KR830000736B1 - Method for measuring the freezing point lowering - Google Patents

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KR830000736B1
KR830000736B1 KR7903233A KR790003233A KR830000736B1 KR 830000736 B1 KR830000736 B1 KR 830000736B1 KR 7903233 A KR7903233 A KR 7903233A KR 790003233 A KR790003233 A KR 790003233A KR 830000736 B1 KR830000736 B1 KR 830000736B1
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freezing point
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다가 도시 우찌가기
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다무라 히로사 부로우
가부시기 가이샤 기요또 다이이찌 가가구
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Abstract

The freezing point reduction measuring instrument is used in clinical tests on a specimen liquid. The liq. is under cooled so as to measure the osmotic pressure of the fluid which can be a plasma, tears or dialised liquids such as urine. The instrument consists of a cell(1) in a glass tube which is reduced to the under cooling temp by the insertion of a metallic block(4) in cascaded thermal modules(2,3). For the production of cryohydrate cores in a section of the liq. the temp. is reduced even further. The temp is measured in the condition of coexistence between solid and liq. phases.

Description

빙점 강하 측정방법Freezing point drop measurement method

제1도는 프로셀을 사용한 빙점 측정부의 종단면도.1 is a longitudinal sectional view of a freezing point measuring unit using a procell.

제2도, 제4도, 제5도는 각각 다른 장치의 구성을 표시하는 개략도.2, 4, and 5 are schematic diagrams showing configurations of different devices, respectively.

제3도는 제2도의 장치 각부의 동작을 설명하는 타임차아트.3 is a time chart illustrating the operation of each part of the apparatus of FIG.

제6도, 제7도는 각각 디스스크리이드 셀을 사용한 빙점 측정부의 종단면도이다.6 and 7 are longitudinal cross-sectional views of the freezing point measuring unit using the discreet cell, respectively.

본 발명은 액체시료 특히 임상 검사의 대상이 되는 혈장(血奬) 수액(髓液) 누액(渼液)등의 체액이나 투석액 또는 요(尿)의 삼투압을 측정하는 경우에 과냉각된 시료액에 빙결 자극으로서 이 시료액의 일부를 초과냉각 상태로 만드는 개량된 빙점 강하 측정방법에 관한 것이다.The present invention freezes the supercooled sample liquid in the case of measuring the osmotic pressure of a fluid sample, such as a plasma sap fluid or a dialysis fluid or urine, which is the subject of clinical examination. It relates to an improved method of measuring the freezing point drop which causes a part of the sample liquid to be overcooled as a stimulus.

생체는 그 약 60%가 물로 점유되고 있으며, 그 물은 혈장이나 세포액 기타의 체액으로서 각종 물질이 용해된 상태로 생체중에 존재하고 있다. 그리고 생체의 세포막이 반투막이므로 거기에 생기는 체액의 삼투압이 생체의 기능에 미치는 영향은 매우 큰 것이다.About 60% of the living body is occupied by water, and the water exists in the living body in a state in which various substances are dissolved as plasma, cell fluid, and other body fluids. And since the cell membrane of the living body is a semipermeable membrane, the effect of the osmotic pressure of the body fluid generated thereon is very large.

그래서 최근 빙점 강하법에 근거한 각종 체액이나 요의 삼투압을 정확하게 측정하는 장치가 잇달아서 시장에 공급되어, 혈장, 요, 수액등의 삼투압 측정이 임상 검사에 채택되어 탈수증(脫水症), 요붕증(尿崩症) 저나트륨 혈증, 고나트륨 혈증, 요독증(尿毒症), 비 케톤성 고삼투압성혼수, 수술후 환자등의 진단 관리에 도움이 되고 있다.Recently, a device for accurately measuring the osmotic pressure of various body fluids and urine based on the freezing point drop method has been supplied to the market one by one, and the osmotic pressure measurement such as plasma, urine, and sap has been adopted in clinical tests, and dehydration and diabetes insipidus (尿)崩 症) It is helpful for the diagnostic management of hyponatremia, hypersodiumemia, uremia, non-ketone hyperosmolar coma, and postoperative patients.

그래서, 이를 효율적으로 이용하기 위해 이들 삼투압 측정방법 및 측정장치에 요구되는 것은 귀중한 수액이나 누액등을 측정하기 위한 시료의 미량화, 긴급시에 혹은 다수의 검체를 단시간에 측정할 수 있는 신속성 및 인공 투석시(人工透析時)의 투석액과 같은 경우에 필요한 연속 측정등을 가능하게 하는 것이다.Therefore, in order to use this effectively, what is required for these osmotic pressure measuring methods and measuring devices is that the microorganisms of samples for measuring precious fluids or leaks, etc. can be measured quickly and artificially in case of emergency or in a short time. It is possible to make continuous measurement necessary in the case of the dialysis solution at the time of dialysis.

그러나 현재 시장에 공급되고 있는 삼투압 측정장치는 여러 가지 있으나 어느것도 상기 요구를 만족할 수 없고, 특히 연속측정은 불가능하며 더우기 후술하는 여러가지 문제점을 내포하고 있어서 새로운 측정방법, 측정장치의 출현이 기대되고 있다.However, although there are many osmotic pressure measuring instruments currently on the market, none of them can satisfy the above requirements, in particular, continuous measurement is impossible, and further includes various problems described below. .

원래 용액의 삼투압은 반투막으로 구획된 용액내로 순수가 확산하므로써 발생하는 압력으로 정의 되며 희석 용액의 경우에는 용액의 다른 특성 즉 빙점강하, 비점상승, 증기압강하 및 동일 용액중에 포함되는 용질의 몰수에 정비례하여 직접적으로는 반투막을 써서 측정하며 간접적으로는 다른 세 특성중 어떤 것의 값에서 환산하여 구한다.The osmotic pressure of the original solution is defined as the pressure generated by the diffusion of pure water into a solution partitioned by a semipermeable membrane, and in the case of dilute solutions, it is directly proportional to the other properties of the solution: freezing point drop, boiling point, vapor pressure drop and the number of moles of solutes contained in the same solution. It is directly measured by using a semipermeable membrane, and indirectly obtained by converting the value of any of the other three characteristics.

