(57)【要約】【課題】  簡易的な構成の電位差検出装置を提供することにある。【解決手段】  電位差検出装置１０は、液体状の検体を注入するための開口部１２が設けられ、検体を溜める上段の空間及び上段の空間の下に位置する下段の空間を含む電気絶縁性の材質の容器１１と、容器１１の外部から上段の空間の内部に貫通し、検体から電位を発生させる第１の電極３と、容器１１の外部から下段の空間の内部に貫通し、検体から電位を発生させる第２の電極２と、第１の電極３と電気的に接続され、電位差を測定するための第１の端子５と、第２の電極２と電気的に接続され、電位差を測定するための第２の端子５とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体状の検体を注入するための開口部が設けられ、前記検体を溜める上段の空間及び前記上段の空間の下に位置する下段の空間を含む電気絶縁性の材質の容器と、
前記容器の外部から前記上段の空間の内部に貫通し、前記検体から電位を発生させる第１の電極と、
前記容器の外部から前記下段の空間の内部に貫通し、前記検体から電位を発生させる第２の電極と、
前記第１の電極と電気的に接続され、電位差を測定するための第１の端子と、
前記第２の電極と電気的に接続され、電位差を測定するための第２の端子と
を備えたことを特徴とする電位差検出装置。
【請求項２】
前記下段の空間は、前記上段の空間よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載の電位差検出装置。
【請求項３】
前記上段の空間と前記下段の空間の間に、前記第２の電極の電位を安定させるための溶液が吸収された溶液吸収体
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電位差検出装置。
【請求項４】
前記容器が取り付けられ、前記第１の端子及び前記第２の端子とそれぞれ電気的に接続された出力端子を含む基板
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電位差検出装置。
【請求項５】
前記第１の電極は、酸化還元電位を測定するための電極であること
を特徴とする請求項１に記載の電位差検出装置。
【請求項６】
前記容器の外部から前記上段の空間の内部に貫通し、電位を発生させる第３の電極と、
前記第３の電極と電気的に接続され、電位差を測定するための第３の端子と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電位差検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体の電位差を検出する電位差検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、血液などの液体を検査するために、酸化還元電位（ORP, Oxidation Reduction Potential）などにより発生する電位差を測定することが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８３４３１９号公報
【特許文献２】特許第５９８５７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、検体である液体が注入される検出装置は、１度使用されると、検体の洗浄が難しいことから、使い捨てにされることが多い。したがって、検出装置は、簡易的な構成であることが要望される。
本発明の実施形態の目的は、簡易的な構成の電位差検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の観点に従った電位差検出装置は、液体状の検体を注入するための開口部が設けられ、前記検体を溜める上段の空間及び前記上段の空間の下に位置する下段の空間を含む電気絶縁性の材質の容器と、前記容器の外部から前記上段の空間の内部に貫通し、前記検体から電位を発生させる第１の電極と、前記容器の外部から前記下段の空間の内部に貫通し、前記検体から電位を発生させる第２の電極と、前記第１の電極と電気的に接続され、電位差を測定するための第１の端子と、前記第２の電極と電気的に接続され、電位差を測定するための第２の端子とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、簡易的な構成の電位差検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電位差検出器の上面を示す上面図。
【図２】第１の実施形態に係る図１に示す電位差検出器のＡＡ’線の切断面を矢印の方向に見た断面図。
