KR20030033087A - 용액농도 계측방법, 이것에 사용하는 샘플 셀 및 용액농도계측장치 - Google Patents

용액농도 계측방법, 이것에 사용하는 샘플 셀 및 용액농도계측장치 Download PDF

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가메이아키히토
유가와게이코
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

교반조작을 없애어 피검액과 시약액의 혼합액을 얻음에 따라, 피검액의 특정성분의 농도의 계측을 보다 효율화한다. 피검액에 시약액을 주입함으로써 교반하면서, 상기 피검액과 상기 시약액을 포함하는 혼합액을 얻고, 이어서, 상기 피검액에 빛을 조사하면서, 적어도 상기 시약액을 주입하기 전의 상기 피검액의 제 1 광학특성과, 상기 시약액을 주입한 후의 상기 피검액의 제 2 광학특성을 계측하고, 상기 제 1 광학특성과 상기 제 2 광학특성으로부터 상기 피검액중의 특정성분농도를 계측한다.

Description

용액농도 계측방법, 이것에 사용하는 샘플 셀 및 용액농도 계측장치 {SOLUTION DENSITY MEASURING METHOD, SAMPLE CELL USED FOR THE METHOD, AND SOLUTION DENSITY MEASURING DEVICE}
피검액의 광학특성을 계측하여 농도를 산출할 경우, 피검액내를 빛이 전파하는 구조를 가진 샘플 셀에 피검액을 유지시킨다. 이 샘플 셀은 유리 등으로 이루어져 직방체 형상을 가지며, 빛을 투과시키는 면은 투명하다. 이 때문에, 빛이 피검시료내를 전파할 수가 있다.
통상, 이 샘플 셀의 상부는 개방되어 있으며, 이 상부의 개구부에서, 스포이드, 피페터 또는 실린지 등으로 소정량의 피검액을 샘플 셀에 도입한다. 다음에,샘플 셀에 소정량의 시약액을 주입하여, 얻어진 혼합액을 교반막대로 교반하거나, 또는 샘플 셀을 진동시키거나 함으로써, 피검액과 시약액을 균일하게 섞고 있었다. 그리고, 혼합액의 광학특성을 계측하여 상기 피검액중의 특정성분의 농도를 결정하고 있었다.
그러나, 상기와 같은 종래 방법과 같이, 피검액과 시약액을 혼합한 후에 교반막대를 사용하여 교반하거나 샘플 셀 그 자체를 진동시키거나 하는 것은, 조작을 번잡하게 한다고 하는 문제가 있었다. 더욱이, 예를 들면 교반막대가 관측을 방해하거나, 샘플 셀을 광학계로부터 떼어 내기 때문에 혼합후부터 관측을 시작할 때까지 시간이 걸리거나 하는 등의 문제가 있었다.
이에 따라, 피검액과 시약액의 혼합직후부터의 과도현상을 관측할 경우, 관측의 공백시간이 증가해 버린다. 이것은 특히 피검액과 시약액의 반응속도가 큰 경우에 문제가 컸다. 또한, 샘플 셀을 계측광학계로부터 떼어내면, 광학계의 배치변화 등이 발생하기 때문에, 시약액과의 혼합전후의 광학특성의 변화를 계측할 경우, 정밀도가 저하한다.
상기의 문제점에 대하여, 본 발명에 의하면, 교반막대를 사용하는 일도 없고, 또한, 샘플 셀을 떼어내는 일도 없으며, 간단하게, 피검액과 시약액을 균일하게 혼합할 수가 있다. 이에 따라, 본 발명은 피검액과 시약액의 혼합직후부터의 과도현상을 관측할 때에 유리하다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 실용적 효과는 매우 크고, 계측 및 검사의 고속화, 고정밀도화, 효율화와 생력화(省力化)가 가능해진다.
본 발명은 용액의 교반방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 피검액과 시약액을 혼합하여 피검액중의 특정성분의 농도를 계측하는 경우에 있어서의 용액의 교반방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이것에 사용하는 샘플 셀에도 관한 것이다.
특히, 본 발명에 관한 샘플 셀은 피검액의 광학특성을 계측할 때에 사용하는 경우에 있어서, 간이성, 고신뢰성, 소형 및 저가격 등의 특징으로 높은 실용성을 발휘한다.
도 1은 본 발명에 관한 샘플 셀을 포함하는 용액농도계측장치의 개략평면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명에 관한 샘플 셀을 포함하는 용액농도계측장치의 개략종단면도이다.
도 3은 실시예 1에 있어서 0.1ml, 0.07ml, 0.05ml 또는 0.03ml의 순수를 2초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는그래프이다.
도 4는 실시예 2에 있어서, 0.05ml의 순수를 1초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 2에 있어서, 0.05ml의 순수를 2.8초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 2에 있어서, 0.07ml의 순수를 2.8초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 2에 있어서, 0.07ml의 순수를 4초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2에 있어서, 0.1ml의 순수를 2.8초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 2에 있어서, 0.1ml의 순수를 4초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 2에 있어서, 0.1ml의 순수를 5초간 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 실시예 1 및 2에 있어서의 피검액의 시약액에 대한 비(V/V0)와 시약액을 주입하는 시간(T)과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명에 관한 다른 샘플 셀을 포함하는 용액농도계측장치의 개략평면도이다.
도 13은 도 12에 나타낸 본 발명에 관한 샘플 셀을 포함하는 용액농도계측장치의 개략종단면도이다.
도 14는 실시예 8에 있어서, 0.05ml의 술포살리실산 시약액을 2초간(실선) 또는 5초간(파선) 주입한 경우의 계측개시로부터의 경과시간과 투과광강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 실시예 8에 있어서, 피검용액의 단백질농도와, 시약액혼합으로부터 360초간 경과후의 출력신호와의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 피검액과 시약액을 혼합하여 얻은 혼합액의 광학특성을 계측하고, 상기 피검액중의 특정성분농도를 계측하는 용액농도 계측방법으로서, (a)피검액에 시약액을 주입함으로써 교반하면서, 상기 피검액과 상기 시약액을 포함하는 혼합액을 얻는 공정, 및 (b)상기 피검액에 빛을 조사하면서, 적어도 상기 시약액을 주입하기 전의 상기 피검액의 제 1 광학특성과, 상기 시약액을 주입한 후의 상기 피검액의 제 2 광학특성을 계측하고, 상기 제 1 광학특성과 상기 제 2 광학특성으로부터 상기 피검액내의 특정성분농도를 계측하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 용액농도 계측방법에 관한 것이다.
상기 공정(2)에 있어서는, 상기 제 1 광학특성과 상기 제 2 광학특성을 연속적으로 계측하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피검액의 체적 V0와, 상기 시약체의 체적 V와, 상기 시약액을 주입하는 시간 T를, 소정의 관계로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 관계가, 식(1):
T ≤K ×(V/V0) (1)
(식중, K는 정수)를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 K는 10이하인 것이 바람직하다.
