DE60020453T2

DE60020453T2 - Polarimetrieverfahren sowie dessen Verwendung für die Harnanalyse

Info

Publication number: DE60020453T2
Application number: DE60020453T
Authority: DE
Inventors: Tatsurou Kyotanabe-shi Kawamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: DE60020453D1; EP1065497A3; EP1065497B1; EP1065497A2; US6620622B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polarimetrieverfahren zur Verwendung bei der Identifikation, Reinheitsuntersuchung, Konzentrationsbestimmung und dergleichen eines gelösten Stoffes in einer flüssigen Probe und ein Hamuntersuchungsverfahren, bei dem dieses genutzt wird.
Ein Polarimeter wird als Saccharimeter, das von dem Typ ist, bei dem eine optische Drehung detektiert wird, zur Detektion der Konzentrationen von Fruktose, Fruktoseglukose und dergleichen eingesetzt, welche in einer wässrigen Lösung enthalten sind. Es kann insbesondere auch die Konzentrationen von optisch aktiven Substanzen, wie Glukose und Protein, in einem Harn bestimmen. Deshalb wird erwartet, dass es als Harnstoffuntersuchungsvorrichtung weite Verwendung findet, welche keine Verbrauchsmaterialien, wie Indikatorpapiere, benötigt.
6 zeigt einen konzeptionellen Aufbau eines Beispiels eines herkömmlichen Polarimeters. Das Polarimeter dient zur Bestimmung der Größe einer spontanen optischen Drehkraft, d. h. eines Drehwinkels, der einer spontanen optischen Drehkraft einer spontan optisch aktiven Substanz in einer zu untersuchenden Probe zugemessen wird. Konkret wird der Winkel einer spontanen optischen Drehung auf Grundlage eines Winkels einer Magnetfelddrehung (kompensierter Wert) durch einen optischen Faraday-Effekt bestimmt, wenn die spontane optische Drehung, die der spontan optisch aktiven Substanz zugemessen wird, durch die Magnetfelddrehung ausgelöscht (kompensiert) wird.
Ein Halbleiterlasermodul 21, das mit einer Natriumlampe, einem Bandpassfilter, einer Linse, einer Blende und dergleichen ausgestattet ist, projiziert ein im Wesentlichen paralleles Licht, das aus Natrium-D-Strahlung besteht, die eine Wellenlänge von 589 nm hat. Ein Polarisator 23 lässt von dem von dem Halbleiterlaser modul 21 projizierten Licht nur eine Komponente durch, die eine spezifische Schwingungsebene hat. Eine Probenzelle 25 zur Halterung einer zu messenden Probe hat ein Paar einander gegenüberliegender transparenter Transmissionsflächen und ist so angeordnet, dass das von dem Halbleiterlasermodul 21 projizierte Licht durch deren Inneres laufen kann. Ein Analysator 26 lässt von dem durch die Probe 25 geleiteten Licht nur eine Komponente hindurch, die eine weitere spezifische Schwingungsebene hat. Der Relativwinkel Θ, der zwischen der Transmissionsachse des Polarisators 23 und der Transmissionsachse des Analysators 26 gebildet ist, ist auf π/2 eingestellt. Ein Fotosensor 27 detektiert von dem von dem Halbleiterlasermodul 21 projizierten Licht die Komponente, die durch den Analysator 26 läuft. Eine Faraday-Zelle 24 moduliert und steuert die Schwingungsebene des von dem Halbleitertasermodul 21 projizierten Lichts auf Grundlage eines Modulationssignals, das von einem Signalgenerator 30 ausgegeben wird, und eines Steuersignals, das von einem Computer 22 ausgegeben wird. Die Faraday-Zelle 24 wird durch einen Faradayzellentreiber 29 angetrieben. Ein Lock-in-Verstärker 28 führt eine phasensensitive Messung an dem Ausgangssignal des Fotosensors 27 unter Verwendung des von dem Signalgenerator 30 ausgegebenen Modulationssignals als Referenzsignal durch. Der Computer 22 berechnet den Drehwinkel, der der zu messenden Probe zuzumessen ist, die in der Probenzelle 25 angeordnet ist, auf Grundlage des Steuersignals und des Ausgangssignals des Lock-in-Verstärkers 28.
Wie oben beschrieben, wird es durch Abtasten des Winkels der Schwingungsebene mittels der Faradayzelle möglich, eine Vereinfachung und Kompaktheit im Vergleich zu Vorrichtungen zu erreichen, die andere Einrichtungen zur Modulation der Schwingungsebene nutzen.
Nachfolgend wird das Prinzip des herkömmlichen Polarimeters beschrieben.
Die Faraday-Zelle 24 moduliert die Schwingungsebene des von dem Halbleiterlasermodul 21 projizierten und durch den Polarisator 23 geleiteten Lichtes mit einer Amplitude "δ" und einer Winkelfrequenz "ω". In diesem Schritt wird die Intensität "I" des Lichtes, das den Fotosensor 27 erreicht hat, durch folgende Gleichung (1) wiedergegeben: I = T × I0 × {cos[Θ – α + β + δ × sin(ω × t)]}2 (1)wobei T: Transmittanz der Probe,
I₀: Intensität des auf die Probe treffenden Lichtes,
Θ: Relativwinkel, der zwischen der Transmissionsachse des Polarisators 23 und der Transmissionsachse des Analysators 26 gebildet ist,
α: Drehwinkel, der der Probe zugemessen wird,
β: Drehwinkel des Lichtes infolge der Faraday-Zelle 24, und
t: Zeit.
Es sei angemerkt, dass der Transmittanzverlust und der Referenzverlust der Probenzelle 25 und des Analysators 26 jeweils nicht berücksichtigt sind.
Da der Relativwinkel Θ zwischen der Transmissionsachse des Polarisators 23 und der Transmissionsachse des Analysators 26 π/2 ist, wird folgende Gleichung (2) durch die Gleichung (1) vorgegeben. I = T × I0 × {sin[β – α + δ × sin{ω × t)]}2 (2)
Im Fall von β – α = 0, in anderen Worten, wenn angenommen wird, dass der der Probe zugemessene Drehwinkel durch den Drehwinkel infolge der Faradayzelle 24 ausgelöscht (kompensiert) wird, wird die Gleichung (2) in Form der folgenden Gleichung (3) ausgedrückt: I = (1/2) × T × I0 × {1 – cos[2 × δ × sin(ω × t)]} = (1/2) × T × I0 × {1 – [J0(2 × δ) + 2 × J2(2 × δ) × cos(2 × ω × t) + ...]} (3) wobei J_n(X) eine Bessel-Funktion n-ten Grades ist.
