JPS5840698B2 - イオン濃度分析方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン濃度分析方法に係り、特に被検試料の測
定に際して標準液をひんばんに測定する必要があるよう
な検出部を有する分析装置を用いる場合に適用するに好
適なイオン濃度分析方法に関する。

感イオン性電極を用いたイオン濃度分析装置、例えば、
ナトリウム、カリウム、塩素、カルシウム等のイオン選
択電極を有する電解質溶液分析装置は、経時的に安定し
た測定値が得難いために例えば血液などの被検試料液の
測定にあたってひんばんに較正用標準液を測定しなけれ
ばならない。

較正用標準液としては、あらかじめ所定濃度のイオンを
含むように調製されたものを用い、またその較正用標準
液は患者等からの多数の被検試料の測定の都度測定され
るなどひんばんに用いられ、したがって多量の標準液を
準備する必要がある。

さらに較正用標準液は検量線の補正のために用いられる
ものであるので、長期間一定濃度の液を用いることが当
然とされていた。

ところが、そのような較正用標準液のイオンの濃度を長
期間安定した値に維持することは、困難であり、一方正
確な一定濃度の液をかなりの頻度で調製することは分析
操作の煩雑さをもたらしていた。

さらに、被検試料として血液等を対象とする場合は、較
正用標準液を多量に準備すること自体が困難を伴うとい
う問題があった。

本発明は上述したような点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、正確な濃度に調製された多量の標準試料の準
備が不要であるようなイオン濃度分析方法を提供するこ
とにある。

本発明は、複数回測定し得る量の未知濃度のイオンを含
む液を準備して新規較正用液となし、この新規較正用液
を感イオン性電極を用いて測定し、その測定値を記憶部
に記憶せしめ、その後この新規較正用液を被検試料の測
定に際して較正用として用い、被検試料の測定値と較正
時の新規較正用液の測定値とを比較するとともに、較正
時の新規較正用液の測定値と記憶された値とを比較して
被検試料中のイオン濃度を求めるものである。

本発明に基づく望ましい実施例では、正確な濃度に調製
された標準試料の代りに、不要血液を集積したものが使
用でき、また、１日に１回検量線を用いて新規較正用液
を測定すれば、多数の被検試料の較正に使えるから、新
規較正用液は毎日同じイオン濃度である必要がなく、し
たがって較正用液の準備が極めて容易である。

本発明の望ましい実施例では、液体試料中のイオンを感
イオン性電極によって検出し、その検出信号に基づく測
定結果を表示するように構成されたイオン濃度分析装置
に適用され、既知濃度の被検イオンを含み互いに濃度の
異なる２種の標準液を測定して検量線を求め、それらの
標準液の測定の以前又は以後に未知濃度の被検イオンを
含む較正用液を測定し、検量線からイオン電極に基づく
濃度勾配及び較正用液の濃度を求め、求めた較正用液の
濃度及び濃度勾配から被検試料液に含捷れるイオン濃度
を求める。

本発明は、血液中に含捷れるナトリウム、カリウム、塩
素、カルシウム等のイオンや陽イオンあるいは陰イオン
が含１れる水や、その他電解質が存在する液体中の特定
成分を測定するような場合に好捷しく適用される。

本発明に基づく望捷しい実施例では、上述した濃度勾配
と較正用液の濃度は、既知濃度の標準液に基づいて得ら
れる信号値とその前又は後に測定される較正用液に基づ
いて得られる信号値との差釦よび、もう１つの既知濃度
の標準液に基づいて得られる信号値とその前又は後に測
定される較正用液に基づいて得られる信号値との差の２
つの差信号により求められる。

また被検試料液に基づいて得られる信号値とその前又は
後に測定される較正用液に基づいて得られる信号値との
差がわかれば、上記の濃度勾配と較正用標準液の濃度を
用いて、被検試料のイオン濃度を知ることができる。

