CN113167717A - 液体试样分析方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

液体试样分析方法和装置
技术领域
本发明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。本发明还涉及通过该分析方法进行分析的液体试样的分析装置。
背景技术
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。
发明内容
发明要解决的课题
最近，本申请发明人发现：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，本发明也是有用的。
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
根据本发明的一个方面，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。
根据本发明的另一个方面，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。
发明的效果
由于本发明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是说明本发明的液体试样的分析过程的概念图。
图2是示出本发明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是示出在本发明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是示出用于证明本发明的原理的实验结果的主成分分析结果的图。
图5是示出作为本发明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
在本发明中，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，使用膜型表面应力传感器(以下，称作MSS)。由于MSS的具体结构、制作方法、操作、特性等已是众所周知的事项，因此本申请不具体说明，但根据需要可参照专利文献1、非专利文献1等。另外，受体的材料、其包覆形态等可根据分析目的、作为分析对象的试样等来适宜设计、选择。
根据本发明的一实施方式，如图1概念性示出地进行液体试样的分析。在测定过程的前半，通过将传感器主体表面上包覆有受体材料的MSS浸渍于液体试样中等，从而对MSS给予液体试样。由此，液体试样中的各种成分通过吸附等与MSS表面的固体状受体结合。
在测定过程的后半，如上所述地将结合有液体试样中各种成分的MSS从液体试样中取出并干燥。干燥后，对该MSS给予适当的气体(以下，称作探测气体)，获得来自MSS的输出信号。该输出信号包含：反映所给予的探测气体与结合于MSS受体的各种成分之间固有的相互作用的信号图案。在作为分析对象的液体试样成分对特定受体与特定探测气体的组合，给出能容易识别的非常特殊的输出信号的情况下，能通过目视输出信号、或进行简单的图案匹配等处理等简单的方法，进行该成分的鉴别、定量等。但是，在大多情况下，如图1所示地，使用复数种受体和/或复数种探测气体来获得针对这些组合的响应信号，根据需要对这些响应信号进行图案识别等处理，从而进行液体试样成分、液体试样本身的鉴别、定量等，能够获得更准确、精密的结果。
需要说明的是，在此，在对MSS施加液体试样时，除了浸渍于液体试样中以外还能采用多种方法。虽然不意图限定于此，但若非限定地举例，例如，还能以滴加、喷雾等飞沫形式来施加液体试样。另外，虽然上文说明了在对MSS施加液体试样后进行干燥的主旨，但该干燥不需要进行至完全除去溶剂为止，在溶剂部分残留的状态下，在作为极端情况的半干状态下，即，在即使通过目视或其他简单的观测也明确可知溶剂残留的状态下，也可以中止干燥处理而进行之后的测定。此外，在上述说明中，虽然可能理解成截至干燥结束为止，都不进行给予探测气体并观察来自MSS的输出信号的测定，但实际没有限定于这种情况的意图，根据需要，即使在干燥过程中也能够在给予探测气体的同时获得输出信号。另外，根据需要，也可以在干燥处理的前后，即在从施加液体试样到干燥之间和/或干燥以后进行其他处理。作为这样的处理，例如，还能够进行除去附着于MSS表面的多余液体试样等的洗涤处理，以及，使吸附于受体的液体试样成分的吸附状态稳定化、对测定的灵敏度造成影响的各种处理。
