(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象溶液中の特定イオンの濃度を測定する際に使用されるイオン選択性電極が配設されたイオン選択性電極カートリッジであり、イオン濃度を測定する自動分析装置に対して着脱可能に装着されるイオン選択性電極カートリッジにおいて、
イオン濃度と電極出力の対応関係を規定する、前記イオン選択性電極に固有の電極スロープ値を保存する記憶手段
を有するイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項２】
前記記憶手段が、１次元バーコード、２次元バーコード及びＩＣタグから選択される１以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項３】
前記記憶手段は読み書き可能な記憶媒体を有し、特定イオンの濃度測定が実行されるたびに使用回数が記録されることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項４】
前記電極スロープ値が以下の式から算出される請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
（ＥＨ−ＥＬ）／Ｌｏｇ（ＣＨ／ＣＬ）
（ここで、ＥＨは高濃度標準液測定時の起電力、ＥＬは低濃度標準液測定時の起電力、ＣＨは高濃度標準液中の特定イオン濃度、ＣＬは低濃度標準液中の特定イオン濃度を示す。）
【請求項５】
前記記憶手段が前記電極スロープ値の変化率を保存しており、一定の測定回毎に前記電極スロープ値の補正に使用される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項６】
前記被検査対象溶液が注入される容器と、
比較電極と、
被検査対象溶液の注入時に、前記比較電極との間に通電路が形成される１以上の前記イオン選択性電極とを有し、
前記イオン選択性電極と前記比較電極はいずれも前記容器を取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項７】
電極の位置関係を規定する位置決め機構を有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項８】
前記容器は筐体の中心に配置され、
前記イオン選択性電極と前記比較電極とが、前記容器の中心に対して同心円上に等間隔に配置される
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項９】
２以上のイオン選択性電極を有し、全てのイオン選択性電極と前記比較電極とが、前記容器の中心に対して同心円上に均等に配置されることを特徴とする請求項８に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項１０】
前記筐体が、円筒形状又は多角柱形状を有する請求項８又は９に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項１１】
前記容器の底部に、基準液の廃出孔を有する請求項６〜１０のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項１２】
前記特定イオンが、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、マグネシウムイオン、重炭酸イオン、リチウムイオン、亜鉛イオン、銅イオン及び鉄イオンから選択される１以上である
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項１３】
前記被検査対象溶液が、血液、尿、土壌、及び水のいずれかに由来する溶液である請求項１〜１２のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジ。
【請求項１４】
前記イオン選択性電極に対応する少なくとも一つの電極膜を、イオン選択性電極カートリッジの電極膜形成用の孔に形成する工程において、
前記電極膜の組成材料を含む混合溶液を、氷点下以下の所定温度に冷却する工程と、
前記混合溶液を、前記電極膜形成用の孔にキャスティングする工程と、
キャスティング後の前記混合溶液を、６−８℃かつ湿度７０％以下に保たれた雰囲気中で乾燥させ、前記電極膜を形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のイオン選択性電極カートリッジの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査対象溶液中の特定イオンの濃度を測定するイオン選択性電極を有するイオン選択性電極カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査対象溶液中の特定イオンの濃度（又は活量）の測定には、イオン選択性電極が用いられる。【０００３】
イオン選択性電極は、大きくは固体膜タイプ、ガラス膜タイプ、ニュートラルキャリアタイプの３つに分類できる。このうちニュートラルキャリアタイプの電極は液膜タイプとも言われる。このイオン選択電極は、下記に示すネルンストの式に従った起電力を発生する。【０００４】
