(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合溶液内の尿素又は同様の物質の濃度を、それを分解する反応器カラム中でウレアーゼ又は同様の触媒作用物質との接触反応を行い、反応した溶液と未反応溶液との伝導度差を測定して前記溶液中の尿素濃度の指示を与えることにより測定する方法において、前記反応器カラム中での反応前に、炭酸水素イオンを含む前記溶液に二酸化炭素を添加することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
ガス状で二酸化炭素を溶液に添加することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一方の側に二酸化炭素ガスを、他方の側に溶液を有する珪素管により二酸化炭素を溶液に添加して、その珪素管を通って二酸化炭素ガスを溶液に拡散させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも測定工程中、溶液の圧力を、例えば約0.1MPaの過剰圧力へ上昇させ、溶液への二酸化炭素ガスの溶解度を増大することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも測定工程中、温度を、例えば、約25℃に低下させ、溶液への二酸化炭素ガスの溶解度を増大させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
単一の測定セルにより、反応した溶液と未反応溶液との伝導度差を測定することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
測定セルを、最初未反応伝導度を測定するために反応器カラム前に、次に反応した伝導度を測定するために前記反応器カラム後に、バルブにより接続する（第３図）ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
反応器カラムの後に位置する単一の測定セルを用いて、未反応伝導度を測定するために溶液を分岐導管によって反応器カラムからそらせ、反応した伝導度を測定するために溶液を前記反応器カラムに通すことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
溶液を二つの分岐流に分け、第一分岐流を反応器カラム及び第一測定セルに通し、第二分岐流を第二測定セルに通すことにより、二つの別々の測定セルで伝導度差を測定することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
第二分岐路が遅延装置を有し、両方の分岐路でそれぞれの測定セルへ行くのにほぼ同じ長さの時間がかかることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
反応器カラム中での反応後の溶液のpH値が、約６〜約８、好ましくは約7.4より低く、触媒による反応が、
（NH2）2CO＋CO2＋3H2O→2NH4+＋2HCO3-
であることを特徴とする、請求項１〜10のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
複合溶液中の尿素又は同様の物質の濃度を、それを分解するためのウレアーゼ又は同様の触媒作用物質による接触反応により測定する装置であって、前記尿素の入った反応器カラム（10）、反応した溶液と未反応溶液との伝導度差を測定するための測定装置（７）、及び前記溶液中の尿素濃度を計算するための装置（78）を具えた上記測定装置において、前記反応器カラムより前、又はそれと結合して、炭酸水素イオンを含む前記溶液へ二酸化炭素を添加するための導入装置（４）を具えていることを特徴とする測定装置。
【請求項１３】
ガス状の二酸化炭素を溶液に添加するための珪素管（45）を具えていることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
測定装置（７）に結合して溶液中の残留気泡を検出するための気泡検出器（52）を具えていることを特徴とする、請求項12又は13に記載の装置。
【請求項１５】
溶液への二酸化炭素ガスの溶解度を増大させるために、少なくとも測定装置（７）中の圧力を、例えば、約0.1MPaの過剰圧力に増大させるための機構（53、３）を具えていることを特徴とする、請求項12〜14のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
溶液への二酸化炭素ガスの溶解度を増大させるために、少なくとも測定装置（７）中の温度を、例えば、約25℃に低下させるための機構（55、56）を具えていることを特徴とする、請求項12〜15のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
反応器カラム（10）の前及び後の伝導度差をそれぞれ測定するための単一の測定セルを具えていることを特徴とする、請求項12〜16のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
反応した伝導度を測定するための第一測定セル（7a）、及び未反応伝導度を測定するための第二測定セル（7b）を具え、系が試料溶液のための二つの分岐路を有し、それによって第一分岐路が反応器カラム（10）及び第一測定セル（7a）を有し、第二分岐路が第二測定セル（7b）を有することを特徴とする、請求項12〜16のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
第二分岐路が遅延導管（22）を有し、両方の分岐路でそれぞれの測定セルへ行くのにほぼ同じ長さの時間がかかることを特徴とする、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
両方の分岐路中の溶液の温度を互いに近接して維持するための熱交換器（70〜77）を具えていることを特徴とする、請求項18又は19に記載の装置。
【請求項２１】
溶液のpH値が、約６〜約８、好ましくは約7.4より低く、触媒による反応が、
（NH2）2CO＋CO2＋3H2O→2NH4+＋2HCO3-
であることを特徴とする、請求項12〜20のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、複合溶液中の尿素又は同様な物質の濃度を測定するための方法及び装置に関する。尿素の濃度は直接測定することが困難であり、そのため尿素はウレアーゼにより接触分解し、伝導度差を測定する。
溶液は医療溶液であるのが好ましいが、血漿のような生物学的溶液であってもよい。本発明は、特に透析に関連して尿素の濃度を測定することに関する。
背景技術
本発明は、EP−A2−０  437  789に記載されている方法に基づく。この特許文献には、例えば、錯体溶液中の尿素濃度を、ウレアーゼを触媒として尿素をアンモニウムイオンへ分解することにより測定するための装置が記載されている。尿素を直接測定することは困難であり、先ず尿素をアンモニウムイオンへ転化しなければならない。伝導度計により、アンモニウムイオンの影響による伝導度の変化を測定する。
DE−C1−39  00  119には、同様な型の尿素センサーが記載されている。血液が通過する管の中に毛細管を配置する。毛細管によって血漿を血液から引き出し、ウレアーゼカラムを通過させる。ウレアーゼカラム前後の伝導度の差を測定し、その差を尿素含有量に対比させる。測定装置中の温度を一定に保つため、ウレアーゼカラム及び二つの伝導度測定セルを回る閉じた経路中に透析流体を循環させる。
文献JP−60−165551には、同様な装置が記載されており、この場合陰イオン・陽イオン・交換により電解質を除去するためイオン交換カラムを用いている。この方法では、測定値の精度は、最初の伝導度が一層低いか又は殆ど０であることにより、伝導度の相対的変化が一層大きくなるため、かなり向上している。更に、緩衝剤が添加されている。
文献US−Ａ−３  930  957には、尿素センターが記載されており、この場合有機緩衝溶液が添加されている。一例として、0.05Mのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンの溶液を用いることができ、それはグリシンの添加により約６〜７のpH値に調節されている。
発明の開示
本発明の目的は、反応器カラム中で尿素とウレアーゼとを不均質接触反応にかけて尿素を分解し、反応した溶液と未反応溶液との伝導度の差を測定し、前記溶液中の尿素濃度の指示を与えることにより、複合溶液中の尿素又は同様な物質の濃度を測定する方法及び装置を与えることにある。本発明によれば、反応器カラム中での反応の前に、二酸化炭素を炭素水素イオンを含む溶液に添加する。二酸化炭素は炭素水素イオンと一緒になって溶液のpH値を予め定められた範囲内に維持する緩衝剤を形成する。同時に二酸化炭素は伝導度差と尿素濃度との関係を広い範囲に亙って直線的にする働きをする。二酸化炭素の添加によって、各尿素分子が、伝導度の増大に夫々寄与する四つのイオンに分解する結果も与える。
