专利名称：溶液浓度计测方法、该方法所用的试样容器及溶液浓度计测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及溶液的搅拌方法。本发明涉及将检查液和试药液混合后计测检查液中的特定成分浓度的场合的溶液搅拌方法。本发明还涉及在这些方法中使用的试样容器。
本发明的试样容器尤其是在计测检查液的光学特性时使用的场合，由于简易性，可靠性高、小型和价格低等特点，故发挥很高的实用性。
背景技术：
在计测检查液的光学特性而计算出浓度的场合，将检查液保持在试样容器中，该试样容器具有使光在检查液中传播的构造。该试样容器用玻璃等制成，具有长方体形状，使光透过的面是透明的。因此，光可以在检查试样中传播。
通常，该试样容器的上部是敞开的，用吸水管、吸液管或注射器等将规定量的检查液从其上部的开口部导入试样容器内。然后，将规定量的试药液注入试样容器内，将所得到的混合液用搅拌棒搅拌、或振动试样容器，这样，使检查液和试药液均匀地混合。接着，计测混合液的光学特性，决定上述检查液中的特定成分的浓度。
但是，像上述现有的方法那样，将检查液和试药液混合后用搅拌棒搅拌、或振动试样容器本身，存在着操作烦杂的问题。另外，还存在这样的问题，即，例如搅拌棒妨碍观测，为了从光学系统上取下试样容器，从混合后到开始观测需花时间等。
因此，在对检查液和试药液刚混合后的过渡现象进行观测的场合，观测的空白时间增加。这一点特别是在检查液和试药液的反应速度大的场合问题较大。另外，从计测光学系统上取下试样容器的话，会产生光学系统的配置变化等，故在计测与试药液混合前后的光学特性的变化时，精度降低。
针对上述问题，若按照本发明，可以在不使用搅拌棒的情况下，并且在不取下试样容器的情况下，简单地将检查液和试药液均匀地混合。因此，本发明对检查液和试药液刚混合后的过渡现象进行观测时是有利的。
如上所述，根据本发明，实用效果极大，可实现计测和检查的高速化、高精度化、高效化和省力化。
发明内容
本发明涉及溶液浓度计测方法，该方法用于计测将检查液和试药液混合而得到的混合液的光学特性，计测上述检查液中的特定成分浓度，该方法的特征在于，它包括以下工序(a)通过将上述试药液注入检查液而进行搅拌，得到含有上述检查液和上述试药液的混合液的工序；(b)边对上述检查液照射光，边至少计测注入上述试药液前的上述检查液的第1光学特性和注入上述试药液后的上述检查液的第2光学特性，根据上述第1光学特性和上述第2光学特性计测上述检查液中的特定成分浓度的工序。
最好，在上述工序(2)中，连续地计测上述第1光学特性和上述第2光学特性。
最好，按规定的关系设定上述检查液的体积V0、上述试药液的体积V、以及注入上述试药液的时间T。
最好，上述关系满足(1)式T≤K×(V/V0)(1)(式中，K为常数)。最好，上述K为10以下。
本发明还涉及试样容器，其特征在于，它具有液体保持部和注入口，其中液体保持部用于保持液体，可以边对上述液体照射光、边计测其光学特性，注入口用于将第2液体注入预先保持在上述液体保持部的第1液体内，以便于通过将上述第1液体注入上述第2液体进行搅拌而可得到含有上述第1液体和上述第2液体的混合液。
最好，上述注入口位于预先保持的上述第1液体的液面以下，上述第2液体在不与外气接触的情况下注入上述第1液体。
最好，从上述注入口注入的上述第2液体的注入方向和上述光的光轴方向在上述液体保持部内相交。
最好，可以将上述第2液体注入上述第1液体而产生单一的涡流。
最好，从上述注入口注入的上述第2液体的注入方向与上述液体保持部的一个内壁面相垂直。
最好，上述液体保持部具有长方体形状，上述注入口位于上述液体保持部的一个侧面上，上述注入口的一端与垂直于上述侧面的侧面连接。换句话说，最好，上述注入口配置在上述液体保持部的一个侧面上，上述注入口的一端与垂直于上述侧面的别的侧面连接。
最好，上述液体保持部具有有底圆筒形状，从上述注入口注入的上述第2液体的注入方向在上述注入口和上述液体保持部的内壁连接处与上述内壁平行。
最好，从上述注入口注入的上述第2液体的注入方向与预先保持的上述第1液体的液面平行。
最好，上述液体保持部的内周距离D、上述注入口的开口面积S、以及上述第2液体的体积V满足规定的关系。
最好，上述关系是满足(2)式的关系，(2)式为M×D≤V/S≤N×D (2)(式中，M和V为各自独立的常数)。最好，上述M为1.7，上述N为5。
