WO2019171852A1 - イオン濃度測定装置 - Google Patents

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WO2019171852A1
WO2019171852A1 PCT/JP2019/003777 JP2019003777W WO2019171852A1 WO 2019171852 A1 WO2019171852 A1 WO 2019171852A1 JP 2019003777 W JP2019003777 W JP 2019003777W WO 2019171852 A1 WO2019171852 A1 WO 2019171852A1
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ion
potential
memory
ion concentration
concentration
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PCT/JP2019/003777
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雅文 三宅
哲義 小野
理 小沢
宇亨 池田
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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Priority to US16/649,477 priority patent/US11397164B2/en
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    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48785—Electrical and electronic details of measuring devices for physical analysis of liquid biological material not specific to a particular test method, e.g. user interface or power supply
    • G01N33/48792—Data management, e.g. communication with processing unit

Definitions

  • the present invention relates to an ion concentration measuring apparatus.
  • a method for analyzing the ion concentration in the solution there are a coulometric titration method, a flame photometric method, an ion selective electrode method and the like.
  • the ion selective electrode method is widely used for measuring the ion concentration in a biological sample and the like because the ion concentration in the sample can be determined simply by immersing the ion selective electrode in the sample solution together with the reference electrode.
  • Ion concentration measurement equipment using the ion-selective electrode method is particularly fast and easy to miniaturize, and has the advantage that it does not require dangerous materials such as propane gas and is highly safe. It is incorporated and used in the analyzer for clinical tests used.
  • Laboratory analyzers are required to record information related to equipment and usage conditions (individual identification code, usage period, usage status, etc.) for the purpose of reducing medical errors and promptly responding to errors. It has been.
  • a method has been proposed in which a storage medium for recording such information is mounted on an ion selective electrode cartridge (for example, Patent Document 1). According to this method, when a device breaks down, by replacing the cartridge removed from the failed device with another device, the information recorded in the storage medium can be transferred to the replacement destination device and measurement can be continued. it can.
  • Patent Document 2 When using the method described in Patent Document 1, it is necessary to provide a data storage area such as a semiconductor memory in the cartridge of the ion selective electrode. When data is written to the data storage area, noise and heat are generated, which may affect the data to be written. As a method for suppressing the influence of noise generated during data writing, there is a method in which the period for measuring the potential of the ion selective electrode and the period for writing data to the memory do not overlap each other (Patent Document 2). .
  • Patent Document 2 there is no particular mention as to how the semiconductor memory is controlled during a period in which no data is written.
  • a sensor having a high resistance portion such as a liquid film type ion selective electrode
  • noise generated by turning on the power of the memory is not measured even when data writing to the memory is stopped.
  • Affect It is also known that heat is generated from the memory while power is supplied to the semiconductor memory, and this heat also affects the potential measurement.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems.
  • noise and heat generated from a memory are affected by a measurement result.
  • the purpose is to suppress the influence.
  • the ion concentration measurement apparatus includes a cartridge that contains an ion detection element and a memory, and supplies power to the memory in a period excluding a period for acquiring a potential generated by the ion detection element.
  • the ion concentration measuring apparatus According to the ion concentration measuring apparatus according to the present invention, it is possible to suppress the influence of noise and heat generated from the memory on the measurement result while utilizing the advantages of the measurement method using the ion selective electrode. Further, by removing the cartridge, the data stored in the memory can be used.
  • FIG. 1 is a front view of a cartridge 101 provided in an ion concentration measurement apparatus 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the cartridge 101 taken along the chain line II in FIG. 2.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an ion concentration measuring apparatus 100.
  • FIG. The flowchart explaining the procedure in which the ion concentration measuring apparatus 100 measures the ion concentration in a sample. Sectional drawing of the cartridge 101 with which the ion concentration measuring apparatus 100 which concerns on Embodiment 2 is provided.
  • 9 is a flowchart for explaining a procedure by which the ion concentration measurement apparatus 100 measures the ion concentration in a sample in the second embodiment.
  • FIG. 1 is a front view of a cartridge 101 provided in the ion concentration measurement apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the cartridge 101 includes an internal electrode 102, a flow path 103, and a communication line 104.
  • the internal electrode 102 is an electrode that outputs a potential generated by an ion sensitive film 105 described later.
  • the channel 103 is a through hole through which a fluid sample passes.
  • the communication line 104 is connected to a semiconductor memory 106 described later.
  • a read / write unit 118 described later accesses the semiconductor memory 106 via the communication line 104 and writes or reads data.
  • the communication line 104 is also used for supplying power to the semiconductor memory 106.
  • FIG. 2 is a side view of the cartridge 101.
  • a chain line II is a cross-sectional line in FIG. 3 to be described later.
  • the cartridge 101 can be configured using a resin such as polyvinyl chloride, polystyrene, or polypropylene.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cartridge 101 taken along the chain line II in FIG. A part of the channel 103 is provided with a notch so that the fluid sample flows out.
  • the ion sensitive film 105 is bonded to the flow path 103 so as to close the notch.
  • the ion sensitive film 105 is configured to generate an electromotive force according to the type and concentration of ions in the sample.
  • the ion sensitive membrane 105 is made of a resin such as vinyl chloride / polystyrene / polypropylene, a compound called a ligand that supplements ions to be measured, and the like. You may use the plasticizer which plasticizes the ion sensitive film
  • the ion sensitive membrane 105 a type corresponding to the type of ion to be measured is used.
  • a sensitive membrane that responds to sodium ions is used
  • potassium a sensitive membrane that responds to potassium ions
  • sodium ions, potassium ions, chlorine ions, calcium ions, lithium ions, phosphate ions, and the like are often measured.
  • sodium ions, potassium ions, and chlorine ions are measured.
  • the cartridge 101 is filled with an internal gel 107.
  • the internal electrode 102 is fixed so as to be in contact with the internal gel 107.
  • the ion sensitive film 105 in contact with the sample generates an electromotive force according to the ion concentration in the sample. Since the ion sensitive membrane 105 is electrically connected to the internal electrode 102 through the internal gel 107, the electromotive force change of the ion sensitive membrane 105 can be measured by measuring the potential output from the internal electrode 102. . Thereby, the ion concentration in the sample can be calculated.
  • a semiconductor memory 106 is disposed at a site isolated from the internal gel 107 in the cartridge 101.
  • the communication line 104 is connected to the semiconductor memory 106 and extends from the semiconductor memory 106 to the outside of the cartridge 101.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the ion concentration measuring apparatus 100.
  • the dilution tank 108 is for diluting the sample.
  • the sample cup 130 holds a sample.
  • the sample dispensing mechanism 109 dispenses the sample to the dilution tank 108.
  • the diluent nozzle 110 discharges the diluent to the dilution tank 108.
