JP5331669B2

JP5331669B2 - 電解質分析装置

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Publication number: JP5331669B2
Application number: JP2009278106A
Authority: JP
Inventors: 晴李; 智憲三村; 真一福薗
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: US8871080B2; US20120261260A1; JP2011122823A; CN102648407B; EP2511699B1; WO2011070719A1; CN102648407A; EP2511699A4; EP2511699A1

Description

本発明は、血液，尿などの生体サンプルに含まれるイオン成分を分析する電解質分析装置に係り、特に分析装置の異常を検知できる機構を備えた電解質分析装置に関する。

血液，尿などの生体サンプル中に含まれるナトリウム，カリウム，塩素などのイオン成分を分析する電解質分析装置として、最も普及しているのは、イオン選択電極を用いて、試料中の特定イオンを測定する装置である。このイオン選択電極を用いた電解質分析装置では、予め既知濃度の標準液を測定して、得られた起電力を用いて、スロープが算出され、さらに内部標準液と試料とを交互に測定して、その電位差から試料中の特定イオンの濃度を測定するものである。このような電解質分析装置が例えば特許文献１，２に記載されている。

イオン選択電極を用いる場合、希釈液で試料を一定の割合で希釈したものを測定するため、希釈液の劣化や異物の混入より、標準液の測定データが不良となることがあった。このような現象は試薬の継ぎ足しが行われた場合に発生しやすいことから、試薬の継ぎ足しが行われていない前提で、常に新品の試薬，標準液を用いたキャリブレーション測定を行ってから、試料を測定することが推奨されている。

特開平８−３５９４４号公報特開２００１−４５８６号公報

現実的に、イオン選択電極を用いた電解質分析装置の運用状況はまちまちであり、本来、電解質分析装置の取り扱い説明書に認められていない試薬の継ぎ足しが行われていることがある。使用期限が過ぎた試薬の使用や、試薬開封後に長時間空中に放置され、空中の落下菌による試薬の劣化もある。例えば、このような希釈液を用いて、一定倍率で希釈された既知濃度試料を測定すると、徐々に劣化している希釈液の影響が出ているかを確認する必要がある。そのためには、オペレーターが既知濃度試料を用いたキャリブレーション結果の全てを確認する必要があり、多大な労力を要していた。また、試薬の劣化は徐々に変化した日間変動でもあるので、僅かの変動を見逃さないために、長年の経験と専門知識が必要となり、検知が困難である。

試薬の継ぎ足しが行われている時に、まれに、間違った試薬を混入し、試料の測定結果に異常を来たすこともある。この場合には、異常原因を追究するために、測定プロセスを再確認して、既知濃度試料を複数回測定して、測定結果の再現性，キャリブレーション結果詳細を確認しなければならなかった。このため、電解質分析装置の取り扱いが非常に煩雑であった。

また、電極の使用期限と測定回数が定められているが、こうした使用寿命を越えても、測定の使用は継続されていることもある。例えば、使用寿命を超えた電極を用いた場合には、徐々に変動するイオン選択性，起電力の変化を感知することは困難であった。

本発明の目的は、日々の既知濃度試料を用いたキャリブレーション測定結果を基づき、使用期限の過ぎた又は継ぎ足しなどにより、劣化した試薬，使用寿命を超えた電極の劣化を簡単に確認することができ、測定データの信頼性が高い電解質分析装置を提供することにある。

前記課題に対して、本発明は次のような手段で構成され、課題を解決できる。
（１）イオン選択電極を用いて、試料中にある特定イオン濃度を測定する電解質分析装置においては、既知濃度試料を測定したキャリブレーション結果を記憶し、キャリブレーション結果のスロープ値，内部標準液濃度値，内部標準液の起電力，低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力，キャリブレータの起電力などの経時変化の変動パターンを抽出する。
（２）内部標準液の起電力，低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力とのバランスレートを算出し、バランスレートの経時変化の変動パターンを抽出する。
（３）キャリブレーション結果の変動パターンと起電力バランスレートの変動パターンを合わせて、イオン選択電極を用いた電解質分析装置に記憶された特殊変動パターンと比較して、イオン電極の劣化，試薬の劣化，試薬の異物混入，標準液濃度値入力ミスを判定する。

