DE60032853T2

DE60032853T2 - Verfahren zur Messung der Konzentration einer Lösung

Info

Publication number: DE60032853T2
Application number: DE60032853T
Authority: DE
Inventors: Tatsurou Kyotanabe-shi Kawamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: EP1096248A3; DE60032853D1; EP1096248B1; EP1096248A2; US6750063B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen der Konzentration von einer Lösung, beispielsweise eine Konzentration von einem Protein und eine Konzentration von einer optisch aktiven Substanz, welche in eine zu erfassende Lösung aufgelöst ist.
Beispiele von einer herkömmlichen Lösungskonzentrations-Messeinrichtung enthalten ein Spektroskop und eine Flüssigkeits-Chromatographie. Hingegen gibt es als Harnuntersuchungs-Einrichtung eine Einrichtung, bei welcher ein Testpapier, welches mit einem Reagenz oder dergleichen imprägniert ist, in Urin getaucht wird, und eine Farbreaktion dessen mittels eines Spektroskops oder dergleichen beobachtet wird, um die Bestandteile des Urins zu erfassen.
Die Testpapiere, welche hierbei verwendet werden, sind gemäß der Art von jeweiligen Untersuchungselementen, wie beispielsweise Glukose und Protein, vorbereitet.
Jedoch hat sich bei dem vorhergehenden Verfahren ein Problem von einer Vergrößerung der Ausmaße von der Einrichtung eingestellt. Ferner hat sich ein weiteres Problem wie folgt eingestellt. Der messbare Konzentrationsbereich ist beschränkt, sodass es erforderlich ist, dass eine zu erfassende Lösung, welche eine Konzentration jenseits des beschränkten Bereiches hat, für einen Test zu verdünnen ist, welches zu einem komplizierten Prozess führt. Ferner gab es einige Fälle, bei denen genaue Messergebnisse unter dem Einfluss der Trübung von der zu erfassenden Lösung selber und der Verschmutzung von einem optischen Fenster nicht erlangt werden können. Ferner gibt es ein weiteres Problem dahingehend, dass das Vorliegen von verschiedenen Partikeln, Blasen und dergleichen, welche in der zu erfassenden Lösung innerhalb eines optischen Lichtpfades, welcher für die Messung verwendet wird, suspendiert sind, eine Fehlfunktion verursacht.
Bezogen auf den Stand der Technik, offenbart Dokument US-A-5 104 527 ein automatisches Gesamtreduktionsüberwachungs- und Einstellsystem, welches Titration verwendet, wobei eine Probenzelle dazu verwendet wird, um ein wässrige Medium zu tragen, welches Substanzen enthält, deren Konzentration zu erfassen ist. Bis hierhin ist die Probenzelle, welche die zu analysierende Lösung enthält, nahe einer Lichtquelle angeordnet, und wenn die Lichtquelle aktiviert wird, wird eine Lichtübertragung durch die Zelle von einer ausreichenden Intensität durchgeführt, und wird durch einen fotoelektrischen Sensor abgetastet. Die Ausgangssignale des Fotosensors werden berechnet, und die Konzentration von gesamten Reduktionsbestandteilen in der Wasserprobe oder weiterer Substanzen kann erfasst werden. Die Lichtintensität des übertragenen Lichtes kann variiert werden, um das Vorliegen oder Nichtvorliegen von einer Lichtübertragung durch die gefüllte Zelle zu erfassen. Die Lichtquelle, welche vorzugsweise in der Form einer rotlichtemittierenden Diode ist, wird demgemäß gesteuert, und das emittierte Licht wird durch die klaren Seitenwände der Probenzelle übertragen, um durch die wässrige Lösung in der Probenzelle übertragen zu werden.
Darüber hinaus offenbart Dokument GB-A-1 600 139 ein Verfahren und eine Einrichtung für die Messung von Antigenen und Antikörpern, wobei zur quantitativen Messung von Substanzen ein Licht aus einer Lichtquelle durch eine wässrige Lösung, welche in einer Probenzelle enthalten ist, ausgestrahlt wird. Das polychromatische Licht, welches durch die Probenzelle übertragen wird, wird durch ein Fotoerfassungselement abgetastet, und die Änderung von einer Absorption oder eine prozentuale Absorption mit der Zeit des polychromatischen Lichtes aufgrund der zu erfassenden Substanzen wird gemessen. Das polychromatische Licht enthält Licht eines spezifischen Wellenlängenbereichs, und die Absorption oder prozentuale Absorption des Lichtes in diesem Bereich nimmt durch die zu erfassende Lösung mit der Zeit zu, und das durch die Lösung übertragene Licht wird gefiltert, und dadurch werden die Messungen einer Absorption oder prozentualen Absorption von Licht im spezifizierten Bereich durchgeführt.
Schließlich offenbart Dokument EP-R-0 805 352 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Harnuntersuchung, ein Verfahren zum Messen einer optischen Rotation und einen Polarimeter, wobei eine Probenzelle, welche eine Lösung enthält, Lichtstrahlen unterworfen wird, welche aus einer Lichtquelle emittiert werden. Die Lichtstrahlen, welche die Probenzelle passiert haben, werden durch einen Lichtsensor eingefangen und einem Einrast-Verstärker und einem Computer zur weiteren Datenberechnung zugeführt. Es wird ein Polarimeter zur Übertragung von polarisiertem Licht durch die Probenzelle verwendet, und es wird ein Rotations-Analysator zur Erfassung der Änderung in der Richtung der Lichtpolarisation aufgrund der Anlegung eines magnetischen Feldes verwendet. Die Analyse basiert auf Licht, welches durch die Probenzelle übertragen wird, und auf zerstreutes Licht, dessen Stärke gemessen wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung mit hoher Zuverlässigkeit, kompakter Größe und einfacher Wartung und Steuerung derer, und ein Messverfahren, welches den Einrichtungsentwurf derer ermöglicht, bereitzustellen, wodurch die vorhergehenden Probleme gelöst werden. Es ist ferner eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel bereitzustellen, welches eine einfache und hoch genaue Harnuntersuchung ermöglicht.
Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung, wie in den anliegenden Ansprüchen angegeben, gelöst.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Konzentration von einem spezifischen Bestandteil in einer zu erfassenden Lösung bereit, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Messen von übertragenen Lichtintensitäten und/oder zerstreuten Lichtintensitäten der zu erfassenden Lösung, vor und nach einem Mischen mit einem Reagenz, um die optischen Eigenschaften der zu erfassenden Lösung aufgrund des spezifischen Bestandteils zu ändern; und Bestimmen der Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung auf Basis dieser gemessenen Werte.
In diesem Falle ist es wirksam, dass die übertragenen Lichtintensitäten und die zerstreuten Lichtintensitäten gemessen werden, und die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung in einem Niedrigkonzentrationsbereich anhand der gemessenen Werte der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird, und die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung in einem Hochkonzentrationsbereich anhand der gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird.
Ferner ist es in diesem Falle wirksam, dass die gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz mit den gemessenen Werten der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz verglichen werden, wodurch das Auftreten oder Nichtauftreten von einer falschen Messung aufgrund von Partikeln, welche in der zu erfassenden Lösung suspendiert sind, erfasst wird.
