JPH03257346A

JPH03257346A - 反応計測装置

Info

Publication number: JPH03257346A
Application number: JP5746190A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Muramatsu; 宏村松; Masayuki Suda; 正之須田; Kazuhiko Kimura; 一彦木村
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1991-11-15

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】（産業上の利用分野）この発明は、化学、物理化学、生化学および食品、医療
、化学工業分野における反応計測を行う装置に関する。

（発明の概要）この発明の反応計測装置は、片面に液体が接するように
した圧電振動子、特に水晶振動子を複数同時に使用し、
複数の液体の反応を同時に計測する装置である。この装
置は、複数個の試料用セルの付いた圧電振動子とこれと
同数の発振回路と振幅検出回路、Ａ／Ｄ変換回路、デー
タ処理制御装置および恒温器より構成されている。

この反応計測装置は、圧電振動子の共振抵抗変化から、
液体の粘性変化や圧電振動子表面への吸着反応、沈降反
応などを計測するものである。本装置において、複数の
圧電振動子それぞれに発振回路が接続されており、その
出力信号は、振幅検出回路で直流信号に変換され、Ａ／
Ｄ変換回路を介してデータ処理装置に送られる。本装置
は、高速のＡ／Ｄ変換によって、従来の発振周波数を測
定する方法に比べ、測定の間隔が、きわめて速くなるよ
うにしたものである。信号を順次切り替えることによっ
て、複数の試料の同時測定が可能である。

（従来の技術）本発明の反応計測の対象としては、粘度変化が最も重要
である。従来、粘度測定には、細管法、回転法などが用
いられてきた、細管法は、試料液体が、細管を落下する
速度から粘度を求めるものである。また、回転法は、試
料液中で円筒状の金属棒を回転させ、せん断応力を求め
ることによって、粘度を求めるものである。また、この
反応がゲル化反応である場合には、試料の濁度を光学的
に測定する方法、機械的な振動を与えゲル化による粘性
変化を検知する方法が取られていた。

（発明が解決しようとする課題）従来の粘度測定法では、少量の試料では測定できないと
いう問題があり、測定に時間がかかり、反応に伴う変化
を測定することは不可能であった。

また、ゲル化反応の測定では、従来の濁度を測定する方
法の場合、着色試料の測定には不向きであり、塩析によ
って大きな誤差を生しるという問題点と光学的測定系を
含むためにシステムが複雑になるという問題点があった
。また、機械的な振動を与える方法では、機械部分があ
るため、測定中は振動などを与えないように取扱いに特
に注意を払う必要があるとともに、小型軽量化が難しい
という問題があった。これらの点に加え、いずれの方法
も、最低０．２ｍｌ程度の試料を必要とするという問題
があった。

本発明者らによって考案された水晶振動子による測定法
は、０．２ｍｌ以下の試料を測定することが可能であり
、システムの小型化も可能であるが、これまで、−測定
に要する時間が、発振周波数を指標とする場合、Ｉ　Ｈ
ｚの精度で測定を行うためには１秒間を要し、反応時間
の速い試料に対しては、測定速度の点で問題があった。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために、本発明は、圧電振動子を検
出素子とし、さらに複数の圧電振動子を用い、同時に複
数の反応計測を行う反応計測装置を提供することを目的
とする。この反応計測装置は、片面に液体が接するよう
にした圧電振動子、特に水晶振動子を複数同時に使用し
、複数の液体の反応を同時に計測するものである。そし
て、この装置は、複数の試料用セルのイ１いた圧電振動
子とこれと同数の発振回路と振幅検出回路、　Ａ／Ｄ変
換回路、データ処理制御装置および恒温器より構成され
た。