既知濃度試料を用いたキャリブレーション結果の変動パターンから、電極の劣化，試薬劣化などを簡単に確認することができる。

本発明によれば、日常的に行われている既知濃度試料を用いたキャリブレーション測定結果を活かし、イオン選択電極を用いた電解質分析装置に使用される試薬および電極の劣化，試薬における異物混入，人為的な設定ミスを簡単に確認することができ、トラブル発生前に、諸問題を発見することによって、測定データの信頼性向上を実現することができる。

イオン選択電極を用いる電解質分析装置の概略構成図。実施形態における動作フローチャート。希釈液劣化時の電解質キャリブレーション変動パターン。希釈液異物混入時の電解質キャリブレーション変動パターン。イオン電極劣化時の電解質キャリブレーション変動パターン。比較電極劣化時の電解質キャリブレーション変動パターン。標準液濃度入力ミスによる電解質キャリブレーション変動パターン。

本発明は、臨床検査において、主に血液，尿などの患者検体を測定する際に、イオン選択電極を用いた電解質分析装置の管理システムにおいて、既知濃度試料を測定した電解質キャリブレーション結果の複数項目の変動パターンから変動パターンの特徴を抽出し、内部標準液と低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力間の起電力バランスレートを算出し、起電力バランスレートの変動パターンと電解質キャリブレーション結果の変動パターンを電解質分析装置に保管された特殊変動パターンと比較して、電極および試薬の劣化，試薬における異物の混入，標準液濃度値入力ミスを判定し、警告する手段，管理システムに関するものである。

まず、本発明における既知濃度標準液を測定した電解質キャリブレーション結果とは、スロープ，内部標準液測定濃度，補正係数，内部標準液の測定起電力，低濃度域標準液の起電力，高濃度域標準液の起電力，キャリブレータの測定起電力が対象である。

本発明における変動パターンとは、起電力キャリブレーション結果における各項目のシフト傾向およびドリフト傾向，内部標準液の起電力と低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力から算出された起電力バランスレートのシフト傾向及びドリフト傾向が対象となる。

以下、実例を用いて本発明を具体的に説明する。

図１は、本発明に適用されるイオン選択電極を用いる電解質分析装置の概略構成図である。まず、イオン選択電極を用いる電解質分析の動作を図１で説明する。図１において、試料用容器１０１における試料を試料分注ノズル１０２で、設定された液量を吸引し、希釈槽１０９に吐出する。そして、希釈液ボトル１０３の希釈液を、希釈液の電磁弁１０５、希釈液シリンジ１０４の動作により、希釈槽１０９に吐出し、試料用容器１０１から希釈槽１０９に吐出された試料を希釈する。

そして、希釈槽１０９にある希釈された試料は、シッパーシリンジ１１８，シッパーシリンジ吸引用電磁弁１１７，ピンチバルブ１１３の動作により、ナトリウムイオン選択電極１１０，カリウムイオン選択電極１１１，塩素イオン選択電極１１２へ吸引される。一方、比較電極液ボトル１１６の比較電極液を比較電極液用電磁弁１１５，シッパーシリンジ１１８，シッパーシリンジ吸引用電磁弁１１７の動作により、比較電極１１４へ吸引され、起電力を補正する。

次に、内部標準液ボトル１０６の内部標準液を内部標準液用電磁弁１０８，内部標準液シリンジ１０７の動作により、内部標準液を希釈槽１０９に吐出し、希釈された試料と内部標準液を交互にナトリウムイオン選択電極１１０，カリウムイオン選択電極１１１，塩素イオン選択電極１１２へ移送して、それぞれの起電力を測定する。既知濃度の標準液のキャリブレーション測定により、スロープ感度，内部標準液と既知濃度試料の起電力が得られる。さらに、内部標準液と試料との電位差から濃度を算出する。

