CN102946918A - 检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于定量地检测试样液体中预先规定的分子、尤其是中等大小的蛋白质分子的检测装置，包括用于发射测量辐射的光源、试样液体照射部分、用于采集从试样液体照射部分离开的检测辐射的光检测器以及位于光检测器之后用于分析检测器信号的分析级，其中如此设计光源，使得所述测量辐射具有激发待确定的分子的固有荧光的光谱区域，并且如此设计光检测器，使得所述检测辐射的至少一个光谱区域被采集，其中所述分子在所述至少一个光谱区域中发射固有荧光辐射。

Description

检测装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于定量地检测试样液体中预先规定的分子、尤其是中等大小的蛋白质分子的检测装置，包括用于发射测量辐射的光源、试样液体照射部分、用于采集从试样液体照射部分离开的检测辐射的光检测器以及位于光检测器之后用于分析检测器信号的分析级。本发明还涉及相应的检测方法并且最后还涉及该方法的应用和透析设备。
背景技术
通过透析治疗可以在从血液中去除新陈代谢的分解物时支持肾功能不全或丧失的人（或者动物）的身体，直到肾功能完全由透析设备替代。几年之前就熟知的愿望是按照其效果－即按照和时间相关的所达到的血液清洁的程度－来控制透析治疗，为了一方面保证这个复杂的且对于病人痛苦的治疗的足够效果以及另一方面避免不必要的治疗时间。已有模型方案被研发出来用于评估治疗中的治疗效果，并且也已找到了测量值，其实际值可以足够表示治疗效果并且其可以在治疗中被收集。
此外从透析设备中排出的、使用过的透析液中的尿素含量可以被测量并且用作治疗效果的指标。但这需要采样和实验室的技术评估，所以在治疗过程中几乎不可以“在线”使用。此外还研发了采用导电性传感器的监控方法，其采集由透析液中的尿素（或者其他决定性的分子）的水解所影响的、由酶导致的排出的透析液导电性的变化。但该方法中在传感器的校准和基础导电性（按情况不同）的补偿时会有实际问题出现。
因此在WO 99/62574中建议了一种应用了透析液光谱光度分析用于在透析治疗时确定透析液中的分解物含量的方法。在WO 2008/000433A1中同样建议了特别用于在液体中——也例如在透析液中——检测血液和生物标记物质的光谱检测器和具有类似相同用途的方法。相应的血液检测器在透析设备中特别用于在设备运行故障时（大致通过薄膜过滤器的薄膜破裂、接头混淆或者溶血导致）快速采集病人的重要状态。最后提到的文献同样也包括一系列的对应其他现有技术水平的引用来源。
发明内容
本发明的任务是，提供改良的所述类型的检测装置和检测方法，其可以高水平地进行特定的和可靠的工作并且可以有优势地用于监控且在可能的情况下控制透析治疗。
该任务在其装置方面通过具有权利要求1特征的检测装置解决并且在其方法方面通过具有权利要求10特征的方法解决。本发明有目的的构造和应用为从属权利要求的内容。
本发明的出发点为应用在待检验液体中常规含有的并且其含量需要确定的特定分子的固有荧光辐射以用于定量检测。本发明还包括下述想法，即，如此设计光源，使得测量辐射具有激发待确定的分子的固有荧光的光谱区域，并且如此设计光检测器，使得检测辐射的至少一个光谱区域被采集，其中所述分子在该至少一个光谱区域中发射固有荧光辐射。
以此可以实现检测分子混合物——特别是如Beta2-微球蛋白、白蛋白等中等大小分子混合物的可能性，所述分子吸收带严重重叠并且因此通过吸光度测量不能被足够特定地检测。采用额外的标记是多余的，所以实际的实施被简化并且连续的检测过程和以此带来的持续的（“在线“）对运行状态或者过程的监控是可行的，其中液体中所述分子的含量对于过程状态是显著的。