【図３】第１の実施形態に係る図１に示す電位差検出器のＢＢ’線の切断面を矢印の方向に見た断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電位差検出器の上面を示す上面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る検体基板の構成を示す上面図。
【図６】第３の実施形態に係るプリンタの構成を示す構成図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る検体基板の構成を示す上面図。
【図８】第４の実施形態に係るプリンタの構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電位差検出器１０の上面を示す上面図である。図２は、図１に示す電位差検出器１０のＡＡ’線の切断面を矢印の方向に見た断面図である。図３は、図１に示す電位差検出器１０のＢＢ’線の切断面を矢印の方向に見た断面図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、適宜説明を省略する。
【０００９】
電位差検出器１０は、検査対象である液体の検体から酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するための電位差を発生させるための検出器である。電位差検出器１０は、単体で電位差検出装置として用いられてもよいし、電位差検出装置の部品として用いられてもよい。
【００１０】
検体は、例えば血液であるが、液体状のものであれば、どのようなものでもよい。また、酸化還元電位又はｐＨの測定に限らず、どのようなものを測定してもよい。例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオン、ふっ化物イオン、硝酸イオン、又は、シアン化物イオンなどのイオン濃度を測定してもよい。測定対象に応じて、白金、金又はアンチモンなどの電極の材質を適切に選択することで、目的のものを測定することができる。
【００１１】
電位差検出器１０は、電極設置部１、参照電極（比較電極）部２、ＯＲＰ電極（作用電極）部３、溶液吸収体４、及び、２つの導通線５を備える。
電極設置部１は、上面及び底面が正方形状で厚みのある板状の直方体形状である。電極設置部１は、ポリ塩化ビニル等の樹脂であるが、電気絶縁性のある材質であればどのようなものでもよい。例えば、電極設置部１は、横×奥行×高さが約１２ミリ×約１２ミリ×約６ミリである。電極設置部１は、検体を注入するための円形状の開口部１２が上部に設けられ、注入された検体を溜めるための容器１１が内部に形成される。開口部１２の外周には、上部に向けて広がるような傾斜が形成される。これにより、検体が容器１１に流れ込み易くなる。なお、電極設置部１は、直方体形状に限らず、円柱状又は多角形の柱状など、どのような形状でもよい。同様に、開口部１２についても、円形状に限らず、多角形状でもよいし、その他の形状でもよい。例えば、開口部１２の外周に形成される傾斜はなくてもよい。
【００１２】
容器１１の内側の形状は、上段にある円柱状の空間と、下段にある上段の空間よりも径の小さい円柱状の空間が上下に積み重ねられた形状である。上段の空間の上面は、開口部１２である。例えば、容器１１の内部容量は、約５０μＬである。なお、上段と下段の空間は、同じ形状（同じ容量）でもよいし、下段の空間が上段の空間よりも大きくてもよい。また、上段と下段の空間は、円柱状に限らず、どのような形状でもよい。
【００１３】
参照電極部２及びＯＲＰ電極部３は、酸化還元電位を測定するための電位差を検出する電極である。ＯＲＰ電極部３は、検体の成分に応じて電位を発生させる。参照電極部２は、ＯＲＰ電極部３で発生した電位を測定するための基準となる電位を発生させる。参照電極部２とＯＲＰ電極部３のそれぞれで発生した電位の差（電位差）に基づいて、酸化還元電位を測定することで、検体の検査が行われる。
【００１４】
酸化還元電位は、次式のように表される。
Ｅｈ＝Ｅｏ＋（２．３０３ＲＴ／ｎＦ）・ｌｏｇ（［Ｏｘ]／［Ｒｅｄ]）…式（１）
ここで、Ｅｈは酸化還元電位、Ｅｏは標準酸化還元電位、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、Ｆはファラデー定数、Ｏｘは酸化型の活量、Ｒｅｄは還元型の活量をそれぞれ表す。
【００１５】
参照電極部２は、円柱の棒状の電極である。例えば、参照電極部２は、直径約０．３ミリの銀線である。参照電極部２の先端部分は、内極部であり、銀線の周りを塩化銀で被膜される。これにより、参照電極部２は、銀／塩化銀電極となる。なお、参照電極部２は、先端部分に限らず、全体が塩化銀で被膜されてもよい。参照電極部２は、電極設置部１の側面から挿入され、内極部が容器１１の下段の空間に位置するように貫通させる。
