JPH0312134A - 検体等の被検液の計測方法及びそのための計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、血液や体液等を被検液として、そこに含まれ
る各種成分をフィルタを介して吸引ろ過してキャリヤ液
を流したフロー流路中でセンサにより計測して医療分野
等における各種検査や連続的なモニタリングに適用され
る、検体等の被検液の計測方法およびそのための計測装
置に関する。

［従来の技術］ 上述のように、フィルタを介して計測対象成分を被検液
より吸引ろ過する方式のものは従来より知られており、
この場合には、計測中キャリヤ液をポンプ給送によって
、フロー流路中を常時流しておいて、該ポンプの吸引動
作によりフィルタを介して吸引ろ過した成分を順次キャ
リヤ液とともにセンサの計測位置まで移送し、ここでセ
ンサにより計測を行なう、いわゆるフローによるろ過方
式が採用されていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のようなろ過方式においては、ろ過速度は急激に上
げられず、ろ過される成分量も極めて微量であるため、
フィルタでろ過された成分がセンサの計測位置に達する
までの時間遅れが大きいとともにセンサに触れる成分量
もキャリヤ液と混じって極めて希薄となり、又、計測す
べき成分として例えば、Ｐ　Ｃ０２などのように相当に
長い反応時間を要するものなどに特に顕著であるが、セ
ンサに対する成分の接触時間も充分にとれないなどの不
具合があり、このために、迅速かつ正確な計測をなし得
ない問題があった。

又、フィルタを介してなされる吸引ろ過は、計測時に継
続して行なわれるため、キャリヤ液や較正液の消費量が
大となるとともに検体量、すなわち、被検液からのろ過
量のロスが多くなり、例えば検体量を多くとれない脳間
液等の計測には特に適しないといった問題があった。

従って、本発明は上記従来のフローによるろ過方式の諸
問題に鑑みなされたものであり、その目的はセンサによ
る計測の時間遅れを実質的に解消するとともにセンサに
触れる計測対象成分の濃度を充分に確保し、かつ、極力
わずかのろ過量で、より迅速で正確な計測をなし得る、
検体等の被検液の計測方法およびそのための計測装置を
提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の計測方法としては
基本的にいって、フロー流路を閉成状態として該流路を
キャリヤ液で満たす計測準備工程と、キャリヤ液で満た
されたフロー流路を、フィルタ部の上流側で閉成すると
ともに、フィルタ部を介して被検液中より計測対象成分
をフロー流路内にろ過して取入れるようにフィルタ部の
下流側で吸引動作を行なうサンプリング工程と、フロー
流路を再び開成して集積された計測対象成分をキャリヤ
液によってセンサの計測部位に移送する成分移送工程と
、該計測部位においてセンサにより計測対象成分の計測
を行なう工程とよりなる構成を特徴とする検体等の被検
液の計測方法を提案するものである。

又、本発明の具体的計測方法として、サンプリング工程
においてフロー流路内に取入れられた計測対象成分の集
積量を検出するとともに該集積量が所定量に達した際に
成分移送工程を開始させる検出工程を更に備える計測方
法も提案される。

更に、フロー流路を開成するとともに成分移送工程の前
および／又は後に該成分移送工程と切換えて、較正液を
センサの計測部位に移送する較正工程を更に備える計測
方法や、計測準備工程において、フロー流路内に、ある
いはフィルタの露出部に直接、ブラッシング液を供給す
る計測方法も提案される。

又、本発明の計測方法を実施するための計測装置として
は、基本的にいって、フィルタ部を構成するフィルタと
、該フィルタを介在してフロー流路を形成するように該
フィルタの上流側に接続されたキャリヤ液供給配管と下
流側に接続されたサンプリング計測配管と、キャリヤ供
給配管を通してキャリヤ液をフロー流路に供給するキャ
リヤ液供給源と、該キャリヤ液供給源とフィルタとの間
においてキャリヤ液供給配管に配置されフロー流路の開
閉制御をなす開閉弁と、サンプリング計測配管に配置さ
れフロー流路内のキャリヤ液の移送動作ならびにフィル
タによってろ過した計測対象成分の吸引動作をなすポン
プと、該開閉弁の閉成時にポンプによって計測対象成分
の吸引動作を遂行させるとともに、フロー流路内に集積
された計測対象成分を該開閉弁の開成に応じてキャリヤ
液によって、サンプリング計測配管に設けられたセンサ
計測部位に移送させるようにポンプを駆動させるポンプ
駆動手段と、センサ計測部位に配置され移送された計測
対象成分の計測を行なうセンサ手段とよりなる構成を特
徴とする検体等の被検液の計測装置を提案するものであ
る。

