JP2019020258A - イオン選択性電極、電解質測定装置、及び電解質測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定液の漏洩による電子部品の故障を防ぐイオン選択性電極を提供する。
【解決手段】イオン選択性電極１は、筐体１１と、筐体内に設けられた第１の領域１４と、筐体内に設けられ、第１の領域とは区切られた第２の領域１５と、筐体内に設けられた流路１２と、第１の領域に向けて開いた流路の開口部を覆うように、第１の領域に設けられた検出部と、第２の領域に設けられた電子部品とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオン選択性電極、その電極を備えた電解質測定装置、及びその装置を備えた電解質測定システムに関する。

イオン選択性電極（ISE：Ion Selective Electrode）は、イオン電極の検出部に生体試料（例えば血清や尿）などの測定液を接触させ、参照電極との電位差を計測することで、試料中の測定対象のイオンの濃度を定量的に測定できる。特に、フロー型イオン選択性電極は、測定液の流れる流路に検出部が設けられており、複数の試料に対する測定を連続して実行できる。そのため、フロー型イオン選択性電極は、医療分野の臨床検査などに用いられており、電解質測定の専用機だけでなく生化学自動分析装置や緊急検体検査装置に含まれる電解質測定装置にも搭載されている。

電解質測定装置は、複数のイオン（例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオンなど）を同時に検出するために、検出するイオンに対応した複数のイオン選択性電極を搭載している。一般的に、これらの電極は、消耗品であり、例えば、２、３ヶ月で使用寿命となり新しい電極に交換される。また、電解質測定装置に搭載されるフロー型イオン選択性電極には、複数のイオン選択性電極が一体で提供される一体型と、それぞれのイオン選択性電極が別個に提供される個別型がある。個別型は、ユーザーの希望の電極のみ交換できるという大きな利点がある。例えば、電解質分析装置に搭載されている複数の電極の中の一つが、使用寿命や不具合発生のため、新しい電極への交換が必要となった場合、一体型は、必然的に正常な他の電極も同時に取り替えられるのに対し、個別型は、交換対象の１つの電極のみを交換することができる。

近年、消耗品であるイオン選択性電極の模倣品の使用防止による誤診断の抑制や、装置不具合発生時の早期復旧のために、イオン選択性電極に追記可能記憶領域を搭載させるニーズが高まっている。例えば、電解質測定装置との接続を許可する情報を当該記憶領域に記録することによって、模倣品の使用による装置故障を防止することができる。また例えば、時間毎の電位差などの装置の稼動情報を追記可能記憶領域に記録させておく。装置不具合発生時に、追記可能記憶領域を搭載したイオン選択性電極を装置メーカが入手することにより、装置稼動情報の解析から不具合内容を特定することができる。これによって、装置の早期復旧が可能となる。

特許文献１には、「被検査対象溶液中の特定イオンの濃度を測定する際に使用されるイオン選択性電極が配設されたイオン選択性電極カートリッジであり、イオン濃度を測定する自動分析装置に対して着脱可能に装着されるイオン選択性電極カートリッジにおいて、イオン濃度と電極出力の対応関係を規定する、前記イオン選択性電極に固有の電極スロープ値を保存する記憶手段を有する」と記載されている。

特許第５５０５４２０号公報

フロー型イオン選択性電極は、測定液を流すための測定液流路をその筐体内部に備える。この測定液流路はイオン選択性電極の筐体内を貫通するように設けられており、流路の壁の一部の領域に設けられた開口部にイオン電極の検出部が設けられている。この検出部に流路内を流れる測定液が接触することで電位を計測することができる。

しかしながら、検出部は、測定液が流れるときの圧力やせん断力によって、破損したり開口部から剥がれたりすることが想定される。このとき、開口部から測定液が漏れ出すと、その測定液は、イオン選択性電極の内部あるいは外部に設けられている追記可能記憶領域などの電子部品に触れ、回路をショートさせるなどの故障を引き起こす可能性おそれがある。特許文献１のイオン選択性電極カートリッジは、イオン選択性電極の近傍の外壁に記憶手段を備えており、イオン選択性電極から測定液が漏れ出すと記憶手段に触れる可能性がある。

本発明の目的は、測定液の漏洩による電子部品の故障を防ぐことのできるイオン選択性電極を提供することにある。

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。

本発明の一態様は、イオン選択性電極であって、筐体と、前記筐体内に設けられた第１の領域と、前記筐体内に設けられ、前記第１の領域とは区切られた第２の領域と、前記筐体内に設けられた流路と、前記第１の領域に向けて開いた前記流路の開口部を覆うように、前記第１の領域に設けられた検出部と、前記第２の領域に設けられた電子部品とを備える。

本発明によれば、測定液の漏洩による電子部品の故障を防ぐことのできるイオン選択性電極を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。 本発明の第６実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。 本発明の第７実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。 各実施形態のイオン選択性電極を適用した電解質測定装置の概略構成例を示す図である。 各実施形態のイオン選択性電極を適用した電解質測定装置の概略構成の他の例を示す図である。 電解質測定装置を備える電解質測定システムの概略構成例を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。本実施形態に係るイオン選択性電極１は、内部溶液を用いたイオン選択性電極である。イオン選択性電極１は、筐体１１と密閉部１３とを有し、筐体１１には測定液を流すための流路１２が貫通して形成されている。図１において、（ａ）は、流路１２に垂直な面を示し、（ｂ）は、流路１２に平行な面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面を示し、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ’断面を示す。

