JP4323259B2 - 電解質分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、電解質分析装置に関し、より詳細には、例えば尿や血清等の試料中の電解質濃度を測定する電解質分析装置に関する。

従来、例えば尿や血清等の試料中の電解質濃度（イオン濃度）を、イオン選択性電極を用いて測定する電解質分析装置、つまり、イオン選択性電極を用いた測定（以下、「ＩＳＥ（Ion Selective Electrodes）測定」ともいう）原理を採用した電解質分析装置が知られている。

このような電解質分析装置は、イオン選択性電極および比較電極を用いて、試料を希釈液で希釈して生成した試料溶液の起電力（イオン選択性電極での電位と比較電極での電位との電位差）を計測するとともに、標準液の起電力を計測し、これら試料溶液と標準液のそれぞれの計測データから試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を測定するものである（例えば、特許文献１参照）。

上記電解質分析装置において、イオン選択性電極での電位は下記式で表される。
Ｅ＝Ｅ₀＋（ＲＴ／ｎＦ）ｌｎａ
ここで、Ｅはイオン選択性電極の電位、Ｅ₀は標準電極電位、ｎは反応に関与するイオン価数、Ｆはファラデー定数、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、ａはイオン活量である。

特開平８−１７８８８５号公報

ところが、上記電解質分析装置における電解質濃度の測定では、上記式から明らかなように、絶対温度（Ｔ）が因子として含まれている。そのため、試料溶液と標準液との間に温度差があると、イオン選択性電極および比較電極を用いて計測した試料溶液の起電力と標準液の起電力との間には、かかる温度差の大きさが重畳して必要以上に大きな差が生じてしまい、試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を正確に測定することができない、という問題があった。この問題について更に述べると、同一の試料から生成した試料溶液が複数あり、一方の試料溶液と標準液との間には温度差がなく、他方の試料溶液と標準液との間には温度差があった場合には、測定結果として得られた一方の試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度と、他方の試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度とは、全く異なったものになってしまう。

そこで、かかる問題に対処すべく、従来の電解質分析装置では、試料溶液および標準液の温度を恒温化するための装置や、試料溶液および標準液の温度を例えばサーミスタ等で検出して、それぞれの検出温度から温度補正を行うための装置等を備えたものが提案されている。

しかしながら、このような恒温化するための装置や、温度補正を行うための装置を備えることは、電解質分析装置全体の大型化を招来するだけでなく、試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度の測定を複雑化させることになり、好ましくはない。

本発明は、上記実情に鑑みて、装置全体を大型化させることなく、試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を正確、かつ容易に測定することができる電解質分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電解質分析装置は、試料を希釈して試料溶液を生成するための希釈液を希釈用容器に供給する希釈液供給手段と、標準液を前記希釈用容器に供給する標準液供給手段と、イオン選択性電極を用いて前記試料溶液および前記標準液のそれぞれの起電力を計測することにより、前記試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を測定する測定手段とを備えた電解質分析装置において、前記希釈液供給手段により供給される希釈液と、前記標準液供給手段により供給される標準液とを互いに熱交換させるための熱交換手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る電解質分析装置は、上記請求項１において、前記希釈液供給手段による前記希釈液の供給と、前記標準液供給手段による前記標準液の供給とが交互に行われることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、熱交換手段が、希釈液供給手段により供給される希釈液と、標準液供給手段により供給される標準液とを互いに熱交換させるので、希釈液と標準液との温度がほぼ等しいものになり、両者の温度差を極めて零に近いものにすることができる。これにより、測定手段により測定される試料溶液と標準液との温度差が生じにくくなり、計測される起電力が試料溶液と標準液との温度差の影響を受ける虞れがない。従って、装置全体を大型化させることなく、試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を正確、かつ容易に測定することができるという効果を奏する。

本発明の請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の発明が奏する効果に加え、次のような効果を奏することができる。希釈液供給手段による希釈液の供給と、標準液供給手段による標準液の供給とが交互に行われるので、標準液が希釈用容器、測定手段の洗浄を兼ねることになる。そのため、洗浄に要する時間を設ける必要がなく、測定時間の短縮化を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電解質分析装置の好適な実施例について詳細に説明する。尚、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例に係る電解質分析装置の構成を簡略的に示した説明図である。この図１において、電解質分析装置は、試料供給手段１０と、希釈液供給手段２０と、標準液供給手段３０と、測定手段４０と、熱交換器（熱交換手段）５０とを備えて構成してある。