本申请所说的图案识别并不是将对象限定为几何图形的狭义含义，如在许多数据处理领域中使用的那样，根据各个数据集合(在为数字数据的情况下，能够以数据的矢量来表示)的特征来判定该数据集合所属的类别。例如，在考虑一个MSS的输出的情况下，通常对其输出采样并数字化，其一系列的数字数据整体是一个数据集合，从大量试样的各个试样中获得的数据集合整体形成数据集合的空间。将该数据集合的空间分成复数个类别，并求出由某个测定获得的数据集合属于哪种类别。例如，将通过血液的测定获得的数据集合所形成的数据集合空间，根据对应的疾病(○○癌、△△癌、……、糖尿病、……)进行分类，根据由特定血液试样的测定获得的数据集合属于哪一类别，能进行如判定该血液的提供者可能患有的疾病那样的血液分析。在此，可以根据作为测定对象的试样、受体种类及其他测定条件以及测定结果的数据集合所具有的各种特性，适宜地选择使用的图案识别方法。
需要说明的是，在本申请中，例如，主成分分析(PCA，principal componentanalysis)、线性判别分析(LDA，linear discriminant analysis)等基于数据集合的特征而以某种形式表现数据集合间的相似程度的各种统计处理、与其相关的机器学习也包含在图案识别中。
作为如上所述的分析的应用领域，当然不限定于此，例如，如图1所示地，能够应用于医疗诊断领域中的癌症、糖尿病等疾病的诊断、筛选。
准备复数种受体，在通过将这些包覆于复数个MSS以得到针对一个液体试样的复数种受体响应信号的集合的情况下，在MSS中，在一个传感器芯片上安装特性一致的复数个MSS元件是容易的，实际上由于制造这样的MSS，因此适宜。在被视为测定体系时，在下文将这些MSS元件(通常分别由不同的受体包覆)中的每一个元件都称作通道。通过使用具有复数个通道的MSS，能够容易地获得如上所述的针对单一液体试样的复数种受体响应信号的集合。当然，在需要来自非常多的通道的响应信号的情况下，可以同时使用复数个MSS。响应信号通常在数字化后供于显示、存储、数据处理等。
除了准备复数个MSS并对其给予单一种类的探测气体的方法之外，还能使用单个(或比探测气体的种类少的)MSS进行分析。在这种情况下，例如，对MSS逐一给予各种探测气体并获得作为对该探测气体的响应的输出信号，在这一循环结束后，将探测气体切换成下一种气体，开始下一循环并进行相同的测定。通过重复这样的循环，能够获得针对复数种探测气体的输出信号的组，并进行后续分析。在这种情况下，在有可能残留有前一循环中使用的探测气体的影响的情况下，为了将其除去/减少，优选在循环之间进行将MSS在吹扫气流中保持充分时间等的吹扫处理。这是因为，为了便于输出信号的分析，优选在吹扫处理后尽可能不残留由前一循环引起的针对MSS(具体而言，其上的受体)的变化。从这一方面出发，能够说有时不优选对受体给予不可逆变化的受体—液体试样成分—吹扫气体的组合，所述不可逆变化是对MSS的输出信号造成影响那样的不可逆变化。或者，即使在由于受体发生不可逆变化而使输出信号受到影响的情况下，通过后处理等使这样的影响在最终鉴别、定量等的结果中不产生实质上的影响，由此能消除不可逆变化的不利影响。相反地，也能够将不可逆变化对输出信号产生的影响作为输出信号的特征来进行图案识别等。
另外，在使用MSS的分析中，通常采用在各循环内以规定周期切换试样气体和吹扫气体从而获得锯齿状的输出信号，并对其进行分析的处理，本发明中也优选进行这种周期性切换处理的方法。在此，在循环内进行上述切换时使用的探测气体(与上述试样气体对应)可以是与循环之间使用的探测气体相同的气体，或者也能够是其他气体。此外，在循环之间可以使用水等液体代替使用吹扫用气体来进行吹扫处理。需要说明的是，由于在专利文献2中记载了使用液体进行气体传感器的洗涤，因此请根据需要进行参照。在使用液体的吹扫处理的情况下，在使用下一探测气体的循环开始前，根据需要可以进行通过干燥等除去附着于MSS的该液体的处理。
因此，能根据这样获得的输出信号进行液体试样中各种成分及其组合的鉴别或定量。不是进行液体试样中各个成分的鉴别、定量，而是即使各个成分是未知的，也能够鉴别出液体试样本身是什么。例如，在以下实施例中，示出判定液体试样是水、无血清培养基、含血清培养基中的哪一个的例子。