더욱, 본 발명은 액체를 유지하여 상기 액체에 빛을 조사하면서 그 광학특성을 계측할 수 있는 액체유지부, 및 제 1 액체를 제 2 액체에 주입함으로써 교반하면서, 상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체를 포함하는 혼합액을 얻을 수 있도록, 상기 액체유지부에 미리 유지한 상기 제 1 액체에 상기 제 2 액체를 주입하기 위한 주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 샘플 셀에도 관한 것이다.
미리 유지한 상기 제 1 액체의 액면보다 아래에 상기 주입구가 위치하고, 상기 제 2 액체가 외기에 닿지 않고 상기 제 1 액체에 주입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향과, 상기 빛의 광축방향이 상기 액체유지부내에서 교차하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 액체에 단일의 소용돌이를 발생시키도록 상기 제 2 액체를 주입할 수가 있는 것이 바람직하다.
상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향이 상기 액체유지부의 하나의 내벽면에 대하여 수직인 것이 바람직하다.
상기 액체유지부가 직방체형상을 가지며, 상기 주입구가 상기 액체유지부의 하나의 측면에 위치하고, 상기 주입구의 일끝단이 상기 측면에 수직인 측면에 접하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상기 주입구가 상기 액체유지부의 하나의 측면에 배치되고, 상기 주입구의 일끝단이 상기 측면에 수직인 다른 측면에 접하는 것이 바람직하다.
상기 액체유지부가 바닥이 있는 원통형상을 가지며, 상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향이 상기 주입구와 상기 액체유지부의 내벽이 접하는 지점에서, 상기 내벽에 대하여 평행한 것이 바람직하다.
또한, 상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향이, 미리 유지된 상기제 1 액체의 액면에 평행한 것이 바람직하다.
또한, 상기 액체유지부의 안둘레거리 D, 상기 주입구의 개구면적 S 및 상기 제 2 액체의 체적 V가 소정의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 관계가, 식(2):
M ×D≤ V/S ≤N ×D (2)
(식중, M 및 N은 각각 독립한 정수)를 만족하는 관계인 것이 바람직하다. 상기 M이 1.7이고, 상기 N이 5인 것이 바람직하다.
더욱, 본 발명은 액체를 유지하고 상기 액체에 빛을 조사하면서 그 광학특성을 계측할 수 있는 액체유지부, 및 제 1 액체를 제 2 액체에 주입함으로써 교반하면서, 상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체를 포함하는 혼합액을 얻을 수 있도록, 상기 액체유지부에 미리 유지한 상기 제 1 액체에 상기 제 2 액체를 주입하기 위한 주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 샘플 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 용액농도계측장치에도 관한 것이다.
본 발명은 (a)피검액에 시약액을 주입함으로써 교반하면서, 상기 피검액과 상기 시약액을 포함하는 혼합액을 얻는 공정, 및 (b)상기 피검액에 빛을 조사하면서, 적어도 상기 시약액을 주입하기 전의 상기 피검액의 제 1 광학특성과, 상기 시약액을 주입한 후의 상기 피검액의 제 2 광학특성을 계측하고, 상기 제 1 광학특성과 상기 제 2 광학특성으로부터 상기 피검액내의 특정성분농도를 계측하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 용액농도 계측방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서의 피검액으로서는, 소변 및 혈액 등의 체액, 및 각종의 분산액 및 용액 등을 들 수 있다.
또한, 피검액에 포함되는 피검물질(특정성분)로서는, 예를 들면 알부민, 헤모글로빈 및 각종 호르몬 등을 들 수 있다.
따라서, 시약액은 피검액 및 피검물질의 종류에 따라 적절히 선택하면 되는데, 예를 들면 술포살리실산, 및 피검물질에 특이적으로 결합하는 항체 등을 들 수있다.
본 발명의 실시형태를, 도 1 및 2를 사용하여 이하에 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 샘플 셀을 포함한 용액농도 계측장치의 개략평면도이다. 또한, 도 2는 도 1에 나타내는 용액농도 계측장치의 개략종단면도이다.
도 1 및 2에 있어서, 샘플 셀(1)은 상부에 개방된 개구부를 가진 직방체형상의 알루미늄제의 용기로 이루어진다. 그리고, 대략 평행광(4)이 지나는 광로의 양 끝단에 대응하여, 2개의 대향하는 측면에 광학창으로서의 유리판이 끼워 넣어져 있다. 이에 따라, 대략 평행광(4)이 샘플 셀(1)의 액체유지부에 유지된 피검액내를 투과할 수가 있다.
여기서, 샘플 셀(1)의 용액유지부내에서의 빛의 전파방향거리, 즉 광학창사이의 거리를, 도 1에 나타낸 바와 같이 A로 나타내고, 빛의 전파방향에 대하여 수직인 방향에서의 측면사이의 거리를 B로 나타낸다. 본 실시형태에서는, A를 0.8cm, B를 0.4cm로 한다. 주입구(2)는 도 1에 나타낸 바와 같이 광학창이 없는 측면의 끝단부에 배치되고, 안지름(직경)이 0.1cm 이다. 이 주입구(2)의 종단면의 중심은 샘플 셀(1)의 바닥면으로부터 거리 x, 광학창으로부터 거리 z에 위치하고 있다. 주입방향은 광학창의 면에 평행하고, 후술하는 대략 평행광(4)의 광축과 수직이다. 이렇게 배치함으로써, 주입구(2)의 끝단면의 중심에서 주입방향으로 신장하는 주입축과 대략 평행광(4)의 광축이 상기 샘플 셀(1)내의 액체유지부에서 교점을 가진다. 본 실시형태에서는, x를 0.4cm, z를 0.1cm로 한다.
광원(3)은 반도체 레이저 모듈에서, 파장 780nm, 강도 3.0mW, 빔 지름 0.2cm의 대략 평행광(4)을 투사하고 있다. 이 대략 평행광(4)의 광축은 샘플 셀(1)의 액체유지부의 바닥면에 평행하고, 바닥면으로부터 높이 거리 0.4cm에 위치하고 있다. 따라서, 광축과 주입구(2)는 바닥면으로부터 같은 높이에 위치하고 있다.
피검액을 투과한 빛은 광 센서(5)로 검지된다. 또한, 펌프(6)로부터, 시약액을 주입구(2)로부터 샘플 셀(1)내의 피검액에 주입한다. 광 센서(5)의 출력신호는 컴퓨터(7)에 의해서 해석되고, 컴퓨터(7)는 펌프(6)를 제어한다. 또, 부호 8로 표시되는 화살표는 주입구(2)로부터 시약액이 주입되었을 때에 발생하는 소용돌이를 모식적으로 나타내고 있다.