（作用）圧電振動子は、圧電効果を利用したデバイスであり、発
振回路と接続することによって、発振させることができ
る。この際、圧電振動子の表面は、微少な振動を起こす
。このため振動子は、表面に物質が接することによって
、この振動に影響が及び、共振抵抗の変化として反映さ
れてくる。共振抵抗が変化することによって、発振して
いる振動子を流れる電流が変化する。この電流は、信号
出力側の端子が抵抗を介して接地されている場合、交流
電圧の振幅の変化として検出できる。この振幅を検出す
ることによって、液体の粘性変化、物質の吸着、沈降に
よる物質堆積の測定を行うことが可能である。

この圧電振動子と発振回路を複数個並べ、水晶振動子の
出力側の交流電圧の振幅を検出しこの信号の振幅レベル
をＡ／Ｄ変換器を介してモニタすることによって、反応
のきわめて高速な変化を測定することができる。また、
複数の振動子の信号を切り替えることによって、複数の
反応を同時に高速に測定することができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は、本発明の反応計測装置の模式図を示したもので
ある。　第１図において、水晶振動子１．１’、　　・
・、１”　は、片側が液体に接するようにした試料用セ
ル２，２′、・・、２ｎが付けられ、恒温器３に接する
ように置かれ、発振回路４．４’、　　・・、４”　に
接続されている。発振回路は、振幅検出回路５．　５’
　、　　・・５れ゛を介し、信号切り替え回路を内蔵し
たＡ／Ｄ変換回路６に接続され、さらにデータをモニタ
ーするためのマイクロコンピュータ（入出力インタフェ
ースを含む）７に接続され、マイクロコンピュータ７に
は、記録装置８、表示装置９、測定を開始させるための
キースイッチ１０が接続されている。また、水晶振動子
と試料用セルとは、体になっており、片側の電極だけが
試料に接する構造に添っている。さらに、水晶振動子は
、装置本体に電気的な接点を介して接続されているが、
装置本体から容易に取り外すことができ、簡単に洗浄を
行うことができる。

また、本発明は、第２図のように発振回路４゜４゛、・
・、４ｎ゛　と振幅検出回路５の間に信号切り替え回路
１１を置く構成も可能である。この場合、振動子と切り
替え回路の間にバンファアンプ１２．１２’、　　・・
、１２”を置くことによって、測定が安定化される。さ
らに、本装置は、発振回路の信号をデータ切り替え器を
介して周波数カウンターに接続し、データ処理装置に接
続する部分を付加することによって、水晶振動子の発振
回路の動作チエツクを容易に行うことができる。

振幅検出回路は、信号平滑回路または復帰機能付きのピ
ークホールド回路のいずれによっても構成可能であり、
良好に測定に適用できることがわかった。

一測定は、試料液体を試料用セル中に入れ、測定開始のス
イッチを入れ、測定を開始した。振幅検出回路から得ら
れる信号を発振レベルとしてコンピューターでモニタし
、データ処理を行った。

また、振幅検出回路の信号をアナログレコーダーで記録
し、得られた曲線から凝固時間を算定することもできる
。

（エンドトキシン分析への応用）９　Ｍ　Ｈｚ　−Ａ　Ｔカット水晶振動子を用い、恒温
器を３７℃とした本装置に、エンドトキシン試料０．２
ｍｌと規定量のカブトガニ血液抽出物の凍結乾燥品とを
混合し、試料用セル中に注入し、発振レベルの変化の測
定を行った。この操作を順次複数の水晶振動子について
行い同時にゲル化時間（発振レベルが変化しなくなるま
での時間）の測定を行った。ゲル化時間の算出はデータ
処理部で行い、実際には、発振レベルが反応開始から最
終変化量の９０％に低下するまでの時間または発振レベ
ルが始めのレベルから１０％低下した時間を取った。２
つの方法で求めたゲル化時間は、エンドトキシン濃度０
．０　ＯＬ−４ＥＵ／ｍｌの間で濃度に依存して変化す
る事が確かめられた。また、試料量は、２０μｌでも測
定が可能だった。

