JPS58214850A - 生体成分測定方法 - 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】 本発明は、生体試料中の各成分を電魯法により一試料で
迅速に、かつ精度よく同時に測定できる多項目自動分析
方法に関するものである。

従来より、生体成分分析は、その目的物質により異なる
測定手法によって計測されている。

例えば、血液ガス分析即ち血液中のＩＩＩ（、酸素ガス
分圧（ＰＯ２）、炭酸ガス分圧（Ｐｅａ、）　　の測定
は・電極法、電解質測定は炎元光度法、生化学分析は、
比色法などを用いて測定している。

しかし、電解質測定の炎光光度法１生化学分析の比色法
とも血液の場合、血液を血清に分離し、分離した血清を
試料として使用しなければならず、時間がかかること、
かつ採血から分離までの時間経過により、測定値にバラ
つきを生じ測定結果に信頼性がなくなるという欠点を有
していた。

又、生化学分析においては近年酵素の高い基質特異性を
活かして、酵素を試薬として用いる方法が取られている
が、この方法でも測定手法に比色法であり、血液の分離
操作は不可欠である。

又、酵素試薬の場合、酵素が高師でありかつ不安定であ
る点にも問題があった。一方、近年電気化学計測技術の
発展に伴ない、電解質測定用として、例えばＮａ”　Ｉ
　Ｋ”＊　Ｃ１−Ｉ　Ｃａ”＋等の各種イオン電極が開
発された。一方、生化学の急速な発展は酵素の固定化技
術を進歩させ、酵素固定化技術と電気化学計測技術との
結合によるいわゆる酵素電極が開発された。既に電極法
を用いた血液ガス分析装置、電解質測定装置、又酵素電
極を用いた単−項目専用分析機が市販されている。生体
の状況を適確に把握するため、血液ガス、電解質、生化
学等の分析は必要不可欠であり、迅速にかつ微意な検体
での測定が強く望まれている。

ところが、一連の生体成分分析を現在の測定装置を用い
て行う場合、検体を多量に必要とし、患者に負担をかけ
るばかりでなく、迅速な測定結果が得られず、符に経時
変化の大きい生体成分分析にあたっては測定結果の信頼
性に疑問が生じることが多い。

本発明の目的は、一連の生体成分分析を全て電極法に統
一することにより、全血での測定試料検体の微量化、操
作の単純化、即ち採血した血液を全面のまま一定量測定
装置に注入するだけの操作の単純化、測定の迅速化、精
度の向上、更には装置の小型化、測定データーの処理、
記録を統一できる等、従来、臨床検査に望まれていた諸
要求を実現することにある。しかしながら、血液ガス、
電解質、各植生化学成分の電極による計測浴条件は、夫
々に異なりその煩雑さ故に、上記各成分の連続測定は困
難であった〇本発明者らは、連続自動測定の種々の利点
に鑑み、鋭意検討の結果、測定の順序の設定、検体を順
次稀釈する手法の開発、各電極反応に対応する最適条件
の反応種に検体を分注して測定することを可能による微
小電極の開発等により、電極反応で計測できる全ての成
分を、一検体の住人（よる簡単な操作により連続して分
析できることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は、ｐＨ電極、Ｐ０２電極、Ｐｃｏ。

電極を設置した測定＃ＣＡ）に被検体、即ち嫌気的に採
血された全血あるいは嫌気的に分離された血漿または血
清を注入し、ｐＨ＋　Ｐａ２．　Ｐｃｏ、を測定するｅ
、続いて、被検体を測定槽（Ｂｌに移行せしめ、嫌気化
した純水を用いて槽Ａ及びｐＨ１ｐｏ、　、　ｐｅａ□
　の電極面を洗浄し、洗浄水も測定槽Ｂに移行する。こ
のとき純水の注入量は一定量である。−１２１１！ｌ定
檀Ｂには、電解質測定用電極が設置さｎ１被検体の電解
質濃度を測定する０このとき測定槽Ｂ　Ｇｌ嫌気的条件
下におかれている。

次いで檜Ｂ内の純水【含む被検体を酵素とその＃素に対
応した一定量の緩衝液を含む１つあるいは複数個の反応
種Ｃに分注器により一定量ずつ分注し一、＃素電極によ
り生体成分が電気化学計測される。当然のことながら、
２１ｉ！１足用の各種は槽内が均質となるよう攪拌され
ることが好ましい。

本発明に云う測定槽Ｂはｌ種類の亀Ｓ質を測定してもよ
く複数種の電解質を測定するものでもよい。後者の場合
各種電解質測定電極が同一浴に設置されていてもよく、
電極ごとに櫓をわけ、各電解質に対応したイオン強度調
整剤を各々の檜に入れたものでもよい。この場合は槽Ａ
からの被検体を各々の槽に分注することになる０電解質
の測定において血液中の電解質はｐＨの影４１によりそ
の値が変動する。特にＣａ　　の測定ではｐＨの変動の
影響が大きく関与することから被検体を採血から電解質
測定まで嫌気的に取扱うか又は電解質イオンを含まない
状態で被検体のｐＨをコントロールすることが好ましい
。