Ferner ist es wirksam, dass zumindest eine aus den übertragenen Lichtintensitäten und den zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz unter der gleichen Bedingung für eine Standardlösung mit einer bekannten Konzentration und der zu erfassenden Lösung gemessen wird, und die gemessenen Werte der zu erfassenden Lösung durch die gemessenen Werte der Standardlösung korrigiert werden, um die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung zu bestimmen.
Es ist wirksam, dass die Standardlösung Wasser ist, welches den spezifischen Bestandteil nicht enthält.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ebenfalls ein Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bereit, welches die Schritte enthält: Bestimmen von einer Proteinkonzentration der zu erfassenden Lösung durch das oben beschriebene Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung; Bestimmen einer gesamten optisch aktiven Substanzkonzentration in der zu erfassenden Lösung durch Messen einer optischen Rotation der zu erfassenden Lösung vor dem Mischen des Reagenz; und dann Bestimmen von einer Konzentration von einer optisch aktiven Substanz, welche sich von dem Protein unterscheidet, aus der Proteinkonzentration und der optisch aktiven Substanzkonzentration.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ebenfalls eine Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bereit, welche eine Lichtquelle zur Bestrahlung von einer zu erfassenden Lösung mit Licht; eine Probenzelle zum Aufbewahren der zu erfassenden Lösung, sodass das Licht durch die zu erfassende Lösung durchläuft; einen Fotosensor 1 zum Erfassen des durch die zu erfassende Lösung durchlaufenden Lichts und/oder einen Fotosensor 2 zum Erfassen des zerstreuten Lichts, welches erzeugt wird, wenn das Licht sich durch das Innere der zu erfassenden Lösung ausgebreitet hat; einen Mischer zum Mischen eines Reagenz, welches die optischen Eigenschaften von lediglich einem spezifischen Bestandteil in der zu erfassenden Lösung ändert, in die zu erfassende Lösung; und einen Computer zum Steuern des Mischers enthält, um ein Ausgangssignal aus dem Fotosensor zu analysieren, wobei eine Konzentration von einem spezifischen Bestandteil in der zu erfassenden Lösung anhand der gemessenen Werte von Ausgangssignalen aus dem Fotosensor 1 und/oder 2 vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird.
Obwohl die neuen Merkmale der Erfindung insbesondere in den anliegenden Ansprüchen dargelegt sind, wird die Erfindung sowohl in der Organisation als auch im Inhalt besser zusammen mit weiteren Aufgaben und Merkmalen daraus anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden und anerkannt, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen genommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG VON DEN VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Vorderansicht eines ersten Beispiels von einer Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Draufsicht von einem optischen System der Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung;
3 ist ein Kurvenverlauf, welcher die übertragene Lichtintensität von einer zu erfassenden Lösung des ersten Beispiels zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist;
4 ist ein Kurvenverlauf, welcher die zerstreute Lichtintensität von der zu erfassenden Lösung zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist;
5 ist ein Kurvenverlauf, welcher die übertragene Lichtintensität von einer zu erfassenden Lösung eines zweiten Beispiels zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist;
6 ist ein Kurvenverlauf, welcher die zerstreute Lichtintensität von der zu erfassenden Lösung zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist;
7 ist ein Kurvenverlauf, welcher die übertragene Lichtintensität von einer zu erfassenden Lösung eines dritten Beispiels zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist;
8 ist ein Kurvenverlauf, welcher die zerstreute Lichtintensität der zu erfassenden Lösung zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist;
9 ist ein Kurvenverlauf, welcher ein Beispiel von einer Kalibrierungskurve zum Bestimmen einer Urin-Proteinkonzentration aus der zerstreuten Lichtintensität gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein Kurvenverlauf, welcher ein Beispiel von einer Kalibrierungskurve zum Bestimmen einer Urin-Proteinkonzentration aus der übertragenen Lichtintensität gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein Kurvenverlauf, welcher die zerstreute Lichtintensität von einer zu erfassenden Suspension zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist; und
12 ist ein Kurvenverlauf, welcher die übertragene Lichtintensität von einer zu erfassenden Suspension zeigt, welche durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung bestimmt ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben, ist ein Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Konzentration von einem spezifischen Bestandteil in einer zu erfassenden Lösung, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Messen von übertragenen Lichtintensitäten und/oder zerstreuten Lichtintensitäten der zu erfassenden Lösung, vor und nach einem Mischen mit einem Reagenz, welches die optischen Eigenschaften der zu erfassenden Lösung aufgrund des spezifischen Bestandteils ändert; und Bestimmen von einer Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung, basierend auf diesen gemessenen Werten.
Die zu erfassende Lösung in der vorliegenden Erfindung enthält eine Lösung, welche einige suspendierte Partikel enthält, wie beispielsweise nicht aufgelöste Salze, Staub und Blasen.
Das Reagenz reagiert lediglich mit einem spezifischen Bestandteil, auf welches die Konzentrationsmessung in einer zu erfassenden Lösung gezielt ausgerichtet ist, um eine Verfärbung und Trübung zu erzeugen, welches bewirkt, dass die zu erfassende Lösung optischen Änderungen eines solchen Grades ausgesetzt ist, um der Konzentration des spezifischen Bestandteils darin zu entsprechen. Durch ein Vermischen eines solchen Reagenz in die zu erfassende Lösung, ist es möglich, die optischen Eigenschaften der zu erfassenden Lösung zu ändern, wodurch die Konzentration des spezifischen Bestandteils bestimmt wird. Wenn beispielsweise Urin als zu erfassende Lösung verwendet wird, wird das Reagenz damit gemischt, um den Proteinbestandteil gerinnen zu lassen, wodurch die optischen Eigenschaften des Urins geändert werden. Dann kann anhand von einer Differenz in einer zerstreuten Lichtintensität zwischen dem Mischen des Reagenz davor und danach ((zerstreute Lichtintensität nach dem Mischen des Reagenz) – (zerstreute Lichtintensität vor dem Mischen des Reagenz)) und/oder des Verhältnisses der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz ((übertragene Lichtintensität nach dem Mischen des Reagenz)/(übertragene Lichtintensität vor dem Mischen des Reagenz)), die Proteinkonzentration im Urin bestimmt werden.
Ferner enthält die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle zum Bestrahlen der zu erfassenden Lösung mit Licht; eine Probenzelle zum Aufnehmen der zu erfassenden Lösung, sodass das Licht durch die zu erfassende Lösung durchläuft; einen Fotosensor 1 zum Erfassen des durch die zu erfassende Lösung durchlaufenden Lichtes und/oder einen Fotosensor 2, welcher derart angeordnet ist, um das zerstreute Licht zu erfassen, welches erzeugt wird, wenn das Licht durch das Innere der zu erfassenden Lösung durchlaufen ist; einen Mischer zum Mischen eines Reagenz in die zu erfassende Lösung, um die optischen Eigenschaften der zu erfassenden Lösung aufgrund eines spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung zu ändern; und einen Computer zum Steuern des Mischers, um Ausgangssignale vom Fotosensor 1 und/oder Fotosensor 2 zu analysieren, wobei die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung anhand der gemessenen Werte von Ausgangssignalen vom Fotosensor 1 und/oder Fotosensor 2 vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird.
Indem zumindest eine aus den übertragenen Lichtintensitäten und den zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz durch das zuvor genannte Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung oder die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen wird, ist es möglich, die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung zu bestimmen. Ferner werden die folgenden Vorteile hinzugefügt, indem sowohl die übertragenen Lichtintensitäten und die zerstreuten Lichtintensitäten gemessen werden.