Die Gleichung (3) gibt an, dass die Intensität "I" des von dem Fotosensor 27 detektierten Lichtes nicht die Frequenzkomponente ω des Modulationssignals allein enthält.
Wenn angenommen wird, dass der der Probe zugemessene Drehwinkel und die Amplitude der Modulation klein sind, d. h. |β – α| « 1 und δ « 1, wird die Gleichung (3) durch folgende Gleichung (4) angenähert: I = T × I0 × (β – α + δ × sin(ω × t))2 = T × I0 × {(β – α)2(β – α) × δ × sin(ω × t) + [δ × sin (ω × t)] P2} = T × I0 × {(β – α)2 + 2(β – α) × δ × sin(ω × t) [δ2/2 × {[1 – cos (2 × ω × t)]}] (4)
Dies gibt an, dass das Ausgangssignal "I" des Fotosensors 27 Komponenten mit Winkelfrequenzen von 0 (DC), "ω" bzw. "2 × ω" enthält. Durch die phasensensitive Detektion des Wertes "I" unter Verwendung des Modulationssignals als Referenzsignal in dem Lock-in-Verstärker 28 ist es möglich, die Komponente der Winkelfrequenz "ω", d.h. das Signal "S" zu erfassen, das durch folgende Gleichung (5) wiedergegeben wird: S = T × I0 × 2 × (β – α) × δ (5)
Das Signal "S" ist nur 0, wenn β = α. Dieser Punkt ist der Extinktionspunkt. Bei dem Vorgang der Drehung der Lichtschwingungsebene durch die Faraday-Zelle 24, in anderen Worten durch Abtasten von "β", korrespondiert der Wert von "β", wenn "S" Null wird, mit dem Drehwinkel "α". Das Gleiche gilt auch für den Fall, wenn dieser Prozess auf Grundlage der Gleichung (3) betrachtet wird. Bei der phasensensitiven Detektion des Wertes "I" wird nämlich das Ausgangssignal "I" des Fotosensors 27 Null, wenn β = α.
Wie oben beschrieben, wird es durch Modulation des Winkels der Lichtschwingungsebene möglich, nur das Signal "S" der modulierten Frequenzkomponente selektiv zu erfassen, wobei das Signal von Rauschen, das einer Intensität der Lichtquelle zugemessen wird, einer Fluktuation der Energiequelle, einer Strahlung und dergleichen zugemessen sind, separiert wird, wodurch ein Signal mit einem großen S/N-Verhältnis abgeleitet wird. Daher kann der Exzinktionspunkt unter Verwendung dieses Wertes des Signals "S" genau bestimmt werden, und folglich kann der Winkel "α" der Drehung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Jedoch ist es bei der oben beschriebenen Polarimetrie erforderlich, das Ausgangssignal des Lock-in-Vestärkers 28 zu ermitteln, während sich β mit einer geringen Winkelgeschwindigkeit ändert, so dass das Signal "S" Null wird. Aus diesem Grunde ist eine große Anzahl an Messpunkten erforderlich und ist auch, selbst durch Automatisierung, eine längerer Zeitdauer erforderlich. Wenn des Weiteren die Rückkopplungssteuerung auf Grundlage des gemessenen Wertes bei jedem Messpunkt durchgeführt wird, verursacht das Vorliegen von Blasen, Teilchen und dergleichen in dem optischen Pfad des durch das Innere der Probenzelle 25 geführten Lichtes Fluktuationen des gemessenen Wertes. Daher kann kein angemessener Zyklus aufgebaut werden, und folglich ist eine noch längere Messdauer erforderlich.
Wie sich aus der obigen Gleichung (5) ergibt, ist die Beziehung zwischen der Intensität der Komponente mit einer Winkelfrequenz von ω und dem Relativwinkel, der zwischen der Transmissionsachse des Polarisators und der Transmissionsachse des Analysators gebildet ist, in der Nähe des Auslöschungspunktes durch eine lineare Funktion ausgedrückt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Polarimetrieverfahren und ein Hamuntersuchungsverfahren bereitzustellen, welche die oben genannten üblichen Probleme lösen und die Einflüsse eliminieren, die durch Rauschen infolge von Blasen, Teilchen und dergleichen zur Geltung kommen, und die eine stabile und hochgenaue Messung in kurzer Zeit ermöglichen.
Diese Aufgabe ist durch die Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 6 gelöst.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 6 geben ein Kriterium, ob die Messung, die gemäß der Theorie Messpunkte auf einer geraden Linie erfordert, zuverlässig ist oder nicht. Die Merkmale a, b und c von Anspruch 1 und die Merkmale a bis c in Anspruch 6 sind bereits aus der EP-A-0 805 352 und im Fall von Anspruch 6 teilweise aus der US-A-3 312 141 bekannt.
In "Press W.H., Tolkolsky S.A., Petterling W.T., Flannery B.P.: "Numerical Result in C", 1982, Cambridge University Press" sind verschiedene mathematische Verfahren zur Behandlung von Messfehlern offenbart. Diese Verfahren umfassen die Rekonstruktion einer theoretischen geraden Linie durch Verwendung einer linearen Regressionsformel. Eines der Verfahren zu diesem Zweck ist das Verfahren der kleinsten Quadrate, das jedoch in dem Fall, in dem Ausreißer von Bedeutung sind, als überhaupt nicht geeignet angesehen wird. Für den Fall, in dem Ausreißer von Bedeutung sind, deren Einfluss abgeschätzt werden kann, wird die sogenannte "Robust Estimation" herangezogen, die jedoch wieder nur eine Rekonstruktion einer bereits theoretischen Linie bedeutet.
Im Gegensatz zu diesem Ansatz weicht die Erfindung von der Idee der Rekonstruktion einer theoretischen Linie in dem Fall ab, bei dem Ausreißer von Bedeutung sind, die die Erfindung behandelt. Statt dessen gibt die Erfindung ein Kriterium an, ob eine durchgeführte Messung durch Ausreißer, die durch kleine Teilchen, Blasen, usw. begründet sind, beeinflusst ist oder nicht. Für diesen abweichenden Zweck wird die Nutzung des Verfahrens der kleinsten Quadrate oder an derer einfacher Verfahren (siehe beispielsweise Anspruch 10) in Kombination mit einem zugeordneten Grenzwert möglich.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN FIGUREN DER ZEICHNUNG
1 zeigt ein Blockschaubild, in dem der Aufbau eines Polarimeters dargestellt ist, das bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 zeigt ein charakteristisches Diagramm, in dem die Beziehung zwischen einem Steuersignal, das an der Faraday-Zelle anzulegen ist, und bei der Ausführungsform erhalten wird, und der Intensität eines Signals "S", das von einem Lock-in-Verstärker ausgegeben wird, dargestellt ist.