단, 체액의 경우에는 비점 상승법에서는 체액중의 단백질이 열응고를 일으키며, 증기압 강하법에서는 알코올등의 휘발성분을 포함하고 있을 경우 큰 오차를 일으키게 되며 또한 직접법에서는 적당한 반투막이 얻어지지 않고 측정에 시간이 걸리므로 오직 빙점강하법만이 사용된다.However, in the case of body fluids, proteins in body fluids cause thermal coagulation in the boiling point method, and in the case of volatile components such as alcohol in the vapor pressure drop method, a large error occurs. In addition, in the direct method, an appropriate semipermeable membrane cannot be obtained. Since it takes time, only the freezing method is used.

여기에서 빙점강하란 상술한바와갈이 어떠한 용액의 응결점이 용액중에 포함되는 용질의 물 농도에 비례하여 순 용매의 응결점 보다도 낮아지는 현상을 말하며, 분자량 측정에 널리 쓰여지나 삼투압도 그 용액중에 포함되는 분자(원자)수에 비례하므로, 식(1)에서 표시하는 바와 같이 빙점 강하도를 측정하는 것으로 구하는 것이 가능하게 된다.Here, the freezing point drop refers to a phenomenon in which the condensation point of a solution as described above is lower than the condensation point of a pure solvent in proportion to the concentration of water in the solute contained in the solution, and is widely used for molecular weight measurement, but osmotic pressure is also included in the solution. Since it is proportional to the number of molecules (atoms) to be obtained, it becomes possible to obtain | require by measuring the freezing point drop degree as shown by Formula (1).

Figure kpo00001
Figure kpo00001

여기에서 ΔTf는 빙점강하도 R은 기체상수, Tf는 용매의 빙점(절대온도). I0은용매 1g의 융해잠열, C는 용매 1kg에 용해된 용질의 몰수, Kf는 몰응결점 강하이다.Where ΔTf is the freezing point drop, R is the gas constant, and Tf is the freezing point (absolute temperature) of the solvent. I 0 latent heat of fusion of 1 g of silver solvent, C is the number of moles of solute dissolved in 1 kg of solvent, and K f is the dew point drop.

용매가 체액과 같이 물인 경우에 있어서 물농도1mol/kg의 용액의 빙점 강하도는 1.858℃ (kf=1.858℃)로 되며, 빙점은 -1.858℃로 된다. 반대로 용액의 빙점이 -1.858℃이면 그 용액의 물농도는 1mol/kg로 된다. 그래서 삼투압의 단위에는 오스몰(Osmol)이 쓰여지며 물농도 1mol/kg의 용액의 삼투압은 1Osm/kg로 표시되나 체액에서는 삼투압의 변화가 지극히 적으므로 1Osm/kg의 1000분의 1인 1mOsm/kg이 사용된다.When the solvent is water, such as a body fluid, the freezing point drop of the solution of 1 mol / kg of water concentration is 1.858 ° C (kf = 1.858 ° C), and the freezing point is -1.858 ° C. On the contrary, if the freezing point of the solution is -1.858 ° C, the water concentration of the solution becomes 1 mol / kg. Thus, osmol is used for the unit of osmotic pressure, and osmotic pressure of the solution of 1mol / kg of water concentration is expressed as 1Osm / kg, but the change of osmotic pressure in body fluid is very small, so 1mOsm / kg which is 1/1000 of 1Osm / kg This is used.

현재 사용되고 있는 삼투압 측정장치는 어느것이나, 예컨대 미국 특허 제3, 203,226호에 표시되어 있는바와같이 시료액을 그 빙점보다 몇도 낮은 과냉각상태로 하는 냉각조와 빙점온도 검출용의 봉상의 더어미스터(thermistor) 및 빙결용의 전자식 진동 교반봉으르 이루어지는 헤드, 측정회로, 제어부, 표시부등으로 이루어진다. 따라서 시료액이 들어있는 시험관(디스크리드 셀)에 더어 미스터와 교반봉을 삽입하고 이시험관을 냉각조에 침지(浸漬)하여 시험액을 과냉각 상태로 한다. 시료액의 온도가 -5∼-6℃에 달했을때 교반봉을 급격하게 진동시켜서 빙정핵(氷晶核)을 생성시켜 시료액전체를 빙결시킨다. 이때 시료액 온도는 응결잠열의 방출에 의해 빙점 온도까지 상승하여 얼마동안 평탄 상태를 유지한 후 서서히 강하한다. 이 평탄부의 온도 즉 고체액체 공존상태로된 시료액의 온도를 더어미스터로 측정하여 빙점 강하도를 삼투압으로 환산하여 표시한다.Any osmotic pressure measuring device currently used, for example, as shown in U.S. Patent No. 3,203,226, is a rod-shaped thermometer for detecting a cooling bath and freezing point temperature in which the sample liquid is subcooled several degrees below its freezing point. ) And a head consisting of an electronic vibrating stirring rod for freezing, a measuring circuit, a control part, a display part, and the like. Therefore, in addition to the test tube (discrete cell) containing the sample solution, insert the mister and the stirring rod, and immerse the test tube in the cooling bath to make the test solution supercooled. When the temperature of the sample liquid reaches -5 to -6 ° C, the stirring rod is vibrated rapidly to generate ice crystal nuclei to freeze the entire sample liquid. At this time, the temperature of the sample liquid rises to the freezing point temperature by the release of the latent heat of condensation, and then gradually falls after maintaining a flat state for a while. The temperature of the flat portion, that is, the temperature of the sample liquid in the solid liquid coexistence state is measured with a thermistor, and the freezing point drop is converted into osmotic pressure and displayed.