  • the internal standard solution nozzle 111 discharges the internal standard solution to the dilution tank 108.
  • the sipper nozzle 112 sends the sample and the internal standard solution diluted from the dilution tank 108 to the flow path 103.
  • the electrode installation unit 113 includes one or more cartridges similar to the cartridge 101.
  • the reference potential cartridge 123 has the same configuration and outputs a reference potential for measuring a potential difference.
  • the potential measuring unit 114 measures the difference between the potential output from the internal electrode 102 of each cartridge and the reference potential output from the internal electrode 102 of the reference potential cartridge 123.
  • the control unit 115 controls each unit of the ion concentration measurement apparatus 100 and calculates each ion concentration in the sample using the measurement result obtained by the potential measurement unit 114.
  • the storage unit 116 stores the calculation result.
  • the output unit 117 outputs the data stored in the storage unit 116.
  • the read / write unit 118 writes data such as calculation results received from the control unit 115 to the semiconductor memory of each cartridge or reads data from the semiconductor memory 106.
  • the internal electrode 102 of each cartridge and the potential measuring unit 114 are connected, and the communication line 104 and the read / write unit 118 are connected.
  • the flow path 103 is connected to the sipper nozzle 112.
  • the sample sucked from the sipper nozzle 112 is sent to the flow path 103 of each cartridge.
  • Each cartridge is electrically connected through the sample.
  • the potential measuring unit 114 measures the potential output from the internal electrode 102 of each cartridge with reference to the potential output from the reference potential cartridge 123.
  • the control unit 115 supplies power to the semiconductor memory 106 while avoiding the timing of acquiring the potential output from the internal electrode 102 of each cartridge from the potential measurement unit 114. As a result, the influence of electrical noise and heat generated from the semiconductor memory 106 on the measurement result by the ion sensitive film 105 can be suppressed. A specific operation procedure will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a procedure by which the ion concentration measuring apparatus 100 measures the ion concentration in the sample. Hereinafter, each step of FIG. 5 will be described.
  • Steps S501 to S502 The sample dispensing mechanism 109 dispenses the sample in the sample cup 130 and discharges it to the dilution tank 108 (S501).
  • the diluent nozzle 110 dilutes the sample with the diluent by discharging the diluent more into the dilution tank 108 (S502).
  • Step S503 The sipper nozzle 112 sucks the sample solution in the dilution tank 108 and sends the sample to the flow path 103.
  • the flow path 103 of each cartridge is filled with the sample solution, and an electric circuit that connects each cartridge and the potential measuring unit 114 is formed through the sample solution.
  • the potential measuring unit 114 measures the potentials output from the internal electrodes 102 of the Na detection cartridge 120 / K detection cartridge 121 / Cl detection cartridge 122 using the potential output from the reference potential cartridge 123 as a reference.
  • the control unit 115 acquires the measurement result from the potential measurement unit 114, and calculates each ion concentration in the sample using the measurement result.
  • the control unit 115 stores the calculation result in the storage unit 116.
  • Steps S505 to S507 The control unit 115 turns on the power of the semiconductor memory 106 in each cartridge (starts supplying power) (S505).
  • the read / write unit 118 acquires the calculation result of the ion concentration from the storage unit 116, and writes it in the semiconductor memory 106 of each cartridge (S506).
  • the control unit 115 turns off the power of the semiconductor memory 106 of each cartridge (ends power supply) (S507).
  • Step S508 When the next specimen is in a measurement waiting state, the process returns to step S501 to measure each ion concentration by the same procedure. When there are no samples waiting for measurement, this flowchart is ended.
  • the ion concentration measurement apparatus 100 turns on the power of the semiconductor memory 106 during a period excluding the timing when the control unit 115 acquires the potential change generated by the ion sensitive film 105. Therefore, it is possible to suppress the influence of the potential measurement result due to electrical noise and heat generated from the semiconductor memory 106. Thereby, measurement accuracy can be improved, utilizing the advantage of an ion selective electrode.
  • the ion sensitive membrane 105 Since the ion sensitive membrane 105 has a useful life, it needs to be replaced after being used a certain number of times. Since the cartridge 101 is configured to be detachable from the ion concentration measuring apparatus 100, the entire cartridge 101 can be replaced, which is convenient. Further, the semiconductor memory 106 in the cartridge 101 can also be collected at the time of replacement. The configuration in which the semiconductor memory 106 is disposed in the cartridge 101 is useful from that viewpoint. On the other hand, conventionally, due to the fact that the ion sensitive film 105 is disposed in the vicinity of the semiconductor memory 106, the influence on the measurement result due to electrical noise or the like has been large. According to the first embodiment, measurement accuracy can be improved while utilizing the advantage of disposing the semiconductor memory 106 in the cartridge 101.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the cartridge 101 provided in the ion concentration measurement apparatus 100 according to the second embodiment.
  • the cartridge 101 accommodates a temperature sensor 125 and a temperature control device 124 in addition to the configuration described in the first embodiment. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, differences related to these will be mainly described below.
  • the temperature sensor 125 is a sensor that measures the temperature of the ion sensitive film 105. It is desirable that the temperature sensor 125 can measure the temperature with an accuracy of ⁇ 0.1 ° C. in the range of 0 ° C. to 50 ° C., for example.
  • the temperature sensor 125 does not necessarily need to be in contact with the ion sensitive film 105, but it is desirable that the temperature sensor 125 be close to the ion sensitive film 105 at least to the extent that the ambient temperature of the ion sensitive film 105 can be measured.
  • the temperature control device 124 is a device that cools the ion sensitive film 105 to a temperature at which the ion concentration can be accurately measured by cooling the ion sensitive film 105 heated by the heat generated from the semiconductor memory 106. Since it is only necessary to cool at least the peripheral portion in thermal contact with the ion sensitive membrane 105, it is not necessarily in direct contact with the main body of the ion sensitive membrane 105.
  • the temperature control device 124 can be configured by providing a flow path for the refrigerant in the temperature control device 124 in the cartridge 101 and supplying a refrigerant (for example, water or oil) from the outside of the cartridge 101.
  • a thermoelectric element such as a Peltier element can be used to heat the ion sensitive film 105 to an appropriate temperature.
  • a cooling device and a heating device may be used in combination.
  • the control unit 115 receives the measurement result from the temperature sensor 125 via the communication line 104, and turns on / off the power supply to the temperature sensor 125 / temperature control device 124.
  • the operation of the temperature sensor 125 / temperature control device 124 also generates electrical and thermal noise as in the case of the semiconductor memory 106. Therefore, the control unit 115 except for the timing of receiving the measurement result by the ion sensitive film 105, Power is supplied to the temperature control device 124.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining a procedure by which the ion concentration measurement apparatus 100 measures the ion concentration in the sample in the second embodiment.
