JPS60127449A - 血液分析装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は血液ないしは該血液からの抽出液たとえば血清
中に含まれるナトリウム、カリウム、塩素などのイオン
濃度や炭酸ガス、酸素などの溶存ガス分、あるいは液の
水素イオン濃度を測定する血液分析装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

血液中の前述のような諸成分の分析は公知の各種のガラ
スイオン電極を用いて行なうことができるが、被検液と
しての血液や血清が分析対象成分のほかに多量のたん白
質等を含む複雑な組成をもつため、被検液中のたん白質
等が被検液に接触する測定電極の感応部に付着して測定
結果に誤差を生じたり、分析セルにつながる配管内に付
着して詰まらせたりするなどの問題がある。このため１
回の分析を終えたつどに分析セル内や関連する配管内を
よく洗浄する必要があるが、かなり慎重に洗浄作業を行
なっても分析作業を繰り返えす内に測定電極の表面が漸
次汚染されて応答特性の劣化を避けることが困難であっ
た。

第１図はかかる従来装置の例を示すもので、血液中の電
解質成分を分析する装置例の概要構成を示す。図示のよ
うに電解質を分析するための測定電極１ａ、ｌｂ、ｌｃ
および比較電極２は、′成極保持体３に取付けられてい
る。該保持体３には、その内部の分析セル室３ａに連通
ずるように配管４および配ｖ５が接続されている。配管
４は、三方弁８を介して一方は配管６を通り試料受け９
に接続され、他方は配管７を通り二方弁１０ａ、１０ｂ
を介して測定電極１ａ、ｌｂ、ｌｃを校正するための標
準液を保管する標準液容器１１ａ、Ｉｌｂに接続されて
いる。

試料受け９には、被検液がシリンジ、ピペット等の注入
器により矢印１２方向より供給される。試料受け９には
三方弁１０ｃを介して試料受け９内や配管６．三方弁８
．配管４２分析セル室３ａを経て配管５に洗浄液を通す
ための洗浄液保管容器１１Ｃが用意されている。配管５
からは使用済みの標準液、洗浄液および被検液を保管す
るための廃液容器１３が接続され、さらに廃液容器１３
を減圧してこれら流体を廃液容器１３に導びくためのエ
アフィルタ１４と真空ポンプ１５が接続されている。

上記のような分析装置で血液や血清を測定するに際して
は、被検液は試料受け９に注入され、配管６．三方弁８
．配管４を経て真空ポンプ１５による減圧下で分析セル
室３ａに導びかれる。分析セル室３ａ内では、測定電極
１ａ、ｌｂ、ｌｃおよび比較電極２により被検液中の電
解質成分が測定される。この測定精度を保つためには、
試料受け９から分析セル室３ａに至る配管系１分析セル
室３ａの内壁および測定電極１ａ、　ｌｂ、　ｌｃと比
較電極２０表面は、測定に先立って前回の測定の被検液
をきれいに洗浄しておく必要がある。このため、測定の
終了ごとに洗浄液保管容器１１ｃから洗浄液を二方弁１
０ｃを介して試料受け９に供給し、前記洗浄を必要とす
る系に流してやる。しかし、測定電極１ａ＋　ｔｂ、　
ｌｃは洗浄中に含まれる界面活性剤により、その精度や
安定性が影響されやすい。例えば、被検液中のカリウム
成分を測定するカリウムイオン測定電極にはその選択膜
にパリノマイシンという環状化合物が使用されており、
本件発明者の実験によれば界面活性剤、アルカリ、酸等
を含む洗浄液を使用すると、パリノマイシンがこれによ
って影響を受け、イオン測定電極としての精度や安定性
を確保できないという結論を得た。この実験結果を第２
図および第３図に示す。

