DE69832564T2

DE69832564T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeitsprobe in eine optische Küvette, sowie Polarimeter mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE69832564T2
Application number: DE69832564T
Authority: DE
Inventors: Tatsurou Kawamura; Jinsei Miyazaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1998-09-23
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: EP1598656A2; US6046805A; EP0905506A3; KR19990030094A; JP3332149B2; TW409185B; JPH1194715A; EP0905506B1; KR100300921B1; DE69832564D1; EP0905506A2; CN1128363C; CN1212372A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer optischen Kenngröße einer flüssigen Probe, um deren Reinheit zu bestimmen, eine Konzentration eines darin enthaltenen, gelösten Stoffes zu identifizieren und zu bestimmen, und insbesondere ein Polarimeter, das bei einer Urinanalysevorrichtung einsetzbar ist. Im spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen einer flüssigen Probe in eine Probenzelle zur Messung.
Im Allgemeinen werden optische Kenngrößen, beispielsweise die Extinktion und die optische Aktivität einer Probe, dadurch gewonnen, dass Licht auf die in einer Probenzelle angeordnete Probe gerichtet wird und ein durch die Probe hindurch tretendes Licht analysiert wird. Als Probenzelle wird ein boxförmiger Behälter verwendet, der im Wesentlichen aus Glas gemacht ist und ein Paar transparenter, lichtdurchlässiger Fenster hat.
Die Messung solcher optischen Kenngrößen wurde üblicherweise durch Einleiten der Probe in die Probenzelle über deren offenes oberes Ende unter Verwendung einer Spritzeinrichtung, einer Pipette, einer Spritze oder dergleichen und durch Montage der Probenzelle in einem optischen System durchgeführt. Bei diesem Vorgehen ist zum Einleiten und Ausbringen der Probe und zum Waschen der Probenzelle eine Entkopplung der Probenzelle von dem optischen System erforderlich. Die Messung der optischen Kenngrößen war, wie gezeigt, hinsichtlich der Bedie nungsfreundlichkeit schlecht und erforderte großen Personalaufwand. Wenn zudem Blasen in einem optischen Pfad der Probenzelle vorhanden sind, neigen die gewonnenen Messwerte dazu, ungleichmäßige Werte darzustellen.
Kürzlich wurde eine Urinanalyse unter Verwendung eines Polarimeters vorgeschlagen, beispielsweise in der internationalen Patentveröffentlichung Nr. WO 97/18470. Glukose oder ein Protein, d.h. Albumin, zeigt eine optische Aktivität. Es ist daher möglich, Konzentrationen dieser Substanzen in einem Urin durch Durchführung einer Polarimetrie an dem Urin abzuleiten. Bei der herkömmlichen Urinanalyse wurde ein Prüfpapier, das mit einem Reagens behaftet ist, in den Urin eingetaucht und wurde dessen Farbreaktion mittels eines Spektrophotometers oder dergleichen beobachtet. Andererseits ist es möglich, Glukose und Protein in einer geringen Konzentration zu erfassen und zu bestimmen, ohne dass aufwendige Ausrüstungen, wie Prüfpapiere, erforderlich wären, wie sie bei der herkömmlichen Urinanalyse gemäß diesem Verfahren erforderlich sind.
Eine Vorrichtung zum Übertragen einer flüssigen Probe für eine optische Kenngrößenmessung der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art ist aus der US-A-3 699 348 bekannt.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die oben genannten Probleme zu lösen, die mit der herkömmlichen Vorrichtung zur optischen Kenngrößenmessung einhergehen. Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Übertragen einer flüssigen Probe bereit, welche im Anspruch 1 definiert ist, die ein einfaches Einleiten und Ausleiten dieser Probe sowie ein einfaches Waschen der Probenzelle erlaubt und die eine Messung mit hoher Genauigkeit ohne Einschlüsse von Blasen in der zu messenden Probe und ohne durch diese erfolgende Störung des optischen Pfades ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Polarimeter bereitzustellen, das kompakt ist und bei einem niedrigen Preis eine hohe Zuverlässigkeit zeigt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
Ein Verfahren zum Übertragen einer flüssigen Probe für eine optische Kenngrößenmessung gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 3 definiert.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Einleiten und Ersetzen der flüssigen Probe, ohne die Probenzelle von der Vorrichtung zur optischen Kenngrößenmessung zu entkoppeln. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Probe, die vorübergehend in dem Behälter aufgenommen ist, über einen rohrförmigen Pfad, der den Boden der Probenzelle und den Behälter verbindet, in die Probenzelle eingeleitet, und zwar durch Nutzung einer Differenz hinsichtlich der vertikalen Anordnung zwischen der Probenzelle und dem Behälter. Bei einer Alternative, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird die Probe, die in dem Behälter enthalten ist, unter Verwendung einer Spritze, die in dem rohrförmigen Pfad zwischengeschaltet ist, in die Probenzelle eingeleitet. Beim Austreiben der Probe nach der Beendigung der Messung wird sie in entsprechender Weise von der Probenzelle zu dem Behälter übertragen.