Zunächst kann durch ein Bestimmen der Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung in einem Niedrigkonzentrationsbereich aus den gemessenen Werten der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz, während die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung in einem Hochkonzentratiansbereich aus den gemessenen Werten der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird, die Konzentration des spezifischen Bestandteils mit einer hohen Genauigkeit für eine zu erfassende Lösung in einem breiteren Konzentrationsbereich bestimmt werden. Im Übrigen wird der Wortlaut „Hochkonzentration" und „Niedrigkonzentration", wie bei dieser Erfindung verwendet, im Folgenden beschrieben.
Ferner ist es durch ein Überprüfen der gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz, mit den gemessenen Werten der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz, möglich, das Auftreten oder Nichtauftreten von einer falschen Messung aufgrund von suspendierten Partikeln, wie beispielsweise Blasen, verschiedene unaufgelöste Salze, Staub und Schmutz in der zu erfassenden Lösung, zu erfassen, wodurch eine falsche Messung und ein falscher Betrieb der Einrichtung verhindert werden.
Ferner werden die übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz und/oder die zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz unter der gleichen Bedingung für eine Standardlösung mit einer bekannten Konzentration und der zu erfassenden Lösung gemessen, und die gemessenen Werte der zu erfassenden Lösung werden durch die gemessenen Werte der Standardlösung korrigiert, um die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung zu bestimmen. Daraus folgend wird der Einfluss von einer reduzierten Übertragung des optischen Fensters und dergleichen beseitigt, und es wird eine höhere Präzisionsmessung möglich. In diesem Fall kann Wasser, welches den spezifischen Bestandteil nicht enthält, als die Standardlösung verwendet werden.
Ferner wird bei der vorliegenden Erfindung die optische Rotation der zu erfassenden Lösung vor dem Mischen des Reagenz erfasst, als auch die Proteinkonzentration der zu erfassenden Lösung durch jegliches Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt wird. Somit ist es möglich, die Proteinkonzentration und die Konzentration von der optisch aktiven Substanz, welche sich vom Protein von der Proteinkonzentration und der optischen Rotation unterscheidet, zu bestimmen. Zum Messen der Konzentrationen des Proteins und der optisch aktiven Substanz, welche sich vom Protein in der durch dieses Verfahren zu erfassenden Lösung unterscheidet, kann die folgende Einrichtung verwendet werden.
Es kann nämlich eine Einrichtung verwendet werden, welche enthält: eine monochromatische Lichtquelle zum Projizieren eines im Wesentlichen parallelen Lichts; einen Polarisator zur Übertragung von lediglich einem polarisierten Bestandteil in einer spezifischen Richtung aus dem im Wesentlichen parallelen Licht; eine Probenzelle zum Aufnehmen einer zu erfassenden Lösung, sodass das Licht, welches durch den Polarisator übertragen wird, dadurch übertragen wird; ein Mittel zum Anlegen eines magnetischen Feldes auf die zu erfassende Lösung; ein Magnetfeld-Steuermittel zum Steuern des Magnetfeldes; ein Magnetfeld-Modulationsmittel zur Vibrations-Modulation des Magnetfeldes beim Steuern des Magnetfeldes; einen Analysator zum Übertragen von lediglich einem polarisierten Bestandteil in einer spezifischen Richtung aus dem Licht, welches durch die zu erfassende Lösung übertragen wird; einen Fotosensor zum Erfassen des durch den Analysator übertragenen Lichtes; einen Einrast-Verstärker zum Durchführen von einer phasenempfindlichen Erfassung auf ein Ausgangssignal vom Fotosensor, indem ein Vibrations-Modulationssignal vom Magnetfeld-Modulationsmittel als ein Referenzsignal verwendet wird; ein Mittel zum Berechnen der optischen Rotation der zu erfassenden Lösung, basierend auf dem Vibrations-Steuersignal vom Magnetfeld-Steuermittel und dem Ausgangssignal vom Einrast-Verstärker, und zum Umformen derer in die Konzentration von einer optisch aktiven Substanz; einen Mischer zum Mischen eines Reagenz in die zu erfassende Lösung, um die optischen Eigenschaften von lediglich einem spezifischen Bestandteil in der zu erfassenden Lösung zu ändern; und einen Computer zum Steuern des Mischers, um das Ausgangssignal vom Fotosensor zu analysieren.
Anhand der gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz, wird die Proteinkonzentration der zu erfassenden Lösung bestimmt. Dahingehend werden anhand der berechneten optischen Rotation und der Proteinkonzentration, die Proteinkonzentration und die Konzentration von einer optisch aktiven Substanz, welche sich vom Protein in der zu erfassenden Lösung unterscheidet, bestimmt. In diesem Fall ist es möglich, die Proteinkonzentration der zu erfassenden Lösung anhand des gemessenen Wertes des Ausgangssignals vom Fotosensor zu messen, indem das Ausgangssignal vom Fotosensor als das Signal des übertragenen Lichts verwendet wird.
Darüber hinaus wird, indem ferner ein Mittel zum Modulieren des im Wesentlichen parallelen Lichts auf die zuvor genannte Einrichtung vermittelt wird, und zwar beim Mischen des Reagenz in die zu erfassende Lösung, und das Ausgangssignal vom Fotosensor gemessen wird, das Ausgangssignal vom Fotosensor einer phasenempfindlichen Erfassung unterworfen, indem das Referenzsignal des Einrast-Verstärkers als das Modulationssignal des im Wesentlichen parallelen Lichts herangezogen wird. Dann wird das Ausgangssignal vom Einrast-Verstärker als das Signal des übertragenen Lichts betrachtet. Somit ist es ebenfalls möglich, die Proteinkonzentration der zu erfassenden Lösung anhand der gemessenen Werte von den Ausgangssignalen vom Einrast-Verstärker vor und nach dem Mischen des Reagenz zu messen, und die Proteinkonzentration und die Konzentration der optisch aktiven Substanz, welche sich vom Protein in der zu erfassenden Lösung unterscheidet, anhand der optischen Rotation und der Proteinkonzentration zu bestimmen.
Durch das Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung oder durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, die Konzentration von einem spezifischen Bestandteil, welches in einer zu erfassenden Lösung enthalten ist, zu bestimmen, wobei sie eine Körperflüssigkeit, wie insbesondere Urin, eine Zerebrospinal-Flüssigkeit, Blutserum, Blutplasma oder Speichel, ein Lebensmittelprodukt, wie beispielsweise ein Milchprodukt, Alkohol oder Essig, eine Industrie-Flüssigkeit, wie beispielsweise eine Kulturlösung, oder eine künstliche Dialyselösung oder ein Abwasser davon enthält. Als der spezifische Bestandteil (Substanz), welcher gezielt für die Konzentrationsmessung in der zu erfassenden Lösung ausgerichtet ist, können verschiedene Proteine erwähnt werden, wie beispielsweise ein Hormon und ein Enzym, eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Cholesterin, ein Virus, ein Bakterium, und dergleichen. Ferner kann als das Reagenz, welches zum Bestimmen der Konzentrationen dieser spezifischen Bestandteile verwendet wird, eine Säurelösung aus Trichlor-Essigsäure, sulforalizyklische Säure oder dergleichen, eine Antikörper-Lösung oder dergleichen, erwähnt werden.