本发明还涉及溶液浓度计测装置，其特征在于具有试样容器，该试样容器的特征在于，它具有液体保持部和注入口，其中液体保持部用于保持液体，可以边对上述液体照射光、边计测其光学特性，注入口用于将第2液体注入预先保持在上述液体保持部的第1液体内，以便于通过将上述第1液体注入上述第2液体进行搅拌而可得到含有上述第1液体和上述第2液体的混合液。
图1是包括本发明试样容器在内的溶液浓度计测装置的概略俯视图。
图2是包括图1所示的本发明试样容器在内的溶液浓度计测装置的概略纵剖面图。
图3是表示在实施例1中在2秒钟时间内注入了0.1ml、0.07ml、0.05ml或0.03ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图4是表示在实施例2中在1秒钟时间内注入了0.05ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图5是表示在实施例2中在2.8秒种时间内注入了0.05ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图6是表示在实施例2中在2.8秒钟时间内注入了0.07ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图7是表示在实施例2中在4秒种时间内注入了0.07ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图8是表示在实施例2中在2.8秒钟时间内注入了0.1ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图9是表示在实施例2中在4秒钟时间内注入0.1ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的光系之图。
图10是表示在实施例2中在5秒钟时间内注入了0.1ml纯水的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图11是表示实施例1和实施例2的检查液与试药液之比(V/V0)和注入试药液的时间(T)的关系之图。
图12是包括本发明的另一种试样容器在内的溶液浓度计测装置的概略俯视图。
图13是包括图12所示的本发明试样容器在内的溶液浓度计测装置的概略纵剖面图。
图14是表示在实施例8中在2秒钟时间内(实线)或5秒钟时间内(虚线)注入了0.05ml磺基水杨酸试药液的情况下从开始计测起的经过时间和透过光强度的关系之图。
图15是表示在实施例8中检查溶液的蛋白质浓度和从混合试药液起经过360秒钟时间后的输出信号的关系之图。
具体实施例方式
本发明涉及溶液浓度计测方法，其特征在于，它包括(a)将试药液注入检查液中进行搅拌，得到含有上述检查液和上述试药液的混合液的工序，和(b)边将光照射上述检查液、边至少计测注入上述试药液前的上述检查液的第1光学特性和注入上述试药液后的上述检查液的第2光学特性，根据上述第1光学特性和上述第2光学特性计测上述检查液中的特定成分浓度的工序。
作为本发明的检查液，可举出尿和血液等体液、及各种分散液和溶液等。
另外，作为检查液中含有的检查物质(特定成分)，可举出例如白蛋白、血红蛋白及各种激素。
因此，虽然试药液可以根据检查液和检查物质的种类而适当选择，但可举出例如磺基水杨酸和与检查物质特殊地结合的抗体等。
以下，用图1和图2对本发明的实施形式详细地进行说明。图1是包括本发明试样容器在内的溶液浓度计测装置的概略俯视图。图2是图1所示的溶液浓度计测装置的概略纵剖面图。
在图1和图2中，试样容器1由上部具有敞开的开口部的长方体形状的铝制容器构成。与大致平行光4通过的光路的两端相对应地在2个相向的侧面嵌入作为光学窗的玻璃板。这样，大致平行光4可以透过被保持在试样容器1的液体保持部中的检查液。
在此，试样容器1的溶液保持部内的光传播方向距离、即光学窗之间的距离如图1所示以A表示，与光传播方向垂直的方向上的侧面间的距离以B表示。在本实施形式中，将A设为0.8cm，将B设为0.4cm。注入口2如图1所示，配置在无光学窗的侧面的端部，内径(直径)为0.1cm。该注入口2的纵断面的中心，位于离试样容器1的底面的距离X、离光学窗的距离Z的位置。注入方向与光学窗的面相平行，与后述的大致平行光4的光轴相垂直。由于这样进行配置，从注入口2的断面中心向注入方向延伸的注入轴和大致平行光4的光轴在上述试样容器1内的液体保持部具有交点。在本实施形式中，将X设为0.4cm，Z设为0.1cm。
