FR2551865A1 - Method for the automatic semi-quantitative measurement of the intensity of the colour or the turbidity of a liquid solution - Google Patents

Method for the automatic semi-quantitative measurement of the intensity of the colour or the turbidity of a liquid solution Download PDF

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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands

Abstract

The preferred method uses a photometer in which a light beam passes vertically through the sample and with which a series of measurements are made with various dilutions in which a colour or a turbidity appears or disappears. A range of absorbances is chosen, starting at zero (e.g. the range from 0 to 1.0), and is divided into equal parts, preferably into 2 to 10 equal parts. Successive photometric determinations are carried out of that part of the range of absorbance in which each sample of the set of dilutions falls. The results are given for each sample in the set by using that part in which its absorbance falls. A code with values from 0 to 9 may be used for the parts.

Description

Procédé pour la mesure automatique semi-quantitative de l'intensité de couleur ou de la turbidité d'une solution liquide.Process for the semi-quantitative automatic measurement of the color intensity or the turbidity of a liquid solution.

Dans une mesure colorimétrique ordinaire, l'intensité de couleur d'une solution liquide, ou absorbance, est déterminée par la formule suivante : A = lOg Lo dans laquelle 10 représente l'intensité de la lumière avant son passage dans la solution et I son intensité après son passage dans cette solution.La turbidité est également exprimée en fonction de l'absorbance. Comme l'absorbance A est, selon la loi de Beer, en général proportionnelle à la concentration de la substance absorbant la lumière, on peut mesurer la concentration d'une substance colorée ou la turbidité avec la même précision que les intensités lumineuses I et lo Ce- pendant dans de nombreux cas, une mesure précise de la couleur ou de la turbidité n'est pas nécessaire, il en est, par suite, de mê- me des intensites lumineuses. Il est suffisant de déterminer si la solution a une couleur ou une turbidité supérieure à un certain seuil ou si la couleur ou la turbidité d'une solution augmente ou diminue d'au moins une certaine valeur.C'est le cas dans de nombreuses mesures basées sur des réactions immunologiques dans lesquelles une turbidité se produit, ou une certaine turbidité diminue, ou encore une certaine couleur apparais ou disparaît e Ces mesures mettent généralement en oeuvre des séries de dilution, par exemple des séries dans lesquelles les concentrations sont propor tioelles aux puissances de deux, et le résultat est représenté par la dilution pour laquelle on peut observer une certaine turbidité ou l'apparition d'une couleur, quand on regarde les solutions devant un fond éclairé de manière uniforme. In ordinary color measurement, the color intensity of a liquid solution, or absorbance, is determined by the following formula: A = 10g Lo in which 10 represents the intensity of light before it passes through the solution and I its intensity after passing through this solution. Turbidity is also expressed as a function of absorbance. As the absorbance A is, according to Beer's law, generally proportional to the concentration of the light absorbing substance, the concentration of a colored substance or the turbidity can be measured with the same precision as the light intensities I and lo In many cases, however, an accurate measurement of color or turbidity is not necessary, so it is the same with light intensities. It is sufficient to determine whether the solution has a color or turbidity above a certain threshold or whether the color or turbidity of a solution increases or decreases by at least a certain value. This is the case in many measurements based on immunological reactions in which a turbidity occurs, or a certain turbidity decreases, or a certain color appears or disappears e These measurements generally use dilution series, for example series in which the concentrations are proportional to the Powers of two, and the result is represented by the dilution for which we can observe a certain turbidity or the appearance of a color, when we look at the solutions in front of a uniformly lit background.

Pour être précise et reproductible, une telle "méthode de mesure doit être pratiquée par un spécialiste; ellé est, en outre, fatigante pour les yeux, en particulier lorsqu'il y a de nombreux échantillons à examiner. On ressent donc le besoin d'une automatisation du procédé de mesure de manière qu'une augmentation ou une diminution d'une couleur ou d'une turbidité soit mesurée par un dispositif approprié. To be precise and reproducible, such a "measurement method must be practiced by a specialist; it is, moreover, tiring for the eyes, in particular when there are many samples to be examined. There is therefore a need for automation of the measurement process so that an increase or decrease in color or turbidity is measured by an appropriate device.

Comme les valeurs de la couleur ou de la turbidité diffèrent coisidérablement entre des dilutions voisines aux points ot l'on peut observer une couleur ou une turbidité qui apparaît ou dispa it, il est possible de concevoir un procédé photométrique qui détecte ces changements particuliers. As the values of the color or the turbidity differ considerably between dilutions close to the points where one can observe a color or a turbidity which appears or disappears, it is possible to conceive a photometric process which detects these particular changes.

