CN102597757A - 自动分析装置 - Google Patents
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Abstract
在离子浓度的测定开始前需要执行校准,相应地延迟了测定的开始。因此,从配置了测定在检查对象溶液中溶解的特定离子的浓度的离子选择性电极的离子选择性电极盒的信息提示部,直接读出离子选择电极所固有的电极斜率值,不需要执行校准。
Description
技术领域
本发明涉及可以测定检查对象溶液中的特定离子的浓度的自动分析装置。
背景技术
以往,在检查对象溶液中的特定离子的浓度(或活度)的测定中使用离子选择性电极。
离子选择性电极大致可以分为固体膜型、玻璃膜型、中性载体型这3类。其中,中性载体型的电极也被称为液膜型。该离子选择电极产生遵从以下表示的能斯特公式的电动势。
E=Eo+(RT/nF)logCx (式1)
在此,Eo是标准电极电位,R是阿伏伽德罗数,T是绝对温度,n是测定对象离子的电荷(荷数),F是法拉第常数,Cx是测定对象离子的浓度。
在上述的能斯特(Nernst)公式中,(RT/nF)的项表示电极灵敏度,一般被称为电极斜率(Slope)。该电极斜率理论上在绝对温度300℃(测定温度27℃)下计算为59mv/dec。该电极斜率,若电极膜中没有异常则在一定期间中大致恒定,但是准确来说成为各个电极所固有的值。该电极斜率有时比逻辑值大幅度降低,一般用于电极使用寿命的判定。因此,在现有的离子浓度自动测定装置中,为了避免该电极使用寿命的影响,准确地进行离子浓度测定,在被检液的测定开始前实施确认电极斜率的工序、一般被称为校准的工序。在该校准中,使用高浓度和低浓度的两种浓度已知的校正液,分别测定与浓度对应的电动势(在测定装置中,在与比较电极之间产生的电位差)。使用该各个测定值,根据Nernst公式决定电极斜率。通常,在离子浓度自动分析装置中,在被检液的测定开始前至少一天一次实施使用该高浓度液、低浓度液的两种浓度已知的校正液来进行的、所谓的两点校准。
在该校正液的供给量不充分、或者校准执行后的校正液的除去或清洗不充分、影响到下次测定的情况下,成为测定异常,无法进行正常的校正或者成为误测定的原因。因此,提出了检测该异常值的各种方法(例如参照专利文献1或专利文献2)。另外,还提出了预先防止异常的发生的方法(例如参照专利文献3或专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平2-159548号公报
专利文献2:日本特开2004-251799号公报
专利文献3:日本特开2001-264283号公报
专利文献4:日本特开2008-051620号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在任何情况下,需要每天进行校准的装置的情况下,离子浓度的测定开始都至少延迟执行该校准所需的时间。而且,由于需要校准专用的试剂(校正液等),试剂的成本增加在检查侧成为很大负担。另外,试剂的供给泵等消耗部件的维护或更换操作花费工夫和成本。因此,要求削减校准的执行次数。
因此,本发明的目的在于提供一种具有离子选择性电极盒的自动分析装置,其在预想的可使用期间(电极使用寿命期间)或次数的期间不需要执行两点校准等校准。
用于解决课题的手段
本发明人经过锐意研究,发现通过从离子选择性电极盒的信息提示部直接读出离子选择性电极的电极斜率值可以解决上述课题,并作出本发明。
即,本发明提供一种自动分析装置,其从配置了至少一个离子选择性电极的离子选择性电极盒的信息提示部读取与各个离子选择性电极固有的电极斜率相关的信息,用于在离子选择性电极盒的预定部位注入的检查对象溶液中的特定离子的浓度的测定。
发明效果
根据本发明,可以直接读出构成要使用的离子选择性电极盒的离子选择性电极固有的电极斜率值,开始离子浓度的测定。
附图说明
图1是表示实施方式的自动分析装置的全体结构例的图。
图2是说明在自动分析装置中使用的控制系统模块的图。
图3是说明基于基准液的测定浓度的修正原理的图。
图4是说明在离子选择性电极单元中使用的控制系统模块的图。
图5是说明离子选择性电极测定单元的外观构造的图。
图6是说明离子选择性电极盒的外观例的图。
图7是表示钠离子的电极斜率例子的图。
图8是从斜上方观察试剂盒的图。
图9是从背面侧观察试剂盒的图。
图10是说明测定动作的流程的图。
具体实施方式
(自动分析装置)
使用附图详细说明本发明的自动分析装置。图1表示在实施方式中使用的自动分析装置的全体结构例。另外,图2表示自动分析装置的控制系统模块的结构例。
自动分析装置具有控制装置各部的动作的主控制部100。主控制部100主要由CPU、ROM、RAM、实时时钟构成。ROM被用作自动分析装置的控制程序等的存储区域,RAM被用作临时存储区域。该主控制部100对应于权利要求书中的“控制部”。
自动分析装置具有从位于可动范围内的容器中吸取液体或向容器排出液体的一根探头105。这里的容器中包括:保存检查对象溶液的试样容器、保存在离子浓度的分析中使用的试剂的试剂盒、在特定离子的浓度的测定中使用的离子选择性电极盒的用于注入检查对象溶液等的容器等。
试样容器被容纳在试样容器容纳部121a~121d中,试剂盒被容纳在设置在旋转器101上的试剂盒保持器103中,离子选择性电极盒被容纳在电极盒容纳部中。
探头105通过探头驱动部被驱动控制。探头驱动部只要可以在装置内搬运,不限定于特定的构造。在该实施方式的情况下,探头驱动部由臂106、步进电动机107、108、臂垂直控制电路107a、臂旋转控制电路108a构成。
臂106是在水平方向上延伸的部件,在一方的前端部分安装了探头105。此时,探头105的轴被配置成在铅直方向上延伸。臂105的另一方的前端被安装在臂驱动轴上。通过为了向铅直方向的移动控制而准备的步进电动机107,在上下方向(垂直方向)上驱动臂驱动轴,通过为了旋转控制而准备的步进电动机108在水平面内旋转驱动臂驱动轴。步进电动机107的运动由臂垂直控制电路107a控制,步进电动机108的运动由臂旋转控制电路108a控制。
