JP2002286602A - 溶液攪拌方法、溶液攪拌装置、これを用いたサンプルセル及びこれらを用いた溶液濃度計測装置 - Google Patents

溶液攪拌方法、溶液攪拌装置、これを用いたサンプルセル及びこれらを用いた溶液濃度計測装置

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JP2002286602A
JP2002286602A JP2001083410A JP2001083410A JP2002286602A JP 2002286602 A JP2002286602 A JP 2002286602A JP 2001083410 A JP2001083410 A JP 2001083410A JP 2001083410 A JP2001083410 A JP 2001083410A JP 2002286602 A JP2002286602 A JP 2002286602A
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Tatsuro Kawamura
達朗 河村
Akihito Kamei
明仁 亀井
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検溶液と試薬液を混合する際に、攪拌棒等
を用いることなく、攪拌することを目的とする。 【解決手段】 被検溶液に気体を注入することで攪拌す
る攪拌方法、および気体を被検試料に注入する注入口を
設けたサンプルセルと、これを用いた溶液濃度計測装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶液の攪拌方法に
関する。特に、本発明は、被検溶液と試薬液を混合し
て、被検溶液中の特定成分の濃度を計測する場合におけ
る攪拌方法に関する。本発明に係る攪拌方法は、被検溶
液の光学特性を計測する際に使用するサンプルセルに適
用する場合に、サンプルセルの簡易性、高信頼性、小型
化および低価格などを実現できるという観点から実用性
が高い。
【0002】
【従来の技術】被検溶液の光学特性を計測して濃度を算
出する場合は、保持される被検溶液中を光が伝搬するよ
うな構成を有するサンプルセルを用いる。このサンプル
セルは、ガラスなどからなり、その形状が直方体で、透
過面は透明である。このため、被検試料中を光が伝搬す
ることができる。通常、このサンプルセルの上部は開放
されており、ここから、スポイト、ピペッタまたはシリ
ンジなどで所定量の被検溶液を導入する。つぎに、所定
量の試薬液を注入し、攪拌棒による攪拌、またはサンプ
ルセルの振動により、被検溶液と試薬液を均一に混ぜて
いる。そして、光学特性を計測して特定成分の濃度を決
定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
方法においては、被検溶液と試薬液を混合した後に攪拌
するため、攪拌棒などを操作する必要がある。このよう
な場合、攪拌棒が透過光や散乱光の観測を妨害したり、
サンプルセルを光学系から取り外す必要があるため、混
合後から観測を開始するまでの時間が長くなるという問
題がある。これにより、被検溶液と試薬液との混合直後
からの過渡現象を観測する場合、観測の空白時間が増加
してしまう。これは、特に被検溶液と試薬液との反応速
度が大きい場合、大きな問題となる。
【0004】また、サンプルセルを計測光学系から取り
外すと、光学系の配置の変化などが発生するため、試薬
液との混合前後の被検溶液の光学特性の変化を計測する
場合、精度が低下してしまう。以上のような問題点を考
慮して、本発明は、攪拌棒の使用およびサンプルセルの
取り外しの必要なく、被検溶液と試薬液を容易に均一に
混ぜることができる攪拌方法、サンプルセルおよび溶液
濃度計測装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶液中に気体
を注入して、前記溶液を攪拌することを特徴とする溶液
攪拌方法に関する。前記方法においては、前記溶液に注
入する気体の体積が、前記溶液の体積の1/20以上で
あるのが有効である。
【0006】また、前記気体を注入する時間が、10秒
間以内であるのが有効である。また、前記気体が二酸化
炭素および/または酸素を含まないのが有効である。前