3 zeigt ein Blockschaubild, in dem der Aufbau des Polarimeters dargestellt ist, das bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
4 zeigt ein charakteristisches Diagramm, in dem die Beziehung zwischen einem Steuersignal, das in die bei der Ausführungsform vorliegende Solenoid-Spule eingeleitet wird, und der Intensität eines Signals "S", das von einem Lock-in-Verstärker ausgegeben wird, dargestellt ist.
5 zeigt ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Steuersignal, das in die bei einer weiteren Ausführungsform vorliegende Solenoid-Spule einzuleiten ist, und der Intensität eines Signals "S", das von dem Lock-in-Verstärker ausgegeben wird, dargestellt ist.
6 zeigt ein Blockschaubild, in dem der Aufbau eines herkömmlichen Polarimeters dargestellt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein erstes Polarimetrieverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist ein Polarimetrieverfahren, bei dem Licht auf eine zu messende Probe gerichtet wird, die eine spontan optisch aktive Substanz enthält, und bei dem die optische Drehung infolge der spontan optisch aktiven Substanz gemessen wird, wenn das Licht durch die Probe läuft, umfassend die Schritte:

(a) Richten von polarisiertem Licht, das eine bekannte Schwingungsebene aufweist, auf die Probe, wobei die Schwingungsebene durch ein Modulationssignal mit einer Winkelfrequenz ω Mikroschwingungen unterzogen wird;
(b) Ermitteln einer Komponente mit einer spezifischen Schwingungsebene aus dem durch die Probe geführten polarisierten Licht mittels eines Fotosensors;
(c) Extrahieren einer Komponente mit einer Winkelfrequenz ω, ausgedrückt in Form der Gleichung (5), aus einem Ausgangssignal des Fotosensors durch phasenempfindliche Detektion unter Verwendung des Modulationssignals als Referenzsignal; und
(d) Berechnen eines der Probe zugeordneten Drehwinkels auf Grundlage von drei oder mehr Gruppen von Daten, die einen Relativwinkel umfassen, der zwischen der Schwingungsebene des auf die Probe treffenden Lichtes und der Schwingungsebene des mittels des Fotosensors zu messenden Lichtes gebildet ist, und einer Intensität der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω, die bei dem Relativwinkel gewonnen wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird aus den Daten, die den Relativwinkel, der zwischen der Schwingungsebene des auf die Probe treffenden Lichtes und der Schwingungsebene des mittels des Fotosensors detektierten Lichtes gebildet ist, und die Intensität der Komponente umfassen, deren bei der Detektion detektierte Winkelfrequenz ω ist, eine lineare Regressionsformel, die die Beziehung zwischen diesen wiedergibt, gebildet. Dann wird der der Probe zugemessene Drehwinkel unter Verwendung einer solchen linearen Regressionsformel berechnet.
Selbstverständlich muss der Relativwinkel nicht direkt genutzt werden. Wenn die Schwingungsebene des auf die Probe treffenden Lichtes durch den optischen Faraday-Effekt gedreht wird, d.h. durch Magnetorotation, kann der Betrag des magnetischen Feldes zur Ermittlung des Relativwinkels oder der Betrag des Stroms zum Erzeugen des magnetischen Feldes ebenso an Stelle des Relativwinkels genutzt werden. Wenn der Betrag des magnetischen Feldes oder der Betrag des Stroms, bei dem der Extinktionspunkt liegt, gefunden wird, ist es möglich, den der Probe zugemessenen Drehwinkel unter Verwendung einer bekannten Formel auf einfache Weise zu berechnen.
Des Weiteren kann der Relativwinkel, der zwischen der Schwingungsebene des auf die Probe treffenden Lichtes und der Schwingungsebene des mittels des Fotosensors detektierten Lichtes gebildet ist, durch Drehung einer der Schwingungsebenen variiert werden. Beispielsweise kann die Schwingungsebene des einfallenden Lichtes kontinuierlich gedreht werden. Alternativ kann, da bei der vorliegenden Erfindung eine kontinuierliche Messung nicht erforderlich ist, die Schwingungsebene des einfallenden Lichtes auch diskret variiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Auslegung einer einzusetzenden Schaltung vereinfacht werden, da kein Bedarf für eine kontinuierliche Variation von "β" besteht, was in der betreffenden Formel dargestellt ist. Des Weiteren ist es möglich, einen weiten Konzentrationsbereich der Probe vorab zu bestimmen, da kein Bedarf zur direkten Bestimmung des Extinktionspunktes besteht.
Des Weiteren kann die oben beschriebene, vorliegende Erfindung auch bei dem Messverfahren angewendet werden, bei dem der Drehwinkel auf Grundlage des Betrages der Magnetorotation infolge des optischen Faraday-Effektes bestimmt wird, der der magnetooptisch aktiven Substanz in der Probe zugemessen wird, was durch direktes Anlegen eines magnetischen Feldes an die Probe bewirkt wird.
Ein zweites Polarimetrieverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist nämlich ein Polarimetrieverfahren, bei dem Licht auf eine zu messende Probe gerichtet wird, die eine spontan aktive Substanz und eine magnetooptisch aktive Substanz enthält, und ein magnetisches Feld an die Probe angelegt wird, wodurch die Schwingungsebene des durch die Probe laufenden Lichtes durch den optischen Faraday-Effekt gedreht wird, und die optische Drehung infolge der spontan optisch aktiven Substanz, wenn das Licht die Probe durchläuft, auf Grundlage des Betrags der Drehung des Lichtes, welche durch das Anlegen des magnetischen Feldes bewirkt wird, bestimmt wird, umfassend die Schritte:

(a) Richten von polarisiertem Licht mit einer bekannten Schwingungsebene auf die Probe, wobei die Schwingungsebene durch ein Modulationssignal mit einer Winkelfrequenz ω Mikroschwingungen unterzogen wird;
(b) Ermitteln einer Komponente mit einer spezifischen Schwingungsebene aus dem durch die Probe laufenden polarisierten Licht mittels eines Fotosensors;
(c) Extrahieren einer Komponente mit einer Winkelfrequenz ω aus dem Ausgangssignal des Fotosensors durch phasenempfindliche Detektion unter Verwendung des Modulationssignals als Referenzsignal; und
(d') Berechnen eines der Probe zugemessenen Drehwinkels auf Grundlage von drei oder mehr Gruppen von Daten, die die Stärke des magnetischen Feldes und die Intensität der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω umfassen, welche bei der Stärke des magnetischen Felds gewonnen wird.

