JP4441019B2 - Sensor cleaning method, sensor cleaning device, measuring method and measuring device - Google Patents

Sensor cleaning method, sensor cleaning device, measuring method and measuring device Download PDF

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勇治 佐藤
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株式会社インテリジェントセンサーテクノロジー
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサを用いて測定対象の特性値を求める測定装置において、精度が高い測定が行え、センサを劣化させないようにするためのセンサの洗浄技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
各種測定装置のうち、センサを用いて測定対象の特性値を求めるものでは、センサに付着する物質によってセンサの特性が変化する。
【0003】
例えば、液体に含まれる物質の成分を分析するための測定装置では、両親媒性物質や苦み物質からなる分子膜をセンサとして用いている。
【0004】
この分子膜センサは、液に浸けたときにその液中の成分に応じて膜電位が変化する作用を利用したものであり、このセンサを用いて実際にサンプル液を測定する場合には、予め基準液に分子膜センサを浸けたときの膜の電位を基準とし、サンプル液に浸けたときの膜の電位の変化量あるいはサンプル液に浸けてから再び基準液に浸けたときの膜の電位の変化量をそのサンプルの特性値として求め、その特性値に基づいてサンプル液中の成分を分析している。
【0005】
このような測定を、同一の分子膜センサで複数のサンプルについて連続的に行うような場合、前に測定したサンプルに含まれる物質が分子膜センサに吸着していると、分子膜センサの応答特性が変化して次の測定に影響を与える。
【0006】
このために、従来ではサンプルについての測定を1回行う毎に分子膜センサを洗浄してから、次の測定を行うようにしている。
【0007】
この洗浄は、例えば洗浄液内で分子膜センサを一定時間振動させることによって行っており、その洗浄液の成分や洗浄時間は、分子膜センサの種類や、サンプルの採取源などから予想される成分に応じて決定していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、成分が全く未知のサンプルや、含まれる物質の成分や濃度が変化するようなサンプルを測定する場合、前記したように単にセンサを一定時間洗浄する従来の方法では、洗浄不足によってセンサの応答特性が大きく変化して、測定の再現性や精度が低下したり、あるいは洗浄過多によってセンサが劣化するという問題があった。
【0009】
本発明は、この問題を解決して、再現性および精度が高い測定が行え、センサを劣化させないセンサの洗浄方法、洗浄装置、測定方法および測定装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項1のセンサ洗浄方法は、
センサを所定時間洗浄する洗浄段階と、
所定時間洗浄したセンサによって基準となる測定対象を測定する測定段階と、
前記基準となる測定対象に対する測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定段階とを含み、
前記基準となる測定対象に対する測定値が前記許容範囲内に入るまで前記洗浄段階から判定段階までを繰り返すことを特徴としている。
【0011】
また、本発明の請求項2のセンサ洗浄装置は、
センサを洗浄するための洗浄手段と、
前記センサによって基準となる測定対象を測定させる測定手段と、
前記測定手段によって得られた測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記測定値が予め設定された許容範囲内にあると判定されるまで、前記洗浄手段による洗浄と前記測定手段による測定とを交互に繰り返させる制御手段とを備えている。
【0012】
また、本発明の請求項3の測定方法は、
測定対象に感応して信号を出力するセンサを用いて測定を行う測定方法において、
前記センサを所定時間洗浄する洗浄段階と、
所定時間洗浄した前記センサによって基準となる第1の測定対象を測定する第1測定段階と、
前記第1の測定対象に対する測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否か判定する判定段階と、
前記第1の測定対象に対する測定値が前記許容範囲内に入るまで前記洗浄段階から判定段階までを繰り返す段階と、
前記第1の測定対象に対する測定値が前記許容範囲内になったセンサによって第2の測定対象を測定する第2測定段階と、
前記第1の測定対象に対する測定で得られた最終の測定値と前記第2の測定対象に対する測定で得られた測定値との差を前記第2の測定対象の特性値として求める段階とを含むことを特徴としている。
【0013】
また、本発明の請求項4の測定装置は、
測定対象に感応して信号を出力するセンサと、
前記センサを洗浄するための洗浄手段と、
前記センサによって基準となる第1の測定対象を測定させる第1の測定手段と、
前記第1の測定手段によって得られた測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記測定値が予め設定された許容範囲内にあると判定されるまで、前記洗浄手段による洗浄と前記第1の測定手段による測定とを交互に繰り返させる洗浄制御手段と、
前記判定手段によって前記測定値が予め設定された許容範囲内にあると判定されたときの測定値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、
前記第1の測定対象に対して前記許容範囲内の測定値が得られた前記センサによって、第2の測定対象を測定させる第2の測定手段と、
前記第2の測定手段によって得られた測定値と前記基準値記憶手段に記憶されている基準値との差を前記第2の測定対象の特性値として算出する特性値算出手段とを備えている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、分子膜センサを用いて液体中に含まれる物質の成分を分析するための測定装置20の構成を示している。
【0015】
この測定装置20には複数の容器21が設けられており、そのうちの容器21(1)には洗浄液Lcが収容され、容器21(2)には基準液Lrが収容され、他の容器21(3)、21(4)、…にはサンプル液Lxが収容される。
【0016】
ここで、基準液Lrと洗浄液Lcは同一であり、塩化カリウム(30mM)と酒石酸(0.3mM)の水溶液を用いている。なお、前記したように、洗浄液の成分は、分子膜センサの分子膜の種類やサンプル液に含まれるあるいは含まれると予想される成分に応じて決定する必要があるため、基準液Lrと洗浄液Lcとは同一でない場合もある。
