FI96365C - Method and sensor for photometric analysis of a substance - Google Patents
Method and sensor for photometric analysis of a substance Download PDFInfo
- Publication number
- FI96365C FI96365C FI924741A FI924741A FI96365C FI 96365 C FI96365 C FI 96365C FI 924741 A FI924741 A FI 924741A FI 924741 A FI924741 A FI 924741A FI 96365 C FI96365 C FI 96365C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- sample space
- sample
- space
- precipitate
- light
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
924741 .DOC 96365924741 .DOC 96365
Menetelmä ja anturi aineen analysoimiseksi fotometrisestiMethod and sensor for photometric analysis of a substance
Keksintö kohdistuu menetelmään aineen analysoimiseksi fotometrisesti, jossa näytetilaan johdetaan valoenergiaa ja sen seurauksena näyteti-5 lasta tulevaa valoenergiaa mitataan, jolloin analysoitavasta aineesta tai siitä riippuvan reaktion tuotteesta muodostetaan sopivan reagenssin avulla sakka näytetilaan ja sakasta takaisin sironneen valon intensiteetti mitataan. Keksintö kohdistuu myös anturiin kyseisen menetelmän toteuttamiseksi.The invention relates to a method for analyzing a substance photometrically, in which light energy is introduced into a sample space and as a result the light energy from the sample is measured, forming a precipitate from the analyte or a reaction product dependent thereon and measuring the intensity of light scattered back from the precipitate. The invention also relates to a sensor for carrying out the method in question.
1010
Valon intensiteetin mittaukseen perustuvia määritysmenetelmiä tunnetaan useita. Tällöin käytetään hyväksi sitä, että näytteestä tietyllä aallonpituudella saadun valon intensiteetti riippuu analysoitavan aineen tai erityisellä reaktiolla siitä saadun yhdisteen pitoisuudesta. Tätä käyte-15 tään hyväksi esimerkiksi spektrofotometriassa ja fluoresenssiin perustuvissa mittauksissa.Several assay methods based on light intensity measurement are known. In this case, it is advantageous that the intensity of the light obtained from the sample at a certain wavelength depends on the concentration of the analyte or the compound obtained therefrom by a particular reaction. This is used, for example, in spectrophotometry and fluorescence-based measurements.
Edelliset menetelmät vaativat yleisesti tietyn aallonpituuden, jolla valoa johdetaan näytteeseen ja/tai jolla näytteestä tulevan valon mittaus 20 suoritetaan. Luonnollisesti tämä asettaa tarkat vaatimukset instrumentoinnille. Lisäksi kansainvälisestä julkaisusta WO 87/03960 tunnetaan sakanmuodostusta ja valon sirontaa käyttävä menetelmä, jossa mittaus suoritetaan automaattisen analysaattorin kyvetissä olevasta saostumasta. Tässä mitataan valon kulkusuunnasta 70° kulmassa näytteestä 25 sironnutta valoa. Näyte ja reagenssi, tässä tapauksessa vasta-aine, sijoitetaan erikseen näytetilana toimivaan kyvettiin. Kysymyksessä on laboratoriokäyttöön tarkoitettu monimutkainen automaattinen analysaattori, jossa valon johtaminen näytteeseen ja sironneen valon mittaus tapahtuu perinteisen optiikan keinoin. Menetelmä mahdollistaa aallonpi-30 tuuksien valitsemisen vapaammin, ja haluttaessa mittaustietoja voidaan kerätä jopa useammalla eri aallonpituudella.The foregoing methods generally require a certain wavelength at which light is conducted to the sample and / or at which measurement of light from the sample is performed. Naturally, this sets precise requirements for instrumentation. In addition, WO 87/03960 discloses a method using precipitate formation and light scattering, in which the measurement is performed on the precipitate in the cuvette of an automatic analyzer. Here, the light scattered from the sample 25 at an angle of 70 ° from the direction of light travel is measured. The sample and reagent, in this case the antibody, are placed separately in the cuvette acting as the sample space. It is a complex automatic analyzer for laboratory use, where the conduction of light to the sample and the measurement of scattered light take place by means of traditional optics. The method allows wavelengths to be selected more freely, and if desired, measurement data can be collected at even more different wavelengths.
Keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä ja anturi, jolla voidaan yksinkertaistaa sirontaan perustuvaa mittausta, jossa käytettävät aal-35 lonpituudet voidaan valita vapaammin ja joka lisäksi monipuolistaa eri aineille käytettävissä olevia määritystapoja. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että mittauksen suorittamiseksi sakka muodostetaan itse 924741 DOC ^ UUL v 2 näytetilassa siihen sijoitetun reagenssin avulla sijoittamalla näytetila näytteeseen ja johtamalla analysoitavaa ainetta tai siitä riippuvan reaktion tuotetta näytetilaan, ja että valo johdetaan näytetilaan ja siitä siron-nut valo mittaukseen samaa tai erillistä optista kuitua tai kuitukimppua 5 pitkin, jolloin näytetila sijaitsee optisen kuidun ulkopään etupuolella.The object of the invention is to provide a method and a sensor with which a scatter-based measurement can be simplified, in which the wavelengths to be used can be chosen more freely and which, in addition, diversifies the assay methods available for different substances. To achieve this purpose, the method according to the invention is mainly characterized in that in order to perform the measurement the precipitate itself is formed in the sample space 924741 DOC ^ UUL v 2 by means of a reagent placed therein by placing the sample space in the sample and introducing the analyte or dependent reaction product into the sample space. -nut light for measurement along the same or separate optical fiber or fiber bundle 5, the sample space being located in front of the outer end of the optical fiber.
Olennaista keksinnössä on analysoitavan aineen vaikutuksesta syntyvän kiinteän sakan hyväksikäyttö sen sijaan, että indikaattorit olisi sidottu esim. latexpalloihin, lasihelmiin yms. joissa syntyvä värireaktio 10 mitataan tietyllä aallonpituudella. Sakka muodostetaan itse näytetilaan, jolloin mittaus suoritetaan työntämällä näytetila näytteeseen. Optisella kuidulla saadaan yksinkertainen optiikka, jolloin menetelmää voidaan käyttää monissa mittauskohteissa.It is essential in the invention to utilize the solid precipitate formed by the action of the analyte instead of the indicators being bound to e.g. latex spheres, glass beads, etc. in which the resulting color reaction 10 is measured at a certain wavelength. The precipitate is formed in the sample space itself, in which case the measurement is performed by pushing the sample space into the sample. Optical fiber provides simple optics, allowing the method to be used in many measurement applications.
15 Erään edullisen suoritusmuodon mukaan reagenssin sisältävä näytetila on suljettu membraanilla, jolloin membraani saatetaan kosketuksiin analysoitavan ympäristön kanssa, josta analysoitavan aineen tai siitä riippuvan reaktion tuotteen annetaan siirtyä näytetilaan membraanin läpi.According to a preferred embodiment, the reagent-containing sample space is sealed with a membrane, whereby the membrane is contacted with the analyte medium from which the analyte or the reaction product dependent therefrom is allowed to enter the sample space through the membrane.
