JPH06173A

JPH06173A - 多項目生化学分析計

Info

Publication number: JPH06173A
Application number: JP4159146A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Watanabe; ▲吉▼雄渡辺; Yuji Miyahara; 裕二宮原; Hiroyuki Miyagi; 宏行宮城; Yasuhisa Shibata; 康久柴田; Toshiko Fujii; 稔子藤井; Kotaro Yamashita; 浩太郎山下; Osamu Ozawa; 理小沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は多項目生化学分析計に関し、複数の
成分を同時に測定でき、試薬の取り扱いが簡便な多項目
生化学分析計を提供する。【構成】多項目生化学分析計をイオン検出部１、ガス
検出部２、及び赤外分光手段又はラマン分光手段などの
分光学的手段からなる生化学成分検出部３からなる試料
成分検出部４を設けて構成する。また、複数のイオンセ
ンサ、参照電極、複数のガスセンサ、及び生化学成分を
分光学的に検出する全反射減衰プリズムを含む使い捨て
試料成分検出部を、皮膚から滲出する試料の分析に使用
する。【効果】広い医療分野で、微量の試料を使用して複数
の成分を短時間に測定でき、試薬数を削減できるために
ランニングコストの低減が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多項目生化学分析計に関
し、複数の成分を同時に測定でき、試薬の数を大幅に削
減でき、試薬の管理の手間とランニングコストを低減で
きる多項目生化学分析計を提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】医療分野では、検体試料中のイオン成分
（例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、水素、
塩素等のイオン）、ガス成分（例えば、炭酸ガス、酸素
ガスなど）、生化学成分（尿素、ビルビリン、尿酸、ク
レアチニン、グルコースなど）を微量の試料を使用して
短時間に分析することが望まれている。これにたいし
て、全血の成分測定が可能な方式として、吉野二男、大
澤久雄編「臨床生化学検査における分光測定法」、学会
出版センター（１９８４）１頁から４２頁にドライケミ
ストリーが記載されている。ドライケミストリーでは全
血に適用できるイオン成分用や生化学成分用のフィルム
が開発されている。一方、イオン電極とガス電極を組み
込んだ全血の測定に適用できるイオンガス分析計が販売
されている。また、特開昭５６−６３２５９号において
は、イオン電極、ガス電極、及び酵素電極を組み込んだ
全血分析用のイオンガス生化学分析計が開示されてい
る。さらに、血清測定用の生化学自動分析計があり、臨
床検査室などに広く普及している。

【０００３】また、経皮ガスセンサは、戸川達男著「生
体計測とセンサ」、コロナ社（１９８６）３７２頁から
３７７頁に記述されているようにすでに実用化されてい
る。さらに、全反射減衰赤外分光法による経皮測定はト
ランザクション・オン・バイオメディカル・エンジニア
リング、ＢＭＥ−２６（１９７９年）第５９７頁から６
００頁（Transaction on Biomedical Engineering BME-
26(1979)pp597〜600）に記述され、加温しない状態でグ
ルコースなどの経皮測定がなされている。発汗させた汗
に含まれるグルコースが血中グルコースと良い相関にあ
ることは臨床化学、１５（１９８６）第７５頁から７９
頁に記述されている。

【０００４】イオンセンサとしてイオン選択性電界効果
型トランジスターにより、ナトリウム、カリウム、塩
素、カルシウム、水素等が計測でき、ガスセンサとし
て、半導体技術を用いて微小化したセバリングハウス型
炭酸ガスセンサとクラーク型酸素センサがあるが、これ
らのセンサについては、戸川達男著「生体計測とセン
サ」、コロナ社（１９８６）３５７頁から３８５頁に記
述されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置は試料中の複数成分を同時に測定する点で十分考慮
がなされていなかった。ドライケミストリーでは、イオ
ン成分の測定は１フィルムで３成分までの測定が可能で
あるが、生化学成分の測定は１成分のみを測定するフィ
ルムを用いて行ない、ガス成分を測定するフィルムはま
だ開発されていない。また、イオンガス分析計では生化
学成分の測定はできず、イオンガス生化学分析計では生
化学２成分しか測定できない、さらに生化学自動分析計
はガス成分を測定できないという問題があった。さら
に、従来の装置は分析時間の点で十分に考慮がなされて
いなかった。ドライケミストリーのフィルムは１枚毎に
測定を行うために同一試料で複数成分を測定するには長
時間を要する。また、生化学自動分析計は全血の遠心分
離で血清を得る時間を要するために、緊急検査に対応で
きないという問題点があった。また、従来の装置は分析
に使用する試料の量の点で十分に考慮がなされていなか
った。ドライケミストリーや生化学自動分析計では同一
試料で複数成分を測定するには多くの試料量を必要とす
るという問題があった。

【０００６】さらに、従来の装置は試薬管理とランニン
グコストの点で十分に考慮がされておらず、ドライケミ
ストリーでは試薬をフィルム中に乾燥状態で含んでお
り、試薬の変質を防ぐためのフィルムの保存管理が煩雑
であり、ランニングコストが高価となるという問題があ
った。また、生化学自動分析計は測定項目毎、測定試料
毎に試薬が必要で、多数種類の試薬の管理が煩雑であ
り、ランニングコストが高くなるという問題があった。
本発明の目的は、微量の試料で複数の成分を短時間に同
時に測定でき、試薬の管理が簡便な低ランニングコスト
の多項目生化学分析計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、多項目生化
学分析計をイオン成分を検出するイオン検出部と、ガス
成分を検出するガス検出部と、及び生化学成分を検出す
る赤外分光手段又はラマン分光手段などの分光学的手段
からなる生化学成分検出部と、を直列及び／又は並列に
配置して試料成分検出部を構成し、血液などの液体試料
を微量だけ試料成分検出部に接触させ、液体試料中の複
数の成分を同時に短時間で分析する。また、複数のイオ
ンセンサ、複数のガスセンサ、及び生化学成分を分光学
的に検出する全反射減衰プリズムを含む使い捨て試料成
分検出ユニットを使用して、皮膚を加温することにより
血流を検査対象の表面に近づけてより高精度に皮膚から
滲出する試料を分析する。即ち、液体試料中のイオン成
分、ガス成分、及び生化学成分を、液体試料に試薬を添
加して反応させることなく、同時に測定する多項目生化
学分析計において、生化学成分を全反射減衰赤外分光
法、又は全反射減衰ラマン分光法により測定する。

【０００８】本発明の多項目生化学分析計は液体試料中
のイオン成分を検出するイオン検出部、ガスを検出する
ガス検出部、及び生化学成分を検出する分光学的手段か
らなる生化学成分検出部から構成される試料成分検出部
と、イオン検出部及びガス検出部からの信号を増幅する
増幅部と、生化学成分検出部に光を入射するための光源
部と、生化学成分検出部からの出射光を受光する受光部
と、増幅部及び受光部からの出力信号を演算処理してイ
オン成分、ガス成分、及び生化学成分の濃度を算出する
演算部と、液体試料を試料成分検出部に供給する試料供
給部とを含む分析部と、この分析部を制御するする制御
部とを有する。イオン検出部はイオン成分を、ガス成分
検出部はガス成分を、それぞれ電気化学的に検出する。
試料成分検出部に液体試料を接触させ、イオン成分、ガ
ス成分、及び生化学成分を検出する。又、試料成分検出
部に液体試料が流れる流路を設け、試料供給部より液体
試料を流路に導入する。流路にイオン検出部、ガス検出
部、及び生化学成分検出部を直列に配置する。あるい
は、イオン検出部、ガス検出部、及び生化学成分検出部
を複数の群に分け流路を挟んで並列に配置する。流路の
ガス検出部とが接触する部位は高ガス透過率を有する膜
で形成する。流路を配置する代わりに試料成分検出部に
前記液体試料を点着する試料点着部を設け、試料点着部
に低ガス透過率を有するカバーを設ける。

