JP2013137216A - 校正液 - Google Patents

Abstract

【課題】尿のイオン強度の影響を補正して、尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンとの濃度比を高精度に測定することを可能とするイオン選択性電極用の校正液を提供する。
【解決手段】ナトリウムイオンに対して選択的に反応するナトリウムイオン感応部１５と、カリウムイオンに対して選択的に反応するカリウムイオン感応部１６とを備え、尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンとの濃度比を測定するイオン選択性電極１用の校正液であって、ナトリウムイオンと、カリウムイオンと、電解質からなるイオン強度調整剤と、を含有するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンとの濃度比を測定するイオン選択性電極用の校正液に関するものである。

尿中にはナトリウムイオンとカリウムイオンとが含まれているが、尿中のナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比は血圧と強く相関していると言われている。このため、尿中のナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比を測定することにより、簡易に血圧を管理することができると考えられる（特許文献１）。

試料溶液中のイオン濃度を測定する方法には、分析対象イオンに対して選択的に反応する感応部を介して、試料溶液中の分析対象イオンの濃度（正確には、分析対象イオンの活量）の変化に応じた電極電位の変化を検出し、試料溶液中の分析対象イオンの濃度を得るイオン電極法がある。

特開２００４−３５０８６１号公報

しかし、イオン電極法による測定は、試料溶液のイオン強度の影響を受けることから、正確な測定値が得られない場合がある。そして、尿中に含まれるカリウムイオンはナトリウムイオンの１／２０〜１程度の微量であるので、カリウムイオンを分析対象とした場合の測定値は特にイオン強度の影響を受けやすい。このため、ナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比を高精度に測定するためには、試料溶液のイオン強度の影響を補正することが必要となる。

そこで本発明は、尿のイオン強度の影響を補正して、尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンとの濃度比を高精度に測定することを可能とするイオン選択性電極用の校正液を提供すべく図ったものである。

すなわち本発明に係る校正液は、ナトリウムイオンに対して選択的に反応するナトリウムイオン感応部と、カリウムイオンに対して選択的に反応するカリウムイオン感応部とを備え、尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンとの濃度比を測定するイオン選択性電極用の校正液であって、ナトリウムイオンと、カリウムイオンと、電解質からなるイオン強度調整剤と、を含有することを特徴とする。

このようなものであれば、尿のイオン強度と同程度のイオン強度となるように校正液にイオン強度調整剤を配合することにより、尿のイオン強度の影響を補正してイオン選択性電極の校正を行うことができる。このため、本校正液により校正を行ったイオン選択性電極を用いて尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンの分析を行うことにより、微量のカリウムイオンも正確に検出でき、ナトリウムイオンとカリウムイオンとの濃度比を高い精度で得ることができる。

前記ナトリウムイオン感応部及びカリウムイオン感応部が、それぞれナトリウムイオノフォア（ナトリウムイオン選択性配位子）又はカリウムイオノフォア（カリウムイオン選択性配位子）が基材に担持されてなる液膜型のイオン感応膜である場合は、前記イオン強度調整剤が、２価のカチオンを含むものであることが好ましい。ナトリウムイオノフォア及びカリウムイオノフォアは、２価のカチオンに対する選択係数が低く、２価のカチオンはナトリウムイオノフォア及びカリウムイオノフォアとほとんど反応しないので、２価のカチオンが校正液に含まれていても校正に影響しない。

前記２価のカチオンとしては、例えば、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等のアルカリ土類金属イオン等が挙げられる。

前記イオン選択性電極は、校正や測定の際には比較電極とともに用いるが、前記イオン強度調整剤は、前記イオン選択性電極用の内部液及び前記比較電極用の内部液と同じイオンを含んでいることが好ましい。前記イオン強度調整剤が、前記イオン選択性電極用の内部液及び前記比較電極用の内部液と同じイオンを含んでいることにより、校正液と比較電極用の内部液との液間電位差の変動を最小限に抑えることができ、かつ、イオン選択性電極の電位に及ぼすイオン選択性電極用の内部液と比較電極用の内部液との影響を相殺することができる。当該同じイオンとしては、例えば、塩化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等のアニオンが挙げられ、なかでも、比較電極用の内部極が金属本体と金属本体を被覆するその金属の難溶性塩からなる難溶性塩膜とからなる場合は、当該難溶性塩を構成するアニオンが好ましい。

