專(zhuān)利名稱(chēng)：均化·反應(yīng)完成的判定方法以及使用該方法的溶液濃度測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)定溶解于被測(cè)液中的溶質(zhì)例如蛋白質(zhì)的濃度的溶液濃度測(cè)定方法以及溶液濃度測(cè)定裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明將試劑液混合到含有特定成分的被測(cè)液中，使只起因于特定成分的上述被測(cè)液的光學(xué)特性發(fā)生變化，由此測(cè)定該特定成分的濃度。特別是，將被測(cè)液與試劑液混合，使蛋白質(zhì)成分凝集，通過(guò)檢測(cè)透過(guò)注入后的被測(cè)液的光的減少和/或傳導(dǎo)進(jìn)被測(cè)液時(shí)發(fā)生的散射光強(qiáng)度的增加，來(lái)測(cè)定該蛋白質(zhì)成分的濃度。
本發(fā)明通過(guò)使混合液的透射光強(qiáng)度、散射光強(qiáng)度與混合后的時(shí)間的關(guān)系滿(mǎn)足規(guī)定的條件，來(lái)判定被測(cè)液與試劑液已充分?jǐn)嚢柚辆鶆颉Ｓ纱丝赏瑫r(shí)判定被測(cè)液與試劑液的反應(yīng)已完成。這樣，通過(guò)判定均化和反應(yīng)的完成，可以充分且必要地設(shè)定測(cè)定時(shí)間，縮短測(cè)定時(shí)間。特別是，在不控制被測(cè)液與試劑液的混合液的溫度時(shí)，通過(guò)充分且必要的測(cè)定時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性，獲得實(shí)用性高的溶液濃度的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的溶液濃度測(cè)定方法中，是將被測(cè)液與試劑液以規(guī)定容量比混合，通過(guò)充分?jǐn)嚢柚辆瘉?lái)制備混合液。然后以規(guī)定溫度將該混合液混合，在經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間時(shí)測(cè)定該混合液的光學(xué)特性，由此確定濃度。其中，在利用酶促反應(yīng)和抗原抗體反應(yīng)等的生化反應(yīng)來(lái)測(cè)定特定成分的濃度的方法中，大多將規(guī)定溫度設(shè)定為生物體溫度附近的37℃。并且大多將規(guī)定時(shí)間設(shè)定為反應(yīng)足夠完成的時(shí)間。當(dāng)然，由于反應(yīng)速度與溫度和濃度等相關(guān)，因此在規(guī)定溫度下，會(huì)相對(duì)于被測(cè)樣品所顯示的濃度，設(shè)定足夠完成反應(yīng)的時(shí)間。
這樣，一直以來(lái)都是在充分?jǐn)嚢柚辆?，在反?yīng)確實(shí)充分地完成的條件下測(cè)定光學(xué)特性。即相對(duì)于均化和反應(yīng)完成設(shè)定了充分的條件。
另外，傳統(tǒng)的溶液濃度測(cè)定裝置中，將被測(cè)液置于具有光可傳導(dǎo)進(jìn)被測(cè)液中的結(jié)構(gòu)的樣品皿中。該樣品皿為玻璃的長(zhǎng)方體，透射面透明。因此，光可以傳導(dǎo)進(jìn)被測(cè)樣品中。將被測(cè)液和試劑液導(dǎo)入樣品皿并混合時(shí)，要將樣品皿從用于測(cè)定光學(xué)特性的光學(xué)系統(tǒng)中取下，進(jìn)行如下操作。
通常，該樣品皿的上部開(kāi)放，通過(guò)滴管、安全移液管或注射器等由該上部導(dǎo)入規(guī)定容量的被測(cè)液。接著，將規(guī)定容量的試劑液混合，使被測(cè)液與試劑的容量比一定。然后，在樣品皿中用攪拌棒或攪拌器等進(jìn)行攪拌，直至充分均化。通過(guò)恒溫水槽等使每個(gè)樣品皿保持在規(guī)定的溫度，接著經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，將樣品皿重新設(shè)置于光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，測(cè)定樣品皿中的混合液的光學(xué)特性。
但是，傳統(tǒng)的溶液濃度測(cè)定方法步驟數(shù)多，使得傳統(tǒng)的溶液濃度測(cè)定裝置的規(guī)模變大。并且還有測(cè)定時(shí)間增長(zhǎng)的問(wèn)題。因此，希望開(kāi)發(fā)不使用恒溫水槽等，具有簡(jiǎn)單構(gòu)成的溶液濃度測(cè)定裝置，以及容易實(shí)施自動(dòng)化的溶液濃度測(cè)定方法。
另外，經(jīng)過(guò)取出、裝入樣品皿的步驟，使得光學(xué)系統(tǒng)的位置發(fā)生微妙變化，測(cè)定結(jié)果容易產(chǎn)生誤差。并且由于需要復(fù)雜的操作，還容易發(fā)生誤操作等，可靠性變差。
本發(fā)明考慮到上述問(wèn)題，其目的在于提供可靠性高、容易實(shí)施自動(dòng)化的溶液濃度測(cè)定方法；以及可靠性高，容易實(shí)施自動(dòng)化且小型的溶液濃度測(cè)定裝置。本發(fā)明進(jìn)一步提供使至均化和反應(yīng)完成所必需的時(shí)間為最小限度，可縮短測(cè)定時(shí)間的溶液濃度測(cè)定方法和溶液濃度測(cè)定裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及均化·反應(yīng)完成的判定方法，其特征在于包括下述步驟(1)將被測(cè)液和試劑液混合，獲得混合液的步驟；(2)間斷性地多次或連續(xù)地測(cè)定混合后的上述混合液的光學(xué)特性的步驟；(3)求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定以后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系的步驟；以及(4)根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。步驟(1)-(4)按照所標(biāo)順序進(jìn)行。
在該均化·反應(yīng)完成的方法中，優(yōu)選上述步驟(3)是求出dS1/dt(S1為所得光學(xué)特性的測(cè)定值，T為混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間)的步驟；上述步驟(4)是dS1/dt在規(guī)定范圍R1內(nèi)的狀態(tài)連續(xù)地持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T1或以上時(shí)，判定上述被測(cè)液和上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
還優(yōu)選上述步驟(3)是求出(dS1/dt)/S1(S1為所得光學(xué)特性的測(cè)定值，T為混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間)的步驟；上述步驟(4)是(dS1/dt)/S1在規(guī)定范圍R2內(nèi)的狀態(tài)連續(xù)地持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T2或以上時(shí)，判定上述被測(cè)液和上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合、和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
本發(fā)明還涉及均化·反應(yīng)完成的判定方法，其特征在于含有下述步驟(1)將被測(cè)液和試劑液混合，獲得混合液的步驟；(2)連續(xù)地測(cè)定上述被測(cè)液和上述混合液的光學(xué)特性，或至少測(cè)定一次上述被測(cè)液的光學(xué)特性，且間斷性地多次測(cè)定混合后上述混合液的光學(xué)特性；(3)求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系的步驟；以及(4)根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。步驟(1)-(4)按照所標(biāo)順序進(jìn)行。
在該均化·反應(yīng)完成的方法中，優(yōu)選上述步驟(3)是求出(dS1/dt)/(S1-S0)(S0為上述被測(cè)液的光學(xué)特性的測(cè)定值，S1為上述混合液的光學(xué)特性的測(cè)定值，T為混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間)的步驟；上述步驟(4)是(dS1/dt)/(S1-S0)在規(guī)定范圍R3內(nèi)的狀態(tài)連續(xù)地持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T3或以上時(shí)，判定上述被測(cè)液和上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合、和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