試料供給手段１０は、試料容器１１と、試料分注ノズル１２とを備えて構成してある。試料容器１１には、例えば尿や血清等の試料が収容してある。試料分注ノズル１２は、試料容器１１から一定量だけ試料を分取して、希釈用容器６０に分注するものである。

希釈液供給手段２０は、希釈液容器２１と、希釈液分取器２２とを備えて構成してある。希釈液容器２１には、上記試料を希釈するための希釈液が収容してある。この希釈液が試料を例えば約３０倍程度希釈することにより試料溶液が生成されることになる。

希釈液分取器２２は、希釈液導入配管２３を介して希釈液容器２１に連設してあるとともに、希釈液供給配管２４を介して希釈液注出ノズル２５に連設してある。希釈液導入配管２３は、希釈液容器２１から希釈液分取器２２まで希釈液を導くための管路である。希釈液供給配管２４は、希釈液分取器２２から希釈液注出ノズル２５まで希釈液を供給するための管路である。この希釈液供給配管２４には、所定の個所、すなわち希釈液注出ノズル２５との連通個所に希釈液供給バルブ２６が配設してある。希釈液注出ノズル２５は、希釈液供給配管２４からの希釈液を希釈用容器６０に注出するためのものである。

この希釈液分取器２２は、詳細は後述するが、希釈液導入配管２３を通じて希釈液容器２１から所定量だけ希釈液を分取し、希釈液供給配管２４に送出するものである。

標準液供給手段３０は、標準液容器３１と、標準液分取器３２とを備えて構成してある。標準液容器３１には、上記試料溶液の測定に用いるための標準液が収容してある。

標準液分取器３２は、標準液導入配管３３を介して標準液容器３１に連設してあるとともに、標準液供給配管３４を介して標準液注出ノズル３５に連設してある。標準液導入配管３３は、標準液容器３１から標準液分取器３２まで標準液を導くための管路である。標準液供給配管３４は、標準液分取器３２から標準液注出ノズル３５まで標準液を供給するための管路である。この標準液供給配管３４には、所定の個所、すなわち標準液注出ノズル３５との連通個所に標準液供給バルブ３６が配設してある。標準液注出ノズル３５は、標準液供給配管３４からの標準液を希釈用容器６０に注出するためのものである。

この標準液分取器３２は、詳細は後述するが、標準液導入配管３３を通じて標準液容器３１から所定量だけ標準液を分取し、標準液供給配管３４に送出するものである。

測定手段４０は、測定液供給配管４１と、電極部４２と、起電力計測部４３と、測定部４４とを備えて構成してある。測定液供給配管４１は、その一端が希釈用容器６０に連設してあり、その他端が廃液容器６１に連設してある。この測定液供給配管４１には、他端側の個所に測定液吸引部４５が配設してある。測定液吸引部４５は、希釈用容器６０の内部にある測定液、すなわち試料溶液、あるいは標準液を吸引して、廃液容器６１まで送出するためのものである。つまり、測定液供給配管４１は、測定液吸引部４５の作用により、希釈用容器６０の内部にある測定液（試料溶液、標準液）を該希釈用容器６０から廃液容器６１まで導くための管路である。

電極部４２は、測定液供給配管４１の所定の個所、すなわち測定液吸引部４５の配設個所よりも上流側の個所に配設してある。この電極部４２は、イオン選択性電極および比較電極（ともに図示せず）を備えている。イオン選択性電極は、例えばナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン等の特定のイオンに感応して電位を示す電極である。これらイオン選択性電極および比較電極は、測定液供給配管４１の電極部４２の配設個所を通過する測定液（試料溶液、標準液）のそれぞれの電位を示すためのものである。より詳細に説明すると、イオン選択性電極および比較電極は、測定液供給配管４１の電極部４２の配設個所に測定液が通過する場合に、該電極部２２に対して参照液（以下、ＲＥＦ液ともいう）が供給されることにより、通過する測定液のそれぞれの電位を示すためのものである。

起電力計測部４３は、電極部４２を通じて測定液供給配管４１を通過する試料溶液および標準液のそれぞれの起電力を計測するものである。より詳細に説明すると、起電力計測部４２は、測定液供給配管４１を通過する試料溶液に対して、イオン選択性電極が示した電位と、比較電極が示した電位との電位差を計測するとともに、測定液供給配管４１を通過する標準液に対して、イオン選択性電極が示した電位と、比較電極が示した電位との電位差を計測するものである。