Die in die Probenzelle eingeleitete Probe wird in den Behälter übertragen und dann aus diesem ausgetrieben.
Beim Waschen der Probenzelle wird nach dem Austreiben der Probe, die aus der Probenzelle übertragen wurde, dem Behälter eine Reinigungslösung zugeführt. Dann wird die Reinigungslösung über den rohrförmigen Pfad in die Probenzelle eingeleitet. Die Reinigungslösung, die in die Probenzelle eingeleitet wurde, wird dann in den Behälter übertragen und aus diesem ausgetrieben.
In einem Zustand, in dem die in die Probenzelle eingeleitete Probe in der Probenzelle verbleibt, ist es möglich, der Probenzelle eine weitere zu messende, flüssige Probe oder eine Reinigungslösung zuzuführen, wodurch die in der Probenzelle verbleibende Probe ausgetrieben wird und gleichzeitig die verbleibende Probe durch die weitere flüssige Probe oder die Reinigungslösung ersetzt wird.
Dadurch, dass der Behälter oder die Probenzelle zur Herstellung einer Höhendifferenz zwischen diesen beiden nach oben und nach unten bewegt werden, ist es möglich, die Probe oder die Reinigungslösung zwischen dem Behälter und der Probenzelle zu übertragen.
Bei dem Übertragungsprozess unter Verwendung einer Spritze ist es bei einer Anordnung der Spritze, bei der der Kolben nach oben weist, möglich, die Blasen in der in die Spritze aufgezogenen Probe einzufangen und an dem oberen Bereich des Kolbens zu sammeln und so die Probe frei von Blasen in die Probenzelle einzuleiten.
Beim Durchführen einer Polarimetrie an einem Urin unter Verwendung insbesondere des Polarimeters nach Anspruch 2 ist es möglich, Glukose- und Albuminkonzentrationen in dem Urin einfach und mit hoher Genauigkeit abzuleiten. Daher ist es möglich, eine hervorragende Urinanalysevorrichtung bereitzustellen.
Obwohl die neuen Merkmale der Erfindung insbesondere in den anliegenden Ansprüchen ausgeführt sind, wird die Erfindung sowohl hinsichtlich des Aufbaus als auch hinsichtlich des Inhalts zusammen mit weiteren Gegenständen und Merkmalen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung besser verstanden und gewürdigt werden.
Kurzbeschreibung der verschiedenen Figuren der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Auslegung einer Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Auslegung einer Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit, welche nicht durch den Wortlaut von Anspruch 1 gedeckt ist.
3 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Auslegung einer weiteren Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit, welche nicht durch den Wortlaut von Anspruch 1 gedeckt ist.
4 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Auslegung eines Polarimeters.
5 zeigt ein Kenngrößendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Strom "J", der der Spule zugeführt wird, und dem Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers darstellt, welches unter Verwendung des gleichen Polarimeters für destilliertes Wasser und eine wässrige Zuckerlösung erhalten wurde.
6 zeigt ein Kenngrößendiagramm, das die Beziehung zwischen der Konzentration einer wässrigen Zuckerlösung und dem Strom "J" darstellt, wenn ein Extinktionspunkt erreicht ist, bei dem gleichen Polarimeter.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Vorrichtung zum Übertragen einer Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei vielfältigen Vorrichtungen zur optischen Kenngrößenmessung für verschiedene flüssige Proben genutzt werden.
Bei den folgenden Ausführungsformen wird eine Beschreibung hinsichtlich eines Beispiels einer Vorrichtung zur optischen Kenngrößenmessung, einem Polarimeter, insbesondere einem Polarimeter des Typs zum Anlegen eines magnetischen Feldes (optischer Faraday-Modulator-Typ), welches eine Konzentration einer optisch aktiven Substanz in der Probe durch Anlegen eines magnetischen Feldes an das Licht, das durch die Probe tritt, und durch Kompensation des Drehwinkels, der der optisch aktiven Substanz in der Probe zurechenbar ist, mit demjenigen, der dem Anlegen des magnetischen Feldes zurechenbar ist, liefert.
Beispiel 1
Die Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit bei dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Ein Behälter 1 nimmt eine als Muster dienende flüssige Probe zeitweise auf. Eine Probenzelle 2 hält die Probe, die aus dem Behälter 1 zugeführt wurde. Dadurch, dass Licht in der in der Figur durch einen Pfeil angezeigten Richtung hindurchgeführt wird, wird eine optische Kenngröße der in der Probenzelle 2 gehaltenen Probe gemessen. Die Probenzelle 2 hat einen optischen Pfad von 50 mm und kann eine Probe von etwa 5,7 cc halten.
Die Probenzelle 2 wird dadurch erhalten, dass in nachfolgender Weise gearbeitet wird.
