JP2012058117A

JP2012058117A - イオン選択性電極法用２液系校正液および兼用参照電極液

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Publication number: JP2012058117A
Application number: JP2010202675A
Authority: JP
Inventors: Hidetoki Akiyama; 秋山英時
Original assignee: Jokoh Co Ltd
Current assignee: Jokoh Co Ltd
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: JP4621813B1

Abstract

【課題】イオン選択性電極法を原理とする電解質計測系において電解質の計測を行うためには、これまで少なくとも２種類の濃度の異なる校正液および１種類の参照電極液からなる、少なくとも３種類の溶液が必要であった。
【解決手段】校正液の１種類を参照電極液と兼用させることによって最低２種類の校正液系とすることができ、上記課題を解決できた。さらに成分化学種および組成割合を詳細に検討することにより、標準品の計測値を認証値に必要程度近づけることも可能となった。
【選択図】図４

Description

本願発明は、イオン選択性電極法を原理とする電解質計測系における校正液および参照電極液に関するものである。

特定のイオンと選択的に応答する電極をイオン選択性電極（ＩＳＥ＝ＩｏｎＳｅｌｅｃｔｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅ）という。イオン選択性電極と参照電極（または比較電極、照合電極）を電解質溶液あるいは血清等の試料もしくは検体に接触させると両電極間にイオン活量に応じた起電力が生じる。通常、イオン選択性電極法を原理とする電解質計測系においては、計測の正確さを担保するため、試料もしくは検体測定に先立って専用の校正液による校正が行われる。一般的に、校正液は濃度の異なる２種類の液からなり、それら校正液と被計測試料もしくは検体の活量がほぼ等しいと考えられる場合、２濃度の校正液の濃度差に相当する起電力を基準として、被計測試料と２濃度の校正液の内どちらか一方の校正液との間に生じる起電力から、その濃度を逆算する。校正液の濃度の組み合わせは、一般的に、計測対象想定濃度近傍とそれよりも高濃度との組み合わせからなるが、計測対象想定濃度近傍と低濃度、または計測対象想定濃度を中に挟む低濃度と高濃度の組み合わせであっても構わない。また校正液の濃度は必ずしも２濃度である必要はなく、１濃度でも、３濃度でも、それ以上であっても構わない。

イオン選択性電極の内部は、一般に、内部液と呼ばれる濃度既知の電解質溶液で満たされており、イオン選択性電極応答膜（以後、電極膜）によって、計測対象イオンを含んだ試料もしくは検体と隔てられている。電極膜は、理想的には、計測対象イオン以外には応答しないと考えられているが、実際には種々の妨害物質による干渉や試料もしくは検体の電導度、輸率、または浸透圧等の影響を受ける。イオン選択性電極法には、試料もしくは検体を適切な稀釈液で薄めて計測する稀釈法と、稀釈せずにそのまま計測する非稀釈法がある。図１に一般的な計測系を、図２により実際的なフロースルー計測系を示した。フロースルー計測系はもちろん図２以外のタイプであっても構わない。例えば参照電極液をタンク中に内蔵したもの、あるいは電極内に封入したもの、さらに他のタイプであっても構わない。フロースルー計測系は通常、非稀釈法において多く用いられるが、稀釈法において用いられても本質的な問題は生じない。参照電極内部を満たす参照電極液は、理想的には、校正液と試料もしくは検体間で生じる液絡電位（または界面電位、接触電位）を小さくするため、高濃度の液が望ましいとされるが、参照電極液と他の液との濃度差が大きい場合、液の拡散による計測値の時間変動が起こりやすくなるので、実際には、計測対象に相応しい種々濃度や組成の液が選ばれ、また用いられている。参照電極の主な役割は、想定している計測系における基準電位を提供することである。

特開２００６−２６６８９０号公報特開２００６−２８４２８２号公報特開平６−２５８２７７公報開平２−１９７６９公報特開平９−１２７０４４公報特開昭６２−８４９号公報

Ｇ・Ｊ・ムーディー／Ｊ・Ｄ・Ｒ・トーマス共著、宗森信／日色和夫共訳、「イオン選択性電極」、共立出版、昭和５２年０７月２０日（第１版第１刷）花井哲也、「膜とイオン−物質移動の理論と計算」、化学同人、１９８１年０６月１０日（第１版第３刷）喜多英明、魚崎浩平、「電気化学の基礎」、技報堂出版、１９８３年０４月２０日（第１版第１刷）