試料の濃度及び起電力バランスレートの計算式は下記の通りである。
（１）既知濃度低濃度域標準液／高濃度域標準液を測定したキャリブレーション結果におけるスロープの算出は
ＳＬ＝（ＥＭＦ_H−ＥＭＦ_L）／（LogＣ_H−LogＣ _L）・・・・・・式（１）
ＳＬ：スロープ感度
ＥＭＦ_H：既知高濃度標準液の測定起電力
ＥＭＦ_L：既知低濃度標準液の測定起電力
Ｃ_H：高濃度標準液の既知濃度値
Ｃ _L：低濃度標準液の既知濃度値
（２）内部標準液濃度
Ｃ_IS＝Ｃ _L×１０^a ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
ａ＝（ＥＭＦ_IS−ＥＭＦ_L）／ＳＬ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（３）
Ｃ_IS：内部標準液濃度
ＥＭＦ_IS：内部標準液の起電力
（３）試料の濃度
Ｃ_S＝Ｃ_IS×１０^b ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（４）
ｂ＝（ＥＭＦ_IS−ＥＭＦ_S）／ＳＬ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（５）
Ｃ_S：試料濃度
ＥＭＦ_S：試料の測定起電力
（４）起電力のバランスレート
Balance Ratio＝（ＥＭＦ_H−ＥＭＦ_IS）／（ＥＭＦ_IS−ＥＭＦ_L）・・・式（６）
次に、本発明の実施形態の動作について、図２の動作フローチャートを用いて説明する。この第１の実施形態は、既知濃度試料を用いたキャリブレーション測定を実施する場合の例である。キャリブレーション測定及び測定結果記憶２０１が実施されてから、自動的に各項目の変動傾向パターンの抽出２０２が電解質分析装置に実行される。得られた電解質キャリブレーション結果の各項目の変動パターンを、電解質分析装置に既に保管された特殊の変動パターンと比較して２０３、特殊パターンと一致する場合には、イオン選択電極を用いた電解質分析装置がアラーム２０４を警告する。特殊パターンと一致しない場合
には、電解質精度管理結果の判定２０５のステップに移行する。

図３は本発明による測定値の管理方法に関して、希釈液劣化を管理するシステムの画面例である。

図３を参照するに、１ヶ月間の電解質キャリブレーション結果図を表示して、各項目の変動パターンを抽出，表示を実施する。スロープ３０１と変動パターン３０２，内部標準液の測定濃度値３０３と変動パターン３０４，内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力３０５と変動パターン３０６，キャリブレータの起電力３０７と変動パターン３０８、および起電力のバランスレート３０９とその変動パターン３１０を表示する。塩素イオンの項目のみに、ドリフトとシフトの変動パターンが見られた。内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力３０５においては、三角マーカーは高濃度域標準液の起電力，四角マーカーは低濃度域標準液の起電力，丸マーカーは内部標準液の起電力を表している。上述の例にある線の色，マーカーの形はあくまで例であり、その表現方法に限定されない。

塩素イオンの内部標準液の起電力，低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力３１５およびキャリブレータ３１７の変動パターン３１６と３１８は同様にドリフト変動であるが、ナトリウムイオンとカリウムイオンの起電力は安定である。塩素イオンのスロープ３１２と起電力バランスレート３１８は同様なドリフト変動があるため、希釈液によるものと推定でき、使用期限を越えたものか、または繰り返された試薬継ぎ足しによる希釈液の劣化によるものを確認できる。従って、この場合には、アラーム３２１として発生する。また、表示方法として、アラーム３２１のアイコンをクリックすることにより、アラーム内容と推定原因のコメント３２２を確認する機能を持たせることができる。

図４は本発明による測定値の管理方法に関して、希釈液中にカリウムイオンの混入を管理するシステムの画面例である。

図４を参照するに、２ヶ月間の電解質キャリブレーション結果図を表示して、各項目の変動パターンを抽出，表示を実施する。スロープ４０１と変動パターン４０２，内部標準液の測定濃度値４０３と変動パターン４０４，内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力４０５と変動パターン４０６，キャリブレータの起電力４０７と変動パターン４０８、および起電力のバランスレート４０９とその変動パターン４１０を表示する。カリウムイオンの項目のみに、シフトの変動パターンが見られた。内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力３０５においては、三角マーカーは高濃度域標準液の起電力，四角マーカーは低濃度域標準液の起電力，丸マーカーは内部標準液の起電力を表している。上述の例にある背景色，線の色，マーカーの色はあくまで例であり、その表現方法に限定されない。

