JPS604843A - 液状試料の光学的測定法およびこれに使用する撹拌子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液状試料の光学的測定法およびこれに使用する
撹拌子に関するものである。特に本発明は極めて少量の
試料を用めて、その光学的特性を精度よく測定する方法
および撹拌子に関するものである。

光学測定用セル′内で反応を行なわせ、反応の進行に伴
う試料の光学的特性、例えば吸光度の変化を光学的に追
跡して、反応の進行状態を知ることは公知であり、この
手法は各柚の分析方法に応用でれている。例えば最近脚
光をあひている％感作ラテックスを使用する抗原−抗体
反応による抗原又は抗体の岨・定はその一例である。

抗原−抗体反応の典型的な例では、平均粒径が７．６ミ
クロン以下の不溶性担体＆ｊ抗掠又は抗体を支持させ九
感作ラテックスを光学画定用セルに入れ、これに抗体及
び／又は抗Ｍ’ｆ含む試料ｆ添加して、撹拌下に松原−
抗体反応を生起させる。セルには波長が０．１〜２．り
μでラテックスの平均粒径のへ／倍以上、％にれ５倍以
上の光を照射し、ラテックスの光学的特性１通常は透過
光量の変化を測定する。測定は通常、吸光度又は透過率
の変化速度、一定時開俵の吸光度又は一定収光度に達す
る時間のいすｈかの測定として行々われる（米国特許第
グ、／／と、／り２号参照）。

このような抗摩−抗体反応の測定に於ては。

セル内を均一にし且つ反応を促進させるためにセル内の
液体を適度な強さで撹拌することが必要である、 従来、このような場合の撹拌においては、撹拌子を光路
外に設けたり、光路内に設ける場合にも測定時に撹拌子
を光路外に取り出し、撹拌子により光が吸収されたり散
乱はれたりして測定が不正確にならないよう配慮してい
る。

さらには測定中に撹拌子を光路内に設ける場合に光を透
過する角柱型撹拌子を用いる方法がある（％開昭！ター
／に乙θ２ざ号公報）。

１、かじ、撹拌子を光路外に設ける場合、測定には直接
不賛なセル容積を必要とし、同時ｒ（試料量も多くでる
。１な、測定時に撹拌子を光路外に取り出す方法では、
セル内の試料の状態を連続的に観察することができない
し、また、測定のための制御が煩雑になる。一方、上記
光を透過する角柱型撹拌子を使用する場合も、更に精度
の向上が望まれている。

本発明者は、セル内の液状試料の光学的特性を高い精度
で測定するための方法およびこれに使用する撹拌子につ
いて銃、意検討した結果本発明に到達した、 すなわち、本発明の要旨は、撹拌子を備えた光学測定用
セルに液状試料を入れ、撹拌子を測定用薯線の光路内に
位置させて回転させつつ該試料の光学的特性を測定する
方法ｒ（おいて、撹拌子が回転中に測定用光線の少くと
も一部の光が撹拌子に実質的にさえぎられずにセル長に
わたって液状試料を通過し、その光路長が最も長くなる
ような構造を有する撹拌子を使用することを％徴とする
液状試料の光学的側走法およびこれに使用する撹拌子に
看する。

本発明によれば、光路内に撹拌子が存在するにもかかわ
らず、実質的にセル長（光が通過する方向のセルの内法
）全てを測定光路長とすることができるので、微量の試
料であってもｈ度良く光学的に測定することができる。

本発明について詳細Ｋｉｄ明すると１本発明で用いる測
定装置は、試料溶液を収容する光学測定用セルと、セル
内に挿入された撹拌子と、セルに測定用光＆ｉ　ｆ照射
する光源部と、セルを通過した測定用光線を測定する受
光部とを備えてｂる。光源部と受光部とは、類似の一般
の光学測定装置で用いられているものをその１ま用いる
ことができる。セルも通常は、一般の光学測定装置で用
いる長方形ないし廿方形の断面形状を有するものを用い
る。これに対し、撹拌子は通常用いられているものとは
異なり、その試料溶液中に浸漬して光路内に位置する部
分にたとえは、中空部、孔、切り込み等を有し１回転の
一時期、光源からの光は撹拌子に夾角的に感えぎられる
ことなく試料溶液の入ったセルを通り。