筐体１１には、それぞれ独立した内部空間として、領域１４（本発明の「第１の領域」に相当する）と、領域１５（本発明の「第２の領域」に相当する）と、領域１６とが形成されている。領域１４と領域１５は、筐体１１内の仕切り壁２０を介して区切られている。筐体１１には、領域１４及び領域１５それぞれに通じる開口が密閉部１３側に設けられており、領域１４及び領域１５は、筐体１１に密閉部１３が固定されることにより密閉される。なお、密閉部１３は、領域１４と領域１５を個別に密閉するように２つに分割されていてもよい。領域１４と領域１６は、仕切り壁２１を介して区切られている。領域１５と領域１６は、仕切り壁２２を介して区切られている。

また、筐体１１には、検出部であるイオン感応膜１７と、内部液１８と、配線１９とが設けられている。仕切り壁２１には、流路１２が貫通しており、流路１２の外周壁の一部に設けられた開口部が領域１４に向けて開いている。イオン感応膜１７は、少なくとも一部の領域がこの流路１２の開口部に覆うように、領域１４内に設けられている。内部液１８は、領域１４内に充填されている。配線１９は、仕切り壁２０を貫通して領域１４から領域１５にかけて設けられており、その一端部が内部液１８に接触するように領域１４内に露出し、その他端部が領域１５内に露出している。図示していないが、領域１５内には、電子部品（図示せず）が設置され、配線１９の端部を当該電子部品の端子に接続することができる。イオン感応膜１７の電位の信号は、内部液１８に接触している配線１９の端部に伝わり、さらに配線１９の他端部に伝わり、電子部品に入力される。領域１６は、筐体１１を一体成型する際の精度を向上するための肉盗みとして設けられる空間であり、必須の構成ではない。

なお、筐体１１と密閉部１３の間には、流路１２の開口部から漏れ出した測定液や内部液１８が領域１４から漏れ出さないように、隙間が形成されていないのが望ましいが、これらの液体が漏れ出さない程度の隙間が形成されていてもよい。また、仕切り壁２０の配線１９が貫通する貫通孔と配線１９の間には、液体が領域１４から漏れ出さないように、隙間が形成されていないのが望ましいが、これらの液体が漏れ出さない程度の隙間が形成されていてもよい。

筐体１１及び密閉部１３には、例えば、硬質プラスチックや金属、硬質プラスチックにシリカなどの充填材を充填した複合材料などの材料を用いることができる。筐体１１と密閉部１３の固定方法は、特に限定されず、例えば、接着、接合、溶着、嵌め合わせなどである。具体例としては、振動溶着、超音波溶着、レーザ溶着などの手段で溶着したり、有機材料を含む接着剤で接着したり、スナップフィット形状などの係合部で嵌め合わせたりすることができる。なお、接着剤としては、シリコン、エポキシなどの有機化合物の接着剤や、有機材料の接着剤中にシリカなどの充填材を充填して用いることもできる。また、筐体１１と密閉部１３の間には、スチレン系、オレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、塩化ビニル系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系など有機材料の成分を含む封止部材、これら有機材料の成分を含むエラストマーの封止部材や、天然ゴムやジエン系、シリコンやフッ素などの非ジエン系のゴム材料の封止部材を設置し、密閉性を向上させることもできる。貫通孔と配線１９の間にも、同様に封止部材を設けてもよい。もちろん、接着剤や封止部材の材料は、これらに限定されない。

イオン感応膜１７には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの陽イオン選択性電極の場合は、Pure Appl. Chem., Vol.72, No.10, pp.1851-2082, 2000に記載されているような、例えばクラウンエーテルなどのイオノフォアを含む膜を用いることができ、塩素、炭酸、チオシアン、硝酸、水酸、リン酸、硫酸、ヨウ素などの陰イオン選択性電極の場合は、Pure Appl. Chem., Vol.74, No. 6, pp.923-994, 2002に記載されているようなイオノフォアを含む膜の他に、塩化銀、臭化銀などのハロゲン化銀やイオン交換膜（特開平10-318973、特開平11-132991、特開2003-207476）を用いることができ、参照電極の場合は、多孔質ガラス、セラミックなどを用いることができる。もちろん、イオン感応膜１７の材料は、これらに限定されない。

配線１９には、例えば、金属材料（銀、金、銅、アルミなどの金属材料と、その金属化合物）やカーボンなどの有機化合物、金属材料やカーボンと樹脂材料との複合材料などの、電気的な導電性を有する材料を用いることができる。具体例としては、銀塩化銀電極を用いることができる。

イオン選択性電極１の製造方法の一例としては、筐体１１と密閉部１３をそれぞれ射出成形法などで一体化成形し、仕切り壁２１にイオン感応膜１７を設置し、仕切り壁２０の貫通孔に配線１９を挿入して設置し、領域１５内に電子部品を設置するとともに配線１９と接続し、領域１４内に内部液１８を充填し、最後に密閉部１３を筐体１１に固定して領域１４及び領域１５を密閉する。配線１９は、筐体１１を一体成形する際にインサート成形して一体化してもよい。また、配線１９は複数本設置することもできる。