【０００９】試料成分検出部を検査対象の表面に装着し
て、経皮的に検査対象から滲出した液体試料中の成分を
測定し、イオン検出部は検査対象の汗や唾液等の体液中
のイオン成分を、ガス検出部は検査対象の血管から経皮
的に滲出したガス成分を、生化学成分検出部は検査対象
を透過した透過光あるいは検査対象から反射された反射
光を用いて生化学成分を、それぞれ測定する。さらに、
試料成分検出部が、増幅部、光源部、及び演算部を含む
電気回路部と脱着可能であるように構成する。

【００１０】液体試料中のイオン成分を検出するイオン
検出部、ガスを検出するガス検出部、及び生化学成分を
検出する分光学的手段からなる生化学成分検出部がシリ
コン基板に少なくとも形成され、生化学成分検出部に結
合する入射光、出射光を伝達する第１の光ファイバ部と
を含む試料成分検出部と、イオン検出部及びガス検出部
からの信号を増幅する増幅部、生化学成分検出部に光を
入射するための光源部、生化学成分検出部からの出射光
を受光する受光部、及び入射光、出射光を伝達する第２
の光ファイバ部、及び増幅部及び受光部からの出力信号
を演算処理してイオン成分、ガス成分、及び生化学成分
の各濃度を算出する演算部とを含む電気回路部と、液体
試料を試料成分検出部に供給する試料供給部とを含む分
析部と、この分析部を制御する制御部とを有して多項目
生化学分析計を構成し、イオン検出部はイオン成分を、
ガス成分検出部はガス成分を、それぞれ電気化学的に検
出する。

【００１１】試料成分検出部に液体試料を接触させ、イ
オン成分、ガス成分、及び生化学成分を検出する。液体
試料が流れる流路を試料成分検出部の面に設け、試料供
給部より液体試料を流路に導入するか、試料成分検出部
に液体試料を点着する。試料成分検出部に低ガス透過率
を有するカバーを設ける。多数の試料を計測するため
に、オートサンプラを配置して自動的に液体試料を試料
供給部に供給する。試料成分検出部が検査対象の表面に
装着され、経皮的に検査対象から滲出した液体試料中の
成分を測定し、イオン検出部は検査対象の汗や唾液等の
体液中のイオン成分を、ガス検出部は検査対象の血管か
ら経皮的に滲出したガス成分を、生化学成分検出部は検
査対象を透過した透過光あるいは検査対象から反射され
た反射光を用いて生化学成分を、それぞれ測定する。試
料成分検出部は電気回路部と脱着可能であり、試料成分
検出部を使い捨てにする。イオン成分検出部は、イオン
選択性電極あるいはイオン選択性電界効果型トランジス
ターのいずれかからなり、ガス成分検出部は、セバリン
グハウス型電極あるいはクラーク型電極からなり、液体
試料は動物の全血、尿など動物由来の体液、より具体的
には液体試料はヒトの全血、尿などヒト由来の体液とす
る。

【００１２】

【作用】多項目生化学分析計の試料成分検出部に液体試
料を接触させることにより、試料成分検出部に配置され
るイオン検出部、ガス検出部、及び赤外分光手段又はラ
マン分光手段などからなる生化学成分検出部により、イ
オン、ガス、生化学成分を同時に分析できる。すなわ
ち、イオン検出部に設けた各種イオンセンサで必要なイ
オン成分が、またガス検出部に設けた各種ガスセンサで
目的とするガス成分が、さらに生化学成分検出部から得
られる赤外又はラマンスペクトルなどの解析から目的と
する生化学成分を測定できる。イオン検出部には、例え
ば参照電極とイオン選択性電極を配置し、オン選択性電
極の感応膜の種類を変えることにより各種のイオンが測
定でき、またガス検出部は、試料中のガスと大気との混
合がないように構成され、セバリングハウス型電極で炭
酸ガスが、クラーク型電極で酸素が測定できる。赤外分
光法又はラマン分光法では、田中誠之、飯田芳男著「機
器分析（改訂版）」、裳華房（１９８５）７０頁から１
０９頁に記述されているように、測定されたスペクトル
において各生化学成分に特有の波長域でのピーク面積を
求めて目的とする成分の濃度を求めることができる。全
反射減衰プリズムを用いた赤外分光法又はラマン分光法
では試料表層からの生化学成分情報が得られる。生化学
成分検出部に配置される全反射減衰プリズムは試料と確
実に接触する。全反射減衰プリズムは小形で複数の成分
の測定が可能であり、本発明のうち最も成分数の多い生
化学成分を微小領域で測定でき、試料の量を著しく低減
することが可能である。また、イオン検出部、ガス検出
部、及び生化学成分検出部を集積化して配置することに
よっても、試料の量を減らすことができる。本発明で
は、試料成分検出部において一つの液体試料に含まれる
多くのイオン成分、ガス成分、及び生化学成分を同時に
短時間で測定できる。さらに、赤外分光手段又はラマン
分光手段などからなる生化学成分検出部では試薬は不要
であるために試料の分析に必要とする試薬の数を大幅に
削減でき、試薬の管理の手間とランニングコストを低減
できる。

【００１３】液体試料中のイオン成分を検出するイオン
検出部、ガスを検出するガス検出部、及び生化学成分を
検出する分光学的手段からなる生化学成分検出部がシリ
コン基板に微小化して形成されるので、本発明の多項目
生化学分析計は、小型化、軽量化、低コスト化が図れ取
扱も容易となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の多項目生化学分析計の基本概
念を示すブロック図である。多項目生化学分析計はイオ
ンを検出するイオン検出部１、ガスを検出するガス検出
部２、及び赤外分光手段又はラマン分光手段などからな
る生化学成分を検出する生化学成分検出部３から構成さ
れる試料成分検出部４と、試料成分検出部４に液体試料
を供給する試料供給部１３と、イオン検出部１とガス検
出部２の出力信号を増幅する増幅部５と、生化学試料成
分検出部３への入射光６を発生する光源部７と、生化学
試料成分検出部３からの出射光８を受光する受光部９
と、記憶メモリを有し増幅部５及び受光部９からの出力
信号を処理して試料中の各成分の濃度を求め出力、表示
する演算部１０を含む分析部１１、及び分析部１１を構
成する各部を分析者によって入力されたデータ又はあら
かじめ演算部１０のメモリに設定されたデータに基づき
制御する制御部１２で構成される。試料成分検出部４を
構成するイオン検出部１、ガス検出部２、及び生化学試
料成分検出部３の配置は、これら各検出部が試料に直接
または間接に接触すればよく、各検出部が直列及び／又
は並列のいずれの配置でもよい。イオン検出部１ではイ
オンセンサとしてイオン選択性電極、コーティッドワイ
ヤー型イオン選択性センサ、又はイオン選択性電界効果
型トランジスター（ＩＳＦＥＴ）などを使用する。図１
では省略したがイオン検出部１の一部には参照電極も配
置する。また、ナトリウム、カリウム、塩素、水素、カ
ルシウム等の各種イオンを測定する。イオンセンサを複
数配置し、各イオンセンサは目的とする測定成分に高い
選択性を有する感応膜を使用した。ガス検出部２では炭
酸ガスセンサとしてセバリングハウス型電極を、また酸
素ガスセンサとしてクラーク型電極を使用した。また、
生化学成分の検出には赤外分光手段又はラマン分光手段
を用いたが、これらの分光学的手段による生化学成分検
出部３では試薬は不要であり、同時に多くの生化学成分
を測定でき、全反射減衰プリズムを用いることに特徴が
ある。また、ラマン分光法を用いて試料中の生化学分析
することにも本発明の特徴がある。

