JPS58149746A - シリンジ型生体試料分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリンジ型生体試料分析装置に−する。さ
らに評しくは、生体試料中の特だ成分の一度を、蔽試料
を破壊することなく負便かつ進運に測定できるシリンジ
杢生体試料分析ｉＩ！直に関する。

近年、生体試料等の分析に、電気化学的な絢定手法か広
く行なわれるよう＆Ｃ′＆ってきた。ことに血液検量等
において血液中の電解質の濃度を分析するのに、採血試
料から分離した血清や車装をイオン適訳性電極等の電気
化学的ａｌｌ！センサーで分析測定する方法か行なわれ
るようになってきた。

しかし、かような方法においては、測定対象の組成か全
血と異なると共に、分離等の操作中における空気との接
触や温度変化により系が変化してしまい臨床医の求める
生体の真の状膨を認識しｍｌにいことか多かった（こと
にカルシウムイオン等では、温度、声値、酸系分圧等に
よって大きく影曽される）。従って、全血のｔま測定で
きる方法が望まれていた。この点に関し、全車試料を直
接、−１ｊ記１１ｇｋ極等で測定する１伝も行なわれて
いるか以］）、に述べ◆血液ガス分析と同梱の問題を９
してぃＰω８ｗ極、ＰＨ電極等の電気化学的センサーを
備えた血液ガス分析器に注入する方法か血液ガス分析と
して王に行なわれている。通常、血液を注射器で採取し
、密閉して分析器の設定場所に連ひ、要約の分析者がそ
の血液を直接又は取り出して血液ガス分析器に注入する
というプロセスで行なわれる。しかし、いかに性態して
も空気に接しかつ温度が変化して分析ｆＩ１４差か生じ
、経時変化によって組成が変化してしまう点にも問題が
あり、臨床医が要求する具のデータを提供し得ない欠点
があった。

従来の電気化学的な量定手法においては以上のごときｌ
ｉＡｉＩｍ点があった。

この発明は上記従来の間＃１点を解消すべくなされたも
のである。この発明の発明者は、血液採取用の注射器に
電気化学的センサーを組み込むことにより、血液の採取
とほぼ同時に劇定か可能となり、従来の方法での間ｊＪ
ＭＡか解消される点に恋着し鋭意研究を菖ねた結果この
発明に到達した。

かくしてこの発明によれば、注射針と、試料吸引動作部
との接続流路に亀気化学的掬定センサーを配設すると共
に任意に小型測定表示装置を付設し、注廟針と接続流路
を介して採取される生体試料中の特定成分の温度を上記
センサーによって直ちに測定しつるように構成したこと
を特徴とするシリンジ型生体試料分析装置が提供される
。

以−ト、図面と共にこの発明の詳細な説明する。

第１図は、仁の発明のシリンジ拒生体試料分析装−の好
適な一例を示す断面図であり、第２図は、第１図の接続
流路を示す拡大図である。第１図において、シリンジ型
生体試料分析装置（１）は、円＊　０．４　ｖｍ　Ｏ）
注射針（２）と、ピストンＩ３ＪｆＪｗ＃可能に妖伸し
てなる内径１．　Ｏａｓのシリンダーｍ５（４）（試料
吸引動作部）とを嵌合によって接楓した内ｉ　１．６■
の接続流路（５）からなる、そして接ＩＩＩ＆流路（５
）には、水素イオンに感応する電界効米トランジスター
形イオン遇択性電極（以−Ｆ　　１ｓｋＥＴ）（６）と
これに対応する電界効米トランジスター形比較電極（以
−）ｔＥＦＫ”ｒ　）（７１とが、亀気化学的棚定セン
サーとＬテｍ設すｔＬｌ：イ！。マタ、（１８）　ハ１
ｉｙｒｒ　トＩ　Ｓ　）Ｅ　ｌ°用の基準電極である。

そして（６１）と（６２）はＩｓＦ五′１′のソースリ
ード線とドレインリード線を＜ｈＪｅれ示し、（７１）
　ト（７２）４１　＊＋ｖＥ′ｒノｖ−スリーＶ線とド
レインリード線をそれぞれ示す。

これらのリード線は退官、差−アンプ等を備えた測定表
示装置（第１−中、省略）に接＠される。

なお、リード線の代わりに一ンサーにコネクタを設けた
構造も好適に用いられる。

上記ｌ５ＦＥＴ（６）の拡大平面図を第８図に示す。

図において、　（６Ｂ）はソース、（６４）は駿化硅素
（ｊｉｂ、）上に四窒化三硅＄（Ｓｉ人））ｌｉと酸化
タンタル（Ｔ町（Ｊ、）層とを形成させたゲート、　（
６５）はドレインをそれぞれ示す。なお、（６６）はド
レインター文ナルを、（６７）はソースター文ナルを、
（６ｇ）は支持用のチャンネルストッパーをそれぞれ示
し、大きさは暑−〇、７麿、ｂ謬８．５腸、Ｃ−０、６
ｗａ　％ｄ　＝　０．５　ｍ、岸み約０．２■である。