第２図は測定出力の較正に必要な２種の標準液Ａ（１！
Ｉ度４ミリモル／リットル）および標準液Ｂ（濃度２．
４ミリモル／リットル）とプール血清とを交互に測定し
た際の標準液に対する前述のカリウムイオン電極からの
測定出力（カウント値×１（６））を示すもので、両標
準液に対する測定出力は時間の経過とともに漸次落ちて
はいるが、両者の測定出力の差はほぼ一定に保たれてい
る。第３図は前述の標準液入、ＢＫそれぞれ市販の電極
洗浄液を１％程度混合してｐＨを８程度にした洗浄液混
合標準液Ｃ，Ｄとプール血清とを用いて前と同条件で行
なった実験結果である。図かられかるように、測定出力
の経時変化が複雑な経過を示しているほか、Ｃ，Ｄ両標
準液に対する測定出力の差が変動して一定でなくなり、
かつその差の値も漸次小さくなっている。このように測
定出力が不安定になったり、応答性能が低下したりする
のでは、とうてい測定の精度を維持することはできない
。

もう一つの難点は配管系や卵類への血液や血清中のたん
白質、脂肪等の付着問題であって、実験によれば洗浄液
を含む液をまった（流さない場合、配管系や弁には約２
５０回のプール血清を通過させると付着物の目視ができ
、５００回ぐらいになると配管系の詰まりゃ卵類の誤動
作が発生して正規のＬ代休制御が行なわれなくなった。

もちろん、各測定′電極表面への付着問題もあり、各測
定電極の測定精度・安定性を確保することができなかっ
た。

以りの難点を克服するため、本件発明者は前出願（特願
昭５８−４７２１３　）において、６１１１定電極に影
響を与えやすい洗浄液を測定ずみの廃液系管路部のみ罠
流して分析セル室、従つて測定電極を洗浄液の影響から
隔離する手段を提案した。また、該、前出願では、試料
受けから分析セル室に至るまでの管路内に被検液中のた
ん白質等が付着する問題を解決するため、被検液を直接
分析セル室内に注入できるよう分析セル室を形成する配
慮も払われている。その後の使用結果によれば、電極の
洗浄液による劣化問題はほぼ完全に解決され測定値の安
定度が大幅に改善されたが、なお分析セル室内やその周
辺に被検液が若干残留し、あるいは長期間の使用後には
壁面や測定′成極面に付着して漸次僅かずつではあるが
汚染されて行く傾向なしとしない。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来技術のもつ難点を克服し、
測定電極面およびその付近が被検液により汚染されるこ
とがより少なく、かつ被検液中のたん白質等が分析装置
の管路内に付着したり詰らせたりするおそれのない測定
性能が安定した血液分析装置を得ることを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明によれば、上記目的は血液分析装置を被検液とし
て血液ないしは血清を受容し内部に該被検液を分析する
測定電極の感応部が位置される分析セル室と、該分析セ
ル室に第１の液を供給する第１の液供給路と、該第１の
液が分析セル室に満たさねた状態で該室内および前記測
定電極の感応部を洗浄する超音波洗浄手段と、分析セル
室内の敢を排出する廃液路と、該廃液路と分析セル室と
の間に介装され分析セル室から廃液路への方向にのみ液
の通過を許す廃液弁と、廃液路に対し洗浄効果を有する
第２の液を供給する第２の液供給路とにより構成するこ
とにより達成される。

〔発明の実施例〕

μ下に図面を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明
する。第４図は本発明による面数分析装置の全体構成を
示す系統図であり、従来装置を示す第１図と同じ部分に
は同じ符号が付されている。

なお、以下においては便宜上血液ないしは血清中の電解
質の分析装置について説明するが１本発明は冒頭記載の
ように血液中の炭酸ガスや酸素などの溶存ガス成分、あ
るいはその水素イオン濃度ｐＨの測定にも、測定電極の
ｔａを変えるだけでその−１：マ適用することができる
。

図の中央に略示された電極保持体加には、第６図た詳細
を示すように、測定電極１ａ〜１ｃと比較電極２とがそ
の先端の感応部を分析セル室２１に臨ませるように放射
状に外１１（すから取り付けられており、該保持体２０
は分析セル室の汚染状況が目視できるように透明なアク
リル樹脂またはガラス材料により構成される。８６１１
１定電極は分析すべき電解質ごとに設けられ、例虻ば１
ａがナトリウムイオン測定電極、１１）がカリウムイオ
ンｄｌｌｌ　定Ｎ　極、　１　ｃが塩素イオン測定は極
であって、それぞれ比較電極２と対をなして被検体中の
各電解質成分の濃度を測定する。これらの０１１１定電
極はふつう公知のガラスイオン′電極でありてよく、対
象とする電解質の種類によっては前述のようなパリノマ
イシンな含む選択膜つきの電極が用いられる。測定電極
や比較電極の電極保持体２０への取り付けは、第５゜６
図に示すように保持体２０の外囲から設けられたねじ孔
２０ａに０リング２ｏｂを入れた上でこれらの電極を該
ねじ孔２０ａＫ螺合させて、該電極の先端感応部を分析
セル室２１内に僅かに突出させるようにして行なう。