従って槽ＡにおけるｐＨ＋　Ｐｏ２１　ＰＣＯ２は嫌気
的雰囲気下で測定されるのが好ま・しく、槽Ｂに被検体
を移送する際に用いる純水は嫌気化しておく。なお槽Ｂ
も電解質を測定するため、嫌気的雰囲気下におく必要が
ある。本発明でいう純水としては偕Ｂで測定する電解質
イオンあるいは槽Ｂにおける電解質の測定を阻害するも
のが含まれていない水を意味する。

本発明でいう嫌気化および嫌気的雰囲気は酸素を実質的
に含まない雰囲気とすることにより達成される。さらに
具体的には窒素ガス又は炭酸ガスを一定量混入した窒素
ガスで被検液をバブリングさせるか、又は被検液の表面
に吹きつけることにより達成される。

本発明者らは動脈血の酵素ガス分圧（ＰＯ，）と炭酸ガ
ス分圧（Ｐ　ｃ　Ｏ２）　　との比は約コニ／、静脈血
の場合は約ｌ：ｌであり、通常の空気中での比率とは大
きく異なっている。

従って被検液（全血、血漿、血清）を空気中にさらした
状態におくと気液平衝により被検液中のガス濃度が時々
刻々変化し、被検液のｐＨは被検液中の炭酸ガス濃度に
大きく依存するためｐＨが変化することを見出した。電
解質イオンの測定１将にＣａ　　の測定はｐＨによりそ
の測定値が異なってくるため、電解質測定の精度を高め
るためには本発明のように嫌気的雰囲気下で測定する必
要があることを見出し、本発明の改良に到達したもので
ある。ここで窒素ガスと炭酸ガスの比率としては１０１
００ｌ０−／２０の範囲内にあることが好ましい。さら
に１００１０〜９０／１０　　の範囲内であることがよ
り好ましい。炭酸ガス濃度が２０％をこえると血液が酸
性化され測定精度が低下する。炭酸ガスをまったく含ま
ない窒素／θＯ％の雰囲気下でも驚くべきことには空気
雰囲気に較べ理由も不明で”あるがｐＨが比較的安定し
て優れた測定精度が得らｎることがわかった。又、本発
明において反応槽Ｃまにはそれ以降で使用する電極とし
ては、酸素電極、過酸化水素電極あるいはイオン電極の
電極面に固定化酵素換を一体化するような状態で装着し
′ｒ−酵素電極でもよく、酵素を反応槽に充填し酵素反
応の反応生成物あるいは、反応消費物を測定する酸素電
極、過酸化水素電極あるいはイオン電極であってもよい
し、又、両者を併用してもよい。

酵素固定化僕と電極とが一体化した酵素電極の場合は・
被検体は酵素電極が設置されかつ夫々の酵素反応に対応
した緩衝液を含む反応槽に注入され測定されるが、酵素
を充填した反応槽を用い、反応生成物あるいは反応消費
物を電極で測定する場合は被検体は緩衝液とともに、酵
素を充填した反応槽に注入され、反応槽ご通過したのち
電極槽で測定さｎる。この場合酵素が固定化されていな
いと酵素を補充する必要があるため固定化酵ｉであるこ
とが好ましい。

酵素としては各反応槽に別々に用いることが好ましいが
、酵素反応の種類によっては異種の酵素を同一の指に入
れることもできる。復数の酵素を固定化酵素として同一
の槽に用いる場合、。

酵素を混合して固定化した混合固定化酵素（俣）として
もよく各々の酵素を別々に固定化したものを同一の檜に
入ｎでもよい。

本発明の特徴は、各反応槽における被検体の微量化がで
きることである。即ち、特に酵素活性の発現の面から酵
素電極を用いる生化学成分分析は、各成分毎に反応槽を
設けることが望ましいが・これに伴ない必要検体量が増
加する。

本発明者らは、先に特願昭！；ｌ、−／’４１３０゜同
タロー／ダ１．２９で提案した微細な白金電極を基本と
する酵素電極を用いることにより、各反応槽を微小化し
、必要検体量を小量にとどめることに成功した。

本発明の反応槽は、一定温度に保たれるが、各反応槽が
すべて同じ温度であるという必要になく、各成分の反応
最適温度に個々の反応槽の温度ご夫々設定してもよい。

これらの酵素電極法による針側にあたっては、反応前后
の反応生成物・消費物の増減定量、反応后の反応生成物
、消費物の定量が適宜行なわれる。例えば、１票の消費
量を酵素反応の目安とする場合は、あらかじめ酸素電極
によつ被検体及び緩衝液の酸素濃度を測定し、次いで酵
素電極により酸素濃度’ｔｉｉｌＵ定し、その差すなわ
ち、酸素消′ｇｔ重から生体成分量の測定を行うことが
できる。