2020
Keksinnön mukaiselle anturille menetelmän toteuttamiseksi on puolestaan tunnusomaista se, että näytetilaan on sijoitettu reagenssi, joka muodostaa sakan analysoitavan aineen tai siitä riippuvan reaktion tuotteen kanssa mittauksen suorittamiseksi sakasta takaisin sironneen 25 valon avulla, ja että näytetila on sijoitettu valoenergiaa näytetilaan tuovan ja näytetilasta sironnutta valoa mittaukseen johtavan saman tai erillisen optisen kuidun tai kuitukimpun päähän optisen kuidun ulkopään etupuolelle siten, että se on sijoitettavissa analysoitavaan näytteeseen. Erään edullisen suoritusmuodon mukaan näytetila on suljettu 30 ympäristöstä analysoitavaa ainetta tai siitä riippuvan reaktion tuotetta läpi päästävän membraanin avulla. Erään vaihtoedon mukaan täytetila voi olla myös päästään ympäristöön avoimen kapillaariputken sisällä.The sensor for carrying out the method according to the invention is in turn characterized in that a reagent is formed in the sample space which forms a precipitate with the analyte or the product dependent on the product for measurement by means of light scattered back from the precipitate, and that the sample space is placed in the sample space at the end of the same or separate optical fiber or fiber bundle in front of the outer end of the optical fiber so that it can be placed in the sample to be analyzed. According to a preferred embodiment, the sample space is enclosed by a membrane permeable to 30 analytes of the environment or the product of a reaction dependent thereon. According to one alternative, the filling space can also be accessed into the environment inside an open capillary tube.
Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin pii-35 rustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaisen anturin päätä,The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying silicon-35 drawings, in which Figure 1 shows the head of a sensor according to the invention,
924741 .DOC924741 .DOC
96365 3 kuva 2 esittää erästä toista anturin päätä halkileikkauksena, kuva 3 esittää erään kolmannen anturin päätä halkileikkauksena ja 5 kuva 4 havainnollistaa mittausmenetelmää kuvan 3 mukaisella anturilla.96365 3 Fig. 2 shows a second sensor head in cross section, Fig. 3 shows a third sensor head in cross section and 5 Fig. 4 illustrates a measurement method with the sensor according to Fig. 3.
Kuvassa 1 on esitetty anturin pää. Sopivaa ainetta olevan puikkomai-sen anturin rungon sisällä kulkee optinen kuitu 1, jonka ydin 2 tulee ulos 10 kuidun suojakuoren päästä. Ytimen päähän on muodostettu näytetila 3 sulkemalla sen pääty membraanilla 4. Näytetilassa 3 on reagenssia, joka saa aikaan saostuman analyysissä mitattavan aineen kanssa. Tämä aine on mikä tahansa aine, joka saa aikaan sakkareaktion näytetilassa olevan reagenssin kanssa, ja se ei välttämättä ole aine, jonka 15 pitoisuutta halutaan mitata, vaan se voi olla esimerkiksi tämän reaktio-tuote, kuten myöhemmin tullaan selostamaan.Figure 1 shows the sensor head. Inside the body of a rod-shaped sensor of suitable material passes an optical fiber 1, the core 2 of which protrudes from the end of the protective cover of the fiber 10. A sample space 3 is formed at the end of the core by closing its end with a membrane 4. The sample space 3 contains a reagent which causes a precipitate with the substance to be measured in the analysis. This substance is any substance which causes a precipitate reaction with a reagent in the sample space, and is not necessarily the substance whose concentration is to be measured, but may be, for example, the reaction product thereof, as will be described later.
Mitattaessa analysoitavaa ympäristöä anturilla upotetaan sen pää eli näytetila 3 analysoitavaan ympäristöön, kuten esimerkiksi nestetilavuu-20 teen. Tällöin haluttu aine diffundoituu membraanin 4 läpi ja muodostaa sakan näytetilassa 3 olevan reagenssin kanssa. Valoa johdetaan valonlähteestä kuitua 1 pitkin näytetilaan 3, ja siihen muodostuneesta sakasta takaisin sironnut valo johdetaan takaisin samaa optista kuitua 1 pitkin detektorille. Valon lähde ja detektori sijaitsevat kuidun toisessa päässä 25 olevassa instrumenttiyksikössä, joka voi toimia kuituoptiikassa ja optiikan instrumentoinnissa sinänsä tunnetuilla periaatteilla.When measuring the environment to be analyzed, the sensor immerses its end, i.e. the sample space 3, in the environment to be analyzed, such as a liquid volume. In this case, the desired substance diffuses through the membrane 4 and forms a precipitate with the reagent in the sample space 3. The light is conducted from the light source along the fiber 1 to the sample space 3, and the light scattered back from the precipitate formed therein is returned to the detector along the same optical fiber 1. The light source and detector are located in an instrument unit at the other end 25 of the fiber, which can operate in fiber optics and optics instrumentation according to principles known per se.