上記のように、イオン選択性電極法による計測を行うためには、一般的に、少なくとも２種類の濃度の異なる校正液および参照電極液が必要と考えられてきた。しかし、仮に２種類必要な校正液の内どちらか一方を参照電極液と兼用できれば、校正液および参照電極液の製造および供給の点で経済的効果が生じる。図２で示した系では電位計測ごとに参照電極液が消費されるためその効果は格段に大きいが、参照電極液をタンク中に内蔵したもの、あるいは電極内に封入したものの場合であっても、製造段階において１種類の溶液調製が削除されるのであるから、人的、時間的、および物質的な経済上のメリットが生じる。また参照電極液をタンク中に内蔵あるいは電極内に封入したものの場合、計測系の流路部を満たす校正液と参照電極液の濃度等が異なる場合コンタミネーションが生じ、常時新鮮な液が供給される校正液と違ってタンクや電極の大きさによって容量が限定される参照電極液が深刻な影響を受け、試料もしくは検体の計測値が時々刻々と変化していってしまうという重大な不具合が結果として引き起こされる（註：なぜならば、想定している計測系において基準となるべき電位を提供するための参照電極液の濃度がコンタミネーションによって校正液と同組成になるまで経時変化するからである）。しかし、参照電極液が校正液と兼用の場合、そういった被害も回避される。よって、もし可能であるならば、参照電極液と兼用の校正液の発明が期待される。けれども、ある特定の計測系に参照電極液兼用の校正液を適応しようとすれば、たちどころに以下の課題が浮かび上がってくる（註：この先は、主として臨床分野における電解質の計測について記述するが、課題解決における基本的な考え方は、他のどの計測系でも同様である）。

たとえば、臨床分野における電解質の計測においては、計測値のさらなる正確さを担保するため、一般的に、標準品による再校正（補正）が行われる（註：標準品の認証濃度は通常、健常値近傍より低濃度、健常値近傍、健常値近傍より高濃度の、低中高３濃度からなる）。計測系専用の校正液で系を校正後、さらに標準品の認証値によって計測値のさらなる正確さを担保するわけである。その際、校正液によって校正された計測系における標準品の計測値と、より上位の計測法で確認された標準物質の認証値がほぼ同じ値であれば標準品による補正は不用となるが、当然のように差がある場合は補正が必要となる。一般的には、従来型の兼用ではない参照電極液をどちらかの校正液と兼用させた時点で計測値と認証値の一致が崩れる、すなわち計測値の差が生じるため、必ず補正が必要になってしまう（後に比較例で上記を示す）。さて、標準品による補正が不要となった場合、高価な標準品の使用頻度を低減できるという経済的メリットが生じる。ただし、電極膜または系全体の劣化を見積もるため、あらかじめメーカー等によって示された電極および計測系寿命近傍での補正は必要である。また必ず補正が必要とされる計測系では、望ましくは二週間に一回程度の標準品による補正が推奨されるが、これは補正が行われないと、検体計測値の正確さが経時的に担保されないからである。一般的には、計測値と認証値との差が大きいほど補正間隔は短くなる。計測値と認証値の値を必要な範囲で一致させるためには、系に合わせた校正液と参照電極液の濃度および組成の適切な組み合わせが必要であり、その発見だけでも容易なものではない。よって、すでにそれが達成されている校正液と参照電極液（兼用ではない）の組み合わせを単に利用しただけでは参照電極液兼用の校正液系を発明することはできない。

それでは、参照電極液をどちらか一方の校正液と兼用させることは事実上不可能なのかというと、そうではない。たとえば、校正液１（低濃度）と参照電極液を標準品の低濃度もしくは中濃度とし、校正液２（高濃度）を標準品の高濃度として校正液系を構成すれば、当然のように校正後の標準品の計測値は認証値と本質的に等しくなるであろうと推察できる。実際には、経済性および衛生性もしくは廃棄性等の点から標準品を校正液に用いることはなく、一般的には、水溶液系で校正液および参照電極液が構成されることになる。よって、標準品を用いれば難なく達成できると予想される兼用校正液の組成が、水溶液系で見出し得るかどうかをまず検討する必要が生じる。指針としては、電導度、イオンの輸率、浸透圧、イオン種の選定等がまず考えられるが、上記したように、ごく単純な発想からはこれらを導き出すことは不可能である。

