CN111480069A - 离子浓度测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，对于使用输出与离子浓度对应的电位的离子检测元件的离子浓度测定装置，抑制由存储器产生的噪声、热量对测定结果造成的影响。本发明的离子浓度测定装置具备收容有离子检测元件和存储器的盒，在除了取得离子检测元件所生成的电位的期间之外的期间，对上述存储器供电(参照图5)。

Description

离子浓度测定装置

技术领域

本发明涉及离子浓度测定装置。

背景技术

作为分析溶液中的离子浓度的方法，有库伦滴定法、火焰光度法、离子选择性电极法等。离子选择性电极法仅通过将离子选择性电极与参比电极一起浸入试样溶液中即可定量试样中的离子浓度，因此广泛用于生物试样中的离子浓度的测定等。利用离子选择性电极法的离子浓度测定装置由于具有测定特别迅速且容易小型化、不需要丙烷气体等危险物质从而安全性高等优点，因此被组入至用于医院、检查中心等的临床检查用分析装置中来利用。

在临床检查用分析装置中，为了减少医疗失误及在失误发生时尽快应对，需要记录与设备、使用条件等有关的信息(个体识别码、使用时间、使用状态等)。为了满足该要求，提出了在离子选择性电极的盒中安装用于记录这些信息的存储介质的方法(例如，专利文献1)。根据该方法，当设备发生故障时，通过将从故障设备中拆卸的盒更换到其它设备中，从而能够将记录在存储介质中的信息交接给更换后的设备继续进行测定。

在使用专利文献1记载的方法时，需要在离子选择性电极的盒中设置半导体存储器等数据保存区域。在向该数据保存区域写入数据时会产生噪声和发热，从而可能会对要写入的数据产生影响。作为抑制写入数据时所产生的噪声的影响的方法，有使测定离子选择性电极的电位的时间与对存储器写入数据的时间彼此不重叠的方法(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:WO2011/034170

专利文献2:WO2017/029893

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献2记载的发明中，没有特别言及在不写入数据时如何控制半导体存储器。但是，在液膜型离子选择电极等具有高电阻部位的传感器中，即使在已停止对存储器写入数据的状态下，因开启存储器的电源而产生的噪声也会对计测结果造成影响。另外，在对半导体存储器供电的期间会从存储器产生发热，已知该热量也会对电位计测造成影响。

本发明是鉴于上述课题而完成的，目的在于，对于使用输出与离子浓度对应的电位的离子检测元件的离子浓度测定装置，抑制由存储器产生的噪声、热量对测定结果造成的影响。

用于解决课题的手段

本发明的离子浓度测定装置具备收容离子检测元件和存储器的盒，在除了取得离子检测元件所生成的电位的期间之外的期间，对上述存储器供电。

发明效果

根据本发明的离子浓度测定装置，能够在利用使用离子选择性电极的测定方式的优点的同时，抑制由存储器产生的噪声、发热对测定结果所造成的影响。另外，可以通过拆卸盒而沿用存储于存储器内的数据。

附图说明

图1为实施方式1的离子浓度测定装置100所具备的盒101的正视图。

图2为盒101的侧视图。

图3为将盒101沿着图2的点划线I-I剖切的剖视图。

图4为离子浓度测定装置100的概略构成图。

图5为说明离子浓度测定装置100测定试样内的离子浓度的步骤的流程图。

图6为实施方式2的离子浓度测定装置100所具备的盒101的剖视图。

图7为说明在实施方式2中离子浓度测定装置100测定试样内的离子浓度的步骤的流程图。

具体实施方式

＜实施方式1＞

图1为实施方式1的离子浓度测定装置100所具备的盒101的正视图。盒101具备内部电极102、流路103、通信线104。内部电极102为输出后述离子感应膜105所生成的电位的电极。流路103为供流体试样通过的贯通孔。通信线104与后述半导体存储器106连接。后述读写部118经由通信线104访问半导体存储器106而写入或读取数据。通信线104也用于对半导体存储器106供电。