由于采用以上的构造,该实施方式中的探头105伴随臂驱动轴的上下运动和旋转运动,在自动分析装置内在上下方向或旋转方向上被驱动。此外,臂驱动轴为探头105的旋转轴,臂106的长度为探头105的旋转半径。臂垂直控制电路107a以及臂旋转控制电路108a的动作也通过主控制部100控制。此外,主控制部100不仅控制探头105的定位,还控制使用了探头105的包含检查对象溶液的各种溶液的注入、吸取、废弃。在该实施方式的情况下,在溶液的吸取以及排出(在注入或废弃中使用)的控制中,使用吸取/排出部127、吸取/排出电动机128、吸取/排出控制电路128a。此外,探头105在不使用时被容纳在外壳120中。
自动分析装置作为试剂盒的搬运机构而具有旋转器101。实施方式中的旋转器101为圆盘形状,在其外周部分等间隔地形成40个试剂盒保持器103(能够以嵌入试剂盒的方式进行保持的凹坑)。
旋转器101通过旋转器驱动部被驱动控制。旋转器驱动部只要具有能够在装置内驱动旋转器的构造,也不限定于特定构造。在该实施方式的情况下,旋转器驱动部由步进电动机102、旋转器控制电路102a构成。步进电动机102以旋转轴为中心,可以顺时针或逆时针旋转驱动旋转器101。通过旋转器101的旋转驱动,试剂盒被搬运到探头105的搬运范围内的希望的位置。此外,步进电动机102由旋转器控制电路102a控制,旋转器控制电路102a由主控制部100控制。
此外,在探头105的可动范围上配置所述试样容器保持器121a~121d。以主控制部100能够识别位置的方式,对试样容器容纳部121a~121d的各个分配了位置信息。在试样容器容纳部121a~121d中自由装卸地容纳任意的试样容器。
而且,在探头105的可动范围上配置容纳离子选择性电极盒的电极盒容纳部。该实施方式的情况下,将电极盒容纳部称为离子选择性电极测定单元123a。此外,在该实施方式中,将由离子选择性电极测定单元123a、离子选择性电极测定基板123b、离子选择性电极测定控制电路123c构成的整个系统被称为离子选择性电极单元123。在后面说明该离子选择性电极单元123的详细构造。
在作为电极盒容纳部的离子选择性电极测定单元123a中安装离子选择性电极盒。离子选择性电极盒优选是具有用于注入检查对象溶液等的容器、在容器的周围配置的比较电极、在同一容器的周围配置的至少一个离子选择性电极的贮藏式的盒。而且,该离子选择性电极盒安装了至少存储离子选择性电极所固有的电极斜率值Slope的信息提示部。这里的信息提示部对应于权利要求书中的“第一信息提示部”。此外,电极斜率值Slope是给出离子浓度和电极输出的对应关系的斜率、即给出离子浓度和电动势的关系式(单对数(singlelogarithm)直线的方程式)的斜率的值。
另一方面,在自动分析装置中设置了可以从该信息提示部读取存储信息的第一信息读取部109a。该第一信息读取部109a对应于权利要求书中的“第一信息读取部”。通过由第一信息读取部109a读出离子选择性电极的电极斜率值Slope,实施方式的自动分析装置可以不执行校准地开始离子浓度的测定。
在该实施方式中,若在所保证的使用寿命中,则设想离子选择性电极的电极斜率值Slope不变化或变化非常小的情况。但是,在要求更高精度的测定的情况下,希望准备以下所示的结构。即,在离子选择性电极盒的信息提示部中保存所保证的使用寿命中的电极斜率值Slope的变化的特性。例如也可以在信息提示部中保存电极斜率值Slope的变化率和变化率的切换定时。若电极斜率值Slope的变化的特性被保存在信息提示部中,则自动分析装置可以每到一次测定次数使用该变化率来修正电极斜率值Slope。由此,自动分析装置可以把在离子浓度的测定时使用的电极斜率值Slope自动修正为准确的值,可以长期将测定精度维持为较高的状态。
只要可以存储这些信息,信息提示部的构造是任意的。例如可以是1维条形码、2维条形码、只读的半导体存储器。另外,在第一信息读取部109a中使用与信息提示部对应的读取方式例如光学式、电磁式的读取装置。所读出的信息被存储在自动分析装置内的某个存储部中。在图1的情况下,被存储在与主控制部100连接的存储部152中。在存储部152中不仅存储从信息提示部读出的信息,还同时存储离子浓度的测定结果和检体ID和测定日期时间。检体ID通过手动输入、条形码读取器、IC标签读取器等在事前输入。另外,在存储部152中也存储过去的测定结果。该存储部152对应于权利要求书中的“存储部”。
此外,在自动分析装置中安装了:在将检查对象溶液注入离子选择性电极盒的预定部位后,检测在与特定离子对应的离子选择性电极和比较电极之间出现的电动势的检测器;和使用与通过检测器检测出的电动势对应的电极斜率值Slope进行计算的信息处理部。所述的离子选择性电极测定基板123b以及离子选择性电极测定控制电路123c的一部分电路对应于这里的检测器。另外,离子选择性电极测定控制电路123c的一部分电路或主控制部100对应于信息处理部。该检测器和信息处理部对应于权利要求书中的“检测器”和“信息处理部”。所述的控制部、存储部、信息处理部也可以构成为PC等一个信息处理装置。
信息处理部使用通过第一信息读取部109a从离子选择性电极盒直接读出的离子选择性电极固有的电极斜率值Slope,由此不执行校准地计算特定离子的浓度。
此外,在离子浓度的测定中需要考察电极斜率值Slope以外的参数。具体来说,考虑对所测定的电动势应用电极斜率值Slope时的截矩的变化。
因此,通常在每次测定时,根据使用特定离子的浓度值已知的基准液测定的电动势和测定被检液(试样)时所得到的电动势的差和电极斜率值Slope,决定样本中的特定离子浓度。在使用离子选择性电极盒来进行特定离子浓度的测定时,也可以使用在每次测定时使用基准液在存储单元152中存储的电极斜率值Slope来消除电极电动势的漂移发生等引起的所谓的截矩的变化所导致的测定误差。在本实施方式中,提供每次测定时使用特定离子的浓度值已知的基准液,修正离子选择性电极盒所固有的截矩的方法。这是为了消除电极电动势的偏移发生等引起的所谓截矩的变化所导致的测定误差。在通过测定基准液而得到的截矩的修正后,根据与被检液(试样)的电动势的差,使用电极斜率值计算特定离子浓度。
