DE2613617A1 - Verfahren zur analyse von urin oder aehnlichem und farbreaktions-testpapier zur ausuebung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur analyse von urin oder aehnlichem und farbreaktions-testpapier zur ausuebung des verfahrens

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Description

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN
DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.
K.K. Kyoto Daiichi Kagaku y-ky-11
Se/p
29.3.1976
Verfahren zur Analyse von Urin oder ähnlichem und Farbreaktions-Testpapier zur Ausübung des Verfahrens.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Prüfmethode zur Peststellung der Bestandteile flüssiger Proben, z.B. Urin oder ähnlichem.
Im allgemeinen wird die Urinprüfung unter Verwendung von Farbreaktions-Testpapieren ausgeführt. Zur Zeit ist diese die Färbreaktions-Testpapiere verwendende Prüfmethode sehr qualitativ. Genauer gesagt erbringt dieses Verfahren nur das Wissen darüber, ob der"fragliche Stoff Bestandteil des Urins ist oder nicht. Der Hauptgrund, warum die Farbreaktions-Testpapiere .am häufigsten neben anderen Analysemethoden benutzt werden, ist neben der Einfachheit der Durchführung in folgendem zu sehen. Die Aufgabe der Urinuntersuchung ist die Feststellung von solchen abnormalen Stoffen, wie Zucker, Eiweiß, usw., die im Urin gesunder Personen nicht enthalten sind. Klinisch wird diese Aufgabe fast vollständig durch Beurteilung der An- oder Abwesenheit solcher Stoffe erfüllt. Dieser Grund ist jedoch nicht völlig ausreichend für die Erklärung des gegenwärtigen Zustandes bei Farbreaktions-Testpapieren. Viele der Urinproben, die positiv oder so gut wie positiv als Ergebnis der Prüfung beurteilt wurden, erfordern eine weitere quantitative Untersuchung. Deshalb werden diese Proben nocheinmal mittels quantitativer Analysemethoden, z.B. durch kolorimetrische Analyse, untersucht. Aus diesem Grunde ist es eine wohlbekannte Tatsache, daß sich Klinikärzte nicht allein mit dem Ergebnis der Prüfung aufgrund von Farbreaktions-Testpapieren zufriedengeben.
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D-7O7 SCHWÄBISCH GMÜND GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÖNCHEN 70
Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37 369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 89
H. SCHROETER Telegramme: Schroepat Schwabisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN Telegnmroe: Schroep*t
Bodugasse 49 Telex: 7248 868 pagd d Postscheckkonto München 1679 41-804 Lipowskyitrifle 10 Telex: 5 212 248 ptwe d
ORIGINAL INSPECTED
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Außerdem bezweifeln viele Spezialisten die Eignung des Farbreaktions-Testpapieres zur Beurteilung der An- oder Abwesenheit von nicht normalen Stoffen. Es ist schwer zu sagen, ob diese Eignung voll verläßlich gegeben ist, wie durch folgendes Beispiel ersichtlich. Es ist wohlbekannt, daß eine beträchtliche Verfärbung des Urins selbst aufgrund von darin enthaltenen Vitaminverbindunger oder Bilirubin zu einem Fehler bei der Messung führt. Aufgrund solcher Verfärbung des Urins selbst, die auf die obengenannten oder andere verschiedene Ursachen zurückgeführt werden kann, geschieht es manchmal, daß die die Prüfung ausführende Person eine schwache Färbung des Farbreaktionstestpapieres übersieht oder glaubt, eine Farbreaktion eines Testpapieres entdeckt zu haben, das in Wirklichkeit überhaupt keine solche Farbreaktion erfahren hat. Deshalb kann mit herkömmlichen Farbreaktions-Testpapieren die die Prüfung ausführende Person nicht immer die An- oder Abwesenheit abnormaler Stoffe richtig beurteilen. Die Möglichkeit einer Fehlbeurteilung ist außerdem nicht gering. Eine solche Fehlbeurteilung aufgrund der Überlagerung der Färbung des Urins selbst und der Farbreaktion ist ein schwerer technischer Nachteil, der bei der Farbreaktions-Testpapier-Methode für unausweichlich gehalten wird.
