同之处包括：参比电极(200)在检测期间提供恒定电压测量以及参比电极(200)的感测元件不直接接触样本路径(18)。
如图9所示，参比电极(200)包括壳体(202)，该壳体(202)具有样本输入部(204)。探针(216)部分地从壳体(202)延伸并且包括位于远端端部处的连接器(220)，该连接器(220)与处理器(12)联接以提供指示所测量的电压的数据或信号。图10是图示了参比电极(200)的壳体(202)内的部件的示意图。当参比电极(200)置于样本路径(18)中时，样本输入部(204)接收样本流体。样本流体行进通过样本路径(212)并且经由样本输出部(未图示)离开参比电极(200)，如在ISE组件(100)的上下文中类似地描述。流动通过样本路径(212)的样本流体将接触换能器(215)。换能器(215)通过推进到插口(210)中的螺纹部分(214)而被相对于样本路径(212)密封，如在ISE组件(100)的上下文中类似地描述。
壳体(202)还包括储液器(206)，该储液器可以填充有传导性电解质流体并且通过覆盖件(208)密封在壳体(202)内。该覆盖件(208)可以通过将覆盖件(208)附接至插口(210)或螺纹部分(214)的螺钉或其他紧固件而加压密封到壳体(202)上。位于探针(216)的近端端部处的探针梢部(218)接近于换能器(215)但不与换能器(215)接触。以这种方式组装，当样本流体接触换能器(215)时，参比电极(200)可以经由连接器(220)向处理器(12)提供恒定的参比电压。当在生物检测系统(10)中使用时，参比电极(200)可以与一个或更多个ISE组件(100)配对(例如，按顺序地或并行地，沿着样本路径(18))以提供可用于确定样本流体中离子浓度的参比电压。
III.示例性组合
以下示例涉及可以组合或应用本文中的教示的各种非穷举方式。应当理解，以下示例并非旨在限制可能在本申请或本申请的后续文件中随时提出的任何权利要求的覆盖范围。没有免责声明。提供以下示例无非仅用于说明目的。预期本文中的各种教示可以以许多其他方式安排和应用。还设想到，一些变型可以省略下面示例中提到的某些特征。因此，除非发明人或与发明人有利益关系的后继者在以后的时期另行明确地指示，否则下面提及的任何方面或特征均不应被视为是关键的。如果在本申请或与本申请相关的后续文件中提出了包括以下提及的特征之外的附加特征的任何权利要求，则这些附加特征不应被认为是出于与可专利性相关的任何原因而添加的。
示例1
一种离子选择性电极，包括：(a)壳体，所述壳体包括：(i)穿过所述壳体的样本路径，所述样本路径包括感测孔，(ii)电极插口，所述电极插口由所述壳体中的开口限定，所述电极插口包括位于壳体内且能够从所述开口进入的腔，以及(iii)换能器接收部，所述换能器接收部定位在所述腔内并且经由所述感测孔连接至所述样本路径；(b)传感器，该传感器包括膜结构和膜，其中，(i)所述膜结构构造成当所述传感器安置于所述换能器接收部中时将所述膜定位在所述感测孔处，以便穿过所述样本路径的流体溶液接触所述膜，并且(ii)所述膜构造成基于与所述流体溶液的接触而产生电势；(c)插口插头，所述插口插头适于与所述电极插口配装并且使所述膜偏置抵靠所述感测孔；以及(d)电触头，所述电触头穿过所述插口插头并且与所述传感器联接，其中，所述电触头能够用于从所述壳体的外部测量所述电势。
示例2
根据示例1所述的离子选择性电极，其中，所述电触头包括内部触头和外部触头，并且其中：(i)所述插口插头构造成当与所述电极插口联接时将所述内部触头安置成抵靠所述膜结构，(ii)所述外部触头从所述电触头延伸至所述壳体的外部，并且(ii)所述内部触头与所述外部触头联接并且构造成将所述电势从所述膜结构转移至所述外部触头。
示例3
根据示例1至示例2中的任一项或更多项所述的离子选择性电极，其中，所述插口插头包括螺纹，所述螺纹构造成当所述插口插头推进到所述电极插口中时将所述插口插头与所述电极插口联接并且使所述膜偏置抵靠所述感测孔。
示例4
根据示例3所述的离子选择性电极，其中，所述插口插头构造成在旋入到所述电极插口中时与所述膜结构接触并且导致所述膜抵靠所述感测孔压缩并且形成所述膜与所述感测孔之间的流体不可渗透的密封。
示例5
根据示例4所述的离子选择性电极，其中，所述插口插头构造成在旋入到所述电极插口中时形成所述插口插头与所述电极插口之间的流体不可渗透的密封。