使用图3说明使用基准液的修正原理。图中圆圈标记表示基准液的浓度。这样,若知道与已知的浓度对应的电动势,则明确地得到被检液(试样)中的电动势和特定离子的浓度之间存在的电动势差(图中用虚线表示)。此外,基准液的浓度,在血清试样的情况下优选设定为Na+、K+、Cl-的各特定离子的离子浓度的分布范围的中位数。
当使用中位数时,即使未安装在使用寿命中修正电极斜率的倾斜度(电极斜率值Slope)的变化的功能的情况下,也可以将测定误差最小化。
接着,说明在自动分析装置中安装或适合安装的各部的结构。
首先,说明在信息提示部中适合存储的其它信息。在信息提示部中优选追加保存例如与使用寿命相关的信息(例如可使用的次数的最大值、可使用的天数的最大值、使用期限等)。在存储了这些信息的情况下,自动分析装置可以使用第一信息读取部109a直接读出与使用寿命相关的信息。
在这种情况下,优选在自动分析装置中安装每当在离子选择性电极盒的预定部位(容器)中注入检查对象溶液时对其使用次数或使用天数进行计数的运算部。该运算部对应于权利要求书中的“运算部”。该运算部也可以与所述的控制部、存储部、信息处理部一起构成为PC等一个信息处理装置。同时,在该运算部或主控制部100等的信号处理部中,优选安装比较从离子选择性电极盒读出的与使用寿命相关的信息和使用次数或使用天数,判定是否可以在离子浓度的测定中使用离子选择性电极盒的功能。通过这些功能的安装,能够进行例如强制结束使用超过了使用寿命的离子选择性电极盒的浓度的测定的控制、或向用户通知离子选择性电极盒的更换的控制。
此外,运算部也可以具备将离子选择性电极盒的使用开始日期时间保存在存储部152中的功能。在这种情况下,运算部例如可以根据当前日期时间是否超过了在使用开始日期时间上加上可使用的天数的最大值而确定的日期时间,判定是否可以使用离子选择性电极盒。图1中的离子选择性电极测定控制电路123c或主控制部100对应于这里的运算部。
而且,在信息提示部可读写的存储介质(例如IC标签)的情况下,运算部优选通过第一信息写入部109b写入使用开始日、使用次数以及使用天数的全部或一部分。这里的第一信息写入部109b对应于权利要求书中的“第一信息写入部”。这样,在可以在信息提示部中保存使用开始日等信息的情况下,在由于自动分析装置的故障等将离子选择性电极盒改装在其它自动分析装置上的情况下,也能够在新安装的自动分析装置侧继续所安装的离子选择性电极盒的使用寿命的管理。此外,所述的信息处理部可以具有发出针对第一信息写入部109b的处理命令的功能。
此外,优选在自动分析装置中安装可以从在旋转器101上安装的试剂盒具有的信息提示部(对应于权利要求书中的“第二信息提示部”)读取信息的信息读取部104(对应于权利要求书中的“第二信息读取部”)。
优选在该信息提示部中存储例如试剂盒的批号、制造日、使用期限、动作步骤、基准液的浓度值等。这里的基准液是修正通过检测部检测出的电动势的值和离子浓度的截矩的关系时使用的溶液。但是,在保证基准液的浓度与在检测部侧保存的值相同时,不需要存储该浓度值。在该实施方式中,假定在试剂盒的信息提示部中存储基准液的浓度。
这里的信息提示部中例如也使用1维条形码、2维条形码、IC标签等存储介质。在信息读取部104中使用与信息提示部中的信息的存储形态相对应的读取装置。例如在信息读取部中使用通过光学方法或电磁方法读出信息的装置。所读出的信息被从信息读取部104提供给主控制部100。主控制部100按照从信息提示部读出的动作步骤对探头105进行移动控制。例如,主控制部100根据动作步骤的信息确定离子选择性电极盒装入了必要的检查对象溶液的试样容器,执行使探头105移动到该确定的试样容器等控制动作。
而且,优选在自动分析装置中在探头105和臂106的安装部分配置探头加热器111。探头加热器111通过探头加热器控制电路111a例如保持37℃的温度。在该探头加热器控制电路111a中,优选还具备检测探头105和地电位间的静电容量的变化来检测液面的功能。本功能例如用于在使探头105下降到容器内时的液面检测中。检测信号从探头加热器控制电路111a被送出到主控制部100。
此外,在自动分析装置中,在探头105的搬运路径上配置清洗站124。在探头105的内壁面以及外壁面的清洗中使用清洗站124。在探头105的外壁面的清洗时,从泵部125向清洗站124供给水罐126的蒸馏水。在这种情况下,从清洗站124的内壁喷出蒸馏水。另一方面,在清洗探头105的内壁面的情况下,蒸馏水通过吸取/排出部127被供给到探头105的安装部分。被提供给探头105的蒸馏水通过探头105的内部从前端被喷出。此外,在清洗中使用的废液自动被排出到自动分析装置的废液槽等中。
另外,优选在自动分析装置上连接在信息的提示和操作的输入中使用的显示/操作部151。显示/操作部151例如由在显示面上配置了触摸面板的LCD(Liquid Crystal Display)面板、启动按钮、停止按钮构成。
另外,优选在自动分析装置上经由标准接口连接外部打印机153。
此外,通常在测定结束后在离子选择性电极盒301的容器303中残留基准液。但是,在测定频率低时或离子盒的使用前或保管时等,离子选择性电极盒301的离子选择膜有时被晾晒为干燥状态。因此,在自动分析装置中也可以具备用于抑制离子选择性电极盒301的离子选择膜的干燥来保持性能的机构。例如,也可以具备在测定前向离子选择性电极盒301的容器303供给蒸馏水等的机构。作为具体的结构例,当接通装置的电源时或者在决定的时间启动真空泵,发生容器303的底面外侧比内侧的气压低的状态,通过该气压差(所谓的真空吸引),容器303内的基准液或残余的液体通过排出孔被排出,此后,探头105被旋转驱动到离子选择性电极盒301的设置位置,将探头105向下方驱动,直到其前端到达离子选择性电极盒的容器303的内部,从探头105向容器303中排出200μL的蒸馏水。此后,探头105的前端从容器303向上方后退,被旋转驱动到初始位置(外壳120)。