さらに、臨床分野において上記組成を考える場合、以下の課題を克服する必要もある。たとえば、測定対象がナトリウムイオン（以後、Ｎａイオン）、カリウムイオン（以後、Ｋイオン）の二種類だった場合、健常人のＮａイオンおよびＫイオン濃度は、それぞれ１４０ｍｍｏｌ／Ｌ（ｍＥｑ／Ｌ）、４ｍｍｏｌ／Ｌ（ｍＥｑ／Ｌ）程度であるから、カリウムイオン選択性電極（以後、Ｋ電極）は、すでにＮａイオンによって無視できない妨害を受けていることになる。Ｋ電極のＮａイオン選択性が仮に１０００倍であったとしても、１４０／１０００＝０．１４ｍｍｏｌ／Ｌ相当の妨害を受けていると算出される。Ｋ電極の選択性は、純粋系では１０００〜５０００倍とも見積もられているが、実際系では５００〜１０００倍程度である。すなわち、この時点において［特許文献１］で示されたような、浸透圧によって校正液濃度を調整する方法、および［特許文献２］で示されたような、測定対象以外の塩を用いて校正液濃度を調整する方法は使用不可となる（註：それぞれ程度は異なるが他の陽イオンの添加および、あらかじめ設定された基準に対する浸透圧の上昇はＫ電極を含む陽イオン電極にプラス方向の妨害を与えるから）。またそれ以外にも、各種電極に干渉するような調整法も採用できない。

その次に課題となる問題は、例えば測定対象が、Ｎａイオン、Ｋイオン、塩化物イオン（以後、Ｃｌイオン。健常人濃度は１００ｍｍｏｌ／Ｌ程度）であった場合に生じる。校正液組成の調整を考える際、Ｎａ電極、Ｋ電極に対する成分調整の方向性とＣｌ電極に対する方向性が逆になる場合が多いからである（註：たとえば、ある基準に対して液のｐＨを上げた場合、陽イオン電極では計測値が下がり、陰イオン電極では計測値が上がる。また電極の種類にもよるが、液膜型電極の場合、浸透圧に対してプラスの影響を受けやすいが、ガラス膜および固体膜型の電極の場合、影響を受け難い）。なお、ここまでＮａイオン、Ｋイオン、Ｃｌイオンについての健常人近傍濃度を、それぞれ１４０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、４．００ｍｍｏｌ／Ｌ、１００．０ｍｍｏｌ／Ｌと想定してきたが、測定範囲をも考慮に入れた場合、それは順に１４０．０±１０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、４．００±４．００ｍｍｏｌ／Ｌ、１００．０±１０．０ｍｍｏｌ／Ｌ程度と想定される。

本願発明は上記課題を解決するためになされたものである。本質的な課題解決方法は以下の通りである。まず、１）参照電極液兼用校正液の前段階系を用いて校正した計測系における陽イオンの計測結果が標準品の認証値近傍となり、かつ陰イオンの計測結果が標準品よりも高濃度となるような系の組成を見つけ出し、ついで、２）その組成から出発して、兼用校正液成分にあらかじめ適切な妨害物質を加える等によって陰イオンの計測値を標準品の認証値近傍となるように組成を再調整するという方法である。ここでとりわけ重要なのは１）であり、各種化合物を組み合わせても１）が達成できなければ、上記解決法は（方法としては正解ではあるとしても）単なるアイデア止まりとなってしまう（註：２）の考え方について若干補足すると、一般的に、Ｃｌ電極のイオン選択性はＮａ電極やＫ電極に比べて低いので、逆にそれを利用した成分調整法を考案したということである。方法としては、これだけでも特許性があると考えられる）。繰り返しになるが、上記をもう少し具体的な課題解決法として記載してみる。まず、１）Ｃｌ電極の存在を考慮せずに成分調整した兼用校正液前段階系によって校正した後の標準品の計測値が、ＮａイオンとＫイオンで認証値に近く、Ｃｌイオンで認証値より高濃度であれば、２）兼用校正液の成分にあらかじめ適切な妨害イオンを加えることによって、Ｃｌイオンの計測値を低下させられるのではないかと発想したわけである（註：なぜならば、Ｃｌ電極を妨害する目的で液の組成を若干変えても、ＮａおよびＫ電極にはほとんど影響が生じないからである）。逆にいえば、ＮａイオンとＫイオンで認証値に近く、Ｃｌイオンで認証値より低濃度の場合、課題は解決されない。以下に、実施例を挙げて、具体的な課題の解決方法を示す。校正液濃度は低濃度（校正液１）を健常人近傍濃度とし、かつその液を参照電極液と兼用し、高濃度（校正液２）は健常人近傍濃度より高濃度、計測対象イオンをＮａイオン、Ｋイオン、Ｃｌイオンの３種類と想定、校正液１兼用参照電極液の、Ｎａイオン濃度、Ｋイオン濃度、Ｃｌイオン濃度を、それぞれ１４０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、４．００ｍｍｏｌ／Ｌ、１００．０ｍｍｏｌ／Ｌ、校正液２の同イオン濃度を、順に１６０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、６．００ｍｍｏｌ／Ｌ、１２０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、両校正液のｐＨを７．４±０．１、バッファ系は特にこだわらないが、一例としてグッドバッファー系とその他の系を用い、Ｃｌ電極調整用の妨害イオンには、主として、硝酸イオン、アジ化物イオン、フッ化物イオン、またはそれらイオンの組み合わせを用い、上記１）を達成するための成分として、主として、ギ酸イオン、乳酸イオン、フッ化物イオン、マレイン酸イオン、またはそれらイオンの組み合わせを用いた参照電極液兼用校正液系によって、課題が解決された。なお、Ｃｌ電極に対する妨害物質は他の陰イオンに限定されない。たとえば、イオン化はしないが水に溶解して妨害を与えるような化学種であれば利用可能ということである。加えて指摘すれば、計測対象がカルシウムイオン（以後、Ｃａイオン。健常人で、１．５ｍｍｏｌ／Ｌ程度）やマグネシウムイオン（以後、Ｍｇイオン。同、０．５ｍｍｏｌ／Ｌ程度）等の陽イオンの場合のＣａ電極とＭｇ電極に対する対処法は本質的にはＫ電極に対する方法と同じであり、また重炭酸イオン（以後、ＨＣＯ_３イオン、同２４ｍｍｏｌ／Ｌ程度）等の陰イオンの場合のＨＣＯ_３電極に対する対処法も本質的にはＣｌ電極に対する方法と同じである。さらに当然のごとく、上記内容および下記実施例は本願発明を実施するための形態の一例に過ぎず、本願発明を限定するものではない。

