特表-19171852IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社日立ハイテクの特許一覧
<>
  • 再表WO2019171852-イオン濃度測定装置 図000003
  • 再表WO2019171852-イオン濃度測定装置 図000004
  • 再表WO2019171852-イオン濃度測定装置 図000005
  • 再表WO2019171852-イオン濃度測定装置 図000006
  • 再表WO2019171852-イオン濃度測定装置 図000007
  • 再表WO2019171852-イオン濃度測定装置 図000008
  • 再表WO2019171852-イオン濃度測定装置 図000009
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2019年9月12日
【発行日】2021年4月15日
(54)【発明の名称】イオン濃度測定装置
(51)【国際特許分類】
   G01N 27/28 20060101AFI20210319BHJP
   G01N 27/416 20060101ALI20210319BHJP
【FI】
   G01N27/28 R
   G01N27/416 351B
   G01N27/416 351K
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
【全頁数】20
【出願番号】特願2020-504864(P2020-504864)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2019年2月4日
(31)【優先権主張番号】特願2018-39344(P2018-39344)
(32)【優先日】2018年3月6日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】501387839
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三宅 雅文
(72)【発明者】
【氏名】小野 哲義
(72)【発明者】
【氏名】小沢 理
(72)【発明者】
【氏名】池田 宇亨
(57)【要約】
本発明は、イオン濃度に対応する電位を出力するイオン検出素子を用いるイオン濃度測定装置において、メモリから生じるノイズや熱が測定結果に対して与える影響を抑制することを目的とする。本発明に係るイオン濃度測定装置は、イオン検出素子とメモリを収容したカートリッジを備え、イオン検出素子が生成する電位を取得する期間を除いた期間において、前記メモリに対して電力を供給する(図5参照)。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶液に含まれるイオンの濃度を測定するイオン濃度測定装置であって、
前記濃度に応じて第1電位を生成するイオン検出素子、
前記第1電位を出力する第1電極、
データを記憶するメモリ、
前記メモリに対してデータを書き込みまたは前記メモリからデータを読み取るリーダライタ、
前記第1電位を用いて前記濃度を算出する制御部、
を備え、
前記イオン検出素子と前記メモリは、第1カートリッジの中に収容されており、
前記メモリは、通常の電力が供給される通常モードと、電力の供給が抑制される待機モードを備え、
前記制御部は、前記第1電極が出力する前記第1電位に対応する電位値を前記制御部が取得する電位計測期間を除いた期間であるメモリアクセス期間において、前記メモリを通常モードに設定し、
前記制御部は、前記メモリアクセス期間が完了すると、前記メモリを待機モードに設定する
ことを特徴とするイオン濃度測定装置。
【請求項2】
請求項1に記載のイオン濃度測定装置において、
前記制御部は、前記待機モードにおいて、前記メモリに対する電力供給を遮断することを特徴とするイオン濃度測定装置。
【請求項3】
前記イオン濃度測定装置はさらに、
前記イオン検出素子の周辺温度を測定する温度センサ、
前記温度センサによる検出結果にしたがって前記イオン検出素子の周辺温度を調整する温度制御デバイス、
を備えることを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記電位計測期間を除いた温度制御期間において、前記温度センサと前記温度制御デバイスに対して電力を供給し、
前記制御部は、前記温度制御期間が完了すると、前記温度センサと前記温度制御デバイスに対する電力供給を遮断する
ことを特徴とする請求項3記載のイオン濃度測定装置。
【請求項5】
前記リーダライタは、前記メモリに対して、
前記濃度の算出結果、
前記濃度を算出した日時、
前記イオン検出素子の識別子、
前記イオン検出素子の製造日、
前記イオン検出素子の有効期限、
前記イオン検出素子のキャリブレーション工程における前記濃度の算出結果、