图2为盒101的侧视图。点划线I-I为后述图3的剖切线。盒101例如可以使用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等树脂构成。

图3为将盒101沿着图2的点划线I-I剖切的剖视图。流路103的一部分处设有切口，供流体试样流出。离子感应膜105以堵住所述切口的方式粘接于流路103。离子感应膜105以根据试样内的离子的类型及浓度而产生电动势的方式构成。离子感应膜105由氯乙烯/聚苯乙烯/聚丙烯等树脂、补充测定对象离子的被称为配体的化合物等构成。也可以使用使离子感应膜105塑化的增塑剂、用于排除抗衡离子的影响的脂溶性高的离子性化合物等。

作为离子感应膜105，使用种类与待测定离子的类型对应的离子感应膜。例如，在测定钠时，使用对钠离子响应的感应膜，在测定钾时，使用对钾离子响应的感应膜。作为用于临床检查的离子浓度测定装置，多数情况下测定钠离子、钾离子、氯离子、钙离子、锂离子、磷酸根离子等。本实施方式1中说明测定钠离子、钾离子、氯离子的例子。

在盒101内填充有内部凝胶107。内部电极102以与内部凝胶107接触的方式而被固定。若向流路103中导入试样，则与试样接触的离子感应膜105会产生与试样内的离子浓度对应的电动势。离子感应膜105通过内部凝胶107与内部电极102电导通，因此可以通过计测内部电极102所输出的电位来测定离子感应膜105的电动势变化。由此能够计算试样中的离子浓度。

在盒101内的与内部凝胶107分隔的部位配置有半导体存储器106。通信线104与半导体存储器106连接，且从半导体存储器106延伸到盒101外。

图4为离子浓度测定装置100的概略构成图。稀释槽108为用于稀释试样的构件。样品杯130保持试样。试样分注机构109向稀释槽108中分注试样。稀释液喷嘴110向稀释槽108中排出稀释液。内标液喷嘴111对稀释槽108排出内标液。吸引管嘴112将稀释后的试样及内标液从稀释槽108送往流路103。电极设置部113具备1个以上的与盒101同样的盒。这里，示出了如上所述那样具备Na检测盒120/K检测盒121/Cl检测盒122的例子。基准电位盒123也具备同样的构成，输出用于计测电位差的基准电位。电位计测部114计算各盒的内部电极102所输出的电位与基准电位盒123的内部电极102所输出的基准电位之间的差值。控制部115控制离子浓度测定装置100的各部，并且使用由电位计测部114得到的计测结果来计算试样内的各离子浓度。存储部116存储该计算结果。输出部117输出存储部116所存储的数据。读写部118将从控制部115收到的计算结果等数据写入各盒的半导体存储器、或从半导体存储器106读取数据。

在测定试样内的离子浓度时，将各盒的内部电极102与电位计测部114连接，将通信线104和读写部118连接。流路103与吸引管嘴112连接。被吸引管嘴112抽吸的试样被送往各盒的流路103。各盒经由试样而电导通。电位计测部114以基准电位盒123所输出的电位为基准来计测各盒的内部电极102所输出的电位。

控制部115避开由电位计测部114取得各盒的内部电极102所输出的电位的时机而对半导体存储器106供电。由此能够抑制半导体存储器106所产生的电噪声、发热对离子感应膜105的计测结果造成的影响。具体的动作步骤将使用后述的图5来说明。

图5为说明离子浓度测定装置100测定试样内的离子浓度的步骤的流程图。以下对图5的各步骤进行说明。

(图5：步骤S501～S502)

试样分注机构109对样品杯130内的试样进行分注，并且向稀释槽108中排出(S501)。稀释液喷嘴110将稀释液进一步向稀释槽108中排出，从而用稀释液将试样进行稀释(S502)。