ここで、先行技術文献と本願発明の対比を試みる。結論からいえば、いずれの文献においても本願発明と本質的な同一点または類似点は見出せなかった。詳細を以下に示す。

特許文献１には、請求項１、００１１、００３４において３液系が記載されているが２液系の記載はなく、また校正液兼用の参照電極液の開示もない。また、浸透圧、校正液、組成、参照電極液、濃度、差、ずれ、補正、ナトリウム電極といった用語が用いられており、用語そのものに関する限り同一性はあるが、いずれにしても校正液を参照電極液兼用とした２液系ではなく、標準的な３液系に過ぎない。

特許文献２には、要約の課題、請求項１、請求項２において、イオン選択性電極、電解質、校正液、組成、差、イオン、参照電極液、濃度、イオン濃度、表示、測定値、ずれ、実用、解消、陰イオン、影響、補正、陽イオン、塩といった用語が用いられており、用語そのものに関する限り同一性はあるが、校正液を参照電極液兼用とした２液系ではなく、標準的な３液系に過ぎない。

特許文献３には、ナトリウムイオン及びカリウムイオン濃度の測定の記載があるが、校正液を参照電極液兼用とした２液系ではなく、標準的な３液系に過ぎない。

特許文献４には、特許請求の範囲１項において、ナトリウム及びカリウムの標準系が記載されているが、校正液を参照電極液兼用とした２液系ではなく、塩橋を用いた３液系であるに過ぎない。

特許文献５には、０００８において、ナトリウムイオンの測定例が記載されているが、濃度が本願発明とは異なり、また校正液を参照電極液兼用とした２液系でもない（比較電極液、内部標準液、希釈液ボトルを有する３液系）。