Le procédé décrit est basé sur le principe qu'un certain do maine d'absorbance, par exemple O - 1,0, est divisé en dix parties égales, chacune correspondant dans ce cas particulier à 0,100 unités d'absorbance. Cela peut être réalisé soit en construisant un photomètre qui donne l'absorbance mesurée sous la forme d'un nombre à chiffre 10...9) suivant la partie dans laquelle tombe l'absorbance mesurée, ou en programmant un photomètre normal, muni d'un micro-ordinateur, de manière que le programme situe l'absorbance détectée dans la partie correspondante et indique seulement le numéro de cette partie particulière. The method described is based on the principle that a certain area of absorbance, for example O - 1.0, is divided into ten equal parts, each corresponding in this particular case to 0.100 units of absorbance. This can be done either by building a photometer which gives the absorbance measured in the form of a number with a number 10 ... 9) depending on the part into which the absorbance measured falls, or by programming a normal photometer, equipped with 'a microcomputer, so that the program locates the absorbance detected in the corresponding part and indicates only the number of this particular part.

Le procédé donne la valeur de l'absorbance de chacun des tubes à essai de la série de dilutions utilisées, constituée par exemple de 8 tubes à essais (contenant par exemple des dilutions de 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128 et 1/256), sous la forme d'un chiffre et forme à partir de ces chiffres un nombre de huit chiffres qui est affiché sur l'écran d'affichage de l'installation ou imprimé sur papier si l'installation est munie d'une imprimante. Le résultat pourrait avoir la forme suivante
Echantillon 1 9 9 8 6 3 2 2 2
Echantillon 2 9 9 9 9 7 3 2 2
etc.
The method gives the value of the absorbance of each of the test tubes of the series of dilutions used, consisting for example of 8 test tubes (containing for example dilutions of 1/2, 1/4, 1/8, 1 / 16, 1/32, 1/64, 1/128 and 1/256), in the form of a figure and from these figures form an eight-figure number which is displayed on the display screen of the installation or printed on paper if the installation is equipped with a printer. The result could have the following form
Sample 1 9 9 8 6 3 2 2 2
Sample 2 9 9 9 9 7 3 2 2
etc.

Dans l'échantillon 1, l'absorbance commence déjà à diminuer pour la troisième dilution (dans l'exemple ci-dessus 1/8) et, dans l'échantillon 2, cette diminution commence avec la cinquième dilution (1/32). Si la réaction doit être considérée comme positive lorsque l'absorbance diminue, les dilutions 1/4 et 1/16 sont les dernières pour lesquelles une réaction ne se produit pas. D'un autre côté, si une augmentation de llabsorbance est le signe d'une réaction positive, les dilutions nO 6 (1/64) et nO 7 (1/128) donneront les valeurs voulues. In sample 1, the absorbance already begins to decrease for the third dilution (in the example 1/8 above) and, in sample 2, this decrease begins with the fifth dilution (1/32). If the reaction is to be considered positive when the absorbance decreases, the dilutions 1/4 and 1/16 are the last for which a reaction does not occur. On the other hand, if an increase in absorbance is a sign of a positive reaction, dilutions nO 6 (1/64) and nO 7 (1/128) will give the desired values.

Ce procédé présente, par rapport aux déterminations faites à l'oeil nu, plusieurs avantages qui augmentent manifestement la précision de cette méthode d'analyse. This method has, compared to determinations made with the naked eye, several advantages which obviously increase the precision of this method of analysis.

1. On peut utiliser un photomètre avec une longueur d'onde correspondant au rayonnement visible, la plus appropriée pour la détection d'une certaine couleur, ce qui rend le procédé sensible. 1. One can use a photometer with a wavelength corresponding to visible radiation, the most suitable for the detection of a certain color, which makes the process sensitive.

2. On peut commander la sensibilité en choisissant le domaine d'absorption, donc l'étendue de chacune des parties, convenant au procédé utilisé. 2. The sensitivity can be controlled by choosing the absorption domain, therefore the extent of each of the parts, suitable for the process used.

3. La mesure faite avec le photomètre est beaucoup plus pré cise que celle effectuée visuellement. Cela augmente la précision et la reproductibilité du procédé. 3. The measurement made with the photometer is much more precise than that made visually. This increases the precision and reproducibility of the process.