(图5：步骤S503)

吸引管嘴112抽吸稀释槽108内的试样溶液，并将试样送往流路103。由此，各盒的流路103被试样溶液填满，通过试样溶液而形成连接各盒和电位计测部114的电路。

(图5：步骤S504)

电位计测部114以基准电位盒123所输出的电位为基准而计测Na检测盒120/K检测盒121/Cl检测盒122各自的内部电极102所输出的电位。控制部115由电位计测部114取得该计测结果，使用该计测结果计算试样内的各离子浓度。控制部115将计算结果存储在存储部116。

(图5：步骤S505～S507)

控制部115开启各盒内的半导体存储器106的电源(开始供电)(S505)。读写部118从存储部116取得离子浓度的计算结果，并写入各盒的半导体存储器106(S506)。控制部115关闭各盒的半导体存储器106的电源(结束供电)(S507)。

(图5：步骤S508)

在下一个被检测体为待测定状态时，回到步骤S501，通过相同的步骤测定各离子浓度。如果没有待测定的被检测体，则结束本流程图。

＜实施方式1：总结＞

本实施方式1的离子浓度测定装置100在除了控制部115取得离子感应膜105所生成的电位变化的时机之外的期间，开启半导体存储器106的电源。因此，能够抑制电位计测结果由于半导体存储器106所产生的电噪声、发热而受到的影响。由此能够在利用离子选择型电极的优点的同时，提高计测精度。

由于离子感应膜105存在耐用次数，因此在使用一定次数后需要更换。通过以相对于离子浓度测定装置100可装卸的方式构成盒101，从而能够对每个盒101进行更换，因此较为方便。进而，还能够在更换时回收盒101内的半导体存储器106。从该观点出发，在盒101内配置半导体存储器106的构成是有用的。另一方面，以往由于在半导体存储器106的附近配置有离子感应膜105，导致电噪声等对测定结果造成的影响大。根据本实施方式1，利用在盒101内配置半导体存储器106的优点，并同时能够提高计测精度。

＜实施方式2＞

图6为实施方式2的离子浓度测定装置100所具备的盒101的剖视图。在本实施方式2中，盒101除了实施方式1中所说明的构成以外，还收容有温度传感器125和温度控制器件124。其他构成与实施方式1相同，因此，以下主要对与这些有关的差异进行说明。

温度传感器125为测定离子感应膜105的温度的传感器。期望温度传感器125例如能够在0℃～50℃的范围内以±0.1℃的精度计测温度。温度传感器125并非必须与离子感应膜105接触，但期望至少以能够测定离子感应膜105的周边温度的程度靠近离子感应膜105。

温度控制器件124为通过对被半导体存储器106所产生的热量加热的离子感应膜105进行冷却，从而将离子感应膜105冷却到能够准确测定离子浓度的温度的器件。只要至少能够冷却与离子感应膜105有热学接触的周边部分即可，因此并非必须与离子感应膜105主体直接接触。例如，可以通过对于盒101，在温度控制器件124内设置冷媒用的流路，从盒101外供给冷媒(例：水、油等)来构成温度控制器件124。进而，也可以使用珀耳帖元件等热电元件，以便将离子感应膜105升温到合适的温度。也可以将冷却器件和加热器件组合使用。

控制部115经由通信线104从温度传感器125接收计测结果，并对温度传感器125/温度控制器件124进行供电/断电。温度传感器125/温度控制器件124的动作也与半导体存储器106同样地会产生电噪声、热噪声，因此控制部115在除了接收离子感应膜105的计测结果的时机之外，对温度传感器125/温度控制器件124供电。

图7为说明在本实施方式2中离子浓度测定装置100测定试样内的离子浓度的步骤的流程图。离子浓度测定装置100与图5中所说明的步骤S501～S503并行地实施步骤S701～S704。除此之外与图5相同，因此以下对步骤S701～S704进行说明。

