液体试样分析方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种液体试样分析方法，其解决了在基于化学传感器进行液体试样分析时成为问题的液体—固体界面的动力学缓慢平衡的问题。在本发明专利技术的一实施方式的液体试样分析方法中，在使液体试样中的分析对象成分吸附到化学传感器的受体层后，对该化学传感器给予一种或复数种气体，并测定其响应。由此，由于不利用缓慢的液体—固体界面的平衡，因此能够在短时间进行高灵敏度的测定，并且能够对正加以研究的气体试样分析有关的现有成果进行利用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液体试样分析方法和装置
本专利技术涉及液体试样的分析，尤其涉及一种液体试样的分析方法，其应用了针对气体试样的表面应力传感器等化学传感器的分析方法。本专利技术还涉及通过该分析方法进行分析的液体试样的分析装置。
技术介绍
例如，在医学、生物学等领域中，频繁地进行试样的鉴别或分析。在这种情况下，作为对象的试样不仅是气态试样还有很多液体试样，在液体试样的鉴别、分析时，存在与气体不同的困难。现在所使用的多数生物传感器都像通过抗原抗体反应进行检测那样，是一对一地检测作为对象的检体的类型。在这样的检测方式中，由于需要检测非常低浓度的生物标志物，因此，需要分别检测已知的生物标志物，因而需要使用很多灵敏度非常高的传感器进行检测。因此，这样的液体试样分析装置变得大型且昂贵，几乎未被实用化为面向公众的产品。已开发出一种使用对各种物质分别示出特有响应的化学传感器，来进行检体的鉴别或定量的方法。化学传感器作为强有力的工具受到广泛关注，该强有力的工具用于检测、判别和鉴别作为对象的检体，尤其是由气态分子的复杂混合物构成的多种气味。这种传感器通常对伴随着检测对象分子(检体分子)的吸附而产生的物理参数的变化进行检测。为了使检测物理参数的变化变得容易，通常在使用被称作“受体层”的层包覆传感器后，用于测定。需要说明的是，在本申请中，将包覆受体前的传感器称作传感器主体。这种传感器所检测的物理参数涉及多方面，若非限定地举例，可使用表面应力、应力、力、表面张力、压力、质量、弹性、杨氏模量、泊松比、共振频率、频率、体积、厚度、粘度、密度、磁力、磁荷、磁场、磁通量、磁通密度、电阻、电量、介电常数、电力、电场、电荷、电流、电压、电位、迁移率、静电能、电容、电感、电抗、电纳、导纳、阻抗、电导、等离子体激元(Plasmon)、折射率、光强度和温度或这些组合等。作为具体的化学传感器，例如，存在石英晶体微天平(QCM)、导电性聚合物(CP)、场效应晶体管(FET)等多种。另外，这样的化学传感器有时以单一的传感器的形式使用，但在大多情况下，以化学传感器阵列的形式使用，该化学传感器阵列是将复数个传感器元件(以下，也称作通道)以某种方式汇总而构成为阵列状的化学传感器阵列。但是，到目前为止，与使用化学传感器进行气态试样的分析相比，使用化学传感器进行液体试样的分析的例子较少，尤其是，关于使用图案识别方法的液体试样分析几乎未进行研究。作为其中一个重要因素，可举出难以获得伴随液体—固体界面的动力学缓慢平衡的有效信号图案。另一方面，对于气态试样，在气体—固体界面的平衡与液体的情况相比明显更快，因此显示出图案识别是有效的方法。
技术实现思路
专利技术要解决的课题最近，本申请专利技术人发现：基于气体—固体界面的图案识别能够进一步扩展至反向方法，即固体试样识别。作为概念证明，示出在以纳米机械传感器为代表的化学传感器上包覆的各种固体层的判别例，并且，如图4所示地，确认了该方法能够明确地识别固体层的非常细微的区别。因此，如果液体试样能够提取并固定化于某种固体基体(以下，有时简称为基体)中，那么就能够经由气体—固体界面，将图案识别有效地应用于液体的分析，从而实现液体试样的图案识别。当然，在即使不对结果应用图案识别等，使用目视或其他简单的方法就能够获得需要的分析结果的情况下，本专利技术也是有用的。因此，本申请的课题是使用化学传感器高精度地对液体试样进行分析。本申请的另一课题，是通过在这种液体试样的分析中应用统计处理、图案识别等来实现更高精度的分析。解决课题的技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种液体试样分析方法，其中，对负载有受体层的化学传感器给予作为测定对象的液体试样，对于给予了所述液体试样后的所述化学传感器，给予一种或复数种气体，根据通过给予所述气体而在所述化学传感器中引起的物理参数的变化，由所述化学传感器输出信号，基于该信号，对所述液体试样中的成分进行分析。在此，可以在对所述化学传感器给予所述一种或复数种气体前，使所述受体层干燥。