專利名稱：光學(xué)測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)定旋光性物質(zhì)的濃度的光學(xué)測(cè)定裝置，特別涉及可以高精度地測(cè)定在離子交換樹脂中進(jìn)行前處理的試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度的光學(xué)測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為測(cè)定試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度的手段，公知的有使光線入射到試樣中并由其旋光性求出濃度的方式。比如，作為測(cè)定葡萄糖濃度的方法，公知的有GOD法等使用酵素的酵素法。在GOD法中，由于必須使電極與試樣接觸以及在測(cè)定原理上、測(cè)定次數(shù)上有限制，必須每隔一定期間進(jìn)行維護(hù)、交換裝置的一部分、添加緩沖液等處置。
與此相對(duì)，由于在使用光線的旋光度測(cè)定方式中，可以不直接與試樣接觸進(jìn)行測(cè)定，所以可以比較長(zhǎng)期間，特別是不需要維護(hù)等，進(jìn)行測(cè)定。其中，該期間取決于光源的壽命及試樣盒的不清潔等等。
另外，在通過使用旋光度等光學(xué)方式進(jìn)行測(cè)定之際，也沒有受檢者與尿等試樣接觸的危險(xiǎn)，還具有可不自覺地進(jìn)行測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)。
從旋光度求出試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度的方法的原理基于下式(1)。
θ(λ)＝α(λ)·c·L(1)其中，θ(λ)是在光線的波長(zhǎng)為λ時(shí)的旋光度，α(λ)是在光線的波長(zhǎng)為λ時(shí)的旋光性物質(zhì)的比旋光度，c是試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度，L是試樣的光路長(zhǎng)度。在式1中，因?yàn)楸刃舛圈?λ)是旋光性物質(zhì)固有的系數(shù)，(是依光線的波長(zhǎng)λ及溫度而改變的值)是在濃度測(cè)定前已知的值。另外，試樣的光路長(zhǎng)度L也同樣是在濃度測(cè)定前已知的值。所以，通過測(cè)定光線入射到試樣中時(shí)的旋光度θ(λ)，就可以求出旋光性物質(zhì)的濃度c。
另外，旋光度，可使直線偏振光入射到試樣中，使通過試樣的光線入射到檢偏振器，使透過檢偏振器的光線入射到發(fā)光二極管等感光元件，使用經(jīng)光電變換得到的信號(hào)而求出。
就是說，設(shè)檢偏振器的透過軸相對(duì)偏振器的透過軸的傾角為φ，試樣的旋光度為β時(shí)，在感光元件中感光的光強(qiáng)度I可根據(jù)下式(2)求出。
I＝T×I0cos2(φ-β)(2)其中，T表示考慮到試樣、偏振器及檢偏振器的反射及吸收引起的所有衰減的透過率，I0表示入射光的強(qiáng)度。從式2可以理解到，光強(qiáng)度I通過φ的變化而變化，針對(duì)每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度π(rad)可得到極小點(diǎn)。因此，通過測(cè)定改變?chǔ)諘r(shí)的光強(qiáng)度I，就可以求出試樣的旋光度β。
此處，作為使φ改變的方法，可考慮使偏振器或檢偏振器旋轉(zhuǎn)的方法。然而，由于在使偏振器或檢偏振器旋轉(zhuǎn)的方法中，需要機(jī)械動(dòng)作，一直存在裝置變得比較大型的問題。因此，存在使用法拉第元件(比如，參照專利文獻(xiàn)1(日本專利特開平9-145605號(hào)公報(bào)(圖1)))及液晶元件作為旋光器，以電學(xué)方式調(diào)制偏振面的方法。
作為為了使直線光旋光使用液晶元件的例子，有將液晶元件和λ/4板組合的塞拿蒙旋光器(Senarmont Rotator)。另外，有使可施加可變電壓的三個(gè)液晶元件相對(duì)光照射方向串聯(lián)配置，可進(jìn)行更高自由度光調(diào)制的裝置(比如，參照專利文獻(xiàn)2(日本專利特開平7-218889號(hào)公報(bào)(圖3)))。此外，還有不具有以往的機(jī)械動(dòng)作部，使用液晶元件的光學(xué)特性的光學(xué)測(cè)定裝置(比如，參照專利文獻(xiàn)4(日本專利特開2001-356089號(hào)公報(bào)(圖3)))。此外，還有可以通過周期地進(jìn)行利用液晶元件的相位調(diào)制進(jìn)行高精度穩(wěn)定測(cè)定的裝置(比如，參照專利文獻(xiàn)3(日本專利特開2002-277387號(hào)公報(bào)(圖3)))。
另外，公開了即使是在考慮將尿作為試樣時(shí)，通過測(cè)定其旋光性，進(jìn)行尿成分的檢測(cè)(比如，參照專利文獻(xiàn)1)。
圖25示出上述的光學(xué)系統(tǒng)。
在圖25中，從激光二極管等光源21出射的光線經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡22準(zhǔn)直而成為平行光，通過偏振器23成為在垂直方向上振動(dòng)直線偏振光。透過偏振器23的直線偏振光，利用液晶元件31對(duì)相對(duì)垂直+45度方向或-45度方向的偏振光分量進(jìn)行相位調(diào)制。在液晶元件31中，液晶分子的長(zhǎng)軸在+45度方向或-45度方向?qū)R(均質(zhì)取向)。透過液晶元件31的透過光，變成橢圓偏振光，其橢圓率因施加到液晶元件31上的電壓而改變。
通過液晶元件31的透過光，由光束分離器24分裂成反射光和直進(jìn)光。直進(jìn)光入射到在垂直軸方向上具有軸的λ/4板26A而成為直線偏振光。此時(shí)，直線偏振光的偏振光方向，由于取決于透過液晶元件31的光線的橢圓率，所以因施加到液晶元件31上的電壓而變化。因此，可以通過液晶元件31調(diào)制直線偏振光的偏振光方向。在偏振光方向經(jīng)過調(diào)制的直線偏振光入射到受檢試樣后，依照試樣的旋光度僅未知位移量旋光。透過試樣的光線，入射到λ/4板26B，再次變換為橢圓偏振光，入射到檢偏振器27A。此時(shí)，檢偏振器27A，只透過光線內(nèi)、檢偏振器27A的透過軸方向的分量。透過檢偏振器27A的透過光入射到感光元件29A，在感光元件29A中變換為電信號(hào)。
由光束分離器24分裂的反射光，不透過試樣入射到檢偏振器27B。透過檢偏振器27B的透過光，入射到感光元件29B，在感光元件29B中變換為電信號(hào)。
發(fā)自感光元件29A的信號(hào)和發(fā)自感光元件29B的信號(hào)的差，相當(dāng)于入射到檢偏振器27A之前的橢圓偏振光和入射到檢偏振器27B之前的橢圓偏振光的差異量(即透過試樣之際的旋光度的量)。所以，可以從發(fā)自感光元件29A的信號(hào)和發(fā)自感光元件29B的信號(hào)之差測(cè)定試樣的旋光度，可以從試樣的旋光度檢測(cè)出試樣的濃度。
雖然利用上述方法可以求出旋光度，但實(shí)際的測(cè)定試樣中多半混雜有目的旋光性分量以外的旋光性分量。比如，有時(shí)在測(cè)定尿糖(尿中的葡萄糖)時(shí)，由于補(bǔ)充攝取等有維生素C(比旋光度23°)排泄到尿中。由于葡萄糖的分子量(180)和維生素C的分子量(176)相仿，按照分子大小進(jìn)行分離是困難的。
另外，作為尿成分的檢查方法，一般執(zhí)行使用試紙的方法。這種方法是使用涂覆有與檢查項(xiàng)目相應(yīng)的試藥的試紙，以紙杯等采尿，將試紙浸入其中，從化學(xué)反應(yīng)引起的試藥的顏色的變化進(jìn)行尿成分的分析。作為顏色變化的檢測(cè)，有目視檢測(cè)法和光傳感器檢測(cè)法。