在已知有可能存在于液体试样中的成分限于一种或非常有限的几种，或检测到某一特定物质所固有的非常特殊的响应信号图案等简单的情况下，如上所述地，能够通过目视响应信号图案等立即获得液体试样的分析结果。但是，在大多情况下，如上所述地，例如，能够使用图案识别方法对响应信号进行液体试样的分析，该图案识别方法使用了包含PCA、LDA的多变量分析等各种统计处理或机器学习等。
作为能用作受体的材料，可举出各种聚合物、除聚合物以外的各种有机和无机化合物、单一物质材料、多孔体、粒子聚集体、以及其他许多在进行气体分析时能使用的受体材料。具体使用何种材料，可根据作为分析对象的液体试样、测定过程的后半所使用的探测气体的种类来适宜选择。通过液体试样(液体试样中的成分)、受体、探测气体的组合，来自MSS的响应信号示出多种图案。能够作为分析对象的液体试样在许多情况下具有包含许多成分的复杂组成，但通过对由不同受体包覆的复数个通道给予适当选择的探测气体，从而可获得包含与所测定的液体试样中的成分种类(及其含量)有关的大量信息的检测信号的集合。因此，即使是具有复杂组成的液体试样，通过适当选择受体、探测气体，并进一步对其结果得到的检测信号的集合进行适当的处理，也能够使用相对简单的装置构成来实现高精度、高速的液体试样分析。另外，理所当然的，关于使用什么作为探测气体，在实施例中使用了水蒸气、乙醇、庚烷和甲苯，但不限定于此。能够根据作为测定对象的试样(另外，希望检测或预期检测的成分)、受体、其他各种条件的组合，适宜地选择适当的一种或复数种气体、或者将任意种类的气体混合的混合气体等作为探测气体。
需要说明的是，在上述测定过程的后半，以对全部通道供给同种探测气体的方式构成装置时，可简化装置中气体流路的结构、控制。相反地，当能够在通道间供给不同种类的探测气体时，虽然气体流路的结构、控制变复杂，但能够使液体试样(或其成分)的识别能力达到最大。
需要说明的是，虽然在部分情况下也使用表面应力传感器等化学传感器在液体中进行测定，但在这种情况下，始终进行液体中的测定。而在本发明中，暂时从液体试样中将其成分提取到受体中，并通过将其暴露于探测气体而获得传感器输出，在这一点上，能够认为是基于与现有技术完全不同的技术思想。另外，根据该差异，将使用化学传感器的测定过程分离成以下两个过程：由受体提取液体试样成分的提取过程；以及暴露于探测气体过程，该过程用于从通过提取而包含所述成分的受体中获得检测输出，因此，能够通过针对每个过程适宜选择适合的材料(受体、气体、其他条件)等，来分别优化这些过程。如此地，与始终在液体中进行测定的现有测定相比，由于能控制的参数增多，因此与现有的液体中测定相比，灵敏度、成分的选择性等的提高、控制等优化的自由度得到提高。
实施例
以下，基于实施例进一步具体地说明本发明。以下实施例是为了使本发明易于理解的示例，请注意本发明不限定于特定的实现方式。
＜实验1-使用MSS来与通常的气体分析相反地由已知的探测气体识别受体材料＞
在此，准备由四种受体材料即PS(聚苯乙烯，polystyrene)、P4MS(聚(4-甲基苯乙烯)，poly(4-methylstyrene))、PCL(聚己内酯，polycaprolactone)、PVF(聚偏二氟乙烯，polyvinylidene fluoride)包覆的MSS，通过对其给予四种探测气体即水蒸气、乙醇(ethanol)、庚烷(n-heptane)和甲苯(toluene)来获得输出信号。上述四种受体材料的化学结构式如下所示。
Figure BDA0003084345000000091
用作受体材料的四种聚合物即PS(Mw＝350000)、PCL、P4MS和PVF从西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)购入。用作在通过制备聚合物溶液而基于喷墨来形成膜时所使用的溶剂的DMF(N,N-二甲基甲酰胺，N,N’-Dimethylformamide)从富士胶片和光纯药株式会社购入。
用作探测气体的乙醇、庚烷和甲苯(toluene)从西格玛奥德里奇、东京化成工业株式会社以及富士胶片和光纯药株式会社购入分析级或更高等级的试剂。全部试剂均以购入时的原本状态使用。另外，为了获得用作探测气体的水蒸气(图中记作水(water))，使用超纯水。