Hierbei wird auf Grundlage einer Kombination der Stärke des magnetischen Feldes oder des Strombetrages und der Intensität der Komponente, dessen Winkelfrequenz ω ist, eine lineare Regressionsformel gebildet, und zwar unter Verwendung der einen als Variable für die andere. Der der Probe zugemessene Drehwinkel kann auf Grundlage der so gewonnenen Regressionsformel berechnet werden. Beispielsweise wird eine lineare Regressionsformel unter Verwendung der Stärke des Magnetfeldes oder des Stromwertes zur Erzeugung des magnetischen Feldes als kritische Variable und durch Verwendung der Intensität der Komponente, dessen Winkelfrequenz ω ist, als abhängige Variable berechnet. Dann kann der der Probe zugemessene Drehwinkel auf Grundlage der so gewonnenen Regressionsformel berechnet werden.
Der Betrag der Drehung des Lichtes infolge des optischen Faraday-Effektes kann kontinuierlich oder diskret verändert werden.
Zur Berechnung der oben beschriebenen Regressionsformel wird beispielsweise das Verfahren der kleinsten Quadrate genutzt.
Die Verlässlichkeit der Regressionsformel kann unter Verwendung der Summe von Quadraten von Resten "S_E" abgeschätzt werden, die in der folgenden Gleichung (6) als Index dargestellt sind. Dann, wenn sie kleiner als ein festgelegter Wert ist, kann der gewonnene Drehwinkel als wirkungsvoll abgeschätzt werden. Folglich ist es möglich, die Messung bei einer Eliminierung von Ergebnissen, die die Einflüsse von Rauschen mitbekommen haben, mit einer größeren Zuverlässigkeit durchzuführen.
Je näher des Weiteren die in der Gleichung (7) dargestellte Korrelationsfunktion "R" an 1 liegt, desto wahrscheinlicher wird eine zuverlässige Messung beim Eliminieren von Ergebnissen, die die Einflüsse von Rauschen mitbekommen haben.
Wie in der folgenden Gleichung (8) dargestellt, wird es durch Verwendung des Wertes "D", der durch Division der Summe "S_E" der Quadrate von Resten durch die Summe der Quadrate des Wertes der abhängigen Variablen, die durch Substitution der mit der kritischen Variablen der Regressionsformel (d.h. dem berechneten Wert des Signals "S") korrespondierenden Daten möglich, die Einflüsse, wie die Lichttransmittanz der Probenzelle, zu eliminieren.

wobei die Regressionsformel ausgedrückt wird als Y = a + bX, X_i (i = 1 bis n) die Daten für die kritische Variable "X" der Regressionsformel darstellt, Y_i (i = 1 bis n) die Daten für die abhängige Variable "Y" der Regressionsformel darstellt, X der Mittelwert von X_i und Y der Mittelwert von Y_i ist.
Es sei angemerkt, dass die Einflüsse von in das Signal einfließendem Rauschen auch durch Erhöhung der Anzahl an Messpunkten verringert werden können. Insbesondere wenn die Messung mit einer großen Anzahl an Messpunkten durchgeführt wird, können beispielsweise die Daten für jeden Messpunkt mit der Regressionsformel überprüft werden, die aus den zuvor gewonnenen Daten berechnet wurde, um zu bestimmen, ob die Daten an dem Messpunkt verwendet oder eliminiert werden.
Das Polarimetrieverfahren nach der vorliegenden Erfindung kann bei einer Harnanalyse zur Ermittlung der Konzentrationen von spontan optisch aktiven Substanzen, wie Glukose und Albumin, eingesetzt werden, die in einem als Probe verwendeten Harn enthalten sind.
Unten werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Beispiel 1
1 zeigt schematisch den Aufbau eines Polarimeters für dieses Beispiel nach der vorliegenden Erfindung.
Ein Halbleiterlasermodul 1 projiziert ein im Wesentlichen paralleles Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm und einer Intensität von 3,0 mW. Ein Polarisator 3 lässt von dem von dem Halbleiterlasermodul 1 projizierten Licht nur eine spezifisch polarisierte Komponente durch, die eine Schwingungsebene hat, die mit dessen Transmissionsachse übereinstimmt, beispielsweise eine Komponente, die eine Schwingungsebene hat, die parallel zu der Ebene eines Papierblatts ausgerichtet ist. Eine Faradayzelle 4 ist hinter dem Polarisator 3 vorgesehen. Die Faraday-Zelle 4 umfasst ein lichtleitendes Kernelement, das beispielsweise aus Flintglas besteht, und eine Solenoid-Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes, das das Kernelement durchläuft. Ein Faradayzellentreiber 9 setzt ein Modulationssignal zur Modulation eines magnetischen Feldes auf, das aus einem Steuersignal zur Erzeugung des magnetischen Feldes in der Faradayzelle 4 erzeugt wird, und gibt es an die Faradayzelle 4 aus. Die Faradayzelle 4 erzeugt ein magnetisches Feld durch ein Signal des Faradayzellentreibers 9 und dreht die Schwingungsebene des durchlaufenden Lichtes infolge des optischen Faraday-Effekts.
Eine Probenzelle 5 zur Aufnahme einer Probe ist so angeordnet, dass das von dem Halbleiterlasermodul 1 projizierte und durch den Polarisator 3 und die Faraday-Zelle 4 laufende Licht durch deren Inneres läuft. Die wesentliche optische Pfadlänge der Probenzelle 5 beträgt 50 mm. Ein Analysator 6 ist bezüglich des Polarisators 3 in einer Stellung angeordnet, die so genannten gekreuzten Nicols entspricht, und lässt selektiv das Licht der Komponente durch, die eine Schwingungsebene hat, die orthogonal zu dem Licht steht, das durch den Polarisator 3 läuft. Ein Fotosensor 7 detektiert das durch den Analysator 6 laufende Licht.
Ein Vorverstärker 8 verstärkt das Ausgangssignal des Fotosensors 7 und gibt es an einen Lock-in-Verstärker 11 aus. Ein Signalgenerator 10 gibt ein Modulationssignal an den Faradayzellentreiber 9 aus. Der Lock-in-Verstärker 11 führt eine phasenempfindliche Detektion an dem Ausgangssignal des Vorverstärkers 8 unter Verwendung des von der Faraday-Zelle 4 ausgegebenen Modulationssignals als Referenzsignal durch und gibt das Signal "S", das in Form der Gleichung (5) ausgedrückt wird, an einen Computer 12 aus. Der Computer 12 gibt ein Steuersignal an den Faraday-Zellentreiber 9 aus, während der Drehwinkel auf Grundlage des Ausgangssignals des Lock-in-Verstärkers 11 berechnet wird.
Die Drehwinkel von reinem Wasser und einer wässrigen Glukoselösung mit einer Konzentration von 1000 mg/dL wurde jeweils unter Verwendung des vorgenannten Polarimeters gemessen.
