JPH0785067B2 - 液体中のアナライト定量装置および方法 - Google Patents

液体中のアナライト定量装置および方法

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JPH0785067B2
JPH0785067B2 JP60062200A JP6220085A JPH0785067B2 JP H0785067 B2 JPH0785067 B2 JP H0785067B2 JP 60062200 A JP60062200 A JP 60062200A JP 6220085 A JP6220085 A JP 6220085A JP H0785067 B2 JPH0785067 B2 JP H0785067B2
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アラン・デニス・コーミアー
メルヴイン・サムナー・ワインバーグ
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アドヴアンスト・メデイカル・デイヴアイセズ‐アムデヴ、インコーポレイテツド
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体中のアナライト定量装置および方法に関
し、更に詳しくは前記装置および方法並びに第１モジュ
ール測定室ユニットに関するものである。
〔従来の技術〕
従来、種々の電気化学測定においては多数の測定室ユニ
ットが使用されている。アメリカ合衆国特許第4,160,71
4号はpH値、ガス値のために使用される単一ユニット測
定室を記載しておりそして血液のごとき体液中の金属イ
オンを含有する種々のアナライトを測定するのに使用す
るため他の型式が知られている。
基準電極を使用しかつ基準電極と流体が該流体のイオン
含有量を定量すべくその上に通される薄膜の下に取り付
けられた電極との間の起電力を測定することが知られて
いる。カリウム、ナトリウム等のごときイオンはこのよ
うな設備によって医学研究室において慣習上試験され
る。通常のエレクトロニクス、ポンピングおよび流量計
等が測定室および電極を含む測定用ユニットと相互に接
続される。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、例えば血液のごとき液体中の種々のイ
オン濃度を迅速かつ効果的に定量測定する装置および方
法を提供することにある。
本発明の他の目的は、広い範囲にわたってサンプルの汚
染を回避する有効な方法において極端に小量の体液のイ
オン成分の高精度での迅速な定量測定のため他のモジュ
ールユニットとともに使用されることができる新規かつ
改良された試験モジュールユニットを提供することにあ
る。
本発明のさらに他の目的は、ユニットを通される単一サ
ンプル内の複数のイオンを迅速かつ効果的に定量すべく
複数のインライン・イオン試験を実施可能なように順次
積み重ねられることができる前記目的を達成するための
モジュールユニットを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、少なくとも１つの他のモジュールユニ
ットとともに使用されるべく寸法付けられかつ配置され
た試験モジュールユニットを有する液体中のアナライト
を測定するための装置であって、前記モジュールユニッ
トが本体および狭い径の貫通路を有し、前記貫通路が該
貫通路の端部間に拡大室を有し、該拡大室が一側に電極
の薄膜によって形成され、前記拡大室が該拡大室の入口
に開口している前記貫通路の第１部分と実質上同じ平面
内に、前記開口に実質上閉じ込められた乱流を生じるよ
うに前記平面に対してある角度をなして横たわる一方前
記開口を越えて平滑な流れを許容し、それにより前記拡
大室がその入口においてディフューザとしてかつその出
口においてノズルとして作用し、前記拡大室入口が前記
開口から出口への断面を変化する前記室と反対の出口を
有し、前記変化断面が前記室の中心に向って拡大されか
つ略ダイヤモンド形状に前記出口において縮減され、前
記室が前記通路の断面積の10倍以下の最大断面積を有す
ることを特徴とする液体中のアナライト定量測定装置を
提供することに依って達成される。
好ましくは、前記通路が0.38ミリメートルから1.27ミリ
メートルの直径に対応する断面積を有しており、また前
記室が前記薄膜によって画成される区域より大きい区域
を画成されており、それにより前記薄膜は前記室によっ
て完全に取り囲まれる。
また、前記薄膜が前記室側と反対の側において粘度を増
したゲルによって支持されていることが好ましく、前記
ゲルが水性媒体中の複数の塩および糊稠剤からなること
が好ましい。さらに前記ゲルが前記薄膜に直接当接する
部分を有しそして前記薄膜はバリノミシン薄膜であるこ
とが好ましい。
一方、本発明の実施態様によると、前記電極が中間液導
電性水溶液を介して前記ゲルと作動的に係合されてお
り、前記ユニットが20秒以下で前記アナライトの試験を
許容することができることが好ましい。
さらに、前記薄膜が電極ホルダに取り付けられ、かつ前
記室側に向って弾性的に押圧され、また前記後方面と密
封するような位置にスリーブを取り囲みかつそれを押圧
するフェルールからなり、前記ホルダが前記スリーブ内
に保持されることが好適である。
また、本発明の実施態様によると、前記モジュールユニ
ットが第１試験モジュールユニットと端と端とをつない
