WO2020044958A1

WO2020044958A1 - カルシウムイオン濃度測定装置

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Publication number: WO2020044958A1
Application number: PCT/JP2019/030519
Authority: WO
Inventors: 理伽内海; 学芝田
Original assignee: 株式会社堀場アドバンスドテクノ
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2020-03-05
Also published as: CN112639457A; EP3842795A4; JPWO2020044958A1; EP3842795A1; TW202009481A; US20220026450A1; US11852638B2; JP2023165024A; JP7436368B2

Abstract

温度の影響を受けることなく、採血したその場で、家畜の血中のカルシウムイオン濃度を精度良く測定することができるカルシウムイオン濃度測定装置を提供する。家畜の血中カルシウムイオン濃度を測定するカルシウムイオン濃度測定装置であって、カルシウムイオンに対して選択的に反応する応答膜と、該応答膜によって外部から仕切られた空間内に収容された内部液と、当該内部液に接触するように設けられた内部極とを備え、前記内部液の等温交点が、家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に設定されている可搬型カルシウムイオン濃度測定装置とした。

Description

カルシウムイオン濃度測定装置

　本発明は、血液中に含まれるカルシウムイオン濃度を測定するカルシウムイオン濃度測定装置に関するものである。

　血液中に含まれるカルシウムイオン濃度は比較的低濃度であるので、特許文献１に示すような、従来のカルシウムイオン濃度測定装置を用いて測定しようとすると、採取した家畜の血液を、実験室内に輸送して血液の温度を一定に保つ必要がある。さらに気温を一定に保った実験室内に設置された据え置き型の測定装置を用いてカルシウムイオン濃度を測定している。

　しかしながら、このような従来の測定では、試料の温度や室温を調節する設備が必要であることに加えて、実験室に血液を輸送し、血液の温度が一定になって測定値が安定してからカルシウムイオン濃度を測定する必要があるので、測定に時間がかかってしまうという問題がある。

　血液を実験室に輸送せず、採血現場で血液中のカルシウムイオン濃度を測定する装置も考えられてはいるが、家畜の血液の温度及び測定温度を一定に保つための温調装置を内蔵すると大型化し、測定コストが高くなりやすい。

特開２００７－０２４５４４号公報

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、温度の影響を受けにくくし、採血したその場で、家畜の血中のカルシウムイオン濃度を精度良く測定することができるカルシウムイオン濃度測定装置を提供することを目的とするものである。

　すなわち、本発明に係るカルシウムイオン濃度測定装置は、家畜の血中カルシウムイオン濃度を測定するものであって、カルシウムイオンに対して選択的に反応する応答膜と、該応答膜によって外部から仕切られた空間内に収容された内部液と、当該内部液に接触するように設けられた内部極とを備え、前記内部液の等温交点が、家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に設定されていることを特徴とするものである。

　このように構成したカルシウムイオン濃度測定装置によれば、前記内部液の等温交点が、家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に設定されているので、家畜の体温や気温（周囲温度、周囲環境）などによる温度影響を最小限に抑えることができる。

　その結果、測定結果への温度影響を受けにくくし、採血した場所ですぐに家畜の血中カルシウムイオン濃度を精度良く測定することができる。
　また、血液の温度及び測定温度を一定に保つための装置や設備が不要であるので、測定にかかるコストを低く抑えることができる。

　本発明の具体的な実施態様としては、前記等温交点が、０．１ｍＭ以上２０ｍＭ以下であるものを挙げることができる。
　前記応答膜を覆う蓋体を備えているカルシウムイオン濃度測定装置であれば、屋外などでカルシウムイオン濃度を測定する場合であっても紫外線による影響を抑えて、より精度良く家畜の血中のカルシウムイオン濃度を測定することができる。

　前記可搬型カルシウムイオン濃度測定装置と、校正液と、洗浄液とを備える可搬型カルシウムイオン濃度測定キットとしておけば、カルシウムイオン濃度測定に必要な校正液や洗浄液等が予め用意されているので、家畜の血中カルシウムイオン濃度を採血した場所で簡単に測定することができる。

　前記校正液のイオン強度が、家畜の血液のイオン強度の範囲内に設定されている可搬型カルシウムイオン濃度測定キットとすれば、前記校正液のイオン強度を家畜の血液中のイオン強度に近いものとすることができるので、測定結果へのイオン強度の影響を抑えて、血中のカルシウムイオン濃度をより正確に測定することができる。

　前記洗浄液が、タンパク質分解酵素を含むものである可搬型カルシウムイオン濃度測定キットであれば、前記カルシウムイオン濃度測定装置の前記応答膜や液絡部等へのタンパク質等の付着を抑えることができる。

　内部液の等温交点が、家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に設定されているので、家畜の体温や気温などによる温度影響を最小限に抑えることができる。その結果、測定結果への温度影響を受けにくく、採血した場所で家畜の血中カルシウムイオン濃度を精度良く測定することができる。

