JP5349343B2

JP5349343B2 - 希釈液、電解質測定装置、および電解質測定方法

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Publication number: JP5349343B2
Application number: JP2010006283A
Authority: JP
Inventors: 邦章矢部
Original assignee: A&T Corp
Current assignee: A&T Corp
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2030-01-14
Also published as: JP2011145175A

Description

この発明は、希釈液、電解質測定装置、および電解質測定方法に関する。

イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する電解質測定装置が考案されている（たとえば下記特許文献１参照。）。

特開２００８−１０７２０１号公報

しかしながら、従来技術では、試料に含まれている遊離脂肪酸などの疎水性物質（親油性物質）が、Ｃｌ（クロル）イオン選択膜に付着することによって、Ｃｌイオン選択膜の性能が劣化してしまい、電解質測定装置の測定精度の低下を招いていた。

たとえば、血清中のＣｌイオンの濃度を検出する例を説明すると、電解質測定装置のＣｌイオン選択電極には、＋に荷電されているＣｌイオン選択膜が用いられる。これにより、Ｃｌイオン選択膜は、血清に含まれている−に荷電されているＣｌイオンを引き寄せ、当該Ｃｌイオン選択膜の内部に取り込む。電解質測定装置は、この際にＣｌイオン選択電極と参照電極との間に生じる電位差を測定することにより、試料に含まれているＣｌイオンの濃度を算出する。

ここで、血清に含まれている遊離脂肪酸は、Ｃｌイオンと同様に−に荷電されている。このため、Ｃｌイオン選択膜は、遊離脂肪酸も引き寄せ、当該Ｃｌイオン選択膜の表面に付着してしまう。Ｃｌイオン選択膜の表面に付着した遊離脂肪酸は親水性が低いため、緩衝液中に溶出しづらく、Ｃｌイオン選択膜に付着したままとなってしまう。こうした現象は、特に劣化したＣｌイオン選択膜で認められる。遊離脂肪酸がＣｌイオン選択膜に付着することで、膜表面が設計よりも疎水性となってしまうため、後の測定の検体中に−に荷電した疎水性物質が高濃度に含まれている場合は、測定値を実際の値よりも高く測定してしまう。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する際に、試料に含まれている疎水性物質がイオン選択膜に付着することを抑制し、測定精度の低下を抑制することができる希釈液、電解質測定装置、および電解質測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる希釈液は、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する際に、前記試料を希釈するために用いられる希釈液であって、前記試料に含まれる疎水性物質を、グルコースから構成される環の内側で保持し、イオン選択膜に対する前記疎水性物質の付着を抑制するためのシクロデキストリンを含有したことを特徴とする。

この発明によれば、試料に含まれている疎水性物質をシクロデキストリンに保持させることで、疎水性物質がイオン選択膜に付着することを抑制することができる。このため、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する際の妨害物質の影響を抑制することができる。

また、この発明にかかる希釈液は、前記シクロデキストリンの含有率を０．０１〜５重量％としたことを特徴とする。

この発明によれば、シクロデキストリンの含有率を０．０１〜５重量％としたことで、過大な測定値が報告されてしまうことを抑制することができる。

また、この発明にかかる希釈液は、前記シクロデキストリンの含有率を１重量％としたことを特徴とする。

この発明によれば、シクロデキストリンの含有率を１重量％としたことで、過大な測定値が測定されてしまうことを抑制することができる。こうした効果はシクロデキストリン含有率に比例して認められるが、高濃度のシクロデキストリンの存在により希釈液の粘性が増してしまい、測定精度が低下することも判明している。そのため、上記の抑制効果と、測定精度との兼ね合いを確認することが必要であり、シクロデキストリンの含有率を１重量％とした。

また、この発明にかかる電解質測定装置は、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する電解質測定装置であって、前記試料を希釈するための希釈液として、請求項１から３のいずれかに記載の希釈液を用いたことを特徴とする。

