JP7466864B2 - Quantitative measurement device, quantitative measurement method, quantitative measurement program, and dialysis system - Google Patents

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Description

本発明は、ターゲット物質と、このターゲット物質の酸化電位に近い酸化電位を有する第2物質とを含む被検査液について、ターゲット物質の定量を行うための定量装置、定量方法、及び、定量プログラムに関し、特に、前記被検査液としての透析排液についてターゲット物質の定量を行うための透析システムに関する。 The present invention relates to a quantitative measurement device, a quantitative measurement method, and a quantitative measurement program for quantifying a target substance in a test liquid containing a target substance and a second substance having an oxidation potential close to the oxidation potential of the target substance, and in particular to a dialysis system for quantifying a target substance in a dialysis effluent as the test liquid.

特許文献1に記載の尿酸測定装置は、作用電極、参照電極、及び、対電極を空間部に有する尿酸測定センサ本体と、上記空間部内に被測定液が供給され、作用電極、参照電極、及び、対電極からの信号を検出制御する信号制御検出部と、この検出部で検出制御された信号が供給され、この信号から物質を分析する分析装置とを備え、上記作用電極は陽極酸化処理されたダイヤモンド薄膜電極で構成されている。特許文献1の尿酸測定装置では、上記構成によって、尿酸の測定において尿酸とアスコルビン酸との明確な識別を図ろうとしている。 The uric acid measuring device described in Patent Document 1 includes a uric acid measuring sensor body having a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode in a space portion, a signal control detection unit that detects and controls signals from the working electrode, the reference electrode, and the counter electrode when a liquid to be measured is supplied into the space portion, and an analysis device that receives a signal detected and controlled by the detection unit and analyzes substances from the signal, and the working electrode is composed of an anodized diamond thin film electrode. With the above configuration, the uric acid measuring device in Patent Document 1 aims to clearly distinguish between uric acid and ascorbic acid in the measurement of uric acid.

特開2001-147211号公報JP 2001-147211 A

しかしながら、特許文献1に記載の尿酸測定装置においては、作用電極に対して陽極酸化処理という、電極の修飾処理が必要であり、装置の製造工程が複雑となり、製造コストが増加し、また、装置の使用開始後においては陽極酸化皮膜のメンテナンスが必要となるという問題がある。 However, the uric acid measuring device described in Patent Document 1 requires anodizing, a process for modifying the working electrode, which complicates the manufacturing process of the device, increases manufacturing costs, and requires maintenance of the anodized film after the device begins to be used.

そこで本発明は、電極に対する修飾処理を行うことなく、妨害物質が併存する被検査液に対してターゲット物質の定量を可能とする定量装置、定量方法、及び、定量プログラム、さらに、透析排液中のターゲット物質である尿酸の定量を可能とする透析システムを提供することを目的とする。特に、本願の発明者らは、電極を修飾することがなく、マルチ電位ステップボルタンメトリー(Multi Potential Step Voltammetry)により、妨害成分であるアスコルビン酸を酸化・除去した後に尿酸を選択的に検出する可能性を検討し、より簡便で迅速な定量手法を確立できた。以下に示す実施形態、実施例、及び参考例においては、所定パルス幅で電位を付与して初期値に戻るパルス周期を、付与する電位を増加させながら所定回数繰り返すパルスボルタンメトリーの電位波形を用い、1パルス周期のパルス幅は、第1パルス所定幅とこれよりも電位の高い第2パルス所定幅との二つのパルスステップから構成されており、電流のサンプリングはそれぞれのパルス所定幅において行われ、このような工程からなるパルス周期を、所定電位ずつ増加させながら設定した回数だけ繰り返し、各パルス周期毎に2点間の電流差を記録することで妨害物質が併存する被検査液に対してターゲット物質の定量を正確かつ簡便に行う装置等を実現するに至った。また、本発明は、被検査液のpH(水素イオン指数)を調整することなくターゲット物質の定量を行うことができる定量装置等を提供することをさらなる目的とする。 The present invention aims to provide a quantitative measurement device, a quantitative measurement method, and a quantitative measurement program that enable the quantitative measurement of a target substance in a test solution containing interfering substances without modifying the electrodes, and a dialysis system that enables the quantitative measurement of uric acid, which is a target substance in dialysis effluent. In particular, the inventors of the present application have investigated the possibility of selectively detecting uric acid after oxidizing and removing the interfering component ascorbic acid by multi-potential step voltammetry without modifying the electrodes, and have established a simpler and faster quantitative measurement method. In the following embodiments, examples, and reference examples, a pulse voltammetry potential waveform is used, in which a pulse cycle in which a potential is applied with a predetermined pulse width and then returned to the initial value is repeated a predetermined number of times while increasing the applied potential, and the pulse width of one pulse cycle is composed of two pulse steps, a first pulse predetermined width and a second pulse predetermined width with a higher potential, and current sampling is performed at each pulse predetermined width. A pulse cycle consisting of such steps is repeated a set number of times while increasing the potential by a predetermined amount, and the current difference between the two points is recorded for each pulse cycle, thereby realizing an apparatus etc. that accurately and easily performs the quantification of a target substance in a test liquid in which interfering substances coexist. Another object of the present invention is to provide a quantification apparatus etc. that can perform the quantification of a target substance without adjusting the pH (hydrogen ion exponent) of the test liquid.

上記課題を解決するために、本発明の定量装置、定量方法、定量プログラム、及び、透析システムは、以下の特徴を有する。
(1)本発明の定量装置は、ターゲット物資としての第1物質(例えば尿酸)を含む被検査液(例えば、透析排液、リン酸緩衝液)に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、作用電極における第1物質の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて被検査液中の第1物質の含有量を定量する定量装置であって、電圧を与える印加部と、印加部を制御する制御部と、作用電極における電流値を計測する計測部と、計測部による計測結果に基づいて第1物質の含有量を算出する演算部とを備え、被検査液は、第1物質の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質(例えばアスコルビン酸)を含み、第1物質の酸化電位と第2物質の酸化電位との差は所定値以下であり、制御部は、第2物質の酸化電位に対応する初期電位を、被検査液に含まれると想定される第2物質の含有量に基づいて設定された第1パルス電位幅に渡って、被検査液に対して与えるように印加部を制御し、かつ、初期電位の印加後に、第1物質の酸化電位に対応する目標電位を第2パルス電位幅に渡って、被検査液に対して与えるように印加部を制御するとともに、これらを1パルス周期として各電位を所定電位ずつ増加させながらパルス周期を複数回繰り返し、演算部は、各初期電位及び目標電位が与えられたときに計測部が計測した電流値に基づいて、第1物質の含有量を算出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the quantitative measurement device, quantitative measurement method, quantitative measurement program, and dialysis system of the present invention have the following features.
(1) The quantitative measurement device of the present invention is a quantitative measurement device that applies a voltage between a working electrode and a counter electrode in contact with a test liquid (e.g., dialysis effluent, phosphate buffer solution) containing a first substance (e.g., uric acid) as a target substance, and quantifies the content of the first substance in the test liquid based on a current value flowing due to an electrochemical oxidation reaction of the first substance at the working electrode, and includes an application unit that applies the voltage, a control unit that controls the application unit, a measurement unit that measures the current value at the working electrode, and a calculation unit that calculates the content of the first substance based on the measurement result by the measurement unit, and the test liquid contains a second substance (e.g., ascorbic acid) having an oxidation potential lower than the oxidation potential of the first substance, and the oxidation potential of the second substance is determined based on the oxidation potential of the first substance. the difference between the oxidation potential of the first substance and the oxidation potential of the second substance is equal to or less than a predetermined value, the control unit controls the application unit to apply an initial potential corresponding to the oxidation potential of the second substance to the test liquid over a first pulse potential width set based on the content of the second substance assumed to be contained in the test liquid, and after the application of the initial potential, controls the application unit to apply a target potential corresponding to the oxidation potential of the first substance to the test liquid over a second pulse potential width, and these pulse periods are repeated a number of times while increasing each potential by a predetermined potential, with this forming one pulse period, and the calculation unit calculates the content of the first substance based on the current values measured by the measurement unit when each initial potential and the target potential are applied.

(3)上記(1)又は(2)の定量装置においては、第1パルス電位幅と第2パルス電位幅は同一の時間であることを特徴とする。 (3) In the quantitative measurement device of (1) or (2) above, the first pulse potential width and the second pulse potential width are the same time.

(4)上記(1)又は(2)の定量装置においては、第2パルス電位幅は、第1パルス電位幅よりも短時間であることを特徴とする。 (4) In the quantitative measurement device of (1) or (2) above, the second pulse potential width is shorter than the first pulse potential width.

(5)本発明の定量方法は、第1物質を含む被検査液に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、作用電極における第1物質の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて被検査液中の第1物質の含有量を定量する定量方法であって、被検査液は、第1物質の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質を含み、第1物質の酸化電位と第2物質の酸化電位との差は所定値以下であり、第2物質の酸化電位に対応する初期電位を、被検査液に含まれると想定される第2物質の含有量に基づいて設定された所定のパルス電位幅に渡って被検査液に対して与える初期電位印加ステップと、初期電位印加ステップの後に、第1物質の酸化電位に対応する目標電位を所定のパルス電位幅に渡って被検査液に対して与える目標電位印加ステップと、初期電位及び目標電位を与えたときに計測された電流値に基づいて第1物質の含有量を算出する含有量算出ステップとを備え、初期電位印加ステップと目標電位印加ステップは、各電位を所定電位ずつ増加させながら複数回に渡って繰り返して実行されることを特徴とする。
(5) The quantitative method of the present invention is a quantitative method for applying a voltage between a working electrode and a counter electrode in contact with a test liquid containing a first substance, and quantifying the content of a first substance in the test liquid based on a current value flowing due to an electrochemical oxidation reaction of the first substance at the working electrode, wherein the test liquid contains a second substance having an oxidation potential lower than the oxidation potential of the first substance, and the difference between the oxidation potential of the first substance and the oxidation potential of the second substance is equal to or less than a predetermined value, and the quantitative method includes an initial potential application step of applying an initial potential corresponding to the oxidation potential of the second substance to the test liquid over a predetermined pulse potential width set based on the content of the second substance assumed to be contained in the test liquid, a target potential application step of applying a target potential corresponding to the oxidation potential of the first substance to the test liquid over the predetermined pulse potential width after the initial potential application step, and a content calculation step of calculating the content of the first substance based on the current value measured when the initial potential and the target potential are applied, characterized in that the initial potential application step and the target potential application step are repeatedly performed multiple times while increasing each potential by a predetermined potential.

(6)本発明の定量プログラムは、第1物質を含む被検査液に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、作用電極における第1物質の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて被検査液中の第1物質の含有量を定量する定量プログラムであって、被検査液は、第1物質の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質を含み、第1物質の酸化電位と第2物質の酸化電位との差は所定値以下であり、制御部による制御に基づいて、印加部により、第2物質の酸化電位に対応する初期電位を、被検査液に含まれると想定される第2物質の含有量に基づいて設定された所定のパルス電位幅に渡って被検査液に対して与える初期電位印加ステップと、制御部による制御に基づいて、印加部により、初期電位印加ステップの後に、第1物質の酸化電位に対応する目標電位を所定のパルス電位幅に渡って被検査液に対して与える目標電位印加ステップと、初期電位及び目標電位を与えたときに計測部によって計測された電流値に基づいて、演算部により第1物質の含有量を算出する含有量算出ステップとを備え、初期電位印加ステップと目標電位印加ステップは、各電位を所定電位ずつ増加させながら複数回に渡って繰り返して実行されることを特徴とする。

(6) A quantitative determination program of the present invention is a quantitative determination program for applying a voltage between a working electrode and a counter electrode in contact with a test liquid containing a first substance, and quantifying the content of the first substance in the test liquid based on a current value flowing due to an electrochemical oxidation reaction of the first substance at the working electrode, wherein the test liquid contains a second substance having an oxidation potential lower than the oxidation potential of the first substance, a difference between the oxidation potential of the first substance and the oxidation potential of the second substance is equal to or less than a predetermined value, and an initial potential corresponding to the oxidation potential of the second substance is set by the application unit based on the control by the control unit and set based on the content of the second substance assumed to be contained in the test liquid. The method includes an initial potential application step in which an initial potential is applied to the test liquid over a predetermined pulse potential width, a target potential application step in which, after the initial potential application step, the application unit applies a target potential corresponding to the oxidation potential of the first substance to the test liquid over a predetermined pulse potential width based on control by the control unit, and a content calculation step in which the calculation unit calculates the content of the first substance based on the current values measured by the measurement unit when the initial potential and the target potential are applied, and the initial potential application step and the target potential application step are repeatedly executed multiple times while increasing each potential by a predetermined potential.