将各个聚合物以浓度1mg/mL溶解在DMF中，通过喷墨使其在MSS的各通道上沉积即包覆。在此，使用了安装有喷嘴(MICROJET公司的IJHBS-300)的喷墨点样仪(MICROJET公司的LaboJet-500SP)。在进行该沉积时，喷墨的射出速度、液滴体积和喷墨射出数分别固定在约5m/秒、约300pL和300次。另外，通过将喷墨点样仪的载物台加热至80℃以干燥DMF。将各聚合物包覆在MSS上的至少两个不同的通道，以检查涂层品质。具体的包覆通道数N如下：PS：N＝11；PCL：N＝11；P4MS：N＝11；PVF：N＝11。
由于用作探测气体的四种物质在常温条件下均为液体，因此将各自的蒸气用作探测气体，由MSS(更具体而言，在MSS芯片上设置的四个MSS传感器通道)获得表示针对四种探测气体与四种聚合物的组合中的各组合的气体—固体相互作用的检测信号(以下，将液体状态的这些物质称作溶剂或溶剂液体)。具体而言，使用以下的装置构成、步骤。
将如上所述地准备的由聚合物包覆的MSS芯片安装在特氟龙(テフロン)(注册商标)制的腔室(MSS腔室)中，将其放置于温度控制在25.0±0.5℃的恒温箱中。将该腔室与气体***结合，该气体***由两个质量流量控制器(MFC(MFC-1和MFC-2))、吹扫气体线、收纳于温度控制在15.0±0.5℃的恒温箱内的混合腔室以及装有溶剂液体的小瓶构成。通过经由MFC-1供给的载气的鼓泡来生成各溶剂的蒸气。在此，将纯氮气用作载气和吹扫气体。在实验中，将总流量保持在100mL/分钟。四种不同的溶剂蒸气的浓度由MFC-1控制为Pa/Po＝0.1。在此，Pa和Po分别表示溶剂蒸气的分压和饱和蒸气压。
在测定MSS的输出信号前，从吹扫气体线向MSS腔室中导入1分钟纯氮气，所述吹扫气体线的流量由MFC-2控制。然后，每隔10秒钟开/关MFC-1(探测气体线)，并且，通过MFC-2的控制，使向MSS腔室送入的气体总流量保持为100mL/分钟而无论MFC-1的开、关如何。重复该开、关五个循环。图2示出对于作为四种探测气体(蒸气)的水蒸气、乙醇、庚烷、甲苯，来自包覆了四种聚合物PS、P4MS、PVF和PCL的MSS传感器通道的输出信号的例子。该图表示同包覆有上述四种聚合物的MSS传感器通道与四种探测气体的组合中的每个组合对应的输出信号的具体例子。这些数据是以MSS传感器通道的电桥电压为-0.5V、采样率为10Hz来测定的。
如上所述地，当暴露于各个蒸气时，由图2可知，来自各聚合物的响应信号(来自MSS传感器通道的输出信号)反映出该聚合物与蒸气之间的化学、物理亲和性，且在强度和形状的方面是独特的。
对这样获得的数据集合(即，将各个响应信号的波形数字化而得到的数据的集合体)使用主成分分析(PCA)进行分析。首先，如图3所示地，从各个归一化的响应信号的衰减曲线中提取复数个参数作为特征量的集合。更具体而言，在将水蒸气、乙醇、庚烷和甲苯作为探测气体给予的情况下，从由P4MS、PCL、PS、PVF中的任一种包覆的各MSS可获得四列输出信号，但将这四列输出信号的组作为与所对应的受体材料有关的一个数据集合进行处理。对与四种受体材料相对应的四个数据集合进行主成分分析。将其结果示于图4。在图4中，使有关受体材料P4MS、PCL、PS和PVF的图示分别集中在相互不会重叠的狭窄区域。在这些区域附近标记有与其对应的受体材料的缩写，此外，还示出该受体材料的化学结构式。
由上述例子证明了：与以往相反地，能根据受体侧对气体(在此，为探测气体)的响应信号，通过图案识别(该实施例中为PCA)来鉴别受体材料，所述气体是为了进行分析而对MSS给予的。更具体而言，在上述实验1中对四种聚合物这样的已知材料进行识别，但是，该方法当然不限定于对已知材料的验证。即，通过浸渍于试样液体等的处理而将试样中的检体(测定对象成分)通过吸附等引入的MSS上的受体，已经变成与浸渍前的受体不同的材料，因此是未知的受体。根据本实验，从其他受体(浸渍于不同试样液体等，或即使试样液体相同浸渍等处理也不同，或未进行任何浸渍等处理的“原始”受体等)中识别出这样的未知受体，还能判定这些不同的受体是属于不同类别的受体。最终，对从试样液体中吸附到受体的物质进行识别、鉴别等。
＜实验2-识别培养基是水、无血清培养基、含血清培养基中的哪一个＞
