JP2008039486A

JP2008039486A - 電解質分析装置及びその測定データ処理方法

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Publication number: JP2008039486A
Application number: JP2006211389A
Authority: JP
Inventors: Isao Ishibe; 功石部
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-02-21
Also published as: WO2008016087A1; US20090194431A1; EP2048495A1; CN101501483A

Abstract

【課題】検体の測定データに含まれる突発的に生ずるイレギュラーノイズを避けて検体を精度良く無駄な時間を掛けずに測定することが可能な電解質分析装置及びその測定データ処理方法を提供すること。
【解決手段】イオン選択性電極から出力されるアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ４５と、イオン選択性電極から出力される複数のアナログデータから変換された複数のデジタルデータの中央値を求め、中央値を電解質の測定データとして出力するデータ処理部４６ａと、データ処理部が出力する電解質の測定データをもとに検体に含まれる電解質の濃度を演算する演算部４６ｂとを備えている電解質分析装置及びその測定データ処理方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、電解質分析装置及びその測定データ処理方法に関するものである。

従来、尿や血液等の検体に含まれる電解質を分析する電解質分析装置は、イオン選択性電極（Ion Selective Electrode）を用いて電解質の濃度を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電解質分析装置は、イオン選択性電極と比較電極とを用い、検体を希釈液で希釈した希釈検体の起電力（イオン選択性電極で検出される電位と比較電極で検出される電位との電位差）を測定すると共に、標準液の起電力を測定し、これら希釈検体と標準液の測定データから検体に含まれる電解質の濃度を測定している。

特開２００１−４５８６号公報

ところで、従来の電解質分析装置は、予期しない電気的又は機構的な原因によって、イオン選択性電極や比較電極から出力される測定信号に電圧がパルス状に変化した突発的に生ずるイレギュラーノイズを含むことがあった。このような突発的に生ずるイレギュラーノイズを含むデータは、エラーとなって検体の測定データとして使用することができない。このため、電解質分析装置は、パルス状のノイズデータに該当する検体を再度測定する必要があり、検体の測定に時間が掛かってしまうことからイレギュラーノイズについての対策が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、検体の測定データに含まれる突発的に生ずるイレギュラーノイズを避けて検体を精度良く無駄な時間を掛けずに測定することが可能な電解質分析装置及びその測定データ処理方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る電解質分析装置は、イオン選択性電極から出力されるアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータと、前記イオン選択性電極から出力される複数のアナログデータから変換された複数のデジタルデータの中央値を求め、該中央値を電解質の測定データとして出力するデータ処理手段と、前記データ処理手段が出力する電解質の測定データをもとに検体に含まれる電解質の濃度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２に係る電解質分析装置は、上記の発明において、前記Ａ／Ｄコンバータは、ΔΣ変換方式のＡ／Ｄコンバータであることを特徴とする。

また、請求項３に係る電解質分析装置は、上記の発明において、前記イオン選択性電極は、測定対象の電解質毎に複数存在し、前記Ａ／Ｄコンバータは、前記各イオン選択性電極が出力するアナログデータをそれぞれ時分割で受信することを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項４に係る電界質分析装置の測定データ処理方法は、イオン選択性電極から出力されるアナログデータから変換されたデジタルデータをもとに検体に含まれる電解質の濃度を算出する電界質濃度の測定方法であって、前記イオン選択性電極から出力される複数のアナログデータから変換された複数のデジタルデータの中央値を前記電解質の測定データとすることを特徴とする。

また、請求項５に係る電界質濃度の測定方法は、上記の発明において、前記デジタルデータは、前記アナログデータをΔΣ方式のＡ／Ｄ変換によって求められることを特徴とする。

本発明の電解質分析装置は、データ処理手段が、イオン選択性電極から出力される複数のアナログデータから変換された複数のデジタルデータの中央値を求め、中央値を電解質の測定データとして演算手段に出力し、演算手段が測定データをもとに検体に含まれる電解質の濃度を演算し、本発明の電界質分析装置の測定データ処理方法は、イオン選択性電極から出力される複数のアナログデータから変換された複数のデジタルデータの中央値を電解質の測定データとするので、検体の測定データに含まれる突発的に生ずるイレギュラーノイズを避け、検体を精度良く無駄な時間を掛けずに測定することができるという効果を奏する。

