JPH0652247B2 - 電解質濃度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、フロースルー方式の電解質濃度測定装置に関
し、特に、血液、血漿、血清、尿、その他体液及び分泌
液等の検体分析用のフロースルー方式の電解質測定装置
に関する。また、本発明は、フロースルー方式の電解質
分析装置のフロースルー方式の電位差測定セルの吸引部
の改良に関する。

（ロ）従来の技術 血液等の体液中の電解質は、細胞の内外に分布して、細
胞の代謝活動の媒体となっており、例えば、水分代謝、
酸−塩基平衡の調節、浸透圧の調節、骨格の形成、神経
刺激の伝達及び酵素等の活性化に寄与しており、その組
成は、その他の成分と同様に、ホメオスタシスの作用に
より、正常時、狭い範囲内で一定に保たれている。例え
ば血清中のこれら電解質の正常値をみると、ナトリウム
が１３５〜１４７ｍEq／、カリウムが3.3〜4.8ｍEq／
、塩素９８〜１０８ｍEq／とその範囲は極微量であ
る。

しかし、体液中のナトリウム、カリウム、塩素等の電解
質の濃度の正常値からの変動は、種々の疾患に由来して
起るために、これら電解質濃度の正常値からの変動をも
って、特定の疾患の診断の手掛かりとすることはできな
いが、体液中のこれら電解質濃度の変動、つまり電解質
の不調は、生命現象に重大な影響を及ぼすために、体液
中のこれら電解質成分の分析値は、電解質の不調の治療
指針として重要である。殊に、脱水、ショック等、手術
後回復期或は人工透析治療等に際しては、一刻も早く、
輸液等の適正な治療を行わなければならないので、これ
ら電解質濃度の測定は、例えば、変動係数（ＣＶ）が１
％以内という正確さで、迅速に行われる必要がある。

このような電解質濃度測定装置として、フロースルー方
式の電位差測定セルを具備する電解質濃度測定装置があ
る。この分析装置は、全血の儘直接測定もでき、非破壊
的であって、溶血現象が避けられ、しかも、嫌気性下の
測定、例えばカルシウム濃度の測定ができ、ナトリル
ム、カリウム及び塩素等の電解質濃度に対する応答が瞬
間的であるので、緊急検査にも適している。

このフロースルー方式の電解質濃度測定装置の電位差測
定セルには、試料、例えば検体が通過する流路が設けら
れており、この流路に、夫々、イオン電極のイオン選択
性膜部を露出させて、例えば、ナトリウムイオン電極、
カリウムイオン電極、塩素イオン電極、カルシウムイオ
ン電極等のイオン電極が設けられると共に、比較電極を
備える比較電極室が設けられている。

イオン電極としては、種々のものが提供され、実用化さ
れているが、一般に、主として使用されているものとし
ては、例えば、ナトリウムイオン電極ではガラス膜電極
であり、カリウムイオン電極では、バリノマイシン液膜
電極或はクラウンエーテル液膜電極であり、塩素電極と
しては、銀−塩化銀の固体膜電極であり、カルシウム電
極としては、イオン交換体として有機リン酸カルシウム
を用いた液体膜電極が使用されている。

このようなフロースルー方式の電解質濃度測定装置によ
り、試料、例えば検体中の電解質濃度の測定は、検体
を、電位差測定セルのイオン電極、例えば塩素イオン電
極カリウムイオン電極、ナトリウムオン電極、カルシウ
ムイオン電極等に順次送ると共に、比較電極内部液を比
較電極室に送り、夫々の電極毎に電位差を測定して行わ
れる。

しかし、イオン電極の感度は、周囲温度の変化及び振動
により変化するために、長時間に亘り一定した感度に保
つことは難しい。また、フロースルー方式の電解質濃度
測定装置では、全血、血漿又は血清を希釈しないで、そ
の儘測定に供する場合があり、この場合は、イオン電極
面に、検体中の脂質や蛋白質が付着し易く、感度の低下
をきたし易い。

そこで、フロースルー方式の電解質濃度測定装置におい
ては、電解質濃度の測定を安定して行うために、検体と
標準液を交互に測定している。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 このように、フロースルー方式の電解質濃度測定装置に
おいて、試料、例えば検体と標準液とを交互に、イオン
電極及び比較電極室を備えるフロースルー方式の電位差
測定セルに送り測定するには、吸引ノズル、例えばサン
プルプローブ或はサンプリングノズルにより、検体と標
準液を交互に吸引する必要がある。