二酸化炭素はガス状で、好ましくは溶液が二酸化炭素で実質的に飽和されるような量で添加する。溶液に対する二酸化炭素ガスの溶解度を更に増大するため、溶液の圧力を上昇させ且つ（又は）溶液の温度を低下させてもよい。このようにして、出来るだけ広い範囲に亙ってその関係を直線的にするのに充分な量の二酸化炭素が確実にその溶液に溶解するようにする。
反応した溶液と未反応溶液との伝導度差は、一つの伝導度セルによって測定してもよい。未反応溶液と反応した溶液を一つの伝導度セルに順次切り替えて送る。この方法で二つの測定値を伝導度セルの構造とは無関係に出来るだけ同じにすることができる。
二つの伝導度を二つの別々の伝導度セルで測定することもでき、その第一のものを反応器カラムを含む第一分岐路に配置し、その第二のものを反応器カラムを素通りする分岐路に配置する。伝導度の測定は温度に大きく影響されるので、測定値は温度に対し補正するか、又は二つの異なった溶液が同じ温度を持つようにしなければならない。
二つの伝導度セルを互いに非常に近接して配置し、二つの溶液を熱交換器中の熱交換コイルに通すことにより、二つの溶液は同じ温度を持つようになる。
他の特徴、性質、及び利点は請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明を次に図面を参照して一層詳細に記述する。
第１図は、本発明で目的とする型の尿素センサーの概略的図面である。
第２図は、第１図と同様な概略的図面であるが、二つの平行な伝導度計を用いることを示している。
第３図は、夫々、反応器カラムの前及び後に一つの同じ測定セルを切り替えるバルブを示す概略的図面である。
第４図は、第３図によるバルブの接続順序を示すバルブ操作方式図である。
第５図は、第１図の一部分の概略図であり、試料導管に二酸化炭素ガスを供給する仕方を示している。
第６図は、第１図の一部分の概略図であり、二酸化炭素ガスの気泡を除去する別の方法を示している。
第７図は、第１図と同様な概略的図面で、二つの伝導度計を使用した場合を示す図面である。
第８図は、第１図と同様な概略的図面で、熱交換器を使用した場合を示す図面である。
第９図は、本発明による尿素センサーの好ましい態様の詳細な模式図である。
第10図は、第９図による尿素センサー中に含まれる熱交換器の断面図である。
第11図は、第10図による熱交換器の底に位置する二重伝導度セルのばらばらにした斜視図である。
第12図及び第13図は、第９図と同様な概略図であり、消毒中の尿素センサーを示す図面である。
発明の好ましい態様の記載
第１図は、本発明が関与する型の尿素センサー又は計器を示している。
測定を行うべき流体又は溶液は、導管１を通過する。この溶液は、透析器から直接又は間接的にきた透析溶液でもよい。
試料採取装置３は、導管１から溶液の一部分を取り出し、その試料を入口導管２へ送る。試料採取装置は第１図中ポンプ６によって例示されている。
導入装置４が、一種類以上の物質を添加するために入口導管２に接続されている。その添加は第１図のポンプ５によって制御する。
試料溶液は反応器カラム10に供給され、それを通過させる。反応器カラムは尿素をアンモニウムイオンと炭酸水素イオンに分解する触媒作用を与えるウレアーゼが入っていてもよい。
試料を反応器カラム10から測定装置７へ送り、その装置により反応器カラム中の分解生成物を測定する。測定装置７は、夫々反応器カラム10の前及び後の伝導度の変化を測定する伝導度差セルでもよい。
試料を測定装置７から出口機構８へ送る。
入口導管にはイオン交換器を配置し、望ましくないイオンの含有量を低下させ、それによって測定装置の精度を向上させることができる。
本発明は、主に尿素の測定に関し、反応器カラム中の反応は二酸化炭素の添加を使用することにより直線的になる。
二酸化炭素の溶解度は圧力を大きくすることにより向上し、少なくとも伝導度測定は増大した圧力で行うことができる。
温度を低下することにより、二酸化炭素の溶解度が上昇し、それも本発明の利点と共に利用することができる。
溶液
導管１中に存在する複合溶液は、物質の含有量を測定しようとする場合、医療及び（又は）生物学的種類の溶液である。
好ましい態様として、溶液は透析溶液であり、その尿素濃度を決定する。透析溶液は、例えば、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、CH3COO-の電解質を、予め定められた濃度及び組合せで、時にはグルコースのような更に別の物質と共に含んでいる。透析溶液が透析器を通る時、透析器の膜の一方の側にある血液と、膜の他方の側にある透析溶液との間で低分子量物質の交換が起きる。それによって、尿素、クレアチニン等のような種々の物質が血液から透析溶液へ移る。同時に炭素水素イオンHCO3-のような或る物質が透析溶液から血液中へ入る。
本発明を適用することができる他の種類の溶液は、血液であり、その場合、好ましくは最初に、例えば膜により高分子量物質を分離し、その後で限外濾過液、即ち、血漿を分析する。
本発明により用いることができる他の種類の溶液は、腹膜透析のために用いる透析溶液であり、この場合、出て行くPD溶液が分析される。
分析することができる更に別の溶液は、皮膚を通して吸い出されるか、又は他の方法で取り出される尿、汗、涙、唾液、又は他の細胞外流体である。
導管１中の溶液は、特定の物質、例えば、グルコース又はペニシリンの濃度を決定したい場合には、新しい透析溶液又は浸剤溶液でもよい。
溶液中の濃度を決定すべき物質は、測定するために接触分解を必要とするような物質、特に小さな範囲内にあるpH値を必要とし、即ち、緩衝剤系の存在を必要とする物質であるのが好ましい。そのような物質の例は、尿素、Ｌ−グルタミン、Ｌ−シトルリン、Ｎ−アシルアミノ酸、ペニシリン、Ｌ−アスパラギン、コレステロール、グリコースである。これらの物質は、反応器カラム10中で既知の対応する酵素による酵素作用下で分解又は反応させることができる。適当な組合せについての一層詳細な決定については、EP−A2−０  437  789及びUS−Ａ−４  311  789を参照することができる。
本発明を、尿素及びウレアーゼに関連して下に記述するが、前述の物質及び他の同様な物質に対しても適用することができる。
試料採取装置
導管１中の溶液から試料採取装置３により試料を採取する。好ましい態様として、試料採取装置はポンプ６で、それは導管１から一定の僅かな流れを取り出すように駆動する。試料の流れは約0.1〜10ml/分、好ましくは約0.5〜5ml/分、例えば、1ml/分になるようにすることができる。
試料採取装置は間欠的に駆動し、或る単位時間、例えば５〜60秒の範囲の間隔で、例えば30秒の間隔で試料を取り出すようにしてもよい。それによる試料体積は約１〜100ml/試料、好ましくは約５〜50ml/試料、例えば、10ml/試料のようにすることができる。
一つの態様として、試料採取装置３中のポンプを、入口導管２への試料採取流が特定の比例定数で溶液導管１中の流れに比例するように駆動する。例えば、導管１中の溶液が約500ml/分で通過する透析溶液であるならば、試料採取装置３によって1/500部、即ち、1ml/分で取り出す。もし導管１中の流れが変化するならば、入口導管２中の流れも変化する。この態様の利点は、それによって本発明を欧州特許出願EP94.102383.0に記載されている発明と組合せることができることである。試料採取装置３のポンプは、間欠的であるが、夫々の時に抽出された試料の流れが、導管１中の溶液流に対し特定の比率になっているように駆動することもできる。
ポンプ６は、一回転当たり一定の輸送量を持つセラミックポンプでもよく、モニターGAMBRO  AK100で用いられているのと同じ型のものでもよい。それによって導管１から非常に正確に計られた量を取り出すことができる。別法として、既知の型の蠕動ポンプ又は他の同様なポンプを用いることができる。
導管１中の内容物が血液からなる場合には、DE−C1−39  00  119に記載されているのと同じ方法を用いることができ、この場合、中空繊維透析器で用いられているのと同じ種類の空中繊維を試料採取のために用いる。限外濾過液、即ち、血漿を取り出すために必要な減圧はポンプによって発生する。
分析すべき溶液の入った容器から試料採取を行うこともできる。この方法では容器が導管１と置き代わる。
導入装置
試料採取装置３によって取り出される試料は、入口導管２へ送られる。この導管中に添加剤を添加することもできる。或る場合には、反応器カラム10中で希望の反応が行われるように、溶液のpH値を調節することが望ましい。
好ましい態様として、分析すべき溶液は、尿素を含み、通常約7.4のpH値を有する透析溶液である。尿素からアンモニウムイオンへの分解は、そのpH値の増大をもたらす。