光源3用半导体激光�？橥渡洳ǔの�780nm、强度为3.0mw、光线直径为0.2cm的大致平行光4。该大致平行光4的光轴与试样容器1的液体保持部的底面平行，位于离底面的高度距离为0.4cm的位置。因此，光轴和注入口2位于离底面相同的高度位置。
用光传感器5检测透过检查液的光。另外，从泵6将试药液从注入口2注入试样容器1内的检查液中。光传感器5的输出信号由计算机7进行解析，计算机7对泵6进行控制。符号8所示的箭头示意性的表示从注入口2注入试药液时产生的涡流。
在试样容器1的液体保持部内，检查液的液面9的最下部位于离液体保持部底面的高度为h的位置。由于该试样容器1的内壁具有γ角，即角部不是严格地成直角，故h为0.8cm时，保持的0.25ml的检查液。箭头10表示从注入口2注入的液体的注入方向。另外，在本发明中，将与液面9的最下部相切的面定义为液面。根据该定义，在本实施形式中，注入方向与液面是平行的。
在本实施形式中，首先，在试样容器1中用平均直径为20nm的聚苯乙烯粒子均匀地分散在纯水中的分散液作为检查液。全部检查液均匀地混浊。本实施形式是表示将作为试药液的纯水注入该检查液中的例子。使聚苯乙烯粒子充分而均匀地分散在纯水中的分散液的比重接近于纯水，聚苯乙烯粒子的粒径也�。试诒痉⒚魉镜氖笛槭奔淠冢挥锌吹椒掷牒统恋淼认窒�。但是，在搅拌不充分、未均匀地分散的场合是例外。将纯水注入该检查液中时，聚苯乙烯粒子全部扩散，聚苯乙烯粒子浓度降低，全部检查液的混浊程度、即浊度降低。对该浊度进行计测，用光传感器5的输出信号作为透过光强度。
这样，含有微粒子的分散液因扩散而引起的混浊的变化不伴随有化学反应。因此，全部检查液的浊度只取决于聚苯乙烯粒子的扩散程度，不必考虑反应速度。也就是说，浊度稳定在某一值，这意味着微粒子充分地扩散到全部分散液中，均匀地分散。根据这一点，将含有微粒子的分散液作为试药液，混合在检查液中观测浊度时，在验证搅拌效果的场合是很方便的。
在此，所谓搅拌，意味着全部液体分散状态实际上成为均匀状态。即，意味着液体中的特定物质(例如微粒子)的浓度，就液体的任何部分而言实际上都是相同的。
实施例1首先，将上述的含有聚苯乙烯粒子的检查液0.25ml导入试样容器1。在此，在将大致平行光4照射在试样容器1上的同时，计算机7开始记录光传感器5的输出信号。这种情况下的光传感器5的输出信号随着时间的变化示于图3。在图3中，横座标表示输出信号从开始记录起的经过时间，纵座标表示光传感器5的输出信号。在开始记录后经过10秒钟时，计算机7控制泵6，用2秒钟时间从注入口2注入试药液、即纯水。
这样地注入了纯水的情况下的光传感器5的输出信号变化在图3中用实线表示。图3中，a表示在注入了0.1ml纯水的场合、b表示在注入了0.07ml纯水的场合、c表示在注入了0.05ml的场合d表示在注入了0.03ml的场合的光传感器5的输出信号变化。在该图中，从开始注入纯水经过10秒钟时起，在2秒钟以上的期间所注入的纯水的流速(流股)进入大致平行光4的光路，故透过光的强度和传播方向紊乱，光传感器5的输出信号急剧变化。在图3中用剖面线所示的区域表示该变化的幅度。
即，透过光强度在0.6～1.4V之间变化。另外，在用相同体积的纯水再一次进行相同操作的情况下，变化的过程不再重现，以该区域表示变化的幅度。聚苯乙烯粒子的浓度相应于纯水的注入量而降低，故浊度也相应于纯水的注入量而降低。
注入量为0.1ml、0.07ml、以及0.05ml的情况下，分别如图3的实线a、b及c所示，表示与各注入量相对应的输出信号，输出信号本身也稳定。这是因为通过注入纯水，产生涡流，可对检查液和纯水的混合液进行搅拌而成为充分均匀的状态的缘故。
另外，纯水的注入量为0.03ml的情况下，如图3的实线d所示，输出信号不稳定。这是因为搅拌不充分，不能将混合液搅拌至分散状态均匀的缘故。
由于这样地注入纯水前的聚苯乙烯分散应液的体积为0.25ml，故至少注入其1/5以上、即0.05ml以上的纯水，可以将所得到的混合液搅拌至充分均匀的状态。另外，在根据浊度计测检查液中的特定成分的浓度的场合，可以利用计算机7解析该实践所示的注入后的光传感器5的输出信号，计算出检查液的浓度。