Zur Ausführung genauer Messungen benutzt man anstelle der Beobachtung mit bloßem Auge die spektrale Reflexionsmessung unter Verwendung ausgezeichneter optischer Instrumente. Bei diesem Verfahren ist es hingegen schwierig, die volle Leistung der optischen Instrumente auszunutzen, da das spektrale Reflexionsvermögen des Farbreaktionstestpapiers als Ergebnis der Überlagerung der Farbreaktion aufgrund der Reaktion des Reagens mit abnormalen Stoffen und der Verfärbung aufgrund farbiger Bestandteile des Urins selbst ermittelt wird.
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,Vorliegende Erfindung schafft nun die Möglichkeit zur Ausschaltung der obengenannten technischen Nachteile bei der Ausführung der genauen Farbreaktions-Meßtechnik unter Benutzung von Instrumenten zur Messung des spektralen Reflexionsvermögens und trägt hierzu vorteilhafte technische Ideen bei. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Parbreaktions-Testpapier-Methode zu einem Analyseverfahren zu machen, das den Prüfer in die Lage versetzt, nicht nur mit Sicherheit die An- oder Abwesenheit abnormaler Stoffe festzustellen, sondern auch quantitative Meßwerte zu erhalten.
In der nachfolgenden Beschreibung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines Teststäbchens,
Fig. 2 ein schematisehes Blockdiagramm einer Einrichtung zum Messen des spektralen Reflexionsvermögens von Farbreaktions -Testpapier-Stücken,
Fig. 3 eine graphische Darstellung des spektralen Reflexions-Vermögens von Farbreaktions-Testpapier-Stücken,
Fig. 4 eine graphische Darstellung des relativen Reflexionsvermögens des Farbreaktions-Testpapier-Stückes beim Gebrauch des Reflexionskompensations-Stückes gemäß : einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer abgeänderten Ausführung eines Farbreaktions-Testpapier-Stäbchens.
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In Pig. 1 ist die Gestalt eines Farbreaktions-Testpapieres gernäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Ausbildung beschränkt. Ein Farbreaktions-Testpapier-Stück 1 reagiert z.B. mit Zucker, Eiweiß usw. im Urin und zeigt eine Färbung, deren Intensität der Konzentration eines solchen Stoffes entspricht. Dieses Farbreaktions-Testpapier-Stück 1 wird im allgemeinen durch Imprägnierung eines weißen Filterpapierstückes mit einem Reagens hergestellt, das eine Verfärbung als Ergebnis einer selektiven Reaktion mit Zucker usw. zeigt, und zwar durch Imprägnierung mit konstanter Dichte. Ein Reflexionskompensations-Stück 2 besteht aus Filterpapier de? gleichen Materials, wie es auch für das Farbreaktions-Testpapier-Stück 1 verwendet ist, und hat die gleiche Form wie das Farbreaktions-Testpapier-Stück 1. Das Farbreaktions-Testpapier-Stück 1 und das Reflexions-Kompensations-Stück 2 sind an einem Stäbchen J aus Plastik oder dergleichen befestigt. Die prüfende Person hält das Stäbchen 3 mit ihren Fingern und taucht das Farbreaktions-Testpapier-Stück 1 und das Reflexionskompensations-Stück 2 in die Urinprobe. Die Funktion des Reflexionskompensations-Stückes 2 wird später im einzelnen beschrieben.