　採血してすぐに家畜の血中カルシウムイオン濃度を測定することができるので、血中のカルシウムイオン濃度が低下しており、低カルシウム血症の疑いのある家畜に対して、迅速な処置を行うことが可能である。

本発明の一実施形態に係る可搬型カルシウムイオン濃度測定装置の全体模式図。本実施形態における可搬型カルシウムイオン濃度測定装置のセンサ部の構造を示す模式図。本実施形態における可搬型カルシウムイオン濃度測定装置のセンサ部の校正を示す模式図。本実施形態に係る可搬型カルシウムイオン濃度測定キットの模式図。本実施形態に係る可搬型カルシウムイオン濃度測定キットを使用したカルシウムイオン濃度測定方法を表すフロー図。本発明の一実施例におけるカルシウムイオン濃度測定結果を示す表。本発明の第１の実施例におけるカルシウムイオン濃度測定結果を示す表。本発明の第２の実施例におけるカルシウムイオン濃度測定結果を示すグラフ。

１００・・・カルシウムイオン濃度測定装置
１２・・・内部極
１３・・・内部液
１４・・・応答膜
２００・・・カルシウムイオン濃度測定キット
Ｌ，Ｈ・・・校正液
Ｗ・・・洗浄液

　以下に、本発明の一実施形態に係るカルシウムイオン濃度測定装置１００について図を参照しながら説明する。

　例えば、乳牛の飼育では、カルシウム不足が進むと様々な疾患を引き起こす原因になり、牛乳の生産や繁殖等に深刻な影響が出るおそれがある。

　そこで、定期的に血液に含まれるカルシウムイオン濃度を測定して、血中カルシウムイオン濃度が所定の値よりも低くなっている個体に対しては、カルシウム剤の投与等の処置を施す必要がある。

　このような健康管理は、乳牛に限らず、ウシ、ウマ、ブタ、ヤギ、ヒツジ、ニワトリ、イヌ、ネコ、ハムスター、インコ等の畜産動物やペットを含む様々な家畜においても同様に重要である。

　本実施形態に係るカルシウムイオン濃度測定装置１００は、前述したような家畜の健康管理のために血中カルシウムイオン濃度を採血したその場で測定するための可搬型のカルシウムイオン濃度測定装置１００である。

＜本実施形態に係るカルシウムイオン濃度測定装置の構成＞
　このカルシウムイオン濃度測定装置１００は、図１に示すように、持ち運んで使用することができる可搬型のものである。

　カルシウムイオン濃度測定装置１００は、イオン選択性電極である測定電極１と比較電極２が一体となった複合型のものであり、試料と接触させることで試料中のカルシウムイオンを検出するセンサ部３と、該センサ部３によって検出されたカルシウムイオンの濃度を算出する算出部と、これらセンサ部３及び算出部を収容するケーシング４とを備えるものである。

　ケーシング４は、ユーザーが片手で握ることができる太さの細長い筒状の形状のものであり、全体の長さが手のひらに収まる程度のサイズのものである。

　このケーシング４には、算出部によって算出されたカルシウムイオン濃度やカルシウムイオン濃度測定装置１００の状態を表示する表示部５や、カルシウムイオン濃度測定装置１００を操作するための操作ボタン等が備えられた操作部６等が設けられている。

　前記算出部は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えた情報処理回路が、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従ってＣＰＵや周辺機器が協働することによりその機能を発揮するように構成されている。

　センサ部３は、その表面に、カルシウムイオンを検出する測定電極１と、基準電極を得るための比較電極２とを備えた平面センサである。

　測定電極１は、基板１１と、該基板１１上に形成された測定電極用内部極１２と、測定電極用内部極１２に接するように配置されたゲル状又は液状の測定電極用内部液１３と、該測定電極用内部液１３を介して測定電極用内部極１２と電気的に接続された応答膜１４とを備えるものである。

　比較電極２は、比較電極用内部極２１と、液絡部２２と、これら比較電極用内部極２１及び液絡部２２の両方に接するように配置された比較電極用内部液２３とを備えるものである。

　これら測定電極１及び比較電極２について、図２及び図３を用いて、以下により詳細に説明する。

　平面センサであるセンサ部３は、図２及び図３に示すように、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の電気絶縁性を有する材料からなり、互いに積層された３枚の基板１１a、１１ｂ、１１ｃを備えている。

　各基板１１a、１１ｂ、１１ｃの一部は円弧状に形成してあり、最上層の第３基板１１ｃと中層の第２基板１１ｂとは平面形状（外形）が同一で、下層の第１基板１１aは基板１１ｂ、１１ｃとは円弧状部分は同形であるが、その反対側はこれらよりもやや長くしてある。また、第３基板１１ｃの周縁を囲むように、被検液ホルダ７が設けられている。