で整列された第２試験モジュールユニットからなり、該
第２ユニットは前記貫通路と一致している貫通路を有
し、 前記第１および第２ユニットは各々外方に向って延びる
側方翼部および後方面を有し、前記側方翼部はハウジン
グ内に順次取り付けられ、前記ハウジングはこれを貫通
しかつ前記第１および第２試験モジュールユニットの後
方面に近接して横たわる第１および第２孔を画成し、少
なくとも１つの孔が電極ホルダを支持し、前記電極ホル
ダはユニットの後方面に係合するＯ−リング密封体を介
してスリーブを圧縮するネジ付きフェルールによって所
定位置に維持され、前記ホルダの電極体は前記スリーブ
に取り付けられた端キャップにより係合された弾力ばね
により前記スリーブに取り付けられることが好ましい。
さらに前記実施態様において、前記貫通路が前記モジュ
ールユニットを通りかつ前記サンプリング室を越えて前
記第１通路と交差する第２通路からなりそれにより前記
第２通路は一方向弁として作用することができることが
好ましい。
また上記目的は、本発明によると、第１測定電極と第２
測定基準電極との間に流体を流通することにより流体中
のイオン活性度を定量測定する方法において、前記第１
測定電極が、サンプリング室の一部分からなりかつ薄膜
の下に横たわり、外薄膜と伝導性流体によって取り囲ま
れた内部電極部分との間に充填された導電性材料からな
るゲルを備えた薄膜を有し、前記流体を流動状態におい
て前記基準電極と前記測定電極との起電力を監視しかつ
静止状態において測定し、更に、前記第１測定電極と第
２測定基準電極とを連通する通路内の流体の流れが前記
サプリング室に対してある角度で向けられ、それにより
局部的な乱流が前記通路の出口に形成され、前記サンプ
リング室内において、まずディフューザ作用が生じ、次
にノズル作用が生じて前記サンプリング室が浄化され、
前記サンプリング室が、該室の断面積の10倍を越えない
広さを有することにより達成される。
本発明の１つの実施態様によると、前記ゲルが25℃で1
5,000センチポワーズより大きい粘度を有している。
また、前記室が該室に通じる通路より大きい容積を0.38
ミリメートルから1.27ミリメートルの範囲にある直径に
等しい断面全体を画成する前記室に通じる前記通路によ
り画成することが好ましい。
更に、好適な態様によると、前記第１測定電極が第１試
験モジュールユニット内にありそして前記測定電極はサ
ンプル流体の流れを許容するように前記ユニットを貫通
する前記通路により第２試験モジュールユニット内にあ
り、また、前記第２モジュールユニット内の他のイオン
活性度測定を許容すべく第３測定電極を支持する前記第
１および第２ユニットを整列された第３試験モジュール
ユニットを含むことが好ましい。
本発明の上記目的、特徴および利点は添付図面を参照す
ることによってより良く理解される。
〔実施例〕
図面とくに第１図において、試験モジュールユニット装
置は分解図で符号10によって示され、関連の係止機構を
もつ係止ボルトまたはロッド15および16によりハウジン
グ14内に取り付けられる３つのモジュールユニット11,1
2および13を有しそしてハウジング内に取り付けられか
つ基準電極を内蔵する符号19で示される電極取付け構体
を有し、かつこの構体に連設された２つの電極取付け構
体17,18を有する。
好適な実施例の試験モジュールユニット装置10のモジュ
ールユニット11が基準電極サンプリング室として作用す
るように容積を減少したサンプリング室47Aを有してお
り、それ以外の使用されるユニットは実質上同一構成を
有しており、それ故に１つのモジュラユニットのみに就
いて以下詳しく説明する。
第１図、第２図および第３図に示されるごとく、各ユニ
ットは前方面或は前方壁20、後方面或いは後方壁21およ
び端面22および23で見られるような略Ｔ形状断面を有す
る。該Ｔ形状断面を形成する各モジュールユニットは、
好ましくは堅固な金属ハウジング14の下方で切断された
Ｔ形状切欠26内にきちんと納まって摺動すべくなされた
翼状突起または翼24および25をその両側に備えている。
Ｔ形状切欠26はユニット11が順次摺動嵌入されることが
できるようにユニット11の全体断面に適合させる。所望
の複数個の試験モジュールユニットを収容するようにハ
ウジングを寸法付けることにより、所望される大きさを
決定することができる。好適な実施例において、ユニッ
ト11のごとき各モジュールユニットは約25.4ミリメート
ルの高さおよび約25.4ミリメートルの前方から後方への
深さを有する。翼24および25の端部への全体幅は約31.7
5ミリメートルである。注意すべきは、前方面20が後方
面21に対して略平行であると見做されるが、審美的かつ
拡大観察のため前方面が幾らか彎曲しているということ
である。前方面20の特別な形状はＴ字または凹まされた
他の装置が取付け用切欠を設けるべく使用されることが
できるように所望の形状に変形することが可能であり、
幾つかの場合においては他の取付け手段も使用可能であ
る。
好適な実施例において、ナット30,31;32,33および関連
のワッシャ34,35:,36,37を有する係止ボルト15および16
は端部材38および39を介して上端および下端に位置する
各モジュールユニットに係止される。適宜な孔40および
41は各モジュールユニットを貫通する。底部および頂部
端部材38および39は入口管42および出口管（図示せず）
を有して示されるごとく略Ｔ形状であり、端部材38に組
み立てたユニット11,12および13の一端からユニット通