如上所述，根据本实施形式，可以在不使用搅拌棒、且不从光学系统上取下试样容器的情况下，对由检查液和试药液构成的混合液进行搅拌。因此，该实施形式可以连续地计测混合液体前后的浊度，在观测伴随着反应的过渡性浊度变化的场合和补偿混合液体前的检查液的浊度差异的场合特别有效。另外，可以简化工艺，并且不易产生误动作，本发明的实用效果极大，可提高计测和检查的效率和节省劳力。
实施例2将含有与实施例1同样的聚苯乙烯粒子的检查液0.25ml导入试样容器1。在这里照射大致平行光4，同时计算机7开始记录光传感器5的输出信号。图4和图5的实线e和f表示开始记录以后的光传感器5的输出信号随时间的变化。在图4和图5中，横座标表示开始记录输出信号后的经过时间，纵座标表示光传感器5的输出信号。在经过10秒钟时计算机7控制泵6，从注入口注入0.05ml纯水。图4中的实线e表示用1秒钟时间注入纯水后的情况，另外图5中的实线f表示用2.8秒钟时间注入纯水后的情况。
图4中，从开始注入纯水经过10秒种时起的1秒种期间，所注入的纯水流本身进入大致平行光4的光路，故透过光的强度和传播方向斋乱，光传感器5的输出信号急剧变化。图4中的剖面线区域表示该变化的幅度。即透过光强度在0.6～1.42V之间变化。另外，在用相同的条件进行操作的情况下，变化的过程不再重现，用该区域表示变化的幅度。
在图5中，从开始注入纯水经过10秒种时起的2.8秒钟期间，所注入的纯水流进入大致平行光4的光路，故透过光的强度和传播方向斋乱，光传感器5的输出信号急剧变化。在图5中用剖面线区域表示该变化的幅度。即，透过光强度在0.6～1.4V之间变化。另外，在同样的条件下进行操作时，变化的过程不再重现，用该区域表示变化的幅度。
在本实施例中，注入了0.05ml的纯水。这与实施例1中的图3的c的情况是相同的。在1秒钟内注入了纯水的图4的e中，与图3的c一样，光传感器5的输出信号到达约1.09V稳定了。另外，在2.8秒钟内注入了纯水的图5的f中，与图3的c不同，光传感器5的输出信号不稳定。这是由于搅拌不充分、不能将混合液搅拌至均匀状态的缘故。
包括实施例1的结果进行考虑时可知，由于注入纯水前的聚苯乙烯分散液的体积为0.25ml，故在2秒钟以内至少注入该体积的1/5以上、即0.05ml以上的纯水，可以将所得到的混合液搅拌至充分均匀的状态。
然后，分别用图6和图7中的实线g和h表示注入的纯水量为0.07ml情况下的光传感器5的输出信号随时间的变化。图6中的g表示在2.8秒钟时间内注入了纯水后的情况，图7中的h表示在4秒钟时间内注入纯水后的情况。在图6和图7中，也与图3、图4和图5一样，剖面线区域表示光传感器5的输出信号产生急剧变化，变化的幅度在该区域内。同样，变化的过程不再重现。图6中的g中，与实施例1的图3中的b一样，光传感器5的输出信号到达的1.15V稳定了。
另外，在4秒钟内注入纯水后的图7中的h中，与上述b和g不同，光传感器5的输出信号不稳定。这是由于搅拌不充分、不能将混合液搅拌至均匀状态的缘故。
图8、图9和图10中的实线i、j和k表示注入的纯水量为0.1ml时的光传感器5的输出信号随时间的变化。图8中的i表示在2.8秒钟时间内注入纯水后的情况，图9中的j表示在4秒钟时间内注入纯水后的情况，图10中的k表示在5秒钟时间内注入纯水后的情况。图8、图9和图10也与图3、图4、图5、图6和图7一样，剖面线区域表示光传感器5的输出信号产生急剧变化。变化的幅度在该区域内，但变化的过程不再重现。
图8和图9的i和j与实施例1的图3中的a一样，光传感器5的输出信号达到约1.22V便稳定了。另外，在5秒钟内注入纯水后的图10的k中，与上述a、i和j不同，光传感器5的输出信号不稳定。这是由于搅拌不充分、不能将混合液搅拌至均匀状态的缘故。
在此，本实施例和实施例1的a～k所示的各条件的搅拌特性示于图11。在图11中，横座标表示注入的纯水的体积V与注入纯水以前的检查液的体积V0之比率R(＝V/V0)，纵座标表示注入纯水的时间T(秒)。
图11中的●表示可搅拌到充分均匀的情况，×表示搅拌不充分，不能搅拌到均匀的情况。●和×的右侧的符号a～k分别表示相当于图3～图10的各实线a～k。图11的实线表示T＝10×R直线。
根据图11可知，在至少满足下式(1)的场合，可以将所得到的混合液搅拌到充分均匀状态。在此，K为10(秒)以下。