샘플 셀(1)의 액체유지부내에서, 피검액의 액면(9)의 최하부는 액체유지부의 바닥면으로부터 높이 h에 위치한다. 이 샘플 셀(1)은 내벽의 각에 r을 갖기 때문에, 즉 각부가 엄밀하게는 직각이 아니기 때문에, h가 0.8 cm일 때, 약 0.25ml의 피검액을 유지하고 있다. 화살표(10)는 주입구(2)로부터 주입되는 액체의 주입방향을 나타낸다. 또, 본 발명에서는, 액면(9)의 최하부에 접하는 면을 액면으로 정의하고 있다. 이 정의에 근거하면, 본 실시형태에서는, 주입방향이 액면에 대하여 평행하다.
본 실시형태에서는, 먼저, 피검액으로서 샘플 셀(1)에 평균지름이 20 nm의 폴리스틸렌입자를 순수(純水)중에 균일하게 분산한 분산액을 사용한다. 이 피검액은 전체가 균일하게 혼탁하고 있다. 이 피검액에 시약액으로서 순수를 주입하는 예를 나타낸다. 순수에 폴리스틸렌입자를 충분하게 균일히 분산시킨 분산액은 비중이 순수인 것에 가깝고, 폴리스틸렌입자의 입자지름도 작기 때문에, 본 발명에서나타내는 실험시간내에는, 분리 및 침전 등의 현상은 보이지 않는다. 그러나, 교반이 불충분하고 균일하게 분산되지 않은 경우는, 그렇지 않다. 순수를 이 피검액에 주입하면, 폴리스틸렌입자가 전체로 확산하여, 폴리스틸렌입자농도가 저하하기 때문에, 피검액 전체의 혼탁정도 즉 탁도(濁度)가 저하한다. 이 탁도를 투과광강도로서 광 센서(5)의 출력신호로 계측한다.
이와 같이, 미립자를 포함한 분산액의 확산에 의한 혼탁의 변화는 화학반응이 따르지 않는다. 따라서, 피검액 전체의 탁도는, 폴리스틸렌입자의 확산정도에만 의존하고 있으며, 반응속도를 감안할 필요가 없다. 즉, 탁도가 있는 값으로 안정된 것은 미립자가 분산액 전체로 충분히 넓어져, 균일하게 분산하고 있는 것을 의미한다. 이들로부터, 미립자를 함유한 분산액을 시약액으로서 피검액에 혼합하여 탁도를 관측하면, 교반효과를 검증하는 경우에 편리하다.
여기서, 교반이란, 액전체의 분산상태가 실질적으로 균일하게 되는 것을 의미한다. 즉, 액내에 있어서의 특정물질(예를 들면 미립자)의 농도가 액의 어떤 부분을 취하여도 실질적으로 동일한 것을 의미한다.
실시예 1
먼저, 상술의 폴리스틸렌입자를 포함하는 피검액 0.25ml을 샘플 셀(1)에 도입하였다. 여기서, 샘플 셀(1)에 대략 평행광(4)을 조사하면서, 컴퓨터(7)는 광 센서(5)의 출력신호의 기록을 시작하였다. 이 경우의 광 센서(5)의 출력신호의 시간변화를 도 3에 나타냈다. 도 3에 있어서, 가로축은 출력신호의 기록개시로부터의 경과시간을 나타내고, 세로축은 광 센서(5)의 출력신호를 나타낸다. 기록개시후 10초 경과한 시점에서, 컴퓨터(7)가 펌프(6)를 제어하여, 주입구(2)로부터 2초간 시약액인 순수를 주입하였다.
이와 같이 순수를 주입한 경우에 있어서의, 광 센서(5)의 출력신호의 변화를 도 3의 실선으로 나타냈다. 도 3에서, a는 순수를 0.1ml 주입한 경우, b는 순수를 0.07ml 주입한 경우, c는 순수를 0.05ml 주입한 경우, d는 순수를 0.03ml을 주입한 경우에 있어서의 광 센서(5)의 출력신호의 변화를 나타냈다. 이 도면에서, 순수의 주입을 시작하는 10초 경과한 시점에서 2초 이상의 기간은, 주입된 순수의 유속(流速)(흐름) 그 자체가 대략 평행광(4)의 광로에 침입하기 때문에, 투과광의 강도 및 전파방향이 흐트러지고, 광 센서(5)의 출력신호는 심하게 변화하였다. 이 변화의 진폭을, 도 3에서 해칭으로 나타내는 영역으로 표시하였다.
즉, 투과광강도는 0.6∼1.4V의 사이에서 변화하였다. 또한, 같은 체적의 순수를 사용하여 다시 같은 조작을 한 경우, 변화의 이력은 재현되지 않았지만, 변화의 진폭은 이 영역으로 표시되었다. 순수의 주입량에 따라 폴리스틸렌입자의 농도가 저하하기 때문에, 탁도도 순수의 주입량에 따라서 저하하였다.
주입량이 0.1ml, 0.07ml 및 0.05ml의 경우는, 각각 도 3의 실선 a, b 및 c로 나타낸 바와 같이, 각 주입량에 따른 출력신호를 나타내고, 출력신호 그 자체도 안정되었다. 이것은 순수를 주입함에 따라 소용돌이가 발생하여, 충분히 균일해질 때까지 피검액과 순수의 혼합액을 교반할 수 있기 때문이다.
한편, 순수의 주입량이 0.03ml인 경우는 도 3의 실선 d로 나타낸 바와 같이, 출력신호가 안정되지 않았다. 이것은 교반이 불충분하고, 분산상태가 균일해질 때까지 혼합액을 교반할 수 없었기 때문이다.
이와 같이 순수를 주입하기 전의 폴리스틸렌분산액의 체적은 0.25ml이기 때문에, 적어도 그 1/5이상, 즉 0.05ml 이상의 순수를 주입함으로써, 충분하게 균일해질 때까지 얻어지는 혼합액을 교반할 수 있었다. 그리고, 탁도로부터, 피검액내의 특정성분의 농도를 계측하는 경우는, 컴퓨터(7)에 의해, 이 실선으로 나타내는 주입후의 광 센서(5)의 출력신호를 해석하여, 피검액의 농도를 산출할 수가 있었다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 교반막대를 사용하지 않고, 또한 샘플 셀을 광학계로부터 떼어내지 않고, 피검액 및 시약액으로 이루어진 혼합액을 용액을 교반할 수가 있다. 따라서, 이 실시형태는, 액체를 혼합한 전후의 탁도를 연속적으로 계측할 수가 있어, 반응이 따르는 과도적 탁도변화를 관측하는 경우나, 액체를 혼합하기 전의 피검액의 탁도의 차이를 보상하는 경우에 특히 효과적이다. 또한, 공정을 간략화할 수 있는 동시에 오동작을 발생하기 어렵게 할 수가 있어, 본 발명의 실용적 효과는 매우 크고, 계측 및 검사의 효율화 및 생력화가 가능해진다.