此外，在尿糖的測(cè)定中，有使用酵素電極法，利用葡萄糖氧化酶(GOD)，尿中的葡萄糖產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，測(cè)定此時(shí)發(fā)生的電流，對(duì)尿糖值進(jìn)行定量的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明的目的是提供可以解消現(xiàn)有技術(shù)的問題的光學(xué)測(cè)定裝置。
另外，本發(fā)明的目的是提供一種為了試樣的前處理設(shè)置離子交換樹脂，可以以更高精度測(cè)定濃度的光學(xué)測(cè)定裝置。
本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的特征在于具有離子交換樹脂；和用于對(duì)通過上述離子交換樹脂的試樣的成分的濃度根據(jù)上述成分的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，具有用于再生或清洗上述離子交換樹脂的再生部為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，再生部利用堿離子水使離子交換樹脂再生為優(yōu)選，具有用于從自來水生成堿離子水的堿離子水生成部更為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，再生部利用酸性水使離子交換樹脂再生為優(yōu)選，具有用于從自來水生成酸性水的酸性水生成部更為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，再生部利用自來水清洗離子交換樹脂為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，以可交換方式安裝上述離子交換樹脂，是弱鹽基性離子交換樹脂為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，具有合成吸附劑，上述光學(xué)測(cè)定裝置進(jìn)行通過上述合成吸附劑及上述離子交換樹脂的試樣的測(cè)定為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，離子交換樹脂被填充在具有透明的窗部的柱狀物內(nèi)為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，具有用于檢測(cè)離子交換樹脂的顏色的檢測(cè)部為優(yōu)選。
本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的特征在于具有離子交換樹脂；用于臨時(shí)保持通過上述離子交換樹脂的試樣的保持盒；為進(jìn)行光學(xué)測(cè)定而保持通過上述離子交換樹脂的試樣的測(cè)定容器；用于對(duì)上述測(cè)定容器內(nèi)的試樣的成分的濃度根據(jù)上述成分的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部；用于檢測(cè)通過試樣后的上述離子交換樹脂的顏色的檢測(cè)部；為使保持于上述保持盒中的試樣再次通過離子交換樹脂而送液的第1送液設(shè)備；以及用于使保持于上述保持盒中的試樣向上述測(cè)定容器送液的第2送液設(shè)備。
本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的特征在于具有第1離子交換樹脂；用于臨時(shí)保持通過上述第1離子交換樹脂的試樣的第1保持盒；第2離子交換樹脂；用于臨時(shí)保持通過上述第2離子交換樹脂的試樣的第2保持盒；為進(jìn)行光學(xué)測(cè)定而保持通過上述第1或上述第1及第2離子交換樹脂的試樣的測(cè)定容器；用于對(duì)上述測(cè)定容器內(nèi)的試樣的成分的濃度根據(jù)上述成分的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部；用于檢測(cè)通過上述試樣后的上述第1及第2離子交換樹脂的顏色的檢測(cè)部；為使保持于上述第1保持盒中的試樣通過第2離子交換樹脂而送液的第1送液設(shè)備；用于使保持于上述第1保持盒中的試樣向上述測(cè)定容器送液的第2送液設(shè)備；以及用于使保持于上述第2保持盒中的試樣向上述測(cè)定容器送液的第3送液設(shè)備。
本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的特征在于具有離子交換樹脂；用于對(duì)包含在通過上述離子交換樹脂的試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度根據(jù)上述旋光性物質(zhì)的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部；以及連續(xù)監(jiān)視上述光學(xué)測(cè)定部的測(cè)定結(jié)果的控制部。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，控制部，在測(cè)定結(jié)果變成正常穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，使用正常穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的測(cè)定結(jié)果求出旋光性物質(zhì)的濃度為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，控制部，根據(jù)對(duì)測(cè)定結(jié)果的監(jiān)視，判別離子交換樹脂的交換能飽和為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，試樣是尿，旋光性物質(zhì)是尿糖為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，離子交換樹脂，是陰離子交換樹脂、混床離子交換樹脂或陽離子交換樹脂為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，具有用于利用再生液使離子交換樹脂再生的再生部，控制部，根據(jù)對(duì)測(cè)定結(jié)果的監(jiān)視，判別離子交換樹脂利用再生液的再生狀態(tài)為優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，控制部控制再生液的量為優(yōu)選。
本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的特征在于設(shè)置在便座或便器中。
本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的特征在于，通過光特性來測(cè)定溶液的成分濃度，具備離子交換樹脂，在溶液通過離子交換樹脂之后，利用光學(xué)系統(tǒng)測(cè)定溶液的成分濃度。
此外，光學(xué)測(cè)定裝置，如果離子交換樹脂是利用堿離子水再生時(shí)，不需要維護(hù)，更為有效。特別是，在離子交換樹脂是弱鹽基性離子交換樹脂時(shí)，應(yīng)用范圍廣。在對(duì)象液體是尿，設(shè)置在便座或便器中時(shí)，其效果特別大。
在離子交換樹脂可以交換時(shí)，可以在使用后交換。另外，在用于使離子交換樹脂再生的再生液設(shè)置在便座或便器中，產(chǎn)生堿離子水的裝置或產(chǎn)生酸性水的裝置設(shè)置在便座或便器中時(shí)，因?yàn)殡x子交換樹脂可以再生，可以在廁所中順利使用。在以自來水清洗離子交換樹脂，其后以堿離子水再生時(shí)，可以長(zhǎng)期使用該功能。同樣，在以自來水清洗離子交換樹脂之后，以酸性水再生時(shí)，可以長(zhǎng)期使用該功能。