以下に、本発明の電解質分析装置及びその測定データ処理方法にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の電解質分析装置にかかる一実施の形態を示す概略構成図である。図２は、図１に示す電解質分析装置の制御部を示す詳細図である。図３は、図２に示す制御部のデータ処理部が行う複数のデジタルデータをデータ値によりソーティングし、中央値を電解質の測定データとする測定データ処理方法を示す図である。

電解質分析装置は、図１に示すように、検体供給部１、標準液供給部１０、希釈液供給部２０、測定部３０及び制御部４０を備えている。

検体供給部１は、検体容器２に保持された検体を配管３によって移送し、予め設定した量を検体分注ノズル４から希釈槽３１に分注する。

標準液供給部１０は、標準液容器１１内の標準液を配管１２によって分注ノズル１６から希釈槽３１に分注する。標準液供給部１０は、標準液容器１１と分注ノズル１６との間の配管１２に電磁弁１３、シリンジポンプ１４及び電磁弁１５が設けられている。

希釈液供給部２０は、希釈液容器２１内の標準液を配管２２によって分注ノズル２６から希釈槽３１に分注する。希釈液供給部２０は、希釈液容器２１と分注ノズル２６との間の配管２２に電磁弁２３、シリンジポンプ２４及び電磁弁２５が設けられている。

測定部３０は、希釈槽３１に接続した配管３２に測定セル３３及びポンプ３４が設けられている。また、測定セル３３は、比較電極液容器３５から比較電極液を導入する配管３６が下部に接続され、配管３６には電磁弁３７が設けられている。ここで、測定セル３３には、測定対象の電解質毎に複数のイオン選択性電極が存在し、例えば、ナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ），塩素（Ｃｌ）のイオン濃度を測定する３種類のイオン選択性電極と比較電極が収容されている。ここで、３種類のイオン選択性電極と比較電極は、各イオン選択性電極による測定が終了する都度、比較電極による測定が交互に実行される。また、希釈槽３１に分注された検体と希釈液等の液体は、攪拌棒３８によって均一に攪拌される。

制御部４０は、電解質分析装置を構成する各部の動作を制御すると共に、測定セル３３から出力される各イオン濃度に関するデータを処理し、電解質の濃度を演算する。制御部４０は、図２に示すように、プリアンプ４１〜４４、Ａ／Ｄコンバータ４５、処理制御部４６及び通信インタフェース４７を有している。制御部４０は、図１に示すように、キーボード等の入力部５１、ディスプレイパネル等の表示部５２及びプリンタ等の出力部５３と接続されている。

プリアンプ４１〜４４は、前記３種類のイオン選択性電極と比較電極のそれぞれから出力される出力信号（電圧値）を個々に増幅してＡ／Ｄコンバータ４５へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ４５は、マルチプレクサを有しており、プリアンプ４１〜４４のそれぞれから出力されるアナログデータを前記マルチプレクサによって切り替えて順次時分割で受信し、デジタルデータに変換するΔΣ変換方式のＡ／Ｄコンバータである。

処理制御部４６は、図２に示すように、データ処理部４６ａ、演算部４６ｂ、記憶部４６ｃ及び動作制御部４６ｄを有しており、演算処理装置（ＣＰＵ）が使用される。データ処理部４６ａは、Ａ／Ｄコンバータ４５からＮａ，Ｋ，Ｃｌそれぞれのイオン濃度ごとに出力される複数のデジタルデータをソーティングし、ソーティングした複数のデジタルデータの中央値を電解質の測定データとして演算部４６ｂへ出力する。演算部４６ｂは、入力された測定データ（デジタルデータの中央値）をもとに、予めＮａ，Ｋ，Ｃｌそれぞれのイオン濃度ごとに測定した検量線を用いて検体に含まれる電解質の濃度を演算する。記憶部４６ｃは、前記検量線や検体に関する測定値のデータ等を記憶する。動作制御部４６ｄは、電解質分析装置を構成する上述の各部の動作を制御する。

通信インタフェース４７は、この電解質分析装置を他の電解質分析装置に接続し、或いはオンラインネットワークを介してこの電解質分析装置をメーカーのホストコンピュータに接続してデータ等を送受信するインタフェースである。