4. Comme une mesure effectuée avec un photomètre est plus précise, on peut diminuer le rapport de dilution de la série de dilutions et augmenter ainsi la sensibilité du procédé lui-même.  4. As a measurement made with a photometer is more precise, it is possible to decrease the dilution ratio of the series of dilutions and thus increase the sensitivity of the process itself.

5. Dans les dispositifs munis d'une imprimante, on peut lire en série les dilutions d'un échantillon. Dans ce cas le nombre des dilutions n'est pas limité par le nombre de canaux du photomètre. 5. In devices fitted with a printer, the dilutions of a sample can be read in series. In this case the number of dilutions is not limited by the number of photometer channels.

L'étendue de la série de dilutions peut ainsi être arbitraire.The extent of the series of dilutions can thus be arbitrary.

Les valeurs de l'absorbance des différentes dilutions d'un échantillon sont alors imprimées en colonnes verticales. Les valeurs des seuils sont déterminées comme décrit ci-dessus.The absorbance values of the different dilutions of a sample are then printed in vertical columns. The threshold values are determined as described above.

On a réalisé un programme, semblable à celui qui vient d'être décrit, pour le photomètre FP-9, construit par la Finnpipette Ky, pour l'évaluation des mesures du titre d'antistreptolysine (AST). A program, similar to the one just described, was carried out for the photometer FP-9, constructed by Finnpipette Ky, for the evaluation of the measurements of the titer of antistreptolysine (AST).

Le but de ces mesures est de détecter l'inhibition à l'hémolyse d'érithrocytes ajoutés. Dans l'évaluation visuelle habituelle des résultats on utilise la plus grande dilution pour laquelle il n'y a pas d'hémolyse. Cela est généralement observé en laissant précipiter dans le tube à essais les érythrocytes contenus dans la solution; on détecte l'hémolyse en notant la couleur du liquide. Si le fluide est rougeâtre, il y a alors une hémolyse, s'il est incolore, il n' y a alors pas d'hémolyse du tout.The purpose of these measurements is to detect the inhibition at hemolysis of added erythrocytes. In the usual visual evaluation of the results, the greatest dilution is used for which there is no hemolysis. This is generally observed by letting the erythrocytes contained in the solution precipitate in the test tube; hemolysis is detected by noting the color of the liquid. If the fluid is reddish, then there is hemolysis, if it is colorless, then there is no hemolysis at all.

Le procédé, mis au point pour le photomètre FP-9 et le programme établi dans ce but pour un ordinateur Hewlett-Packard font appel, contrairement au procédé usuel, à la mesure de la turbidité crée par les érythrocytes. Cette valeur est affichée à l'aide de l'échelle décrite ci-dessus par les chiffres 0...9. S'il n'y a pas d'hémolyse, la turbudité est alors grande, ce qui donne des valeurs élevées; mais dès qu'une partie des érythrocytes a été hémolysée, la turbidité diminue, ce qui donne des valeurs plus faibles. Comme la turbidité engendre par les érythrocytes donne des valeurs d'absorbance beaucoup plus grandes que l'hémoglobine libérée par les érythrocytes lors de l'hémolyse, la valeur de l'absorbance diminue rapidement lorsque l'hémolyse augmente. The method, developed for the FP-9 photometer and the program established for this purpose for a Hewlett-Packard computer, use, unlike the usual method, the measurement of the turbidity created by erythrocytes. This value is displayed using the scale described above with the digits 0 ... 9. If there is no hemolysis, then the turbidity is high, which gives high values; but as soon as a part of the erythrocytes has been hemolyzed, the turbidity decreases, which gives lower values. As the turbidity generated by erythrocytes gives absorbance values much greater than the hemoglobin released by erythrocytes during hemolysis, the value of absorbance decreases rapidly when hemolysis increases.

Le programme est déterminé de manière que le domaine d'absorbance (dans l'exemple particulier 0...1,0), qui est divisé en dix parties, puisse être librement choisi dans certaines limites. On peut ainsi ajuster le programme à différentes méthodes dans lesquelles les absorbances mesurées ont des valeurs différentes.  The program is determined so that the absorbance range (in the particular example 0 ... 1.0), which is divided into ten parts, can be freely chosen within certain limits. It is thus possible to adjust the program to different methods in which the absorbances measured have different values.