記気体は、窒素、アルゴンおよびヘリウムよりなる群か
ら選択される少なくとも1種であるのが有効である。
【0007】さらに本発明は、光学特性を計測する被検
溶液を保持し、光を前記被検溶液に照射できる構成を有
するサンプルセルであって、前記被検溶液を攪拌するた
めの気体を注入する気体注入口を具備することを特徴と
するサンプルセルに関する。前記サンプルセルにおいて
は、前記気体注入口が最下部に配置されているのが有効
である。
【0008】また、前記サンプルセルは、前記被検溶液
および/または前記被検溶液に混合する試薬液を導入す
るための開口部を上部に具備するのが有効である。さら
に、前記サンプルセルは、前記気体注入口より、前記気
体だけでなく前記被検溶液に混合する試薬液も注入でき
るように、切り替え弁を具備するのが有効である。
【0009】さらに、前記サンプルセルは、前記被検溶
液に混合する試薬液を注入するための試薬注入口を別途
具備するのが有効である。また、前記サンプルセルにお
いては、前記試薬注入口が前記気体注入口よりも上に配
置されているのが有効である。また、前記サンプルセル
においては、前記被検溶液において前記光が伝搬する領
域よりも上に、前記気体注入口が配置されているのが有
効である。
【0010】また、前記サンプルセルは、所定量の前記
被検溶液を保持するときの前記被検溶液の液面からサン
プルセルの底面までの距離hと、サンプルセルの底面積
Sとが、同一単位系において、関係式(1): h>S/10 (1) を満足するのが有効である。
【0011】本発明は、また、光を被検溶液に投射する
光源と、前記被検溶液を保持する請求項6〜13のいず
れかに記載のサンプルセルと、前記被検溶液を透過した
光および/または前記被検溶液中を伝搬する際に発生し
た散乱光を検知する光センサーと、前記サンプルセルに
前記被検溶液を導入する導入手段と、前記サンプルセル
中の前記被検溶液に試薬液を注入する試薬液注入手段
と、前記サンプルセル中の前記被検溶液に前記気体を注
入する気体注入手段とを具備し、さらに、前記被検溶液
導入手段、前記試薬注入手段および前記気体注入手段を
制御し、前記光センサーの出力信号に基づいて前記被検
溶液の光学特性を分析するコンピューターを具備するこ
とを特徴とする溶液濃度計測装置にも関する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明はこれらの
みに限定されるものではない。
【0013】実施の形態1 本発明の実施の形態について、図1を用いて以下に詳細
に説明する。図1において、本発明のサンプルセルの骨
格部分1は、上部に開放された開口部を有する直方体状
のアルミニウム製容器からなる。そして、光路の両端に
光学窓としてガラス板がはめ込んであり(図示せ
ず。)、被検溶液を保持した状態で、光が被検溶液中を
透過することができる。図1は、本発明のサンプルセル
の構成を示す図である。
【0014】この容器の長軸方向の距離、すなわち光学
窓間の距離は5cmとする。また、短軸方向の距離は1
cmとする。サンプルセルの骨格部分1の最下部には、
図2に示したように、光学窓がない側面に注入口2が配
置されている。なお、図2は、図1に示すサンプルセル
の骨格部分1の上面図である。実質的にはこの骨格部分
1がサンプルセルに相当する。
【0015】また、本発明のサンプルセルは、被検溶液
を一時捕獲するロート3、ロート3に捕獲された被検溶
液をサンプルセル1への滴下を制御する電磁バルブ4、
所定量の試薬液を被検溶液に滴下するピペッタ5、光源
である半導体レーザモジュール6を具備する。半導体レ
ーザモジュール6は、波長780nm、強度3.0m
W、ビーム直径2.0mmの略平行光7を投射する。こ
の略平行光7の光軸は、サンプルセルの骨格部分1の底
面に平行で、底面から距離4mmに位置している。注入
口2の内径(直径)は2.0mmで、図1に示すよう
に、略平行光7より下部に配置されている。
【0016】さらに、本発明のサンプルセルは、被検溶
液を透過した光を検知する光センサー8、光センサー8
の出力信号を解析し、電磁バルブ4、ピペッタ5および
光源6を制御するコンピューター9を具備する。また、
ポンプ10は、チューブ11を経て注入口2より、空気
を被検溶液に注入する。このポンプ10はコンピュータ
ー9によって制御される。なお、図1は、注入口2より