Zunächst wird durch spanendes Bearbeiten von Seitenflächen eines rechtwinkligen Aluminiumblocks in dessen Mitte entlang der längeren Achse (Länge von 55 mm) ein zylindrischer Teil mit einer Breite von 17 mm geformt, während an beiden Enden unbearbeitete Teile stehengelassen werden, die jeweils eine Breite von 10 mm aufweisen. Dann wird ein zylindrischer Hohlraum mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Achse, die mit etwa 5,7° (tan^–1(5/50)) bezüglich der längeren Achse angestellt ist, zwischen beiden Stirnflächen bereitgestellt. An beiden Stirnflächen des Hohlraums werden Löcher mit einem Durchmesser von 22 mm und einer Tiefe von 2,5 mm bereitgestellt und werden Glasscheiben 4 mit einem Durchmesser von 22 mm und einer Dicke von 2,5 mm jeweils dichtend in die Löcher eingepasst.
Umschließend den äußeren Umfang des geschnittenen zylindrischen Teils der Probenzelle 2 wird eine Spule 3 zum Anlegen eines magnetischen Feldes an die in der Probenzelle 2 gehaltene Probe bereitgestellt. Die Spule 3 wird so ausgelegt, dass ein emaillierter Draht mit einem Durchmesser von 0,7 mm mit 600 Windungen gewickelt wird.
An der Probenzelle 2 werden ein Belüftungsloch 6, das einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 1,0 mm hat, und ein Einlass/Auslass-Kanal 5, der einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 2,5 mm hat, an dem obersten Bereich bzw. an dem untersten Bereich des zylindrischen Hohlraums vorgesehen.
Der Einlass/Auslass-Kanal 5 ist über einen rohrförmigen Pfad 7 mit einem Durchmesser von 2,5 mm mit dem Behälter 1 verbunden. Der Behälter 1 ist auf einer Hubeinrichtung 8 angeordnet.
In den nachfolgenden Absätzen wird eine Betriebsweise der Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit beschrieben.
Zunächst wird eine zu messende Probe aus einem Becherglas oder dergleichen in den Behälter eingebracht. Im Fall der Anwendung der Vorrichtung zum Überführen der Probe in eine Urinanalysevorrichtung kann das Wasserlassen direkt in den Behälter 1 erfolgen.
Hier wird beim Zuführen der Probe in den Behälter 1 die Höhenlage des Behälters 1 zunächst durch die Hubeinrichtung 8 derart eingestellt, dass das Niveau der Probe in dem Behälter 1 niedriger ist als dasjenige des Einlass/Auslass-Kanals 5 der Probenzelle 2. Im Fall einer Blasenbildung in der Probe beim Zuführen wird es bevorzugt, die Probe solange stehen zu lassen, bis die erzeugten Blasen ihre Aufwärtsbewegung beendet haben.
Nach der Beendigung der Aufwärtsbewegung der Blasen wird der Behälter 1 mittels der Hubeinrichtung 8 angehoben. Zu diesem Zeitpunkt bleibt die Probenzelle 2 fest. Wenn das Niveau der Probe in dem Behälter 1 über dasjenige des Einlass/Auslass-Kanals 5 angehoben wird, wird die in dem Behälter 1 vorliegende Probe in die Probenzelle 2 eingeleitet. Wenn das Niveau der in dem Behälter 1 vorliegenden Probe durch ein weiteres Anheben des Behälters 1 über einen optischen Pfad ansteigt, ist die Messung der optischen Kenngrößen der Probe möglich. Hier ist eine Öffnung 7a des rohrförmigen Pfades 7 auf seiten des Behälters 1 derart angeordnet, dass sie etwa zum Zeitpunkt des Einleitens der Probe in die Probenzelle 2 unter dem Niveau der in dem Behälter 1 vorliegenden Probe positioniert ist. Das bedeutet, dass sie an dem tiefsten Ende der Seitenwand des Behälters, wie in 1 gezeigt, angeordnet ist oder dass sie an dem Boden des Behälters angeordnet ist.
Wenn die Probe in die Probenzelle 2 eingeleitet wird, wird in der Probenzelle 2 enthaltene Luft über das Belüftungsloch 6 ausgetrieben. Wenn die Achse des zylindrischen Hohlraums eine Neigung hat und wenn die Probe insbesondere über das unterste Ende in die Probenzelle eingeleitet wird, wird die Probe gleichmäßiger in die Probenzelle eingeleitet. Durch dieses Vorgehen tritt ein Einschluss von Blasen in der in der Probenzelle 2 enthaltenen Probe kaum auf.
Wenn die Probe aus der Probenzelle 2 ausgetrieben wird, wird der Behälter 1 nach unten bewegt und wird die in der Proben zelle 2 gehaltene Probe über den Einlass/Auslass-Kanal 5 zu dem Behälter 1 zurückgeführt. Zu diesem Zeitpunkt strömt über das Belüftungsloch 6 Luft in die Probenzelle 2.