US−Ａ−３  930  957には、液体状の有機緩衝剤を添加することが記載されている。用いることができる別の液体緩衝剤系は、H2PO4-/HPO42-からなる所謂燐酸塩緩衝剤で、約７に等しいpHを有する。
しかし、液体状の緩衝剤についての一つの欠点は、それが溶液を希釈し、イオンを追加し、それによって反応器カラム中での反応以前に溶液の伝導度を変化することである。
本発明の好ましい態様によれば、ガス状の緩衝剤、即ち、二酸化炭素（CO2）を用い、それが透析溶液内に既に存在する炭素水素塩緩衝剤と共働する。これに関連して、ガス状の二酸化炭素を導入装置４からポンプ５に入口導管２へ供給する。これについては一層詳細に下で記述する。
炭素水素塩を含む透析溶液のための添加剤、及び伝導度測定に適用するための添加剤として二酸化炭素ガスを使用することにより、液体状の緩衝剤と比較して少なくとも二つの利点を与える。即ち、二酸化炭素の添加が何等体積の変動を与えず、従って、溶液の希釈を起こさないこと、及び溶解した二酸化炭素がなんら固有の伝導度を持たないことである。
尿素を含む透析溶液に関連して緩衝剤系、特に二酸化炭素ガスを用いることにより、ウレアーゼから最適の効果が得られるようにpH値を制御することができる。同時に炭酸カルシウムの沈澱を回避することができる。
反応器カラム
反応器カラム10の一態様が第７図に示されており、必要な酵素の入った円筒状容器からなる。好ましい態様として、カラム10には、酸化アルミニウム粒子12によって固定されたウレアーゼ11が入っている。目の細かいフィルター13、14が入口及び出口に配置されている。それらフィルターは、ウレアーゼと酸化アルミニウムとが、離れた時、カラム10から出て行かないようにしている。更にフィルターは大きな粒子がカラム中へ入るのを防いでいる。
円筒状容器10は、転化させるべき物質が対応する酵素に、それが分解反応に触媒作用を及ぼす長さの時間接触するか、又は近接することができるような充分な大きさの体積を持たなければならない。カラムは、その物質を含む試料溶液が酵素活性化近辺に少なくとも99％まで、対応する反応に触媒作用が及ぼされる長さの時間達しているように構成されているのが好ましい。
入口15により下から溶液を供給し、出口16によりカラムの上端から反応した溶液を送り出すのが好ましい。別法として、カラム10の、酸化アルミニウム18だけを含み、即ちウレアーゼを含まない上方部分を分離するフィルター17を配備する。
カラム10は、どの物質を分析するかと言うこと及びどの酵素を用いるかによって種々の構造を持つことができることは明らかである。例えば、カラムは水平でもよく、或は流れを逆にして上から下へ流してもよい。更に、間欠的機能を持たせて、カラム10中に試料を導入し、それをカラム中に反応が得られる長さの時間残留させ、然る後、その試料を分析及び測定のために送り出すこともできる。
上記好ましい態様では、蛋白質及び脂肪が透析溶液に含まれている。カラム前又は後で蛋白質及び脂肪を分離し、それによってフィルター13又は14の一方又は両方が二重フィルターを構成し、フィルターの半分が、入ってくる又は出て行く溶液を濾過し、ウレアーゼを保持する働きをもち、そのフィルターの他方の半分が活性炭素を含浸したセルロースフィルターを構成するのが望ましい。そのようなフィルターでは、有機分子が吸収され、実際的に言って完全に吸収される。他の設計のフィルターを用いることもできる。
測定装置
測定装置７は、溶液中の分析すべき物質に依存する。分析すべきものが尿素である場合の好ましい態様に関連して、測定装置７は、反応器カラム10の後の溶液中のアンモニウムイオン含有量を決定するアンモニウムイオン感応性電極にすることができる。そのような測定装置は、WO94/08641及びUS−Ａ−４  686  479に記載されている。
測定装置は、pH計、又は放出されるアンモニアのようなガスのための計器でもよい。WO93/22668参照。
しかし、好ましい態様によれば、測定装置は、ウレアーゼカラム10の前と後の溶液の伝導度の差を測定するための機構である。
第１図に関し、反応器カラム10の前に三方バルブ20があり、それによって入口の流れを分岐導管９、及び反応器カラム10後の第二三方バルブ23の方へそらせることができる。三方バルブ20及び23が第１図に示したように反対の位置に存在する場合、透析溶液は分岐導管９によってカラム10を避けて直接測定セル７へ送られ、透析溶液の初期即ち未反応伝導度、即ち尿素を分解しない伝導度を測定する。次に、三方バルブ20及び23が第１図に示したのとは別の位置に切り替えられ、溶液が反応器カラム10を通り、更に測定セル７へ送られ、反応伝導度値が測定される。この態様により、未反応及び反応後の伝導度値の両方を測定するのに同じ測定セル７が用いられ、それが長所になる。
測定を一層信頼性を持って行えるようにするため、第２図に示すように、反応器カラム10と同じ体積を有する遅延導管22を分岐導管21中に導入するのが適切である。遅延導管22にはウレアーゼカラム10と同じ量の酸化アルミニウムが入っており、伝導度に対する酸化アルミニウムの影響を考慮に入れることができるようにするのが好ましい。第２図の態様では、二つの異なった伝導度セルが用いられているが、それらは較正することができ、後の記載を参照されたい。
夫々反応器カラム前及び後の伝導度を決定するための更に別な方法は、第７図に示すように、カラム前の測定セルと、カラム後の測定セルを夫々配置することである。
好ましい測定方法は第８図に開示されており、試料溶液を二つの平行な流れに分け、夫々の流れについて別の測定セルで測定を行い、初期伝導度と反応後伝導度とを同時に決定することを含んでいる。二つの測定がほぼ同じ試料について行えるように、試料溶液が夫々の測定セルへ到達するのにほぼ同じ時間がかかるようにするのが適切である。
更に別の方法は、反応器カラム10の前のみならず、その後の伝導度を同じ特定の試料について測定するのに同じ測定セルを用いることである。第３図は、反応器カラム10及び測定セル７が、複数のバルブ31a、31b、32a、32b、33、34、35、及び36により一緒に結合されていることを示している。それらバルブは第４図のバルブ方法に従って操作され、Ｏは開いたバルブを示し、Ｃは閉じたバルブを示している。切り替え方式は12の段階を有し、T1〜T12で示してある。この後、同じサイクルを再び適用する。
時間T1では、バルブ31a、32a、33、及び34は開いており、流れは先ず測定装置７を通り、次に反応器カラム10を通る。この状態は比較的長い時間維持され、反応器カラム10及び導管は試料で満たされ、初期伝導度が測定される。
時間T7では、バルブが切り替えられ、バルブ31b、32b、35、及び36が開く。この位置で前に測定装置７を通って反応器10へ入った試料は同じ測定装置７を通って流れる。この状態の時間T7は、反応後伝導度の信頼性ある測定値が測定装置７で得ることができるように、充分な長さの時間維持される。
このようにして同じ試料又は量の流体は測定装置７を２度（異なった方向に）通過し、その間に反応器カラム10を通る。このようにして特に正確な測定を行うことができる。
異なった切り替え工程T2〜T6及びT8〜T12は、測定装置７が分岐導管37、38と平行に結合されていることにより、切り替え工程中にその切り替えに関連した圧力パルスを除去する働きをする。もちろん、第４図に示したのとは異なったバルブ方式を用いることもできる。同様に、別々のバルブ31〜36を、同様な機能を果たす三方バルブによって置き換えてもよい。当業者には、そのようなバルブを第３図及び第４図で与えた指針とどのように結び付けたらよいかは明らかであろう。
好ましい態様として、測定装置７は、その測定装置を通る溶液の伝導度を測定する伝導度測定セルである。
伝導度測定セルは、互いに隔たった所にある二つの供給電極に電圧を印加するいわゆる四極型のものでもよい。二つの検出器電極をそれらの間に配置する。検出器電極にかかる電圧を測定し、供給電極に印加された電圧を、測定される電圧が一定になるように調節する。得られる電流を測定し、それは溶液の伝導度に比例する。四極測定により、供給電極と溶液との間の境界抵抗が結果に影響を与えないようにする。供給電圧は交流電圧である。
伝導度測定セルは比較的大きな温度依存性をもち、そのため、下で一層詳細に記述するように、温度を一定に維持し、且つ（又は）温度変動について補正する。
較正するため又はテアリング（taring）のため、分岐導管24が第２図に示されており、その分岐導管は二つの伝導度セル7a〜7bの入口を互いに結合する。この導管を挿入することにより、伝導度セルは均衡して同じ測定値を与えることができる。もし導管24を二重にすれば、伝導度セルを測定値比較のためクロス結合（cross−connect）することができる。
出口機構
試料を測定装置７から出口機構８へ送るが、それは第１図では収集容器の形で示されている。