空気が注入された際に発生する泡12を模式的に示して
いる。被検溶液の液面13の最下部が、サンプルセルの
骨格部分1の底面より高さhに位置する。このサンプル
セルの骨格部分1は、内壁の角にrを有する。すなわ
ち、角が厳密には直角でないため、5mlの被検溶液を
保持したときにhが1cmとなる。
【0017】以下に、被検溶液として純水を用い、試薬
液として平均直径が20nmのポリスチレン粒子を純水
中に均一に分散させた分散液を用いた実施例を示す。こ
のポリスチレン粒子は、純水に近い比重を有し、粒径も
小さい。そのため、本発明で示す時間においては、沈殿
などの現象は見られない。この試薬液を被検溶液(純
水)に滴下すると、被検溶液中を粒子が拡散して被検溶
液全体が混濁する。この混濁度合い、すなわち濁度を透
過光強度として光センサー8の出力信号で計測する。
【0018】このように、微粒子を含んだ溶液の拡散に
よる混濁には、化学反応が伴わない。したがって、被検
溶液全体の濁度は、試薬液の拡散度合いのみに依存して
おり、反応速度を勘案する必要がない。すなわち、濁度
がある値で安定したことは、微粒子が溶液全体に十分広
がり、均一に分散されたこと意味する。これらのことか
ら、微粒子を含んだ分散液を試薬液として被検溶液に混
合して濁度を観測すると、攪拌効果を検証する場合に便
利である。
【0019】本実施の形態の動作はつぎのとおりであ
る。まず、ほこりなどの微粒子を含まない純水を被検溶
液として捕獲用ロート3へ投入し、コンピューター9が
電磁バルブ4を制御して、ロート3に捕獲された被検溶
液をサンプルセル1へ導入した。このとき、導入する被
検溶液の所定量は4.5mlであり、hは10mm未満
であった。そして、コンピューター9がピペッタ5を制
御して、上記試薬液0.5mlをサンプルセルの骨格部
分1へ滴下して被検溶液と混合した。これにより、サン
プルセルは5mlの液体を保持し、hは10mmとなっ
た。
【0020】同時に、コンピューター9は、光センサー
8の出力信号の記録を開始した。この光センサー8の出
力信号の時間変化を図3に示した。図3は、試薬液混合
後の経過時間と、光センサー8の出力信号(透過光の強
度)の関係を示すグラフである。試薬液混合後10秒経
過した時点で、コンピューター9がポンプ10を制御し
て、空気を5ml、注入口2より2秒で注入した。この
ように空気を注入した場合の光センサー8の出力信号を
図3の実線aで示した。そして、被検溶液中の特定成分
の濃度を計測する場合は、コンピューター9が、この実
線で示す試薬液混合後の光センサー8の出力信号を解析
して、被検溶液の濃度を算出した。この実線は、空気注
入時点付近、すなわち試薬液混合後10秒経過時点で、
大きく変化した。これは、注入された空気が、略平行光
7の光路中に侵入して、光路が妨害されたためであっ
た。
【0021】また、図3に、このように空気を注入しな
かった場合の、光センサー8の出力信号を点線bで示し
た。この点線は、試薬液混合後から10秒までは、実線
と重なっているが、10秒を経過した後は、実線と比較
して光センサー8の出力信号の低下速度が小さかった。
これは、空気注入による攪拌作用がなく、拡散作用のみ
によって微粒子が広がったからであった。したがって、
図3で示したように、試薬液混合後60秒経過時点で光
センサー8の出力信号は約0.55Vを示し、信号はさ
らに低下し続け、安定しなかった。
【0022】一方、実線で示す空気を注入した場合は、
60秒経過時点で光センサー8の出力信号は約0.11
Vを示し、信号低下が飽和しており、被検溶液が十分に
安定したことを意味した。攪拌棒などで十分に攪拌した
場合でも、光センサー8の出力信号は約0.11Vで安
定した。すなわち、本実施の形態のように、空気を注入
して攪拌することで、攪拌棒などで十分に攪拌した時と
同等の攪拌効果が得られた。
【0023】なお、以上では、空気5mlを2秒間で注
入した場合を示したが、被検溶液の体積の1/20以
上、すなわち0.25ml以上の空気を10秒以内で注
入すれば、同様に攪拌効果が得られ、より短時間により
多くの空気を注入するほど大きな攪拌効果が得られた。
ここで、注入空気量が溶液量の1/20よりも小さい場
合は、十分な攪拌効果が得られなかった。また、10秒
以上かけて注入すると、たとえ注入する空気の量が溶液
の量の1/20以上の場合でも、十分な攪拌効果が得ら