(离子选择性电极单元)
接着,说明安装了离子选择性电极盒的离子选择性电极单元123的详细构造。
图4表示离子选择性电极单元123的功能模块结构,图5表示离子选择性电极测定单元123a的外观结构。
离子选择性电极单元123由离子选择性电极测定单元123a、离子选择性电极测定基板123b、离子选择性电极测定控制电路123c、电极检测传感器123d、加热器控制部123e、废液用电磁阀123f、废液用泵123g、第一信息读取部123h、第一信息写入部123i、显示LED123j构成。
离子选择性电极测定单元123a是能够自由装卸地保持离子选择性电极盒的电极盒容纳部。因此,在离子选择性电极测定单元123a中,在铅直方向上形成了具有比离子选择性电极盒的外径大一图的内径的孔201。此外,孔201的形状是离子选择性电极盒为圆筒形状时的例子,其形状根据离子选择性电极盒的形状而采用各种形状。离子选择性电极盒以从该孔201的上方落入的方式被安装。
在孔201的内壁部分配置与离子选择性电极盒中形成的比较电极和至少一个离子选择性电极的各个电气接触的测定电极202。例如,当作为测定对象的特定离子为钠离子(Na+)、钾离子(K+)、氯离子(Cl-)这三种的情况下,在孔201的内壁上配置4个测定电极202。各测定电极202通过信号线202a连接在离子选择性电极测定基板123b上。
而且,优选在孔201的内壁部分形成与在离子选择性电极盒侧形成的定位机构成对的安装构造(例如导轨或突起)。通过采用安装构造,可以固定与孔201对应的离子选择性电极盒的安装方向,可以固定与测定电极202对应的比较电极和离子选择性电极的对应关系。
另外,离子选择性电极测定单元123a优选具有弹簧式的装卸机构203,以便能够自由装卸地安装离子选择性电极盒。装卸机构203例如具有夹钳机构,起到通过弹簧夹持离子选择性电极盒的作用。
此外,优选在离子选择性电极测定单元123a中具有将离子浓度的测定时的离子选择性电极盒内的检查对象溶液的温度保持恒定的保温机构204(例如加热器)。安装保温机构204以便可以对被注入了检查对象溶液的容器的周围进行加热或冷却。在图5的情况下,保温机构204为环形,被配置成包围孔201的上部开口的周围。在该实施方式的情况下,加热器被设定为39.5℃,将离子选择性电极盒的温度控制为37±2℃。
而且,在离子选择性电极测定单元123a中安装了用于通过真空吸引将离子选择性电极盒的容器中所注入的溶液废弃到废液槽中的排气管205a。排气管205a的一端与孔201的内侧连接。此外,在废液槽的底部连接了用于回收废液的排出管205b。排出管205b的一端与废液用泵123g连接。
另外,在离子选择性电极测定单元123a的本体206上形成了基座206a,构成为通过与安装孔206b对应的卡定部件的装卸,可以在自动分析装置的本体上装卸。通过该构造,在具有可安装的空间的自动分析装置中可以事后追加离子浓度的测定功能。
离子选择性电极测定基板123b是对与离子选择性电极电气连接的信号线202a中出现的电位进行放大的电路。因此,在各信号线202a上串联连接缓冲放大器161和放大器(例如20倍放大器)162。此外,在与比较电极对应的测定电极202上连接的信号线202a被接地。另外,为了高阻抗化,离子选择性电极测定基板123b被接地电位屏蔽。另外,在信号线202a中使用同轴电缆。
离子选择性电极测定控制电路123c是取入在离子选择性电极和比较电极之间出现的电动势来计算离子浓度的电路。在该实施方式的情况下,离子选择性电极测定控制电路123c由多工器163、模拟/数字变换电路(ADC)164、微型计算机165构成。在此,多工器163作为选择性地输出在多个离子选择性电极上出现的电动势之一的选择器而发挥作用。模拟/数字变换电路(ADC)164是将比较电极和离子选择性电极之间出现的电动势变换为数字数据的电路。微型计算机165根据依次测定的电动势和从第一信息读取部123h(与图2的第一信息读取部109a对应)读出的各离子选择性电极所固有的电极斜率值Slope,计算设为测定对象的特定离子的浓度。在离子浓度的计算中使用以下公式。
CSamp=Cref×10^{(ESamp-Eref)/Slope} ...(式2)
即,CSamp是设为测定对象的特定离子的浓度。Cref是基准液(在试剂盒中容纳的溶液)的浓度。即,与设为测定对象的特定离子对应的基准液的浓度,例如使用通过第二信息读取部104从试剂盒的第二信息提示部读出的浓度值。此外,基准液的浓度优选设定为特定离子的测定范围的中位数。
ESamp是在将检查对象溶液注入离子选择性电极盒的预定部位(容器)的情况下针对特定离子测定出的电动势的平均值。另外,Eref是在将基准液注入离子选择性电极盒的预定部位(容器)中的情况下针对特定离子测定出的电动势的平均值。在该实施方式的情况下,针对各特定离子各执行6次电动势的测定,将除去最大值和最小值后的值的平均值设为ESamp和EREF。
微型计算机165将计算出的离子浓度通知给主控制部100。主控制部100在与测定日期时间以及检体ID关联后存储在存储部152中。另外,微型计算机165还安装自动更新测定离子选择性电极盒时使用的次数等并在显示LED123j中显示与使用寿命相关的信息的功能。不过,微型计算机165也可以在显示LED123j中显示可使用的剩余次数或可使用的剩余天数。
电极检测传感器123d是检测是否在离子选择性电极测定单元123a的孔201中安装了离子选择性电极盒的传感器设备。加热器控制部123e是通过PID控制来控制恒温机构204的温度的电路设备。为了从离子选择性电极测定单元123a废弃溶液而使用废液用电磁阀123f和废液用泵123g。
为了从离子选择性电极盒的第一信息提示部读出各个离子选择性电极所固有的电极斜率值Slope和与使用寿命相关的信息而使用第一信息读取部123h。
