JPS6055778B2 - 血清から鉄を解放するための組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に血液または血清試料溶液中の鉄の電荷移
動反応を行なつて鉄含量を測定する電気化学的測定シス
テムによる測定試料から鉄を解放す るための組成物に
関する。

技術上公知のように、試薬または電解質を形成するよう
に電気的に活性な溶剤中に溶解され、かつその電解質を
とおしてその中に配置されているアノードおよびカソー
ド間に電流が流されると、正イオンは負に荷電されてい
るカソードヘ引かれてそれらの電荷が中和され、一方負
イオンはアノードヘ向つて移動しかつそこで放電される
であろう。このような電気化学的反応が起きる電位は包
含される特定の物質に依・存して変化するであろう。例
えば、鉄および銅イオンの両方を含む水溶液を考えてみ
よう。鉄は通常２または３の原子価を示し、一方銅は通
常１または２の原子価を示す。溶液中の第２鉄イオン（
Ｆｅ゛３）が第１鉄イオン（Ｆｅ゛”）へ還元される電
ｉ位は与えられた温度で一定である。同様に溶液中の第
３銅イオン（ＣＵ゛”）が第１銅イオン（ＣＵ゛”）へ
還元される電位も与えられた温度であ り、かつ第２鉄
イオンの第１鉄イオンヘの還元が生じる電位とは異つて
いる。（このような反応が起きる電位は標準または公式
電位の表によつて大体示されている）。溶液のイオンの
電位の絶対値は一定ではない。然しなやら特定の種別に
対する電気化学的反応は標準参照対、たとえば鴇／Ｈ＋
に対する電位の項目て記載される。電位の大きさは電荷
移動を起こさせるように標準参照電極に対して適用され
るべき電位の尺度である。このような反応が起きる電位
は“゜電荷移動電位゛と呼ばれる。水素に対して任意的
な値ゼロを指定した場合、電気化学的反応の電位Ｅは次
の反応にしたがつて記載されうる：〔式中ｎはファラデ
ー数であり、ＡｐおよびＡＲは生成反応体の活量であり
かつＸおよびＹはその電気化学的反応の相当する係数で
ある）。

このようにしてその電位Ｅ。は特定の反応に関連する標
準電位である。Ｅは式（１）によつて記載される平衡条
件にしたがつて反応体または生成物に対して反応を駆動
するために適用される電位てある。適用されたＥがその
反応を平衡における実際上の完結へ駆動するに十分な大
きさである条件下では、誘導される電流は溶液中の反応
体の濃度に比例するであろう。然しながら、背影ノイズ
がほとんどの試料溶液の直接の測定を妨げかつ非常に希
薄な溶液の場合直接測定の妨げられることが多い。（本
明細書に使用する“背影ノイズ゛という用語は溶液中の
他の電気的に活性な物質の存在といつたよ６うな主要な
妨害因子（これはその溶液中のそれらの電気活性のため
に関心イオンと同じ電位に対して応答する）、およびま
た電極の活性表面に隣接した静止溶液の境界層の存在に
よる溶液中の電極のキャパシタンス信号、バルク溶液信
号、固有の．ファラデー的信号、電極セットリング信号
および類似のものといつたような主要な非−ファラデー
的妨害因子をも意味しようとするものである。）ここに
説明する電気化学的システムは電気化学的操作および電
極の幾何学の組合せによつて背影ノ・イズを除去および
／または相殺することにある。本発明の組成物が使用さ
れる血液または血清中の鉄含有量を測定するための電気
化学的システムを図面を参照して説明する。然しながら
、このシステムは試料溶液中の種々の関心物質の存在の
検出および濃度の測定のために有利に使用されうるもの
と理解されたい。第１図を参照すれば、基礎１１を含み
全般的に１０で示されている電気化学的測定装置が示さ
れている。

基礎１１上に直立サポート１２によつてキヤビネツトト
１３が納められており、その正面がコントロールパネル
１４としての役をしている。そのパネルは表示パネル１
６、スタンドバイＬボタン１７を含む作動ボタンＣ６オ
ートブランク；ＡｕｔＯｂｌａｎｋ′５調節ボタン１８
、６６オートブランクセット；ＡｕｔＯｂＩａｎｋｓｅ
Ｖ３ボタン１９およびキャリブレイションノブ２０を含
む種々の調節装置が納められている。さらにそのコント
ロールバネ・ル１４上には開一閉ボタン２２、先行の試
料が洗い流されかつ新らしい試験が開始されてもよいこ
とを示すように適当に標示された流量指示計２３が配置
されている。さらにそのコントロールパネル上には開始
ボタン２４および“運転中゛指示器”２５がある。便利
のためにその調節は押−ボタンおよび指示灯の組合せで
あることが好ましく、かつ実施の装置においてはこのよ
うな組合せのボタンおよび灯が使用されている。キヤビ
ネットト１３から下つて電解槽アセンブＩＪ−２７があ
りこれは概略が示されており、さらに詳細は第２図に示
されている。

基礎１１上に２つの容器２８および２９が配置されてお
りそれらはプラスチックまた類似のチューブによつて電
解槽ブロックへ適当に接続されている。容器２８はそれ
ぞれの運転の終りに流し出される電槽内容物を受け、か
つ容器２８は新鮮な電槽液または電解質の補給を保持し
ている。第２図は第１図の装置の電解槽アセンブリーを
示しており、それは一般に槽ブロック３３およびその中
に納められた感受電極３４から成つている。