なお、３次元プリンタなどで密閉部１３を筐体１１の一部として一体化成形する場合には、密閉部１３は必須の構成でない。また、領域１６は、必須の構成ではない。また、流路１２及びイオン感応膜１７の位置は限定されず、例えば仕切り壁２０に設けられてもよい。この場合、仕切り壁２１は、流路１２及びイオン感応膜１７が設置されないので、例えば仕切り壁２１の長さ（図１の上下方向の寸法）を小さくして、イオン選択性電極１を小型化することができる。

第１実施形態のイオン選択性電極１は、イオン感応膜１７及び内部液１８が配置される領域１４と、電子部品が配置される領域１５とを、仕切り壁２０を介して独立した空間として筐体１１内に備える。また、これらの領域１４及び１５は、密閉部１３により密閉されている。これにより、測定液が流路１２を流れる際の圧力やせん断力で、イオン感応膜１７が流路１２の開口部から剥がれて、測定液が領域１４に漏れ出して内部液１８に圧力が加わった場合でも、測定液や内部液１８が領域１５に流れることがないので、電子部品の回路のショートなどの故障や汚損を防止することができる。また、測定液や内部液１８がイオン選択性電極１の外部に流出することがないので、外部の電子部品の故障や汚損を防止することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態と一部の構成が異なる。第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。

図２は、第２実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。図２において、（ａ）は、流路１２に垂直な面を示し、（ｂ）は、流路１２に平行な面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面を示し、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ’断面を示す。

本実施形態に係るイオン選択性電極１Ａは、第１実施形態の配線１９に替えて配線１９Ａを有する。配線１９Ａは、仕切り壁２０と、領域１５を跨いで仕切り壁２０に対向する筐体１１の外壁とを貫通して設けられており、その一端部が内部液１８に接触するように領域１４内に露出し、その他端部がイオン選択性電極１Ａの外部に露出している。図示していないが、イオン選択性電極１Ａの外部には、電子部品が設置され、配線１９Ａの端部を当該電子部品の端子に接続することができる。イオン感応膜１７の電位の信号は、内部液１８に接触している配線１９Ａの端部に伝わり、さらに配線１９Ａの他端部に伝わり、電子部品に入力される。領域１５内には、電子部品が設置されていても、設置されていなくてもよい。配線１９Ａを領域１５内で分岐して、領域１５内の電子部品に接続してもよい。

なお、仕切り壁２０の配線１９Ａが貫通する貫通孔と配線１９Ａの間には、液体が領域１４から漏れ出さないように、隙間が形成されていないのが望ましいが、これらの液体が漏れ出さない程度の隙間が形成されていてもよい。配線１９Ａが貫通する筐体１１の外壁についても同様である。配線１９Ａは、筐体１１を成形した後に仕切り壁２０及び外壁の貫通孔に通してもよいし、筐体１１を一体成形する際にインサート成形して一体化してもよい。また、配線１９Ａは複数本設置することもできる。

なお、配線１９Ａの端部をイオン選択性電極１Ａの外部に引き出せれば、領域１５を跨いで仕切り壁２０に対向する筐体１１の外壁を通す構成に限られない。例えば、配線１９Ａは、領域１４を跨いで仕切り壁２０に対向する筐体１１の外壁を貫通して設けられ、その一端部が内部液１８に接触するように領域１４内に露出し、その他端部が外部に露出していてもよい。すなわち、配線１９Ａは、領域１４を囲む壁部のいずれかの部分を貫通して外部に引き出されてもよいし、隣の領域１５あるいは領域１６を通った後、領域１５あるいは領域１６を囲む壁部のいずれかの部分を貫通して外部に引き出されてもよい。また、イオン選択性電極１Ａには、配線１９Ａに加えて、第１実施形態と同様に配線１９を設けてもよい。

第２実施形態のイオン選択性電極１Ａも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、イオン選択性電極１Ａは、外部の電子部品に信号を出力することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態は、第１実施形態と一部の構成が異なる。第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。

図３は、第３実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。図３において、（ａ）は、流路１２に垂直な面を示し、（ｂ）は、流路１２に平行な面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面を示し、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ’断面を示す。

本実施形態に係るイオン選択性電極１Ｂには、領域１５内に基板３０が設置されている。基板３０には、追記可能記憶領域３１が設けられている。配線１９の端部は、基板３０の端子に接続されている。なお、配線１９を伝わる信号は、イオン感応膜１７の電位を示すアナログ信号であるため、基板３０には、アナログ／デジタル変換などを行うインターフェイス部を設けてもよい。基板３０の入出力部３２は、筐体１１の外壁あるいは密閉部１３を貫通する貫通孔を介して、外部に露出しており、外部の電子部品と接続される。基板３０は、デジタル信号及びアナログ信号の少なくとも一方の信号を、入出力部３２を介して、外部の電子部品に出力したり外部の電子部品から受け付けたりすることができる。入出力部３２を入力部と出力部の別々に設けてもよい。

なお、イオン選択性電極１Ｂには、配線１９に加えて、第２実施形態と同様に配線１９Ａを設けてもよい。このようにすれば、アナログ信号のみを、基板３０を介さずに外部の電子部品に出力することができる。