이와같이 현행장치 및 방법은 시료액을 일단 과냉각시킨후 진동에 의한 빙결자극을 주어서 빙결시키므로서 빙점을 명료하게 하고 또한 열용량이 적고 약간의 온도차도 정확하게 측정하는 더어미스터를 사용하므로써 비교적 단시간에 정확하게 삼투압을 측정할 수 있는 것이나, 빙결자극에 교반봉을 사용하고 있는 점에서 아래와 같은 문제점을 가지고 있다.As described above, the present apparatus and method provide the osmotic pressure accurately in a relatively short time by using the demister, which makes the freezing point clear by providing the freezing stimulus caused by the vibration after freezing the sample liquid and freezing it by vibrating. In terms of being able to measure and using a stirring rod for freezing stimulation, it has the following problems.

1) 시료액중에 빙결용의 교반봉과 빙점 측정용의 더어미스터를 동시에 삽입하지 않으면 아니되며 비교적 큰 시험관을 해필요로 하여 시료의 미량화가 곤란하다. 이것은 교반봉과 더어미스터를 미세화 하여도 역시 일정한 공간은 필요하며 또한 이들의 미세화는 아래의 이유로 한계가 있다.1) The stirring rod for freezing and the demister for freezing point measurement must be inserted at the same time in the sample liquid, and it is difficult to micronize the sample because a relatively large test tube is required. This requires a certain space even in the miniaturization of the stirring rod and thermistor, and their miniaturization is limited for the following reasons.

즉, 교반봉의 빙결 진동 강도는 상당히 강하며 때에 따라서는 외부의 공기를 시료액중에 끌어 넣을 정도이다. 진동시간은 1초 정도로 짧으나 빙결 진행시에는 진동하고 있으며 그 때문에 더어미스터에는 시료의 고체액체 공존상의 진동에 의한 힘이 가해지므르써 더어미스터, 교반봉과 함께 강도면에서 미세화가 제한된다.In other words, the freezing vibration strength of the stirring rod is quite strong, and sometimes the outside air is drawn into the sample liquid. The vibration time is short as about 1 second, but it vibrates during the freezing process. Therefore, the force is applied to the thermistor by the vibration of the solid liquid coexistence of the sample, so that the miniaturization in the strength with the thermistor and the stirring rod is limited.

2) 시험관의 소형화, 시료의 미량화가 어려운 점에서 냉각 능력을 높이기 위해 압축냉동기, 페르찌에 소자등이 대형으로 되어 그에 따라서 이들 냉각기의 발열을 효율 좋게 외부에 방열시키는 대형의 공냉, 수냉을 위한 장치도 필요로하여 장치 전체가 대형화된다.2) In order to reduce the size of the test tube and reduce the amount of sample, it is difficult to reduce the size of the test tube.In order to increase the cooling capacity, a large sized compressor for cooling air and water is used for efficient heat dissipation. The device is also required, and the entire device is enlarged.

3) 냉각매액을 사용한 냉각조를 장비한 장치에 있어서는 시료를 빨리 과냉각상태로 하는 일과 시료액 온도를 균일하게 하여 빙결후의 평탄부를 길게하여 빙점의 측정을 쉽게 하기위해서 냉각중에 시료액을 완만히 교반하거나, 시험관을 냉각매액중에 넣어 적당한 온도로 될때까지 급속 냉각한 다음 시료를 균일하게 냉각하기 위해서 시험관을 냉각 매액으로부터 끌어 올려 냉각기류중에 보지하여 서서히 냉각하는등, 공정 및 장치가 복잡해진다.3) In the apparatus equipped with the cooling tank using the coolant liquid, gently stir the sample liquid during cooling to make the sample quickly supercooled, to uniform the temperature of the sample liquid, to lengthen the flat part after freezing, and to easily measure the freezing point. The process and apparatus are complicated, such that the test tube is placed in the coolant liquid and rapidly cooled to an appropriate temperature, and then the test tube is pulled out of the coolant liquid and held in the cool air stream and gradually cooled to cool the sample evenly.

4) 빙결 수단으로 교반봉을 사용하기 때문에 프로셀을 사용하기가 어렵고 따라서 연속 측정 혹은 다수의 검체를 단시간에 측정하는 일이 곤란하다. 현행장치는 어느것이나 시료마다 전용의 시험관을 필요로 하고, 동일 시료를 연속 측정하는 장치를 구성하는 경우, 그때마다 시험관에 정량 분할주입하지 않으면 안되고 특별한 분할주입장치와 시험관의 이송기구를 필요로 하며 장치 전체가 기구적으로 복잡화되어 대형화되는 결점을 가지고 있다.4) Because the stirring rod is used as the freezing means, it is difficult to use procells, and therefore, it is difficult to continuously measure or measure a large number of samples in a short time. Any current apparatus requires a dedicated test tube for each sample, and when a device for continuous measurement of the same sample is configured, a quantitative divided injection must be performed each time into the test tube, and a special divided injection device and a transfer mechanism of the test tube are required. The whole apparatus has the drawback that it is mechanically complicated and large.

본 발명은 이와 같은 종래의 장치의 결점을 모두 해결하고 전술한 삼투압 측정방법 및 측정장치에 요구되는 사항을 모두 만족함과 동시에 측정자의 개인차를 없앨수 있는 자동화, 디지탈(Digital) 표시화를 가능하도록 하는 지극히 뛰어난 특성을 가지는 방법을 제공하는 것이다.The present invention solves all the drawbacks of the conventional apparatus and satisfies all the requirements of the osmotic pressure measuring method and measuring apparatus described above, and at the same time, enables automatic and digital display that can eliminate individual differences in the measurement. It is to provide a method having excellent characteristics.