分析セル室２１は第５図に示すように電極保持体２００
図の上面から設けられた凹みであり、該凹みの底から図
の下方に向けて測定ずみ検体を下方に排出するための廃
液孔２０ｃが設けられる。該分析セル室の上面には超音
波振動子２２の下端が接合される。該振動子２２はこの
実施例においては円筒状に形成されており、その側面に
標準液Ｓあるいは界面活性剤等の測定電極に影響を及ぼ
しやすい成分を含まない洗浄用の液（標準液と合わせて
以下第１の液という）を導入する第１の液導入口２２ａ
を備え、その上端は第１の液溝出口２３ａを側…１に備
えた検体注入管部の下端に接合されている。該検体注入
管ｎの上部周面には雄ねじ２３ｂが切られており、締め
付はナラ）２４とキャップナツト２５とが開示のように
該雄ねじ２３ｂに螺合されろ。該両ナッ）２４．２５は
その間に分析装置のケース６０を挾み、これによって検
体外、振動子２２．電極保持体２０がケース６０内に支
持される。ケース外のキャップブーット２５の中央部開
口は検体注入口２５ａであって、その上方から蓋２ｆｉ
ｌＣよって開閉自在に覆われている。ｉ２６はヒンジ２
６ａを中心に開閉でき、閉じたとぎには０リング２６ｂ
により検体注入口２５ａを気密に閉鎖するよう構成され
ている。

電極保持体２０の下面には、前プホの廃液口２０ｃに連
通ずるように廃液弁路が取付けないしは接合され、その
弁体２８ａは分析セル室２１から欲が図下方に向けて流
れるのを肝しその逆の方向の流れを阻止する逆止弁体と
して構成されている。またこの１ｇ液弁玉の図の下方の
出口側の側面には、界面活性剤を含み強力な洗浄効果を
有する洗浄液としての第２の液が導入される第２０液導
入口２８ｂが図示のように設けられる。

前述の測定電極１ａ、　ｌｂ、　ｌｃからの分析測定出
力には較正が必要なので、ふつうは２種の標準液Ｓａ。

ｓｂが較正のために用いられる。公知のようＫ、これら
の標準液は測定すべき電解質成分をそれぞれ測定範囲に
近くかつ互いに異なる濃度で含む緩衝溶液が用いられ、
それぞれ第４図の右下部に示す標準液容器１１ａ、１．
１ｂに納められている。この標準液を分析セル室２１に
導入するには、検体注入口２５ａを図示のように蓋２６
で閉じかつ廃液弁２８の出口側の排出弁４１を閉じた状
態で真空ポンプ１５を付勢してまず廃液容器１３を減圧
する。ついでその下方に示された標準液導出弁３４を開
き流量調整弁謁を適度の開度にして分析セル室２１内を
適度の負圧にした七で標準′ｔｉ、４人弁１０ａまたは
１．０　ｂを開いて標準液容器１１ａまたはｌｌｂから
標準液Ｓａまたはｓｂを配管３１．第１の液導入口２２
ａを介して分析セル室２１内に導入し、さらに第１の液
導出ロ２３ａ、配管３２．流量調整弁３３．標準液導出
弁３４を介して廃液容器１３に流す。新しい標準液が分
析セル室２１を満たした状態で標準液導入弁ｔＯａまた
は］Ｏｂと標準液導出弁３４とを閉じ、一方の標準液に
対する測定電極１ａ、　ｌｂ、　ｌｃの測定出力を記録
して第１の較正データを得る。第２の較正データをとる
前には排出弁４１を開いて分析セル呈内の標準液を廃液
弁路を介して廃液容器１３に排出するとともに、標準液
導出弁３４を開いて配管３２内の標準液も排出する。