【0017】
洗浄液Lcが収容される容器21(1)には、洗浄液Lcおよび後述する制御装置40とともにこの測定装置20の洗浄手段を構成する振動装置22が設けられている。この振動装置は22は、超音波を発生して容器21(1)内の洗浄液Lcに振動を与え、洗浄液Lc内にあるものを洗浄する。
【0018】
これらの容器21に収容された液体にはプローブ25が浸けられる。プローブ25は参照電極26と分子膜センサ30によって構成されている。
【0019】
参照電極26は基準電位を決定するものであり、その表面は塩化カリウム100mMを寒天で固化した緩衝層27で覆われており、リード線25aが接続されている。
【0020】
また、分子膜センサ30は、アクリル等の基材31の表面に分子膜32が固定され、その分子膜32の反対面には、参照電極26の緩衝層27と同一の緩衝層33を介して電極34が設けられており、この電極34にリード線25bが接続されている。
【0021】
この分子膜32は、脂質等の両親媒性物質または苦み物質と、可塑剤と、高分子材料とを混合して形成されたものであり、ここでは、プラスの極性を有する分子膜として、第四級アンモニウム塩の脂質の中の炭素鎖の長さが12(R=12)のTDA(テトラドデシルアンモニウムブロミド)50mgと、可塑剤としてDOPP(ジオクチルフェニルフォスフォネート)1mlと、高分子材料としてPVC(ポリ塩化ビニル)800mgを混合したものを、THF(テトラヒドロフラン)10mlに溶解し、これを平底の容器(例えば85mmφのシャーレ)内で約30度Cで2時間加熱して、THFを揮散させることによって得られた厚さ200μmのものを使用している。
【0022】
なお、ここでは、マイナスに荷電されたタンニン等の物質が強く吸着するプラスの極性を有する一つの分子膜32を有する分子膜センサ30について説明するが、分子膜センサ30が特性の異なる複数の分子膜を備えていて、複数の分子膜を選択する構成のものであってもよい。
【0023】
このプローブ25は移動装置35に支持されている。移動装置35は、プローブ25の参照電極26と分子膜センサ30とが、前記した各容器21に収容された液体に浸かるように移動させる。なお、ここでは、プローブ25を移動しているが、移動装置35によって容器21側を移動して、容器21内の液体にプローブ25を浸けるようにしてもよい。
【0024】
プローブ25のリード線25a、25bは、電圧検出器36に接続されている。電圧検出器36は、参照電極26の電位を基準として分子膜センサ30の電圧を検出して、A/D変換器37に出力する。
【0025】
A/D変換器37は、電圧検出器20の出力をディジタル値に変換して、演算装置38に出力する。
【0026】
演算装置38は、A/D変換器21の出力に対する記憶処理および演算処理を後述する制御装置40からの指示によって行い、その結果を出力装置39に出力する。
【0027】
出力装置39は表示装置やプリンタ等からなり、演算装置38の処理結果等を表示出力する。
【0028】
振動装置22、移動装置35および演算装置38は制御装置40によって制御される。なお、演算装置38と制御装置40は、例えばマイクロコンピュータによって構成されている。
【0029】
図2、図3は、この演算装置38と制御装置40の処理手順を示すフローチャートである。以下、これらのフローチャートに基づいて測定装置20の動作を説明する。
【0030】
図2の処理は複数Nのサンプル液Lx(1)〜Lx(N)に対する相対値測定の処理であり、始めに、サンプル液を指定する番号iを1に初期化して、プローブ25を基準液Lrに浸けて分子膜センサ30に対する膜面の安定化処理を行なうとともに、基準液Lrの測定を行い、その測定で得られた電圧を基準電圧Vrrの初期値Vrとして記憶する(S1〜S3)。
【0031】
この膜面の安定化処理は、長時間使用していなかったプローブ25の分子膜32の膜面を活性化し、且つ安定化するためのものであり、プローブ25を基準液内で1回(複数回でもよい)上下動させてから一定時間(例えば30秒)経過したときの電圧を求めるという動作を繰り返し、前回求めた電圧と今回求めた電圧との差が所定値(例えば0.5mV)以内になったときに、膜面が安定したと判定する。
【0032】
次に、プローブ25をサンプル液Lx(i)に浸けて、そのときの電圧Vを求め(第2の測定手段)、この電圧Vと基準電圧Vrr(初期値はVrに等しい)との差の電圧V(i)=V−Vrrをサンプル液Lx(i)の特性値(相対値という)として求める(特性値算出手段)(S4〜S6)。
【0033】
そして、プローブ25を洗浄液Lcに浸けて、振動装置22から超音波振動を所定時間(例えば数10秒〜数分)与えてプローブ25を洗浄した(洗浄手段)後、プローブ25を基準液Lrに浸けて、そのときの電圧Vcを求める(第1の測定手段)(S7〜S10)。
【0034】
なお、前記したようにこの実施の形態の場合は、洗浄液Lcと基準液Lrとは成分が同一なので、洗浄液Lcを基準液として使用し、図2で破線で示すように、振動装置22によって超音波振動を所定時間与えた後に、プローブ25を基準液Lrに移さずに、そのまま電圧Vcを求めてもよい。
【0035】
次に、この得られた電圧Vcが、基準電圧の初期値Vrについて設定された所定の許容範囲内にあるか否かを判定する(判定手段)(S11)。
【0036】
ここで、許容範囲は、図4に示すように、基準電圧の初期値Vrを中心とする(Vr−α)〜(Vr+α)の範囲に設定される。
【0037】
この許容範囲の幅を決める値αは、例えば電圧Vrに所定の許容率β(例えば0.02)を乗じた値βVrや、電圧Vrに依存しない固定値(例えば0.3mV)等に設定する。
【0038】
ここで、電圧Vcが許容範囲内にない場合には、電圧Vcが許容範囲内に入るまで、処理S7〜S11を繰り返す(洗浄制御手段)。なお、前記したように洗浄液Lcを基準液として使用する場合には破線で示しているように処理9を省いて処理S8〜S11を繰り返す。
【0039】
この処理を繰り返すことにより、分子膜センサ30の膜面に吸着した物質が除去され、電圧Vcは図4に示すように1回洗浄する毎にVc1、Vc2、…と徐々に電圧Vrに近づいて、例えば4回目の洗浄後の電圧Vc4が許容範囲内に入る。
【0040】
このようにして、電圧Vcが許容範囲内に入ったと判定されたとき、洗浄が完了したものとし、このときの電圧Vcで基準電圧Vrrを更新し(基準値記憶手段)、次のサンプル液を指定してから、処理S4に戻る(S12〜S14)。
【0041】
以下、処理S4〜S14の処理が繰り返されて、複数のサンプル液Lx(1)〜Lx(N)についての特性値(相対値)V(1)〜V(N)が得られ、これらの値から、サンプル液の成分の分析を行うことができる。
【0042】