为了将当前所安装的离子选择性电极盒的当前的使用次数或可使用的剩余次数等写入离子选择性电极盒的第一信息提示部而使用第一信息写入部123i。由于具有写入功能,假如由于自动分析装置的动作不良而将离子选择性电极盒安装在其它自动分析装置上来使用,也可以继续管理使用次数。该功能不仅对于保证所测定的离子浓度的可靠性是有效的,还可以将离子选择性电极盒彻底使用到产品寿命,这一点是经济的。
在离子选择性电极盒的当前的使用次数等的显示中使用显示LED123j。此外,在该使用次数等的显示中也可以使用与主控制部100连接的显示/操作部151。
(离子选择性电极盒)
图6表示实施方式中使用的离子选择性电极盒301的构造例。图6表示在离子选择性盒301的框体301a上安装了存储有离子选择性电极305所固有的电极斜率值Slope和与使用寿命相关的信息的第一信息提示部306的例子。此外,第一信息提示部306也可以安装在框体301a以外的部位。
电极斜率值Slope是给出离子浓度和电极输出的对应关系的斜率,即离子浓度和电动势的关系式(单对数直线的方程式)的斜率,通过以下的方法在事前求出。图7表示钠离子(Na+)的电极斜率值Slope的测定例。图7的横轴是浓度(离子浓度),纵轴是电动势,直线的斜率是电极斜率值Slope。在离子浓度的测定中使用的离子选择性电极305中必定存在个体差异。因此,在将离子选择性电极盒301作为产品而出厂前,针对高浓度基准液CH和低浓度基准液CL的各个分别测定在比较电极304和离子选择性电极305之间发生的电动势EH和EL,根据以下公式计算在特定离子的测定中使用的内部电极的电极斜率值Slope。
Slope=(EH-EL)/Log(CH/CL) ...(式3)
此外,上式可以根据能斯特(Nernst)公式而导出。
该实施方式的情况下,若在所保证的使用寿命中,则假定电极斜率值Slope不变化或者变化小到可以忽视的程度。
此外,在离子选择性电极盒301中沿着近似圆筒形状的框体301a的中心轴配置了注入了检查对象溶液的容器303。该容器303的底部从高效率的清洗的观点出发,形成为研钵状。作为研钵状的倾斜角度优选为95~135°,更优选为100~120°,更优选为100~110°。在本实施方式中使用了具有105°的倾斜角度的研钵状的底部的容器303。在容器303的底部形成了排出孔,以便能够强制地排出注入的残留溶液或基准液。
另外,在离子选择性盒301中,在框体301a上形成了比较电极304的定位机构302。此外,在自动分析装置侧形成与定位机构302成对的安装构造(例如导轨)。通过这一对定位机构和安装构造,离子选择性电极盒301始终以特定的位置关系相对于自动分析装置被安装。
(试剂盒)
图8表示试剂盒的外观例。在该实施方式的情况下,试剂盒401使用具有通过一体成型而形成了4个小杯402~405的构造的试剂盒。即,小杯402在离子浓度的测定后被用于检查对象溶液(例如从血液、尿、土壤以及水的任意一种得来的检查对象溶液)的废弃。小杯403用于容纳在检查对象溶液的稀释中使用的溶液(以下称为“稀释液”)。小杯404用于基准液的容纳。或者,根据稀释液、基准液的液量,将小杯403用于基准液的容纳,将小杯402用于稀释液或者基准液的容纳,将小杯404用于离子浓度测定后的检查对象溶液的废弃。
另外,试剂盒根据试剂的数量可以将小杯404和小杯405以连通的形式使用,可以将小杯403以分为两个试剂槽的形式来使用。
在试剂盒401的背面面板406上配置图9举例所示那样的第二信息提示部。在图9的情况下,第二信息提示部是2维条形码407。在2维条形码407中如前所述,将批号、制造年月日、有效期限、基准液的种类、基准液的浓度等编码来存储。
(测定对象)
作为适合于本发明的自动分析装置中执行的离子浓度的测定的特定离子,例如列举出钠离子(Na+)、钾离子(K+)、氯离子(Cl-)、钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)、重碳酸离子(HCO3 -)、锂离子(Li+)、锌离子(Zn2+)、铜离子(Cu2+)、铁离子(Fe2+、Fe3+)等,作为检查对象溶液而列举出从血液、尿、土壤以及水的任意一种中得来的溶液等。
(离子浓度的测定动作)
接着,使用图10说明本发明的自动分析装置中执行的离子浓度的测定动作例。不过,本发明的自动分析装置也可以用于检查对象溶液的离子浓度的测定以外的用途。例如可以用于对注入到透光性的试剂盒中的检查对象溶液中包含的蛋白质、葡萄糖、尿酸等进行光学分析的用途。因此,以下表示的离子浓度的测定动作,是使用本发明的自动分析装置可执行的分析动作的一例。
首先,对自动分析装置的主电源开关进行接通操作。接着,被放入了检查对象溶液的试样容器被安装在试样容器保持器121a~121d的某一个位置。此外,可同时安装的试样容器的数量为4个。在该试样容器的安装时,根据需要来执行新的试剂盒401的安装或已使用的试剂盒401的废弃。另外,虽然频率非常低,但根据需要来执行离子选择性电极盒301的更换操作。
当这些操作结束,将保护旋转器101或探头105的盖子关闭时,自动分析装置成为可测定离子浓度的状态。在以下的说明中,针对一个检查对象溶液假定同时测定钠离子(Na+)、钾离子(K+)、氯离子(Cl-)这3种离子浓度。另外,以下说明的各部的动作通过主控制部100或离子选择性电极测定控制电路123c的控制来实现。
当成为可测定离子浓度的状态时,自动地或者根据操作员的检查开始的指示,开始一连串的测定动作。
首先,开始将稀释液吸取到探头105中的动作。当开始测定动作时,微型计算机165将离子选择性电极盒301的使用次数增加1次。另外,微型计算机165通过第一信息写入部123i访问离子选择性电极盒301的第一信息提示部306,更新第一信息提示部306内的使用次数。
与该动作并行地将探头105旋转驱动到稀释液的吸取位置。同时,旋转驱动旋转器101使特定的或任意的试剂盒401移动到稀释液的吸取位置。此后,将探头105向下方驱动,其前端穿透覆盖小杯403的表面的膜而到达稀释液。在此,探头105例如吸取100μL的稀释液。此后,探头105的前端从稀释液被上拉。继续探头105的上拉动作直到到达可转动位置为止。