Ferner kann durch das Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung oder durch die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung, der messbare Konzentrationsbereich in der zu erfassenden Lösung vergrößert werden, um die genaue Konzentration des spezifischen Bestandteils, wie beispielsweise das Protein in der zu erfassenden Lösung, zu messen. Ferner ist es durch Zumischen des Reagenz, um die Proteinkonzentration zu messen, nach dem Messen der optischen Rotation von der zu erfassenden Lösung, möglich, die Konzentration des Proteins und die Konzentration der optisch aktiven Substanz, welche sich vom Protein unterscheidet, wie beispielsweise Glukose, zur selben Zeit zu bestimmen. Dies zeigt an, dass das Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung oder die Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders hilfreich ist, wenn die Urin-Proteinkonzentration und der Urin-Zuckerwert erfasst werden, indem Urin als die zu erfassende Lösung verwendet wird, und es kann die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit des Tests verbessern und größtenteils den Testprozess vereinfachen.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mittels konkreter Beispiele beschrieben.
Ausführungsform 1:
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung auf ein Beispiel gegeben, bei welchem die übertragenen Lichtintensitäten und/oder die zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach einem Mischen eines Reagenz, welches die optischen Eigenschaften der zu erfassenden Lösung aufgrund eines spezifischen Bestandteils, welcher in der zu erfassenden Lösung enthalten ist, ändert, in eine zu erfassende Lösung, gemessen werden, um die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung anhand der gemessenen Werte zu erlangen.
1 ist eine Vorderansicht, welche schematisch einen Aufbau von einer Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung zeigt. 2 ist eine Draufsicht, welche schematisch lediglich das optische System von 1 zeigt. In 1 und 2 kennzeichnet Bezugszeichen 1 eine Lichtquelle, welche aus einem Halbleiter-Lasermodul zusammengesetzt ist, und sie projiziert ein im Wesentlichen paralleles Licht 2 mit einer Wellenlänge von 780 nm, einer Intensität von 3,0 mW und einem Strahldurchmesser von 2,0 mm. Eine Probenzelle 3 ist ein rechteckiger, parallelförmiger Behälter, welcher aus Glas gemacht ist, welcher eine Öffnung hat, welche nach oben geöffnet ist, eine Basis von 10 × 10 mm und eine Höhe von 50 mm hat, wobei die Seiten transparente optische Fenster sind. Die Probenzelle 3 kann eine zu erfassende Lösung 10, welche im Inneren davon untergebracht ist, durch das im Wesentlichen parallele Licht 2 bestrahlen. Ferner können ein übertragenes Licht und ein zerstreutes Licht 9 davon nach außen entnommen werden. Mittels eines Fotosensors 4 zum Erfassen des Lichts, welches durch die zu erfassende Lösung 10 übertragen wird, und eines Fotosensors 5 zum Erfassen des zerstreuten Lichts 9, welches erzeugt wird, wenn das Licht durch das Innere der zu erfassenden Lösung 10 durchlaufen ist, werden das übertragene Licht und das zerstreute Licht jeweils erfasst. Ein Einlassanschluss 6 zum Einführen eines Reagenz befindet sich am Bodenbereich der Probenzelle 3. Das Reagenz wird in einer vorgeschriebenen Menge in die zu erfassende Lösung in der Probenzelle 3 durch eine Pipette 7 durch den Einlassanschluss 6 eingeführt. Ein Computer 8 steuert die Lichtquelle 1 und die Pipette 7, um Ausgangssignale von den Fotosensoren 4 und 5 zu analysieren.
Wenn eine Urin-Proteinkonzentration unter Verwendung eines Urins als eine zu erfassende Lösung mittels der Einrichtung zum Messen einer Konzentration von einer Lösung erfasst wird, ist der Betrieb derer wie folgt.
Zunächst wird die zu erfassende Lösung 10 in die Probenzelle 3 eingeführt. Der Computer 8 betreibt die Lichtquelle 1, während er ein Überwachen der jeweiligen Ausgangssignale von den Fotosensoren 4 und 5 simultan damit beginnt. Dann steuert der Computer 8 die Pipette 7, um ein sulfoalizyklisches Säurereagenz (ein Reagenz, welches durch Auflösen von Natriumsulfat in eine wässrige Lösung aus 2-Hydroxy-5-Sulfobenzoe-Säure erlangt wird) in die Probenzelle 3 durch den Einlassanschluss 6 einzuführen. Wenn das sulfoalizyklische Säurereagenz in die zu erfassende Lösung gemischt ist, wird der Protein-Bestandteil geronnen, sodass die zu erfassende Lösung 10 trübe wird, welches zu einer Reduktion in einer übertragenen Lichtintensität und zu einer Zunahme in einer zerstreuten Lichtintensität führt. Die gemessenen Werte der jeweiligen Ausgangssignale von den Fotosensoren 4 und 5 vor und nach dem Mischen des Reagenz werden analysiert, um die Proteinkonzentration zu erlangen.
Die übertragene Lichtintensität und die zerstreute Lichtintensität, das heißt, die jeweiligen Ausgangssignale von den Fotosensoren 4 und 5, welche durch das vorhergehende Verfahren unter Verwendung der zu erfassenden Lösung 10 mit einer Proteinkonzentration von 2 mg/dl gemessen sind, sind jeweils in 3 und 4 gezeigt. Ähnlich sind jeweilige Ausgangssignale, wenn eine zu erfassende Lösung mit einer Proteinkonzentration von 15 mg/dl verwendet wird, jeweils in 5 und 6 gezeigt. Unterdessen sind jeweilige Ausgangssignale, wenn eine zu erfassende Lösung mit einer Proteinkonzentration von 100 mg/dl verwendet wird, jeweils in 7 und 8 gezeigt. In 3 bis 8 zeigt die Abszisse die verstrichene Zeit (Sekunden) nach dem Mischen des Reagenz an, während die Ordinate die Änderungen in der übertragenen Lichtintensität oder zerstreuten Lichtintensität anzeigt, und zwar beginnend von 60 Sekunden vor dem Mischen bis 300 Sekunden nach dem Mischen. 3, 5 und 7 zeigen an, dass die Intensität des übertragenen Lichts (das Ausgangssignal vom Fotosensor 4) mit einer Zunahme in der Konzentration des Proteins abnimmt. Dahingehend zeigen 4, 6 und 8 an, dass die Intensität des zerstreuten Lichts (das Ausgangssignal vom Fotosensor 5) mit einer Zunahme in der Konzentration des Proteins zunimmt.