カリウムイオンの内部標準液の起電力，低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力３１５においては、内部標準液の起電力と高濃度域標準液の起電力は安定であるが、低濃度域標準液の起電力は、キャリブレータ３１７の変動パターン３１８，起電力バランスレート４１９の変動パターン４２０は同様に高値側シフト変動である。一方、ナトリウムイオンと塩素イオンのキャリブレーション結果の全ては安定であるため、何らかの理由で、希釈液中にカリウムイオンの混入があると推定できる。従って、この場合には、アラーム４２１として発生する。また、表示方法として、アラーム４２１のアイコンをクリックすることにより、アラーム内容と推定原因のコメント４２２を確認する機能を持たせることができる。

図５は本発明による測定値の管理方法に関して、イオン電極の劣化を管理するシステムの画面例である。

図５を参照するに、３ヶ月間の電解質キャリブレーション結果図を表示して、各項目の変動パターンを抽出，表示を実施する。スロープ５０１と変動パターン５０２，内部標準液の測定濃度値５０３と変動パターン５０４，内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力５０５と変動パターン５０６，キャリブレータの起電力５０７と変動パターン５０８、および起電力のバランスレート５０９とその変動パターン５１０を表示する。

カリウムイオンの項目のスロープ５１１の変動パターン５１２のみに、低値側ドリフトが見られた。カリウムイオンのキャリブレーションのほかの項目，起電力バランスレートが安定であり、ナトリウムイオン，塩素イオンの結果が安定であるため、カリウムイオン電極の劣化だと推定でき、使用寿命を超えたときの電極劣化によるものを確認できる。従って、この場合には、アラーム５１３として発生する。また、表示方法として、アラーム５１３のアイコンをクリックすることにより、アラーム内容と推定原因のコメント５１４を確認する機能を持たせることができる。

図６は本発明による測定値の管理方法に関して、比較電極の劣化を管理するシステムの画面例である。

図６を参照するに、１ヶ月間の電解質キャリブレーション結果図を表示して、各項目の変動パターンを抽出，表示を実施する。スロープ６０１と変動パターン６０２，内部標準液の測定濃度値６０３と変動パターン６０４，内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力６０５と変動パターン６０６，キャリブレータの起電力６０７と変動パターン６０８、および起電力のバランスレート６０９と変動パターン６１０を表示する。

スロープ６０２，内部標準液濃度６０４，起電力バランスレート６１０は安定にも関わらず、ナトリウムイオン，カリウムイオン，塩素イオン３項目の標準液起電力６０５とキャリブレータ起電力６０７の変動パターン６０６と６０８は同様に低値側ドリフトが見られたので、３項目に共通に使用されている比較電極劣化による起電力の低下を確認できる。従って、この場合には、アラーム６１１として発生する。また、表示方法として、アラーム６１１のアイコンをクリックすることにより、アラーム内容と推定原因のコメント６１２を確認する機能を持たせることができる。

図７は本発明による測定値の管理方法に関して、標準液濃度入力値を管理するシステムの画面例である。

図７を参照するに、１ヶ月間の電解質キャリブレーション結果図を表示して、各項目の変動パターンを抽出，表示を実施する。スロープ７０１と変動パターン７０２，内部標準液の測定濃度値７０３と変動パターン７０４，内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力７０５と変動パターン７０６，キャリブレータの起電力７０７と変動パターン７０８、および起電力のバランスレート７０９と変動パターン７１０を表示する。