즉, 본 발명의 방법은 종래의 교반봉의 기계적 진동에 의한 빙결방식 대신으로 시료액의 일부를 과냉각온도 보다도 더욱 저온(초과냉각상태)으로 냉각하므로써 이 부분에 자발적으로 빙정핵을 생성시켜 정적으로 시료액 전체의 빙결을 유도하는 방식을 주안점으로 하는 것이다.In other words, the method of the present invention spontaneously generates ice crystal nuclei in this part by cooling a part of the sample liquid to a lower temperature (supercooled state) than the supercooling temperature instead of the freezing method by the mechanical vibration of the conventional stirring rod. The main point is to induce freezing of the entire liquid.

이와 같이 하므로써 시료액중에 교반봉과 같은 기계적 진동부재를 개재시키는 일 없이 본래의 목적인 빙결시의 평형 온도를 측정하기 위한 온도 검출기(온도계) 만을 시료증에 삽입하여 측정하므로 시료액의 미량화가 실현된다. 또 시료액에 강한 진동을 주지않기 위해 시료액중의 입자의 파괴도 적고 다른 항복의 측정에 그대로 이용할 수 있는 특징을 갖는다.In this way, the microfluidization of the sample liquid is realized by inserting only a temperature detector (thermometer) for measuring the equilibrium temperature at the time of freezing, which is the original purpose, without interposing a mechanical vibrating member such as a stirring rod in the sample liquid. In addition, in order not to give strong vibration to the sample liquid, the particles in the sample liquid are less destroyed and can be used as it is for measurement of other yields.

이러한 빙결방법에 특징을 가지는 본 발명에 의하여 측정용기(시험관)가 소형화 되어지므로서 종래부터 있었던 디스크 리이드 방식에 본 발명을 응용 하여도 충분한 효과가 있는 것은 물론이다. (제6도). 또한 본 출원에 있어서는 측정용기에 프로셀 방식을 사용하여 시료액을 간헐적으로 유입시켜서 측정하므로써 가동부분이 적어 장치를 기구적으로 현저하게 간편용이하게 하는 것에 성공했다(제1도, 제2도).It is a matter of course that the present invention, which is characterized by such a freezing method, can reduce the size of the measuring vessel (test tube) even when the present invention is applied to a conventional disc lead method. (Fig. 6). In addition, in the present application, the sample container is intermittently introduced into the measuring container using a prosel method to measure the device, and thus the device has a small number of moving parts, thereby making it possible to mechanically remarkably simplify the apparatus (FIGS. 1 and 2). .

또, 냉각수단으로서 냉각매액을 사용하는 방법에서는 정기적으로 냉각매액의 보충. 교환을 필요로 하고, 장치를 이송시킬 경우에는 냉각매액을 뽑아내는 수고를 요하는 등의 난점을 가지나 본출원에 있어서는 냉각수단으로서 냉각매액을 사용하지 않고 더어모모듈(thermomodule) 등에 의해 시험관을 직접 냉각하는 것으로 상기의 난점을 극복했다. 더우기 냉각 수단으로서 냉각매액을 사용하는 형태의 장치에 있어서도 빙결 수단에 특징을 가지는 본 발명을 응용할 수 있음은 명확한 사실이다(제7도).Further, in the method of using the coolant liquid as the cooling means, replenishment of the coolant liquid periodically. In case of transporting the device, it is difficult to take out the coolant liquid. However, in the present application, the test tube is directly connected by a thermomodule or the like without using the coolant liquid as the cooling means. The above difficulty was overcome by cooling. Furthermore, it is clear that the present invention, which is characterized by freezing means, can also be applied to an apparatus in which a coolant liquid is used as the cooling means (Fig. 7).

이하, 본 발명을 도면에 도시한 실시예에 따라 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

제1도는 빙점 측정부의 종단면도이며 유리관등을 적당한 재료로 하는 프로셀(1)은 잘 알려진 페르찌에효과를 원리로 한 더어모모들(2), (3)의 가스키트(gasket) 접촉에 의해 금속제의 프로셀블록(4)을 개재하여 과냉각 온도까지 냉각되도륵 구성되어져 있다. 이 일련의 냉각장치를 주냉각 장치(A)로 한다. 프로셀(1)의 하부에는 세관부(細管部)(5)가 설치되어져 있어 이 세관부(6)는 금속제의 세관 블륵(6)을 개재하여 더어모모들(7)에 의해 더욱 낮은 온도 즉 초과냉각의 상태로 냉각된다. 이 냉각장치를 국부냉각장치(B)로 한다.1 is a longitudinal cross-sectional view of the freezing point measuring unit, and a procell (1) made of a suitable material such as a glass tube is used for contacting the gaskets of the dummies (2) and (3) based on the well-known Perchier effect. It is comprised even if it cools to the supercooling temperature via the metal procell block 4 by this. This series of cooling devices is referred to as the main cooling device (A). The lower part of the procell 1 is provided with a tubular section 5, which is arranged at a lower temperature by the thermos 7 via the tubular metal blank 6 made of metal. It is cooled in the state of overcooling. This cooling device is referred to as local cooling device (B).