然后,自动分析装置转移到检查对象溶液的吸取工序。此时,探头105被旋转驱动到检查对象溶液的容纳位置。此外,试样容器容纳部121a~121d与检查对象溶液的容纳位置的关系被事前提供给主控制部100。主控制部100在取得容纳位置的方法中考虑操作员的设定输入、通过未图示的条形码读取器从试样容器的表面上打印的条形码读出等方法。
当对位完成后,将探头105向下方驱动,直到其前端到达检查对象溶液为止。在此,探头105例如吸取10μL的检查对象溶液。但是,由于直接吸取了检查对象溶液,因此先前吸取的稀释液与新吸取的检查对象溶液在探头105内接触。即,溶液在探头105内混合。因此,在开始检查对象溶液的吸取前吸取了4μL的空气。由此,在检查对象溶液和稀释液之间存在空气层,由此可以避免液面彼此的直接接触。此后,将探头105的前端从检查对象溶液上拉。继续探头105的上拉动作,直到到达可转动位置为止。
接着,转移到基准液的废弃工序。这里的基准液是上次测定时的基准液。此时,启动真空泵,产生容器303的底面外侧比内侧的气压低的状态。由于该气压差(所谓的真空吸引),在容器303中残留的前次测定时的基准液通过排出孔被排出。
当基准液的废弃工序结束时,处理工序转移到检查对象溶液的稀释工序。此时,探头105被旋转驱动到离子选择性电极盒301的设置位置。此后,将探头105向下方驱动,直到其前端到达离子选择性电极盒301的容器303的内部为止。此后,从探头105排出10μL的检查对象溶液和100μL的稀释液。此时,为使检查对象溶液和稀释液良好混合,通过探头105将混合溶液(稀释化检查对象溶液)的吸取和排出重复任意次数。此后,将探头105的前端从容器303上拉。
当探头105的上拉完成时转移到清洗工序。将探头105移动到清洗站124的位置。在清洗工序中通过蒸馏水清洗探头105的外壁面和内壁面的双方。在该废液中包含检查对象溶液的成分,但是,与蒸馏水的水量相比其量很小,不用担心污染环境。
当清洗工序结束或与其并行地开始在混合溶液中包含的离子浓度的测定。此外,离子浓度的测定最好在混合动作的搅拌动作的结束后经过预定时间后(例如30秒后)开始。这是因为在搅拌动作刚结束后离子浓度的测定值不稳定。此外,在离子选择性电极盒301中形成了多个离子选择性电极305的情况下,针对各个离子选择性电极305来执行离子浓度的测定。
例如,测定在与钠离子(Na+)、钾离子(K+)、氯离子(Cl-)的各个离子对应的离子选择性电极305和比较电极304之间出现的电动势。在这样测定多个离子浓度的情况下可以顺次测定,但是当考虑到测定环境的偏差等时,最好同时测定全部电动势。
这里的电动势的测量每次执行多个,优选将它们的平均值ESamp作为测定结果。例如针对各离子执行6次电动势的测定,将除去它们的最大值和最小值的值的平均值ESamp作为测定结果。保持该测定结果,直到获得关于后述的基准液的测定结果为止。
当针对检查对象溶液的测定工序结束时转移到废液工序。在该工序中,将探头105向下方驱动,直到到达离子选择性电极盒301的容器303的内部为止。然后,容器303中的混合溶液(稀释化检查对象溶液)被全部吸取到探头内。
当混合溶液(稀释检查对象溶液)的吸取完成时,将探头105上拉到可旋转位置。此后,探头105被驱动到与试剂盒401对应的废弃位置。在该实施方式的情况下,废弃位置是小杯402。当然,旋转器101也被旋转驱动到小杯402与探头105的轨道交叉的位置。
当对位完成后,将探头105向下方驱动,直到其前端穿透覆盖小杯402的表面的膜为止。在该状态下,从探头105将混合溶液(稀释检查对象溶液)废弃到空的小杯402内。这样,混合溶液被废弃到与排水路完全分离的空间。此外,被废弃了混合溶液的小杯402的开口部通过膜来密封。因此,在废弃过程中的液体泄漏的担心也大幅度降低。该废弃方法在处理环境负担高的检查对象的情况下特别有效。当探头105内的混合溶液的废弃结束时,探头105被上拉到可转动的位置。
此后,探头105被旋转驱动到清洗站124的位置。在此次的清洗工序的情况下,也通过蒸馏水清洗探头105的外壁面和内壁面的双方。在废液中包含混合溶液的成分,但是与蒸馏水的水量相比其量极少,不用担心污染环境。
接着,开始使用了基准液的离子浓度的测定工序(即离子浓度的校正工序)。此时,探头105被旋转驱动到基准液的吸取位置。具体来说,被驱动到探头105的轨道与小杯404的轨道的交点位置。当然,试剂盒401也通过旋转器101的旋转驱动来对位。
当对位完成时,将探头105向下方驱动,直到其前端到达基准液为止。在此,探头105吸取例如305μL的基准液。接着,探头105被旋转驱动到离子选择性电极盒301的设置位置。此后,将探头105向下方驱动,直到其前端到达离子选择性电极盒的容器303的内部为止。
接着,在容器303中从探头105排出110μL的基准液。该基准液用于由混合溶液污染的容器303的冲洗。此外,当注入预定量的基准液时启动真空泵,产生容器303的底面外侧比内侧气压低的状态。通过该气压差(所谓的真空吸引),容器303内的基准液通过排出孔被排出。该废液仍然包含混合溶液的成分,但是与蒸馏水的水量相比其量极小,不用担心污染环境。
当基准液的废液工序(冲洗工序)结束时,探头105中残留的100μL的基准液被排出到容器303内。即,执行第2次的基准液的排出工序。此时,在容器303的内部少量残留的基准液与探头内的基准液间产生了少量的温度差。为了消除该温度差,将探头105的基准液的吸取和排出重复任意次数。
此后,探头105的前端从容器303向上方后退。此外,关于针对基准液的离子浓度的测定,也在基准液的搅拌动作的结束后经过了预定时间后(例如30秒后)开始。这是因为在搅拌动作刚结束后离子浓度的测定值不稳定。
利用该期间来执行探头105的清洗工序。此时,探头105被旋转驱动到清洗站124的位置。在这种情况下,探头105通过蒸馏水来清洗外壁面和内侧的双方。清洗完成后的探头105被旋转驱动到初始位置(外壳120)。