【００１５】本発明の多項目生化学分析計は次のように
動作する。まず、試料供給部１３から試料成分検出部４
に血液などの体液を試料として供給し、試料成分検出部
４に試料を直接又は間接に接触させると、試料成分検出
部４を構成するイオン検出部１、ガス検出部２、及び生
化学成分検出部３がイオン成分、ガス成分、生化学成分
をそれぞれ検出し、イオン検出部１とガス検出部２の出
力は増幅部５に、光源部７からの入射光６が生化学成分
検出部３に入射し、生化学成分検出部３からの出射光８
は受光部９で受光される。増幅部５及び受光部９からの
出力信号は演算部１０に入力され演算処理されて、液体
試料中の各成分の濃度が算出される。分析部１１を構成
する各部は制御部１２により制御される。本発明では微
量の試料を用いてイオン成分、ガス成分、及び生化学成
分を同時に複数の成分について短時間で測定でき、生化
学成分を分光学的に分析するので生化学分析用の試薬を
使用せず、低ランニングコストで生化学分析を行なうこ
とができる。なお、本発明に採用したイオンセンサとガ
スセンサの原理は、例えば戸川達男著「生体計測とセン
サ」、コロナ社（１９８６）３４４頁から４１３頁に記
述されているように良く知られているので省略する。赤
外分光法又はラマン分光法のうち全反射減衰プリズムを
用いる方法について図２から図４を用いて簡略に次に説
明する。

【００１６】図２は全反射減衰赤外分光法の原理を説明
する図である。全反射減衰プリズム２１と試料２２の界
面の拡大図を図２中の円中に示す。光源部７より出射し
た赤外光２０は全反射減衰プリズム２１に入射し、全反
射減衰プリズム中で多重反射を行った後、受光部９に入
射する。全反射減衰プリズム２１としては、ガラス、石
英、ゲルマニウム、シリコンなどの高屈折率材料を用い
るが、耐水性に富むセレン化亜鉛を用いることが好まし
い場合もある。図２中の拡大図に示したように全反射減
衰プリズム２１と試料２２の界面では、赤外光２０がわ
ずかに試料２２に滲み込み、試料中の各生化学成分に固
有な波長で吸収を起すために、透過法による赤外吸収ス
ペクトルに比較し、水の影響が少ない赤外吸収スペクト
ルを取得できる。図３は複数の成分を含む混合水溶液の
赤外吸収スペクトル例を示す図である。試料は尿素、ク
レアチニン、グルコース各１ｇ／ｄｌでの混合水溶液で
あるが、各成分の官能基に特有な伸縮振動や変角振動に
起因した特徴ピークをもつ吸収スペクトルが得られてい
る。なお、ここでは水の吸収スペクトルを参照信号とし
て取得して、混合溶液の吸収スペクトルから水の影響を
除いている。この他の生化学成分についても成分特有の
赤外吸収スペクトルが得られることが知られており、多
くの生化学成分が測定できる。また、生化学成分によっ
ては、赤外吸収スペクトル上で特徴ピークが重畳する場
合があるが、正規分布形状の仮想ピークで重畳する特徴
ピークを分離したり、各一成分の吸収スペクトルの複数
の特徴ピークを活用した多変量解析により複数の成分の
高精度分析が可能である。また、分画分子量の異なる各
種限外濾過膜を全反射減衰プリズム上の異なる場所に配
置して、これら限外濾過膜を透過した試料を全反射減衰
プリズムに接触させ、巨大分子量の影響を除去して、よ
り多くの生化学成分を正確に全反射減衰赤外分光法で測
定できる。

【００１７】図４は全反射減衰ラマン分光法の原理を説
明する図である。図３で説明した全反射減衰赤外分光法
と同様に、全反射減衰プリズム２１から試料２２に滲み
込んだ励起光３１により、試料２２中の生化学成分に起
因するラマン散乱光３３が発生する。ラマン散乱は原理
的には赤外分光法と同様に官能基の振動や回転運動に基
づく。全反射減衰ラマン分光法は通常のラマン吸収スペ
クトルに比較し、水の影響を受けないために高精度化が
図れ、低波長域の測定ができるため測定成分の増加が可
能となる特徴を有するが、感度が低いという欠点もあ
る。全反射減衰ラマン分光法か全反射減衰赤外分光法の
どちらを採用するかは、測定する生化学成分により選択
する。全反射減衰プリズムの形状としては、半球形、３
角形、平行平板形があり、平面を全反射面に利用する。
全反射減衰プリズムに一定の角度で入射した光の波長を
変化させるか、一定の波長の光の入射角を変化させたと
きの全反射光の強度変化を測定する。

【００１８】図５は本発明による緊急検査用フロー方式
多項目生化学分析計の一実施例の構成を示す図である。
緊急検査用フロー方式多項目生化学分析計は、流路４０
に面して配置されたイオンセンサ４１、４２、４３、４
４、４５、参照電極５０からなるイオン検出部、ガスセ
ンサ６０、６１からなるガス検出部、及び全反射減衰プ
リズム２１から構成される生化学成分検出部とからなる
試料成分検出部４の他に、光源部（赤外光源部）７、赤
外光２０、受光部９、増幅部５、演算部１０、流路４０
を洗浄する洗浄液７０、センサの較正を行なう較正液７
１、７２、洗浄液、較正液の流路への注入を制御する開
閉バルブ７３、７４、７５、流路への洗浄液、較正液の
注入と試料の注入を切り替える切り替えバルブ７６、試
料の注入を行なう注射筒７７、液を送る送液ポンプ７
８、廃液を収納する廃液ボトル７９、分析部１１、制御
部１２から構成される。なお、流路４０とガス検出部と
が接触する部位が高ガス透過率を有する膜、例えばシリ
コンゴム等で形成され、流路４０から高ガス透過率を有
する膜を透過したガスをガス検出部で検出するが、この
構成は後述する図６、図９に示す実施例においても同様
である。流路の大きさは流路径１ｍｍφ、流路長さ５０
ｍｍである。イオンセンサ４１、４２、４３、４４、４
５はそれぞれナトリウム、カリウム、塩素、水素、カル
シウムのイオンをそれぞれ測定するイオン選択性電極で
あるが、コーティッドワイヤー型イオン選択性センサ、
又はイオン選択性電界効果型トランジスター（ＩＳＦＥ
Ｔ）を使用してもよい。また、流路４０での各液体の流
れ方向（図５では左から右）に対するイオン選択性電極
の配置は任意の順序でよい。ガスセンサ６０、６１はセ
バリングハウス型炭酸ガスセンサとクラーク型酸素セン
サであり、これらの配置は流路４０での液体の流れ方向
に対し任意の順序でよい。また、全反射減衰プリズム２
１は赤外分光法用のセレン化亜鉛製プリズムを用いた
が、他の材質のプリズムでもよい。