실시예 2
실시예 1과 같은 폴리스틸렌입자를 포함한 피검액 0.25ml을 샘플 셀(1)에 도입하였다. 여기서, 대략 평행광(4)을 조사하면서, 컴퓨터(7)에 광 센서(5)의 출력신호의 기록을 개시시켰다. 기록개시이후의 광 센서(5)의 출력신호의 시간변화를 도 4 및 5의 실선 e 및 f로 나타냈다. 도 4 및 5에 있어서, 가로축에 출력신호의기록개시후의 경과시간을 나타내고, 세로축에 광 센서(5)의 출력신호를 나타냈다. 10초 경과한 시점에서, 컴퓨터(7)가 펌프(6)를 제어하고, 주입구(2)로부터 순수를 0.05ml 주입하였다. 여기서, 1초간 주입한 경우를 도 4의 실선 e로 나타내고, 또한, 2.8초간 주입한 경우를 도 5의 실선 f로 나타냈다.
도 4에서, 순수의 주입을 시작하는 10초 경과한 시점에서 1초간은, 주입된 순수의 흐름 그 자체가 대략 평행광(4)의 광로에 침입하기 때문에, 투과광의 강도 및 전파방향이 흐트러져, 광 센서(5)의 출력신호는 심하게 변화하였다. 이 변화의 진폭을, 도 4에서 해칭한 영역으로 나타냈다. 즉, 투과광강도는 0.6∼1.42V의 사이에서 변화하였다. 또한, 같은 조건으로 조작을 한 경우에 변화의 이력은 재현되지 않았지만, 변화의 진폭은 이 영역으로 표시되었다.
도 5에서, 순수의 주입을 시작하는 10초 경과시점에서 2.8초 사이는 주입된 순수의 흐름 그 자체가 대략 평행광(4)의 광로에 침입하기 때문에, 투과광의 강도 및 전파방향이 흐트러지므로, 광 센서(5)의 출력신호는 심하게 변화하였다. 이 변화의 진폭은 도 5에서 해칭한 영역으로 나타냈다. 즉, 투과광강도는 0.6∼1.4V의 사이에서 변화하였다. 또한, 같은 조건으로 조작을 한 경우에, 변화의 이력은 재현되지 않았지만, 변화의 진폭은 이 영역으로 표시되었다.
본 실시예에서는 0.05ml의 순수를 주입하였다. 이것은 실시예1에 있어서의 도 3의 c의 경우와 동일하였다. 순수를 1초로 주입한 도 4의 e에서는, 도 3의 c와 같이, 광 센서(5)의 출력신호가 약 1.09V까지 도달하여 안정되었다. 한편, 순수를 2.8초로 주입한 도 5의 f에서는, 도 3의 c와 달리, 광 센서(5)의 출력신호는 안정되지 않았다. 이것은 교반이 불충분하고, 혼합액을 균일해질 때까지 교반할 수 없기 때문이었다.
실시예 1의 결과도 포함시켜 생각하면 알 수 있듯이, 순수를 주입하기 전의 폴리스틸렌분산액의 체적은 0.25ml이기 때문에, 그 1/5이상, 즉 0.05ml이상의 순수를 적어도 2초이내로 주입함으로써, 얻어지는 혼합액을 충분히 균일해질 때까지 교반할 수가 있었다.
다음에, 주입하는 순수의 양이 0.07ml의 경우의 광 센서(5)의 출력신호의 시간변화를 각각 도 6 및 7의 실선 g 및 h에서 나타냈다. 도 6의 g는 2.8초간 주입한 경우를, 도 7의 h는 4초간 주입한 경우를 나타냈다. 도 6 및 7에 있어서도, 해칭한 영역은 도 3, 4 및 5와 같이, 광 센서(5)의 출력신호가 심하게 변화한 것을 나타내고, 변화의 진폭은 이 영역에 있었다. 또한, 마찬가지로, 변화의 이력은 재현되지 않았다. 도 6의 g 에서는, 실시예 1 도 3의 b와 같이, 광 센서(5)의 출력신호는 약 1.15V에까지 도달하여 안정되었다.
한편, 순수를 4초로 주입한 도 7의 h에서는, 상기 b 및 g와 달리, 광 센서 (5)의 출력신호는 안정되지 않았다. 이것은 교반이 불충분하고, 균일해질 때까지 혼합액을 교반할 수 없었기 때문이다.
다음에, 주입하는 순수의 양이 0.1ml의 경우의 광 센서(5)의 출력신호의 시간변화를 도 8, 9 및 10의 실선 i, j 및 k로 나타냈다. 도 8의 i는 2.8초간 주입한 경우를, 도 9의 j는 4초간 주입한 경우를, 도 10의 k는 5초간 주입한 경우를 나타냈다. 이 도 8, 9 및 10에 있어서도, 해칭한 영역은, 도 3, 4, 5, 6 및 7과 같이, 광 센서(5)의 출력신호는 심하게 변화하고 있는 것을 나타냈다. 또한, 변화의 진폭은 이 영역에 있지만, 변화의 이력은 재현되지 않았다.
도 8 및 9의 i 및 j 에서는, 실시예 1 도 3의 a와 같이, 광 센서(5)의 출력신호는 약 1.22V까지 도달하여 안정되었다. 한편, 순수를 5초로 주입한 도 10의 k에서는, 상기 a, i 및 j와 달리, 광 센서(5)의 출력신호는 안정되지 않았다. 이것은 교반이 불충분하고, 균일하게 될 때까지 혼합액을 교반할 수 없었기 때문이다.
여기서, 본 실시예와 실시예 1의 a∼k로 나타낸 각 조건에 있어서의 교반특성을 도 11에 나타냈다. 도 11에 있어서는, 가로축에 순수를 주입하기 이전의 피검액의 체적 V0에 대한, 주입하는 순수의 체적 V의 비율 R(=V/V0)을 나타내고, 세로축에 순수를 주입하는 시간 T(초)를 나타냈다.
도 11중의는 충분히 균일해질 때까지 교반할 수 있는 경우를 나타내고, ×는 교반이 불충분하여 균일해질 때까지 교반할 수 없던 경우를 나타내고 있다. 이들및 ×의 오른쪽의 a∼k의 문자는 각각 도 3∼10까지의 각 실선 a∼k에 상당하는 것을 나타내고 있다. 또한 도 11의 실선은 T=10×R의 직선을 나타내고 있다.
이 도 11로부터 알 수 있듯이, 적어도 다음의 식(1)을 만족하는 경우는, 얻어지는 혼합액을 충분 균일해질 때까지 교반할 수가 있었다. 단지, K는 10(초)이하이다.
T ≤K ×R (1)
또한, 도 11과 식(1)에서, 주입되는 액체의 체적비율 R이 일정한 경우에는,주입시간 T가 소정치 이하이면, 충분히 균일해질 때까지 얻어지는 혼합액을 교반할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 동시에, 주입시간 T가 일정한 경우는 R이 소정치 이상이면, 충분히 균일해질 때까지 교반할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이들은 액체가 주입됨에 따라 샘플 셀내의 액체에 회전하는 운동에너지가 주어져, 교반되기 때문이다.