Während der an die Faraday-Zelle 4 auszugebende Steuerstrom in einem Bereich zwischen –0,06 A und 0,06 A für 60 Sekunden variiert wird, wird ein Modulationsstrom mit einer Frequenz von 1,3 kHz und einer Amplitude von 0,001 A darauf aufgesetzt. Die Beziehung zwischen dem Steuerstrom und dem Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 11, d.h. dem Signal "S" bei diesem Schritt, ist in 2 durch eine durchgezogene Linie (reines Wasser) und eine gestrichelte Linie (wässrige Glukoselösung) dargestellt. Im Fall von reinem Wasser wird, da reines Wasser keine optische Aktivität zeigt, das Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 11 Null, wenn der in die Faraday-Zelle eingeleitete Strom 0 A beträgt. Jedoch ist es in dem Fall der wässrigen Glukoselösung mit der vorgenannten Konzentration vorab so gesetzt, dass das Ausgangssignal bei 0,051 A null wird. Der Steuerstrom wird der Solenoid-Spule der Faraday-Zelle 4 zur Bildung eines Magnetfeldes zugeführt. Daher stimmt der Wert der Drehung der Schwingungsebene, die bei dem Lichtdurchtritt durch die Faraday-Zelle 4 bei diesem Stromwert auftritt, mit dem Drehwinkel überein, der einer spontan optisch aktiven Substanz zugemessen wird (der Wert der spontan optischen Drehung).
Hier wurde die Zeitkonstante des Lock-in-Verstärkers 11, d.h. die Integrierzeit für das Detektionssignal wie folgt gesetzt. Zunächst wurde die Zeitkonstante im Vergleich zu der Abtastzeit beträchtlich kürzer gesetzt, und zwar etwa 3 ms, was länger war als die Periode des Modulationssignals, und der Steuerstrom wurde variiert, um eine lineare Kennlinie zu gewinnen, die die Beziehung zwischen dem Steuerstrom und dem Ausgangssignal "S" des Lock-in-Verstärkers 11 darstellt, wie in 2 dargestellt. Dann wurde unter Verwendung einer Zeitkonstante von 100 ms, die unmittelbar vor dem Abweichen von der zuvor gewonnenen Kurve gegeben wurde, folgende Messung durchgeführt, wobei die Zeitkonstante durch schrittweise Erhöhung der Zeitkonstante gewonnen wurde, während die ähnliche Beziehung gesucht wurde. Hier bezeichnet der Ausdruck "Abweichen" "eine Verringerung der Steigung der Kurve". Durch Ausführen dieser Schritte ist es möglich, das größte S/N-Verhältnis bezüglich der für das Abtasten erforderlichen Zeit zu erreichen.
Obwohl des Weiteren die Kennlinie, die die Beziehung zwischen dem Steuersignal und dem Signal "S" darstellt, eine gerade Linie ist, wie in der Gleichung (5) prinziphaft dargestellt ist, wird sie keine gerade Linie sein, da in der Realität verschiedenartiges Rauschen einfließt. Die Steuerströme werden, wenn das Signal "S" Null wird, aus der aktuell gewonnenen Kennlinie gelesen und sind für reines Wasser und die wässrige Glukoselösung 0,002A bzw. 0,05 A. Das heißt, dass der Fehler infolge des Einfließens eines Rauschens beobachtet wird.
Das Signal "S" für Steuerströme von –0,04 A, 0 A und 0,04 A ist jeweils in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Hier werden, wenn angenommen wird, dass der Steuerstrom eine kritische Variable "X" ist und das Signal "S" eine abhängige Variable "Y" ist, die in den folgenden Gleichungen (9) und (10) dargestellten Regressionslinien für reines Wasser und die wässrige Glukoselösung jeweils nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate gewonnen. Reines Wasser: Y = 0,00333 + 20 × X (9) Wässrige Glukoselösung: Y = –1,01 + 19,9 × X (10)
Die Werte von X werden, wenn "Y" Null wird, aus den resultierenden Regressionslinien für reines Wasser und die wässrige Glukoselösung mit –0,000167 A bzw. 0,0508 A bestimmt. Somit liegen die gewonnenen Werte näher an den jeweiligen, vorab gesetzten wahren Werten als die Werte, die durch direktes Auslesen der Extinktionspunkte gewonnen werden.
Die Summe der Quadrate der Reste wird aus der in der Gleichung (9) dargestellten Regressionslinie und den Daten für reines Wasser, die in Tabelle 1 dargestellt sind, mit 3,27 × 10^–3 ermittelt. Hingegen wird die Summe der Quadrate der Reste aus der in Gleichung (9) dargestellten Regressionslinie und den Daten für die wässrige Glukoselösung, die in Tabelle 1 dargestellt sind, mit 1,22 × 10^–2 ermittelt.
Die Daten für den Fall, in dem ein starkes Rauschen während des Messens des der wässrigen Glukoselösung zugemessenen Drehwinkels in das Signal eingeht, sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
In Tabelle 2 fließt ein Rauschen in einen Steuerstrom von –0,04 A ein. Die unter Verwendung der Daten gewonnene Regressionslinie wird in Form folgender Gleichung (11) ausgedrückt: Y = –1,08 + 22,4 × X (11)
Gemäß Gleichung (8) ist der Steuerstrom "X" 0,0482 A, wenn das Ausgangssignal "X" des Lock-in-Verstärkers 11, das mit "Y" bezeichnet ist, Null wird. Ein Vergleich dieses Wertes mit dem vorab festgelegten Wert zeigt an, dass offensichtlich der Einfluss eines Einfließens eines Rauschens auf den berechneten Wert beobachtet wird. Die Summe der Quadrate der Reste zu diesem Zeitpunkt beträgt 8,62 × 10^–2. Dieser Wert ist offensichtlich größer als der Wert, der unter Verwendung der in Tabelle 1 dargestellten Daten gewonnen wird, was eine geringe Anpassung bezüglich der Regressionslinie angibt.
Dann wird die Summe der Quadrate der Reste als Index zum Abschätzen der Verlässlichkeit der Regressionsformel, in anderen Worten des Fits zwischen der Regressionsformel und den gemessenen Daten verwendet. Beispielsweise wird, wenn dieser Wert größer als ein vorab festgelegter Wert ist, der Fehlerfaktor, d.h. Rauschen, das in den gemessenen Daten in einem Umfang enthalten ist, der das zulässige Niveau übersteigt, berücksichtigt, und die Messung wird für nichtig erklärt, um eine weitere Messung durchzuführen. Folglich kann eine Messung mit einer hohen Genauigkeit gewährleistet werden. Wie bei der oben genannten wässrigen Glukoselösung kann, wenn die Summe der Quadrate der Reste größer als beispielsweise 2,0 × 10^–2 ist, die Messung für nichtig erklärt werden.