(7)本発明の透析システムは、透析患者に接続されるダイアライザと、ダイアライザに透析液を供給し、ダイアライザから透析排液を排出する透析装置と、透析排液中の尿酸の含有量を算出する尿酸定量装置とを備えた透析システムであって、尿酸定量装置は、第1物質としての尿酸を含む透析排液に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、作用電極における尿酸の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて透析排液中の尿酸の含有量を定量する定量装置であって、電圧を与える印加部と、印加部を制御する制御部と、作用電極における電流値を計測する計測部と、計測部による計測結果に基づいて尿酸の含有量を算出する演算部とを備え、透析排液は、尿酸の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質としてのアスコルビン酸を含み、制御部は、アスコルビン酸の酸化電位に対応する初期電位を所定のパルス電位幅に渡って、透析排液に対して与えるように印加部を制御し、かつ、初期電位の印加後に、尿酸の酸化電位に対応する目標電位を所定のパルス電位幅に渡って、透析排液に対して与えるように印加部を制御するとともに、これらを1パルス周期として各電位を所定電位ずつ増加させながらパルス周期を複数回繰り返し、演算部は、初期電位及び目標電位が与えられたときに計測部が計測した電流値に基づいて、尿酸の含有量を算出することを特徴とする。 (7) The dialysis system of the present invention is a dialysis system including a dialyzer connected to a dialysis patient, a dialysis device that supplies dialysis fluid to the dialyzer and discharges dialysis effluent from the dialyzer, and a uric acid quantification device that calculates the content of uric acid in the dialysis effluent. The uric acid quantification device is a quantification device that applies a voltage between a working electrode and a counter electrode that are in contact with dialysis effluent containing uric acid as a first substance, and quantifies the content of uric acid in the dialysis effluent based on the current value that flows due to the electrochemical oxidation reaction of uric acid at the working electrode, and includes an application unit that applies the voltage, a control unit that controls the application unit, a measurement unit that measures the current value at the working electrode, and an operation unit that calculates the content of uric acid based on the measurement result by the measurement unit. and a calculation unit, the dialysis effluent contains ascorbic acid as a second substance having an oxidation potential lower than the oxidation potential of uric acid, the control unit controls the application unit to apply an initial potential corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid to the dialysis effluent over a predetermined pulse potential width, and after the application of the initial potential, controls the application unit to apply a target potential corresponding to the oxidation potential of uric acid to the dialysis effluent over a predetermined pulse potential width, and these are regarded as one pulse cycle, and the pulse cycle is repeated multiple times while increasing each potential by a predetermined potential, and the calculation unit calculates the uric acid content based on the current value measured by the measurement unit when the initial potential and the target potential are applied.

本発明によると、電極に対する修飾処理を行うことなく、かつ、被検査液のpH(水素イオン指数)を調整することなく、妨害物質が併存する被検査液に対してターゲット物質の定量が可能な定量装置等を提供することができる。特に、電極を修飾することがなく、マルチ電位ステップボルタンメトリー(Multi Potential Step Voltammetry)により、妨害成分である第2物質を酸化させながらターゲット物質の第1物質を選択的に検出する手法として、パルスボルタンメトリーの電位波形を用い、1パルス周期を第1パルス所定幅とこれよりも電位の高い第2パルス所定幅との二つのパルスステップから構成し、電流のサンプリングをそれぞれのパルス所定幅において行い、このような工程からなるパルス周期を、所定電位ずつ増加させながら設定した回数だけ繰り返し、各パルス周期毎に2点間の電流差を記録することにより、妨害物質が併存する被検査液に対してターゲット物質の定量を正確かつ簡便に行う装置等を実現するに至った。 According to the present invention, it is possible to provide a quantitative determination device etc. capable of quantitatively determining the target substance in a test liquid containing interfering substances without modifying the electrodes and without adjusting the pH (hydrogen ion exponent) of the test liquid. In particular, a method for selectively detecting the first substance of the target substance while oxidizing the second substance, which is an interfering component, by using a potential waveform of pulse voltammetry, one pulse cycle is composed of two pulse steps, a first pulse with a predetermined width and a second pulse with a higher potential, current sampling is performed at each pulse with a predetermined width, and a pulse cycle consisting of such steps is repeated a set number of times while increasing the potential by a predetermined amount, and the current difference between the two points is recorded for each pulse cycle, thereby realizing a device etc. that accurately and easily performs quantitative determination of the target substance in a test liquid containing interfering substances.

本発明の実施形態に係る透析システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a dialysis system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における尿酸濃度測定(定量)の手順を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a procedure for measuring (quantifying) a uric acid concentration in an embodiment of the present invention. (a)は被検査液に対して印加する電位のパターンの例を示すグラフ、(b)は(a)のA1部分の拡大図、(c)は(b)に示す電位を与えたときの電流応答を示すグラフである。1A is a graph showing an example of a potential pattern applied to the test liquid, FIG. 1B is an enlarged view of portion A1 of FIG. 1A, and FIG. 1C is a graph showing the current response when the potential shown in FIG. アスコルビン酸の水溶液、尿酸の水溶液、及び、上記2つの水溶液を混合した水溶液のそれぞれに対して、作用電極と対極を接触させてこれらの間に電圧を印加した場合に流れる電流の変化を示した参考例におけるグラフである。1 is a graph in a reference example showing a change in current flowing when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with each other and a voltage is applied between them for each of an aqueous solution of ascorbic acid, an aqueous solution of uric acid, and an aqueous solution obtained by mixing the above two aqueous solutions. アスコルビン酸の水溶液に作用電極と対極を接触させてこれらの間に電圧を印加した場合に流れる電流の変化を示したグラフである。1 is a graph showing changes in current flowing when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with an aqueous solution of ascorbic acid and a voltage is applied between them. 尿酸の水溶液に作用電極と対極を接触させてこれらの間に電圧を印加した場合に流れる電流の変化を示したグラフである。1 is a graph showing changes in current flowing when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with an aqueous solution of uric acid and a voltage is applied between them. アスコルビン酸と尿酸を含む水溶液に作用電極と対極を接触させて、これらの間に、アスコルビン酸の酸化電位に対応する電圧を印加した場合に流れる電流の変化を示したグラフである。1 is a graph showing the change in current flowing when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with an aqueous solution containing ascorbic acid and uric acid and a voltage corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid is applied between them. アスコルビン酸と尿酸を含む水溶液に作用電極と対極を接触させて、これらの間に、尿酸の酸化電位に対応する電圧を印加した場合に流れる電流の変化を示したグラフである。1 is a graph showing the change in current flowing when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with an aqueous solution containing ascorbic acid and uric acid and a voltage corresponding to the oxidation potential of uric acid is applied between them. 電位を与えていないときの電圧と初期電位に対応する電圧との差を変えたときの、目標電位に対応する電圧の印加値に対する、測定電流の変化を示すグラフである。13 is a graph showing the change in measured current with respect to the applied value of a voltage corresponding to a target potential when the difference between the voltage when no potential is applied and the voltage corresponding to the initial potential is changed. (a)、(b)は、尿酸を含むリン酸緩衝液を被検査液として、作用電極と対極に接触させて、これらの間に電圧を印加したときに測定される電流の変化を示すグラフである。Graphs (a) and (b) show the change in current measured when a phosphate buffer solution containing uric acid is used as a test solution, the working electrode and the counter electrode are brought into contact with each other, and a voltage is applied between them. 尿酸とアスコルビン酸を含む透析排液を被検査液として、作用電極と対極に接触させて、これらの間に電圧を印加したときに測定される電流の変化を示すグラフである。1 is a graph showing the change in current measured when a test liquid, a dialysis effluent containing uric acid and ascorbic acid, is brought into contact with a working electrode and a counter electrode and a voltage is applied between them. 図10(a)、(b)、及び図11で得られた結果に基づいて作成された、尿酸の濃度に対する電流の変化を示す検量線を示すグラフである。12 is a graph showing a calibration curve illustrating the change in current versus the concentration of uric acid, which was created based on the results obtained in FIGS. 10( a ), ( b ), and FIG. 11 .

以下、本発明の実施形態に係る、定量装置、定量方法、定量プログラム、及び、透析システムについて図面を参照しつつ詳しく説明する。
(1)透析システムの構成
図1に示すように、本実施形態にかかる透析システム1は、血液透析装置10と、透析液供給装置20と、定量装置(尿酸定量装置)としての尿酸含有量測定装置40と、を備えている。
なお、以下の説明において、尿酸(Uric Acid)を「UA」、アスコルビン酸(Ascorbic Acid)を「AA」とそれぞれ称することがある。
Hereinafter, a quantitative measurement device, a quantitative measurement method, a quantitative measurement program, and a dialysis system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1) Configuration of the dialysis system As shown in FIG. 1, the dialysis system 1 according to this embodiment includes a hemodialysis device 10, a dialysis fluid supplying device 20, and a uric acid content measuring device 40 as a quantitative measurement device (uric acid quantitative measurement device).
In the following description, uric acid may be referred to as "UA" and ascorbic acid may be referred to as "AA."

血液透析装置10は、血液浄化器としてのダイアライザ11を有している。ダイアライザ11には、血液導入口11a、血液排出口(浄化血液排出口)11b、透析液導入口11c、透析排液排出口11dが形成されている。ダイアライザ11内の血液導入口11aと血液排出口11bとの間には、血液導入口11aから導入された血液が血液排出口11bまで流れる血液流路が設けられている。血液流路上には、血液浄化膜が設けられている。より詳しくは、ダイアライザ11には血液流路として多数の中空糸膜が設けられ、血液が中空糸膜の内側を通過するようになっていて、この中空糸膜が血液浄化膜として機能する。また、ダイアライザ11内の透析液導入口11cと透析排液排出口11dとの間には、透析液導入口11cから導入された透析液が透析排液排出口11dまで流れる透析液流路が形成されている。より詳しくは、中空糸膜の外側を血液の送液方向とは逆方向に、透析液が流れるようになっている。なお、ダイアライザ11としては、公知の種々のものを用いることができる。 The hemodialysis device 10 has a dialyzer 11 as a blood purifier. The dialyzer 11 has a blood inlet 11a, a blood outlet (purified blood outlet) 11b, a dialysis fluid inlet 11c, and a dialysis fluid outlet 11d. Between the blood inlet 11a and the blood outlet 11b in the dialyzer 11, a blood flow path is provided through which blood introduced from the blood inlet 11a flows to the blood outlet 11b. A blood purification membrane is provided on the blood flow path. More specifically, the dialyzer 11 has a number of hollow fiber membranes as blood flow paths, and blood passes through the inside of the hollow fiber membranes, and these hollow fiber membranes function as blood purification membranes. In addition, between the dialysis fluid inlet 11c and the dialysis fluid outlet 11d in the dialyzer 11, a dialysis fluid flow path is formed through which the dialysis fluid introduced from the dialysis fluid inlet 11c flows to the dialysis fluid outlet 11d. More specifically, the dialysis fluid flows around the outside of the hollow fiber membrane in the opposite direction to the blood flow direction. Various known dialyzers can be used as the dialyzer 11.

血液導入口11aには、透析患者Aに接続された動脈側血液路12が接続されており、血液排出口11bには、透析患者Aに接続された静脈側血液路13が接続されている。また、透析液導入口11cには、透析液導入路(透析液導入配管)14の下流端が接続されており、透析排液排出口11dには、透析排液排出路(透析排液排出配管)15の上流端が接続されている。また、透析液導入路14および透析排液排出路15は、それぞれ透析液計量チャンバを備えた計量装置16に接続されており、透析液導入路14を介して所定量の透析液をダイアライザ11に供給するとともに、透析排液排出路15を介して所定量の排液を排出させる。この際、計量装置16で計量してダイアライザ11への供給量よりも排出量を多くすることで血液から徐水を行う。 The blood inlet 11a is connected to an arterial blood line 12 connected to a dialysis patient A, and the blood outlet 11b is connected to a venous blood line 13 connected to a dialysis patient A. The dialysate inlet 11c is connected to the downstream end of a dialysate inlet line (dialysate inlet piping) 14, and the dialysis effluent outlet 11d is connected to the upstream end of a dialysis effluent discharge line (dialysis effluent discharge piping) 15. The dialysate inlet line 14 and the dialysis effluent discharge line 15 are each connected to a measuring device 16 equipped with a dialysate measuring chamber, and a predetermined amount of dialysis fluid is supplied to the dialyzer 11 through the dialysate inlet line 14, and a predetermined amount of effluent is discharged through the dialysis effluent discharge line 15. At this time, the measuring device 16 measures the amount of dialysis fluid discharged, making the amount of fluid discharged greater than the amount supplied to the dialyzer 11, thereby removing water from the blood.

主に、ダイアライザ11、透析液導入路14、透析排液排出路15、計量装置16、不図示の透析液送液ポンプ、血液ポンプおよびクランプ等により、血液透析装置10が構成される。動脈側血液路12および静脈側血液路13を血液透析装置10に含めて考えてもよい。 The hemodialysis device 10 is mainly composed of a dialyzer 11, a dialysis fluid inlet path 14, a dialysis fluid discharge path 15, a measuring device 16, a dialysis fluid delivery pump (not shown), a blood pump, a clamp, etc. The arterial blood path 12 and the venous blood path 13 may also be considered to be included in the hemodialysis device 10.

透析液導入路14の上流端には、透析液供給装置20が接続されている。透析液供給装置20は、所要の濃度に調製された透析液を、透析液導入路14を介してダイアライザ11へ供給するように構成されている。なお、血液透析装置10に透析液調製機能を備えている場合は、透析液供給装置20は省略される。 A dialysis fluid supplying device 20 is connected to the upstream end of the dialysis fluid inlet path 14. The dialysis fluid supplying device 20 is configured to supply dialysis fluid prepared to a required concentration to the dialyzer 11 via the dialysis fluid inlet path 14. Note that if the hemodialysis device 10 has a dialysis fluid preparation function, the dialysis fluid supplying device 20 is omitted.