測定部４４は、起電力計測部４２で計測した起電力に基づいて、測定液供給配管４１を通過する試料溶液に含まれる被測定成分、例えばナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン等の電解質濃度を測定するものである。

図２〜図３は、本発明の実施例に係る電解質分析装置を構成する熱交換器の一例を示したものであり、図２は平面断面図であり、図３は正面断面図である。以下にこれら図２および図３も用いて熱交換器５０について説明する。熱交換器５０は、上記希釈液供給配管２４を通過する希釈液と、上記標準液供給配管３４を通過する標準液とを互いに熱交換させるためのものである。より詳細に説明すると、熱交換器５０は次のようなものである。熱交換器５０は、熱交換器本体５１と、希釈液通過部５２と、標準液通過部５３とを備えて構成してある。

熱交換器本体５１は、例えばアルミニウム合金等から形成された筐体である。希釈液通過部５２は、希釈液供給配管２４を構成しており、熱交換器本体５１の内部に配設してある。この希釈液通過部５２は、例えばステンレス鋼等からなり、コイル状に巻回された形状を有している。標準液通過部５３は、標準液供給配管３４を構成しており、熱交換器本体５１の内部に配設してある。この標準液通過部５３は、例えばステンレス鋼等からなり、コイル状に巻回された形状を有している。

また、希釈液通過部５２と標準液通過部５３とは、該希釈液通過部５２の内部にある希釈液と、該標準液通過部５３の内部にある標準液とが熱的に接続した状態になる態様で配設してある。つまり、希釈液通過部５２の一部と、標準液通過部５３の一部とが接触した状態で配設してある。

以下に、上記電解質分析装置による試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度の測定について説明する。尚、以下においては、説明の便宜上、希釈液供給バルブ２６および標準液供給バルブ３６は、ともに閉状態になっている。また、初期状態として、希釈液は、希釈液供給配管２４に送出されて滞留しており、標準液は、標準液供給配管３４に送出されて滞留している。

上記電解質分析装置においては、希釈液供給配管２４に滞留する希釈液と、標準液供給配管３４に滞留する標準液とは、熱交換器本体５１（熱交換器５０）の内部において希釈液通過部５２および標準液通過部５３を通じて互いに熱的に接続しているために、熱交換を行う。その結果、希釈液供給配管２４に滞留する希釈液と、標準液供給配管３４に滞留する標準液とは、互いの温度がほぼ等しいものになり、希釈液と標準液との温度差が極めて零に近くなる。

そして、希釈液供給バルブ２６を開状態にして、開通状態になった希釈液供給配管２４に滞留する希釈液を、希釈液注出ノズル２５を通じて希釈用容器６０に注出する。

その後、試料容器１１に収容された試料を、試料分注ノズル１２で一定量だけ分取し、この分取した一定量の試料を希釈液が注出された希釈用容器６０に分注する。これにより、希釈用容器６０では、試料が希釈液によって例えば３０倍程度希釈されて、図示しない撹拌機構によって均一に混合させることにより試料溶液が生成する。

希釈用容器６０で生成した試料溶液を、測定液吸引部４５を作動させて吸引する。これにより、試料溶液は、測定液として測定液供給配管４１を通過することになる。試料溶液が測定液供給配管４１の電極部４２（イオン選択性電極および比較電極）の配設個所を通過する場合に、起電力計測部４３がイオン選択性電極および比較電極を通じて試料溶液の起電力を計測する。つまり、起電力計測部４３は、測定液供給配管４１の電極部４２の配設個所を通過する試料溶液に対して、イオン選択性電極が示した電位と、比較電極が示した電位との電位差を計測する。その後、試料溶液は、廃液容器６１まで導かれて廃棄されることになる。

次に、標準液供給バルブ３６を開状態にして、開通状態になった標準液供給配管３４に滞留する標準液を、標準液注出ノズル３５を通じて希釈用容器６０に注出する。

希釈用容器６０に注出された標準液を、測定液吸引部４５を作動させて吸引する。これにより、標準液は、測定液として測定液供給配管４１を通過することになる。標準液が測定液供給配管４１の電極部４２（イオン選択性電極および比較電極）の配設個所を通過する場合に、起電力計測部４３がイオン選択性電極および比較電極を通じて標準液の起電力を計測する。つまり、起電力計測部４３は、測定液供給配管４１の電極部４２の配設個所を通過する標準液に対して、イオン選択性電極が示した電位と、比較電極が示した電位との電位差を計測する。その後、標準液は、廃液容器６１まで導かれて廃棄されることになる。