【００１９】本実施例による緊急検査用フロー方式多項
目生化学分析計は次ぎのように動作する。緊急検査では
いつでも試料を測定できるように、一定時間毎に送液ポ
ンプ７８を用いて較正液７１と７２を順次に試料成分検
出部４に送り、一定時間だか較正液７１又は７２を試料
成分検出部４にとどめセンサの較正を行なうとともに、
送液ポンプ７８により洗浄液７０を流して流路４０を洗
浄しておく。なお、洗浄液７０や較正液７１、７２の選
択は、開閉バルブ７３、７４、７５と切り替えバルブ７
６を制御部１２で制御する。また、較正は２種類の較正
液で２点較正を行なうが、一点較正で良い場合もある。
このように、いつでも測定できる待機状態にあるので、
注射筒７７などにより患者から採取した血液などの試料
を直接に多項目生化学分析計に注入できる。試料が分析
部１１に注入されると、切り替えバルブ７６と送液ポン
プ７８により試料を試料成分検出部４に送り、一定時間
だけ試料を試料成分検出部４にとどめて試料中の複数の
成分を測定する。測定終了後はその度に洗浄液７０を用
いて送液ポンプ７８により流路４０を洗浄し、一定時間
毎に較正液７１、７２を用いてセンサの較正を行ない、
いつでも測定できる待機状態としておく。使用後の洗浄
液、較正液、試料は廃液ボトル７９に収納され、液体が
一杯になる前に回収して安全に廃棄する。分析部１１の
各部は制御部１２で自動的に制御される。なお、全反射
減衰赤外分光法を用いた生化学成分の分析の例を示した
が、全反射減衰ラマン分光法を用いてもよい。

【００２０】図５では、流路４０に面して生化学成分検
出部、イオン検出部、ガス検出部を直列に配置している
が、流路４０に面してイオン検出部、ガス検出部を並列
に配置して、流路４０の長さを短くし、試料の量を低減
し、分析に要する時間を短縮することができる。本実施
例ではイオン成分、ガス成分、及び生化学成分を同時に
複数の成分について緊急的に測定でき、生化学成分を分
光学的に検出するので、生化学成分分析用の試薬が不要
となる。図６は本発明によるフロー方式多項目生化学分
析計の一実施例である試料成分検出部とその周辺の構成
を示す図である。図５に示す実施例では試料の量の低減
に限度があるので、本実施例では、さらに試料の量の低
減を図るため、流路４０に面しイオンセンサ、参照電
極、ガスセンサ、及び全反射減衰プリズムを並列に配置
して、試料の量の低減を図った。これにより、流路４０
の長さを短くできるので、図５に示す実施例に比較して
試料の量を３分の１から２分の１に低減できる。なお、
試料の量の低減のためのセンサ群の並列配置が重要であ
って、流路でのセンサ群の配置の順序は任意でよい。較
正、試料導入、洗浄、廃液の実施の工程は図５の実施例
と同様であるので、説明を省略する。本実施例ではイオ
ン成分、ガス成分、及び生化学成分を同時に測定でき、
特に微量の試料の量でこれらの成分を測定できる。

【００２１】図７及び図８は本発明による分析計と従来
の分析計による測定結果の相関を示す図である。これら
のデータは、同一の全血試料を二分割した後、図５に示
した本発明の一実施例と従来一般的に用いられてきた基
準法で測定し、多数試料での両方法での相関を取ったも
のである。図７にはナトリウム、カリウム、塩素、カル
シウムの各イオンの濃度、水素イオンはｐＨ、酸素は分
圧を示し、図８には炭酸ガス分圧、及びグルコース、尿
素、クレアチニン、ビリルビン、尿酸の濃度を示す。本
発明によれば、このような１２成分が同時に測定でき、
イオン選択性電極、ガス電極、全反射減衰赤外分光法と
もに基準法と０．９９以上の相関係数を示す良好な結果
を得ることができた。

【００２２】図９は本発明によるルーチン用フロー方式
多項目生化学分析計の一実施例の構成を示す図である。
ルーチン用フロー方式多項目生化学分析計は、図５の緊
急検査用フロー方式多項目生化学分析計で、試料の注入
を行なう注射筒７７をオートサンプラー８０に置き換え
た形式のもので、複数の試料を事前に準備しておきバッ
チ処理する。図５の構成と異なる点は、各種液（試料
液、洗浄液、較正液）を吸引、吐出するノズル８５、支
持体８１、８２に支持された支持棒８３上でノズル８５
を保持して移動する移動部８４、ピストン８７と組合せ
各種液の吸引、吐出の切り替えを行なう切り替えバルブ
８６、廃液瓶８８、洗浄液瓶８９、較正液瓶９０、９
１、多数の試料瓶９２から構成されるオートサンプラー
８０を含むことである。この多項目生化学分析計は次ぎ
のように動作する。オートサンプラー８０には廃液瓶８
８、洗浄液保存の洗浄液瓶８９、較正液保存の較正液瓶
９０、９１、試料保存用の試料瓶９２が配置され、必要
に応じて試料の温度を一定に保つ機能が付加される。ま
た、ノズル８５を保持する移動部８４は支持体８１、８
２によって支持棒８３を上下に移動でき、また移動部８
４は支持棒８３に添って左右に移動でき、移動部８４に
固定されているノズル８５は上下左右に自由に移動でき
る。従って、制御部１２の制御のもとで、オートサンプ
ラー８０のピストン８７、及び切り替えバルブ８６が制
御され、ノズル８５は、洗浄液、較正液、試料液から任
意の液を選択し、吸引吐出する。まず、測定を開始する
前に分析する複数の試料を事前にオートサンプラー８０
の試料瓶９２へ保持する。もちろんガス成分を測定する
時には、図示していないが試料瓶９２にはガス低透過率
の密閉栓をする。分析前にはポンプ７８でセンサを較正
してから流路４０を洗浄する。較正は２種類の較正液で
２点較正を行なうが、一点較正で良い場合もある。洗浄
が完了ののち、制御部１２の制御下でノズル８５は移動
し、目的とする試料瓶９２の試料を吸引する。ついで試
料を流路４０に注入し、ポンプ７８により試料が流路４
０を満たすように流され、イオンセンサ４１、４２、４
３、４４、４５、参照電極５０、ガスセンサ６０、６
１、全反射減衰プリズム２１の各面と試料が接触した位
置で試料の流れを一旦停止し、各センサはイオン成分、
ガス成分、生化学成分を検出する。検出された信号は演
算処理され、複数成分の濃度が求められる。