즉, 주입하는 액체의 주입속도(단위시간당의 주입체적) 및 주입체적이 클수록, 액체의 운동에너지가 커지고, 또한, 샘플 셀내에서 액체가 회전함으로써 얻어지는 운동에너지도 커져, 교반효과가 향상하기 때문이다. 이와 같이, 주입체적과 주입시간이 교반효과에 큰 영향을 주기 때문에, R= V/V0과, 주입시간 T와의 관계를 소정 조건으로 설정함으로써, 충분한 교반효과를 발생시킬 수 있다. 특히, 상기와 같은 특성으로부터 식(1)의 관계를 만족시키면 합리적이다. 더욱 상기의 실험결과로부터, 적어도 K가 10초이하이면, 충분히 교반할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 교반막대를 사용하지 않고, 또한 샘플 셀을 광학계로부터 떼어내지 않고, 용액을 교반할 수 있다. 이에 따라, 액체를 혼합하기 전후의 탁도(濁度)를 연속적으로 계측할 수 있다. 따라서, 반응이 동반한 과도적 탁도변화를 관측하는 경우나, 액체를 혼합하기 전의 피검액의 탁도의 차이를 보상하는 경우에 특히 효과적이다. 또한, 공정을 간략화할 수 있는 동시에 오동작이 발생하기 어렵게 되어, 본 발명의 실용적 효과는 매우 크고, 계측 및 검사의 효율화와 생력화를 가능하게 한다.
실시예 3
본 발명의 실시예 3에 대하여, 우선 실시예 1과 같은 구성의 도 1 및 2를 사용하여 이하에 상세히 설명한다. 본 실시예에 있어서도, 피검액으로서 샘플 셀에 평균지름이 20nm인 폴리스틸렌입자를 순수중에 균일히 분산시킨 분산액을 사용하였다. 그리고, 상기 폴리스틸렌입자를 포함한 피검액 0.25ml을 샘플 셀(1)로 도입하였다.
여기서, 대략 평행광(4)을 조사하면서, 컴퓨터(7)에 광 센서(5)의 출력신호의 기록을 개시시켜, 실시예 1 및 2와 같이 10초 경과한 시점에서 순수를 주입하고, 광 센서(5)의 출력신호의 변화를 관측하여 충분히 균일해질 때까지 교반할 수 있는지의 여부를 확인하였다.
교반정도의 판정에 대해서는, 실시예 1 및 2와 같이, 광 센서(5)의 출력신호가 순수 주입에 의한 희석효과에 의한 탁도저하정도와 대응하여, 출력신호가 관측시간내에서 일정해지고, 또한 이들을 안정적으로 재현할 수 있으면 충분한 교반이 이루어졌다고 판정하였다.
이 때, 비율 R 및 주입시간 T가 T ≤10 ×R의 관계를 만족하도록, 표 1로 나타낸 조합으로 설정하였다.
표 1
R 0.1 0.1 0.12 0.4 0.5 0.5
T(초) 0.5 1 1.2 4(j) 4 5
교반정도 × × × ×
실시예4
다음에, 도 1 및 2에 나타낸 주입구(2)의 크기를 바꾼 경우, 즉 주입구의 지름을 0.2cm로 한 경우에 대하여 설명한다. 여기서도 실시예 3과 같이 교반정도를 판정하였다. 이 때, 비율 R 및 주입시간 T가 T ≤10 ×R을 만족하도록, 표 2로 나타낸 조합으로 설정하였다.
표 2
R 0.4 0.4 0.48 1.6 1.8 1.8
T(초) 2 4 4.8 16 16 18
교반정도 × × × ×
실시예 5
다음에, 도 1 및 2에 나타낸 주입구(2)의 크기를 바꾼 경우, 즉 주입구의 지름을 0.05cm로 한 경우에 대하여 설명한다. 여기서도 실시예 3과 같이 교반정도를 판정하였다. 이 때, 비율 R 및 주입시간 T가 T ≤10 ×R의 관계를 만족하도록, 표 3으로 나타낸 조합으로 설정하였다.
표 3
R 0.02 0.02 0.03 0.1 0.12 0.12
T(초) 0.1 0.2 0.3 1 1 1.2
교반정도 × × × ×
표 1, 2 및 3에 있어서,는 충분히 교반할 수 있던 경우를 나타내고, ×는 충분히 교반할 수 없던 경우를 나타낸다. 또, 이 ×의 경우는, 도 11의 d, f, h 및 k와 같이, 광 센서(5)의 출력신호가 충분히 교반되었을 때의 크기까지 도달하지않은 경우뿐만 아니라, 소정시간내에서 안정되지 않은 경우도 있었다.
표 1, 2 및 3의 결과로부터, 가령 T ≤10 ×R이 만족되고 있더라도, ×로 표시된 것과 같이 충분히 교반할 수 없던 경우가 있다. R에 착안하여, 본 발명의 바람직한 조건을 아래와 같이 정리한다.
표 1에 있어서, 0.12≤R≤0.4를 만족하는 경우에 충분한 교반이 이루어졌다. 또한, 표 2에 있어서는, 0.48≤R≤1.6을 만족하는 경우에 충분한 교반이 이루어졌다. 표 3에 있어서는, 0.03≤R≤0.1을 만족하는 경우에 충분한 교반이 이루어졌다. 또, 주입되는 액체의 체적비율 R이 일정한 경우, 주입시간 T가 소정치 이하이면, 즉 T ≤10 ×R(식(1))을 만족하고 있으면, 균일해질 때까지 교반할 수 있다. 그 때문에, 상기 R의 범위와 식(1)이 동시에 만족되면, 충분히 교반이 이루어짐은 물론이다.
이들 표 1, 2 및 3에 의한 조건의 차이는 주입구의 직경의 차이이기 때문에, 본 발명의 바람직한 조건은 아래와 같이 하여 일반화할 수가 있다.
주입구의 개구면적을 S로 한다. 주입구의 지름이 0.1cm인 경우의 S는 약 0.00785cm2이 되고, 주입구의 지름이 0.2cm인 경우의 S는 약 0.0314 cm2이 된다. 또한, 주입구의 지름이 0.05cm인 경우의 S는 약 0.00196cm2가 된다.
다음에, 주입하는 액체(시약액)의 체적 V 및 주입구의 개구면적 S로부터, V/S를 C로 정의한다. 이 C는 도 1에서 알 수 있듯이, 주입구로부터 주입된 액체가 띠형상인 채로(확산하지 않고) 진행하였다고 가정하였을 때의, 그 액체의 길이[유속(流束)길이]에 해당한다.
이 C를 R로 표현하면 C는 R·V0/S이다. 여기에 V0=0.25ml을 대입하여 R을 C로 나타내면, 주입구의 지름이 0.1cm인 경우 R은 약 0.031×C, 주입구의 지름이 0.2cm인 경우 R은 약 0.13×C, 주입구의 지름이 0.05cm인 경우 R은 약 0.0078×C가 된다.