빙정핵은 이 세관부(5)에서 형성되나 셀체(l)의 초과냉각 부분의 구조는 세관 구조에 한정되는 것은 아니다. 단지, 측정정밀도를 향상시키기 위해 측정부에 초과냉각부의 온도가 영향을 미치지 않는 구조의 것이 바람직하다. 프로셀 블록(4) 및 세관 블록(6)은 열전도가 양호한 금속제이나 냉각을 더욱 양호하게 하기 위해서 더어모모들(3)(7)을 원통상으로 하거나 각각을 환상으로 복수개 줄지어 두는 등과같이 하여도 좋다.Ice cores are formed in the tubular portion 5, but the structure of the overcooled portion of the cell body 1 is not limited to the tubular structure. However, in order to improve the measurement accuracy, it is preferable that the temperature of the overcooling portion does not affect the measurement portion. The procell block 4 and the tubular block 6 are made of metal having good thermal conductivity or in order to further improve the cooling, such as forming a plurality of cylindrical shapes (3) (7) or arranging each of them in an annular manner. Also good.

프로셀(1)에는 시료액(9)의 온도 변화를 검지할수 있도록 시료온도 검출용의 더어미스더(9)가 삽입될수 있도록 구성되어져 있다.The procell 1 is configured so that the demister 9 for sample temperature detection can be inserted so that the temperature change of the sample liquid 9 can be detected.

다음에 제1도 내지 제3도에 의해 본 실시예 장치의 측정동작을 상세히 설명한다.Next, the measurement operation of the device of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

전원 투입후 냉각판(10)은 더어모모듈(2), 전원장치(14), 전류제어회로(5) 및 더어미스터(16)로 구성되는 외측 냉각장치(C)에 의해 저온으로 제어되고 더어모모돌(3) 및 더어모모듈(7)이 효울 좋게 냉각되도록 설비한다. 단, 도면중의 부호(11)는 프로셀(1)과 프로셀블록(4)사이에 개재되는 열 전도성 윤활제이며 부호(12)는 빙점 측정부를 둘러싸는 단열재이며, (13)는 더어모모듈(2)의 방열면에 접해있는 방열기이다.After the power is turned on, the cooling plate 10 is controlled at a low temperature by an external cooling device C composed of a thermo module 2, a power supply device 14, a current control circuit 5, and a demister 16. The mother stone 3 and the thermo module 7 are installed to cool efficiently. In the drawing, reference numeral 11 denotes a thermally conductive lubricant interposed between the procells 1 and the procell block 4, and the reference numeral 12 denotes a heat insulating material surrounding the freezing point measuring unit, and the reference numeral 13 denotes a thermo module. It is a radiator in contact with the heat radiating surface of (2).

이어서, 스타아트 스위치(start switch) (17)가 ON되면 마이크로 콤퓨터(micro computer) (18)의 지시에 의해 선플라(sunpla) (19)가 작동하여 노즐(nozzle) (20)은 시료용기(21)에 삽입되고 (제3도 노즐 IN), 동시에 로울러 펌프(22)가 회전하고 (제3도 로울러 펌프 ON), 시료액(9)은 도입관(24)을 거쳐 프로셀(1)에 도입된다.Subsequently, when the start art switch 17 is turned on, the sunpla 19 is operated by the instruction of the microcomputer 18 so that the nozzle 20 is the sample container 21. ), The roller pump 22 is rotated at the same time (the third pump roller ON), and the sample liquid 9 is introduced into the procell 1 via the introduction pipe 24. do.

시료액(9)은 그 액면이 포트카플러(photcoupier) (25), 액면 검출 회로(26)에 의해 검출되면 마이크로콤퓨터(18)의 지시에 의해 로울러 펌프(22)가 정지하여 시료액의 도입이 완료된다(제3도 동작의 공정 a「시료액 도입」의 상태).When the liquid level of the sample liquid 9 is detected by the portcouper 25 and the liquid level detection circuit 26, the roller pump 22 is stopped by the instruction of the microcomputer 18, thereby introducing the sample liquid. It is completed (state of process a "sample liquid introduction" of FIG. 3 operation | movement).

한편, 노즐(20)은 프로셀(1)을 가득 채우기에 필요한 시료액이 흡입된 후에는 상승하여 공기층이 도입관(24)에 보내어 진다(제3도 노즐 OUT). 단지, 제2도중 부호(23)는 펌프 구동장치이다.On the other hand, the nozzle 20 is raised after the sample liquid necessary for filling the procell 1 is sucked up, and the air layer is sent to the introduction pipe 24 (FIG. 3 nozzle OUT). The second reference numeral 23 is a pump drive device.

시료액 도입이 완료하면 마이크로 콤퓨터(18)의 지시에 의해 이송장치(31)가 작동하고 더어미스터(8)가 시트액(9)중에 삽입된다. 그와 동시에 더어모모듈(3), 전원장치(27), 전류 제어회로(28), 극성절환기(29), 더어미스터(30)에 의해 구성되는 주냉각 장치(A)가 작동하여 프로셀(1)이 냉각되고 시료액(9)의 온도는 강하하기 시작한다.(제3도 동작의 공정 b 「과냉각」의 상태)When the introduction of the sample liquid is completed, the transfer device 31 is operated by the instruction of the microcomputer 18 and the demister 8 is inserted into the sheet liquid 9. At the same time, the main cooling device A constituted by the thermo module 3, the power supply device 27, the current control circuit 28, the polarity changer 29, and the thermistor 30 is operated to produce a procell. (1) is cooled and the temperature of the sample liquid 9 starts to fall. (The state of the process b "supercooling" of FIG. 3 operation.)

이 경우, 더어모모듈(3)에 흐르는 전류를 비례 제어방식에 의해 적당히 제어하므로써 종래의 냉각매액을 사용할때 행하여지는 급속냉각 서냉각과 같이 균일하게 냉각하는 효과를 얻을 수가 있다.In this case, by appropriately controlling the current flowing in the thermo module 3 by the proportional control method, it is possible to obtain the effect of uniform cooling like the rapid cooling slow cooling performed when the conventional coolant liquid is used.