別法として、試料溶液は試料採取装置３より下流にある排液管へ送るか、又は導管１へ送り返すことができる。
もし本発明を、上で言及したEP94.102383.0による発明と一緒にしたいならば、別の三方バルブ25を用い、そのバルブを分岐導管９に配置する（第１図参照）か、又は第２図の左側のそれに相当する導管の伝導度セル7bの後に配置し、溶液がウレアーゼカラムを通らないようにする。導管１中の透析溶液の或る割合のものが分岐導管を通過するのを確実にするため、別のポンプ26を用いる（第２図参照）。溶液は三方バルブ25から別の収集袋27へ送る。従って、収集袋27中の溶液の体積は、導管１を通る溶液の量に対し予め定められた関係、例えば1:500を有する。更に、収集袋中に含まれている物質の濃度は、導管１中の平均値と同じである。透析時間に亙る尿素センサーの測定値を積分することにより、全尿素値が得られ、それを収集袋中の濃度（それは別のやり方で分析する）と比較することができる。このようにして尿素センサーの機能を監視することができ、二重の安全性が達成される。尿素は右分岐路で分解されるので、この経路を通る溶液は、この目的には用いることができない。
イオン交換器
或る場合には、試料溶液を反応器カラム10及び測定装置７へ送る前に、その溶液から電解質を除去するのが望ましい。測定されるのは、反応器カラム10の前後の伝導度の差である。反応器カラム10の前の測定値が低いか又は０であるならば、一層よい精度が得られる。このためイオン交換器を、第１図中21の点線で示したように、反応器カラム10の前の入口導管２へ組み込んでもよい。
そのようなイオン交換器は慣用的構造のもでもよく、この場合イオンは、水を形成する対応する水素イオン又は水酸化物イオンと交換される。そのようなイオン交換は非常に効果的であるが、通常大きな空間を必要とする。
反応器カラム10の前の溶液中の電解質を最小又は除去するために他の方法を用いることもできる。一つの例は、静電気法を用いることであり、入口導管２中の溶液を帯電電極表面に通し、尿素のような非帯電分解に影響を与えることなく、帯電イオンを電極表面に吸引させる。
更に別の既知のイオン交換法を用いることができる。
尿素
本発明は、透析器後の透析溶液中の尿素濃度を測定することを特に目的としている。この透析溶液中の尿素濃度は、透析器によって奇麗にされる血液中の尿素の含有量に関係している。
尿素は、適切な透析が行われたか否かを示す指示剤としてしばしば用いられている。透析側の尿素測定がどのように血液中の尿素濃度に関係しているか、またそれが必要な透析が得られたかどうかを決定するためにそれぞれどのように解釈されるかは、正確には本発明の主題ではなく、更に記述することはしない。これらの問題を論じた多くの文献があり、WO94/08641と同様、EP−A1−０  547  025にも注意されたい。
尿素濃度の測定に関連して、それは簡単なやり方で直接測定することはできない。上で述べたように、尿素を含む溶液を、ウレアーゼの入った反応器カラム10に通さなければならない。ウレアーゼは下の反応（１）により尿素からアンモニウムイオンへの転化に対し触媒作用を及ぼす酵素である。
0003616644.tif 000002
従って、アンモニウムイオンとアンモニアが炭酸水素イオンと同様に形成される。尿素とウレアーゼとの接触を充分効果的なものにすれば、収率は実際上100％である。
一方、アンモニアは溶液のpH値により、次の平衡反応（２）に従ってアンモニウムイオンへ分解する。
0003616644.tif 000003
もし溶液が、上で述べた燐酸塩緩衝剤のような緩衝剤系を含むならば、この平衡（２）は、充分低いpH値で、例えば、pH＝７で次の反応（３）により置き換えることができる。
NH3＋H2PO4-→NH4+＋HPO42-                 （３）
前記燐酸塩緩衝剤を用いて、pH値を約７に調節し、このpH値が極めてわずかな量だけ移行するように緩衝剤の量を調節することができる。このようにして、pH値を適当に選択することにより、実際上全てのアンモニアをアンモニウムイオンへ転化することができる。US−Ａ−３  930  957に記載されているような他の緩衝剤系を用いることもできる。
燐酸塩緩衝剤型の緩衝剤を用いる欠点は、それが溶液を希釈し、反応器カラムで転化する前の伝導度に影響を与え、それが伝導度差の測定を更に困難にすることである。この問題は、用いる酵素と反応せず、非常に低い電気伝導度を自ら持っている緩衝有機キャリヤー溶液を提案しているUS−Ａ−３  930  957で扱われている。
二酸化炭素
本発明による好ましい態様として、二酸化炭素及び炭酸水素イオンからなる緩衝剤系を用いることを提案する。特に透析溶液中の尿素濃度の測定について大きな利点を得ることができる。透析溶液は通常炭酸水素イオンを含み、それは二酸化炭素と一緒になって前記緩衝剤系を形成する。
二酸化炭素は次の式（４）に従ってアンモニアと反応する。
NH3＋CO2＋H2O→NH4+＋HCO3-                （４）
本発明の基礎になっている反応は、反応（１）と反応（４）との合計であり、次の反応（５）を与える結果になる。
（NH2）2CO＋CO2＋3H2O→2NH4+＋2HCO3-      （５）
反応（５）から明らかなように、各尿素分子から二つのアンモニウムイオン及び二つの炭酸水素イオンが得られ、それら四つのイオン全てが伝導度の増大に寄与する。二酸化炭素を過剰に加えると、反応（５）は右の方へ移行し、その結果交換は実質的に100％になる。余分の二酸化炭素を添加することにより、更に溶液のpH値を比較的低くし、それが炭酸カルシウムの沈澱を防ぐようになる結果が得られる。
もしpH値が約7.35より小さいと、上記反応中の交換は約99.5％より大きくなる。更に、ウレアーゼの活性度は約６〜約８のpH範囲内で最大になる。同時に、ウレアーゼカラム中の溶液の滞留時間が充分長ければ、99％を越える全交換が得られる。従って、ウレアーゼカラム後の溶液のpH値は約６〜約８の間にあるのが好ましく、6.2〜7.4であるのが好ましい。
導入装置４によって二酸化炭素を添加する。導管２中の試料溶液に二酸化炭素を添加する方法は、第５図に一層詳細に示されている。
導入装置は、加圧下の二酸化炭素源41の外に、圧力減少バルブ42を有する。二酸化炭素ガスはこの源から予め定められた圧力で導管43へ送られる。導管43にはその下端に接続器44が取付けてあり、それは導管２の壁を通して試料溶液中へ通じている。
接続器44には珪素管45又は他のガス透過性管が接続されており、その管は導管２中に予め定められた長さに沿ってそれと実質的に同心状に配置されている。珪素は、管45中に存在する二酸化炭素ガスがその珪素材料を通って拡散し、導管２中の溶液に放出される性質を有する。
圧力調節器42の調節は、管45についての圧力差を検出する二つの圧力計46、47によって制御する。これら二つの圧力計は、勿論組合せて一つの圧力差計器にすることができる。
拡散速度は管45を通る圧力差に依存する。圧力差と同様、管の長さを適合させることにより、希望の量の二酸化炭素を導管２中の試料溶液中へ供給することができる。試料溶液を実質的に飽和するように多量の二酸化炭素を添加するのが好ましい。この意味で、通常全ての尿素をアンモニウムイオンへ分解するために反応（５）で用いることができる充分な量の二酸化炭素が存在する。
大きな尿素濃度では、試料溶液中に溶解する充分な量の二酸化炭素ガスを添加することは困難である。この場合、余分な二酸化炭素ガスを添加し、そのガスが微細な気泡又は多かれ少なかれ大きな気泡の形で試料溶液に含有されるようにすることができる。このガスは、ウレアーゼカラムへ移動する間に試料溶液中に部分的に溶解し、残りの量の二酸化炭素ガスはウレアーゼカラム中での反応中に使用される。
第７図は、二酸化炭素ガスを導管２中の試料溶液に供給する更に別の方法を示している。第５図の場合と同様に、加圧二酸化炭素ガスの源41が配備されている。更に二つのバルブ49及び50が配備されており、それらの間に予め定められた体積の容器48が配置されている。バルブ49は容器48と源41とを接続し、バルブ50は容器48と導管２とを接続する。二つの圧力計51a及び51bをバルブ50の両側に配置する。
第７図による導入装置の機能は次のようなことにある。バルブ49を開き、圧力計51aが予め定められた圧力を検出するまで、二酸化炭素を源41から容器48へ供給する。次にバルブ49を閉じ、バルブ50を開き、それによって容器48中の内容物を導管２へ供給する。
圧力計51a又は51bが低い圧力を検出した時、バルブ50が閉じ、バルブ49が開き、再び容器48を満たす。
容器48の体積と圧力差は分かっているので、導管２中の二酸化炭素の供給量を決定することができる。
開いた状態でバルブ50は、二酸化炭素ガスの供給が比較的均一な速度で行われるように、或るスロットルの働きをすることができる。バルブ50中のスロットル度をバルブが開いている時間中調節することにより、単位時間供給されるガスの量を調節することができる。
