专利名称：测定水成液的离子强度或比重的方法的试剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测定水成液离子强度或比重的新方法，以及实现此方法所用的一种试剂。
已知有几种测定尿比重的物理方法，例如比重计测定法，尿重计测定法，比重瓶测定法和折射仪测定法。这些方法公认具有足够的准确度，但需要很高的仪器费用，并且由于设备需要清洗和校准，所以这些方法费时费钱。
利用所谓的试带来测量比重是较为简单的，试带法可目测估值。试带有试验区，而试验区含有合适的试剂。测定可以用简单的方式进行，其步骤是将试带浸入尿样中，然后观察试验区颜色的变化。此外，试带法具有可与其他测尿试验联合进行的优点，例如使用具有相应数量的相互分开的试验区的多区试带可检测葡萄糖，白血球，血液等等。除了测量这些其他参数外，为节省时间，尿比重的测量也可以在同一步骤中进行。也可以使用合适的设备来求出结果。
美国专利说明书US4，015，462号描述了一种试带测定尿比重的方法。载体上带有渗透性易破微胶囊，微胶囊内含有液体，如果将这样的载体与等渗重摩(osmolality)较低的样品液接触，则由半透膜组成囊壁的微胶囊中的静压力增加。静压增加导致了微胶囊的破裂。微胶囊的破裂和由此引起的溶解在液体中的染料释放，导致了载体的显色。显色的强度与样品液的等渗重摩或比重成正比。该方法的缺点是使用了带有微胶囊的载体，由于制造微胶囊时必须严格准确，所以微胶囊的生产很困难。
美国专利说明书US4，318，709和相应的德意志联邦共和国的专利说明书2944980号都描述了另一种用试带测定比重或离子强度的方法。该法是将样品与这样一种试剂相混合，该试剂含有至少被中和到50%程度的一种弱酸性或弱碱性的聚电解质聚合物和一种指示剂。其基本原理是水溶液的比重和离子强度之间成比例关系。
聚电解质聚合物此处被定义为具有离子基团、聚丙烯酸和聚乙烯胺的聚合物，这点将在实施例中加以说明。
欧洲专利说明书0，114，315号公开了这样一种试剂，其中含有被强有机酸中和过的弱碱性聚电解质聚合物和一种指示剂。
欧洲专利说明书0，114，316号公开了一种含有弱酸性聚电解质聚合物和指示剂的试剂，在此种聚电解质聚合物中至少有一种羧基是以铵盐的形式存在的。
欧洲专利说明书0，023，631号公开了一种用于测定离子强度或比重的试剂。此种试剂除了含有强酸性或强碱性聚电解质聚合物外，还含有缓冲物质以及pH指示剂，所述缓冲物质可保证pH值至少为6.5。
可是，用含有聚电解质聚合物的试剂所进行的方法具有下列的缺点，即由pH的移动所引起的颜色随时间而变化。其结果是1分钟后读出的比重值与2分钟后或甚至5分钟后读出的比重值有很大的不同。
因此，如果试验是由未受过专门训练的人，例如病人来进行的，而且在估值时不总是按试带生产厂家所规定的同一时间来进行，这样就可能导致对病人的健康状况作出十分错误的解释。
因此，需要一种测定离子强度或比重的方法，该方法的实验结果能够在相对较长一段的试验期间保持稳定。
本发明的目的就是满足这一要求，并提供一种能在试验载体上迅速而又可靠地进行试验的方法。
因此，根据本发明，提供了一种测定水成液的离子强度或比重的方法，其步骤是将所述的液体与合适的试剂混合，测定液体的pH值并得出结果，所用试剂至少含有一种pH缓冲物质，但不含聚电解质聚合物，或者至少含有一种pH缓冲物质和/或一种络合剂。
本发明也提供了测定水成液的离子强度或比重的试剂，这种试剂至少含有一种pH缓冲物质，但不含聚电解质聚合物，或者至少含有一种pH缓冲物质和/或一种络合剂。