Solche Korrelationen zwischen Änderungen in der zerstreuten Lichtintensität und Änderungen in der übertragenen Lichtintensität, und die Proteinkonzentrationen sind in 9 und 10 gezeigt. In 9 ist eine Differenz zwischen der zerstreuten Lichtintensität nach einem Verstreichen von 300 Sekunden vom Mischen des Reagenz und der zerstreuten Lichtintensität vor dem Mischen ((die zerstreute Lichtintensität nach dem Mischen des Reagenz) – (die zerstreute Lichtintensität vor dem Mischen des Reagenz)) als Ordinate ausgedruckt. In 10 ist das Verhältnis der übertragenen Lichtintensität nach einem Verstreichen von 300 Sekunden vom Mischen zur übertragenen Lichtintensität vor dem Mischen des Reagenz ((die übertragene Lichtintensität nach dem Mischen des Reagenz)/(die übertragene Lichtintensität vor dem Mischen des Reagenz)) als Ordinate ausgedruckt. Es ist zu erwähnen, dass die Ergebnisse, welche durch ein Durchführen von zusätzlichen Messungen unter Verwendung von Urin mit jeweiligen Proteinkonzentrationen von 0,5, 30 und 60 mg/dl als die zu erfassenden Lösungen, und zwar zusätzlich zu der zuvor genannten zu erfassenden Lösung, erlangt sind, in 9 und 10 gezeigt sind. In diesen Fällen waren alle Lösungen, welche den Messungen unterworfen waren, vor dem Mischen des Reagenz optisch so transparent wie Wasser, und die übertragenen Lichtintensitäten und die zerstreuten Lichtintensitäten derer waren identisch mit jenen von Wasser. Daher kann jede Korrelation, welche von 9 und 10 erlangt wird, als eine Standard-Kalibrierungskurve verwendet werden, wenn die Proteinkonzentration in jedem Urin gemessen wird.
In 9 sind jeweilige gemessene Werte glatt verbunden, um durch eine durchgängige Linie dargestellt zu werden, und die gerade Linie, welche die gemessenen Werte innerhalb der Region von einer Proteinkonzentration von 0 bis 15 mg/dl verbindet, welches eine lineare Änderung mit Bezug auf die Größe der Änderungen in der zerstreuten Lichtintensität (eine Differenz in der zerstreuten Lichtintensität vor und nach dem Mischen des Reagenz) anzeigt, ist erweitert, um durch eine gestrichelte Linie angezeigt zu werden. Wie anhand der durchgängigen Linie und der gestrichelten Linie zu erkennen, überlappen sich die durchgängige Linie und die gestrichelte Linie übereinander, und die Größe der Änderungen in der zerstreuten Lichtintensität ist proportional zur Proteinkonzentration in dem Bereich, bei welchem die Proteinkonzentration bis zu 15 mg/dl beträgt.
Wenn hingegen die Konzentration über diesem Wert ansteigt, nehmen gemessene Werte allmählich niedriger ab als die Werte, welche die proportionale Beziehung erfüllen. Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn die Proteinkonzentration zunimmt, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass Licht zerstreut wird, zunimmt, gibt es ebenfalls die erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass Licht abermals während eines Weiterlaufens von Licht von dem Punkt aus, bei welchem das zerstreute Licht an der Außenseite der Probenzelle erzeugt wird, zerstreut wird, welches zu einer Reduktion in der Wahrscheinlichkeit führt, dass das zerstreute Licht den Fotosensor 5 erreicht. Daher ist es, wenn die Konzentration anhand der Änderungen in der zerstreuten Lichtintensität berechnet wird, möglich, eine genauere Konzentration im Niedrigkonzentrationsbereich (um 15 mg/dl oder niedriger), wo die Linearität sichergestellt werden kann, zu bestimmen.
In 10 zeigt die Abszisse die Proteinkonzentration an, während die Ordinate (logarithmische Skala) das Verhältnis der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz anzeigt. Jeweilige gemessene Werte sind glatt verbunden, um durch eine durchgängige Linie dargestellt zu werden, und die gerade Linie, welche die gemessenen Werte verbindet, welche sich linear innerhalb einer Proteinkonzentration von 15 bis 100 mg/dl ändern, ist verlängert, um durch eine gestrichelte Linie dargestellt zu werden. Wie in 10 gezeigt, kann, wenn die Proteinkonzentration so gering wie 2 mg/dl oder 5 mg/dl ist, der gemessene Wert von der gestrichelten Linie abweichen. Der Grund dafür ist, dass, wie anhand des Vergleichs zwischen 3, 5 und 7 deutlich, da das Änderungsverhältnis zu klein ist, und zwar verglichen mit allen Ausgangssignalen, der gemessene Wert anfällig ist für zahlreiches Rauschen.
Dies zeigt an, dass, wenn die Proteinkonzentration anhand der gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten berechnet wird, die zu erfassende Lösung vorteilhafterweise innerhalb des Hochkonzentrationsbereichs (um 15 mg/dl oder darüber) fällt, um die Einflüsse von zahlreichen Rauschen zu vermeiden.
Auf die vorhergehende Weise ist es durch ein Messen der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz oder der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz, möglich, die Konzentration von einem spezifischen Bestandteil in einer zu erfassenden Lösung zu erlangen.
Ferner wird durch ein Messen von beiden Intensitäten die Lösungskonzentration anhand der gemessenen Werte der zerstreuten Lichtintensitäten für die zu erfassende Lösung innerhalb des Niedrigkonzentrationsbereichs berechnet, während die Lösungskonzentration anhand der gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten für die zu erfassende Lösung innerhalb des Hochkonzentrationsbereichs gemessen wird. Demgemäß ist der Konzentrationsbereich der zu erfassenden Lösung mit einer im Wesentlichen hohen Genauigkeit messbar, das heißt, dass der dynamische Bereich vergrößert werden kann.
Daraus folgend werden durch die vorliegende Erfindung die herkömmlich erforderlichen Prozesse, wie beispielsweise ein Verdünnen von einer zu erfassenden Hochkonzentrationslösung unnötig, und somit ist es möglich, die praktischen Wirkungen zu verbessern, welche dazu wirksam sind, um die höhere Genauigkeit, höhere Wirksamkeit und eine Arbeitsersparnis bei der Messung und beim Test zu erzielen.
Ferner, obwohl bei dieser Ausführungsform die Lösungskonzentration anhand der gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten und der zerstreuten Lichtintensitäten unmittelbar vor dem Mischen des Reagenz und nach einem Verstreichen von 300 Sekunden vom Mischen des Reagenz erlangt wurde, kann die Zeitdifferenz geeigneterweise gemäß den Eigenschaften der Messeinrichtung, der zu erfassenden Lösung und des Reagenz eingestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform werden, unter der Annahme, dass die Konzentration im Niedrigkonzentrationsbereich um 15 mg/dl oder niedriger ist, und die Konzentration im Hochkonzentrationsbereich um 15 mg/dl oder höher ist, die zerstreuten Lichtintensitäten im Niedrigkonzentrationsbereich gemessen, und die übertragenen Lichtintensitäten im Hochkonzentrationsbereich gemessen. Daraus folgend können sehr genaue Ergebnisse erlangt werden.
Jedoch, da der Niedrigkonzentrations- und Hochkonzentrationsbereich in dieser Ausführungsform in Abhängigkeit von verschiedenen Fakturen variiert, wie beispielsweise die optische Pfadlänge der Probenzelle 3, die Ausbreitungsdistanz in der zu erfassenden Lösung des zerstreuten Lichts 9, die Anordnung des optischen Systems und dergleichen, sind sie nicht auf den vorgenannten numerischen Bereich beschränkt.
Daher kennzeichnet der Wortlaut „Niedrigkonzentration", wie hier in der vorliegenden Erfindung erwähnt, den Konzentrationsbereich entsprechend des Abschnittes, welcher eine Linearität im Kurvenverlauf (9) hat, welcher die Beziehung zwischen der spezifischen Bestandteilkonzentration der zu erfassenden Lösung und der Änderungen der zerstreuten Lichtintensität zeigt. Hingegen kennzeichnet der Wortlaut „Hochkonzentration", wie hier verwendet, den Konzentrationsbereich entsprechend des Abschnittes, welcher eine Linearität im Kurvenverlauf (10) hat, welcher die Beziehung zwischen der spezifischen Bestandteilkonzentration der zu erfassenden Lösung und dem Verhältnis der übertragenen Lichtintensität zeigt. Diese können durch den Fachmann zuvor vor einem Durchführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt werden.