槽ブロック３３は例えばスクリューねじ３５を有するプ
ラスチックブロックといつたような適当な収納片或はそ
の上方端にあるその他の収納手段から成つている。垂直
のチャネルまたは円筒形中空３６がその槽ブロックを通
してとおつておりかつ感受電極３４の内面と流通してい
る。２つの流路があり、その第１は試験されるべき試料
を受けるための入口流路３８であり、これは例えばチャ
ネル３８へ挿入されたピペット（図示されていない）で
あつてもよく、かつその第２の槽液のための出口流路３
９である。

槽ブロック３３は無可塑ポリ塩化ビニル、ポリ４フッ化
エチレンフルオロカーボン樹脂或は類似物といつたよう
な液不浸透性の、剛性の、電気絶縁性の、化学的に不活
性な物質から形成される。チャネル３６の底は感受電極
３４を受けるようにくぼんでいる。

感受電極３４は中空の円筒の形状でありかつその電極の
内表面およびチャネル３６の内表面はびつたり接してお
りそれらの間に捕促される物質を最小にするように出来
るかぎり平滑にされている。実際面においては、その電
極は例えばエポキシ樹脂または類似物といつたような適
当な手段によつて槽ブロック中に永久的に収納されかつ
それら２者間の接合の内表面は平滑に機械仕上げされて
いる。感受電極３４の底部には密閉がありかつ例えば感
受電極３４に鋳込まれたプラスチックの栓の形態であつ
てもよい接続具１６はバイブまたはホースをそれに続く
ためのスクリューねじ接続３５ａおよびそれを通して延
びているチャネル４９を有している。

このようにして連続性の流路が形成され、かつ電解質ま
たはその他の電解槽内容物は新らしい電解質またはその
液をチャネル４９を通して流入させることによつて洗い
出すことが出来、それらは槽ブロックの電極上方にある
出口３９を通して流出される。鉄の電荷移動電気化学反
応の代表てある電気信号と、全体試料溶液、妨害物質お
よびその他の背影ノイズから誘導される電気信号との間
の区分をしうる能力は重要である。

これは部分的に感受電極３４の構造によつて可能にされ
る。感受電極３４はその中に複数の活性電極分節を収納
するブロックエポキシの一般に円筒形の本体から成つて
いる。その電極本体は重合資物質といつたような電気的
絶縁質から成り、一方その活性電極分節は黒鉛、熱分解
黒鉛または白金といつたような好適な電極基質から成る
か、或はまた水銀或は金といつたような活性電極物質の
被覆から成つていてもよい。実際面において、少なくと
も電気的に分けられた電極域が使用され、例えば中空電
極本体の内部上の活性電極物質の輪またはバンドの形態
で使用される。それらの分節は電極の内部上の電気絶縁
バンドによつて分離される。このような電極は輪状にあ
る活性電極物質の分節を所望の位置に保持しかつその輪
のエポキシ樹脂のような電気絶縁物質で円筒を形成する
ような成型することによつて形成されうる。感受電極３
４は第４図にさらに詳細に示されている。説明の便利の
ために感受電極３４は２つの活性試験電極分節、反対ま
たは電力供給電極分節および次のように参照電極分節か
ら成るように示されている：すなわち第１の活性試験電
極分節４２、第２の活性試験電極分節４３、第３の反対
電極分節４４および参照電極分節４５である。第１、第
２および第３の活性試験電極分節４２，４３および４４
は黒鉛または類似物といつたような好適な電極物質から
形成され、一方参照電極分節４５は銀、パラジウムまた
は類似物で形成される。電極分節４２，４３，４４およ
び４５のそれぞれは円筒形電極本体中へ埋め込まれた円
筒形輪から成つている。それら電極分節は相互から電気
的に絶縁されるように狭い隙間によつて隔離され、かつ
それら電極分節は全体電極３４の内表面が出来るだけ平
滑であるように電極本体４１の内表面と活性表面が実質
的にびつたり接するように収納される。電気的接続（第
４図には示されていない）がそれぞ電極分節に与えられ
かつ、それらは第２図に示されているような４枝のプラ
グ中に終結する４つの導線によつてその装置へ適当に接
続される。明らかに、その電極は追加の活性電極分節か
ら成つてもよい。電極３４内に攪拌装置５０が配置され
ている。

攪拌装置５０はツド５１によつて電極本体内で廻・転す
るように納められている。攪拌装置５０およびツド５１
は電気的に絶縁性でかつ化学的に不活性な物質、例えば
成型樹脂で形成される。攪拌装置５０の下部端は僅かに
くさひ形または錐形でありかつ一般にびつたりついてい
る。第３図でさら・に良く判るななめの溝５２が攪拌装
置５０の表面に沿つて走つている。矢印５４で示される
方向に廻転された場合溝５２は電極分節４２，４３，４
４および４５の活性表面に密接して高度の混合または乱
流を生じるが、これによつて電極分節の活ノ性表面に隣
接する静止溶液の境界線の厚さは最小にされ、他方電極
表面への物質移動は最大にされる。使用に当つて開閉ボ
タン２２が最初に起動される。

通常その装置はスタンドバイ条件下に夜通し運転のまま
でおかれ、かつ１週間またはそれ以上体止される場合に
は停止されるであろう。各週の開始に当り、或は各日の
開始における十分な注意のために、装置は補正されうる
。この補正は先ず後述される電子機構を標準化するよう
に操作位置に補正ボタンを置くことによつて行なわれる
。試薬のブランク試料が最初に流される。次に゜“オー
トブラングボタン１９がセットされ補正が保持される。
次に既知のイオン濃度の標準試料が槽２７中へ導入され
かつその装置はサイクルをとおして運転される。それが
適正に標準化されたのちに、補正ノブ２０が表示パネル
１６中の読みが標準補正試料中の既知のイオン量に相当
するように調節される。プラスチックのチューブまたは
バイブ４０（第２図には示されていない）が槽アセンブ
リー２７を装置に接続している。