この発明によれば、試料に含まれている疎水性物質をシクロデキストリンに保持させることで、疎水性物質がイオン選択膜に付着することを抑制することができる。このため、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する際の測定精度の低下、Ｃｌイオン選択膜の過度な劣化、偽高値の報告を抑制することができる。

また、この発明にかかる電解質測定方法は、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する電解質測定方法であって、前記試料を希釈するための希釈液として、請求項１から３のいずれかに記載の希釈液を用いたことを特徴とする。

この発明によれば、試料に含まれている疎水性物質をシクロデキストリンに保持させることで、疎水性物質がイオン選択膜に付着することを抑制することができる。このため、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する際の測定精度の低下を抑制することができる。

本発明によれば、イオン選択膜の性能劣化の原因となる疎水性物質がイオン選択膜へ付着することを抑制できるため、イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する際の測定精度の低下を抑制することができる。

本発明の電解質測定装置の装置構成を示す図である。測定手段の具体的な構成を示す図である。実施例１におけるＣｌイオン濃度の測定結果を示す図である。実施例２におけるＣｌイオン濃度の測定結果を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる希釈液、電解質測定装置、および電解質測定方法の好適な実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる電解質測定装置１００の装置構成を示す図である。電解質測定装置１００は、供給手段１１０、希釈手段１２０、および測定手段１３０を備える。供給手段１１０は、試料を供給する。希釈手段１２０は、供給手段１１０によって供給された試料を希釈液で希釈する。測定手段１３０は、イオン選択電極法を用いて、希釈液で希釈された試料に含まれている電解質の濃度を測定する。以下、各部の具体的な構成を説明する。

供給手段１１０は、試料容器１１２および分注装置１１６を備える。試料容器１１２には、試料１１３が貯留されている。たとえば、試料容器１１２は、サンプルテーブル上に設けられている。本実施形態では、試料１１３に血清を用いているが、これに限定されるものではない。分注装置１１６は、試料容器１１２から、試料１１３を所定量吸入する。そして、分注装置１１６は、吸入した試料１１３を、希釈用容器１２４内へ注入する。

具体的には、分注装置１１６は、分注ノズル１１６Ａ、可動式クレーン１１６Ｂ、ポンプ１１６Ｃ、および配管１１６Ｄを有する。可動式クレーン１１６Ｂは、分注ノズル１１６Ａを保持する。配管１１６Ｄは、ポンプ１１６Ｃと分注ノズル１１６Ａとを接続する。可動式クレーン１１６Ｂは、所定の吸入位置に移動することにより、分注ノズル１１６Ａを試料容器１１２上に移動させる。

この状態において、ポンプ１１６Ｃが配管１１６Ｄ内に負圧を発生させることにより、分注ノズル１１６Ａは、試料容器１１２から試料１１３を所定量吸入する。さらに、可動式クレーン１１６Ｂが所定の注入位置に移動することにより、分注ノズル１１６Ａを希釈用容器１２４上に移動させる。この状態において、ポンプ１１６Ｃが配管１１６Ｄ内に正圧を発生させることにより、分注ノズル１１６Ａは、試料容器１１２から吸入した試料１１３を、希釈用容器１２４内へ注入する。

希釈手段１２０は、希釈液容器１２２、希釈用容器１２４、ポンプ１２６、および撹拌装置１２８を備える。希釈液容器１２２には、希釈液１２３が貯留されている。希釈液１２３は、イオン選択電極法を用いて試料１１３の電解質濃度を測定する際に、試料１１３を希釈するための希釈液として用いられる。たとえば、希釈液１２３には、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン水溶液、ホウ酸水溶液、モノメタノールアミン水溶液、ジエタノールアミン水溶液、トリエタノールアミン水溶液や、ＭＯＰＳ、ＨＥＰＥＳなどのグッド緩衝液が用いられる。