当基准液的搅拌结束后经过了预定时间(例如30秒)时,针对基准液开始离子浓度的测定。在离子选择性电极盒301中形成了多个离子选择性电极305的情况下,针对各个离子选择性电极305来执行离子浓度的测定。例如,最好同时测定在与钠离子(Na+)、钾离子(K+)、氯离子(Cl-)的各个离子对应的离子选择性电极305和比较电极304之间出现的电动势。
在与检查对象溶液的测定时相同的条件下执行电动势的测定。因此,优选针对作为测定对象的每种离子每次测定多个电动势,将它们的平均值EREF作为测定结果。例如,针对各离子执行6次电动势的测定,将除去它们的最大值和最小值后的值的平均值EREF作为测定结果。
通过以上的动作,检查对象溶液的离子浓度的计算所需要的全部测定值齐备。此后,自动分析装置根据式3计算检查对象溶液中的特定离子的浓度值。具体来说,为了修正电极电动势的漂移发生等引起的所谓的截矩的变化所导致的误差,根据针对基准液的特定离子测定的电动势、针对检查对象溶液的特定离子测定的电动势、以及测定中使用的离子选择性电极305具有的电极Slope值,计算在检查对象溶液中存在的特定离子的浓度值。
通过以上动作,针对一个检查对象溶液的特定离子的测定动作完成。根据需要,针对不同的检查对象溶液也执行相同的测定动作。
(总结)
如上所述,本实施方式的自动分析装置的情况下,可以从离子选择性电极盒301的第一信息提示部306读出各离子选择性电极305的电极斜率值Slope,可以不执行校准地开始离子浓度的测定。因此,与现有装置相比可以将一个检体的测定时间缩短校准的时间量。而且,这里的电极斜率值Slope是针对实际使用的离子选择性电极305事前实际测量出的固有的电极斜率值Slope。因此,可以准确地计算出离子浓度。另外,在从第一信息提示部306读出与电极斜率值Slope的变化相关的信息时,即使电极斜率值Slope在使用寿命中变化,也可以使用修正后的电极斜率值Slope来准确地计算离子浓度。
另外,在本实施方式的自动分析装置的情况下,可以从离子选择性电极盒301的第一信息提示部306直接读出与各离子选择性电极盒301的使用寿命相关的信息,可以实现自动分析装置的离子选择性电极盒301的使用寿命的管理。例如,可以进行管理,以使离子选择性电极盒301的使用次数或期间不超过作为使用寿命而提供的可使用次数或期间。
另外,在本实施方式的自动分析装置的情况下,对于离子选择性电极盒301可读写的第一信息提示部306,可以写入离子浓度的测定中所使用的次数或使用开始日期时间,即使在多个自动分析装置中使用一个离子选择性电极盒301的情况下,也可以可靠地管理其使用寿命。另外,在多个自动分析装置中区分使用离子选择性电极盒的情况下,也可以维持测定结果的可靠性,同时消除使用寿命结束前的无谓的废弃。
另外,在本实施方式的自动分析装置的情况下,通过设置与离子选择性电极盒301中设置的定位机构成对的安装构造,可以通过正确的位置关系测定离子浓度。即,可以保证各离子选择性电极与对应的电极斜率值的对应关系。通过采用该机构,可以确定对电动势应用的电极斜率值的对应关系,提高计算出的离子的浓度的可靠性。
另外,如上所述,通过每次测定时使用基准液来修正应用电极斜率值slope的截距,可以消除截距的偏差引起的测定误差。
另外,通过在离子选择性电极测定单元123a中设置将所安装的离子选择性电极盒301的温度保持恒定的恒温机构(加热器),可以使离子浓度的测定环境稳定。
(其他实施例)
以下,说明与所述实施例对应的变形例。
(使用基准液的实时校正功能)
在前面的说明中说明了若使用式2计算出的电极斜率值Slope则可以计算出特定离子的浓度值。电极斜率值Slope如前所述,可以事前存储在IC标签111中,但是也可以每次测定时计算电极斜率值Slope。
以下,说明每次测定时计算电极斜率值Slope的情况下(即实时地校正电极斜率值Slope的情况下)的动作例。
首先,在各测定的最初,在自动分析装置内将检体的稀释液和测定中使用的基准液1∶2混合。由此,制作出原来的2/3浓度的基准液(低浓度基准液CL),通过电极测定其电动势。接着,测定关于未稀释的基准液(高浓度基准液CH)的电动势。此后,将这些基准液中的离子浓度差和电动势差代入(式1)的斜率计算式,测定电极斜率值Slope。具体来说,按照下式来计算。
Slope=(ES-E(2/3)S)/Log(CS/C(2/3S)) ...(式4)
在此,ES是基准液的电动势,E(2/3)S是2/3浓度的基准液的电动势。另外,CS是基准液中的离子浓度(Na、K、Cl),C(2/3)S是2/3倍的基准液的各离子浓度。
计算出的斜率值Slope是测定时(实时的)斜率。在计算出斜率值Slope后,将关于各检体测定的电动势和基准液的电动势代入(式2)来测定浓度。
(对电极劣化进行自检的功能)
接着,说明用于对电极的劣化进行自检的处理功能。
该自检功能也与实时的电极斜率值Slope的计算相同,在各测定之前通过计算电极斜率值Slope来开始处理。
首先,在各测定的最初,在自动分析装置内,检体的稀释液和测定中使用的基准液1∶2混合。由此,制作出原来的2/3浓度的基准液(低浓度基准液CL),通过电极测定其电动势。接着,测定基准液(高浓度基准液CH)的电动势。此后,将这些基准液中的离子浓度差和电动势差代入(式3)的斜率计算式,计算电极斜率值Slope。
在此,离子选择性电极测定控制电路123c通过在测定之前计算(测定)出的电极斜率值Slope、和IC标签111中存储的对应电极的斜率值的存储值的比较,判断可否使用该电极。例如,若计算值(测定值)和存储值的差小,则表示可以使用,若差大,则表示测定值中产生了误差。即使在最初设置的可使用期间内,通过在每次测定时自动测定该电极斜率也能够对每天的电极的状态进行自检。在以下的表1中表示斜率的变化例。表1表示对浓度测定150次后,通过上述方法测定的斜率值。此外,表1中的基准液对应于高浓度基准液CH,2/3基准液对应于低浓度基准液CL。在表1中是离子选择性电极测定控制电路123c不根据特定的基准值(存储值),而根据可使用的斜率值的范围来判断可否使用电极的情况下的例子。