又、本発明の具体的な構成として、フィルタを介してフ
ロー流路内に取入れられた計測対象成分の集積量を、フ
ロー流路の流量より検出するフローセンサをキャリヤ液
供給配管又はサンプリング計測配管に配設する構成や、
フィルタと、センサ計測部位に配置されたセンサ手段と
の間においてサンプリング計測配管に多方弁を設けると
ともに該多方弁に較正液供給源を接続し、該多方弁の切
換によって較正液をセンサ計測部位に選択的に移送する
構成、更には、サンプリング計測配管に、ポンプを並列
又は直列に一対、配設する構成、又更には、フィルタと
開閉弁との間においてキャリヤ液供給配管に、ブラッシ
ング液を供給する配管を接続する構成や、サンプリング
計測配管の下流側端部に廃液回収部を設け、フロー流路
を閉鎖系とする構成の検体等の被検液の計測装置も提案
される。

［作用］ 上記本発明の計測方法およびそのための計測装置におい
ては、フィルタ部をなすフィルタを介して計測対象成分
の吸引動作を行なう際にはフロー流路がフィルタ部の下
流側で一旦、開閉弁により閉成されてキャリヤ液の流れ
が止められ、ポンプの吸引動作によるろ過作用のみが行
なわれて４、フロー流路のフィルタ部の下流側、すなわ
ちセンサの計測部位側に、計測対象成分が集積される。

そして、一定の量、集積された状態で、開閉弁が開成さ
れることにより、集積された計測対象成分が濃い状態で
センサの計測部位に、キャリヤ液により押出されるよう
にして移送され、そこで計測がなされる。

従って、計測開始時に、該計測部位に、ろ過された計測
対象成分が到達するまでの、いわゆるデッドスペースが
殆んど解消されるために計測の時間遅れがなくなり、迅
速な計測がなされるとともに、センサに触れる計測対象
成分はキャリヤ液を殆んど混合しない程の濃密なものと
なるため、より確実な計測をなし得、しかも、計測に要
する成分のろ過量のロスも大幅に減少し得、少量の被検
液の採取で効率的な計測ができる。

又、より望ましい計測にあっては、フロー流路中に配し
たフロルセンサが、ろ過される計測対象成分の所定量を
フロー流路の流量より検出するように構成され、これに
よって、ろ過集積された計測対象成分がセンサの計測部
位に丁度対応する状態への制御やセンサとの反応時間の
制御を自由に行なうことができる。

更に、センサの計測部位とフィルタとの間においてフロ
ー流路に多方弁を設けて、この切換動作により、較正液
による較正をサンプリングと交互に行ない、正確な計測
データを容易に得ることができる。

更に、フロー流路中におけるキャリヤ液の移送、計測対
象成分のろ過吸引、更にはサンプリングした成分をキャ
リヤ液とともにセンサの計測位置へ移送する等の各動作
を行なうポンプとしては、微量の液移送をなす定量ポン
プが望ましい。

特に、該ポンプとして最近文献等で発表され研究開発が
進められているマイクロ・ポンプと称される圧電素子ア
クチエータを駆動源としてダイヤフラムを作動される一
体構造の小型高性能のポンプが制御性がよく最適である
。

該マイクロ・ポンプにより、開閉弁の開閉動作に従かう
上述したフロー流路中の液の流れ制御を迅速かつ正確に
遂行することができる。

又、更に、ポンプはフロー流路中に直列又は並列に一対
、配置することにより、ポンプの脈動の影響を相殺し、
センサの計測精度を一層向上させることができるととも
に、フロー流路を閉鎖系とすることにより感染等の危険
を防止できる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の計測方法およびそのた
めの計測装置を具体的に説明する。