Ein Waschen des Inneren der Probenzelle 2 kann durch Einleiten von Wasser oder einer Reinigungslösung in den Behälter 1 und durch Übertragen des- bzw. derselben in die Probenzelle 2 in einer Weise, die ähnlich der oben beschriebenen ist, und durch anschließendes Austreiben des- bzw. derselben aus dieser erfolgen.
Wenn die Probe in der Probenzelle 2 durch eine andere ersetzt wird und die Probe in ausreichender Menge vorliegt, kann das Ersetzen durch Einleiten einer frischen Probe in den Behälter und durch Übertragen der frischen Probe in die Probenzelle 2 in einer ähnlichen Weise wie der oben beschriebenen erfolgen, wodurch die untersuchte Probe über das Entlüftungsloch 6 aus der Probenzelle 2 ausgetrieben wird. Auf diese Weise kann die Probe in der Probenzelle durch eine frische ersetzt werden. Im Fall eines Waschens kann für das Waschen einem ähnlichen Verfahren gefolgt werden.
Aufgrund es oben beschriebenen Aufbaus ist es möglich, die Probe ohne den ungewünschten Einschluss von Blasen in die Probenzelle einzuleiten, welche zuvor in dem optischen System installiert wurde. Zudem besteht kein Bedarf zum Entkoppeln der Probenzelle von dem optischen System beim Austreiben der Probe aus der Probenzelle und dem Ersetzen der Probe sowie beim Waschen der Zelle. Daher kann eine Messung optischer Kenngrößen mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden und ist die Bedienungsfreundlichkeit stark verbessert.
Beispiel 2
Eine Ansicht der Vorrichtung zur Übertragung von Flüssigkeit gemäß dieser Ausführungsform, die nicht zu der Erfindung gehört, ist in 2 dargestellt, wobei Teile und Komponenten, die in Beispiel 1 verwendet wurden und die gleichen Funktionen haben, mit identischen Bezugsziffern versehen sind.
Die Probenzelle, die gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, ist ähnlich derjenigen, die bei Beispiel 1 genutzt wurde. Ein Ende eines rohrförmigen Pfades 17 ist mit einem Einlass/Auslass-Kanal 5 verbunden, aber ein anderes Ende hiervon ist mit einem Kanal "c" eines Dreiwegehahns 10 verbunden. Ein weiterer Kanal "b" des Dreiwegehahns 10 ist mit einer Spritze 9 verbunden und ein weiteres Ende "a" ist über einen rohrförmigen Pfad 18 mit einem Trichter 11 verbunden.
Zunächst wird die Probe in den Trichter 11 eingefüllt. Wenn diese Vorrichtung als Bestandteil der Urinanalysevorrichtung eingesetzt wird, kann das Wasserlassen direkt in den Trichter 11 erfolgen. Dadurch, dass zugelassen wird, dass der Kanal "a" des Dreiwegehahns 10 mit dem Kanal "b" in Verbindung steht, wird dann die Probe in die Spritze 9 angesaugt.
Wenn in der in die Spritze 9 angesaugten Probe beim Ansaugen Blasen erzeugt werden, lässt man die Spritze 9 für einen bestimmten Zeitraum stehen, bis die Blasen nach oben wandern und dort stoppen. Nach der Bewegung der gestoppten Blasen wird die Probe dadurch in die Probenzelle 2 eingeleitet, dass der Kanal "b" des Dreiwegehahns 10 mit dem Kanal "c" in Verbindung gebracht wird und die Spritze 9 betätigt wird. Nach dem Einlei ten der Probe in die Probenzelle 2 bis auf ein Niveau der eingeleiteten Probe, das höher liegt als der optische Pfad, wird die Messung durchgeführt. Aufgrund einer Anordnung der Spritze 9 derart, dass der Kolben insbesondere nach oben gerichtet ist, ist es möglich, die Probe in die Probenzelle einzuleiten, wohingegen Blasen in der Spritze 9 gefangen und hierin gesammelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Einschluss der Blasen in der Probe in der Probenzelle 2 zu verhindern.
Wenn die Probe aus der Probenzelle 2 ausgetrieben wird, wird die Probe dadurch zu dem Trichter 11 zurückgeführt, dass der Kanal "b" des Dreiwegehahns 10 mit dem Kanal "c" in Verbindung gebracht wird, dann die Probe in der Probenzelle 2 in die Spritze 9 aufgezogen wird und der Kanal "a" des Dreiwegehahns 10 mit dem Kanal "b" in Verbindung gebracht wird. Beim Waschen des Inneren der Probenzelle 2 wird Wasser oder eine Reinigungslösung nach dessen bzw. deren Einfüllen in den Trichter 11 in einer Weise, die der oben beschriebenen ähnlich ist, in die Probenzelle übertragen. Dann wird das Wasser oder die Reinigungslösung nach dem Waschen hieraus ausgetrieben. Alternativ kann die Probe, die zuvor in die Probenzelle eingeleitet wurde, dadurch durch eine frische Probe oder eine Reinigungslösung ersetzt werden, dass die frische Probe oder die Reinigungslösung in die Probenzelle 2, die die zuvor eingeleitete Probe hält, übertragen wird.