　第１基板１１aには、その上面に所定の前処理を施した後、例えばＡｇペーストをシルクスクリーン印刷等することにより導電部１１１、１１２、１１３、１１４が形成してあると共に、円形の貫通孔８１が形成されている。

　そして、導電部１１１、１１２、１１３、１１４は次のように加工されている。すなわち、一方の外側の導電部１１１の先端はＡｇＣｌで被覆されて円形の測定電極用内部極１２が形成され、また、他方の外側の導電部１１４の先端もＡｇＣｌで被覆されて基板１１aの一方の側端部に位置する細長い形状の比較電極用内部極２１が形成されている。

　内側の二つの導電部１１２、１１３の先端にわたってサーミスタ等の温度補償素子９が設けられている。そして、各導電部１１１、１１２、１１３、１１４の他の部分はそのままリード部を構成している。

　第２基板１１ｂには、貫通孔８１に対応する位置に形成されたこれと同径の貫通孔８２と、測定電極用内部極１２に対応する位置に形成された、これらよりやや大径の貫通孔８３と、温度補償素子９に対応する位置に形成された、これとほぼ同寸の矩形状の貫通孔８４とが、それぞれ設けられている。更に、比較電極用内部極２１に対応する側端部に細長い切欠き部８５が形成してある。

　第３基板１１ｃには、貫通孔８１、８２に対応する位置にこれと同径の貫通孔８６と、貫通孔８３に対応する位置に形成された、これらよりやや大径の貫通孔８７と、貫通孔８４に対応する位置に形成された、これと同寸の貫通孔８８とが、それぞれ設けられている。更に、切欠き部８５に対応する位置にこれと同寸の切欠き部８９が形成してある。

　基板１１a、１１ｂ、１１ｃのそれぞれ対応する位置に形成された貫通孔８１、８２、８６には、これらを挿通するようにポリエチレン製の多孔質体２２１からなる比較電極２の液絡部２２が装填されている。当該液絡部２２は、最上層の第３基板１１ｃの上面とほぼ面一になるようにして装填してある。

　第２基板１１ｂに形成された貫通孔８３内には、測定電極用ゲル状内部液１３が装填されている。

　当該ゲル状内部液１３は、例えばＫＣｌを含むｐＨ緩衝液に、カルシウムイオンを加えてなる内部液に、更にゲル化剤として寒天とゲル蒸発防止剤としてグリセリンとを添加して円盤状に形成してものである。なお、内部液の塩化物イオン濃度は３．３Ｍに調整してある。

　このゲル状内部液１３は、その上面が第２基板１１ｂの上面よりやや突出した状態で貫通孔８３内に装填されており、この貫通孔８３を介して第１基板１１ａの上面に形成された測定電極用内部極１２と接触している。

　第３基板１１ｃに形成された貫通孔８７内には、円盤状に形成されたカルシウムイオン応答膜１４が装填されており、ゲル状内部液１３に接触すると共に、第３基板１１ｃの上面とほぼ面一になるように固定してある。

　カルシウムイオン応答膜１４は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）に可塑剤とカルシウムイオノフォアを加えた後、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の有機溶媒で溶解したものを、ポッティングやインクジェット印刷法等によって、貫通孔８７内に充填し、その後、加熱して有機溶媒を蒸発させて固体状のカルシウムイオン応答膜１４に形成した半透性のものである。

　比較電極用ゲル状内部液２３は、ケーシング４において最下層の第１基板１１ａの下方から最上層の第３基板１１ｃの上方にわたって設けられている。

　比較電極用ゲル状内部液２３の上部及び下部は、基板１１a、１１ｂ、１１ｃの比較電極２の内部極２１側の側部とケーシング４との間の隙間を介して互いに連通するように装填されており、比較電極用内部極２１の表面及び液絡部２２の下端部と接触している。

　比較電極用ゲル状内部液２３は、ＫＣｌを含むｐＨ緩衝液に、カルシウムイオンを加えてなる内部液にゲル化剤として寒天とゲル蒸発防止剤としてグリセリンとを添加したものである。

　しかして、測定電極用ゲル状内部液１３及び比較電極用ゲル状内部液２３は、いずれもカルシウムイオン濃度に対する等温交点が家畜の血液に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に含まれるようにしてある。

　この実施形態での等温交点とは、測定温度が変化しても、応答膜１４の膜電位に変動がないときの測定電極１及び比較電極２の内部液中の測定対象イオンのイオン活量（イオン濃度）のことである。

　家畜の血中カルシウムイオン濃度は、０．１ｍＭ以上２０．０ｍＭ以下であるので、本実施形態では、測定電極用内部液１３及び比較電極用内部液２３のそれぞれのカルシウムイオン濃度を１．０ｍＭに設定してある。