また、図3の処理は複数Nのサンプル液Lx(1)〜Lx(N)に対するCPA測定の処理であり、処理S21〜S24までは図2の処理S1〜S4と同一であるが、サンプル液Lx(i)に浸けたプローブ25を基準液Lrに戻してそのときの電圧V′を求め(第2の測定手段)、この電圧V′と基準電圧Vrr(初期値Vr)との差の電圧V(i)=V′−Vrrをサンプル液Lx(i)の特性値(CPA値という)として求めている(特性値算出手段)(S21〜S27)。
【0043】
なお、CPA測定では、サンプル液Lx(i)に漬けたプローブ25を基準液Lrに戻す前に、分子膜32の表面についたサンプル液の成分のうち吸着性の低い成分を除去するために軽く洗浄する場合もある。
【0044】
また、図3の処理の中の洗浄処理の部分(S28〜S35)は、図2の処理S7〜S14と同様である。
【0045】
即ち、プローブ25を洗浄液Lcに浸けて、振動装置22によって超音波振動を所定時間与えてプローブ25を洗浄した(洗浄手段)後、プローブ25を基準液Lrに漬け、そのときの電圧Vcを求める(第1の測定手段)(S28〜S31)。
【0046】
なお、この場合も、洗浄液Lcと基準液Lrと成分が同一なので、洗浄液Lcを基準液として使用し、図3で破線で示すように、振動装置22によって超音波振動を所定時間与えた後に、プローブ25を基準液Lrに移さずに、そのまま電圧Vcを求めてもよい。
【0047】
次に、この電圧Vcが電圧Vrについて設定された許容範囲内にあるか否かを判定する(判定手段)(S32)。
【0048】
ここで、電圧Vcが許容範囲内にない場合には、電圧Vcが許容範囲内に入るまで、処理S28〜S32を繰り返す(洗浄制御手段)。なお、前記したように洗浄液Lcを基準液として使用する場合には破線で示しているように処理30を省いて処理S29〜S32を繰り返す。
【0049】
そして、電圧Vcが許容範囲内に入ると洗浄が完了したものとし、このときの電圧Vcで基準電圧Vrrを更新し(基準値記憶手段)、次のサンプル液を指定してから、処理S24に戻る(S33〜S35)。
【0050】
以下、処理S24〜S35までの処理が繰り返されて、複数のサンプル液Lx(1)〜Lx(N)についての特性値(CPA値)V(1)〜V(N)が得られ、これらの値からサンプル液の成分分析を行うことができる。
【0051】
以上のように、この測定装置20では、分子膜センサ30を所定時間洗浄し(S8、S28)、所定時間洗浄した分子膜センサ30によって基準液Lrを測定し(S9、S10、S30、S31)、基準液Lrに対する測定値Vcが予め設定された許容範囲内にあるか否か判定する(S11、S32)という処理を、基準液Lrに対する測定値Vcが許容範囲内に入るまで繰り返している。
【0052】
このため、分子膜センサ30に吸着した物質に対して常に必要最小限の洗浄を行うことになり、サンプル液の成分が未知の場合でも、洗浄が不足して分子膜センサの応答特性が大きく変化したり、洗浄過多によってセンサが劣化することがなくなる。
【0053】
また、この測定装置20では、上記のように洗浄が完了したときの電圧Vcを基準値として記憶してから、次のサンプル液の測定を行い、その測定値と基準値との差をサンプル液の特性値として求めている。
【0054】
このため、分子膜センサ30の膜面が常にほぼ同一の状態から新たなサンプル液の測定を開始することができ、再現性および精度が高い測定を行うことができ、液中の成分分析を高い精度で行うことができる。
【0055】
なお、前記実施形態では、分子膜センサ30を基準液と同一成分の洗浄液に超音波振動を与えることによって洗浄していたが、基準液とは別のエタノール等の有機溶剤を含む洗浄液内で分子膜センサ30を振動させたり、あるいは分子膜センサ30に対して洗浄液をシャワー状に流すことによって洗浄を行うこともできる。
【0056】
また、上記説明は、分子膜センサ30を用いた測定装置20について説明したが、本発明は、測定対象の吸着によって応答特性が変化する可能性のあるセンサおよびそのセンサを用いた測定装置についても適用できる。
【0057】
また、本発明の洗浄とは液体によるものだけではなく、センサの特性を変化させる物質を除去するためのものであればよく、例えば感応部が硬質で汚れ等が付着しやすいセンサの場合には、ブラシによる洗浄(清掃)やエアによる洗浄(清掃)を行うことも可能である。
【0058】
【発明の効果】
以上のように、本発明のセンサ洗浄方法およびセンサ洗浄装置は、センサを所定時間洗浄し、所定時間洗浄したセンサによって基準となる測定対象を測定し、その測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否か判定するという処理を、測定値が許容範囲内に入るまで繰り返している。
【0059】
このため、センサに吸着した物質に対して常に必要最小限の洗浄を行うことになり、測定対象の吸着性が未知の場合でも、洗浄が不足してセンサの応答特性が大きく変化したり、洗浄過多によってセンサが劣化することがなくなる。
【0060】
また、本発明の測定方法および測定装置では、上記のように洗浄が完了したときの測定値を基準値とし、第2の測定対象に対する測定を行って得られた測定値と基準値との差を第2の測定対象の特性値として求めている。
このため、常に、センサが一定の状態から測定を開始することができ、再現性および精度が高い測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の構成を示す図
【図2】実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート
【図3】実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート
【図4】実施形態の動作を説明するための図
【符号の説明】
20 測定装置
21 容器
22 振動装置
25 プローブ
26 参照電極
30 分子膜センサ
35 移動装置
36 電圧検出器
37 A/D変換器
38 演算装置
39 出力装置
40 制御装置
Lr 基準液
Lc 洗浄液
Lx サンプル液
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor cleaning technique for performing measurement with high accuracy and preventing deterioration of a sensor in a measuring apparatus that uses a sensor to determine a characteristic value of a measurement target.
[0002]
[Prior art]
Among various measuring devices, a sensor that uses a sensor to determine a characteristic value of a measurement object changes the characteristics of the sensor depending on the substance attached to the sensor.
[0003]