基板３０は、筐体１１を成形した後に領域１５内に挿入してもよいし、筐体１１を一体成形する際にインサート成形して一体化してもよい。

基板３０には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置を設置することができる。演算装置は、インターフェイス部でアナログ／デジタル変換されたイオン感応膜１７の電位を示すデジタル信号を取得し、入出力部３２を介して外部の電子部品に出力したり、追記可能記憶領域３１に出力してデータとして記録したりすることができる。また、演算装置は、入出力部３２を介して外部の電子部品から入力されたデータを、追記可能記憶領域３１に出力してデータとして記録してもよい。

基板３０には、電子回路基板を用いることができる。例えば、プリント基板やフレキシブル基板やリジッド・フレキシブル基板などである。また、例えば、銅やニッケルや鉄やマンガンなどの金属材料、その金属化合物から成るリードフレームを用いることもできる。

追記可能記憶領域３１には、電源を切っても記憶情報が保持される不揮発性メモリを用いることができる。例えば、ＮＯＲ型フラッシュメモリ、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、強誘電体メモリ（Ferroelectric RAM: FeRAM）、磁気抵抗メモリ（Magnetoresistive RAM: MRAM）、相変化メモリ（Phase Change RAM: PRAM）、抵抗変化型メモリ（Resistive RAM: ReRAM）などである。また、これらの不揮発性メモリを搭載したマイクロＳＤカード、ＳＤカード、ＳＤＨＣカード、ＳＤＨＣメモリカード、ＳＤＸＣメモリカードも用いてもよい。この場合、これらのカードを抜き差しするための開口を、筐体１１の外壁あるいは密閉部１３に設け、基板３０に着脱可能としてもよい。

なお、基板３０には、追記可能記憶領域３１に加え、あるいはその替わりに、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、無線モジュール、無線タグ、及び先述の演算装置のいずれか１つ以上を搭載してもよい。温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、及び演算装置は、入出力部３２を介して信号を外部の電子部品との間で入出力することができる。温度センサ、圧力センサ、及び湿度センサからの信号が、アナログ信号である場合、インターフェイス部でアナログ／デジタル変換されるようにしてもよい。演算装置は、各センサから出力されるセンサ出力情報を、追記可能記憶領域３１に記憶させてもよい。

無線モジュール又は無線タグを搭載する場合は、入出力部３２を設けなくてもよく、各デバイスは、無線モジュール又は無線タグを利用して信号を外部の電子部品との間で入出力することができる。具体例としては、演算装置は、イオン感応膜１７の電位を示すデジタル信号を、無線モジュール又は無線タグを介して外部の電子部品に出力することができる。無線モジュール及び無線タグの通信規格は、例えば、ZigBee、Bluetooth、IEEE802.11b/11a/11g/11n/11ac、IEEE802.11i、IEEE802.11e、NFC（Near Field Communication）、RFID（Radio Frequency Identifier）などである。

温度センサには、例えば、金属酸化物を主原料とし高温にて焼結されるセラミック半導体であるサーミスタ、検出部に用いる金属材料として白金（Pt）などが用いられる白金測温抵抗体、２種類の異なる金属で閉回路を形成し２箇所の接合点に温度差が生じると起電力（電圧）が生じる熱電対、などを用いることができる。

圧力センサには、例えば、抵抗ブリッジを用いて圧力を加えることによって変化する歪み量を電圧変化として検出する歪ゲージ方式の圧力センサ、金属ゲージ薄膜が歪むことによって発生する電気抵抗の変化を検出する薄膜式の圧力センサ、などを用いることができる。

湿度センサには、例えば、湿分を吸湿及び脱湿する感湿材を使用し電極間の電気信号を電気抵抗で捉える高分子抵抗式湿度センサ、湿分を吸湿及び脱湿する感湿材を使用し電極間の電気信号を電気容量で捉える高分子静電容量式湿度センサ、などを用いることができる。

なお、基板３０を用いずに、追記可能記憶領域３１と、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、無線モジュール、無線タグ、及び演算装置のいずれか１つ以上を、領域１５内に設けてもよい。

第３実施形態のイオン選択性電極１Ｂも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、イオン選択性電極１Ｂでは、領域１５に収容された基板３０あるいは電子部品は、外部の電子部品と通信することができる。

［第４実施形態］
第４実施形態は、第３実施形態と一部の構成が異なる。第３実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略し、第３実施形態と異なる構成を中心に説明する。

図４は、第４実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。本実施形態に係るイオン選択性電極１Ｃは、筐体１１Ｃと、密閉部４１と、密閉部４２とを有し、筐体１１Ｃには流路１２が貫通して形成されている。図４において、（ａ）は、流路１２に垂直な面を示し、（ｂ）は、流路１２に平行な面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面を示し、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ’断面を示す。

筐体１１Ｃには、それぞれ独立した内部空間として、領域１４Ｃと、領域１５Ｃとが形成されている。領域１４Ｃと領域１５Ｃは、仕切り壁２０Ｃを介して区切られている。筐体１１Ｃには、領域１４Ｃに通じる開口が密閉部４１側に設けられており、領域１４Ｃは、筐体１１Ｃに密閉部４１が固定されることにより密閉される。筐体１１Ｃには、領域１５Ｃに通じる開口が密閉部４２側に設けられており、領域１５Ｃは、筐体１１Ｃに密閉部４２が固定されることにより密閉される。