路44で示される円形貫通路が他端に連通するように穿設
されている。
各ユニット11,12および13の材料は好ましくは剛性を有
する明るいプラスチックである。可視性ならびに必要な
支持性を備えた、ポリエチレン、アクリル、ビニル材料
等ならびに他の熱可塑性および熱硬化性材料が使用され
ることができる。幾つかの場合において、ガラスまたは
他のセラミックを使用することも可能である。各ブロッ
ク12および13の円形貫通路として形成されたユニット通
路44は垂直な第１通路部分45に対してある角度で傾斜し
た第２通路部分46、サンプリングまたは測定室47、前記
第２通路部分46とは反対方向にある角度で傾斜した第３
通路部分48および垂直な第４通路部分49を画成する。し
たがって通路それ自体は各ユニットを完全に通る一連の
流動室を提供する。
各モジュールユニットの頂部および底部の平行面に於け
る通路端部は符号50で示されるパッキンによって取り囲
まれる。第１図に示されるような試験モジュールユニッ
ト装置１にパッキン50が配置されるとき、１つのパッキ
ン50が隣接するユニット間の整合面に介挿され、かつ同
様にパッキンの配置が液体密封を行うように各端部ブロ
ックの入口管42を介して貫通路を形成する。従って、パ
ッキンは各ブロックに１つだけ使用される事となる。
モジュールユニット11において、基準電極に対応するサ
ンプリング室47Aは通路46および48の交点間によって形
成され、かつ基準電極薄膜に隣接する略長円形面を有す
る。
各試験モジュールユニットはさらにそれを隣接するユニ
ットおよび／または端部材と整列かつ連結するための手
段からなる。この手段は好ましくは隣接するモジュール
ユニットの対向面およびピン61,62によって示される係
合手段からなる。ピン61,62は各ユニットの一端から延
びかつ隣接するユニットの対応する凹所63,64と一致さ
せるようになされている。ユニットとともに係止するの
に種々の連結装置を使用することができる。
第１図に示した実施例において、係止ボルト15,16は端
部材38,39を貫通し、ナット30,31;32,33はハウジング14
内に横たわりかつともに係止されるすべてのユニット1
1,12および13と係合されかつ組み立てられる。
相互に係止されたモジュールユニットは係止ボルト15お
よび16によって一体ユニットとして維持される。図示の
ごとく共に結合したユニットはそれぞれのサンプリング
または測定室47の外周に対して弾性０−リング81を電極
ホルダスリーブ80を介して押圧する係止口金83によって
単独でハウジング内に保持することも可能である。
第１図、第４図および第５図に最良に示されるごとく、
ユニット11,12および13の位置決め後、電極取付け構体1
7,18,19は次いで第１図および第２図の配置を形成する
ように位置決めされる。これはモジュール11の後方面21
に対して符号82でかつ第４図に最良に示されるごとくハ
ウジング14に設けられた適宜な孔内でハウジング14を貫
通する先端に弾性Ｏ−リング81を有する筒状段付きの電
極ホルダスリーブ80をまずサンプリング室47に面して位
置決めされる。
筒状のスリーブ80はハウジングの内ネジと合うように外
ネジが切られた係止口金83によって所定位置に保持され
る。また、ハウジング14に取り付けられた回転阻止手段
を形成するピン302および電極ホルダスリーブ80の外周
面に長さ方向に沿って切り欠かれかつこのピンに係合す
るスロット303が穿設されている。
電極ホルダスリーブ80は、電極ホルダ90の前端部分に長
さ方向に沿って切り欠かれたスロット301と係合し、か
つ保持キャップ85を取り付けるときにホルダ90の回転を
阻止するように内方に延びるピン300を有する。
筒状の電極ホルダスリーブは、公知のバヨネット受け継
手用のＬ形鍵穴84を後方端部に有する。これに係合可能
なバヨネット回し金を形成する結合ピン86が保持キャッ
プ85の内周面に突設されており、電極ホルダ90の後方延
長部分を囲繞するばね91の圧縮による偏倚に抗して前記
スリーブ80内で電極ホルダ90をモジュールユニットのサ
ンプリング室47に押接されている。結合ピン86と鍵穴84
とは角回動により公知の如くバヨネット結合され、電極
ホルダ取付け構体17は保持キャップ85と結合され、この
状態は第４図に詳しく示されている、 測定電極用電極構体自体は第５図に最良に示される。電
極ホルダ90は外部にネジが切られた取外し可能な電極キ
ャップ101と係合するように内ネジが切られた主体部分1
00からなる。筒状電極キャップ101はこれに柔軟な、低
硬度または弾力があるが固いゴムまたはPVC（可塑化さ
れた）から好ましくは形成される筒状のキャップマウン
ト12を内装している。このキャップマウント102はカリ
ウムイオン濃度またはナトリウムイオン濃度を測定する
ため、または基準電極用イオンの流れを供給するため、
従来一般に知られた形の化学的に鋭敏な薄膜のごとき薄
膜103を撓み得るようにしかし堅固に取り付けている。
筒状のキャップマウント102はある程度の硬さを有する
が、弾性的に各モジュールユニットの後方面21に対して
薄膜103を押接する。
アメリカ合衆国特許第3,562,129号に開示されたバリノ
ミシン薄膜は１つの例としてこの薄膜103に使用可能で
ある。薄膜103は筒状のキャップマウント102の平らな端
面104に結合されかつ薄膜の後方に位置する第１室106の
中央部分を画成する作用区域105を有する。