所述水成液基本上由水组成，其离子强度(亦称等渗重摩)或比重可以根据本发明的方法进行测定。液体的其他组分可以是可溶解组分，也可以是不可溶解的组分。可溶解组分是离子型的或非离子型的物质。不溶解的组分可以是不溶性的化学物质，但也可以是其他的物质，例如生物物质，比方说细胞。
液体可以具有任何所需要的pH值。理想情况是液体在pH值3-13的条件下进行研究，在pH值4-9的条件下进行研究更为理想。如果测定前或测定期间通过加酸或加碱能使液体的pH值进入所述的pH值范围内，则具有别的pH值的液体也可以进行研究。
如果该方法用于测定比重，则此方法能用于测定0.95-2，最好是0.99-1.2范围内的比重值。
理想的水成液是盐溶液和人体流体。本发明的方法特别适合于人体流体，例如汗和尿。已经证明本发明的方法对于尿的研究特别有用。在这种情况下，尿样可以直接与试剂混合，无需另外的制备步骤，因为不仅比重值为1.00-1.04的尿，而且pH值为4.5-8.0的尿通常都属于本发明的方法所适用的较理想的范围。
与液体混合的试剂至少含有一种pH缓冲物质和/或至少一种络合剂。pH缓冲物质是众所周知的物质。它是一种弱酸及其实际上完全离解的盐的混合物，或者是一种弱碱及其实际上完全离解的盐的混合物。例如在Rompps的第8版的化学辞典第5卷中，描述了“缓冲”这一关键词，该化学辞典也叙述了这些缓冲物质的溶液对所加酸碱的作用;当酸或碱加入缓冲液中时，缓冲液的pH值几乎不发生改变。
根据本发明，在专门测定尿的离子强度或比重的情况下，可以使用pH缓冲物质作为所用的试剂，所述缓冲物质在水中的pH值一般是4-12，最好是5.5-10。这些缓冲物质中，具有尽可能小的活度系数的缓冲物是较佳的。在由有效电荷很高的离子所组成的缓冲物质的情况下，活度系数特别小。水溶液中离子和缓冲物质的活度系数是已知的，或者能够以已知的方式简单地测定出来(参见德意志联邦共和国Weinheim化学出版社出版物，F.Seel著的分析化学基�。蒀albiochem公司于1985年发行的称为“缓冲剂”的小册子，12-15页)。这样的缓冲物被证明是特别理想的，在浓度为0.1M时，其活度系数小于1，更理想的情况是小于0.9。
例如在pH4-11的范围内，这样的一些缓冲物是含有下列离子的缓冲物，这些离子是磷酸根，硼酸根，碳酸根，柠檬酸根，丙二酸二乙酯或次氮基-三-亚甲基膦酸酯。也可以使用两性离子缓冲剂，例如甘氨酸缓冲剂或2-(N-吗啉代)-乙基磺酸(MES)。
本发明含义中的络合剂是能与一些离子反应形成络合物的化学物质。这样的络合剂是特别理想的，即在它与离子络合形成络合物时至少可放出一个质子。
比方说，这样的络合剂包括冠醚、穴状配体，多足配体和多配位基的配位体，这种配位体含有弱酸或弱碱基团，例如羧基或氨基。较佳的络合剂是这样的，即它的每一个分子能络合最多数量的离子。为了特别精确地测定离子强度或比重，如果可能的话，络合剂应该能够与液体中存在的所有离子络合，特别是应该与所有的阳离子络合，例如尿中常常出现的碱金属离子和碱土金属离子。因此，下列的化合物都可以用作络合剂冠醚，穴状配体，多足配体18-冠-6-四羧酸，N-苯偶氮基-15-冠-5，三硫酸环己烯(hexacylene trisulphate)，穴状化合物222R，穴状化合物221R和穴状化合物221R。
多配位基配位体乙二胺四乙酸，次氮基三乙酸，二亚乙基三胺-五乙酸，二-(2-氨基乙氧基)-乙基-四乙酸，六亚甲基-二次氮基四乙酸，次氮基二乙酸和N-甲氨基二乙酸。