透析排液排出路15の下流端は、透析排液を回収する透析排液回収部30に接続されている。 The downstream end of the dialysis effluent discharge path 15 is connected to the dialysis effluent recovery section 30, which recovers the dialysis effluent.

また、透析排液排出口11dと透析排液回収部30との間の透析排液排出路15には、血液透析装置10の内部もしくは図1に示す外部において尿酸含有量測定装置40が接続されている。尿酸含有量測定装置40については後述する。なお、通常は1台の透析液供給装置20から複数台の血液透析装置10に透析液を供給するよう透析システム1が構成されるが、その場合も各血液透析装置10に対応させて尿酸含有量測定装置40を設けるようにする。 A uric acid content measuring device 40 is connected to the dialysis effluent discharge path 15 between the dialysis effluent outlet 11d and the dialysis effluent recovery unit 30 inside the hemodialysis device 10 or outside as shown in FIG. 1. The uric acid content measuring device 40 will be described later. Normally, the dialysis system 1 is configured to supply dialysis fluid from one dialysis fluid supply device 20 to multiple hemodialysis devices 10, and in this case, a uric acid content measuring device 40 is provided for each hemodialysis device 10.

透析システム1が備える各装置(各部)は、演算回路を有するコンピュータとして構成された制御部121に接続されている。制御部121には、表示部、入出力装置等が接続されている。制御部121が内蔵する記憶回路には、透析プログラムその他のプログラムが読み出し可能に格納されている。制御部121の演算回路は、上記記憶回路に格納された透析プログラムなどのプログラムを読み出して、読み出したプログラムから与えられた指令に基づいて、各工程(例えば、後述の初期電位印加ステップや含有量算出ステップ)を実行する。よって、後述する透析手順、透析条件、尿酸濃度測定手順等が制御される。また、制御部121は、定量した尿酸濃度を記録したり、制御部121に接続された表示部に表示したり、定量した尿酸濃度に基づいて血液透析装置10や透析液供給装置20等の透析システム1を制御し、血液流量や透析液流量等を調整したりする。
なお、本実施形態では、制御部121は透析システム1全体を制御するよう説明するが、血液透析装置10、透析液供給装置20、尿酸含有量測定装置40のそれぞれにおいて制御部を備え、これらを透析システム1とし連動させてもよい。
Each device (each part) included in the dialysis system 1 is connected to a control unit 121 configured as a computer having an arithmetic circuit. A display unit, an input/output device, etc. are connected to the control unit 121. A dialysis program and other programs are stored in a readable manner in a memory circuit built into the control unit 121. The arithmetic circuit of the control unit 121 reads out a program such as a dialysis program stored in the memory circuit, and executes each step (for example, an initial potential application step and a content calculation step described later) based on an instruction given from the read program. Thus, the dialysis procedure, dialysis conditions, uric acid concentration measurement procedure, etc. described later are controlled. In addition, the control unit 121 records the quantified uric acid concentration, displays it on a display unit connected to the control unit 121, and controls the dialysis system 1, such as the hemodialysis device 10 and the dialysis fluid supply device 20, based on the quantified uric acid concentration, and adjusts the blood flow rate, the dialysis fluid flow rate, etc.
In this embodiment, the control unit 121 is described as controlling the entire dialysis system 1, but each of the hemodialysis device 10, the dialysis fluid supply device 20, and the uric acid content measuring device 40 may be provided with a control unit and these may be linked together to form the dialysis system 1.

(2)尿酸含有量測定装置の構成
尿酸含有量測定装置40について、図1を参照しながら詳細に説明する。尿酸含有量測定装置40は、三電極方式による電気化学的測定を行って尿酸の含有量を算出するように構成されている。より具体的には、作用電極と、対極とを、尿酸を含む被検査液に接触させた状態で、作用電極と対極との間に所定の電圧を印加することで尿酸を電気分解し、尿酸の電気分解により流れる電流の値を測定し、測定した電流値に基づいて、ターゲット物質としての尿酸の含有量(濃度)を定量する。
(2) Configuration of the Uric Acid Content Measuring Device The uric acid content measuring device 40 will be described in detail with reference to Fig. 1. The uric acid content measuring device 40 is configured to perform electrochemical measurement using a three-electrode method to calculate the content of uric acid. More specifically, the working electrode and the counter electrode are brought into contact with a test liquid containing uric acid, and a predetermined voltage is applied between the working electrode and the counter electrode to electrolyze uric acid, the value of the current flowing due to the electrolysis of uric acid is measured, and the content (concentration) of uric acid as a target substance is quantified based on the measured current value.

上述のように、尿酸含有量測定装置40は、透析排液排出口11dと透析排液回収部30との間の透析排液排出路15に接続されている。尿酸含有量測定装置40は、被検査液を収容する容器41を有している。容器41には、被検査液導入口41aと、検査排液排出口41bと、が設けられている。 As described above, the uric acid content measuring device 40 is connected to the dialysis effluent discharge path 15 between the dialysis effluent outlet 11d and the dialysis effluent recovery unit 30. The uric acid content measuring device 40 has a container 41 that contains the test liquid. The container 41 is provided with a test liquid inlet 41a and a test effluent outlet 41b.

被検査液導入口41aには、被検査液導入路42の下流端が接続され、被検査液導入路42の上流端は透析排液排出路15に接続されている。被検査液導入路42には、開閉弁であるバルブV1が設けられている。被検査液導入路42からは、被検査液としての透析排液がバルブV1を介して容器41内へ供給される。 The downstream end of the test liquid inlet 41a is connected to the test liquid inlet 42, and the upstream end of the test liquid inlet 42 is connected to the dialysis wastewater discharge path 15. The test liquid inlet 42 is provided with a valve V1, which is an on-off valve. Dialysis wastewater as the test liquid is supplied from the test liquid inlet 42 to the container 41 via the valve V1.

検査排液排出口41bは、容器41の側壁下方に設けられている。検査排液排出口41bには、検査排液排出路45の上流端が接続され、検査排液排出路45の下流端は、検査排液を回収するように構成された検査排液回収部46に接続されている。検査排液排出路45には、バルブV2が設けられている。検査排液排出路45からは、検査排液である透析排液(被検査液)を含む溶液54が、バルブV2を介して検査排液回収部46へ導入されて回収される。 The test effluent discharge port 41b is provided below the side wall of the container 41. The upstream end of the test effluent discharge path 45 is connected to the test effluent discharge port 41b, and the downstream end of the test effluent discharge path 45 is connected to a test effluent recovery unit 46 configured to recover the test effluent. The test effluent discharge path 45 is provided with a valve V2. A solution 54 containing dialysis effluent (test liquid), which is the test effluent, is introduced from the test effluent discharge path 45 via the valve V2 to the test effluent recovery unit 46 and recovered.

容器41内には、作用電極51、対極52、および参照電極53が、透析排液を含む溶液54に接触する(浸漬する)ように配置されている。 Inside the container 41, a working electrode 51, a counter electrode 52, and a reference electrode 53 are arranged so as to be in contact with (immersed in) a solution 54 containing the dialysis effluent.

作用電極51としては、例えば、グラス状カーボン(グラッシーカーボン)、白金、導電性ダイヤモンドを用い、陽極酸化その他の修飾処理を行わずに用いることができる。 The working electrode 51 can be made of, for example, glassy carbon, platinum, or conductive diamond, and can be used without anodization or other modification processes.

対極52としては、例えば、ステンレスやワイヤ状、メッシュ状、又はコイル状の白金を用いる。参照電極53としては、例えば、銀/塩化銀電極、飽和カロメル電極(Hg/HgCl)を用いる。 For example, stainless steel or platinum in a wire, mesh or coil shape is used as the counter electrode 52. For example, a silver/silver chloride electrode or a saturated calomel electrode (Hg/Hg 2 Cl 2 ) is used as the reference electrode 53.

上述の尿酸の電気分解においては、作用電極51と対極52との間に電圧を印加した際に作用電極51上で電気化学的酸化反応が起きる。サイクリックボルタンメトリーにおける酸化反応では、+0.34V程度の電圧を印加した際に最も大きくなる。しかしながら、透析排液中には、尿酸以外の種々の成分が含まれており、これらについても、作用電極51と対極52との間に電圧を印加した際に作用電極51上で電気化学的酸化反応が起きる。 In the electrolysis of uric acid described above, an electrochemical oxidation reaction occurs on the working electrode 51 when a voltage is applied between the working electrode 51 and the counter electrode 52. In the oxidation reaction in cyclic voltammetry, the maximum occurs when a voltage of about +0.34 V is applied. However, the dialysis effluent contains various components other than uric acid, and these also undergo an electrochemical oxidation reaction on the working electrode 51 when a voltage is applied between the working electrode 51 and the counter electrode 52.

ここで、透析排液中に含まれる成分のうち、アスコルビン酸(AA)では、+0.19V程度の電圧を印加した際に、電気化学的酸化反応が最も大きくなる。尿酸とアスコルビン酸とでは、電気化学的酸化反応が最も大きくなる「酸化電位」が互いに近いため、電気分解により流れる電流値の変化によって尿酸の含有量を算出する場合に、アスコルビン酸に起因する電流値の変化が重畳されてしまうことから、尿酸の含有量算出の妨げとなってしまう場合がある。
なお、尿酸は老廃物として血液中から透析液に排出されるが、尿酸濃度は血中と透析排液で相関性が高く、透析排液の尿酸濃度を測定することで血中の尿酸濃度を推測することも可能である。一方でアスコルビン酸はビタミンCのことであり、体内に吸収されると血液により運ばれることから透析時は透析液に排出されるため、透析排液中の尿酸濃度を測定する場合には、透析排液からアスコルビン酸を取り除くことが必要となる。
Here, among the components contained in the dialysis effluent, ascorbic acid (AA) exhibits the largest electrochemical oxidation reaction when a voltage of about +0.19 V is applied. Since uric acid and ascorbic acid have close "oxidation potentials" at which the electrochemical oxidation reaction is largest, when the content of uric acid is calculated based on the change in the current value flowing due to electrolysis, the change in the current value caused by ascorbic acid is superimposed, which may hinder the calculation of the content of uric acid.
Uric acid is excreted from the blood into the dialysis fluid as a waste product, but the uric acid concentration in the blood and the dialysis fluid is highly correlated, and it is possible to estimate the uric acid concentration in the blood by measuring the uric acid concentration in the dialysis fluid. On the other hand, ascorbic acid is vitamin C, which is absorbed into the body and carried by the blood, and is excreted into the dialysis fluid during dialysis. Therefore, when measuring the uric acid concentration in the dialysis fluid, it is necessary to remove ascorbic acid from the dialysis fluid.

作用電極51、対極52、参照電極53等は、制御部121が備えるポテンショスタット121A(図1参照)に接続されている。ポテンショスタット121Aは、作用電極51と対極52との間に電圧を印加し、後述の電解電流を測定し、さらには参照電極53の電位を基準として作用電極51の電位を一定に維持するように構成されている。
すなわち、ポテンショスタット121Aは、作用電極51と対極52との間に電圧を与える印加部、及び、作用電極51における電流値を計測する計測部として機能する。計測部としてのポテンショスタット121Aは、単位時間あたりの電流値を測定する。制御部121上で実行されるプログラムによって、ポテンショスタット121Aの電圧印加手順、電流値計測手順が制御される。制御部121は、計測部による計測結果に基づいて尿酸の含有量を算出する演算部としても機能する。
The working electrode 51, the counter electrode 52, the reference electrode 53, etc. are connected to a potentiostat 121A (see FIG. 1 ) provided in the control unit 121. The potentiostat 121A is configured to apply a voltage between the working electrode 51 and the counter electrode 52, measure an electrolysis current described below, and further maintain the potential of the working electrode 51 constant with reference to the potential of the reference electrode 53.
That is, the potentiostat 121A functions as an application unit that applies a voltage between the working electrode 51 and the counter electrode 52, and as a measurement unit that measures a current value at the working electrode 51. The potentiostat 121A as a measurement unit measures a current value per unit time. A program executed on the control unit 121 controls the voltage application procedure and current value measurement procedure of the potentiostat 121A. The control unit 121 also functions as a calculation unit that calculates the uric acid content based on the measurement result by the measurement unit.

(3)尿酸濃度測定方法・尿酸濃度測定プログラム
図2は、尿酸濃度測定の手順を示すフローチャート、図3(a)、(b)は、印加電位波形を、図3(c)は、電流―電位曲線(ボルタモグラム)を示している。以下に、上述の尿酸含有量測定装置40を用い、透析システム1において、電気化学的測定を行って被検査液中の尿酸濃度を測定する方法及びプログラムについて説明する。以下の説明において、尿酸含有量測定装置40を含む透析システム1を構成する各部材の動作は制御部121により制御される。
(3) Method and program for measuring uric acid concentration Fig. 2 is a flow chart showing the procedure for measuring uric acid concentration, Figs. 3(a) and (b) show applied potential waveforms, and Fig. 3(c) shows a current-potential curve (voltammogram). Hereinafter, a method and program for measuring the uric acid concentration in a test liquid by electrochemical measurement in a dialysis system 1 using the above-mentioned uric acid content measuring device 40 will be described. In the following description, the operation of each component constituting the dialysis system 1, including the uric acid content measuring device 40, is controlled by the control unit 121.