Zudem kann anstelle des Trichters 11 der Behälter nach Beispiel 1 eingesetzt werden. Des Weiteren kann als rohrförmiger Pfad 18 ein flexibles Gummirohr eingesetzt werden und kann ein offenes Ende des flexiblen Rohrs in die in einer Schale enthaltene Probe eingetaucht werden.
Zudem kann ein technischer Vorteil, der ähnlich dem oben genannten ist, ohne Verwendung des Dreiwegehahns 10, wenn die Verbindung zwischen der Spritze 9 und dem rohrförmigen Pfad 17 angemessen abgeschnitten ist, und durch direktes Aufsaugen der Probe oder der Reinigungslösung, wie Wasser, unter Verwendung der Spritze 9 und durch Austreiben derselben aus der Probenzelle 2 erreicht werden.
Wie oben erwähnt, erfüllt die Spritze 9 der Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit gemäß dieser Ausführungsform im Wesentlichen die kombinierte Funktion des Behälters 1 und der Hubeinrichtung 8 nach Beispiel 1.
Beispiel 3
Eine Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit gemäß dieser Ausführungsform, die nicht zur Erfindung gehört, ist in 3 dargestellt. In der Figur sind zur Benennung der schon genannten Teile und Komponenten identische Bezugsziffern verwendet.
Bei der Vorrichtung wird eine Probenzelle 2 eingesetzt, die ähnlich derjenigen ist, die in Beispiel 1 eingesetzt wurde. Anstelle des Entlüftungslochs 6 ist jedoch ein Saugloch 12 mit einem Durchmesser von 2,5 mm an der Probenzelle 2 bereitgestellt.
Zudem nutzt die Vorrichtung eine Spritze 9, einen Dreiwegehahn 10 und einen Trichter 11, welche ähnlich zu denjenigen sind, die in Beispiel 2 genutzt wurden. Das Saugloch 12 der Probenzelle 2 ist über einen rohrförmigen Pfad 14 mit einem Kanal "a" des Dreiwegehahns 10 verbunden. Ein Kanal "b" des Dreiwegehahns 10 ist mit der Spritze 9 verbunden. Ein Ein lass/Auslass-Kanal 5 der Probenzelle 2 ist über einen rohrförmigen Pfad 13 mit dem Trichter 11 verbunden.
Die zu messende Probe wird dem Trichter 11 zugeführt. Wenn diese Vorrichtung als Bestandteil der Urinanalysevorrichtung genutzt wird, kann das Wasserlassen direkt in den Trichter 11 erfolgen.
Dann wird die in dem Trichter 11 enthaltene Probe durch Herstellen einer Verbindung des Kanals "a" des Dreiwegehahns 10 mit dem Kanal "b" und durch Aufsaugen der Probe unter Verwendung der Spritze 9 in die Probenzelle 2 eingeleitet. Die Messung wird durchgeführt, nachdem das Niveau der Probe in der Probenzelle 2 höher liegt als der optische Pfad.
Aufgrund der oben genannten Anordnung ist es möglich, die Blasen durch Aufsagen derselben in die Spritze 9 zu entfernen, auch wenn die Blasen durch das Überführen der Probe durch den rohrförmigen Pfad 13 während des Zuführens der Probe in den Trichter 11 erzeugt wurden und gegebenenfalls in der Probenzelle 2 eingeschlossen sind. Durch erneutes Einleiten der Probe in die Probenzelle, nachdem die mittels der Spritze 9 angesaugten Blasen das obere Niveau der Probe erreicht haben, ist es möglich, den Einschluss der Blasen in der Probenzelle 2 zu verhindern.
Beim Austreiben der Proben aus der Probenzelle 2 wird die Probe zunächst von der Probenzelle 2 mittels der Spritze 9 angesaugt, während der Kanal "a" des Dreiwegehahns 10 mit dem Kanal "b" in Verbindung steht, und wird dann der Kanal "b" mit dem Kanal "c" zum Austreiben der Probe aus der Spritze 9 über den Kanal "c" in Verbindung gebracht. Wenn die gesamte Probe nicht mit einer Betätigung der Spritze 9 ausgetrieben werden kann, kann der gleiche Vorgang wiederholt werden.
Beim Waschen des Inneren der Probenzelle 2 wird Wasser oder eine Reinigungslösung in einer Weise, die ähnlich dem Fall der Probe nach dessen Einfüllen in den Trichter 11 ist, der Probenzelle 2 zugeführt. Dann wird es bzw. sie nach dem Waschen hieraus ausgetrieben. Das Waschen kann alternativ derart erfolgen, dass an dem Dreiwegehahn 10 der Kanal "b" mit dem Kanal "c" in Verbindung gebracht wird, um das Wasser oder die Reinigungslösung über den Kanal "c" in die Spritze 9 einzuleiten und es bzw. sie aus der Spritze 9 in die Probenzelle eingeleitet wird, wobei an dem Dreiwegehahn 10 der Kanal "a" mit dem Kanal "b" in Verbindung gebracht wird.