在通過測(cè)定試樣中的旋光性物質(zhì)的旋光度來測(cè)定試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度的光學(xué)測(cè)定裝置中，比如，在尿糖測(cè)定時(shí)，為了除去因通過補(bǔ)充攝取等而排泄的尿中的維生素C，在通過弱鹽基性陰離子交換樹脂之后，進(jìn)行光學(xué)測(cè)定。在弱鹽基性陰離子交換樹脂中，在樹脂中有選擇地吸附還原性強(qiáng)的維生素C，但由于不吸附葡萄糖，在使其通過弱鹽基性陰離子交換樹脂時(shí)，可以進(jìn)行除去維生素C的尿糖測(cè)定。
另外，為了使OH型的弱鹽基性陰離子交換樹脂再生，不使用再生液而利用由整水器從自來水生成的堿離子水。就是說，通過利用在家庭及辦公場(chǎng)所等任何地點(diǎn)都配備的自來水，不需要再生液。這一點(diǎn)特別是在將本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置設(shè)置在便座及便器中時(shí)，因?yàn)椴恍枰a(bǔ)充液，在維護(hù)上效果很大。此外，利用由整水器從自來水生成的酸性水，作為對(duì)H型的弱酸性陽離子交換樹脂的再生液。
在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，因?yàn)橥ㄟ^在使試樣通過離子交換樹脂之后測(cè)定旋光度，可以除去目的成分以外的旋光性成分，所以可以進(jìn)行高精度的光學(xué)測(cè)定。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，因?yàn)闉榱耸谷觖}基性陰離子交換樹脂及弱酸性陽離子交換樹脂再生，不是使用預(yù)先準(zhǔn)備的再生液，而是利用由整水器從自來水生成的堿離子水或酸性水，所以變成準(zhǔn)免維護(hù)。這一點(diǎn)，在將本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置設(shè)置在接近水周圍的便座或便器中時(shí)特別有效。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，通過除去試樣中的離子，可以減輕試樣保持部的污染，光透過量損失小，也可以使清洗減輕。
在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，其特征在于具有利用離子交換樹脂除去妨礙試樣中的測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的旋光度測(cè)定的妨礙物質(zhì)的設(shè)備，設(shè)置有對(duì)通過離子交換樹脂的試樣的旋光度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視的監(jiān)視設(shè)備。
另外，具有感測(cè)由監(jiān)視設(shè)備監(jiān)視的旋光度變成一定狀態(tài)的感測(cè)設(shè)備，在感測(cè)設(shè)備感測(cè)到受監(jiān)視的旋光度變成正常穩(wěn)定狀態(tài)之后，測(cè)定試樣中的測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的濃度為優(yōu)選。
另外，感測(cè)設(shè)備從由監(jiān)視設(shè)備監(jiān)視的旋光度感測(cè)到離子交換樹脂的交換能飽和為優(yōu)選。
另外，在感測(cè)設(shè)備感測(cè)到離子交換樹脂的交換能飽和以后，在感測(cè)設(shè)備感測(cè)到受監(jiān)視的旋光度變成正常穩(wěn)定狀態(tài)之后，測(cè)定包含在試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度為優(yōu)選。
另外，本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的試樣為尿，在測(cè)定對(duì)象物質(zhì)是尿糖時(shí)有用。
另外，離子交換樹脂是陰離子交換樹脂、混床離子交換樹脂或陽離子交換樹脂為優(yōu)選。
另外，借助監(jiān)視設(shè)備，通過反饋控制對(duì)測(cè)定所必需的試樣量進(jìn)行管理為優(yōu)選。
另外，借助本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的連續(xù)測(cè)定，通過反饋控制對(duì)離子交換樹脂的再生結(jié)束進(jìn)行管理為優(yōu)選。
在通過測(cè)定尿的旋光度來測(cè)定尿糖值的光學(xué)測(cè)定裝置中，對(duì)于除去尿糖以外的旋光性物質(zhì)，離子交換樹脂是有用的。不過，必須防止由于借助保存液使離子交換樹脂潤(rùn)濕而使作為試樣的尿受到稀釋而使精度降低。因此，通過設(shè)置對(duì)通過離子交換樹脂的試樣的旋光度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視的監(jiān)視設(shè)備而不斷監(jiān)視旋光度變化，在感測(cè)到正常穩(wěn)定狀態(tài)的旋光度之后進(jìn)行濃度測(cè)定，就可以進(jìn)行高精度的尿糖濃度測(cè)定。
在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，設(shè)置有離子交換樹脂，通過附加旋光度監(jiān)視設(shè)備及感測(cè)設(shè)備，可以進(jìn)行精度良好的濃度測(cè)定。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，由于也可以借助連續(xù)的監(jiān)視設(shè)備及旋光度測(cè)定來測(cè)定試樣的離子交換前的旋光度，通過從離子交換后的旋光度減去離子交換前的旋光度，也可以進(jìn)行尿糖以外的旋光性物質(zhì)的旋光度測(cè)定。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，借助連續(xù)的監(jiān)視設(shè)備可以進(jìn)行測(cè)定所必需的試樣量的控制管理。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，借助連續(xù)的監(jiān)視設(shè)備可以進(jìn)行離子交換樹脂的再生結(jié)束的控制管理。
本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于設(shè)置有由離子交換膜構(gòu)成的隔膜分割為多個(gè)區(qū)域，在區(qū)域中填充離子交換樹脂，在區(qū)域內(nèi)部具有電極，施加電壓的離子除去設(shè)備和測(cè)定通過離子除去設(shè)備的試樣的旋光度的旋光度測(cè)定設(shè)備。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，離子交換樹脂，由陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂的混床構(gòu)成為優(yōu)選。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，其特征在于設(shè)置有具有由離子交換膜構(gòu)成的隔膜隔開的試樣室和廢液室，在試樣室或在試樣室及廢液室兩者之中填充離子交換樹脂，在試樣室或廢液室中具有電極，施加電壓的離子除去設(shè)備和測(cè)定通過離子除去設(shè)備的試樣的旋光度的旋光度測(cè)定設(shè)備。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，使用陰離子交換膜作為隔膜，在試樣室中具有陰極及陰離子交換樹脂為優(yōu)選。