E=Eo+(RT/nF)logCx              …（式１）
ここで、Eoは標準電極電位、Rはアボガドル数、Tは絶対温度、nは測定対象イオンの電荷(荷数)、Fはファラディ定数、Cxは測定対象イオンの濃度である。【０００５】
上記Nernstの式で、（RT/nF）の項は電極感度を示すものであり、一般には電極スロープ（Slope）といわれるものである。この電極スロープは理論的には絶対温度300℃（測定温度27℃）においては、59mv/decと計算される。この電極Slopeは電極膜に異常が無ければ、ある期間にわたってほぼ一定であるが、正確には電極個々に固有の値となる。この電極Slopeは理論値より大きく低下する場合があり、一般には電極使用寿命の判定に使用される。そのため、従来のイオン濃度自動測定装置では、この電極使用寿命の影響を避け、イオン濃度を正確に行うため、被検液の測定開始前に電極Slopeを確認する工程、一般にキャリブレーションと呼ばれる工程が実施される。このキャリブレーションでは高濃度と低濃度の２種類の濃度既知の校正液が使用され、夫々濃度に対する起電力(測定装置では比較電極との間に生じる電位差)が測定される。この夫々の測定値を用いて、Nernstの式から電極Slopeが決定される。通常、イオン濃度自動分析装置では、被検液の測定開始前に、少なくとも1日1回、この高濃度液、低濃度液の２種の濃度既知校正液を使用して行う、いわゆる２pointキャリブレーションが実施される。【０００６】
この校正液の供給量が不十分であったり、キャリブレーション実行後の校正液の除去や洗浄が不十分で次の測定に及ぼしたりする場合には、測定異常になって、正常な校正がなされなかったり、誤測定の原因となるため、この異常値を検出する方法が種々提案されている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。また、あらかじめ、異常の発生を防止する方法も提案されている（例えば、特許文献３又は特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１５９５４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１７９９号公報
【特許文献３】特開２００１−２６４２８３号公報
【特許文献４】特開２００８−０５１６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、いずれの場合においても、キャリブレーションを毎日必要とする装置の場合には、少なくともその実行に要する時間だけイオン濃度の測定開始が遅れることになる。さらに、キャリブレーション専用の試薬（校正液等）を必要とするため、試薬のコスト増は検査する側に大きな負担となっている。また、試薬の供給ポンプ等の消耗部品のメンテナンスや交換作業に手間やコストがかかっている。このため、キャリブレーションの実行回数の削減が求められている。また、イオン選択性電極を有するカートリッジを複数の装置に装着すること（例えば故障した装置から他の装置に付け替えること）及びキャリブレーション情報を付け替え先の装置に自動的に引き継ぐことは想定されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、想定する使用可能期間(電極使用寿命期間)又は回数の間、イオン濃度自動分析装置等において、２pointキャリブレーション等のキャリブレーションの実行が不要なイオン選択性電極カセットカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討の結果、イオン選択性電極カートリッジに、個々の電極に固有の電極スロープ値を予め保存しておくことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。【００１１】
すなわち、本発明は、被検査対象溶液に溶解した特定イオンの濃度を測定するイオン選択性電極が配設されるイオン選択性電極カートリッジとして、イオン選択性電極に固有の電極スロープ値を保存する記憶手段を有するものを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置に対して装着されたイオン選択性電極カートリッジを構成するイオン選択性電極に固有の電極スロープ値を直接読み出してイオン濃度の分析を開始することができる。また、イオン選択性電極カートリッジを複数の装置に装着する場合、例えば故障した装置から他の装置に付け替える場合にも、イオン選択性電極カートリッジに固有のキャリブレーション情報を付け替え先装置に対して自動的に引き継ぐことができ、測定結果の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】イオン選択性電極カートリッジの概略構造例を示す図。
【図２】電極スロープ値の測定例を示す図。
【図３】基準液を用いた起電力の補正原理を説明する図。
【図４】イオン選択性電極カートリッジの縦断面構造例を示す図。
【図５】イオン選択性電極カートリッジの横断面構造例を示す図。
【図６】イオン選択性電極カートリッジを構成する筐体の他の形状例を示す図。
【図７】電極膜の組成例を示す図。