For example, in a measuring apparatus for analyzing a component of a substance contained in a liquid, a molecular film made of an amphiphilic substance or a bitter substance is used as a sensor.
[0004]
This molecular film sensor utilizes the action of changing the membrane potential according to the components in the liquid when immersed in the liquid. When actually measuring a sample liquid using this sensor, Based on the potential of the membrane when the molecular membrane sensor is immersed in the reference solution, the amount of change in the potential of the membrane when immersed in the sample solution or the potential of the membrane when immersed in the reference solution again after being immersed in the sample solution The amount of change is obtained as a characteristic value of the sample, and the components in the sample liquid are analyzed based on the characteristic value.
[0005]
When such a measurement is continuously performed for a plurality of samples with the same molecular film sensor, if the substance contained in the sample measured before is adsorbed to the molecular film sensor, the response characteristic of the molecular film sensor Changes to affect the next measurement.
[0006]
For this reason, conventionally, after each measurement of a sample, the molecular film sensor is washed, and then the next measurement is performed.
[0007]
This cleaning is performed, for example, by vibrating the molecular film sensor in the cleaning liquid for a certain period of time. The components and cleaning time of the cleaning liquid depend on the types of molecular film sensors and the components expected from the sample collection source. It was decided.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when measuring a sample whose component is completely unknown or a sample in which the component or concentration of the contained substance changes, as described above, in the conventional method in which the sensor is simply washed for a certain period of time, the response of the sensor due to insufficient washing. There has been a problem that the characteristics are greatly changed, the reproducibility and accuracy of the measurement are lowered, or the sensor is deteriorated due to excessive washing.
[0009]
An object of the present invention is to provide a sensor cleaning method, a cleaning apparatus, a measuring method, and a measuring apparatus that solve this problem and perform measurement with high reproducibility and accuracy and do not deteriorate the sensor.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a sensor cleaning method according to claim 1 of the present invention comprises:
A cleaning stage for cleaning the sensor for a predetermined time;
A measurement stage for measuring a reference measurement object by a sensor washed for a predetermined time;
A determination step of determining whether or not the measurement value for the reference measurement object is within a preset allowable range,
The cleaning step to the determination step are repeated until the measurement value for the reference measurement object falls within the allowable range.