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，使用陽離子交換膜作為隔膜，在試樣室中具有陽極及陽離子交換樹脂為優(yōu)選。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，電極和試樣室和廢液室的剖面形狀為同心圓形為優(yōu)選。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，設(shè)置有由填充陰離子交換樹脂的離子除去部和填充陽離子交換樹脂的離子除去部構(gòu)成的離子除去設(shè)備，試樣串行通過兩個(gè)離子除去部為優(yōu)選。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，兼用進(jìn)行試樣中的妨礙物質(zhì)的廢棄的液體和對(duì)旋光度測(cè)定設(shè)備進(jìn)行調(diào)溫的液體，在兩種液體間進(jìn)行熱交換，使試樣的溫度與旋光度測(cè)定設(shè)備的溫度一致為優(yōu)選。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，通過將試樣中的離子化妨礙物質(zhì)借助離子除去設(shè)備除去，對(duì)通過離子除去設(shè)備的試樣的旋光度進(jìn)行測(cè)定，可以測(cè)定所要求的物質(zhì)的濃度。比如，在考慮將尿作為試樣時(shí)，可以除去尿中的氨基酸，進(jìn)行尿糖的定量。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，作為填充離子除去設(shè)備的離子交換樹脂，在使用陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂的混床時(shí)，不管離子的正負(fù)，都可以除去離子。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，在離子除去設(shè)備中設(shè)置電極，施加電壓時(shí)，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，而在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。也取決于電極材質(zhì)及溶解于試樣中的離子種類，在使用鉑電極，在溶液中不存在Cl-離子時(shí)，在陰極H+離子還原而成為H2，在陽極OH-離子氧化而產(chǎn)生O2。此結(jié)果，pH在陰極傾向于堿性，在陽極傾向于酸性，可以調(diào)節(jié)pH，可以使作為兩性離子的各種氨基酸離子化。
比如，如果以隔膜將離子除去設(shè)備分割為兩個(gè)區(qū)域，在各個(gè)區(qū)域分別設(shè)置陰極及陽極，在陰極側(cè)填充陰離子交換樹脂，在陽極側(cè)填充陽離子交換樹脂的話，在施加電壓，陰極側(cè)pH傾向于堿性時(shí)，作為兩性離子的氨基酸，陰離子化，可以由陰離子交換樹脂吸附。另外，在陽極側(cè)，pH傾向于酸性，氨基酸陽離子化，可以由陽離子交換樹脂吸附。
此外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，借助電場(chǎng)施加，可以使吸附的離子移動(dòng)，通過隔膜進(jìn)行離子的排出，可以進(jìn)行離子交換樹脂的再生。另外，在使用離子交換膜作為隔膜的話，可以防止排出的離子和極性相反的離子的侵入，并且也可以進(jìn)行離子交換樹脂的再生，連續(xù)除去妨礙物質(zhì)。
這樣，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，借助施加電場(chǎng)，可以調(diào)節(jié)pH，使妨礙物質(zhì)離子化，在吸附和除去離子交換樹脂的同時(shí)，進(jìn)行離子交換樹脂的再生，連續(xù)除去妨礙物質(zhì)。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，兼用排出由離子交換樹脂吸附的離子的廢液和對(duì)旋光度進(jìn)行測(cè)定的傳感器部進(jìn)行調(diào)溫的調(diào)溫液，在試樣和廢液間進(jìn)行熱交換，在同一溫度時(shí)，可以不產(chǎn)生將試樣導(dǎo)入到傳感器部時(shí)的溫度變化，防止由溫度變化引起的旋光度的測(cè)定誤差，可以進(jìn)行穩(wěn)定的高精度的濃度測(cè)定。
這樣，在本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置中，在將試樣導(dǎo)入到測(cè)定旋光度的傳感器部之前，通過使其透過離子除去設(shè)備，可以除去妨礙物質(zhì)，可以進(jìn)行所要求的物質(zhì)的濃度測(cè)定。


圖1為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式1的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖2為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式2的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖3為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式3的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖4為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式4的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖5為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式5的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖6為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式6的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖7為示出經(jīng)過時(shí)間和旋光度的關(guān)系的曲線圖。
圖8為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式7的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖9為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式8的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖10為實(shí)施方式8所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置的離子除去部的立體圖。
圖11為實(shí)施方式8所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置的離子除去部的剖面圖。
圖12為本發(fā)明的實(shí)施方式9所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置的離子除去部的剖面圖。
圖13為本發(fā)明的實(shí)施方式9所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置的離子除去部的剖面圖。
圖14為本發(fā)明的實(shí)施方式10所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置的離子除去部的剖面圖。
圖15為示出本發(fā)明的實(shí)施方式10所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置中的電壓施加效果的曲線圖。