このことを数式的に解明すると次のようになる。

一般にイオン選択電極と比較電極との間に発生する電圧
Ｅは次の式で与えられる。

Ｅ＝Ｅｏ＋５ｌｎａｉ・・・・・・・・・（１）ここで
Ｅ。

：電極のもつ標準電圧、Ｓ：濃度勾配、ａ ｉ ’試料
溶液中に訃ける被検試料ｉの濃度である。

い１濃度ａＬ及び軸なる標準試料を測定したとき発生す
る電圧をそれぞれＥＬ、Ｅ□とし、それぞれの測定の前
又は後に濃度ａ８なる較正用試料（但しａ８は未知）を
測定したとき発生する電圧をＥＳＬ及びＥ８Ｈとすると し、それぞれの測定の前又は後に濃度ａ８なる較正用試
料（但しａ８は未知）を測定したとき発生する電圧をＥ
ＳＬ及びＥ８Ｈとすると と表わされる。

（２）釦よび（３）式より濃度ａＬ及びａ８の標準液を
測定したとき発生する電圧の差ＡＥＬは となる。

また（４）および（５）式より濃度ａＨ及びａ８の標準
液を測定したとき発生する電圧の差Ａへはとなり、ａ８
は（９）又は（１０）式により求めることができる。

次に濃度＆２なる被検試料を測定したとき発生する電圧
を飄とし、その測定の前又は後で濃度ａ８なる較正用試
料を測定したとき発生する電圧をＥ８Ｙとすると となる。

ここで’ Ｆｊｘ＝ ”ｘ −Ｅｓｘとする。本発明の
実施例では（９） ｔ （１０）によりＳ及びａ８を求
めたあとａＸを求めている。

以下図面を参照しながら本発明に基づ〈実施例を説明す
る。

１ず、第１図ないし第３図を用いて一実施例の概略構成
を説明する。

第１図は全体構成を説明するための図、第２図は第１図
の試料採取位置付近の図、第３図は第１図の液体収容容
器付近の図である。

第１図のサンプラー１は多数のサンプルカップ３が装着
されたサンプルチェーン２を載置できるトレー５１を有
し、サンプルチェーン２を移送するスプロケット２１等
の駆動部、チェーン案内２２及び検体の情報を読取る検
知装置２３を備えている。

チェーン２は試験管等の適宜の容器から戒るサンプルカ
ップ３を装着できる屈曲自在のチェーン構造を有し、い
わゆるスネークチェーンと呼ばれるものである。

チェーン２はサンプルカップ３が順次特定の位置すなわ
ち試料採取位置４に間欠的に移送される。

液体収容容器９もしくは測定容器は固定されたものでも
、容器自身を回転し得るものでも、または他の液体収容
器と試料毎に交換し得るものでも良いが、この実施例で
は所定位置回転式のものを用いている。

分配装置３０はシリンジ機構等から成るいわゆるピペッ
タ７と移動機構３１を備えている。

ピペッタ７は希釈液槽８内の希釈液を吸入吐出し、かつ
試料液を吸入吐出するための吸排機構と試料吸入管を備
えている。

移動機構３１の先端にはノズル５が取付けられており可
撓性管によってピペッタ７に接続されている。

ノズル５は移動機構３１によって上下動され、かつサン
プラ１上の試料採取位置４と液体収容容器９の位置の閾
を移動される。

液体収容容器９の内部にはイオン選択電極１０あ−よび
比較電極１１が、試料が収容されたときに試料に浸漬さ
れるように配置されている。

管３３を有するディスペンサ１２の吸入管３７は未知濃
度のイオンを含む較正用液を収容している較正用液槽１
４内に挿入されている。

管３３は液体収容容器９の内部に延在されている。

排液ポンプ１３に接続された管３５は液体収容容器９の
底部に開口してむり、測定終了後の液釦よび洗浄後の液
を外部に排出する。

測定装置１５は増巾器１６、演算記憶装置１７．制御回
路１８、むよび表示装置１９から戒る。

今、既知濃度でかつ濃度の異なる標準液５３゜５４およ
びそれらに後続して未知濃度の血清検体６をそれぞれ収
容したサンプルカップ３がチェーン２に装填され、サン
プラー１にセットされる。

制御回路１８に測定開始の指令を与えることにより、ス
プロケット２１が運動しスネークチェーン２を動かし標
準液を試料採取位置４へ移送する。

同時に測定開始の指令により、ディスペンサ１２が動作
し標準液槽１４内に収容された希釈済みの較正用液を液
体収容容器９内に送り込み較正用液で液体収容容器内を
洗浄する。