[0011]
The sensor cleaning device according to claim 2 of the present invention is
Cleaning means for cleaning the sensor;
Measuring means for measuring a measurement object serving as a reference by the sensor;
Determination means for determining whether or not the measurement value obtained by the measurement means is within a preset allowable range;
Control means for alternately repeating the cleaning by the cleaning means and the measurement by the measuring means until the determination means determines that the measured value is within a preset allowable range.
[0012]
Moreover, the measuring method of claim 3 of the present invention comprises:
In a measurement method that performs measurement using a sensor that outputs a signal in response to the measurement target,
A cleaning step of cleaning the sensor for a predetermined time;
A first measurement step of measuring a first measurement object serving as a reference by the sensor washed for a predetermined time;
A determination step of determining whether or not a measurement value for the first measurement object is within a preset allowable range;
Repeating the cleaning step to the determination step until the measurement value for the first measurement object falls within the allowable range;
A second measurement stage in which a second measurement object is measured by a sensor whose measurement value for the first measurement object is within the allowable range;
Obtaining a difference between a final measurement value obtained by measurement for the first measurement object and a measurement value obtained by measurement for the second measurement object as a characteristic value of the second measurement object. It is characterized by that.
[0013]
Moreover, the measuring device of claim 4 of the present invention comprises:
A sensor that outputs a signal in response to the measurement object;
Cleaning means for cleaning the sensor;
First measurement means for measuring a first measurement object serving as a reference by the sensor;
Determination means for determining whether or not the measurement value obtained by the first measurement means is within a preset allowable range;
A cleaning control unit that alternately repeats the cleaning by the cleaning unit and the measurement by the first measuring unit until the determination unit determines that the measured value is within a preset allowable range;
Reference value storage means for storing, as a reference value, a measurement value when it is determined by the determination means that the measurement value is within a preset allowable range;
Second measurement means for measuring a second measurement object by the sensor from which the measurement value within the allowable range is obtained for the first measurement object;
Characteristic value calculation means for calculating a difference between the measurement value obtained by the second measurement means and the reference value stored in the reference value storage means as the characteristic value of the second measurement object. .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a measuring apparatus 20 for analyzing a component of a substance contained in a liquid using a molecular film sensor.
[0015]
The measuring apparatus 20 is provided with a plurality of containers 21, of which the container 21 (1) stores the cleaning liquid Lc, the container 21 (2) stores the reference liquid Lr, and the other containers 21 ( 3), 21 (4),... Contains the sample liquid Lx.
[0016]
Here, the reference solution Lr and the cleaning solution Lc are the same, and an aqueous solution of potassium chloride (30 mM) and tartaric acid (0.3 mM) is used. As described above, the components of the cleaning liquid need to be determined according to the type of molecular film of the molecular film sensor and the components included in or expected to be included in the sample liquid, and therefore, the reference liquid Lr and the cleaning liquid Lc. May not be the same.
[0017]
The container 21 (1) in which the cleaning liquid Lc is stored is provided with a vibration device 22 that constitutes a cleaning unit of the measuring device 20 together with the cleaning liquid Lc and a control device 40 described later. This vibration device 22 generates ultrasonic waves, vibrates the cleaning liquid Lc in the container 21 (1), and cleans what is in the cleaning liquid Lc.
[0018]
The probe 25 is immersed in the liquid stored in these containers 21. The probe 25 includes a reference electrode 26 and a molecular film sensor 30.
[0019]
The reference electrode 26 determines a reference potential, and the surface thereof is covered with a buffer layer 27 obtained by solidifying 100 mM potassium chloride with agar, and a lead wire 25a is connected thereto.
[0020]
In the molecular film sensor 30, a molecular film 32 is fixed on the surface of a base material 31 such as acrylic, and the opposite surface of the molecular film 32 is interposed through a buffer layer 33 that is the same as the buffer layer 27 of the reference electrode 26. An electrode 34 is provided, and a lead wire 25 b is connected to the electrode 34.
[0021]
This molecular film 32 is formed by mixing an amphipathic substance or a bitter substance such as lipid, a plasticizer, and a polymer material. Here, as the molecular film having a positive polarity, 50 mg of TDA (tetradodecyl ammonium bromide) having a carbon chain length of 12 (R = 12) in the lipid of the quaternary ammonium salt, 1 ml of DOPP (dioctyl phenyl phosphonate) as a plasticizer, and a polymer material A mixture of 800 mg of PVC (polyvinyl chloride) is dissolved in 10 ml of THF (tetrahydrofuran), and this is heated in a flat bottom container (for example, a 85 mmφ petri dish) at about 30 ° C. for 2 hours to volatilize THF. The thing of thickness 200micrometer obtained by this is used.
[0022]
Here, the molecular film sensor 30 having one molecular film 32 having a positive polarity that strongly adsorbs a negatively charged substance such as tannin will be described. However, the molecular film sensor 30 has a plurality of molecules having different characteristics. A structure having a film and selecting a plurality of molecular films may be used.