여기서, 상술한 각 R의 범위로부터 C의 범위를 산출하면, 주입구의 지름이 0.1cm인 경우는 3.9≤C≤13, 주입구의 지름이 0.2cm인 경우는 3.7≤C≤12, 또한, 주입구의 지름이 0.05cm인 경우는 3.8≤C≤13을 얻을 수 있다. 즉, 이들 범위를 만족하는 경우에 충분한 교반이 이루어진다. 그리고, 이들 3개의 범위를 전부 만족하는 범위는 3.9≤C≤12이다.
이상으로, 유속길이 C가 3.9∼12cm의 범위에 있고, 또한 식(1)이 만족되면, 충분한 교반이 달성되는 것을 알 수 있다.
실시예 6
다음에, 상기의 유속길이의 조건을 보다 일반화하기 위해서, 도 1에 나타내는 A 및 B의 크기가 다른 샘플 셀을 사용하여, 실시예 1, 2 및 5에서 행한 실험을 같이 하여, 교반효과를 마찬가지로 검증하였다. 이 결과를 표 4에 나타냈다.
이 때, 액체의 주입방향을 포함하는 수평면에 평행한 면과 상기 샘플 셀의 내벽이 교차하는 부분의 거리, 즉 샘플 셀의 액체유지부의 측면의 안둘레거리 D를 측정하였다. 예를 들면, A가 0.8cm이고 B가 0.4cm인 경우는, D는 2.4cm이 된다(=2×(0.8+0.4)). 또한, C의 하한을 L, 상한을 H로 표현하였다.
표 4
A 8 8 4
B 4 8 4
C 2.4 3.2 1.6
L(C의 하한) 3.9 5.2 2.5
H(C의 상한) 12 16 8.2
실시예 7
또한, 도 12 및 13에 나타내는 용액농도 계측장치를 사용하여, 상기 실시예와 같은 실험을 하여 교반효과를 검증하였다. 도 12는 본 발명에 관한 다른 샘플 셀을 포함하는 용액농도 계측장치의 개략평면도이다. 또한, 도 13은 도 12에 나타낸 본 발명에 관한 샘플 셀을 포함하는 용액농도 계측장치의 개략종단면도이다.
도 12 및 13중의 부호2∼10으로 나타낸 구성요소는 도 1 및 2중의 부호2∼10과 같은 구성요소를 나타내며, 그 기능도 동일하다. 도 12 및 13에 있어서, 샘플 셀(11)은 유리제이고, 원통형상을 가진다. 이 샘플 셀(11)의 안지름을 도 12에서 Ø로 나타낸다. 주입구(2)는 도 12에 나타낸 바와 같이, 주입구(2)와 샘플 셀(11)의 액체유지부의 내벽이 접하는 지점에서, 주입하는 액체의 주입방향이 내벽면 및 수평면에 대하여 평행하게 되도록 설치하였다. 즉, 주입방향은 수평면에 평행하고, 또한 상기 지점에서의 액체유지부의 안원둘레의 접선방향에 평행하게 하였다. 그리고, 상기와 같이 샘플 셀(11)의 안둘레거리 D도 산출하였다. 실험결과를 표 5에 나타냈다.
표 5
Ø 0.9 1.0 1.1
D 2.8 3.1 3.5
L(C의 하한) 4.5 5.0 5.5
H(C의 상한) 14 16 18
표 4 및 5에 나타내는 조건을 전부 만족하는 조건은 L≥1.7×D 및 H≤5×D이다. 이것을 식으로 나타내면, 식(2):
M ×D ≤C ≤N ×D (2)
(식중, M은 1.7, N은 5)를 얻을 수 있다.
적어도 식(1) 및 식(2)을 만족하면, 얻어지는 혼합액을 충분히 균일화할 때까지 교반할 수 있게 된다. 식(2)는 유속길이 C가, 샘플 셀의 안둘레거리 D의 1.7∼5배의 범위에 있으면 충분한 교반이 실현되는 것을 나타내고 있다.
이상의 결과는, 주입하는 액체의 체적 및 주입속도(단위시간당의 주입체적)뿐만 아니라, 안둘레거리 D 및 발생시키는 유속의 길이 C의 관계가 교반효과에 큰 영향을 주고 있는 것을 의미하고 있다. 따라서, D와 C를 소정의 관계로 설정함으로써, 충분한 교반효과를 발생시킬 수 있다. 특히, 이 안둘레거리 D와 유속의 길이 C와의 비에, 충분히 교반할 수 있는 적당한 범위가 존재하고 있기 때문에 식(2)를 만족하도록 설정하면 합리적이다. 더욱, 상기의 실험결과로부터, 적어도 M이 1.7이고, N이 5이면, 충분히 교반할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 교반막대를 사용하지 않고 또한 샘플 셀을 광학계로부터 떼어내는 일없이, 용액을 교반할 수가 있다. 이에 따라, 액체를 혼합하는 전후의 탁도를 연속적으로 계측할 수 있다. 따라서, 반응이 동반한 과도적탁도변화를 관측하는 경우나, 액체를 혼합하기 전의 피검액의 탁도의 차이를 보상하는 경우에, 특히 효과적이다. 또한, 공정을 간략화할 수 있는 동시에 오동작이 발생하기 어렵게 되어, 본 발명의 실용적 효과는 매우 크고, 계측 및 검사의 효율화와 생력화가 가능하게 된다.
또, 실시예 1∼7에서는, 액체주입후 50초 경과한 시점에서의 광 센서(5)의 출력신호의 안정성에 기초하여 교반효과를 판정하였지만, 본 발명의 교반방법은 이에 한정되는 것이 아니다.
또한, 이들 실시예와 같이, 폴리스틸렌입자분산액에 순수를 주입하더라도 반응이 따르지 않는 경우는, 확산에 의한 균일화 및 교반에 의한 균일화를 구별할 수 있는 정도의 시간만큼 광 센서(5)의 출력신호를 관측해야 한다. 이들 실시예의 경우, 액체주입후의 경과시간이 지나치게 짧으면 교반이 완료하지 않는다. 또한, 경과시간이 지나치게 길면 확산에 의해 균일화가 완료해 버리거나, 일단 균일화하더라도 입자성분이 침전하거나 분리하거나 함으로써 불균일화하는 경우도 있으므로, 교반효과를 판정하기 위해서는 적합하지 않다.
더욱, 시약액의 주입에 의해 어떠한 반응이 발생하는 경우는, 반응이 완료한 시점에서 광 센서(5)의 출력신호의 안정성에 기초하여 교반효과를 판정할 수가 있다. 또한, 반응이 완료하지 않아도, 반응에 의한 탁도변화를 보상할 수 있는 것이면, 보상을 하여 광 센서(5)의 출력신호로부터 교반효과를 판정하는 것이 가능하다.