　その上で、測定電極用内部液１３及び比較電極用内部液２３の塩化物イオン濃度が３．３Ｍになるように、測定電極用内部液１３及び比較電極用内部液２３に添加される塩化カルシウム及び塩化カリウムの量を調節している。

　なお、本実施形態のカルシウムイオン濃度測定装置１００では、測定範囲を０．１ｍＭ以上５．０ｍＭ以下に設定してある。

＜本実施形態に係るカルシウムイオン濃度測定キットの構成＞
　本実施形態では、図４に示すように、前述した可搬型のカルシウムイオン濃度測定装置１００と、このカルシウムイオン濃度測定装置１００の校正に使用する校正液Ｌ、Ｈと、センサ部３を洗浄する洗浄液Ｗと、これらを内部に収容して持ち運ぶためのキャリングケースＣとを備えたカルシウムイオン濃度測定キット２００として構成してある。

　この測定キット２００のカルシウムイオン濃度測定装置１００以外の各構成要素について以下に説明する。

　校正液Ｌ、Ｈは、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどを含むものであり、そのイオン強度は、家畜の血液のイオン強度の範囲内に設定されている。
　具体的には、校正液Ｌ、Ｈのイオン強度は、およそ０．０９０以上０．１６０以下になるように設定してある。

　校正液Ｌ、Ｈは、２種類用意されており、これら２種類の校正液Ｌ及びＨのカルシウムイオン濃度は互いに異なるように設定されている。

　カルシウムイオン濃度が低い方の校正液（低濃度校正液Ｌ）は、例えば、ｐＨが中性に調整された緩衝液と、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどを含有するものであり、そのカルシウムイオン濃度が、例えば、１．２０ｍＭ以上１．３０ｍＭ以下に設定してある。

　低濃度校正液Ｌに含まれるその他のイオン濃度は、例えば、ナトリウムイオンが１３０．００ｍＭ以上１７０．００ｍＭ以下、カリウムイオンが４．００ｍＭ以上６．００ｍＭ以下、ｐＨが７．２０以上７．５０以下となるように設定してある。
　その上で、低濃度校正液Ｌのイオン強度は、例えば、０．１４以上０．１６以下になるように設定してある。

　カルシウムイオン濃度が高い方の校正液（高濃度校正液Ｈ）は、例えば、ｐＨが中性に調整された緩衝液と、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどを含有するものであり、そのカルシウムイオン濃度が、例えば、２．４５ｍＭ以上２．５５ｍＭ以下に設定してある。

　高濃度校正液Ｈに含まれるその他のイオン濃度は、例えば、ナトリウムイオンが８０．００ｍＭ以上１２０．００ｍＭ以下、カリウムイオンが１．７０ｍＭ以上１．９０ｍＭ以下、ｐＨが６．７０以上７．００以下となるように設定してある。
　その上で、低濃度校正液Ｈのイオン強度は、例えば、０．０９０以上０．１１以下になるように設定してある。

　これら２種類の校正液Ｌ、Ｈは、いずれも５℃～３０℃で製造から３０ヶ月程度は保管できるようにしてある。

　洗浄液Ｗは、試料である血液などに起因する汚れがカルシウムイオン濃度測定装置１００のセンサ部３に付着することを抑えるものであり、タンパク質分解酵素を含有するものである。
　また、洗浄液Ｗは、応答膜１４の性能に悪影響を与える可能性がある界面活性剤を含まない組成にしてある。

　この洗浄液Ｗには、さらに、ｐＨが中性に調整された緩衝液と、血液中の血球等を溶血させるための高濃度の塩と、微生物の繁殖を抑える防腐剤などが含有されている。

　緩衝液は、例えば、０．５重量％以上１．０重量％以下のトリス緩衝液や、リン酸緩衝液等の中性緩衝液であれば特に限定されない。

　塩は、洗浄液の塩濃度を血球が溶血する０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲まで向上させることが出来るものであれば良く、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなど様々なものを適宜使用することができる。

　タンパク質分解酵素の添加量は、例えば、０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲であれば良い。

　防腐剤も特に限定されないが、洗浄液を５℃～３０℃で２０ヶ月程度保管しても使用に問題がない程度に、微生物の繁殖を抑えることができるものが好ましい。

　キャリングケースＣは、前述したものに加えて、電池Ｖや洗浄液用の洗びんＢ、取扱説明書などを内部に収容できるものであり、片手で楽に持ち運びができるように取っ手が設けてある、幅が３０ｃｍ、高さが２０ｃｍ、奥行きが１０ｃｍ程度のものである。

＜本実施形態に係る血中カルシウムイオン濃度の測定方法＞
　以下に、前述した可搬型のカルシウムイオン濃度測定キット２００を使用した、家畜の血中カルシウムイオン濃度の測定方法について図５を参照して説明する。