その後は、前述と同様の弁操作で他方の標準液を分析セ
ル室２１内に導入して、同様に第２の較正データな取る
。なお公知のように、この第１および第２の較正データ
から各電解質成分に対する検量線が引かれ、その後の被
検体に対する測定値と該検量線とから被渡体に含１れる
各電解質成分が分析値として次定されるが、実用的な面
数分析装置ではすべての＋ｔｉｌｌ定出力はディジタル
化された後自動的に計算機に入力され、検量線も計算機
内で計算され、被検体の測定データから直もに被検体の
各電解質Ｊ戎分が表示装置にディスプレイされあるいは
６己録装置紅にプリントアウトされる。

以上により６１１１定準備が終わったので、検体注入口
２５ａを閉ざしＣいた媛冗を鎖線で示される位置に開い
て、矢印Ｂで示されるように上方Ｄ・ら被検体としての
血液ないしは血清をシリンジ、注射針、ピペット等から
分析セル室２１に直接注入する。この際には、もちろん
前述の標準液導入弁１０ａ、１０ｂと標準液導出弁３４
は閉じられており、排出弁４１も閉じられている。本発
明装置においては、分析セル室およびその上方の空間は
極めて単純な形状に構成されており、かつ従来装置のよ
うに被検体を分析セル室２１に導くための余分な配管類
もないので、分析セル室近傍の表面が被検体により汚染
されろことが少なく、後の洗浄工程を簡単にすることが
できる。以上のように１−で分析セル室に注入された被
検体により直ちに測定電極１ａ、’１ｂ＋１ｃからは測
定出力がでるので、これを読み取って検量線と比較して
分析値を得ることができ、あるいは前述のように計算機
を介して分析値を計算させ、表示ないしはプリントアウ
トさせることができる。

これで１回の測定作業自体は終了する。

次の測定のためには分析セル寥ｚ１内をよく洗浄して新
しい被検体を受け入れられるようにしておく必要がある
ので、まず排出９Ｔ−４１を開いて分析セル室２１から
被検体を廃液口２０Ｃ１廃液弁ｎおよび排出弁４１を介
して廃液容器１３１Ｃ排出する。つぎに分析セル室２１
を洗浄するためには、前述の標準液ＳａまたはＳｂを用
いてもよいが、別に準υｍした洗浄液Ｌ１を用いること
ができる。この洗浄液は液自体が洗浄効果を持たせるよ
うに界面活性剤等を混入させない方がよく、例えば純水
や生理的食塩水がむしろ好適である。界面活性剤等は被
検体中に多量に含まれるたん白質や脂肪等の成分と結合
して分析セル室の壁面に付着して分析データに誤差を生
じさせる原因となったり、測定電極の感応面に影響を与
えて長期間中には徐々にその応答性能を劣化させやすい
からである。この意味で標準液や前述の生理的食塩水は
かかる余分な成分を含ます、かつ被検体に近い電解質成
分のみを含んでいるので、測定電極の感応面に与える影
響は全くなく、最も望ましい洗浄媒体といえる。

上述の分析セル室の洗浄用の第１の液を導入するには、
標準液導出弁あを開いて分析セル室内を適度の減圧下に
置いた後、本発明における第１の液供給路（資）中のた
とえば第１の液導入弁３５を開いて第１の液Ｌ１を分析
セル室２１に吸入する。分析セル室２１への該第１の液
導入後は少時排出弁４１を開いたままにしておき、第ｌ
のｉＬｌにより廃液弁別とくにその弁体２８ａを抗った
後に排出弁４１を閉じる。これによって第１の液Ｉ・１
は分析セル室２１とその上方の超音波振動子ｎの内孔部
を満たした」＝第１の液導出ロ２３ａ、流＊＋調整弁３
３．標準液導出弁別を順次経て廃液容器１３に流れる。