Fig.2 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer Einrichtung zur Messung des spektralen ReflexionsVermögens von Farbreaktions-Testpapieren usw. In Fig.2 sind eine Lichtquelle 4, ein Kollimatorlinse 5 und eine Kondensorlinse 6 gezeigt. Ein Filter 7 läßt nur Licht einer vorbestimmten Wellenlänge aus dem durch die Lichtquelle 4 ausgesandten weißen Licht durchgehen. Das Licht, dessen Wellenlänge durch den Filter 7 ausgewählt ist, wird durch die Kondensorlinse 6 gebündelt, fällt nahezu senkrecht auf die Oberflächen des Farbreaktions-Testpapier-Stückes und des Reflexionskompensations-Stückes 2 und wird dann zurückreflektiert. Ein Fotodetektor 8 empfängt einen Teil des von der
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Probenoberfläche in den Raumwinkel 27&sr zurückgeworfenen Lichtes und setzt ihn in ein elektrisches Signal um.Während dieses Beispie] eine vereinfachte Ausbildung darstellt, die nur einen Teil des reflektierten Lichtes erhält, ist*es vorzuziehen, die Möglichkeit wahrzunehmen, ein optisches System nach der Art einer Integrationskugel vorzusehen, um einen großen Teil des nach allen Richtungen reflektierten Lichtes auf den Fotodetektor 8 gelangen zu lassen. In Fig. 2 sind ferner ein Eingangsverstärker 9 , ein Empfindlichkeits-Einstellschaltkreis 10 , ein Empfindlichkeits-Einstellknopf 11 und ein Amperemeter 12 mit einer von 0 % - 100 % reichenden Reflexionsskala gezeigt.
Dies ist der Aufbau des grundlegenden Ausführungsbeispieles der Erfindung. Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles ist wie folgt.
Das Farbreaktions-Testpapierstück 1 reagiert selektiv mit einem der abnormalen Stoffe in der Urinprobe und zeigt eine Färbung, deren Intensität der Konzentration des abnormalen Stoffes entspricht. Ein diese Färbung beobachtender Prüfer kann die An- oder Abwesenheit des abnormalen Stoffes erfahren. Dagegen ist es schwer, die Konzentration des enthaltenen abnormalen Stoffes kennen zu lernen. Die Schwierigkeit wird fast bis zur Unmöglichkeit gesteigert, das Ausmaß der Färbung durch eine Beobachtung mit bloßem Auge zu bestimmen, wenn die Urinprobe selbst stark gefärbt ist. Der Grund hierfür wird in Zusammenhang mit der Erläuterung der spektralen Reflexionskurve gemäß Fig.3 beschrieben.
An der Abszissenachse der graphischen Darstellung der Fig. werden die gemessenen Wellenlängen aufgetragen, während an
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der Ordinatenachse zu jeder gemessenen Wellenlänge das relative Reflexionsvermögen in Prozent von einem Reflexionsstandard aufgetragen ist, der einem mit reinem Wasser behandelten Farbreaktions-=Testpapierstück 1 entspricht. Die Kurve A gibt das Reflexionsvermögen des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 an, wenn es mit einem abnormalen Stoff gewisser Konzentration in einer Urinprobe ohne jede Eigenfärbung reagiert hat. Die Kurve B gibt das Reflexionsvermögen des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 an, wenn es mit einer Urinprobe behandelt wurde, die keine abnormalen Stoffe enthält, jedoch selbst mit einer gewissen Intensität gefärbt ist. Während der Verlauf der Kurve B mit der Natur und dem Ausmaß der Färbung schwankt, überlappt in vielen Fällen die Kurve B teilweise die Kurve A. Dementsprechend wird mit einer Urinprobe, die einen abnormalen Stoff enthält und zusätzlich gefärbt ist, ein Verlauf des Reflexionsvermögens des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 als Ergebnis der Kombination der Kurven A und B erhalten, wie dies durch die Kurve C angedeutet ist. Deshalb sieht der Beobachter das durch die Kurve C angedeutete, insgesamt reflektierte Spektrum,so daß er das Ergebnis der Beobachtung des Ausmaßes der Verfärbung mit unbewaffnetem Auge nicht auf einen Normalwert zurückführen kann.
Das obengenannte Problem wird durch vorliegende Erfindung wie folgt gelöst.