T≤K×R (1)另外，根据图11和(1)式可以确认，在注入的液体的体积比率R为一定的情况下，只要注入时间T为规定值以下，可以将所得到的混合液搅拌到充分均匀状态。同时，还可以确认，注入时间为一定的情况下，只要R为规定值以上，可以搅拌到充分均匀状态。这是由于通过注入液体，赋予试样容器内的液体进行回转的运动能量的缘故。即，注入的液体的注入速度(单位时间内的注入体积)和注入体积越大，液体的动能量越大，并且，在试样容器内液体通过回转而得到的动能也越大，提高搅拌效果的缘故。因此，注入体积和注入时间对搅拌效果有很大的影响，故通过将R＝V/V0和注入时间T的关系设定成规定的条件，可以产生充分的搅拌效果。特别是根据上述的特性，满足(1)式的关系是合理的。并且，根据上述的实验结果可以确认，至少只要k为10秒种以下，便可以充分地进行搅拌。
如上所述，根据本实施例，可以在不使用搅拌棒、而且在不从光学系统上取下试样容器的情况下搅拌溶液。这样，可以连续地计测混合液体前后的浊度。因此，在对伴随着反应的过渡性浊度变化进行观测的场合和对混合液体前的检查液的浊度的差异进行补偿的场合是特别有效的。另外，可以简化工艺，并且不易产生误动作，本发明的实用效果极大，可提高计测和检查的效率和节省劳力。
实施例3以下，首先利用与实施例1相同构造的图1和图2对本发明的实施例3进行详细说明。在本实施例中，检查液也使用在试样容器中使平均直径为20mm的聚苯乙烯粒子均匀地分散在纯水中的分散液。将含有上述聚苯乙烯粒子的0.25ml检查液导入试样容器1中。
在这里，边照射大致平行光4，边由计算机7开始记录光传感器5的输出信号，与实施例1和实施例2一样，从经过10秒种时起注入纯水，观测光传感器5的输出信号的变化，确认了是否可搅拌到充分均匀状态。
对于搅拌程度的判定，与实施例1和实施例2一样，如果光传感器5的输出信号与因注入纯水的稀释效果而导致的浊度降低程序相对应，在观测时间内输出信号一定，而且可稳定地再现，则可判定为进行了充分的搅拌。
这时，为了使比率R和注入时间T满足T≤10×R的关系，设定为表1所示的组合。
表1
实施例4然后，对改变了图1和图2所示的注入口2的大小的情况、即将注入口的直径变成0.2cm的情况进行说明。在此，也与实施例3一样，对搅拌程度进行了判定。这时，设定为表2所示的组合，以使比率R和注入时间T满足T≤10×R。
表2
实施例5下面，对改变了图1和图2所示的注入口2的大小的情况、即将注入口的直径变成0.05cm的情况进行说明。在此，也与实施例3一样，对搅拌程序进行了判断。这时，设定为表3所示的组合，以使比率R和注入时间T满足T≤10×R的关系。
表3
在表1、表2和表3中，●表示可充分搅拌的情况，×表示不能充分搅拌的情况。另外，该×的情况如图11中的d、f、h及k所示，光传感器5的输出信号不仅不能达到充分搅拌时的大�。彝诠娑ㄊ奔淠谝膊晃榷�。
根据表1、表2和表3的结果，例如，即使满足T≤10×R，如×所示，有时不能充分地搅拌。着眼于R，将本发明的理想条件整理如下。
在表1中，满足0.12≤R≤0.4时进行了充分的搅拌。在表2中，满足0.48≤R≤1.6时进行充分的搅拌。在表3中，满足0.03≤R≤0.1时进行了充分的搅拌。另外，所注入的液体的体积比率R为一定时，只要注入时间T为规定值以下，即只要满足T≤10×R[(1)式]，就可搅拌到均匀状态。因此，只要同时满足上述R的范围和(1)式，当然可以充分地进行搅拌。
表1、表2及表3的条件的不同，是因注入口直径的不同，故本发明的理想条件可以如下述那样作一般化表示。
注入口的开口面积设为5。注入口的直径为0.1cm时的S约为0.00785cm2，注入口的直径为0.2cm时的S约为0.0314cm2。另外，注入口的直径为0.05cm时的S约为0.00196cm2。
然后，根据注入的液体(试药液)的体积V和注入口的开口面积S，将V/S定义为C。根据图1可知，该C相当于假设从注入口的液体在保持带状的状态(不扩散)下流动时的、该液体的长度(流束长度)。
若将该C用R表示，则C为R·Vo/S。将Vo＝0.25ml代入其中，将R用C表示，则注入口的直径为0.1cm时，R约为0.031×C，注入口的直径为0.2cm时，R约为0.13×C，注入口的直径为0.05cm时，R约为0.0078×C。
这里，若根据上述的各R的范围计算出C的范围，则注入口的直径为0.1cm时，可得出3.9≤C≤13，注入口的直径为0.2cm时，可得出3.7≤C≤12，另外，注入口的直径为0.005cm时，可得出3.8≤C≤13。即，在满足这些范围时可进行充分的搅拌。这3个范围全部满足的范围为3.9≤C≤12。