れなかった。なお、注入する気体の容量は、被検溶液が
気化することによる被検溶液の量の低下が実用上問題に
ならない程度であれば、大きいほど攪拌効果は得られ
た。
【0024】また、前記サンプルセルの骨格部分1の底
面積Sは5cm2(1cm×5cm)とし、この底面と
被検溶液の液面の最下部までの距離hは1cmであっ
た。この底面積Sと距離hを同一単位系、すなわちcm
系で比較すると、関係式(1):
h=1>S/10=0.5 (1) ここで、底面積Sが距離hに比べて上記より大きく、
(式1)を満たさない場合は、十分な攪拌効果が得られ
なかった。
【0025】さらに、本実施の形態では、図1に示した
ように注入口2がサンプルセルの骨格部分1の底面と接
する位置に配置した。これによって、泡が上方へ移動す
る性質も利用でき、攪拌効率を向上させることができ
た。上述した不充分な攪拌効果とは、微粒子が均一に混
ざらず、単に滴下した場合に比べて、実質的な攪拌効果
が得られなかったことを意味する。例えば、本実施の形
態で示したように、微粒子が均一に混ざらず光センサー
8の出力信号が、試薬液混合後60秒経過時点で、所定
の値で安定しないことを意味する。
【0026】以上のように、本実施の形態によれば、攪
拌棒を使用することなくかつサンプルセルを光学系から
取り外すことなく、溶液を攪拌できた。これにより、工
程を簡略化することができ、さらに誤動作が発生しにく
くなり、その実用的効果は極めて大きく、計測および検
査の効率化と省力化が可能になった。
【0027】実施の形態2 本実施の形態では、実施の形態1の図1で示した構成を
有するサンプルセルを用い、試薬液としてスルホサリチ
ル酸試薬液(硫酸ナトリウムを2−ヒドロキシ−5−ス
ルホ安息香酸水溶液に溶解した試薬)を用いて、被検溶
液中のタンパク質濃度を計測する例を示す。この場合、
被検溶液とスルホサリチル酸試薬液が混合されると、被
検溶液中のタンパク質成分が凝集して、被検溶液全体が
混濁するため、この混濁度合い、すなわ濁度を計測する
ことで、タンパク質濃度を決定する。ここでは、濁度を
透過光強度、すなわち光センサー8の出力信号として計
測する。タンパク質濃度が高いほど濁度が高いため、光
センサー8の出力信号は小さくなる。本実施の形態で
は、実施の形態1と異なり、濁度の生成速度、すなわち
光センサー8の出力信号の変化速度には、試薬液の拡散
状況だけでなく凝集速度も影響を与えている。
【0028】本実施の形態の動作はつぎのとおりであ
る。まず、タンパク質濃度が100mg/dlの水溶液
を被検溶液として捕獲用ロート3へ投入し、コンピュー
ター9により電磁バルブ4を制御して、ロート3に捕獲
された被検溶液をサンプルセルの骨格部分1へ導入し
た。この時、導入する被検溶液の量は4.5mlとし、
hは10mm未満であった。そして、コンピューター9
によりピペッタ5を制御して、スルホサリチル酸試薬液
0.5mlをサンプルセルの骨格部分1へ滴下して被検
溶液と混合させた。これにより、サンプルセルは5ml
の液を保持し、hが10mmとなった。
【0029】同時に、コンピューター9により、光セン
サー8の出力信号の記録を開始した。この光センサー8
の出力信号の時間変化を図4に示す。図4は、試薬液混
合後の経過時間と、光センサー8の出力信号(透過光の
強度)の関係を示すグラフである。試薬液混合後60秒
経過した時点で、コンピューター9がポンプ10を制御
し、空気を5ml、注入口2より2秒で注入した。この
ように空気を注入した場合の光センサー8の出力信号を
図4の実線cで示した。そして、被検溶液中の特定成分
の濃度を計測する場合は、コンピューター9により、こ
の実線で示す試薬液混合後の光センサー8の出力信号を
解析して、被検溶液の濃度を算出した。この実線は、空
気注入時点付近、すなわち試薬液混合後60秒経過時点
で大きく変化するが、これは、注入された空気が、略平
行光7の光路中に侵入して、光路が妨害されたためであ
った。
【0030】また、図4に、このように空気を注入しな
かった場合の光センサー8の出力信号を点線dで示し
た。この点線は、試薬液混合後から60秒までは実線と
重なっているが、60秒経過後は、実線と比較して光セ
ンサー8の出力信号の低下速度が小さかった。これは、
空気注入による攪拌作用がなかったためであった。した
がって、図4に示したように、試薬液混合後360秒経