Kuvassa 2 on esitetty toisentyyppinen anturi, jossa optisen kuidun 1 suojakuoresta ulos tuleva ydin 2 on ympäröity membraanilla 4, joka jat-30 kuu lieriömäisenä kuidun ulkopään yli. Membraanin avoin pää on suljettu valoa vaimentavalla palalla 5, jolloin näytetila 3 jää kuidun pään ja palan 5 väliin membraanin sisään. Tässä näytetilassa 3 on reagenssi, joka toimii edellä kuvatulla tavalla.Figure 2 shows another type of sensor, in which the core 2 coming out of the protective shell of the optical fiber 1 is surrounded by a membrane 4 which extends in a cylindrical manner over the outer end of the fiber. The open end of the membrane is closed by a light-absorbing piece 5, whereby the sample space 3 remains between the end of the fiber and the piece 5 inside the membrane. In this sample space 3, there is a reagent operating as described above.
35 Kuvassa 3 on esitetty anturi, jossa on kaksi optista kuitua 1, joista toinen johtaa valon valonlähteestä näytetilaan 3 ja toinen johtaa takaisin sironneen valon detektorille. Kuidut on viety rinnakkain näytetilan 3 sisään. Näytetilan seinämät muodostuvat tässä tapauksessa lieriömäisen Q A 7 A k 924741 .DOC .7 U O U v..Figure 3 shows a sensor with two optical fibers 1, one conducting light from the light source to the sample space 3 and the other leading back to the scattered light detector. The fibers are introduced in parallel inside the sample space 3. The walls of the sample space are formed in this case by a cylindrical Q A 7 A k 924741 .DOC .7 U O U v ..
4 kapillaariputken 6 seinämästä. Kapillaariputki on päästä avoin, jolloin analysoitava aine voi päästä sen kautta kosketuksiin näytetilassa 3 olevan reagenssin kanssa. Vaihtoehtoisesti kapillaariputki 6 voi olla päästään suljettu, jolloin sen seinämä on huokoinen päästäen analysoi-5 tavaa ainetta läpi.4 capillary tube 6 walls. The capillary tube is open at the end, allowing the analyte to come into contact with the reagent in sample space 3. Alternatively, the capillary tube 6 may be closed at its end, allowing its wall to be porous, allowing the analyte to pass through.
Kuvassa 4 on esitetty kaavamaisesti mittausjärjestelyt kuvan 3 anturia käytettäessä. Valonlähteestä 7 kytketään valo optiikan 10 avulla kuituun 1 ja sitä pitkin johdetaan valo kuitua 1 pitkin näytteeseen 8, jossa 10 sijaitsee edellä kuvattu anturi. Anturissa muodostuneesta sakasta takaisin sironnut valo johdetaan toista kuitua 1 pitkin detektoriin 9. Valonlähteenä voidaan käyttää leveäspektristä, ei-koherenttia miniatyrisoitua komponenttia, esim. LED:tä. Optisen kuidun pään numeerisen aukon rajoittavalta alueelta takaisin sironneen valon detektorina voidaan 15 käyttää tavallista kaupallista luminometriä. Valonlähde 7 ja detektori 9 voidaan integroida samaan kannettavaan instrumenttiyksikköön.Figure 4 schematically shows the measurement arrangements when using the sensor of Figure 3. From the light source 7, light is connected to the fiber 1 by means of optics 10 and along it light is conducted along the fiber 1 to the sample 8, where 10 the sensor described above is located. The light scattered back from the precipitate formed in the sensor is conducted along the second fiber 1 to the detector 9. A wide-spectrum, non-coherent miniaturized component, e.g. an LED, can be used as the light source. A conventional commercial luminometer can be used as a detector of light scattered back from the area defining the numerical aperture of the optical fiber head. The light source 7 and the detector 9 can be integrated in the same portable instrument unit.