根据以上所述可知，流束长度C在3.9-12cm范围内，而且，只要满足(1)式，便可以达到充分的搅拌。
实施例6为了更一般化地表示上述流束长度的条件，使用图1所示的A和B的大小不同的试样容器，同样地进行在实施例1、实施例2和实施例5中进行的实验，同样地验证了搅拌效果。其结果示于表4。
这时，测定了与包含液体的注入方向的水平面相平行的面同上述试样容器的内壁相交部分的距离、即试样容器的液体保持部的侧面内周距离D。例如，A为0.8cm、B为0.4cm时，D为2.4cm[＝2×(0.8+0.4)]。另外，C的下限用L表示，上限用H表示。
表4
实施例7使用图12和图13所示的溶液浓度计测装置，进行与上述实施例同样的实验，验证了搅拌效果。图12为包括本发明的另一种试样容器在内的溶液浓度计测装置之概略俯视图。图13为包括图12所示的本发明试样容器的溶液浓度计测装置的概略纵剖面图。
图12和图13中的符号2-10所示的构成要素表示与图1和图2中的符号2-10相同的构成要素，其功能也相同。在图12和图13中，试样容器11是玻璃制造的，具有圆筒形形状。在图12中用表示该试样容器11的内径。注入口2如图12所示，在注入口2和试样容器11的液体保持部的内壁连接处，设置成注入的液体的注入方向与内壁面和水平面相平行。即，注入方向与水平面相平行，而且与上述连接处的液体保持部的内圆周切线方向相平行。另外，与上述一样，也计算出了试样容器11的内周距离D。实验结果示于表5。
表5
全部满足表4和表5所示条件的条件是L≥1.7×D和H≤5×D。若将它用式子表示，则可得到(2)式，M×D≤C≤N×D (2)(式中，M为1.7，N为5)当至少满足(1)式和(2)式时，可将所得到的混合液搅拌到充分均匀状态。(2)式表示只要流束长度C在试样容器的内周距离D的1.7-5倍范围内，可以实现充分的搅拌。
以上结果意味着不仅注入的液体的体积和注入速度(单位时间内的注入体积)、而且内周距离D和产生的流束的长度C的关系对搅拌效果有很大的影响。因此，通过将D和C设定成规定的关系，便可以产生充分的搅拌效果。特别是该内周距离D和流束长度C之比存在可充分搅拌的适当范围，故设定成满足(2)式是合理的。并且，根据上述的实验结果可以确认，只要至少M为1.7，N为5，就可以充分地进行搅拌。
如上所述，根据本实施例，可以在不使用搅拌棒、并且不从光学系统上取下试样容器的情况下对溶液进行搅拌。这样，可以连续地计测混合液体前后的浊度。因此，在对伴随着反应的过渡性浊度变化进行观测的场合和对混合液体前的检查液的浊度差异进行补偿的场合是特别有效的。并且，可以简化工艺，同时不易产生误动作，本发明的实用效果极大，可以提高计测和检查的效率及节省劳力。
另外，在实施例1-7中，根据注入液体后经过50秒钟时的光传感器5的输出信号的稳定性来判定搅拌效果，但本发明的搅拌方法不局限于此。
如这些实施例那样，在即使将纯水注入聚苯乙烯粒子分散液中也不伴随着反应的场合，必须仅仅经过可以区别因扩散而均匀化和因搅拌而均匀化那么长的时间观测光传感器5的输出信号。在这些实施例的场合，若注入液体后的经过时间过短，则搅拌没有完毕。另外，若经过时间过长，则通过扩散而完成了均匀化，即使一旦均匀化，往往粒子成分产生沉淀或分离而使液体不均匀，故不适合判定搅拌效果。
另外，在由于注入试药液而产生一些反应的场合，反应完毕时可根据光传感器5的输出信号的稳定性，判定搅拌效果。即使反应未完毕，只要可以对因反应而引起的浊度变化进行补偿，则进行补偿后，可以根据光传感器5的输出信号判定搅拌效果。
在上述实施例中，注入口2配置在注入试药液前的检查液液面以下，所注入的试药液可不与氛围接触地直接注入上述检查液中，故可获得充分的搅拌效果。从注入口2的断面中心向所保持的检查液的注入方向10延伸的注入轴和大致平行光4的光轴配置成在上述试样客器的液体保持部具有交点，故泡沫等附着在光学窗上而妨碍大致平行光4的光路的几率低。
另外，在将注入口2配置成注入方向使混合液中产生唯一的涡流的情况下、和在将注入口2配置成注入方向与试样容器的内壁面相垂直的情况下，整个装置的动作稳定。
使用长方体形状的试样容器，将注入口2配置在侧面，注入口2的一端配置成与垂直于上述侧面的侧面连接，则动作稳定。