상기 실시예에 있어서는, 주입구(2)가 시약액을 주입하기 이전의 피검액의액면이하에 배치되어 있고, 주입되는 시약액이 분위기와 접촉하지 않고 직접 상기 피검액에 주입할 수 있었기 때문에, 충분한 교반효과를 얻을 수 있었다. 주입구 (2)의 단면의 중심에서 유지된 피검액의 주입방향(10)으로 신장하는 주입축과 대략 평행광(4)의 광축이 상기 샘플 셀의 액체유지부에서 교점을 갖도록 배치하였기 때문, 기포 등이 광학창에 부착하여 대략 평행광(4)의 광로를 방해할 확률이 낮아졌다.
더욱, 주입방향이 혼합액중에 유일한 소용돌이를 발생시키도록 주입구(2)를 배치한 경우, 및 주입방향이 샘플 셀의 내벽면에 대하여 수직이 되도록 주입구(2)를 배치한 경우, 장치전체의 동작이 안정하였다.
또한, 직방체형상의 샘플 셀을 사용하여, 주입구(2)를 측면에 배치하고, 주입구(2)의 일끝단이 상기 측면과 수직인 측면에 접하도록 배치하면, 동작이 안정하였다.
또한, 원통형상의 샘플 셀에 있어서, 주입방향이 주입구(2)와 샘플 셀의 내벽이 접하는 지점에서 내벽에 대하여 평행하게 되도록, 주입구(2)를 배치하면, 동작이 안정하였다.
덧붙여, 주입방향이 액면에 대하여 평행하게 되도록 주입구(2)를 배치하면, 동작이 안정하였다.
실시예 8
본 실시예에서는, 도 1 및 2에 나타낸 장치를 사용하여, 또한 시약액으로서 술포살리실산 시약액(황산나트륨을 2-히드록시-5-술포벤조산수용액에 용해한 시약)을 사용하여, 피검액중의 단백질농도를 계측하는 예이다.
본 실시예에서는, 피검액과 술포살리실산시약액이 혼합되면, 피검액내의 단백질성분이 응집하여, 피검액 전체가 혼탁하기 때문에, 이 혼탁정도, 즉 탁도를 계측하는 것으로 단백질농도를 결정한다.
여기서는, 탁도를 투과광강도, 즉 광 센서(5)의 출력신호로서 계측한다. 단백질농도가 높을수록 탁도가 높기 때문에, 광 센서(5)의 출력신호는 작아진다. 또, 여기서는, 실시예 1∼7과 달리, 탁도의 생성속도, 즉 광 센서(5)의 출력신호의 변화속도에는, 교반효과뿐만 아니라 반응(응집)속도도 영향을 주고 있다. 또한, 본 실시예에서는 주입구(2)의 지름을 0.1cm로 하고, A는 0.8cm, B는 0.4cm로 하고 있다.
먼저, 단백질농도가 0.03mg/dl 이하로 확인된 소변에, 소변중의 주된 단백질인 인간 알부민을 용해시켜, 알부민농도가 100mg/dl의 피검액을 조제하였다. 이 피검액 0.25ml을 샘플 셀(1)에 도입하였다. 여기서, 대략 평행광(4)을 조사하면서, 컴퓨터(7)에 광 센서(5)의 출력신호의 기록을 개시시키었다. 이 광 센서(5)의 출력신호의 시간변화를 도 14에 나타냈다. 도 14에 있어서, 가로축에 경과시간을 나타내고, 세로축에 광 센서(5)의 출력신호를 나타냈다.
계측개시후 60초 경과한 시점에서, 컴퓨터(7)로 펌프(6)를 제어하고, 술포살리실산 시약액 0.05ml을 주입구(2)로부터 2초로 주입하였다. 이와 같이 술포살리실산시약액을 주입한 경우의 광 센서(5)의 출력신호를 도 14의 실선으로 나타냈다.
그리고, 피검액내의 특정성분의 농도를 계측하는 경우는, 컴퓨터(7)로, 이실선으로 나타내는 시약액 혼합후의 광 센서(5)의 출력신호를 해석하여, 피검액의 농도를 산출하였다. 도 14의 실선으로 나타낸 바와 같이, 투과광강도가 시약액주입시점 부근에서 크게 변화하지만, 이것은 주입된 시약액의 유속 그 자체가 대략 평행광(4)의 광로중에 침입하여 광로가 방해되었기 때문이다. 이 투과광강도가 크게 변화하는 영역을 해칭으로 나타냈다.
또한, 도 14에, 술포살리실산시약액 0.05ml을 5초로 주입한 경우의 광 센서(5)의 출력신호를 점선으로 나타냈다. 이 점선은 계측개시후부터 60초 경과할 때까지는, 실선과 겹치고 있지만, 이 이후는 실선과 비교하여 광 센서(5)의 출력신호의 저하속도가 작았다. 이것은 교반작용이 없기 때문이다. 따라서, 도 14로 나타낸 바와 같이, 시약액 혼합후 360초 경과한 시점에서 광 센서(5)의 출력신호는 약 1.14V를 나타내고, 신호는 더욱 저하를 계속하여, 안정되지 않았다.
한편, 실선으로 나타낸 바와 같이, 2초로 주입한 경우는, 360초 경과한 시점에서 광 센서(5)의 출력신호는 약 0.25V를 나타내고, 신호저하가 포화하여 신호가 충분히 안정되었다. 또, 알부민농도가 100mg/dl의 피검액을 교반막대 등으로 충분히 교반한 경우라도, 광 센서(5)의 출력신호는 약 0.25 V에서 안정하였다.
또한, 피검액의 알부민농도를 100mg/dl로부터 0mg/dl, 2.5mg/dl, 5mg/dl, 15mg/dl, 30mg/dl 또는 60mg/dl로 바꾸며, 술포살리실산시약액을 2초간 주입하고, 상기와 같이 하여 계측을 하였다. 도 15에, 단백질농도와, 혼합후 360초 경과후의 투과광강도와의 관계를 나타냈다. 그리고, 세로축에 시약액 혼합후 360초 경과한 시점의 광 센서(5)의 출력신호를 나타내고, 가로축에 각 피검액의 단백질농도를 나타냈다.
도 15의 실선에 나타낸 바와 같이, 각 점은 직선형상으로 나란하고, 이 직선을 검량선으로 함으로써, 고정밀도로 단백질농도를 계측할 수 있었다. 이 계측정밀도는 교반막대 등으로 충분히 교반하였을 때와 같은 정도였다.
한편, 3초, 4초 및 5초 등, 2초보다 긴 시간으로 술포살리실산시약액을 주입한 경우는 각 점은 직선이 되지 않고, 또한 재현성도 낮고, 계측의 정밀도는 낮았다.
본 실시예와 같이, 식(1) 및 (2)를 만족하는 조건으로 시약액을 주입하여 교반함으로써, 교반막대 등으로 충분히 교반하였을 때와 같은 교반효과를 얻을 수 있고, 고정밀도인 계측을 실현할 수가 있었다.