透析が開始されると、透析患者Aから脱血されて動脈側血液路12を流れた血液が、血液導入口11aを介して、ダイアライザ11内の血液流路に導入される。血液流路内に導入された血液は、血液流路内を通過し、血液排出口11bおよび静脈側血液路13を介して、透析患者Aに戻される。また、透析液供給装置20から、透析液が、透析液導入路14および透析液導入口11cを介して、ダイアライザ11内の透析液流路に導入される。透析液流路内に導入された透析液は、透析液流路内を通過し、透析排液排出口11dおよび透析排液排出路15を介して、透析排液回収部30に回収される。 When dialysis is started, blood drawn from the dialysis patient A and flowing through the arterial blood path 12 is introduced into the blood path in the dialyzer 11 through the blood inlet 11a. The blood introduced into the blood path passes through the blood path and is returned to the dialysis patient A through the blood outlet 11b and the venous blood path 13. In addition, dialysis fluid is introduced from the dialysis fluid supply device 20 into the dialysis fluid path in the dialyzer 11 through the dialysis fluid inlet 14 and the dialysis fluid inlet 11c. The dialysis fluid introduced into the dialysis fluid path passes through the dialysis fluid path and is collected in the dialysis fluid collection section 30 through the dialysis fluid outlet 11d and the dialysis fluid discharge path 15.

血液流路内に導入された血液が血液流路に設けられた血液浄化膜としての中空糸膜を通過する際、血液が中空糸膜を介して中空糸膜の外側の透析液流路内を流れる透析液と接触し、血液中の老廃物や余分な水分等が透析液内に透過される。これにより、透析患者Aから脱血した血液が浄化され、浄化血液が透析患者Aに戻される。本実施形態では、透析患者Aの血液を浄化しつつ、透析排液排出口11dから排出された透析液(透析排液)が透析排液排出路15を流れる際に尿酸含有量測定装置40を用いて透析排液の尿酸の濃度を測定する。 When blood introduced into the blood flow path passes through a hollow fiber membrane as a blood purification membrane provided in the blood flow path, the blood comes into contact with the dialysis fluid flowing in the dialysis fluid flow path outside the hollow fiber membrane through the hollow fiber membrane, and waste products and excess water in the blood are permeated into the dialysis fluid. This purifies the blood removed from dialysis patient A, and the purified blood is returned to dialysis patient A. In this embodiment, while purifying the blood of dialysis patient A, the uric acid concentration of the dialysis fluid discharged from the dialysis fluid discharge port 11d is measured using the uric acid content measuring device 40 as the dialysis fluid (dialysis fluid) flows through the dialysis fluid discharge path 15.

尿酸含有量測定装置40を用いた尿酸濃度測定方法及び尿酸濃度測定プログラムでは、図2に示すように、初期設定(ステップS1)の後に、初期電位印加ステップ(ステップS2)と、目標電位印加ステップ(ステップS3)と、初期値印加ステップ(カウントステップ)(ステップS4)と、含有量算出ステップ(ステップS5)と、判断ステップ(ステップS6)と、が順に実行され、判断ステップ(ステップS6)における判断にしたがってステップS2~S5の濃度測定のサイクルが終了すると、検査排液の回収ステップ(ステップS6)が実行される。各ステップについては、制御部121に格納されたプログラムから与えられた指令に基づいて、制御部121の演算回路が、各ステップにかかわるハードウエアの動作を制御する。 In the uric acid concentration measurement method and uric acid concentration measurement program using the uric acid content measurement device 40, as shown in FIG. 2, after the initial setting (step S1), an initial potential application step (step S2), a target potential application step (step S3), an initial value application step (counting step) (step S4), a content calculation step (step S5), and a judgment step (step S6) are executed in that order, and when the concentration measurement cycle of steps S2 to S5 is completed according to the judgment in the judgment step (step S6), a test waste liquid recovery step (step S6) is executed. For each step, the arithmetic circuit of the control unit 121 controls the operation of the hardware related to each step based on the command given from the program stored in the control unit 121.

(a)初期設定(ステップS1)
初期設定(ステップS1)においては、静止時間Tsと初期値Ei、初期電位印加ステップ(ステップS2)で初期電位を印加するための、初期値Eiから初期電位にステップ(正電位側への増加)する際の基礎電位(図3の電位Es)と、初期電位を印加する時間としての第1パルス電位幅(図3の時間t1)と、目標電位印加ステップ(ステップS3)で目標電位を印加するための、初期電位から目標電位にステップ(正電位側への増加)する際のパルス電位(図3の電位ΔE)と、目標電位を印加する時間としての第2パルス電位幅(図3の時間t2)と、目標電位から初期値Eiに戻って次のパルス周期に移行するまでの待機時間Twと、パルス周期の繰り返し回数nと、各パルス電位幅t1、t2において電流値を測定するサンプリングタイミングst1、st2とが設定される。設定は不図示の入力装置を用いて行い入力結果は制御部121内の記憶装置に保存される。第1パルス電位幅t1は、被検査液に含まれる第2物質としてのアスコルビン酸の想定量に基づいて設定する。第1パルス電位幅t1を適切に設定することにより、そのパルス周期における初期電位の印加中に反応するアスコルビン酸の多く又は全てを酸化させることができるため、第1パルス電位幅t1の経過後に、第1物質(ターゲット物質)としての尿酸に目標電位を与えて電気化学的酸化反応を起こさせると、そのときに計測される電流量における、アスコルビン酸の影響を小さく抑えることができ、尿酸の定量を正確に行うことが可能となる。なお、初期電位印加ステップ(ステップS2)で印加する初期電位は、初期値Ei+基礎電位Es×パルス周期の繰り返し回数nとなり、目標電位印加ステップ(ステップS3)で印加する目標電位は、初期値Ei+基礎電位Es×パルス周期の繰り返し回数n+パルス電位ΔEとなる。また、サンプリングタイミングst1、st2は、そのパルス周期における各パルス電位幅t1、t2において等しいタイミングとなるよう設定しており、本実施例では各パルス電位幅t1、t2の3/4のタイミングで電流値を測定している。
(a) Initial Settings (Step S1)
In the initial setting (step S1), the rest time Ts and the initial value Ei, the base potential (potential Es in FIG. 3) when stepping from the initial value Ei to the initial potential (increasing toward the positive potential side) in order to apply the initial potential in the initial potential application step (step S2), the first pulse potential width (time t1 in FIG. 3) as the time to apply the initial potential, the pulse potential (potential ΔE in FIG. 3) when stepping from the initial potential to the target potential (increasing toward the positive potential side) in order to apply the target potential in the target potential application step (step S3), the second pulse potential width (time t2 in FIG. 3) as the time to apply the target potential, the waiting time Tw from the target potential back to the initial value Ei until the next pulse period begins, the number of repetitions n of the pulse period, and the sampling timings st1 and st2 for measuring the current value at each pulse potential width t1 and t2 are set. The setting is performed using an input device not shown, and the input result is stored in a storage device in the control unit 121. The first pulse potential width t1 is set based on the assumed amount of ascorbic acid as the second substance contained in the test liquid. By appropriately setting the first pulse potential width t1, most or all of the ascorbic acid reacting during the application of the initial potential in the pulse period can be oxidized, so that when the target potential is applied to uric acid as the first substance (target substance) after the first pulse potential width t1 has elapsed to cause an electrochemical oxidation reaction, the influence of ascorbic acid on the amount of current measured at that time can be suppressed to be small, and the amount of uric acid can be accurately quantified. Note that the initial potential applied in the initial potential application step (step S2) is the initial value Ei + base potential Es × the number of repetitions n of the pulse period, and the target potential applied in the target potential application step (step S3) is the initial value Ei + base potential Es × the number of repetitions n of the pulse period + pulse potential ΔE. In addition, the sampling timings st1 and st2 are set to be equal timings in each pulse potential width t1 and t2 in the pulse period, and in this embodiment, the current value is measured at 3/4 timing of each pulse potential width t1 and t2.

ここで、「電位」は、被検査液に作用電極51と対極52を接触させた状態で作用電極51と対極52との間に印加される場合の電圧に対応し、参照電極の電位を基準にして、作用電極51に印加している電位を想定している。 Here, "potential" corresponds to the voltage applied between the working electrode 51 and the counter electrode 52 when they are in contact with the test liquid, and assumes the potential applied to the working electrode 51 based on the potential of the reference electrode.

そして、目標電位は、第1物質としての尿酸の酸化電位に対応する電位であり、初期電位は、第2物質としてのアスコルビン酸の酸化電位に対応する電位である。ここで、尿酸の酸化電位とアスコルビン酸の酸化電位との差は所定値以下である。この「所定値以下」とは、尿酸(第1物質)に電気化学的酸化反応を起こさせたときに測定される電流に基づく定量において、アスコルビン酸(第2物質)の電気化学的酸化反応の影響が無視できない程度に互いの酸化電位が近いことを意味する。 The target potential is a potential corresponding to the oxidation potential of uric acid as the first substance, and the initial potential is a potential corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid as the second substance. Here, the difference between the oxidation potential of uric acid and the oxidation potential of ascorbic acid is equal to or less than a predetermined value. This "equal to or less than a predetermined value" means that the oxidation potentials are close enough to each other that the effect of the electrochemical oxidation reaction of ascorbic acid (second substance) cannot be ignored in quantification based on the current measured when an electrochemical oxidation reaction of uric acid (first substance) is caused.

本発明のマルチ電位ステップボルタンメトリーは、尿酸(第1物質)とアスコルビン酸(第2物質)のいずれもが酸化されない電位として初期値Eiを設定し、この初期値Eiから目標電位を印加して初期値Eiに戻る1回のパルス周期において、目標電位よりも低い初期電位を第1パルス電位幅t1に渡って印加した後で、目標電位を第2パルス電位幅t2に渡って印加するようになっている。そして、このようなパルス周期を初期電位と目標電位を段階的に増加させながら繰り返すようになっており、各第1パルス電位幅t1と第2パルス電位幅t2の所定のサンプリングタイミングst1、st2で、そのパルス周期における初期電位の電流値I1と目標電位の電流値I2を測定し、それらの電流差i(I2-I1)を算出する。電位を印加するパルス周期は、尿酸(第1物質)とアスコルビン酸(第2物質)がともに酸化反応が生じにくい電位から、酸化反応が生じる電位に向けて段階的に電位が高まるようになっており、アスコルビン酸(第2物質)は尿酸(第1物質)よりも酸化電位が低いことから、印加電位を段階的に高める場合では、初期電位で測定される電流値I1には常にアスコルビン酸(第2物質)による酸化の影響が強く表れる。初期電位を印加した後でパルス電位ΔEだけ上昇させた目標電位では、アスコルビン酸(第2物質)は既に酸化が進んでいるため、電流値I2には尿酸(第1物質)の影響が強く表れる。さらに、このような電流値I2から電流値I1を減算することで、電流差iはより顕著に尿酸(第1物質)の酸化反応の度合いを現した数値となる。このようにして求めた各パルス周期毎の電流差iについて、初期値Ei+基礎電位Es+パルス電位ΔEから基礎電位Esずつシフトさせた電位に対応させていくことで、図3(c)の電流―電位曲線(ボルタモグラム)が得られる。求められた各パルス周期毎の電流差iのうち最も高い値(電流―電位曲線のピーク値)を、事前に作成した検量線に当てはめることで、尿酸(第1物質)の含有量を定量することができる。 In the multi-potential step voltammetry of the present invention, an initial value Ei is set as a potential at which neither uric acid (first substance) nor ascorbic acid (second substance) is oxidized, and in one pulse period in which a target potential is applied from this initial value Ei to return to the initial value Ei, an initial potential lower than the target potential is applied over a first pulse potential width t1, and then the target potential is applied over a second pulse potential width t2. Such a pulse period is repeated while the initial potential and the target potential are increased stepwise, and at predetermined sampling timings st1 and st2 for each of the first pulse potential width t1 and the second pulse potential width t2, the current value I1 of the initial potential and the current value I2 of the target potential in that pulse period are measured, and the current difference i (I2-I1) between them is calculated. The pulse period for applying the potential is such that the potential is increased stepwise from a potential at which both uric acid (first substance) and ascorbic acid (second substance) are unlikely to undergo an oxidation reaction to a potential at which an oxidation reaction occurs, and since ascorbic acid (second substance) has a lower oxidation potential than uric acid (first substance), when the applied potential is increased stepwise, the current value I1 measured at the initial potential is always strongly influenced by the oxidation of ascorbic acid (second substance). At the target potential which is increased by the pulse potential ΔE after the application of the initial potential, the oxidation of ascorbic acid (second substance) has already progressed, so the influence of uric acid (first substance) is strongly influenced by the current value I2. Furthermore, by subtracting the current value I1 from such a current value I2, the current difference i becomes a value which more clearly indicates the degree of the oxidation reaction of uric acid (first substance). The current difference i for each pulse period thus obtained is then assigned a potential shifted by the base potential Es from the initial value Ei + base potential Es + pulse potential ΔE, thereby obtaining the current-potential curve (voltammogram) shown in FIG. 3(c). The highest value (peak value of the current-potential curve) of the current difference i for each pulse period thus obtained is applied to a calibration curve created in advance, thereby making it possible to quantify the content of uric acid (first substance).