Wenn die optische Pfadlänge des übertragenen Lichts tatsächlich um mehr als 10 mm, wie oben beschrieben, verlängert wird, kann die übertragene Lichtintensität mit hoher Genauigkeit gemessen werden, und zwar sogar im Falle von einer Konzentration von 15 mg/dl oder weniger.
Wenn jedoch die optische Pfadlänge auf eine solche Länge verlängert ist, wird das optische Signal vom Fotosensor 4 im Hochkonzentrationsbereich zu klein (um 10^-4 V), und somit wird es schwierig, die Konzentration zu erlangen. Ferner erweitert eine Verlängerung der optischen Pfadlänge unweigerlich die gesamte Skala der Einrichtung, und eine solche Einrichtung einer großen Skala ist angesichts der praktischen Verwendung nicht sehr vorteilhaft.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn der Aufbau und die Skala der Einrichtung eine bestimmte Beschränkung haben, indem sowohl das zerstreute Licht als auch das übertragene Licht verwendet werden, möglich, die Konzentration mit hoher Genauigkeit überall im Hochkonzentrationsbereich und Niedrigkonzentrationsbereich zu messen, und den dynamischen Bereich zu vergrößern.
Ausführungsform 2:
Es wird eine genaue Beschreibung auf ein Beispiel gegeben, bei welchem die Konzentration eines spezifischen Bestandteils bestimmt wird, indem Urin als eine zu erfassende Lösung verwendet wird, welches durch Ausfällung von verschiedenen Salzen und dergleichen trüb gemacht wird, und zwar mittels der Messeinrichtung in 1 und 2.
Zunächst wird trübes Urin mit einer Proteinkonzentration von 15 mg/dl als die zu erfassende Lösung 10 in die Probenzelle 3 eingeführt, um die Änderungen in Ausgangssignalen von dem Fotosensor 4 und/oder dem Fotosensor 5 vor und nach dem Mischen des Reagenz auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 zu beobachten.
Die Änderungen mit der Zeit der Ausgangssignale von den Fotosensoren 4 und 5 vor und nach dem Mischen des Reagenz sind jeweils in 11 und 12 gezeigt. Diese Kurvenverläufe stellen die Änderungen in den Ausgangssignalen, beginnend von 60 Sekunden vor dem Mischen des Reagenz bis zu 300 Sekunden nach dem Mischen des Reagenz, wie bei 3 bis 8, dar.
Wie anhand von 11 zu erkennen, beträgt das Ausgangssignal vom Fotosensor 5 (zerstreute Lichtintensität) vor dem Mischen des Reagenz, das heißt, während – 60 bis 0 Sekunden, ungefähr 0,05 V. Im Falle der zu erfassenden Lösung, welche frei von Trübung ist, wie in Ausführungsform 1 verwendet, beträgt das Ausgangssignal vom Fotosensor 5 vor dem Mischen gleich 0,0 V. Daher kann gesagt werden, dass die Differenz zwischen dem Ausgangssignal den Trübungsgrad anzeigt, welcher in der zu erfassenden Lösung dieser Ausführungsform inhärent ist. Wenn der Wert in die Proteinkonzentration umgewandelt wird, indem auf 9 als Kalibrierungskurve Bezug genommen wird, entspricht er 4 bis 5 mg/dl.
Andererseits beträgt das Ausgangssignal vom Fotosensor 5 zum Zeitpunkt nach einem Verstreichen von 300 Sekunden vom Mischen des Reagenz gleich 0,22 V, sodass die Differenz des Ausgangssignals zum Zeitpunkt von 0 Sekunden gleich 0,17 V beträgt. Die Differenz in den Ausgangssignalen (0,17 V) wird in die Proteinkonzentration umgewandelt, indem auf 9 als Kalibrierungskurve Bezug genommen wird, welche 15 mg/dl beträgt. Diese Konzentration ist identisch zur bekannten Konzentration, welche zuvor gemessen ist. Dies bestätigt, dass die Proteinkonzentration der zu erfassenden trüben Lösung zuvor anhand der Differenz zwischen Ausgangssignalen vom Fotosensor 5, vor und nach dem Mischen des Reagenz, bestimmt werden kann, indem die Kalibrierungskurve von 9 verwendet wird, welche anhand der trübungsfreien zu erfassenden Lösung bestimmt ist.
Wie oben beschrieben, ist es durch ein Berechnen der Lösungskonzentration aus der Differenz in der zerstreuten Lichtintensität, vor und nach dem Mischen des Reagenz, möglich, eine genaue Lösungskonzentration zu bestimmen, von der Einflüsse von Trübung und dergleichen beseitigt sind.
Ferner beträgt in 12, zum Zeitpunkt vor dem Mischen des Reagenz, das heißt, von – 60 bis 0 Sekunden, das Ausgangssignal vom Fotosensor 4 (übertragene Lichtintensität) gleich 0,55 V. Andererseits, im Falle der trübungsfreien zu erfassenden Lösung, wie in Ausführungsform 1 verwendet, beträgt das Ausgangssignal vom Fotosensor 4 vor dem Mischen gleich 0,6 V. Daher kann gesagt werden, dass die Differenz von der Trübung der zu erfassenden Lösung herrührt. 12 zeigt an, dass das Ausgangssignal vom Fotosensor 4 vor dem Mischen des Reagenz gleich 0,55 V beträgt, während das Ausgangssignal zum Zeitpunkt nach einem Verstreichen von 300 Sekunden vom Mischen gleich 0,42 V beträgt, und das Verhältnis davon gleich 0,76 beträgt. Das Verhältnis der Ausgangssignale (0,76) wird in die Proteinkonzentration, indem auf 10 als eine Kalibrierungskurve Bezug genommen wird, auf 15 mg/dl umgewandelt. Diese Konzentration ist identisch zur bekannten Konzentration, welche zuvor gemessen ist. Dies bestätigt, dass die Proteinkonzentration der trüben zu erfassenden Lösung mit Genauigkeit bestimmt werden kann, indem das Verhältnis von Ausgangssignalen vom Fotosensor 4 vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird, und zwar unter Bezugnahme auf 10 als eine Kalibrierungskurve, und es in die Proteinkonzentration umgewandelt wird, und zwar unter Bezugnahme auf 10, welche basierend auf der trübungsfreien zu erfassenden Lösung als eine Kalibrierungskurve bestimmt ist.
Ferner, wenn die Proteinkonzentration anhand von Änderungen in der übertragenen Lichtintensität bestimmt ist, ist es ebenfalls möglich, ein Biuret-Reagenz (ein Reagenz, welches durch Auflösen von Kalium-Natrium-Tartrat und Natriumsulfat in eine Natrium-Hydroxid-Lösung erlangt wird) zu verwenden, welches sich vom zuvor genannten Reagenz unterscheidet. Jedoch ist es in diesem Fall vorteilhaft, eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von ungefähr 540 nm zu verwenden. Sogar wenn eine trübe zu erfassende Lösung gemessen wird, indem sie verwendet wird, wird es möglich, die Konzentration mit Genauigkeit zu bestimmen, ohne von der Trübung und dergleichen, wie bei dieser Ausführungsform, beeinflusst zu sein.