또한, 더어미스터(8)가 삽입된 상태에서 시료액의 흐름이 안정되면 이 더어미스터(8)를 프로셀(1)중에 끼워넣어 상기 이송장치(31)를 생략할 수 있다. 시료온도는 더어미스터(8), 저항 전압 변환 회로(32), A/D 콘버어터(converter)(33) 및 마이크로 콤퓨터(18)에 의해 감시되어, 미리 마이크로 콤퓨더(18)에 기억된 더어모모듈(7)의 동작온도 T1(제3도 곡선 S)에 달했을 때 전원 장치(34), 전류 제어회로(35) 극성 절환기(36) 및 더어모모듈로 이루어지는 국부 냉각장치(B)가 작동하여 프로셀 세관부(5)의 냉각이 개시된다(제3도 곡선 F). 한편, 시료액(9)의 온도는 서서히 미리 더어미스터(30)의 전류 제어회로(28)에 의해 설정된 과냉각 온도 T2에 도달한다.In addition, when the flow of the sample liquid is stabilized in the state in which the thermistor 8 is inserted, the transfer device 31 may be omitted by inserting the thermistor 8 into the procell 1. The sample temperature is monitored by the thermistor 8, the resistance voltage conversion circuit 32, the A / D converter 33, and the microcomputer 18, and is further stored in the microcomputer 18 in advance. When the operating temperature T 1 (FIG. 3 curve S) of the mother module 7 is reached, a local cooling device B consisting of the power supply device 34, the current control circuit 35, the polarity switch 36, and the thermo module. Is activated to start cooling of the procell customs 5 (FIG. 3 curve F). On the other hand, the temperature of the sample liquid 9 gradually reaches the subcooling temperature T 2 set in advance by the current control circuit 28 of the demister 30.

세관부(5)의 온도가 강하하여 (제3도 곡선 F), -15∼-25℃즘 되면 자발적으로 이 부분에 빙결이 일어나 이것을 빙경핵으르 하여 급속히 시료 전체가 빙결한다(제3도 동작의 공정 C 「빙점핵생성」의 상태). 이렇게 자연 빙결이 일어나는 온도는 시료액의 농도 기타에 의해 변화하나 국부적으로 냉각하는 것이기 때문에 측정치에의 영향은 무시할 수 있다.When the temperature of the tubular part 5 drops (FIG. 3 curve F) and -15-25 degrees C is spontaneous, it freezes in this part, and this is called an ice kernel, and the whole sample rapidly freezes (FIG. 3 operation). Process C state of "freezing point nucleation"). The temperature at which natural freezing takes place varies depending on the concentration of the sample solution, etc., but because it is locally cooled, the influence on the measured value can be ignored.

빙결과 동시에 더어모모듈(7)은 극성 절환기(36)에 의해서 그리고 더어모모듈(3)은 극성 절환기(29)에 의해 각각 냉각 모우터(CM)에서 가열 모우터(HM)로 되어 각 더어모모듈(3)(7)은 미리 마이크로 콤퓨터(18)에 프로그램된 측정에 최적의 전류를 가지고 가열량의 제어가 행해진다.At the same time as the ice, the thermo module 7 is fed by the polarity switch 36 and the thermo module 3 by the polarity switch 29 to the heating motor HM from the cooling motor CM, respectively. Each thermo module 3 and 7 has a current optimum for the measurement programmed in advance in the microcomputer 18 and the heating amount is controlled.

시료 온도는 빙결에 수반하는 잠열 방출에 의해 상승하고 일단 평탄부로 되나 그후 서서히 상승하여 역 S자형의 온도 변화로 된다(제3도 동작의 공정 d 「빙결, 측정, 해동」).The sample temperature rises by the latent heat release accompanying freezing, and once becomes a flat portion, but gradually rises to become an inverted S-shaped temperature change (process d "freezing, measuring, thawing" of FIG. 3 operation).

빙점온도는 마이크로 콤퓨터(18)에 의해 이 역 S자 곡선을 미분하여 얻어지는 변화율의 최소점 T3을 가지고 이 고체액체 공존 상태의 평형온도로서 측정된후 전술한 식(1)을 응용하여 삼투압 값에 연산 처리되어 표시기(37) 혹은 기록기(38)에 출력된다.The freezing point temperature is measured as the equilibrium temperature of the solid liquid coexistence state with the minimum point T 3 of the rate of change obtained by differentiating this inverse S-curve by the microcomputer 18, and then applying the osmotic pressure value by applying the above equation (1). Is calculated and output to the display 37 or the recorder 38.

시료액은 차츰 해동되어 시료온도가 T4에 달하면 시료의 모두가 해동된 것으로 판단되고 로울러 펌프(22)가 회전하여 (제3도 로울러 펌프 ON) 시료액이 배출된다(제3도 동작의 공정 e「배출」).When the sample liquid is thawed gradually and the sample temperature reaches T 4 , it is determined that all of the samples have been thawed, and the roller pump 22 is rotated (FIG. 3 roller pump ON) to discharge the sample liquid (process of FIG. 3 operation). e "discharge").

배출 노즐(39), 배출관(40) 및 로울러 펌프(22)로 구성되는 시료 흡출장치는 배출을 보조하는 것으로서, 반드시 필요하지는 않고, 프로셀(1)에서 직접 넘치게 하는 방식도 좋다. 또한 배출관(40)을 도입관(24)으로 겸용하여도 좋다. 도면중 부호(41)은 배출액 용기이다.The sample extraction device composed of the discharge nozzle 39, the discharge pipe 40 and the roller pump 22 assists with discharge, and is not necessarily required, and may be directly overflowed from the prosel 1. In addition, the discharge pipe 40 may be used as the introduction pipe 24. Reference numeral 41 in the figure denotes a discharge liquid container.