【００２３】なお、図６に示すようにセンサ群を並列に
配置して、試料の量を低減することができのはいうまで
もない。制御部１２は分析部１１を自動的に制御する
が、上記で説明した較正又は洗浄からデータの演算処理
までの分析サイクルを必要に応じて複数回繰り返す機能
が含まれている。本実施例ではイオン成分、ガス成分、
及び生化学成分を同時に複数の成分についてバッチ測定
が可能である。図１０は本発明による緊急検査用点着方
式多項目生化学分析計の一実施例の構成を示す図であ
る。緊急検査用点着方式多項目生化学分析計では、試料
点着部１００に試料が点着により供給される。試料点着
部１００に設けられる各種センサ等の配置、構成は図５
に示す緊急検査用フロー方式多項目生化学分析計と同様
である。この緊急検査用点着方式多項目生化学分析計は
次ぎのように動作する。緊急検査ではいつでも試料を測
定できるように、一定時間毎に送液ポンプ１０２を用い
て較正液７１と７２を順次にノズル１０４を通して試料
成分検出部４の凹部状の窪みの試料点着部１００に送
り、一定時間だけ較正液７１又は７２を試料点着部１０
０に溜めてセンサの較正を行ない、送液ポンプ１０２に
より洗浄液７０を流して試料点着部１００を洗浄する。
制御部１２の制御のもとで、開閉バルブ７３、７４、７
５と切り替えバルブ１０１が制御され、洗浄液７０や較
正液７１、７２が選択される。使用後の較正液や洗浄液
は切り替えバルブ１０１を切り替え、ノズル１０４を通
してポンプ１０３により廃液ボトル７９に送液され、廃
液が一杯になる前に安全に廃棄される。図１０において
１０５は使用している各種液体の混合液、あるいは試料
の試料点着部１００内での液面を示す。較正は２種類の
較正液で２点較正を行なうが、一点較正で良い場合もあ
る。試料点着部１００は清浄な空の状態を保つようにし
て、いつでも測定できる待機状態にあるので、注射筒７
７などにより患者から採取した血液などの試料を直接に
多項目生化学分析計に注入できる。試料が試料点着部１
００に注入されると、血液などの試料中ガスが大気中ガ
スの影響を受けない短時間だけ試料を試料点着部１００
に留めて試料中成分を測定する。測定終了毎に洗浄液７
０を用いて試料点着部１００を洗浄し、一定時間毎に較
正液７１、７２を用いてセンサの較正を行なう。図５で
説明したのと同様に、生化学成分の検出を全反射減衰赤
外分光法あるいは全反射減衰ラマン分光法を用いて行な
う。本実施例では試料が点着により供給され、イオン成
分、ガス成分、及び生化学成分を同時に複数の成分につ
いて緊急的に測定でき、生化学成分を分光学的に検出す
るので生化学成分用の試薬が不要となる。

【００２４】図１１は本発明による点着方式多項目生化
学分析計の一実施例である試料成分検出部とその周辺の
構成を示す図である。本実施例は図１０に示す実施例の
試料点着部１００に、低ガス透過率のガス低透過率のＯ
−リング１１１を介して低ガス透過率のカバー１１０を
配置し、大気中ガスが試料中ガスに影響しないように改
善したもので、各種センサの配置、構成は図１０に示す
実施例と同様である。本実施例の動作は次のとおりであ
る。試料が切り替えバルブ１１４の切り換えによりノズ
ル孔１１３を通して試料点着部１００内に試料が点着、
あるいは注入されると、接続部品１１２により試料点着
部１００に取り付けられたカバー１１０が閉じられ試料
を封じ込め、大気中ガスが試料中ガスに影響しないよう
にして、充分な時間で試料中のガス成分を測定できる。
また、試料点着部１００内に試料が点着、あるいは注入
され、カバー１１０が閉じられ試料を封じ込めたあと、
図１１には図示していないが、試料点着部１００に連結
された減圧用のポンプにより試料点着部１００内を適当
な条件まで減圧してガス成分の検出感度を向上させるこ
ともできる。較正、洗浄、廃液の工程は図１０の実施例
と同様であるので、説明を省略する。本実施例ではイオ
ン成分、ガス成分、及び生化学成分を同時に測定が可能
で、特にガス成分が精度良く測定できる。

【００２５】図１２は本発明によるルーチン用点着方式
多項目生化学分析計の一実施例の構成を示す図である。
ルーチン用点着方式多項目生化学分析計は、図１０に示
すの点着方式多項目生化学分析計に図９に示すオートサ
ンプラー８０を組合せたもので、複数の試料を事前に準
備しておきバッチ処理ができる。この多項目生化学分析
計は次ぎのように動作する。オートサンプラー８０は図
９で説明した同様の動作を行なう。流路１２３を経由し
て試料をノズル１２２から試料点着部１００へ点着又は
注入する。各種液体はノズル１２０から吸引され流路１
２１を経由して廃液ボトル７９に一旦保存される。本実
施例において、図１１で説明したカバーを設ける構造と
することも可能である。本実施例ではイオン成分、ガス
成分、及び生化学成分を同時に複数の成分についてバッ
チ測定が可能である。図１３は本発明による無侵襲多項
目生化学分析計の一実施例の構成を示す図である。無侵
襲多項目生化学分析計は、イオンセンサ４１、４２、４
３、４４、４５、参照電極５０、ガスセンサ６０、６
１、生化学成分を検出する全反射減衰プリズム２１、及
び光ファイバ用コネクタ１３４からなる試料成分検出部
４、皮膚１３５を温度制御回路１３１の制御のもとでヒ
ータ１３０で加温し発生する経皮ガスを検出する経皮検
出部１３２、光源部７からの赤外光２０を光ファイバ１
３３、光ファイバ用コネクタ１３４を介して皮膚１３５
に接触する生化学成分を検出する全反射減衰プリズム２
１に入射させ、全反射減衰プリズム２１からの出射する
赤外光２０を光ファイバ用コネクタ１３４、光ファイバ
１３３を介して受光部９に導く生化学成分検出系、増幅
部５、受光部９、演算部１０、及び温度制御回路１３１
から成る電気回路部１３６、分析部１１、制御部１２、
から構成される。イオンセンサ４１、４２、４３、４
４、４５、ガスセンサ６０、６１、及び全反射減衰プリ
ズム２１は、それぞれ図５等の実施例で使用したものと
同様である。

【００２６】この無侵襲多項目生化学分析計は次ぎのよ
うに動作する。経皮検出部１３２と電気回路部１３６は
光ファイバ１３３、及び電気的配線で繋がり、経皮検出
部１３２は前腕、口唇など検査対象の表面に密着させ
る。装着前に経皮検出部１３２は較正液により二点較正
あるいは一点較正を行っておく。経皮検出部１３２内の
ヒータ１３０及び温度制御回路１３１により、皮膚は加
温され、皮膚厚が薄くなり血流が検査対象の表面に接近
し、皮膚のガス透過性も向上し発汗も生じる状態とな
る。トランザクション・オン・バイオメディカル・エン
ジニアリング、ＢＭＥ−２６（１９７９年）第５９７頁
から６００頁（Transaction on Biomedical Engineerin
g BME-26(1979)pp597〜600）に記載される従来例では、
加温しない状態でグルコースなどの経皮測定がなされて
いるが、本実施例では加温することにより、血流を検査
対象の表面に近づけてより高精度に測定できる。本実施
例では、汗中のイオンを検査対象の表面に接触させたイ
オンセンサで測定することにより、血中イオン濃度を求
めることに成功した。分析部１１を構成する各部は制御
部１２で自動的に制御されることは図５等と同様であ
る。また、生化学成分の検出は全反射減衰赤外分光法、
全反射減衰ラマン分光法のいずれを用いてもよく、全反
射減衰赤外分光法出は、検査対象を透過した透過光、あ
るいは検査対象から反射された反射光を用いて生化学成
分の検出ができる。