ポンプ１２６は、希釈液容器１２２から、希釈液１２３を所定量吸入する。そして、ポンプ１２６は、吸入した希釈液１２３を、希釈用容器１２４内へ注入する。撹拌装置１２８は、希釈用容器１２４に注入された試料１１３と希釈液１２３とを撹拌する。これにより、希釈用容器１２４内では、試料溶液１２５が生成される。試料溶液１２５とは、希釈液１２３によって希釈された試料１１３を示す。

試料溶液１２５は、希釈用容器１２４から測定手段１３０へ取り込まれる。そして、試料溶液１２５は、測定手段１３０によって、当該試料溶液１２５の電解質濃度が測定される。その後、試料溶液１２５は、測定手段１３０から排出され、廃棄される。なお、測定手段１３０は、希釈用容器１２４内に貯留されている状態の試料溶液１２５から、直接、当該試料溶液１２５の電解質濃度を測定するものであってもよい。

図２は、測定手段１３０の具体的な構成を示す図である。測定手段１３０は、配管２００、イオン選択電極２１０Ａ−Ｃ、参照電極２２０、電位差計２３０、および算出部２４０を備える。配管２００は、その内部を、希釈用容器１２４から取り出された試料溶液１２５が通過する。

各イオン選択電極２１０は、試料溶液１２５における特定のイオンの濃度に応じた電位差を検出する。たとえば、イオン選択電極２１０Ａは、試料溶液１２５におけるＮａ（ナトリウム）イオンの濃度に応じた電位差を検出する。また、イオン選択電極２１０Ｂは、試料溶液１２５におけるＫ（カリウム）イオンの濃度に応じた電位差を検出する。また、イオン選択電極２１０Ｃは、試料溶液１２５におけるＣｌ（クロル）イオンの濃度に応じた電位差を検出する。

各イオン選択電極２１０は、容器２１２、電極２１４、電解液２１６、イオン選択膜２１８を有する。容器２１２の内部には、電極２１４が設けられている。電極２１４は、電位差計２３０に電気的に接続されている。また、容器２１２の内部には、電極２１４が浸かるように、電解液２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃが注入されている。電解液２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃには、塩化カリウム溶液などが用いられる。容器２１２の内部の一端は、配管２００の内部に通じている。容器２１２の内部と配管２００の内部との境界には、それぞれイオン選択膜２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃが設けられている。

イオン選択膜２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃは、試料溶液１２５に含まれている特定のイオンを選択的に透過させる。たとえば、イオン選択電極２１０Ａが備えるイオン選択膜２１８は、試料溶液１２５に含まれているＮａイオンを選択的に透過させる。また、イオン選択電極２１０Ｂが備えるイオン選択膜２１８は、試料溶液１２５に含まれているＫイオンを選択的に透過させる。また、イオン選択電極２１０Ｃが備えるイオン選択膜２１８Ａ、２１８Ｂ、２１８Ｃは、試料溶液１２５に含まれているＣｌイオンを選択的に透過させる。

参照電極２２０は、容器２２２、電極２２４、電解液２２６、短絡部２２８を有する。容器２２２は筒状を有する。容器２２２の内部には、電極２２４が設けられている。電極２２４は、電位差計２３０に電気的に接続されている。また、容器２２２の内部には、電極２２４が浸かるように、電解液２２６が注入されている。電解液２２６には、塩化カリウム溶液などが用いられる。容器２２２の内部の一端は、配管２００の内部に通じている。容器２２２の内部と配管２００の内部との境界には、短絡部２２８が設けられている。短絡部２２８は、電解液２２６と試料溶液１２５とを接触させる。

このような構成を有する測定手段１３０においては、試料溶液１２５が配管２００の内部を通過することで、参照電極２２０と、各イオン選択電極２１０との間に、特定のイオンの濃度に応じた電位差が生じる。電位差計２３０は、この電位差を測定する。算出部２４０は、電位差計２３０によって測定された電位差に基づいて、特定のイオンの濃度を算出する。