以上のように構成される電解質分析装置は、制御部４０による制御の下に、以下のようにしてＮａ，Ｋ，Ｃｌそれぞれのイオン濃度を測定し検体に含まれる電界質濃度を測定するが、簡単のため、例えば、Ｃｌイオン濃度に基づく測定データ処理方法について、図４に示すフローチャートを参照して以下に説明する。

先ず、制御部４０は、検体分注ノズル４から検体を、分注ノズル２６から希釈液を、それぞれ希釈槽３１に分注させ、攪拌棒３８によって攪拌して所定濃度の希釈検体を調整する（ステップＳ１０２）。次に、制御部４０は、ポンプ３４を駆動して希釈槽３１内の希釈検体を測定セル３３に吸引させ、Ｃｌ電極と比較電極とによって希釈検体の電位をそれぞれ測定する（ステップＳ１０４）。

このとき、Ｃｌ電極と比較電極が出力したＣｌイオン濃度に関するアナログの電圧値は、プリアンプ４３，４４で個別に増幅された後、前記マルチプレクサによって時分割に切り替えてＡ／Ｄコンバータ４５に入力され、個別にデジタルの電圧値に変換される。

制御部４０は、データ処理部４６ａによってＡ／Ｄコンバータ４５から出力されるＣｌ電極及び比較電極のそれぞれに関する複数の電圧値（デジタルデータ）の中央値を希釈検体の測定データとして演算部４６ｂへ出力する（ステップＳ１０６）。

また、制御部４０は、希釈検体の測定後、ポンプ３４を駆動して希釈槽３１及び測定セル３３の希釈検体を廃棄するが、シリンジポンプ２４を駆動して希釈液を分注し希釈槽３１及び測定セル３３を洗浄する。

次いで、制御部４０は、シリンジポンプ１４を駆動して標準液容器１１内の標準液を分注ノズル１６から希釈槽３１に分注させ、攪拌棒３８によって標準液を攪拌する（ステップＳ１０８）。その後、制御部４０は、ポンプ３４を駆動して希釈槽３１内の標準液を測定セル３３に吸引させ、Ｃｌ電極と比較電極とによって標準液の電位をそれぞれ測定する（ステップＳ１１０）。このとき、Ｃｌ電極と比較電極が出力した標準液に関するアナログの電圧値は、希釈検体の場合と同様に、プリアンプ４３，４４で個別に増幅された後、前記マルチプレクサによって時分割に切り替えてＡ／Ｄコンバータ４５に入力され、個別にデジタルの電圧値に変換される。

そして、制御部４０は、データ処理部４６ａによってＡ／Ｄコンバータ４５から出力されるＣｌ電極及び比較電極のそれぞれに関する複数の電圧値（デジタルデータ）の中央値を標準液の測定データとして演算部４６ｂへ出力する（ステップＳ１１２）。

その後、制御部４０は、データ処理部４６ａが出力したＣｌ電極が測定した希釈検体及び標準液の測定データと比較電極が測定した希釈検体及び標準液の測定データをもとに、演算部４６ｂによって検体に含まれるＣｌイオンに起因する電解質濃度を演算する（ステップＳ１１４）。

このとき、データ処理部４６ａは、例えば、図３に示すように、Ａ／Ｄコンバータ４５から出力されるＣｌイオン濃度に関する複数の電圧値（デジタルデータ）をソーティングし、ソーティングした複数のデジタルデータの中央値を電解質の測定データとして演算部４６ｂへ出力する。これは、標準液に関する複数の電圧値（デジタルデータ）についても同様である。

ここで、Ａ／Ｄコンバータ４５は、ΔΣ変換方式のため、従来使用されているフラッシュ型のＡ／Ｄコンバータに比べて高精度であるが、サンプリング時間が３桁程度長い。このため、突発的に発生するパルス状のノイズが測定データに紛れ込む可能性がフラッシュ型のＡ／Ｄコンバータよりも高い。また、Ａ／Ｄコンバータ４５は、マルチプレクサによって複数の電極のそれぞれから出力される信号を切り替えて受信する。このため、Ａ／Ｄコンバータ４５は、電極ごとにＡ／Ｄコンバータ４５を配置した場合に比べて、各電極から入力される信号を変換したデータ数が１／４に減ってしまう。