圖16為示出本發(fā)明的實(shí)施方式11所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖17為說明連續(xù)離子交換EDI的原理的圖。
圖18為示出離子交換樹脂盒的一個(gè)例子的圖。
圖19為示出離子交換樹脂盒的另一個(gè)例子的圖。
圖20為示出離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。
圖21為示出離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子的圖。
圖22為示出通過柱狀物的試樣的葡萄糖濃度的圖。
圖23為示出組合到便座中的光學(xué)測(cè)定裝置的示例的圖。
圖24為示出組合到便器中的光學(xué)測(cè)定裝置的示例的圖。
圖25為示出光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)涉及本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置進(jìn)行說明。
圖1為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式1的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的示圖。
在圖1中，采尿容器1是用于采尿的容器，電磁閥2設(shè)置在采尿容器1和離子交換樹脂部3之間，其開閉可使超過一定量的尿不能通過。在離子交換樹脂部3中保持弱鹽基性陰離子交換樹脂(比如，三菱化學(xué)社制的WA20)，成為可拆裝的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管5連接離子交換樹脂部3和測(cè)定容器55之間使尿通過。電磁閥6，設(shè)置在測(cè)定容器55和導(dǎo)管7之間，在尿測(cè)定后打開。導(dǎo)管7，將測(cè)定結(jié)束的尿排出。光學(xué)系統(tǒng)50是用于旋光度測(cè)定的裝置，對(duì)于與圖6所示的光學(xué)系統(tǒng)同樣的結(jié)構(gòu)賦予相同的編號(hào)。
在尿積存在采尿容器1中時(shí)，電磁閥2打開，尿通過離子交換樹脂部3。此時(shí)，尿中的葡萄糖穿過，還原作用強(qiáng)的維生素C被離子交換樹脂部3中的弱鹽基性陰離子交換樹脂除去?？梢哉J(rèn)為此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)以下面的化學(xué)式(3)表示。
R-N+CH3·C2H4OH-OH-+C5O4H7-COOH→R-N+CH3-C2H4OH-O-OC-C5O4H7+H2O (3)其中，R表示作為高分子基體的二苯乙烯、二乙烯基苯共聚體(DVB)。
此外，尿通過導(dǎo)管5積存在測(cè)定容器55中，由光學(xué)系統(tǒng)50進(jìn)行以下所示的旋光度測(cè)定。
從激光二極管21出射的光束，由透鏡22準(zhǔn)直而成為平行光。平行光，由偏振器23變成在相對(duì)垂直方向傾斜45°的方向上振動(dòng)的直線偏振光。透過偏振器23的透過光，液晶元件31是在水平方向或垂直方向上液晶分子的長(zhǎng)軸對(duì)齊的均質(zhì)取向的液晶元件。因?yàn)樵谝壕г?1中，通過施加電壓，液晶分子立起，使液晶分子的長(zhǎng)軸方向的折射率變化，故可以進(jìn)行相位調(diào)制。
此處，在利用液晶元件31，只對(duì)一個(gè)偏振分量施加相位調(diào)制后，可使正交的偏振分量相互之間發(fā)生干涉。
透過液晶元件31的透過光，由光束分離器24分裂成反射光和直進(jìn)光。直進(jìn)光入射到在垂直方向上具有軸的λ/4板26A而成為直線偏振光。此時(shí)，直線偏振光的偏振光方向，由于取決于透過液晶元件31的光線的橢圓率，所以因施加到液晶元件31上的電壓而改變。因此，可以通過液晶元件31調(diào)制直線偏振光的偏振光方向。在偏振光方向經(jīng)過調(diào)制的直線偏振光入射到受檢試樣后，依照試樣的旋光度僅未知位移量旋光。透過試樣的光線，入射到λ/4板26B，再次變換為橢圓偏振光，入射到檢偏振器27A。此時(shí)，檢偏振器27A，只透過光線內(nèi)、檢偏振器27A的透過軸方向的分量。透過檢偏振器27A的透過光入射到感光元件29A，在感光元件29A中變換為電信號(hào)。
由光束分離器24分裂的反射光，不透過試樣入射到檢偏振器27B。透過檢偏振器27B的透過光，入射到感光元件29B，在感光元件29B中變換為電信號(hào)。
發(fā)自感光元件29A的信號(hào)和發(fā)自感光元件29B的信號(hào)的差，相當(dāng)于入射到檢偏振器27A之前的橢圓偏振光和入射到檢偏振器27B之前的橢圓偏振光的差異量(即透過試樣之際的旋光度的量)。所以，可以從發(fā)自感光元件29A和發(fā)自感光元件29B的信號(hào)之差測(cè)定試樣的旋光度，可以從試樣的旋光度檢測(cè)出試樣的濃度。
由于是通過使該尿通過離子交換樹脂部3除去維生素C，此尿的旋光度大致由葡萄糖濃度決定。在測(cè)定結(jié)束時(shí)，第2電磁閥6打開，尿通過導(dǎo)管7排出。
在本實(shí)施方式中，說明的是在除去尿中的維生素C后對(duì)尿糖進(jìn)行光學(xué)測(cè)定。不過，本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置也可以用在果實(shí)的糖分測(cè)定等之中，測(cè)定對(duì)象并不限定于尿。另外，除去成分為維生素C，測(cè)定成分為葡萄糖，但除去成分并不限定于維生素C，也可以將氨基酸等作為除去成分。此外，雖然使用弱鹽基性陰離子交換樹脂作為離子交換樹脂，但并不限定于此，可以使用強(qiáng)鹽基陰離子交換樹脂、弱酸性陽離子樹脂、強(qiáng)酸性陽離子樹脂等。此外，根據(jù)需要也可以將這些離子交換樹脂混合使用。
在本實(shí)施方式中，采用的是使試樣通過離子交換樹脂部3的方法。但是，為了充分發(fā)揮離子交換樹脂的功能，也可以采用借助攪拌等使試樣和離子交換樹脂反應(yīng)的分批方式。
另外，在本實(shí)施方式中，通過離子交換樹脂部3的試樣，直接將液體送到測(cè)定容器55。不過，在離子交換樹脂部3的入口或出口附近，也可以設(shè)置玻璃纖維過濾器等深層過濾器或隔膜過濾器(membranefilter)。由于pH的變化及與離子交換樹脂的反應(yīng)，有時(shí)發(fā)生試樣渾濁，在光學(xué)測(cè)定中由于渾濁引起的光散射的結(jié)果，測(cè)定結(jié)果發(fā)生變化。因此，在利用深層過濾器或隔膜過濾器除去渾濁時(shí)，可以進(jìn)一步提高測(cè)定精度。
圖2為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式2的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在圖2中，采尿容器1、電磁閥2及光學(xué)系統(tǒng)50是與就實(shí)施方式1所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置進(jìn)行說明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管8設(shè)置在自來水管和電磁閥4之間，使自來水通過。電磁閥4設(shè)置在導(dǎo)管8和導(dǎo)管70之間，控制開閉。
在尿積存在采尿容器1中時(shí)，電磁閥2打開，尿通過離子交換樹脂部3。與實(shí)施方式1的情況一樣，尿中的維生素C由離子交換樹脂部3除去。其后，尿通過導(dǎo)管70積存在測(cè)定容器55中，由光學(xué)系統(tǒng)50進(jìn)行旋光度測(cè)定。測(cè)定結(jié)束后，電磁閥6打開，將經(jīng)過測(cè)定的尿排出。