Die die Prüfung ausführende Person hält das Stäbchen 3 taucht das Farbreaktions-Testpapierstück 1 und das Reflexions Kompensationsstück 2 in die Urinprobe so ein, daß diese auf beide Stücke in gleicher Weise einwirkt. Darauf wird die Messung mit dem Farbreaktions-Testpapierstück 1 durchgeführt urü das Reflexions -Kompensationsstück 2 b'e± der Meßanordnung
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für die spektrale Reflexion zur Anwendung gebracht. Dabei wird zunächst das Reflexions-Kompensationsstück 2 in die vorbestimmte Meßlage gebracht, so daß das reflektierte Licht auf den Fotodetektor 8 fällt. Darauf wird der Empfindlichkeits-Einstellknopf 11 geeignet betätigt, so daß das Amperemeter 12 den Wert 100 % anzeigt. Nach dieser Einstellung wird das Farbreaktions-Testpapierstück 1 in die gleiche Meßlage gebracht. Daraufhin zeigt das Amperemeter 12 das Reflexionsvermögen des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 an. Es ist klar , daß diese Reflexion ein Verhältniswert zu der des Reflexions-Kompensationsstückes 2, die 100 % entspricht, ist und daß dementsprechend dieser Wert sich nur auf die Farbreaktion des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 bezieht. Auf diese Weise kann das Reflexions-Kompensationsstück 2 die gleiche Funktion erfüllen wie die Nullprobe bei der kolorimetrlschen Analyse.
Fig. 4 zeigt das Ergebnis eines Versuchs, der erkennen läßt, daß die obengenannte Arbeitsweise tatsächlich ausführbar 1st. Bei diesem Versuch wurde eine Reihe von Scheinproben angewandt, die aus ungefärbtem Urin mit darin enthaltenem abnormalen Stoff bestanden, wobei Farbstoff in verschiedenen Konzentrationen zugegeben wurde . Es wurde die Meßwellenlänge angewandt, die die Farbreaktion am intensivsten zeigt. An der Abszissenachse der graphischen Darstellung der Fig. 4 ist das relative Reflexionsvermögen des Reflexions-Kompensationsstückes 2 nach Anwendung der verschiedenen Scheinproben aufgetragen, wobei der Wert 100 # einem mit reinem Wasser behandelten Reflex!ons-Kompensationsstück 2 entspricht. An der Ordinatenachse ist das relative Reflexionsvermögen des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 aufgetragen, das in der obengenannten Art unter jeweiliger Bezugnahme auf die betreffende Scheinprobe gemessen wurde. Wie klar aus Fig. 4 zu ersehen ist, ändert sich das relative Reflexionsvermögen des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 selbst dann kaum,
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wenn das Reflexionsvermögen des Reflexions-Kompensationsstückes J um nahezu j50 % aufgrund der Färbung der Urinprobe abnimmt. Auf diese Weise ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, eine genaue Messung von abnormalen Stoffen unabhängig von der Färbung der Urinproben durchzuführen. Die Konzentration der abnormalen Stoffe kann erhalten werden, wenn vorher die Beziehung zwischen dem Stpffstandard bekannter Konzentration und dem relativen Reflexionsvermögen erhalten wurde. Es kann überhaupt keine fälschliche Annahme der Anwesenheit eines abnormalen Stoffes vorkommen, wenn kein solcher die Farbreaktion veranlassender abnormaler Stoff im Urin existiert.
Soviel zur Arbeits- und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispieles der Erfindung. Im folgenden werden andere, abgewandelte Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung beschrieben.