为了测定主要含有基本上无缓冲能力的可溶性盐的液体的离子强度或比重，最好用主要由一种或多种络合剂组成的试剂来实现本方法。在这种情况下，试剂不一定要含有pH缓冲物质。
如果待测比重的液体含有具有明显缓冲能力的物质，例如弱酸或弱碱，或弱酸弱碱形成的盐，则所用的试剂最好至少含有一种pH缓冲物质。在这种情况下，也应考虑液体中可能存在的非离子化合物对比重的贡献。此外，试剂此时也可能含有一种或多种络合剂。为了研究尿，所用的试剂组合物应这样来选择，即当它溶解在与试样等量的水中时，它的pH值最好大于5.5。
为简单起见，最好是使组份数尽可能地少。因此，选择一种除了具有pH缓冲作用外，同时具有离子络合作用的物质作为缓冲物质也是很有利的。这样的物质包括，例如，次氮基-三-(亚甲基膦酸)和三磷酸五钠(Na5P3O10)。
特别是在考虑试剂的pH值时，最好以这样的方式来选择试剂的组合物，即把试剂溶解在等于样品量的水中时，其pH值等于或大于待研究的液体的pH值，以大于待研究液体的pH值较为理想。根据几个实验就能够很容易地测出最合适的pH值。
在试剂应用于吸收剂载体的场合下，这是很容易实现的。浸渍液的pH值应在浸渍前先加以调节，例如在将试剂应用于测定尿比重的情况下，其pH值应先调节到6-11，最好是调节到7-9。
试剂中的pH缓冲物质和/或络合剂的量应与待研究的并与试剂相混合的液体量有关，前者是这样来选择的，即要使得液体样品中试剂的pH缓冲物质和络合剂的最终总浓度等于0.005-1.0摩尔/升，最好等于0.005-0.2摩尔/升。对于测定来说，试剂的存在形式无关紧要。例如，试剂的使用形式可以是粉状，片状或溶液状。
在试带法的较佳实施方案中，试剂最好以涂层的形式涂覆于吸收剂载体上，理想的载体是多孔的载体或羊毛状物质，羊毛状物质可以理解为由纤维制成的纸状载体。将吸收载体用试剂溶液来浸渍并进行干燥，就能理想地生产出试剂浸渍过的吸收剂载体，于是在整个表面上(最好也在内表面上)形成了试剂薄膜。
具有成膜物质和可膨胀添加物的试剂也可以涂覆于载体上，比方说可直接涂覆于试带上。此外，试剂可含有普通的添加剂，例如稳定剂，润湿剂和/或膨胀剂。
液体与试剂的混合是以对于试剂选定的形态有利的方式进行的。如果试剂作为涂层应用于吸收剂载体上，则载体可以简单地与液体相接触。液体然后分布在载体内，使试剂溶解掉。使用本发明方法的试剂，这一溶解步骤进行得特别快而完全，因为所用试剂是易溶的较低分子量的物质。
由于试剂对待研究液体的作用，故应根据待研究的液体的离子强度或比重来调节pH值。
可根据本发明的方法测定pH值。pH值的测定也可以用已知的方式，例如用pH电极来进行。借助pH指示剂的测定特别有利，因为此时测定可以用目视法进行，无需另外的设备。
必须使用在液体中进行调节的pH范围内能显示颜色变化的pH指示剂。这样的pH指示剂和pH指示剂的颜色变化范围都是已知的。为了测定尿的离子强度或比重，可使用pH值4-12的pH指示剂。这些pH指示剂中的溴百里酚兰和百里酚兰已证明是特别适合的。
pH指示剂可以在试剂与液体混合之前、混合期间或者混合之后，加到试剂或待研究的液体中。所加指示剂的量应能清楚地确定颜色的变化。试剂和样品液体混合物中指示剂的理想浓度是0.1-100毫摩尔/升，更理想的浓度是1-50毫摩尔/升。
根据本发明的方法，通�？墒故约劣肓较嗵逑抵械乃喾⑸从�;例如在这样的两液相体系中，该两液互不相溶，或者仅仅少量混溶，并且至少有一部分试剂存在于非水相中。可是，理想的情况是，在试剂与液体或液体的组合物反应期间，所有的试剂，特别是pH缓冲物质或络合剂，可能还有pH指示剂都应溶解在一相中，理想情况应溶解在水相中。在这种情况下，反应进行得特别迅速。