本發(fā)明還涉及溶濃度測(cè)定方法，其特征在于根據(jù)上述均化·反應(yīng)完成的判定方法判定上述被測(cè)液與上述試劑液的混合已均化和/或反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成，然后根據(jù)測(cè)定值S1或測(cè)定值S0和S1確定上述被測(cè)液中的特定成分的濃度。
優(yōu)選該溶液濃度測(cè)定方法包含下述步驟在判定上述被測(cè)液與上述試劑液的混合已均化和/或反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成，然后再將其它試劑液與上述被測(cè)液混合的步驟。
這種情況下，優(yōu)選在判定上述被測(cè)液與上述試劑液的混合已均化和/或反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成后，在經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T4的時(shí)刻再將其它試劑液與上述被測(cè)液混合，且在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間T4以前測(cè)定上述混合液的光學(xué)特性。
本發(fā)明還涉及溶液濃度測(cè)定裝置，其特征在于具備如下單元向被測(cè)液照射光的光源；放有上述被測(cè)液的樣品皿；檢測(cè)透射上述被測(cè)液的光的光傳感器1和/或檢測(cè)上述光傳導(dǎo)進(jìn)上述被測(cè)液中時(shí)發(fā)生的散射光的光傳感器2；分析上述光傳感器1和上述光傳感器2的輸出信號(hào)的計(jì)算機(jī)；其中上述計(jì)算機(jī)根據(jù)上述溶液濃度測(cè)定方法，分析上述光傳感器1和/或上述光傳感器2的輸出信號(hào)，計(jì)算上述被測(cè)液的濃度。
即，上述計(jì)算機(jī)具有如下控制方法間斷性地多次或連續(xù)地測(cè)定混合被測(cè)液和試劑液而得到的上述混合液的光學(xué)特性，求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系，并根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成，根據(jù)上述測(cè)定值確定上述被測(cè)液中的特定成分的濃度。
上述計(jì)算機(jī)的控制方法可以是連續(xù)地測(cè)定上述被測(cè)液和上述混合液的光學(xué)特性，或至少測(cè)定一次上述被測(cè)液的光學(xué)特性，且間斷地多次測(cè)定混合后的上述混合液的光學(xué)特性。
進(jìn)一步優(yōu)選上述溶液濃度測(cè)定裝置具備通過(guò)將試劑液注入上述樣品皿的上述被測(cè)液中進(jìn)行混合的注入器，通過(guò)上述計(jì)算機(jī)或上述控制方法控制上述注入器。
在該溶液濃度測(cè)定裝置中，優(yōu)選使用上述光源測(cè)定上述被測(cè)液的光學(xué)特性，并測(cè)定被測(cè)液中的特定物質(zhì)的濃度。
還優(yōu)選通過(guò)注入試劑液而產(chǎn)生的力學(xué)效果進(jìn)行攪拌。
在上述均化·反應(yīng)完成的判定方法、溶液濃度測(cè)定方法和溶液濃度測(cè)定裝置中，進(jìn)一步優(yōu)選當(dāng)測(cè)定開(kāi)始之后在規(guī)定時(shí)間T1內(nèi)未判定均化和/或反應(yīng)完成時(shí)，則將該測(cè)定視為無(wú)效。
上述被測(cè)液中的上述被分析物質(zhì)的濃度為可顯示的最低濃度時(shí)，設(shè)定開(kāi)始測(cè)定后至通過(guò)上述均化·反應(yīng)完成的判定方法判定已均化或反應(yīng)已完成所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為T(mén)5，則優(yōu)選上述規(guī)定時(shí)間T滿(mǎn)足T≥T5。
優(yōu)選與上述被分析物質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)是與上述被分析物質(zhì)產(chǎn)生特異性結(jié)合反應(yīng)的抗體，來(lái)自該特異性結(jié)合反應(yīng)而產(chǎn)生的光學(xué)特性相關(guān)信號(hào)是上述混合液的濁度。
進(jìn)一步優(yōu)選上述被分析物質(zhì)為人白蛋白。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案1的溶液濃度測(cè)定裝置的俯視圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方案1的溶液濃度測(cè)定裝置的局部剖開(kāi)的側(cè)視圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方案3中光傳感器5的輸出信號(hào)隨時(shí)間變化的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1中光傳感器5的輸出信號(hào)的微分信號(hào)的時(shí)間變化率的圖。
圖5是將圖4中縱軸0附近放大而得到的圖。
圖6是將圖4中縱軸0或以上的部分放大、且將橫軸14.5-16.5秒附近的部分放大而得到的圖。
圖7是將圖4中縱軸0附近放大、將橫軸17-20秒附近的部分放大而得到的圖。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方案2的溶液濃度測(cè)定裝置的俯視圖。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施方案2的溶液濃度測(cè)定裝置的局部剖開(kāi)的側(cè)視圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方案2中光傳感器12的輸出信號(hào)隨時(shí)間變化的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方案2中光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)的時(shí)間變化率的圖。
圖12是將圖11中縱軸0附近的部分放大、將橫軸60-200秒附近的部分放大而得到的圖。
圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方案3中光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)除以輸出信號(hào)的值的圖。
圖14是將圖13中縱軸0附近的部分放大、將橫軸60-200秒附近的部分放大而得到的圖。
圖15是將圖12的縱軸以對(duì)數(shù)表示的圖。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方案2-3中使用的光傳感器12的輸出信號(hào)與蛋白質(zhì)濃度的相關(guān)性的圖。
圖17是本發(fā)明的實(shí)施方案5的溶液濃度測(cè)定裝置的俯視圖。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方案5中的光傳感器12的輸出信號(hào)隨時(shí)間變化的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明涉及溶液濃度測(cè)定方法，該方法是將含有被分析物質(zhì)的被測(cè)液和含有與上述被分析物質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)的試劑液混合，通過(guò)檢測(cè)來(lái)自該反應(yīng)產(chǎn)生的光學(xué)特性相關(guān)的信號(hào)，來(lái)對(duì)上述被分析物質(zhì)進(jìn)行定性或定量。
本發(fā)明涉及均化·反應(yīng)完成的判定方法，其特征在于包含下述步驟(1)將被測(cè)液和試劑液混合，獲得混合液的步驟；(2)間斷性地多次或連續(xù)地測(cè)定混合后上述混合液的光學(xué)特性的步驟，或連續(xù)地測(cè)定上述被測(cè)液和上述混合液的光學(xué)特性，或至少測(cè)定一次上述被測(cè)液的光學(xué)特性，且間斷性地多次測(cè)定混合后上述混合液的光學(xué)特性的步驟；(3)求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系的步驟；以及(4)根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
本發(fā)明還提供使用該均化·反應(yīng)完成的判定方法的溶液濃度測(cè)定方法和溶液濃度測(cè)定裝置。