【００１６】
ＯＲＰ電極部３は、円柱の棒状の電極である。例えば、ＯＲＰ電極部３は、直径約０．３〜０．５ミリの白金線である。なお、ＯＲＰ電極部３は、金又はアンチモンなどの金属電極でもよい。ＯＲＰ電極部３は、電極設置部１の参照電極部２とは異なる側面（例えば、反対側の側面）から挿入され、先端が容器１１の上段の空間に到達するように貫通させる。ＯＲＰ電極部３は、先端が容器１１に注入された検体と少しでも接触する位置であればよい。
【００１７】
なお、参照電極部２及びＯＲＰ電極部３は、円柱の棒状に限らず、それぞれの電極の役割を果たす形状であれば、どのような形状でもよい。さらに、容器１１において、参照電極部２を下段の空間に配置し、ＯＲＰ電極部３を上段の空間に配置するのが望ましいが、参照電極部２とＯＲＰ電極部３の相互の位置を入れ替えてもよい。
【００１８】
溶液吸収体４は、溶液を吸収する材質を円板状にしたものである。溶液吸収体４には、参照電極部２の電位を安定させるための溶液が吸収されている。例えば、溶液は、塩化カリウム（ＫＣｌ）である。溶液吸収体４は、下段の空間の上面を塞ぐように、参照電極部２の上に配置される。溶液吸収体４は、直径約２ミリ、厚さ約１ミリの濾紙である。
【００１９】
なお、溶液吸収体４は、容器１１の上段の空間と下段の空間を隔てるように配置されれば、円板状に限らず、どのような形状でもよい。また、溶液吸収体４は、上述の構成と異なるように構成してもよい。例えば、溶液吸収体４は、参照電極部２に巻きつけてもよい。さらに、溶液吸収体４は、無くてもよい。溶液吸収体４の材質は、溶液を吸収するような材質であれば、どのような材質でもよい。例えば、溶液吸収体４の材質は、和紙、セルロース、布、樹脂、又は、綿などでもよい。
【００２０】
導通線５は、参照電極部２又はＯＲＰ電極部３に印加された電位を取り出すための配線である。２つの導通線５は、それぞれ参照電極部２及びＯＲＰ電極部３の容器１１の外側の端部に接続される。２つの導通線５は、電極設置部１のそれぞれ異なる側面から飛び出して延長された形状である。参照電極部２及びＯＲＰ電極部３とそれぞれの導通線５の接続点は、電極設置部１の内部でもよいし、外部でもよい。２つの導通線５の電極設置部１の外側の端部は、それぞれ検体により発生した電位差を測定するための端子となる。２つの導通線５の端子間の電位差を測定することで、酸化還元電位が測定される。
【００２１】
次に、本実施形態に係る電位差検出器１０による検体の検査方法について説明する。
電位差検出器１０の開口部１２に、検体（例えば、血液）が注入されると、容器１１の上段の空間に検体が溜まる。これにより、検体は、ＯＲＰ電極部３に接触する。上段の空間に溜まった検体は、溶液吸収体４を介して、下段の空間に移動する。これにより、検体は、溶液吸収体４に含浸された溶液と混ざりながら、参照電極部２に接触する。このようにして、検体が参照電極部２及びＯＲＰ電極部３に接触することで、電位差検出器１０の２つの導通線５の端子間に、酸化還元電位を測定するための電位差が発生する。この電位差を測定することで、検体の酸化還元電位を測定する検査が行われる。
【００２２】
本実施形態によれば、簡易的な構成の電位差検出器１０により、酸化還元電位を測定することができる。また、簡易的な構成であることから、電位差検出器１０を安価に製造することができ、電位差検出器１０を使い捨てにすることもできる。これにより、複数の検体を検査する場合、検査毎に検体を洗浄しなくてもよい。さらに、電位差検出器１０を部品として、検体の検査装置の一部に用いることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電位差検出器１０Ａの上面を示す上面図である。
電位差検出器１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電位差検出器１０において、ｐＨ電極（作用電極）部６及びこれに接続する導通線５を加えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
ｐＨ電極部６は、ｐＨを測定するための電位差を検出する電極である。ｐＨ電極部６は、参照電極部２と共に、ｐＨを測定するための電位差を検出する電極である。即ち、参照電極部２は、酸化還元電位とｐＨのそれぞれの測定をするために、基準電位として使用される。ｐＨ電極部６は、検体のｐＨに応じて電位を発生させる。ｐＨ電極部６と参照電極部２のそれぞれで発生した電位差に基づいて、検体のｐＨが測定される。ｐＨ電極部６は、例えば、アンチモンを用いた金属電極であるが、金又は白金を用いた金属電極でもよい。