另外，所述物理参数可以是表面应力、应力、力、表面张力、压力、质量、弹性、杨氏模量、泊松比、共振频率、频率、体积、厚度、粘度、密度、磁力、磁荷、磁场、磁通量、磁通密度、电阻、电量、介电常数、电力、电场、电荷、电流、电压、电位、迁移率、静电能、电容、电感、电抗、电纳、导纳、阻抗、电导、等离子体激元、折射率、光强度和温度中的一种或两种以上。另外，所述物理参数可以是表面应力。另外，所述化学传感器可以是膜型表面应力传感器。另外，所述受体层可以包含从由聚合物、聚合物以外的有机化合物、无机化合物、单一物质材料、多孔体、粒子聚集体组成的组中选择的材料。另外，可以基于从所述化学传感器输出的信号中提取特征量的结果，来进行所述分析。另外，可以对所述化学传感器交替地给予所述气体和吹扫用流体。另外，可以通过对所述化学传感器输出的信号进行机器学习来进行所述分析。另外，可以通过对所述化学传感器输出的信号进行多变量分析处理来进行所述分析。另外，可以通过对所述化学传感器输出的信号应用主成分分析或线性判别分析来进行所述分析。另外，可以通过对所述化学传感器输出的信号应用图案识别来进行所述分析。根据本专利技术的另一个方面，提供一种液体试样分析装置，其中，通过具备化学传感器和基于所述化学传感器输出的信号进行所述分析的分析机构，进行所述任一种液体试样分析方法。专利技术的效果由于本专利技术是将基于化学传感器的气体分析进行转用来进行液体试样的分析，因此能够实现对液体试样进行高精度且识别能力大的分析。附图说明图1是说明本专利技术的液体试样的分析过程的概念图。图2是示出本专利技术实施例中的四种探测气体与包覆了四种聚合物PS、P4MS、PVF和PCL的MSS传感器通道的组合中的各组合所获得的输出信号的例子的图。图3是示出在本专利技术的实施例中从归一化的输出信号中提取特征量的方法的图。图4是示出用于证明本专利技术的原理的实验结果的主成分分析结果的图。图5是示出作为本专利技术实施例的用于鉴别含胎牛血清培养基、无胎牛血清培养基等的LDA结果的图。具体实施方式在本专利技术中，使用纳米机械传感器等化学传感器进行液体试样的分析，但通过将分析过程的一部分在气相中进行，来代替以往那样始终在液相中进行该分析，可消除上述因液体—固体界面的平衡缓慢而引起的问题。需要说明的是，本申请所说的“液体试样”是指对化学传感器给予试样时呈液体的试样。在液体试样中溶解、分散等有各种成分，通过使试样的温度变化，或者通过添加其他物质、使挥发成分蒸发、使时间经过等，从而使液体试样整体或一部分成分凝固、或使挥发性成分变成气体等，即根据条件能够变成固体或气体，但要注意的是：本申请中，即使由于条件的变化等而有可能使试样的整体或一部分呈非液体状态，只要在对化学传感器给予试样时为液体，就算作液体试样。目前为止已报道了各种形式、结构的化学传感器，能够适宜选择使用。在以下的说明中，作为化学传感器的例子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体试样分析方法，其中，/n对负载有受体层的化学传感器给予作为测定对象的液体试样，/n对于给予了所述液体试样后的所述化学传感器，给予一种或复数种气体，/n根据通过给予所述气体而在所述化学传感器中引起的物理参数的变化，由所述化学传感器输出信号，基于该信号，对所述液体试样中的成分进行分析。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181126 JP 2018-2204271.一种液体试样分析方法，其中，
对负载有受体层的化学传感器给予作为测定对象的液体试样，
对于给予了所述液体试样后的所述化学传感器，给予一种或复数种气体，
根据通过给予所述气体而在所述化学传感器中引起的物理参数的变化，由所述化学传感器输出信号，基于该信号，对所述液体试样中的成分进行分析。


2.如权利要求1所述的液体试样分析方法，其中，
在对所述化学传感器给予所述一种或复数种气体前，使所述受体层干燥。


3.如权利要求1或2所述的液体试样分析方法，其中，
所述物理参数是表面应力、应力、力、表面张力、压力、质量、弹性、杨氏模量、泊松比、共振频率、频率、体积、厚度、粘度、密度、磁力、磁荷、磁场、磁通量、磁通密度、电阻、电量、介电常数、电力、电场、电荷、电流、电压、电位、迁移率、静电能、电容、电感、电抗、电纳、导纳、阻抗、电导、等离子体激元、折射率、光强度和温度中的一种或两种以上。


4.如权利要求1～3中任一项所述的液体试样分析方法，其中，
所述物理参数为表面应力。


5.如权利要求4所述的液体试样分析方法，其中，
所述化学传感器为膜型表面应力传感器。


6.如权利要求1～5中任一项所述的液体试样分析方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：南皓辅，吉川元起，
申请(专利权)人：国立研究开发法人物质材料研究机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP