JPS61210959A

JPS61210959A - 液体標本の化学成分の測定・検出装置およびその交換可能なモジユ−ル

Info

Publication number: JPS61210959A
Application number: JP61013614A
Authority: JP
Inventors: アドリアン・グロツパー; リチヤード・サイデル
Original assignee: Analytix Inc
Current assignee: Analytix Inc
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1986-09-19
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: EP0189316B1; EP0189316A2; US4726929A; ATE87745T1; JP2575112B2; DE3688142D1; DE3688142T2; EP0189316A3

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、液体標本中の化学成分の測定装置に関する。

血液、尿および工業的生産工程に伴なう液体等の液体標
本から、カリウム、ナトリウムおよび塩化物等のイオン
、酸素等の気体およびグルコース等の有機化合物の化学
成分を測定する様々な分析装置がある。かかる分析装置
は、適宜、保守または交換を必要とする構成安素を備え
ている。

一般的には、本発明は、相互に作用可能なように接続し
た第１モジュールおよび第２モジュールを備え、第１モ
ジュールは化学成分の測定または検出を行なうセンサを
設けた標本の流路と、上記流路に沿って、標本を前進さ
せるポンプ手段とを備え、第２モジュールは、上記ポン
プ手段の起動手段を備え、第１モジュールの接続解除並
び知交換を許容する手段を介して、両モジュールを接続
した液体標本中の化学成分の測定または検知を行なう装
置を提供する。

好適実施態様において、センサは、複数の標本を連続的
に分析することができ、第１モジュールは、標本の複数
の異なる化学成分を測定する複数の異なるセンサを備え
、ポンプ手段を、センサの下流側に設け、第１モジュー
ルは、さらて、化学成分の測定完了後、標本を保持する
廃液室および検定試薬の保持室を備え、選択弁によって
、この保持室から流路に至る試薬の流動を制御し、この
選択弁は、また、流路内への標本の吸引を制御し、第２
モジュールに内蔵した手段によって起動される。

本発明の流液型装置は、流路、センサおよびポンプ手段
並びに消耗検量試薬等の標本と接触する構成要素を全て
、密封型の使い捨てカートリッジ内に収容し、このカー
トリッジは、所定数の試験を行なった後（例えば、１０
０個の全血または血清標本のナトリウムおよびカリウム
測定の完了後）、その全体を廃棄し、新たなカー）　Ｉ
Ｊッジと交換するものである。このカートリッジの使用
によシ、使用者（例えば、診察室でこの測定装置を使用
する医者）は、電極またはポンプの保守方法を習得した
シ、試薬容器に再充填する試薬を常備しておく必要がな
くなる。従来、かかる必要性によシ、汚染物質が入った
シ、または試薬容器に別の試薬を充填してしまう可能性
があった。

本発明の測定装置の別の利点は、試薬だけでなく、セン
サ、管、その他の流路要素の洗滌および交換、あるいは
その何れか一方を行なうためのコストが嵩み、時間がか
かシ、さらに、汚染物質混入の虞れある保守作業が不要
になることである。

従来、これら保守作業のため、上記各構成要素を常備し
、必要な時、直ちに使用することができるようにしてお
くと同時に、その必要性を判断し、また、実際に保守を
実行する熟練した保守要員を確保しておかなければなら
なかった。

本発明の、測定装置のもう１つ別の利点は、使い捨てカ
ートリッジの短かい、略水平の流路によって、測定誤差
の原因となる完全な層流の形成を阻止できることである
。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明およ
び特許請求の範囲の記載から、明らかになるであろう。

第１図を参照すると、分析装置１０は、第１モジュール
１２と、第２モジュール１４とを備え、第１モジュール
１２すなわち使い捨てカートリッジが定期的に交換可能
であるように、両モジュール１２．１４が相互に接続さ
せである。

第１モジュール１２は、上流側から始まる標本吸引口１
８を有する標本流路とフォトセンサ４９と、電極２４を
有するフローセル２２と、廃液室２６を備えている。試
薬保持室２８および２９は、流路３０および３１を介し
て、回転選択弁２０と連通している。フローセル２２は
、また、電極２４の下流側に設けた流路３９を介して、
ポンプ３４と、また流路３７を介して、基準室７８と連
通ずる回転弁３２を備えている。