(图7：步骤S701)

控制部115开始对温度传感器125供电。

(图7：步骤S702)

温度传感器125开始计测离子感应膜105的周边温度。控制部115取得其计测结果。若所计测出的温度处于预定范围内(即，离子感应膜105能够输出正确的计测结果的范围内)，则进入步骤S704，若处于预定范围外，则进入步骤S703。本步骤中的温度范围可以根据所需测定精度来决定。例如，期望在离子感应膜105的标准测定温度±1℃的范围内。

(图7：步骤S703)

控制部115通过对温度控制器件124供电而使其动作，从而将离子感应膜105的周边温度调节到适合于计测的范围内(与步骤S702相同的范围)。在本步骤之后，返回步骤S702并重复进行同样的处理。

(图7：步骤S704)

控制部115停止对温度传感器125(若实施步骤S703，则还停止对温度控制器件124)的供电。

＜实施方式2：总结＞

本实施方式2的离子浓度测定装置100通过温度控制器件124将离子感应膜105的周边温度调节到适合于计测的温度。由此，在例如半导体存储器106的发热量多而首次被检测体的测定时所产生的热对下一个被检测体的测定造成影响的情况下、在连续测定多个被检测体的过程中半导体存储器106所产生的热量积累而使温度发生变动的情况下等，能够降低对测定结果造成的影响。

＜实施方式3＞

在实施方式2中说明了温度控制器件124按照温度传感器125的计测结果而调整离子感应膜105的周边温度。温度传感器125的计测结果还可以用于其它情况。实施方式3中对其具体例进行说明。

离子感应膜105通常根据温度而具有不同的特性。因此可考虑例如通过预先将记载有离子感应膜105所生成的电位与离子感应膜105的温度之间的对应关系的特性数据存储在存储部116中，并使控制部115参照该特性数据，从而将内部电极102所输出的电位转换为离子浓度。例如，在斜率值根据离子感应膜105的温度而变化时，可以预先存储该温度特性作为特性数据，使用基准电位与计测电位之间的电位差和由温度传感器125得到的计测结果并参照该特性数据来求出离子浓度。

当离子感应膜105的周边温度高而不适合计测时，若半导体存储器106进一步发热则会使周边温度进一步偏离计测适宜温度。因此，在温度传感器125的计测结果超过离子感应膜105的计测适宜温度的情况下，可考虑其温度越高则越放慢向半导体存储器106的写入速度。这是因为，减小写入速度能够抑制来自半导体存储器106的发热。

在放慢写入速度的情况下，有不能在再次实施步骤S504之前完成写入的可能性。这种情况下，也可以将未能完成写入的剩余数据暂时保存在存储部116中，在下次实施步骤S506时将该剩余数据重新写入。

＜实施方式4＞

实施方式1～3中说明了下述例子：在除了控制部115取得离子感应膜105所生成的电位变化的时机之外的期间，开启半导体存储器106的电源，在控制部115取得电位变化的时机，关闭半导体存储器106的电源。在控制部115取得电位变化的时机能够将电位的噪声水平抑制在不成为问题的水平以下的情况下，则并非必需关闭半导体存储器106的电源。例如，半导体存储器106、控制部115可以具备常规模式和待机模式。

常规模式为常规性地对半导体存储器106供给电力的模式。即，作为供给电压、动作频率，采用额定值，无限制地使用半导体存储器106、其控制部115的功能，从而能够得到高处理能力。待机模式是指抑制供给于半导体存储器106的电力的模式。即，通过单独使用或组合使用降低供给电压、降低动作频率、停止承担最低限度的功能(例如后述的热启动所需的功能)之外的功能的电路模块的动作等方法，从而能够抑制耗电，减少噪声的产生。需要说明的是，待机模式有时也被称为睡眠模式、省电模式、怠速模式、低速模式、低压模式、休眠模式等。