示例6
根据示例1至示例5中的任一项或更多项所述的离子选择性电极，其中，所述膜结构包括传导性石墨。
示例7
根据示例6所述的离子选择性电极，其中，所述膜包括固态离子选择性膜。
示例8
根据示例7所述的离子选择性电极，其中，所述固态离子选择性膜直接浇注到所述传导性石墨上。
示例9
根据示例1至示例8中的任一项或更多项所述的离子选择性电极，其中，由所述膜的暴露于所述样本路径的部分所限定的接触表面积为约0.006平方英寸。
示例10
根据示例1至示例9中的任一项或更多项所述的离子选择性电极，其中，当所述电触头与所述电极插口联接时，所述传感器相对于所述感测孔自密封。
示例11
根据示例11所述的离子选择性电极，其中，所述传感器和所述感测孔不包括任何其他密封特征或粘合剂。
示例12
根据示例1至示例11中的任一项或更多项所述的离子选择性电极，其中，所述传感器基本上由所述膜结构和所述膜组成。
示例13
根据示例1至示例12中的任一项或更多项所述的离子选择性电极，其中，所述膜构造成基于所述流体溶液中离子的离子浓度产生所述电势，并且其中，所述离子选自由钾、钠和氯化物组成的组。
示例14
一种组装离子选择性电极的方法，包括：(a)制造壳体，所述壳体的尺寸选择成适合期望应用，其中，所述壳体包括：(i)样本路径，所述样本路径穿过壳体，所述样本路径包括感测孔，(ii)电极插口，该电极插口由所述壳体中的开口限定，所述电极插口包括位于所述壳体内且能够从所述开口进入的腔，以及(iii)换能器接收部，所述换能器接收部定位在所述腔内并且经由所述感测孔连接至所述样本路径；(b)通过形成膜结构并且将膜直接浇注到所述膜结构上来制造传感器，所述膜结构的尺寸选择成配装在所述换能器接收部内，其中，(i)所述膜结构构造成当所述传感器与所述换能器接收部联接时将所述膜定位在所述感测口处，以便穿过所述样本路径的流体溶液接触所述膜，并且(ii)所述膜构造成基于与所述流体溶液的接触而产生电势；(c)将所述传感器安置于所述换能器接收器中；(d)将插口插头推进到所述电极插口中以使所述膜偏置抵靠所述感测孔；(e)将电触头与所述传感器联接，其中，所述电触头能够用于从所述壳体的外部测量所述电势。
示例15
根据示例14所述的方法，还包括将所述膜构造成基于流体溶液中离子的离子浓度产生所述电势，其中，所述离子选自由钾、钠和氯化物组成的组。
示例16
根据示例14至示例15中的任一项或更多项所述的方法，其中，所述膜结构包括传导性石墨，并且其中，所述膜包括固态离子选择性膜，所述方法还包括：在制造所述传感器之后，防止与所述膜的任何直接物理接触，直到所述传感器安置于所述换能器接收部内。
示例17
根据示例14至示例15中的任一项或更多项所述的方法，作为通过将所述插口插头旋入到所述电极插口中而将所述电触头与所述电极插口联接的结果，还包括：(a)在所述插口插头与所述电极插口之间形成流体不可渗透的密封；以及(b)在所述膜与所述感测孔之间形成流体不可渗透的密封。
示例18
根据示例17所述的方法，还包括制造所述传感器以及在所述传感器和所述感测孔中不包括任何粘合剂且不包括任何其他密封特征的情况下于所述膜与所述感测孔之间形成所述流体不可渗透的密封。
示例19
一种参比电极，包括：(a)壳体，所述壳体包括：(i)样本路径，所述样本路径穿过所述壳体，所述样本路径包括感测孔，(ii)储液器和覆盖件，所述储液器位于所述壳体内，所述覆盖件适于密封所述储液器，(iii)电极插口，所述电极插口位于所述储液器内，以及(iv)换能器接收部，所述换能器接收部定位在所述电极插口内并且经由所述感测孔连接至所述样本路径；(b)传感器，所述传感器包括膜结构和膜，其中，(i)所述膜结构构造成当所述传感器安置于所述换能器接收部中时将所述膜定位在所述感测孔处，以便穿过所述样本路径的流体溶液接触所述膜，并且(ii)所述膜构造成基于与所述流体溶液的接触而产生电势；(c)插口插头，所述插口插头适于与所述电极插口配装并且使所述膜偏置抵靠所述感测孔；以及(d)电触头，所述电触头穿过所述壳体进入到所述储液器中并且穿过所述电极插口，使得所述电触头的近端梢部接近于所述传感器的插口插头，其中，所述电触头构造成将根据流体所得的电势在所述近端梢部处传递至所述壳体外部的远端梢部。
示例20
根据示例19所述的参比电极，其中，所述插口插头包括螺纹，所述螺纹构造成在所述插口插头推进到所述电极插口中时将所述插口插头与所述电极插口联接并且使所述膜偏置抵靠所述感测孔。