このようなイオン強度調整剤としては、例えば、２価のカチオンを含む塩化物、２価のカチオンを含む硝酸塩、２価のカチオンを含む硫酸塩等が挙げられる。これらのイオン強度調整剤は、内部極の種類により適するものが異なり、例えば、（１）内部極としてＡｇ／ＡｇＣｌ電極やＨｇ／Ｈｇ_２Ｃｌ_２電極を用いる場合は、２価のカチオンを含む塩化物を用いることが好ましく、（２）内部極として所定のイオノフォアが基材に担持されてなる液膜型電極を用いる場合は、２価のカチオンを含む塩化物や、２価のカチオンを含む硝酸塩、２価のカチオンを含む硫酸塩を用いることが好ましく、（３）内部極としてＨｇ／Ｈｇ_２ＳＯ_４電極を用いる場合は、２価のカチオンを含む硫酸塩を用いることが好ましい。

なお、前記２価のカチオンを含む塩化物としては、例えば、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等が挙げられ、前記２価のカチオンを含む硝酸塩としては、例えば、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム等が挙げられ、前記２価のカチオンを含む硫酸塩としては、例えば、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム等が挙げられ、このうち、水溶性の高い塩が好ましい。

本発明では、前記イオン選択性電極の内部液と前記比較電極の内部液も、これらの内部液のイオン活量を調整するためのイオン強度調製剤を含有していることが好ましい。イオン選択性電極の内部液のイオン活量と、比較電極の内部液のイオン活量と、校正液のイオン活量の全てが略一定であると、等温交点（ゼロ点）を提示させうる校正液を構成することができるので、温度変化による影響を受け難くすることができる。

このような本発明によれば、尿のイオン強度の影響を補正して、尿中のナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比を高精度に測定することができる。

本発明の一実施形態に係る液膜型Ｎａ^＋／Ｋ^＋電極の構造を示す分解斜視図。 同実施形態における平面センサの構成を示す縦断面図。 同実施形態における平面センサの要部を示す分解斜視図。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る液膜型Ｎａ^＋／Ｋ^＋電極１は、尿中のナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比を測定するためのイオン選択性電極と比較電極とが一体となった複合型のものであり、図１〜３に示すように、合成樹脂製の本体２と、本体２に内蔵されたマイクロコンピュータ等の演算処理部（図示しない。）と、本体２の上面に形成された表示・操作部３と、表示・操作部３に隣接して形成された電源部４と、合成樹脂からなると共に防水構造に形成された電極部５とを備えている。

本体２内には、後述する平面センサ７のリード部２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａと、演算処理部を有する回路基板６２との接続部６３が設けられている。なお、回路基板６２は筐体に繋がって支持されている。

表示・操作部３は、表示部３１と、パワーボタン３２ａ、校正ボタン３２ｂ、ホールドボタン３２ｃ等の各種の操作ボタンを有する操作部３２とからなり、電源部４は、ボタン電池４１、４２を備えている。

電極部５は、一端側が電源部４を収容できるように開口した筒状部６と、筒状部６の他端側に連設された平面センサ７とからなり、電源部４を覆うように本体２に装着して本体２と一体的に接続したり、本体２から分離したりできるようにしてある。

平面センサ７は、図２及び図３に示すように、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の電気絶縁性を有する材料からなり、互いに積層された基板１１、１２、１３を備えている。各基板１１、１２、１３の一部は円弧状に形成してあり、最上層の第３基板１３と中層の第２基板１２とは平面形状（外形）が同一で、下層の第１基板１１は基板１２、１３とは円弧状部分は同形であるが、その反対側はこれらよりもやや長くしてある。また、第３基板１３の周縁を囲むように、被検液ホルダ７４が設けられている。