第２モジュール１４は、弁用モータ３６、表示スクリー
ン４０と関係するコンピュータ３８およびポンプ用モー
タ４２を備えている。この弁用モータ３６は、作動軸５
４を介して、選択弁２０および回転弁３２に作用可能な
ように接続されている。ポンプ用モータ４２は、ポンプ
用カム７７を介して、ポンプ３４に作用可能なように接
続されている。電極２４および基準室７８は、電気的接
続手段４８を介して、コンピュータ３８に接続され、弁
用モータ３６およびポンプ用モータ４２は、それぞれ、
電気的接続手段５０および５２を介して、コンピュータ
３８に接続されている。

第２図を参照すると、第１モジュール１２を交換する場
合等における、分離状態の測定装置１０が図示してあシ
、第２モジュール１４の上部（モータおよびコンピュー
タを内′＃、）は、上下を反対にした平面図で示し、第
１モジュール１２および第２モジュール１４の底部（第
１モジュール１２のホルダとして機能）は平面図で示し
である。第１モジュール１２は、各平坦面が相互に平ら
となるように第２′モジュール１４の底部と嵌合する。

第２モジュール１４の上部は、穴１５と係合するスナッ
プ式接続ポスト１７を介して、底部のカートリッジホル
ダ部内に嵌入する。弁軸５４が選択弁２０および回転弁
３２と係合する。

第１モジュール１２は、また、通気口１３および第２モ
ジュール１４の上部のボービピン式接続手段１００と係
合する６つの電気的接続手段１９を備えている。第２図
に図示する如く、ｊ記接続手段１７の内２つは、線３３
を介して、電極組立体（第８図）の２つの電極から接点
８２に接続され、内１つは、基準室７８から、銀／塩化
銀線４３に接続され、残シ３つ畝流路１８の入口にて、
フォトセンサ４９の接続手段４７に接続されている。第
１モジュール１２は、さらに、それぞれ試薬室２８およ
び２９から伸長する試薬導入管５６および兜、廃液室２
６（殺菌剤を備えた）に達する廃液管６４、基準室７８
に達する基準管６５およびポンプ３４（第１図）に達す
るポンプ管４５を備えている。４つの通気管５１によっ
て、室２８゜２９、２６および７８は、通気口１３に接
続されている。

ポンプ３４の仕切板７１も図示しである。長穴２１は、
指を第２モジュール１４に届くまで挿入し、第１モジュ
ールを取外し、次いで、同一の交換用モジュールを差込
むのに十分な大きさにしである。

第３図は、試薬室２８および２９、基準液室７８および
上記３室２８．２９．７８を包囲する廃液室２６を示す
、第１モジュール１２の底面図である。

第４図は、第１モジュール１２の他の構成要素より下方
に位置する各室を示す、第１モジュール１２の側断面図
である。

第５図は、試薬室より上方の流路の中心線に関する測定
装置１０の側断面図で、第２モジュール１４の弁用モー
タ１６およ゛びポンプ用モータ佃間の関係差ヒに７０−
セル２２と第１モジュール１２の流路の他の構成要素間
の関係を示す。弁用モータ３６は、弁軸５４を介して、
弁に接続された３位置４５°ゼネバ機構７６を介して、
テフロン／プラスチック裂回転弁２０を駆動する。

ポンプ用モータ壮は、ポンプ用カム７７を介しそ、軸７
３、プランジャ７２、可撓性の仕切板７１、およびポン
プ室７０を備えるポンプ３４に接続しである。軸７３お
よびプランジャ７２は、第２モジュール１４の構成要素
であシ、一方、仕切板７１およびポンプ室７゜は、第１
モジュール１２の構成要素である。ポンプ用モータ４２
および弁用モータ３６は、共に、キャノンＰＦ５５シリ
ーズのステップモータである。町撓性のシリコンゴムで
成形したフローセル２２は、流路の連続点において、第
１モジュール１２の他の部分に対するニップル式接続手
段３９を提供する。

＠６図ｕ、フローセル２２およびその測定装置１０との
接続手段を示す。スロット４１が、電極組立体８０（第
８図）を保持する。管は全て、ニップル式接続手段を介
して、フローセル２２の開口に係合する。この間口６３
はガラス毛細管６７を嵌入し得るようにしである。

第６図の線７−７に関する第７図は、流路の上流部（１
９）および下流部（２０）、試薬流路３０および３１、
廃液流路３５および基準流路３７を備える７０−セル２
２の流路を示す。

第８図を参照すると、成形塩化ビニル（ｐｖｃ）製の電
鳳組立体８０は、各電極の電解液中で銀／塩化銀電極線
８１に接続した電気接点８２、超音波溶接により、平坦
なプラスチック板でカメーシた２つの溝付き電解液室８
４、入口９０および出口９２を有する流路８８および流
路の他の構成要素と平らな一体成形ＰＩＣ製のカリウム
イオン選択膜およびナトリウムイオン選択膜９４を備え
ている。カリウムイオン選択膜は、一般に、Ｍｉｋｒｏ
ｃｈｉｍ、Ａｃｔａ（１９８０）。