前記濃度の算出結果が基準範囲内に収まっていなかったことを示すアラーム履歴、
のうち少なくともいずれかを書き込む
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項6】
前記イオン濃度測定装置はさらに、前記イオン検出素子が生成する電位と前記イオン検出素子の温度との間の対応関係を記述した特性データを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記温度センサによる検出結果を用いて前記特性データを参照することにより、前記濃度を算出する
ことを特徴とする請求項3記載のイオン濃度測定装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記温度センサが検出した前記イオン検出素子の周辺温度が高いほど、前記メモリに対する書込速度を下げることにより、前記メモリに対してデータを書き込むときにおける前記メモリの発熱量を抑制する
ことを特徴とする請求項3記載のイオン濃度測定装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記メモリアクセス期間において前記メモリに対してデータを書込完了することができなかった場合は、その書き込むことができなかったデータを一時的に保持しておき、次に前記メモリアクセス期間が到来したときその書き込むことができなかったデータを前記メモリに対して書き込む
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項9】
前記温度センサと前記温度制御デバイスは、前記第1カートリッジのなかに収容されている
ことを特徴とする請求項3記載のイオン濃度測定装置。
【請求項10】
前記第1カートリッジはさらに、前記イオン検出素子および前記第1電極と電気的に接触したゲルを収容しており、
前記第1カートリッジはさらに、前記溶液を流通させて前記イオン検出素子と流体接触させる貫通穴を有する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項11】
前記第1カートリッジは、前記イオン濃度測定装置に対して着脱自在に構成されている ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項12】
前記イオン濃度測定装置はさらに、
第2電位を出力する第2電極を収容した第2カートリッジ、
前記第1電位と前記第2電位との間の電位差を測定する電位計測部、
を備え、
前記制御部は、前記電位差を用いて前記濃度を算出する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項13】
前記イオン濃度測定装置はさらに、
Naイオンの濃度に応じて電位を生成するNaイオン検出素子を収容したNaイオン検出カートリッジ、
Kイオンの濃度に応じて電位を生成するKイオン検出素子を収容したKイオン検出カートリッジ、
Clイオンの濃度に応じて電位を生成するClイオン検出素子を収容したClイオン検出カートリッジ、
を備えることを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、イオン濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
溶液中のイオン濃度を分析する方法としては、電量滴定法、炎光光度法、イオン選択電極法などがある。イオン選択性電極法は、イオン選択性電極を参照電極とともに試料溶液中に浸すだけで試料中のイオン濃度を定量できるので、生体試料中のイオン濃度の測定等に広く利用されている。イオン選択性電極法によるイオン濃度測定装置は、特に測定が迅速かつ小型化が容易であり、プロパンガスなどの危険物が不要で安全性が高いなどの利点があるので、病院や検査センタなどにおいて用いる臨床検査用分析装置に組み込まれ、利用されている。
【0003】
臨床検査用分析装置においては、医療ミスの削減およびミス発生時の早期対応を目的として、機器や使用条件などに関連する情報(個体識別コード、使用期間、使用状態等)を記録することが求められている。この要求に応えるため、これらの情報を記録する記憶媒体をイオン選択性電極のカートリッジに実装する手法が提案されている(例えば、特許文献1)。この手法によれば、機器が故障したとき、故障した機器から取り外したカートリッジを他の機器に付け替えることにより、記憶媒体に記録されている情報を付け替え先の機器に引き継いで測定を継続することができる。
【0004】
特許文献1記載の方法を用いる場合、イオン選択性電極のカートリッジに半導体メモリ等のデータ保存領域を設ける必要がある。このデータ保存領域に対してデータを書き込むとき、ノイズと発熱が生じ、これにより書き込むデータに影響が生じる可能性がある。データ書き込み時において生じるノイズによる影響を抑制する手法として、イオン選択性電極の電位を測定する期間と、メモリに対してデータを書き込む期間とが互いに重ならないようにするものがある(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】WO2011/034170