【００２７】なお、経皮検出部１３２は検査対象の表面
に装着した状態で血中成分の長時間モニタリングにも適
しており、さらに操作者が直接試料に接触しないので、
検査対象の体液等を経由した細菌、ウイルス等の感染防
止にも有効である。本実施例ではイオン成分、ガス成
分、及び生化学成分を同時に複数の成分について経皮的
に測定でき、分光学的に生化学成分を検出するので生化
学成分分析用の試薬が不要となる。図１４は本発明によ
る試料成分検出部使い捨て方式多項目生化学分析計の一
実施例の構成を示す図である。試料成分検出部使い捨て
方式多項目生化学分析計は、皮膚１３５からの試料１４
４を分析する、イオンセンサ４１、４２、４３、４４、
４５、参照電極５０、ガスセンサ６０、６１、生化学成
分を検出する全反射減衰プリズム２１、光ファイバ用コ
ネクタ１３４、及び試料溜め１４３からなる使い捨て試
料成分検出部１４０、赤外光２０を発生する光源部７、
受光部９、増幅部５、及び演算部１０からなる電気回路
部１４２、接続コネクタ１４１、光ファイバ１３３、分
析部１１、制御部１２から構成される。イオンセンサ４
１、４２、４３、４４、４５は、ナトリウム、カリウ
ム、塩素、水素、カルシウムの各イオンを測定するイオ
ン選択性電界効果型トランジスターであり、ガスセンサ
６０、６１はセバリングハウス型炭酸ガスセンサとクラ
ーク型酸素センサであり、これらセンサは同じ基板上に
半導体技術を用いて微小化して作成されている。これら
のセンサについては、戸川達男著「生体計測とセン
サ」、コロナ社（１９８６）３５７頁から３８５頁に記
述されている。また、生化学成分を検出する全反射減衰
プリズム２１は赤外分光法用にシリコンウエハーから切
り出したシリコンをプリズムとして用いた。このプリズ
ムはラマン分光法にも適用できる。これらのセンサ及び
全反射減衰プリズムはシリコン基板を用いてそれぞれ別
体で、安価にかつ小型に作製できる。使い捨て検出部１
４０は接続コネクタ１４１を介して電気回路部１４２に
接続しているが、接続コネクタ１４１で使い捨て検出部
１４０を切り離すことも可能である。

【００２８】この試料成分検出部使い捨て方式多項目生
化学分析計は次ぎのように動作する。まず測定前に使い
捨て検出部１４０を電気回路部１４２に接続し、較正液
により二点較正あるいは一点較正を行っておく。緊急時
の検査の一形態として、皮膚１３５を多少切開し、試料
１４４となる鮮血を小型集積化された使い捨て検出部１
４０を用いて測定する。使い捨て検出部１４０に設けら
れた試料溜め１４３に毛管現象で試料１４４が侵入し、
試料溜め１４３が試料で満たされた状態で試料中の複数
の成分が測定される。使い捨て検出部１４０は１回単位
又は１日単位などで電気回路部１４２から接続コネクタ
１４１で外して簡単に交換することができる。分析部１
１を構成する各部は図５等で説明したのと同様に制御部
１２で自動的に制御される。なお、生化学成分の検出は
全反射減衰赤外分光法、全反射減衰ラマン分光法のいず
れを用いてもよい。以上で述べた使い捨て検出部１４０
は半導体技術を用いたシリコン材料により安価に製作す
ることが可能であり、現在問題になっている細菌、ウイ
ルス等の感染防止に有効である。本実施例ではイオン成
分、ガス成分、及び生化学成分を同時に複数の成分につ
いて測定できる試料成分検出部を使い捨てにでき、生化
学成分分析用の試薬が不要となる。経皮測定では、汗又
は唾液中からのイオン成分、血管からの滲出ガス成分、
皮膚を透過する光を利用して生化学成分を分析すること
ができる。以上の説明ではイオン、ガスを計測する各種
センサ、全反射減衰プリズムを別体のシリコン基板を用
いて小型に作製したが、これらを全て単一のシリコン基
板上に形成することも可能であり、既に説明してきた本
発明の各実施例におけるセンサとして使用し格段の効果
を達成することができた。以下これについて説明する。

【００２９】図１５は本発明による集積化多項目生化学
分析チップの一実施例の斜視図である。集積化多項目生
化学分析チップ１５０（以下では、分析チップと略
す。）は、シリコン基板上に形成するイオンセンサ４
１、４２、４３、４４、４５、参照電極５０、ガスセン
サ６０、６１、生化学成分検出部に相当する減衰全反射
プリズム２１、増幅器や演算部を含む集積化電子回路部
１５３、シリコン露出部１５４、シリコン１５１、酸化
シリコン１５２から構成される。分析チップ１５０は、
イオンセンサ、参照電極、ガスセンサ、集積化電子回路
部が形成される電気部１５５と、減衰全反射プリズムが
形成される光学部１５６に分離される。本実施例では、
集積化電子回路部１５３を分析チップ１５０と一体化し
たが、集積化電子回路部１５３はシリコンチップ１５０
上に形成しないで、分析チップ１５０の外部に設置して
電気的に検出信号、制御信号の授受を行なってもよい。
分析チップ１５０は、以下に説明する工程で形成した。
まず、（１００）面を持ったシリコン基板を熱酸化し
て、シリコン１５１の両面に酸化シリコン１５２層を形
成する。分析チップ１５０の上面は被覆し、下面には事
前に製作したエッチングパターンを密着させ、フッ化水
素：フッ化アンモニウムが１：６の溶液で下面の酸化シ
リコン１５２層の一部を除去する。エッチングパターン
は減衰全反射プリズム２１の下面部の酸化シリコン１５
２層を除去する形状を有する。その後、シリコン１５１
を温度９０℃の水酸化カリウム溶液で異方性エッチング
して、エッチングを停止するためにシリコン基板を洗浄
した。これにより、減衰全反射プリズム２１の下面部を
形成できた。次ぎに、酸化シリコン１５２層を有する分
析チップ１５０の上面にシリコン露出部１５４を形成す
るが、シリコン露出部１５４の酸化シリコン１５２層を
除去するパターンを製作して、フッ化水素：フッ化アン
モニウムが１：６の溶液で酸化シリコン１５２層をエッ
チングして、洗浄した。これにより、減衰全反射プリズ
ム２１を分析チップ１５０に製作できた。次ぎは、イオ
ンセンサ４１、４２、４３、４４、４５、参照電極５
０、ガスセンサ６０、６１、集積化電子回路部１５３を
製作する。シリコン基板上に別体で形成されたイオンン
センサ、参照電極、ガスセンサを搭載してもよいし、シ
リコン基板上に一体でイオンンセンサ、参照電極、ガス
センサをエッチング等の技術を利用して形成してもよ
い。最後にシリコン基板上に同じに多数形成された分析
チップ１５０を切り出して、イオンセンサ、参照電極、
ガスセンサに電気配線を施すとともに、液体試料から電
気的絶縁を保つようにシリコン基板の電気伝導部を絶縁
物で被覆する。