薄膜は好ましくは実質上平面でありかつ好ましくはそれ
を通って流れる流体の測定および試験中密封状態を最大
かつ最適にすべく使用においてその外面の平面から0.12
7ミリメートル以上ずれない。モジュールユニット11に
対応する薄膜103は「基準液接合薄膜」のごとき基準
（リファレンス）薄膜である。
保持キャップ85は薄膜103を所定位置に螺合しかつ交換
のために取り外すことができる。したがって保持キャッ
プ85は容易な薄膜交換を許容する。係止ピン300が主体
部分100を固着しかつ軸方向回転を阻止しており、キャ
ップマウント102は主体部分100が何等かの理由のためス
リーブ80から取り外されてもその侭元の位置に正確に位
置決めされ続けるので、後方面21に対する薄膜103の密
封が維持される。
シリコンゴムパッキンのごときゴム材からなるＯ−リン
グ107はこれが二次的密封であり、かつすべての場合に
必要ではないが、薄膜をもモジュールユニット11の後方
面21に対して密封するように薄膜の周縁部に配設され
る。Ｏ−リングはしばしば圧力が後方面21に対して薄膜
を押し付けるように加えられるとき、作用するキャップ
マウント102の弾力性により省かれ、それにより後方面2
1とキャップマウントとの間の密封を形成しかつサンプ
リング室47内に液体を完全に密封する。
また、注意すべきは、筒状孔105Aの円形断面積で表され
た有効作用区域105は薄膜に露出された第１室内の伝導
ゲル材料の全断面が、ユニット側のサンプリング室47の
被測定液体の流路面に前記薄膜103を介して完全に露出
されるように前記サンプリング室47の断面積より小さい
ということである。
第１室106は室108と整列されかつ事実上それと一連の電
極ホルダの第２室を形成している。内部電極109は「キ
ースレイ・モデル616ポテンショメータ」のごとき適当
な電位差測定装置により電極感知面から出力された信号
を外部測定可能にするべく導電性材料より作成されてい
る。
電極ホルダ主体部分100は電極キャップ101と同様に硬質
ビニル材料または他のプラスチックからなることができ
る。弾力性を有するマウント材料はそれらが第１室106
および第２室108内で液体と相互に作用しない限り多種
の材料で成形されることができる。キャップマウント10
2は薄膜103に当接している。
液体は、好ましくは、例えば140mM NaCl/4mM KClのごと
き公知の導電性溶液である。
第１室106は伝導材料からなるゲルで充電される。ゲル
は液体と接触しかつしたがって内部電極109とモジュー
ルの第２ユニットに隣接する基準電極との間の起電力の
電気的感知を許容する電極と薄膜との間の電気的連続性
がある。
好ましくは、ゲルは25℃で少なくとも15,000センチポワ
ーズの粘度を有する。ゲル用材料は、好ましくは水性ベ
ースのポリアクリルアミドで、該ポリアクリルアミドは
例えば２〜25重量％のポリアクリルアミドのような小量
の架橋剤とともにゲル全体の３ないし30重量％である。
さらに、ゲルは従来の銀／円貨銀内部電極であってもよ
い電極を取り囲む液体のため従来公知であるような導電
性イオンを含んでいる。この液は通常の内部充填溶液で
ありかつ例えば140mM NaCl/4mM KClからなっても良い。
好ましくは、薄膜の下に横たわる作動区域105は約0.2平
方ミリメートルから約13平方ミリメートル以下の範囲に
ある断面積を有する。これはゲルを使用するような薄膜
の撓みを最小にする。ゲルはこれが液体とゲルとの間の
密封および正確な直接接触により液体充填室部分に隣接
して取外し可能な先端キャップの位置決めを可能にする
ことによってさらに他の機能を有する。両部分が液体で
充填されるならばこれを行ない難いが第５図に符号110
で示されるごとく端キャップの端部を越えて延びるゲル
の一部分を有することは簡単である。また、ゲルの使用
は感知薄膜のすぐ後ろにトラップされている泡の危険を
除去する。
ポリアクリルアミド以外のゲルも使用することができそ
して寒天およびデラウエア州ウイルミントンのハーキュ
リーズ・カンパニーの商標を付した製品「ナトロゾル」
のごとき工業製品を含むことができる。
第3C図にはモジュールユニット211が示されており、第
１および２図に示された同ユニット11の変形例であり、
両者の差異は以下に記載されるような補助通路212を別
途配設した点にある。
第3A図は実質上ダイヤモンド形状または長円形状のサン
プリングまたは測定室47を示す。注意すべきは、後方面
21の面内に位置する測定室の一側が薄膜103の表面また
は電極キャップ101の端部によって閉鎖されると同時
に、前記測定室の凹みが測定装置の１部分を形成すると
いうことである。入口130および出口120はディフューザ
およびノズルをそれぞれ形成している。
これは室内での粒状物の堆積を阻止しかつ急速な流れを
許容する。これは実質上液体路内の「デッドスペース」
を減少し、したがって主としてデットスペース内に残る
不循環液体汚染物を効果的に除去する。流路は液体が室
に入ると急速に膨脹しかつ略ダイヤモンド形状室の略直
立側壁によってゆっくりノズル噴射される。好ましくは
流路外スペースを最小にするように室の壁の接合点に半
径が形成される。そのいずれかが入口として使用される
室通路部分46および48が第２図に示したように測定室47
の実質的な平面に対してある角度で曲げられるため、洗
浄作用を有する或る乱流が形成されるが、乱流作用は記
載されたノズルおよびディフューザ機能のため集中す
る。