たとえば、参照電極２２０とイオン選択電極２１０Ａとの間には、Ｎａイオンの濃度に応じた電位差が生じる。電位差計２３０は、この電位差を測定する。算出部２４０は、電位差計２３０によって測定された電位差に基づいて、Ｎａイオンの濃度を算出する。

また、参照電極２２０とイオン選択電極２１０Ｂとの間には、Ｋイオンの濃度に応じた電位差が生じる。電位差計２３０は、この電位差を測定する。算出部２４０は、電位差計２３０によって測定された電位差に基づいて、Ｋイオンの濃度を算出する。

また、参照電極２２０とイオン選択電極２１０Ｃとの間には、Ｃｌイオンの濃度に応じた電位差が生じる。電位差計２３０は、この電位差を測定する。算出部２４０は、電位差計２３０によって測定された電位差に基づいて、Ｃｌイオンの濃度を算出する。

ここで、本実施形態の希釈液１２３は、イオン選択膜２１８に対する疎水性物質の付着を抑制するためのシクロデキストリンを含有している。シクロデキストリンとは、既知のとおり、グルコースが環状につながっているものであり、環状オリゴ糖ともいう。

シクロデキストリンにおいて、複数のグルコースによって形成される環の内側は疎水性を有する。このため、シクロデキストリンを希釈液１２３に配合することで、当該シクロデキストリンは、試料溶液１２５内において、試料１１３に含まれていた遊離脂肪酸などの疎水性物質を、当該シクロデキストリンを構成するグルコースの環の内側で保持する。このように、本実施形態の希釈液１２３は、シクロデキストリンが疎水性物質を保持することで、イオン選択膜２１８に対する疎水性物質の付着を抑制することができる。

なお、本実施形態では、シクロデキストリンとして、６個のグルコースが環状につながっているαシクロデキストリンを用いているが、これに限定するものではない。たとえば、シクロデキストリンとして、７個のグルコースが環状につながっているβシクロデキストリン、８個のグルコースが環状につながっているγシクロデキストリンを用いてもよい。

図３は、実施例１におけるＣｌイオン濃度の測定結果を示す図である。実施例１は、シクロデキストリンの含有率を０重量％、１重量％、および３重量％とした場合のそれぞれについて、電解質測定装置１００による一連の電解質分析処理を、５０回連続しておこなった。そして、これを３回繰り返しおこない、各測定回について、測定対象ごとのＣＶ値を算出した。ＣＶ値とは、測定値の散らばりを示す変動係数であって、ＣＶ値＝標準偏差／平均値×１００によって求められる。

図３に示すように、シクロデキストリンの含有率を０重量％とした場合、Ｃｌイオン濃度についてのＣＶ値は、０．０７１、０．０８９、０．１０１である。また、シクロデキストリンの含有率を１重量％とした場合、Ｃｌイオン濃度についてのＣＶ値は、０．１３５、０．１１５、０．１１５である。また、シクロデキストリンの含有率を３重量％とした場合、Ｃｌイオン濃度についてのＣＶ値は、０．１６７、０．５１９、０．１８９である。電解質測定装置においては、測定値のばらつき精度を重要視した場合、ＣＶ値が０．３を超えることは好ましくない。すなわち、図３に示す測定結果から、シクロデキストリンの含有率を３重量％以上とすることは好ましくないことが判明した。したがって、測定値のばらつき精度を重要視するのであれば、シクロデキストリンの含有率を１〜３重量％とし、より好ましくは１重量％とすることが好ましいことが判明した。

図４は、実施例２におけるＣｌイオン濃度の測定結果を示す図である。実施例２では、シクロデキストリンの含有率を０重量％、０．１重量％、０.０１重量％、および１重量％とした場合のそれぞれについて、試料に含まれているＣｌイオン濃度を、電解質測定装置１００によって複数回測定し、それぞれの測定値について、実値との誤差を求めた。