仕切り壁２０Ｃには、流路１２が貫通しており、流路１２の開口部が領域１４Ｃに向けて開いている。イオン感応膜１７は、この流路１２の開口部に覆うように、領域１４Ｃ内に設けられている。内部液１８は、領域１４Ｃ内に充填されている。配線１９Ｃは、仕切り壁２０Ｃを貫通して領域１４Ｃから領域１５Ｃにかけて設けられており、その一端部が内部液１８に接触するように領域１４Ｃ内に露出し、その他端部が領域１５Ｃ内に露出している。

イオン選択性電極１Ｃには、領域１５Ｃ内に基板３０Ｃが設置されている。基板３０Ｃには、追記可能記憶領域３１Ｃが設けられている。配線１９Ｃの端部は、基板３０Ｃの端子に接続されている。基板３０Ｃの入出力部３２Ｃは、筐体１１Ｃの外壁あるいは密閉部４２を貫通する貫通孔を介して、外部に露出しており、外部の電子部品と接続される。基板３０Ｃは、デジタル信号及びアナログ信号の少なくとも一方の信号を、入出力部３２Ｃを介して、外部の電子部品に出力したり外部の電子部品から受け付けたりすることができる。

イオン選択性電極１Ｃの材料や製造方法は、上述した各実施形態と同様である。また、領域１５Ｃ内に収容可能な電子部品は、第３実施形態と同様である。なお、イオン選択性電極１Ｃには、配線１９Ｃに加えて、第２実施形態と同様に配線１９Ａを設けてもよい。

第４実施形態のイオン選択性電極１Ｃも、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。また、２つの領域１４Ｃ及び領域１５Ｃに個別に密閉部を設けているので、例えば、領域１５Ｃを密閉したまま領域１４Ｃを開放することできるし、その逆もできる。

［第５実施形態］
第５実施形態は、第１実施形態と一部の構成が異なる。第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。

図５は、第５実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。図５において、（ａ）は、流路１２に垂直な面を示し、（ｂ）は、流路１２に平行な面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面を示し、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ’断面を示す。

本実施形態に係るイオン選択性電極１Ｄは、固体電極を用いたイオン選択性電極である。すなわち、イオン選択性電極１Ｄは、第１実施形態のイオン感応膜１７に替えて固体電極５０を有し、第１実施形態の配線１９に替えて配線１９Ｄを有する。内部液１８は、領域１４に充填されていない。

固体電極５０は、検出部であるイオン感応膜と、イオン吸蔵物質層と、導電性電極とから構成される。イオン感応膜は、流路１２の開口部に覆うように設けられている。イオン吸蔵物質層は、イオン感応膜の流路１２と反対側面に密着して設けられている。導電性電極は、イオン吸蔵物質層の流路１２と反対側面に密着してイオン吸蔵物質層を支持するように設けられている。配線１９Ｄは、仕切り壁２０を貫通して領域１４から領域１５にかけて設けられており、その一端部が領域１４内に露出して導電性電極に接触し、その他端部が領域１５内に露出している。このようにして、配線１９Ｄによって固体電極５０から電位を取り出すことができる。

イオン感応膜は、例えば、塩化ビニル樹脂、可塑剤、リガンド、疎水性アニオンなどを含む。イオン吸蔵物質層は、例えば、イオン吸蔵物質、導電性粒子、接合剤などを含む。

第５実施形態によれば、測定液が流路１２を流れる際の圧力やせん断力で、固体電極５０が流路１２の開口部から剥がれて、測定液が領域１４に漏れ出した場合でも、測定液が領域１５に流れることがないので、電子部品の回路のショートなどの故障や汚損を防止することができる。また、測定液がイオン選択性電極１Ｄの外部に流出することがないので、外部の電子部品の故障や汚損を防止することができる。

［第６実施形態］
第６実施形態は、第２実施形態と一部の構成が異なる。第２実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略し、第２実施形態と異なる構成を中心に説明する。

図６は、第６実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。図６において、（ａ）は、流路１２に垂直な面を示し、（ｂ）は、流路１２に平行な面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面を示し、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ’断面を示す。

本実施形態に係るイオン選択性電極１Ｅは、固体電極を用いたイオン選択性電極である。すなわち、イオン選択性電極１Ｅは、第２実施形態のイオン感応膜１７に替えて固体電極５０を有し、第２実施形態の配線１９Ａに替えて配線１９Ｅを有する。内部液１８は、領域１４に充填されていない。

固体電極５０は、第５実施形態と同様である。配線１９Ｅは、仕切り壁２０と、領域１５を跨いで仕切り壁２０に対向する筐体１１の外壁とを貫通して設けられており、その一端部が領域１４内に露出して導電性電極に接触し、その他端部がイオン選択性電極１Ｅの外部に露出している。

第６実施形態によれば、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。また、イオン選択性電極１Ｅは、外部の電子部品に信号を出力することができる。

［第７実施形態］
第７実施形態は、第３実施形態と一部の構成が異なる。第３実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略し、第３実施形態と異なる構成を中心に説明する。

図７は、第７実施形態に係るイオン選択性電極の概略構成例を示す図である。図７において、（ａ）は、流路１２に垂直な面を示し、（ｂ）は、流路１２に平行な面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面を示し、（ｄ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ’断面を示す。

本実施形態に係るイオン選択性電極１Ｆは、固体電極を用いたイオン選択性電極である。すなわち、イオン選択性電極１Ｆは、第３実施形態のイオン感応膜１７に替えて固体電極５０を有し、第３実施形態の配線１９に替えて配線１９Ｆを有する。内部液１８は、領域１４に充填されていない。