  • the ion concentration measuring apparatus 100 performs steps S701 to S704 in parallel with steps S501 to S503 described with reference to FIG. The other steps are the same as in FIG. 5, and therefore steps S701 to S704 will be described below.
  • Step S701 The control unit 115 starts power supply to the temperature sensor 125.
  • Step S702 The temperature sensor 125 starts measuring the ambient temperature of the ion sensitive film 105.
  • the control unit 115 acquires the measurement result. If the measured temperature is within a predetermined range (that is, within a range in which the ion sensitive film 105 can output an accurate measurement result), the process proceeds to step S704, and otherwise, the process proceeds to step S703.
  • the temperature range in this step is determined according to the required measurement accuracy. For example, it is desirable that the standard measurement temperature of the ion sensitive membrane 105 is within a range of ⁇ 1 ° C.
  • Step S703 The control unit 115 is operated by supplying power to the temperature control device 124 to adjust the ambient temperature of the ion sensitive film 105 within a range suitable for measurement (the same range as Step S702). After this step, the process returns to step S702 and the same processing is repeated.
  • Step S704 The control unit 115 stops the power supply to the temperature sensor 125 (or the temperature control device 124 if step S703 is performed).
  • the temperature control device 124 adjusts the ambient temperature of the ion sensitive film 105 to a temperature suitable for measurement.
  • the amount of heat generated in the semiconductor memory 106 is large, and the heat generated during the first sample measurement affects the next sample measurement, or the heat generated from the semiconductor memory 106 while measuring a plurality of samples continuously.
  • the influence on the measurement result can be reduced.
  • the temperature control device 124 adjusts the ambient temperature of the ion sensitive film 105 according to the measurement result of the temperature sensor 125.
  • the measurement result of the temperature sensor 125 can be used in addition to this.
  • a specific example will be described.
  • the ion sensitive membrane 105 generally has different characteristics depending on the temperature. Therefore, for example, characteristic data describing the correspondence between the potential generated by the ion sensitive film 105 and the temperature of the ion sensitive film 105 is stored in the storage unit 116 in advance, and the control unit 115 refers to the characteristic data. Thus, it is conceivable to convert the potential output from the internal electrode 102 into an ion concentration. For example, when the slope value changes according to the temperature of the ion sensitive film 105, the temperature characteristic is stored in advance as characteristic data, and the potential difference between the reference potential and the measured potential and the measurement result by the temperature sensor 125 are used. The ion concentration can be obtained by referring to the characteristic data.
  • the ambient temperature of the ion sensitive film 105 is high and not suitable for measurement, if the semiconductor memory 106 further generates heat, the ambient temperature further deviates from the measurement appropriate temperature. Therefore, when the measurement result of the temperature sensor 125 exceeds the measurement appropriate temperature of the ion sensitive film 105, it is conceivable that the writing speed to the semiconductor memory 106 is decreased as the temperature increases. This is because heat generation from the semiconductor memory 106 can be suppressed by reducing the writing speed.
  • step S504 If the writing speed is slowed down, writing may not be completed until step S504 is executed next. In this case, the remaining data that could not be written may be temporarily stored in the storage unit 116, and the remaining data may be written again when the step S506 is performed next time.
  • the power to the semiconductor memory 106 is turned on and the potential change is acquired by the control unit 115 in a period excluding the timing when the control unit 115 acquires the potential change generated by the ion sensitive film 105.
  • the example in which the power source of the semiconductor memory 106 is turned off has been described.
  • the power supply to the semiconductor memory 106 is not necessarily turned off when the noise level of the potential can be suppressed to a level that may cause a problem.
  • the semiconductor memory 106 and the control unit 115 can have a normal mode and a standby mode.
  • the normal mode is a mode in which the power supplied to the semiconductor memory 106 is normal. That is, by adopting rated values as the supply voltage and the operating frequency and using the functions of the semiconductor memory 106 and its control unit 115 without limitation, high processing capability can be obtained.
  • the standby mode is a mode for suppressing power supplied to the semiconductor memory 106. That is, methods such as lowering the supply voltage, lowering the operating frequency, and stopping the operation of the circuit block responsible for functions other than the minimum necessary functions (for example, functions necessary for hot start described later) are singly or combined. As a result, power consumption can be suppressed and noise generation can be reduced.
  • the standby mode may be called a sleep mode, a power save mode, an idling mode, a low speed mode, a low voltage mode, a pause mode, or the like.
  • hot start When returning from standby mode to normal mode (referred to as hot start or warm start), it is faster than when starting up from normal power-off state (referred to as cold start). Can stand up. This is because in the standby mode, at least part (or all) of information that forms the state in which the normal mode is activated is held in a static memory or register, so that part or all of the initialization process can be omitted. Because.
  • the semiconductor memory 106 / communication line 104 Effects that the electrical noise and heat generated by the read / write unit 118 can be suppressed and the influence of the potential measurement result can be suppressed.
  • the read / write unit 118 displays the calculation result of the ion concentration for the semiconductor memory.
  • a quick hot start process (instead of the time-consuming cold start) can be adopted, which also has the effect of quick start-up and high time efficiency.
  • the standby mode is used in combination, there is also an effect that the power consumption is small as compared with the case of operating in the normal mode throughout the entire process.
  • the method of turning off the power supply can be considered as one extreme example of the standby mode in a broad sense. This is because turning off the power supply is nothing but suppressing the power supplied to the semiconductor memory 106 to the limit, in other words, reducing the power supplied to zero.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.
  • the example in which the ion sensitive film 105 and the internal electrode 102 are electrically connected by the internal gel 107 has been described.
  • a technique called a solid electrode that does not use the internal gel 107 may be used.
  • a conductive material such as carbon fiber, metal such as silver, platinum, gold, or iron, or an ionic liquid is used instead of the internal gel 107, and the ion sensitive film 105 and the internal electrode 102 are electrically connected.
  • step S504 data held in the storage unit 116 may be collectively written when the ion concentration measurement apparatus 100 is started or terminated.
  • the example in which the temperature sensor 125 and the temperature control device 124 are accommodated in the cartridge 101 has been described.
  • the temperature sensor 125 and the temperature control device 124 may be arranged outside the cartridge 101 as components of the ion concentration measurement apparatus 100.
  • data useful for analysis after collecting the cartridge 101 can be written.
  • the following items can be considered: (a) the date and time when the control unit 115 calculated the ion concentration or the date when the result was written; (b) the identifier (manufacturing ID or the like) of the ion sensitive membrane 105 or the cartridge 101; c) Date of manufacture of the ion sensitive membrane 105 or cartridge 101; (d) Expiration date of the ion sensitive membrane 105 or cartridge 101; (e) Result of calculation of the ion concentration by the control unit 115 in the calibration process for the cartridge 101; ) Alarm history (including alarm occurrence date and time) indicating that the ion concentration calculated by the control unit 115 is not within the reference range.