【図８】イオン選択性電極カートリッジの使用態様例を示す図。
【図９】イオン選択性電極カートリッジを使用したイオン濃度の測定動作例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（イオン選択性電極カートリッジ）
本発明のイオン選択性カートリッジについて、図面を用いて詳細に説明する。実施の形態で使用するイオン選択性電極カートリッジ１０１の構造例を図１に示す。この実施の形態に係るイオン選択性カートリッジ１０１には、イオン選択性電極１１０に固有の電極スロープ値Slopeを保存する記憶手段１１１が取り付けられている。図１は、筺体１０１ａに記憶手段１１１を取り付けた例を示している。もっとも、記憶手段１１１は、後述するように筺体１０１ａ以外の部位に取り付けることもできる。
【００１５】
このように記憶手段１１１に個々のイオン選択性電極１１０に固有の電極スロープ値Slopeを保存すると、イオン選択性電極カートリッジ１０１を装着した装置は、キャリブレーションを実行しなくてもイオン濃度の分析に必要な電極スロープ値Slopeを記憶手段１１１から直接読み出すことができ、イオン濃度の分析を短時間のうちに開始できる。なお、記憶手段１１１には、イオン選択性電極カートリッジ１０１に実装するイオン選択性電極１１０の個数分の電極スロープ値Slopeを記憶することが好ましい。
【００１６】
記憶手段１１１には、例えば１次元バーコード、２次元バーコード、ＩＣタグ等の情報を記憶できる媒体を使用する。イオン選択性電極カートリッジ１０１について保証された使用寿命の間、電極スロープ値Slopeが安定している場合、使用寿命に関する情報、例えば使用可能回数又は使用可能期間を記憶手段に追加的に保存することもできる。使用寿命に関する情報が記憶手段に保存されていれば、イオン選択性電極カートリッジ１０１を装着した装置においてイオン選択性電極カートリッジ１０１の使用寿命を自動的に管理することも可能となる。
【００１７】
このように、記憶手段１１１は、電極スロープ値Slopeなどを外部から光学的手法により、電磁的手法等により読み出すことができれば、必ずしも書き換え可能な媒体である必要はない。ただし、ＩＣタグ等の読み書き可能な記憶媒体を記憶手段に用いる場合には、イオン濃度の測定に使用した回数や使用開始日時を、イオン選択性電極カートリッジ１０１とともに管理することができる。例えばイオン選択性電極カートリッジ１０１を複数の装置に装着する場合、例えば故障した装置から他の装置に付け替える場合にも、イオン選択性電極カートリッジ１０１の使用寿命の管理を自動的に継続することができる。
【００１８】
記憶手段１１１に記憶される電極スロープ値Slopeは、イオン濃度と電極出力の対応関係を与えるスロープ、すなわち、イオン濃度と起電力との関係式（片対数直線の方程式）の傾きであって、以下の手法により事前に求められる。図２に、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）の電極スロープ値Slopeの測定例を示す。図２の横軸は濃度（イオン濃度）であり、縦軸は起電力で、直線の傾きが電極スロープ値Slopeある。イオン濃度の測定に使用されるイオン選択性電極１１０の使用可否を決定するため、イオン選択性電極カートリッジ１０１を製品として出荷する前に、高濃度基準液ＣＨと低濃度基準液ＣＬのそれぞれについて比較電極１０９とイオン選択性電極１１０の間に発生する電位差(起電力)ＥＨとＥＬをそれぞれ測定し、次式に基づいて特定イオンの測定に使用するイオン選択性電極の電極スロープ値Slopeを算出する。
【００１９】
Slope＝（ＥＨ−ＥＬ）／Ｌｏｇ（ＣＨ／ＣＬ）              …（式２）
なお、前式は、ネルンスト（Ｎｅｒｎｓｔ）の式から導き出することができる。
【００２０】
一般に、保証された使用寿命中であれば、電極スロープ値Slopeは変化しないか、変化が無視できるほど小さい。ただし、より高い精度での測定が要求される場合に備え、以下のような仕組みを用意する。
【００２１】
例えば保証された使用寿命中における電極スロープ値Slopeの変化の特性（例えば変化率）が事前に分かっている場合、使用寿命中における電極スロープ値Slopeを補正する情報と補正するタイミングを記憶手段に追加的に保存する。電極スロープ値Slopeの変化の特性として、電極スロープ値Slopeの変化率を記憶手段１１１に保存しておき、一定の測定回毎にこの変化率を使用して電極スロープ値Slopeを補正することで、イオン濃度の測定精度を長期にわたって高い状態に維持することが可能になる。
【００２２】
この他、イオン濃度の測定精度の確保には、電極スロープ値Slope以外のパラメータの考察が要求される。具体的には、測定される起電力に電極スロープ値Slopeを適用する際の切片の変動を考慮する。通常、測定回毎に特定イオンの濃度値が既知の基準液を使用して測定される起電力と被検液(試料)を測定した際に得られる起電力との差と電極スロープ値Slopeとからサンプル中の特定イオン濃度が決定される。本発明のイオン選択性電極カートリッジ１０１を用いて、特定イオン濃度の測定を行う場合においても、測定回毎に基準液を測定することで得られる起電力の差と、記憶手段１１１に格納されている電極スロープ値Slopeとを用いて、電極起電力のドリフト発生等に起因するいわゆる切片の変動に起因した測定誤差をなくすことができる。本実施の形態においては、測定回毎に、特定イオンの濃度値が既知の基準液を使用し、イオン選択性電極カートリッジ１０１が有する切片変動を補正する手法を提供する。電極起電力のドリフト発生等に起因するいわゆる切片の変動に起因する測定誤差をなくすためである。特定イオン濃度は、基準液を測定することによって得られる切片の補正後に、被検液(試料)との起電力との差から電極スロープ値を用いて算出される。