【特許文献2】WO2017/029893
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献2記載の発明においては、データを書き込まない期間において半導体メモリをどのように制御するかについては、格別言及されていない。しかし液膜型のイオン選択電極などの抵抗の高い部位を有するセンサにおいては、メモリに対するデータ書き込みを停止した状態であっても、メモリの電源をオンすることにより生じるノイズが、計測結果に対して影響する。また、半導体メモリに対して電源供給している間はメモリから発熱が生じ、この熱も電位計測に対して影響を与えることが知られている。
【0007】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、イオン濃度に対応する電位を出力するイオン検出素子を用いるイオン濃度測定装置において、メモリから生じるノイズや熱が測定結果に対して与える影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係るイオン濃度測定装置は、イオン検出素子とメモリを収容したカートリッジを備え、イオン検出素子が生成する電位を取得する期間を除いた期間において、前記メモリに対して電力を供給する。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るイオン濃度測定装置によれば、イオン選択性電極を用いる測定方式の利点を利用しつつ、メモリから生じるノイズや発熱が測定結果に対して与える影響を抑制することができる。また、カートリッジを取り外すことにより、メモリ内に格納されているデータを流用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】実施形態1に係るイオン濃度測定装置100が備えるカートリッジ101の正面図。
図2】カートリッジ101の側面図。
図3】カートリッジ101を図2の鎖線I−Iに沿って破断した断面図。
図4】イオン濃度測定装置100の概略構成図。
図5】イオン濃度測定装置100が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャート。
図6】実施形態2に係るイオン濃度測定装置100が備えるカートリッジ101の断面図。
図7】実施形態2においてイオン濃度測定装置100が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0011】
<実施の形態1>
図1は、実施形態1に係るイオン濃度測定装置100が備えるカートリッジ101の正面図である。カートリッジ101は、内部電極102、流路103、通信線104を備える。内部電極102は、後述するイオン感応膜105が生成する電位を出力する電極である。流路103は、流体試料を通過させる貫通穴である。通信線104は、後述する半導体メモリ106に対して接続されている。後述する読み書き部118は、通信線104を介して半導体メモリ106にアクセスし、データを書き込みまたは読み取る。通信線104は、半導体メモリ106に対して電力を供給するためにも用いられる。
【0012】
図2は、カートリッジ101の側面図である。鎖線I−Iは、後述する図3の断面線である。カートリッジ101は例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂を用いて構成することができる。
【0013】
図3は、カートリッジ101を図2の鎖線I−Iに沿って破断した断面図である。流路103の一部には、流体試料が流れ出るように切り欠きが設けられている。イオン感応膜105は、その切り欠きを塞ぐように、流路103に対して接着されている。イオン感応膜105は、試料内のイオンの種別および濃度に応じて起電力が生じるように構成されている。イオン感応膜105は、塩化ビニル/ポリスチレン/ポリプロピレンなどの樹脂、測定対象イオンを補足するリガンドと呼ばれる化合物、などによって構成される。イオン感応膜105を可塑化する可塑剤や、対イオンの影響を排除するための脂溶性の高いイオン性化合物などを用いてもよい。
【0014】
イオン感応膜105としては、測定するイオン種別に対応する種類のものを用いる。例えば、ナトリウムを測定する場合はナトリウムイオンに応答する感応膜を用い、カリウムを測定する場合はカリウムイオンに応答する感応膜を用いる。臨床検査用のイオン濃度測定装置としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン、カルシウムイオン、リチウムイオン、リン酸イオンなどを測定する場合が多い。本実施形態1においては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオンを測定する例を説明する。