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施方案1通過(guò)圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案1進(jìn)行如下詳述。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案1的溶液濃度測(cè)定裝置的俯視圖，圖2是本發(fā)明的實(shí)施方案1的溶液濃度測(cè)定裝置的局部剖開(kāi)的側(cè)視圖。圖1和圖2中，樣品皿1的骨架部分由上部具有開(kāi)放的開(kāi)口部的長(zhǎng)方體狀鋁制容器構(gòu)成。樣品皿1的一對(duì)側(cè)面嵌入光學(xué)窗-玻璃板，形成光路，光可以透射到樣品皿1中存放的被測(cè)液(或被測(cè)液與試劑液的混合液)中。圖1中，該樣品皿1內(nèi)沿光傳導(dǎo)方向的距離-光學(xué)窗間的距離(光路長(zhǎng))以A表示，與樣品皿1內(nèi)的光傳導(dǎo)方向垂直方向的距離以B表示。本實(shí)施方案中，以A為0.8cm、B為0.4cm的情形為代表說(shuō)明本發(fā)明。
如圖1所示，在樣品皿1沒(méi)有光學(xué)窗的側(cè)面端部設(shè)置有注入口2，注入口2的內(nèi)徑(直徑)為0.1cm。如圖2所示，該注入口2的截面中心位于距樣品皿1的底面的距離為x，距光學(xué)窗的距離為z的位置。注入方向10與光學(xué)窗的面平行，與光的傳導(dǎo)方向垂直。本實(shí)施方案中，以x為0.4cm，z為0.1cm的情形為代表說(shuō)明本發(fā)明。
作為光源的半導(dǎo)體激光模塊3將顯示波長(zhǎng)為780nm、強(qiáng)度3.0mW、光束直徑0.2cm的準(zhǔn)直光4投射到樣品皿1內(nèi)的被測(cè)液中。該準(zhǔn)直光4的光軸與樣品皿1的底面平行，位于距底面0.4cm的位置。因此，光軸和注入口2位于距底面相同高度的位置，由注入口2的截面中心向注入方向10延伸的注入軸與準(zhǔn)直光4的光軸在上述樣品皿1內(nèi)的溶液中有交點(diǎn)。
光傳感器5是探測(cè)透射到被測(cè)液的光的光傳感器。泵6將試劑液由注入口2注入到樣品皿1中的被測(cè)液中。計(jì)算機(jī)7對(duì)光傳感器5的輸出信號(hào)進(jìn)行分析，控制泵6。箭頭符號(hào)8示意地表示由注入口2注入試劑液時(shí)，樣品皿1內(nèi)產(chǎn)生的漩渦的方向。另外，被測(cè)液的液面9的最底部位于距樣品皿1的底面高h(yuǎn)的位置。本發(fā)明中，將液面定義為與液面9的最下部相接、與水平面平行的面。根據(jù)該定義，本實(shí)施方案中，注入方向與液面平行。
該樣品皿1中，內(nèi)壁的角具有弧度r。即樣品皿1內(nèi)的角不是精密的直角。因此h＝0.8cm時(shí)，樣品皿1內(nèi)存有約0.25ml的被測(cè)液。
本實(shí)施方案中，將平均直徑為20nm的聚丙烯微粒均勻地分散于純水中，所得分散液作為被測(cè)液，將該被測(cè)液填充到樣品皿1內(nèi)。該被測(cè)液整體均勻地混濁。
首先，對(duì)向該被測(cè)液注入純水時(shí)的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明。該聚丙烯微粒的比重接近于純水，粒徑也小，因此在實(shí)施本發(fā)明的方法的時(shí)間內(nèi)，該微粒一旦在純水中充分均勻地分散，則不會(huì)發(fā)生分離和沉淀等現(xiàn)象。但是，在攪拌不足、未均勻地分散的情況下，則會(huì)發(fā)生這些現(xiàn)象。
向該被測(cè)液中注入純水，則聚丙烯微粒整體擴(kuò)散，聚丙烯微粒的濃度降低。被測(cè)液整體的渾濁程度即濁度降低。通過(guò)光傳感器5的輸出信號(hào)測(cè)定該濁度，以此作為透射光強(qiáng)度。
這樣，含有微粒的液體的擴(kuò)散所導(dǎo)致的混濁的變化并不與化學(xué)反應(yīng)相關(guān)。因此，被測(cè)液整體的濁度只與聚丙烯微粒的擴(kuò)散程度有關(guān)，無(wú)需去考慮反應(yīng)速度。即，濁度穩(wěn)定在某一值，則意味著微粒在液體整體中充分?jǐn)U散、均勻分散。
由此可知將含有微粒的液體作為試劑液，與被測(cè)液混合，觀測(cè)其濁度，則可方便地用于驗(yàn)證攪拌的效果。本實(shí)施方案中，只將本發(fā)明的由攪拌判定均化的結(jié)果取出，簡(jiǎn)化本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方案的操作如下進(jìn)行。
首先，將上述含有聚丙烯微粒的被測(cè)液導(dǎo)入樣品皿1。此時(shí)，導(dǎo)入的被測(cè)液的容量為0.25ml。使計(jì)算機(jī)7開(kāi)始測(cè)定(記錄)光傳感器5的輸出信號(hào)。導(dǎo)入后開(kāi)始測(cè)定后，光傳感器5的輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化如圖3所示。
圖3中，將開(kāi)始測(cè)定輸出信號(hào)后的經(jīng)過(guò)時(shí)間表示在橫軸，將光傳感器5的輸出信號(hào)表示在橫軸。在經(jīng)過(guò)10秒的時(shí)刻，計(jì)算機(jī)7控制泵6，將純水由注入口注入2秒。這樣，注入純水時(shí)光傳感器5的輸出信號(hào)的變化用圖3的實(shí)線表示。圖3中，a表示注入0.1ml的純水、b表示注入0.07ml的純水、c表示注入0.05ml的純水、d表示注入0.03ml的純水時(shí)光傳感器5的輸出信號(hào)的變化。
該圖中，由開(kāi)始注入純水的時(shí)刻起，即開(kāi)始記錄后經(jīng)過(guò)10秒時(shí)起的2-3秒間，所注入的純水流束本身進(jìn)入準(zhǔn)直光4的光路。因此，透射光的強(qiáng)度和傳導(dǎo)方向散亂，光傳感器5的輸出信號(hào)劇烈變化。圖3中，該變化的振幅用斜影線區(qū)域表示，輸出信號(hào)在0.6-1.4V之間變化。注入的純水的體積即使相同，變化的經(jīng)過(guò)也不會(huì)重現(xiàn)，變化的振幅以該區(qū)域表示。聚丙烯顆粒的濃度隨純水的注入量而降低，因此濁度也隨著注入量降低。
純水的注入量為0.1ml、0.07ml和0.05ml時(shí)，分別如圖3的實(shí)線a、b和c所示，表示了對(duì)應(yīng)于各注入量的輸出信號(hào)，輸出信號(hào)本身也穩(wěn)定。這是由于通過(guò)注入純水，被測(cè)液內(nèi)產(chǎn)生漩渦，可使被測(cè)液和純水的混合液攪拌至充分均勻，即使目視也可確認(rèn)已均化。而注入量為0.03ml時(shí)，如圖3的實(shí)線d所示，輸出信號(hào)不穩(wěn)定。這是由于被測(cè)液與純水的混合液的攪拌不夠，未能攪拌至均勻，即使目視也可驗(yàn)證聚丙烯微粒的濃度不均。
如上所述，實(shí)線a-c表示被測(cè)液與純水的混合液攪拌至充分均勻的情形，實(shí)線d表示上述混合液未能攪拌至均勻的情形。
其中，由光傳感器5的輸出信號(hào)測(cè)定被測(cè)液的濁度等光學(xué)特性時(shí)，原來(lái)要等待被認(rèn)為光傳感器5的輸出信號(hào)充分穩(wěn)定了的時(shí)間，經(jīng)過(guò)該時(shí)間后再對(duì)光傳感器5的輸出信號(hào)進(jìn)行分析。例如，采用開(kāi)始記錄后經(jīng)過(guò)60秒的時(shí)刻的光傳感器5的輸出信號(hào)。但是，如果是本發(fā)明中實(shí)線d所示的情形，由于混合液未均化，因此不能測(cè)定正確的光學(xué)特性。因此需要通過(guò)目視等另行確認(rèn)是否均化。
以下對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的方法是相對(duì)于如上所述的現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)混合液的光學(xué)特性、即光傳感器5的輸出信號(hào)，對(duì)混合液是否充分?jǐn)嚢?、即混合液是否均勻進(jìn)行判定。簡(jiǎn)單地說(shuō)，該方法通過(guò)將由開(kāi)始測(cè)定至出結(jié)果的待機(jī)時(shí)間進(jìn)行充分且必要的設(shè)定，可縮短測(cè)定時(shí)間。
首先，預(yù)先設(shè)定實(shí)施測(cè)定的最長(zhǎng)時(shí)間。這相當(dāng)于開(kāi)始測(cè)定后，至出結(jié)果的最長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間，超過(guò)該最長(zhǎng)時(shí)間，則測(cè)定無(wú)效。將該預(yù)先設(shè)定的時(shí)間作為規(guī)定時(shí)間T。
該方法中，在規(guī)定時(shí)間T以?xún)?nèi)，光傳感器5的輸出信號(hào)S1在每單位時(shí)間的變化量、即微分信號(hào)dS1/dt在規(guī)定范圍R1內(nèi)，該狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T1，則判定為均化。