以下、本発明の実地の１例２図面を参照しながら説明す
る。

実施例　ｌ 血液ガス分析；ｐＨ，酸素ガス分圧（Ｐａ２）、炭酸ガ
ス分［Ｅ（ＰＣＯ２ン、電解質濃度ＩＮａ。

Ｋ＋＋　Ｃ１１−＋　ｃ　ａ＋＋ＨＮＨ４”、生化学分
析；グルコース、遊離コレステロール、尿酸、ＢＵＮ（
尿素窒素）を測定する多項目の生体成分分析装置の７０
−図を第１図に示す。

を行う場合、ｌの注入口から被検体を測定槽Ａコに注入
する０僧コには、−ｐＨ電極／　／　％　Ｐｏ２電極１
２、Ｐｃｏ、電極１３が設１１１ｇレテオｒ＋、被検体
のｐ　Ｈ＋　Ｐ　Ｏ，ｌ　Ｐ　ｃ　Ｏ，濃度を検知し、
それぞれの電極に対応した検知器λ／、２２．コ３を通
して信号が３の演算部に入力される。ＰＨ＋Ｐａ、＋Ｐ
ａｏ、を測定後、被検知はボンブク５により次の容器Ｊ
に移送される。この時、純水６が定置ポンプクロにより
一定臘容器λに注入されるが純水乙にガスボンベクから
のカス（ｃｏ２／Ｎ２する被検体を洗浄しつつ、容器３
に移送される。

ｙ器３には、Ｎａ”［＆／４’、Ｋ＋電極１ｓＳＣ１−
電極／６およびＣａ＋＋を極ｌりが設置され、かつガス
ボンベクからのガスで嫌気的雰囲気下にある。純水で稀
釈された被検体のＮａ、’に、Ｃ’／。

Ｃａの電解質濃度を各々の電極で検知し、各電極に対応
した検知器λダ、コｊ、コＡ、、ｔ７を通して信号が５
の演算部に入力される。測定終了後、純水を含む被検体
は、分注器弘で反応槽３１．３コ、Ｊ、７．Ｊダ、３Ｓ
に一定量ずつ分注される。反応槽３１は、グルコースオ
キシダーゼ固定住換を一体化させた状態で表層した過酸
化水素電極ダｌが、反応槽３コにはコレステロールオキ
シダーゼを表面に固定化した過酸化水素電極ダ２が、反
応槽３３にはウリカーゼを表面に固定化した過酸化水素
電極ダ３が、反応槽３φはアンモニア電Ｔａダ弘が、反
応槽３Ｓにはウレアーゼを表面に固定化したアンモニア
電極ダＳが設置されている。被検体の分注前に各反応槽
３／、３２，３３，３φ、３Ｓには定量ポンプにより各
酵素に最適σ）緩衝液！；ｌ　、！；コ。

５３、Ｓ弘が一定量注入される。グルコース濃Ｈｔｔ極
りｌで遊離コレステロール濃度を電極弘ユで、尿酸濃度
を電極ψ３で検知し、各電極に対応した検知９４１，４
２．１．３を通して信号が演算ａＳに入力される。

アンモニア濃度はアンモニア電極弘りによって検知され
検知器Ａｌｌ１通し信号が演算部Ｓに入力される。一方
ウレアーゼを表面に固定したアンモニア電極ダＳでは固
定化ウレアーゼが被検体中の尿素をアンモニアに分解し
、発生するアンモニアをアンモニア電極で検知し、検知
器ル３を通し信号が演算部！に入力される。ＢＵＮ濫度
は電極ダ３と電極ｉ弘で検知された値の差として求めら
れる。

全ての信号を演算部！にて演算し、その値を記録Ｓに記
録される。全ての測定終了後、被検体はボンブククによ
り廃液される。

本実施例に使用した酵素電極は、直径θ５鵡の白金電極
を過酸化水素電極として該電極に各酵素を固定化したも
のであり、対照電極は直径０、　！；　ｍの銀醒を使用
したものである。