Ausführungsform 3:
Im Folgenden wird eine Beschreibung auf ein Beispiel gegeben, bei welchem sowohl die Ausgangssignale von den Fotosensoren 4 und 5 gemessen werden, indem die in 1 und 2 gezeigte Messeinrichtung auf dieselbe Art und Weise wie in Ausführungsform 1 verwendet wird, und beide Messwerte miteinander verglichen werden, wodurch das Auftreten oder Nichtauftreten von einer Messblockierung aufgrund von suspendierten Partikeln, Blasen oder dergleichen erfasst wird.
Wenn suspendierte Partikel oder Blasen in der zu erfassenden Lösung vorliegen und sie in den optischen Pfad des im Wesentlichen parallelen Lichts 2 eintreten, wird das im Wesentlichen parallele Licht 2 durch sie stark zerstreut, wodurch die genaue Messung der übertragenen Lichtintensität und/oder zerstreuten Lichtintensität behindert wird. In diesem Fall wird die übertragene Lichtintensität bemerkbar verringert, wohingegen die zerstreute Lichtintensität gemäß dem Blickwinkel des Fotosensors 5, der Position, bei welcher suspendierte Partikel oder Blasen im optischen Pfad vorliegen, und dergleichen, bemerkbar verringert oder vergrößert wird.
Wenn es keine Blockierung aufgrund der suspendierten Artikel oder Blasen gibt, wie in 9 und 10 gezeigt, gibt es eine bestimmte Beziehung zwischen dem gemessenen Wert der zerstreuten Lichtintensität und dem gemessenen Wert der übertragenen Lichtintensität. Wenn beispielsweise die Proteinkonzentration der zu erfassenden Lösung gleich 15 mg/dl beträgt, so beträgt die Differenz in der zerstreuten Lichtintensität vor und nach dem Mischen des Reagenz gleich 0,17 V, und beträgt das Verhältnis der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen gleich 0,76. Wenn jedoch die zuvor genannte Blockierung auftritt, werden die Werte, welche von einer solchen Beziehung abweichen, als gemessene Werte erlangt.
Daher kann das Auftreten oder Nichtauftreten der Blockierung erfasst werden, indem überprüft wird, ob die Proteinkonzentration, welche anhand der gemessenen Werte der Ausgangssignale vom Fotosensor 4 vor und nach dem Mischen des Reagenz, basierend auf der Kalibrierungskurve von 9 bestimmt ist, und die Proteinkonzentration, welche anhand der gemessenen Werte der Ausgangssignale vom Fotosensor 5 vor und nach dem Mischen des Reagenz, basierend auf der Kalibrierungskurve von 10 bestimmt ist, zueinander identisch sind oder nicht.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Ausführungsform, indem sowohl die übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz und die zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz gemessen werden, und sie zueinander überprüft werden, möglich, die Behinderung aufgrund von Blasen, zahlreichen nicht aufgelösten Salzen und suspendierten Partikeln, wie beispielsweise Staub und Dreck, zu erfassen, wodurch eine falsche Messung verhindert wird. Daraus folgend kann die Zuverlässigkeit der Messung verbessert werden, und die praktische Wirkung davon ist sehr hoch, wodurch es ermöglicht wird, die höhere Zuverlässigkeit und die Kosteneinsparung der Messung und des Tests zu erreichen.
Ausführungsform 4:
Im Folgenden wird eine Beschreibung auf ein Beispiel gegeben, bei welchem, wenn eine Reduktion in der Übertragbarkeit des optischen Fensters aufgrund einer Verschmutzung, Kontaminierung oder dergleichen der Probenzelle in der in 1 und 2 gezeigten Messeinrichtung auftritt, jeweilige Ausgangssignale vom Fotosensor 4 und/oder vom Fotosensor 5 unter den gleichen Bedingungen sowohl für die zu erfassende Lösung als auch die Standardlösung gemessen werden, und der gemessene Wert der zu erfassenden Lösung durch den gemessenen Wert der Standardlösung korrigiert wird, um die Konzentration von einem spezifischen Bestandteil in der zu erfassenden Lösung zu bestimmen.
In einem solchen Fall, bei welchem die Probenzelle 3 für eine lange Zeit verwendet wurde, haften zahlreiche Restsubstanzen daran an, welches zu einer Reduktion in der Übertragbarkeit von jedem optischen Fenster führt. In diesem Fall wird, da der Absolutwert von der übertragenen Lichtintensität abnimmt, die Genauigkeit des Verhältnisses der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz reduziert. Demgemäß wird die Differenz in der zerstreuten Lichtintensität vor und nach dem Mischen des Reagenz verringert. Daher ist es in diesen Fällen nicht möglich, die Lösungskonzentration mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen.
Der Einfluss von einer Reduktion in der Übertragbarkeit des optischen Fensters aufgrund einer solchen Langzeitverwendung kann korrigiert werden, indem die Messung auf die zu erfassende Lösung mit einer bekannten Proteinkonzentration (Standardlösung) korrigiert wird. Beispielsweise wird zuvor eine Messung für eine Standardlösung mit einer Proteinkonzentration von 15 mg/dl durchgeführt. Bei diesem Schritt wird, wenn die Differenz in der zerstreuten Lichtintensität vor dem Mischen eines sulfoalizyklischen Säurereagenz und nach einem Verstreichen von 300 Sekunden nach dem Mischen gleich 0,15 V beträgt, die in Ausführungsform 1 erlangte Kalibrierungskurve von 9 auf die folgende Weise korrigiert. Es wird nämlich, da die zuvor genannte Differenz in der zerstreuten Lichtintensität, wenn die Proteinkonzentration 15 mg/dl beträgt, gleich 0,17 V beträgt, die Lösungskonzentration bestimmt, indem eine weitere Kalibrierungskurve verwendet wird, welche durch ein Multiplizieren der Konzentration, welche von der Kalibrierungskurve von 9 erlangt wird, mit 0,17/0,15 zur Korrektur erlangt wird.
Wie oben beschrieben, ist es durch ein Messen der Änderungen in der zerstreuten Lichtintensität, vor und nach dem Mischen des Reagenz, von der Standardlösung und ein Überprüfen der gemessenen Werte mit einer bekannten Kalibrierungskurve, möglich, eine weitere Kalibrierungskurve zu erlangen, welche gegen den Einfluss von der Reduktion in der Übertragbarkeit des optischen Fensters korrigiert ist. Indem diese verwendet wird, wird, sogar wenn das optische Fenster eine reduzierte Übertragbarkeit hat, eine genaue Konzentrationsmessung möglich.
Ausführungsform 5:
Es wird eine Beschreibung auf ein Beispiel geben, bei welchem Wasser, welches keinen spezifischen Bestandteil enthält, als Standardlösung verwendet wird, um den Einfluss von der Reduktion in der Übertragbarkeit des optischen Fensters, wie in Ausführungsform 4 beschrieben, zu korrigieren.