On doit noter que la mesure de la turbidité causée par les érythrocytes, étant la base du procédé, n'est complètement store qu'avec un photomètre dans lequel la lumière traverse la solution dans une direction verticale. Dans ce cas, la précipitation graduelle des érythrocytes n'entraîne aucune erreur comme cela serait le cas si la lumière traversait la solution dans une direction horizontale. Le procédé ne peut ainsi être mis en oeuvre avec succès qu'avec le photomètre FP-9 de la Société Finnpipette Ky. Bien entendu, si une légère erreur est admissible ou si les conditions sont maintenues constantes à l'exclusion de l'effet de l'erreur, on peut utiliser le procédé décrit avec des dispositifs usuels dans lesquels la lumière a un trajet horizontal. It should be noted that the measurement of the turbidity caused by the erythrocytes, being the basis of the process, is completely blind only with a photometer in which the light passes through the solution in a vertical direction. In this case, the gradual precipitation of the erythrocytes does not cause any error as would be the case if the light passed through the solution in a horizontal direction. The method can therefore only be successfully implemented with the FP-9 photometer from the company Finnpipette Ky. Of course, if a slight error is admissible or if the conditions are kept constant excluding the effect of error, we can use the method described with conventional devices in which the light has a horizontal path.

On a comparé le procédé décrit ci-dessus avec un procédé usuel basé sur la détection visuelle de l'hémolyse et on a établi que les deux procédés fournissent des résultats identiques dans plus de 96% des cas. The method described above was compared with a conventional method based on visual detection of hemolysis and it was established that the two methods provide identical results in more than 96% of the cases.

A ce point de vue, il est à signaler que le procédé et le principe de mesure décrits ci-dessus conviennent pour toutes les déterminations dans lesquelles on utilise des séries de dilutions et dans lesquelles une coloration ou une turbidité se produit ou disparate. From this point of view, it should be noted that the method and the principle of measurement described above are suitable for all the determinations in which a series of dilutions is used and in which a coloration or a turbidity occurs or is disparate.

La plupart des déterminations sérologiques ou immunologiques tombent dans cette catégorie. Il existe, en outre, plusieurs déterminations dans lesquelles une détermination qualitative d'une couleur ou d'une turbidité est suffisante sans qu'il y ait besoin de procéder à des mesures semi-quantitatives en utilisant des sé- ries de dilutions. Le procédé décrit convient également pour de telles mesures quantitatives et il est plus précis puisqu'on peut établir un résultat positif par un certain seuil dont la valeur est constante d'une mesure à l'autre. Most serological or immunological determinations fall into this category. There are, moreover, several determinations in which a qualitative determination of a color or a turbidity is sufficient without the need to make semi-quantitative measurements using series of dilutions. The method described is also suitable for such quantitative measurements and it is more precise since a positive result can be established by a certain threshold whose value is constant from one measurement to another.

Parmi ces procédés de mesure se trouvent les procédés enzymeimmunologiques (EIA). Certains d'entre eux, dans lesquels un résultat positif ou négatif doit être établi, sont qualitatifs. Certains autres dans lesquels on mesure l'intensité de la couleur qui apparait, sont quantitatifs. Dans ces cas également, les mesures sont effectuées sur des séries de dilutions.Malgré le fait que le procédé decrit ci-dessus donne la valeur de l'absorbance avec la précision d'un seul chiffre, l'évaluation de l'information reçue de toutes les dilutions de la série donne une précision qui est dix fois plus élevée. I1 est ainsi possible, à l'aide d'un programme approprié, en mettant en oeuvre toutes les valeurs d'une série, de déterminer avec une précision assez grande par exemple la concentration à laquelle la réaction est à la moitié de son maximum. Dans la figure représentée au dessin, on pourrait estimer que cette concentration est comprise entre les dilutions 4 et 5 (peut-être 1/20) pour l'échantillon 1 et entre les dilutions 5 et 6 (peut-être 1/40) pour l'échantillon 2. Among these measurement methods are the enzyme immunoassays (EIA). Some of them, in which a positive or negative result must be established, are qualitative. Some others in which we measure the intensity of the color that appears, are quantitative. In these cases also, the measurements are carried out on series of dilutions. Despite the fact that the method described above gives the absorbance value with the precision of a single digit, the evaluation of the information received from every dilution in the series gives a precision which is ten times higher. It is thus possible, using an appropriate program, by implementing all the values of a series, to determine with fairly great precision, for example the concentration at which the reaction is at half of its maximum. In the figure represented in the drawing, it could be estimated that this concentration is between dilutions 4 and 5 (maybe 1/20) for sample 1 and between dilutions 5 and 6 (maybe 1/40) for sample 2.