特許文献６には、特に、請求項、第２頁右上欄［発明の概要］〜第３頁右下欄第２行（第１〜４図参照)において、イオン選択性電極及び基準電極を用いたイオン濃度分析装置において、較正液（校正液）を基準電極の内部液（参照電極液）と兼用する技術思想が開示されている。また較正液として、さらに別の溶液を用いても良い旨の記載がある。ただし特許文献６の内容を詳細に吟味すると、特許文献６では、まず電極校正における２液の校正液が想定されていないことがわかる。例えば引用例の第２頁右下には『溶液の導入順序がまず最初に送り込まれた較正液（Ｉ）→再度［同じ較正液が送り込まれてなる］較正液（ＩＩ）→被検液の場合、較正液（Ｉ）→較正液（ＩＩ）の時点では［両者とも同じ較正液ではあるが］較正液（Ｉ）は基準電極（３６）の内部液の役割、較正液（ＩＩ）はイオン選択性電極（３７）の較正液として用いられて基準電位の較正がなされる』（［］は本願明細書作成者による）という記載があり、また第１図に示された『３５…較正液』もただ１種類であることから、１種類の溶液で『イオン電極』の『較正』および『基準電極』の『較正』（ここでは特許文献６の図１における『内部液』の役割を示す）を兼ねさせようという発想だと推定される。この点において、そもそものはじめから２液の校正液を想定している本願発明とはまったく異なるものであるといわざるを得ない。また仮に『３５…較正液』を交換してなる２液系であると仮定した場合でも、第２図のごとき計測系においては２液目それ自体が『イオン電極』の『較正』および『基準電極』の『較正』を兼ねるものであり、本願発明の『濃度の異なる２種類の校正液から構成される校正液系であって、前記校正液の１種類が参照電極液と兼用（請求項１参照）』するという発明の構成とはまったく異なるものであるといわざるを得ない。換言すれば、異なった『内部液』＝異なった『基準電位』で行う『イオン電極』の『較正』は無意味であって、２液系が成立していないということである。しかるに現時点においては、イオン選択性電極法を原理とする電解質計測系において、濃度の異なる２種類の校正液を用いて系を校正することは当該技術分野において周知であると考えられることから、特許文献６記載の技術思想を採用し、校正液の１種類を参照電極液と兼用させるようにすることは当業者が容易に想到する事項であると特許審査官に判定される可能性がある。しかし特許文献６の実施例において示された較正液の構成は本願発明において以下に示されるような構成とはまったく異なっており、本願発明の進歩性を脅かすようなものではない。

上記の組成を持つ校正液および参照電極液（兼用）が発明されたことにより、これまで少なくとも計測値の正確さを担保するために３種類必要であった校正液（→２種類）と参照電極液（→１種類）からなる校正液系の液数を２種類に減らすことができた。また同校正液系を用いて計測系を校正することにより、校正後の標準品の計測値が日本臨床化学会・血液ガス・電解質専門委員会における許容差限界値の指針（絶対値）（Ｎａ：±２ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｋ：±０．２ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｃｌ：±２ｍｍｏｌ／Ｌ）以内の差（ずれ）で計測可能となった（註：ここでいう標準品とは、一般社団法人・検査医学標準物質機構（略称：ＲｅＣＣＳ）が販売する一次実試料標準物質（ＪＣＴＬＭ国際トレーサビリテイ合同委員会登録の高位標準物質）、イオン電極用一次実試料標準物質ＪＣＣＲＭ１１１（Ｎａ、Ｋ、Ｃｌ）、および、電解質、イオン電極用認証標準物質＜厚生労働省告示１２０号による体外診断薬申請の際の性能確認のための標準品＞、電解質認証実用標準物質ＪＣＣＲＭ３２１、イオン電極用認証実用標準物質（冷凍品）ＪＣＣＲＭ１２１、イオン電極用認証実用標準物質（冷蔵品）ＪＣＣＲＭ１２２、さらに株式会社常光が販売するイオン電極用認証実用標準物質ＩＳＥ−ＣＲＳ等を指す）。

イオン選択性電極法を原理とする一般的な計測系を示した図である。イオン選択性電極法を原理とする一般的な計測系の中でより実際的なフロースルー計測系の一例を示した図である。比較例１、２、および実施例１Ｃの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。比較例１、２、および実施例１Ｃの計測結果をグラフ化した図である。実施例１Ａ、１Ｂ、１Ｃの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例１Ａ、１Ｂ、１Ｃの計測結果をグラフ化した図である。実施例２Ａ、２Ｂ、２Ｃの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例２Ａ、２Ｂ、２Ｃの計測結果をグラフ化した図である。実施例１Ａ−２Ｃ、１Ａ−２Ｂ、１Ａ−２Ａの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例１Ａ−２Ｃ、１Ａ−２Ｂ、１Ａ−２Ａの計測結果をグラフ化した図である。実施例１Ｂ−２Ｃ、１Ｂ−２Ｂ、１Ｂ−２Ａの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例１Ｂ−２Ｃ、１Ｂ−２Ｂ、１Ｂ−２Ａの計測結果をグラフ化した図である。実施例１Ｃ−２Ｃ、１Ｃ−２Ｂ、１Ｃ−２Ａの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例１Ｃ−２Ｃ、１Ｃ−２Ｂ、１Ｃ−２Ａの計測結果をグラフ化した図である。実施例２Ａ−１Ｃ、２Ａ−１Ｂ、２Ａ−１Ａの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例２Ａ−１Ｃ、２Ａ−１Ｂ、２Ａ−１Ａの計測結果をグラフ化した図である。実施例２Ｂ−１Ｃ、２Ｂ−１Ｂ、２Ｂ−１Ａの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例２Ｂ−１Ｃ、２Ｂ−１Ｂ、２Ｂ−１Ａの計測結果をグラフ化した図である。実施例２Ｃ−１Ｃ、２Ｃ−１Ｂ、２Ｃ−１Ａの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例２Ｃ−１Ｃ、２Ｃ−１Ｂ、２Ｃ−１Ａの計測結果をグラフ化した図である。実施例１Ｄ、２Ｄの成分組成および標準品の計測結果を示した図である。実施例１Ｄ、２Ｄの計測結果をグラフ化した図である。