この１ｂｋ’Ｅ’ｌを挿設するに当って、感応部分（図
中Ｃの部分）は、少なくとも採取される血液が直ちに　
　　　−接触すべく接−流路内に配設されるべきもので
ある。

かようなｌ５ＦＥ１４；１、例えば＠Ｊ、Ａｐｐｌ、　
ｐｍｙｍ、。

４９　．５８（１９８０）、松尾正之等１″に開示され
た公知の方法で作製することができる。

−万、ＲｋＦΣ１°（ｎは上記ｌ５ＦＥＴのゲート部分
の表向をプラズマ重合ポリスチレンフィルムで被覆して
不活性化したものが好ましい、かような被皺はｌ５ＦＥ
Ｔを、グロー放電域を用いた低温プラズマ重合に句す公
知の方法で作製することができるＯより具体的に叫、例
えば、上記ＩＳＦ五１゛を０．０１ｐｌのごとき減圧下
に保持すると共にスチレンモノマー蒸気を一定時間流し
てｌ５ＦｊＣＴの部面を洗伊したのち、スチレンモノマ
ー蒸気＃囲気上で常温化において蚊１Ｇ秒グロー放電魁
珊（例えば約ｇＷ−９ＪＫＨｚ）に付して表面にポリス
チレンフィルム層を形成させ、次いでこのＩＳＦＥＴを
１遍間程度、塩化カリウム俗液中に浸漬処理することに
より得られる。

カヨウナ＊１ｔＦＥＴ（７）４；Ｌ　Ｉ　ＳＦＥ’ｆ　
（６）トＩＮ様にＬｒ接軌流路内に挿設される。

上記ｌ５ＦＥＴ（６）及び１ＬＥｉ’Ｅ’ｆ’ｉ７１と
測定表示装置との回路構成の一例を１！１６図に示す、
第６図において、（１０）はＳ鼻Ｏ６、（社）はＳｉ、
Ｎ、、（１２）は−”ｍＯｍ、（ｉ！ｉ）はプラズア重
合ポリスチレンフィルムをそれぞれ示し１．（１４，）
は−ドレイン電圧ｉｉｍｕｓｉｔ、（Ｉｓ）　ｉ！電流
制御１整装置、（１６）　ハ差動アンプ、　（１７）は
レコーダー又は表示器をそれぞれ示す（なお、Ｇはゲー
ト、Ｓはソース、Ｄはドレインを意味する）、この回路
構成の（７１）及び（６１）の電流が、電流制御“ｌ１
ｔｈ！！［−装置（１５）によって一定値に制御された
状ｆｉ！においてはソース電圧はゲート電圧に直接応答
してゲート電圧の関数として測定される。従って、差動
アンプ（１６）に接稿されたレコーダー又は表示！１１
（１７）において１ｓＦｊ！、ＴトＲＥＦＩＴ　ノ／ｒ
’　−１１１１０１１位差に基Ｊイた指示が示されるこ
ととなる。

上記構成において、ピストン（３）を引くことにより血
ｔｔ門に挿入された注射針（２）を通じて、血液がシリ
ンダー内に導ひかれるが、七の緑接楓流路６）の電気化
学的センサー（６）、（７）；働ＩＩＫによって血液Ｐ
）１が直ちに測定される。従って、微量の血液で、空気
に触れることなくかつ温度皺化もほとんどな用等のｌ５
ＮＥＴを用いる乙とにより、生体試料中の稙々の特定成
分の濃度（活量）を迅速に測定することができる。と（
に血中の遊離カルシウム濃度は、生体の個々についてそ
の温度でまた電のｐＨ値でｔ動するため臨床的に型費な
意味があり、この点でこの発明の、を表は大奮い。

この発明の電気化学的測定センサーは、注射針と試料吸
引動作部との接−流路に配設されるため、測定時におい
てセンサー表向での生体試料の流れは急であり、たとえ
約５０μＩというような微量液でも較正用標準液や洗浄
液等によるコ。ン？ミ、ネ−ショ“ンに影譬されること
な（新＃碌血液等の生体試料を充分に接触させることが
できる。このことは、電気化学的測定センサーをシリン
ダー内に内設した場合に比して顕著に優れた点であるこ
とが＊認されている。従って、操作も通常の採血等とほ
とんど同様にして行なえ、非常に簡便である。