  • the control unit 115 and the read / write unit 118 can be configured using hardware such as a circuit device in which these functions are mounted, or can be configured by an arithmetic unit executing software in which these functions are mounted. it can.
  • the storage unit 116 can be configured by a storage device such as a hard disk device, for example.
  • ion concentration measuring device 101 cartridge 102: internal electrode 103: flow path 104: communication line 105: ion sensitive film 106: semiconductor memory 107: internal gel 108: dilution tank 109: sample dispensing mechanism 110: diluent nozzle 111 : Internal standard nozzle 112: Shipper nozzle 113: Electrode installation unit 114: Potential measurement unit 115: Control unit 116: Storage unit 117: Output unit 118: Reading / writing unit 119: Pump 120: Na detection cartridge 121: K detection cartridge 122: Cl Detection cartridge 123: Reference potential cartridge 124: Temperature control device 125: Temperature sensor

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Abstract

本発明は、イオン濃度に対応する電位を出力するイオン検出素子を用いるイオン濃度測定装置において、メモリから生じるノイズや熱が測定結果に対して与える影響を抑制することを目的とする。本発明に係るイオン濃度測定装置は、イオン検出素子とメモリを収容したカートリッジを備え、イオン検出素子が生成する電位を取得する期間を除いた期間において、前記メモリに対して電力を供給する（図５参照）。

Description

イオン濃度測定装置
　本発明は、イオン濃度測定装置に関する。
　溶液中のイオン濃度を分析する方法としては、電量滴定法、炎光光度法、イオン選択電極法などがある。イオン選択性電極法は、イオン選択性電極を参照電極とともに試料溶液中に浸すだけで試料中のイオン濃度を定量できるので、生体試料中のイオン濃度の測定等に広く利用されている。イオン選択性電極法によるイオン濃度測定装置は、特に測定が迅速かつ小型化が容易であり、プロパンガスなどの危険物が不要で安全性が高いなどの利点があるので、病院や検査センタなどにおいて用いる臨床検査用分析装置に組み込まれ、利用されている。
　臨床検査用分析装置においては、医療ミスの削減およびミス発生時の早期対応を目的として、機器や使用条件などに関連する情報（個体識別コード、使用期間、使用状態等）を記録することが求められている。この要求に応えるため、これらの情報を記録する記憶媒体をイオン選択性電極のカートリッジに実装する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。この手法によれば、機器が故障したとき、故障した機器から取り外したカートリッジを他の機器に付け替えることにより、記憶媒体に記録されている情報を付け替え先の機器に引き継いで測定を継続することができる。
　特許文献１記載の方法を用いる場合、イオン選択性電極のカートリッジに半導体メモリ等のデータ保存領域を設ける必要がある。このデータ保存領域に対してデータを書き込むとき、ノイズと発熱が生じ、これにより書き込むデータに影響が生じる可能性がある。データ書き込み時において生じるノイズによる影響を抑制する手法として、イオン選択性電極の電位を測定する期間と、メモリに対してデータを書き込む期間とが互いに重ならないようにするものがある（特許文献２）。
ＷＯ２０１１／０３４１７０ ＷＯ２０１７／０２９８９３
　特許文献２記載の発明においては、データを書き込まない期間において半導体メモリをどのように制御するかについては、格別言及されていない。しかし液膜型のイオン選択電極などの抵抗の高い部位を有するセンサにおいては、メモリに対するデータ書き込みを停止した状態であっても、メモリの電源をオンすることにより生じるノイズが、計測結果に対して影響する。また、半導体メモリに対して電源供給している間はメモリから発熱が生じ、この熱も電位計測に対して影響を与えることが知られている。
　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、イオン濃度に対応する電位を出力するイオン検出素子を用いるイオン濃度測定装置において、メモリから生じるノイズや熱が測定結果に対して与える影響を抑制することを目的とする。
　本発明に係るイオン濃度測定装置は、イオン検出素子とメモリを収容したカートリッジを備え、イオン検出素子が生成する電位を取得する期間を除いた期間において、前記メモリに対して電力を供給する。
　本発明に係るイオン濃度測定装置によれば、イオン選択性電極を用いる測定方式の利点を利用しつつ、メモリから生じるノイズや発熱が測定結果に対して与える影響を抑制することができる。また、カートリッジを取り外すことにより、メモリ内に格納されているデータを流用することができる。
実施形態１に係るイオン濃度測定装置１００が備えるカートリッジ１０１の正面図。 カートリッジ１０１の側面図。 カートリッジ１０１を図２の鎖線Ｉ－Ｉに沿って破断した断面図。 イオン濃度測定装置１００の概略構成図。 イオン濃度測定装置１００が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャート。 実施形態２に係るイオン濃度測定装置１００が備えるカートリッジ１０１の断面図。 実施形態２においてイオン濃度測定装置１００が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャート。
＜実施の形態１＞
　図１は、実施形態１に係るイオン濃度測定装置１００が備えるカートリッジ１０１の正面図である。カートリッジ１０１は、内部電極１０２、流路１０３、通信線１０４を備える。内部電極１０２は、後述するイオン感応膜１０５が生成する電位を出力する電極である。流路１０３は、流体試料を通過させる貫通穴である。通信線１０４は、後述する半導体メモリ１０６に対して接続されている。後述する読み書き部１１８は、通信線１０４を介して半導体メモリ１０６にアクセスし、データを書き込みまたは読み取る。通信線１０４は、半導体メモリ１０６に対して電力を供給するためにも用いられる。
　図２は、カートリッジ１０１の側面図である。鎖線Ｉ－Ｉは、後述する図３の断面線である。カートリッジ１０１は例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂を用いて構成することができる。