【００２４】
ｐＨ電極部６は、電極設置部１において、ＯＲＰ電極部３又は参照電極部２が挿入された面と異なる側面から挿入され、先端が容器１１の上段の空間に到達するように貫通させる。その他の点は、ＯＲＰ電極部３と同様である。
導通線５は、ＯＲＰ電極部３と同様に、ｐＨ電極部６に印加された電位を取り出すための配線として接続される。参照電極部２とｐＨ電極部６のそれぞれの導通線５の端子間の電位差を測定することで、ｐＨが測定される。
【００２５】
電位差検出器１０Ａによる検体の検査方法については、第１の実施形態と同様である。ＯＲＰ電極部３及びｐＨ電極部６のそれぞれの導通線５の端子と参照電極部２の導通線５の端子とのそれぞれの間の電位差を測定することで、検体の酸化還元電位及びｐＨを測定する検査が行われる。
【００２６】
なお、ここでは、ｐＨを測定するｐＨ電極部６を設けた構成について説明したが、どのような成分を測定する作用電極を追加してもよいし、いくつ作用電極を設けてもよい。例えば、本実施形態では、電極設置部１を直方体形状としているため、側面は４つである。したがって、参照電極部２、ＯＲＰ電極部３及びｐＨ電極部６が挿入された面と異なる側面に、イオン濃度等を測定する作用電極を設けてもよい。
【００２７】
また、電極設置部１を側面が５面以上ある多角形の柱状形状として、それぞれの側面に作用電極を設けることで、検体の４つ以上の成分を検査できるように構成してもよい。さらに、電極設置部１の１つの側面に複数の作用電極を設けてもよい。また、作用電極は、電極設置部１の側面から挿入される構成に限らず、電極設置部１の外部からであれば、電極設置部１の上面及び底面など、何処から挿入されてもよい。
本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、酸化還元電位と他の成分（例えば、ｐＨ）を１回の検査で測定することができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る検体基板２０の構成を示す上面図である。なお、ここでは、検体基板２０は、ＵＳＢ（universal serial bus）型の構成として説明するが、どのような形状に構成してもよい。
【００２９】
検体基板２０は、検体から酸化還元電位を発生させるための基板である。検体基板２０は、第１の実施形態に係る電位差検出器１０、ベース基板７、複数の配線８、及び、４つの出力端子９を備える。
電位差検出器１０及び配線８は、ベース基板７の上に実装されている。配線８は、プリントされたものでもよいし、電線を貼り付けたものでもよい。配線８は、電位差検出器１０の参照電極部２とＯＲＰ電極部３のそれぞれの導通線５の端子を、対応する出力端子９に電気的に接続する。配線８は、絶縁塗料で表面が被膜（コーティング）されてもよい。
【００３０】
出力端子９は、ベース基板７のＵＳＢ型端子部２１に配線される端子である。出力端子９は、参照電極部２又はＯＲＰ電極部３と電気的に接続される。外部の装置は、出力端子９を介して、参照電極部２又はＯＲＰ電極部３で発生した電位を取り出す。なお、参照電極部２及びＯＲＰ電極部３のいずれとも接続されない出力端子９があってもよいし、複数の出力端子９が参照電極部２又はＯＲＰ電極部３と接続されてもよい。
【００３１】
図６は、本実施形態に係るプリンタ３０の構成を示す構成図である。
プリンタ３０は、検体基板２０から酸化還元電位を測定し、測定した酸化還元電位に基づいて、検体の検査結果を印刷する装置である。プリンタ３０には、検体基板２０を接続するための端子（例えば、ＵＳＢ端子）が設けられている。
【００３２】
プリンタ３０は、演算処理部３１、ＯＲＰ用アンプ３２、操作部３３、及び、出力部３４を備える。
演算処理部３１は、プリンタ３０における演算処理の全般を行う部分である。演算処理部３１は、酸化還元電位の測定、この測定結果に基づいて、検体の検査をするための演算処理、又は、プリンタ３０を構成する機器若しくは部品の制御などを行う。例えば、演算処理部３１は、ＣＰＵ（central processing unit）などを用いたコンピュータである。
【００３３】
ＯＲＰ用アンプ３２は、検体基板２０の出力端子９を介して、参照電極部２及びＯＲＰ電極部３と電気的に接続される。ＯＲＰ用アンプ３２は、参照電極部２とＯＲＰ電極部３との間に発生する電位差を測定するために増幅し、デジタル信号に変換して演算処理部３１に出力する。
【００３４】