内部標準液及び低濃度域標準液／高濃度域標準液の起電力７０５，キャリブレータの起電力７０７は安定であるのに関わらず、ナトリウムイオンのスロープ７０２と内部標準液濃度７０４及び塩素イオンのスロープ７１４と内部標準液濃度７１６は同様に高値側シフトの変動が見られた。カリウムイオンのスロープは安定であるが、カリウムイオンの内部標準液７１１の変動７１２は低値側シフトが見られた。起電力を用いて、ナトリウムイオン，カリウムイオン，塩素イオンのスロープ、それぞれの内部標準液濃度が算出されるため、起電力が安定であるのに、スロープと内部標準液濃度がシフトするのは、標準液濃度の入力値が間違っていると考えられる。従って、この場合には、アラーム７１７として発生する。また、表示方法として、アラーム７１７のアイコンをクリックすることにより、アラーム内容と推定原因のコメント７１８を確認する機能を持たせることができる。

１０１試料用容器
１０２試料分注ノズル
１０３希釈液ボトル
１０４希釈液用シリンジ
１０５希釈液用電磁弁
１０６内部標準液ボトル
１０７内部標準液用シリンジ
１０８内部標準液用電磁弁
１０９希釈槽
１１０ナトリウムイオン選択電極
１１１カリウムイオン選択電極
１１２塩素イオン選択電極
１１３ピンチバルブ
１１４比較電極
１１５比較電極液用電磁弁
１１６比較電極液ボトル
１１７シッパーシリンジ吸引用電磁弁
１１８シッパーシリンジ

Claims

イオン選択電極を用いて、試料中の特定イオンの濃度を測定する電解質分析装置において、
既知濃度の試料を測定したキャリブレーションにおける内部標準液の起電力，低濃度域標準液の起電力及び高濃度域標準液の起電力から求まる起電力バランスレートを算出するバランスレート算出機構を備え、
前記起電力バランスレートは、（前記高濃度域標準液の起電力−前記内部標準液の起電力）／（前記内部標準液の起電力−前記低濃度域標準液の起電力）から求まることを特徴とする電解質分析装置。
請求項１記載の電解質分析装置において、
更に、既知濃度の試料を測定したキャリブレーションの測定結果の変動パターンを抽出する変動パターン抽出機構と、
該変動パターン抽出機構で抽出された変動パターンと、前記バランスレート算出機構により得られた前記起電力バランスレートの変動パターンとを、予め記憶された特殊パターンと比較する比較機構を備えたことを特徴とする電解質分析装置。
請求項２記載の電解質分析装置において、
既知濃度の試料を測定したキャリブレーションの測定結果における塩素イオンのスロープの高値側ドリフト，内部標準液の起電力の低値側ドリフト，算出された塩素イオンの前記起電力バランスレートの高値側ドリフトの少なくともいずれかに基づいて、希釈液の劣化を判定する判定機構を備えたことを特徴とする電解質分析装置。
請求項２記載の電解質分析装置において、
既知濃度の試料を測定したキャリブレーションの測定結果におけるカリウムイオンのスロープの低値側シフト，内部標準液の起電力の低値側シフト，キャリブレータの起電力，算出されたカリウムイオンの前記起電力バランスレートの高値側シフトの少なくともいずれかに基づいて、希釈液の異物混入を判定する判定機構を備えたことを特徴とする電解質分析装置。
請求項２記載の電解質分析装置において、
既知濃度の試料を測定したキャリブレーションの測定結果におけるスロープの低値側ドリフトに基づいて、イオン選択電極の劣化を判定する判定機構を備えたことを特徴とする電解質分析装置。
請求項２記載の電解質分析装置において、
既知濃度の試料を測定したキャリブレーションの測定結果におけるナトリウムイオン，カリウムイオン，塩素イオンの３項目の内部標準液起電力，低濃度域高濃度域標準液起電力，キャリブレータ起電力の低値側ドリフトの少なくともいずれかに基づき、比較電極の劣化を判定する判定機構を備えたことを特徴とする電解質分析装置。
請求項２記載の電解質分析装置において、
既知濃度の試料を測定したキャリブレーションの測定結果におけるナトリウムイオン，塩素イオンのスロープと内部標準液の高値側シフト，カリウムイオンの内部標準液の低値側シフトの少なくともいずれかに基づき、標準液の濃度値入力ミスを判定する判定機構を備えたことを特徴とする電解質分析装置。