洗浄後排液ポンプ１３を駆動し液を液体収容容器外へ排
出し、もう一度較正用液を容器９内に導入する。

電極１０゜１１を液に浸漬した状態で容器９を回転軸２
０の１わりに回転しながら液中のイオン濃度に基づく起
電力を測定し、その値を記憶装置１７に記憶させる。

次に排液ポンプ１３で容器内を空にした後、分配装置３
０を動作させて、ノズル５を下降させるとともに、ピペ
ッタ７を作動させることにより一定量の標準液５３と一
定量の希釈液を吸入保持する。

続いてノズル５を分配装置で液体収容容器９の位置へ移
動し標準液５３を容器９内へ吐出する。

そして一定時間容器９を攪拌した後標準液５３に含１れ
るイオン濃度に基づく起電力を測定し、先に求めた較正
用液に基づく起電力との間で差をとりその差を記憶装置
１７に記憶させる。

次に上述した手順に従って再びサンプルチェーン２を動
かし、同時に容器９内を較正用液で洗浄した後、較正用
液を容器９内に吐出し起電力を測定しその値を記憶装置
１７に記憶する。

続いて容器９内を空にした後、標準液５４を希釈液と共
に容器９内に吐出し、その時発生する起電力と前回求め
た較正用液に基づく起電力との間で差をとり、その差と
先に標準液５３について得られた較正用液との差により
イオン選択電極１０に釦ける濃度勾配及び較正用液の濃
度を演算装置１７により演算し記憶させる。

すなわち、検量線から較正用液のイオン濃度が求められ
記憶されたことになる。

以上標準液５３むよび５４の測定終了後、続いてサンプ
ルチェーン２を移動し第１の検体６を前記と肉様に測定
し、較正用液と検体６に基づく起電力の差をとり、その
差とすでに求めた濃度勾配及び較正用液の濃度により補
正された検体の濃度を求め、サンプル番号と共に測定結
果を表示装置１９に印字する。

以下順次あらかじめ定められた順番でセットされた検体
を自動的に測定して行く。

次に上記の濃度勾配及び較正用標準液の濃度更にそれら
に基づき検体の濃度を求める方式について第４図及び第
５図をも参照しながら説明する。

読出専用メモリあるいはランダムアクセスメモリ等を備
えた記憶装置３９には、あらかじめ標準液５３，５４に
含１れるイオン濃度値が記憶されている。

この場合標準液に含１れるイオン種は一種に限定される
ものではなく、測定すべき成分数に応じて多数種含有す
るのが普通である。

その数に応じて記憶されるイオン濃度値も変わってくる
。

またこの実施例では１６ビツトのマイクロコンピュータ
を採用して耘り記憶すべきイオン濃度値を変えることに
より標準液５３，５４も他のものに変えることができる
ようになっている。

また較正用標準液の濃度は、（９）または（１０）犬か
られかるように濃度勾配及び標準液５３．５４の濃度か
ら求められるため任意の濃度のものを使用できる。

さらにこの実施例では濃度勾配の大小判別及び較正用標
準液の有無と安定度を中央処理装置３８で判定して釦り
異常が認められる場合はその内容をプリンター４０に印
字し、警告ブザー４９を鳴らし、一旦装置を停止させる
。

異常内容を確認修復後再スタートするよう異常データの
発生防止を考慮しである。

このような動作は第４図に示すような命令系統によって
行なわれる。

中央処理装置３８は機構制御装置４５を通して上述した
順序でサンプルチェーン２、排液ポンプ１３、ディスペ
ンサ１２、分配装置３０、ピペッタ７を制御する。

この間、液体収容容器９内に設置されたイオン選択電極
１０と比較電極１１の間で発生した電圧信号はケーフル
４４を通して増巾器１６に入り、ＡＤ（アナログ−デジ
タル）変換器４１でＡＤｆ換される。