そこで、従来のフロースルー方式の電解質濃度測定装置
においては、検体と標準液を交互に吸引するための吸引
切換え機構として、例えば、内部中空部が標準液供給源
に連通するセプタムを、検体容器のサンプリング位置の
上方に配設している。この場合、サンプリングノズル
は、前記セプタムの中空部に挿通されており、サンプリ
ングノズルの上下移動動作によって、前記中空部と検体
容器の間を、上下方向に往復動して、検体と標準液とを
交互に吸引する。

しかし、このような吸引切換え機構は、材質上からも機
構上からも耐久性に乏しく、長期間の使用に適するもの
でなく、例えばシリコンゴム製のセプタムの場合には、
概略一千検体を吸引したところで、新しいセプタムと取
替えている。このような吸引切換え機構の取替えは、電
解質濃度測定装置の作動を中断するために、検体処理を
遅らせる結果となり問題である。

本発明は、従来の吸引切換え機構の耐久性にもとづく問
題点を解決することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、サンプリングノズルによる検体と複数種の標
準液との交互の吸引を長時間に亘って正確でかつ安定し
て行うことができる吸引切換え機構を提供するものであ
る。

すなわち、本発明は、流体流路、該流体流路に接するイ
オン電極及び該流体流路に連通する比較電極室を備える
フロースルー方式電位差測定セルを有するフロースルー
方式電解質濃度測定装置において、フロースルー方式電
位差測定セルに連通する吸引ノズルが、互いに水平方向
に異なる位置にある薬液吸引位置と試料吸引位置の間を
移動可能に支持されており、上部に、薬液排出口を有
し、下部に、流路切換弁を介して複数種の標準液供給源
及び洗浄液供給源に接続している薬液供給口を有する薬
液容器が薬液吸引位置に設けられていることを特徴とす
るフロースルー方式電解質濃度測定装置にある。

本発明において、吸引ノズルは、水平方向の移動と上下
方向の移動を行って、夫々の液の吸引位置において、夫
々の液の吸引を行うものであり、このように吸引ノズル
を移動させるには、エアシリンダやその他機械的運動機
構を使用することができる。したがって、本発明におい
て、吸引ノズルの薬液吸引位置と試料吸引位置は、水平
方向に互に異なる位置に設けられる。吸引ノズルの上下
動による薬液の吸引が一律に行えるように、薬液容器に
は、薬液が絶えず溢流により液位が一定となるように、
管路、溢流堰等の薬液排出口が設けられ、下方に薬液供
給口が設けられる。この薬液供給口は、複数種の標準液
供給源及び洗浄液供給源に接続しており、電解質濃度測
定装置の作動中に、複数種の標準液又は洗浄液，すなわ
ち薬液を絶えず供給することができる。この場合、薬液
容器は、管状、有底筒状、その他適宜の形状とすること
ができ、また、適宜の大きさとすることができるが、薬
液の液位を一定に保つために、薬液供給口からの薬液の
供給量は、吸引ノズルの吸引量よりも多くなるから、溢
流による薬液のロスをできるだけ少くすることが必要で
あり、例えば、薬液供給量を吸引ノズルの吸引量の２倍
以上とするのが、吸引ノズルの動作を容易にするなどの
点から好ましい。

薬液供給口は、流路切換弁を介して、複数種の標準液供
給源及び洗浄液供給源に接続されており、流路切換弁の
流路を切換えることによって、複数種の標準液及び洗浄
液の中から、目的の標準液又は洗浄液を薬液容器に導入
することができる。このように新しく薬液を導入するこ
とによって、薬液容器に前に入っていた薬液を追出し、
薬液容器内の薬液を新しい薬液で更新することができ
る。このように、流路切換弁を介して、薬液容器の薬液
供給口を複数の薬液供給源に接続すると、電解質濃度測
定装置の測定操作に使用される標準液の供給源や洗浄液
の供給源と接続できることになり、流路切換弁の流路切
換によって、簡単に標準液や洗浄液を選択して、電位差
測定セルに送ることができるので好ましい。標準液につ
いては、一定濃度の複数種の標準液に限られるものでは
なく、濃度の異なる複数の標準液とすることができる。
このようにすると、一方を低濃度校正液とし、他方を高
濃度校正液として、校正のスロープを設定することがで
きる。いずれの場合にしても、流路切換弁の作動は、溢
流による薬液の流出の無駄を避けるために、所定時間間
隔で薬液容器に薬液が補給できるように、薬液の供給を
制御するのが好ましい。このような制御は、例えば、シ
ーケンスプログラム、タイムスイッチ等により、例え
ば、薬液供給源からの薬液供給用開閉弁の開閉を制御す
ることにより、或は、薬液供給源における薬液送出用の
空気の導入弁の開閉を制御することにより行うことがで
きる。