【００３０】図１６は本発明による集積化多項目生化学
分析チップに形成した減衰全反射プリズムの一実施例の
断面図である。本断面図は図１５のａ−ａ’部分の断面
であり、図１６（ａ）は赤外光を直接に減衰全反射プリ
ズムに入出射させる場合、図１６（ｂ）は光ファイバを
介して減衰全反射プリズムに赤外光を入出射させる場合
の実施例である。これらの断面には、シリコン１５１、
酸化シリコン１５２、シリコン露出部１５４、減衰全反
射プリズム２１、赤外光２０、光ファイバ１３３、光フ
ァイバ用コネクタ１３４が示されている。図１６（ａ）
に示す減衰全反射プリズム２１は上述したように、シリ
コン１５１のエッチングで簡単に形成でき、これに必要
な光学系を組合せることで生化学成分を容易に検出でき
る。減衰全反射プリズム２１が微細になることによる光
路長の短縮は感度低減につながるが、減衰全反射プリズ
ム２１の厚さを薄くすることにより、反射回数を増やし
て高感度化することは容易である。さらに、図１６
（ｂ）に示すように光ファイバ用コネクタ１３４を減衰
全反射プリズム２１に設置し、光ファイバ１３３を赤外
光２０の入射と出射部分に使用すれば、光軸合わせが極
めて簡単となり、取外しが誰にでも容易にできる。以上
説明した集積化多項目生化学分析チップの概略尾大きさ
は、１０ｍｍ×１０ｍｍ（厚さ＜１ｍｍ）以下で実現で
き、例えば図５で説明した実施例での試料成分検出部の
大きさ２０ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（流路長）×５０ｍｍ
（高さ）に比較しさらに小型となる。このような集積化
多項目生化学分析チップの実現により、分析部の小形
化、低価格化、簡易接続が可能となり、試料の微量化、
装置の小形化・可搬化、試料からの感染防止、分析チッ
プのディスポーザブル化、生体内留置による連続モニタ
リングなどで有効な生化学分析計を提供することができ
る。さらにこの集積化多項目生化学分析チップを、図
５、図６、及び図９から図１４の各実施例の試料成分検
出部として使用することができることは言うまでもな
い。また、以上では、血液の分析を中心に説明したが、
分析の対象はこれに限定されるものではなく、ヒトを含
む動物の尿等の排泄物、リンパ液等種々の体液、さら
に、体組織の分析に適用できることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、微量試料中の複数の成
分を同時に測定でき、広い医療分野で短時間で分析結果
を得ることができ、さらに試薬の数を削減できるために
ランニングコスト低減や試薬取り扱い簡便化の効果があ
る。また、集積化多項目生化学分析チップの実現によ
り、分析部の小形化、低価格化、簡易接続が可能とな
り、試料の微量化、装置の小形化・可搬化、試料からの
感染防止、分析チップのディスポーザブル化、生体内留
置による連続モニタリングが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多項目生化学分析計の基本概念を示す
ブロック図。