検出器に向うことができる。中空部分を設ける場合には
、測定に支障のない＠シ透明な薄板を設けてもよい。薄
板の埋みは薄い程好捷しいが強度の点等妙・ら、約０．
２ｍｍ以上、２朋以下である、中空部分の大きさは、測
定用光線の少くとも一部、好ましくはｊ％以上を通過さ
せるような大きさであるが、中空部部分の横方向の長感
は、光束の直径と＃ユは同程度とするのが好捷しく。

具体的にはセルの断面形状が７１朋ｍ角で光束の直径が
３朋の場合、約認〜グ關である。縦方向の長さは光束の
面径と同程度以上とし、気泡の巻込みが少いように長い
方が好ましい。また、撹拌子の測定用光線をさえぎる面
の横方向の長さは、光束部分の長さと同程度力・、これ
よりも長くするのが好甘しく、具体的には上記の大きさ
のセルおよび光束を使用する場合、約コ〜ｓ　ｍｍであ
る。中空部部分を形成する枠の部分は、強度の点から０
．ｊ朋以上とするのが好ましい。

撹拌子とセル内壁との最小間隙を０．５〜２朋とすれば
、撹拌子が自由に回転でき、試料を十分撹拌することが
できる。

撹拌子のセル内の位撒け、中空部部分が測定用光線の少
くとも一部を通過する位置とするが５撹拌子の中空部分
の中央部を、光束の中心と一致させると好ましい。更に
、中空部分の上部が。

一部液面の外に位置するようにすると気泡が中空部に貿
寸りに〈〈なり、好ましい。

撹拌子が光路内に位置する部分の断面形状（中空部を形
成する以前の形状）は長方形、正方形、円形、ひし形等
のものが好ましい。

捷た、撹拌子が孔または切込みを有する場合についても
、上記した基準ＫＪいてその形状を決めることができる
。

以下１本発明の撹拌子を図面ＶＣより具体的に説明する
き、第２図に示す撹拌子は、中空８Ｂを形成するＵ字カ
ット型撹拌部（４）ｆ有し、／は回転軸、２は円柱部で
ある。撹拌子部分の上部全円柱状にすると、液面表面の
気泡の巻込みが減少するので奸才し、い。′＝！た１本
発明の撹拌子は。

（５）Ｋ示す気泡ｆ逃がすためのテーパ一部を有してい
てもよい。

４〜３図の撹拌子は孔付撹拌部（６）を有するものであ
り、その幅は図中Ｋが約コ〜グ朋、Ｌが約３〜に絹であ
る。第Ｚ図の撹拌はへう型撹拌部（力を有するものであ
り、その幅は図中Ｍが約Ｏ，Ｓ〜、２龍、Ｎが約３〜に
關である。具体的には％りとえばＫが３１１１ｎ、Ｌが
’１ｍｍ、Ｍが／Ｈ１ｍ。

Ｎがグ絹である。

本発明の撹拌子の材料としては、透明なセ料としてアク
リル樹脂、ガラス、塩化ビニール、テフロン等、半透明
な材料とし７てポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボ
ネート等、不透明な材料として、ベークライト％金橋等
を使用することができるが、半透明または不透明なもの
が好ましｂｏなお、透明な材料を使用する場合でも、中
空部や孔部分の内側の面あるいは切シ込み面ケ切削によ
り表面を相くして半透明としてもよい。

本発明方法でセル内の溶徹の光学的特性を測定するには
、上述の如き撹拌子をセル内に挿入し撹拌子の中空部、
孔または切り込み部分を測定用′）Ｙ、線の光路内に位
置させ、撹拌子を回転させつつセルに光を照射する。回
転速度は２ｏθ〜、２００Ｏｒｐｍ％好甘しくは夕θθ
〜／！θＯｒｐｍである、光ｉ！８１が溶液中を通運す
る距離すなわち光路長は撹拌子が回転するため周期的に
変化する。従って検出器に入る光強度も周期的に変化し
、検出器出力信号も同じ周期で変化する、本発明の方法
では、光の少くとも７部が撹拌子ＶＣａえぎらｈない時
間の間に光学的量を少くとも７回測定する。