そのデータは記憶装置３９に格納される。

以上のデータ取込を標準液５３．５４、検体６及び較正
用標準液についてそれぞれ行ったあと、所定の演算をし
てその結果をプリント制御装置４２を通してプリンタ４
０へ送りチャート紙４３上に印字する。

中央処理装置３８はテンキー人出力装置４６を通してテ
ンキー操作卓４７との間でデータのやりとりを行ない、
必要に応じて数字表示器４８にデータを表示する。

以上の測定において、採取位置４に置かれる標準液とし
ては、一般に電極のダイナミックレンジの上限又は下限
に近いものを用いた方が濃度勾配を求める際の誤りを小
さくできる。

また第５図に示すように標準液５３，５４が収容された
カップ５７．５８には突起５５があり、また検体用のサ
ンプルカップ５９には突起がないため区別がつけられる
。

この突起５５がサンプルチェーン２の移動によって検知
装置２３の場所にくると中央処理装置３８は検知装置２
３からの信号を入出力制御装置５６を通して取り込んで
サンプル情報を記憶装置３９で記憶し、その突起のつい
た標準液が試料採取位置４に送られてきたとき濃度勾配
及び較正用標準液の濃度を計算するプログラムを働かせ
る。

この場合標準液５３．５４は対でサンプルチェーンに装
填されていなければならず、いずれか一方のみの装填の
場合は上述の警報が出され装填誤りを表示する。

次に本発明に基づく他の実施例を示す。

第３図にはイオン選択電極１０を１個のみ示しであるが
、他の実施例では複数個設置する。

この場合にも上述の方法で個々の電極について検体中の
各イオン濃度を求めることができる。

また前述の実施例では較正用標準液は検体捷たは濃度勾
配用標準液測定の前または後で１回測定しているが、第
６図に示すように検体捷たは濃度勾配（検量線）用標準
液測定の前後で計２回測定し、その平均値（Ｅ８１＋Ｅ
、）／２を用いて濃度勾配、較正用標準液の濃度及び検
体の濃度を求めることもできる。

この場合の利点は検体測定や温度変動等によって較正用
標準液の出力が変動してもその影響を軽減でき検体測定
の精度が向上することである。

これらの実施例によれば、電極の濃度勾配及び較正用標
準液の濃度を高精度で求めることができ、それによって
検体測定に釦ける濃度計算を確実にまた容易に行うこと
ができる。

以上説明したように本発明によれば、較正用液として正
確な濃度に調整された標準試料を準備する必要がなくな
るので、定められたイオン濃度の長期間の維持が不要と
なり、正確なイオン濃度を有する多量の標準試料の調製
がいらないので分析操作が容易になる等多大な効果がも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例の全体構成を説明する
ための概略図、第２図は第１図にむける試料採取位置付
近の説明図、第３図は第１図における液体収容容器付近
の説明図、第４図は第１図の実施例における命令系統図
、第５図は第１図の実施例における試料容器の説明図、
第６図は本発明に基づく他の実施例の説明図である。 １・・・サンプラー、４・・・試料採取位置、７・・・
ピペッタ、９・・・液体収容器、１０・・・イオン選択
電極、１１・・・比較電極、１２・・・ディスペンサ、
１４・・・較正用液槽、１５・・・測定装置、１７・・
・演算記憶装置、１８・・・制御回路、１９・・・表示
装置、３０・・・分配装置、３８・・・中央処理装置、
３９・・・記憶装置、５３゜５４・・・標準液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体試料中に含腫れるイオンを感イオン性電極を用
   いて検出するとともに、複数の被検試料の測定の際に較
   正用液を用いてひんばんに被検試料の測定値を補正する
   ようなイオン濃度分析方法に訃いて、複数回測定し得る
   量の未知濃度の上記イオンを含む液を準備して新規較正
   用液となし、この新規較正用液を上記感イオン性電極を
   用いて測定し、その測定値を記憶部に記憶せしめ、その
   後上記新規較正用液を被検試料の測定に際して較正用と
   して用い、上記被検試料の測定値と上記新規較正用液の
   測定値とを比較するとともに、較正時の上記新規較正用
   液の測定値と上記の記憶された値を比較して上記被検試
   料中のイオン濃度を求めることを特徴とするイオン濃度
   分析方法。