　図３は、カートリッジ１０１を図２の鎖線Ｉ－Ｉに沿って破断した断面図である。流路１０３の一部には、流体試料が流れ出るように切り欠きが設けられている。イオン感応膜１０５は、その切り欠きを塞ぐように、流路１０３に対して接着されている。イオン感応膜１０５は、試料内のイオンの種別および濃度に応じて起電力が生じるように構成されている。イオン感応膜１０５は、塩化ビニル／ポリスチレン／ポリプロピレンなどの樹脂、測定対象イオンを補足するリガンドと呼ばれる化合物、などによって構成される。イオン感応膜１０５を可塑化する可塑剤や、対イオンの影響を排除するための脂溶性の高いイオン性化合物などを用いてもよい。
　イオン感応膜１０５としては、測定するイオン種別に対応する種類のものを用いる。例えば、ナトリウムを測定する場合はナトリウムイオンに応答する感応膜を用い、カリウムを測定する場合はカリウムイオンに応答する感応膜を用いる。臨床検査用のイオン濃度測定装置としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン、カルシウムイオン、リチウムイオン、リン酸イオンなどを測定する場合が多い。本実施形態１においては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオンを測定する例を説明する。
　カートリッジ１０１内には内部ゲル１０７が充填されている。内部電極１０２は、内部ゲル１０７に対して接触するように固定されている。流路１０３に試料を導入すると、試料に接触したイオン感応膜１０５は、試料内のイオン濃度に応じた起電力を発生する。イオン感応膜１０５は、内部ゲル１０７を通じて内部電極１０２と電気的に導通しているので、内部電極１０２が出力する電位を計測することにより、イオン感応膜１０５の起電力変化を測定することができる。これにより試料中のイオン濃度を算出することができる。
　カートリッジ１０１内の内部ゲル１０７から隔離された部位には、半導体メモリ１０６が配置されている。通信線１０４は半導体メモリ１０６と接続されており、半導体メモリ１０６からカートリッジ１０１外まで延伸している。
　図４は、イオン濃度測定装置１００の概略構成図である。希釈槽１０８は、試料を希釈するためのものである。サンプルカップ１３０は、試料を保持する。試料分注機構１０９は、希釈槽１０８へ試料を分注する。希釈液ノズル１１０は、希釈槽１０８に対して希釈液を吐出する。内部標準液ノズル１１１は、希釈槽１０８に対して内部標準液を吐出する。シッパノズル１１２は、希釈槽１０８から希釈された試料および内部標準液を、流路１０３に対して送液する。電極設置部１１３は、カートリッジ１０１と同様のカートリッジを１以上備える。ここでは上述のようにＮａ検出カートリッジ１２０／Ｋ検出カートリッジ１２１／Ｃｌ検出カートリッジ１２２を備えた例を示した。基準電位カートリッジ１２３も同様の構成を備え、電位差を計測するための基準電位を出力する。電位計測部１１４は、各カートリッジの内部電極１０２が出力する電位と基準電位カートリッジ１２３の内部電極１０２が出力する基準電位との間の差分を計測する。制御部１１５は、イオン濃度測定装置１００の各部を制御するとともに、電位計測部１１４による計測結果を用いて試料内の各イオン濃度を計算する。記憶部１１６はその計算結果を記憶する。出力部１１７は、記憶部１１６が格納しているデータを出力する。読み書き部１１８は、制御部１１５から受け取った算出結果などのデータを各カートリッジの半導体メモリに対して書き込み、または半導体メモリ１０６からデータを読み取る。
　試料内のイオン濃度を測定する際には、各カートリッジの内部電極１０２と電位計測部１１４を接続し、通信線１０４と読み書き部１１８を接続する。流路１０３はシッパノズル１１２と接続されている。シッパノズル１１２から吸引された試料は、各カートリッジの流路１０３に対して送液される。各カートリッジは、試料を介して電気的に導通する。電位計測部１１４は、基準電位カートリッジ１２３が出力する電位を基準として、各カートリッジの内部電極１０２が出力する電位を計測する。
　制御部１１５は、各カートリッジの内部電極１０２が出力する電位を電位計測部１１４から取得するタイミングを避けて、半導体メモリ１０６に対して電力を供給する。これにより、半導体メモリ１０６から生じる電気的ノイズや発熱が、イオン感応膜１０５による計測結果に対して与える影響を抑制することができる。具体的な動作手順は後述の図５を用いて説明する。
　図５は、イオン濃度測定装置１００が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャートである。以下図５の各ステップについて説明する。
（図５：ステップＳ５０１～Ｓ５０２）
　試料分注機構１０９は、サンプルカップ１３０内の試料を分注し、希釈槽１０８に対して吐出する（Ｓ５０１）。希釈液ノズル１１０は、希釈液をより希釈槽１０８に対して吐出することにより、試料を希釈液で希釈する（Ｓ５０２）。
（図５：ステップＳ５０３）
　シッパノズル１１２は、希釈槽１０８内の試料溶液を吸引し、流路１０３に対して試料を送液する。これにより、各カートリッジの流路１０３が試料溶液で満たされ、試料溶液を通じて、各カートリッジと電位計測部１１４をつなぐ電気回路が形成される。
（図５：ステップＳ５０４）
　電位計測部１１４は、基準電位カートリッジ１２３が出力する電位を基準として、Ｎａ検出カートリッジ１２０／Ｋ検出カートリッジ１２１／Ｃｌ検出カートリッジ１２２それぞれの内部電極１０２が出力する電位を計測する。制御部１１５は、その計測結果を電位計測部１１４から取得し、その計測結果を用いて、試料内の各イオン濃度を算出する。制御部１１５は、算出結果を記憶部１１６に格納する。
（図５：ステップＳ５０５～Ｓ５０７）
　制御部１１５は、各カートリッジ内の半導体メモリ１０６の電源をオンする（電力を供給開始する）（Ｓ５０５）。読み書き部１１８は、イオン濃度の算出結果を記憶部１１６から取得し、各カートリッジの半導体メモリ１０６に対して書き込む（Ｓ５０６）。制御部１１５は、各カートリッジの半導体メモリ１０６の電源をオフする（電力供給を終了する）（Ｓ５０７）。
（図５：ステップＳ５０８）
　次の検体が測定待ちの状態である場合は、ステップＳ５０１に戻って同じ手順により各イオン濃度を測定する。測定待ち検体がなくなれば、本フローチャートを終了する。
＜実施の形態１：まとめ＞
　本実施形態１に係るイオン濃度測定装置１００は、イオン感応膜１０５が生成する電位変化を制御部１１５が取得するタイミングを除いた期間において、半導体メモリ１０６の電源をオンする。したがって、半導体メモリ１０６から生じる電気的ノイズや発熱により電位計測結果が受ける影響を抑制することができる。これにより、イオン選択型電極の利点を利用しつつ、計測精度を向上させることができる。
　イオン感応膜１０５は耐用回数があるので、ある程度の回数使用した後は交換する必要がある。カートリッジ１０１をイオン濃度測定装置１００に対して着脱自在に構成しておくことにより、カートリッジ１０１ごと交換することができるので、便宜である。さらに交換時点においてカートリッジ１０１内の半導体メモリ１０６も回収できる。カートリッジ１０１内に半導体メモリ１０６を配置する構成は、その観点から有用である。他方で従来は、半導体メモリ１０６の近傍にイオン感応膜１０５が配置されていることに起因して電気的ノイズなどによる測定結果への影響が大きかった。本実施形態１によれば、カートリッジ１０１内に半導体メモリ１０６を配置する利点を利用しつつ、計測精度を向上させることができる。
＜実施の形態２＞