【００２３】
図３を用いて、基準液を用いた補正原理を説明する。図中、基準液の濃度を丸印で示す。このように既知の濃度に対応する起電力が分かれば、被検液(試料)における起電力と特定イオンの濃度との間に存在する起電力差（図中破線で示す）を明確に出来る。なお、基準液の濃度は、血清試料の場合、たとえばＮａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−等の各特定イオンのイオン濃度の分布範囲の中央値に設定されていることが望ましい。中央値を用いるのは、使用寿命中に電極スロープの傾き（電極スロープ値Slope値）に変化が生じるような想定外の事態の発生時にも測定誤差を最小化するためである。
【００２４】
続いて、実施の形態で使用するイオン選択性電極カートリッジ１０１の詳細構造を説明する。なお、イオン選択性電極カートリッジ１０１は、被検査対象溶液に溶解する特定イオンの濃度の分析に使用する装置に対して、容易に着脱可能な構成を採用する。図１に示すイオン選択性電極カートリッジ１０１の縦断面構造を図４に、横断面構造を図５にそれぞれ示す。
【００２５】
図１、図４及び図５の場合、イオン選択性電極カートリッジ１０１は、被検査対象溶液が注入される容器１０３と、その容器１０３を取り囲むように配置される比較電極１０９と、３つのイオン選択性電極１１０とを有している。図５に示す断面構造の場合、イオン選択性電極カートリッジ１０１の筐体１０１ａは概略円筒形状であり、その中心軸に沿うように試験管形状の容器１０３が形成されている。また、筐体１０１ａには、その外周に沿うように、３つのイオン選択性電極１１０と、１つの比較電極１０９とが、９０°間隔で配置されている。
【００２６】
このように、被検査対象溶液が注入される容器１０３は、イオン選択性電極カートリッジの筐体１０１ａの中心に配置され、イオン選択性電極１１０と比較電極１０９とが、容器１０３の中心に対して同心円上に等間隔に配置されることが好ましい。もっとも、本発明におけるイオン選択性電極カートリッジの筐体１０１ａには、イオン選択性電極１１０が少なくとも１つ配置されていればよい。もっとも、同時に複数の特定イオンの濃度を測定する観点からは、２以上のイオン選択性電極１１０を有し、全てのイオン選択性電極１１０と比較電極１０９とが、容器１０３の中心に対して同心円上に均等に配置されるが好ましい。因みに、全てのイオン選択性電極１１０と比較電極１０９は、同一面上に配置されることが好ましいが、筐体１０１ａの中心軸に沿ってオフセットした位置に配置されてもよい。
【００２７】
図１、図４及び図５においては、イオン選択性電極カートリッジの筐体１０１ａが、円筒形状のものを示したが、図６に示すように、筐体１０１ａは、三角柱形状、四角柱（直方体）形状、六角柱形状、八角柱形状等の多角柱形状を有していてもよい。この他、筐体１０１ａは、カード形状を有していてもよい。
【００２８】
被検査対象溶液が注入される容器１０３は、効率的な洗浄の観点から、すり鉢状の底部を有していることが好ましい。すり鉢状の傾斜角度としては、９０〜１３５°が好ましく、９５〜１２０°がより好ましく、１００〜１１０°がより好ましい。本実施形態においては、１０５°の傾斜角度のすり鉢状の底部を有する容器１０３を用いた。
【００２９】
また、容器１０３の底部には、同様に効率的な洗浄の観点から、廃出孔１０４を有していることが好ましい。また、容器１０３に注入された被検査対象溶液又は基準液が強制的に排出可能なように、吸引除去等の為の真空設備等が連結できる構造となっていてもよい。その場合、廃出孔１０４の孔径は、溶液除去の効率を考慮して、適宜設定可能である。
【００３０】
本発明の、イオン選択性カートリッジ１０１は、比較電極１０９の位置決め機構１０２をさらに有していることが好ましい。
【００３１】
各イオン選択性電極１１０と比較電極１０９との位置関係は予め定められていることが好ましく、図５の構造例では、例えば比較電極１０９を基点として時計回りの方向に、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）用のイオン選択性電極１１０、カリウムイオン（Ｋ＋）用のイオン選択性電極１１０、塩素イオン（Ｃｌ−）用のイオン選択性電極１１０が順番に配置される。
【００３２】
イオン濃度を正確に測定するためには、比較電極１０９の取り付け位置が特定されなければならない。そこで、この実施の形態では、イオン選択性電極カートリッジの筐体１０１ａに配置された比較電極１０９が、イオン濃度自動分析装置に対して常に特定の位置関係でのみ取り付けられるように位置決め機構１０２を採用する。具体的には、筐体１０１ａに、比較電極１０９の位置を特定する突起状の位置決め機構１０２を形成する。一方、イオン濃度自動分析装置には、イオン選択性電極カートリッジ１０１に形成された突起状の位置決め機構１０２が特定の向きにある場合にだけ、イオン選択性電極カートリッジ１０１を装着できるように、位置決め機構１０２と対をなす位置決め機構としてのガイドを装着部の内壁面に形成する。
