JPS6325301B2

JPS6325301B2 -

Info

Publication number: JPS6325301B2
Application number: JP54139028A
Authority: JP
Inventors: Yoshitada Takada; Hiroyuki Myagi; Kunio Hirota; Yasuhisa Shibata; Kazuo Nihei; Fusao Shirato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1988-05-25
Also published as: DE3040168A1; JPS5663259A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は医用の血液緊急検査項目測定装置に係
り、特に同一フロー流路上で多数の電極センサー
を用いて血液試料に関し多項目を短時間で測定し
得る検査装置に関する。

近年、生化学成分の自動分析装置が普及し、生
化学検査が病気の診断に欠かすことのできないと
ころにまで活用されるようになつた。しかし、緊
急時にこの自動分析装置を用いて検査を行なおう
とすれば少なくとも１〜２時間はかかつてしま
う。一刻も早い報告が期待される緊急検査には１
時間といえどもあまりに長過ぎるのである。これ
を解決するため最近、グルコース、尿素窒素、ク
レアチニン、Na⁺、K⁺、Cl^-、CO₂の７つの緊急
検査項目を同時に１分程度で分析する装置が実用
化された。これは、グルコース計（酸素消費レー
ト法）、尿素窒素計（電導度レート法）、クレアチ
ニン計（Jaffe′比色レート法）、Na⁺／K⁺計（イ
オン選択性電極法）、Cl^-（比例電量滴定法）、CO²
（PHレート法）を並列にならべて各成分を並行し
て分析する装置である。採血した血液から血清を
得て、各分析計に分割して注入し各成分量を迅速
に求めることができる。しかし、血清量を比較的
多く必要とし、試料としては全血でなくて血清を
必要とし、精度よく血清試料を分割するための機
構を必要とし、装置が複雑で高価なものになると
いう欠点を有している。

本発明の目的は、多数の被検項目のセンサーと
して複数種類の測定電極を用いた場合であつて
も、血液試料の消費量が微量で済み、かつ被検項
目測定値が高い測定精度で得られる血液緊急検査
項目測定装置を提供することにある。

本発明の特徴は、血液試料導入部と、PH測定電
極と少なくとも１つのガス測定電極と参照電極と
を配置した第１の構造体と、複数のイオン選択電
極および参照電極を配置した第２の構造体と、を
備え、上記試料導入部、上記第１の構造体、およ
び上記第２の構造体を上流側から順に直列に配列
したことにある。

本発明の実施例では、PH／ガス測定用構造体
と、電解質測定用構造体と、グルコースや尿素窒
素などの生化学成分測定用構造体が、上流側から
順に流路に沿つて直列に配列されている。同一の
流路に多数の測定電極を配置した場合に、すべて
の測定電極の最下流側に単一の参照電極だけを配
置すれば、参照電極から遠い位置にある測定電極
に基づく測定信号は電導度に影響されてノイズが
増大する。本発明はこの点に鑑みて、同系の測定
項目毎に構造体を形成し、各構造体に参照電極を
設けることによつてノイズを低減し、上流側に配
置された測定電極による測定値の精度を向上する
ようにしたものである。発明者らは、比較電極お
よびイオン選択電極がイオン性物質を溶液中に拡
散させる傾向があることに着目し、一方、フロー
流路中を流れる液のイオン性物質濃度が変化する
と血液ガス測定用電極による測定信号が影響を受
けることに着目した。本発明では、血液ガス測定
電極およびPH電極を、イオン選択電極よりも上流
側に配置することによつて、血液ガスおよびPHの
測定精度を向上する。

本発明の実施例では、それぞれに対応する酵素
リアクターを介して各一対のグルコース測定電極
および尿素窒素測定電極が配置されている。グル
コース測定電極や尿素窒素測定電極は、流路内の
試料の成分変化をもたらす可能性が大きい。この
ため、これらの生化学成分測定用電極は、血液ガ
ス測定電極およびイオン選電極よりも下流側に配
置している。