大きな気泡の二酸化炭素ガスが試料導管２中に供給し、その気泡が導管２の全断面積を満たすようにして、バルブ50を操作することもできる。次の反応器カラムの方への移動中、二酸化炭素ガスの気泡はその次の試料溶液に部分的に溶解し、その溶液は二酸化炭素で実質的に飽和されるようになる。残りの量の二酸化炭素ガスは、反応器カラム10中のフィルター13により最終的に分散され（第２図参照）、二酸化炭素ガスは試料溶液中に均一に分布されるようになる。従って、入口導管15は同心状の形をしているのがよく、それによって試料溶液は反応器カラム10の全断面積に亙って分割される。反応器カラム10を通過する間、二酸化炭素は反応（５）で使用され、それによって余分な二酸化炭素が消費される。
続く伝導度測定を乱すことのあるガス状の二酸化炭素が反応器カラム10を出る溶液内に残っていないようにするため、出口導管16（第７図参照）に、気泡検出器52、例えば超音波検出器を配備してもよい。そのような気泡検出器からの出力信号は、多くのやり方で用いることができる。それは、起こり得る誤った測定値を示すのに用いることができ、且つ（又は）二酸化炭素ガスの供給を調節するのに用いることができる。後者の場合、供給から検出までの遅延時間は比較的長く、例えば４分であることが観察されるべきである。もし尿素の濃度が余りにも速く変化することがないならば、効果的で最適の調節を達成することができる。
気泡検出器52に関連して、ガス分離器62（第６図参照）を存在させ、遊離状態で存在する可能性のあるガスを全て導管16中の溶液から分離してもよい。
二酸化炭素ガス源41は、圧力の解放及び対応する圧力低下により直ちに気化する凝縮された形の二酸化炭素ガスの入った加圧容器によって形成されているのが好ましい。そのような二酸化炭素カートリッジは種々の大きさで入手することができる。二酸化炭素ガスの消費はむしろ僅かであり、そのような小さな大きさの二酸化炭素カートリッジで長い期間の操作に対し充分である。
二酸化炭素ガスの別の源は、二酸化炭素ガスのその場での生成である。一つの方法は炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）粉末を高温、例えば50℃を超える温度に加熱することである。この方法で炭酸水素ナトリウムが分解し、二酸化炭素ガスが放出される。炭酸水素塩は加熱素子の上に配置された小さな容器に入れて与えることができる。その装置を用いる場合、加熱源を作動させ、短時間で二酸化炭素ガスを放出する。カートリッジは勿論取り替え可能である。当分野で他の方法も知られている。二酸化炭素ガスを製造する正確な方法は、本発明の主題の一部を構成するものではないが、二酸化炭素ガスの製造方法を記載したEP−A1−０  481  257を参照することができる。
ウレアーゼカラム10中の反応中、容器のpH値が上昇し、特に尿素濃度が高く、二酸化炭素ガスの含有量が低過ぎる場合に上昇する。もしpH値が約7.4より高く上昇すると、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムが沈澱する危険がある（カルシウムイオン及びマグネシウムイオンは通常透析溶液の一部である）。もしそのような沈澱が測定セル７内で起きると、それは直ちに測定誤差をもたらし、測定装置を清浄にしなければならない。
測定セル７を通る溶液中のpH値を充分低くするため、ウレアーゼカラム10からの出口、即ち、出口16の所にも二酸化炭素ガスを添加することが望ましい。
カラム10にほぼフィルター17の所（第７図参照）又は他の場所に二酸化炭素のための第二の入口を設け、それによって伝導度測定セル中で炭酸カルシウムの沈澱が起きないようにするのに充分な低いpH値に常になるようにすることもできる。
好ましいpH値（伝導度セルの後又はその内部での位置で）は、5.5〜8.5、好ましくは６〜８である。二酸化炭素及び炭酸水素塩を緩衝剤として用いた場合、pH値は約6.2〜7.7、好ましくは6.3〜7.4の範囲にあるのが好ましい。
圧力
水に対する二酸化炭素ガスの溶解度は、水中の圧力に本質的に比例することが知られている。このことは第７図に示した態様で利用されている。
調節可能なスロットルバルブ53を、ウレアーゼカラムの出口16の後に配置する。もし気泡が気泡検出器52によって検出されたならば、測定装置7aと同様、導管２及びウレアーゼカラム中の圧力を上昇させるため、スロットルバルブ53をポンプ６と共に働かせる。それにより二酸化炭素ガスは溶解度の上昇により溶解する。二酸化炭素の供給が減少して気泡が残らなくなったならば、直ちに圧力を正常な圧力へ再調節するのが適切である。
別の態様として、スロットルバルブ53を測定装置7aと一緒に用い、気泡検出器52の代わり又はそれに対する補助機構のようにして、測定装置7a内の測定を乱す試料溶液中の気泡の発生を検出する。測定された値が信頼性のあるものか否かを調べるのが望ましい場合、予め定められた間隔でスロットルバルブ53を駆動することにより、圧力を一時的に上昇させる。圧力上昇は圧力計51b又は別の圧力計により監視することができる。圧力上昇が測定装置7a内の測定値に変化を与える結果になるならば、これは、試料溶液が測定を乱す気泡を含むことを示す証拠である。この情報は、二酸化炭素ガスの供給を減少させるために用いることができ、その後で新しい試験を或る時間の後で行い、その変化が希望の効果を与えたことを立証する。
圧力計51bは、試料溶液２が常にほぼ同じ圧力、例えば大気圧になっているようにするため用いることもできる。もし試料採取が透析機械からの出口の所で行われるならば、ポンプ６の前の圧力はかなり変動することがある。もし放出装置８を導管１への戻り導管によって形成するならば、試料導管２の全ては導管１内に存在する圧力になるであろう。圧力計51bによって監視されるスロットルバルブ53及びポンプ６を操作することにより、試料導管２及び測定装置7a中の希望の圧力を、例えば、大気圧より幾らか高く設定することができる。
前述の圧力増加は、測定装置7aが伝導度セルであるならば、通常の場合測定装置7aの測定結果に極めて僅かな程度の影響しか与えない。他の種類の測定装置を用いて、圧力増加と共に前述の方法を適用した場合、これらの測定装置の圧力依存性に対する補正をしなければならない。
上に記載した方法の別法として、測定装置7aだけの局部的圧力増加を用いることができる。このためには、測定装置7aの前に配置した余分のポンプ、及び測定装置7aの後に配置したスロットルバルブを用いる。余分のポンプ及びスロットルバルブ53は、反応器カラム10内の圧力に影響を与えないように制御する。このことを別にすれば、機能は上で述べたものと同じである。
増大した永久的圧力を用いることもできる。圧力増大は、0.03〜0.3MPaの範囲、好ましくは約0.1MPaにすることができる。このようにして式（５）を満足し、同時に余分に二酸化炭素ガスを追加することなく、約35mMの尿素濃度まで約7.4より低い出口pH値を確実に与えるのに充分な量の二酸化炭素ガスを溶液に溶解することができる。
温度
導管２中の試料溶液に対する二酸化炭素ガスの溶解度のlogは、温度の逆数に比例することは知られている。通常、用いた透析溶解の温度は、約36〜37℃である。
入ってくる透析流体の温度に対する依存性をなくすため、試料溶液は、加熱素子によって約38〜約45の値、好ましくは約40℃にある固定された温度まで加熱することができる。温度をそのように高く選択する理由は、予想される入ってくる温度の全てよりも高くすると言うことであり、そのため冷却は不必要であり、入ってくる温度とは無関係に一貫した測定値が得られる。
試料溶液が装置を通過する間、即ち試料採取装置３から反応器カラム10及び測定装置７を通る間、温度を実質的に一定に維持することが望ましい。反応器カラムの少なくとも温度は、均一な活性度を得るためには一定であるべきである。しかし、温度は余分の二酸化炭素により起きる可能性のある気泡形成を回避するため、伝導度測定セル前には上昇させるべきではない（少なくとも余りにも高くならないように）。
本発明の一つの態様によれば、その代わり入ってくる試料溶液の温度を冷却により低下させる。そのような冷却は多くの異なった方法で行うことができるが、冷却すべき溶液の量が比較的少ないので、電流が直接冷却に転化される場合には、ペルチエ（Peltier）素子を用いることができる。試料溶液をペルチエ素子55に通し、電流を供給し、第６図の点線で示したように必要な温度低下が得られるようにし、それはペルチエ素子55の下流に位置する温度センサー56により検出する。別の態様で適した温度は、約25℃である。
用いる温度は約20℃〜約50℃の範囲にあるのがよい。この理由は、約20℃より低いとウレアーゼ酵素の効果性が低くなり、そのことは尿素からアンモニウムイオンへの転化に余りにも長い時間が掛かり過ぎると言うことを意味する。約50℃より高いと、ウレアーゼ酵素が分解し、それはもちろん望ましくない。従って、約25℃〜約45℃の温度が好ましい。