【００３３】
次に、比較電極１０９及びイオン選択性電極１１０の電極の構成について説明する。容器１０３の内壁面には円周方向に沿って９０°間隔で小孔が形成されている。ただし、この小孔は、測定対象とする特定イオンのみを通過する電極膜１０５によって塞がれている。図７に、電極膜１０５の成分組成の一例を示す。図７に示す成分組成を有する電極膜１０５の採用により、イオン選択性電極カートリッジ１０１の長寿命化を実現することができる。例えば１５０検体以上又は１ヶ月以上もの間、イオン選択性電極カートリッジ１０１の交換を不要にできる。この電極膜１０５の特性が長期間安定する結果、イオン選択性電極カートリッジ１０１の使用期間中、電極スロープ値Slopeが一定であるものとして取り扱うことが可能になる。一例として、測定回毎の電極スロープ値Slopeのキャリブレーションを不要にできる。
【００３４】
さらに、筐体１０１ａには、電極膜１０５の外側を内部ゲル１０６で充填するための空間が用意される。内部ゲル１０６には、例えば、10mmol/L塩化ナトリウム等の導電性物質を含む電解液（水溶液）とＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース  2wt％）を混合したゲルを使用する。内部ゲル１０６が充填された空間は、内部電極１０７付きのキャップ１０８で塞がれる。なお、内部電極１０７には直径１ｍｍの銀線を使用する。因みに、内部電極１０７の先端部分は塩酸溶液でメッキされ、塩化銀ＡｇＣｌを構成する。これら電極膜１０５、内部ゲル１０６、内部電極１０７付きのキャップ１０８により、前述したイオン選択性電極１１０及び比較電極１０９が形成される。
【００３５】
本発明のイオン選択性電極カートリッジ１０１には、図８に示すように、さらに、ガイドユニット１０１ｂや、廃液槽１０１ｃが備えられていてもよい。ガイドユニット１０１ｂは、イオン選択性電極カートリッジ１０１をイオン濃度自動分析装置に装着する際のガイドとなる部材であり、装置表面から露出することによって着脱が容易となる。ガイドユニット１０１ｂの円周上には、図８に示すように、容器１０３に被検査対象溶液や基準液を注入するためのプローブの移動を妨げないように（すなわち、プローブの軌道と重なる１側面にのみ）切り欠きが設けられていることが好ましい。廃液槽１０１ｃは、筐体１０１ａの下面側に取り付けられる廃液回収用の容器である。前述の記憶手段１１１は、図８に示すように廃液槽１０１ｃに取り付けてもよい。主な廃液には、環境汚染を考慮して基準液を想定する。被検査対象溶液の廃液は、試薬カートリッジ等に回収され、バイオハザードとして処理されることが好ましい。この実施の形態の場合、保証された使用回数又は使用期間内に発生した基準液の廃液の全てを、廃液槽１０１ｃに回収するものとする。もしくは、被検査対象溶液の廃液は、廃液槽１０１ｃにすべて回収し、この廃液槽１０１ｃをバイオハザードとして処理することもできる。この場合は、この廃液槽１０１ｃのみを廃棄するだけですむので、検査現場のゴミの量を減らす効果がある。廃液槽１０１ｃと、イオン濃度自動分析装置の洗浄ステーションからの廃液が流れ込む廃液槽とを接続する構成を採用することもできる。
【００３６】
（イオン選択性電極カートリッジの製造方法）
本発明のイオン選択性電極カートリッジ１０１の製造方法は特に限定はないが、例えば以下のように製造される。
【００３７】
まず、被検査対象溶液が注入される容器１０３を中心に取り囲むようにイオン選択性電極１１０と比較電極１０９をそれぞれ形成できるように、内壁に電極膜形成用の２以上の孔を備えた容器１０３と、電極膜形成用の各孔の外側に電解液を充填するための空間が備えられた筐体１０１ａを準備する。筐体１０１ａの材質としては、特に制限はないが、加工容易性・取り扱い性の観点から、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート等が挙げられる。好ましくは、ポリ塩化ビニルである。次に、被検査対象溶液が注入される容器１０３の電極膜形成用の孔に電極膜１０５を形成する。電極膜１０５は、ポリ塩化ビニルなどの高分子物質のマトリックス材料と、イオン感応物質又は基準物質と、可塑剤とを適当な溶媒中で混合した溶液を、電極膜形成用の孔にキャスティングすることで形成した。具体的には、まず初めに、マトリクス材料と、イオン感応物質又は基準物質と、可塑剤とを適当な溶媒中で混合した溶液を、−５℃に冷却する。その後、この混合溶液は保温せずに電極膜形成用の孔にキャスティングする。なお、製造後の膜の安定性を考慮すると、電極膜を形成する時の温度は６−８℃、湿度は７０％以下で行うことが望ましい。特にキャスティングされた溶液が乾燥して膜を形成するまでの間、雰囲気の温度と湿度を上記範囲に保つことが好ましい。また、容器１０３の温度も６−８℃に保ち、外気温と容器１０３との温度差が１℃以内にあることを確認して製造を行った。
【００３８】