第１図には本発明の計測装置の一実施例をブロック構成
で略示しである。

図において、１は例えば患音等の検体の血管を示し、そ
の血管１内を矢印で示すように流れる被検液としての血
液を採取し検査する状態を示す。

２は血管１に刺し込まれたフィルタ部を構成する留置針
で１、Ｕ字形に折曲された接液部に透析膜等で形成され
た多孔質のフィルタ３が設けられている。このフィルタ
３を介して血液中の測定対象成分として、例えば、血漿
成分がろ過され採取される。

４は留置針２に接続されフィルタ３に連通したフロー流
路をなすチューブ構成の配管で、４ａはフィルタ３の上
流側にあるキャリヤ液供給配管、４ｂはフィルタ３の下
流側にあるサンプリング計測配管である。

キャリヤ液供給配管４ａには、その上流端に、キャリヤ
液供給源５と、その下流側に、フロー流路の開閉制御を
なす開閉弁６が設けられ、他方、サンプリング計測配管
４ｂには、上流側より順次、多方弁をなす三方弁７、セ
ンサ８、ポンプ９、フローセンサｌＯが設けられるとと
もに下流端に廃液回収部１１が設けられ、感染等の危険
のない閉鎖系のフロー流路が構成されている。

上記キャリヤ液供給源５及び廃液回収部１１は、例えば
、交換可能なカートリッジ式のタンクで構成される。

センサ８はフロー流路中の計測部位におかれ、計測すべ
き対象成分に応じて、化学センサ、バイオセンサ、ガス
センサ等を単一又は並列して複数配置することができ、
これら各センサの検出結果は記録部１２により目視可能
に表示される。これらのセンサによりｐＨ値、ＰＣＯ，
、ＰＯ□等のガス成分、ナトリウム、カリウム等の電解
質イオン、あるいはグルコース、尿素等の検出を単独又
は同時的に行なうことができる。

ポンプ９としては微量の液移送を行ない得る制御性の良
い定量ポンプが望ましく、特に、開発研究が進んでいる
小型高性能のマイクロ・ポンプが好適である。この場合
、該ポンプに接続されたポンプ駆動部１３は圧電素子ア
クチエータで構成される。

多方弁として、本実施例で用いられる三方弁７には較正
液供給源１４が接続され、三方弁７の切換操作に応じ、
較正液をフロー流路に選択的に供給し得るようになって
いる。

１５はブラッシング液供給源で、血液を採取するような
場合に、計測の前段階、すなわち計測準備工程で、留置
針２へ直接ブラッシング液を供給して、フィルタ３の周
辺に付着した血餅を洗い流し目詰まりを防止する役目を
果す。従って、このような問題の生じない被検液の採取
の場合は不要である。

上記構成の計測装置において計測を行なう場合、まず、
計測準備工程において、開閉弁６を開成し、ポンプ９を
作動させ、キャリヤ液供給源５よりキャリヤ液をフロー
流路全体に満たす。次いで、開閉弁６を閉成し、フィル
タ３の上流側のフロー流路を止めて、サンプリング工程
に移行し、フィルタ３を介して被検液より測定対象成分
をろ過し得るように所定のろ過速度にポンプ吸弓動作を
合わせ、ろ過吸引動作を継続する。

これによって、フィルタ３とセンサ８との間のサンプリ
ング計測配管４ｂ内には、ろ過された測定対象成分が集
積する。そして、この集積量がフロー流路の流量よりフ
ローセンサ１０が検出し、この検出工程において一定の
集積量に対応した流量の検出時に該フローセンサ１０よ
りポンプ駆動源１３ならびに開閉弁６に検出信号が伝達
される。この時、集積された成分はセンサ８の計測部位
に達する状態に調整されるのが望ましい。

該検出信号をうけて開閉弁６は再び開成して、フロー流
路中にキャリヤ液を流し、これによって、集積したろ過
成分は、キャリヤ液に押し出されるようにしてフロー流
路中をセンサ８の計測部位に移送する。すなわち成分移
送工程を遂行する。