光学的量の？１４１１定には、以下第！図および第６図
により歓明するとおり、光学的信号を取セ出すピークホ
ールド回路の使用が簡便である。第！図は、ピークホー
ルド回路を使用する場合の測定回路ブロック図であり、
第ｇし１は第を図に示した■〜燵）の（８号波の図であ
り（縦軸Ｖ：電圧、横軸り一時間）、ｔ８）は撹拌子、
（９）は光束を示す。ピークホールド回路の制御のため
に、回転に同期したパルスが心太であるが、このパルス
は内部トリガー方式″！、たけ夕１部トリが一方式によ
り得ることができる。罪夕図および第に図は内部トリガ
ー方式を利用した場合の一例を示に同期した周期的に発
止する■のパルスを得、これで■の信号？ＩＮ間的にリ
セットしてピークホールド回路によシ、各周期毎のピー
ク値をホールドできる。■のパルスは、例えば、撹拌子
パルスでリセットする位置は、第に図の■において山の
立ち土がりからピーク値の約り０％の値に到達するまで
の間である。

本発明によｈば、微量の試料ケ使用し・て、精度良く、
連続的に、簡便な方法で液状試Ｎ　’ａ−ツＬ転むらが
あっても、これに影響されずに相変良く測定することが
できる。

次に実施例により本発明ｆ更に詳細に説明するが、本発
明はその要旨を超えな込限り、以下の実施例に限定され
るものでは彦い。

なお、以下の丈施例において、光学測定用セルとしては
、断面形状が２Ｍ角の正方形で、高さが／とｍｍである
透明グラスチック製セルを用いた。

撹拌子としては第一図に示す断面がツ關×Ｚ闘の長方形
で、そこに巾３朋の切り込みを入れ上部には気胞が抜は
易い面どりをしたテーパーいた。また比較のため第７図
に示す、腹ｒ面がり朋の正方形で底面を丸くシ、上部が
長さａ　ｍの円柱状であり、切り込みも小穴も々いもの
で透明な撹拌子（Ｂ）　′ｆ用いた。

撹拌子をセルに挿入する際は、撹拌子の縦の中心線とセ
ルの縦の中心線とを一致させ、かつ撹拌子の底面がセル
の底から／龍の篩さの位置になるようにした。

光源は赤外線発光ダイオード（モンサント社製ＭＥ７／
、２グ、中心波長０．９りμ、波長半値幅Ｑ、θ！μ）
を用いた。光束は直径３１で、その中心がセルの底から
ｇ　ｍｍの高さの位置に９るようにした。透過光の検出
にはシリコンフォトディテクター（ベルノ１ウェル社製
３０９−／θ）を用いた。

測定回路は第！図に示すフロック図のものを用いた。

実施例／　抗ＡＩｔ′Ｐ抗体感作ラテックスの凝集反応
の測定（ＡＦＰ＝α−ｆｅｔｏｐｒｏｔｅｉｎ）（１）
抗ＡＦＰ抗体感作ラテックスの調製抗ＡＦＰ抗体のグリ
シン緩衝浴液（ｍｋ’：２■／ゴ）／θｍ／　Ｋ％平均
粒径が０．２３￥μのポリスチレンラテックス（ダウケ
ミカル社製、固形分濃度：／θ重量先）　／　ｍｌを加
え、氷温において３０分間撹拌し、　次いでｘθ℃に加
温して８らに３０分間撹拌したのち、２〜４ｔ℃の冷却
下［ｊθ分間遠心分離（／−２θθＯｒｐｍ）した。沈
澱を傾、；ｇ　Ｌ、分離した抗ＡＦ・Ｐ抗体感作ラテッ
クスを牛血溝アルフミン溶液（濃度二〇、２重量％）Ｋ
懸濁させ、感作ラテックス粒子濃度がへ〇重量九の抗Ａ
ＦＰ感作ラテックス試薬を得た。