Der Einsatz des Dreiwegehahns 10 ist nicht zwingend, und die Funktion des Austreibens der Probe aus der Probenzelle 2 auf Seiten des Trichters 11 kann beispielsweise auch durch Betätigung der Spritze 9 erfolgen.
Beispiel 4
Bei dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung für den Fall angegeben, dass die Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit nach Beispiel 3 für die Probenzufuhr eines Polarimeters eingesetzt wird.
Eine Anordnung des Polarimeters gemäß diesem Beispiel ist in 4 dargestellt, wobei für die Bezeichnung von bereits genannten Teilen und Komponenten die identischen Bezugsziffern verwendet werden.
Ein Halbleiterlaserprojektionsmodul 15 emittiert einen im Wesentlichen parallelen Laserstrahl (nachfolgend einfach als "Licht" bezeichnet), der eine Wellenlänge von 780 nm und einen elliptischen Querschnitt hat, dessen längere Achse etwa 4 mm und dessen kürzere Achse etwa 2 mm beträgt. Das Halbleiterlaserprojektionsmodul 15 ermöglicht, dass der Halbleiterlaser mittels einer hierin installierten Halbleiterlaserantriebsschaltung kontinuierlich schwingt.
Ein Polarisator 23 lässt nur eine in einer spezifizierten Richtung polarisierte Komponente des von dem Halbleiterlaserprojektionsmodul projizierten Lichtes durch, beispielsweise nur solch eine polarisierte Komponente des Lichtes, die parallel zu der Ebene dieses Papiers ist.
Eine Probenzelle 2 empfängt das von dem Halbleiterlaserprojektionsmodul 15 projizierte und von dem Polarisator 23 durchgelassene Licht. Die Probenzelle 2 ermöglicht, dass das empfangene Licht durch ihr Inneres durchtritt.
Ein Analysator 24 lässt nur eine in einer spezifizierten Richtung polarisierte Komponente des durch die Probenzelle 2 hindurchgetretenen Lichtes durch. Hier sind der Analysator 24 und der Polarisator 23 in einem orthogonalen Nicol-Zustand ausgelegt. Dies bedeutet, dass in einem Fall, in dem der Polarisator 23 nur eine polarisierte Komponente des Lichtes durchlässt, die parallel zu der Ebene dieses Papiers ist, der Analysator 24 so angeordnet ist, dass er nur eine Komponente mit Licht durchlässt, die rechtwinklig zu der Ebene dieses Papiers polarisiert ist. Ein Fotosensor 25 detektiert das von dem Analysator 24 durchgelassene Licht.
Ein Computer 20 gibt ein Steuersignal an eine Stromquelle 19 aus, um einen Strom, der durch die Spule 3 zu leiten ist, in einem Bereich zwischen –5 A und 5 A zu modulieren. Ein Signalgenerator 21 gibt ein Schwingungsmodulationssignal von 1,3 kHz an eine Stromquelle 19 aus. Die Stromquelle 19 setzt das Schwingungsmodulationssignal des Signalgenerators 21 in ein Schwingungsmodulationsstromsignal mit einer Amplitude von 0,02 A um und liefert das Stromsignal an die Spule 3, nachdem das von dem Computer 20 gesteuerte, modulierte Stromsignal hiermit überlagert wurde.
Ein Lock-in-Verstärker 22 führt eine phasensensitive Detektion des Ausgangssignals des Fotosensors 25 unter Bezugnahme auf das schwingungsmodulierte Signal des Signalgenerators 21 durch. Da das Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 22 mit einer Winkelfrequenzkomponente in dem Ausgangssignal des Fotosensors 25 korrespondiert, wird ein Zeitpunkt während des Modulationsprozesses, zu dem das Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 22 Null erreicht, als Extinktionspunkt ermittelt.
Das Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 22 wird von dem Computer 20 auch aufgezeichnet und analysiert.
Eine Messung wird jetzt bei 20°C unter Verwendung des oben genannten Polarimeters hinsichtlich der die optischen Aktivitäten von destilliertem Wasser und einer wässrigen Zuckerlösung mit einer Konzentration von 250 mg/dl durchgeführt.
Das Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 22, das durch Variieren des durch die Spule 3 zu schickenden Stroms in einem Bereich zwischen –1,5 A und 1,5 A erreicht wird, ist in 5 dargestellt. In 5 stellt die Abszisse den Strom "J" dar, der durch die Spule 3 zu schicken ist, und stellt die Ordinate das Ausgangssignal des Lock-in-Verstärkers 22 dar (beliebiger Wert).
In diesem Schaubild zeigt die durchgezogene Linie ein Ergebnis der Messung für destilliertes Wasser, das keine optische Aktivität zeigt. Ein Zeitpunkt, an dem "J" gleich Null ist, ist der Extinktionspunkt. Dies ist ein Zustand, an dem kein magnetisches Feld auf das destillierte Wasser als Probe angelegt wird und keine Drehung des Winkels in Richtung der Polarisation infolge des optischen Faraday-Effektes auftritt.
Hingegen zeigt die gestrichelte Linie in dem Diagramm ein Ergebnis der Messung an der wässrigen Zuckerlösung. In diesem Fall korrespondiert ein Zeitpunkt, an dem "J" 1,21 A beträgt, mit dem Extinktionspunkt. Dies bedeutet, dass die gestrichelte Linie eine gerade Linie ist, die durch paralleles Verschieben der durchgezogenen Linie um einen Betrag von 1,21 A ist. Der Versatz des Extinktionspunktes korrespondiert mit dem von der Probe ausgelösten Drehwinkel.
Des Weiteren wird die Messung zusätzlich bei 20°C unter Verwendung des oben genannten Polarimeters für optische Aktivitäten von wässrigen Zuckerlösungen mit Konzentrationen von 50, 100, 150 und 250 mg/dl wiederholt durchgeführt.
Zunächst wird die wässrige Zuckerlösung mit einer Konzentration von 50 mg/dl in den Trichter 11 eingefüllt und in die Spritze 9 aufgesaugt, wodurch die Probe in die Probenzelle 2 eingeleitet und die optische Aktivität hiervon gemessen wird. Nachdem die Messung beendet wurde, wird die wässrige Zuckerlösung in der Probenzelle 2 in die Spritze 9 aufgesaugt und über den Kanal "c" des Dreiwegehahns 10 hieraus ausgetrieben. Anschließend wird Wasser in den Trichter 11 eingefüllt und in die Probenzelle 2 übertragen, wodurch das Innere der Probenzelle 2 gewaschen wird. Nachdem das Wasser ausgetrieben ist, wird die wässrige Zuckerlösung mit einer Konzentration von 100 mg/dl in den Trichter 11 eingefüllt und in ähnlicher Weise in die Probenzelle 2 eingeleitet. Dann wird die optische Aktivität der Lösung gemessen. Ein ähnliches Verfahren wird hinsichtlich der Messung weiterer wässriger Lösungen wiederholt.
Die Ergebnisse der Messungen sind in 6 dargestellt. In diesem Schaubild stellt die Abszisse die Zuckerkonzentration dar und stellt die Ordinate den Strom "J" dar, an dem ein Extinktionspunkt auftritt. Wie durch das Schaubild deutlich dargestellt ist, wird bestätigt, dass die Beziehung zwischen der Konzentration und dem Messwert durch eine lineare Gleichung angenähert wird. Das Ergebnis zeigt, dass der Einschluss von Blasen in der Probenzelle verhindert werden kann, und dies mit dem Polarimeter nach dieser Ausführungsform in einer Messung mit hoher Genauigkeit resultiert. Zudem ist es durch Durchführen des Waschens des Inneren der Zelle möglich, die Messungen für eine große Anzahl an Proben effektiv durchzuführen.
Wie vorstehend beschrieben, kann das Polarimeter gemäß dieser Ausführungsform die Zuckerkonzentration der Lösung mit hoher Genauigkeit messen. Es ist auch möglich, eine Messung mit hoher Genauigkeit für Albumin oder Glukose durchzuführen, welche eine optische Aktivität wie Zucker zeigen. Dies bedeutet, dass durch Anwendung dieses Polarimeters bei der Urinanalyse eine genaue Überprüfung des Urinzuckerwertes oder der Urinalbuminkonzentration durchgeführt werden kann. Zudem kann, da das Ersetzen der Probe oder das Waschen der Zelle leicht ist, der Aufwand für den Nutzer bei diesem Vorgang stark verringert werden. Des Weiteren kann als Mittel zum Bewegen der Probe eine Pumpe anstelle der Hubeinrichtung oder der Spritze, welche bei den vorstehenden Ausführungsformen genutzt werden, ohne weiteres eingesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Vorrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit bei der Messung von optischen Kenngrößen mit einer großen Bedienerfreundlichkeit und zu geringen Kosten bereitzustellen. Da die Vorrichtung den Einschluss der Blasen, die während des Einleitens der Probe in die Probenzelle erzeugt werden, verhindern kann, ist es zudem möglich, ein Polarimeter geringer Größe und eine Urinanalysevorrichtung mit einer hervorragenden Bedienerfreundlichkeit zu geringen Kosten bereitzustellen.
Verschiedene Ausführungsformen, die von den anliegenden Ansprüchen abgedeckt sind, ergeben sich für den Fachmann.