[0023]
The probe 25 is supported by the moving device 35. The moving device 35 moves the reference electrode 26 of the probe 25 and the molecular film sensor 30 so as to be immersed in the liquid stored in each container 21 described above. Although the probe 25 is moved here, the probe 25 may be immersed in the liquid in the container 21 by moving the container 21 side by the moving device 35.
[0024]
Lead wires 25 a and 25 b of the probe 25 are connected to the voltage detector 36. The voltage detector 36 detects the voltage of the molecular film sensor 30 based on the potential of the reference electrode 26 and outputs it to the A / D converter 37.
[0025]
The A / D converter 37 converts the output of the voltage detector 20 into a digital value and outputs it to the arithmetic unit 38.
[0026]
The arithmetic device 38 performs storage processing and arithmetic processing on the output of the A / D converter 21 in accordance with instructions from the control device 40 described later, and outputs the result to the output device 39.
[0027]
The output device 39 includes a display device, a printer, and the like, and displays and outputs the processing result of the arithmetic device 38.
[0028]
The vibration device 22, the moving device 35 and the arithmetic device 38 are controlled by the control device 40. Note that the arithmetic device 38 and the control device 40 are constituted by, for example, a microcomputer.
[0029]
2 and 3 are flowcharts showing the processing procedure of the arithmetic device 38 and the control device 40. FIG. Hereinafter, the operation of the measuring apparatus 20 will be described based on these flowcharts.
[0030]
The process of FIG. 2 is a relative value measurement process for a plurality of N sample liquids Lx (1) to Lx (N). First, the number i designating the sample liquid is initialized to 1, and the probe 25 is set to the reference liquid. The film surface is stabilized with respect to the molecular film sensor 30 by being immersed in Lr, the reference liquid Lr is measured, and the voltage obtained by the measurement is stored as the initial value Vr of the reference voltage Vrr (S1 to S3). .
[0031]
This film surface stabilization treatment is for activating and stabilizing the film surface of the molecular film 32 of the probe 25 that has not been used for a long time. (It may be times) The operation of obtaining the voltage when a certain time (for example, 30 seconds) has passed since the vertical movement is repeated, and the difference between the voltage obtained last time and the voltage obtained this time is within a predetermined value (for example, 0.5 mV) Is determined to be stable.
[0032]
Next, the probe 25 is immersed in the sample liquid Lx (i), and the voltage V at that time is obtained (second measuring means). The difference between the voltage V and the reference voltage Vrr (initial value is equal to Vr) The voltage V (i) = V−Vrr is obtained as a characteristic value (referred to as a relative value) of the sample liquid Lx (i) (characteristic value calculating means) (S4 to S6).
[0033]
Then, after immersing the probe 25 in the cleaning liquid Lc and applying ultrasonic vibration from the vibration device 22 for a predetermined time (for example, several tens of seconds to several minutes) to clean the probe 25 (cleaning means), the probe 25 is used as the reference liquid Lr. Immerse and determine the voltage Vc at that time (first measuring means) (S7 to S10).
[0034]
As described above, in the case of this embodiment, since the components of the cleaning liquid Lc and the reference liquid Lr are the same, the cleaning liquid Lc is used as the reference liquid, and as shown by the broken line in FIG. After applying the sonic vibration for a predetermined time, the voltage Vc may be obtained as it is without moving the probe 25 to the reference liquid Lr.
[0035]
Next, it is determined whether or not the obtained voltage Vc is within a predetermined allowable range set for the initial value Vr of the reference voltage (determination means) (S11).
[0036]
Here, as shown in FIG. 4, the allowable range is set to a range of (Vr−α) to (Vr + α) centering on the initial value Vr of the reference voltage.
[0037]
The value α that determines the width of the allowable range is set to, for example, a value βVr obtained by multiplying the voltage Vr by a predetermined allowable ratio β (for example, 0.02), a fixed value that does not depend on the voltage Vr (for example, 0.3 mV), or the like. .
[0038]
If the voltage Vc is not within the allowable range, the processes S7 to S11 are repeated until the voltage Vc falls within the allowable range (cleaning control unit). As described above, when the cleaning liquid Lc is used as the reference liquid, the processes S8 to S11 are repeated with the process 9 omitted as indicated by the broken line.
[0039]
By repeating this process, the substance adsorbed on the film surface of the molecular film sensor 30 is removed, and the voltage Vc gradually approaches Vc1, Vc2,... Each time cleaning is performed as shown in FIG. For example, the voltage Vc4 after the fourth cleaning is within the allowable range.
[0040]
In this way, when it is determined that the voltage Vc is within the allowable range, it is assumed that the cleaning is completed, the reference voltage Vrr is updated with the voltage Vc at this time (reference value storage means), and the next sample liquid is added. After the designation, the process returns to the process S4 (S12 to S14).
[0041]
Thereafter, the processes S4 to S14 are repeated to obtain characteristic values (relative values) V (1) to V (N) for the plurality of sample liquids Lx (1) to Lx (N). Thus, the components of the sample liquid can be analyzed.