　まず、カルシウムイオン濃度測定キット２００を牧場等の家畜を飼育している現場に持っていき、カルシウムイオン濃度測定装置１００の電源を入れる。

　測定準備として、まず初めにカルシウムイオン濃度測定装置１００のセンサ部３を洗浄液で洗浄する（Ｓ１）。

　次に、校正液Ｌ、Ｈを用いてカルシウムイオン濃度測定装置１００を校正する。本実施形態では、構成は２点校正としている。

　校正を始めるには、まず操作部６に設けられた校正ボタン６１を押す。
　校正ボタン６１を押すと、低濃度校正液Ｌをセンサ部３に滴下するよう表示部５に指示が表示される。ユーザーはこの指示に従って、センサ部３の液絡部２２と応答膜１４とを覆い、被験液ホルダからあふれない量の低濃度校正液Ｌを滴下し、校正ボタン６１を押す（Ｓ２）。１点目の校正が終了した旨が表示部５に表示された後に、一度センサ部３を洗浄液Ｗで洗浄し、ティッシュなどで水分を除去する（Ｓ３）。
　なお、校正が終了した後とは、ここでは校正と校正との間のことである。

　次に、高濃度校正液Ｈをセンサ部３に滴下するよう表示部５に指示が表示される。ユーザーはこの指示に従って、センサ部３の液絡部２２と応答膜１４とを覆い、被験液ホルダからあふれない量の高濃度校正液Ｈを滴下し、校正ボタン６１を押す（Ｓ４）。

　このとき２点で測定された電位差の、これら２つの校正液Ｌ、Ｈ中のカルシウムイオン濃度の差から算出される理論電位差に対するずれが所定の閾値を越えていれば、表示部５に警告が表示され、ユーザーにセンサ部３の交換時期であることを通知するようにしてある（Ｓ５）。もし、センサ部３の交換時期であることを通知する警告が表示された場合には、センサ部３を交換（Ｓ６）した後、再度前述の２点校正を行う。

　前述のずれは、例えば、２点間の測定電位差を、２点間の理論電位差に対する比率を１００分率として表したときに、２点間の測定電位差を表す百分率と、２点間の理論電位差をあらわす１００分率との差の絶対値に対して設定することができ、本実施形態では前述の閾値を±２０％に設定している。

　一方、前述のずれが所定の閾値以下であり、校正が問題なく終了した場合には、表示部５に校正が完了した旨が表示される（Ｓ５）。なお、ここでの校正が終了した後とは、ここでは校正と測定との間のことである。
　この場合には、センサ部３を洗浄液Ｗで洗浄し、ティッシュなどで拭き取ることによりセンサ部３の水分を除去（Ｓ７）した後に、試料のカルシウムイオン濃度を測定する（Ｓ８）。なお、洗浄は、測定と測定との間だけでなく、測定と次の校正との間に行われるものとしても良い。

　試料としては、例えば、獣医等が採取したウシの全血を用いる。ウシの全血をそのまま測定に使用すると途中で血液が凝固してしまうので、採取した全血に、その場ですぐにヘパリンリチウム等からなる抗凝固剤を添加する。具体的には、予めヘパリンリチウムを含有する抗凝固剤を入れた採血容器に採血した家畜の血液を入れて混合すればよい。

　抗凝固剤を添加したウシの全血を、採取したその場でセンサ部３の液絡部２２と応答膜１４とを覆うようにセンサ部３に滴下する。この状態で、操作部６に設けられた測定ボタン６２を押すと、測定が開始される。測定値が安定すると表示部５にその旨及びカルシウムイオン濃度が表示され、カルシウムイオン濃度測定が終了する。このとき、カルシウムイオン濃度は小数点以下１桁まで表示されるようにしてある。

　表示部５に表示されるカルシウムイオン濃度の表示は、目的に応じて小数点以下を切り捨てたり、小数点以下２桁を表示したりすることもでき、表示形式は、操作部６のボタンで操作することによりユーザーが自由に切り替えることが出来るようにしてある。

　１つの試料の測定が完了したら、センサ部３を洗浄液Ｗで洗浄し、水分を除去（Ｓ９）した後に、次のサンプルを測定する。

＜本実施形態の効果＞
　このように構成された可搬型カルシウムイオン濃度測定装置１００及びキット２００によれば、以下のような効果を奏することができる。

　測定電極用内部液１３及び比較電極用内部液２３の等温交点を家畜の血液中のカルシウム濃度の範囲内に設定しているので、測定値への温度の影響を抑えることができる。そのため、家畜の体温による試料の温度や、気温などの影響を受けにくく、採血をしたその場で、血中のカルシウムイオン濃度を精度良く測定することができる。

　試料の温度をコントロールしながらカルシウムイオン濃度を測定する必要がないので、採血した試料を輸送したり、温度をコントロールできる高価な測定装置を使用したりする必要がなく、測定コストを従来の三分の一以下に抑えることができる。