校正液濃度は低濃度（校正液１）を健常人近傍濃度とし、かつその液を参照電極液と兼用させた。高濃度（校正液２）は健常人近傍濃度より高濃度とした。計測対象イオンは検体検査において代表的なＮａイオン、Ｋイオン、Ｃｌイオンの３種類とした。計測系には図２に示したフロースルー系を用いた。Ｎａ電極、Ｋ電極には、それぞれの感応物質を、クラウンエーテル、バリノマイシンとするものを用いた。Ｃｌ電極には、特許第３９７００３２号公報および特許第３９７５０８６号公報記載のものを用いた。校正液１兼用参照電極液の、Ｎａイオン濃度、Ｋイオン濃度、Ｃｌイオン濃度は、それぞれ１４０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、４．００ｍｍｏｌ／Ｌ、１００．０ｍｍｏｌ／Ｌとし、校正液２の同イオン濃度は、順に１６０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、６．００ｍｍｏｌ／Ｌ、１２０．０ｍｍｏｌ／Ｌとなるようにした。両校正液のｐＨは７．４±０．１となるように調整し、バッファ系にはグッドバッファー系とその他の系の２系統を用いた。Ｃｌ電極調整用の妨害イオンには、主として、硝酸イオン、アジ化物イオン、フッ化物イオン、あるいはそれらイオンの組み合わせを用いた。アジ化物イオンは防腐剤としての効果も期待して使用した。ＮａおよびＫ電極調整用の成分には、主として、ギ酸イオン、乳酸イオン、フッ化物イオン、マレイン酸イオン、あるいはそれらイオンの組み合わせを用いた。標準品には、株式会社常光製のイオン電極用認証実用標準物質ＩＳＥ−ＣＲＳ（低中高３濃度仕様、凍結品）を用いた。標準品の計測値と認証値の差は、日本臨床化学会・血液ガス・電解質専門委員会における許容差限界値の指針（絶対値）（Ｎａ：±２ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｋ：±０．２ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｃｌ：±２ｍｍｏｌ／Ｌ）以内を目標とした。より広い濃度範囲を想定した目標値は、計測値が１００ｍｍｏｌ／Ｌ以上である計測対象については絶対値で２パーセント以内、同測定値が１００ｍｍｏｌ／Ｌ未満である計測対象については絶対値で５パーセント以内の範囲で一致することを想定した。なお当然のごとく、上記内容および下記の実施例は本願発明を実施するための形態の１例に過ぎず、本願発明を限定するものではない。

［比較例１］

本願発明の効果を比較する比較例１として、校正液１、校正液２、参照電極液（校正液と兼用ではない）からなる図３記載の成分組成の校正液系を調製し、計測系をそれらの校正液系で校正後、標準品を計測し、認証値との差を比較した（図４）。図中の記号の意味は以下である。ＨＥＰＥＳ（２−［４−（２−ヒドロキシメチル）−１−ピペラジル］エタンスルホン酸）、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＨＣＯＯＮａ（ギ酸ナトリウム）、ＬａｃＮａ（乳酸ナトリウム）、ＴＥＡ（トリエタノールアミン）、ＣＨ_３ＣＯＯＨ（酢酸ナトリウム）、ＮａＮＯ_３（硝酸ナトリウム）、ＨＮＯ_３（硝酸）、ＮａＮ_３（アジ化ナトリウム）、Ｆ−９４−ＸおよびＦ−９６−Ｘ（ＩＳＥ−ＣＲＳのロット番号。Ｘには数値が入る）。

［比較例２］

比較例１の校正液１を参照電極液と兼用させた校正液系を比較例２とし、同様の検証を行った（図３、４）。

［実施例１］

図５に示した成分組成の校正液系を調製し、１Ａ（主として硝酸ＮａでＣｌ電極に対する成分を調整）、１Ｂ（主として硝酸でＣｌ電極に対する成分を調整）、１Ｃ（主としてアジ化ＮａでＣｌ電極に対する成分を調整。以後、記号ＡＢＣは同様の意味を示す。なお、記号１はグッド系バッファであることを示す）のそれぞれについて、同様の検証を行った（図５、図６）