Beispiel 2
Ein Polarimeter für dieses Beispiel nach der vorliegenden Erfindung ist in 3 dargestellt.
Das Polarimeter für dieses Beispiel rotiert das von dem Halbleiterlasermodul 1 projizierte Licht in magnetooptischer Weise mittels einer Solenoid-Spule 20, die an Stelle der Faraday-Zelle 4, die hierfür in Beispiel 1 verwendet wurde, um die Probenzelle 15 gewickelt ist. Die wesentliche optische Pfadlänge der Probenzelle 15 beträgt wie diejenige nach Beispiel 1 50 mm. Ein Treiber 19 gibt einen Steuerstrom mit einem darauf aufgesetzten Modulationssignal an die Solenoid-Spule 20 aus, wie der Faraday-Zelltreiber 9, der bei Beispiel 1 verwendet wurde. Weitere grundlegende Elemente arbeiten in der gleichen Weise wie diejenigen des Polarimeters nach Beispiel 1.
Die reinen Wasser und wässrigen Glukoselösungen mit Konzentrationen von 1000 mg/dL und 2000 mg/dL jeweils zugemessenen Drehwinkel wurden unter Verwendung des Polarimeters dieses Beispiels in folgender Weise bestimmt.
Es wurde vorab ein Standard (oder Referenz) in einer derartigen Weise festgelegt, dass die Ausgangssignale des Lock-in-Verstärkers 11, d.h. die Werte des Signals "S", die in der Gleichung (5) dargestellt sind, bei einem Beaufschlagungsstrom der Solenoid-Spule 20 von 0,02 für reines Wasser, das keine optische Aktivität hat, von 1,01 A für die wässrige Glukoselösung mit einer Konzentration von 1000 mg/dL und von 2,00 A für die wässrige Glukoselösung mit einer Konzentration von 2000 mg/dL Null werden.
Zunächst wurde der Solenoid-Spule 20 der Steuerstrom, der diskret in Intervallen von 1 Sekunde zwischen –1,5 A, 0 A und 1,5 A geändert wurde, nach dem Aufsetzen eines Modulationssignals mit einer Amplitude von 0,001 A und einer Frequenz von 1,3 kHz zugeführt. Es sei angemerkt, dass die Zeitkonstante des Lock-in-Verstärkers 11 auf 100 ms gesetzt wurde.
Des Weiteren wurde das stabile Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 11 nach dem Ablauf einer Sekunde ausgehend von dem Beginn der Zufuhr des Steuerstromsfür jeden Stromwert als Signal "S" bezogen auf den Steuerstrom genommen. Die Ergebnisse sind in 4 und Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3
Hier ist jede gerade Linie in 4 eine Regressionslinie, die nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate gewonnen wurde. Wenn der Steuerstrom als kritische Variable "X" und das Signal "S" als abhängige Variable "Y" verwendet wird, werden die Regressionslinien für die Proben durch die folgenden Gleichungen (12), (13) bzw. (14) dargestellt. Reines Wasser: Y = 0,00867 + 0,198 × X (12)Wässrige Glukoselösung (1000 mg/dL): Y = –0,193 + 0,196 × X (13)Wässrige Glukoselösung (2000 mg/dL): Y = –0,368 + 0,205 × X (14)
Die Steuerströme werden, wenn das Signal "S" Null wird, aus den Regressionslinien berechnet und betragen für reines Wasser –0,0438 A und für die Glukoselösungen mit Konzentrationen von 1000 mg/dL und 2000 mg/dL 0,0985 A bzw. 1,80 A.
Der Korrelationskoeffizient "R" bezüglich der gewonnenen Regressionslinien wurde berechnet und war für reines Wasser 0,0996. Die Korrelationskoeffzienten für die wässrigen Glukoselösungen mit Konzentrationen von 1000 mg/dL und 2000 mg/dL betrugen 0,999 bzw. 0,991. Diese Werte dienen als Kriterium für deren Fit mit ihren jeweiligen Regressionslinien. Dies zeigt an, je näher der Absolut wert von "R" an 1 liegt, desto besser ist der Fit zwischen den gewonnenen Daten und der Regressionslinie.
Wenn der Korrelationskoeffizient "R" kleiner als ein festgeschriebener Wert ist, wenn beispielsweise R < 0,995, kann durch Nichtigerklärung der gemessenen Ergebnisse eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden.
Die Unterschiede zwischen den Steuerstromwerten, die aus den Regressionslinien gewonnen werden, und deren jeweiligen vorab festgelegten Werte werden berechnet und betrugen für reines Wasser –0,0638 A und für die wässrigen Glukoselösungen mit Konzentrationen von 1000 mg/dL und 2000 mg/dL –0,025 A bzw. –0,2 A. Diese Ergebnisse zeigen an, je größer der Korrelationskoeffizient "R" ist, desto kleiner ist die Abweichung von dem vorab festgelegten Wert.
Da des Weiteren nach Beispiel 1 die Gesamtzeit, die zum Variieren des Steuerstroms genommen wurde, im Vergleich zu der Zeitkonstante des Lock-in-Verstärkers hinreichend länger sein muss, ist zur Messung eine längere Zeit erforderlich, um ein großes S/N-Verhältnis zu gewährleisten. Hingegen ist es gemäß diesem Beispiel ausreichend, wenn die Zeit zwischen dem Beginn der Zufuhr des Steuerstroms und der Bestimmung des Signalwertes "S" bei jedem diskreten Messpunkt sieben bis acht mal länger gesetzt wird als die Zeitkonstante des Lock-in-Verstärkers, und eine Messung mit einer hohen Genauigkeit wird für eine kürzere Zeit erreicht.
Wie oben beschrieben, kann nach diesem Beispiel der Drehwinkel mit einer hohen Genauigkeit und für eine kürzere Zeit für Proben mit einem weiteren Bereich an Konzentrationen gemessen werden. Des Weiteren wird durch Bestimmung und Eliminierung der gemessenen Ergebnisse mit großen Fehlern gewährleistet, dass die Messung genau ist.
Beispiel 3
Bei diesem Beispiel wird eine Beschreibung für ein Verfahren zur Harnanalyse angegeben, d.h. für ein Verfahren zur Bestimmung einer Glukosekonzentration in einem Harn oder eines Harnzuckerwertes unter Verwendung des Polarimetrieverfahrens nach Beispiel 2.
Die Drehwinkel wurden unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 2 unter Verwendung des Polarimeters nach 3, das bei Beispiel 2 eingesetzt wurde, für Harne 1 und 2 bestimmt, die vorab mittels einer Harnanalysevorrichtung bestimmt wurden, und zwar sowohl hinsichtlich einer Konzentration an Albumin, d.h. an Protein in dem Harn von 10 mg/dL oder weniger, und hinsichtlich Glukosekonzentrationen von 450 mg/dL bzw. 655 mg/dL.