本発明の実施例では検出のためのセンサーとし
て、電気化学的手段（電極）を用い、信号出力を
直接電圧あるいは電流値として得られるように
し、ガス透過膜、イオン選択透過膜および固定化
酵素を用いることにより選択性を高め、試料量を
少なくし、しかも分析用の試薬を途中から添加せ
ずに分析することを可能にした。さらにこれらの
組合せから成る各検出部を直列に配置させること
により試料分割を不要とし、きわめて少量の試料
量で各検査項目の測定を可能にした。本発明の望
ましい実施例では透析膜を介して測定部間を接続
し、全血測定の困難な測定部には目的成分のみを
透析して導き、全血の迅速分析を可能にしたもの
である。

本発明の一実施例を第１図に示す。試料注入部
３からは通常流路系の洗液をも兼ねた標準溶液１
がポンプ２４により吸引される。試料は試料カツ
プ２に入つたものが移動ノズルにより一定量（一
定時間）吸引されるか、あるいはマイクロシリン
ジ４によつて注入部３へ注入される。このように
して試料が流路系内に導入されると、試料液は標
準溶液にはさまれたバンドとして移動することに
なる。試料はまず血液ガス測定部１６に入り、そ
こに配置されたPH電極５、Po₂（酸素分圧）電極
または溶存酸素電極６、Pco₂（炭酸分圧）電極ま
たはHCO^3-（重炭酸イオン選択電極）７および参
照電極８の下をこれらに接するように通過する。
各電極のリード線は各々図示していない増幅器に
導かれ、参照電極８に対する電位差あるいは溶存
酸素の還元電流が測定され、図示していない演算
回路で濃度に換算して表示装置に各濃度が表示さ
れる。

血液ガス測定部１６を通過した試料は次に電解
質測定部１７に導かれる。ここではNa⁺（ナトリ
ウムイオン）電極９、K⁺（カリウムイオン）電極
１０、Ca²⁺（カルシウムイオン）電極１１、Cl^-
（塩素イオン）電極１２及び参照電極１３を通過
し、各イオン電極と参照電極１３との間の電位差
が測定され表示される。

次に試料は、溶存酸素濃度がPo₂電極１４で測
定されたのち、直ちにグルコースオキシダーゼ
（GOD）を固定化した酵素リアクター１５を通過
される。ここで試料中のグルコースは溶存酸素を
消費してグルコン酸と過酸化水素を生成するが、
消費された酸素量がPo₂電極１８で測定されグル
コース量に換算され表示される。ここで、Po₂電
極１４及び１８をH₂O₂の（過酸化水素）電極に
換え、グルコースオキシダーゼにより生成した
H₂O₂の量を求めてグルコース量を求めることも
できる。

グルコース量を測定された試料は、さらに
NH₄ ⁺（アンモニウムイオン）電極１９及び２２
と参照電極２０及び２３とによりウレアーゼを固
定化した酵素リアクター２１を通過させて、リア
クター前後のNH₄ ⁺量を測定し、これらの差の値
から試料中の尿素窒素量を算出して表示する。測
定に供された試料はポンプ２４により吸引され排
出口２５から排出される。図中に四角に区切られ
た各測定部はフローセルを形成する１つのブロツ
ク体を示し、１ブロツク中に複数の電極が第５図
にその一例を示すように並べられている。これは
目的に応じてさらに細かに区切ることも、また全
体を１つのブロツク内に納めることも可能であ
り、そうすることによつて本発明の目的や効果が
損われることはない。

第２図は本発明の一つの変形例を示すものであ
る。グルコースオキシダーゼとウレアーゼの２種
を同時に固定化した酵素リアクター２６を用い、
このウレアーゼの前後にPo₂電極１４及び１８、
NH₄ ⁺電極１９及び２２、そして参照電極２０及
び２３をおいている。これにより、測定系全体の
容積が小さくなり応答が速くなる。とくに酵素リ
アクター中及び配管接続部での濃度拡散が減る効
果がある。酵素リアクターとしてはグルコースオ
キシターゼ、ウレアーゼの他にウリカーゼ、クレ
アチニナーゼなどを目的に応じて追加あるいは置
き替えて用いうる。