また、初期設定(ステップS1)においては、尿酸濃度測定を繰り返し行う際の指標となる数字を設定する。この数字としては、例えば、含有量算出ステップ(ステップS5)で算出される電流値に対する閾値が挙げられる。含有量算出ステップで算出される電流値が上記閾値よりも大きい場合は、再び行う尿酸濃度測定における初期電位印加ステップを実行する時間(第1のパルス電位幅(図3のt1))を、初回の初期電位印加ステップにおける時間よりも長く設定する。 In addition, in the initial setting (step S1), a number is set as an index for repeating the uric acid concentration measurement. For example, this number may be a threshold value for the current value calculated in the content calculation step (step S5). If the current value calculated in the content calculation step is greater than the threshold value, the time for performing the initial potential application step in the repeated uric acid concentration measurement (first pulse potential width (t1 in FIG. 3)) is set to be longer than the time for the initial potential application step.

なお、第1パルス電位幅t1及び第2パルス電位幅t2は、含有量算出ステップ(ステップS5)における算出結果などに応じて、例えば被検査液に含まれると想定されるアスコルビン酸(第2物質)の含有量に基づいて、第1パルス電位幅t1及び第1目標電位印加時間t2とそれぞれ同じ時間に設定してもよいし変更してもよい。 The first pulse potential width t1 and the second pulse potential width t2 may be set to the same time as the first pulse potential width t1 and the first target potential application time t2, respectively, or may be changed, depending on the calculation results in the content calculation step (step S5), for example, based on the content of ascorbic acid (second substance) assumed to be contained in the test liquid.

(b)初期電位印加ステップ(ステップS2)
バルブV1を開き、被検査液としての透析排液を被検査液導入路42から容器41内へ供給する。所定量(例えば5cc)の透析排液(被検査液)を容器41内に供給したらバルブV1を閉じる。つづいて、作用電極51と、対極52とを、尿酸を含む被検査液に接触させた状態で、作用電極51と対極52との間に、第2物質としてのアスコルビン酸の酸化電位に対応する電圧(初期電位:Ei+Es×n)を印加して、透析排液(被検査液)に電気化学的酸化反応を起こさせる。この電圧の印加時間はあらかじめ定めた第1パルス電位幅t1である。初期電位に対応する電圧の印加は、制御部121による制御に基づいて印加部としてのポテンショスタット121Aによって行われる。サンプリングタイミングst1で電気化学的酸化反応により生じる電流値を測定し、電流値I1として記録する。
(b) Initial potential application step (step S2)
The valve V1 is opened, and the dialysis effluent as the test liquid is supplied from the test liquid introduction path 42 into the container 41. When a predetermined amount (for example, 5 cc) of the dialysis effluent (test liquid) is supplied into the container 41, the valve V1 is closed. Next, while the working electrode 51 and the counter electrode 52 are in contact with the test liquid containing uric acid, a voltage (initial potential: Ei+Es×n) corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid as the second substance is applied between the working electrode 51 and the counter electrode 52 to cause an electrochemical oxidation reaction in the dialysis effluent (test liquid). The application time of this voltage is a predetermined first pulse potential width t1. The application of the voltage corresponding to the initial potential is performed by the potentiostat 121A as the application unit under the control of the control unit 121. The current value generated by the electrochemical oxidation reaction is measured at the sampling timing st1 and recorded as the current value I1.

(c)目標電位印加ステップ(ステップS3)
初期電位印加ステップの後に、作用電極51と、対極52とを、尿酸を含む被検査液に接触させたままの状態で、作用電極51と対極52との間に、第1物質としての尿酸の酸化電位に対応する電圧(目標電位:Ei+Es×n+ΔE)を印加して、透析排液(被検査液)に電気化学的酸化反応を起こさせる。この電圧の印加時間はあらかじめ定めた第2パルス電位幅t2である。目標電位に対応する電圧の印加についても、制御部121による制御に基づいて印加部としてのポテンショスタット121Aによって行われる。電気サンプリングタイミングst2で化学的酸化反応により生じる電流値を測定し、電流値I2として記録する。
(d)初期値印加ステップ(ステップS4)
目標電位の印加の後で初期値Eiを印加して、初期電位の印加、目標電位の印加、初期値Eiの印加からなるパルス周期の実行回数をカウントし、予め設定した繰り返し回数nを達成した場合は次の含有量算出ステップに移行し、達成していなければ引き続き次のパルス周期に従う電位の印加を実施する。
(c) Target potential application step (step S3)
After the initial potential application step, while the working electrode 51 and the counter electrode 52 are kept in contact with the test liquid containing uric acid, a voltage (target potential: Ei+Es×n+ΔE) corresponding to the oxidation potential of uric acid as the first substance is applied between the working electrode 51 and the counter electrode 52 to cause an electrochemical oxidation reaction in the dialysis effluent (test liquid). The application time of this voltage is a predetermined second pulse potential width t2. The application of the voltage corresponding to the target potential is also performed by the potentiostat 121A as the application unit under the control of the control unit 121. The current value generated by the chemical oxidation reaction is measured at the electrical sampling timing st2 and recorded as the current value I2.
(d) Initial value application step (step S4)
After application of the target potential, an initial value Ei is applied, and the number of times a pulse cycle consisting of application of the initial potential, application of the target potential, and application of the initial value Ei is executed is counted. If a preset number of repetitions n is reached, the process proceeds to the next content calculation step; if not, application of a potential according to the next pulse cycle is continued.

(e)含有量算出ステップ(ステップS5)
初期電位印加ステップにおいて主にアスコルビン酸が電気分解され、また、目標電位印加ステップにおいて主に尿酸が電気分解されることにより、それぞれ、作用電極51と対極52との間に見かけ上電流(酸化電流、以下、この電流を電解電流とも称する)が流れる。この電解電流の値(電解電流の量)は、初期電位印加ステップと目標電位印加ステップの両方で、所定のサンプリングタイミングst1、st2において121Aにより測定される。そして、含有量算出ステップでは、各パルス周期毎の目標電位印加ステップで記録した電流値I2から、対応する各パルス周期毎の初期電位印加ステップで記録した電流値I1を減算して、各パルス周期毎の電流差iを算出し、最も大きな値の電流差iを求める。求めた電流差iを、登録されている検量線に当てはめて尿酸の含有量として定量する。目標電位印加ステップの前に初期電位印加ステップにおいてアスコルビン酸の酸化電位に対応する初期電位を第1パルス電位幅t1に渡って与えているため、目標電位印加ステップの開始前に、酸化電位が尿酸に近いアスコルビン酸の多くが電気化学的酸化反応によって酸化されていることから、目標電位印加ステップにおいて流れる電解電流は尿酸の電気化学的酸化反応によるものであることが推定でき、精度の高い定量が可能となる。
(e) Content Calculation Step (Step S5)
In the initial potential application step, ascorbic acid is mainly electrolyzed, and in the target potential application step, uric acid is mainly electrolyzed, so that an apparent current (oxidation current, hereinafter, this current is also referred to as electrolysis current) flows between the working electrode 51 and the counter electrode 52. The value of this electrolysis current (amount of electrolysis current) is measured at 121 A at predetermined sampling timings st1 and st2 in both the initial potential application step and the target potential application step. Then, in the content calculation step, the current value I1 recorded in the initial potential application step for each corresponding pulse period is subtracted from the current value I2 recorded in the target potential application step for each pulse period to calculate the current difference i for each pulse period, and the current difference i with the largest value is obtained. The obtained current difference i is applied to a registered calibration curve to quantify the content of uric acid. Since an initial potential corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid is applied over the first pulse potential width t1 in the initial potential application step prior to the target potential application step, most of the ascorbic acid, which has an oxidation potential close to that of uric acid, is oxidized by an electrochemical oxidation reaction before the start of the target potential application step. Therefore, it can be estimated that the electrolytic current flowing in the target potential application step is due to the electrochemical oxidation reaction of uric acid, enabling highly accurate quantification.

(f)判断ステップ(ステップS6)
制御部121は、含有量算出ステップ(ステップS5)の後に、所定の透析時間が終了するまでに次のサイクルの濃度測定が可能かどうかを判断し、測定が可能である場合(ステップS6でYES)は、初期電位印加ステップ(ステップS2)、目標電位印加ステップ(ステップS3)、初期値印加ステップ(ステップS4)及び、含有量算出ステップ(ステップS5)の濃度測定のサイクルを再び実行する。濃度測定のサイクルを再び実行する場合には、上述と同様の手順でバルブV1の開閉動作を行い、透析排液を被検査液導入路42から容器41内に再度供給し、溶液54中に被検査液(透析排液)を累加する。
(f) Judgment step (step S6)
After the content calculation step (step S5), the control unit 121 judges whether the next cycle of concentration measurement is possible before the end of the predetermined dialysis time, and if the measurement is possible (YES in step S6), the control unit 121 executes the concentration measurement cycle again, which includes the initial potential application step (step S2), the target potential application step (step S3), the initial value application step (step S4), and the content calculation step (step S5). When the concentration measurement cycle is executed again, the valve V1 is opened and closed in the same manner as described above, the dialysis effluent is supplied again from the test liquid introduction path 42 into the container 41, and the test liquid (dialysis effluent) is accumulated in the solution 54.

ここで、直近の含有量算出ステップで算出された最も大きな電流値iが、初期設定(ステップS1)で設定した閾値より大きいときには、初期電位印加ステップにおけるアスコルビン酸の酸化が十分ではないためにアスコルビン酸が残っている影響により電流値が大きくなっていると判断し、次の初期電位印加ステップの実行時間を直前の初期電位印加ステップにおける実行時間(第1パルス電位幅t1)よりも長い時間に設定するとよい。 Here, when the largest current value i calculated in the most recent content calculation step is larger than the threshold value set in the initial setting (step S1), it is determined that the current value is large due to the influence of remaining ascorbic acid because the oxidation of ascorbic acid in the initial potential application step is insufficient, and the execution time of the next initial potential application step is set to a time longer than the execution time of the immediately preceding initial potential application step (first pulse potential width t1).

これに対して、含有量算出ステップで算出された最も大きな電流値iが初期設定で設定した閾値以下であったときは、次の初期電位印加ステップの実行時間を直前の初期電位印加ステップにおける実行時間(第1パルス電位幅t1)と同一のまま維持する。 In contrast, when the largest current value i calculated in the content calculation step is equal to or less than the threshold value set in the initial setting, the execution time of the next initial potential application step is maintained the same as the execution time (first pulse potential width t1) of the immediately preceding initial potential application step.

(g)検査排液の回収ステップ(ステップS7)
判断ステップ(ステップS6)において、所定の透析時間の終了までに次のサイクルの濃度測定ができないと判断した場合(ステップS6でNO)、制御部121は、バルブV2を開けて検査排液としての容器41内の溶液54を検査排液排出路45から検査排液回収部46に導入して回収する。
(g) Recovery step of test waste liquid (step S7)
In the judgment step (step S6), if it is determined that the concentration measurement for the next cycle cannot be performed before the end of the specified dialysis time (NO in step S6), the control unit 121 opens valve V2 and introduces the solution 54 in the container 41 as the test effluent from the test effluent discharge path 45 to the test effluent recovery unit 46 for recovery.

(4)本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
(a)測定の対象となる第1物質、例えば尿酸の被検査液における含有量を、電気化学的酸化反応の際に流れる電流に基づいて算出する場合に、酸化電位が第1物質に近いために上記算出の妨げとなる第2物質、例えばアスコルビン酸が存在する場合であっても、第1物質の酸化電位を印加する前に、第2物質の酸化電位を印加して電気化学的酸化反応を進行させておくことにより、反応に用いる電極に修飾を施すことなく、簡便、迅速、かつ、正確に第1物質の含有量を算出、すなわち定量することが可能となる。
(4) Effects Obtained by the Present Embodiment According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(a) When the content of a first substance to be measured, e.g., uric acid, in a test solution is calculated based on the current that flows during an electrochemical oxidation reaction, even if a second substance, e.g., ascorbic acid, is present and has an oxidation potential close to that of the first substance and therefore interferes with the calculation, the content of the first substance can be calculated, i.e., quantified, simply, quickly, and accurately without modifying the electrode used in the reaction, by applying the oxidation potential of the second substance to allow the electrochemical oxidation reaction to proceed before applying the oxidation potential of the first substance.

(b)第2物質の酸化電位を印加すれば第2物質の酸化が進行し、第1物質の含有量の測定の妨げとならないため、水溶液のpHを調整することなく定量を行うことができる。 (b) When an oxidation potential of the second substance is applied, the oxidation of the second substance proceeds, and does not interfere with the measurement of the content of the first substance, so that quantification can be performed without adjusting the pH of the aqueous solution.

(c)第2物質の酸化電位の印加(初期電位印加ステップ)の時間を調整することにより、第2物質の含有量が多い場合にも、第1物質の定量の精度を確保することができる。 (c) By adjusting the time for applying the oxidation potential of the second substance (initial potential application step), the accuracy of the quantification of the first substance can be ensured even when the content of the second substance is high.