示例21
根据示例20所述的参比电极，其中，所述插口插头构造成在旋入到所述电极插口中时与所述膜结构接触并且导致所述膜抵靠所述感测孔压缩并且在所述膜与所述感测孔之间形成流体不可渗透的密封。
IV.其他事项
应当理解，本文中描述的示例中的任何示例可以包括除了上述特征之外或代替上述特征的各种其他特征。仅以示例的方式，本文中描述的示例中的任何示例还可以包括通过参引并入本文中的任何各种参考文献中公开的各种特征中的一个或多个特征。
应当理解，本文中描述的教示、表达、实施方式、示例等中的任何一者或更多者可以与本文中描述的其他教示、表达、实施方式、示例等中的任何一者或更多者组合。因此，以上描述的教示、表述、实施方式、示例等不应当相对于彼此被孤立地看待。鉴于本文中的观点，本文中的教示可以结合的各种合适的方式对于本领域普通技术人员而言将是明显的。这样的改型和变型旨在包括于权利要求的范围内。
应当理解，被描述为通过参引并入本文中的任何专利、出版物或其他公开材料仅在所并入的材料与本公开中阐述的现有定义、声明或其他公开材料不相冲突的情况下全部地或部分地并入本文中。因此，在必要的情况下，本文中明确地阐述的公开内容取代通过参引并入本文中的任何冲突材料。被描述为通过参引并入本文中但与本文中阐述的现有定义、陈述或其他公开材料相冲突的任何材料或其部分将仅在所并入的材料与现有公开材料之间不发生冲突的情况下并入。
已经示出和描述了本发明的各种方案，在不偏离本发明的范围的情况下，本领域普通技术人员可以通过适当修改来完成对本文中描述的方法和系统的进一步调整。已经提到了几种这样的潜在修改，并且其他的潜在修改对于本领域技术人员而言将是明显的。例如，上面讨论的示例、方案、几何形状、材料、尺寸、比率、步骤等是说明性的并且不是必需的。因此，本发明的范围应根据以下权利要求进行考虑，并且应理解为不限于在说明书和附图中示出和描述的结构和操作的细节。

Claims (13)

1.一种离子选择性电极，包括：
(a)壳体，所述壳体包括：
(i)样本路径，所述样本路径穿过所述壳体，所述样本路径包括感测孔，
(ii)电极插口，所述电极插口由所述壳体中的开口限定，所述电极插口包括位于所述壳体内并能够从所述开口进入的腔，
(iii)换能器接收部，所述换能器接收部定位在所述腔内并且经由所述感测孔连接至所述样本路径；以及
(iv)换能器密封部，所述换能器密封部设置在所述换能器接收部中；
(b)传感器，所述传感器包括膜结构和膜，其中，所述膜为固态离子选择性膜，其中，当所述传感器安置于所述换能器接收部中时，所述膜定位成接近所述感测孔，所述换能器密封部直接压靠所述膜，以便穿过所述样本路径的液体溶液接触所述膜，其中，所述膜基于与所述液体溶液的接触而产生电势；
(c)插口插头，其中，所述插口插头定形状成接收在所述电极插口中，其中，当所述插口插头接收在所述电极插口中时，所述膜被偏置抵靠所述感测孔；以及
(d)电触头，所述电触头穿过所述插口插头并且与所述传感器联接，其中，所述电触头能够用于从所述壳体的外部测量所述电势，
其中，所述插口插头构造成当旋入到所述电极插口中时与所述膜结构接触并且导致所述膜抵靠所述感测孔压缩并且在所述膜与所述感测孔之间形成流体不可渗透的密封，并且在所述插口插头与所述电极插口之间形成流体不可渗透的密封，
其中，所述传感器和所述感测孔不包括任何其他密封特征或粘合剂。
2.根据权利要求1所述的离子选择性电极，其中，所述电触头包括内部触头和外部触头，并且其中：
(a)所述插口插头构造成当与所述电极插口联接时将所述内部触头安置成抵靠所述膜结构；
(b)所述外部触头从所述电触头延伸至所述壳体的外部；并且
(c)所述内部触头与所述外部触头联接并且构造成将所述电势从所述膜结构转移至所述外部触头。
3.根据权利要求1所述的离子选择性电极，其中，所述插口插头包括螺纹，所述螺纹构造成在所述插口插头推进到所述电极插口中时将所述插口插头与所述电极插口联接并且使所述膜偏置抵靠所述感测孔。
4.根据权利要求1所述的离子选择性电极，其中，所述膜结构包括传导性石墨。
5.根据权利要求4所述的离子选择性电极，其中，所述固态离子选择性膜直接浇注到所述传导性石墨上。
6.根据权利要求1所述的离子选择性电极，其中，由所述膜的暴露于所述样本路径的部分所限定的接触表面积为约0.006平方英寸。