試料容器の試料吸引位置への送りを自動的に順次行うよ
うにすると、全工程の自動化を行うことができるので好
ましい。このような試料容器の送り機構としては、例え
ば、自動分析装置における試料容器の送り機構、例えば
間欠送り機構等を適用することができる。もとより、容
器の配列の順に吸引ノズルを移動させるようにすること
もできる。

吸引ノズルの試料吸引位置と薬液吸引位置間の移動装置
は、自動分析装置における吸引ノズル、例えばサンプリ
ングノズル等にみられる吸引移動機構を適用することが
できる。このような機構としては、例えば前後方向及び
左右方向に架設した案内に沿って、上下移動可能の吸引
ノズル支持部を移動可能に設けるか、或は前記吸引ノズ
ル支持部を回動可能の支軸に取付けることによって行う
ことができる。

（ホ）作用 本発明は、上部に薬液排出口を有し、下部に、流路切換
弁を介して、複数種の標準液供給源及び洗浄液供給源に
接続する薬液供給口を有する薬液容器を吸引ノズルの薬
液吸引位置に設けたので、薬液容器内に導入される薬
液、すなわち複数種の標準液及び洗浄液の液位を常に一
定に保つことができることになり、フロースルー方式の
電位差測定セルに連通する吸引ノズルを、吸引時、試料
吸引位置から薬液吸引位置に移動させ、吸引位置に至っ
たところで、所定の吸引動作により、試料の吸引と薬液
の吸引を行うことができる。殊に、標準液等の薬液の吸
引については、薬液の液位が、少くとも吸引時常に一定
に保たれるので、薬液の液位の変動の影響を受けること
なく、常に一定量の薬液の吸引を行うことができる。

また、電位差測定セルの洗浄の際には、薬液供給口に連
通する流路切換弁を切換えることによって薬液容器内に
洗浄液を一定の液位に保つことができるので、電位差測
定セルの洗浄を、一定した吸引ノズルの吸引動作により
行うことができる。

したがって、例えば、血液用標準液、尿用標準液等につ
いての試料に応じた標準液の選択を行う場合濃度の異な
る複数の標準液により、精度の高い測定値の校正を行う
場合にも、薬液供給口に連通する流路切換弁の切換え操
作によって簡単に行うことができる。

しかも、本発明においては、吸引ノズルの移動及び吸引
動作は、機械的動作で完結しているので、電位差測定セ
ルに連通するノズル支持部材及び移動部材等を耐磨耗性
の剛性材料とすることができ、フロースルー方式の電解
質濃度測定装置のサンプリング部は、耐磨耗性で長期の
使用に耐えるものとなる。