在圆筒形的试样容器上，这样配置注入口2，即在注入口2和试样容器内壁的连接处注入方向与内壁平行，这样，动作稳定。
而且，如果使注入方向与液面相平行地配置注入口2，则动作稳定。
实施例8本实施例是使用图1和图2所示的装置，而且试药液使用磺基水杨酸试药液(将硫酸钠溶解在2-羟基-5磺基苯甲酸水溶液中的试药)，计测检查液中的蛋白质浓度的例子。
在本实施例中，将检查液和磺基水杨酸试药液混合后，检查液中的蛋白质成分凝聚，全部检查液混浊，故通过计测其混浊程度、即浊度来决定蛋白质浓度。
在此，将浊度作为透过光强度、即光传感器5的输出信号进行计测。蛋白质浓度越高，浊度越高，故光传感器5的输出信号变小。另外，这里，与实施例1-7不同，不仅搅拌效果、而且反应(凝聚)速度也对产生浊度的速度、即光传感器5的输出信号的变化速度有影响。在本实施例中，将注入口2的直径设为0.1cm，A为0.8cm，B为0.4cm。
首先，将尿中的主要的蛋白质、即人白蛋白溶解在确认了蛋白质浓度为0.03mg/dl以下的尿中，调制好白蛋白浓度为100mg/dl的检查液。将0.25ml的该检查液导入试样容器1内。在这里照射大致平行光4，同时计算机7开始记录光传感器5的输出信号。该光传感器5的输出信号随时间的变化情况示于图14。图14中，横座标表示经过时间，纵座标表示光传感器5的输出信号。
开始计测后经过60秒钟时用计算机7控制泵6，在2秒钟时间内从注入口2注入了0.05ml磺基水杨酸试药液。图14中的实线表示这样注入了磺基水杨酸试药液的情况下的光传感器5的输出信号。
在计测检查液中的特定成分的浓度的场合，用计算机7对该实线所示的混合试药液后的光传感器5的输出信号进行解析，计算出检查液的浓度。如图14的实线所示，透过光强度在注入试药液时刻附近产生很大的变化，这是因为所注入的试药液的流束进入大致平行光7的光路中而妨碍光路的缘故。用剖面线表示该透过光强度有很大变化的区域。
图14中，虚线表示在5秒钟时间内注入了0.05ml磺基水杨酸试药液的情况下光传感器5的输出信号。从开始计测后到经过60秒钟时该虚线与实线重合，但这以后，与实线相比，光传感器5的输出信号的降低速度小。这是因为没有搅拌作用的缘故。因此，如图14所示，混合试药液后经过360秒钟时光传感器5的输出信号改为1.14V，信号继续降低，不稳定。
另外，如实线所示，在用2秒钟时间注入的情况下，经过360秒钟时光传感器5的输出信号约为0.25V，信号降低饱和，信号足够稳定。即使在用搅拌棒等充分地搅拌白蛋白浓度为100mg/dl的检查液的场合，光传感器5的输出信号也稳定在约为0.25V。
将检查液的白蛋白浓度从100mg/dl改变为0mg/dl、2.5mg/dl、5mg/dl、15mg/dl、30mg/dl或60mg/dl，在2秒钟时间内注入磺基水杨酸，与上述一样进行了计测。图15表示蛋白质浓度与混合后经过360秒钟后的透过光强度的关系。纵座标表示混合试药液后经过360秒钟时的光传感器5的输出信号，横座标表示各检查液的蛋白质浓度。
如图15的实线所示，各点呈直线状排列，将该直线作为测量线，可以高精度地计测蛋白质浓度。该计测精度与用搅拌棒等充分地进行搅拌时的水平相同。
另外，用3秒钟、4秒钟和5秒钟等比2秒钟长的时间注入磺基水杨酸试药液的场合，各点不在一直线上，而且再现性也低，计测的精度低。
像本实施例那样，在满足(1)式和(2)式的条件下注入药液而进行搅拌，可以获得与用搅拌棒等充分地进行搅拌时同等的搅拌效果，可以实现高精度的计测。
在上述实施例中，用光传感器5检测透过光而计测浊度，但即使检测出大致平行光4在溶液中传播时产生的散射光而计测浊度，也可同样实现高精度的计测。另外，在上述实施例中，注入液体期间的注入速度是一定的。
产业上利用的可能性根据本发明的溶液浓度计测方法，在不使用搅拌棒等情况下，可以搅拌溶液和试药液而进行混合，其实用效果大，可实现计测和检查的高效化和省力化。另外，可以连续地观测检查液中的特定成分和试药液的反应，故从这一点看，实用效果也极大。本发明的溶液浓度计测方法特别适合于尿检查。
权利要求
1.一种溶液浓度计测方法，该方法用于计测将检查液和试药液混合而得到的混合液的光学特性，计测上述检查液中的特定成分浓度，该方法的特征在于，它包括以下工序(a)通过将上述试药液注入检查液而进行搅拌，得到含有上述检查液和上述试药液的混合液的工序；(b)边对上述检查液照射光，边至少计测注入上述试药液前的上述检查液的第1光学特性和注入上述试药液后的上述检查液的第2光学特性，根据上述第1光学特性和上述第2光学特性计测上述检查液中的特定成分浓度的工序。