また、振動子２２の内孔部が第１の液Ｌ１によって満た
された後に高周波発振器５０を付勢して第５図に示すリ
ード２２ｂ、２２ｃを介して振動子ｎに高周波両力を注
入して分析セル室２１内を超音波洗浄する。振動子ｎは
公知のＰ　Ｚ　Ｔ等の電歪材料ないしは磁歪材料で構成
され、数ＭＨｚから数十ＭＨｚ程度の高周波電力を受け
て、この実施例のように筒状に形成された場合には径方
向内外に振動して第１の液Ｌ１を介して分析セル室２１
に強力な洗浄効果を及ぼす。

これによって分析セル宰２１の壁面、測定電極１ａ〜１
ｃの感応面および比較電極２の電極面は相互間の隅部に
至るまで短時間内によく洗浄される。

この超音波洗浄作業は前述の弁操作によって分析セル室
内の第１の液を複数回入れ換えて行なうことができ、通
常は２〜３回の繰返しにより完全な洗浄効果が得られる
。またｍｌの液Ｌｌを流通させながら超音波洗浄を行な
ってもよく、さらには排出弁４１を適度に開いて廃液弁
別にも少量の第１の７ｇ　Ｌ　１を流通させながら行な
ってもよい。いずれにせよ、超音波洗浄を用いない従来
装置に比べて分析セル室２１の洗浄時間を数分の−に短
縮でき、かつより完全な洗浄効果が得られ、これによっ
て分析サイクルを短縮し、測定゛電極の機能劣化を防止
することができる。洗浄作業終了後は第１の液導入弁３
５と標準液導出弁３４を閉じＣ１次の分析サイクルに入
る。なお、前述の説明では第１の液は標準液とは別の液
としたが、第１の液が標準液Ｓａ７たはｓｂであっても
よいのはもちろんである。

廃液弁別、排出弁４１とその周辺の配管を含む廃Ｍ路４
０は前述のように測定ずみの被検液に直接的に接するの
で、被検液に含まれるたん白質や脂肪が付着して短期間
内に閉塞を起こしやすいので強い洗浄力を有する洗浄液
をＭｆ、　Ｌ／てやる必要がある。

廃液弁路に設けられた第２の液導入口２８ｂはこのため
のもので、該導入口２８ｂは第２の液導入弁４２を介し
て洗浄液保管容器１１ｃに接続されている。

この第２の液Ｌ２としての洗浄液は界面活性剤等を含む
化学的洗浄力の強いものを用いる必要がある。第２の液
Ｌ２で廃液路４０を洗浄するには、分析セル室２１から
被検体を該廃液路を介して排出した後、標準液導出弁あ
が閉じられた状態で排出弁４１と第２の液導入弁４２と
を開いて、洗浄液保管容器１１ｃからの第２の液Ｌ２を
第２の液導入弁４２゜廃液弁別、排出弁４１を介して真
空ポンプ１５により廃液容器１３に吸入させる。従って
この第２の液による廃液路の化学的洗浄は第１の液Ｌ１
による分析セル室の超音波洗浄の直後あるいは場合によ
りその直前に行なうことができ、第２の液の化学的洗浄
力により短時間内に廃液路の洗浄を終えることができる
。また、第２の液に化学的洗浄力の大きな液を用いても
、前述のように廃液弁別は分析セル室から廃液路への方
向のみに液を通過させるよう構成されているので、第２
の液が分析セル室に侵入して測定電極の感応面に影響を
及ぼすおそれは全くない。なお、以上の第２の液による
廃液路の洗浄は被検体の分析終了後ｌこ定期的に行なう
のがふつうであるが、第１の液による分析セル室の超音
波洗浄作業とｆｆｆ　Ｉ’、ｊらない限り随時性なって
も差支えない。

以上説明した本発明装置は上述の実施例に限らず種々の
連打で実施をすることができる。例えば１１【述のヲＰ
操作にはかなり火雑なシーケンヌが必要となるので、卵
類の主なものまたはその全部を電磁弁としてシークンス
制御器によりプログラム制９ｍｌするのがむしろふつう
であり、また計算機によるプログラム側路を採用するこ
ともでさる。才た実施例では超音波洗紗のための低動子
を・油状としたが、なにもこの形状にとられれる要はな
く、検体注入管２３を長「１に形成して電極保持体ム〕
に直接に取り伺け、その円部に適宜の形状の据貸ノ子を
収納するようにしてもよい。この低動子は前述のセラミ
ック材料に限らず他の公知の材料を採用することができ
、またその液に接する面にはぶつ累樹脂等のコーテング
を施すことにより微量金属イオンの溶出に基づく測定電
極の感応面の劣化を未然に防止する等の配慮もむしろ考
慮すべきことである。第１の液導入口２２ａの導入位置
も振動子の側面に限らず、電極保持体加の側面に取り付
けて分析セル室２１に直接第１の液を導入するようにし
てもよい。

