JPS6255618B2

JPS6255618B2 -

Info

Publication number: JPS6255618B2
Application number: JP54115105A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Suzuki; Shigeru Yoshinari
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1979-09-10
Publication date: 1987-11-20
Also published as: JPS5639455A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は血清等の被検液中の所定のイオン濃度
を測定する方法および装置に関するものである。

従来、フローセルに比較電極および特定イオン
に選択的に感応するイオンセンサを配置し、この
フローセルにノズルを経て被検液を吸引して該被
検液中の特定イオン濃度を測定する、いわゆる貫
流型のイオン濃度測定装置が提案されている。か
かるイオン濃度測定装置において、順次の被検液
のイオン濃度を正確に測定するには、ノズル、フ
ローセルおよびこれらの間を連結する液体移送管
内における被検液間のコンタミネーシヨンを有効
に防止すること、および常に適正な検量線に基い
て測定することが要求される。コンタミネーシヨ
ンを防止する方法としては、１つの被検液につい
てのイオン濃度測定後、ノズルを洗浄位置に移動
してノズル外壁に洗浄液を吹き付けると共に、ノ
ズルによる被検液の吸引方向とは逆方向にフロー
セルおよび液体移送管を経てノズルから洗浄液を
噴出させてノズル内外壁、液体移送管およびフロ
ーセルを洗浄することが考えられる。また、検量
線は一般には２点校正で、既知の異なるイオン濃
度の２種類の標準液を測定し、その各点を結ぶこ
とによつて設定することができる。この検量線は
適当な時期、例えば順次の複数の被検液の測定に
先立つて設定すればよいが、各被検液について正
確な測定を行なうには、順次の被検液の測定途中
で２種類の標準液を測定して検量線を引き直すと
共に、各被検液の測定に先立つていずれか一方の
標準液を測定して検量線を補正するのが好適であ
る。しかし、上述した方法によりコンタミネーシ
ヨンの防止および検量線の補正等を行なう場合に
は、工程が複雑になると共に、装置の構成および
制御が複雑になる不具合がある。

一方、従来の貫流型のイオン濃度測定装置は、
その殆んどのものが測定待機状態においてはフロ
ーセル内が空になつている。このようにフローセ
ル内を空にすると、比較電極およびイオンセンサ
の電極部が乾燥し、特性が劣化して正確な測定が
できないと共に、これらの耐久性が悪くなる不具
合がある。

本発明の目的は、上述した種々の不具合を解決
し、簡単な工程によりコンタミネーシヨン、比較
電極およびイオンセンサの特性および耐久性の劣
化を起こすことなく順次の被検液のイオン濃度を
正確に測定できるイオン濃度測定方法を提供せん
とするにある。

本発明は、ノズルを経て吸引した被検液を液体
移送管内において比較電極および特定イオンに選
択的に感応するイオンセンサに接触させて該被検
液中の特定イオン濃度を測定するにあたり、前記
液体移送管内に少く共前記比較電極およびイオン
センサが接触するようにイオン濃度が既知の標準
液を吸引する工程と、前記ノズルを経て液体移送
管内に被検液を吸引して該被検液中の特定イオン
濃度を測定する工程と、測定終了後、前記ノズル
の少なくとも前記被検液に、接する先端部を筒状
部材でほぼ包囲した状態で該筒状部材内にその上
端部から前記標準液を供給してこれを前記ノズル
の先端から吸引することにより、前記ノズルの内
外壁、液体移送管、比較電極およびイオンセンサ
を洗浄する工程とを順次繰り返して行なうことに
より、順次の被検液のイオン濃度を被検液間のコ
ンタミネーシヨンなしに測定することを特徴とす
るものである。