从待机模式恢复常规模式时(被称为热启动或暖启动等)，与从电源完全关闭的状态启动到常规模式时(称为冷启动等)相比，可以迅速启动。这是由于，待机模式下，通过将形成常规模式起动状态的信息的至少一部分(或全部)保持于静态存储器、寄存器等中，从而能够省略一部分或全部初始化程序。通过适当选择待机模式下的供给电压、动作频率、起作用的电路模块的范围等，并且在控制部115取得电位变化的时机采用待机模式，从而具有能够抑制半导体存储器106/通信线104/读写部118所产生的电噪声、发热，还能够抑制电位计测结果所受到的影响这样的效果。

与在控制部115取得电位变化的时机完全关闭半导体存储器106的电源的情况相比，通过采用待机模式，能够在读写部118对半导体存储器写入离子浓度的计算结果(S506)时采用迅速的热启动工序(代替花费时间的冷启动)，因此还具有起动迅速、时间效率高这样的效果。当然，在组合使用待机模式时，与全部工序都以常规模式动作时相比，还具有耗电少这样的效果。

将实施方式1～3中记载的在控制部115取得电位变化的时机关闭半导体存储器106的电源的方法与本实施方式4中的待机模式组合，则能够视为广义上的待机模式。这种情况下，关闭电源的方法可以认为是广义上的待机模式的一个极端例子。这是因为，关闭电源就等于最大限度地抑制供给于半导体存储器106的电力，换言之就等于使供给电力为零。

＜关于本发明的变形例＞

本发明不受上述实施方式限定，可包含各种变形例。例如，上述实施方式是为了以容易理解的方式说明本发明而进行了详细的说明，其不限于具备所说明的全部构成的方案。另外，也可以将一个实施方式的一部分构成置换为其它实施方式的构成，另外，还可以在一个实施方式的构成中加入其它实施方式的构成。另外，对于各实施方式的一部分构成，可以追加、削除、置换其它构成。

在以上的实施方式中，说明了将离子感应膜105和内部电极102通过内部凝胶107电连接的例子。代替这种方式，也可以利用不使用内部凝胶107的被称为固态电极的技术。这种情况下，使用碳纤维、银、铂、金、铁等金属、离子液体等导电性材料来代替内部凝胶107，使离子感应膜105与内部电极102之间导通。

在以上的实施方式中，说明了在每次测定被检测体时对半导体存储器106供电、写入数据的例子，但只要是步骤S504之外的时机，则也可以在其它的期间实施这些操作。例如，可以在启动、结束离子浓度测定装置100时，将存储部116所保持的数据一起写入。

实施方式2中，说明了在盒101中收容有温度传感器125和温度控制器件124的例子，这是因为，期望在离子感应膜105的附近配置这些器件以进行温度控制。只要能够实现同等的功能，则也可以在盒101的外部配置温度传感器125和温度控制器件124作为离子浓度测定装置100的构成要素。

作为对半导体存储器106写入的数据，除了可以写入离子浓度的计算结果之外，还可以写入在回收盒101之后进行分析时有用的数据。例如，可考虑如下项目：(a)控制部115计算离子浓度的日期、时间或写入其结果的日期、时间；(b)离子感应膜105或盒101的识别码(制造ID等)；(c)离子感应膜105或盒101的制造日期；(d)离子感应膜105或盒101的有效期；(e)在盒101的校准工序中控制部115计算离子浓度所得到的结果；(f)表示控制部115计算出的离子浓度未落入基准范围内的警报历史(包括发出警报的日期、时间等)。

控制部115和读写部118可以使用安装有这些功能的电路器件等硬件来构成，也可以通过使运算装置运行安装有这些功能的软件来构成。存储部116例如可以由硬盘器件等存储装置构成。