[0042]
3 is a CPA measurement process for a plurality of N sample liquids Lx (1) to Lx (N), and the processes S21 to S24 are the same as the processes S1 to S4 in FIG. The probe 25 immersed in Lx (i) is returned to the reference liquid Lr to obtain the voltage V ′ at that time (second measuring means), and the voltage of the difference between this voltage V ′ and the reference voltage Vrr (initial value Vr) V (i) = V′−Vrr is obtained as a characteristic value (referred to as CPA value) of the sample liquid Lx (i) (characteristic value calculation means) (S21 to S27).
[0043]
In CPA measurement, before returning the probe 25 soaked in the sample liquid Lx (i) to the reference liquid Lr, lightly removes components with low adsorptivity from the components of the sample liquid on the surface of the molecular film 32. May be washed.
[0044]
Further, the cleaning process portion (S28 to S35) in the process of FIG. 3 is the same as the processes S7 to S14 of FIG.
[0045]
That is, the probe 25 is immersed in the cleaning liquid Lc, ultrasonic vibration is applied by the vibration device 22 for a predetermined time to clean the probe 25 (cleaning means), and then the probe 25 is immersed in the reference liquid Lr to obtain the voltage Vc at that time. (First measuring means) (S28 to S31).
[0046]
Also in this case, since the components of the cleaning liquid Lc and the reference liquid Lr are the same, the cleaning liquid Lc is used as the reference liquid, and after applying ultrasonic vibration by the vibration device 22 for a predetermined time, as shown by the broken line in FIG. The voltage Vc may be obtained as it is without moving the probe 25 to the reference liquid Lr.
[0047]
Next, it is determined whether or not the voltage Vc is within an allowable range set for the voltage Vr (determination means) (S32).
[0048]
If the voltage Vc is not within the allowable range, the processes S28 to S32 are repeated until the voltage Vc falls within the allowable range (cleaning control means). As described above, when the cleaning liquid Lc is used as the reference liquid, the processes S29 to S32 are repeated with the process 30 omitted as indicated by the broken line.
[0049]
Then, it is assumed that the cleaning is completed when the voltage Vc falls within the allowable range, the reference voltage Vrr is updated with the voltage Vc at this time (reference value storage means), the next sample liquid is designated, and the process proceeds to step S24. Return (S33 to S35).
[0050]
Thereafter, the processes S24 to S35 are repeated to obtain characteristic values (CPA values) V (1) to V (N) for the plurality of sample liquids Lx (1) to Lx (N). The component analysis of the sample liquid can be performed from the value.
[0051]
As described above, in this measuring apparatus 20, the molecular film sensor 30 is washed for a predetermined time (S8, S28), and the reference liquid Lr is measured by the molecular film sensor 30 washed for a predetermined time (S9, S10, S30, S31). The process of determining whether or not the measurement value Vc for the reference liquid Lr is within a preset allowable range (S11, S32) is repeated until the measurement value Vc for the reference liquid Lr falls within the allowable range.
[0052]
For this reason, the necessary minimum cleaning is always performed on the substance adsorbed on the molecular film sensor 30, and even when the components of the sample liquid are unknown, the cleaning is insufficient and the response characteristics of the molecular film sensor greatly change. Or over-cleaning prevents the sensor from deteriorating.
[0053]
Further, in this measuring device 20, after the voltage Vc when the cleaning is completed as described above is stored as a reference value, the next sample solution is measured, and the difference between the measured value and the reference value is calculated. It is calculated as a characteristic value.
[0054]
For this reason, measurement of a new sample liquid can be started from a state in which the film surface of the molecular film sensor 30 is always substantially the same, measurement with high reproducibility and accuracy can be performed, and component analysis in the liquid is high. Can be done with precision.
[0055]
In the above-described embodiment, the molecular film sensor 30 is cleaned by applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid having the same component as the reference liquid. However, in the cleaning liquid containing an organic solvent such as ethanol different from the reference liquid, Cleaning can also be performed by vibrating the membrane sensor 30 or by allowing the cleaning liquid to flow through the molecular membrane sensor 30 in a shower.
[0056]
Moreover, although the said description demonstrated the measuring apparatus 20 using the molecular film sensor 30, this invention also relates to the sensor which a response characteristic may change by adsorption | suction of a measuring object, and a measuring apparatus using the sensor. Applicable.
[0057]
The cleaning according to the present invention is not limited to liquid cleaning, but may be any method for removing substances that change the characteristics of the sensor. It is also possible to perform cleaning (cleaning) with a brush or cleaning (cleaning) with air.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, the sensor cleaning method and the sensor cleaning apparatus according to the present invention clean the sensor for a predetermined time, measure the reference measurement object by the sensor cleaned for the predetermined time, and the measured value is within a preset allowable range. The process of determining whether or not the measured value is within the allowable range is repeated.
[0059]
For this reason, the necessary minimum cleaning is always performed on the substance adsorbed on the sensor. Even when the adsorptivity of the object to be measured is unknown, the response characteristics of the sensor may change greatly due to insufficient cleaning. The sensor does not deteriorate due to excessive.
[0060]
Further, in the measurement method and the measurement apparatus of the present invention, the difference between the measurement value obtained by performing the measurement on the second measurement object and the reference value, using the measurement value when the cleaning is completed as described above as the reference value. Is obtained as the characteristic value of the second measurement object.