Yhtä kuitua käytettäessä voidaan näytetilaan 3 johtaa valoa jatkuvasti ja samaa kuitua pitkin takaisin sironnut valo voidaan instrumenttiyksi-20 kössä heijastaa säteenjakajan avulla detektorille 9.When one fiber is used, light can be continuously applied to the sample space 3 and the light scattered back along the same fiber in the instrument unit-20 can be reflected to the detector 9 by means of a beam splitter.
Yksittäinen valoa näytetilaan 3 tuova ja/tai detektorille 9 vievä optinen kuitu voidaan korvata myös kuitukimpulla, jonka kuiduissa voidaan samanaikaisesti kuljettaa valoenergiaa.A single optical fiber that brings light into the sample space 3 and / or takes it to the detector 9 can also be replaced by a fiber bundle, in the fibers of which light energy can be simultaneously transported.
2525
Riippumatta siitä, mitä menetelmää valon johtamiseksi näytetilaan ja näytetilasta pois käytetään, on mahdollista seurata sakan muodostusta esim. ajan funktiona. Tällöin esimerkiksi takaisin sironneen valon intensiteetin kasvunopeutta voidaan käyttää apuna analysoitavan aineen 30 kvantitatiivisessa analyysissä.Regardless of the method used to conduct light into and out of the sample space, it is possible to monitor the formation of the precipitate, e.g. as a function of time. In this case, for example, the rate of increase of the intensity of the scattered light can be used as an aid in the quantitative analysis of the analyte.
Käytännössä reagenssi voidaan sijoittaa näytetilaan 3 joko liuosfaa-sissa tai se voi olla sidottuna geeliin.In practice, the reagent can be placed in the sample space 3 either in the solution phase or it can be bound to the gel.
35 Eräänä esimerkkinä menetelmän sovellutuksista voidaan käyttää ent-syymisubstraatin mittausta liuoksista. Sakan muodostavana aineena on tällöin substraatin reaktiotuote, joka saadaan substraatista entsyymin katalysoiman reaktion avulla. Saostavana reagenssina käytetään reak- it 924741 Doc 96365 5 tiotuotteen kanssa sakan muodostavaa reagenssia. Tällöin entsyymi voi olla näytetilassa 3 tai se voi olla myös immobilisoituna membraaniin 4, jolloin substraatti diffundoituessaan membraanin läpi muuttuu samalla reaktiotuotteeksi. Tätä menetelmää voidaan soveltaa esimerkiksi 5 kliinisen kemian biokemiallisten aineiden mittaukseen. Anturista voidaan tehdä tällöin kenttäolosuhteisiin, tehohoitoon, kotihoitoon tai lääkärin vastaanotolle soveltuva, jolloin analyysejä suoritettaessa ei tarvitse turvautua keskulaboratorioiden palveluihin.35 As one example of the application of the method, the measurement of the enzyme substrate from solutions can be used. The precipitate-forming agent is then the reaction product of the substrate, which is obtained from the substrate by an enzyme-catalyzed reaction. As the precipitating reagent, a precipitate-forming reagent is used with the reaction product 924741 Doc 96365. In this case, the enzyme can be in the sample space 3 or it can also be immobilized on the membrane 4, whereby the substrate diffuses through the membrane and at the same time becomes a reaction product. This method can be applied, for example, to the measurement of biochemicals in clinical chemistry. The sensor can then be made suitable for field conditions, intensive care, home care or a doctor's office, in which case it is not necessary to use the services of central laboratories when performing analyzes.