第１基板１１には、その上面に所定の前処理を施した後、例えばＡｇペーストをシルクスクリーン印刷等することにより導電部２１、２２、２３、２４、２５が形成してあると共に、円形の貫通孔８１が形成されている。そして、導電部２１、２２、２３、２４、２５は次のように加工されている。すなわち、一方の外側の導電部２１の先端はＡｇＣｌで被覆されてＮａ^＋電極７１の円形の内部極２６が形成され、その内側の導電部２２の先端もＡｇＣｌで被覆されてＫ^＋電極７２の円形の内部極２７が形成されている。また、他方の外側の導電部２５の先端もＡｇＣｌで被覆されて基板１１の一方の側端部に位置する細長い形状の比較電極７３の内部極２８が形成されている。更に、内側の二つの導電部２３、２４の先端にわたってサーミスタ等の温度補償素子２９が設けられている。そして、各導電部２１、２２、２３、２４、２５の他の部分はそのままリード部２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａを構成している。

第２基板１２には、貫通孔８１に対応する位置に形成されたこれと同径の貫通孔８２と、内部極２６と内部極２７とに対応する位置にそれぞれ形成された、これらよりやや大径の貫通孔８３、８４と、温度補償素子２９に対応する位置に形成された、これとほぼ同寸の矩形状の貫通孔８５とが、それぞれ設けられている。更に、比較電極の内部極２８に対応する側端部に細長い切欠き部８６が形成してある。

第３基板１３には、貫通孔８１、８２に対応する位置にこれと同径の貫通孔８７と、貫通孔８３、８４に対応する位置にそれぞれ形成された、これらよりやや大径の貫通孔８８、８９と、貫通孔８５に対応する位置に形成された、これと同寸の貫通孔９１とが、それぞれ設けられている。更に、切欠き部８６に対応する位置にこれと同寸の切欠き部９２が形成してある。

基板１１、１２、１３のそれぞれ対応する位置に形成された貫通孔８１、８２、８７には、これらを挿通するようにポリエチレン製の多孔体からなる比較電極７３の液絡部１７が装填されている。当該液絡部１７は、最上層の第３基板１３の上面とほぼ面一になるようにして装填してある。

第２基板１２に形成された貫通孔８３、８４内には、それぞれゲル状内部液１４ａ、１４ｂが装填されている。当該ゲル状内部液１４ａ、１４ｂは、ＣａＣｌ_２を含むｐＨ緩衝液に、ゲル状内部液１４ａではナトリウムイオンをゲル状内部液１４ｂではカリウムイオンを加えてなる内部液に、更にゲル化剤として寒天とゲル蒸発防止剤としてグリセリンとを添加して円盤状に形成してものである。なお、内部液の塩化物イオン濃度は１Ｍに調整してある。これらのゲル状内部液１４ａ、１４ｂは、その上面が第２基板１２の上面よりやや突出した状態で貫通孔８３、８４内に装填されており、この貫通孔８３、８４を介して第１基板１１の上面に形成された内部極２６及び内部極２７と接触している。

第３基板１３に形成された貫通孔８８、８９内には、それぞれ円盤状に形成されたナトリウムイオン感応膜１５とカリウムイオン感応膜１６とが装填されており、ゲル状内部液１４ａ、１４ｂに接触すると共に、第３基板１３の上面とほぼ面一になるように固定してある。

ナトリウムイオン感応膜１５は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）に可塑剤とナトリウムイオノフォアとしてＢｉｓ（１２−ｃｒｏｗｎ−４）を加えた後、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の有機溶媒で溶解したものを、ポッティングやインクジェット印刷法等によって、貫通孔８８内に充填し、その後、加熱して有機溶媒を蒸発させて固体状のナトリウムイオン感応膜１５に形成したものである。

カリウムイオン感応膜１６は、カリウムイオノフォアとしてＢｉｓ（ｂｅｎｚｏ−１５−ｃｒｏｗｎ−５）を用いたこと以外はナトリウムイオン感応膜１５と同様にして形成する。