【0015】
カートリッジ101内には内部ゲル107が充填されている。内部電極102は、内部ゲル107に対して接触するように固定されている。流路103に試料を導入すると、試料に接触したイオン感応膜105は、試料内のイオン濃度に応じた起電力を発生する。イオン感応膜105は、内部ゲル107を通じて内部電極102と電気的に導通しているので、内部電極102が出力する電位を計測することにより、イオン感応膜105の起電力変化を測定することができる。これにより試料中のイオン濃度を算出することができる。
【0016】
カートリッジ101内の内部ゲル107から隔離された部位には、半導体メモリ106が配置されている。通信線104は半導体メモリ106と接続されており、半導体メモリ106からカートリッジ101外まで延伸している。
【0017】
図4は、イオン濃度測定装置100の概略構成図である。希釈槽108は、試料を希釈するためのものである。サンプルカップ130は、試料を保持する。試料分注機構109は、希釈槽108へ試料を分注する。希釈液ノズル110は、希釈槽108に対して希釈液を吐出する。内部標準液ノズル111は、希釈槽108に対して内部標準液を吐出する。シッパノズル112は、希釈槽108から希釈された試料および内部標準液を、流路103に対して送液する。電極設置部113は、カートリッジ101と同様のカートリッジを1以上備える。ここでは上述のようにNa検出カートリッジ120/K検出カートリッジ121/Cl検出カートリッジ122を備えた例を示した。基準電位カートリッジ123も同様の構成を備え、電位差を計測するための基準電位を出力する。電位計測部114は、各カートリッジの内部電極102が出力する電位と基準電位カートリッジ123の内部電極102が出力する基準電位との間の差分を計測する。制御部115は、イオン濃度測定装置100の各部を制御するとともに、電位計測部114による計測結果を用いて試料内の各イオン濃度を計算する。記憶部116はその計算結果を記憶する。出力部117は、記憶部116が格納しているデータを出力する。読み書き部118は、制御部115から受け取った算出結果などのデータを各カートリッジの半導体メモリに対して書き込み、または半導体メモリ106からデータを読み取る。
【0018】
試料内のイオン濃度を測定する際には、各カートリッジの内部電極102と電位計測部114を接続し、通信線104と読み書き部118を接続する。流路103はシッパノズル112と接続されている。シッパノズル112から吸引された試料は、各カートリッジの流路103に対して送液される。各カートリッジは、試料を介して電気的に導通する。電位計測部114は、基準電位カートリッジ123が出力する電位を基準として、各カートリッジの内部電極102が出力する電位を計測する。
【0019】
制御部115は、各カートリッジの内部電極102が出力する電位を電位計測部114から取得するタイミングを避けて、半導体メモリ106に対して電力を供給する。これにより、半導体メモリ106から生じる電気的ノイズや発熱が、イオン感応膜105による計測結果に対して与える影響を抑制することができる。具体的な動作手順は後述の図5を用いて説明する。
【0020】
図5は、イオン濃度測定装置100が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャートである。以下図5の各ステップについて説明する。
【0021】
図5:ステップS501〜S502)
試料分注機構109は、サンプルカップ130内の試料を分注し、希釈槽108に対して吐出する(S501)。希釈液ノズル110は、希釈液をより希釈槽108に対して吐出することにより、試料を希釈液で希釈する(S502)。
【0022】
図5:ステップS503)
シッパノズル112は、希釈槽108内の試料溶液を吸引し、流路103に対して試料を送液する。これにより、各カートリッジの流路103が試料溶液で満たされ、試料溶液を通じて、各カートリッジと電位計測部114をつなぐ電気回路が形成される。
【0023】
図5:ステップS504)
電位計測部114は、基準電位カートリッジ123が出力する電位を基準として、Na検出カートリッジ120/K検出カートリッジ121/Cl検出カートリッジ122それぞれの内部電極102が出力する電位を計測する。制御部115は、その計測結果を電位計測部114から取得し、その計測結果を用いて、試料内の各イオン濃度を算出する。制御部115は、算出結果を記憶部116に格納する。
【0024】
図5:ステップS505〜S507)