在一个有优势的构造中，光源是紫外辐射源，该紫外辐射源发射激发色氨酸固有荧光的测量辐射，特别是280nm的测量辐射，并且光检测器是发光二极管或光电倍增器，该发光二极管或光电倍增器在色氨酸固有荧光辐射被发射的光谱区域中、特别是高于340nm的光谱区域中是敏感的。尤其地，在光检测器前连接有窄带滤波器，所述窄带滤波器尤其限定了光谱区域中位于340nm和400nm间的部分区域作为检测区域。
为了采集固有荧光辐射和将其与（通过吸光效应被改变的）测量辐射分离，优选光检测器具有相对于光源的发射方向倾斜的光入射方向。
另一个构造中设定，用于采集关于试样液体照射部分的试样液体吸光作用的附加光检测器相对于光源这样地设置，使得所述附加光检测器的光入射方向和光源的发射方向一致。以此结合了吸光效应的光谱光度分析和固有荧光辐射的分析，其提供了额外的结论可能性并且在可能情况下使在待检验液体中精确地采集不同分子（如蛋白质分子，特别为新陈代谢的分解物）成为可能。
在另一个有优势的构造中，检测装置被设置成用于持续运行并且因此特别可以适用于在线监控透析治疗。
在建议的透析装置中，试样液体照射部分构造为测量皿的或者液体导管的部分，所述测量皿或者液体导管由从透析设备中导出的、作为试样液体的使用过的透析液流经。在该设备的构造中设有与检测装置的分析级相连的显示单元，用于显示检测结果或从中导出的数据，和/或设有存储装置，用于存储检测结果或从中导出的数据，和/或设有传输装置，用于传输检测结果或者从中导出的数据至外部处理单元。
在另一个有优势的构造中，检测装置的分析级和透析设备的控制装置的输入端这样地连接，使得能够根据检测装置的采集结果控制透析设备的运行。
建议的方法的有优势的构造以及其用于监控透析治疗的应用在很大程度上可以由上述的装置方面得出并且因此在这里不再次列举了。
附图说明
此外下面根据附图中的实施例说明本发明的优点和用途。其中：
图1示意性地示出了根据本发明的检测装置的实施形式，
图2示意性地示出了连接有根据本发明的检测装置的透析设备以及
图3A和图3B在使用中示出了本发明的功能原理。
具体实施方式
图1草绘了根据本发明的实施形式的检测装置1，其中紫外LED3（在其他地方也称为“光源“）发射出测量辐射5到试样液体9所处的试样液体照射部分7之上。通过半透的镜子11检测辐射的一部分5a被转向第一检测器13（后面被称为“光检测器“）用于提供参考通道。经过半透镜子11的测量辐射5作用在试样液体9中包含的特定分子上作为激发辐射以用于产生固有荧光辐射15。固有荧光辐射到达第二检测器17，其光线入射方向和检测装置5的传播方向相倾斜并且因此不采集通过试样液体照射部分的辐射。但在检测辐射传播方向上通过的辐射部分19会被第三检测器21采集。通过其可以实行检测辐射的吸光度测量。荧光以及吸光度信号的分析细节，特别是采用参考通道中获得的信号用于校准不会在这里被描述，因为其对于专业技术人员是熟知的。
图2以框图的形式示出了透析设备23，其中预设有根据本发明的用于监控和控制治疗的检测装置。通过连接软管25a、25b病人P的血液被导向透析室或者从透析室重新导回身体。透析设备29中的透析液31由多种成分（这里不进一步说明）制成，其被导向透析室27并且又从透析室中27作为使用过的透析液31’被排出。它在透析室27中通过其中预设的透析膜获取病人P身体中的分解物，因此包含了特定的蛋白质分子，其含量为透析治疗状态的标尺。
通过透析设备29的排出管31，使用过的透析液被导经测量室33并且在通过其后被抛弃。由辐射源35产生的（紫外－）测量辐射通过第一光纤线路37a到达测量室，同时检测辐射（固有荧光辐射）通过位于对置的测量室壁上、倾斜于第一光纤线路37a的耦合方向设置的第二光纤线路37b到达检测装置39。检测装置包括窄带滤波器39a。在一个变化的实施形式中测量辐射通过光学系统、即不通过光纤线路被耦入测量室，并且检测辐射以相同的方式从测量室耦出。
检测装置39在输出端和用于量化分析检测信号的分析级41相连。分析级41自身在输出端一侧和透析设备29的控制信号输入相连接，同时另一侧和用于检测结果或者由此在分析级41导出的数据的显示、存储或者传输至外部（中央）处理单元的显示单元43、存储单元45和传输装置47相连。