チューブ４０に沿いかつ好ましくはキャビネット１３内
の選択された点において、第５図の線図的に示されてい
る流量検出器がある。放射器５５またはその他の光源が
チューブ４０に沿つた点の窓の近くに配置されている。
その窓は透明な挿入物であつてもよく、或はそのチュー
ブ自体が透明であつてもよい。反対側の放射器５５、す
なわちチューブ４０の反対側に同様の窓に隣接して検出
器５６が配置されている。チューブ４０が空であるか或
はガスで満たされている場合、放射器からの光束５７は
全く拡散的である。チューブ４０がチューブを通して流
れている摺電解質のような液体で満たされている場合、
その液体はレンズの作用をして光束５７の焦．点の鋭さ
を増大する。検出器５６はチューブ４０内の液体の存在
ならびにそのような液体が存在する時間の長さを測定し
うるようなしきい値に対して調節される。検出器５６か
らの信号は１回の運転ののちに試料をその中から除去す
るように摺電．解質の洗い流しを完成するに十分な時間
チューブ４０を通しての液体の流れがあつたことを指示
するために使用される。それぞれの運転において電解槽
２７は電解質で繰返し満たされかつ槽の攪拌装置は槽内
容物を均・一に混合するために連続的に運転される。

次に既知量の試験試料が電解槽中へピペットで仕込まれ
る。運転指示計２５が試験が行なわれていることを示す
ように点灯される。本発明の好ましい実施態様において
、その表示パネルはゼロを数えかつ血清１００ｍＬ当り
のマイクログラムの数（μｖ％）までを数えるデジタル
表示である。そのデジタル表示が停止したとぎ試験の計
数が完了する。定められた待時間ののちに試料を含有す
る摺電解質が容器２８中へ洗い流されかつ電解質の新ら
しい補給が容器２９から導入される。開始に当つて試験
指示器２４が再び点灯しその装置は次の試料に対して準
備が出来ている。第６図には上記の装置に対する電気的
および流体流量調節のブロック線図が示されている。

第１図の電解槽のような槽２７が試薬または電解液をそ
れを通ちて個々の分析量へもたらすように連結されてい
る。ポンプ６０が流路６１をとおして試料容器６２から
空気をポンプ送りする。試薬バルブ６３は槽２７への試
薬の流れを調節する。第２図を参照すれば試薬は低部チ
ャネル４９中へ流れかつそうして槽２７中へかつその槽
を通して流れる。別の流体流路６５が試薬またはその他
の流体を槽２７から例えば第５図に示されているような
センサーのような光学的センサー６８を通して運ぶよう
に配置されている。こうして流路６５はその液体をドレ
イン容器６９へ運ぶ。真空ライン７０がポンプ６０へ戻
つている。こうして槽２７を通しての液体の流れは槽の
底へ流入しかつ槽の上方に配置された出口３９を通して
流出する。好ましくは、槽２７の入口チャネル３８は液
体が通常チャネル３８よりはむしろチャネル３９を通し
て流出するように、出口チャネル３９の僅か上方に配置
される。試料を分析するためにその試料は電解質または
試薬を形成するように溶剤中に溶解される。

例えば、血液または血清中の鉄の試験のために典型的に
は５乃至１００マイクロリットルである小量の血液また
は血清の試料が、その血清との結合から鉄を開放しかつ
鉄および最も通常的な妨害元素てある銅の移動電位を分
離する電解質または化学試薬中へ添加される。もし全鉄
一結合容量が測定される場合にはその血清はそれを鉄一
含有イオン交換樹脂と混合することによつて最初に完全
に鉄で飽和される。

電気化学的試験のために血液または血清から鉄を解放す
るための本発明の組成物は、低級脂肪族アルコールと約
５１１２〜約８１１２ホルマルのＨＣｅとの実質的に鉄
を含まない混合物から成る。血清中の鉄を有効に測定す
るためには、試薬として、次の条件が満足されなければ
ならない。１Ｆｅ＋２→Ｆｅ＋３とＦｅ＋３→Ｆｅ＋２
の電荷移動に対する電流一電圧（Ｃ／Ｖ）曲線が明確で
あること、即ち、それらの曲線がＣ／■曲線のＥｌｌ４
上３１４に対して６ｒＴ１ｖに近い値を示すこと、２Ｆ
ｅ＋２→Ｆｅ＋３のＣ／Ｖ曲線がＣｕ＋２→Ｃｕ＋１Ｃ
／■曲線と分離していること、３ その試薬が血清を直
ちに溶解すること、４ その試薬が照合電極の測定カッ
プルを支持するものであること、および５ その試薬が
、鉄のＦｅ＋２とＦｅ＋３の種が同等な応答を与えるよ
うな特殊な電極形状を用いてある臨界的な濃度に調節可
能でなければならない。

第１の条件は約５．５ホルマル以上のＨＣｅ濃度で操作
することによつて安定なＦｅＣｌ）冫錯体がシャープな
Ｃ／■曲線を形成することによつて達成される。

第２の条件は、脂肪族アルコールを用いることにより、
波形を移動させるＣｕ鎖体を形成させて、これを達成す
る。

ブタノール以上の分子のアルコールは塩酸と十分に混和
せず、シャープなＣ／■曲線を生じさせる程十分な高い
濃度とならない。ＨＣｆ濃度が８．５ホルマル以上では
ＣｕＣ／Ｖ曲線をＦｅＣ／Ｖ曲線から十分にシフトしな
い。ＨＣｅ濃度が５．５〜８．５ホルマルのときは使用
するアルコールおよびＦｅ＋２とＦｅ＋３が均等に応答
する電極配置に応じて適正な濃度である。また、５．５
ホルマル以下のＨＣＩ濃度では参照電極を保つための十
分な銀濃度を保持できないし、また血清の溶解も遅い。
８．５ホルマル以上のＨＣｅ濃度は溶解前に血清を固化
させる。