ペルチエ素子による温度低下を用いることにより、充分な量の二酸化炭素ガスを、常に導管２中の試料溶液に確実に溶解することができる。
測定セルに関連して、前述の圧力増加と同様に、測定を乱す二酸化炭素ガスの存在を検出するため温度低下を用いることができる。測定セル中の温度を低下することにより、二酸化炭素の溶解度は増大し、気泡状の二酸化炭素ガスはおそらく溶解するであろう。そのような温度低下の前及び後の伝導度値を比較するため、測定値の温度補償が必要になり、それは、希望の精度で達成するのは困難になることがある。
第６図は、珪素からなるガス透過性管57の形のガストラップ62を示している。管の外側には二酸化炭素含有量の低い溶液、例えば透析溶液が存在し、その含有量は第８図の好ましい態様に関連して記述するように（下記参照）熱交換器中の含有量と同様である。管57の内部の余分な二酸化炭素ガスは、おそらく管57の外側の流体へ放出され、特に圧力差が存在する場合にはそのようになる。ガス分離器の別な型のものを用いてもよい。
プライミング（PRIMING）
ウレアーゼカラム10は、使用前に検査しなければならない乾燥粉末が入っている。これは、生理学的塩化ナトリウム溶液をウレアーゼカラム及び測定装置７に通すことにより行なうことができる。
別法として、透析機械によってその始動期間中に用いられた透析溶液を用い、ウレアーゼカラムを湿潤させ、それを操作に適した状態にすることができる。透析機械は「プライミング」と呼ばれる始動工程を行い、それによって分岐した透析器を通らずに、透析溶液を透析機械系を通って循環させる。この溶液も尿素センサーをプライミングするのに用いることができる。
殺菌
通常尿素センサーの特別なクリーニングは不必要である。しかし、使用が完了した後、例えば生理学的塩化ナトリウムを尿素センサーに予め定められた時間通過させることにより、尿素センサーをフラッシュすることが推奨されている。温度上昇による殺菌は通常不必要である。しかし、透析モニター及び尿素センサーの殺菌は同時に行うことができ、殺菌溶液を尿素センサーに通過させてもよい。この場合加熱殺菌が好ましいが、クエン酸等を用いた殺菌も用いることができる〔クリーンカート（CleanCart）〕。
ある場合には、透析溶液はグリコースを含み、それが問題を起こす事がある。しかし、使用後、フラッシュすることによりそのような問題は回避できる。
本発明による尿素センサーは、透析モニターとは完全に別にして用いることができる。この場合尿素センサーはモニターの出口管に接続する。勿論、尿素センサーは装置のケースに固定し、異なった場所、例えば透析器の直ぐ後の所に接続することができる。尿素センサーを透析機械に完全に一体化することもでき、且つ（又は）尿素センサーに透析機械への電気的インターフェースを配備することもできる。
品質試験
尿素センサーを用いる前に、全てのものが満足に作動することを確かめることが好ましい。このため、特定の既知の濃度で尿素を含む僅かな量の溶液を導管２に供給し、尿素センサーを通過させてもよい。もし測定装置７が予期した測定値を生じないならば、それを交換しなければならず、修理／サービス所へ送らなければならない。
そのような品質制御は、ウレアーゼカラム10がその入り口15の所に粉末状の少量の尿素を含む点で比較的簡単なやり方で行うことができる。生理学的塩化ナトリウム溶液又は他の溶液をプライミングのために供給すると、直ちに尿素粉末が溶解し、ウレアーゼカラム10によりアンモニウムイオンへ転化し、それが測定装置７の読みを与える。この方法では唯一つの交換可能で使い捨てのできる単位装置、即ち前記尿素粉末の入ったウレアーゼカラム10が必要になるだけである。
ウレアーゼカラム10は、交換可能なカートリッジからなる。透析処理の前に新しいカートリッジを適所に入れ、上で述べたようにプライミングを行う。
二酸化炭素ガスをその場で製造する場合には、必要な成分の入った第二カートリッジを用いることができる。これら二つのカートリッジは、適当なやり方で一緒に組立てることにより一つの単位装置を形成する。その単位装置は各測定毎に交換し、血液透析では、約４時間になることがある通常の透析処理中、測定を可能にする大きさになっている。
好ましい態様
第８図は、本発明の好ましい態様を示している。試料採取ポンプ６は、導管１中の内容物から試料溶液を取り出す。この試料溶液を二つの平行な分岐路へそれぞれほぼ同じ量に分割する。第一の分岐路（第８図の右側）は、ウレアーゼカラム10の他に、投与量バルブ60による二酸化炭素源41からの二酸化炭素の供給を含んでいる。第二分岐路は遅延導管又は遅延容器22を含み、それはウレアーゼカラム10と同じ量の酸化アルミニウムが入っており、更にウレアーゼカラム10と同じ流動抵抗を有するが、ウレアーゼを含まない。
ウレアーゼカラム10及び遅延導管22の内容物を、多量の流体の入った熱交換器70の熱交換コイル71、72に供給する。各分岐路71及び72の内容物を、夫々各伝導度セル7a及び7bへ送る。伝導度セルの後で、二つの分岐路を一つの出口導管73へ一緒にし、その中に可変スロットル装置53を配置し、最終的に試料溶液を収集容器８（又は導管１）へ排出する。
熱交換器の内部に非常に一定の温度に維持した流体を満たす。この流体は導管１の中を通る透析流体でもよく、又は希望の一定の温度に加熱した別の流体でもよい。温度を調節するために、熱交換器への入口75に加熱素子74が存在し、熱交換器からの出口77に温度センサー76が存在する。付加的温度センサーを熱交換器70の計画された場所に配置してもよい。熱交換器は周囲から実質的に適切な程度まで絶縁する。
伝導度セル7a及び7bを、伝導度測定を行うために必要な電圧及び測定装置を与える電気装置78に接続する。その電気装置78は、更にセル7a及び7bからの測定値の差に到達させるための減算回路及び温度についての測定値を補償することができる機構を有する。これらの機能はマイクロコンピューターの助けにより遂行するのが好ましい。マイクロコンピューターは測定値を直接試料溶液中の尿素濃度に変換する。
測定値は、既知の方法に従い、行き亙っている温度に関して補正する。各センサー7a及び7b中の溶液の温度は、温度センサー79及び80により測定する。しかし、測定点の流れは非常に遅いので、信頼性のある温度測定を行うのが困難である。
尿素濃度の決定で充分な精度を得るために、セル7aと7bの溶液の温度差を非常に小さく、±0.01℃より小さな桁数に維持することが必要である。もし管71及び72が充分長く、熱交換器70の温度が一定ならば、充分正確な測定値を得ることができることが判明している。
この場合、それらを差し引く前に各伝導度値の温度補償を行う必要はないが、異なった伝導度について温度補償を行なうことができる。その時、二つの溶液の平均値である温度値を用いることができる。
平均値として熱交換器中であるがコイル71、72の外側にある熱交換用流体の温度を用いることができる。この温度は、第９図に示す温度センサー110のような温度センサーにより得ることができる。平均温度の精度は、上で述べた程大きい必要はないが、±0.4℃にすることができる。
熱交換器70中に存在する流体は、導管１からの透析流体であるのが好ましい。このやり方では、熱交換器70を比較的大きな流れが通過することができ、それは温度が実質的に一定になるのを確実にする。
別法として、第８図に点線で示した閉鎖系を用いることができ、この場合ポンプ81によって外側の閉じた回路82中に流体が循環する。
第８図による好ましい態様は、第１図による左分岐路に排出装置25、27を更に補充することができ、それによって別のバルブ機構又はポンプも含む。
更に別の態様として第８図による装置には、ウレアーゼカラム10と管72とを接続し、遅延導管22と管71と接続するクロス結合が与えられている。このようにして測定セル7a及び7bを、夫々ウレアーゼカラム10及び遅延導管22に対して交互に用いることができ、それによって信頼性のある較正を行なうことができる。
スロットル装置53及びポンプ６を用いることにより尿素センサーに0.1MPaの大きさの程度の過剰圧力を達成することができ、それによってウレアーゼカラム10の前に35mMの尿素濃度までの目的とする直線状測定範囲に亙って二酸化炭素に対する充分大きな溶解度を達成することができる。この直線性の理由は、就中、転化が反応（５）に基づき、その反応がウレアーゼによる触媒作用及び過剰の二酸化炭素及び低いpH値により右へ大きく移行することにある。
第９図は、尿素センサーの好ましい態様の一層詳細な流動方式を示している。溶液は透析機械から入口導管111を経て加熱器112に入り、そこから気泡分離器113へ流れる。そこから透析物は更に熱交換器114へ送られ、出口導管115を経て矢印116によって示されているように、出口へ送られる。