图3A和3B各示意性地示出了光谱图，用于说明本发明实施例在含有蛋白质的包含苯丙氨酸PHE，酪氨酸TYR和色氨酸TRP的试样液体中的功能方式。图3A示出了所述分子的激发波长，其中标明了有益的激发光谱区域EXCITATION，同时图3B示出了三种分子的固有荧光辐射的波长。这里为色氨酸分子标明了有益的检测区域EXCITATION。可以辨认出激发波长位于280nm左右，同时这里选出的检测光谱区域位于350nm及其上一点。色氨酸分子在这里有固有荧光的最大值，而同时苯丙氨酸和酪氨酸的固有荧光光谱在该光谱区域不具有值得提起的强度。相应的检测器或者滤波器设置可以实现高选择性的色氨酸的检测。
本发明的实施并不是局限于这里所描述的例子和给出的方面，而是在专业手段的框架下的很多应用中也是可行的。特别是其他光源或者检测实施形式是可行的，并且可以基于实际的需要检测的分子的激发和放射波长有意义地进行选择。

Claims (11)

1.一种用于定量地检测试样液体中预先规定的分子、尤其是中等大小的蛋白质分子的检测装置，包括用于发射测量辐射的光源、试样液体照射部分、用于采集从试样液体照射部分离开的检测辐射的光检测器以及位于光检测器之后用于分析检测器信号的分析级，其中如此设计光源，使得所述测量辐射具有激发待确定的分子的固有荧光的光谱区域，并且如此设计光检测器，使得所述检测辐射的至少一个光谱区域被采集，其中所述分子在所述至少一个光谱区域中发射固有荧光辐射。
2.如权利要求1所述的检测装置，其中光源是紫外辐射源，该紫外辐射源发射激发色氨酸固有荧光的测量辐射，特别是280nm的测量辐射，并且光检测器是发光二极管或光电倍增器，该发光二极管或光电倍增器在色氨酸固有荧光辐射被发射的光谱区域中、特别是高于340nm的光谱区域中是敏感的。
3.如权利要求1或2所述的检测装置，其中在光检测器前连接有窄带滤波器，所述窄带滤波器尤其限定了光谱区域中位于340nm和400nm间的部分区域作为检测区域。
4.如前述权利要求之一所述的检测装置，其中光检测器具有相对于光源的发射方向倾斜的光入射方向。
5.如前述权利要求之一所述的检测装置，其中用于采集关于试样液体照射部分的试样液体吸光作用的附加光检测器相对于光源这样地设置，使得所述附加光检测器的光入射方向和光源的发射方向一致。
6.如前述权利要求之一所述的检测装置，所述检测装置被设计用于持续运行。
7.一种具有如前述权利要求之一所述的检测装置的透析设备，其中试样液体照射部分构造为测量皿的或液体导管的部分，所述测量皿或液体导管由从透析设备中导出的、作为试样液体的使用过的透析液流经。
8.如权利要求7所述的透析设备，其中设有与检测装置的分析级相连的显示单元，用于显示检测结果或从检测结果中导出的数据，和/或设有存储装置，用于存储检测结果或从检测结果中导出的数据，和/或设有传输装置，用于传输检测结果或者从检测结果中导出的数据至外部处理单元。
9.如权利要求8或9所述的透析设备，其中检测装置的分析级和透析设备的控制装置的输入端这样地连接，使得能够根据检测装置的采集结果控制透析设备的运行。
10.一种用于定量地检测试样液体中预先规定的分子、尤其是中等大小的蛋白质分子的方法，其中光源用于发射测量辐射到试样液体照射部分、光检测器用于采集从试样液体照射部分离开的检测辐射以及位于光检测器之后的分析级用于分析检测器信号，其中如此设计光源，使得所述测量辐射具有激发待确定的分子的固有荧光的光谱区域，并且如此设计光检测器，使得所述检测辐射的至少一个光谱区域被采集，其中所述分子在所述至少一个光谱区域中发射固有荧光辐射。
11.一种如权利要求10所述的方法用于监控透析设备运行的应用，其中使用过的透析液作为试样液体流经试样液体照射部分。
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