［実施例２］

図７に示した成分組成の校正液系を調製し、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ（記号２は非グッド系バッファであることを示す）のそれぞれについて、同様の検証を行った（図７、図８）。

［参照例１］

実施例１と実施例２のそれぞれの校正液１と２を用いて、実施例が異なる校正液が組み合わされた校正液系を調達し、上記と同様の検証を行った。簡単のため、以下に示すような記号１系と記号２系の組み合わせのみを検証した。１Ａ−２Ｃ、１Ａ−２Ｂ、１Ａ−２Ａ（図９、１０）、１Ｂ−２Ｃ、１Ｂ−２Ｂ、１Ｂ−２Ａ（図１１、１２）、１Ｃ−２Ｃ、１Ｃ−２Ｂ、１Ｃ−２Ａ（図１３、１４）、２Ａ−１Ｃ、２Ａ−１Ｂ、２Ａ−１Ａ（図１５、１６）、２Ｂ−１Ｃ、２Ｂ−１Ｂ、２Ｂ−１Ａ（図１７、１８）、２Ｃ−１Ｃ、２Ｃ−１Ｂ、２Ｃ−１Ａ（図１９、２０）。

［実施例３］

実施例１、２では、主としてギ酸イオンおよび乳酸イオンの性質を用いて校正液に含まれる測定対象陽イオンの成分調製を行ったが、それ以外の系も検討して実施例３とした（註：１）陽イオンで計測値と認証値がほぼ等しく、かつ２）陰イオンで高くなる、という、本願校正液系の最初の実施において特に重要な成分化学種がこの２種であった）。結果的には、ギ酸＆乳酸系の代わりとしてフッ化ナトリウム系およびフッ化ナトリウム＆マロン酸ナトリウム系を発見した。図２１に示した成分組成の校正液系を調製し、１Ｄ（主としてフッ化Ｎａとアジ化物ＮａでＣｌ電極に対する成分を調整）、２Ｄのそれぞれについて、同様の検証を行った（図２１、図２２）。図中の記号の意味は以下である。ＮａＭａｌｏｎａｔｅ（マロン酸ナトリウム）、ＮａＦ（フッ化ナトリウム）。なお、ここでは１）を達成するためのフッ化物イオンの組み合わせ相手としてマロン酸イオンを用いたが、これは使用しないことも含めて代替可能である。また当然推察されるように、ギ酸イオン、乳酸イオン、フッ化物イオンと他のイオンをそれぞれ組み合わせることによっても（もちろん種類は限定されるが）１）を達成することができる。

［結果と考察］

比較例１では標準品の計測値と認証値との差は目標の範囲内に収まっているが、比較例１の校正液１を参照電極液と兼用させた比較例２では、すべてのイオン種において低中高いずれかの濃度の差が目標範囲からはみ出してしまうことが確認された。実施例１および２では、すべての組み合わせにおいて上記の差が目標の範囲内に収まっていることが確認された。特にＮａイオンとＣｌイオンでは±１．５ｍｍｏｌ／Ｌ以内に収まっており、またＫイオンでも±０．１８ｍｍｏｌ／Ｌ以内に収まっていた（註：さらに詳細な成分調整を行えば、より差を小さくできる可能性がある）。参照例では、全１８種類の組み合わせのうち４種類（１Ａ−２Ｂ、１Ｂ−２Ｃ、１Ｂ−２Ｂ、１Ｂ−２Ａ）のそれぞれで、Ｃｌイオンの計測値がわずかに目標の範囲外となった（最大で−０．８ｍｍｏｌ／Ｌ（１Ａ−２Ｂ））。これはこの系ではＣｌ電極に対する成分調製が上手くいかないということではなく、実施例１、２に用いた校正液１、２を、それ以上の調整を行うことなく単に組み合わせとして調達して用いたことに起因すると推察できる。範囲外となった濃度範囲はいずれも標準品の低濃度であり、それがより低い値として計測されているので、さらに以下のような成分調整を行えば、その値が解消されると考えられる。まず、ａ）Ｃｌ電極に対する妨害イオン濃度を校正液１については下げて、標準品・中濃度の認証値との差がほぼゼロとなるところまで持っていき、ついで、ｂ）校正液２でもやはり下げるのだが、認証値との差が若干マイナスとなる程度まで持っていく。そうすれば、ｃ）２種類の校正液の濃度範囲（健常人近傍および高濃度）から３種類の標準品（低濃度、健常人近傍、高濃度）の低濃度範囲の調整が可能となるはずである（註：系によっては不可能な場合もある）。陽イオン電極に対するギ酸イオンと乳酸イオン以外の成分調整用化学種を検討した実施例３でも、すべての組み合わせにおいて標準品の計測値と認証値との差が目標の範囲内に収まることが確認された。今回の検証では記載した組み合わせにおける検討しか行えなかったが、実施例１＆２と実施例３で使用したそれぞれの成分を組み合わせた校正液組成も、もちろん可能である。さらに利用可能な他の化学種が将来的に発見されるかもしれない。また今回の検証実験では見出すことができなかったが、イオン化はしないが水に溶けてＣｌ電極に妨害を与える化学種であれば、Ｃｌ電極に対する調整用物質として利用可能である。