　カルシウムイオン濃度測定装置１００の大きさがユーザーの手のひらに収まる程度のものであり、かつセンサ部３が液膜式の平面センサであるので、測定に必要な試料の量を減らすことができる。
　また、カルシウムイオン濃度測定装置１００が、センサ部３の周囲に被験液ホルダ７が設けられており、血液試料を収容する容器を別に用意する必要がない。
　図２や図３では省略されているが、図４に符号８で示されているように、センサ部３を覆う蓋体８が設けられているので、特に屋外などでカルシウムイオン濃度を測定する場合の紫外線による影響を抑えて、より精度良く家畜の血中のカルシウムイオン濃度を測定することができる。

　カルシウムイオン濃度測定装置１００と、校正液Ｌ、Ｈと、洗浄液Ｗと、これらを収容するキャリングケースＣとを備えたカルシウムイオン濃度測定キット２００としているので、校正液Ｌ、Ｈや洗浄液Ｗを予め用意する手間を省くことができる。

　また、校正液Ｌ、Ｈや洗浄液Ｗを５℃～３０℃で保管することが可能であるので、これらをキャリングケースＣに入れたまま、カルシウムイオン濃度測定装置１００とともに保管しておくことも可能である。

　カルシウムイオン濃度測定装置１００と、校正液Ｌ、Ｈと、洗浄液ＷとをキャリングケースＣに入れて一緒に持ち運べるので、家畜が飼育されている厩舎や野外の牧場などに持ち運んで、家畜から血液を採取したその場ですぐに血中カルシウムイオン濃度を測定することができる。

　校正液Ｌ、Ｈのイオン強度が、家畜の血液のイオン強度の範囲内に設定されているので、カルシウムイオン濃度測定装置１００を精度良く校正することができる。

　洗浄液Ｗが塩を含んでいるので、家畜の血液中の血球を浸透圧によって破壊して、溶血させることができる。また、洗浄液Ｗが、さらにタンパク質分解酵素を含有しているので、血液中のタンパク質を分解することができる。その結果、血液の粘度を下げて、センサ部３への血液による汚れの付着を抑えることができる。
　また、校正が終了した後や測定が終わった後など、センサ部３が校正液や試料と触れる度に、センサ部３を毎回洗浄液Ｗで洗浄するようにしているので、センサ部３を毎回洗浄液Ｗで洗浄せずに、水等で洗浄する場合に比べて汚れがより付着しにくく、センサ部３の寿命より長く保つことができる。

　校正ボタン６１を押せば、２点校正をするよう表示部５にガイド表示がされるようにしてあるので、キット２００の使用になれていないユーザーでも簡単に精度良くカルシウムイオン濃度測定装置１００を校正することができる。

　抗凝固剤としてヘパリンリチウムを使用すれば、ヘパリンリチウムは血中の電解質濃度に影響を与えないので、血中のカルシウムイオン濃度をより正確に測定することができる。

＜本発明に係るその他の実施形態＞
　本発明は前記実施形態に限られたものではない。
前述した内部液のカルシウムイオンに対する等温交点は、０．１ｍＭ以上２０ｍＭ以下、０．１ｍＭ以上１０ｍＭ以下、０．１ｍＭ以上５ｍＭ以下、０．１ｍＭ以上４ｍＭ未満、０．５ｍＭ以上５ｍＭ以下、より好ましくは０．５ｍＭ以上２ｍＭ以下であれば良い。

　等温交点は、測定電極及び比較電極の内部液中の測定対象イオン及び塩化物イオンのイオン活量によって変動するものである。そこで、内部液のカルシウムイオン濃度を家畜の血中カルシウムイオン濃度の範囲に含まれるようにする以外にも、前述したイオン活量を調整することによって等温交点が家畜の血中カルシウムイオン濃度の範囲に含まれるように調整しても良い。