この発明の生体試料分析装置は、少なくとも接＃Ｉｔ＆
流路に電気化学的測定センサーが配設されてふればよく
、上記具体例に特に限定されるものではない。

従って、接楓流路は試料吸引動作部と一体に形成された
ものでもよ（、センサーもＦＥ”１ｇのものに限定され
ず、かつポテンショメトリックなセンサーであってもよ
（、アンペロメトリックなセンサーであってもよい。

また試料吸引動作部も前述したピストンを備えたシ引採
取できるものであればよい。又具体的な他のセンサーと
しては、ナトリウム、カリウム、水素、カルシウム、塩
素等のイオン選択性−極やＰＯ，電極やｒｏｏ。

電極が挙げられる。イオン選択性電極としては種々のタ
イプのものが適用ｇｉＪ能であるが、コーチイツトワイ
ヤー型のものか好ましい。ただし、＄５図に示すような
リング状の電極（内面が感Ｊ６都）を用いてもよい。

図中、銀（２０）と塩化銀（１９）て塩素イオン選択性
電極が＊ｇされ、プラズマ重合ポリスチレン＠　（２１
）と銀（２２）とで比較−極か構成されている。なお、
＜２８）は絶縁−を示す。また、Ｐｏ怠電極やＰω、電
極もａＸ小型化されたものを内股することにより適用す
ることかできる。

第４図に、イオン選択性電極を用いたこの発明の生体試
料分析装置の一例を示し、第７図にＳｔ定糸との接部１
１１戚の一例をホす０図において、（団は例えばコ、−
テイツＦワイヤ、−型の塩素イオン選択性電極であり、
（９）４１！：ｌ−ティラドワイヤー型の比較電極を示
す、この場合前述の具体例と同様に、生体試料ごとにｍ
＊中の塩素イオン癩度の迅速１に測定が可能となる。

−万、電気化学的測定センサーは特に−纏鎮又は−組に
限定されず、第８図のようにそれぞれ測定対象物質の異
なるセンサーを複数組合せてもよい。この場合、複数電
極（２４）によって多項目（ナトリウム、カリウム、水
素、カルシウム、及び塩素イオン等）の分析が可能とな
る。なおこの場合カルシウムイオン測定回路にｐｌｄ補
正回路を設けてリンクさせればより正確１に＃ｉＩ定が
可能となる。

なお、注射針（２）、ピストン（３）及びシリンダ一部
（４）としては、いずれも注射器として使用される公知
のものが使用でき、接続流路（５）も当該分野で流管と
して使用できる材質が植々適用できる。

さらに、この発明の一つの好ましい態様として、注射針
と試料吸引動作部、こと−こピストンを摺動可能に嵌挿
してなるシリンダ一部、との接続流路に電気化学的測定
センサーを配設すると共に、該接続流路に小型測定表示
装置を付設してなるシリンジ劃生体試料分析装置か提供
される。この測定表示装置な輯込んだ生体試料分析装置
の一例をｉＪ９因に示す０図において、（場は前述のご
とき電気化学的絢定七ン葉−を内股した接続流路と腕時
計タイプの小型デジタル測定表示ｆ装置とを一体にｆ＃
成させた接一部である。かような接一部（５）′は、小
型表示回路な逸出する仁とにより６易に作製することか
できる。またその回路構成は前述したごとき構成と同様
である。なお、（２５）はレコーダー接楓端すを示す。

かような測定表示装置を組み込んだこの発明の生体試料
分析装置は、外ＩＳ＃ｌ定表示ａｍと接−して使用する
ものに比して、測定値の読み坂りがより速く行なえると
共に、使用時においても接鶴線等がないため扱い易（便
利である。

以上述べたごとく、この発明のシリンジ全生体試料分析
ｔｉＭ蝋は、微瀘で、空気と触れることなく、温度変化
もほとんど与えずに採取と同時に非破壊で測定すること
ができ、ことに臨床における血液検量に有用である。た
だし、測定対象によっては生体試料以外の一般分析用と
して使用することもできる。

なお、血液検量の際には、少なくとも注射針のみは滅菌
させておくことが望まれる。ただし、連続使用の際には
注射針のみを清浄なものととり代えるのみで測定可能で
ある。乙れは、この発明の装置によれば、コンタミネー
ションの測定値への影智かほとんど無視できるからであ
る。ｔた、注射針とシリンジ部とをディスポーザブルと
することもできる。

従って、この発明によればさらに、電気化学的細だセン
ザーを備えた円筒状流管であって、両端４Ｃ，注射針用
嵌合部と試料吸引動作部用嵌合−１ことにシリンダー都
用嵌合都とを設けた生体試料分析用モジュールが提供さ
れる。もちろん上記モジュールに、小型測定表示部が一
体に付設されていてもよい。