在此，对浸渍于含10％胎牛血清(fetal bovine serum，FBS)的含胎牛血清培养基和无胎牛血清培养基(在这些中，作为培养基使用DMEM(高葡萄糖)(杜尔贝克改良伊格尔培养基(高葡萄糖)，Dulbecco's modified eagle medium(high glucose)))的MSS给予作为探测气体的水蒸气和乙醇，由此时的测定信号分别获得数据集合。另外，还获得了将相同的MSS浸渍于水后给予相同探测气体时的数据集合，以及，对仅涂布有受体而未浸渍于水也未浸渍于含血清或无血清培养基的MSS(以下，将该状态称作未浸渍)给予探测气体时的数据集合。获得这些数据集合的具体步骤与实验1相同。作为实际的实验步骤，准备两枚MSS芯片，对于各个含血清培养基和无血清培养基，首先在MSS上涂布受体，接着，在未进行任何浸渍(即，未浸渍)的情况下进行测定，此后，浸渍于水后进行测定，此后，将相同的MSS浸渍于培养基(一个MSS浸渍于含血清培养基，另一个MSS浸渍于无血清培养基)后进行测定。将对上述四种数据集合进行LDA的结果的图示示于图5。需要说明的是，该实验的目的是识别水和水溶液(包含具有两种血清的培养基的水溶液、和包含无血清培养基的水溶液)这三种。在此，使用两枚MSS芯片，这是因为：一旦浸渍于含血清/无血清培养基水溶液，就有可能不能充分地洗涤至这种培养基成分的影响不会残留在MSS芯片上的受体，因此，在之后使用同一MSS对另一种水溶液(无血清/含血清培养基水溶液)进行测定的情况下，存在获得不准确的结果的风险。另外，浸渍于水是因为：认为在这种情况下，通过测定后的洗涤，即使使用同一MSS进行下一个含血清或无血清培养基水溶液的测定，也能够不残留最初水浸渍的影响，另外，也不会残留溶解的固体成分等。
在图5中，有关含胎牛血清培养基、无胎牛血清培养基、水、无浸渍的图示结果分别处于明显分离的区域。因此，根据本发明，能够鉴别液体试样是含胎牛血清培养基、无胎牛血清培养基、水中的哪一种，或者能够判别是否对未浸渍于液体试样等而仅涂布有受体的MSS进行了测定，其作为比较对象或用于验证装置的正常操作(或由于误操作等)。
工业实用性
如上所述地，根据本发明，能够直接利用气体测定方法来实现液体试样分析中用于直接获得测定数据的后半部分的处理，该气体测定方法使用了以MSS为代表的化学传感器，该气体测定方法与液体测定相比具有许多优势，而且目前为止已经积累了诸多知识、数据等，因此可期待本发明对液体试样分析作出很大的贡献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2011/148774；
专利文献2：国际公开2018/079509。
非专利文献
非专利文献1：G.Yoshikawa,T.Akiyama,F.Loizeau,K.Shiba,S.Gautsch,T.Nakayama,P.Vettiger,N.Rooij and M.Aono.传感器(Sensors),2012,12,15873-15887.

Claims (13)

1.一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，其中，
所述受体层包含从由聚合物、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。
7.如权利要求1～6中任一项所述的液体试样分析方法，其中，
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。
8.如权利要求1～7中任一项所述的液体试样分析方法，其中，
对所述化学传感器交替地给予所述气体和吹扫用流体。
9.如权利要求1～8中任一项所述的液体试样分析方法，其中，
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。
10.如权利要求1～8中任一项所述的液体试样分析方法，其中，
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。
11.如权利要求10所述的液体试样分析方法，其中，
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。
12.如权利要求10所述的液体试样分析方法，其中，
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。
13.一种液体试样分析装置，其中，
所述液体试样分析装置进行权利要求1～12中任一项所述的液体试样分析方法，该液体试样分析装置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。
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