(d)濃度測定のサイクルを繰り返すことにより、被検査液を累加又は交換しつつ、連続的に定量を行うことができ、連続的に定量した結果の平均値をとるなどによって、より信頼性の高い定量結果を得ることができる。 (d) By repeating the concentration measurement cycle, the test liquid can be added or replaced while performing continuous quantification, and more reliable quantitative results can be obtained by averaging the results of continuous quantification.

以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、以下のような、別の実施形態や変形も可能である。 The above is a detailed description of an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. For example, other embodiments and modifications such as the following are also possible.

上述の実施形態では、三電極方式による電気化学的測定により尿酸の濃度を検出する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、参照電極53を設けることなく、作用電極51と対極52とを用いた二電極方式による電気化学的測定により尿酸を検出してもよい。 In the above embodiment, the concentration of uric acid is detected by electrochemical measurement using a three-electrode method, but this is not limiting. For example, uric acid may be detected by electrochemical measurement using a two-electrode method using a working electrode 51 and a counter electrode 52 without providing a reference electrode 53.

また、上述の実施形態では、尿酸含有量測定装置40が透析システム1内に設けられる場合について説明したが、これに限定されず、透析システム1とは独立した形態としてもよく、透析排液排出路15にサンプリングポートを設け、シリンジ等を用いて透析排液を取り出して容器41に滴下するようにしてもよい。また、測定対象として、透析排液のほか、排尿、血液等の液状体液に含まれる尿酸濃度を測定する場合に用いてもよい。 In the above embodiment, the uric acid content measuring device 40 is provided in the dialysis system 1, but the present invention is not limited to this and may be provided in a form independent of the dialysis system 1. A sampling port may be provided in the dialysis effluent discharge path 15, and the dialysis effluent may be taken out using a syringe or the like and dripped into the container 41. In addition, the uric acid concentration may be measured not only in the dialysis effluent but also in liquid body fluids such as urine and blood.

上記実施形態では、所定の透析時間が終了するまでで、可能な限り、濃度測定のサイクルを繰り返すこととしていたが、判断ステップにおいて、直近の所定回数のサイクルにおいて算出した含有量の値が、あらかじめ定めた所定範囲内に収まったと判断した場合は、所定の透析時間の残り時間に関わらず、含有量の測定結果が安定してきたことを測定者等に通知するようにしてもよい。通知は、制御部121の制御により、例えば、透析システム1が備える通知装置が行う。通知装置は、例えば、通知表示を行う表示部、通知音を発するスピーカー部を有する。通知を行う判断のための上記所定回数や上記所定範囲は、測定対象となる被験者の測定時の体調、過去の測定履歴などを勘案して定め、例えば所定回数として5回、所定範囲として電流値のばらつきがプラスマイナス5%以内とすることができる。 In the above embodiment, the concentration measurement cycle is repeated as much as possible until the end of the specified dialysis time. However, if it is determined in the judgment step that the content value calculated in the most recent specified number of cycles falls within a predetermined range, the person measuring the content may be notified that the content measurement result has stabilized regardless of the remaining time of the specified dialysis time. The notification is performed by, for example, a notification device provided in the dialysis system 1 under the control of the control unit 121. The notification device has, for example, a display unit that displays the notification and a speaker unit that emits a notification sound. The above-mentioned specified number of times and the above-mentioned specified range for determining whether to make a notification are determined taking into consideration the physical condition of the subject to be measured at the time of measurement, past measurement history, etc., and the specified number of times can be 5 times, and the specified range can be a current value variation of within plus or minus 5%.

以下、上述の実施形態の効果を裏付ける実験結果について、実施例及び参考例に基づいて説明する。
初期電位印加ステップ又は目標電位印加ステップにおいて印加する電位と、印加による作用電極における電流の測定値の変化に関する実施例及び参考例について、図4~図12を参照して説明する。図4~図12に示す参考例又は実施例では、電位は、上記作用電極51と対極52との間の電圧として印加し、参照電極53の電位を基準として電位を測定し、作用電極51における電流値を測定する。
Hereinafter, experimental results that support the effects of the above-described embodiment will be described based on examples and reference examples.
Examples and reference examples relating to the potential applied in the initial potential application step or the target potential application step and the change in the measured value of the current at the working electrode due to the application will be described with reference to Figures 4 to 12. In the reference examples and examples shown in Figures 4 to 12, the potential is applied as a voltage between the working electrode 51 and the counter electrode 52, the potential is measured based on the potential of the reference electrode 53, and the current value at the working electrode 51 is measured.

(参考例)
まず、初期電位印加ステップ(ステップS2)においてアスコルビン酸の酸化が十分でない場合の電解電流への影響について、図4のサイクリックボルタモグラムで説明する。図4は、アスコルビン酸の水溶液S1(曲線L1a)、尿酸の水溶液S2(曲線L1u)、及び、上記2つの水溶液S1、S2を混合した水溶液T(曲線L1t)のそれぞれに対して、作用電極と対極を接触させてこれらの間に電圧(横軸、単位V)を印加した場合に流れる電流(縦軸、単位μA)の変化を示したグラフである。アスコルビン酸の水溶液S1には尿酸は含まれておらず、尿酸の水溶液S2にはアスコルビン酸は含まれていない。
(Reference example)
First, the effect on the electrolysis current when the oxidation of ascorbic acid is insufficient in the initial potential application step (step S2) will be described with reference to the cyclic voltammograms in Fig. 4. Fig. 4 is a graph showing the change in the current (vertical axis, unit μA) flowing when a voltage (horizontal axis, unit V) is applied between the working electrode and the counter electrode in contact with each other for each of an aqueous solution S1 of ascorbic acid (curve L1a), an aqueous solution S2 of uric acid (curve L1u), and an aqueous solution T (curve L1t) in which the above two aqueous solutions S1 and S2 are mixed. The aqueous solution S1 of ascorbic acid does not contain uric acid, and the aqueous solution S2 of uric acid does not contain ascorbic acid.

水溶液S1、S2を混合した水溶液Tでは、アスコルビン酸の水溶液S1と同じく略0.19Vに電流変化の第1のピークP1tがあり、かつ、そのピークP1tにおける電流値は水溶液S1の場合の電流値と略同一である。すなわち、水溶液S1のピークP1aと水溶液S2の第1のピークP1tはほぼ重なっている。 In aqueous solution T, which is a mixture of aqueous solutions S1 and S2, the first peak P1t of the current change occurs at approximately 0.19 V, similar to the aqueous solution S1 of ascorbic acid, and the current value at the peak P1t is approximately the same as the current value in the case of aqueous solution S1. In other words, the peak P1a of aqueous solution S1 and the first peak P1t of aqueous solution S2 almost overlap.

水溶液Tにおいては、尿酸の水溶液S2と同じく略0.34Vに第2のピークP1u’がある。しかし、このピークP1u’における電流値は、水溶液S2の場合のピークP1uにおける電流値よりも大幅に大きくなっており、第1のピークP1tとほぼ同じ電流値となっている。これにより、アスコルビン酸の水溶液S1と尿酸の水溶液S2を混合すると、アスコルビン酸に基づいて変化する電流の影響によって、尿酸の水溶液S2の電流変化のピークP1uが上側へ大きくシフトしていることが分かる。 In the aqueous solution T, there is a second peak P1u' at approximately 0.34 V, the same as in the aqueous solution S2 of uric acid. However, the current value at this peak P1u' is significantly larger than the current value at peak P1u in the case of the aqueous solution S2, and is approximately the same current value as the first peak P1t. This shows that when the aqueous solutions S1 of ascorbic acid and S2 of uric acid are mixed, the peak P1u of the current change in the aqueous solution S2 of uric acid is significantly shifted upward due to the influence of the current that changes based on ascorbic acid.

図4に示すように、アスコルビン酸の水溶液S1では約0.19Vに電流変化のピークP1aが現れている。これに対して、尿酸の水溶液S2では約0.34Vに電流変化のピークP1uが現れておりそれぞれの酸化ピーク電位が極めて近いため、尿酸を選択的な検出が困難である。 As shown in FIG. 4, in the aqueous solution S1 of ascorbic acid, a peak P1a of the current change appears at approximately 0.19 V. In contrast, in the aqueous solution S2 of uric acid, a peak P1u of the current change appears at approximately 0.34 V, and the oxidation peak potentials of the two are very close, making it difficult to selectively detect uric acid.

次に、電位を印加する時間と測定される電流との関係について、図5と図6を参照して説明する。図5と図6は、それぞれの水溶液に作用電極と対極を接触させてこれらの間に電圧(横軸、単位V)を印加した場合に流れる電流(縦軸、単位μA)の変化を示したグラフである。図5はアスコルビン酸の水溶液、図6は尿酸の水溶液に対するグラフである。図5において、5本の曲線L21、L22、L23、L24、L25は、それぞれ、電圧の印加時間(印加波形のパルス幅)を0.3秒、0.5秒、1.0秒、2.0秒、5.0秒とした場合を示している。図6において、5本の曲線L31、L32、L33、L34、L35は、それぞれ、電圧の印加時間(印加波形のパルス幅)を0.3秒、0.5秒、1.0秒、2.0秒、5.0秒とした場合を示している。 Next, the relationship between the time for which the potential is applied and the measured current will be described with reference to Figures 5 and 6. Figures 5 and 6 are graphs showing the change in the current (vertical axis, unit μA) that flows when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with each aqueous solution and a voltage (horizontal axis, unit V) is applied between them. Figure 5 is a graph for an aqueous solution of ascorbic acid, and Figure 6 is a graph for an aqueous solution of uric acid. In Figure 5, five curves L21, L22, L23, L24, and L25 show the cases where the voltage application time (pulse width of the applied waveform) is 0.3 seconds, 0.5 seconds, 1.0 seconds, 2.0 seconds, and 5.0 seconds, respectively. In Figure 6, five curves L31, L32, L33, L34, and L35 show the cases where the voltage application time (pulse width of the applied waveform) is 0.3 seconds, 0.5 seconds, 1.0 seconds, 2.0 seconds, and 5.0 seconds, respectively.

図5に示すように、アスコルビン酸の水溶液においては、印加時間の長短に関わらず電流変化のピークは同じ電圧値で現れており、印加時間が長いほどピークにおける電流値が小さくなっている。このような傾向は、図6に示す尿酸の水溶液においても同様であって、印加時間の長短に関わらず電流変化のピークは同じ電圧値で現れており、印加時間が長いほどピークにおける電流値が小さくなっている。図5と図6に示す結果より、まず、アスコルビン酸、尿酸のいずれにおいても、電気化学的酸化反応がピークとなる電圧(電位)が存在することが分かる。さらに、電圧の印加時間を長くすることにより、電気化学的酸化反応が十分に進行するため、反応物としてのアスコルビン酸又は尿酸の量が減少することも分かる。 As shown in FIG. 5, in the aqueous solution of ascorbic acid, the peak of the current change appears at the same voltage value regardless of the length of application time, and the longer the application time, the smaller the current value at the peak. This tendency is also seen in the aqueous solution of uric acid shown in FIG. 6, where the peak of the current change appears at the same voltage value regardless of the length of application time, and the longer the application time, the smaller the current value at the peak. From the results shown in FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that there is a voltage (electric potential) at which the electrochemical oxidation reaction peaks for both ascorbic acid and uric acid. Furthermore, it can be seen that by extending the application time of the voltage, the electrochemical oxidation reaction proceeds sufficiently, and the amount of ascorbic acid or uric acid as a reactant decreases.

つづいて、アスコルビン酸の酸化電位に対応する電圧を印加する時間と測定される電流について、図7を参照して説明する。図7は、アスコルビン酸の水溶液と尿酸の水溶液を混合した水溶液に作用電極と対極を接触させてこれらの間に電圧(横軸、単位V)を印加した場合に流れる電流の変化を示したグラフである。印加電圧は、アスコルビン酸の酸化電位に対応する電圧であって、3本の曲線L41、L42、L43は、それぞれ、電圧の印加時間(印加波形のパルス幅)を0.5秒、1.0秒、5.0秒とした場合を示している。なお、3本の曲線L41、L42、L43は、電流値の変化を比較するために縦方向にずらして表示しているが、互いの電流値の大小関係を示しているのではない。 Next, the time for applying a voltage corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid and the measured current will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a graph showing the change in current flowing when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with an aqueous solution of a mixture of an aqueous solution of ascorbic acid and an aqueous solution of uric acid and a voltage (horizontal axis, unit V) is applied between them. The applied voltage is a voltage corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid, and the three curves L41, L42, and L43 show the cases where the voltage application time (pulse width of the applied waveform) is 0.5 seconds, 1.0 seconds, and 5.0 seconds, respectively. Note that the three curves L41, L42, and L43 are displayed shifted vertically in order to compare the changes in the current value, but do not show the magnitude relationship between the current values.

図7に示す3本の曲線L41、L42、L43を比較して分かるように、印加時間が短い曲線L41では、約0.3Vの尿酸の酸化電位に対応する電流のピークのほかに、約0.1V付近にアスコルビン酸の酸化電位に対応するピークがあるのに対して、印加時間を長くするほどアスコルビン酸の酸化電位に対応するピークは小さくなっている。これにより、アスコルビン酸の酸化電位に対応する電圧の印加時間を所定の範囲まで長くとることにより、尿酸の酸化電位に対応するピークが明確となった曲線を得ることができる。よって、この状態で尿酸の酸化電位に対応する電圧を印加すれば、測定された電流値によって精度の高い定量を行うことが可能となる。 As can be seen by comparing the three curves L41, L42, and L43 shown in FIG. 7, in the curve L41 with a short application time, in addition to the current peak corresponding to the oxidation potential of uric acid of about 0.3 V, there is a peak corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid at about 0.1 V, whereas the peak corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid becomes smaller as the application time is increased. As a result, by extending the application time of the voltage corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid to a predetermined range, a curve with a clear peak corresponding to the oxidation potential of uric acid can be obtained. Therefore, if a voltage corresponding to the oxidation potential of uric acid is applied in this state, it becomes possible to perform highly accurate quantification using the measured current value.