好ましくは、試験のために鉄を解放するために血清を処
理する電解質または試薬はプロパノールまたはイソプロ
パノールのような低級アルコール中の強塩酸、たとえば
５１′２乃至８１１２ホルマル、かつ好ましくは約７ホ
ルマルの強塩酸から構成される。

メタノールおよびエタノールはプロパノールおよびイソ
プロパノールとほとんど同様に有効であると認められた
が、それらはより高価でありかつより揮発性であり、し
たがつて取扱が困難でｊあるという不利を有する。

ブタノールおよび類似物といつたような高級アルコール
も使用されうるがそれらは強塩酸との相溶性が小さい。
アセトニトリルおよびアセトンといつたような他の物質
も使用されうるがそれらは部分的には性能が不足なこと
および部分的にはその価値、揮発性、毒性等といつた理
由で不満足である。その装置は塩酸の選ばれた濃度にし
たがつて補正される。鉄の電気化学的分析に対する血液
または血清を調製するために、鉄をその血清との結合か
ら解放しかつ鉄およびその最も通常的な妨害物質である
銅の移動電位を分離するための電解質または試薬として
て低級アルコール中の強塩酸を使用することは新規なこ
とであると考えられる。

塩酸の代りに塩素またはハロゲンの高い含有量を有する
他の化合物が使用されてもよいが、これらの他の化合物
は完全に満足ではないことが見いだされた。

例えば、塩化リチウムはより高価な塩化物イオンの源で
ありかつまた血清の少なくとも１部分を沈殿させる傾向
がある。臭化水素はハロゲンイオンの他の源であるがこ
のものはまた高価でありかつ明らかにそれを用いて作業
することが困難でありしかも腐食性てある。その試薬ま
たは電解質中に約２００ｐｐｍの範囲の極めて少量の銀
イオンが含有され、このものは銀参照電極分節４５の作
動を助ける。

その参照電位は参照電極分節４５によつて維持される銀
イオン電位である。したがつてその試薬または電解質は
好ましくは２００ｐｐｍの銀イオンと共にプロパノール
中の７ホルマルのＨＣｅを含有し、かつこのような試薬
または電解質は鉄を電気化学的測定に対して有効にする
ために血清或はその鉄との結合から鉄を解放し、かつま
た鉄および銅の電荷移動電位の分離を可能にし、かつマ
イクロリットル試料量における電気化学的測定技法によ
る血清鉄の分析における再現性ある結果を提供するてあ
ろう。試験されるべき血清から成る調製試料が試薬また
は電解質の測定された量と共に電解槽アセンブリー２７
中へ仕込まれ、かつ攪拌が開始される。電位調節７０が
２つの異つた電位７２および７３を活性試験電極分節の
２つ、たとえば電極分節４２および４３へ適用する。電
位７２は鉄および銅の両方の電気化学的反応を起こす値
にセットされ、他方電位７３は銅のみの電気化学的反応
起こす値にセットされるが、この点についてはさらに詳
細に後述する。参照電位が銀電極分節４５へ適用されか
つ亡れとは別の電位が反対電極分節４４へ適用され、こ
うして電解槽への電流源が提供される。別法として反対
電極分節４４が接地されてもよい。第１および第２の試
験電極分節４２および４３からの電流または信号は第１
の信号を第２から差引くロジックモジュールへ供給され
、かつもし必要ならば補正目的のために多数が適用され
る。例えば、槽２７中の２つの活性電極分節からの電流
または信号は調整のための２つの可変ゲインで電流変換
差引器７５へ供給されうる。次にその信号は信号アキュ
ムレータ７６へ行き、次いでこれもまた可変ゲイン或は
補正器７８を有する補正ブランキングサーキット７７へ
行く。補正ブランキングサーキット７７からの信号は次
に読み取り８０、次にオートブランキング調節８１へ供
給される。オートブランク調節の信号は補正ブランキン
グサーキット７７へ戻される。その補正が正しいオート
ブランキングセット８２はそのサーキットを固定するよ
うに作動されうる。それが生じかつその装置によつて測
定される電気化学的反応は第２鉄イオンの第１鉄イオン
への還元、第１鉄イオンの第２鉄イオンへの酸化、およ
び第２銅イオンの第１銅イオンへの還元である。

（一般に、物質が活性電極分節上へ析出することが無く
、したがつてこれらの反応は電解的或は電気析出的反応
というよりはむしろ゜゜電荷移動゛と考えられる）。活
性電極分節４２において第２鉄イオン（Ｆｅ＋３）の第
１鉄イオン（Ｆｅ＋２），への還元および第２銅イオン
（Ｃｕ＋２）の第１銅イオン（Ｃｕ＋１）への還元が起
きる。活性電極分節４３において第２銅イオンの第１銅
イオンへの還元および第１鉄イオンへの酸化が起きる。
選択的なこととして、活性電極分節４２はより高い電！
位にセットされる。１つの電極における信号は次の結果
によつて他から差引かれる：差引きにより 量の全体が信号となりこれがデジタルまたはその他の読
取りへ供給される。

