JPS5939699B2 - 液体試料中の粒子の１００分率全容積の定量法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン選択電極および基準電極を利用する液
体試料中の全粒子の１００分率容積の定量に関する。

全血液またはその他の液体試料においてたとえばナトリ
ウム、カリウムおよびカルシウムのような溶解成分の濃
度の測定のためにイオン選択電極を使うことはよく知ら
れている。

また前記した測定法でその試料に電極が選択性を持つ同
じイオンを含む希釈剤を入れてうすめることもまた知ら
れている。このことは一般的に標準添加分析として知ら
れている。液体試料中の全粒子の１００分率容積の定量
は多くの目的に有用である。

たとえばヘマトクリツト（漿球比量）として知られてい
る血液中の赤血球の１００分率容積は診断のための重要
な臨床媒介変数である。血液中の全部の血球の１００分
率容積は多くの場合に、実質的にヘマトクリツトに相当
し、またこの１００分率容積は白血球の１００分率容積
を含んでいるけれども重要である。しかし比較的高い白
血球数を持つ人たとえば白血病の人の場合には全部の血
球の１００分率容積とヘマトクリツトとは実質的に同じ
でない。この制限は認められているが、この制限はこの
ような血液の白血球数の定量が普通の方法で行われるの
で切実な問題にはならないと考えられる。従来はヘマト
クリツトは最も一般的には毛管内で或る容積の全血液を
遠心分離し血液を重い方の相である血球部分と軽い方の
相である血漿部分とに分離することにより定量されてき
た。

これに次で手動操作を使い全血液容積および血球容積を
定量すること、またはアドラ一（ＡｄＩｅｒ）等を発明
者とする米国特許第３，６８４，４５０号明細書に従つ
て自動定量することが行われた。ヘマトクリツトの比色
計定量が１９４８年二ユーヨークのグリユーン（Ｇｒｕ
ｎｅ）およびストレイトン（ＳｔｒａｔＯｎ）の第５１
ないし５３頁のイ一・ポンダ一（Ｅ．ＰＯ−Ｎｄｅｒ）
の論文「溶血および関連現象」に記載してある。このよ
うな比色計定量はまたとくにたとえば染料添加や試料の
一部の遠心分離を必要とする。導電率利用法による血球
の１００分率容積の定量もまた知られている。ビーバ一
（Ｂｅａｖｅｒ）を発明者とする米国特許第３，６４８
，２６０号明細書にはこのような２種類の方法を記載し
てある。これ等の方法のうち好適とする最も正確な方法
もまた試料の一部の遠心分離を必要とする。前記した特
許明細書に記載してある他の方法では試料の遠心分離は
必要としないが、この力法では血漿の導電率に対し或る
平均値を仮定する必要がある。血漿の導電率は、塩たと
えばナトリウムおよび塩化物のイオンの逸散により生ず
るイオンの存在によつて生ずる。少くとも若干の病気状
態で認められる血漿の導電率の変化によりこのような血
球容積定量に著しい誤差を招く。前記のイ一・ポンダ一
の特許明細書にはまた前記の一般的な方法のうちで、全
血液試料の遠心分離を必要としないで平均の血球直径お
よび容積を定量するようにそれぞれ血球の薄い被膜の回
折図形および写真像を利用するヘマトクリツトの回折計
および写真による定量法について記載してある。これら
は共に光学的方法である。回折計および写真による方法
は共に、たとえば顕微鏡による薄い血液被膜の検査によ
り血液試料の赤血球計数を必要とする。次で平均の赤血
球容積および赤血球数の定量値からヘマトクリツトを計
算する。ヘマトクリツトのなお別の定量法では小さなオ
リフイスを経て希釈した血液試料を通し、このオリフイ
スを横切つて生ずる電気抵抗変化を測定する。このよう
な変化の回数および大きさはそれぞれ血球数および平均
血球容積に関連する。これ等の媒介変数からヘマトクリ
ツトを計算する。本発明は、時間がかかり比較的高価な
装置を必要とする、全血液試料の遠心分離またはこの試
料の赤血球数の定量を避けることにより血液の全血球の
１００分率容積を定量する前記のような従来の方法に伴
う障害を除こうとするにある。

本発明の目的は、全血液中の全部の血球の１００分率容
積を定量するのに充分適した、多くの互に異る液体媒質
中の多くの種類の全部の粒子の１００分率容積を定量す
る新規な方法を提供しようとするにある。

本発明では、液体媒質中にかなりの準位で自然に生ずる
特定イオンたとえば人体血液中のナトリウム、カリウム
および塩化物の濃度の測定のためにイオン選択電極およ
び基準電極を使う。液体媒質がこのような準位の特定イ
オンの自然生成濃度を持たなければ、この場合の目的に
対してはこの液体媒質はそのようなイオンは含まないも
のと考えられるが、このような電極測定のために著しい
濃度のこの特定イオンを加えてもよい。液体試料中の粒
子の１００分率容積の定量は多くの例において連続流れ
式分析に充分適し早くて正確である。このような定量法
では既知濃度の特定イオンを含む所定容積の希釈剤を既
知容積の試料内に導入し、イオン選択電極および基準電
極により希釈試料内の特定イオンの濃度を測定してこの
試料内の全部の粒子の１００分率容積を指示するように
する。この力法の根拠は、イオン選択電極および基準電
極により、粒子相の存在によつては変えられない液相中
の特定イオン濃度を測定することである。試料の全容積
は、液相の容積と粒体相の容積との和である。希釈剤に
よる全試料の希釈は、試料の液相を有効に希釈するだけ
である。希釈前の希釈剤内および試料内の特定イオンの
既知濃度と、希釈後の特定イオンの濃度の測定とにより
、試料中の粒子の１００分率全容積を指示することがで
きる。以下本発明による定量法の実施例を添付図面につ
いて詳細に説明する。

第１図に示すように圧縮自在なポンプ管１０，１２は、
嬬動ポンプ１４を貫いて延び、それぞれ流入端部１６，
１８を備えている。

各端部１６，１８は、ド・ジヨン（ＤｅＪＯｎｇ）を発
明者とする米国特許第３，１３４，２６３号明細書に記
載してあるのと同様な普通の試料採取装置により図示し
てない手段で同時に供給され、１連のこのような試料の
１つである同じ液体試料から成る各区分が各ポンプ管１
０，１２内に次次に流れ、それぞれ１対のガス区分の間
の洗浄液体区分により隣りの試料区分から隔離される。
試料採取装置は、流体を同時に吸引するように２本の試
料採取管を互に並べて備えている。各採取管はそれぞれ
流入端部１６，１８に連結してある。各採取管が浸るこ
とのできる各試料は、試料採取装置から支えた１連の試
料コツプから各別に供給する。たとえば各試料はＴＣと
して知られている、各試料内の全血球の１００分率容積
の定量のために適当な凝固防止剤で処理した全人体血液
の互に異る試料である。圧縮自在な各ポンプ管２０，２
２はポンプ１４を貫いて延び、それぞれ流入端部２４，
２６を備えている。各ポンプ管１２，２２の流出端部は
図示のようにポンプ１４の下流側でポンプ管２０に連結
してある。流入端部２４は希釈剤の源に図示してない手
段で連結され、また流入端部２６は大気空気に露出して
いる。希釈剤は等張容液であつて血漿および血球の間の
測定できる電解質移動を生じてはならない。たとえば希
釈剤は旋右糖および水の５７０溶液でよい。血球の膨潤
を防ぐように希釈剤に固定剤を加えまた血漿および血球
間の活性イオンの移動を防ぐように季釈剤に抑制剤を加
えることは、可能ではあるが必要とは認められていない
。ポンプ管２０内の希釈剤流れはポンプ管２２から流れ
る空気の区分により区分する。ポンプ管内を流れる試料
流れは、空気区分した希釈剤流れに加えられさらにこの
希釈剤流れにより区分され各試料が空気区分またはガス
区分を含むようになる。ポンプ管２０に混合コイル管２
８をそう入しポンプ管２０内の試料および希釈剤を混合
する。第１図に示すように流れの通過する電極装置３０
，３２はそれぞれポンプ管１０，２０内にそう入され、
各ポンプ管１０，２０の流出端部は廃棄溜めに差向ける
。たとえば各ポンプ管１０，１２，２０，２２はそれぞ
れ連続作動のポンプ１４の作用により０．１６６ＷＬｅ
／７！ＩｉｎｌＯ．２２６Ｗｔｅ／―、０．４８２ｒ！
Ｌｅ／Ｍｒ！ｌおよび０．０９ｒ１１ｅ／馴の流量割合
を生ずる。電極装置３０の相手の電極装置３２は第２図
に示すようにポンプ管２０内にそう入した貫通路３６を
持つ非導電性本体３４を備えている。