On doit dire, en outre, que dans de nombreuses mesures colo rimêtriques usuelles, il n'y a aucun intérêt à siefforcer d'obtenir des precisions photométriques trop élevées. Dans de tels cas, un dispositif basé sur le principe décrit ci-dessus et qui pourrait avoir une construction relativement simple et être d'un fai- ble cout, donnerait une précision suffisante. On peut mentionner comme exemple la determination du sucre dans le sang, dans laquel- le une précision ae 1 mM est suffisante dans la plupart des cas
Le procédé décrit convient également pour des mesures auto eatiques ou semi-automatiques s'il existe des dispositifs appropries à cette utilisation.Un tel dispositif est le photomètre F-9 de la Société Finnpipette y. On peut également utiliser le procédé décrit avec des dispositifs de mesure manuels à canal unique ou à canaux multiples ou avec des dispositifs comportant dif férents degrés d'automatisation et qui peuvent fonctionner suivant un principe discret ou continu. Bien entendu, dans le procédé décrit, le domaine d'absorbance peut être divisé en parties égales dont le ombre peut varier suivant les exigences de chaque cas particulier. Cependant, le procédé est le plus apte à être utilisé quand le domaine d'absorbance est divisé en deux à dix parties égales. Si le domaine d'absorbance est divise en deux parties, une partie représente alors un résultat positif et l'autre un résultat négatif. Si l'on utilise plus de deux parties1 le ré- sultat contiendra une information quantitative.
It must be said, moreover, that in many usual colorimetric measurements, there is no point in trying to obtain photometric precision that is too high. In such cases, a device based on the principle described above and which could have a relatively simple construction and be of low cost, would give sufficient precision. As an example, the determination of blood sugar can be mentioned, in which a precision of 1 mM is sufficient in most cases.
The method described is also suitable for automatic or semi-automatic measurements if there are devices suitable for this use. One such device is the F-9 photometer from the company Finnpipette y. The method described can also be used with manual single-channel or multi-channel measuring devices or with devices having different degrees of automation and which can operate on a discrete or continuous principle. Of course, in the method described, the absorbance domain can be divided into equal parts, the shade of which can vary according to the requirements of each particular case. However, the method is most suitable for use when the absorbance domain is divided into two to ten equal parts. If the absorbance domain is divided into two parts, one part then represents a positive result and the other a negative result. If more than two parts are used1 the result will contain quantitative information.

Claims (1)

REVENDICATION CLAIM Procédé de mesure photométrique semi-quantitative de l'intensité de couleur ou de la turbidité de solutions, de préférence en utilisant un faisceau lumineux de mesure traversant verticalement l'échantillon, dans des déterminations dans lesquelles on utilise des séries de dilutions et dans lesquelles une couleur ou une turbidité apparaît ou disparaît, caractérisé en ce qu'un domaine d'absorbance choisi, commençant à zéro, par exemple le domaine O - 1,0, est divisé en parties égales, de préférence en 2 à 10 parties égales, en ce qu'on effectue une détermination photométrique successive de la partie du domaine d'absorbance dans laquelle tombe chaque échantillon de la série de dilutions, et en ce que les résultats sont donnés pour chaque échantillon de la série de dilutions en utilisant la partie dans laquelle tombe sa valeur d'absorbance, en utilisant par exemple un code à un chiffre (0..-.9) pour les parties.  Method for semi-quantitative photometric measurement of the color intensity or the turbidity of solutions, preferably using a measuring light beam passing vertically through the sample, in determinations in which dilution series are used and in which a color or turbidity appears or disappears, characterized in that a chosen absorbance range, starting at zero, for example the range O - 1.0, is divided into equal parts, preferably into 2 to 10 equal parts, that a successive photometric determination is made of the part of the absorbance domain into which each sample of the dilution series falls, and in that the results are given for each sample of the dilution series using the part in which drops its absorbance value, for example using a one-digit code (0 ..-. 9) for the parts.
FR8314815A 1983-09-13 1983-09-13 PROCESS FOR THE AUTOMATIC SEMI-QUANTITATIVE MEASUREMENT OF THE COLOR INTENSITY OR THE TURBIDITY OF A LIQUID SOLUTION Expired FR2551865B1 (en)

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