更に本発明の目的は、上記イオン濃度測定方法
を簡単な構成により実施できるよう適切に構成し
たイオン濃度測定装置を提供せんとするにある。

本発明のイオン濃度測定装置は、被検液を吸引
するノズルと、このノズルに一端が連結された液
体移送管と、この液体移送管の他端に連結された
液体吸引手段と、前記液体移送管の途中に配置さ
れた比較電極および特定イオンに選択的に感応す
るイオンセンサを有するイオン濃度測定手段と、
このイオン濃度測定手段と前記ノズルとの間の液
体移送管に選択的に連結され、前記液体吸引手段
によりイオン濃度が既知の第１の標準液をイオン
濃度測定手段に供給し得る標準液供給手段と、前
記ノズルの先端部を囲みノズルに対し相対的に変
位し得るように配置された筒状部材と、この筒状
部材と前記ノズルとを軸線方向に相対的に変位さ
せる手段と、前記筒状部材内に前記第１の標準液
のイオン濃度とは異なる既知のイオン濃度の第２
の標準液を選択的に送給する標準液送給手段とを
具え、前記ノズルが前記筒状部材内に位置すると
きに前記標準液送給手段および液体吸引手段を作
動させ、前記第２の標準液を筒状部材、ノズルお
よび液体移送管を経て貫流させてノズル内外壁、
液体移送管およびイオン濃度測定手段を洗浄し得
るよう構成したことを特徴とするものである。

本発明の好適実施例においては、イオンセンサ
として近年開発された絶縁ゲート形トランジスタ
構造のイオンセンサを用いる。このイオンセンサ
は、電解効果型トランジスタのゲート部に
SiO₂、Si₃N₄等の特定のイオンに選択的に感応す
る絶縁性のイオン感応膜を被着して構成したもの
で、１つの半導体基板に１種類のイオンに感応す
るイオン感応膜を形成したものと、それぞれ異な
るイオンに感応する複数のイオン感応膜を被着し
たもの、すなわち絶縁ゲート部を複数形成したも
のとがあり、いずれのセンサも半導体産業におけ
る通常の製法で容易に作成でき、耐久性に優れか
つ小形である特長がある。したがつて、このよう
なイオンセンサを本発明に用いれば、微量の被検
液量で所望の測定ができると共に、装置全体も小
形に構成することができる。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明イオン濃度測定装置の一例の構
成を示す線図である。被検液を吸引するノズル１
は垂直方向に変位可能なラツク２の一端に着脱自
在に保持する。このラツク２には図示しないモー
タの出力軸に固着され、両矢印ａで示す方向に選
択的に回転するピニオンギヤ３を噛合させ、モー
タを駆動してピニオンギヤ３を所定の方向に回転
させることによりラツク２を介してノズル１を選
択的に下降させて容器４に収容されている被検液
５中に侵入させるよう構成する。ノズル１には液
体移送管６の一端を連結し、この液体移送管６の
他端は矢印ｂ方向に選択的に回転するローラポン
プ７を具える液体吸引手段を経て廃液容器８に連
結する。ノズル１とローラポンプ７との間の液体
移送管６にはセル９を設け、このセルに比較電極
１０および上述した絶縁ゲート形トランジスタ構
造のイオンセンサ１１を、その液絡部およびイオ
ン感応部がセル内に吸引された液に接触するよう
に保持する。ノズル１と液体移送管６とは三方弁
１２を介して連結し、この三方弁の残りの入口に
は標準液移送管１３の一端を連結する。この標準
液移送管１３の他端は別の三方弁１４に連結し、
この三方弁１４の残りの２つの入口は、移送管１
５，１６を経て既知の異なるイオン濃度の第１、
第２の標準液１７，１８をそれぞれ収容する第
１、第２の標準液容器１９，２０に連結する。ま
た三方弁１２とセル９との間の液体移送管６には
熱交換器２１を設け、セル９内に吸引される液を
所定の温度に保温するよう構成する。

一方、ノズル１が上死点位置にあるとき、少く
共ノズル１が被検液中に侵入する先端部を囲むよ
うに筒状部材２２を固定して設け、この筒状部材
内をノズル１がその軸線方向に移動するよう構成
する。この筒状部材２２には、第２図に断面図を
も示すように、その上端部および下端部に口金２
３，２４を設け、これら口金にはそれぞれ移送管
２５，２６の一端を連結する。また、筒状部材２
２の口金２３よりも上端部の内側にはノズル１と
嵌合するオーリング等の弾性体２７を設け、この
弾性体とノズル１とが密に摺動するようにして、
筒状部材２２の上端から液もれがないように構成
する。