具體來(lái)說(shuō)，在開(kāi)始測(cè)定后的規(guī)定時(shí)間T(60秒)以?xún)?nèi)，dS1/dt[V/S]在式(1)-5×10-4≤dS1/dt≤5×10-4(1)所示的規(guī)定范圍R1內(nèi)，該狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T1(1.5秒)或以上時(shí)，則判定混合液已均化。如果不明確設(shè)定該相當(dāng)于最長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間的規(guī)定時(shí)間T，則即使攪拌不充分，未被均化，特別是即使純水區(qū)和微粒液區(qū)分離等時(shí)，也有可能誤判為微分信號(hào)dS1/dt在規(guī)定范圍R1內(nèi)經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T1，混合液已均化。
圖4表示光傳感器5的輸出信號(hào)的微分信號(hào)。圖3的實(shí)線a-d分別相當(dāng)于圖4的實(shí)線a-c和虛線d所表示的信號(hào)強(qiáng)度的微分值(dS/dt)。圖4與圖3相同，開(kāi)始注入純水后經(jīng)過(guò)了10秒的時(shí)刻起的約2秒以上的期間，所注入的純水的流束本身進(jìn)入準(zhǔn)直光4的光路。因此透射光的強(qiáng)度和傳導(dǎo)方向散亂，光傳感器5的輸出信號(hào)的微分信號(hào)劇烈變化。圖4中，可見(jiàn)實(shí)線a-c重疊。其中，將圖4的縱軸0附近放大，制成圖(圖5)。由圖5可知，實(shí)線a-c逐漸接近于0，虛線d在負(fù)值一側(cè)大幅振蕩，獲得了最小值。圖5中也可見(jiàn)實(shí)線a-c重疊。
圖6表示將圖4中縱軸0或以上的部分放大，將橫軸14.5-16.5秒的部分放大的圖。圖6中，▲對(duì)應(yīng)a，■對(duì)應(yīng)b，●對(duì)應(yīng)c。由圖6可知，a-c逐漸接近于0。
其中，如下發(fā)現(xiàn)了作為上述均化判定的條件，在開(kāi)始測(cè)定后的規(guī)定時(shí)間T(60秒)以?xún)?nèi)，光傳感器5的輸出信號(hào)的微分信號(hào)dS1/dt以在式(1)所示的規(guī)定范圍R1內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T1(1.5秒)或以上的時(shí)段。
光傳感器5的輸出信號(hào)的微分信號(hào)dS1/dt為5×10-4[V/S]或以下時(shí)，是a經(jīng)過(guò)14.79秒以后，b經(jīng)過(guò)14.88秒以后，c經(jīng)過(guò)14.92秒以后。這以后，a-c逐漸接近于0，因此微分信號(hào)處于式(1)所示的規(guī)定范圍R1。
因此，圖6中，如果由微分信號(hào)dS/dt進(jìn)入式(1)所示的規(guī)定范圍R1內(nèi)時(shí)起經(jīng)過(guò)了1.5秒后的時(shí)刻在由開(kāi)始測(cè)定的規(guī)定時(shí)間(T＝60秒)以?xún)?nèi)，則在經(jīng)過(guò)了15秒的時(shí)刻可判定混合液已均化。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于a可在經(jīng)過(guò)了16.29秒的時(shí)刻判定已均化；對(duì)于b可在經(jīng)過(guò)了16.38秒的時(shí)刻判定已均化；對(duì)于c可在經(jīng)過(guò)了16.42秒的時(shí)刻判定已均化。
而圖4中，將縱軸在0附近放大，并放大經(jīng)過(guò)17-20秒時(shí)的橫軸，制成圖(圖7)。如圖7所示，光傳感器5的輸出信號(hào)的微分信號(hào)dS1/dt在式(1)所示的規(guī)定范圍R1內(nèi)時(shí)，是在經(jīng)過(guò)了17.69秒的時(shí)刻到經(jīng)過(guò)了18.71秒的時(shí)刻。這種情況下，微分信號(hào)在R1內(nèi)的狀態(tài)只持續(xù)了1.02秒(＝18.71-17.69)，因此不能判定混合液已均化。由圖2可知由于在至少經(jīng)過(guò)了開(kāi)始測(cè)定后的規(guī)定時(shí)間(T＝60秒)時(shí)之前，微分信號(hào)未進(jìn)入范圍R1內(nèi)，因此判定d的混合液未均化。通過(guò)使用這樣的判定條件，可以確實(shí)判定混合液是否充分?jǐn)嚢?、均化?br> 其中，當(dāng)由光傳感器5的輸出信號(hào)測(cè)定被測(cè)液的濁度等光學(xué)特性時(shí)，如上所述，只要對(duì)判定為已均化的時(shí)刻的光傳感器5的輸出信號(hào)進(jìn)行分析即可。即，對(duì)于a使用經(jīng)過(guò)16.29秒的時(shí)刻的光傳感器5的輸出信號(hào)，對(duì)于b使用經(jīng)過(guò)16.38秒的時(shí)刻的光傳感器5的輸出信號(hào)。對(duì)于c使用經(jīng)過(guò)16.42秒的時(shí)刻的光傳感器5的輸出信號(hào)即可。由此可確保精度，且可以以充分且必要的測(cè)定時(shí)間測(cè)定光學(xué)特性，可縮短測(cè)定時(shí)間。還可避免因均化不充分而產(chǎn)生的誤動(dòng)作。
當(dāng)然，均化的判定條件并不限于上述條件。即，T、T1和式(1)所示的規(guī)定范圍R1可根據(jù)微粒的大小、密度、注入速度、光學(xué)系統(tǒng)的配置、所要求的精度、測(cè)定時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)曲線等各種條件適當(dāng)設(shè)定。另外，計(jì)算被測(cè)液中特定成分的濃度時(shí)，計(jì)算機(jī)7參照預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)判定為均化時(shí)的光傳感器5的輸出信號(hào)計(jì)算被測(cè)液的濃度。
如上所示，根據(jù)本實(shí)施方案，直接將樣品皿設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中，即可判定混合液的攪拌程度和均勻性。并且，由于測(cè)定所需要的時(shí)間只是充分且必要的時(shí)間，因此可節(jié)省時(shí)間。由此在簡(jiǎn)化步驟的同時(shí)，還不容易發(fā)生誤動(dòng)作，其實(shí)用效果極大，可實(shí)現(xiàn)測(cè)定和檢查的高效和省力。
實(shí)施方案2利用圖8和9，如下詳述本發(fā)明的實(shí)施方案2。圖8和9中，符號(hào)1-10所示的構(gòu)成要素與用于說(shuō)明上述實(shí)施方案1的圖1和2中的符號(hào)1-10所示的構(gòu)成要素相同，同樣操作。只是本實(shí)施方案中，是對(duì)投射的光在被測(cè)液或混合液內(nèi)散射的光進(jìn)行檢測(cè)。
通過(guò)光傳感器12檢測(cè)準(zhǔn)直光4傳導(dǎo)進(jìn)被測(cè)液中時(shí)所產(chǎn)生的散射光11。光傳感器12的輸出信號(hào)相當(dāng)于散射光的11的強(qiáng)度，由計(jì)算機(jī)7對(duì)此進(jìn)行分析。
本實(shí)施方案中，使用含有蛋白質(zhì)的溶液作為被測(cè)液，使用磺基水楊酸試劑液(將硫酸鈉溶解于2-羥基-5-磺基苯甲酸水溶液中所得的試劑)作為試劑液，測(cè)定被測(cè)液中的蛋白質(zhì)濃度。這種情況下，被測(cè)液與磺基水楊酸試劑液混合，則被測(cè)液中的蛋白質(zhì)成分凝集，所得混合液整體渾濁。因此，通過(guò)測(cè)定混濁程度即濁度，可確定蛋白質(zhì)濃度。這里，測(cè)定濁度作為散射光強(qiáng)度、即作為光傳感器12的輸出信號(hào)。蛋白質(zhì)濃度越高，則濁度越高，因此光傳感器12的輸出信號(hào)變大。
計(jì)算蛋白質(zhì)濃度時(shí)，預(yù)先測(cè)定已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)液的濁度、即光傳感器12的輸出信號(hào)，由此制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后測(cè)定未知濃度的被測(cè)液的濁度，參照已制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度。
本實(shí)施方案中，與上述實(shí)施方案1不同，其光學(xué)特性、即濁度的變化特性不僅受攪拌效果的的影響，還受反應(yīng)(凝集)特性的影響。
本實(shí)施方案的操作如下進(jìn)行。
將蛋白質(zhì)濃度為100mg/dl的水溶液作為被測(cè)液導(dǎo)入樣品皿1。此時(shí)，所導(dǎo)入的被測(cè)液的容量為0.25ml。計(jì)算機(jī)7開(kāi)始記錄光傳感器12的輸出信號(hào)。在圖10中，導(dǎo)入后開(kāi)始記錄后，光傳感器12的輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化用●表示。
圖10中，將開(kāi)始測(cè)定輸出信號(hào)后的經(jīng)過(guò)時(shí)間表示在橫軸，將光傳感器12的輸出信號(hào)表示在縱軸。在開(kāi)始測(cè)定后經(jīng)過(guò)了20秒的時(shí)刻，計(jì)算機(jī)7控制泵6，將0.05ml的磺基水楊酸試劑液由注入口2注入2秒鐘。