（ヘ）実施例 以下、添付図面を参照して、本発明の実施の一態様につ
いて、説明するが、本発明は、この説明及び例示によっ
て何らの制限を受けるものではない。

図は、本発明のフロースルー方式の電解質濃度測定装置
の一実施例について、その要部の概略を示す説明図であ
る。

本例におけるフロースルー方式の電解質濃度測定装置１
において、電位差測定セル２には、塩素イオン電極３、
カリウムイオン電極４、ナトリウムイオン電極５が、流
路に接して設けられており、排出側には比較電極室６が
位置している。電位差測定セル２の吸引側には、吸引ノ
ズル７が連通しており、この吸引ノズルは、試料吸引位
置８と薬液吸引位置９の間を移動可能に、ノズル支持装
置（図示されていない）に支持されている。試料吸引位
置８には、試料容器１０が間欠的に順次移送され、一定
時間停止するようになっている。薬液吸引位置９には、
薬液容器１１が設けられる。薬液容器１１は、上部に溢
流流路１２が接続され、下部に薬液供給路１３が接続さ
れている。上部の溢流流路１２を溢流堰を設けて形成す
る場合には、堰の外方に溢流液流路（図示されていな
い。）が形成される。薬液供給路１３は、三方流路切換
弁１４に接続している。三方流路切換弁１４は、ステー
タ側流路１５、１６、１７を有しており、この流路１５
は、薬液供給路１３と接続し、流路１６は、適宜の流路
切換弁（省略されて図示されていない）を介して二つの
標準液容器１８（他方は図示されていない）に接続し、
流路１７は、洗浄液容器１６に接続している。流路の切
換えはロータ２０を回動して、ロータ側流路２１、２
２、２３をステータ側流路１５、１６、１７のいずれか
二流路に適宜連通させて行う。本例においては流路切換
弁として、三方流路切換弁を使用するが、四方流路切換
弁を用いて、洗浄液容器、低濃度標準液容器及び高濃度
標準液容器と接続させるようにすることができる。標準
液２４の容器１８及び洗浄液２５の容器１９には、夫
々、標準液供給用空気導入流路２６及び洗浄液供給用空
気導入流路２７が接続している。

一方、比較電極室６には、比較電極内部液供給路２８に
は、三方流路例えばＴ字路２９が設けられ、Ｔ字路２９
の二路には、電磁弁３０及び３１が接続しており、他の
一路にシリンダポンプ３２が接続している。電磁弁３１
には、比較電磁内部液容器３３が接続しており、シリン
ダポンプ３２の作動により、一定量の比較電極内部液３
４が比較電極内部液供給路２８から比較電極室２６に送
入される。比較電極室の排出側に排液路３５が接続して
いる。排液路３５には、三方流路例えばＴ字路３６が設
けられており、その二路は電磁弁３７及び３８に接続
し、他の一路は、シリンダポンプ３９に接続している。
シリンダポンプ３９は、シリンダポンプ３２の吐出量と
試料吸引量の合計量を吸込み吐出しできる容量を有して
おり、したがって、排液用シリンダポンプ３９と比較電
極内部液用シリンダポンプ３２は、一方が吸込み動作の
時に、他方が吐出動作をするように、全く反対の動作を
するようにピニオンを挟む二基のラックスはタイミング
ベルト等に連結されている（例えば実公平３−４２３６
３号）。

本例は、このように構成されているので、試料容器１０
は、移送路４０を適宜の間欠送り装置（図示されていな
い。）により、矢印４１の方向に間欠的に送られ、順次
試料吸引位置８で停止するが、停止したところで、吸引
ノズル７により吸引される。この吸引動作は、電磁弁３
８を閉じ、電磁弁３７を開きポンプ３９のピストン４２
を吸込側に移動させることにより行なわれる。この際比
較電極内部液供給路２８では、電磁弁３１を閉じ、電磁
弁３０を開くと共にシリンダポンプ３２のピストン４３
を吐出側に移動させて、シリンダ３２内に吸込まれた比
較電極内部液３４を比較電極室６に送入する。ナトリウ
ムイオン電極、カリウムイオン電極及び塩素イオン電極
の夫々の電位を比較電極の電位と比較して、試料、例え
ば、検体中の電解質成分のナトリウム、カリウム、塩素
について定量を行う。

標準液により校正を行う場合には、吸引ノズル７を薬液
吸引位置９に移動させる。この移動の間に排液側シリン
ダポンプ３９は、電磁弁３７を閉じ電磁弁３８を開いて
吐出し動作を行い、比較電極内部液側のシリンダポンプ
３２は、電磁弁３０を閉じ、電磁弁３１を開き、ピスト
ン４３を吸込み側に移動させて、比較電極内部液３４の
シリンダ３２内への吸込みを行う。吸引ノズル７が７′
の位置に至ったところで、吸引ノズルの移動を停止し、
排液側シリンダポンプ３９のピストン４２を吸込側に移
動して標準液２４を吸込ノズル７から吸引する。この吸
引の間、比較電極内部液側のシリンダポンプ３２は、シ
リンダ内の比較電極内部液３４を、ピストン４３を吐出
側に移動させて、比較電極室６に送入する。