制御部115は、各カートリッジ内の半導体メモリ106の電源をオンする(電力を供給開始する)(S505)。読み書き部118は、イオン濃度の算出結果を記憶部116から取得し、各カートリッジの半導体メモリ106に対して書き込む(S506)。制御部115は、各カートリッジの半導体メモリ106の電源をオフする(電力供給を終了する)(S507)。
【0025】
図5:ステップS508)
次の検体が測定待ちの状態である場合は、ステップS501に戻って同じ手順により各イオン濃度を測定する。測定待ち検体がなくなれば、本フローチャートを終了する。
【0026】
<実施の形態1:まとめ>
本実施形態1に係るイオン濃度測定装置100は、イオン感応膜105が生成する電位変化を制御部115が取得するタイミングを除いた期間において、半導体メモリ106の電源をオンする。したがって、半導体メモリ106から生じる電気的ノイズや発熱により電位計測結果が受ける影響を抑制することができる。これにより、イオン選択型電極の利点を利用しつつ、計測精度を向上させることができる。
【0027】
イオン感応膜105は耐用回数があるので、ある程度の回数使用した後は交換する必要がある。カートリッジ101をイオン濃度測定装置100に対して着脱自在に構成しておくことにより、カートリッジ101ごと交換することができるので、便宜である。さらに交換時点においてカートリッジ101内の半導体メモリ106も回収できる。カートリッジ101内に半導体メモリ106を配置する構成は、その観点から有用である。他方で従来は、半導体メモリ106の近傍にイオン感応膜105が配置されていることに起因して電気的ノイズなどによる測定結果への影響が大きかった。本実施形態1によれば、カートリッジ101内に半導体メモリ106を配置する利点を利用しつつ、計測精度を向上させることができる。
【0028】
<実施の形態2>
図6は、実施形態2に係るイオン濃度測定装置100が備えるカートリッジ101の断面図である。本実施形態2において、カートリッジ101は、実施形態1で説明した構成に加えて、温度センサ125と温度制御デバイス124を収容している。その他構成は実施形態1と同様であるので、以下ではこれらに関連する差異点について主に説明する。
【0029】
温度センサ125は、イオン感応膜105の温度を測定するセンサである。温度センサ125は、例えば0℃〜50℃の範囲で±0.1℃の精度で温度を計測できることが望ましい。温度センサ125は、必ずしもイオン感応膜105と接触している必要はないが、少なくともイオン感応膜105の周辺温度を測定できる程度に、イオン感応膜105と近接していることが望ましい。
【0030】
温度制御デバイス124は、半導体メモリ106から生じた熱によって加熱されたイオン感応膜105を冷やすことにより、イオン濃度を正確に測定できる温度までイオン感応膜105を冷却するデバイスである。少なくともイオン感応膜105と熱的に接触している周辺部分を冷却できればよいので、必ずしもイオン感応膜105本体と直接接触している必要はない。例えばカートリッジ101に冷媒用の流路を温度制御デバイス124内に設け、カートリッジ101外から冷媒(例:水やオイルなど)を供給することにより、温度制御デバイス124を構成することができる。さらには、イオン感応膜105を適切な温度に加温するため、ペルチェ素子などの熱電素子を用いることもできる。冷却デバイスと加熱デバイスを併用してもよい。
【0031】
制御部115は、通信線104を介して、温度センサ125から計測結果を受け取り、温度センサ125/温度制御デバイス124に対する電力供給をオン/オフする。温度センサ125/温度制御デバイス124の動作も、半導体メモリ106と同様に電気的・熱的ノイズを生じさせるので、制御部115はイオン感応膜105による計測結果を受け取るタイミングを除いて、温度センサ125/温度制御デバイス124に対して電力を供給する。
【0032】
図7は、本実施形態2においてイオン濃度測定装置100が試料内のイオン濃度を測定する手順を説明するフローチャートである。イオン濃度測定装置100は、図5で説明したステップS501〜S503と並行して、ステップS701〜S704を実施する。その他は図5と同様であるので、以下ではステップS701〜S704について説明する。
【0033】
図7:ステップS701)
制御部115は、温度センサ125に対して電力供給を開始する。
【0034】
図7:ステップS702)
温度センサ125は、イオン感応膜105の周辺温度を計測開始する。制御部115はその計測結果を取得する。計測した温度が所定範囲内(すなわちイオン感応膜105が正確な計測結果を出力できる範囲内)であればステップS704へ進み、それ以外であればステップS703へ進む。本ステップにおける温度範囲は、必要な測定精度に応じて定める。例えばイオン感応膜105の標準測定温度±1℃の範囲内であることが望ましい。
【0035】
図7:ステップS703)