幾つかの変更は測定室の有用な作用を生ずるが、直立壁
に沿ったその中心に向けた拡大形状およびおよび出口に
向けた収斂形状は好ましい効果を生ずる。測定室は内部
電極109と作動的かつ電気的に接続される薄膜の中心部
分によって全体的に覆われる。好ましくは、流れの方向
に対して垂直な各室47の断面積は各ユニットを通る通路
の断面積の約10倍以下でありそして各室47の長さはその
幅より広いがその幅の５倍を越えることはない。
第3C図において符号211で示されるようなモジュールユ
ニットの変形例において、このユニット211のすべての
部分は補助通路212がユニット211内に設けられる以外前
述されたようなユニット11に一致する。この補助通路は
前述された第１通路部分45に平行であり、かつ第１基準
サンプリング室47Aを通らずに第１通路部分45の入口近
傍において合流する符号213で示す第２通路部分を形成
する傾斜した通路に接続している。
従って、第3C図および第６図を参照すると、体液の測定
試験を行うとき、それの流れは矢印214から流入し、そ
して前述のごとくユニット211の第１基準サンプリング
室47Aは基準電位を測定する内部電極109と薄膜103を挟
んで反対に位置し、かつ隣接するユニット12の第２サン
プリング室47は他の電極取付け構体18に内蔵されたバリ
ノミシン型の薄膜電極と反対側に位置する。血液または
他のサンプル試験後、中性溶液または較正用溶液が洗浄
のため使用され、かつ矢印215で示されたように、前記
した流通経路とは逆の方向にこれら溶液が流される。
第７〜10図において、簡単な試験、洗浄および較正の一
連の段階を示す。各図において、211,12および13のごと
きモジュールユニットは組み立てた形で第１図に示した
形式の試験モジュールユニット装置と同様に整列配置さ
れ、かつライン401および402に示されたごとく相互に接
続された液体蠕動ポンプ403および404に接続された符号
400,401,402のごとき適宜な液体導管と相互に接続され
る。血液または他の液体用サンプリングホルダは符号41
0にて、較正液源は符号411にておよび廃棄または処理容
器は符号412にて示されている。
１つの典型例において、基準電極はサンプリングまたは
測定室47Aに隣接して位置決めされそしてユニット12の
室47に隣接して測定電極およびユニット13の室47に隣接
して第２測定電極が配置されかつ１つの測定システムを
形成する。これら２つの測定電極は、例えばカリウムを
測定するためのバリノミシン薄膜、およびナトリウムを
測定するためのソーダガラス薄膜であってもよい。
第７図において、サンプル液はポンプ403の作動により
符号413で示されたレベルに概ね達するように矢印214の
方向に吸い上げられるが、その間、ポンプ404は休止状
態である。ポンプ404が休止しているため、ライン402内
の較正液は純粋な較正液として残り、したがって通路21
2はサンプル液のその中への流入を阻止するストッパま
たは逆止弁として作用する。
従って、サンプル液415はサンプリング室47A内の基準電
極の薄膜の電位に対するユニット13のサンプリング室47
内の薄膜の電位との間の電位差が測定され、かつ同時に
室47Aの基準電極に関連してユニット12の室47内の薄膜
の電位が測定され、またこの測定周期は極端に短かい。
第７図の状態における最初の測定後、第８図に矢印215
で示されているように、較正液室411からの較正液がす
べてのサンプル液を室47A,47から除去して廃液化するま
で逆流されるようにポンプ403を作動する。ポンプ404は
再びライン402および通路212内に廃液が逆流しないよう
に静止したままである。これは３つのすべての室のサン
プル液を払拭する洗浄段階を意味する。しかしながら、
較正液が室47Aの基準電極を通って流れているとき、較
正液流はユニット12および13の室47を汚染するような基
準薄膜の表面に担持された不用なイオンをも洗い流して
しまう。
第９図の第３段階において、ポンプ404は矢印416の方向
に較正液が流れを生じるように作動され、一方ポンプ40
3は休止したままで流路401を通る流れを遮断する。した
がって較正液は411から吸い上げられかつ室47Aに入るこ
となくブロック12および13のサンプリング室47を新たな
較正液で洗浄するように流れる。したがってブロック12
および13の室47は入念に洗浄されかつ引き続く試験サイ
クルに備えられる。
第10図に示した次の段階において、ポンプ404は休止
し、一方ポンプ403は、清潔な較正液が３つのサンプリ
ング室47A,47,47の各々に分配されかつ室47Aと各室47と
の電位差が測定され較正されるように、第９図に示した
流路において液流がトラップされるようなものを使用し
ながら矢印214の方向に僅かに上向きに流動するように
作動される。
このようにして装置全体の較正結果およびこの結果と第
７図の工程において得られた測定値との比較結果が得ら
れる。
上述した方法を変更することも可能である。第10図に示
された較正作業の前に、所望ならば洗浄段階後に第７図
の測定作業を繰り返すことも可能である。なお、上述し
た如く較正液は第８図の段階における洗浄液としても使
用される。
バイパスまたは補助通路212は、必要とあらば、較正用
サンプリング室の速やかな使用が可能となるように、装
置の極めて迅速な洗浄が行えるように設計することがで
きる。静止液で充填されたとき通路213は一方向弁とし
て作用する。もちろん急速かつ連続した流れが必要とさ