操作部３３は、プリンタ３０を操作する操作者が各種入力をするための部分である。例えば、各種入力とは、検査の開始、検査の種類、検査条件、又は、プリンタの設定などの情報の入力である。なお、操作部３３は、液晶パネルのように、様々な情報を表示する表示機能（表示部等）を備えてもよい。
【００３５】
出力部３４は、演算処理部３１からの指令に応じて印刷する。例えば、出力部３４は、演算処理部３１により演算処理された検査結果を用紙に印刷する。なお、出力部３４は、検査結果をディスプレイ等に表示してもよいし、ネットワーク等を介して、データとして外部に送信してもよい。
【００３６】
次に、本実施形態に係る検体基板２０による検体の検査が行われる動作について説明する。
検体基板２０の上面にある電位差検出器１０の開口部１２に、検体が注入されると、検体から発生した酸化還元電位が出力端子９に印加される。このように酸化還元電位が発生した状態で、検体基板２０をプリンタ３０に接続する。または、検体基板２０をプリンタ３０に接続した後に、検体基板２０に検体を注入し、酸化還元電位を発生させる。
【００３７】
プリンタ３０は、検体基板２０の参照電極部２及びＯＲＰ電極部３とそれぞれ電気的に接続された２つの出力端子９の電位差を測定する。具体的には、２つの出力端子９の電位差は、ＯＲＰ用アンプ３２により増幅され、デジタル信号に変換されて演算処理部３１に入力される。演算処理部３１は、入力されたデジタル信号に基づいて、電位差を測定する。
【００３８】
演算処理部３１は、予め演算処理部３１に記憶された判断手順に基づいて、測定された電位差についての検査結果を求める。演算処理部３１は、求めた検査結果に関する情報を出力部３４に出力する。出力部３４は、演算処理部３１から受信した情報に基づいて、検査結果を用紙に印刷する等の出力をする。
【００３９】
本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、電位差検出器１０を検体基板２０に構成し、検体から発生した電位差を測定するプリンタ３０を設けることで、検体の検査を円滑に行うことができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る検体基板２０Ａの構成を示す上面図である。
検体基板２０Ａは、第３の実施形態に係る検体基板２０において、第１の実施形態に係る電位差検出器１０の代わりに、第２の実施形態に係る電位差検出器１０Ａを設けた構成である。検体基板２０Ａの１つの出力端子９は、配線８を介して、電位差検出器１０ＡのｐＨ電極部６と電気的に接続される。その他の点は、第３の実施形態に係る検体基板２０と同様である。
【００４１】
図８は、本実施形態に係るプリンタ３０Ａの構成を示す構成図である。
プリンタ３０Ａは、図６に示す第３の実施形態に係るプリンタ３０において、ｐＨ用アンプ３５を追加し、演算処理部３１を演算処理部３１Ａに代えた構成である。その他の点は、第３の実施形態に係るプリンタ３０と同様である。
【００４２】
ｐＨ用アンプ３５は、検体基板２０ＡのｐＨ電極部６及び参照電極部２と出力端子９を介して電気的に接続される。ｐＨ用アンプ３５は、ｐＨ電極部６と参照電極部２との間に発生する電位差を測定するために増幅し、デジタル信号に変換して演算処理部３１Ａに出力する。なお、ｐＨ用アンプ３５とＯＲＰ用アンプ３２は、切換器により、いずれか一方を選択するように構成されてもよい。
【００４３】
演算処理部３１Ａは、ｐＨの測定、又は、この測定結果に基づいて、検体の検査をするための演算処理を行う。演算処理部３１Ａは、ｐＨの測定結果又は求めた検査結果に関する情報を出力部３４に出力する。その他の点は、第３の実施形態に係る演算処理部３１と同様である。
【００４４】
本実施形態によれば、第３の実施形態による作用効果に加え、酸化還元電位と他の成分（例えば、ｐＨ）を１回の検査で測定することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、構成要素を削除、付加又は変更等をしてもよい。また、複数の実施形態について構成要素を組合せ又は交換等をすることで、新たな実施形態としてもよい。このような実施形態が上述した実施形態と直接的に異なるものであっても、本発明と同様の趣旨のものは、本発明の実施形態として説明したものとして、その説明を省略している。
【符号の説明】
【００４５】
１…電極設置部、２…参照電極部、３…ＯＲＰ電極部、４…溶液吸収体、５…導通線、１０…電位差検出器、１１…容器、１２…開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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