10 Keksintöä voidaan soveltaa myös muiden aineiden analyysiin. Esimerkiksi monet metallit saostuvat sopivilla anioneilla selvästi havaittaviksi sakoiksi, jolloin näytetilassa olevana reagenssina voidaan käyttää tällaista anionia sisältävää liuosta ja membraani voi esimerkiksi olla kyseistä metalli-ionia selektiivisesti läpipäästävä. Samoin voidaan käyttää 15 reagensseina sopivia, metalli-ioneja sisältäviä liuoksia, joilla halutaan analysoida tiettyjen anionien pitoisuutta.The invention can also be applied to the analysis of other substances. For example, many metals precipitate with suitable anions into clearly detectable fines, in which case a solution containing such an anion can be used as a reagent in the sample space and the membrane can, for example, be selectively permeable to the metal ion in question. Suitable metal ion-containing solutions for analyzing the concentration of certain anions can also be used as reagents.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI924741A FI96365C (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Method and sensor for photometric analysis of a substance |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI924741A FI96365C (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Method and sensor for photometric analysis of a substance |
FI924741 | 1992-10-20 |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI924741A0 FI924741A0 (en) | 1992-10-20 |
FI924741A FI924741A (en) | 1994-04-21 |
FI96365B FI96365B (en) | 1996-02-29 |
FI96365C true FI96365C (en) | 1996-06-10 |
Family
ID=8536078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI924741A FI96365C (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Method and sensor for photometric analysis of a substance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI96365C (en) |
-
1992
- 1992-10-20 FI FI924741A patent/FI96365C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI924741A (en) | 1994-04-21 |
FI96365B (en) | 1996-02-29 |
FI924741A0 (en) | 1992-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5176881A (en) | Fiber optic-based regenerable biosensor | |
US6020207A (en) | Optical analysis technique and sensors for use therein | |
US11307146B2 (en) | Systems and methods for detection of chemtiluminescent reactions | |
CA2334952A1 (en) | Analyzer for determining components in a fluid sample | |
JP6130306B2 (en) | Rapid quantification of biomolecules and methods in selectively functionalized nanofluidic biosensors | |
CA3045186C (en) | Drug detection via surface enhanced raman spectroscopy | |
Alarie et al. | Fluorescence monitoring of a benzo [a] pyrene metabolite using a regenerable immunochemical-based fiber-optic sensor | |
WO1988001376A1 (en) | Method and apparatus for determining the level of an analyte in a sample of whole blood | |
Liu | Electrochemical sensors | |
EP3137861B1 (en) | A disposable measurement tip and method for use thereof | |
Valcárcel et al. | Integration of reaction (retention) and spectroscopic detection in continuous-flow systems. Invited lecture | |
Mu et al. | Review on liquid-core waveguide technology and its application for spectroscopic analysis | |
US5432096A (en) | Simultaneous multiple, single wavelength electromagnetic wave energy absorbtion detection and quantifying spectrophotometric system, and method of use | |
US20090123962A1 (en) | Chemical Sensing Device | |
FI96365C (en) | Method and sensor for photometric analysis of a substance | |
CN106605144A (en) | Methods and systems for point-of-care coagulation assays by optical detection | |
CN1276250C (en) | Optical fiber in situ monitor for dissolution and release of medicine | |
US6252657B1 (en) | Reflection fluorometer | |
KR960018583A (en) | Immunoassay | |
CN1558213A (en) | Optical fiber in situ tester for dissolution and release of medicine | |
JP6977705B2 (en) | Biomolecule measuring device and method | |
Schlager | On-line monitoring of water quality and plant nutrients in space applications based on photodiode array spectrometry | |
JP2023512407A (en) | Method and apparatus for analysis of liquid samples | |
SU670863A1 (en) | Method of flame photometric determining of metalloids | |
FI104586B (en) | Method of monitoring a bioaffinity reaction in realtime |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB | Publication of examined application | ||
MM | Patent lapsed |