れる幾つかの装置においては、上述の補助通路は不要で
ある。
本発明の方法において、体液および血液のごとき液体の
イオン活性度は第１測定電極と第２測定または基準電極
との間の流れに液体を流すことにより測定される。した
がって、第２図に示した如く、通路44を通る流れは第２
上方室内の基準電極測定値と比較して第１下方室内のイ
オン測定を可能とする。下方室の下の第３室は他のイオ
ン試験について他の電極により試験を実施すべく設けら
れる。例えば、カリウムは１方の室で基準電極に比較し
て試験され、かつもう１方の室ではナトリウムが通常の
方法で試験されることができる。モジュール形態で構成
されたユニットのため、３つ以上の複数のイオン濃度を
試験することが可能である。室は逆使用を含むすべての
場合において試験されるべきサンプル液は基準測定室47
Aをもつ測定室47を通って下流にかつ最後にライン内に
流れるかまたは吸引される。
好適な測定電極構造は第５図に示されているけれども、
単一モジュラ配置において使用される基準電極と他の電
極は幾分か変形可能であることは了解されるべきであ
る。従って、幾つかの場合において、基準電極は薄膜取
付け部材を有しないが、これに代えてセラミックフリッ
トまたは開放液体接合のごとき他の公知の構造を有しか
つサンプリング室の部分を形成することができる。
好適な実施例において、各サンプリング室が試験または
サンプリングユニットまたはキュベットによって形成さ
れる。単一基準電極を有する同時二重試験のため少なく
とも３つがともに接続される。使用される電子部品は試
験サンプルに応じて従来公知のものである。極めて小さ
なサンプルを試験することができる。通路がサンプリン
グ室に対して角度を持って配置されていても、洗浄は試
験と同様に簡単かつ迅速である。
使用される電極およびその充填溶液等は従来公知のよう
にすることができ、例えば、それらは1976年にロンドン
で発行されたベイリーの「イオン選択電極による分析」
に記載されている。
本発明のとくに好適なモジュラ配列として、ハウジング
14は高さ71.12ミリメートル、幅44.45ミリメートルおよ
び深さ57.91ミリメートルを有する。基準電極用ユニッ
ト11および各ユニット12および13は高さ23.62ミリメー
トル、前方から後方への寸法20.57ミリメートル、Ｔ軸
幅31.75ミリメートルおよびフランジ前方から後方への
寸法7.62ミリメートルを有する。
各室は容積12マイクロリットルを有しかつ各通路は一端
から他端に実質的に均一である断面積0.387平方ミリメ
ートルを有する。モジュール11,12および13はアクリル
材料から形成される。ハウジング14は金属からなる。使
用される内部基準電極は銀／塩化銀内部電極にすること
ができる。ユニット11は透析薄膜を含む。
バリノミシン薄膜の後ろのゲルは、電極がカリウム電極
であるとき、ユニット12内で25℃で15,000センチポワー
ズより大きい粘度を有する５％交差結合剤をもつポリア
クリルアミド30％水性ゲルであっても良い。充填溶液は
140mM NaCl/4mM KClにすることができる。
ユニット13は実質的に上述されたようにその後ろに薄膜
電極構造を有するが、薄膜はナトリウムを測定するため
の代りのPVC薄膜にすることができる。
本発明の特別な実施例が説述されたが、多くの変更が可
能である。すべての場合において通路は作業速度を高め
かつ図示されるような通路形状の使用により清潔な流体
力学的流れを供給するように設計されるが幾つかの場合
に追加の補助的通路を有する。
種々の分析は本発明による装置において試験されること
ができる。２チャンネルのナトリウム／カリウム分析は
図１において示した好適な実施例におけると同様に可能
である。しかしながら、試験されるべきアナライトはPO
2、PCO2、PNH3、塩化物、リチウム、マグネシウム、カ
ルシウム、グルコース、尿素、ラクテート、重炭酸塩お
よび従来公知の他のものを含むことができる。使用され
る薄膜は非常に変化するが好ましくは中性担体またはイ
オン交換薄膜のような従来公知のものである。
〔発明の効果〕
本発明の利点は改良されたキュベット電極インターフェ
ースの使用によりサンプルの汚染減少、電極およびキュ
ベット用共通構成要素の多重使用による製造コストの減
少に在る。さらに他の利点として、平らな電極キュベッ
トインナーフェース、高サンプル可視において要求され
る小量のサンプル、簡単な保守および修理手順および作
業の迅速性が挙げられる。
また、測定結果の出力に関しては、整列されたユニット
のサンプル貫通路45を吸引し、かつ電極からの読みを得
るために約7.5秒を要し、表示に至るまで最大20秒を要
する程度であり、極めて処理速度が速いと言った点も特
長として挙げられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のサンプリング室の好適なモジュールユ
ニット装置を示す分解斜視図、 第２図は第１図に示したモジュール測定室ユニットの断
面図、 第3A図は第２図に示した一般的な型の単一モジュール測
定ユニットの後面図、 第3B図は基準測定またはサンプリング室ユニットとして
単に作用するようにその室において変更される単一モジ
ュール測定ユニットの後面図、 第3C図は第3B図に示したモジュールユニットの他の実施
例の後面図、 第４図は詳しく示した電極ホルダおよび断面で示した取
付けスリーブおよび取付け構体を有する第１図に示した