Des Weiteren wurden die Drehwinkel zusätzlich in der gleichen Weise für reines Wasser und eine wässrige Glukoselösung mit einer Konzentration von 1000 mg/dL bestimmt. Diese Ergebnisse wurden als Standard zur Bestimmung der Glukosekonzentration verwendet.
Die gewonnenen Ergebnisse sind in 5 und Tabelle 4 dargestellt.
Tabelle 4
Die Regressionslinien, bei denen der Steuerstrom als Kriterium "X" und das Signal "S" als abhängiger Wert "Y" für die Harne 1 und 2 verwendet wird, werden nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate in Form der folgenden Gleichungen (15) und (16) ausgedrückt: Harn 1: Y = –0,0924 + 0,185 × X (15) Harn 2: Y = –0,0485 + 0,0803 × X (16)
Die Steuerströme werden, wenn das Signal "S" Null wird, aus diesen Regressionslinien für die Harne 1 und 2 mit 0, 499 A bzw. 0,604 A ermittelt.
Wenn der Einfluss des Albumins in dem Harn vernachlässigt wird, können die jeweiligen Steuerströme für den Harn 1, den Harn 2, reines Wasser und die wässrige Glukoselösung, wenn das Signal "S" Null wird, als lineare Funktion der Glukosekonzentrationen dieser Proben ausgedrückt werden. Daher kann durch Verwendung des Steuerstrombetrags "X₀" (GL₀), wenn das Signal "S" für reines Wasser 0 ist, des Steuerstrombetrags "X₀" (GL₁₀₀₀), wenn das Signal "S" für die wässrige Glukoselösung 0 ist, als Standards die Harnglukosekonzentration "Co" aus dem gemessenen Wert "X₀" des Steuerstroms unter Verwendung folgender Gleichung (17) berechnet werden: Co = (X0 – X0(GL0)) × 1000/(X0 (GL1000) – X0(GL0)) = (X0 – 0,02) × 1000/0,99[mg/dL] (17)
Aus dieser Gleichung können die Glukosekonzentrationen, d.h. die Harnzuckerwerte für die Harne 1 und 2 mit 484 mg/dL bzw. 590 mg/dL bestimmt werden.
Tabelle 5 zeigt die Summen "SE" der Quadrate der Reste zwischen den gemessenen Daten und den Regressionsformeln, standardisierte Summen "D"der Quadrate der Reste, die in Gleichung (8) dargestellt sind, und die Korrelationskoeffizienten "R". "D" wird durch Division der Summe "S_E" der Quadrate der Reste durch die Summe der Quadrate des Wertes der abhängigen Variablen "Y" (berechneter Wert des Signals "S"), der durch Substitution der Daten der Steuerstromstärke durch die kritische Variable "X" der gewonnenen Regressionslinie gewonnen wird. D = SE/Σ(a + bX)2 (8),wobei die Regressionsformel Y = a + bX ist.
Tabelle 5
Der Vergleich zwischen den Korrelationskoeffizienten zeigt, dass die Genauigkeit der Regressionsformel für den Harn 1 höher ist als diejenige für den Harn 2.
Es ist angegeben, dass, je kleiner die Summe der Quadrate der Reste ist, desto größer ist die Genauigkeit der Regressionsformel. Jedoch hat die Summe der Quadrate der Reste die Tendenz, bei einem Abfall des absoluten Wertes des Signals "S" abzunehmen. Des Weiteren haben andere Elemente, wie die Lichttransmittanz der Probe, einen Einfluss auf den Absolutwert. Daher ist es nicht ratsam, einen Vergleich zwischen den Proben durch direkte Verwendung der Summen der Quadrate der Reste durchzuführen. Aus diesem Grund erleichtert die Verwendung der standardisierten Summen der Quadrate der Reste in Form von "D" den Vergleich zwischen den Proben.
Tatsächlich hat, wie in Tabelle 5 dargestellt, obwohl der Harn 2 eine kleinere Summe der Quadrate der Reste hat als der Harn 1, die Regressionsformel für den Harn 1 gemäß dem Korrelationskoeffizienten eine größere Genauigkeit. Dies ist in der Tatsache begründet, dass die Transmittanz des Harns 2 geringer ist als diejenige des Harns 1 und der Absolutwert des Signals "S" klein ist. Jedoch ist angegeben, dass die standardisierte Summe "D" der Quadrate der Reste und der Kor relationskoeffizient "R" als Kriterium für die Genauigkeit unabhängig von dem Betrag des Absolutwertes des Signals "S" dienen.
Wie oben beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung ein Polanmetrieverfahren und ein Hamanalyseverfahren bereitgestellt werden, die das Einfließen eines Fehlers, der bei einem herkömmlichen Polarimetrieverfahren gefürchtet ist, verhindern können, bei welchem der Extinktionspunkt, wenn das Signal "S" Null wird, gefunden werden muss, während das Signal an einem bestimmten Punkt gemessen wird. Des Weiteren können das Polarimetrieverfahren und das Hamanalyseverfahren nach der vorliegenden Erfindung eine stabile und hochgenaue Messung in kurzer Zeit durchführen.