　図６は、実施形態２に係るイオン濃度測定装置１００が備えるカートリッジ１０１の断面図である。本実施形態２において、カートリッジ１０１は、実施形態１で説明した構成に加えて、温度センサ１２５と温度制御デバイス１２４を収容している。その他構成は実施形態１と同様であるので、以下ではこれらに関連する差異点について主に説明する。
　温度センサ１２５は、イオン感応膜１０５の温度を測定するセンサである。温度センサ１２５は、例えば０℃～５０℃の範囲で±０．１℃の精度で温度を計測できることが望ましい。温度センサ１２５は、必ずしもイオン感応膜１０５と接触している必要はないが、少なくともイオン感応膜１０５の周辺温度を測定できる程度に、イオン感応膜１０５と近接していることが望ましい。
　温度制御デバイス１２４は、半導体メモリ１０６から生じた熱によって加熱されたイオン感応膜１０５を冷やすことにより、イオン濃度を正確に測定できる温度までイオン感応膜１０５を冷却するデバイスである。少なくともイオン感応膜１０５と熱的に接触している周辺部分を冷却できればよいので、必ずしもイオン感応膜１０５本体と直接接触している必要はない。例えばカートリッジ１０１に冷媒用の流路を温度制御デバイス１２４内に設け、カートリッジ１０１外から冷媒（例：水やオイルなど）を供給することにより、温度制御デバイス１２４を構成することができる。さらには、イオン感応膜１０５を適切な温度に加温するため、ペルチェ素子などの熱電素子を用いることもできる。冷却デバイスと加熱デバイスを併用してもよい。
　制御部１１５は、通信線１０４を介して、温度センサ１２５から計測結果を受け取り、温度センサ１２５／温度制御デバイス１２４に対する電力供給をオン／オフする。温度センサ１２５／温度制御デバイス１２４の動作も、半導体メモリ１０６と同様に電気的・熱的ノイズを生じさせるので、制御部１１５はイオン感応膜１０５による計測結果を受け取るタイミングを除いて、温度センサ１２５／温度制御デバイス１２４に対して電力を供給する。
　図７は、本実施形態２においてイオン濃度測定装置１００が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャートである。イオン濃度測定装置１００は、図５で説明したステップＳ５０１～Ｓ５０３と並行して、ステップＳ７０１～Ｓ７０４を実施する。その他は図５と同様であるので、以下ではステップＳ７０１～Ｓ７０４について説明する。
（図７：ステップＳ７０１）
　制御部１１５は、温度センサ１２５に対して電力供給を開始する。
（図７：ステップＳ７０２）
　温度センサ１２５は、イオン感応膜１０５の周辺温度を計測開始する。制御部１１５はその計測結果を取得する。計測した温度が所定範囲内（すなわちイオン感応膜１０５が正確な計測結果を出力できる範囲内）であればステップＳ７０４へ進み、それ以外であればステップＳ７０３へ進む。本ステップにおける温度範囲は、必要な測定精度に応じて定める。例えばイオン感応膜１０５の標準測定温度±１℃の範囲内であることが望ましい。
（図７：ステップＳ７０３）
　制御部１１５は、温度制御デバイス１２４に対して電力を供給することにより動作させて、イオン感応膜１０５の周辺温度を計測に適した範囲内（ステップＳ７０２と同じ範囲）に調整する。本ステップの後はステップＳ７０２に戻り同様の処理を繰り返す。
（図７：ステップＳ７０４）
　制御部１１５は、温度センサ１２５（ステップＳ７０３を実施していればさらに温度制御デバイス１２４）に対する電力供給を停止する。
＜実施の形態２：まとめ＞
　本実施形態２に係るイオン濃度測定装置１００は、温度制御デバイス１２４により、イオン感応膜１０５の周辺温度を、計測に適した温度に調整する。これにより、例えば半導体メモリ１０６の発熱量が多く、初回の検体測定時に発生した熱が次検体測定に影響する場合や、複数の検体を連続して測定する間に半導体メモリ１０６より発せられる熱が蓄積して温度が変動する場合などにおいて、測定結果に対して与える影響を低減することができる。
＜実施の形態３＞
　実施形態２において、温度センサ１２５の計測結果にしたがって、温度制御デバイス１２４がイオン感応膜１０５の周辺温度を調整することを説明した。温度センサ１２５の計測結果はこれ以外に用いることもできる。実施形態３ではその具体例について説明する。
　イオン感応膜１０５は一般に、温度に応じて異なる特性を有する。そこで例えばイオン感応膜１０５が生成する電位とイオン感応膜１０５の温度との間の対応関係を記述した特性データをあらかじめ記憶部１１６に格納しておき、制御部１１５はその特性データを参照することにより、内部電極１０２が出力する電位をイオン濃度に変換することが考えられる。例えばイオン感応膜１０５の温度に応じてスロープ値が変化する場合、その温度特性をあらかじめ特性データとして記憶しておき、基準電位と計測電位との間の電位差と温度センサ１２５による計測結果を用いてその特性データを参照することにより、イオン濃度を求めることができる。
　イオン感応膜１０５の周辺温度が高く計測に適していないとき、半導体メモリ１０６がさらに発熱すると、周辺温度をさらに計測適温から逸脱させてしまう。そこで温度センサ１２５の計測結果がイオン感応膜１０５の計測適温を超えている場合は、その温度が高いほど半導体メモリ１０６に対する書き込み速度を遅くすることが考えられる。書き込み速度を遅くすれば、半導体メモリ１０６からの発熱を抑制できるからである。
　書き込み速度を遅くした場合、ステップＳ５０４を次に実施するまでの間に書き込みが完了しない可能性がある。この場合は書き込み完了できなかった残データを記憶部１１６に一時保存しておき、ステップＳ５０６を次回実施するときその残データを改めて書き込むようにしてもよい。
＜実施の形態４＞
　実施形態１～３においては、イオン感応膜１０５が生成する電位変化を制御部１１５が取得するタイミングを除いた期間において、半導体メモリ１０６の電源をオンし、電位変化を制御部１１５が取得するタイミングにおいて、半導体メモリ１０６の電源をオフする例を説明した。電位変化を制御部１１５が取得するタイミングにおいて、電位のノイズレベルを問題となりうる水準以下に抑制できる場合は、必ずしも半導体メモリ１０６の電源をオフする必要はない。例えば、半導体メモリ１０６や制御部１１５は、通常モードと待機モードを備えることができる。
　通常モードは、半導体メモリ１０６に供給する電力を通常とするモードである。即ち、供給電圧や動作周波数として定格値を採用し、半導体メモリ１０６やその制御部１１５の機能を制限なしに用いることにより、高い処理能力が得られる。待機モードとは、半導体メモリ１０６に供給する電力を抑制するモードである。即ち、供給電圧を低下させる、動作周波数を落とす、必要最小限の機能（例えば、後述のホットスタートに必要な機能）以外の機能を担う回路ブロックの動作を停止する、等の方法を単独あるいは組み合わせることで、消費電力を抑制し、ノイズの発生を少なくできる。尚、待機モードは、スリープモード、パワーセーブモード、アイドリングモード、低速モード、低電圧モード、一時休止モード、などと呼ばれることもある。
　待機モードから通常モードへ復帰する場合（ホットスタート、あるいはウォームスタートなどと呼ばれる）は、電源が完全にオフになった状態から通常モードへ立ち上がる場合（コールドスタートなどと呼ばれる）と比較して、迅速に立ち上がることができる。これは、待機モードにおいては、通常モードが起動した状態を形作る少なくとも一部（または全部）の情報を静的なメモリやレジスタ等に保持することにより、初期化工程の一部または全部を省略できるためである。待機モードにおける供給電圧や動作周波数、機能させる回路ブロックの範囲などを適切に選択した上で、電位変化を制御部１１５が取得するタイミングにおいて待機モードを採用することにより、半導体メモリ１０６／通信線１０４／読み書き部１１８が発生する電気的ノイズや発熱を抑制し、電位計測結果が受ける影響も抑制することができる、という効果がある。