モジュールユニットの一部分の断面図、 第５図は第１図および第４図の電極ホルダの断面図、 第６図は本発明の第３図の他の実施例によって変更され
ているモジュールーユニットの１つを有する２つのモジ
ュールユニットの配置における第３図の他の実施例の断
面図、 第７図ないし第10図は本発明の他の実施例の使用を略示
する説明図である。 〔図中の符号〕 10……試験モジュールユニット装置、 11,12,13……モジュールユニット、 14……ハウジング、 17,18,19……基準電極、 22,23……端部、 42,44,46,48,49……通路、 47,47A……サンプリングまたは測定室、 80……スリーブ、 81……Ｏ−リング、 83……係合口金、 85……キャップ、 90……電極ホルダ、 100……電極ホルダ本体、 101……電極キャップ、 102……マウント、 103……薄膜、 106,108……室、 109……内部電極、 120……ノズル、 130……ディフューザ、である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−33690（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−4547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−7396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−49855（ＪＰ，Ａ)

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つの他のモジュールユニット
    と共に使用されるべく寸法付けられかつ配置された試験
    モジュールユニットを有する液体中のアナライトを測定
    するための装置であって、 前記モジュールユニットが本体および狭い径の貫通路を
    有し、 前記貫通路が該貫通路の端部間に拡大室を有し、該拡大
    室が一側に電極の薄膜によって形成され、 前記拡大室が該拡大室の入口に開口している前記貫通路
    の第１部分と実質上同じ平面内に、前記開口に実質上閉
    じ込められた乱流を生じるように前記平面に対してある
    角度をなして横たわる一方、前記開口を越えて平滑な流
    れを許容し、 それにより前記拡大室がその入口にディフューザとして
    かつその出口においてノズルとして作用し、 前記拡大室入口が前記開口から出口への断面を変化する
    前記室と反対の出口を有し、 前記変化断面が前記室の中心に向って拡大されかつ略ダ
    イヤモンド形状に前記出口において縮減され、 前記室が前記通路の断面積の10倍以下の最大断面積を有
    することを特徴とする液体中のアナライト定量測定装
    置。
  2. 【請求項２】前記通路が0.38ミリメートルから1.27ミリ
    メートルの直径に対応する断面積を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の定量測定装置。
  3. 【請求項３】前記室が前記薄膜によって画成される区域
    より大きい区域を画成されており、それにより前記薄膜
    が前記室によって完全に取り囲まれることを特徴とする
    特許請求の範囲第２項に記載の定量測定装置。
  4. 【請求項４】前記薄膜が前記室側と反対の側において粘
    度を増したゲルによって支持されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項に記載の定量測定装置。
  5. 【請求項５】前記ゲルが水性媒体中の複数の塩および糊
    稠剤からなることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
    記載の定量測定装置。
  6. 【請求項６】前記ゲルが前記薄膜に直接当接する部分を
    有しそして前記薄膜はバリノミシン薄膜であることを特
    徴とする特許請求の範囲第４項に記載の定量測定装置。
  7. 【請求項７】前記電極が中間液導電性水溶液を介して前
    記ゲルと作動的に係合されており、前記ユニットが20秒
    以下で前記アナライトの試験を許容することができるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の定量測定
    装置。
  8. 【請求項８】前記薄膜が電極ホルダに取り付けられ、か
    つ前記室側に向って弾性的に押圧されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の定量測定装置。
  9. 【請求項９】前記後方面と密封するような位置にスリー
    ブを取り囲みかつそれを押圧するフェルールからなり、
    前記ホルダが前記スリーブ内に保持されることを特徴と
    する特許請求の範囲第８項に記載の定量測定装置。
  10. 【請求項１０】前記モジュールユニットが第１試験モジ
    ュールユニットと端と端とをつないで整列された第２試
    験モジュールユニットからなり、該第２ユニットは前記
    貫通路と一致している貫通路を有し、 前記第１および第２ユニットが各々外方に向って延びる
    側方翼部および後方面を有し、 前記側方翼部がハウジング内に順次取り付けられ、 前記ハウジングがこれを貫通しかつ前記第１および第２
    試験モジュールユニットの後方面に近接して横たわる第