第１図において、筒状部材２２に連結した移送
管２５，２６の他端はそれぞれ三方弁２８に連結
する。この三方弁２８の残りの入口には更に移送
管２９を連結し、この移送管の他端を両矢印ｃで
示す方向に選択的に回転するローラポンプ３０を
具える標準液送給手段を経て第２の標準液１８を
収容する第２の標準液容器２０に連結する。

他方、比較電極１０およびイオンセンサ１１に
よつて検出した被検液のイオン濃度に応じた出
力、例えば電位は増幅器３１およびADコンバー
タ３２を経てコンピユータ等の制御装置３３に供
給し、こゝで記憶装置３４に予じめ記憶された検
量線（電位と濃度との関数）に基いて所定の演算
処理を行ない、その結果を表示器３５に表示させ
ると共に、プリンタ３６でプリントアウトさせる
よう構成する。なお、検量線は、セル９内に第
１、第２の標準液１７，１８を順次に吸引してそ
れぞれの電位を測定し、これらを記憶装置３４に
それぞれ記憶させることによつて設定し、この検
量線から制御装置３３によつて電位と濃度との関
数を演算処理して記憶装置３４に記憶させる。

以下、第１図に示すイオン濃度測定装置の動作
を説明する。なお、第１図ではセル９に１つのイ
オンセンサ１１のみを設けたが、以下の説明で
は、第３図ａ，ｂに断面図で示すように、セル９
の軸方向（第３図ａ）あるいは放射状に（第３図
ｂ）絶縁樹脂３７を介して３つのイオンセンサ１
１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを設け、これらイオンセン
サによつてNa⁺、K⁺、Cl^-の３つのイオンをほぼ
同時に測定する場合について説明する。

先ず、検量線を設定する場合の動作について説
明する。三方弁１２を矢印ｄ方向に、三方弁１４
を矢印ｅ方向にそれぞれ連通させ、ローラポンプ
７を矢印ｂ方向に所定時間回転させて第２の標準
液１８をセル９内に吸引し、そのNa⁺、K⁺、Cl^-
の濃度に対応するそれぞれの電位を記憶装置３４
に記憶する。次に、三方弁１４を矢印ｆ方向に連
通させ、ローラポンプ７を同様に所定時間回転さ
せて第１の標準液１７をセル９内に吸引してその
Na⁺、K⁺、Cl^-の濃度に対応するそれぞれの電位
を記憶装置３４に記憶する。このようにして記憶
された第１、第２の標準液１７，１８の各イオン
に対する電位に基いて制御装置３３によつて各イ
オンに対する検量線を設定し、これを記憶装置３
４に記憶する。検量線の設定後は、三方弁１４を
再び矢印ｅ方向に連通させて第２の標準液１８を
少く共セル９内に吸引し、比較電極１０、イオン
センサ１１を該標準液に浸した状態にして、被検
液のイオン濃度測定の準備を完了する。

被検液のイオン濃度測定は、先ず図示しないモ
ータを駆動してピニオンギヤ３を図において右方
向に所定量回転させ、ラツク２を介してノズル１
を被検液５中に侵入させる。こゝで、三方弁１２
を矢印ｇ方向に連通させ、ローラポンプ７を矢印
ｂ方向に所定量回転させて、被検液５をノズル１
内に所定量吸引する。その後、ピニオンギヤ３を
図において左方向に所定量回転させ、ノズル１の
被検液侵入部分を筒状部材２２内に格納してから
（第２図参照）、再びローラポンプ７を矢印ｂ方向
に回転させて吸引した被検液をセル９内に移送す
る。こゝで、イオンセンサ１１Ａ，１１Ｂ，１１
Ｃ（第３図ａ，ｂ参照）により被検液中のNa⁺、
K⁺、Cl^-の電位を検出する。制御装置３３はこれ
ら検出した各電位と記憶装置３４に予じめ記憶し
た各検量線とに基いて所定の演算を行ない、その
結果を表示器３５に表示させると共にプリンタ３
６によりプリントアウトさせる。