Wenn die zu erfassende Lösung ein Wasser ist, welches keinen spezifischen Bestandteil enthält, wird, da die Konzentration des spezifischen Bestandteils, welcher aufgrund des Mischens des Reagenz, um die optischen Eigenschaften von Wasser zu ändern, reagieren darf, gleich Null ist, keine Differenz in der zerstreuten Lichtintensität, wie in Ausführungsform 4 gezeigt, auftreten. Daher kann der numerische Wert, welcher für die Korrektur erforderlich ist, nicht berechnet werden. Dann wird die übertragene Lichtintensität mit Wasser, welches in der Probenzelle 3 enthalten ist, gemessen. Wenn beispielsweise die übertragene Lichtintensität bei diesem Schritt gleich 0,5 V beträgt, wird eine Korrektur auf die folgende Art und Weise durchgeführt. 3, 5 und 7 zeigen an, dass die übertragene Lichtintensität in dem Zustand, bei welchem die Lösung vor dem Mischen des Reagenz transparent ist, gleich 0,6 V beträgt. Demgemäß ist es, indem eine solche Korrektur durchgeführt wird, bei welcher die Konzentration, welche anhand der Kalibrierungskurve von 9 erlangt wird, mit 0,6/0,5 multipliziert wird, möglich, eine genaue Konzentration zu bestimmen.
Wie oben beschrieben, ist es, indem die übertragene Lichtintensität unter Verwendung von Wasser als eine Standardlösung gemessen wird, möglich, den Einfluss von der Reduktion in der Übertragbarkeit des optischen Fensters zu korrigieren. Ferner, wenn die jeweiligen Formen, auf welche die Restsubstanzen an den optischen Fenstern anhaften, gleich sind, unterziehen sich das optische Fenster zum Emittieren eines übertragenen Lichts und das optische Fenster zum Emittieren eines zerstreuten Lichts der gleichen Reduktion in der Übertragbarkeit. Daher kann die Größe der Änderungen in der zerstreuten Lichtintensität anhand der Reduktion der übertragenen Lichtintensität mit Bezug auf Wasser korrigiert werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dieser Ausführungsform Wasser als Standardlösung verwendet werden, und somit kann die Reduktion in der Übertragbarkeit von jedem optischen Fenster einfach korrigiert werden. Insbesondere bei einem Ort, bei welchem eine Protein-Wasserlösung schwierig zu steuern und aufzubewahren ist, oder dergleichen, ist die Steuerung und Aufbewahrung derer einfach, und somit ist die praktische Wirkung sehr hoch.
Ferner wurde in jeder der vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Aufbau gezeigt, bei welchem, wenn ein Reagenz gemischt wird, das Reagenz direkt durch eine Pipette oder dergleichen in die zu erfassende Lösung eingeführt wird. Jedoch kann die gleiche Wirkung sogar durch den Aufbau erlangt werden, bei welchem das Reagenz tröpfchenweise der zu erfassenden Lösung hinzugeführt wird.
Wie oben beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Einflüsse der Trübung und Verfärbung, welche der zu erfassenden Lösung inhärent sind, der Einfluss von der Reduktion in der Übertragbarkeit des optischen Fensters, usw., korrigiert werden, um eine genaue Konzentration des spezifischen Bestandteils, wie beispielsweise Protein, zu bestimmen. Ferner kann der messbare Konzentrationsbereich der zu erfassenden Lösung vergrößert werden.
Daraus folgend kann die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung mit einer hohen Genauigkeit bestimmt werden. Darüber hinaus wird es möglich, die Lösungskonzentration zu bestimmen, insbesondere die Proteinkonzentration im Urin, und zwar mit einer hohen Zuverlässigkeit und einer hohen praktischen Anwendbarkeit auf eine kostensparende Art und Weise.
Ferner ist es ebenfalls möglich, sowohl die Konzentrationen des Proteins als auch der optisch aktiven Substanzen, welche sich vom Protein unterscheiden, in der zu erfassenden Lösung zu bestimmen. Insbesondere dann, wenn die zu erfassende Lösung Urin ist, kann, da die Urin-Proteinkonzentration und der Urin-Zuckerwert zur gleichen Zeit mit Genauigkeit bestimmt werden können, der Harnuntersuchungs-Prozess größtenteils vereinfacht werden, und die praktische Wirkung davon ist sehr hoch.
Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich der derzeit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass eine solche Offenbarung nicht als beschränkend zu interpretieren ist. Verschiedene Änderungen und Modifikationen werden dem Fachmann betreffend der vorliegenden Erfindung zweifelsohne deutlich, nachdem er die obige Offenbarung gelesen hat.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel bereitzustellen, welches dazu in der Lage ist, den messbaren Konzentrationsbereich eines spezifischen Bestandteils in einer zu erfassenden Lösung zu vergrößern und ferner eine genaue Lösungskonzentration mit Leichtigkeit zu messen, sogar dann, wenn Inhibitoren auftreten, wie beispielsweise eine Verschmutzung von einer Probenzelle, eine Trübung der zu erfassenden Lösung und suspendierte Partikel. Um diese Aufgabe zu lösen, werden die übertragenen Lichtintensitäten und/oder die zerstreuten Lichtintensitäten der zu erfassenden Lösung vor und nach einem Mischen eines Reagenz, um die optischen Eigenschaften der zu erfassenden Lösung aufgrund des spezifischen Bestandteils zu ändern, gemessen, um die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung anhand dieser gemessenen Werte zu erlangen. Ferner wird, während die Proteinkonzentration durch das vorhergehende Verfahren erlangt wird, die optische Rotation der zu erfassenden Lösung vor und nach dem Mischen des Reagenz gemessen, wodurch die Konzentrationen des Proteins und weiterer optisch aktiver Substanzen, welche sich vom Protein unterscheiden, bestimmt werden.

Claims

Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung, welches die Schritte enthält: Messen von übertragenen Lichtintensitäten und zerstreuten Lichtintensitäten von einer zu erfassenden Lösung, welche einen spezifischen Bestandteil enthält, vor und nach einem Mischen mit einem Reagenz, welches die optischen Eigenschaften der zu erfassenden Lösung aufgrund des spezifischen Bestandteils ändert; und Bestimmen der Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung auf Basis dieser gemessenen Werte, wobei die übertragenen Lichtintensitäten und die zerstreuten Lichtintensitäten gemessen werden und die gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz mit den gemessenen Werten der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz verglichen werden, wodurch eine Erfassung des Auftretens oder Nicht-Auftretens von einer falschen Messung aufgrund eines in der zu erfassenden Lösung suspendierten Partikels verhindert wird.
Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung nach Anspruch 1, bei welchem die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung in einem Niedrigkonzentrationsbereich anhand der gemessenen Werte der zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird, und die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung in einem Hochkonzentrationsbereich anhand der gemessenen Werte der übertragenen Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz bestimmt wird.
Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung nach Anspruch 1, bei welchem zumindest eine aus den übertragenen Lichtintensitäten und den zerstreuten Lichtintensitäten vor und nach dem Mischen des Reagenz unter der gleichen Bedingung für eine Standardlösung mit einer bekannten Konzentration und der zu erfassenden Lösung gemessen wird, und die gemessenen Werte der zu erfassenden Lösung durch die gemessenen Werte der Standardlösung korrigiert werden, um die Konzentration des spezifischen Bestandteils in der zu erfassenden Lösung zu bestimmen.
Verfahren zum Messen einer Konzentration von einer Lösung nach Anspruch 3, bei welchem die Standardlösung Wasser ist, welches den spezifischen Bestandteil nicht enthält.