Ｖ−ＬＩＩ　、　３ｏ須に記載された方法で製造され、
ナトリウムイオン選択膜は、一般に、アラバー（Ａｕｂ
ｅｒ）等のｃｌｉｎ　ｃｈｅｍ（１９８３）、２９（８
）、１５０３に記載された方法で製造される。

図面を参照しながら作用について説明すると、血液標本
のカリウム濃度およびナトリウム濃度を分析する場合に
は、毛細管６７内に血液標本を入れ、この毛細管６７を
測定装置に装填し、フォトセンサ４９を作動させ、プロ
グラムを組込んだコンピュータ３８を作動し、モータ３
６および種を作動させて、自動的に、標本の１測定サイ
クルを行ない、得られたデータを受取シ、加工する。上
記コンピュータおよびそのソフトウェアは本発明の範囲
には属さない。図示した実施態様において、コンピュー
タは第２モジュール１４内に収容しであるが、第２モジ
ュール１４と電気的に接続した別のモジュール内に収容
することもできる。

検定試薬２８．標本および検定試薬２９のカリウムイオ
ン濃度およびナトリウムイオン濃度は、連続的に測定さ
れる。各液体は、ポンプ３４の選択弁２０および回転弁
３２の作用によって、流路内に吸引されて、電極と接触
する。モータ３６は、ゼネバ機構７６を介して、選択弁
２０および回転弁３２双方を駆動するが、選択弁２０の
位置如何によって、標本、検定試薬２８または検定試薬
２９が７０−セル内に入るか否か、また、回転弁３２の
位置如何によって、フローセルがポンプ、基準室および
廃液室と連通ずるか否かが決まる。ポンプは、フローセ
ル内の流体量を設定し、また、弁とは無関係にその流体
量を変化させる。

標本および検定試薬の電気化学的電位は、測定前、流路
の下流領域３９内で分析せんとする液体に合流し、液間
接合点を形成する基準液を基準にして求める。次いで、
発生信号（電位）を、増幅し、アナログ・ディジタル変
換器を介してデジタル信号に変換する。各イオンの活動
度は、ニコルスキーの方程式を用いて、自動的に計算さ
れる。

測定方法の第１の段階は、前の測定時に、流路内に残留
した検定試薬２８の検定分析を行なうことである。この
場合の試薬は、等滲圧のナトリウムおよびカリウム塩化
物試薬である。この測定後、標本を流路に充満させ、分
析を行なう。次に、ナトリウムおよびカリウム塩化物検
定試薬２９が流入して、分析され、さらに追加的な検定
試薬２８が流入して、分析され、次の測定サイクルが開
始するまで残留する。

２種類の試薬を測定することは、電極を検定し、測定器
具の機能を点検すると同時に、液体標本が常に同一状態
の装置で測定されるようにするためである。

室２８．２９内の塩溶液は、全て、当業者がこの目的に
使用する標準溶液である。上記塩溶液の組成および調合
方法は、ルーメーズ等（Ｌｕｂｂｅｒｓ　ｅｔ。

ａｌ）、オズワルド等（Ｏｓｓｗａｌｔ　ｅｔ、ａｌ）
による論文。

酵素およびイオン選択電極の進歩（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　
１ｎＩｎＺ％ｅ−工ｏｎ　５ｅｌｅｃｔｉｖｅ、Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｄｅｓ）（Ｓｐｒｉｎｇ−Ｖｅｒｌａｇ）（１
９８１）に記載されている。各液体は。

分析完了後、廃液室２６に排出される。試薬および基準
溶液が入っていないため、室には、通気口１３がら空気
が流入する。各室（即ち、室２６．２８．２９および７
８）の通気は別々に行われる。

所定数の標本の分析が完了した後（試薬が完全に使用さ
れた後）、第２モジュール１４の頂部を開けて、開口２
１に指を入れ、第１モジュール１２を持上げて取外し、
別の新たな第１モジュール１２と交換し、第２モジュー
ル１４の頂部を閉じる。弁軸５４は、弁２０および３２
と係脱可能に係合し、電気接点１９が接触を行なう。こ
の時点で、保持した液体標本と接触する何れの構成要素
に対しても、洗滌、保守を行ないまたは触れることなく
、測定装置の測定準備が整う。