（血液凝固因子の濃度測定）９ＭＨｚ−ＡＴカット水晶振動子を用い、恒温器を３７
℃とした本装置を用いて血液凝固因子因子の濃度測定を
行った。まず、０．１ｍｌの第■因子欠乏血漿を３７℃
でインキュベートし、０゜１ｍｌづつの第■因子測定試
料と活性部分ｌ・リンボブラステン試薬を加え、さらに
３７℃で２分間インキュヘードした。次に、Ｏ，１ｍｌ
の０．０２５Ｍの塩化カルシウムを加えただちに試料用
セルに注入し、発振レベルの測定を行った。凝固時間の
算出は、データ処理部で行い、エンドトキシンと同様に
、発振レベルが最終変化量の９０％変化するまでの時間
または発振レベルが始めのレベルから１０％低下した時
間を取った。２つの方法で求めた凝固時間は、０．０５
−０．５単位／ｍＩで、いずれも濃度との間によい直線
関係が確認された。この他の血液凝固因子因子、第ＸＩ
因子、第Ｘ■因子についても同様に測定が可能であった
。

また、活性トロンボプラスチン液、０．０２Ｍ塩化カル
シウムを用いて同様に実験を行ったところ、第■囚子、
第■因子、第■因子、第Ｘ因子の測定が可能であった。

以上いずれの実施例においても、水晶振動子はＩＭＨｚ
、−２０ＭＨｚまで使用可能であった。また、ＩＫＨｚ
−１０ＭＨｚの圧電セラミックス振動子も使用可能であ
った。また、試料用セル付き圧電振動子は容易に装置か
ら着脱でき、実施例１゜２では、洗浄後再使用すること
も可能であった。

いずれの実施例においても試料用セルは、コスト面では
使い捨てにすることも可能である。

（発明の効果）本発明の粘度測定装置によって、反応速度が速く、また
、きわめて少量の液体試料の反応の測定を同時に複数、
測定することができるようになった。また、本装置は機
械的な部分がないので、振動などの影響を受けず、高い
精度で再現性良い測定が可能となるとともに小型軽量化
することが可能であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反応計測装置の実施例の模式図、
第２図は本発明による反応計測装置の他の実施例の模式
図である。 ■、１゛　　・・、１″　・・・水晶振動子２．２”　
・・　２″′１　　・・・試料用セル３　　　　　　　
　　・・・恒温器４．４゛　・・、４パ　・・・発振回路５．５゛　・・
、５″”　・・・振幅検出回路６・・・・・・・・・Ａ
／Ｄ変換回路７・・・・・・・・・マイクロコンピュータ１１・・・
・・・・・・信号切換回路以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数個の試料用セルの付いた圧電振動子と、前記
圧電振動子が個々に接続された複数の発振回路と、前記
発振回路の出力振幅を検出する振幅検出回路より構成さ
れた反応計測装置。
（２）前記発振回路と前記振幅検出回路の間に信号切換
回路を設け、単一の振幅検出回路で前記複数の発振回路
の出力振幅を検出する構成である請求項１記載の反応計
測装置。
（３）前記振幅検出回路の出力を処理するＡ／Ｄ変換回
路およびデータ処理制御装置を含む構成である請求項１
記載の反応計測装置。
（４）前記複数個の試料用セルを収納する恒温器を含む
構成である請求項１記載の反応計測装置。
（５）前記振幅検出回路は信号平滑回路で構成された請
求項１記載の反応計測装置。
（６）前記振幅検出回路はピークホールド回路で構成さ
れた請求項１記載の反応計測装置。
（７）前記圧電振動子はＡＴカット水晶振動子である請
求項１記載の反応計測装置。
（８）前記圧電振動子は随時取り外し可能な構成である
請求項１記載の反応計測装置。
（９）前記圧電振動子は前記恒温器により、周囲温度が
一定に保持される構成である請求項４記載の反応計測装
置。
（１０）前記データ処理制御装置は、マイクロコンピュ
ーターとキー入力スイッチと、表示装置と、記録装置と
、入出力信号インターフェースより構成された請求項３
記載の反応計測装置。