制御部115は、温度制御デバイス124に対して電力を供給することにより動作させて、イオン感応膜105の周辺温度を計測に適した範囲内(ステップS702と同じ範囲)に調整する。本ステップの後はステップS702に戻り同様の処理を繰り返す。
【0036】
図7:ステップS704)
制御部115は、温度センサ125(ステップS703を実施していればさらに温度制御デバイス124)に対する電力供給を停止する。
【0037】
<実施の形態2:まとめ>
本実施形態2に係るイオン濃度測定装置100は、温度制御デバイス124により、イオン感応膜105の周辺温度を、計測に適した温度に調整する。これにより、例えば半導体メモリ106の発熱量が多く、初回の検体測定時に発生した熱が次検体測定に影響する場合や、複数の検体を連続して測定する間に半導体メモリ106より発せられる熱が蓄積して温度が変動する場合などにおいて、測定結果に対して与える影響を低減することができる。
【0038】
<実施の形態3>
実施形態2において、温度センサ125の計測結果にしたがって、温度制御デバイス124がイオン感応膜105の周辺温度を調整することを説明した。温度センサ125の計測結果はこれ以外に用いることもできる。実施形態3ではその具体例について説明する。
【0039】
イオン感応膜105は一般に、温度に応じて異なる特性を有する。そこで例えばイオン感応膜105が生成する電位とイオン感応膜105の温度との間の対応関係を記述した特性データをあらかじめ記憶部116に格納しておき、制御部115はその特性データを参照することにより、内部電極102が出力する電位をイオン濃度に変換することが考えられる。例えばイオン感応膜105の温度に応じてスロープ値が変化する場合、その温度特性をあらかじめ特性データとして記憶しておき、基準電位と計測電位との間の電位差と温度センサ125による計測結果を用いてその特性データを参照することにより、イオン濃度を求めることができる。
【0040】
イオン感応膜105の周辺温度が高く計測に適していないとき、半導体メモリ106がさらに発熱すると、周辺温度をさらに計測適温から逸脱させてしまう。そこで温度センサ125の計測結果がイオン感応膜105の計測適温を超えている場合は、その温度が高いほど半導体メモリ106に対する書き込み速度を遅くすることが考えられる。書き込み速度を遅くすれば、半導体メモリ106からの発熱を抑制できるからである。
【0041】
書き込み速度を遅くした場合、ステップS504を次に実施するまでの間に書き込みが完了しない可能性がある。この場合は書き込み完了できなかった残データを記憶部116に一時保存しておき、ステップS506を次回実施するときその残データを改めて書き込むようにしてもよい。
【0042】
<実施の形態4>
実施形態1〜3においては、イオン感応膜105が生成する電位変化を制御部115が取得するタイミングを除いた期間において、半導体メモリ106の電源をオンし、電位変化を制御部115が取得するタイミングにおいて、半導体メモリ106の電源をオフする例を説明した。電位変化を制御部115が取得するタイミングにおいて、電位のノイズレベルを問題となりうる水準以下に抑制できる場合は、必ずしも半導体メモリ106の電源をオフする必要はない。例えば、半導体メモリ106や制御部115は、通常モードと待機モードを備えることができる。
【0043】
通常モードは、半導体メモリ106に供給する電力を通常とするモードである。即ち、供給電圧や動作周波数として定格値を採用し、半導体メモリ106やその制御部115の機能を制限なしに用いることにより、高い処理能力が得られる。待機モードとは、半導体メモリ106に供給する電力を抑制するモードである。即ち、供給電圧を低下させる、動作周波数を落とす、必要最小限の機能(例えば、後述のホットスタートに必要な機能)以外の機能を担う回路ブロックの動作を停止する、等の方法を単独あるいは組み合わせることで、消費電力を抑制し、ノイズの発生を少なくできる。尚、待機モードは、スリープモード、パワーセーブモード、アイドリングモード、低速モード、低電圧モード、一時休止モード、などと呼ばれることもある。
【0044】
待機モードから通常モードへ復帰する場合(ホットスタート、あるいはウォームスタートなどと呼ばれる)は、電源が完全にオフになった状態から通常モードへ立ち上がる場合(コールドスタートなどと呼ばれる)と比較して、迅速に立ち上がることができる。これは、待機モードにおいては、通常モードが起動した状態を形作る少なくとも一部(または全部)の情報を静的なメモリやレジスタ等に保持することにより、初期化工程の一部または全部を省略できるためである。待機モードにおける供給電圧や動作周波数、機能させる回路ブロックの範囲などを適切に選択した上で、電位変化を制御部115が取得するタイミングにおいて待機モードを採用することにより、半導体メモリ106/通信線104/読み書き部118が発生する電気的ノイズや発熱を抑制し、電位計測結果が受ける影響も抑制することができる、という効果がある。