更に、電極膜の製造時には、膜の抵抗を測定して、検査を行うことも可能である。例えば、電極膜形成用の各孔の外側に備えられた空間と容器103に、10mmol/L塩化ナトリウム等の導電性物質を含む電解液を充填する。この時、他の孔は仮に塞いでおくか、同様の導電性物質で満たしておく。この導電性物質を介して、電気抵抗を測定した際、膜が形成されていれば、例えば17mmol/L塩化ナトリウム水溶液の場合は、2MΩ以上の抵抗値を示す。一方で膜が形成されていない（破れている）場合は、500KΩ以下の抵抗を示す。このように、中間製品の検査を行うことで、不良率を低減することが可能となる。これら検査に合格したものを次に、電極膜形成用の各孔の外側に備えられた空間に、10mmol/L塩化ナトリウム等の導電性物質を含む電解液を充填する。ここで、電解液は蒸発しにくく取り扱い性に優れる観点からゲル状であることが好ましい。次に、先端が銀/塩化銀からなる内部電極１０７を中心に具備したキャップ１０８を準備し、内部電極１０７が電解液中に浸漬されるように、前記空間を塞ぐように固定し、電解液を前記空間内に閉じ込める。この時、電極の固定は、熱圧着、超音波圧着、接着剤等で固定することが好ましい。
【００３９】
（イオン濃度の測定動作）
次に、本発明のイオン選択性電極カートリッジを用いたイオン濃度の測定動作例を、図９を用いて説明する。ここでのイオン濃度の測定は、通常、イオン濃度自動分析装置により自動的に実行される。本発明のイオン選択性電極カートリッジを用いた測定に適した特定イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）、カリウムイオン（Ｋ＋）、塩素イオン（Ｃｌ−）、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）、重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）、リチウムイオン（Ｌｉ＋）、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）、銅イオン（Ｃｕ２＋）、鉄イオン（Ｆｅ２＋，Ｆｅ３＋）などが挙げられ、被検査対象溶液としては、血液、尿、土壌、及び水のいずれかに由来する溶液等が挙げられる。
【００４０】
イオン選択性電極カートリッジ１０１は、イオン濃度の測定に先立って、イオン濃度自動分析装置の所定位置に装着される。なお、イオン選択性電極カートリッジ１０１は、使用寿命としての使用可能回数又は使用可能期間、交換作業なしにイオン濃度の測定に使用される。さらに、イオン濃度の測定開始前の作業として、被検査対象溶液、希釈液、基準液を分注した容器が、イオン濃度自動分析装置の所定位置に設定される。
【００４１】
これらの準備作業が終了すると、希釈液の吸引工程が開始される。プローブは、希釈液が分注された容器に位置決めされ、プローブ内に希釈液が吸引される。
【００４２】
続いて、被検査対象溶液の吸引工程が実行される。プローブは、被検査対象溶液が分注された容器に位置決めされ、プローブ内に被検査対象溶液が追加的に吸引される。この被検査対象溶液の吸引時には、事前に空気を吸引しておくことが好ましい。空気を吸引しておくことで、プローブ内での希釈液と被検査対象溶液の液面同士が直接接触する事態を避けることができる。
【００４３】
次に、イオン選択性電極カートリッジ１０１内に残存している前回測定時の基準液の廃棄工程に移行する。この工程では、真空設備等が起動され、容器１０３の内側よりも底面外側の気圧の方が低い状態が発生される。この気圧差により（いわゆる真空引き）、容器１０３に残存していた前回測定時の基準液が廃出孔１０４を通じて廃液槽１０１ｃへと排出される。
【００４４】
基準液の廃棄工程が終了すると、処理工程は、被検査対象溶液の希釈化工程に移行する。このとき、プローブは、イオン選択性電極カートリッジ１０１の装着位置に位置決めされる。この後、プローブは、その先端がイオン選択性電極カートリッジの容器１０３の内部に達するまで下方に駆動される。この後、プローブから容器１０３には、被検査対象溶液と希釈液が吐出される。このとき、被検査対象溶液と希釈液が容器１０３内でよく混ざり合うように、プローブによって混合溶液（希釈化被検査対象溶液）の吸引と吐出が任意の回数繰り返される。この後、プローブの先端は混合溶液から引き上げられる。
【００４５】
次に、プローブの洗浄工程が実行される。プローブは、イオン濃度自動分析装置に設けられた洗浄ステーションの位置まで移動される。洗浄工程では、プローブの外壁面と内部の両方が精製水により洗浄される。ここでの廃液には被検査対象溶液の成分が含まれるが、精製水の水量に比してその量は極わずかであり、環境汚染の心配はない。
【００４６】
洗浄工程が終了すると又は並行するように、混合溶液に含まれるイオン濃度の測定が開始される。なお、イオン濃度の測定は、混合溶液の撹拌動作の終了から所定時間後（例えば３０秒後）に開始することが好ましい。撹拌動作の終了直後は、イオン濃度の測定値が安定しないことがあるためである。なお、イオン選択性電極カートリッジ１０１に、複数個のイオン選択性電極１１０が形成されている場合、イオン濃度の測定は、個々のイオン選択性電極１１０について実行される。
【００４７】