〔発明の効果〕

本発明装置においては以上説明のとおり、化学薬品類に
よって感応性能が影響を受けないしは劣化されやすい測
定電極の感応面が位置する分析セル室周辺には、かかる
薬品類を全く含まない第１の液のみを接触させて超音波
洗浄により洗浄効果を上げ、被検体中に多量に含まれる
たんＬｌ質や脂肪類が付着蓄積して閉塞されやすい廃液
路系に対しては化学的洗浄力に富む第２の液により洗浄
効果を上げるようにしたので、測定電極の感応面とその
周辺が残存被検液により漸次汚染されることが従来装置
に比べて少なくなり、被検液中のたん白質や脂肪成分等
の付着により分析装置Ｑ）管路を詰らせるおそれがなく
なる。これによって、測定電極の劣化が少なく、測定性
能の低下がない安定した血液分析装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による血液分析装置の概要構成を示す
系統図、第２図および第３図は該従来装置における洗浄
故による測定電極の感応性能の変化を測定した実験結果
を示すグラフ図、第４図以降は本発明による血液分析装
置の実施例を示し、内第゛４図は該本発明装置の全体構
成を説明するための系統構成図、第５図は該装置内の分
析セル室を中心とする測定主要部の一部切欠き縦断面図
、第６図はその一部切欠き横断面図である。 図において、１ａ、１ｂ、１ｃ　：測定電極、　１０ａ
　、１０ｂ　：第１の液供給路の構成要素としての標準
液導入弁、２１：分析セル室、２２：超音波洗浄手段と
しての超音波振動子、２２ａ：第１の液供給路を構成す
る第１の液導入口、２３ａ二第１の液供給路を構成する
第１の液溝出口、２８：廃液弁、２８ｂ：第２の液供給
路を構成する第２の液導入口、３Ｏ：第１の液供給路、
３１．３２：第１の液供給路を構成する配管、３３：第
１の液供給路をｉｌｌ成する流′ｊＪｔ：調節弁、３４
：第１の液供給路の構成要素としての標準液導出弁、３
５二ｇｌの液供給路を構成する第１の液導入弁、４０：
廃ｉ路、４１：廃液路を構成する排出弁、４２：第２の
液供給路を構成する第２の液導入弁・５０：超音波洗浄
手段としての高周波発振器、Ｂ：被検体としての血液ま
たは血清、Ｌｌ：第１の液、Ｌ２：ｉ２の液、Ｓａ、Ｓ
ｂ　：　ｆ、　１の液の構成要素としての標準液、であ
る。 １′２　（ト） オ　４−１２Ｅ＋ ５Ｓ ＴＳ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）被検液として血液ないしは血清を受容し内部に該被
   検液を分析する測定電極の感応部が位置される分析セル
   室と、該分析セル室１（第１の液を供給する第１の液供
   給路と、該第１の液が分析セル室に満たされた状態で該
   室内および前記測定電極の感応部を洗浄する超音波洗浄
   手段と、分析セル室内の液を排出す−る廃液路と、該廃
   液路と分析セル室との間に介装され分析セル室から廃液
   路への方向にのみ液の通過を許す廃液弁と、廃液路に対
   し洗浄効果を有する第２の液を供給する第２の液供給路
   とを備えてなる血液分析装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、第１の
   液が測定電極の較正用の標準液であることを特徴とする
   血液分析装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、分析セ
   ル室が測定電極を保持する電極保持体の上面から設けら
   れた鉛直な筒状の凹みとして形成され、超音波洗浄手段
   の超音波振動子が該凹みの側壁に連続する内壁を有する
   筒状体として形成されたことを特徴とする血液分析装置
   。