被検液のイオン濃度測定後は、三方弁２８を矢
印ｈ方向に連通させ、ローラポンプ３０を図にお
いて左方向に回転させ、第２の標準液１８を移送
管２５を経て筒状部材２２内に送給し、ノズル１
の外壁を洗浄する。これと同時にローラポンプ７
をローラポンプ３０の回転よりも速い速度で矢印
ｂ方向に回転させる。したがつて、ローラポンプ
３０の回転により筒状部材２２内に送給された第
２の標準液１８は、第２図に矢印で示すようにノ
ズル１の外壁を通り、筒状部材２２の下端開口か
ら落下することなくノズル１によつて吸引され、
その内壁、液体移送管６、セル９を通つて廃液容
器８内に排出される。この工程により、ノズル１
の内外壁、液体移送管６、セル９およびこれに保
持された比較電極１０、イオンセンサ１１Ａ〜１
１Ｃを洗浄することができる。なお、ローラポン
プ７は第２の標準液１８を、ノズル１、液体移送
管６、セル９を通して所定量貫流させてからその
回転を停止させる。また、ローラポンプ３０はロ
ーラポンプ７が停止する少し前に図において右方
向に回転させ、同時に三方弁２８は矢印ｉ方向に
連通させて筒状部材２２内の第２の標準液１８を
その収容容器２０内に戻す。したがつて、ローラ
ポンプ７，３０が共にその回転を停止した状態で
は、少く共セル９内には第２の標準液が満たされ
ていると共に、ノズル１の先端部には空気層が形
成され、上述した被検液のイオン濃度測定準備状
態と同じ状態となる。

以後、同様の工程を繰り返し行なうことにより
順次の被検液のイオン濃度を測定する。なお、ピ
ニオンギヤ３を回転させるためのモータ、ローラ
ポンプ７，３０、三方弁１２，１４，２８のそれ
ぞれの駆動は、例えば制御装置３３によつて制御
することができる。

上述したイオン濃度測定装置によれば、被検液
の測定待機状態においてはセル９内に常に第２の
標準液１８が満されているから、比較電極１０お
よびイオンセンサ１１Ａ〜１１Ｃの特性および耐
久性の劣化を有効に防止することができると共
に、迅速に測定を開始することができる。また、
被検液のイオン濃度測定後、第２の標準液１８を
ノズル１の外壁、内壁、液体移送管６およびセル
９を通して所定量貫流させると共に、ノズル１の
外壁に付着した第２の標準液はローラポンプ３０
の逆転により排出し、かつノズル１内の先端部に
は空気層を形成するようにしたから、被検液間お
よび被検液と第２の標準液１８との間のコンタミ
ネーシヨンを有効に防止することができる。更
に、既知の異なるイオン濃度の第１、第２の標準
液１７，１８をセル９内に選択的に吸引すること
ができるから、任意のときに或いはプログラムに
予じめ設定することにより所定の時間に自動的に
検量線を引き直すことができると共に、被検液の
測定待機状態においては第２の標準液１８がセル
９内に満されているから、被検液の測定に先立つ
てその都度或いは所定のサイクル毎この標準液を
測定することにより、予じめ設定した検量線を補
正することができる。したがつて、常に正確な測
定を行なうことができる。更にまた、ノズル１の
上昇位置において第２の標準液１８をノズル１の
外壁を通して該ノズルから吸引し、これを液体移
送管６およびセル９を通して、被検液の吸引方向
と同じ方向に貫流させてこれらを洗浄すると共
に、三方弁１２，１４の切り換えによつて検量線
の補正を行なわせるものであるから、構成も比較
的簡単となる。更にまた、セル９に吸引すべき被
検液および第１、第２の標準液を、セル９の途中
において熱交換器２１によつて所定の温度に保温
するようにしたから、常に正確な測定を行なうこ
とができる。