一般に、活性電極分節４２上の電位は約０乃至１ボルト
の範囲で変化し、一方活性電極分節４３上の電位は分節
４２の電位から約０乃至３００ｒＴ！Ｖの範囲で変化す
るであろう。

前述の技法にしたがつて血清鉄を試験するために活性電
極分節４２は約４６０ｍ■の電位にセットされ、一方活
性電極分節４３は約２５０ｒＩ１ｖにセットされるであ
ろう。ノ 本発明は血清鉄の測定のみに限定されず。任
意の電気活性物質が前述の方法および装置を使用して検
出および測定されうることは評価されるべきである。例
えば、本発明の電気化学的測定システムは血液試料中の
重金属、たとえば亜鉛、カドニ・ウム、鉛、銅、ビスマ
ス、金、銀およびタリウムの検出および測定に使用され
うる。技術上公知のように、このような重金属は血液と
錯化し、したがつてそれらが測定される前に解放されな
ければならない。このような重金属を人間の血液から解
放するための数多くの試薬が技術上公知でありかつ商業
的に入手されうる。このような試薬の１つはＭＥＴＥＸ
ＣＨＡＮＧＥ（９とよばれマサチューセッツ州、ベツド
フオードのＥｎｖｉｒＯｎｍｅｎｔａｌＳＣｉｅｒｌｃ
ｅＳＡＳＳＯＣｉａｔｅＳ，ＩｒＫｌ）．から入手され
うる。その製造者はこの試薬が塩化カルシウム、３塩化
クロム、水素イオン、燐酸イオン、酢酸イオンおよび分
散剤の希薄水溶液から構成されると記載している。カル
シウムイオンおよびクロムイオンの混合物は血液中の錯
化重金属の解放をひき起こすといわれており、したがつ
て重金属の総濃度は効果的に測定されうるであろう。さ
らに、本発明は生物学的試料中の重金属の検出および測
定に限定されるものではない。

例えば、ガソリンと錯化した重金属が前述の記載にした
がつて、ガソリン試料を■Ｃ′、ＮａｃｅｌＮ２ＨｌＨ
Ｃｅおよびポリアルコールの希薄混合物から成る試薬中
へ溶解することによつて検出および測定されうる。同じ
試薬が広範囲な有機試料中の親々の重金属の解放に使用
されうる。関心の重金属を錯化合物から置換する金属イ
オンを含有するその他の試薬もまた使用されうる。さら
に、数多くの有機物質が電気的に活性であり、したがつ
てこれらもまた本発明にしたがつて検出および測定され
うるが、これには不飽和炭化水素、アジド、トリアジン
およびフェノチアジン、アミノ酸、アミンおよびアミド
、フェノール、芳香族０Ｈ１キノリン、キノン、イミン
、オレフィン、ケトン、アルデヒド、エステル、および
オレフィン質エステル、エーテル、有機金属、ジアゾ化
合物、ニトロ化合物、およびハロゲンが含まれる。

液体クロマトグラフィのためにこれらの有機物質を溶解
するために有用な同じ試薬がまた本発明の方法における
試薬として使用されうる。好適な試薬の中で次のものが
あげられる：水、低級アルコール、例えばメタノール、
エタノール、イソプロパノールおよびそれらの混合物。
もし必要ならは、塩酸または燐酸といつたような強無機
酸、水酸化ナトリウムのような強塩基、または塩化ナト
リウムのような塩が関心の種別を錯化合物から解放する
ために試薬中に含有されてもよい。例えば、本発明にし
たがつてチレノール、モルフィンまたはヘロインの存在
に対して血液試料を分析するために、その好適な試薬は
約３０％メタノール、０．１乃至１％燐酸および残余は
水から成るメタノール／水／燐酸の混合物から構成され
る。本質的に極微量の元素、たとえば亜鉛のための血液
試料の分析に対し、ＰＨ３へ緩衝された酢酸カルシウム
水溶液が好適な試薬であることが見出だされた。通常の
塩水試薬が血液または血清中のグルコースの測定に使用
されうるであろう。本発明の電気化学的測定システムは
また生物学的試料、水および下水中のシアン化物、ハロ
ゲン、ＳＯ２およびＮＯｘといつたような物質の検出お
よび測定に有利に使用される。本発明の電気化学的測定
システムはまた化学工程流中の電気活性物質の監視に適
合している。要求される電極電位は同じ有機物質の調節
電位クーロメトリツクストリツピングに使用されうるで
あろう電位とほぼ同じである。本発明の電気化学的測定
システムの極端な敏感性はピコグラム域における正確な
測定を可能にする。

このようにして、本発明の電気化学的測定システムは農
業目的に対する土壌分析を行なうために有利に使用され
また金属試掘にも使用されうる。この後者の局面に対し
て、本方法は選択された金属の顕著な鉱床に照準を合わ
すために格子パターン中に採取された土壌および／また
は水試料を測定することを含んでいる。例えば、モリブ
デン、タングステン、バナジウム、チタニウムおよびウ
ラニウムといつたような比較的まれな金属の鉱床に照準
を合わすために格子上に採取された土壌または水の試料
はＨＣｆ中２０％メタノール溶液といつたようなアルコ
ール性ＦＩＣｅ溶液から成る試薬で抽出および分析され
る。次にその電解質は電解槽へ仕込まれ、活性電極分節
の１つが関心の金属を酸化する電位にセットされ一方活
性電極分節の他方が関心の金属およびその他の妨害金属
を酸化する電解電位にセットされる。要求される電極電
位は同じ金属または金属類の調節電位クーロメトリツク
分析に使用されるであろう電位とほぼ同じである。その
他の金属は電極電位および／または試薬を変えることに
よつて測定されうるであろう。例えば、クロムに対して
は好ましい試薬はメタノール中０．８ＮＮａ０Ｈといつ
たようなアルコール性水酸化物溶液である。モリブデン
、タングステン、バナジウム、チタニウムおよびウラニ
ウムの電気化学的分析に対する試薬としてのアルコール
性ＨＣｅ溶液の使用およびクロムの電気化学分析に対す
る試薬としてのアルコール性水酸化物溶液の使用は新規
てあると考えられる。ガス状試料および／または空気質
試料もまたそのガスまたは空気を適当な試薬をとおして
その中に関心の物質を溶解させるようにバブリングさせ
ることによつて分析されうる。