次いで、この計測部位において計測対象成分がセンサ８
により計測され、その結果が記録部１２により表示され
る。すなわち計測工程が実行される。

較正液によって計測値の較正を行なう場合には、前述の
成分移送工程の前ないしは後に、三方弁７を切換えて、
フィルタ３とセンサ８との間の流路を閉成し、較正液供
給源１４からセンサ８への流路を開成し、センサの計測
部位へ較正液を供給する較正工程を、成分移送工程と交
換して行なう。これにより、より正確な計測結果を得る
ことができる。

計測を完了した後の廃液は、廃液回収部１１ヘドレンと
して流し、ここで回収する。この廃液回収部１１、較正
液供給源１４及びブラッシング液供給源１５も交換可能
なカートリッジ式のタンクで構成し得る。

上述した構成において、フローセンサｌＯはキャリヤ液
供給配管４ａ側に設けることもできるし、又、該フロー
センサ１０による検出工程を備えない構成でも本発明の
基本的な計測方法を実施し得る。同様に、三方弁７を介
して較正液供給源１４より較正液を選択供給する較正工
程も計測対象成分や計測条件によっては該工程なしでも
十分な計測結果を得ることができるので、本発明の必須
の基本構成には含まれない。又、ブラッシング液供給源
１５の設置も被検液に応じ、必要時使用されるもので上
記同様、本発明の必須の基本構成に含まれない。

なお、キャリヤ液としては測定対象成分との反応性の低
い、例えば蒸留水や極力薄めた生理食塩水等が用いられ
る。

第２図に示す部分的ブロック構成図は、第１図に示す実
施例においてポンプ９の構成部をＰ＋。

Ｐ２で示すように、センサ８とフローセンサｌＯのフロ
ー流路のサンプリング計測配管４ｂに対し、並列に一対
、いわゆるデュアルタイプに接続して配設した変形構成
を示すものである。

このようなデュアルタイプとすることにより、ポンプ作
動に付随して個々のポンプで発生する脈動を相互に相殺
することができるため、その影響をなくして、センサ８
による計測精度を一層向上させることができる。