通路３６まで下方に延びる堅方向の穴３８はその最下面
でポンプ管２０により差向ける前記した流れに接触する
ように穴３８の下端部を横切つて固定したイオン選択電
極の隔膜４０を備えている。たとえば隔膜４０は、ナト
リウムイオンおよびカリウムイオンと同様に高い準位で
血液中に自然に生ずる塩化物イオンに対し選択性を持つ
。隔膜４０はテトラアルキルアンモニウム塩を浸透した
ポリ塩化ビニル母材から成つている。内部基準電極用の
塩化カリウムの或る容積の電解質充てん溶液は、隔膜４
０の上面に接触し穴３８内に捕捉してあるイオン選択電
極または半電池は、溶液４２内に延びるように示されリ
ード線４６に端子を接続した銀一塩化銀線の内部基準電
極４４により仕上がる。電極装置３２の基準電極部分は
本体３４内に空洞４８を形成してある。空洞４８は塩化
カリウムの電解質溶液５０を満たされ、通路５２により
通路３６との漏れ接合部を形成してある。銀一塩化銀の
電極５４は、溶液５０内に延びリード線５６に端子を接
続してある。電極装置３０にはリード線５８，６０を接
続してある。各リード線５８，６０はそれぞれ前記した
リード線４６，５６に相当するものである。ＴＣＶの測
定の根拠は、試料内および希釈剤内に存在する特定イオ
ンの全量の和と試料および希釈剤の混合物内の前記イオ
ンの測定量との比較である。

液体媒質内のイオンの全量はイオン濃度と媒質の容積と
に比例する。液体媒質が粒状物質を含むときは、存在す
るイオンの全量は固相または粒体物質の容積に比例する
量だけ減る。混合の前後の試料および希釈剤内の全イオ
ン量の比較により固相の容積を計算することができる。
固相の容積の試料容積に対する１００分率で表わした比
率はＴＣＶである。本発明によれば既知容積の試料（ま
たは連続流れ装置の場合には既知の試料流量割合）Ｖ１
は、測定しようとする未知濃度？の特定イオンと未知容
積の粒状物質Ｖｓとを含んでいる。

血液試料の場合にはこのような粒状物質は赤血球と血小
板（Ｐｌａｔｅｌｅｔｓ）等とから成つている。試料内
のイオンの全量は（Ｖ１−８ＨΣで与えられる。試料は
既知濃度への特定イオンを含む既知容積（または連続流
れ装置では既知流量割合），希釈剤と混合する。従つて
希釈剤中の特定イオンの全量はＶ２ｌｌＸＬ）である。
すなわち希釈試料中の特定イオンの全量は、試料および
希釈剤中の各量の和すなわち（Ｖ１−Ｖ，）１＋Ｖ２へ
である。希釈試料中の特定イオンの濃度は測定値へを持
ち希釈試料中の特定イオンの全量が（Ｖ１＋Ｖ２−Ｖ８
）？により与えられる。試料および希釈剤内のイオンの
各量の和がこの混合物中のイオンの全量に等しい、すな
わち（Ｖ１−８）（Ｘｌｌ＋２（Ｘｌ２＝（Ｖ１＋Ｖ２
−Ｖ８）１１Ｘ１３から粒子の容積Ｖ８を計算すること
ができる。〜′１１′０ この粒子容積の試料容積に対する比率がＴＣＶを与える
。