符号说明

100：离子浓度测定装置，101：盒，102：内部电极，103：流路，104：通信线，105：离子感应膜，106：半导体存储器，107：内部凝胶，108：稀释槽，109：试样分注机构，110：稀释液喷嘴，111：内标液喷嘴，112：吸引管嘴，113：电极设置部，114：电位计测部，115：控制部，116：存储部，117：输出部，118：读写部，119：泵，120：Na检测盒，121：K检测盒，122：Cl检测盒，123：基准电位盒，124：温度控制器件，125：温度传感器。

Claims (13)

1.一种离子浓度测定装置，其特征在于，其为测定溶液中所含的离子的浓度的离子浓度测定装置，具备：

离子检测元件，其根据所述浓度生成第1电位；

第1电极，其输出所述第1电位；

存储器，其存储数据；

读写器，其对所述存储器写入数据或从所述存储器读取数据；

控制部，其使用所述第1电位计算所述浓度，

所述离子检测元件和所述存储器被收容在第1盒中，

所述存储器具备供给常规的电力的常规模式和抑制电力供给的待机模式，

所述控制部在存储器访问期间将所述存储器设定为常规模式，所述存储器访问期间是除了所述控制部取得与所述第1电极所输出的所述第1电位对应的电位值的电位计测期间之外的期间，

若所述存储器访问期间结束，则所述控制部将所述存储器设定为待机模式。

2.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，

所述控制部在所述待机模式中切断对所述存储器的供电。

3.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述离子浓度测定装置还具备：

温度传感器，其测定所述离子检测元件的周边温度；

温度控制器件，其根据由所述温度传感器得到的检测结果调整所述离子检测元件的周边温度。

4.根据权利要求3所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述控制部在除了所述电位计测期间之外的温度控制期间，对所述温度传感器和所述温度控制器件供电，

若所述温度控制期间结束，则所述控制部切断对所述温度传感器和所述温度控制器件的供电。

5.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述读写器对所述存储器写入下述中的至少任一者：

所述浓度的计算结果、

计算出所述浓度的日期、时间、

所述离子检测元件的识别码、

所述离子检测元件的制造日、

所述离子检测元件的有效期、

所述离子检测元件的校准工序中的所述浓度的计算结果、

表示所述浓度的计算结果未落入基准范围内的警报历史。

6.根据权利要求3所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述离子浓度测定装置还具备存储部，其存储记载有所述离子检测元件所生成的电位与所述离子检测元件的温度之间的对应关系的特性数据，

所述控制部通过使用由所述温度传感器得到的检测结果并参照所述特性数据来计算所述浓度。

7.根据权利要求3所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述控制部通过所述温度传感器所检测出的所述离子检测元件的周边温度越高则越降低对所述存储器的写入速度，从而抑制对所述存储器写入数据时的所述存储器的发热量。

8.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述控制部在所述存储器访问期间内未能完成对所述存储器写入数据的情况下，暂时保持未能写入的该数据，并在下次所述存储器访问期间到来时将未能写入的该数据写入所述存储器。

9.根据权利要求3所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述温度传感器和所述温度控制器件被收容在所述第1盒中。

10.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述第1盒还收容有凝胶，所述凝胶与所述离子检测元件及所述第1电极电接触，

所述第1盒还具有贯通孔，所述贯通孔供所述溶液流通，并与所述离子检测元件进行流体接触。

11.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述第1盒相对于所述离子浓度测定装置可装卸地构成。

12.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述离子浓度测定装置还具备：

第2盒，其收容输出第2电位的第2电极；

电位计测部，其测定所述第1电位与所述第2电位之间的电位差；

所述控制部使用所述电位差来计算所述浓度。

13.根据权利要求1所述的离子浓度测定装置，其特征在于，所述离子浓度测定装置还具备：

Na离子检测盒，其收容根据Na离子的浓度生成电位的Na离子检测元件；

K离子检测盒，其收容根据K离子的浓度生成电位的K离子检测元件；

Cl离子检测盒，其收容根据Cl离子的浓度生成电位的Cl离子检测元件。

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