其后，電磁閥6關(guān)閉并且在電磁閥2打開的狀態(tài)下，打開電磁閥4。于是，利用自來水清洗測(cè)定容器55、導(dǎo)管70、離子交換樹脂部3、電磁閥2及采尿容器1。特別是因?yàn)樵陔x子交換樹脂部3中，用于清洗的水道水從試樣進(jìn)入離子交換樹脂部3的方向相反的方向進(jìn)入到離子交換樹脂部3(逆清洗)，可以有效地進(jìn)行清洗。
在清洗結(jié)束后，關(guān)閉電磁閥4并且打開電磁閥6，通過導(dǎo)管7將積存在測(cè)定容器55、導(dǎo)管70、離子交換樹脂部3、電磁閥2及采尿容器1中的自來水排出。
利用以上的結(jié)構(gòu)和操作，可以進(jìn)行高效率的清洗。在本實(shí)施方式中，使用的是自來水，但也可以使用純水及特別的清洗液。
圖3為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式3的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在圖3中，采尿容器1、電磁閥2及光學(xué)系統(tǒng)50與涉及實(shí)施方式1的光學(xué)測(cè)定裝置所進(jìn)行的說明的結(jié)構(gòu)是相同的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管14設(shè)置在自來水管和整水器11之間，將自來水導(dǎo)入到整水器11。整水器11是從自來水生成堿離子水和酸性水的裝置，設(shè)置在電磁閥13和導(dǎo)管10之間。導(dǎo)管12將整水器11生成的酸性水排出。電磁閥13設(shè)置在導(dǎo)管14和整水器11之間，控制自來水向整水器11的流入。導(dǎo)管10設(shè)置在整水器11、電磁閥13及離子交換樹脂部3之間，將堿離子水導(dǎo)入到離子交換樹脂部3中。
當(dāng)尿積存在采尿容器1中后，電磁閥2打開，尿通過離子交換樹脂部3。與實(shí)施方式1的情況一樣，尿中的維生素C由離子交換樹脂部3俘獲。其后，尿通過導(dǎo)管5積存在測(cè)定容器55中，由光學(xué)系統(tǒng)50進(jìn)行旋光度測(cè)定。測(cè)定結(jié)束后，電磁閥6打開，將經(jīng)過測(cè)定的尿排出。
其后，當(dāng)電磁閥13打開后，由整水器11生成堿離子水并送入導(dǎo)管10。就是說，堿離子水流入離子交換樹脂部3，在弱鹽基性陰離子交換樹脂和堿離子水之間交換OH-離子，使離子交換樹脂部3再生?？梢哉J(rèn)為此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)以下面的化學(xué)式(4)表示。
R-N+CH3-C2H4OH-O-OC+C5O4H7+OH-→R-N+CH3·C2H4OH-OH-+C5O4H7-COO-(4)其中，R表示作為高分子基體的二苯乙烯、二乙烯基苯共聚體(DVB)。
在規(guī)定時(shí)間后，關(guān)閉電磁閥13及電磁閥6。
利用以上的結(jié)構(gòu)和操作，可以進(jìn)行利用自來水的離子交換樹脂的再生。
在本實(shí)施方式中，使用的是自來水，但也可以使用純水、凈水或特別的再生液。但是，在將本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置組合到便座或便器中時(shí)，因?yàn)榭梢允褂米詠硭?，使用自來水而不需要補(bǔ)充再生液，是有利的。另外，因?yàn)樵诒緦?shí)施方式中，使用弱鹽基性陰離子交換樹脂，所以利用堿離子水作為再生液。不過，在使用弱酸性陽離子交換樹脂時(shí)，利用由整水器11生成的酸性水作為再生液，希望進(jìn)行與H+離子的離子交換。比如，可以認(rèn)為在利用離子交換樹脂的除去對(duì)象是陽離子化的氨基酸(R’-CHN+H3COOH)時(shí)，在和酸性水之間發(fā)生的反應(yīng)以下面的化學(xué)式(5)表示。
R-COOH+R’-CHN+H3COOH→R-COO-NCHCOOH-R’+H+(5)其中，R表示作為高分子基體的二苯乙烯及二乙烯基苯共聚體(DVB)，R’表示各氨基酸特有的有機(jī)分子。
此外，在本實(shí)施方式中，不僅是弱鹽基性陰離子交換樹脂，也可以使用強(qiáng)鹽基性陰離子交換樹脂。
圖4為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式4的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在圖4中，采尿容器1、電磁閥2及光學(xué)系統(tǒng)50與涉及實(shí)施方式1的光學(xué)測(cè)定裝置所進(jìn)行的說明的結(jié)構(gòu)是相同的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管33設(shè)置在自來水管和整水器11之間，將自來水導(dǎo)入到整水器11。整水器11是從自來水生成堿離子水和酸性水的裝置。
導(dǎo)管51設(shè)置在整水器11、電磁閥34及電磁閥57之間，將整水器11生成的酸性水導(dǎo)入。導(dǎo)管52與電磁閥34相連接，排出酸性水。導(dǎo)管53設(shè)置在整水器11、電磁閥35及電磁閥58之間，導(dǎo)入由整水器11生成的堿離子水。導(dǎo)管54與電磁閥35相連接，排出堿離子水。導(dǎo)管56設(shè)置在電磁閥57、電磁閥58、電磁閥2及離子交換樹脂部3之間，將酸性水及堿離子水導(dǎo)入離子交換樹脂部3，使保持在離子交換樹脂部3中的弱鹽基性陰離子交換樹脂及弱酸性陽離子交換樹脂再生。離子交換樹脂部3為了將陰離子成分及陽離子成分一起除去，保持弱鹽基性陰離子交換樹脂及弱酸性陽離子交換樹脂。
當(dāng)尿積存在采尿容器1中后，電磁閥2打開，尿通過離子交換樹脂部3。尿中的維生素C由離子交換樹脂部3的弱鹽基性陰離子交換樹脂除去、尿中的鹽基性氨基酸由離子交換樹脂部3的弱酸性陽離子交換樹脂除去。其后，尿通過導(dǎo)管5積存在測(cè)定容器55中，由光學(xué)系統(tǒng)50進(jìn)行旋光度測(cè)定。測(cè)定結(jié)束后，電磁閥6打開，將經(jīng)過測(cè)定的尿排出。
其后，在電磁閥6關(guān)閉、電磁閥58打開、電磁閥57關(guān)閉及電磁閥34打開的狀態(tài)下，使由整水器11生成的堿離子水流入導(dǎo)管56。就是說，通過使堿離子水，流入離子交換樹脂部3，使在離子交換樹脂部?jī)?nèi)的弱鹽基性陰離子交換樹脂再生。此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)與上述的化學(xué)式(4)相同。
接著，在電磁閥58關(guān)閉、電磁閥31打開、電磁閥34關(guān)閉、電磁閥57打開的狀態(tài)下，使由整水器11生成的酸性水流入導(dǎo)管56。即，通過使酸性水流入離子交換樹脂3，使在離子交換樹脂3內(nèi)的弱酸性陽離子交換樹脂再生?？梢哉J(rèn)為在利用離子交換樹脂除去的除去對(duì)象是陽離子化的氨基酸(R’-CHN+H3COOH)時(shí)，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)如下面的化學(xué)式(6)所示。
R-COO-NCHCOOH-R’+H+→R-COOH+R’-CHNH+H3COOH (6)其中，R表示作為高分子基體的二苯乙烯及二乙烯基苯共聚體(DVB)，R’表示各氨基酸特有的有機(jī)分子。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)定裝置，可以利用自來水使陽離子交換樹脂及陰離子交換樹脂的雙方再生。另外，本實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)定裝置，也可以在酸和堿的離子交換樹脂的調(diào)節(jié)時(shí)使用。在將本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置組裝到便座或便器時(shí)，因?yàn)榭梢允褂米詠硭?，在使用自來水不需要補(bǔ)充再生液方面特別有利。在本實(shí)施方式中，使用的是弱鹽基性陰離子交換樹脂及弱酸性離子交換樹脂，但也可以使用強(qiáng)鹽基性陰離子交換樹脂或強(qiáng)酸性離子交換樹脂。