次にその電解質が前述したと同じように電解槽へ仕込ま
れ、かつ前述と同じように測定が行なわれる。この技術
の専門家には本発明が改変されうることが理解されるで
あろう。このようにして、本発明にしたがう感受電極３
４は２つの活性試験電極分節、参照電極分節および反対
電極分節から成り、その２つの活性試験電極分節上の電
位は検出および測定される特定物質にしたがつて調整さ
れるように示されている。この技術の専門家は、然しな
がら、電極３４が多数の活性試験電極分節から構成され
うること、例えば電極３４が５０または１００の電気的
に分けられた活性試験電極分節から成りそれぞれの分節
が全体の電流電圧曲線を効果的に再現するように異つた
電へ電気的に接続されることを認めるであろう。例えば
、電極３４は２０乃至８０ｎ１Ｖのオフセットでありう
る一連の電位で１２の活性試験電極分節から構成さうる
。このようにして、種々の電気的に活性な関心物質を含
有しまた既知或は推定の妨害物質を含有する試料を電気
化学的に分析するために、それぞれの電極分節からの信
号情報を貯蔵しかつ所望の電気化学的反応を生じる特定
の電位にある活性電極分節のみを選択または分類し、そ
れらの電気化学的反応からの信号を誘導し、かつ所望の
測定に到達するようにそれらの信号を合計する（加算お
よび差引き）ことは簡単なことである。選択された活性
電極分節は、例えば印刷された指示にしたがつて操作者
によつて手作業で接続されうるであろう。明らかに、こ
のような装置はまた検出および測定される特定の物質に
したがつて特定の試薬が導入されるように、複数の試薬
、供給器、試薬バルブを包含するであろう。上記の装置
は操作者調節のもとに運転されるように記載されたが、
然しながら、その装置は次のように自動的に操作されう
る；第６図を参照すれば、ポンプおよびバルブタイミン
グコントロール８６およびまたアナログタイミングコン
トロール８７を作動させるためにコントロール同調器８
５が設けられている。

アナログタイミングコントロール８７は準備完了位置に
ありかつ開始テストボタン２４として装置上に表われる
開始分析コントロール８８によつて分析のために起動さ
れる。その操動が第５図に示されている光学的センサー
６８が信号を流れ感受電極１９へ送りこれが順次ポンプ
およびバルブタイミングコントロール８６およびアナロ
グタイミングコントロール８７へ送られる。流路６５を
通しての流れが槽２７の完全な洗い流しに対して不十分
な場合には、流れ感受回路９０からの信号がポンプ６０
を停止するがバルブ６３を閉めるか或はその両方を行な
うように作動、かつ装置をリセットすることなしには分
析が開始できないようにアナログタイミングコントロー
ル８７を不作動にする。Ａ／Ｃ電力源９２から操作され
る電力供給９１が正電圧９３を通して、負電圧を線９４
を通して、かつ接地電位を線９５を通して供給するが、
この接地電位は電摺電位コントロール７０へ供給される
。

電摺電位コントロール７０は電位セット９６によつて調
節されうる。自動調節の好ましい態様においては、その
装置は２つの部分から構成される。

すなわち電気化学的信号の変換、条件調節および表示の
ためのアナログ回路；ならびに自動的試料取扱のための
試薬取扱回路てある。その分析サイクルは２つのシーケ
ンシアルタイマー８７によつて調節される。

最初のタイミング間隔（３＠）は開始分析スイッチ８８
が押下げられたのち始動される。この手順は槽を平衡に
もたらすために用いられる。第２の間隔（２巾）は濃度
測定である。この期間にその電気化学的信号が変換され
かつ表示される。好ましい態様において・はその装置は
その測定中゜“カウントダウン゛またぱ゜カウントアッ
プ゛をデジタル的に表示する。槽参照電電位はポテンシ
アスタツト回路７０によつて調節されかつコントロール
９６によつてセットされる。この電位は参照電極分節４
５および活性電極分節４２の間に適用される。活性電極
分節４３と参照電極分節４５との間に異つた電位がまら
れる。この異つた電位は電流変換差引器７５上に調節作
動しているオフセット２によつてセットされる。その相
当電位は〔Ｅセット，上オフセット〕になる。その測定
間隔の間に摺電流が電流一電圧変換器回路７５へ供給さ
れかつ電位差計゜゜ゲイン１゛および“゜ゲイン２゛に
よつてゲイン調節される。

生じた電圧の差が取上げられかつアキュムレーター回路
７６へ供給されかつ測定間隔の間に積分される。こうし
てその積分電圧は補正回路７７によつて差引およびかく
得られた゜“オートブラング値を有する。次にこうして
得られた値は血清１００ｍ１当りの鉄のマイクログラム
（μｙ％）の直接の単位で読取り８０上に表示される。