同樣地，將蛋白質(zhì)濃度為30mg/dl、10mg/dl或0mg/dl的水溶液導(dǎo)入0.25ml樣品皿1中，圖10中，在開(kāi)始測(cè)定后經(jīng)過(guò)了20秒的時(shí)刻注入0.05ml磺基水楊酸試劑液，此時(shí)光傳感器12的輸出信號(hào)分別用■、×或○表示。
圖10中，●、■、×和○所示的輸出信號(hào)在注入試劑液的時(shí)刻附近變化很大，這是由于所注入的試劑液的流束本身進(jìn)入準(zhǔn)直光4的光路。為什么會(huì)這樣呢？這是因?yàn)楸粶y(cè)液蛋白質(zhì)水溶液和試劑液磺基水楊酸水溶液的折射率不同，因局部的不均勻性導(dǎo)致散射光強(qiáng)度較大變化。并且，還由于伴隨著注入，會(huì)有氣泡等微粒進(jìn)入光路中，也使散射光強(qiáng)度較大變化。將該較大變化的區(qū)域用斜影線表示。由開(kāi)始測(cè)定至開(kāi)始注入后經(jīng)過(guò)了20秒的時(shí)刻，各實(shí)線和虛線全部重疊，因此只用實(shí)線表示。
測(cè)定被測(cè)液中的特定成分的濃度時(shí)，參照預(yù)先制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算機(jī)7對(duì)由該實(shí)線所示的混合了試劑液后的光傳感器5的輸出信號(hào)進(jìn)行分析，計(jì)算被測(cè)液的濃度。上述中，將相同容量的試劑液以相同時(shí)間注入相同容量的被測(cè)溶液，因此由攪拌得到的均化也同步進(jìn)行到同樣程度。但是，由圖10可知輸出信號(hào)這到飽和、即達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間不同。這是由于因蛋白質(zhì)濃度導(dǎo)致的反應(yīng)速度不同。
這種情況下，如果是現(xiàn)有技術(shù)，則使用輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間最長(zhǎng)的被測(cè)液計(jì)算濃度。即，被測(cè)液具有蛋白質(zhì)可表現(xiàn)出的最低濃度時(shí)，在認(rèn)為輸出信號(hào)足夠穩(wěn)定的時(shí)刻才測(cè)定輸出信號(hào)，使用該輸出信號(hào)進(jìn)行被測(cè)液的濃度的計(jì)算。如果這樣設(shè)定，即使是反應(yīng)速度快、短時(shí)間內(nèi)即可結(jié)束測(cè)定的情形，也要延長(zhǎng)測(cè)定時(shí)間。并且，蛋白質(zhì)濃度高、反應(yīng)速度快時(shí)，經(jīng)過(guò)比必要時(shí)間更長(zhǎng)的時(shí)間，則凝集的蛋白質(zhì)開(kāi)始沉淀，散射光強(qiáng)度也會(huì)變化，相反精度有可能降低。另外，反應(yīng)速度也與溫度相關(guān)，因此需要在一定的溫度下進(jìn)行測(cè)定。
而本實(shí)施方案中，不只根據(jù)光傳感器12的輸出信號(hào)計(jì)算濃度，還對(duì)反應(yīng)的完成進(jìn)行判定。下面對(duì)上述本發(fā)明的方法進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)本實(shí)施方案，可充分且必要地設(shè)定測(cè)定時(shí)間，不僅實(shí)質(zhì)性地實(shí)現(xiàn)了測(cè)定的快速，還無(wú)需進(jìn)行溫度控制，可防止因沉淀現(xiàn)象導(dǎo)致的精度變差。上述情形，是根據(jù)溶液的光學(xué)特性(光傳感器12的輸出信號(hào))對(duì)反應(yīng)是否已充分完成(輸出信號(hào)的穩(wěn)定)進(jìn)行判定。
首先，預(yù)先設(shè)定實(shí)施測(cè)定的最長(zhǎng)時(shí)間。這相當(dāng)于由開(kāi)始測(cè)定后至出結(jié)果的最長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間，超過(guò)該最長(zhǎng)時(shí)間，則測(cè)定無(wú)效。將該預(yù)先設(shè)定的時(shí)間作為規(guī)定時(shí)間T。
該方法中，若在規(guī)定時(shí)間T以?xún)?nèi)，光傳感器12的輸出信號(hào)S1在每單位時(shí)間的變化量、即微分信號(hào)dS1/dt在規(guī)定范圍R1內(nèi)，該狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間T1，則判定為均化。
具體來(lái)說(shuō)，在開(kāi)始測(cè)定后的規(guī)定時(shí)間T(200秒)以?xún)?nèi)，dS1/dt[V/S]在式(2)-1×10-4≤dS1/dt≤1×10-4(2)所示的規(guī)定范圍R1，在該狀態(tài)連續(xù)經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T1(10秒)或以上的時(shí)刻，則判定已均化。
圖11中，將光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)表示在縱軸。圖11的●、■和×分別相當(dāng)于圖10的●、■和×的相關(guān)的微分信號(hào)。圖11與圖10相同，開(kāi)始注入試劑液，在由經(jīng)過(guò)了20秒的時(shí)刻起的約2秒或以上的期間，所注入的試劑液的流束本身進(jìn)入準(zhǔn)直光4的光路。因此，散射光的強(qiáng)度散亂，光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)劇烈變化。圖11中，可見(jiàn)○實(shí)質(zhì)上為0，因此省略。
由于難以確認(rèn)圖11的細(xì)節(jié)，將圖11縱軸0附近的部分放大、橫軸60-200秒的部分放大，制成圖12的圖。由圖11和圖12可知，注入試劑液后，光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)立即按照●、■和×的順序增大，經(jīng)過(guò)約120秒以后，它們的大小關(guān)系完全逆轉(zhuǎn)，按照×、■和●的順序增大?！?、■和×全部漸漸接近于0。
由圖12發(fā)現(xiàn)了作為上述反應(yīng)完成的判定條件，在開(kāi)始測(cè)定后的規(guī)定時(shí)間T(200秒)以?xún)?nèi)，光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)dS1/dt以在式(2)所示的規(guī)定范圍R1內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T1(10秒)或以上的時(shí)段。
光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)dS1/dt為1×10-4[V/S]或以下時(shí)，是●經(jīng)過(guò)77秒以后，■經(jīng)過(guò)135秒以后，×經(jīng)過(guò)166秒以后。這以后，●、■和×逐漸接近于0，因此微分信號(hào)處于式(2)所示的規(guī)定范圍R1內(nèi)。
因此，圖12中，如果由微分信號(hào)dS/dt進(jìn)入式(2)所示的規(guī)定范圍R1內(nèi)時(shí)起經(jīng)過(guò)了10秒的時(shí)刻在由開(kāi)始測(cè)定起的規(guī)定時(shí)間T(200秒)以?xún)?nèi)，則可在經(jīng)過(guò)了200秒的時(shí)刻判定反應(yīng)完成。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于●可在經(jīng)過(guò)了87秒的時(shí)刻判定反應(yīng)完成；對(duì)于■可在經(jīng)過(guò)了145秒的時(shí)刻判定反應(yīng)完成；對(duì)于×可在經(jīng)過(guò)了176秒的時(shí)刻判定反應(yīng)完成。通過(guò)使用如上例舉的判定條件，可明確地判定反應(yīng)是否已經(jīng)完成。
其中，當(dāng)由光傳感器12的輸出信號(hào)測(cè)定被測(cè)溶液的濁度來(lái)計(jì)算蛋白質(zhì)濃度時(shí)，如上所述，只要對(duì)判定為反應(yīng)完成的時(shí)刻的光傳感器12的輸出信號(hào)進(jìn)行分析即可。即，對(duì)于●，使用經(jīng)過(guò)87秒的時(shí)刻的光傳感器12的輸出信號(hào)；對(duì)于■，使用經(jīng)過(guò)145秒的時(shí)刻的光傳感器12的輸出信號(hào)；對(duì)于×，使用經(jīng)過(guò)176秒的時(shí)刻的光傳感器12的輸出信號(hào)。制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，也可以按照與上述同樣的條件制作。