根据本发明的方法可以特别简单地估值。例如，借助于校准曲线，可将所测定的pH值与有关的离子强度或比重联系起来。测定对比溶液的pH值就可获得校准曲线，在每一种条件下，对比溶液皆具有已知的不同离子强度或已知的不同比重。在利用pH指示剂进行目测pH时，也可将所产生的颜色与例如色标中一系列已知离子强度或已知比重的液体所产生的和所记录的颜色进行比较。
甚至在试剂和样品水成液混合后不到一分钟的时间内，就可以估值。本发明方法的优点在于即使在混合5分钟后，所测出的pH值仍稳定不变。当估值需要较长时间，或者为了确实可靠，在第一次估值后较短一段时间内需重复估值一次，这时的pH值稳定不变是特别重要的。
本发明方法的特别理想的实施方案是以试带法测定尿的比重。这种试带具有用试剂溶液浸渍过，然后干燥了的羊毛状物构成的试验区域。所用的试剂可以是pH缓冲物质(例如磷酸盐缓冲剂)，络合剂(例如次氮基三乙酸)和pH指示剂(例如溴百里酚兰的混合物)，所述磷酸盐缓冲剂溶解于水中时，可显示出的pH值为8。将试验区域与待研究的尿相接触，其步骤是将试带浸入尿液中，当试验区域一被浸湿就将试带取出。将试验区域所呈现的颜色与附在试带上的标准颜色相比较，而每一种标准颜色都与比重有联系。待测定的比重的数值即为与其颜色相一致的标准颜色所相应的数值。
为了解释本发明，列出下列两个实施例。
实施例1用于测定盐溶液或尿的离子强度或比重的试带的制作a)将纤维素羊毛状物质(Schleicher和Schull公司出品，SL23型)用下列组成的水溶液浸渍次氮基-三-(亚甲基膦酸)120mM溴百里酚兰0.15%(重量)将溶液的pH值用3.5N的氢氧化四甲铵的水溶液调节到8。
将羊毛状物质干燥，切成大小为5×5毫米的小片作为试验区，将其粘附在合成树脂带(100×5毫米)上。
b)将纤维素羊毛状物质(Schleicher和Schull公司出品，SL23型)用下列组成的水溶液浸渍三磷酸五钠(Na5P3O10) 60mM溴百里酚兰0.15(重量)将溶液的pH值用2N盐酸调节到8。
将羊毛状物质干燥，切成大小为5×5毫米的小片，作为试验区，将其粘附在合成树脂带(100×5毫米)上。
c)将纤维素羊毛状物质(Binzer公司出品，2316型)用下列组成的水溶液浸渍乙二胺四乙酸0.2%(重量)四硼酸钠60mM百里酚兰0.1%(重量)将溶液的pH值用10N的氢氧化钠水溶液调节到10。
将羊毛状物质干燥，切成大小为5×5毫米的小片，作为试验区，将其粘附在合成树脂带(100×5毫米)上。
d)将纤维素羊毛状物质(Schleicher和Schull公司出品，SL23型)用下列组成的水溶液浸渍磷酸二氢钠60mM2-(N-吗啉代)-乙基磺酸(MES)40mM二-(氨乙基)-乙二醇醚N、N、N′、N-四乙酸0.75%(重量)溴百里酚兰0.15%(重量)将溶液的pH值用10N的氢氧化钠水溶液调节到8。
将羊毛状物质干燥，切成大小为5×5毫米的小片，作为试验区，将其粘附在合成树脂带(100×5毫米)上。
e)纤维素羊毛状物质(Binzer公司出品，2316型)用下列组成的水溶液浸渍磷酸二氢钠30mM次氮基三乙酸0.2%(重量)溴百里酚兰0.1%(重量)将溶液的pH值用10N的氢氧化钠水溶液调节到8。
将羊毛状物质干燥，切成大小为5×5毫米的小片作为试验区，将其粘附在合成树脂带(100×5毫米)上。