過時点で光センサー8の出力信号は約0.4Vを示し、
信号はさらに低下し続け、安定しなかった。一方、実線
で示す空気を注入した場合は、360秒経過時点で光セ
ンサー8の出力信号は約0.1Vを示し、信号低下が飽
和しており、十分安定した。このタンパク質濃度が10
0mg/dlの被検溶液を用いた場合は、攪拌棒などで
十分に攪拌しても、光センサー8の出力信号は約0.1
Vで安定した。
【0031】また、タンパク質濃度が0mg/dl、
2.5mg/dl、5mg/dl、15mg/dl、3
0mg/dl、および60mg/dlの水溶液を被検溶
液として同様に計測した。図5に、これらの各被検溶液
について、試薬液混合後360秒経過した時点の光セン
サー8の出力信号と、各被検溶液のタンパク質濃度との
関係を示した。図5の実線に示したように、各点を結ん
で直線を得ることができ、この直線を検量線として用い
ることで、高精度にタンパク質濃度を計測できた。この
計測精度は、攪拌棒などで十分攪拌した場合と同程度で
あった。空気を注入しなかった場合は、各点は直線に乗
らず、かつ再現性および精度が低かった。本実施の形態
のように、空気を注入して攪拌することで、攪拌棒など
で十分攪拌した場合と同等の攪拌効果が得られ、高精度
な計測を実現できた。
【0032】実施の形態3 実施の形態3においては、図6に示すサンプルセルを用
いた場合を詳細に説明する。なお、図7は、図6に示す
サンプルセルの骨格部分14の概略上面図である。図6
において、符号2、6、7、8、9、10、12および
13は、第1の実施の形態における図1の符号2、6、
7、8、9、10、12および13と同じ構成要素を示
している。図6に示す本発明のサンプルセルの骨格部分
14は、上部にロート状に開放された開口部15を有す
る直方体状のアルミニウム製の容器であり、光路の両端
に光学窓としてガラス板がはめ込んであり(図示せ
ず。)、被検溶液を保持した状態で、光が被検溶液中を
透過することができる。
【0033】この容器の光の伝搬方向の距離、すなわち
光学窓間の距離は10mmとし、この伝搬方向と垂直方
向の距離は10mmとした。気体注入口2は、図1と同
じくサンプルセルの骨格部分14の底面に接して配置さ
れている。また、図6に示すサンプルセルにおいては、
サンプルセルの骨格部分14内に注入口17を通じて所
定量の試薬液を注入するピペッタ16が、コンピュータ
ー9に制御される。注入口17の内径(直径)は2mm
であり、図に示すようにピペッタ16は、注入口2より
は上部に配置され、略平行光7よりは下部に位置してい
る。なお、図7は図6に示すサンプルセルの骨格部分1
4の上面図である。
【0034】本実施の形態の動作はつぎのとおりであ
る。本実施の形態では、被検溶液としてアルブミン水溶
液を用い、試薬液としてはこのアルブミンと結合するポ
リクローナル抗体を含む水溶液を用いた。このような被
検溶液と試薬液を混合すると、アルブミン分子は抗体を
介して凝集するため、溶液全体が混濁した。この混濁度
合いを透過光より計測することで、アルブミン濃度を決
定することができた。図6に示すサンプルセルでは、光
センサー8の出力信号より、アルブミン濃度を計測する
ことができた。すなわち、アルブミン濃度が高いほど、
光センサー8の出力信号は小さくなった。
【0035】まず、アルブミン濃度が1.0mg/dl
の被検溶液1.5mlを、開口部15を経てサンプルセ
ル14へ投入した。つぎにコンピューター9によりピペ
ッタ16を制御して、試薬液1.5mlをサンプルセル
の骨格部分14へ注入した。ここで、サンプルセルの骨
格部分14は3mlの溶液を保持することになり、この
時、このサンプルセルの骨格部分14では、底面から液
面の最下部までの距離hが3cmとなった。
【0036】試薬液注入と同時に、コンピューター9
は、光センサー8の出力信号の記録を開始した。試薬液
混合後60秒経過した時点で、コンピューター9がポン
プ10を制御して、窒素を0.15ml、注入口2より
5秒で注入した。このように窒素を注入した場合の光セ
ンサー8の出力信号は、図4の実線と同じように、試薬
液注入後360秒経過した時点では十分安定し、攪拌効
果を確認できた。この安定した光センサー8の出力信号
よりアルブミン濃度を決定することができた。
【0037】一方、窒素を注入しなかった場合は、図3