（２）透過率の測定 セルＫ　Ｏ０２ｒｎｌの標準ＡＦＰ溶液と、θ、θ夕ｒ
ｎ１′の抗ＡＦＰ抗体感作ラテックスと、０．．２１ｍ
１のグリシン緩衝溶液を入れた。撹拌子で１００θｒｐ
ｎｎで撹拌を行ないながら、撹拌開始後−０秒から３０
秒までの間の平均透過率（Ｔ、）とと０秒から２０秒ま
での間の平均透瑚率（Ｔ２）とを測定した。吸光度の平
均変化速度Ｖを ７１７　Ｖ　＝　ｌｏｇ　（Ｔ＋　／　Ｔ２　）として
算出した。測定を７７回繰り返し行い、その結果を衣／
に示す。

表　／ 上記表／力・ら、撹拌子（Ａ）を使用した場合の方が撹
拌子（Ｂ）を使用した場合に比べて、吸光度の変化速度
の値が大きく、精度が良いととが明らかである。

【図面の簡単な説明】 第７図は実施例／で使用した撹拌子Ｂ（比較）を示し、
第２図は四じ〈撹拌子Ａ（本発８Ａ）を示すものである
。図中、／−ａおよび２−　ａは正面図、／−ｂおよび
コーｂは平面図である。 −一〇は側面図である。 第３図および第９図は、それぞれ本発明の撹拌子の他の
実雄態様を示す図である。３−ａおよびｐ−ａは正面図
、３−ｂおよびグーｂは平面図であり％グーＣは側面図
である。 第１図は本発明においてピークホールド回路を使用する
場合の測定回路ブロック図であり。 第６図は第５図に示した■〜■の信号波の図である。 出　願　人　三菱化欣工業株式会社 代　理　人　弁理士　長谷用　− ほか／名 ／−久　２墳　２−Ｃ Ｉ−ｂ　２−ｂ １３図　尾４図 ／Ｖ１ ３−、　４　。 −ｃｔ ３−ｂ　４−１゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 書せて回転させつつ該試料の光学的特性を測定する方法
   において、撹拌子が回転中に測定用光線の少くとも一部
   の光が撹拌子に実質的にさえぎられずにセル長にわたっ
   て、液状試料を通過し、その光路長が最も長くなるよう
   な構造を有する撹拌子を使用することを特徴とする液状
   試料の光学的測定法。 （２）撹拌子が、光路内に位置する部分に中空部を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法。 （３）撹拌子が、光路内に位置する部分に孔または切込
   みを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 （４）　撹拌子が不透明または半透明であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１川記載の方法、（５）測定用
   光線の少くとも！％の光が撹拌子にさえぎられずにセル
   長にわたって通過することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 （６）光学的量を測定するために、光学的信号を取シ出
   すピークホールド回路を使用することを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載の方法。 （７）　撹拌子の回転によシ変化する光学的信号の交流
   成分から回転に同期させたパルス全作り、該パルスでピ
   ークホールド回路を制御することを特徴とする特許請求
   の範囲第ｇ項記載の方法。 （８）撹拌子に回転位置センサーを設け％該センサーに
   より回転に同期さぜたパルスを作り、該パルスでピーク
   ホールド回路を制御することを特徴とする特許請求の範
   囲第６項記載の方法。 （９）液状試料が抗原または抗体で感作した不活性担体
   粒子と、これに対する抗体寸たは抗原を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載
   の方法。 ００　液状試料中の光の透過率を測定することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第と項のいずれ差・に記載
   の方法。 Ｕυ　光学画定用セル内の液状試料を回転により撹拌す
   る撹拌子であって、回転中、測定用光線の少くとも一部
   を実質的に撹拌子によってさえぎられること々〈セル長
   にわたって液状試料を通過させる構造を有する撹拌子。 （１２１光路内に位１歳する部分に中空部を有する特許
   請求の範囲第１／項記載の撹拌子。 （１３）光路内に位置する部分に孔または切込みを有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１／項記軟の撹拌
   子、