f)将纤维素羊毛(Schleicher和Schull公司出品，SL23型)用下列组成的水溶液浸渍乙二胺四乙酸0.2%(重量)磷酸二氢钠30mM溴百里酚兰0.1%(重量)将溶液的pH值用10N氢氧化钠水溶液调节到8。
将羊毛状物质干燥，切成大小为5×5毫米的小片作为试验区，将其粘附在合成树脂带(100×5毫米)上。
g)将纤维素羊毛状物质(Schleicher和Schull公司出品，SL23型)用下列组成的水溶液浸渍二乙基丙二酸50mM次氮基三乙酸0.5%(重量)溴百里酚兰0.15%(重量)将溶液的pH值用3.5N氢氧化四甲铵溶液调节到8。
将羊毛状物质干燥，切成大小为5×5毫米的小片作为试验区，将其粘附在合成树脂带(100×5毫米)上。
实施例2尿样比重的测定将实施例1制作的试带简单地浸入尿中。分别在30秒钟、1分钟、2分钟和5分钟后，将它的颜色与已知比重的尿样所得到的色标进行比较。在上述四次测量时间所得到的比重值都是相同的。所得比重与利用比重瓶测定的比重相符合。
权利要求
1.测定水成液的离子强度或比重的方法，其步骤是将液体与一种合适的试剂混合，然后测定液体中的pH值并得出结果，该方法特征在于，试剂至少含有一种pH缓冲物质，但不含聚电解质聚合物，或者至少含有一种pH缓冲物质和/或一种络合剂。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试剂含有pH指示剂。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述试剂浸渍到一种吸收剂载体上。
4.按前面3项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述pH缓冲物质在0.1M时的活度系数小于1。
5.按权利要求1所述的测定水成液的离子强度或比重的方法，该方法基本上与前面叙述和例举的方法相同。
6.用于测定水成液离子强度或比重的试剂，其特征在于，所述试剂至少含有一种pH缓冲物质，但不含聚电解质聚合物，或者至少含有一种pH缓冲物质和一种络合剂。
7.按权利要求6所述的试剂，其特征在于，所述试剂中含有pH指示剂。
8.按权利要求6或7所述的试剂，其特征在于，所述试剂浸渍到一种吸收剂载体上。
9.按权利要求6-8中任何一项所述的试剂，其特征在于，其中的pH缓冲物质在0.1M时的活度系数小于1。
10.按权利要求6所述的测定水成液离子强度或比重的试剂，该试剂基本上与前面叙述和例举的试剂相同。
11.用于测定水成液离子强度或比重的试带，该试带含有用固着在试带上的试剂浸渍过的支撑载体和吸收剂载体，其特征在于，所述试剂是权利要求6-10中任何一项权利要求的试剂。
12.按权利要求1所述的试带，该试带基本上与前面叙述和例举的试带相同。
全文摘要
本发明提供了测定水成液离子强度或比重的方法，其步骤是将液体与一种合适的试剂混合，然后测定液体的pH值并得出结果，其中所述试剂至少含有一种pH缓冲物质，但不含聚电解质聚合物，或者至少含一种pH缓冲物质和/或一种络合剂。本发明也提供了测定水成液离子强度或比重的试剂，其中所述试剂至少含有一种pH缓冲物质，但不含聚电解质聚合物，或者至少含有一种pH缓冲物质和/或一种络合剂。
文档编号G01N33/48GK1039656SQ8910464
公开日1990年2月14日 申请日期1989年7月8日 优先权日1988年7月8日
发明者迪特尔·曼戈德, 布里吉蒂·甘布 申请人:曼海姆泊灵格股份公司
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