デジタル表示が計数を停止したときその試料を含む試薬
または電解質は容器２８へ流出されかつ試薬または電解
質の新らしい補給が容器２９から槽中へ導入される。試
験開始指示器２が再び点灯した場合その装置は次の試料
に対して準備が出来ている。全試験は１分未満の所要時
間であり、その大部分は予備的な混合時間である。試薬
または電解質は数多くの方法によつて自動的に電槽へ仕
込まれうる。

１つの方法はその装置がスタンドバイから運転位置へ切
変つたときに自動的に槽を満たすことであり、他の方法
はそれぞれ分析サイクルの終りに自動的に槽を満たすこ
とである。

ポンプおよびバルブタイマーはスタンドバイ調節スイッ
チまたは分析サイクルタイマーによつて受けられたトリ
ガー信号から調節同調器８５によつて“６オグ゛にセッ
トされる。

槽への試薬の流れを調節するためにソレノイドバルブ６
３が使用される。ポンプが試薬供給６２に対して公称圧
力（たとえば４ｐｓｉ）をかつドレイン貯槽６９に対し
て公称真空（たとえは１７″Ｈｇ）を供給する。その圧
力が清浄な試薬をバルブを通して槽２７へ強制送りする
。槽容積のこの増加がドレイン流路を通してドレイン貯
槽６９へ取出される。試薬入口バルブは短時間、例えば
８秒間時間をおかれ、かつポンプはセットして水準より
上のすべての過剰な試薬を槽から流出させるために追加
の２秒間オンのままにされる。光学的センサー５６およ
び流れ感受回路９０から成る流れセンサー６８が試薬流
出サイクルの間槽のドレイン流路６５を監視する。

槽を通して試薬の流れが無いか或はそれが小量である場
合流れ感受回路９０はポンプおよびバルブタイマーをリ
セットし、こうして分析の開始を防止する。このときに
音警報および表示灯（灯２３）もまた起動される。この
ようにして新らしいサイクルは、作業者がその計器を流
れ感受回路９０をリセットするスタンドバイ条件に置く
までは開始不可能である。流れ惑受回路９０は光学的セ
ンサー（ＬＥＤ５５およびホトトランジスターアセンブ
リー５６、第５図）から成りかつ槽流出ライン中に置か
れる。

操作に当つて、流れ感受回路９０からの出力は低電圧水
準（ラインが空）から高電圧水準（試薬が流ねている）
へ変化する。この水準の変化が試薬サイクルの最初の４
秒間惑受されかつ積分される。もし積分器電圧が４秒間
の間隔の終りに現在水準よりも下であれば、計器ロック
アウトが起動される。オートブランキング操作において
、ブランク濃度の読みが取上げられかつ将来の読みに対
して無効にされるべき場合には、その装置ぱ゜運転゛か
ら“゜オートブラングへ切換えられる。

オートブランクセットスイッチが押下げられ、４秒タイ
マーが開始する。表示からの２元コードデシマル出力が
回路中で閉鎖される。次にこのＢＣＤ数がディジタルか
らアナログ信号へ変換される。正しい極性および大きさ
のアナログ電圧が補正回路へ供給されかつ濃度アナログ
電圧から差引かれて表示に対してゼロ出力をもたらす。

一方、その装置は例えばマイクロプロセッサーを使用す
るスイッチングの手段によつて自動的に作動するように
されうる。

このような場合、既知の物質に対して、計器指図を含む
テープがそのマイクロプロセッサーに挿入され、次にそ
のプロセッサーが槽へ添加されるべき試薬および電極電
位を選択する。次にその結果がＣＲＴチューブ上または
印刷といつたような可視的観察のために表示されるか、
或はまた適当な数学的取扱いのために記憶へ読込まれ、
そののちに表示されうる。未知の物質に対しては、その
計器は異つた電位にある複数の電気的に分けられた活性
試験電極へ接続しこうして全電流電圧曲線を再現するよ
うに指図されうるが、この全電流電圧曲線はそののちに
既知の電気的に活発な種別に対する電流電圧曲線と比較
されうる。未知の種別の同定は曲線の形状を合わすこと
によつて測定されるが、一方試料中に存在する電気的に
活性な種別の未知物に対する曲線の種々の部分の面積か
ら決定されうる。さらに詳細には、第７図は本発明にし
たがつて得られた典型的な電流対電位のチャートを示し
ている。このグラフにおいて、水平軸は銀／塩化銀参照
電極に対して次第に増大するより正の電位で作動してい
る電極の、ボルトで示した異つた電位を示している。垂
直軸は示された電位におけるマイクロアンペアで表示し
たアノード電流を表わしている。電流対電位曲線の波は
それぞれの電気的活性種別のそれが試薬中で反応すると
きの濃度の変化による電流の鋭い変化を示している。特
定の電気的に活性な種別が反応する電位は特定の試薬中
の特定の種別の特徴であるので、試料中に存在する電気
的に活性な種別は容易に固定される。また、妨害電気活
性種別の存在は電子工学によつて相殺されるので、その
頂の下の面積は試料溶液中のそれぞれの電気活性種別の
全量に直接に関連し、したがつてその濃度に関連する。
本発明の局面および利点は電気化学的測定が反応が起き
るのと実質的に同時に電荷移動反応から成されることで
ある。

このようにして、本発明にしたがう電気化学的測定は適
当な電位は適当な電位を種々の活性試験電極分節に適用
しかつ信号を分類することによつて、試料中の関心物質
の１種以上に対して同時に行なわれうる。例えば、血液
試料が鉛およびクロムに対して同時に試験されうる。種
々の他の変更がこの面の技術の専門家には明白てあろう
。