圖16中顯示了光傳感器12的輸出信號(hào)與蛋白質(zhì)濃度的相關(guān)性。實(shí)線是經(jīng)過(guò)了200秒的時(shí)刻的輸出信號(hào)，+是經(jīng)過(guò)了90秒的時(shí)刻的輸出信號(hào)?！窃谏鲜鰲l件下判定反應(yīng)完成時(shí)、即對(duì)于10mg/dl是經(jīng)過(guò)了176秒的時(shí)刻的輸出信號(hào)，對(duì)于30mg/dl是經(jīng)過(guò)了145秒的時(shí)刻的輸出信號(hào)，對(duì)于100mg/dl是經(jīng)過(guò)了87秒的時(shí)刻的輸出信號(hào)。由圖16可知，在判定▲所示的反應(yīng)已完成時(shí)，對(duì)各濃度均可保持精度，但在+所示的經(jīng)過(guò)了90秒的時(shí)刻的輸出信號(hào)中，濃度越低則精度越下降。
如上所述，通過(guò)本實(shí)施方案，可確保精度，且可以以充分且必要的測(cè)定時(shí)間測(cè)定濃度，可縮短測(cè)定時(shí)間。還可避免因反應(yīng)未充分完成而導(dǎo)致的精度變差。
當(dāng)然，反應(yīng)完成的判定條件并不限于上述條件。即，T、T1和式(2)所示的規(guī)定范圍R1可根據(jù)試劑液的種類(lèi)、注入速度、光學(xué)系統(tǒng)的配置、所要求的精度、測(cè)定時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)曲線等各種條件適當(dāng)設(shè)定。另外，計(jì)算被測(cè)液中特定成分的濃度時(shí)，計(jì)算機(jī)7參照預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)判定反應(yīng)完成時(shí)的光傳感器12的輸出信號(hào)計(jì)算被測(cè)液的濃度。制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，也可以在與上述同樣的條件下制作。還可以對(duì)已知濃度的各標(biāo)準(zhǔn)溶液，掌握其在相當(dāng)于圖10的輸出信號(hào)隨時(shí)間變化的整體特性的基礎(chǔ)上，使用反應(yīng)完成時(shí)的輸出信號(hào)來(lái)制作。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，直接將樣品皿設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中，即可判定反應(yīng)完成的程度。并且，由于測(cè)定所需要的時(shí)間只是充分且必要的時(shí)間，因此可節(jié)省時(shí)間。由此在簡(jiǎn)化步驟的同時(shí)，還不容易發(fā)生誤動(dòng)作，其實(shí)用效果極大，可實(shí)現(xiàn)測(cè)定和檢查的高效和省力。
本實(shí)施方案中，例舉了通過(guò)光傳感器12來(lái)檢測(cè)準(zhǔn)直光4傳導(dǎo)到溶液中時(shí)產(chǎn)生的散射光，由此測(cè)定濁度的例子，測(cè)定濁度作為透射光強(qiáng)度(光傳感器5的輸出信號(hào))的情形也同樣操作，同樣可實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)定。
不過(guò)，蛋白質(zhì)濃度越高，則濁度越高，光傳感器5的輸出信號(hào)變小。光傳感器5的輸出信號(hào)的微分信號(hào)dS1/dt由負(fù)值逐漸接近零。這樣，使用透射光強(qiáng)度來(lái)判定反應(yīng)完成時(shí)，只要根據(jù)試劑液的種類(lèi)、注入速度、光學(xué)系統(tǒng)的配置、所要求的精度、測(cè)定時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)曲線等各種條件適當(dāng)設(shè)定T、T1和式(2)所示的規(guī)定范圍R1即可。
另外，獲得輸出信號(hào)的微分信號(hào)時(shí)，可以通過(guò)模擬電路生成，也可以以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔多次測(cè)定，通過(guò)差分運(yùn)算來(lái)生成。以上表示了輸出信號(hào)單調(diào)減少或單調(diào)增加的情形，對(duì)于振動(dòng)減少或振動(dòng)增加的情況，也可以同樣采用本發(fā)明的方法。
實(shí)施方案3本實(shí)施方案中，采用上述實(shí)施方案2中所使用的、具有圖8和9所示構(gòu)成的裝置，但反應(yīng)完成的判定方法不同。對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。與實(shí)施方案2相同，也是將圖10和圖16所示的光傳感器12的輸出信號(hào)用來(lái)計(jì)算濃度和判定。但是，本實(shí)施方案與上述實(shí)施方案2不同，采用了(dS1/dt)/S1作為評(píng)價(jià)是否在規(guī)定范圍R2的指標(biāo)。
上述實(shí)施方案2中是以dS1/dt作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，但當(dāng)S1相對(duì)較小時(shí)，即被測(cè)液的濃度在低區(qū)域時(shí)，dS1/dt本身變小。因此，當(dāng)為低濃度被測(cè)液時(shí)，即使反應(yīng)完成程度低，也會(huì)判定為反應(yīng)完成。因此，本實(shí)施方案中，以dS1/dt除以輸出信號(hào)S1的值即(dS1/dt)/S1作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，判定反應(yīng)的完成。
首先，預(yù)先設(shè)定實(shí)施測(cè)定的最長(zhǎng)時(shí)間。這相當(dāng)于開(kāi)始測(cè)定后，至出結(jié)果的最長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間，超過(guò)該最長(zhǎng)時(shí)間，則測(cè)定無(wú)效。將該預(yù)先設(shè)定的時(shí)間作為規(guī)定時(shí)間T。
該方法中，在規(guī)定時(shí)間T以?xún)?nèi)，光傳感器12的輸出信號(hào)S1在每單位時(shí)間的變化量除以輸出信號(hào)S1的值，即(dS1/dt)/S1在規(guī)定范圍R2內(nèi)，該狀態(tài)持續(xù)經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間T2，則判定為均化。
具體來(lái)說(shuō)，在開(kāi)始測(cè)定后的規(guī)定時(shí)間T(200秒)以?xún)?nèi)，(dS1/dt)/S1[V/S]在式(3)-5×10-4≤(dS1/dt)/S1≤5×10-4(3)所示的規(guī)定范圍R2，以該狀態(tài)持續(xù)經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間T2(10秒)或以上時(shí)，則判定混合液已均化。
圖13的縱軸表示光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)除以輸出信號(hào)的值。圖13的●、■和×分別相當(dāng)于圖10的●、■和×所對(duì)應(yīng)的微分信號(hào)除以輸出信號(hào)的值。圖13與圖10相同，開(kāi)始注入試劑液，在經(jīng)過(guò)了20秒的時(shí)刻后約2秒或以上的期間，所注入的試劑液的流束本身進(jìn)入準(zhǔn)直光4的光路。因此，散射光強(qiáng)度散亂，(dS1/dt)/S1劇烈變化。圖13中，可見(jiàn)○實(shí)質(zhì)上為0，因此省略。圖13中，難以確認(rèn)細(xì)節(jié)，因此將縱軸0附近和橫軸60-200秒附近放大，得到圖14。由圖13和圖14可知，注入試劑液后，光傳感器12的輸出信號(hào)的微分信號(hào)立即按照×、■和●的順序增大，它們?nèi)恐饾u接近于0。
由圖14發(fā)現(xiàn)了作為上述反應(yīng)完成的判定條件，在開(kāi)始測(cè)定后的規(guī)定時(shí)間T(200秒)以?xún)?nèi)，(dS1/dt)/S1以在式(3)所示的規(guī)定范圍R2內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T(10秒)或以上的時(shí)段。
(dS1/dt)/S1為5×10-4[V/S]或以下時(shí)，是●經(jīng)過(guò)69秒以后，■經(jīng)過(guò)148秒以后。但對(duì)于×，即使經(jīng)過(guò)200秒，(dS1/dt)/S1也不為5×10-4[V/S]或以下。200秒以后，●和■逐漸接近0，進(jìn)入式(3)所示的規(guī)定范圍內(nèi)。因此，如果由進(jìn)入式(2)所示的規(guī)定范圍內(nèi)的時(shí)刻起經(jīng)過(guò)10秒的時(shí)刻在由開(kāi)始測(cè)定起的規(guī)定時(shí)間T(200秒)以?xún)?nèi)，則可在經(jīng)過(guò)了200秒的時(shí)刻判定反應(yīng)完成。