なお、図示の並列形接続に代えて両ポンプＰＩ、Ｐ２を
直列に接続してもよい。

以上、説明したように本発明の計測方法及びそのための
計測装置は、医療分野において患者等の検体から血液や
体液を採取して所要の検査や連続モニタリングを行なう
のに好適であるが、該分野以外に、例えば、酵素反応の
モニタリングや制御、工業用の処理液等の検査、分析、
連続モニタリングにも適用可能であり、実施例に限定さ
れるものではない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、サンプリング工程にお
いてフロー流路を開閉弁の閉成により、−旦止めて、フ
ロー流路内にろ過吸引した計測対象成分を集積させ、セ
ンサによる計測開始時に、再び開閉弁を開成して集積し
た計測対象成分をキャリヤ液によって押出すようにセン
サの計測部位に移送するようにしたので、センサによる
計測の時間遅れを実質的に解消するとともにセンサに触
れる計測対象成分の濃度を充分に確保することができ、
迅速かつ正確な計測ができ、しかも、ろ過量のロスも少
なく、効率的な計測もなし得、血液等の計測に限らず、
採取できる量がわずかな脳間液などの計測にも好適な、
検体等の被検液の計測方法及びそのための計測装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の計測方法を実施するための計測装置の
実施例を略示するブロック構成図、第２図は第１図のう
ちのポンプ構成部の変形構成図である。 ３・・・フィルタ、　　　４・・・フロー流路（配管）
６・・・開閉弁、　　７・・・多方弁（三方弁）８・・
・センサ、　　９・・・ポンプ １０・・・フローセンサ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）フロー流路内に、検体等の被検液中に臨ませたフ
   ィルタ部を介して計測対象成分をろ過吸引するとともに
   フロー流路中をキャリヤ液とともに移送して計測部位に
   配したセンサにより計測するものであって、 前記フロー流路を閉成状態として該流路をキャリヤ液で
   満たす計測準備工程と、 該キャリヤ液で満たされた前記フロー流路を、前記フィ
   ルタ部の上流側で閉成するとともに、前記フィルタ部を
   介して被検液中より前記計測対象成分を前記フロー流路
   内にろ過して取入れるように前記フィルタ部の下流側で
   吸引動作を行なうサンプリング工程と、 前記吸引動作を停止するとともに前記フロー流路を再び
   開成して集積された前記計測対象成分をキャリヤ液によ
   って前記センサの計測部位に移送する成分移送工程と、 該計測部位において前記センサにより前記計測対象成分
   の計測を行なう工程と、 よりなることを特徴とする検体等の被検液の計測方法。
2. （２）前記サンプリング工程においてフロー流路内に取
   入れられた計測対象成分の集積量を検出するとともに該
   集積量が所定量に達した際に前記成分移送工程を開始さ
   せる検出工程を更に備えてなる請求項１に記載の検体等
   の被検液の計測方法。
3. （３）フロー流路を開成するとともに前記成分移送工程
   の前および／又は後に該成分移送工程と切換えて、較正
   液を該センサの計測部位に移送する較正工程を更に備え
   てなる請求項１又は２に記載の検体等の被検液の計測方
   法。
4. （４）前記計測準備工程において、該フロー流路内にブ
   ラッシング液を供給してなる請求項１ないし３のいずれ
   か１に記載の検体等の被検液の計測方法。
5. （５）請求項１記載の計測方法を実施するための計測装
   置であって、 フィルタ部を構成するフィルタと、 該フィルタを介在してフロー流路を形成するように該フ
   ィルタの上流側に接続されたキャリヤ液供給配管と下流
   側に接続されたサンプリング計測配管と、 前記キャリヤ供給配管を通してキャリヤ液をフロー流路
   に供給するキャリヤ液供給源と、該キャリヤ液供給源と
   前記フィルタとの間において前記キャリヤ液供給配管に
   配置されフロー流路の開閉制御をなす開閉弁と、 前記サンプリング計測配管に配置され前記フロー流路内
   の前記キャリヤ液の移送動作ならびに前記フィルタによ
   ってろ過した計測対象成分の吸引動作をなすポンプと、 前記開閉弁の閉成時に前記ポンプによって前記計測対象
   成分の吸引動作を遂行させるとともに、フロー流路内に
   集積された前記計測対象成分を該開閉弁の開成に応じて
   前記キャリヤ液によって、前記サンプリング計測配管に
   設けられたセンサ計測部位に移送させるように前記ポン
   プを駆動させるポンプ駆動手段と、 前記センサ計測部位に配置され移送された計測対象成分
   の計測を行なうセンサ手段と、 よりなることを特徴とする検体等の被検液の計測装置。
6. （６）フィルタを介してフロー流路内に取入れられた計
   測対象成分の集積量を前記フロー流路の流量より検出す
   るフローセンサを、キャリヤ液供給配管又はサンプリン
   グ計測配管に配設してなる請求項５に記載の検体等の被
   検液の計測装置。
7. （７）フィルタと、センサ計測部位に配置されたセンサ
   手段との間においてサンプリング計測配管に多方弁を設
   けるとともに該多方弁に較正液供給源を接続し、該多方
   弁の切換によって較正液をセンサ計測部位に選択的に移
   送してなる請求項５又は６に記載の検体等の被検液の計
   測装置。
8. （８）サンプリング計測配管に、前記ポンプを並列又は
   直列に一対、配設してなる請求項５ないし７のいずれか
   １に記載の検体等の被検液の計測装置。
9. （９）フィルタと開閉弁との間においてキャリヤ液供給
   配管に、ブラッシング液を供給する配管を接続してなる
   請求項５ないし８のいずれか１に記載の検体等の被検液
   の計測装置。
10. （１０）前記サンプリング計測配管の下流側端部に廃液
    回収部を設け、フロー流路を閉鎖系としてなる請求項５
    ないし９のいずれか１に記載の検体等の被検液の計測装
    置。