　低濃度校正液に含まれるカルシウムイオン濃度は、０．５０ｍＭ以上１．５ｍＭ以下、１．００ｍＭ以上１．５０ｍＭ以下、より好ましくは、１．２０ｍＭ以上１．３０ｍＭ以下であればよい。
　高濃度校正液に含まれるカルシウムイオン濃度は、２．００ｍＭ以上６．００ｍＭ以下、２．５０ｍＭ以上５．００ｍＭ以下、より好ましくは、２．４５ｍＭ以上２．５５ｍＭ以下であればよい。
　また、これら低濃度校正液及び高濃度校正液に含まれるカルシウムイオン以外のナトリウムイオン、カリウムイオン、ｐＨなどについても各校正液全体としてのイオン強度が家畜の血液のイオン強度の範囲内に含まれるようにさえすれば、適宜変更することが可能である。
　具体的には、例えば、低濃度校正液に含まれるナトリウムイオン濃度は、０．０１ｍＭ以上２００ｍＭ以下、０．０１ｍＭ以上１７０．００ｍＭ以下、より好ましくは、１００．００ｍＭ以上１７０．００ｍＭ以下であればよい。低濃度校正液に含まれるカリウムイオン濃度は、０．０１ｍＭ以上１５０ｍＭ以下、４．００ｍＭ以上１４０ｍＭ以下、より好ましくは４．００ｍＭ以上６．００ｍＭ以下であればよい。
　高濃度校正液に含まれるナトリウムイオン濃度は、０．０１ｍＭ以上３００ｍＭ以下、０．０１ｍＭ以上２５０．００ｍＭ以下、より好ましくは、８０．００ｍＭ以上１２０．００ｍＭ以下であればよいであればよい。高濃度校正液に含まれるカリウムイオン濃度は、０．０１ｍＭ以上１５０ｍＭ以下、１．００ｍＭ以上１３１ｍＭ以下、より好ましくは１．６０ｍＭ以上２．００ｍＭ以下であればよい。
　また、校正液Ｌ、Ｈを家畜の血液の組成により近づけるために、校正液Ｌ、Ｈには、前述したイオン以外にも、例えば、マグネシウムイオン、塩化物イオン、炭酸水素イオン、リン酸水素イオン、硫酸イオンなどが含有されていてもよい。
　これら各イオンの含有量については、家畜の血液の組成にならって、およそ以下のように設定されていればよい。
　マグネシウムイオン濃度は、例えば、ナトリウムイオン濃度の１００分の１程度としてあればよい。
　塩化物イオン、炭酸水素イオン、リン酸水素イオン、硫酸イオンなどの負の電荷を持つイオンについては、負の電荷をもつイオン全体を１００とすると、例えば、塩化物イオンの濃度が７８．５、炭酸水素イオンの濃度が１６．７、リン酸水素イオンの濃度が２．４、硫酸イオンの濃度が２．４程度となるようにしてあればよい。
　これら各種イオンを含有する低濃度校正液及び高濃度校正液のイオン強度は、家畜の血液のイオン強度の範囲内に含まれるようにしてあればよく、０．０１０以上０．５００以下、０．０５０以上０．３００以下、より好ましくは０．０７０以上０．２２０以下であればよい。

　前記実施形態では、センサの交換時期であることを警告するときの所定の閾値を２０％としていたが、この閾値は、例えば、５％以上３０％以下の範囲であればよく、測定の目的によって適宜選択できるようにしておいてもよい。また、２点間の測定電位差及び２点間の理論電位差を百分率で表したものに限らず、これらの電位差間のずれについて閾値が設けられているようにすればよい。

　カルシウムイオン濃度測定装置は、平面センサ型のものに限らず、ケーシング４の先端部から突出するように設けられたセンサ部を試料に浸して使用するようなものであっても良い。

　校正は前述したような２点校正に限らず、３点校正としても良いし、１点校正としても良い。

　可搬型カルシウムイオン濃度測定キットが、予めヘパリンリチウムを含有する抗凝固剤を入れた採血容器を備えるものとしてもよい。
　その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。

　以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限られるものではない。

＜実施例１＞
　前記実施形態で、詳述したカルシウムイオン濃度測定装置及びカルシウムイオン濃度測定キットを使用して、測定結果に対する温度変化の影響について以下の実験を行った。具体的な実験手順は以下の通りである。

　試料としては、ヘパリンリチウム採血管に採取されたヒトの血液を使用した。
　同じ採血管から取り出した試料を、それぞれ恒温槽で５℃、２５℃、３７℃にしておき、それぞれの温度の試料を測定する室温もそれぞれの試料の温度にあわせて５℃、２５℃、３７℃にしておいた。

　カルシウムイオン濃度測定装置をキットに備え付けの校正液を使用して前述したそれぞれの室温で２点校正し、その後、カルシウムイオン濃度測定装置のセンサ部に、試料を１９５μＬ滴下し、カルシウムイオン濃度の測定を行った。

　比較例として、内部液の等温交点を家畜の血中のカルシウムイオン濃度の範囲外である５０ｍＭに設定したカルシウムイオン濃度測定装置を用いた以外は、全く同じ条件で試料のカルシウムイオン濃度を測定した。

　さらに、これら実施例及び比較例で使用したものと同じ試料を、ＲＡＤＩＯＭＥＴＥＲ社製の血液ガス測定装置（ＡＢＬ８００ＦＬＥＸ）に供し、試料中のカルシウムイオン濃度を精密分析した。

　これらの結果を比較して示したのが、図６の表である。表中の数値は、３回の測定の平均値を示したものである。

　この表の結果から、本発明に係るカルシウムイオン濃度測定装置を使用した実施例では、従来のカルシウムイオン濃度測定装置を使用した比較例に比べて、温度を変えたときの測定の変化が小さいことがわかる。特に５℃での測定時には、比較例とＡＢＬ８００ＦＬＥＸでの測定結果との差が大きくなっているのに比べて、実施例ではこの差が小さく抑えられていることが分かる。