以上、実施例によりこの発明をより詳しく説明する。た
だし、これによりこの発明は限定されるものではない・ 実施例１゜ 第１ｉｄに示したこの発明のシ譬ンジ履生体試料分析装
置を用い、第６図に示した測定系を用いて、ＰＨ４，０
０のフタル酸塩纏準液吸引時の発生電位差と時間経過と
の関係を謝べた。なお、フタル駿塩砿準腋吸引直前まで
この装置中のｌ５ＦＥＴとｊＬｋＦＥＴとの電位差は、
中性ダン酸塩１準液吸引してＯｖとして怠いた。

結果を１３１０図に示す、このように、約０．６＃て安
定したｌＩ生電電位差得られ、迅速な測定ができること
が＠らかである。

参考例 第ｓｍＫ示シｆ、ｌ５７ＦＥＴト、１ＬＥＦＫＴトヲＭ
ｌ　イて測定したｐＨ値と、従来のｐＨメーター（ガラ
ス−Ａｇ／Ａｇｃｊ　電極使用）を用いて測定したｐＨ
値との相ｌ＠図を第１１図に示す。

このように、ｐＨ４〜１０の範囲においては、ＦＩＴＩ
ステムと従来のｐＨメーターとの曲に良好な相関関係が
示されており、ｌ５ＮＥＴとＩＬＥＦＥ−ｒを用いた場
合にも、同様にイオン活量を測定できる乙とがわかる。

【図面の簡単な説明】 第１ｇは、この発明のシリンジを生体試料分析装置の一
例を示す断ｍ図を、第２図は、第１図の要部拡大図を、
第８図は仁の発明に用いるｌ５ＦＥＴの拡大率ｉｉｉ図
を、第４図、第５図及び第８因は、それぞれ他の具体的
を示す第２固相・当図を、ｔＪｌ藝図は、この発明にお
番するｌ５ＦＥＴとＲＥＦΣ１゛の１路構成の一例を示
す概略図を、第７図は、この発明におけるイオン選択性
電極の回路構成の一例を示す概略−を、第９図は、この
発明のさらに他の具体例を示す斜視図を、第１０図は、
この発明の装置における出力と時間との鴎係の一例を示
すグラフを、第１１囚は、この発明に用いる１ｓｋ’　
ｉ、　’ｒと５ＬＥＷ五ＴＫよる絢定値と従来のｐＨメ
ーターによる絢定値との相腿を示すグラフである。 １ｌｌ−・シリンジ釡生体試料分析装置、（２）−注射
針、（３）・・・ピストン、４４）−シリンダー都、（
６）−ｍｓ流路、（５１’　＝　接ｍ　ｉｌｓ、（６）
−１８Ｆ　Ｍ’ｌ　、　（７）−ＫＩ　Ｆ五Ｔ、（６１
）、（７１）−・・ソースリード線、（６２）弗（７２
）−・ドレインリード線、（６１１）−”ソース、（４
！４）−・ゲート、（６５）　・・・ドレイン、（６６
）−・ドレインター電ナル、（６７）・・・ンースター
文ナル、Ｃ６８）−・・チャンネルストッパー、（８）
・・・イオン選択性電極、（９）−・比較電極、（１０
）　・・−５ｉＯ，、（１１）−１４，Ｎ、、（１２）
−Ｔａ、Ｏ，、（１８）プラズマ重合ポリスチレンフィ
ルム、　（１４）・・・ドレイン電圧−肇装置、（１５
）電流制御ｌ１ｉｌＩＩ装置、（１６）−一差動アンプ
、（１７）−・レコーダー、（１８）−・基準電極、（
１９）−塩化銀、（２０）・・・銀、（２１）−・プラ
ズ了重合ポリスチレンＭ、（２２）・・・鹸、（２８）
−・絶縁層、（２４）−複数電極、（２５）　−・・レ
コーダー接一端子。 第６図 第７図 始８図 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、注射針と、試料吸引動作部との接続流路に電気化学
   的測定センサーを配設すると共に任意に小ｍａｉ！表示
   ＊１ｉｉｔを付設し、注射針と接続流路を介して採板さ
   れる生体試料中の特定成分の濃度を上記センサーによっ
   て直ちに測定しうるように構成したことを特徴とするシ
   リンジ型生体試料分析装置。 ２、ＩＩｌ気化気化学的量定センサー亀界効米トランジ
   スター形イオン遇択性電極からなる特許請求の範囲ｊ１
   １項記載の装置。 ３、電気化学的測定センサーが、コーティツドワイｙ−
   型イオ′遇択性電極からなる特許請求の範囲第１項記載
   の装置。