図４に示すグラフにおいて、縦軸はＣｌイオン濃度の測定値（ｍｍｏｌ／Ｌ）を示し、横軸は実値との誤差（ｍｍｏｌ／Ｌ）を示す。また、円形（図中○）のプロットは、シクロデキストリンの含有率を０重量％とした場合の値を示す。また、四角形（図中□）のプロットは、シクロデキストリンの含有率を１重量％とした場合の値を示す。また、三角形（図中△）のプロットは、シクロデキストリンの含有率を０．１重量％とした場合の値を示す。また、ばつ形（図中×）のプロットは、シクロデキストリンの含有率を０．０１重量％とした場合の値を示す。

図４に示すように、シクロデキストリンの含有率を０重量％とした場合、実値との誤差は、４．５〜２０．１（ｍｍｏｌ／Ｌ）の範囲内に分布している（図中○）。シクロデキストリンの含有率を１重量％としたことで、実値との誤差の分布を、２．３〜１２．９（ｍｍｏｌ／Ｌ）の範囲内に抑えることができた（図中□）。シクロデキストリンの含有率を０．１重量％としたことで、実値との誤差の分布を、２．４〜１４．４（ｍｍｏｌ／Ｌ）の範囲内に抑えることができた（図中△）。シクロデキストリンの含有率を０．０１重量％としたことで、実値との誤差の分布を、３．８〜２３．１（ｍｍｏｌ／Ｌ）に抑えることができた（図中×）。このように、シクロデキストリンを加えることで、実値との誤差の分布の広がりを抑制することができることが判明した。

以上説明したように、本実施形態の電解質測定装置１００によれば、希釈液１２３にシクロデキストリンを含有させたことで、イオン選択電極法を用いて試料１１３の電解質濃度を測定する際の測定精度の低下を抑制することができる。

特に、シクロデキストリンの含有率を０．０１〜５重量％とした希釈液１２３を用いることで、過大な測定値が測定されてしまうことを抑制することができる。

また、シクロデキストリンの含有率を１重量％とした希釈液１２３を用いることで、さらに、測定値のばらつき精度の低下、および実値との誤差の分布範囲の広がりを抑制することができる。

以上のように、本発明にかかる希釈液、電解質測定装置、および電解質測定方法は、イオン選択電極法を用いて尿や血清などの試料の電解質濃度を測定する際に有用である。

１００電解質測定装置
１１０供給手段
１１２試料容器
１１３試料
１１６分注装置
１２０希釈手段
１２２希釈液容器
１２３希釈液
１２４希釈用容器
１２５試料溶液
１２６ポンプ
１２８撹拌装置
１３０測定手段
２００配管
２１０イオン選択電極
２１２容器
２１４電極
２１６電解液
２１８イオン選択膜
２２０参照電極
２２２容器
２２４電極
２２６電解液
２２８短絡部
２３０電位差計
２４０算出部

Claims

イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する際に、前記試料を希釈するために用いられる希釈液であって、
前記試料に含まれる疎水性物質を、グルコースから構成される環の内側で保持し、イオン選択膜に対する前記疎水性物質の付着を抑制するためのシクロデキストリンを含有したことを特徴とする希釈液。
前記シクロデキストリンの含有率を０．０１〜５重量％としたことを特徴とする請求項１に記載の希釈液。
前記シクロデキストリンの含有率を１重量％としたことを特徴とする請求項２に記載の希釈液。
イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する電解質測定装置であって、
前記試料を希釈するための希釈液として、請求項１〜３のいずれか一つに記載の希釈液を用いたことを特徴とする電解質測定装置。
イオン選択電極法を用いて試料の電解質濃度を測定する電解質測定方法であって、
前記試料を希釈するための希釈液として、請求項１〜３のいずれか一つに記載の希釈液を用いたことを特徴とする電解質測定方法。