【0045】
電位変化を制御部115が取得するタイミングにおいて半導体メモリ106の電源を完全にオフする場合と比較して、待機モードを採用することにより、半導体メモリに対して読み書き部118がイオン濃度の算出結果を書き込む(S506)際、(時間のかかるコールドスタートの代わりに)迅速なホットスタート工程を採用できるため、起動が迅速で時間効率が高い、という効果もある。もちろん、待機モードを併用する場合は、全工程を通して通常モードで動作させる場合と比較して、消費電力が少ないという効果もある。
【0046】
実施形態1〜3に記載した、電位変化を制御部115が取得するタイミングにおいて、半導体メモリ106の電源をオフする方法と、本実施形態4における待機モードをあわせて、広い意味での待機モードとみなすこともできる。この場合、電源をオフする方法は、広い意味での待機モードの一つの極端な例と考えることができる。なぜなら、電源をオフすることは、半導体メモリ106に供給する電力を極限まで抑制し、換言すると供給電力をゼロにすることに他ならないからである。
【0047】
<本発明の変形例について>
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0048】
以上の実施形態においては、イオン感応膜105と内部電極102を内部ゲル107によって電気的に接続する例を説明した。これに代えて、内部ゲル107を用いない固体電極と呼称される技術を用いてもよい。この場合、内部ゲル107の代わりに炭素繊維、銀、白金、金、鉄などの金属、イオン液体などの導電性材料を用いて、イオン感応膜105と内部電極102との間を導通させる。
【0049】
以上の実施形態においては、検体を測定するごとに半導体メモリ106に対して電力を供給してデータを書き込む例を説明したが、ステップS504以外のタイミングであればその他の期間においてこれらを実施してもよい。例えばイオン濃度測定装置100を起動するときや終了するときにおいて、記憶部116が保持しているデータをまとめて書き込んでもよい。
【0050】
実施形態2において、カートリッジ101のなかに温度センサ125と温度制御デバイス124を収容する例を説明したが、これは温度制御のためにはイオン感応膜105の近傍にこれらデバイスを配置することが望ましいからである。同等の機能を実現できるのであれば、カートリッジ101の外部において、イオン濃度測定装置100の構成要素として温度センサ125と温度制御デバイス124を配置してもよい。
【0051】
半導体メモリ106に対して書き込むデータとしては、イオン濃度の算出結果の他に、カートリッジ101を回収した後に分析する際に有用なデータを書きこむことができる。例えば以下のような項目が考えられる:(a)制御部115がイオン濃度を算出した日時またはその結果を書き込んだ日時;(b)イオン感応膜105またはカートリッジ101の識別子(製造IDなど);(c)イオン感応膜105またはカートリッジ101の製造日;(d)イオン感応膜105またはカートリッジ101の有効期限;(e)カートリッジ101に対するキャリブレーション工程において制御部115がイオン濃度を算出した結果;(f)制御部115が算出したイオン濃度が基準範囲内に収まっていなかったことを示すアラーム履歴(アラーム発生日時などを含む)。
【0052】
制御部115と読み書き部118は、これらの機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、これらの機能を実装したソフトウェアを演算装置が実行することにより構成することもできる。記憶部116は、例えばハードディスクデバイスなどの記憶装置によって構成することができる。
【符号の説明】
【0053】
100:イオン濃度測定装置
101:カートリッジ
102:内部電極
103:流路
104:通信線
105:イオン感応膜
106:半導体メモリ
107:内部ゲル
108:希釈槽
109:試料分注機構
110:希釈液ノズル
111:内部標準液ノズル
112:シッパノズル
113:電極設置部
114:電位計測部
115:制御部
116:記憶部
117:出力部
118:読み書き部
119:ポンプ
120:Na検出カートリッジ
121:K検出カートリッジ
122:Cl検出カートリッジ
123:基準電位カートリッジ
124:温度制御デバイス
125:温度センサ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7

【手続補正書】
【提出日】2019年12月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶液に含まれるイオンの濃度を測定するイオン濃度測定装置であって、
前記濃度に応じて第1電位を生成するイオン検出素子、
前記第1電位を出力する第1電極、
データを記憶するメモリ、