なお、本発明は上述した例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、イオンセンサとしては、上述したそ
れぞれ独立した複数の絶縁ゲート形トランジスタ
構造のものの他、１つの半導体基板に複数のイオ
ン感応部を形成したもの、或いは従来広く用いら
れているガラス電極等を用いることもできる。ま
た、上述した例では検量線を設定する場合に、第
２の標準液１８を三方弁１４，１２を経てセル９
に吸引するようにしたが、この標準液１８はノズ
ル１、液体移送管６、セル９の洗浄の場合と同様
に筒状部材２２からノズル１を経て吸引するよう
構成することもできる。この場合には三方弁１４
は不要となるから構成が更に簡単となる。同様に
第１の標準液１７も所要に応じてノズル１から吸
引するように構成することもできる。この場合に
は、更に三方弁１２も不要となるから全体の構成
をより簡単にすることができる。更に、上述した
例ではノズル１を筒状部材２２に対して昇降自在
に構成したが、逆に筒状部材２２をノズル１に対
して昇降自在に構成することもできる。この場合
には、筒状部材２２の上昇位置において、容器４
を上昇させてノズル１を被検液５中に侵入させ、
該被検液を吸引するようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明イオン濃度測定装置の一例の構
成を示す線図、第２図は第１図に示す筒状部材の
詳細を示す断面図、第３図ａおよびｂは第１図に
示すセルの他の２つの例をそれぞれ示す断面図で
ある。１……ノズル、２……ラツク、３……ピニオン
ギヤ、４……容器、５……被検液、６……液体移
送管、７，３０……ローラポンプ、８……廃液容
器、９……セル、１０……比較電極、１１，１１
Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ……イオンセンサ、１２，１
４，２８……三方弁、１３……標準液移送管、１
５，１６，２５，２６，２９……移送管、１７…
…第１の標準液、１８……第２の標準液、１９…
…第１の標準液容器、２０……第２の標準液容
器、２１……熱交換器、２２……筒状部材、２
３，２４……口金、２７……弾性体、３１……増
幅器、３２……ADコンバータ、３３……制御装
置、３４……記憶装置、３５……表示器、３６…
…プリンタ、３７……絶縁樹脂。

Claims

【特許請求の範囲】１ノズルを経て吸引した被検液を液体移送管内
において比較電極および特定イオンに選択的に感
応するイオンセンサに接触させて該被検液中の特
定イオン濃度を測定するにあたり、前記液体移送管内に少なく共前記比較電極およ
びイオンセンサが接触するようにイオン濃度が既
知の標準液を吸引する工程と、前記ノズルを経て
液体移送管内に被検液を吸引して該被検液中の特
定イオン濃度を測定する工程と、測定終了後、前
記ノズルの少なくとも前記被検液に接する先端部
を筒状部材でほぼ包囲した状態で、該筒状部材内
にその上端部から前記標準液を供給してこれを前
記ノズルの先端から吸引することにより、前記ノ
ズルの内外壁、液体移送管、比較電極およびイオ
ンセンサを洗浄する工程とを順次繰り返して行な
うことにより、順次の被検液のイオン濃度を被検
液間のコンタミネーシヨンなしに測定することを
特徴とするイオン濃度測定方法。２被検液を吸引するノズルと、このノズルに一
端が連結された液体移送管と、この液体移送管の
他端に連結された液体吸引手段と、前記液体移送
管の途中に配置された比較電極および特定イオン
に選択的に感応するイオンセンサを有するイオン
濃度測定手段と、このイオン濃度測定手段と前記
ノズルとの間の液体移送管に選択的に連結され、
前記液体吸引手段によりイオン濃度が既知の第１
の標準液をイオン濃度測定手段に供給し得る標準
液供給手段と、前記ノズルの先端部を囲みノズル
に対し相対的に変位し得るように配置された筒状
部材と、この筒状部材と前記ノズルとを軸線方向
に相対的に変位させる手段と、前記筒状部材内に
前記第１の標準液のイオン濃度とは異なる既知の
イオン濃度の第２の標準液を選択的に送給する標
準液送給手段とを具え、前記ノズルが前記筒状部材内に位置するときに
前記標準液送給手段および液体吸引手段を作動さ
せ、前記第２の標準液を筒状部材、ノズルおよび
液体移送管を経て貫流させてノズル内外壁、液体
移送管およびイオン濃度測定手段を洗浄し得るよ
う構成したことを特徴とするイオン濃度測定装
置。