[表1]
在表1的情况下可知,由于电极的劣化斜率值发生变化。例如在Na离子用的电极的情况下,斜率值从初始值56变化到75。此外,可以使用该电极的斜率值的判定基准为40~70。因此可知表1的Na离子用的电极可知已经到达了使用寿命。通过在自动分析装置中安装该功能能够进行电极劣化的自检。
(变化(漂移)的修正)
最后,说明自动修正电位变化的功能。如前所述,根据电极电位不稳定,随着时间的经过,有的电位上升有的电位下降。因此,在样本电位的测定前后测定基准液的电位,在离子选择性电极测定控制电路123c中自动求出其平均值。即,计算电位的平均值,通过考虑电位迁移(漂移)(通过进行修正),根据式2计算出的离子浓度的精度提高。
[表2]
在此,表2的结果是使用离子电极用认证实用标准物质ISE CRS-N中浓度(积水医疗株式会社制造)的结果。实施漂移修正后成为更接近认证值的值,肯定了效果。
符号说明
100主控制部(控制部、信息处理部、运算部)、101旋转器、102步进电动机(旋转器驱动部)、102a旋转器控制电路(旋转器驱动部)、103试剂盒保持器、104第二信息读取部、105探头、106臂(探头驱动部)、107、108步进电动机(探头驱动部)、107a臂垂直控制电路(探头驱动部)、108a臂旋转控制电路(探头驱动部)、109a第一信息读取部、109b第一信息写入部、121a~121d试样容器容纳部、123离子选择性电极单元、123a离子选择性电极测定单元(电极盒容纳部)、123b离子选择性电极测定基板(检测器)、123c离子选择性电极测定控制电路(检测器、信息处理部、运算部)、123d电极检测传感器、123e加热器控制部、123f废液用电磁阀、123g废液用泵、123h第一信息读取部、123i第一信息写入部、123j显示LED、152存储部、201孔、202测定电极、202a信号线、203装卸机构、204恒温机构、205a排气管、205b排出管、206本体、206a基座、206b安装孔、301离子选择性电极盒、302定位机构(电极定位机构)、303容器、304比较电极、305离子选择性电极、306第一信息提示部、401试剂盒、402~405小杯、406背面面板、407 2维条形码(第二信息提示部)
Claims (11)
1.一种自动分析装置,其特征在于,
具有:
试样容器容纳部,其容纳分别被设置在不同的位置,并被分配给各个不同的检查对象溶液的多个试样容器;
旋转器,其能够保持多个试剂盒并旋转;
旋转器驱动部,其驱动所述旋转器旋转;
一根探头,其能够吸取或排出液体;
探头驱动部,其驱动所述探头;
电极盒容纳部,其在所述探头的可动范围内容纳具有比较电极、至少一个离子选择性电极和存储所述离子选择性电极固有的电极斜率值的第一信息提示部的离子选择性电极盒;
第一信息读取部,其读取所述第一信息提示部的信息;
存储部,其存储通过所述第一信息读取部读取的信息;
检测部,其在将所述检查对象溶液注入到所述离子选择性电极盒的预定部位后,检测在对应的所述离子选择性电极和所述比较电极之间出现的电动势;
信息处理部,其使用通过所述检测器检测出的所述电动势和所述电极斜率值,计算所述检查对象溶液中的特定离子的浓度;以及
控制部,其控制装置各部。
2.根据权利要求1所述的自动分析装置,其特征在于,
所述信息处理部,根据通过所述第一信息读取部从所述第一信息提示部读出的所述电极斜率值的变化率,每到一定的测定次数修正所述电极斜率值。
3.根据权利要求1或2所述的自动分析装置,其特征在于,
还具有运算部,其在每次从所述试样容器向所述离子选择性电极盒的预定部位注入检查对象溶液时,对所述离子选择性电极盒的使用次数或使用天数进行计数,
所述运算部,根据通过所述第一信息读取部从所述第一信息提示部读出的与使用寿命相关的信息和所述使用次数或使用天数,判定在离子浓度的测定中是否可以使用所述离子选择性电极盒。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的自动分析装置,其特征在于,
具有第一信息写入部,其对于所述离子选择性电极盒的第一信息提示部写入与使用开始日或使用次数或使用天数相关的信息。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的自动分析装置,其特征在于,
所述电极盒容纳部具有装卸机构,能够自由装卸地保持所述离子选择性电极盒。
6.根据权利要求5所述的自动分析装置,其特征在于,
所述装卸机构是弹簧式的装卸机构。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的自动分析装置,其特征在于,
所述电极盒容纳部具有与所述离子选择性电极盒的电极定位机构成对的安装构造。
8.根据权利要求1至7的任意一项所述的自动分析装置,其特征在于,
所述电极盒容纳部具有将所述离子选择性电极盒的温度保持恒定的恒温机构。
9.根据权利要求1至8的任意一项所述的自动分析装置,其特征在于,
所述控制部控制所述探头驱动部,以便在所述离子选择性电极盒的容器内对所述探头进行定位来进行检查对象溶液的注入、吸取以及废弃中的至少某个动作。
10.根据权利要求1至9的任意一项所述的自动分析装置,其特征在于,
所述试剂盒具有第二信息提示部,
还具有读取该第二信息提示部的信息的第二信息读取部。
11.根据权利要求10所述的自动分析装置,其特征在于,
所述控制部参照通过所述第二信息读取部从所述第二信息提示部读出的信息,确定所述离子选择性电极盒所需要的装入了检查对象溶液的试样容器,控制所述探头驱动部,以使所述探头位于所述确定的试样容器中。
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PB01 | Publication | ||
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20120718 |