尿酸の酸化電位に対応する電圧を印加する時間と測定される電流について、図8を参照して説明する。図8は、アスコルビン酸の水溶液と尿酸の水溶液を混合した水溶液に作用電極と対極を接触させてこれらの間に電圧(横軸、単位V)を印加した場合に流れる電流(縦軸)の変化を示したグラフである。図8は、第1パルス電位幅t1の変化に伴う電流応答の変化を示すグラフである。印加電圧は、尿酸の酸化電位に対応する電圧であって、3本の曲線L51、L52、L53は、それぞれ、電圧の印加時間(印加波形のパルス幅)を5ms、20ms、100msとした場合を示している。なお、3本の曲線L51、L52、L53は、電流値の変化を比較するために縦方向にずらして表示しているが、互いの電流値の大小関係を示しているのではない。 The time for applying a voltage corresponding to the oxidation potential of uric acid and the measured current will be described with reference to FIG. 8. FIG. 8 is a graph showing the change in current (vertical axis) that flows when a working electrode and a counter electrode are brought into contact with an aqueous solution of a mixture of an aqueous solution of ascorbic acid and an aqueous solution of uric acid and a voltage (horizontal axis, unit V) is applied between them. FIG. 8 is a graph showing the change in current response with the change in the first pulse potential width t1. The applied voltage is a voltage corresponding to the oxidation potential of uric acid, and the three curves L51, L52, and L53 show the cases where the voltage application time (pulse width of the applied waveform) is 5 ms, 20 ms, and 100 ms, respectively. Note that the three curves L51, L52, and L53 are displayed shifted vertically in order to compare the changes in the current value, but do not show the magnitude relationship between the current values.

図8に示す3本の曲線L51、L52、L53を比較して分かるように、印加時間が短い曲線L51では、約0.22Vの尿酸の酸化電位に対応する電流のピークが明確に現れているのに対して、印加時間を長くするほどアスコルビン酸の酸化電位に対応するピークが顕著に現れるようになっている。これにより、尿酸の酸化電位に対応する電圧の印加時間を所定の範囲までの短い時間にすることにより、尿酸の酸化電位に対応するピークが明確となった曲線を得ることができる。よって、この曲線に基づいて測定された電流値によって精度の高い定量を行うことが可能となる。 As can be seen by comparing the three curves L51, L52, and L53 shown in Figure 8, curve L51, which has a short application time, has a clear current peak corresponding to the oxidation potential of uric acid of about 0.22 V, whereas the longer the application time, the more prominent the peak corresponding to the oxidation potential of ascorbic acid becomes. As a result, by shortening the application time of the voltage corresponding to the oxidation potential of uric acid to within a specified range, a curve with a clear peak corresponding to the oxidation potential of uric acid can be obtained. Therefore, it is possible to perform highly accurate quantification using the current value measured based on this curve.

これらより、目標電位を印加する第2パルス電位幅t2は、初期電位を印加する第1パルス電位幅t1よりも短時間である方が尿酸の定量を顕著なものとすることが明らかであり、より詳細には、第1パルス電位幅t1を1.0~5.0sに第2パルス電位幅t2は5~20msに設定することにより、高精度な定量化が可能である。 From these findings, it is clear that the quantification of uric acid is more pronounced when the second pulse potential width t2, which applies the target potential, is shorter than the first pulse potential width t1, which applies the initial potential. More specifically, highly accurate quantification is possible by setting the first pulse potential width t1 to 1.0-5.0 s and the second pulse potential width t2 to 5-20 ms.

図9は、電位を与えていないときの電圧(基礎電位Es)と初期電位に対応する電圧との差(パルス電位ΔE)を変えたときの、目標電位に対応する電圧の印加値に対する、測定電流の変化を示すグラフである。図9における4つの線L61、L62、L63、L64は、それぞれ、パルス電位ΔEが0.50V、0.30V、0.15V、0.001Vであるときを示している。図9に示す結果においては、初期電位を与える前の、電位を与えていない状態における電圧を0.004Vとし、初期電位印加ステップにおいて、上記0.0004Vから電圧をΔEだけ上昇させた電圧を、初期電位に対応する電圧として5秒与えた後に、目標電位に対応する電圧を5ms与えて電流を測定している。なお、4本の線L61、L62、L63、L64は、電流値の変化を比較するために縦方向にずらして表示しているが、互いの電流値の大小関係を示しているのではない。 Figure 9 is a graph showing the change in measured current with respect to the applied value of the voltage corresponding to the target potential when the difference (pulse potential ΔE) between the voltage when no potential is applied (base potential Es) and the voltage corresponding to the initial potential is changed. The four lines L61, L62, L63, and L64 in Figure 9 show the cases when the pulse potential ΔE is 0.50 V, 0.30 V, 0.15 V, and 0.001 V, respectively. In the results shown in Figure 9, the voltage in the state where no potential is applied before the initial potential is applied is 0.004 V, and in the initial potential application step, a voltage increased by ΔE from the above 0.0004 V is applied for 5 seconds as the voltage corresponding to the initial potential, and then the voltage corresponding to the target potential is applied for 5 ms to measure the current. Note that the four lines L61, L62, L63, and L64 are displayed shifted vertically in order to compare the changes in current value, but do not show the magnitude relationship between the current values.

図9に示すように、パルス電位ΔEが0.15Vである曲線L63において、0.25V近傍に尿酸の酸化電位に対応する電流のピークが現れている一方、ほかの3本の線L61、L62、L64においては、明確にピークが現れなかった。したがって、パルス電位ΔEを0.15V前後の所定範囲で設定することにより、尿酸の定量を精度良く行うことが可能となることが分かる。 As shown in FIG. 9, in curve L63 where the pulse potential ΔE is 0.15 V, a current peak corresponding to the oxidation potential of uric acid appears near 0.25 V, while in the other three lines L61, L62, and L64, no clear peak appears. Therefore, it can be seen that by setting the pulse potential ΔE within a predetermined range around 0.15 V, it is possible to perform accurate quantification of uric acid.

(実施例)
図10(a)、(b)は、尿酸を含む、pH7.4のリン酸緩衝液を被検査液として上記実施形態の手法であるマルチ電位ステップボルタンメトリー手法で被検査液を、作用電極51と対極52に接触させて、これらの間に電圧を印加したときに測定される電流の変化を示すグラフである。図10(a)は、被検査液がアスコルビン酸を含まない場合であって、5本の曲線L71、L72、L73、L74、L75は、それぞれ、被検査液に含まれる尿酸の濃度を300μM、200μM、100μM、75μM、50μMとした場合を示している。図10(b)は、被検査液がアスコルビン酸を200μMの濃度で含まれる場合であって、5本の曲線L76、L77、L78、L79、L80は、それぞれ、被検査液に含まれる尿酸の濃度を300μM、200μM、100μM、75μM、50μMとした場合を示している。図10(a)、(b)に示す結果においては、初期電位印加ステップにおける初期電位に対応する電圧0.004Vを5秒与えた後に、電圧を0.15V上昇させて、この電圧を5ms与えた後に電流を測定している。
(Example)
10(a) and (b) are graphs showing changes in current measured when a test solution containing uric acid and a pH 7.4 phosphate buffer solution is brought into contact with a working electrode 51 and a counter electrode 52 and a voltage is applied between them by the multi-potential step voltammetry method, which is the method of the above embodiment. Fig. 10(a) shows the case where the test solution does not contain ascorbic acid, and five curves L71, L72, L73, L74, and L75 show the cases where the concentrations of uric acid contained in the test solution are 300 μM, 200 μM, 100 μM, 75 μM, and 50 μM, respectively. 10(b) shows the case where the test solution contains ascorbic acid at a concentration of 200 μM, and five curves L76, L77, L78, L79, and L80 show the cases where the concentrations of uric acid contained in the test solution are 300 μM, 200 μM, 100 μM, 75 μM, and 50 μM, respectively. In the results shown in FIG. 10(a) and (b), a voltage of 0.004 V corresponding to the initial potential in the initial potential application step is applied for 5 seconds, and then the voltage is increased by 0.15 V, and the current is measured after applying this voltage for 5 ms.

図10(a)に示すように、アスコルビン酸を含まないリン酸緩衝液では、0.24V付近の尿酸の酸化電位に対応するピークは維持しながら、尿酸の濃度が増えるほどピークにおける電流値も増大している。図10(b)に示すように、アスコルビン酸を含むリン酸緩衝液においても、0.25V付近の尿酸の酸化電位に対応するピークは維持しながら、尿酸の濃度が増えるほどピークにおける電流値も増大している。 As shown in FIG. 10(a), in the phosphate buffer solution that does not contain ascorbic acid, the peak corresponding to the oxidation potential of uric acid at around 0.24 V is maintained, and the current value at the peak increases as the concentration of uric acid increases. As shown in FIG. 10(b), in the phosphate buffer solution that contains ascorbic acid, the peak corresponding to the oxidation potential of uric acid at around 0.25 V is maintained, and the current value at the peak increases as the concentration of uric acid increases.

図11は、尿酸とアスコルビン酸を含み、pHが7.42である透析排液を被検査液として、上記実施形態の手法であるマルチ電位ステップボルタンメトリー手法で被検査液を、作用電極51と対極52に接触させて、これらの間に電圧を印加したときに測定される電流の変化を示すグラフである。図11において、5本の曲線L81、L82、L83、L84、L85は、それぞれ、被検査液に含まれる尿酸の濃度を300μM、200μM、100μM、75μM、50μMとした場合を示している。なお、この透析排液には、尿酸とアスコルビン酸のほかに、Na、K、Ca2+、Mg2+、Cl、HCO 、CHCOOといったイオンや、ブドウ糖が含まれている。図11に示す結果においては、初期電位印加ステップにおける初期電位に対応する電圧0.004Vを5秒与えた後に、電圧を0.15V上昇させて、この電圧を5ms与えた後に電流を測定している。 Fig. 11 is a graph showing the change in current measured when a test liquid containing uric acid and ascorbic acid and having a pH of 7.42 is brought into contact with a working electrode 51 and a counter electrode 52 by the multi-potential step voltammetry method, which is the method of the above embodiment, and a voltage is applied between them. In Fig. 11, five curves L81, L82, L83, L84, and L85 show the cases where the concentrations of uric acid contained in the test liquid are 300 μM, 200 μM, 100 μM, 75 μM, and 50 μM, respectively. In addition to uric acid and ascorbic acid, this dialysis effluent contains ions such as Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cl - , HCO 3 - , and CH 3 COO - , as well as glucose. In the results shown in FIG. 11, a voltage of 0.004 V corresponding to the initial potential in the initial potential application step is applied for 5 seconds, and then the voltage is increased by 0.15 V, and this voltage is applied for 5 ms, after which the current is measured.

図11に示すように、図10(a)、(b)に示すリン酸緩衝液の場合と同様に、透析排液においても、0.24V付近の尿酸の酸化電位に対応するピークは維持しながら、尿酸の濃度が増えるほどピークにおける電流値も増大している。 As shown in Figure 11, similar to the case of the phosphate buffer solution shown in Figures 10(a) and (b), in the dialysis effluent, the peak corresponding to the oxidation potential of uric acid at around 0.24 V is maintained, and the current value at the peak increases as the concentration of uric acid increases.

図12は、図10(a)、(b)、及び図11で得られた結果に基づいて作成された、尿酸の濃度(横軸、単位μM)に対する電流の変化を示す検量線を示すグラフである。図12における3本の直線L91、L92、L93は、それぞれ、尿酸を含むがアスコルビン酸を含まないリン酸緩衝液(図10(a))、尿酸とアスコルビン酸を含むリン酸緩衝液(図10(b))、尿酸とアスコルビン酸を含む透析排液(図11)に基づく検量線である。 Figure 12 is a graph showing a calibration curve showing the change in current versus uric acid concentration (horizontal axis, units: μM), created based on the results obtained in Figures 10(a), (b), and 11. The three straight lines L91, L92, and L93 in Figure 12 are calibration curves based on a phosphate buffer solution containing uric acid but not ascorbic acid (Figure 10(a)), a phosphate buffer solution containing uric acid and ascorbic acid (Figure 10(b)), and a dialysis effluent containing uric acid and ascorbic acid (Figure 11), respectively.