For this reason, measurement can always be started from a constant state of the sensor, and measurement with high reproducibility and accuracy can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of a main part of the embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a main part of the embodiment. To explain the operation of the [Description of symbols]
20 Measuring Device 21 Container 22 Vibrating Device 25 Probe 26 Reference Electrode 30 Molecular Film Sensor 35 Moving Device 36 Voltage Detector 37 A / D Converter 38 Arithmetic Device 39 Output Device 40 Controller Lr Reference Solution Lc Cleaning Solution Lx Sample Solution

Claims (4)

センサを所定時間洗浄する洗浄段階と、
所定時間洗浄したセンサによって基準となる測定対象を測定する測定段階と、
前記基準となる測定対象に対する測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定段階とを含み、
前記基準となる測定対象に対する測定値が前記許容範囲内に入るまで前記洗浄段階から判定段階までを繰り返すことを特徴とするセンサ洗浄方法。
A cleaning stage for cleaning the sensor for a predetermined time;
A measurement stage for measuring a reference measurement object by a sensor washed for a predetermined time;
Determining whether the measurement value for the reference measurement object is within a preset allowable range,
A sensor cleaning method, wherein the cleaning step to the determination step are repeated until a measurement value for the reference measurement object falls within the allowable range.
センサを洗浄するための洗浄手段と、
前記センサによって基準となる測定対象を測定させる測定手段と、
前記測定手段によって得られた測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記測定値が予め設定された許容範囲内にあると判定されるまで、前記洗浄手段による洗浄と前記測定手段による測定とを交互に繰り返させる制御手段とを備えたセンサ洗浄装置。
Cleaning means for cleaning the sensor;
Measuring means for measuring a measurement object serving as a reference by the sensor;
Determination means for determining whether or not the measurement value obtained by the measurement means is within a preset allowable range;
A sensor cleaning apparatus comprising: a control unit that alternately repeats the cleaning by the cleaning unit and the measurement by the measuring unit until the determination unit determines that the measured value is within a preset allowable range.
測定対象に感応して信号を出力するセンサを用いて測定を行う測定方法において、
前記センサを所定時間洗浄する洗浄段階と、
所定時間洗浄した前記センサによって基準となる第1の測定対象を測定する第1測定段階と、
前記第1の測定対象に対する測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否か判定する判定段階と、
前記第1の測定対象に対する測定値が前記許容範囲内に入るまで前記洗浄段階から判定段階までを繰り返す段階と、
前記第1の測定対象に対する測定値が前記許容範囲内になったセンサによって第2の測定対象を測定する第2測定段階と、
前記第1の測定対象に対する測定で得られた最終の測定値と前記第2の測定対象に対する測定で得られた測定値との差を前記第2の測定対象の特性値として求める段階とを含むことを特徴とする測定方法。
In a measurement method that performs measurement using a sensor that outputs a signal in response to the measurement target,
A cleaning step of cleaning the sensor for a predetermined time;
A first measurement step of measuring a first measurement object serving as a reference by the sensor washed for a predetermined time;
A determination step of determining whether or not a measurement value for the first measurement object is within a preset allowable range;
Repeating the cleaning step to the determination step until the measurement value for the first measurement object falls within the allowable range;
A second measurement stage in which a second measurement object is measured by a sensor whose measurement value for the first measurement object is within the allowable range;
Obtaining a difference between a final measurement value obtained by the measurement for the first measurement object and a measurement value obtained by the measurement for the second measurement object as a characteristic value of the second measurement object. A measuring method characterized by the above.
測定対象に感応して信号を出力するセンサと、
前記センサを洗浄するための洗浄手段と、
前記センサによって基準となる第1の測定対象を測定させる第1の測定手段と、
前記第1の測定手段によって得られた測定値が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記測定値が予め設定された許容範囲内にあると判定されるまで、前記洗浄手段による洗浄と前記第1の測定手段による測定とを交互に繰り返させる洗浄制御手段と、
前記判定手段によって前記測定値が予め設定された許容範囲内にあると判定されたときの測定値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、
前記第1の測定対象に対して前記許容範囲内の測定値が得られた前記センサによって、第2の測定対象を測定させる第2の測定手段と、
前記第2の測定手段によって得られた測定値と前記基準値記憶手段に記憶されている基準値との差を前記第2の測定対象の特性値として算出する特性値算出手段とを備えた測定装置。
A sensor that outputs a signal in response to the measurement object;
Cleaning means for cleaning the sensor;
First measurement means for measuring a first measurement object serving as a reference by the sensor;
Determination means for determining whether or not the measurement value obtained by the first measurement means is within a preset allowable range;
A cleaning control unit that alternately repeats the cleaning by the cleaning unit and the measurement by the first measuring unit until the determination unit determines that the measured value is within a preset allowable range;
Reference value storage means for storing, as a reference value, a measurement value when it is determined by the determination means that the measurement value is within a preset allowable range;
Second measurement means for measuring a second measurement object by the sensor from which the measurement value within the allowable range is obtained for the first measurement object;
Measurement provided with characteristic value calculation means for calculating a difference between the measurement value obtained by the second measurement means and the reference value stored in the reference value storage means as the characteristic value of the second measurement object apparatus.
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