の点線と同じように、試薬液注入後360秒経過した時
点でも安定せず、出力信号は低下し続けていた。これら
のことから、窒素を注入することで、明確な攪拌効果を
得ることができた。なお、本実施の形態では、試薬液の
注入口17を窒素注入口2より上部に配置したが、この
ように配置することで、以下の効果が得られた。窒素の
泡は注入された溶液よりも比重が十分小さいので、注入
された地点から浮力により上方へ移動した。また、注入
された試薬液は注入口17付近に滞留するが、窒素注入
口が注入口17よりも下方に設けられていると、浮力に
より上昇している窒素泡が、試薬液が滞留している領域
が通過することになり、攪拌効果が大きくなった。
【0038】また、本実施の形態では、実施の形態1お
よび2のように気体として空気ではなく、窒素を注入し
た。このように窒素を注入することで、空気を注入した
場合のように、二酸化炭素が溶液に溶解して溶液全体の
pHが変化し、抗原抗体反応の特性が変化することがな
く、濃度を算出する際の精度低下が発生しなかった。ま
た、二酸化炭素が溶液に溶解して炭酸塩が生成され、こ
れが析出することで溶液全体が混濁して、濁度の計測精
度を低下させることもない。さらに、空気を注入した場
合のように、酸素が溶液に溶解して、溶存酸素濃度の上
昇による蛍光収率の低下のような光学特性の変化が発生
しなかった。なお、窒素以外にも、アルゴン、ヘリウム
でも同様の効果が得られた。また、これらの混合気体で
も同様の効果が得られた。
【0039】以上のように、本実施の形態によれば、攪
拌棒の使用およびサンプルセルの光学系からの取り外し
の必要なく、被検溶液を攪拌することができた。さら
に、被検溶液のpHや溶存酸素濃度などに変化させるこ
とがなく、かつ計測しようとしている特定物質に起因し
ない混濁を発生させることがないので、高精度化な計測
を実現でき、その実用的効果は極めて大きく、計測およ
び検査の効率化と省力化が可能になった。
【0040】実施の形態4 本発明の実施の形態4について、図8を用いて以下に詳
細に説明する。図8において、符号6、7、9、10、
12、13、14、15および16は、実施の形態3に
おける図6の符号6、7、9、10、12、13、1
4、15および16と同じ構成要素を示す。図8に示す
サンプルセルにおいては、気体および試薬液の注入口1
8が、略平行光7より上部に位置し、その内径(直径)
は2mmである。切り替え弁19が、気体を注入する場
合はポンプ10と注入口18を連結し、試薬液を注入す
る場合はピペッタ16と注入口18を連結するよう、コ
ンピューター9により制御される。光センサー20は略
平行光7が被検溶液中を伝搬する際に発生した散乱光2
1を検出する。光センサー20は、図9に示すように、
略平行光7の伝搬方向に対して垂直方向に伝搬する散乱
光21を主に検出する。なお、図9は、図8に示すサン
プルセルの骨格部分14の上面図である。
【0041】本実施の形態の動作はつぎのとおりであ
る。本実施の形態では、実施の形態3と同様に、被検溶
液としてアルブミン水溶液を用い、試薬液としてはこの
アルブミンと結合するポリクローナル抗体を含む水溶液
を用いた。このような被検溶液と試薬液を混合すると、
アルブミン分子は抗体を介して凝集するため、溶液全体
が混濁した。この混濁度合いを散乱光強度より計測する
ことで、アルブミン濃度を決定することができた。図8
に示すアンプルセルにおいては、光センサー20の出力
信号より、アルブミン濃度を計測することができた。す
なわち、アルブミン濃度が高いほど、光センサー20の
出力信号は大きくなった。
【0042】まず、アルブミン濃度が1.0mg/dl
の被検溶液1.0mlを、開口部15を経てサンプルセ
ル14へ投入した。つぎにコンピューター9によりピペ
ッタ16と切り替え弁19を制御し、試薬液1.0ml
を注入口18よりサンプルセルの骨格部分14へ注入し
た。ここで、サンプルセルは2mlの溶液を保持したこ
とになり、この時、このサンプルセルの骨格部分14で
は、底面から液面の最下部までの距離hが2cmとなっ
た。試薬液注入と同時に、コンピューター9は、光セン
サー20の出力信号の記録を開始した。
【0043】光センサー20の出力信号を図10に示
す。図10は、試薬液混合後の経過時間と、光センサー
20の出力信号(散乱光強度)の関係を示す図である。