図12に示すように、リン酸緩衝液(図10(a)、(b))と透析排液(図11)のいずれにおいても、尿酸濃度と電流は直線関係を示している。したがって、初期電位及び目標電位に対応する電圧値、並びに、これらの電圧の印加時間を所定の範囲に設定することにより、酸化電位の近いアスコルビン酸の影響を抑えて高い精度で尿酸の定量を行うことができることが分かる。さらに、図12の直線L91、L92で示す場合は、直線L93で示す透析排液と同様に、pH7程度の中性の条件で電圧が印加されており、ほぼ同様の傾きの直線を得ていることから、pHを調整することによってアスコルビン酸の影響を抑える必要がないため、簡便かつ迅速に定量を行うことができる。 As shown in FIG. 12, in both the phosphate buffer solution (FIGS. 10(a) and (b)) and the dialysis effluent (FIG. 11), the uric acid concentration and the current show a linear relationship. Therefore, by setting the voltage values corresponding to the initial potential and the target potential, and the application time of these voltages within a predetermined range, it is possible to suppress the influence of ascorbic acid, which has a similar oxidation potential, and to quantify uric acid with high accuracy. Furthermore, in the cases shown by lines L91 and L92 in FIG. 12, similar to the dialysis effluent shown by line L93, voltage is applied under neutral conditions of about pH 7, and a line with approximately the same slope is obtained. Therefore, since there is no need to suppress the influence of ascorbic acid by adjusting the pH, quantification can be performed simply and quickly.

1 透析システム
10 血液透析装置(透析装置)
11 ダイアライザ
20 透析液供給装置
30 透析排液回収部
40 尿酸濃度測定装置(定量装置、尿酸定量装置)
46 検査排液回収部
51 作用電極
52 対極
53 参照電極
121 制御部(演算部)
121A ポテンショスタット(印加部、計測部)
A 透析患者
1 Dialysis system 10 Hemodialysis device (dialysis device)
11 Dialyzer 20 Dialysis fluid supply device 30 Dialysis waste fluid recovery section 40 Uric acid concentration measuring device (quantification device, uric acid quantification device)
46 Test waste liquid recovery unit 51 Working electrode 52 Counter electrode 53 Reference electrode 121 Control unit (calculation unit)
121A Potentiostat (applying part, measuring part)
A. Dialysis patients

Claims (6)

第1物質を含む被検査液に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、前記作用電極における前記第1物質の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて前記被検査液中の前記第1物質の含有量を定量する定量装置であって、
前記電圧を与える印加部と、
前記印加部を制御する制御部と、
前記作用電極における電流値を計測する計測部と、
前記計測部による計測結果に基づいて前記第1物質の含有量を算出する演算部とを備え
前記被検査液は、前記第1物質の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質を含み
前記第1物質の酸化電位と前記第2物質の酸化電位との差は所定値以下であり、
前記制御部は、前記第2物質の酸化電位に対応する初期電位を、前記被検査液に含まれると想定される前記第2物質の含有量に基づいて設定された第1パルス電位幅に渡って、前記被検査液に対して与えるように前記印加部を制御し、かつ、前記初期電位の印加後に、前記第1物質の酸化電位に対応する目標電位を第2パルス電位幅に渡って、前記被検査液に対して与えるように前記印加部を制御するとともに、これらを1パルス周期として各電位を所定電位ずつ増加させながらパルス周期を複数回繰り返し、
前記演算部は、前記各初期電位及び目標電位が与えられたときに前記計測部が計測した電流値に基づいて、前記第1物質の含有量を算出することを特徴とする定量装置。
A quantitative determination device that applies a voltage between a working electrode and a counter electrode that are in contact with a test liquid containing a first substance, and determines the content of the first substance in the test liquid based on a current value that flows due to an electrochemical oxidation reaction of the first substance at the working electrode,
An application unit that applies the voltage;
A control unit that controls the application unit;
A measurement unit that measures a current value at the working electrode;
a calculation unit that calculates an amount of the first substance based on a measurement result by the measurement unit ,
the test liquid contains a second substance having an oxidation potential lower than an oxidation potential of the first substance, and a difference between the oxidation potential of the first substance and the oxidation potential of the second substance is equal to or smaller than a predetermined value;
the control unit controls the application unit to apply an initial potential corresponding to an oxidation potential of the second substance to the test liquid over a first pulse potential width set based on the content of the second substance assumed to be contained in the test liquid , and controls the application unit to apply a target potential corresponding to the oxidation potential of the first substance to the test liquid over a second pulse potential width after the application of the initial potential, and repeats the pulse period a plurality of times while increasing each potential by a predetermined potential, with this forming one pulse period;
The quantitative measurement apparatus is characterized in that the calculation unit calculates the content of the first substance based on the current value measured by the measurement unit when each of the initial potentials and the target potential is applied.
前記第1パルス電位幅と前記第2パルス電位幅は同一の時間であることを特徴とする請求項に記載の定量装置。 2. The quantitative measurement apparatus according to claim 1 , wherein the first pulse potential width and the second pulse potential width have the same duration. 前記第2パルス電位幅は、前記第1パルス電位幅よりも短時間であることを特徴とする請求項に記載の定量装置。 The quantitative measurement apparatus according to claim 1 , wherein the second pulse potential width is shorter than the first pulse potential width. 第1物質を含む被検査液に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、前記作用電極における前記第1物質の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて前記被検査液中の前記第1物質の含有量を定量する定量方法であって、
前記被検査液は、前記第1物質の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質を含み、
前記第1物質の酸化電位と前記第2物質の酸化電位との差は所定値以下であり、
前記第2物質の酸化電位に対応する初期電位を、前記被検査液に含まれると想定される前記第2物質の含有量に基づいて設定された所定のパルス電位幅に渡って前記被検査液に対して与える初期電位印加ステップと、
前記初期電位印加ステップの後に、前記第1物質の酸化電位に対応する目標電位を所定のパルス電位幅に渡って前記被検査液に対して与える目標電位印加ステップと、
前記初期電位及び目標電位を与えたときに計測された電流値に基づいて前記第1物質の含有量を算出する含有量算出ステップと、
を備え、前記初期電位印加ステップと前記目標電位印加ステップは、各電位を所定電位ずつ増加させながら複数回に渡って繰り返して実行されることを特徴とする定量方法。
A method for quantifying a content of a first substance in a test liquid, the method comprising: applying a voltage between a working electrode and a counter electrode that are in contact with the test liquid containing a first substance; and quantifying a content of the first substance in the test liquid based on a current value that flows due to an electrochemical oxidation reaction of the first substance at the working electrode, the method comprising:
the test solution contains a second substance having an oxidation potential lower than an oxidation potential of the first substance,
a difference between an oxidation potential of the first material and an oxidation potential of the second material is equal to or less than a predetermined value;
an initial potential application step of applying an initial potential corresponding to an oxidation potential of the second substance to the test liquid over a predetermined pulse potential width set based on the content of the second substance assumed to be contained in the test liquid ;
a target potential application step of applying a target potential corresponding to an oxidation potential of the first substance to the test liquid over a predetermined pulse potential width after the initial potential application step;
a content calculation step of calculating a content of the first substance based on a current value measured when the initial potential and the target potential are applied;
wherein the initial potential application step and the target potential application step are repeatedly performed a plurality of times while increasing each potential by a predetermined potential.
第1物質を含む被検査液に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、前記作用電極における前記第1物質の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて前記被検査液中の前記第1物質の含有量を定量する定量プログラムであって、
前記被検査液は、前記第1物質の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質を含み、
前記第1物質の酸化電位と前記第2物質の酸化電位との差は所定値以下であり、
制御部による制御に基づいて、印加部により、前記第2物質の酸化電位に対応する初期電位を、前記被検査液に含まれると想定される前記第2物質の含有量に基づいて設定された所定のパルス電位幅に渡って前記被検査液に対して与える初期電位印加ステップと、
前記制御部による制御に基づいて、前記印加部により、前記初期電位印加ステップの後に、前記第1物質の酸化電位に対応する目標電位を所定のパルス電位幅に渡って前記被検査液に対して与える目標電位印加ステップと、
前記初期電位及び目標電位を与えたときに計測部によって計測された電流値に基づいて、演算部により前記第1物質の含有量を算出する含有量算出ステップと、
を備え、前記初期電位印加ステップと前記目標電位印加ステップは、各電位を所定電位ずつ増加させながら複数回に渡って繰り返して実行されることを特徴とする定量プログラム。
A quantitative determination program for applying a voltage between a working electrode and a counter electrode that are in contact with a test liquid containing a first substance, and quantifying the content of the first substance in the test liquid based on a current value that flows due to an electrochemical oxidation reaction of the first substance at the working electrode,
the test solution contains a second substance having an oxidation potential lower than an oxidation potential of the first substance,
a difference between an oxidation potential of the first material and an oxidation potential of the second material is equal to or less than a predetermined value;
an initial potential application step of applying an initial potential corresponding to the oxidation potential of the second substance to the test liquid over a predetermined pulse potential width set based on the content of the second substance assumed to be contained in the test liquid by an application unit based on the control by a control unit;
a target potential application step of applying a target potential corresponding to an oxidation potential of the first substance to the test liquid over a predetermined pulse potential width by the application unit based on control by the control unit after the initial potential application step;
a content calculation step of calculating a content of the first substance by a calculation unit based on a current value measured by a measurement unit when the initial potential and the target potential are applied;
wherein the initial potential application step and the target potential application step are repeatedly executed a plurality of times while increasing each potential by a predetermined potential.
透析患者に接続されるダイアライザと、前記ダイアライザに透析液を供給し、前記ダイアライザから透析排液を排出する透析装置と、前記透析排液中の尿酸の含有量を算出する尿酸定量装置とを備えた透析システムであって、
前記尿酸定量装置は、
第1物質としての尿酸を含む透析排液に接触させた、作用電極と対極との間に電圧を与え、前記作用電極における前記尿酸の電気化学的酸化反応によって流れる電流値に基づいて前記透析排液中の前記尿酸の含有量を定量する定量装置であって、
前記電圧を与える印加部と、
前記印加部を制御する制御部と、
前記作用電極における電流値を計測する計測部と、
前記計測部による計測結果に基づいて前記尿酸の含有量を算出する演算部とを備え、
前記透析排液は、前記尿酸の酸化電位よりも低い酸化電位を有する第2物質としてのアスコルビン酸を含み、
前記制御部は、前記アスコルビン酸の酸化電位に対応する初期電位を所定のパルス電位幅に渡って、前記透析排液に対して与えるように前記印加部を制御し、かつ、前記初期電位の印加後に、前記尿酸の酸化電位に対応する目標電位を所定のパルス電位幅に渡って、前記透析排液に対して与えるように前記印加部を制御するとともに、これらを1パルス周期として各電位を所定電位ずつ増加させながらパルス周期を複数回繰り返し、
前記演算部は、前記初期電位及び目標電位が与えられたときに前記計測部が計測した電流値に基づいて、前記尿酸の含有量を算出することを特徴とする透析システム。
A dialysis system comprising a dialyzer connected to a dialysis patient, a dialysis device that supplies a dialysis fluid to the dialyzer and discharges a dialysis effluent from the dialyzer, and a uric acid quantification device that calculates the content of uric acid in the dialysis effluent,
The uric acid quantitative determination device comprises:
A quantitative determination apparatus for determining the content of uric acid in a dialysis effluent based on a current value flowing due to an electrochemical oxidation reaction of the uric acid at the working electrode, the quantitative determination apparatus being configured to apply a voltage between a working electrode and a counter electrode that are in contact with the dialysis effluent containing uric acid as a first substance,
An application unit that applies the voltage;
A control unit that controls the application unit;
A measurement unit that measures a current value at the working electrode;
A calculation unit that calculates the content of the uric acid based on the measurement result by the measurement unit,
The dialysis effluent contains ascorbic acid as a second substance having an oxidation potential lower than an oxidation potential of uric acid,
the control unit controls the application unit so as to apply an initial potential corresponding to an oxidation potential of the ascorbic acid to the dialysis effluent over a predetermined pulse potential width, and controls the application unit so as to apply a target potential corresponding to an oxidation potential of the uric acid to the dialysis effluent over a predetermined pulse potential width after the application of the initial potential, and repeats the pulse period a plurality of times while increasing each potential by a predetermined potential, with the above being regarded as one pulse period;
The dialysis system according to claim 1, wherein the calculation unit calculates the uric acid content based on the current value measured by the measurement unit when the initial potential and the target potential are applied.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001021525A (en) 1999-07-02 2001-01-26 Akebono Brake Res & Dev Center Ltd Measuring method using biosensor
JP2001147211A (en) 1999-05-28 2001-05-29 Akira Fujishima Uric acid measuring method using diamond membrane electrode subjected to anodic oxidation treatment, diamond membrane electrode and uric acid measuring sensor and apparatus using diamond membrane electrode subjected to anodic oxidation treatment
JP2017127635A (en) 2016-01-15 2017-07-27 旭化成株式会社 Concentration measurement module, dialysis device, and concentration calculation method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001147211A (en) 1999-05-28 2001-05-29 Akira Fujishima Uric acid measuring method using diamond membrane electrode subjected to anodic oxidation treatment, diamond membrane electrode and uric acid measuring sensor and apparatus using diamond membrane electrode subjected to anodic oxidation treatment
JP2001021525A (en) 1999-07-02 2001-01-26 Akebono Brake Res & Dev Center Ltd Measuring method using biosensor
JP2017127635A (en) 2016-01-15 2017-07-27 旭化成株式会社 Concentration measurement module, dialysis device, and concentration calculation method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AOKI, K. et al.,Differential normal pulse voltammetry-theory,Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry,1980年,Vol.110, No.1-3,p.1-18,doi.org/10.1016/S0022-0728(80)80361-5

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