另外，在本實(shí)施方式中，也可以使用具有保持陽離子交換功能的交換基和保持陰離子交換功能的交換基的雙方的樹脂。
此外，在本實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)定裝置中，具有使離子交換樹脂再生的結(jié)構(gòu)，但也可以采用不進(jìn)行再生，而是針對(duì)每次測(cè)定(每次或每規(guī)定次數(shù))或每個(gè)規(guī)定期間交換樹脂容器的方法。
圖5為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式5的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在圖5中，采尿容器1、電磁閥2及光學(xué)系統(tǒng)50與涉及實(shí)施方式1的光學(xué)測(cè)定裝置所進(jìn)行的說明的結(jié)構(gòu)是相同的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管41設(shè)置在自來水管、整水器11及電磁閥46之間，在將自來水導(dǎo)入到整水器11的同時(shí)進(jìn)行離子交換樹脂部3的清洗。整水器11，從自來水生成堿離子水和酸性水。
電磁閥43設(shè)置在導(dǎo)管41和整水器11之間，將自來水導(dǎo)入整水器11。導(dǎo)管44與整水器11連接，將酸性水排出。導(dǎo)管45設(shè)置在整水器11、電磁閥2及離子交換樹脂部3之間，將堿離子水導(dǎo)入離子交換樹脂部3，使保持在離子交換樹脂部3中的弱鹽基性陰離子交換樹脂再生。
當(dāng)尿積存在采尿容器1中后，電磁閥2打開，尿通過離子交換樹脂部3。與實(shí)施方式1時(shí)一樣，尿中的維生素C由離子交換樹脂部3除去。其后，尿通過導(dǎo)管5積存在測(cè)定容器55中，由光學(xué)系統(tǒng)50進(jìn)行旋光度測(cè)定。測(cè)定結(jié)束后，電磁閥6打開，將經(jīng)過測(cè)定的尿通過導(dǎo)管7排出。
其后，電磁閥46打開，使自來水流入導(dǎo)管41。就是說，通過使自來水流入離子交換樹脂部3，清洗離子交換樹脂部?jī)?nèi)的弱鹽基性陰離子交換樹脂。然后，電磁閥46關(guān)閉、電磁閥43打開，使由整水器11生成的堿離子水流入導(dǎo)管45。就是說，通過使堿離子水流入離子交換樹脂部3，使在離子交換樹脂部3內(nèi)的弱鹽基性陰離子交換樹脂再生。
根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)測(cè)定裝置，可以利用自來水進(jìn)行清洗和再生。在將本實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)定裝置組裝到便座或便器時(shí)，因?yàn)榭梢允褂米詠硭?，在使用自來水不需要補(bǔ)充再生液方面特別有利。在本實(shí)施方式中，使用的是弱鹽基性陰離子交換樹脂，但也可以使用弱酸性陽離子交換樹脂、通常的鹽基性陰離子交換樹脂或酸性陽離子交換樹脂。
另外，作為使離子交換樹脂部3再生的裝置，也可以使用在純水裝置中采用的EDI(電去離子)技術(shù)。
在上述實(shí)施方式1～5中，作為旋光度測(cè)定裝置的旋光元件使用液晶元件，但并不限定于此，也可以使用法拉第元件等作為旋光度調(diào)制設(shè)備。在那種情況下，可以得到與上述實(shí)施方式1～5相同的效果。另外，在上述實(shí)施方式1～5中，說明的是光學(xué)系統(tǒng)測(cè)定旋光度的情況。然而，把本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置適用于其他的光學(xué)的測(cè)定光學(xué)系統(tǒng)(比如，光吸收的測(cè)定)，可以與離子交換樹脂一起將成為測(cè)定的阻礙的成分除去。
在上述的實(shí)施方式1～5中，各閥的控制是由未圖示的PC及CPU等構(gòu)成的控制部按照預(yù)先確定的程序進(jìn)行控制為優(yōu)選。
圖6為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式6的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在圖6中，由激光二極管等光源101射出的光線由準(zhǔn)直透鏡102準(zhǔn)直而成為平行光，通過偏振器103成為在垂直方向上振動(dòng)直線偏振光。透過偏振器23的直線偏振光，利用液晶元件104對(duì)相對(duì)垂直+45度方向或-45度方向的偏振光分量進(jìn)行相位調(diào)制。在液晶元件104中，液晶分子的長(zhǎng)軸在+45度方向或-45度方向?qū)R(均質(zhì)取向)。透過液晶元件104的透過光，變成橢圓偏振光，其橢圓率因施加到液晶元件104上的電壓而改變。
透過液晶元件104的透過光，由半透明反射鏡105分裂成反射光和直進(jìn)光。直進(jìn)光入射到在垂直方向上具有軸的λ/4板106而成為直線偏振光。此時(shí)，直線偏振光的偏振光方向，由于取決于透過液晶元件104的光線的橢圓率，所以因施加到液晶元件104上的電壓而改變。因此，可以通過液晶元件104調(diào)制直線偏振光的偏振光方向。在偏振光方向經(jīng)過調(diào)制的直線偏振光入射到受檢試樣時(shí)，依照試樣的旋光度僅未知位移量旋光。透過試樣的光線，入射到λ/4板108，再次變換為橢圓偏振光，入射到檢偏振器109。此時(shí)，檢偏振器109只透過光線內(nèi)、檢偏振器109的透過軸方向的分量。透過檢偏振器109的透過光入射到感光元件110，在感光元件110中變換為電信號(hào)。
由半透明反射鏡105分裂的反射光，不透過試樣入射到檢偏振器113。透過檢偏振器113的透過光，入射到感光元件114，在感光元件114中變換為電信號(hào)。
發(fā)自感光元件110的信號(hào)和發(fā)自感光元件114的信號(hào)的差，相當(dāng)于入射到檢偏振器109之前的橢圓偏振光和入射到檢偏振器113之前的橢圓偏振光的差異量(即透過試樣之際的旋光度的量)。所以，可以從發(fā)自感光元件110的信號(hào)和發(fā)自感光元件114的信號(hào)之差測(cè)定試樣的旋光度，可以從試樣的旋光度檢測(cè)出試樣的濃度。
利用感光元件110、114得到的信號(hào)，經(jīng)過布線126、127傳遞到控制器123。在控制器123中，根據(jù)由感光元件110、114得到的信號(hào)，求出旋光度。另外，通過不斷地接收信號(hào)，可以連續(xù)監(jiān)視旋光度。利用控制器123，可以感知到旋光度處于正常穩(wěn)定狀態(tài)，由得到的該旋光度值、試樣中的光路長(zhǎng)以及所要求的旋光性物質(zhì)的比旋光度值，計(jì)算濃度，顯示在顯示裝置124上。另外，控制器123還具有根據(jù)從感光元件114得到的信息，生成控制信號(hào)，經(jīng)過布線125傳遞到液晶元件104，驅(qū)動(dòng)液晶元件104的功能。
試樣從采樣部115進(jìn)入，通過檢測(cè)器122、試樣用閥116、泵118及離子交換樹脂117，進(jìn)入試樣盒107。試樣盒107，具有如圖所示的透明管結(jié)構(gòu)，在盒的下部具有廢液用閥121。在測(cè)定時(shí)閥121關(guān)閉使試樣保持在盒內(nèi)，在測(cè)定結(jié)束后，打開閥121排出試樣。