Claims

Polarimetrieverfahren, bei dem Licht auf eine Probe gerichtet wird, die eine spontan optisch aktive Substanz enthält, und eine beim Durchlaufen des Lichts durch die Probe erfolgende optische Drehung, die der spontan optisch aktiven Substanz zugemessen wird, bestimmt wird, umfassend die Schritte: (a) Richten von polarisiertem Licht, das eine bekannte Schwingungsebene aufweist, auf die Probe, wobei die Schwingungsebene durch ein Modulationssignal mit einer Winkelfrequenz ω Mikroschwingungen unterzogen wird, so daß die Schwingungsebene geändert wird (b) Ermitteln einer Komponente mit einer spezifischen Schwingungsebene aus dem durch die Probe geführten polarisierten Licht mittels eines Photosensors (c) Extrahieren einer Komponente mit einer Winkelfrequenz ω aus einem Ausgangssignal des Photosensors durch phasenempfindliche Detektion unter Verwendung des Modulationssignals als Regerenzsignal; und (d) Berechnen eines der Probe zugemessenen Drehwinkels auf Grundlage von Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel auf Grundlage einer linearen Regressionsformel, die abgeleitet wird aus den Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω, die bei drei oder mehr wechselseitig unterschiedlichen Relativwinkeln gewonnen werden, durch Verwendung der Relativwinkel als kritische Variable und durch Verwendung der Intensität der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω als abhängige Variable berechnet wird, wobei jeder Relativwinkel zwischen einer Schwingungsebene des auf die Probe treffenden Licht und der spezifischen Schwingungsebene mittels des Photosensors zu detektierenden Lichts gebildet wird, und in dem Schritt (d) ein Schritt zur Abschätzung der durchzuführenden Messung auf Grundlage der Beziehung zwischen der Regressionsformel und den Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω enthalten ist.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 1, bei welchem in dem Schritt (a) der Relativwinkel durch kontinuierliche Drehung der Schwingungsebene des auf die Probe gerichteten, polarisierten Lichts geändert wird.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 1, bei welchem in dem Schritt (a) der Relativwinkel durch diskrete Änderung der Schwingungsebene des auf die Probe gerichteten polarisierten Lichts geändert wird.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 1, bei welchem in dem Schritt (a) der Relativwinkel durch Drehung der Schwingungsebene des auf die Probe gerichteten polarisierten Lichts durch den optischen Faraday-Effekt verändert wird.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 4, bei welchem in dem Schritt (d) eine lineare Regressionsformel auf Grundlage der Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω durch Verwendung eines magnetischen Felds einer Stärke, um den Relativwinkel oder einen Strombetrag zur Erzeugung des magnetischen Felds als kritische Variable zu erhalten, und durch Verwendung der Intensität des Komponente mit einer Winkelfrequenz ω als abhängige Variable gebildet wird, und ein der Probe zugemessener Drehwinkel ausgehend von der gewonnenen Regressionsformel berechnet wird.
Polarimetrieverfahren, bei dem Licht auf eine Probe gerichtet wird, die eine spontan optisch aktive Substanz und eine magnetooptisch aktive Substanz enthält, und ein magnetisches Feld an eine Probe angelegt wird, wodurch eine Schwingungsebene des durch die Probe laufenden Lichts durch einen optischen Faraday-Effekt gedreht wird, und eine beim Durchlaufen des Lichts durch die Probe auftretende optische Drehung, die der spontan optisch aktiven Substanz zugemessen wird, auf Grundlage eines Betrages der Drehung des Lichts, welche durch das magnetische Feld bewirkt wird, bestimmt wird, umfassend die Schritte: (a) Richten von polarisiertem Licht mit einer bekannten Schwingungsebene auf die Probe und Drehen einer Schwingungsebene des durch die Probe laufenden Lichts durch einen optischen Faraday-Effekt, wobei die Schwingungsebene des durch die Probe laufenden Lichts durch ein Modulationssignal mit einer Winkelfrequenz ω Mikroschwingungen unterzogen wird, so daß die Schwingungsebene des durch die Probe laufenden Lichts geändert wird; (b) Ermitteln einer Komponente mit einer spezifischen Schwingungsebene aus dem durch die Probe laufenden, pola risierten Licht mittels eines Photosensors; (c) Extrahieren einer Komponente mit einer Winkelfrequenz ω aus einem Ausgangssignal des Photosensors durch phasenempfindliche Detektion unter Verwendung des Modulationssignals als Referenzsignal; und (d') Berechnen eines der Probe zugemessenen Drehwinkels auf Grundlage von Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω, die aus einer Vielzahl von wechselseitig unterschiedlichen Stärken des magnetischen Felds erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl zumindest 3 beträgt, der Drehwinkel auf Grundlage einer Regressionsformel berechnet wird, die abgeleitet wird aus den Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω durch Verwendung der Stärke des magnetischen Felds oder eines Strombetrages zur Erzeugung des magnetischen Felds als kritische Variable und durch Verwendung der Intensität der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω als abhängige Variable, und in dem Schritt (d') ein Schritt zur Abschätzung der durchzuführenden Messung auf Grundlage der Beziehung zwischen der Regressionsformel und den Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω enthalten ist.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 6, bei welchem in dem Schritt (a) die Schwingungsebene des Lichts durch den optischen Faraday-Effekt kontinuierlich gedreht wird.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 6, bei dem in dem Schritt (a) die Schwingungsebene des Lichts durch den optischen Faraday-Effekt diskret gedreht wird.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 1, bei welchem in dem Schritt (d) die Regressionsformel unter Verwendung eines Verfahrens der kleinsten Quadrate berechnet wird.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine Summe von Quadraten von Resten S_E, ein Wert D, der durch Division der Summe der Quadrate der Reste S_E durch die Summe der Quadrate der Intensitätswerte der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω gewonnen wird, die durch Ersetzen von Daten, die mit dem kritischen Wert der Regressionsformel korrespondieren, oder ein Korrelationskoeffizient R, der in der nachfolgenden Formel dargestellt ist, als kritische Evaluierung der Beziehung zwischen der Regressionsformel und den Intensitäten der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω verwendet wird, wobei
wobei die Regressionsformel ausgedrückt wird als Y = a + bX, Xi (i = 1 bis n) die Daten für die kritische Variable "X" der Regressionsformel darstellt, Y_i (i = 1 bis n) die Daten für die abhängige Variable "Y" der Regressionsformel darstellt, X den Mittelwert von X_i darstellt und Y den Mittelwert von Y_i darstellt.
Harnuntersuchungsverfahren zur Ermittlung einer Konzentration einer spontan optisch aktiven Substanz in einem Harn durch Verwendung des Polarimetrieverfahrens nach Anspruch 1.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 6, bei welchem in dem Schritt (d') die Regressionsformel unter Verwendung eines Verfahrens der kleinsten Quadrate berechnet wird.
Polarimetrieverfahren nach Anspruch 6, bei welchem eine Summe von Quadraten von Resten S_E, ein Wert D, der durch Division der Summe der Quadrate der Reste S_E durch die Summe von Quadraten der Intensitätswerte der Komponente mit einer Winkelfrequenz ω gewonnen wird, die durch Substituieren von mit dem kritischen Wert der Regressionsformel korrespondierenden Daten gewonnen wird, oder ein Korrelationskoeffizient R, der in der nachfolgenden Formel dargestellt ist, als kritische Evaluierung der Beziehung zwischen der Regressionsformel und den Intensitäten der Komponenten mit einer Winkelfrequenz ω verwendet wird, wobei
wobei die Regressionsformel ausgedrückt wird als Y = a + bX, Xi (i = 1 bis n) die Daten für die kritische Variable "X" der Regressionsformel darstellt, Y_i (i = 1 bis n) die Daten für die abhängige Variable "Y" der Regressionsformel darstellt, X den Mittelwert von Xi darstellt und Y den Mittelwert von Y_i darstellt.
Harnuntersuchungsverfahren zur Bestimmung einer Konzentration einer spontan optisch aktiven Substanz in einem Harn durch Verwendung des Polarimetrieverfahrens nach Anspruch 6.