比較電極７３のゲル状内部液１４ｃは、筒状部６に連設されたケース６１において最下層の第１基板１１の下方から最上層の第３基板１３の上方にわたって設けられている。ゲル状内部液１４ｃの上部及び下部は、基板１１〜１３の比較電極７３の内部極２８側の側部とケース６１との間の隙間を介して互いに連通するように装填されており、比較電極７３の内部極２８の表面及び液絡部１７の下端部と接触している。比較電極７３のゲル状内部液１４ｃは、１Ｍ ＮＨ_４Ｃｌ水溶液からなる内部液にゲル化剤として寒天とゲル蒸発防止剤としてグリセリンとを添加したものである。

液膜型Ｎａ^＋／Ｋ^＋電極１を用いて尿中のナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比を測定するには、まず、ナトリウムイオン感応膜１５及びカリウムイオン感応膜１６の上に適量の尿を滴下する。すると、ナトリウムイオン感応膜１５及びカリウムイオン感応膜１６に、ゲル状内部液１４ａ、１４ｂと尿との間の各イオン濃度の差に応じた起電力が生じる。この起電力を、Ｎａ^＋電極７１の内部極２６及びＫ^＋電極７２の内部極２７と、比較電極７３の内部極２８の電位差（電圧）として検出し、次いで、当該電位差から演算処理部によりナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比を算出して、表示部３１に表示する。

このような液膜型Ｎａ^＋／Ｋ^＋電極１を校正するための校正液は、ナトリウムイオン及びカリウムイオンに加えて、イオン強度調整剤として塩化カルシウムを含有している。そして、イオン強度調整剤の配合量は本校正液の塩化物イオン濃度が０．２Ｍになるように調整されている。ここで、比較電極７３のゲル状内部液１４ｃの塩化物イオン濃度が１Ｍであるのに対して、本校正液の塩化物イオン濃度が０．２Ｍであるのは、比較電極７３のゲル状内部液１４ｃにはグリセリンが添加されており、グリセリンには塩化物イオンの活量を低下させる作用があるからである。

このように構成した本実施形態に係る校正液によれば、尿のイオン強度と同程度のイオン強度となるようにイオン強度調整剤が配合されているので、尿のイオン強度の影響を補正して液膜型Ｎａ^＋／Ｋ^＋電極１の校正を行うことができる。このため、本校正液により校正を行った液膜型Ｎａ^＋／Ｋ^＋電極１を用いて尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンの分析を行うことにより、微量のカリウムイオンも正確に検出でき、精度の高いナトリウムイオン／カリウムイオン濃度比を得ることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではなく、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてもよく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１・・・液膜型Ｎａ^＋／Ｋ^＋電極
１５・・・ナトリウムイオン感応膜
１６・・・カリウムイオン感応膜
７１・・・Ｎａ^＋電極
７２・・・Ｋ^＋電極

Claims (5)

1. ナトリウムイオンに対して選択的に反応するナトリウムイオン感応部と、カリウムイオンに対して選択的に反応するカリウムイオン感応部とを備え、尿中のナトリウムイオンとカリウムイオンとの濃度比を測定するイオン選択性電極用の校正液であって、
   ナトリウムイオンと、カリウムイオンと、電解質からなるイオン強度調整剤と、を含有することを特徴とする校正液。
2. 前記ナトリウムイオン感応部及びカリウムイオン感応部が、それぞれナトリウムイオノフォア又はカリウムイオノフォアが基材に担持されてなる液膜型のイオン感応膜であり、
   前記イオン強度調整剤が、２価のカチオンを含むものである請求項１記載の校正液。
3. 前記イオン選択性電極が、比較電極とともに用いるものであり、
   前記イオン強度調整剤が、前記イオン選択性電極用の内部液及び前記比較電極用の内部液と同じイオンを含んでいるものである請求項１又は２記載の校正液。
4. 前記イオン強度調整剤が、２価のカチオンを含む塩化物、２価のカチオンを含む硝酸塩、又は、２価のカチオンを含む硫酸塩である請求項１、２又は３記載の校正液。
5. 前記イオン選択性電極の内部液と前記比較電極の内部液とが、これらの内部液のイオン活量を調整するためのイオン強度調製剤を含有している請求項３又は４記載の校正液。