【図２】全反射減衰赤外分光法の原理を説明する図。

【図３】複数成分を含む混合水溶液の赤外吸収スペクト
ル例を示す図。

【図４】全反射減衰ラマン分光法の原理を説明する図。

【図５】本発明による緊急検査用フロー方式多項目生化
学分析計の一実施例の構成を示す図。

【図６】本発明によるフロー方式多項目生化学分析計の
一実施例である試料成分検出部とその周辺の構成を示す
図。

【図７】本発明による分析計と従来の分析計による測定
結果の相関を示す図。

【図８】本発明による分析計と従来の分析計による測定
結果の相関を示す図。

【図９】本発明によるルーチン用フロー方式多項目生化
学分析計の一実施例の構成を示す図。

【図１０】本発明による緊急検査用点着方式多項目生化
学分析計の一実施例の構成を示す図。

【図１１】本発明による点着方式多項目生化学分析計の
一実施例である試料成分検出部とその周辺の構成を示す
図。

【図１２】本発明によるルーチン用点着方式多項目生化
学分析計の一実施例の構成を示す図。

【図１３】本発明による無侵襲多項目生化学分析計の一
実施例の構成を示す図。

【図１４】本発明による試料成分検出部使い捨て方式多
項目生化学分析計の一実施例の構成を示す図。

【図１５】本発明による集積化多項目生化学分析チップ
の一実施例を示す斜視図。

【図１６】本発明による集積化多項目生化学分析チップ
に形成した減衰全反射プリズムの一実施例を示す断面
図。

【符号の説明】

１…イオン検出部、４１、４２、４３、４４、４５…イ
オンセンサ、２…ガス検出部、６０、６１…ガスセン
サ、３…生化学成分検出部、４…試料成分検出部、５…
増幅部、６…入射光、７、３０…光源部、８…出射光、
９、３２…受光部、１０…演算部、１１…分析部、１２
…制御部、１３…試料供給部、２０…赤外光、２１…全
反射減衰プリズム、５０…参照電極、４０…流路、７０
…洗浄液、７１、７２…較正液、７９…廃液ボトル、８
０…オートサンプラー、８１、８２…支持体、８３…支
持棒、８４…移動部、８８…廃液瓶、８９…洗浄液瓶、
９０、９１…較正液瓶、９２…試料瓶、１００…試料点
着部、１０５…混合液、あるいは試料液表面、１１０…
カバー、１１１…Ｏ−リング、１３０…ヒータ、１３１
…温度制御回路、１３２…経皮検出部、１３３…光ファ
イバ、１３４…光ファイバ用コネクタ、１３５…皮膚、
１４０…使い捨て試料成分検出部、１４１…接続コネク
タ、１４２…電気回路部、１４３…試料溜め、１５０…
集積化多項目生化学分析チップ、１５１…シリコン、１
５２…酸化シリコン、１５３…集積化電子回路部、１５
４…シリコン露出部、１５５…電気部、１５６…光学
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴田康久東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者藤井稔子東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者山下浩太郎東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者小沢理東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体試料中のイオン成分、ガス成分、及び
生化学成分を、前記液体試料に試薬を添加して反応させ
ることなく、同時に測定する多項目生化学分析計におい
て、生化学成分を全反射減衰赤外分光法又は全反射減衰
ラマン分光法により測定することを特徴とする多項目生
化学分析計。
【請求項２】前記液体試料中のイオン成分を検出するイ
オン検出部、ガスを検出するガス検出部、及び生化学成
分を検出する分光学的手段からなる生化学成分検出部か
ら構成される試料成分検出部と、前記イオン検出部及び
前記ガス検出部からの信号を増幅する増幅部と、前記生
化学成分検出部に光を入射するための光源部と、前記生
化学成分検出部からの出射光を受光する受光部と、前記
増幅部及び前記受光部からの出力信号を演算処理して前
記イオン成分、前記ガス成分、及び前記生化学成分の各
濃度を算出する演算部と、前記液体試料を前記試料成分
検出部に供給する試料供給部とを含む分析部と、この分
析部を制御する制御部とを有することを特徴とする請求
項１に記載の多項目生化学分析計。
【請求項３】前記イオン検出部は前記イオン成分を、前
記ガス成分検出部は前記ガス成分を、それぞれ電気化学
的に検出することを特徴とする請求項２に記載の多項目
生化学分析計。
【請求項４】前記試料成分検出部に前記液体試料を接触
させ、前記イオン成分、前記ガス成分、及び前記生化学
成分を検出することを特徴とする請求項３に記載の多項
目生化学分析計。
【請求項５】前記試料成分検出部に前記液体試料が流れ
る流路を設け、前記試料供給部より前記液体試料を前記
流路に導入することを特徴とする請求項４に記載の多項
目生化学分析計。
【請求項６】前記流路に前記イオン検出部、前記ガス検
出部、及び前記生化学成分検出部を直列に配置したこと
を特徴とする請求項４に記載の多項目生化学分析計。
【請求項７】前記イオン検出部、前記ガス検出部、及び
前記生化学成分検出部を複数の群に分け前記流路を挟ん
で並列に配置したことを特徴とする請求項４に記載の多
項目生化学分析計。
【請求項８】前記試料成分検出部に前記液体試料を点着
する試料点着部を設けたことを特徴とする請求項４に記
載の多項目生化学分析計。
【請求項９】前記試料点着部が低ガス透過率を有するカ
バーを設けたことを特徴とする請求項８に記載の多項目
生化学分析計。
【請求項１０】オートサンプラを配置して、自動的に前
記液体試料を前記試料供給部に供給することを特徴とす
る請求項５から請求項９のいずれかに記載の多項目生化
学分析計。
【請求項１１】検査対象の表面に装着する試料成分検出
部を有することを特徴とする請求項３に記載の多項目生
化学分析計。
【請求項１２】前記試料成分検出部を前記検査対象の表
面に装着して、経皮的に前記検査対象から滲出した液体
試料中の成分を測定することを特徴とする請求項３に記
載の多項目生化学分析計。
【請求項１３】前記イオン検出部は前記検査対象の汗や
唾液等の体液中の前記イオン成分を、前記ガス検出部は
前記検査対象の血管から経皮的に滲出したガス成分を、
前記生化学成分検出部は前記検査対象を透過した透過光
あるいは前記検査対象から反射された反射光を用いて前
記生化学成分を、それぞれ測定することを特徴とする請
求項１１あるいは請求項１２に記載の多項目生化学分析
計。
【請求項１４】前記試料成分検出部が、前記増幅部、前
記光源部、及び前記演算部を含む電気回路部と脱着可能
であることを特徴とする請求項１１から請求項１３のい
ずれかに記載の多項目生化学分析計。
【請求項１５】前記試料成分検出部を使い捨てにするこ
とを特徴とする請求項１４に記載の多項目生化学分析
計。
【請求項１６】前記イオン成分検出部が、イオン選択性
電極、コーティッドワイヤー型イオン選択性センサ、又
はイオン選択性電界効果型トランジスターのいずれかか
らなることを特徴とする請求項１０あるいは請求項１５
に記載の多項目生化学分析計。
【請求項１７】前記ガス成分検出部が、セバリングハウ
ス型電極あるいはクラーク型電極からなることを特徴と
する請求項１０から請求項１５に記載の多項目生化学分
析計。
【請求項１８】前記液体試料は動物の全血、尿など動物
由来の体液とすることを特徴とする請求項１０、請求項
１５、請求項１６、請求項１７のいずれかに記載の多項
目生化学分析計。
【請求項１９】前記液体試料はヒトの全血、尿などヒト
由来の体液とすることを特徴とする請求項１０、請求項
１５、請求項１６、請求項１７のいずれかに記載の多項
目生化学分析計。
【請求項２０】前記液体試料中のイオン成分を検出する
イオン検出部、ガスを検出するガス検出部、及び生化学
成分を検出する分光学的手段からなる生化学成分検出部
がシリコン基板に少なくとも形成されたことを特徴とす
る請求項１に記載の多項目生化学分析計。
【請求項２１】前記液体試料中のイオン成分を検出する
イオン検出部、ガスを検出するガス検出部、及び生化学
成分を検出する分光学的手段からなる生化学成分検出部
がシリコン基板に少なくとも形成され、生化学成分検出
部に結合する入射光、出射光を伝達する第１の光ファイ
バ部とを含む試料成分検出部と、前記イオン検出部及び
前記ガス検出部からの信号を増幅する増幅部、前記生化
学成分検出部に光を入射するための光源部、前記生化学
成分検出部からの出射光を受光する受光部、及び前記入
射光、前記出射光を伝達する第２の光ファイバ部、及び
前記増幅部及び前記受光部からの出力信号を演算処理し
て前記イオン成分、前記ガス成分、及び前記生化学成分
の各濃度を算出する演算部とを含む電気回路部と、前記
液体試料を前記試料成分検出部に供給する試料供給部と
を含む分析部と、この分析部を制御する制御部とを有す
ることを特徴とする請求項１に記載の多項目生化学分析
計。
【請求項２２】前記イオン検出部は前記イオン成分を、
前記ガス成分検出部は前記ガス成分を、それぞれ電気化
学的に検出することを特徴とする請求項２１に記載の多
項目生化学分析計。
【請求項２３】前記試料成分検出部に前記液体試料を接
触させ、前記イオン成分、前記ガス成分、及び前記生化
学成分を検出することを特徴とする請求項２１に記載の
多項目生化学分析計。
【請求項２４】前記液体試料が流れる流路を前記試料成
分検出部の面に設け、前記試料供給部より前記液体試料
を前記流路に導入することを特徴とする請求項２１に記
載の多項目生化学分析計。
【請求項２５】前記試料成分検出部に前記液体試料を点
着することを特徴とする請求項２１に記載の多項目生化
学分析計。
【請求項２６】前記試料成分検出部に低ガス透過率を有
するカバーを設けたことを特徴とする請求項２１に記載
の多項目生化学分析計。
【請求項２７】オートサンプラを配置して自動的に前記
液体試料を前記試料供給部に供給することを特徴とする
請求項２１から請求項２６のいずれかに記載の多項目生
化学分析計。
【請求項２８】試料成分検出部が検査対象の表面に装着
されることを特徴とする請求項２１に記載の多項目生化
学分析計。
【請求項２９】前記試料成分検出部が前記検査対象の表
面に装着され、経皮的に前記検査対象から滲出した液体
試料中の成分を測定することを特徴とする請求項２１に
記載の多項目生化学分析計。
【請求項３０】前記イオン検出部は前記検査対象の汗や
唾液等の体液中の前記イオン成分を、前記ガス検出部は
前記検査対象の血管から経皮的に滲出したガス成分を、
前記生化学成分検出部は前記検査対象を透過した透過光
あるいは前記検査対象から反射された反射光を用いて前
記生化学成分を、それぞれ測定することを特徴とする請
求項２８あるいは請求項２９に記載の多項目生化学分析
計。
【請求項３１】前記試料成分検出部が前記電気回路部と
脱着可能であることを特徴とする請求項２８から請求項
３０のいずれかに記載の多項目生化学分析計。
【請求項３２】前記試料成分検出部を使い捨てにするこ
とを特徴とする請求項３１に記載の多項目生化学分析
計。
【請求項３３】前記イオン成分検出部が、コーティット
ワイヤー型イオン選択性センサあるいはイオン選択性電
界効果型トランジスターのいずれかからなることを特徴
とする請求項２１あるいは請求項３２に記載の多項目生
化学分析計。
【請求項３４】前記ガス成分検出部が、セバリングハウ
ス型電極あるいはクラーク型電極からなることを特徴と
する請求項２１から請求項３２に記載の多項目生化学分
析計。
【請求項３５】前記液体試料は動物の全血、尿など動物
由来の体液とすることを特徴とする請求項２１から請求
項３４のいずれかに記載の多項目生化学分析計。
【請求項３６】前記液体試料はヒトの全血、尿などヒト
由来の体液とすることを特徴とする請求項２１から請求
項３４のいずれかに記載の多項目生化学分析計。