加熱器112は、加熱棒117及び温度センサー118を有する。別の温度センサー119が加熱器112の直ぐ前の入口導管111に配置されており、入口透析物の温度を特定する。更に、加熱棒117へ適切な電源121から供給された電力を測定するため、電力測定装置120が存在する。
導管111中の透析物の入口温度は、通常約20〜37℃であり、例えば約34℃である。加熱棒117を、例えば約42℃に温度を上昇させるのに用い、その温度は熱交換器114の所に配置された温度センサー110によって感知する。
温度センサー110と温度センサー119との温度差を測定し、電源121から供給された電力を電力計120で測定することにより、導管111を通る透析物の重量流量を決定することができる（いわゆる熱流量計）。透析物は本質的に一定の組成を有するので、その比熱及び密度はほぼ一定であり、加熱棒117によって加熱される透析物の量は、その重量又は体積によって決定することができる。
加熱棒117による温度上昇は比較的僅かなので、そのような熱流量計の精度は低いであろう。入口導管111を通る入口流体流量が予め定められた限界内にあることを感知するために流量計を用いることができる。更に利用の可能性については下の記載から明らかになる。
気泡分離器113は比較的大きな断面を有する室を有し、その結果流速はその部屋の下端にある入り口122からその室の上端にある出口123へ通る時に低くなる。気泡分離器113には隔壁124が設けられており、第二出口125が、乱流から出口を保護するため、入り口122に対して隔壁124の後に適用されている。出口125から透析物の僅かな量の一部分、例えば約１％以下の所謂試料溶液を取り出し、その部分が尿素（又は他の問題の物質）の含有量に関して分析される流体を構成する。従って、出口25から取り出される試料溶液は、比較的気泡を含まない。
取り出された試料溶液は出口125から導管126を通って分岐点127へ行く。導管126は試験溶液が入った袋129のための入口結合部128及び導管126中の流体を接地するための接地接続部130を有する。更に、エアレーション（airation）バルブ131が存在する。更に、導管126を、132で示したように、透析物導管115の周りに数回転巻き、複数の導管内の流体で起こり得る温度差を等しくする。
結合部128は接続器133と一緒に働くようにするためのものである。接続器133を結合部128に挿入した場合、結合部128の前の導管126中のバルブ134を閉じ、袋129の内容物が導管126を通り、試料溶液の代わりに分岐点127へ行くようにする。
試験溶液の入った袋129は、約50から100mlの試験溶液を含み、それは既知の濃度の尿素を含んでいる。試験溶液は、試料溶液の透析物の温度よりも低く、それが熱交換器132によって試料溶液をある程度加熱する理由である。約55mlの体積で、試験溶液を約20分間使用するのに充分である。
分岐点127では、導管126からの試料溶液を三つの分岐流に分割する。第一の分岐流は導管135を通り、蠕動型のポンプ136へ行く。第２の分岐流は、ダミー体積部137を通って蠕動型第二ポンプ138へ行く。第三分岐流は導管139を通り、蠕動型第三ポンプ140へ行く。
ポンプ136から試料溶液は更に導管142を通ってウレアーゼカラム141へ廃棄可能な物品の性質をもって流れる。そのカラムには、上で述べたように、試料溶液に含まれる尿素をアンモニウムイオン及び炭酸水素イオンに転化するのに必要な充分な量のウレアーゼ及び更に別な物質が入っている。カラム141は、尿素センサーに容易に接続できるように、特定の形及び接続部を有するカートリッジの形をしている。
尿素カラム141の前に、導管142へ、例えばＴ型結合部143中に二酸化炭素ガスを供給する。供給したガスの圧力は圧力計144によって測定する。供給されたガスの量は、直ぐ下で記述するように、バルブ機構により制御する。
ウレアーゼカラム141では、溶液に含まれる尿素がアンモニウムイオン及び炭酸水素イオンに分解する。転化した溶液は導管145を通り、気泡分離器146へ行く。気泡分離器の出口接続部から溶液は更にバルブ147（下で詳細に記述する）を通り、導管148を経て第四ポンプ149へ流れる。
ポンプ136、138、140、149は、全て共通のモーター150により、共通軸又は適当な伝達機構を経て駆動する。ポンプは所謂蠕動ポンプであるのが好ましい。ポンプ136は、他のポンプよりも僅かに大きな容量をもつのが好ましく、それら他のポンプは互いに同じ容量をもち、ポンプ138、140、149、は約0.6ml/分で、ポンプ136は約20％大きくすることができる。ポンプ140は、異なった且つ（又は）別の容量をもっていてもよい。
次に通常の操作では第一ポンプ136、導管142、ウレアーゼカラム141、導管145、気泡分離器146、バルブ147、導管148及びポンプ139の間は閉じた系が形成されている。従って、ポンプ136と149との容量の差（約20％）は、分離されたガスのための気泡分離器の第二導管151により放出されなければならない。従って、導管145を通って気泡分離器146へ行く入口溶液は二つの流れに分割し、20％は導管151を通り、80％は導管148を通る。入口導管145に含まれるガスの主要部分は、上方出口から導管151へ送られる。
従って、導管148を通ってポンプ149へ出で行く溶液は、多かれ少なかれ完全にガスを含まない。この溶液は更に導管152を通って伝導度測定セル153〔以下、コンドセル（condcell）と呼ぶ〕へ導く。
分岐点127から、試料溶液の一部分を体積137及びポンプ138を通り、導管154を経て第二コンドセル155へ送る。このようにして体積137を通る前記部分の時間的遅延が得られ、それはウレアーゼカラムを通る部分の時間遅延とほぼ同じ大きさになっている。
導管152及び154中の溶液が、それぞれコンドセル153及び155に到達する前に、その溶液は、熱交換器114中に配置され、従って比較的一定の温度の透析溶液によって囲まれた、例えば熱交換コイル156、157の形をした管を通過する。その条件は、二つのコイル156、157中の溶液がコイル156、157へ行く途中でほぼ同じ体積及び長さの導管を通過するような条件である。更に、それらのコイルは熱交換器中互いに非常に近接して配置されており、そのことは、二つの溶液の温度が等しいか又は非常に近似しており、典型的には0.01℃の差よりも小さいことを意味する。
二つの溶液の伝導度の差は、接触分解された溶液中のアンモニウムイオン及び炭酸水素イオンの含有量に依存し、従って測定し、尿素含有量に関係付けることができる。
二酸化炭素の供給により、尿素及びアンモニウムイオンの量の間の関係は、本発明の測定に対し、充分大きな範囲に亙って直線的である。従って、直線関係から逸脱する可能性について補正するための較正は不必要である。
二つのコンドセル153、155からの溶液は、更に共通導管158を通って等圧化装置159へ送る。導管158には、周囲からの溶液により電気的妨害が入らないように、更に接地接続部160が配置されている。
等圧化装置159は、導管158からの入口接続部及び出口導管162への出口接続部で、両方とも好ましくは底部161にあるそれら接続部を有する容器161を有する。容器の上端には、導管163への接続部が存在し、それは圧力計165の所で終わっている。圧力計165からの信号は出口導管162中に位置するバルブ164の開きの程度の制御する。
溶液が容器161に導管158を通って入った時、容器は満たされ、空気が導管163を通って出、圧力計165に影響を与える。或る予め定められた圧力が容器161内に行き亙った時、バルブ164を開き、溶液を導管162及びバルブ164を通って送り出す。このようにして或る予め定められた圧力を容器161中に維持し、容器161及びバルブ164中に残留する空気の量によって制御する。
容器164中に残留する空気の量は、例えばポンプの運動中に起きる傾向をもつ圧力振動を減衰する空気クッションとして働く。装置159によってポンプの間の導管及び装置159までの導管内に過剰圧力が得られる。この過剰圧力は、導管152を通過する溶液内に残留する可能性のある二酸化炭素及びコンドセルに到達する溶液中に残留する可能性のある他の気泡が液体中に溶解することを意味する。このようにしてコンドルセルでの測定に関連する問題を回避することができる。気泡はコンドセルでの測定をかなり乱すことが知られている。
バルブ164を閉じ、圧力を一時的に又は間欠的に増大させることにより、装置159の圧力を変えることもできる。圧力が増大した時の伝導度値の変化（特に増大）は、上で述べたように、コンドセルの誤差を示す。
本発明は、本質的に気泡を含まない透析溶液から試料を取り出すための第一分離器122、及び供給した二酸化炭素ガスが過剰になった場合のその過剰分を分離する第二分離器146の二つのガス分離器を用いている。更に、増大した圧力に対する余分の安全対策を用いている。液体に対するガスの溶解度は温度上昇と共に減少するが、温度が本発明では比較的一定である。
バルブ164から溶液は透析物溶液のための出口導管115へ送り出され、廃棄場所等へ送られる。