Claims

Vorrichtung zum Übertragen einer flüssigen Probe für eine optische Kenngrößenmessung, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Behälter (1) zur temporären Aufnahme einer zu messenden flüssigen Probe; eine Probenzelle (2) um die Probe zu halten und um zu ermöglichen, dass ein projiziertes Licht durch die gehaltene Probe geleitet wird; eine Hubeinrichtung (8), um den Behälter (1) und/oder die Probenzelle (2) aufwärts und abwärts zu bewegen; und einen rohrförmigen Pfad (7) zwischen der Probenzelle (2) und dem Behälter (1), um die Probe von dem Behälter (1) zu der Probenzelle (2) zu führen, wobei der rohrförmige Pfad an einer Seite mit einem Einlass/Auslass-Kanal (5) am Boden der Probenzelle (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Pfad ein Rohr (7) ist, das an der anderen Seite mit einer Öffnung am untersten Ende der Seitenwand oder dem Boden des Behälters (1) angebunden ist, und die Hubeinrichtung ausgelegt ist, um den Behälter (1) und/oder die Probenzelle (2) zu bewegen, so dass der Pegel der Probe in dem Behälter (1) höher wird als der Boden der Probenzelle (2).
Polarimeter, umfassend die Vorrichtung zum überführen einer flüssigen Probe für eine optischen Kenngrößenmessung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Quelle (15) für monochromes Licht zum Projizieren eines im Wesentlichen parallelen Lichtes; einen Polarisator (23), um nur eine in einer spezifizierten Richtung polarisierte Komponente des im Wesentlichen parallelen Lichtes durchzulassen; eine Spule (3) zum Anlegen eines magnetischen Feldes in der Richtung eines optischen Pfades des im Wesentlichen parallelen Lichtes, das durch die Probe in der Probenzelle (2) trifft; eine Stromquelle (19) zur Zufuhr eines Stroms zu der Spule (3); eine Magnetfeldablenkeinrichtung (20) zur Ablenkung des durch die Spule (3) fließenden Stroms; eine Magnetfeldmodulationseinrichtung (21) zur Modulation des durch die Spule (3) fließenden Stroms; einen Analysator (24), um nur eine in einer anderen spezifizierten Richtung polarisierte Komponente des durch die Probe tretenden Lichtes durchzulassen; einen Fotosensor (25) zur Detektion des durch den Analysator (24) tretenden Lichtes; einen Lock-in-Verstärker (23) zur Durchführung einer phasenempfindlichen Detektion eines Ausgangssignals des Fotosensors (25) unter Bezugnahme auf ein Schwingungsmodulationssignal der Magnetfeldmodulationseinrichtung (21); und eine Verarbeitungseinheit zur Berechnung einer optischen Aktivität der Probe auf Grundlage eines Magnetfeldablenksignals der Magnetfeldablenkeinrichtung (20) und des Ausgangssignals des Lock-in-Verstärkers (22).
Verfahren zum Überführen einer flüssigen Probe für eine optische Kenngrößenmessung unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Stillhalten des Behälters (1), bis Blasen die Oberfläche der in dem Behälter (1) aufgenommenen Probe erreichen; und Einleiten der in dem Behälter (1) aufgenommenen Probe über das Rohr (7) in die Probenzelle (2) durch Bewegung des Behälters (1) oder der Probenzelle (2) unter Verwendung der Hubeinrichtung (8), so dass der Pegel der Probe in dem Behälter (1) höher wird als der Boden der Probenzelle (2).
Verfahren zum Überführen einer flüssigen Probe für eine optische Kenngrößenmessung nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend die Schritte: Überführen der in die Probenzelle (2) eingeleiteten Probe über das Rohr (7) in den Behälter (1) und Entfernen der in den Behälter (1) überführten Probe hieraus.
Verfahren zum Überführen einer flüssigen Probe für eine optische Kenngrößenmessung nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend die Schritte: Einleiten einer Reinigungslösung, die dem Behälter (1) zugeführt wurde, in die Probenzelle (2) über das Rohr (7); Überführen der in die Probenzelle (2) eingeleiteten Reinigungslösung über das Rohr (7) in den Behälter (1); und Entfernen der in den Behälter (1) überführten Reinigungslösung hieraus.
Verfahren zum Überführen einer flüssigen Probe für eine optischen Kenngrößenmessung nach Anspruch 3, wobei eine weitere zu messende flüssige Probe oder eine Reinigungslösung in die Probenzelle (2) weitergeleitet wird, in einem Zustand, in dem die zuvor eingeleitete Probe in der Probenzelle (2) verbleibt, wodurch die in der Probenzelle (2) verbleibende Probe ausgetrieben wird und die verbleibende Probe durch die weitere flüssige Probe oder die Reinigungslösung ersetzt wird.
Verfahren zum Überführen einer flüssigen Probe für eine optische Kenngrößenmessung nach Anspruch 3, wobei die Probe oder die Reinigungslösung zwischen dem Behälter (1) und der Probenzelle (2) durch Aufwärts- und Abwärts-Bewegung des Behälters (1) oder der Probenzelle (2) überführt wird.