또, 상기 실시예에서는, 투과광을 광 센서(5)로 검출하여 탁도를 계측하였지만, 용액중을 대략 평행광(4)이 전파할 때에 발생한 산란광을 검출하여 탁도를 계측하여도 마찬가지로 고정밀도인 계측을 실현할 수 있었다. 또한, 상기 실시예에 있어서는, 액체를 주입하는 기간에 있어서의 주입속도는 일정하게 하였다.
본 발명에 관한 용액농도 계측방법에 의하면, 교반막대 등을 사용하지 않고서 용액과 시약액을 교반하면서 혼합하는 것이 가능하고, 그 실용적 효과는 크고, 계측 및 검사의 효율화 및 생력화가 가능하게 된다. 또한, 피검액내의 특정성분과 시약액의 반응을 연속적으로 관측할 수 있으므로, 이 점에서도 실용적 효과는 매우 크다. 특히 본 발명에 관한 용액농도 계측방법은 소변검사에 바람직하다.

Claims (17)

  1. 피검액과 시약액을 혼합하여 얻은 혼합액의 광학특성을 계측하여, 상기 피검액내의 특정성분농도를 계측하는 용액농도 계측방법으로서,
    (a)피검액에 시약액을 주입함으로써 교반하면서, 상기 피검액과 상기 시약액을 포함하는 혼합액을 얻는 공정, 및 (b)상기 피검액에 빛을 조사하면서, 적어도 상기 시약액을 주입하기 전의 상기 피검액의 제 1 광학특성과, 상기 시약액을 주입한 후의 상기 피검액의 제 2 광학특성을 계측하고, 상기 제 1 광학특성과 상기 제 2 광학특성으로부터 상기 피검액내의 특정성분농도를 계측하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 용액농도 계측방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공정(2)에 있어서, 상기 제 1 광학특성과 상기 제 2 광학특성을 연속적으로 계측하는 것을 특징으로 하는 용액농도 계측방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 피검액의 체적 V0와, 상기 시약체의 체적 V와, 상기 시약액을 주입하는 시간 T를, 소정의 관계로 설정하는 것을 특징으로 하는 용액농도 계측방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 관계가, 식(1):
    T ≤K ×(V/V0) (1)
    (식중, K는 정수)를 만족하는 것을 특징으로 하는 용액농도 계측방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 K가 10이하인 것을 특징으로 하는 용액농도 계측방법.
  6. 액체를 유지하여 상기 액체에 빛을 조사하면서 그 광학특성을 계측할 수 있는 액체유지부, 및
    제 1 액체를 제 2 액체에 주입함으로써 교반하면서, 상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체를 포함하는 혼합액을 얻을 수 있도록, 상기 액체유지부에 미리 유지한 상기 제 1 액체에 상기 제 2 액체를 주입하기 위한 주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  7. 제 6 항에 있어서, 미리 유지한 상기 제 1 액체의 액면보다 아래에 상기 주입구가 위치하고, 상기 제 2 액체가 외기에 닿지 않고 상기 제 1 액체에 주입되는 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향과, 상기 빛의 광축방향이 상기 액체유지부내에서 교차하는 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 액체에 단일의 소용돌이를 발생시키도록 상기 제 2 액체를 주입할 수 있는 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향이 상기 액체유지부의 하나의 내벽면에 대하여 수직인 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 액체유지부가 직방체형상을 가지며, 상기 주입구가 상기 액체유지부의 하나의 측면에 위치하고, 상기 주입구의 일끝단이 상기 측면에 수직한 측면에 접하는 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 액체유지부가 바닥이 있는 통형상을 가지며, 상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향이 상기 주입구와 상기 액체유지부의 내벽이 접하는 지점에서, 상기 내벽에 대하여 평행한 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 주입구로부터의 상기 제 2 액체의 주입방향이, 미리 유지된 상기 제 1 액체의 액면에 평행한 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  14. 제 6 항에 있어서, 상기 액체유지부의 안둘레거리 D, 상기 주입구의 개구면적 S 및 상기 제 2 액체의 체적 V가 소정의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는샘플 셀.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 관계가, 식(2):
    M ×D ≤V/S ≤N ×D (2)
    (식중, M 및 N은 각각 독립한 정수)를 만족하는 관계인 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 M이 1.7이고, 상기 N이 5인 것을 특징으로 하는 샘플 셀.
  17. 액체를 유지하여 상기 액체에 빛을 조사하면서 그 광학특성을 계측할 수 있는 액체유지부, 및 제 1 액체를 제 2 액체에 주입함으로써 교반하면서, 상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체를 포함하는 혼합액을 얻을 수 있도록, 상기 액체유지부에 미리 유지한 상기 제 1 액체에 상기 제 2 액체를 주입하기 위한 주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 샘플 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 용액농도 계측장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003076913A1 (fr) * 2002-03-13 2003-09-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Procede permettant de juger l'execution d'homogeneisation/reaction et procede permettant de mesurer la concentration d'une solution a l'aide dudit procede de jugement
JP4615342B2 (ja) * 2004-03-23 2011-01-19 パナソニック株式会社 攪拌方法、セルおよびこれを用いた測定装置、測定方法
EP1729137B1 (en) * 2004-03-23 2009-10-14 Panasonic Corporation Agitating method, cell, measuring equipment using the cell, and measuring method
JP2006234606A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Yokogawa Electric Corp 濁度計
CN102252941B (zh) * 2011-06-16 2017-09-22 常州钇金环保科技有限公司 检测镀铬溶液中铬酐含量的方法
CN103675095B (zh) * 2013-12-30 2018-01-16 徐州工程学院 车载终端交互的混合物参数非接触检测装置系统
CN109406460B (zh) * 2018-09-21 2021-06-22 江苏大学 一种水体中叶绿素a含量检测装置及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5910834U (ja) * 1982-07-12 1984-01-23 株式会社島津製作所 試料撹「あ」希釈装置
JPS6366466A (ja) * 1986-09-08 1988-03-25 Shimadzu Corp デイスクリ−ト型自動分析装置
CA2035067C (en) * 1990-02-22 1995-06-27 William M. Blough, Jr. Fluid mixing device
US5326165A (en) * 1991-06-26 1994-07-05 Irvine Scientific Sales Co. Mixing apparatus
US5464775A (en) * 1991-09-16 1995-11-07 Chimera Research And Chemical, Inc. Method of detecting adulterant in urine
JP3268400B2 (ja) * 1993-02-03 2002-03-25 株式会社日立製作所 混合反応装置
JP3780599B2 (ja) * 1996-02-09 2006-05-31 日本光電工業株式会社 抗原抗体反応物質の測定方法
JPH09281036A (ja) * 1996-04-10 1997-10-31 Seitai Hikari Joho Kenkyusho:Kk Ｎｏ検出方法および装置
JPH10206328A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Suido Kiko Kaisha Ltd 水質計
JP3911907B2 (ja) * 1999-06-01 2007-05-09 株式会社明電舎 濁度測定装置と測定方法
EP1096248B1 (en) * 1999-10-28 2007-01-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for measuring concentration of a solution

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