例えば、その活性試験電極分節は連続性の輪またはバン
ドから成るように説明されているが、然しながらこの技
術の専門家は活性試験電極分節は個々の点または分節或
は一連の点または分節から成つていてもよいことを認め
るであろう。さらに、その電極は好ましくは中空の円筒
形から成つているが同じ利点が電極を中空の円錐形にし
かつ寸法および形状が合致する攪拌機を用意することに
よつて達成されうる。さらに、もしそうでなければ存在
する妨害電気活性種別からの非常に大きな信号、或は非
常に希薄な溶液のの場合の試薬信号を減少または無効に
して関心の特定の電気化学的種別に対する感度を増大さ
せかつ信号を平衡させるように、選択されたボルテージ
電位における電極面積を変化させるために１つまたはそ
れ以上の活性電極分節が添加されてもよい。さらに、参
照電極または反対或は電力電極のいずれもが分節或は電
極３４として収納される必要がないが、然しながら公知
の方法によつて測定される溶液と接触して別々に用意さ
れうる。例えば、参照電極および／または反対電極はプ
ラグ４６中に形成されうる。またその装置は１つよりも
上の参照電極および／または１つよりも上の反対電極か
ら構成されてもよい。その装置はまた流れ槽として作動
しこうして工程の連続的な状態を提供するように適合さ
れてもよい。前述に加えて、第８図に示されているよう
に、その電気化学的システムが１対の側面一側面種アセ
ンブリー２７Ａおよび２７Ｂから成つてよいことが理解
されるべきである。

槽アセンブリー２７，Ａおよび２７Ｂは前述の槽アセン
ブリー２７と類似している。この後者の場合においては
槽アセンブリーの１つ、例えば２７Ａは分析槽として設
計されており、一方他の槽アセンブリー１７Ｂはブラン
ク補正槽である。槽アセンブリー２７Ａ中のそれぞれの
活性電極分節は同じ電位にある槽アセンブリー２７Ｂ中
の相当する活性電極分節と対になつている。使用に当つ
て、試料含有試薬が槽アセンブリー２７Ａへ注入され、
一方純粋な試薬が槽アセンブリー２７Ｂへ注入される。
槽内容物は実質的に同じ速度で攪拌されかつ電荷移動信
号が前のように誘導される。２つの槽アセンブリー２７
Ａおよび２７Ｂ中の活性槽分節からの信号は例えば槽ア
センブリー２７Ｂから誘導される信号を槽アセンブリー
２７Ａから誘導される信号から差引くことによつて合計
され、その結果すべての背影信号が本質的に無効にされ
る。

２つの類似の槽アセンブリーを使用する利点は試薬中の
不純物から生じる信号が無効にされることである。

また、試薬の変化、洗浄サイクル等から生じる鎖静の影
響も無効になる。槽アセンブリー２７Ａおよび２７Ｂは
同じ活性電極面積から成つてもよく、或は槽アセンブリ
ーの１つ（典型的にはブランク補正槽アセンブリー２７
Ｂ）が分析槽アセンブリー２７Ａよりも小さく造られ、
かつその活性電極面積の差が公知の様式によつて電気的
に相殺されてもよい。前述したように、槽アセンブリー
２７Ａにおける攪拌速度は槽アセンブリー２７Ｂ中での
攪拌速度に同じであるべきである。その合致を確かめる
最も簡単な方法は２つの槽アセンブリー２７Ａおよび２
７Ｂ中の攪拌装置５０Ａおよび５０Ｂを１つのモーター
に機械的に連結することである。他方、２つの槽アセン
ブリーは例えば第９図に２７Ｃおよび２７Ｄで示されて
いるように、他方の上に１つを積重ねてもよく、かつそ
の槽内容物は共通軸５１Ａに納められている攪拌装置５
０Ｃおよび５０Ｃによつて攪拌される。

明らかに、２つの槽アセンブリー２７Ｃおよび２７Ｄの
間の流体の移動を防ぐように注意が払わなければならな
い。このことは密接な製作公差と技術の専門家に公知の
密封手段によつて確実にされる。前述したように、溝５
２Ｃおよび５２Ｄがそれぞれ攪拌装置５０Ｃおよび５０
Ｄ上に与えられている。もし必要ならば、これらの溝は
槽２７Ｃおよび２７Ｄ間の流体の移動を最小にするよう
に、相互に反応方向に動くようにされてもよい。図面の
簡単な説明第１図は本発明の組成物を用いる電気化学的
測定装置の好ましい態様の透視的正面図てあり、第２図
は第１図の装置の電解槽の好ましい態様の部分に断面を
示す正面図であり、第３図は第１図の装置の試料溶液攪
拌部材の断面を示す端部図であり、第４図は第１図の装
置の感受電極エレメントの好ましい態様の断面を示す断
面的平面図であり、第５図は第１図の装置の流れ検出器
エレメントの線図てあり、第６図は第１図の装置の電気
式および空気式調節および作動のブ七ツク線図であり、
第７図は本発明の組成物を用いて得られるマイクロアン
ペアー、μＡで表示した電流対標準銀／ハロゲン化銀参
照電極に対するボルトで示した電位を示すプロットであ
り、かつ第８図および第９図は別の態様の透視的正面図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気化学的試験のために血清から鉄を解放するため
   の組成物において、低級脂肪族アルコールと約５１／２
   〜約８１／２ホルマルのＨＣｌとの実質的に鉄を含まぬ
   混合物から成ることを特徴とする血清から鉄を解放する
   ための組成物。 ２ 少量の銀イオンを含有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の組成物。 ３ そのアルコールがプロパノールから成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の組成
   物。 ４ そのＨＣｌ濃度が約７ホルマルであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記
   載の組成物。