第１図による各種生体成分分析の測定は、所要時間ｉｏ
分であった。各成分分析値は、各成分の単能機による測
定結果とよく一致し特にＣａ＋＋の測定においては嫌気
化しない場合数％の誤差率であったが本発明の方伝では
誤差率が゛ｌ％程度になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による生体成分分析装置の７例である
〇 ハ・・注入口　　　コ、３・・・容器（反応容器）ダ・
・・分注器　　　　よ・・・演算部６・−純水　　　　
　り・・・ガスボンベｇ・・・記録計 ／／、／２．／、）・・・血液ガス測定用ＰＩ（＋　Ｐ
’ｔ　＋Ｐｃｏ、ｉｔ極 ２／、コニ、コ３，２ダ、コ！；、２１．．コ’）、Ａ
／、Ａコ、６３．Ａダ、４５・・・検知器 ７／、７コ、フＪ、？弘、りｊ、り６　・・・定量ざン
　プｌダ、／！、１４．／’）・・・電解質測定用電極
Ｊ／、３２，３３．３４＜、Ｊ！；・・・反応槽ダハｌ
Ｉ２．’１３．ｕ４！、轄・・・酵素電極！；／、！；
２艷３．に’ｌ・・・−緩衝液り７・・・廃液用ざンブ 特許出願人　　三菱レイヨン株式会社 手続補正書 昭和３７年ｌθ月４日 特許庁長官　　若杉和夫　殿 特願昭Ｓクー９１ａＯＪ号 ２・　発明の名称 生体成分測定方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 （６０３）三菱レイヨン株式会社 取締役社長　金　澤　脩　三 ４、代理人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 自１発補正 ユ　明細書第１ユ頁ｇ行「被検知」を「被検体」と訂正
する。 ユ　明細書第１１Ｉ頁／、２行「・・・使用した」と「
酵素電極・・・」の間に「グルコース、尿酸及び遊離コ
レステロール測定用」を挿入する。 以　　上 特許請求の範囲 ＯｐＨ＋　Ｐ　Ｏ！およびＰｅａ、測定用電極を同一容
器内に設置した測定槽は）に被検体を注入し、該被検体
のｐＨＴ　Ｐ　ｏ　ｚ　＊　Ｐ　ｃ　ｏ　：　を測定Ｌ
　Ｔ、−５ｊｊ、該Ｐ＃　Ａ丙の被検体を電解質測定用
電極を設置した測定槽３）に移行・核種Ａを一定量の嫌
気化した純水で洗浄し、その洗浄水も測定槽Ｂに入れ、
嫌気的雰囲気下の該稽Ｂ内で被検体に言まれる電解質濃
度を測定し、次いで測定偕Ｂ内の純水を含む被検体の一
定量を７個又は複数個の種ｔＣ＋に分注し・ｆｖＩＣ内
で肘素反応を行なわしめ、次いでもしくは同時に酩素反
応による生成物あるいは消費物の重を電極法で測定する
生体成分測定方法 コ）槽Ｃが篭極面に酸素固定住換を一体イじした状態で
袋層した酵素電極を設置した僧であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項を転の生体成分測定方法 ３）惰Ｃが酵素を充填した僧であり、〜Ｃで反応を行な
わしめた優池の僧りにうつし核部りで電極法により反応
生成物あるいは消費物の腫を測定することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の生体成分測定方法 ダ）酵素が固定化酊業であることを特徴とする特許＠累
の範囲第３項記載の生体成分ｌ１ｉＩｌ定万沃 幻　ＰＩＩＣもしくはＤ丙の電極が酸素電極、通解化水
素電極またはイオン電極である特許ｉＩＶ不の範囲第１
項、第２項、第３項または第７項記載の生体成分測定方
法

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＯｐＨｒ　Ｐ　０２およびＰｅａ、測定用電極を同一容
   器内に設置した測定槽ＣＡ）に被検体を注入し、該被検
   体のＰＨｒ　Ｐ　０２　＋　Ｐｃｏ２を測定しり後、該
   槽Ａ内の被検体を電解質測定用′＃ＩＬ極を設置した測
   定槽（８）に移行、該伶Ａを一定量の嫌気化した純水で
   洗浄し、その洗浄水も測定槽Ｂに入れ、嫌気的雰囲気下
   の該槽８円で被検体に含まれる電解質濃度を測定し、次
   いで測定忙Ｂ円の純水を含む被検体の一定量を７個又は
   複数個の偕（Ｃ１に分注し、楠Ｃ円で酵素反応を行なわ
   しめ、次いでもしくは同時に酵素反応による生成物ある
   いは消費掬の量を電極法で測定する生体成分測定方法 ２）檜Ｃが電極［ｌ［ｉに酵素固定住換を一体化した状
   態で装層した酵素電極を設置した檜であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の生体成分測定方法 、７）１％ｌｃが酵素を充填した槽であり・檜Ｃで反応
   を行なわしめた後他の榴りにうつし該ＮＤで電極法によ
   り反応生成物あるいは消費物の量を測定することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の生体成分測定方法 り　酵素が固足化酵素であることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の生体成分測定方法 Ｓ）偕ＣもしくはＤ内の電極が酵素電極・過酸化水素電
   極またはイオン−極である特許請求の範囲第１項・第２
   項、第３項または第９項記載の生体成分測定方法