2.根据权利要求1所述的溶液浓度计测方法，其特征在于，在上述工序(2)中，连续地计测上述第1光学特性和上述第2光学特性。
3.根据权利要求1所述的溶液浓度计测方法，其特征在于，按规定的关系设定上述检查液的体积Vo、上述试药液的体积V、以及注入上述试药液的时间T。
4.根据权利要求1所述的溶液浓度计测方法，其特征在于，上述关系满足(1)式。T≤K×(V/Vo) (1)(式中，K为常数)
5.根据权利要求4所述的溶液浓度计测方法，其特征在于，上述K为10以下。
6.一种试样容器，其特征在于，该试样容器具有液体保持部和注入口，其中所述液体保持部用于保持液体，可以边对上述液体照射光边计测其光学特性，所述注入口用于将第2液体注入预先保持在上述液体保持部的第1液体内，以便于通过将上述第1液体注入第2液体进行搅拌而可得到含有上述第1液体和上述第2液体的混合物。
7.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，上述注入口位于预先保持的上述第1液体的液面以下，上述第2液体在不与外气接触的情况下注入上述第1液体。
8.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，从上述注入口注入的上述第2液体的注入方向和上述光的光轴方向在上述液体保持部内相交。
9.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，可以将上述第2液体注入上述第1液体而产生单一的涡流。
10.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，从上述注入口注入的上述第2液体的注入方向与上述液体保持部的一个内壁面相垂直。
11.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，上述液体保持部具有长方体形状，上述注入口位于上述液体保持部的一个侧面上，上述注入口的一端与垂直于上述侧面的侧面连接。
12.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，上述液体保持部具有有底圆筒形状，从上述注入口注入的上述第2液全的注入方向在上述注入口和上述液体保持部的内壁连接处与上述内壁平行。
13.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，从上述注入口注入的上述第2液体的注入方向与预先保持的上述第1液体的液面平行。
14.根据权利要求6所述的试样容器，其特征在于，上述液体保持部的内周距离D、上述注入口的开口面积S、以及上述第2液体的体积V满足规定的关系。
15.根据权利要求14所述的试样容器，其特征在于，上述关系是满足(2)式的关系。M×D≤V/S≤N×D (2)(式中，M和N为各自独立的常数)
16.根据权利要求15所述的试样容器，其特征在于，上述M为1.7，上述N为5。
17.一种溶液浓度计测装置，其特征在于，具有试样容器，该试样容器的特征在于，它具有液体保持部和注入口，其中所述液体保持部用于保持液体，可以边对上述液体照射光边计测其光学特性，所述注入口用于将第2液体注入预先保持在上述液体保持部的第1液体内，以便于通过将上述第1液体注入上述第2液体进行搅拌而可得到含有上述第1液体和上述第2液体的混合液。
全文摘要
通过在不进行搅拌操作的情况下得到检查液和试药液的混合液，更高效地计测检查液的特定成分的浓度。将试药液注入检查液而进行搅拌，得到含有上述检查液和上述试药液的混合液，然后，边对上述检查液照射光，边至少计测注入上述试药液前的上述检查液的第1光学特性和注入上述试药液后的上述检查液的第2光学特性，根据上述第1光学特性和上述第2光学特性计测上述检查液中的特定成分浓度。
文档编号G01N9/00GK1464973SQ02802509
公开日2003年12月31日 申请日期2002年7月25日 优先权日2001年7月26日
发明者河村达朗, 龟井明仁, 汤川系子 申请人:松下电器产业株式会社
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