固体電極５０は、第５実施形態と同様である。配線１９Ｆは、仕切り壁２０を貫通して領域１４から領域１５にかけて設けられており、その一端部が領域１４内に露出して導電性電極に接触し、その他端部が領域１５内に露出して基板３０の端子に接続されている。

第７実施形態によれば、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。また、イオン選択性電極１Ｆでは、領域１５に収容された基板３０あるいは電子部品は、外部の電子部品と通信することができる。

［他の実施形態］
図８は、上述の各実施形態のイオン選択性電極を適用した電解質測定装置の概略構成例を示す図である。電解質測定装置１００は、測定ユニット１１０と、制御部１３０と、演算部１４０と、入出力部１５０と、記憶部１６０と、操作部１７０とを備える。

測定ユニット１１０は、希釈槽１１１、検体分注ノズル１１２、希釈液分注ノズル１１３、内部標準液分注ノズル１１４、吸引ノズル１１５、配管１１６、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）選択性電極１１７、カリウムイオン（Ｋ^＋）選択性電極１１８、塩素イオン（Ｃｌ⁻）選択性電極１１９、参照（Ｒｅｆ）電極１２０、上流側流路接続部１２１、下流側流路接続部１２２、配管１２３、ポンプ１２４、及び電位計測部１２５を有する。

各電極１１７〜１２０には、上述の各実施形態で説明したいずれかのイオン選択性電極の構造を採用することができる。各電極１１７〜１２０は、それらの流路１２と上流側流路接続部１２１及び下流側流路接続部１２２の流路とが１列に並んで連通するように（図中の破線で示す）、上流側流路接続部１２１と下流側流路接続部１２２の間に装着される。各電極１１７〜１２０は、個別に交換できるように着脱可能である。

検体分注ノズル１１２、希釈液分注ノズル１１３、及び内部標準液分注ノズル１１４は、それぞれ血液や尿などの検体、希釈液、及び内部標準液を希釈槽１１１に分注吐出する。吸引ノズル１１５は、上下移動でき、希釈槽１１１内の溶液をポンプ１２４の駆動力で吸引する。吸引された溶液は、配管１１６及び上流側流路接続部１２１の流路を通じて電極１１７〜１２０の流路に導入され、さらに、下流側流路接続部１２２の流路及び配管１２３を通じて廃液される。

図８の例では、各電極１１７〜１２０は、アナログ信号の配線１２６とデジタル信号の配線１２７の少なくとも一方で電位計測部１２５と接続されている。電位計測部１２５は、配線１２６及び配線１２７の少なくとも一方からの出力信号に基づいて電位を計測する。配線１２６は、例えば、図２に示した配線１９Ａの端部、図６に示した配線１９Ｅの端部、図３及び図７に示した入出力部３２のアナログ信号端子、あるいは、図４に示した入出力部３２Ｃのアナログ信号端子に接続される。配線１２７は、例えば、図３及び図７に示した入出力部３２のデジタル信号端子、あるいは、図４に示した入出力部３２Ｃのデジタル信号端子に接続される。

なお、制御部１３０、及び演算部１４０も、アナログ信号の配線とデジタル信号の配線の少なくとも一方で、各電極１１７〜１２０と接続されてもよい。

制御部１３０は、検体分注ノズル１１２、希釈液分注ノズル１１３、内部標準液分注ノズル１１４、吸引ノズル１１５、ポンプ１２４、電位計測部１２５等の各ユニットの動作を制御する。制御部１３０は、例えば、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、駆動回路などを含むコントローラ基板により実現することができる。

演算部１４０は、電位計測部１２５から出力される電位を示す信号に基づいて所定の計算処理を実行し、その結果を、入出力部１５０を介して記憶部１６０に記録したり操作部１７０のディスプレイに出力したり、通信部（図示せず）を介して外部の装置に送信したりする。演算部１４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含む演算装置により実現することができる。

入出力部１５０は、制御部１３０及び演算部１４０を入出力装置や記憶装置と接続するインターフェイス装置である。記憶部１６０は、測定結果等のデータを記憶する。記憶部１６０は、例えばハードディスクドライブにより実現することができる。操作部１７０は、ユーザーの操作を受け付けたり、ユーザーに対して情報を出力したりする。操作部１７０は、例えば、キーボードやマウスなどの入力装置と、ディスプレイやスピーカなどの出力装置とにより実現することができる。

各電極１１７〜１２０が追記可能記憶領域３１を備える場合、電位計測部１２５、制御部１３０、又は演算部１４０は、各電極１１７〜１２０から出力される電位を示す信号やその他の信号（例えばセンサ出力）に基づいて得られた電位データやその他のデータを、デジタル信号の配線あるいはアナログ信号の配線を介して各電極の追記可能記憶領域３１に記憶させることができる。アナログとデジタルの変換は、各電極内部で行ってもよいし、電位計測部１２５、制御部１３０、又は演算部１４０で行ってもよいし、電位計測部１２５、制御部１３０、及び演算部１４０とは別のインターフェイス部で行ってもよい。