본 실시예에 있어서 빙결후 각 블록(4)(6)을 가열하는 것은 시험관에 프로셀을 사용했기 때문에 시료액을 배출할때 액상으로 복귀시킬 필요가 있기 때문이다. 이 때문에 열원으로서 냉각가열이 전류의 절환에 의해 용이하게 행해지는 더어모모듈을 사용하나 이 더어모모듈의 전류를 제어하므로써 냉각 속도의 조절도 용이하게 행해져 마이크로 콤퓨터(18)의 프로그램에 따라서 시료액(9)의 균일한 냉각이 가능하게 되는 것은 전술한 바이다.In this embodiment, each block (4) (6) is heated after freezing because it is necessary to return to the liquid phase when the sample liquid is discharged because procells are used in the test tube. For this reason, a cooling module is used as a heat source, and a thermo module in which the heating is easily performed by switching currents is used. However, the cooling rate can be easily adjusted by controlling the current of the thermo module, so that the sample liquid can be controlled according to the program of the microcomputer 18. It is as mentioned above that uniform cooling of (9) becomes possible.

제4도(a)는, 다검체 측정장치 조립한 실시예로, 시료용기(21)……를 평행 이동시킬 수 있는 잘알려진 시료 이송장치(43)를 측정부본체(42)에 접속하여 구성한다. 도면중 부호(45)는 선플라 (47)은 세정액이며 선플라(45)의 흡인 노즐(20)은 시료액(9)……과 세정액(47)을 교대로 흡인한다. 부호(48)은 표준액이다. 제4도(b)는 시료용기(21)……를 회전 공급하는 다른 시료 이송장치(44)를 표시하고 부호(46)은 선플라이다.4 (a) shows an example in which a multi-sample measuring device is assembled, and the sample container 21. … The well-known sample transfer apparatus 43 which can move the parallel to the measurement part main body 42 is comprised. In the drawing, reference numeral 45 denotes the sunplain 47, and the suction nozzle 20 of the sunplain 45 represents the sample liquid 9,. … And washing liquid 47 are alternately sucked. Reference numeral 48 is a standard solution. 4 (b) shows the sample container 21. … The other sample feeder 44 which rotates and supplies is shown, and the code | symbol 46 is a sun fly.

제5도는, 연속 측정장치로된 다른 실시예이며, 연속하여 유동하는 시료유동액(49)에 노즐(20)을 삽입하여서 시료액을 간헐적으로 일정량씩 흡인하여 전술한 공정과 동일하게 하여 삼투압을 측정하는 것이다.5 is another embodiment of the continuous measuring device. The nozzle 20 is inserted into the sample fluid 49 continuously flowing, and the sample fluid is sucked intermittently by a predetermined amount, so that the osmotic pressure is reduced. To measure.

측정후 시료액을 프로셀(1)로 부터 배출한후, 절환밸브(50)에 의해 세정액(47)을 노즐(51)을 통해서 흡인 세정하여 다음 시료의 측정에 들어간다. 또한 부호(52)는 표준액용 노즐이며 도 수표시장치(37)대신에 차아트식 기록계(53)에 의해 연속기록 하도록하여도 좋다.After the measurement, the sample liquid is discharged from the procell 1, and then the cleaning liquid 47 is suction-washed through the nozzle 51 by the switching valve 50 to enter the next sample. Reference numeral 52 denotes a nozzle for a standard liquid and may be continuously recorded by the car art recorder 53 instead of the frequency display device 37.

상기한 각 실시예는 시험관(측정용기)에 프로셀을 사용한 것이나, 본 발명의 빙결 수단은 통상의 시험관 형의 디스크리이드 셀의 경우에도 사용할 수가 있음은 말할 나위도 없다. 이러한 경우에 있어서도 교반봉을 필요로 하지 아니하므로 셀을 소형화 할 수 있으며 시료액의 미량화가 가능함을 프로셀의 경우와 동일하다.Each of the examples described above uses a procell in a test tube (measuring vessel), but it goes without saying that the freezing means of the present invention can also be used in the case of a normal test tube type discide cell. Even in this case, the stirring rod is not required, so the cell can be miniaturized and the sample liquid can be micronized.

제6도는, 디스크리이드 셀(1')을 상기 프로셀의 경우와 동일하게 주 냉각장치(A)의 디스크리이드 셀블록(4') 및 극부 냉각 장치(B)의 세관 블록(6')으로 둘러싸고 더어모모듈(2), (3), (7)로 냉각하게 한것으로 셀(1')로서 그 선단(5')을 빙결하기 쉽도록 가늘게 형성한 것을 사용하고 있다. 단, 프로셀의 경우와 달리 빙결후에 해동하는 것은 반드시 필요하지 않고 따라서 각 더어모모듈(3), (77)을 가열 모우터로 절환하지 아니하여도 좋다. 단지, 각 블록(4'), (6')와 더머모모듈(3), (7)에 의해 냉각온도의 조절이 용이하게 행해지기 때문에 종래의 냉각매액을 사용한 경우와 같이 급속 냉각, 서냉각때마다 셀체를 상하로 움직일 필요가 없어 장치, 공정이 간단하게 된다. 더우기, 본 발명에 종래의 냉각매액의 사용을 금하는 것은 아니며 제6도의 디스크 리이드셀(1')과 블록(4')(6')사이 혹은 블록과 더어모모듈사이에 열매체로서 소량 사용하거나 제7도와 같이 제6도의 셀 블록(4')대신 냉각매액 용기(54)중에 봉입한 냉각매액(4")을 사용하도록 하여도 좋다. 단지, 후자(제7도)에 있어서는 장치 공정의 간소화를 그다지 기대할 수 없다.FIG. 6 shows the discrete cell 1 'as the discrete cell block 4' of the main cooling device A and the capillary block 6 'of the extreme cooling device B as in the case of the above-described procells. It is enclosed and cooled by the thermo module (2), (3), (7), and the cell (1 ') uses what was thinly formed so that the front end (5') was easy to freeze. However, unlike the case of procells, it is not necessary to defrost after freezing, and therefore, each thermo module 3 or 77 may not be switched to a heating motor. However, the cooling temperature is easily adjusted by the blocks 4 ', 6', and the thermostat modules 3, 7, so that the rapid cooling and slow cooling as in the case of using a conventional refrigerant liquid There is no need to move the cell body up and down each time, and the apparatus and the process are simplified. Moreover, the use of the conventional coolant liquid is not prohibited in the present invention, and a small amount of heat medium is used between the disc lead cell 1 'and the block 4' and 6 'of FIG. 6 or between the block and the thermo module. Instead of the cell block 4 'of FIG. 6, the coolant liquid 4 "enclosed in the coolant liquid container 54 may be used as shown in FIG. 7. However, the latter (FIG. 7) simplifies the apparatus process. You can't expect that much.