　また、２５℃や３７℃での測定では、試料測定時の測定値が安定するまでに要する時間が比較例に比べて短くなっていることもわかる。

　以上の結果から、本発明に係るカルシウムイオン濃度測定装置によれば、測定結果に対する温度変化の影響を小さく抑えることができることが分かった。

＜実施例２＞
　次に、京都府農林水産技術センター畜産センターの協力により、実際に乳牛から採取した血液を使用して、前記実施形態で詳述したカルシウムイオン濃度測定装置及びカルシウムイオン濃度測定キットについて、カルシウムイオン濃度の測定精度に問題がないかどうかを検討した。試料となる血液は、同じ乳牛からおよそ１週間に１回の割合で継続的に採取した。

　前述のように採取した血液中のカルシウムイオン濃度測定は、温度を全て２５℃とした以外は、実施例１と同様の手順で行った。その結果を図７の表及び図８のグラフに示した。図８のグラフ中の三角の凡例で表されたグラフが、本発明に係るカルシウムイオン濃度測定装置を使用した測定結果を示し、四角の凡例で粟らされたグラフがＡＢＬ８００ＦＬＥＸでの精密分析の結果を示している。

　これら図７及び図８では、本発明に係るカルシウムイオン濃度測定装置を２つ用意して、同じ試料に対して、それぞれの装置で３回ずつ、合計６回の測定の平均値をしめしている。

　これらの結果から、本発明に係るカルシウムイオン濃度測定装置によって測定した血中カルシウムイオン濃度は、ＡＢＬ８００ＦＬＥＸでの精密分析の結果と整合のとれたものであることが分かった。

　図８の結果から良く分かるように、本発明によるカルシウムイオン濃度測定装置によれば、試験対象となった乳牛の分娩に直後に血中カルシウムイオン濃度が低下していることがはっきりと判別できた。さらに、その後のカルシウム剤投与などの処置によって血中カルシウムイオン濃度が分娩前と同じ水準まで回復していていることもはっきりと判別できた。

　これらの結果から、本発明によるカルシウムイオン濃度測定装置は、例えば、コストが係る精密検査をする前に、血中カルシウムイオン濃度が低下している乳牛をスクリーニングするには十分な精度を発揮できるものであることが分かった。

　本発明によれば、内部液の等温交点が、家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に設定されているので、家畜の体温や気温などによる温度影響を最小限に抑えることができる。その結果、測定結果への温度影響を受けにくく、採血した場所で家畜の血中カルシウムイオン濃度を精度良く測定することができる。

Claims

　家畜の血中カルシウムイオン濃度を測定するカルシウムイオン濃度測定装置であって、
　カルシウムイオンに対して選択的に反応する応答膜と、
　該応答膜によって外部から仕切られた空間内に収容された内部液と、
　当該内部液に接触するように設けられた内部極とを備え、
　前記内部液の等温交点が、家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に設定され、家畜の血液を採血したその場で測定することができる可搬型カルシウムイオン濃度測定装置。
　前記等温交点が、０．１ｍＭ以上２０ｍＭ以下である請求項１記載の可搬型カルシウムイオン濃度測定装置。
　前記応答膜が、半透性の膜である請求項１又は２記載の可搬型カルシウムイオン濃度測定装置。
　前記応答膜を覆う蓋体を備えている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可搬型カルシウムイオン濃度測定装置。
　請求項１記載の可搬型カルシウムイオン濃度測定装置と、
　前記可搬型カルシウムイオン濃度測定装置を校正するための校正液と、
　前記可搬型カルシウムイオン濃度測定装置を洗浄するための洗浄液とを備える可搬型カルシウムイオン濃度測定キット。
　前記校正液のイオン強度が、家畜の血液のイオン強度の範囲内に設定されている請求項５記載の可搬型カルシウムイオン濃度測定キット。
　前記洗浄液が、タンパク質分解酵素を含有するものである請求項５記載の可搬型カルシウムイオン濃度測定キット。
　カルシウムイオンに対して選択的に反応する応答膜と、該応答膜によって外部から仕切られた空間内に収容された内部液と、当該内部液に接触するように設けられた内部極とを備えた可搬型カルシウムイオン濃度測定装置を用いて家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度を測定する方法であって、
　前記内部液の等温交点を、家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度の範囲内に設定することを特徴とするカルシウムイオン濃度測定方法。
　血液を採取した現場で、家畜の血液中のカルシウムイオン濃度を測定する請求項８記載のカルシウムイオン濃度測定方法。
　前記応答膜を、タンパク質分解酵素を含有する洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程をさらに含み、
　該洗浄工程が、前記可搬型カルシウムイオン濃度測定装置を校正した後、及び前記家畜の血中に含まれるカルシウムイオン濃度を測定した後に行われることを特徴とする請求項８記載のカルシウムイオン濃度測定方法。