各電極１１７〜１２０が無線モジュール又は無線タグを備える場合、電位計測部１２５、制御部１３０、又は演算部１４０は、電解質測定装置１００に設けられた無線モジュール又は無線リーダライタ（図示せず）を使って、各電極に対して信号あるいはデータの入出力を行ってもよい。

測定ユニット１１０は、希釈槽１１１、検体分注ノズル１１２、希釈液分注ノズル１１３、内部標準液分注ノズル１１４、吸引ノズル１１５、配管１１６、上流側流路接続部１２１、下流側流路接続部１２２、配管１２３、ポンプ１２４、電磁弁（図示せず）、シリンジ（図示せず）、真空ビン（図示せず）などの構成要素の１つ以上の任意の箇所に、センサを備えてもよい。センサは、例えば、振動測定用センサ、音響測定用センサ、気泡認識センサ、カメラ、圧力センサ、温度センサ、湿度センサなどを含む。この場合、電位計測部１２５、制御部１３０、又は演算部１４０は、各種センサから、振動、音響、気泡、撮影情報、圧力、温度、湿度の情報を取得し、各電極１１７〜１２０の追記可能記憶領域３１に記録してもよい。また、電位計測部１２５、制御部１３０、又は演算部１４０は、測定日時や測定回数などの装置稼動ログ、起電力などの情報を追記可能記憶領域３１に記録してもよい。

図９は、上述の各実施形態のイオン選択性電極を適用した電解質測定装置の概略構成の他の例を示す図である。図８と異なる点を中心に説明する。

図９に示す電解質測定装置１００の測定ユニット１１０Ａは、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）選択性電極、カリウムイオン（Ｋ^＋）選択性電極、及び塩素イオン（Ｃｌ⁻）選択性電極を一体化したイオン選択性電極１１７Ａを備える。イオン選択性電極１１７Ａは、流路１２を連結するように３つのイオン電極の筐体を一体化して構成されるが、イオン感応膜あるいは固体電極が設けられる領域（例えば領域１４）、及び配線（例えば配線１９）は個別に設けられる。電子部品が設けられる領域（例えば領域１５）と密閉部（例えば密閉部１３）は、３つのイオン電極に対して個別に設けられもよいし一体化されてもよい。

なお、一体型のイオン選択性電極１１７Ａは、図９に示すものに限らず、上述した４つの電極１１７〜１２０のうち２つ以上を一体化してもよい。

図１０は、上述の電解質測定装置を備える電解質測定システムの概略構成例を示す図である。図１０の（ａ）に示す電解質測定システム１０００は、上述の電解質測定装置１００と、主に検体の光学計測を行う生化学測定装置２００とを備える。電解質測定システム１０００には、当該システムを操作するための端末などの操作部５００が接続されている。図１０の（ｂ）に示す電解質測定システム２０００は、上述の電解質測定装置１００と、上述の生化学測定装置２００と、免疫を測定するための免疫測定装置３００と、これらの各装置との間で検体を入出力する検体搬送装置４００とを備える。電解質測定システム２０００には、当該システムを操作するための端末などの操作部５００が接続されている。

本発明のイオン選択性電極の各構成要素は、原理的に明らかに同様の目的及び効果を奏するのであれば、図１〜７に示した形状、大きさ、位置等に限定されるものではない。

また、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…イオン選択性電極、１Ａ…イオン選択性電極、１Ｂ…イオン選択性電極、１Ｃ…イオン選択性電極、１Ｄ…イオン選択性電極、１Ｅ…イオン選択性電極、１Ｆ…イオン選択性電極、１１…筐体、１１Ｃ…筐体、１２…流路、１３…密閉部、１４…領域、１４Ｃ…領域、１５…領域、１５Ｃ…領域、１６…領域、１７…イオン感応膜、１８…内部液、１９…配線、１９Ａ…配線、１９Ｃ…配線、１９Ｄ…配線、１９Ｅ…配線、１９Ｆ…配線、２０…仕切り壁、２０Ｃ…仕切り壁、２１…仕切り壁、２２…仕切り壁、３０…基板、３０Ｃ…基板、３１…追記可能記憶領域、３１Ｃ…追記可能記憶領域、３２…入出力部、３２Ｃ…入出力部、４１…密閉部、４２…密閉部、５０…固体電極、１００…電解質測定装置、１１０…測定ユニット、１１０Ａ…測定ユニット、１１１…希釈槽、１１２…検体分注ノズル、１１３…希釈液分注ノズル、１１４…内部標準液分注ノズル、１１５…吸引ノズル、１１６…配管、１１７…ナトリウムイオン（Ｎａ＋）選択性電極、１１７Ａ…イオン選択性電極、１１８…カリウムイオン（Ｋ＋）選択性電極、１１９…塩素イオン（Ｃｌ−）選択性電極、１２０…参照（Ｒｅｆ）電極、１２１…上流側流路接続部、１２２…下流側流路接続部、１２３…配管、１２４…ポンプ、１２５…電位計測部、１２６…配線、１２７…配線、１３０…制御部、１４０…演算部、１５０…入出力部、１６０…記憶部、１７０…操作部、２００…生化学測定装置、３００…免疫測定装置、４００…検体搬送装置、５００…操作部、１０００…電解質測定システム、２０００…電解質測定システム

Claims (17)