従って、複数のデジタルデータの中央値を電解質の測定データとして使用した方が、他の値、例えば、複数のデジタルデータの平均値又は最頻値を使用する場合に比べて突発的に発生するパルス状のノイズの影響を避けることができる。しかも、Ａ／Ｄコンバータ４５は、従来使用されているフラッシュ型のＡ／Ｄコンバータに比べて高精度なデジタルデータを出力するので、中央値を測定データとして使用することにより、デジタルデータの数が少なくても正しい値に近い測定データを得ることができることになる。そこで、本発明の電解質分析装置は、複数のデジタルデータの中央値を電解質の測定データとして演算部４６ｂへ出力するデータ処理部４６ａを設けたのである。

なお、本発明の電解質分析装置は、生化学分析や免疫分析を行う自動分析装置に搭載してもよく、このようにして使用すると自動分析装置の用途が広がる。

また、上述の電解質分析装置は、最良の実施の形態としてΔΣ変換方式のＡ／Ｄコンバータ４５と複数のデジタルデータの中央値を電解質の測定データとするデータ処理部４６ａとを使用した。しかし、本発明の電解質分析装置は、データ処理部４６ａが複数のデジタルデータの中央値を電解質の測定データとするものであれば、ΔΣ変換方式のＡ／Ｄコンバータ４５に代えて、従来のフラッシュ型のＡ／Ｄコンバータを使用しても良いことはいうまでもない。

また、上述の電解質分析装置は、測定セル３３による測定対象のイオンとしてナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ），塩素（Ｃｌ）の各イオンを挙げたが、これらの他に、例えば、水素（Ｈ），カルシウム（Ｃａ），リチウム（Ｌｉ），アンモニウム（ＮＨ4）イオンの濃度を測定するイオン選択性電極を設けることも可能である。

本発明の電解質分析装置にかかる一実施の形態を示す概略構成図である。図１に示す電解質分析装置の制御部を示す詳細図である。図２に示す制御部のデータ処理部が行う複数のデジタルデータをソーティングし、中央値を電解質の測定データとする測定データ処理方法を示す図である。制御部による制御の下に実行される電界質分析装置の測定データ処理方法の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１検体供給部
２検体容器
３配管
４検体分注ノズル
１０標準液供給部
１１標準液容器
１２配管
１３電磁弁
１４シリンジポンプ
１５電磁弁
１６分注ノズル
２０希釈液供給部
２１希釈液容器
２２配管
２３電磁弁
２４シリンジポンプ
２５電磁弁
２６分注ノズル
３０測定部
３１希釈槽
３２配管
３３測定セル
３４ポンプ
３５比較電極液容器
３６配管
３７電磁弁
３８攪拌棒
４０制御部
４１〜４４プリアンプ
４５Ａ／Ｄコンバータ
４６処理制御部
４６ａデータ処理部
４６ｂ演算部
４７通信インタフェース
５１入力部
５２表示部
５３出力部

Claims

イオン選択性電極から出力されるアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記イオン選択性電極から出力される複数のアナログデータから変換された複数のデジタルデータの中央値を求め、該中央値を電解質の測定データとして出力するデータ処理手段と、
前記データ処理手段が出力する電解質の測定データをもとに検体に含まれる電解質の濃度を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする電解質分析装置。
前記Ａ／Ｄコンバータは、ΔΣ変換方式のＡ／Ｄコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の電解質分析装置。
前記イオン選択性電極は、測定対象の電解質毎に複数存在し、
前記Ａ／Ｄコンバータは、前記各イオン選択性電極が出力するアナログデータをそれぞれ時分割で受信することを特徴とする請求項１又は２に記載の電解質分析装置。
イオン選択性電極から出力されるアナログデータから変換されたデジタルデータをもとに検体に含まれる電解質の濃度を算出する電界質分析装置の測定データ処理方法であって、
前記イオン選択性電極から出力される複数のアナログデータから変換された複数のデジタルデータの中央値を前記電解質の測定データとすることを特徴とする電解質分析装置の測定データ処理方法。
前記デジタルデータは、前記アナログデータをΔΣ方式のＡ／Ｄ変換によって求められることを特徴とする請求項４に記載の電界質分析装置の測定データ処理方法。