例えばナトリウムイオン（Ｎａ＋）、カリウムイオン（Ｋ＋）、塩素イオン（Ｃｌ−）のそれぞれに対応するイオン選択性電極１１０の内部電極１０７と比較電極１０９の内部電極１０７との間に出現する起電力を測定する。このように複数のイオン濃度を測定する場合、順番に測定してもよいが、測定環境のズレ等を考慮すると、全ての起電力を同時に測定することが好ましい。
【００４８】
ここでの起電力の計測は複数回ずつ実行し、それらの平均値を測定結果とすることが望ましい。例えば各イオンに対して６回の起電力の測定を実行し、それらの最大値と最小値を除く値の平均値を測定結果とする。この測定結果は、後述する基準液についての測定結果が得られるまで保持される。
【００４９】
被検査対象溶液に対する測定工程が終了すると、廃液の吸引工程に移る。この工程において、プローブは、イオン選択性電極カートリッジの容器１０３の内部に達するまで下方に駆動される。そして、容器１０３にある混合溶液（希釈化被検査対象溶液）がプローブ内に全て吸引される。
【００５０】
混合溶液（希釈化被検査対象溶液）の吸引が完了すると、プローブは引き上げられ、その後、廃液位置まで駆動される。この後、混合溶液（希釈化被検査対象溶液）は、プローブから廃棄槽に吐出され、廃棄される。なお、バイオハザードの可能性がある被検査対象溶液については、密閉された廃棄槽（例えば試薬カートリッジ）に廃棄する。
【００５１】
測定に使用した混合溶液の廃棄が終了すると、プローブの洗浄工程が開始される。このとき、プローブは、イオン濃度自動分析装置に設けられた洗浄ステーションの位置まで移動される。この洗浄工程の場合も、プローブの外壁面と内部の両方が精製水により洗浄される。やはり、廃液には被検査対象溶液の成分が含まれるが、精製水の水量に比してその量は極わずかであり、環境汚染の心配はない。
【００５２】
次に、基準液を用いたイオン濃度の測定工程（すなわち、イオン濃度の測定値の校正工程）が開始される。このとき、プローブは、基準液が分注された容器の装着位置に位置決めされ、プローブ内に基準液が吸引される。
【００５３】
続いて、基準液の１回目の吐出工程に移行する。このとき、プローブは、イオン選択性電極カートリッジ１０１の装着位置に位置決めされる。次に、プローブは、その先端がイオン選択性電極カートリッジ１０１の容器１０３の内部に達するまで下方に駆動される。この後、プローブから容器１０３に、基準液の一部が吐出される。この基準液は、被検査対象溶液で汚染されている容器１０３のすすぎ洗いに使用される。所定量の基準液が容器１０３に分注されると、真空施設等が起動され、容器１０３の内側よりも底面外側の気圧の方が低い状態が発生される。この気圧差により（いわゆる真空引き）、容器１０３内に分注された基準液は廃出孔１０４を通じて廃液槽１０１ｃへと排出される。やはり、この廃液には、被検査対象溶液の成分が含まれるが、その量は極わずかであり、環境汚染の心配はない。
【００５４】
基準液の廃棄工程（すすぎ洗い工程）が終了すると、プローブに残しておいた基準液が容器１０３に吐出される。すなわち、２回目の基準液の吐出工程が実行される。このとき、容器１０３の内部にわずかに残っている基準液とプローブ内の基準液にはわずかに温度差が生じている。この温度差をなくすために、プローブによる基準液の吸引と吐出が任意の回数繰り返される。
【００５５】
この後、プローブの先端は容器１０３から上方に退避される。なお、基準液についてのイオン濃度の測定についても、基準液の撹拌動作の終了から所定時間後（例えば３０秒後）に開始する。撹拌動作の終了直後は、イオン濃度の測定値が安定しないことがあるためである。
【００５６】
この期間を利用してプローブの洗浄工程が実行される。このとき、プローブは、洗浄ステーションの位置まで移動される。この洗浄工程でも、プローブの外壁面と内部の両方が精製水により洗浄される。洗浄完了後、プローブは初期位置に退避される。
【００５７】
基準液の撹拌終了から所定時間が経過すると、基準液についてのイオン濃度の測定が開始される。イオン選択性電極カートリッジ１０１に複数個のイオン選択性電極１１０が形成されている場合、イオン濃度の測定は、個々のイオン選択性電極１１０について実行される。例えばナトリウムイオン（Ｎａ＋）、カリウムイオン（Ｋ＋）、塩素イオン（Ｃｌ−）のそれぞれに対応するイオン選択性電極１１０の内部電極１０７と比較電極１０９の内部電極１０７との間に出現する起電力が、好ましくは同時に測定される。
【００５８】
起電力の測定は、被検査対象溶液の測定時と同じ条件で実行される。従って、測定対象とするイオン毎に複数回ずつ起電力を測定し、それらの平均値を測定結果とすることが望ましい。例えば各イオンに対して６回の起電力の測定を実行し、それらの最大値と最小値を除く値の平均値を測定結果とする。
【００５９】
以上の動作により、被検査対象溶液のイオン濃度の算出に必要な全ての測定値が揃う。この後、イオン濃度自動分析装置は、被検査対象溶液の特定イオンについて測定された起電力と、基準液の特定イオンについて測定された起電力と、測定に使用したイオン選択性電極１１０に固有の電極スロープ値Slopeと、基準液のイオン濃度とに基づいて、被検査対象溶液中の特定イオンの濃度値を算出する。具体的には、電極起電力のドリフト発生等に起因するいわゆる切片の変動に起因した誤差を補正する為、基準液の特定イオンについて測定された起電力と、被検査対象溶液の特定イオンについて測定された起電力及び測定に使用したイオン選択性電極１１０が保有する電極Slope値から、被検査対象溶液に存在する特定イオンの濃度値が算出される。