　電位変化を制御部１１５が取得するタイミングにおいて半導体メモリ１０６の電源を完全にオフする場合と比較して、待機モードを採用することにより、半導体メモリに対して読み書き部１１８がイオン濃度の算出結果を書き込む（Ｓ５０６）際、（時間のかかるコールドスタートの代わりに）迅速なホットスタート工程を採用できるため、起動が迅速で時間効率が高い、という効果もある。もちろん、待機モードを併用する場合は、全工程を通して通常モードで動作させる場合と比較して、消費電力が少ないという効果もある。
　実施形態１～３に記載した、電位変化を制御部１１５が取得するタイミングにおいて、半導体メモリ１０６の電源をオフする方法と、本実施形態４における待機モードをあわせて、広い意味での待機モードとみなすこともできる。この場合、電源をオフする方法は、広い意味での待機モードの一つの極端な例と考えることができる。なぜなら、電源をオフすることは、半導体メモリ１０６に供給する電力を極限まで抑制し、換言すると供給電力をゼロにすることに他ならないからである。
＜本発明の変形例について＞
　本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　以上の実施形態においては、イオン感応膜１０５と内部電極１０２を内部ゲル１０７によって電気的に接続する例を説明した。これに代えて、内部ゲル１０７を用いない固体電極と呼称される技術を用いてもよい。この場合、内部ゲル１０７の代わりに炭素繊維、銀、白金、金、鉄などの金属、イオン液体などの導電性材料を用いて、イオン感応膜１０５と内部電極１０２との間を導通させる。
　以上の実施形態においては、検体を測定するごとに半導体メモリ１０６に対して電力を供給してデータを書き込む例を説明したが、ステップＳ５０４以外のタイミングであればその他の期間においてこれらを実施してもよい。例えばイオン濃度測定装置１００を起動するときや終了するときにおいて、記憶部１１６が保持しているデータをまとめて書き込んでもよい。
　実施形態２において、カートリッジ１０１のなかに温度センサ１２５と温度制御デバイス１２４を収容する例を説明したが、これは温度制御のためにはイオン感応膜１０５の近傍にこれらデバイスを配置することが望ましいからである。同等の機能を実現できるのであれば、カートリッジ１０１の外部において、イオン濃度測定装置１００の構成要素として温度センサ１２５と温度制御デバイス１２４を配置してもよい。
　半導体メモリ１０６に対して書き込むデータとしては、イオン濃度の算出結果の他に、カートリッジ１０１を回収した後に分析する際に有用なデータを書きこむことができる。例えば以下のような項目が考えられる：（ａ）制御部１１５がイオン濃度を算出した日時またはその結果を書き込んだ日時；（ｂ）イオン感応膜１０５またはカートリッジ１０１の識別子（製造ＩＤなど）；（ｃ）イオン感応膜１０５またはカートリッジ１０１の製造日；（ｄ）イオン感応膜１０５またはカートリッジ１０１の有効期限；（ｅ）カートリッジ１０１に対するキャリブレーション工程において制御部１１５がイオン濃度を算出した結果；（ｆ）制御部１１５が算出したイオン濃度が基準範囲内に収まっていなかったことを示すアラーム履歴（アラーム発生日時などを含む）。
　制御部１１５と読み書き部１１８は、これらの機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、これらの機能を実装したソフトウェアを演算装置が実行することにより構成することもできる。記憶部１１６は、例えばハードディスクデバイスなどの記憶装置によって構成することができる。
１００：イオン濃度測定装置
１０１：カートリッジ
１０２：内部電極
１０３：流路
１０４：通信線
１０５：イオン感応膜
１０６：半導体メモリ
１０７：内部ゲル
１０８：希釈槽
１０９：試料分注機構
１１０：希釈液ノズル
１１１：内部標準液ノズル
１１２：シッパノズル
１１３：電極設置部
１１４：電位計測部
１１５：制御部
１１６：記憶部
１１７：出力部
１１８：読み書き部
１１９：ポンプ
１２０：Ｎａ検出カートリッジ
１２１：Ｋ検出カートリッジ
１２２：Ｃｌ検出カートリッジ
１２３：基準電位カートリッジ
１２４：温度制御デバイス
１２５：温度センサ

Claims (13)

  1. 　溶液に含まれるイオンの濃度を測定するイオン濃度測定装置であって、
    　前記濃度に応じて第１電位を生成するイオン検出素子、
    　前記第１電位を出力する第１電極、
    　データを記憶するメモリ、
    　前記メモリに対してデータを書き込みまたは前記メモリからデータを読み取るリーダライタ、
    　前記第１電位を用いて前記濃度を算出する制御部、
    　を備え、
    　前記イオン検出素子と前記メモリは、第１カートリッジの中に収容されており、
    　前記メモリは、通常の電力が供給される通常モードと、電力の供給が抑制される待機モードを備え、
    　前記制御部は、前記第１電極が出力する前記第１電位に対応する電位値を前記制御部が取得する電位計測期間を除いた期間であるメモリアクセス期間において、前記メモリを通常モードに設定し、
    　前記制御部は、前記メモリアクセス期間が完了すると、前記メモリを待機モードに設定する
    　ことを特徴とするイオン濃度測定装置。
  2. 　請求項１に記載のイオン濃度測定装置において、
    　前記制御部は、前記待機モードにおいて、前記メモリに対する電力供給を遮断することを特徴とするイオン濃度測定装置。
  3. 　前記イオン濃度測定装置はさらに、
    　前記イオン検出素子の周辺温度を測定する温度センサ、
    　前記温度センサによる検出結果にしたがって前記イオン検出素子の周辺温度を調整する温度制御デバイス、
    　を備えることを特徴とする請求項１記載のイオン濃度測定装置。
  4. 　前記制御部は、前記電位計測期間を除いた温度制御期間において、前記温度センサと前記温度制御デバイスに対して電力を供給し、
    　前記制御部は、前記温度制御期間が完了すると、前記温度センサと前記温度制御デバイスに対する電力供給を遮断する
    　ことを特徴とする請求項３記載のイオン濃度測定装置。
  5. 　前記リーダライタは、前記メモリに対して、
    　　前記濃度の算出結果、
    　　前記濃度を算出した日時、
    　　前記イオン検出素子の識別子、
    　　前記イオン検出素子の製造日、
    　　前記イオン検出素子の有効期限、
    　　前記イオン検出素子のキャリブレーション工程における前記濃度の算出結果、
    　　前記濃度の算出結果が基準範囲内に収まっていなかったことを示すアラーム履歴、
    　のうち少なくともいずれかを書き込む
    　ことを特徴とする請求項１記載のイオン濃度測定装置。
  6. 　前記イオン濃度測定装置はさらに、前記イオン検出素子が生成する電位と前記イオン検出素子の温度との間の対応関係を記述した特性データを記憶する記憶部を備え、
    　前記制御部は、前記温度センサによる検出結果を用いて前記特性データを参照することにより、前記濃度を算出する
    　ことを特徴とする請求項３記載のイオン濃度測定装置。
  7. 　前記制御部は、前記温度センサが検出した前記イオン検出素子の周辺温度が高いほど、前記メモリに対する書込速度を下げることにより、前記メモリに対してデータを書き込むときにおける前記メモリの発熱量を抑制する
    　ことを特徴とする請求項３記載のイオン濃度測定装置。