次に、本発明の別の実施態様について説明する。

例えば、各標本の測定回数を１回とし、複数種の化学成
分の測定を行うこともできる。異なる化学成分の測定は
、上記実施態様と同一の流路位置、または、流路に連続
的に沿って行なうことができる。任意の化学的センサを
使用して、いかなる化学的測定も行なうことができる。

イオン選択電極に加えて、例えば、ＰＨ電極、酵素電極
または抗体／抗原センサ等を使用して行なうことができ
る。

尿、背髄液、産業廃液または飲料水等、いかなる液体標
本の分析も可能である。駆動ローラポンプ等、いかなる
型式のポンプを使用することができ、また、ポンプ手段
は、センサの下流側ではなく、上流側等、流路の任意の
位置に設けることができる。検定試薬は、２種類でな（
，１種類表し、場合によっては、２以上の種類とするか
、または全く使用せずに測定を行なうこともできる。モ
ータを収容する、モジュールの型式は任意とし、例えば
、単−形または２つの部分に分割し、蝶番上めする型式
であってもよい。弁は、逆止め弁、きのこ弁またはスク
イーズ弁等、上記以外の任意の弁を使用することができ
、また、起動手段としては、他の型式のモータ、電磁作
動またはバネ式起動装置を採用してもよい。各弁および
ポンプは専用の起動装置で駆動するか、または、１つの
起動装置で全部の弁およびポンプの駆動を行なってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の測定装置の説明図、第２°図は、本
発明の測定装置の頂部および底部の平面図、第３図は、第２図の測定装置の部分底面図、第４図およ
び第５図は、上記測定装置の側断面図、第６図は、上記測定装置の部分斜視図、第７図は、第６
図の線７−７に関する断面図、および第８図は、上記測定装置の電極組立体の斜視図である。１０・・・分析装置、１２・・・第１モジュール、１４
・・・第２モジュール、１８・・・標本吸引口、２０・
・・選択弁、　　　　２６・・・廃液室、２８、２９・
・・保持室、　　３４・・・ポンプ手段、４９・・・セ
ンサ。（外５名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第２モジュール（１４）に作用可能なように接続
した第１モジュール（１２）を備え、前記第１モジュール（１２）が、液体標本の流路を備え
、前記流路が化学成分を測定または検出するセンサ（４
９）および前記流路に沿って、前記標本を前進させるポ
ンプ手段（３４）を備え、前記第２モジュールが、前記
ポンプ手段の起動手段を備え、前記第２モジュールは、前記第１モジュールと前記第２
モジュールの接続解除並びに、交換用第１モジュールと
前記第２モジュールの接続を許容する接続手段を介して
、前記第１モジュールに接続されることを特徴とする液
体標本の化学成分の測定検出装置。
（２）前記センサが、複数の前記標本を連続的に分析し
得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した
液体標本の化学成分の測定・検出装置。
（３）前記第１モジュールが、前記標本の複数の異なる
化学成分を測定する複数の異なるセンサを備えることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した液体標本の
化学成分の測定・検出装置。
（４）前記第１モジュールの前記流路が、前記センサの
上流側に設けられ、前記液体標本を前記第１モジュール
内に導入する標本吸引口（１８）を備えることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載した液体標本の化学成
分の測定・検出装置。
（５）前記ポンプ手段を前記センサの下流側に設けるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した液体標
本の化学成分の測定・検出装置。
（６）前記流路が、前記標本吸引口の下流側で、前記セ
ンサの上流側に設けられ、前記第２モジュール内の手段
によって作動され、前記流路内への前記標本の吸引を制
御する選択弁（２０）を備えることを特徴とする特許請
求の範囲第４項に記載した液体標本の化学成分の測定・
検出装置。
（７）前記第１モジュールが、さらに、前記流路に接続
され、検定試薬を保持する保持室（２８、２９）を備え
、前記選択弁によって、前記流路内への前記検査試薬の
流動を制御することを特徴とする特許請求の範囲第６項
に記載した液体標本の化学成分の測定検出装置。
（８）第２モジュールが、前記選択弁の作動手段を備え
ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載した液
体標本の化学成分の測定・検出装置。
（９）前記第１モジュールが、前記センサの下流側に設
けられ、前記標本の前記化学成分の検出または測定完了
後、前記標本を保持する廃液室（２６）を備えることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した液体標本の
化学成分の測定・検出装置。
（１０）液体標本のための流路を備え、この流路が、化
学成分の測定または検出を行なうセンサと、前記流路に
沿って、前記標本を前進させるポンプ手段とを有するこ
とを特徴とする、液体標本の化学成分の測定・検出装置
に使用する交換可能なモジュール。