    １および第２孔を画成し、 少なくとも１つの孔が電極ホルダを支持し、 前記電極ホルダはユニットの後方面に係合するＯ−リン
    グ密封体を介してスリーブを圧縮するネジ付きフェルー
    ルによって所定位置に維持され、 前記ホルダの電極が前記スリーブに取り付けられた端部
    キャップにより係合された弾力ばねにより前記スリーブ
    に取り付けられることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の定量測定装置。
  11. 【請求項１１】前記貫通路が前記モジュールユニットを
    通りかつ前記サンプリング室を越えて前記第１通路と交
    差する第２通路からなりそれにより前記第２通路は一方
    向弁として作用することができることを特徴とする特許
    請求の範囲第10項に記載の定量測定装置。
  12. 【請求項１２】第１測定電極と第２測定基準電極との間
    に流体を流通することにより流体中のイオン活性度を定
    量測定する方法において、 前記第１測定電極が、サンプリング室の一部分からなり
    かつ薄膜の下に横たわり、該薄膜と伝導性流体によって
    取り囲まれた内部電極部分との間に充填された導電性材
    料からなるゲルを備えた薄膜を有し、 前記流体を流動状態において前記基準電極と前記測定電
    極との起電力を監視しかつ静止状態において測定し、 更に、前記第１測定電極と第２測定基準電極とを連通す
    る通路内の流体の流れが前記サンプリング室に対してあ
    る角度で向けられ、 それにより局部的な乱流が前記通路の出口に形成され、
    前記サンプリング室内において、まずディフューザ作用
    が生じ、次にノズル作用が生じて前記サンプリング室が
    浄化され、 前記サンプリング室が、該室の断面積の10倍を越えない
    広さを有することを特徴とする液体中のアナライト定量
    測定方法。
  13. 【請求項１３】前記ゲルが25℃で15,000センチポワーズ
    より大きい粘度を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第12項に記載の定量測定方法。
  14. 【請求項１４】前記室が該室に通じる通路より大きい容
    積を0.38ミリメートルから1.27ミリメートルの範囲にあ
    る直径に等しい断面全体を画成する前記室に通じる前記
    通路により画成することを特徴とする特許請求の範囲第
    12項に記載の定量測定方法。
  15. 【請求項１５】前記第１測定電極が第１試験モジュール
    ユニット内にありそして前記測定電極はサンプル流体の
    流れを許容するように前記ユニットを貫通する前記通路
    により第２試験モジュールユニット内にあることを特徴
    とする特許請求の範囲第12項に記載の定量測定方法。
  16. 【請求項１６】前記第２モジュールユニット内の他のイ
    オン活性度測定を許容すべく第３測定電極を支持する前
    記第１および第２ユニットを整列された第３試験モジュ
    ールユニットを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    12項に記載の定量測定方法。
  17. 【請求項１７】少なくとも１つの他のモジュール測定室
    ユニットとともに使用するための第１モジュール測定室
    ユニットにおいて、 前記第１モジュール試験ユニットは観察用外面および平
    らな部分を有しかつ前記外方観察部分と略対向する下面
    を有する明るいプラスチック体からなり、 前記下面はサンプリング室として作用する拡大凹所およ
    び封入サンプリング室を画成すべく平らな薄膜面と一致
    するための平らな区域を画成し、 第１通路は前記サンプリング室の開口に通じかつ第２通
    路は前記サンプリング室から通じ、 前記両通路はは0.38ミリメートルから1.27ミリメートル
    の直径を有する円形断面に対応し、 前記サンプリング室の平面から距離を置いた平面内の第
    １部分および前記サンプリング室の平面に対してある角
    度で前記サンプリング室に入るべくある角度に曲げられ
    た第２部分を有する前記第１通路、および前記ユニット
    を構体において実質的に一致する第２モジュール測定室
    と相互に接続する手段からなり、 前記サンプリング室が前記室への開口および前記室から
    の前記出口の中間に拡大断面域を画成し、そこで前記室
    はディフューザとしてかつ前記第１通路から前記第２通
    路に通る流体用ノズルとして作用し、 複数の少なくとも２つの同一ユニットが互いに構体を形
    成して前記第２ユニットの前記第２通路と整列されかつ
    それに接続された前記第１ユニットの前記第１通路を有
    する整列された第１および第２測定室ユニットを形成す
    べく一致させた状態で積み重ねられており、 さらに、前記第２ユニットの前記第１通路から間隔が置
    かれかつ前記サンプリング室を越えて前記第２通路と相
    互に接続される入口を有する補助通路を含み、それによ
    り較正流体は１つのユニットに導入されかつ所望ならば
    他のユニットに導入されないことを特徴とする第１モジ
    ュール測定室ユニット。
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