測定部４４は、電極部４２および起電力計測部４３を通じて計測した試料溶液の起電力および標準液の起電力に基づいて、試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を測定する。これにより、上記電解質分析装置による試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度の測定は終了する。

以上説明したように、本発明の実施例に係る電解質分析装置によれば、熱交換器５０が、希釈液供給配管２４に滞留する希釈液と、標準液供給配管３４に滞留する標準液とを、互いに熱交換させるので、両者の温度がほぼ等しいものになり、両者の温度差を極めて零に近いものにすることができる。これにより、測定手段４０により測定液として測定される試料溶液と標準液との温度差が生じにくくなり、電極部４２および起電力計測部４３で計測される起電力が試料溶液と標準液との温度差の影響を受ける虞れがない。従って、試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を正確、かつ容易に測定することができる。

上記電解質分析装置によれば、熱交換器５０を希釈液供給配管２４および標準液供給配管３４に配設しただけなので、従来のように試料溶液および標準液の温度を恒温化するための装置や、試料溶液および標準液の温度を検出して、それぞれの検出温度から温度補正を行うための装置等を配設する必要がなく、装置全体を大型化させることがない。また、装置全体に要するコストを低減させることもできる。

また、上記電解質分析装置においては、希釈液を希釈用容器６０に供給して試料溶液を生成し、この試料溶液の起電力を計測した後に、標準液を希釈用容器６０に供給して、この標準液の起電力を計測するので、つまり、希釈液の供給と標準液の供給とが交互に行われるので、標準液が希釈用容器６０、測定液供給配管４１および電極部４２の洗浄を兼ねることになる。そのため、洗浄に要する時間を設ける必要がなく、測定時間の短縮化を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、熱交換器の熱交換器本体の内部には、伝熱効果の高い伝熱媒体を封入しても良い。また、希釈液通過部と、標準液通過部とは、その一部が接しているだけでなく、全長にわたって接していても良い。これにより、希釈液と標準液との熱交換率を十分に高くすることができる。更に、希釈液供給配管の全体を希釈液通過部とし、標準液供給配管の全体を標準液通過部としても良い。これによっても、希釈液と標準液との熱交換率を十分に高くすることができ、しかも、希釈液および標準液とも熱交換後の温度を保持しやすくなる。

以上のように、本発明に係る電解質分析装置は、例えば尿や血清等の試料中の電解質濃度を測定に有用である。

本発明の実施例に係る電解質分析装置の構成を簡略的に示した説明図である。 本発明の実施例に係る電解質分析装置を構成する熱交換器の一例を示した平面断面図である。 本発明の実施例に係る電解質分析装置を構成する熱交換器の一例を示した正面断面図である。

符号の説明

１０ 試料供給手段
１１ 試料容器
１２ 試料分注ノズル
２０ 希釈液供給手段
２１ 希釈液容器
２２ 希釈液分取器
２３ 希釈液導入配管
２４ 希釈液供給配管
２５ 希釈液注出ノズル
２６ 希釈液供給バルブ
３０ 標準液供給手段
３１ 標準液容器
３２ 標準液分取器
３３ 標準液導入配管
３４ 標準液供給配管
３５ 標準液注出ノズル
３６ 標準液供給バルブ
４０ 測定手段
４１ 測定液供給配管
４２ 電極部
４３ 起電力計測部
４４ 測定部
４５ 測定液吸引部
５０ 熱交換器
５１ 熱交換器本体
５２ 希釈液通過部
５３ 標準液通過部
６０ 希釈用容器
６１ 廃液容器

Claims (2)

1. 試料を希釈して試料溶液を生成するための希釈液を希釈用容器に供給する希釈液供給手段と、
   標準液を前記希釈用容器に供給する標準液供給手段と、
   イオン選択性電極を用いて前記試料溶液および前記標準液のそれぞれの起電力を計測することにより、前記試料溶液に含まれる被測定成分の電解質濃度を測定する測定手段と
   を備えた電解質分析装置において、
   前記希釈液供給手段により供給される希釈液と、前記標準液供給手段により供給される標準液とを互いに熱交換させるための熱交換手段を備えたことを特徴とする電解質分析装置。
2. 前記希釈液供給手段による前記希釈液の供給と、前記標準液供給手段による前記標準液の供給とが交互に行われることを特徴とする請求項１に記載の電解質分析装置。

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