第３図は本発明のもう一つの変形例を示す。す
なわち、血液ガス測定部１６と電解質測定部１７
との間に透析セル２９を設けている。血液ガスを
測定された試料は流路２７より透析セル２９に入
り、ポンプ２４の動作により排出される。一方、
透析セル２９の透析膜２８を介して反対側のセル
室にはポンプ３１により緩衝溶液３０が導入さ
れ、この溶液中に試料液中の電解質や、酵素を応
用して測定できる生化学成分（基質）が抽出され
るのである。この透析セルにより、血液中の汚れ
成分による電極の汚染が防止され、しかも、固定
化酵素リアクターの反応に適する緩衝溶液を選択
することができる。しかし、多少応答が遅れると
いう欠点も生ずる。流路３２はPo₂電極１４へ通
ずる。この透析セル２９は電解質測定部１７のあ
とに置いて、電解質まで応答の遅れを少なくして
測定する方法もとることができる。また、酵素リ
アクターのかわりにこれを除いて固定化酵素膜で
Po₂電極１８またはNTH₄ ⁺電極２２の検知膜部
分を被覆した酵素電極を使用し、汚染されにくい
構造のセルにして、全血を透析セルなしで測定可
能にし、血液循環系の測定に供することもでき
る。

第４図は第１図の実施例装置中から一つの電極
を例にとつてその応答を示した図である。K⁺電
極の出力を、4.0meqK⁺／の標準溶液と血清と
を交互に30秒間ずつ流した時の電位差を記録した
もので、図示してない表示装置にはK⁺4.0meq／
に対して演算されたK⁺の濃度4.4meq／が表
示される。これ以外の各電極についても試験した
がいずれも類似の応答曲線が得られ、表示装置に
は各々の成分の濃度として表示される。

第５図は流路中における電極配置の例を示し、
ａは電極ブロツク側面図、ｂは電極ブロツク正面
図、ｃは電極部拡大図である。電極ブロツク（フ
ローセル）３３には流路３５が形成されており、
各電極の検知膜３８の面が、流路３５に面するよ
うに複数の電極３４が配置されている。電極３４
には内部液（電解液）３９が収容されており、こ
の内部液に浸漬されたAg／AgCl電極棒３７が図
示しない増巾器に接続されたリード線３６に通じ
ている。

第６図には、本発明のさらにもう一つの変形例
を示す。各電極の設けられた測定ブロツクと次の
測定ブロツクとの間に試料注入部４０〜４２をそ
れぞれ設けて、マイクロシリンジあるいはオート
サンプラーなどによつて任意の場所から試料を注
入できるようにしている。これにより、電解質と
基質または基質のみの測定をより短時間に行なわ
せうるようになる。この装置は、とくに定められ
た全ての項目を測定する必要のない場合に有効で
ある。

以上説明したように、本発明によれば多数の被
検項目を同一流路で複数種の測定電極によつて測
定する場合に、構造体毎に参照電極を設け、電極
群を特定の順序で直列配列することにより、測定
誤差を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す流路図、第２
図は本発明の一変形例を示す図、第３図は本発明
のもう一つの変形例を示す図、第４図は本発明に
よる電極の応答の一例を示す図、第５図は測定部
の電極配置の例を示す図、第６図は本発明のさら
にもう一つの変形例を示す図である。１……標準溶液、３，４０〜４２……試料注入
部、１６……血液ガス測定部、１７……電解質測
定部、１５，２１，２６……酵素リアクター、２
４……ポンプ、２９……透析セル、３３……電極
ブロツク。

Claims

【特許請求の範囲】１血液試料導入部と、PH測定電極と少なくとも
１つのガス測定電極と参照電極とを配置した第１
の構造体と、複数のイオン選択電極および参照電
極を配置した第２の構造体と、を備え、上記試料
導入部、上記第１の構造体、および上記第２の構
造体を上流側から順に直列に配列したことを特徴
とする血液緊急検査項目測定装置。２血液試料導入部と、PH測定電極とガス測定電
極と参照電極とを配置した第１の構造体と、複数
のイオン選択電極および参照電極を配置した第２
の構造体と、第１のアンモニウムイオン測定電極
および参照電極を配置した第３の構造体と、ウレ
アーゼを固定化した酵素リアクターと、第２のア
ンモニウムイオン測定電極および参照電極を配置
した第４の構造体と、を備え、上記試料導入部、
上記第１の構造体、上記第２の構造体、上記第３
の構造体、上記酵素リアクター、および上記第４
の構造体を上流側から順に直列に配列したことを
特徴とする血液緊急検査項目測定装置。