1. 筐体と、
   前記筐体内に設けられた第１の領域と、
   前記筐体内に設けられ、前記第１の領域とは区切られた第２の領域と、
   前記筐体内に設けられた流路と、
   前記第１の領域に向けて開いた前記流路の開口部を覆うように、前記第１の領域に設けられた検出部と、
   前記第２の領域に設けられた電子部品と
   を備えるイオン選択性電極。
2. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
   前記筐体に設けられた前記第１の領域及び前記第２の領域のそれぞれに通じる開口を密閉する密閉部
   を備えるイオン選択性電極。
3. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
   前記第１の領域と前記第２の領域の間の壁を貫通して設けられ、一端が前記第１の領域内に露出し、他端が前記第２の領域内に露出して前記電子部品に接続される配線
   を備えるイオン選択性電極。
4. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
   前記第１の領域を囲む壁を貫通して設けられ、一端が前記第１の領域内に露出し、他端が前記筐体の外部に露出して外部の電子部品に接続される配線
   を備えるイオン選択性電極。
5. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
   前記第１の領域に充填された内部溶液と、
   前記筐体に設けられ、一端が前記第１の領域内に露出した配線と
   を備えるイオン選択性電極。
6. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
   前記検出部を含む固体電極と、
   前記筐体に設けられ、一端が前記第１の領域内に露出して前記電子部品に接続される配線と
   を備えるイオン選択性電極。
7. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
   前記流路は、前記第１の領域と前記第２の領域の間の壁に設けられている
   イオン選択性電極。
8. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
   追記可能記憶領域、センサ、無線モジュール、無線タグ、及び演算装置の少なくとも１つを搭載した基板を、前記第２の領域内に備える
   イオン選択性電極。
9. 請求項８に記載のイオン選択性電極の構造であって、
   前記演算装置と、前記追記可能記憶領域とを備える前記基板と、
   前記第１の領域と前記第２の領域の間の壁を貫通して設けられ、一端が前記第１の領域内に露出し、他端が前記第２の領域内に露出して前記基板に接続された配線と、を備え、
   前記演算装置は、前記検出部から出力された信号を前記配線を介して取得し、前記追記可能記憶領域に記憶させる
   イオン選択性電極。
10. 請求項８に記載のイオン選択性電極であって、
    前記追記可能記憶領域と、入出力部とを備える前記基板と、
    前記第１の領域と前記第２の領域の間の壁を貫通して設けられ、一端が前記第１の領域内に露出し、他端が前記第２の領域内に露出して前記基板に接続された配線と、を備え、
    前記検出部から出力された信号は、前記配線及び前記入出力部を介して外部の電子部品へ出力され、前記外部の電子部品から出力された信号は、前記入出力部を介して前記追記可能記憶領域に記憶される
    イオン選択性電極。
11. 請求項８に記載のイオン選択性電極の構造であって、
    前記演算装置と、出力部とを備える前記基板と、
    前記第１の領域と前記第２の領域の間の壁を貫通して設けられ、一端が前記第１の領域内に露出し、他端が前記第２の領域内に露出して前記基板に接続された配線と、を備え、
    前記演算装置は、前記検出部から出力された信号を前記配線を介して取得し、前記出力部を介して外部の電子部品に出力する
    イオン選択性電極。
12. 請求項８に記載のイオン選択性電極であって、
    前記無線モジュール又は前記無線タグを備える前記基板と、
    前記第１の領域と前記第２の領域の間の壁を貫通して設けられ、一端が前記第１の領域内に露出し、他端が前記第２の領域内に露出して前記基板に接続された配線と、を備え、
    前記検出部から出力された信号は、前記無線モジュール又は前記無線タグを介して外部の電子部品へ出力される
    イオン選択性電極。
13. 請求項８に記載のイオン選択性電極であって、
    前記追記可能記憶領域と、入力部とを備える前記基板を備え、
    外部の電子部品から出力された信号は、前記入力部を介して前記追記可能記憶領域に記憶される
    イオン選択性電極。
14. 請求項１３に記載のイオン選択性電極であって、
    前記外部の電子部品から出力される信号は、振動、音響、気泡、撮影情報、圧力、温度、湿度、装置稼動ログ、起電力の少なくとも一つの情報を含む
    イオン選択性電極。
15. 請求項１に記載のイオン選択性電極であって、
    前記筐体は、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）選択性電極、カリウムイオン（Ｋ^＋）選択性電極、塩素イオン（Ｃｌ⁻）選択性電極、及び参照電極の少なくともいずれか２つを一体化した筐体である
    イオン選択性電極。
16. 筐体と、前記筐体内に設けられた第１の領域と、前記筐体内に設けられ、前記第１の領域とは区切られた第２の領域と、前記筐体内に設けられた流路と、前記第１の領域に向けて開いた前記流路の開口部を覆うように、前記第１の領域に設けられた検出部と、前記第２の領域に設けられた電子部品と、を備えるイオン選択性電極
    を備える電解質測定装置。
17. 電解質測定装置を備える電解質測定システムであって、
    前記電解質測定装置は、
    筐体と、前記筐体内に設けられた第１の領域と、前記筐体内に設けられ、前記第１の領域とは区切られた第２の領域と、前記筐体内に設けられた流路と、前記第１の領域に向けて開いた前記流路の開口部を覆うように、前記第１の領域に設けられた検出部と、前記第２の領域に設けられた電子部品と、を備えるイオン選択性電極を備える
    電解質測定システム。

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