前記メモリに対してデータを書き込みまたは前記メモリからデータを読み取るリーダライタ、
前記第1電位を用いて前記濃度を算出する制御部、
を備え、
前記イオン検出素子と前記メモリは、第1カートリッジの中に収容されており、
前記メモリは、通常の電力が供給される通常モードと、電力の供給が抑制される待機モードを備え、
前記制御部は、前記第1電極が出力する前記第1電位に対応する電位値を前記制御部が取得する電位計測期間を除いた期間であるメモリアクセス期間において、前記メモリを通常モードに設定し、
前記制御部は、前記メモリアクセス期間が完了すると、前記メモリを待機モードに設定し、
前記イオン濃度測定装置はさらに、
前記イオン検出素子の周辺温度を測定する温度センサ、
前記温度センサによる検出結果にしたがって前記イオン検出素子の周辺温度を調整する温度制御デバイス、
を備え、
前記制御部は、前記温度センサが検出した前記イオン検出素子の周辺温度が高いほど、前記メモリに対する書込速度を下げることにより、前記メモリに対してデータを書き込むときにおける前記メモリの発熱量を抑制する
ことを特徴とするイオン濃度測定装置。
【請求項2】
請求項1に記載のイオン濃度測定装置において、
前記制御部は、前記待機モードにおいて、前記メモリに対する電力供給を遮断することを特徴とするイオン濃度測定装置。
【請求項3】
(削除)
【請求項4】
前記制御部は、前記電位計測期間を除いた温度制御期間において、前記温度センサと前記温度制御デバイスに対して電力を供給し、
前記制御部は、前記温度制御期間が完了すると、前記温度センサと前記温度制御デバイスに対する電力供給を遮断する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項5】
前記リーダライタは、前記メモリに対して、
前記濃度の算出結果、
前記濃度を算出した日時、
前記イオン検出素子の識別子、
前記イオン検出素子の製造日、
前記イオン検出素子の有効期限、
前記イオン検出素子のキャリブレーション工程における前記濃度の算出結果、
前記濃度の算出結果が基準範囲内に収まっていなかったことを示すアラーム履歴、
のうち少なくともいずれかを書き込む
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項6】
前記イオン濃度測定装置はさらに、前記イオン検出素子が生成する電位と前記イオン検出素子の温度との間の対応関係を記述した特性データを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記温度センサによる検出結果を用いて前記特性データを参照することにより、前記濃度を算出する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項7】
(削除)
【請求項8】
前記制御部は、前記メモリアクセス期間において前記メモリに対してデータを書込完了することができなかった場合は、その書き込むことができなかったデータを一時的に保持しておき、次に前記メモリアクセス期間が到来したときその書き込むことができなかったデータを前記メモリに対して書き込む
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項9】
前記温度センサと前記温度制御デバイスは、前記第1カートリッジのなかに収容されている
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項10】
前記第1カートリッジはさらに、前記イオン検出素子および前記第1電極と電気的に接触したゲルを収容しており、
前記第1カートリッジはさらに、前記溶液を流通させて前記イオン検出素子と流体接触させる貫通穴を有する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項11】
前記第1カートリッジは、前記イオン濃度測定装置に対して着脱自在に構成されている
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項12】
前記イオン濃度測定装置はさらに、
第2電位を出力する第2電極を収容した第2カートリッジ、
前記第1電位と前記第2電位との間の電位差を測定する電位計測部、
を備え、
前記制御部は、前記電位差を用いて前記濃度を算出する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【請求項13】
前記イオン濃度測定装置はさらに、
Naイオンの濃度に応じて電位を生成するNaイオン検出素子を収容したNaイオン検出カートリッジ、
Kイオンの濃度に応じて電位を生成するKイオン検出素子を収容したKイオン検出カートリッジ、
Clイオンの濃度に応じて電位を生成するClイオン検出素子を収容したClイオン検出カートリッジ、
を備えることを特徴とする請求項1記載のイオン濃度測定装置。
【国際調査報告】