導管139による分岐点127に第三ポンプ140が接続されており、一定の流速、例えば約0.6ml/分で試験試料を取り出す。ポンプ140からこの試料溶液は導管166を通り、出口167へ送られ、バルブ171を通って出口導管115へ送られる。出口167には接続器170を挿入してもよく、それは導管169により収集袋168へ接続されている。接続器170が出口167に挿入されている場合、バルブ171を閉じ、導管166中の溶液を全て収集容器168へ送らなければならない。
ポンプ150は、全尿素センサーを通過する透析物溶液の一定部分を取り出すために、一定の速度で駆動するのが好ましい。別法として、ポンプ150は、出口導管115を通る透析物溶液の量に比例する速度、例えば1:500の比例定数で駆動することができ、欧州特許出願94.102383.0に述べられている目的に用いられる。この場合、ポンプ136、138、140、149を駆動するモーター150は、透析機械から得られた信号により前記比例定数が得られるように制御する。別法として、加熱棒117及び対応する温度センサー110、119により達成される透析流の測定を用いることができる。
二酸化炭素ガスは、上で述べたように、試料溶液にＴ型接続部143により供給する。二酸化炭素ガスは、適当な二酸化炭素ガス源132から得られ、その源は二酸化炭素カートリッジ又はその場で二酸化炭素ガスを発生する装置でもよい。
二酸化炭素ガス源からの圧力は、既知の構造を持つ調節器173で制御し、出口圧力は圧力センサーにより監視する。
二つのバルブ175、176は、圧力調節器173から前記Ｔ型結合部143に導く導管177に適用されている。バルブ175、176は、一方が開いた時、他方が閉じるように制御する。前記バルブの開閉頻度を調節することにより、バルブ175、176を通る二酸化炭素ガスの量を、それらバルブを通る圧力差が分かっているならば、制御することができる。圧力差は圧力センサー174及び144により測定する。
分岐点143に導入された二酸化炭素ガスの量は、余りにも大きい過剰量にはならないようにしながら、充分な量の二酸化炭素が導入されるように制御する。
導管177は、系の殺菌のような或る操作条件下にある容器159と導管177とを接続するバルブ178を有する。
ウレアーゼカラム141をその保持器から取り出した時、それを迂回する迂回導管179が存在する。
熱交換器114は、比較的大きな体積、例えば、2dlの体積を有する円筒状又は直方体の容器180を有する。透析物は加熱コイル156及び157を取り巻き、その結果それらは透析物と同じ温度になり、相互に非常に大きな精度でその同じ温度になる。
コンドセル153、155は、第10図から一層詳細に分かるように、容器180の外側にある容器の底に配置されている。加熱コイル156、157は、その容器の比較的厚い底183を通る二つの開口181及び182の所で終わっている。底183の外側（又は底板の凹所）の所に二つのコンドセル153、155が同じ基体上に一つのユニットとして一体化されている。これにより確実にそれらは同じ温度になる。両方のセルを熱的に近接させることにより、温度センサーに必要な精度は減少する。
第11図に示すように、コンドセルは二つの板184、185を有し、それらは例えばサファイアから作られており、夫々長手方向の凹所187、188を有する。それらの板は全体的に対称的で、互いに向き合っており、互いに対しスプリングで力が加えられる取付け部材（第11図では図示されていない）により接続されており、サファイア板の間の密封材186は常に力を受けている。密封材186は非常に薄く作られていて、ポリプロピレンのような透析物に対し不活性なプラスチック材料で作られている。
対応する凹所187、188の反対側に、幾つかの金電極189、190があり、それらは板の縁まで伸びて出ている。各電極は対応する接点191と共働し、その接点の一つだけが第11図に示されている。主に六つの同じ電極189が共通の電極190の回りに対称的に配置されている。
二つの外側電極189と電極190との間に発電機からの電流が印加される。各側の二つの次に続く電極にかかる電圧を測定し、二つの測定信号を与え、それら信号は主に等しい大きさになっているべきである（おそらく異なった距離による補正後）。
金電極189、190は、メッキのような既知の方法により、又はイオン補助又はイオンインプラントにより適用することができる。他の既知の方法を用いてもよい。
板は良好な熱伝導度を有するサファイアから作られているので、コンドセルの内部に生ずる温度差は極めて僅かである。勿論、他の慣用的材料を用いることもできる。
試料溶液はそれぞれ孔181、182を通り、各凹所187、188に入り、同じ方向に出口孔192、193の方へ流れ、同様な温度状態になる。別法として、凹所を通る流れを反対方向にすることも可能である。
別の態様として、各板が二つの凹所を有し、各凹所が他方の板の対応する凹所に向かい合うように配置する。更に別の方法として、一つの板に二つの凹所を設け、他方の板は平らで電極が配備されている。他の全ての点に関しては、上で述べた態様のものと操作は同じである。
板184、185は、第10図に示したように、スプリングで力を加えた取付け部材194により互いに向かい合わせて維持する。板184、185及びそれらの間に挿入された密封部材86に均一な圧力分布を与えるために、板の周辺にそのような取付け部材を多数分布させてもよい。接点191はそれらの板を一緒に維持するのにも役立つ。
上に記載した尿素センサーは、大きな精度を維持するために規則的な間隔でクリーニング及び殺菌を行う必要がある。熱による殺菌は、尿素センサーが接続された透析機械と同時に行うことができる。殺菌はそれぞれの処理の後または各日行うことができる。
透析機械を殺菌する場合、温度の上昇した透析物が尿素センサーを通過し、それは温度センサー119及び110により感知される。次に尿素センサーの操作も加熱殺菌へ切り替え、加熱棒117で入口透析物を更に約95℃の温度に加熱する。ウレアーゼ物質は高温に耐えることができないので、ウレアーゼカラム141の接続を外さなければならず、迂回導管179を作動させる。このようにして尿素センサーの効果的な加熱殺菌を行うことができる。尿素センサーは化学的手段によって清浄にしてもよい。
殺菌〔化学的及び（又は）加熱による〕の時には、バルブを第12図及び第13図に示したような或る位置に設定する。第12図は殺菌の段階１を示している。次に流体は入口125から導管126、バルブ131、コイル132を通り127の点へ行く。点127から、流体は更にポンプ138、導管154、コイル157、セル155、導管158、容器161、及びバルブ164を通り、出口161へ流れる。更に、溶液は点127から導管139、ポンプ140、導管166、接続器167を通りバルブ171へ流れる。
しかし、バルブ171を出口へ接続するバルブ180は、第12図の×印181で示したように閉じる。これにより導管166中の溶液はバルブ171を通り導管151を気泡分離器146の方へ戻らなければならず、次にバルブ147、導管148、ポンプ149、導管152、コルク156、セル153を通って導管158へ流れ、更に出口へ行く。
同時に、溶液は点127から導管135及びポンプ136を通り導管142へ流れる。流動条件により、点143の所の圧力と、気泡室146への入口の所の圧力はほぼ等しく、それが、なぜ溶液が迂回導管179を通って導管145から気泡分離器146へ流れないで、その代わり分岐点143から導管177（ここは通常二酸化炭素だけである）を逆に流れ、次にバルブ178及び導管182を通って室159の上端へ流れるかと言うことである。この最初の段階では、系の主要部分が、バルブ180及び導管145及び迂回導管179を除き、殺菌される。
第13図に示したように、クリーニングの第二段階では、バルブ180を切り替え、それが開いて、バルブ147が導管148と導管183とを接続し、気泡分離器146と導管148との接続を遮断するように切り替える。この方法により、導管145及び迂回導管179が、強い加熱を与える大きな流れで殺菌される（加熱殺菌による）。更に、バルブ164を閉じ、それは導管182中の流れが方向を変え、室159からバルブ178及び点143の方へ行くことを意味する。
本発明を図面に示した幾つかの態様を参照して上で記述してきた。しかし、本発明は、本発明の範囲内で多くのやり方で変更及び修正することができる。一方又は他方の図面に示された異なった一つの特徴は、図面に示したのとは違ったやり方で組合せることができる。本明細書を読むことにより当業者に容易に分かるそのような修正は、本発明の範囲に入るものである。本発明は、請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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