吸引ノズル７による標準液２４の吸引の間、標準液の液
位は、溢流レベルに常に保たれるので、標準液の吸引を
何の支障もなく行うことができる。

このようにして、標準液について、ナトリウムイオン電
極、カリウムイオン電極、塩素イオン電極の電位を比較
電極の電位と比較し、夫々について電位差を求め、標準
液について、ナトリウム、カリウム、塩素の測定を行
う。標準液の測定値を標準液の既知の値と比較して、試
料の測定値についての校正を行う。標準液についての測
定を終えたところで試料吸引位置８に吸引ノズル７を移
動させて、次の試料容器１０から試料の吸引を行い、測
定する。

電位差測定セル２の洗浄に当っては、吸引ノズル７を
７′の位置に移動させると共に三方流路を１８０°回転
させて、洗浄液２５を薬液容器１１に送り、薬液容器１
１を洗浄液２５で充満させる。洗浄液２５は、電磁弁３
８を閉じ電磁弁３７を開いた状態で、排液側シリンダポ
ンプ３９のピストン４２吸引動作により、吸引され、電
位差測定セルに流通させて、セル内を洗浄する。この際
比較電極内部液側のシリンダポンプの作動は停止させ
る。この場合でも、薬液容器１１内には洗浄液２５が溢
流レベルまで常に満たされているから、電位差測定セル
２の洗浄を何の支障もなく行うことができる。

（ト）発明の効果 本発明は、上部に薬液排出口を有し、下部に、流路切換
弁を介して、薬液供給減、すなわち複数種の標準液供給
源及び洗浄液供給源に接続する薬液供給口を有する薬液
容器を吸引ノズルの薬液吸引位置に設けることにより、
薬液の吸引を一定の吸引動作で行うことができる。しか
も、このようにすることによって、薬液容器に薬液を短
時間で充満できるようにし、小形化しても何の不都合も
なく薬液の吸引を行うことができることになり、従来、
複雑な工程を要し、困難とされていた吸引ノズルの水平
方向の移動によるサンプリング法を可能にするものであ
る。しかも、このようにすることによって、電解質濃度
測定装置の吸引部すなわちサンプリング部を耐磨耗性の
剛性の材料で形成することができることになり、従来装
置にみられるようなセプタムの交替等によりフロースル
ー方式の電解質濃度測定装置を停止させることなく、連
続的な長期間の測定を可能とするものである。

また、本発明においては、薬液容器の薬液供給口に流路
切換弁を設けることにより、複数種の標準液及び洗浄液
の切換等が流路切換弁の切換え操作で行えることにな
り、従来装置と比較して、自動化が簡単化すると共に、
作業工程が簡単となる。さらに、例えば高濃度校正液、
低濃度校正液等の二種の標準液の使用が、流路切換弁の
切換えという簡単な操作によって行われることになり、
高精度の電解質濃度測定が容易となる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明のフロースルー方式の電解質濃度測定装置
の一実施例について、その要部の概略を示す説明図であ
る。 図中符号については、１はフロースルー方式の電解質濃
度測定装置、２は電位差測定セル、３は塩素イオン電
極、４はカリウムイオン電極、５はナトリウムイオン電
極、６は比較電極室、７は吸引ノズル、８は試料吸引位
置、９は薬液吸引位置、１０は試料容器、１１は薬液容
器、１２は溢流流路、１３は薬液供給路、１４は三方流
路切換弁、１８は、標準液容器、１９は洗浄液容器、２
０はロータ、３２及び３９はシリンダポンプ、３３は比
較電極内部液、３０、３１、３７及び３８は電磁弁であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 教博 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特公 昭59−2338（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭56−29769（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭56−16526（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体流路、該流体流路に接するイオン電極
   及び該流体流路に連通する比較電極室を備えるフロース
   ルー方式電位差測定セルを有するフロースルー方式電解
   質濃度測定装置において、フロースルー方式電位差測定
   セルに連通する吸引ノズルが、互いに水平方向に異なる
   位置にある薬液吸引位置と試料吸引位置の間を移動可能
   に支持されており、上部に、薬液排出口を有し、下部
   に、流路切換弁を介して複数種の標準液供給源及び洗浄
   液供給源に接続している薬液供給口を有する薬液容器が
   薬液吸引位置に設けられていることを特徴とするフロー
   スルー方式電解質濃度測定装置。
2. 【請求項２】複数種の標準液供給源が、濃度が異なる複
   数の標準液の供給源であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のフロースルー方式電解質濃度測定装
   置。
3. 【請求項３】試料吸引位置が、間欠駆動の移送路上に設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のフロースルー方式の電解質濃度測定装置。