式（２）は第１図に例示した論理装置により解くことが
できる。

第１図の論理装置はデイジタル装置として例示してある
がこの等式はアナログ方式でも解くことができるのは明
らかである。イオン選択電極および基準電極を持つ各電
極装置３０，３２により生じそれぞれ試料内濃度と試料
一希釈剤混合物内のイオン濃度を表わす信号はそれぞれ
増幅器６２，６４により増幅し直線化する。

各増幅器６２，６４は真数特性を持ち各イオン選択電極
の応答の非直線性を補償する。増幅した信号はそれぞれ
普通のＡ／Ｄ変換器６６，６８の入力端子に加える。リ
ード線７０に沿う符号化出力んは血液試料で測定した全
イオン濃度を指示する。リード線７２に沿う符号化出力
へは混合物で測定した全イオン濃度を指示する。各信号
ｃ＞０１，へは作用を受け既知の装置定数と比較され全
血球容積ＴＣＶを直接生ずる。

これ等の定数はそれぞれ試料容積Ｖ１および希釈剤容積
Ｖ２であり、連続流れ方式では各流量割合をまたは各別
の方式では各容積を指示する。また前記の定数には希釈
剤中のイオンの既知濃度へがある。例示のために各定数
Ｖｌ，Ｖ２，へをそれぞれ親指輪スイツチ（Ｔｈｕｍ−
Ｗｌｌｅｅｌｓｗｉｔｃｈ）７４，７６，７８により導
入する。演算に当たり各親指輪スイツチ７４，７６，７
８は、各電極装置３０，３２により測定しようとする特
定イオンこの例では塩化物に従つて調節し、また全装置
の校正順序の一部である。試料および試料一希釈剤混合
物が各電極装置３０，３２を通過するものとすると、各
Ａ／Ｄ変換器６６，６８の出力は、特定の試料に対応し
て２進数で量１およびへを表わす。

量Σは普通の掛け算回路８０に送る。親指輪スイツチ７
４の出力すなわちＶ１は掛け算回路８０の第２の入力端
子に送る。相乗積Ｖ１（Ｘｌｌは血液試料中に存在する
イオンの量を表わす。また各親指輪スイツチ７６，７８
の出力は普通の掛け算回路８２の各入力端子に加え相乗
積Ｖ２ｑを生ずる。この相乗積は希釈剤中のイオンの実
際量を表わす。前記した２つのステツプは試料および希
釈剤に関しその混合に先だつて情報を生ずる。試料およ
び希釈剤の混合に次でＡ／Ｄ変換器６８の出力は、量へ
を表わし普通の掛け算回路８４の一方の入力端子に加え
る。

掛け算回路８４の他方の入力端子は加算回路８６の出力
端子に接続してある。加算回路８６の各入力端子は親指
輪スイツチ７４，７６の各出力端子に接続してある。従
つて相乗積（Ｖ１＋Ｖ２バｑは、掛け算回路８４により
生じ普通の減算回路８８の一方の入力端子に加える。減
算回路８８の第２の入力端子は加算回路９０の出力端子
に接続してある。加算回路９０の各入力端子は掛け算回
路８０，８２の各出力端子に接続してある。従つて減算
回路の出力９は前記式の分子を表わす。この分子は普通
の割り算回路９２の入力端子に送る。式の分母を得るに
は減算回路９４を使う。