또한, 본 발명 방법 및 장치는 삼투압 측정에 한정되지 않고 빙점 강하를 측정함에 의해 얻어지는 물성, 예컨데 분자량 측정에도 응용할수 있는 것이다. 이 경우 마이크로 콤퓨터는 삼투압값 대신 빙점 강하도로 분자량을 산출하도록 프로그램 될 필요가 있다.In addition, the method and apparatus of the present invention are not limited to osmotic pressure measurement, but also applicable to physical properties obtained by measuring the freezing point drop, for example, the molecular weight measurement. In this case, the microcomputer needs to be programmed to calculate the molecular weight as the freezing point drop instead of the osmotic value.

본 발명의 상술한 바와 같이 과냉각에 의한 빙점 강하측정 방법에 있어서 빙결수단으로서 시료액의 일부를 과냉작 온도보다 더욱 낮은 온도로 까지 냉각하므로써 이 부분에 자연 발생적으로 빙정핵에 의해 전체를 정적으로 빙결시키는 것으로서 교반봉을 필요로 하지 않고 따라서 셀의 소형화, 나아가서는 시료의 미량화가 도모됨과 동시에 시료를 손상시키지 않으므로 재이용을 가능하게 하고 냉각장치의 간소화, 측정공정의 간략화를 가능하게 한다.In the method of measuring the freezing point drop by subcooling as described above of the present invention, a part of the sample liquid is cooled as a freezing means to a temperature lower than the subcooling temperature, thereby naturally freezing the entire portion by the freezing nucleus. It does not require a stirring rod, thereby miniaturizing the cell, and thus minimizing the sample and damaging the sample, thus enabling reuse, simplifying the cooling system, and simplifying the measurement process.

더우기 본 발명의 방법의 큰 이점은 프로셀의 사용을 가능케하는 것으로 이것에 의해 혈장등의 체액이나 투석액, 뇨등의 삼투압을 연속해서, 혹은 다수의 검체를 단시간에 측정할 수 있게 되어 임상분석의 분야에 있어서 그 위력을 발휘하는 것이다.Furthermore, the great advantage of the method of the present invention is that it enables the use of procells, which enables to continuously measure osmotic pressure such as body fluids such as plasma, dialysis fluid, urine, or a plurality of samples in a short time. It is in its power.

본 발명의 장치는 상기 방법을 구현화한 것으로 마이크로 콤퓨터의 채용과 더불어 미량의 시료를 개안차 없이 정확하게 측정할 수 있음과 동시에 냉각 수단으로서 더어모모듈과 금속제 블록을 사용하므로써 복잡한 장치나 공정없이도 시료의 균일한 냉각이 되는 한편, 프로셀의 채용에 의해 시료의 연속 측정, 다수검체의 신속한 측정을 가능하게 하고 더우기 시료가 소량이라도 되며 교반 수단을 필요로 하지 않는 점에서 냉각장치, 측정장치 부분이 간소화 되어 장치 전체를 소형화 할수 있음과 아울러 고장도 적은 등 여러가지 뛰어난 이점을 가지는 것이다.The device of the present invention implements the above-described method, and with the use of a microcomputer, it is possible to accurately measure a small amount of sample without opening eyes, and at the same time by using a thermo module and a metal block as a cooling means, it is possible to obtain a sample without complicated devices or processes. The uniform cooling allows the continuous measurement of samples and the rapid measurement of multiple samples, and the small amount of samples and the need for agitation means, simplifying the cooling and measuring devices. As a result, the whole device can be miniaturized and there are many outstanding advantages such as fewer failures.

Claims (1)

과냉각에 의한 시료액의 빙점 강하 측정 방법에 있어서, 과냉각 상태의 시료액의 일부를 그 과냉각 온도보다도 더 낮은 온도로 냉각시키므로써 그 부분에 빙정핵을 생성시키고, 이 빙정핵을 빙결 자극으로 하여 시료액 전체를 빙결시에 방출되는 응결 잠열에 의하여 고체 액체 공존 상태로된 시료액의 온도를 연속적으로 측정하여서 그 변화율의 최소점의 온도를 빙점 온도로 산출하고, 빙결 직후에 시로액을 가열하기 시작해 고체 액체 공존상태인 시료액을 해동하는 것을 특징으로 하는 빙점강하 측정방법.In the method for measuring the freezing point drop of the sample liquid by subcooling, a portion of the sample liquid in the subcooled state is cooled to a temperature lower than the subcooling temperature, thereby forming ice crystal nuclei in the portion, and using the ice crystal cores as freezing stimuli. By continuously measuring the temperature of the sample liquid in the solid liquid coexistence state by the latent heat of condensation emitted during the freezing of the whole liquid, the temperature of the minimum point of the change rate was calculated as the freezing point temperature, and immediately after the freezing, the siro liquid was heated. A freezing point drop measuring method characterized by thawing a sample liquid in a solid liquid coexistence state.
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