  8. 　前記制御部は、前記メモリアクセス期間において前記メモリに対してデータを書込完了することができなかった場合は、その書き込むことができなかったデータを一時的に保持しておき、次に前記メモリアクセス期間が到来したときその書き込むことができなかったデータを前記メモリに対して書き込む
    　ことを特徴とする請求項１記載のイオン濃度測定装置。
  9. 　前記温度センサと前記温度制御デバイスは、前記第１カートリッジのなかに収容されている
    　ことを特徴とする請求項３記載のイオン濃度測定装置。
  10. 　前記第１カートリッジはさらに、前記イオン検出素子および前記第１電極と電気的に接触したゲルを収容しており、
    　前記第１カートリッジはさらに、前記溶液を流通させて前記イオン検出素子と流体接触させる貫通穴を有する
    　ことを特徴とする請求項１記載のイオン濃度測定装置。
  11. 　前記第１カートリッジは、前記イオン濃度測定装置に対して着脱自在に構成されている　ことを特徴とする請求項１記載のイオン濃度測定装置。
  12. 　前記イオン濃度測定装置はさらに、
    　第２電位を出力する第２電極を収容した第２カートリッジ、
    　前記第１電位と前記第２電位との間の電位差を測定する電位計測部、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記電位差を用いて前記濃度を算出する
    　ことを特徴とする請求項１記載のイオン濃度測定装置。
  13. 　前記イオン濃度測定装置はさらに、
    　Ｎａイオンの濃度に応じて電位を生成するＮａイオン検出素子を収容したＮａイオン検出カートリッジ、
    　Ｋイオンの濃度に応じて電位を生成するＫイオン検出素子を収容したＫイオン検出カートリッジ、
    　Ｃｌイオンの濃度に応じて電位を生成するＣｌイオン検出素子を収容したＣｌイオン検出カートリッジ、
    　を備えることを特徴とする請求項１記載のイオン濃度測定装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093252A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Jokoh Co Ltd 電解質分析装置の温調システム
WO2011034170A1 (ja) 2009-09-18 2011-03-24 日立化成工業株式会社 イオン選択性電極カートリッジ
JP2011203252A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Eci Technology Inc エッチング剤溶液中のケイ素濃度の分析
JP2013512447A (ja) * 2009-12-01 2013-04-11 オックスフォード ナノポール テクノロジーズ リミテッド 生化学分析機器
WO2017029893A1 (ja) 2015-08-20 2017-02-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ イオン濃度測定装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT398132B (de) * 1991-02-15 1994-09-26 Avl Verbrennungskraft Messtech Vorrichtung zur messung der konzentration eines reagens
US5453171A (en) * 1992-03-10 1995-09-26 The Board Of Regents Of The University Of Michigan Heparin-selective polymeric membrane electrode
DE4228609C1 (de) * 1992-08-28 1994-01-20 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Messung von Ionenkonzentrationen in Lösungen
GB9423435D0 (en) * 1994-11-19 1995-01-11 Belford Rona E Solid state ion selective sensors: Conductimetric sensors using A.C. impedance and or admittance techniques as an alternative to potentiometric electrodes
KR100236175B1 (ko) * 1995-12-29 1999-12-15 이구택 이온선택성 전극을 사용한 탈지공정의 알카리농도 자동측정및 제어방법
US6743635B2 (en) * 2002-04-25 2004-06-01 Home Diagnostics, Inc. System and methods for blood glucose sensing
NO317905B1 (no) * 2002-09-11 2004-12-27 Thin Film Electronics Asa Fremgangsmate for a operere ferroelektrisk eller elektret minneinnretning og en innretning av denne art
JP2004191177A (ja) * 2002-12-11 2004-07-08 Materials & Energy Research Institute Tokyo Ltd 水素化ホウ素イオン濃度の測定方法及び測定装置
JP2007058593A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 Sharp Corp 情報処理装置
CN102597757A (zh) * 2009-09-18 2012-07-18 日立化成工业株式会社 自动分析装置
CN104569112A (zh) * 2015-01-06 2015-04-29 安徽科微智能科技有限公司 基于离子选择性电极的水质离子浓度连续在线检测方法
US10488361B2 (en) * 2016-08-26 2019-11-26 Trividia Health, Inc. Capacitive autocoding

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093252A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Jokoh Co Ltd 電解質分析装置の温調システム
WO2011034170A1 (ja) 2009-09-18 2011-03-24 日立化成工業株式会社 イオン選択性電極カートリッジ
JP2013512447A (ja) * 2009-12-01 2013-04-11 オックスフォード ナノポール テクノロジーズ リミテッド 生化学分析機器
JP2011203252A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Eci Technology Inc エッチング剤溶液中のケイ素濃度の分析
WO2017029893A1 (ja) 2015-08-20 2017-02-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ イオン濃度測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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