【００６０】
以上により１つの被検査対象溶液に対する特定イオンの測定動作が完了する。必要に応じて同じ測定動作が、異なる被検査対象溶液についても実行される。
【００６１】
（まとめ）
以上説明したように、イオン選択性電極カートリッジ１０１に記憶手段１１１を配置し、個々のイオン選択性電極１１０に固有の電極スロープ値Slopeを格納したことにより、イオン濃度の測定を開始する前の電極スロープ値Slopeの測定を不要にできる。このため、１つの被検査対象溶液中の特定イオンのイオン濃度の測定に要する時間を従来技術に比して短縮することができる。また、装置側でキャリブレーション専用の校正液を用意する必要がなくなるため、装置の小型化やメンテナンスコストの削減を実現できる。
【００６２】
さらに、使用寿命中における電極スロープ値Slopeの変化率が記憶手段１１１に保存されている場合には、使用寿命中に電極スロープ値Slopeが変化する場合でも、その変化に追従して電極スロープ値Slopeを変更できるため、イオン濃度の測定精度の低下を避けることができる。
【００６３】
また、記憶手段１１１として読み書きが可能な記録媒体を用いる場合、特定イオンの濃度測定に使用された回数や使用開始日時を逐次更新可能とする。読み書き可能な記憶手段１１１を搭載する場合、１つのイオン選択性電極カートリッジ１０１を複数の装置で使用する場合でも、使用寿命の管理を継続することができる。例えば装置のメンテナンスや故障のために他の装置に装着する必要が生じた場合でも、測定結果の信頼性を高めることができる。また、寿命が尽きる前の廃棄をなくすことができる。
【００６４】
また、前述したように、本発明のイオン選択性電極カートリッジ１０１を用いて、特定イオン濃度の測定を行う場合、測定回毎に基準液を用いて測定される起電力により、記憶手段１１１に格納されている電極が保有する切片を補正することにより、切片の変動による測定誤差をなくすことができる。また、それぞれの電極が有する切片の補正を行うために使用する基準液の濃度は、被検液が血清試料の場合、血清中に存在するＮａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−の各特定イオンの分布範囲の中央値に設定されていることが望ましい。中央値を用いるのは、使用寿命中に電極スロープの傾き（電極スロープ値Slopeの値）に変化が生じるような想定外の事態の発生時にも測定誤差を最小化するためである。
【００６５】
（他の実施例）
以下では、前述した実施例に対する変形例を説明する。
【００６６】
（電極膜の他の組成例）
前述の説明では、図７に示す組成にて各電極膜を形成する場合について説明した。ところで、塩化物イオン用の電極膜については、図７に示す組成に変え、以下に示す組成の電極膜を用いても良い。すなわち、塩素イオン感応物質としてのポリ塩化ビニル(PVC)が１９重量％、第１可塑剤としての1-テトラデカノール(n-TDA)が２４重量％、第２可塑剤としてのオルトニトロフェニルオクチルエーテル(o-NPOE)が１０重量％、第３可塑剤としてのトリデカノール(nTriDA)が５重量％、マトリクス材料としての高分子物質(TODA)が４２重量％の比率で秤量添加した後、テトラヒドロフランを加えて分散させて形成した電極膜１０５を塩化物イオン用に用いても良い。
【００６７】
この新たな組成を塩化物イオン用の電極膜に適用して製造されたイオン選択性電極カートリッジについて、管理血清（セロノルム（登録商標） ヒューマン。製造元  セロ社。輸入元  積水メディカル（株））を使用して測定を行った場合の測定結果の具体例を以下に示す。なお、イオン選択性電極カートリッジには、Ｃｌ電極に加え、Ｎａ電極とＫ電極を含めた３電極が形成されているものとする。また、測定結果としての濃度は、前述したリアルタイムによる電極スロープ値Slopeの計算を通じて求めたものとする。
【００６８】
表１に、自動分析装置で測定された測定結果と電極スロープ値Slopeの関係を示す。なお、表１中の基準液は高濃度基準液ＣＨに対応し、２／３基準液は低濃度基準液ＣＬに対応する。
【表１】
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【符号の説明】
【００６９】
１０１…イオン選択性電極カートリッジ、１０１ａ…筐体、１０１ｂ…ガイドユニット、１０１ｃ…廃液槽、１０２…位置決め機構、１０３…容器、１０４…廃出孔、１０５…電極膜、１０６…内部ゲル、１０７…内部電極、１０８…キャップ、１０９…比較電極、１１０…イオン選択性電極、１１１…記憶手段
【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】
0005505420.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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