具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于●，可在79秒的時(shí)刻判定反應(yīng)完成；對(duì)于■，可在158秒的時(shí)刻判定反應(yīng)完成。但是對(duì)于×則未判定反應(yīng)完成，該測(cè)定無(wú)效。由圖16可知，蛋白質(zhì)濃度為10mg/dl時(shí)，精度低，可以使這樣的測(cè)定無(wú)效。上述實(shí)施方案2中，在這樣的低濃度區(qū)域精度差的情況下，仍判定反應(yīng)完成，使測(cè)定有效，這樣使得測(cè)定的可靠性降低。但是，本實(shí)施方案會(huì)將這樣的測(cè)定視為無(wú)效，因此可確?？煽啃?。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，可確保精確度，且可以以充分且必要的測(cè)定對(duì)間測(cè)定濃度，可縮短測(cè)定時(shí)間。還可檢測(cè)出低濃度被測(cè)液容易發(fā)生的、由相對(duì)的反應(yīng)完成程度不充分而導(dǎo)致的精度變差，可提高可靠性。
當(dāng)然，反應(yīng)完成的判定條件并不限于上述條件。即，可根據(jù)試劑液的種類(lèi)、注入速度、光學(xué)系統(tǒng)的配置、所要求的精度、測(cè)定時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)曲線等各種條件適當(dāng)設(shè)定T、T2和式(3)所示的規(guī)定范圍R2。
實(shí)施方案4本實(shí)施方案中，采用上述實(shí)施方案3中所使用的、具有圖8和9所示構(gòu)成的裝置，但反應(yīng)完成的判定方法不同。對(duì)該判定方法進(jìn)行說(shuō)明。與上述實(shí)施方案3相同，也是將圖10和16所示的光傳感器12的輸出信號(hào)用來(lái)計(jì)算濃度和判定。但是，本實(shí)施方案與上述實(shí)施方案3不同，還利用注入試劑液前的光傳感器12的輸出信號(hào)S0。另外，為了使S0的值容易明白，圖15中顯示了將圖12的縱軸用對(duì)數(shù)表示的圖表。
具體來(lái)說(shuō)，用S1-S0作為評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)代替實(shí)施方案2和3中使用的S1。即，使用(d(S1-S0)/dt)/(S1-S0)作為指標(biāo)。不過(guò)，由于評(píng)價(jià)時(shí)使S0與時(shí)間不具相關(guān)性，因此d(S1-S0)/dt＝dS1/dt成立，由此可評(píng)價(jià)(dS1/dt)/(S1-S0)是否在規(guī)定范圍R3內(nèi)。
因此這里，在規(guī)定時(shí)間T以?xún)?nèi)，(dS1/dt)/(S1-S0)以在規(guī)定范圍R3內(nèi)的狀態(tài)經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T3時(shí)，可判定已均化和/或反應(yīng)已完成。
除上述之外，均采用與實(shí)施方案3同樣的方法。由此可不受注入試劑液之前的被測(cè)液的濁度的影響，可以檢測(cè)出采用實(shí)施方案3中所述的低濃度被測(cè)溶液時(shí)所發(fā)生的精度相對(duì)變差的情況。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，可不受被測(cè)液本身的濁度影響，檢測(cè)出低濃度區(qū)的被測(cè)液可能發(fā)生的、因相對(duì)的反應(yīng)完成程度不夠而導(dǎo)致的精度差的情況，可進(jìn)一步提高可靠性。
實(shí)施方案5使用圖17對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案5進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖17中，符號(hào)1-12所示的構(gòu)成要素與圖8中符號(hào)1-12所示的構(gòu)成要素相同，均同樣操作。注入口13與注入口2相同，設(shè)置于樣品皿1沒(méi)有光學(xué)窗的側(cè)面，內(nèi)徑(直徑)為0.1cm。泵14將試劑液由注入口13注入到樣品皿1中的被測(cè)液中。箭頭符號(hào)15表示試劑液由注入口13注入時(shí)的注入方向。本實(shí)施方案中，注入多種試劑液。例如首先向樣品皿1中的被測(cè)液中注入緩沖液，接著注入抗體試劑液等。
本實(shí)施方案中，注入作為第1試劑液的緩沖液，然后判定本第1試劑液與被測(cè)液均化，之后測(cè)定混合液的光學(xué)特性，接著注入作為第2試劑液的抗體試劑液，反應(yīng)完成后，測(cè)定混合液的光學(xué)特性，計(jì)算濃度。這里，通過(guò)圖18對(duì)用本實(shí)施方案1-4所述的方法判定已均化，且判定反應(yīng)已完成的方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，向未能檢出人血清白蛋白(濃度實(shí)質(zhì)上為零)的尿中加入人血清白蛋白，制備人血清白蛋白濃度為0.1mg/dl、0.3mg/dl、1.0mg/dl和3.0mg/dl的被檢尿樣(被測(cè)液)。制備0.05M嗎啉代丙磺酸(モプス)緩沖液作為第1試劑液(R1)。接著從兔抗人白蛋白血清中純化抗體成分作為第2試劑液，制備抗體試劑液(R2)。
將0.2ml被測(cè)液導(dǎo)入樣品皿1中，從該時(shí)刻起，通過(guò)光傳感器12開(kāi)始進(jìn)行散射光強(qiáng)度的測(cè)定(經(jīng)過(guò)0秒的時(shí)刻)。經(jīng)過(guò)20秒時(shí)，以2秒鐘注入第1試劑液(R1)-緩沖液。然后采用上述任意一種實(shí)施方案所述的方法，判定第1試劑液與被測(cè)液已均化。在判定為已均化的時(shí)刻，測(cè)定混合液的光學(xué)特性，然后在從判定已均化的時(shí)刻起經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T4的時(shí)刻，以2秒鐘注入第2試劑液-抗體試劑液。換言之，從判定已均化的時(shí)刻起，至經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T4的期間內(nèi)，測(cè)定混合液的光學(xué)特性，得到了輸出信號(hào)S0。然后采用前述的任意一種實(shí)施方案所述的方法，判定第2試劑液有關(guān)的反應(yīng)完成，然后測(cè)定混合液的光學(xué)特性，得到輸出信號(hào)S1。這里，可證實(shí)所得S0與S1的差與被測(cè)液人血清白蛋白的濃度成比例。
使用3種或以上的試劑液時(shí)也是同樣，注入各試劑液，從判定已均化或反應(yīng)完成的時(shí)刻起，經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，再注入試劑液。在每一階段，在判定已均化或反應(yīng)完成的時(shí)刻以后、且注入下一試劑液之前，根據(jù)需要測(cè)定光學(xué)特性，根據(jù)該測(cè)定值計(jì)算濃度。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，注入各試劑液之后，在判定已均化和/或反應(yīng)已完成之后，測(cè)定光學(xué)特性，然后再注入下一試劑液，這樣可以區(qū)分開(kāi)各試劑液的影響來(lái)測(cè)定，因此可靠性高。例如，測(cè)定被測(cè)液中的特定抗原濃度時(shí)，有時(shí)會(huì)預(yù)先將被測(cè)液與緩沖混合，然后混合抗體試劑液，測(cè)定濃度。此時(shí)，可以區(qū)分被測(cè)液本身具有的濁度以及被測(cè)液與緩沖液混合后新生成的濁度、因特異性結(jié)合反應(yīng)即該抗原與抗體的結(jié)合而生成的濁度進(jìn)行測(cè)定。由此可只特異性地檢測(cè)特定抗原，可保證測(cè)定的可靠性。規(guī)定時(shí)間T4為0或以上，只要在該期間可測(cè)定光學(xué)特性即可。
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明只需要均化、反應(yīng)完成所必需的時(shí)間即可。即，測(cè)定時(shí)間只要滿(mǎn)足必要條件即可，可縮短測(cè)定時(shí)間，其實(shí)用效果大，可實(shí)現(xiàn)測(cè)定和檢查的高效和省力。并且，可以使精度低的測(cè)定無(wú)效，因此可靠性高。另外，可只特異性地檢測(cè)被測(cè)液中的特定成分、測(cè)定濃度，其實(shí)用效果極大。本發(fā)明可應(yīng)用于尿檢等中。
權(quán)利要求