イオン選択性電極法を原理とする電解質計測系における経済的な校正液系として利用可能である。

１電解質溶液

２イオン選択性電極

３内部液

４イオン選択性応答膜

５電位差計

６内極

７参照電極

８参照電極液

９液絡部

１０校正液１

１１校正液２

１２参照電極液

１３検体

１４作用電極

１５液膜

１６内部液

１７内極

１８参照電極

１９内極

２０液グランド

２１発生電位

２２接触界面

２３廃液

Claims

イオン選択性電極法を原理とする電解質計測系において、濃度の異なる２種類の校正液から構成される校正液系であって、前記校正液の１種類が参照電極液と兼用であり、かつ前記２種類の校正液において、校正液濃度は、計測対象成分の少なくとも１種類が低濃度であるところの校正液１が計測対象想定濃度であり前記計測対象成分の少なくとも１種類が高濃度であるところの校正液２が計測対象想定濃度より高濃度、あるいは前記校正液１に含まれる前記計測対象成分の少なくとも１種類が計測対象想定濃度より低濃度であり前記校正液２に含まれる前記計測対象成分の少なくとも１種類が計測対象想定濃度、あるいは前記校正液１に含まれる前記計測対象成分の少なくとも１種類が計測対象想定濃度より低濃度であり前記校正液２に含まれる前記計測対象成分の少なくとも１種類が計測対象想定濃度より高濃度であることを特徴とする、前記電解質計測系における２液系の校正液および兼用参照電極液であり、前記２液系の校正液および兼用参照電極液において、臨床分野における前記計測対象想定濃度であるところの健常人近傍濃度が、少なくとも、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオンのそれぞれについて、順に１４０．０±１０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、４．００±４．００ｍｍｏｌ／Ｌ、１００．０±１０．０ｍｍｏｌ／Ｌであり、前記健常人近傍濃度より低濃度が、健常人近傍濃度より、順に２０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、４．００ｍｍｏｌ／Ｌ、２０．０ｍｍｏｌ／Ｌ低く、前記健常人近傍濃度より高濃度が、健常人近傍濃度より、順に２０．０ｍｍｏｌ／Ｌ、４．００ｍｍｏｌ／Ｌ、２０．０ｍｍｏｌ／Ｌ高いことを特徴とする、前記電解質計測系における２液系の校正液および兼用参照電極液。
請求項１記載の２液系の校正液および兼用参照電極液において、陰イオン電極用調整成分は、主として、硝酸イオン、アジ化物イオン、フッ化物イオン、あるいはそれらイオンの組み合わせからなり、陽イオン電極用調整成分は、主として、ギ酸イオン、乳酸イオン、フッ化物イオン、マレイン酸イオン、あるいはそれらイオンの組み合わせからなり、さらに上記の調整によって、校正液の１種類が参照電極液と兼用である前記校正液１および校正液２を用いて前記電解質計測系を校正後の標準品の計測値が、標準品の認証値と、計測値が１００ｍｍｏｌ／Ｌ以上である計測対象については絶対値で２パーセント以内、同測定値が１００ｍｍｏｌ／Ｌ未満である計測対象については絶対値で５パーセント以内の範囲で一致できるように、主となるそれぞれの陰イオン電極用調整成分の濃度が、硝酸イオン５．０〜８．０ｍｍｏｌ／Ｌ、アジ化物イオン４．２５〜１１．０ｍｍｏｌ／Ｌ、フッ化物イオン２５．０〜２６．０ｍｍｏｌ／Ｌ、主となるそれぞれの陽イオン電極用調整成分の濃度が、ギ酸イオン１７．０〜３４．０ｍｍｏｌ／Ｌ、乳酸イオン２．０〜２９．０ｍｍｏｌ／Ｌ、フッ化物イオン２５．０〜２６．０ｍｍｏｌ／Ｌ、マレイン酸イオン４．０〜５．０ｍｍｏｌ／Ｌとなるように調製されていることを特徴とする、前記電解質計測系における２液系の校正液および兼用参照電極液。