Im obengenannten Beispiel der Erfindung war das Reflexions-Kompensationstück 2 aus Filterpapier, das auch als Material für das Farbreaktions-Testpapierstück 1 verwendet ist. Es kann aber auch irgend ein anderes Material , z.B. Gewebe, pastenförmiger fester Stoff, usw. sein. Erforderlich ist, daß solche Materialien wasserabsorbierende und Farb-Eigenschaften haben, die ähnlich denen des Farbreaktions-Testpapierstückes 1 sind. Das Ergebnis wäre vollkommen, wenn ein Material von völlig den gleichen Eigenschaften Verwendung finden sollte. Deshalb ist bei dem obengenannten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Reflexions-Kompensations-Papierstück 2 aus dem gleichen Material gemacht wie das Farbreaktions-Testpapier-Stück 1. Als ideal vorzuziehen wäre ein Material, das mit verschiedenen imprägnierenden Stoffen des Farbreaktions-Testpapier-Stüekes 1 imprägniert ist und nur der Farbreaktion ermangelt, jedoch alle
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anderen Eigenschaften des Farbreaktions-Testpapier-Stückes 1 aufweist.
Es ist ohne weiteres möglich, abgewandelte Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung vorzusehen , um den Benutzer in die Lage zu versetzen, Prüfungen auf eine Vielzahl von abnormalen Stoffen auszuführen. In dieser Hinsicht ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt. Fig. 5 zeigt ein solches abgewandeltes Beispiel. Es sind dort mehrere Farbreaktions-Testpapier-Stücke 1, I1, I1', ... für z.B. Zucker, Eiweiß, Bilirubin usw. , sowie ein Reflexions-Kompensations-Stück 2 vorgesehen. Die Arbeitsweise mit dem Farbreaktions-Testpapier der Fig. 5 ist die gleiche wie mit dem der Fig. 1, mit der Ausnahme, daß das erstere den zusätzlichen Vorteil hat, daß damit eine Mehrzahl von unterschiedlichen Prüfungen zur gleichen Zeit ausgeführt werden kann.
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Claims (1)

  1. - 10 - y-ky-ll
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Analyse von Proben, z.B. Urin, auf darin enthaltene Stoffe durch Peststellung der Farbreaktion von mit der Probe benetzten Farbreaktions-Testpapierstücken, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Reflexions-Kompensationsstückf2^, das , ausgenommen die dem Stoffnachweis dienende Farbreaktion, im wesentlichen die gleichen Benetzungs- und optischen Eigenschaften hat wie das Farbreaktions-Testpapierstück (I)An gleicher Weise wie letzteres mit der Probe benetzt und darauf im Licht einer oder mehrerer Wellenlängen das Reflexionsvermögen des Farbreaktion-Testpier-Stückes (1), bezogen auf das Reflexionsvermögen des Reflexions-Kompensationsstückes (2), mißt.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reflexions-Kompensationsstück (2) und mehrere Farbreaktions-Testpapierstücke (1, 1', l!t) der Reihe nach unter ein Gerät zur objektiven Bestimmung des spektralen Reflexionsvermögens gebracht werden.
    Farbreaktions-Testpapier zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Ende eines Stäbchens 3 aus Kunststoff oder anderem gegen die Probe resistentem Material sowohl ein an sich bekanntes Farbreaktions-Testpapierstück (1), als auch ein Reflexions-Kompensations stück (2) angebracht sind, wobei das letztere, ausgenommen die dem Stoff nachweis. dienende Farbreaktion, im wesentlichen die gleiche Benetzungsund optischen Eigenschaften hat, wie das Farbreaktions-Testpapierstück (1).
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    Farbreaktions-Testpapier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexions-Kompensationsstück (2) aus dem gleichen Grundmaterial wie das Farbreaktions-Testpapierstück (1), z.B. aus dem gleichen Filterpapier , besteht und lediglich das im Farbreaktions-Testpapierstück (1) enthaltene St off nachweis-Agens nicht enth'ält.
    Farbreaktions-Testpapier nach einem der Ansprüche 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß an einem Stäbchen (3) ein Reflexions-Kompensationsstück (2) und eine Mehrzahl von unterschiedliche Stoffnachweis-Agentien enthaltende Farbreaktion-Testpapierstücke (1, 1', I11) angebracht sind.
    60984 2/0 9 3
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