減算回路９４の各入力端子は各掛け算回路８０，９６の
出力端子に接続してある。掛け算回路９６の各入力端子
はリード線７２により親指輪スイツチ７４およびＡ／Ｄ
変換器６８の各出力端子に接続してある。掛け算回路９
６の出力は掛け算回路８０の出力すなわち量Ｖ１閃，か
ら減算回路９４により差引いたときに前記式の分母を生
ずる。減算回路９４の出力は割り算回路９２の第２の入
力端子に加える。割り算回路９２の出力は１／１００を
乗じて表わしたときに測定試料のＴＣＶを直接指示する
。この量はプリンタ９８に送る。測定イオンが希釈剤中
に著しい準位では存在しないときに、親指輪スイツチ７
８は零にセツトする。

従つて第１図の装置により解いた式はへ０になりまたが
得られる。

さらに測定イオンが試料内で著しい単位で自然には存在
しなくてたとえば既知濃度のこのイオンを希釈剤に含ま
せることによりこのような準位で存在するときは、それ
ぞれリード線５８，６０に協働するスイツチ１００，１
０２を閉じ各りード線５８，６０を接地する。

従つて第１図の装置により前記の式を解くどΣ−０にな
りまたが得られる。

真のヘマトクリツトとＴＣＶとの間の差は、正常な血液
試料に対してどちらかの方法の測定精度より小さい差の
生ずる白血球、血小板等の存在によつて生ずる。

たとえば塩化物イオン定量に基づくＴＣＶ測定では、１
４ないし７１７０のヘマトクリツト範囲にわたり手で詰
めた血球容積に比べて１，４％の標準偏差が生じた。本
発明を全血液のＴＣＶについて述べたが、ＴＣＶが他の
液体媒質中の全部の粒子層または固相の１００分率容積
に等しくまたＴＣＶがたとえば回分処理で全試料容積の
１００分率容積として表わしたスープ中の全固形物の定
量にも使えるのはもちろんである。

以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発
明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行う
ことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明定量法に使用する定量装置を例示する説
明図、第２図は第１図の定量装置の一方の電極装置の拡
大縦断面図である。 １０，１２・・・・・・ポンプ管（試料用）、１４・・
・・・・嬬動ポンプ（流し装置）、２０・・・・・・ポ
ンプ管（希釈剤用）、２８・・・・・・混合コイル管、
３０，３２・・・・・・電極装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（イ）既知濃度の特定イオンを含む所定容積の希釈剤
   を、既知濃度の前記特定イオンを含む所定容積の液体試
   料内に導入し、（ロ）この希釈された液体試料中の前記
   特定イオンの濃度を測定してこの液体試料中の粒子の１
   ００分率全容積を指示することから成る、液体試料中の
   粒子の１００分率全容積の定量法。 ２ 前記液体試料中の前記特定イオンの濃度が微微たる
   ものである特許請求の範囲第１項記載の定量法。 ３ 前記希釈剤中の前記特定イオンの濃度が微々たるも
   のである特許請求の範囲第１項記載の定量法。 ４ 前記液体試料中の前記特定イオンの濃度が微微たる
   ものでなく、所定容積の前記液体試料中の前記特定イオ
   ンの濃度を測定しこの濃度を既知にする特許請求の範囲
   第１項記載の定量法。 ５ それぞれ既知濃度の前記特定イオンを含む所定容積
   の次次の前記液体試料を導管に沿つて通過させ、所定容
   積の前記希釈剤を次次の前記各液体試料容積内に導入し
   てこの液体試料と混合し、これらの希釈された各液体試
   料中の前記特定イオンの濃度を順番に測定する特許請求
   の範囲第１項記載の定量法。 ６ それぞれ未知濃度の前記特定イオンを含む所定容積
   の次次の前記液体試料を第１の導管に沿つて通過させ、
   それぞれ所定容積の前記液体試料および希釈剤から成る
   次次の混合物を第２の導管に沿つて通過させ、前記次次
   の液体試料および次次の混合物中の前記特定イオンの濃
   度を測定し、これ等の測定により前記次次の液体試料中
   の粒子の１００分率全容積を誘導する特許請求の範囲第
   １項記載の定量法。