試薬液混合後60秒経過した時点で、コンピューター9
がポンプ10と切り替え弁19を制御し、窒素を0.1
5ml、注入口18より5秒で注入した。このように窒
素を注入した場合の光センサー20の出力信号は、図1
0の実線(e)で示した。図4の実線(c)と同様に、
試薬液注入後360秒経過した時点では十分安定し、攪
拌効果を確認できた。この安定した光センサー20の出
力信号よりアルブミン濃度を決定した。
【0044】一方、窒素を注入しなかった場合の結果を
図10の点線(f)で示す。図4の点線(d)と同様
に、試薬液注入後360秒経過した時点でも安定せず、
出力信号は低下し続けた。ここで、この点線は試薬液混
合後から60秒は、実線と重なっている。このように、
窒素で注入することで、被検溶液と試薬液を均一に混合
することができ、抗原抗体を促進することができた。こ
れらのことから、窒素を注入することで、明確な攪拌効
果を得ることができた。
【0045】なお、本実施の形態では、試薬液の注入口
18を略平行光7より上部に配置したが、このような配
置を採用することにより、以下の効果が得られた。すな
わち、窒素の泡は注入された溶液よりも比重が十分小さ
いので、注入された地点から浮力により上方へ移動し
た。したがって、注入口18を略平行光7よりも上部に
配置すると、この泡が略平行光7の光路内に侵入するこ
とがなくなり、これにより散乱光の計測が妨害されなか
った。
【0046】すなわち、図3および4で見られたように
気体を注入する時点(それぞれ、試薬液混合後10秒経
過時点および60秒経過時点)で、気体の泡が光路を妨
害することで発生する光センサの出力信号の大きな変化
が見られなかった。これにより、反応の過渡現象を連続
的に観測する際に、観測不能時間が小さく、有利である
ことがわかった。
【0047】また、試薬液注入口を気体注入口としても
利用することで、以下のような攪拌効果も得られた。注
入された試薬液は注入口18付近滞留するが、窒素がこ
の注入口18より注入されるため、泡が試薬液が滞留し
ている領域が通過することになるので、攪拌効果が大き
くなった。なお、本実施の形態は、実施の形態3のよう
に、気体と試薬液の注入口を別に設ける場合より、被検
溶液の量やスペースを削減することができた。
【0048】以上のように、本実施の形態によれば、攪
拌棒の使用およびサンプルセルの光学系からの取り外し
の必要なく、被検溶液を攪拌することができる。特に、
特定物質と試薬液との反応を連続的に観測する場合に有
利である。さらに、サンプルの低容量化や小型化を実現
でき、その実用的効果は極めて大きい。
【0049】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、攪拌棒
当での攪拌が不要になり、その実用的効果は大きく、計
測及び検査の効率化と省力化が可能になる。また、被検
溶液中の特定成分と試薬液との反応を連続的に観測でき
るため、その実用的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサンプルセルの構成を示す図である。
【図2】図1に示すサンプルセルの骨格部分1の上面図
である。
【図3】試薬液混合後の経過時間と透過光強度との関係
を示すグラフである。
【図4】試薬液混合後の経過時間と透過光強度との関係
を示す別のグラフである。
【図5】試薬液混合後360秒経過した時点の光センサ
ー8の出力信号と、各被検溶液のタンパク質濃度との関
係を示すグラフである。
【図6】本発明の別のサンプルセルの構成を示す図であ
る。
【図7】図6に示すサンプルセルの骨格部分14の上面
図である。
【図8】本発明のさらに別のサンプルセルの構成を示す
図である。
【図9】図8に示すサンプルセルの骨格部分14の上面
図である。
【図10】試薬液混合後の経過時間と散乱光強度との関
係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 サンプルセルの骨格部分 2 注入口 3 ロート 4 電磁バルブ 5 ピペッタ 6 半導体レーザモジュール 7 略平行光 8 光センサー 9 コンピューター 10 ポンプ 11 チューブ 12 泡 13 液面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G052 AA06 AA28 AB16 AD26 AD49 CA04 CA19 CA35 DA21 FB02 FB09 GA11 HC27 JA11 JA15 2G057 AA10 AB02 AB07 AC01 AD01 BA01 BB01 BB08 GA06 2G059 AA01 BB06 DD05 DD12 DD13 FF04 FF12 GG01 GG02 HH01 KK01 MM09