1.均化·反應(yīng)完成的判定方法，其特征在于包含下述步驟(1)將被測(cè)液和試劑液混合，獲得混合液的步驟；(2)間斷性地多次或連續(xù)地測(cè)定混合后的上述混合液的光學(xué)特性的步驟；(3)求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系的步驟；以及(4)根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
2.權(quán)利要求1的均化·反應(yīng)完成的判定方法，其中上述步驟(3)是求出dS1/dt(S1為所得光學(xué)特性的測(cè)定值，T為混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間)的步驟；上述步驟(4)是dS1/dt以在規(guī)定范圍R1內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T1或以上時(shí)，判定上述被測(cè)液和上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
3.權(quán)利要求1的均化·反應(yīng)完成的判定方法，其中上述步驟(3)是求出(dS1/dt)/S1(S1為所得光學(xué)特性的測(cè)定值，T為混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間)的步驟；上述步驟(4)是(dS1/dt)/S1以在規(guī)定范圍R2內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T2或以上時(shí)，判定上述被測(cè)液和上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合、和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
4.權(quán)利要求1的均化·反應(yīng)完成的判定方法，其特征在于當(dāng)未判定在開(kāi)始測(cè)定后規(guī)定的時(shí)間T以?xún)?nèi)已均化和/或反應(yīng)已完成時(shí)，則該測(cè)定無(wú)效。
5.均化·反應(yīng)完成的判定方法，其特征在于包含下述步驟(1)將被測(cè)液和試劑液混合，獲得混合液的步驟；(2)連續(xù)地測(cè)定上述被測(cè)液和上述混合液的光學(xué)特性，或至少測(cè)定一次上述被測(cè)液的光學(xué)特性且間斷性地多次測(cè)定混合后上述混合液的光學(xué)特性的步驟；(3)求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系的步驟；以及(4)根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
6.權(quán)利要求5的均化·反應(yīng)完成的判定方法，其中上述步驟(3)是求出(dS1/dt)/(S1-S0)(S0為上述被測(cè)液的光學(xué)特性的測(cè)定值，S1為上述混合液的光學(xué)特性的測(cè)定值，T為混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間)的步驟；上述步驟(4)是(dS1/dt)/(S1-S0)以在規(guī)定范圍R3內(nèi)的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間T3或以上時(shí)，判定上述被測(cè)液和上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合、和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟。
7.權(quán)利要求5的均化·反應(yīng)完成的判定方法，其特征在于當(dāng)未判定在開(kāi)始測(cè)定后規(guī)定的時(shí)間T以?xún)?nèi)已均化和/或反應(yīng)已完成時(shí)，則該測(cè)定無(wú)效。
8.溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于包含下述步驟(1)將被測(cè)液和試劑液混合，獲得混合液的步驟；(2)間斷性地多次或連續(xù)地測(cè)定混合后上述混合液的光學(xué)特性的步驟；(3)求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系的步驟；(4)根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟；以及(5)根據(jù)上述測(cè)定值確定上述被測(cè)液中特定成分的濃度的步驟。
9.權(quán)利要求8的溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于包含下述步驟在判定上述被測(cè)液和上述試劑液的混合已均化和/或反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成后，再將另一種試劑液與上述被測(cè)液混合。
10.權(quán)利要求9的溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于判定上述被測(cè)液與上述試劑液的混合已均化和/或反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成后，在經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T4的時(shí)刻，再將另一種試劑液與上述被測(cè)液混合，且在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間T4之前測(cè)定上述混合液的光學(xué)特性。
11.權(quán)利要求8的溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于當(dāng)未判定在開(kāi)始測(cè)定后規(guī)定的時(shí)間T以?xún)?nèi)已均化和/或反應(yīng)已完成時(shí)，則該測(cè)定無(wú)效。
12.溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于包含下述步驟(1)將被測(cè)液和試劑液混合，獲得混合液的步驟；(2)連續(xù)地測(cè)定上述被測(cè)液和上述混合液的光學(xué)特性，或至少測(cè)定一次上述被測(cè)液的光學(xué)特性且間斷性地多次測(cè)定混合后上述混合液的光學(xué)特性的步驟；(3)求出所得光學(xué)特性的測(cè)定值與混合后開(kāi)始測(cè)定后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間的關(guān)系的步驟；(4)根據(jù)上述關(guān)系，判定上述被測(cè)液與上述試劑液已實(shí)質(zhì)性均勻混合和/或上述被測(cè)液與上述試劑液的反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成的步驟；以及(5)根據(jù)上述測(cè)定值確定上述被測(cè)液中特定成分的濃度的步驟。
13.權(quán)利要求12的溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于包含下述步驟在判定上述被測(cè)液和上述試劑液的混合已均化和/或反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成后，再將另一種試劑液與上述被測(cè)液混合。
14.權(quán)利要求13的溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于判定上述被測(cè)液與上述試劑液的混合已均化和/或反應(yīng)已實(shí)質(zhì)完成后，在經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間T4的時(shí)刻，再將另一種試劑液與上述被測(cè)液混合，且在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間T4之前測(cè)定上述混合液的光學(xué)特性。
15.權(quán)利要求12的溶液濃度測(cè)定方法，其特征在于當(dāng)未判定在開(kāi)始測(cè)定后規(guī)定的時(shí)間T以?xún)?nèi)已均化和/或反應(yīng)已完成時(shí)，則該測(cè)定無(wú)效。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供使測(cè)定時(shí)間只為充分且必要，可快速測(cè)定的均化·反應(yīng)完成的判定方法以及使用該方法的溶液濃度測(cè)定方法。在均化·反應(yīng)完成的判定方法以及使用該方法的溶液濃度測(cè)定方法中，根據(jù)被測(cè)液與試劑液的混合液的光學(xué)特性來(lái)判定均化和反應(yīng)完成。
文檔編號(hào)G01N21/47GK1643370SQ03805920
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者河村達(dá)朗, 龜井明仁 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社