7.根据权利要求1所述的离子选择性电极，其中，当所述电触头与所述电极插口联接时，所述传感器相对于所述感测孔自密封。
8.根据权利要求1所述的离子选择性电极，其中，所述膜构造成基于所述液体溶液中离子的离子浓度产生所述电势，并且其中，所述离子选自由钾、钠和氯化物组成的组。
9.一种组装离子选择性电极的方法，包括：
(a)制造壳体，所述壳体的尺寸选择成适合期望应用，其中，所述壳体包括：
(i)样本路径，所述样本路径穿过所述壳体，所述样本路径包括感测孔，
(ii)电极插口，所述电极插口由所述壳体中的开口限定，所述电极插口包括位于所述壳体内且能够从所述开口进入的腔，
(iii)换能器接收部，所述换能器接收部定位在所述腔内并且经由所述感测孔连接至所述样本路径；以及
(iv)换能器密封部，所述换能器密封部设置在所述换能器接收部中；
(b)通过形成膜结构并且将膜直接浇注到所述膜结构上来制造传感器，所述膜结构的尺寸选择成配装在换能器接收部内，其中，所述膜为固态离子选择性膜，其中，当所述传感器与所述换能器接收部联接时，所述膜定位成接近所述感测孔，所述换能器密封部直接压靠所述膜，以便穿过所述样本路径的液体溶液接触所述膜，其中所述膜基于与所述液体溶液的接触而产生电势；
(c)将所述传感器安置于所述换能器接收部中；
(d)将插口插头推进到所述电极插口中以使所述膜偏置抵靠所述感测孔，并且使所述膜压靠在所述换能器密封部上；
(e)将电触头与所述传感器联接，其中，所述电触头能够用于从所述壳体的外部测量所述电势，
其中，作为通过将所述插口插头旋入到所述电极插口中而将所述电触头与所述电极插口联接的结果，还包括：
(a)在所述插口插头与所述电极插口之间形成流体不可渗透的密封；以及
(b)在所述膜与所述感测孔之间形成流体不可渗透的密封，
其中，所述方法还包括制造所述传感器以及在所述传感器和所述感测孔中不包括任何粘合剂且不包括任何其他密封特征的情况下于所述膜与所述感测孔之间形成所述流体不可渗透的密封。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述膜构造成基于所述液体溶液中离子的离子浓度而产生所述电势，其中，所述离子选自由钾、钠和氯化物组成的组。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述膜结构包括传导性石墨，所述方法还包括：在制造所述传感器之后，防止与所述膜的任何直接物理接触，直到所述传感器安置于所述换能器接收部内。
12.一种参比电极，包括：
(a)壳体，所述壳体包括：
(i)样本路径，所述样本路径穿过所述壳体，所述样本路径包括感测孔，
(ii)储液器和覆盖件，所述储液器位于所述壳体内，所述覆盖件适于密封所述储液器，
(iii)电极插口，所述电极插口位于所述储液器内，
(iv)换能器接收部，所述换能器接收部定位在所述电极插口内并且经由所述感测孔连接至所述样本路径，以及
(v)换能器密封部，所述换能器密封部设置在所述换能器接收部中；
(b)传感器，所述传感器包括膜结构和膜，其中，所述膜为固态离子选择性膜，其中，当所述传感器安置于所述换能器接收部中时，所述膜定位成接近所述感测孔，所述换能器密封部直接压靠所述膜，以便穿过所述样本路径的液体溶液接触所述膜，其中，所述膜基于与所述液体溶液的接触产生电势；
(c)插口插头，其中，所述插口插头定形状成接收在所述电极插口中，其中，当所述插口插头接收在所述电极插口中时，所述膜被偏置抵靠所述感测孔；以及
(d)电触头，所述电触头穿过所述壳体进入到所述储液器中并且穿过所述电极插口，使得所述电触头的近端梢部接近于所述传感器的插口插头，其中，所述电触头构造成将根据流体所得的电势在所述近端梢部处传输至所述壳体的外部的远端梢部，
其中，所述插口插头构造成当旋入到所述电极插口中时与所述膜结构接触并且导致所述膜抵靠所述感测孔压缩并且在所述膜与所述感测孔之间形成流体不可渗透的密封，并且在所述插口插头与所述电极插口之间形成流体不可渗透的密封，
其中，所述传感器和所述感测孔不包括任何其他密封特征或粘合剂。
13.根据权利要求12所述的参比电极，其中，所述插口插头包括螺纹，所述螺纹构造成当所述插口插头推进到所述电极插口中时将所述插口插头与所述电极插口联接并且使所述膜偏置抵靠所述感测孔。
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