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶液中に気体を注入して、前記溶液を攪
    拌することを特徴とする溶液攪拌方法。
  2. 【請求項2】 前記溶液に注入する気体の体積が、前記
    溶液の体積の1/20以上であることを特徴とする請求
    項1記載の溶液攪拌方法。
  3. 【請求項3】 前記気体を注入する時間が、10秒間以
    内であることを特徴とする請求項1または2記載の溶液
    攪拌方法。
  4. 【請求項4】 前記気体が二酸化炭素および/または酸
    素を含まないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    に記載の溶液攪拌方法。
  5. 【請求項5】 前記気体が窒素、アルゴンおよびヘリウ
    ムよりなる群から選択される少なくとも1種であること
    を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の溶液攪拌
    方法。
  6. 【請求項6】 光学特性を計測する被検溶液を保持し、
    光を前記被検溶液に照射できる構成を有するサンプルセ
    ルであって、前記被検溶液を攪拌するための気体を注入
    する気体注入口を具備することを特徴とするサンプルセ
    ル。
  7. 【請求項7】 前記気体注入口を最下部に配置すること
    を特徴とする請求項6記載のサンプルセル。
  8. 【請求項8】 前記被検溶液および/または前記被検溶
    液に混合する試薬液を導入するための開口部を上部に具
    備することを特徴とする請求項6または7記載のサンプ
    ルセル。
  9. 【請求項9】 前記気体注入口より、前記気体だけでな
    く前記被検溶液に混合する試薬液も注入できるように、
    切り替え弁を具備することを特徴とする請求項6〜8の
    いずれかに記載のサンプルセル。
  10. 【請求項10】 前記被検溶液に混合する試薬液を注入
    するための試薬注入口を別途具備することを特徴とする
    請求項6〜8のいずれかに記載のサンプルセル。
  11. 【請求項11】 前記試薬注入口が前記気体注入口より
    も上に配置されていることを特徴とする請求項10記載
    のサンプルセル。
  12. 【請求項12】 前記被検溶液において前記光が伝搬す
    る領域よりも上に、前記気体注入口が配置されているこ
    とを特徴とする請求項6および8〜11のいずれかに記
    載のサンプルセル。
  13. 【請求項13】 所定量の前記被検溶液を保持するとき
    の前記被検溶液の液面からサンプルセルの底面までの距
    離hと、サンプルセルの底面積Sとが、同一単位系にお
    いて、関係式(1): h>S/10 (1) を満足することを特徴とする請求項6〜12のいずれか
    に記載のサンプルセル。
  14. 【請求項14】 光を被検溶液に投射する光源と、前記
    被検溶液を保持する請求項6〜13のいずれかに記載の
    サンプルセルと、前記被検溶液を透過した光および/ま
    たは前記被検溶液中を伝搬する際に発生した散乱光を検
    知する光センサーと、前記サンプルセルに前記被検溶液
    を導入する導入手段と、前記サンプルセル中の前記被検
    溶液に試薬液を注入する試薬液注入手段と、前記サンプ
    ルセル中の前記被検溶液に前記気体を注入する気体注入
    手段とを具備し、さらに、前記被検溶液導入手段、前記
    試薬注入手段および前記気体注入手段を制御し、前記光
    センサーの出力信号に基づいて前記被検溶液の光学特性
    を分析するコンピューターを具備することを特徴とする
    溶液濃度計測装置。
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