另外，具備再生劑閥119的再生劑管120是為進(jìn)行離子交換樹脂再生所必需的機(jī)構(gòu)。
此外，檢測(cè)器122是用于檢測(cè)試樣(比如，尿)的裝置，比如，其結(jié)構(gòu)為內(nèi)置兩個(gè)電極，通過測(cè)定兩個(gè)電極之間的電阻可以判斷試樣是否通過。
在圖6所示的光學(xué)測(cè)定裝置中，泵118的泵流量為每1秒1ml，試樣盒107的容量為2ml，從閥116至試樣盒的容量設(shè)定為3ml。
另外，控制器123利用發(fā)自檢測(cè)器122的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)光源101、閥116、再生劑閥119、閥121及泵118進(jìn)行后述那樣的控制，來進(jìn)行旋光度的測(cè)定。
此處，考慮的是試樣為尿，進(jìn)行尿糖濃度測(cè)定。除去對(duì)象物質(zhì)為陰離子型的氨基酸(H2N-CHR-COO-)，在利用強(qiáng)鹽基性陰離子交換樹脂除去時(shí)的反應(yīng)如以下的化學(xué)式(7)所示R-N·OH-+H2N-CHR’-COO-→R-N·COO--CHR’-NH2+OH-(7)其中，R-N·OH-表示強(qiáng)鹽基性陰離子交換樹脂，R’表示氨基酸特有的有機(jī)分子。
圖7示出在連續(xù)監(jiān)視尿糖的旋光度時(shí)的經(jīng)過時(shí)間t(橫軸)和旋光度θ(縱軸)的變化。
在圖7中，曲線701示出糖尿病患者的尿例，曲線702示出健康人的尿例。在時(shí)刻t0，尿液通過開始，在時(shí)刻t1，尿液通過結(jié)束并且再生液開始通過，在時(shí)刻t2，再生液通過結(jié)束。就是說，尿液通過期間為T1(t1-t0)，再生液通過期間為T2(t2-t1)。
在圖7中，開始時(shí)(t0)，由于充滿離子交換樹脂的保存液進(jìn)入試樣盒，旋光度大致為0。但是，保存液的影響也緩慢地減小而成為正常穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)的旋光度θ1或θ2，是由離子交換樹脂除去尿糖以外的旋光性成分的值，即尿糖的旋光度。在確認(rèn)正常穩(wěn)定狀態(tài)之后立即感測(cè)此旋光度，并計(jì)算濃度，就可以求出精度更高的值。
旋光度(θ[deg])和濃度(c[g/dl])的關(guān)系如下式(8)所示。
θ＝1/100×αλ×l×c (8)此處，αλ是波長(zhǎng)λ的旋光性物質(zhì)的比旋光度，l表示測(cè)定光路長(zhǎng)[dm]。
比如，設(shè)αλ(葡萄糖)＝52.2及l(fā)＝1，在健康人(尿糖值0.02g/dl)的情況下，θ1＝0.0104，在糖尿病患者(尿糖值0.8g/dl)的情況下，θ2＝0.416。
在感測(cè)到θ1或θ2之后，再繼續(xù)監(jiān)視旋光度時(shí)，旋光度出現(xiàn)很大變化。這是由于離子交換樹脂的交換功能緩慢地飽和，即離子交換樹脂變?yōu)椴晃桨被岬鹊碾x子之故。于是，再次變成正常穩(wěn)定狀態(tài)?？梢哉f，此時(shí)的旋光度θ3或θ4，與離子交換樹脂的交換能變成飽和狀態(tài)之后的尿的旋光度，即通過離子交換樹脂之前的尿的旋光度相同。因此，由下式(健康人的情況)也可以測(cè)定氨基酸、維生素C等的旋光度。
＝旋光度θ1(尿糖的旋光度)]+[尿糖以外的旋光性物質(zhì)(氨基酸、維生素C等)的旋光度]另外，尿中包含的氨基酸不止一種，其性質(zhì)和比例也都各不相同。然而，個(gè)人尿中氨基酸的排泄量的比率大致一定，由于各個(gè)比旋光度為已知，所以在假設(shè)尿中整個(gè)氨基酸的比旋光度的情況下，也可由利用上式求出的旋光度知道氨基酸的濃度。
下面，對(duì)連續(xù)測(cè)定旋光度的測(cè)定步驟進(jìn)行說明。
本測(cè)定步驟，是控制器123按照預(yù)先存儲(chǔ)的程序，控制圖6所示的各種部件進(jìn)行的。
(1)在圖6所示的光學(xué)測(cè)定裝置的初始狀態(tài)中，閥116及閥119關(guān)閉，閥121打開，泵118停止。
(2)之后，控制器123進(jìn)行用戶是否按下未圖示的測(cè)定開始按鈕的判斷。
(3)之后，控制器123，在測(cè)定開始按鈕按下后，使光源101、感光元件110及感光元件114變成ON，驅(qū)動(dòng)液晶元件102。
(4)之后，控制器123判斷在檢測(cè)器122中是否檢測(cè)到尿。
(5)之后，在檢測(cè)器122中檢測(cè)到尿時(shí)，控制器123打開閥116，使泵118動(dòng)作，對(duì)流過具有透明管結(jié)構(gòu)的試樣盒107中的試樣的旋光度進(jìn)行連續(xù)測(cè)定。通過這種連續(xù)的旋光度測(cè)定，可以取得如圖7所示的數(shù)據(jù)。
圖8為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式7的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在圖8中，測(cè)定旋光度的系統(tǒng)與圖6所示的實(shí)施方式6相同。在圖8所示的光學(xué)測(cè)定裝置中，在控制器123中濃度測(cè)定結(jié)束后，將該信息通過布線128傳遞到試樣用閥116。為使試樣通過而打開的試樣用閥116利用此信號(hào)將閥關(guān)閉。利用此反饋控制功能，可以對(duì)測(cè)定所必需的試樣量進(jìn)行控制管理。
在離子交換樹脂的交換功能飽和之后，要再度變成可以使用的狀態(tài)，必須再生。在使吸收氨基酸，交換能變成飽和狀態(tài)的強(qiáng)鹽基性陰離子交換樹脂再生時(shí)的反應(yīng)，如以下的化學(xué)式(9)所示?？梢哉J(rèn)為此時(shí)的再生劑是堿離子水及氫化鈉等。
R-N·COO--CHR’-NH2+OH-→R-N·OH-+N2N-CHR’-COO-(9)其中，R-N·OH-表示強(qiáng)鹽基性陰離子交換樹脂，R’表示氨基酸特有的有機(jī)分子。
在監(jiān)視旋光度的同時(shí)，在變成第2正常穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)(圖7的時(shí)刻t1)，使再生劑通過再生劑管120而使離子交換樹脂吸附的氨基酸等的離子緩慢溶出。在氨基酸溶出之中，意味著離子交換樹脂還未完全恢復(fù)交換能。另外，由于該溶出溶液包含氨基酸，具有一些旋光度。在旋光度變成大致為0時(shí)(圖7的時(shí)刻t2)，意味著氨基酸不溶出，表示離子交換樹脂恢復(fù)交換能，再生結(jié)束。當(dāng)在控制器123中，當(dāng)確認(rèn)再生結(jié)束后，該信息通過布線129傳遞到再生劑閥119。為使再生劑通過而打開的再生劑閥119利用此信號(hào)將閥關(guān)閉。利用此反饋控制功能，可以對(duì)測(cè)定所必需的再生劑量進(jìn)行控制管理。
圖9為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式8的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
使用圖9，對(duì)圖9所示的光學(xué)測(cè)定裝置的測(cè)定步驟進(jìn)行說明。首先，由采樣部203采取試樣。之后，將試樣經(jīng)過試樣水路205導(dǎo)入除去部201，除去作為妨礙物質(zhì)的離子。之后，在傳感器部202中測(cè)定試樣的旋光度，在運(yùn)算顯示部204中，進(jìn)行測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的濃度的計(jì)算及計(jì)算結(jié)果的顯示。最后，打開閥206，排出試樣。
在圖10及圖11中示出圖9所示的光學(xué)測(cè)定裝置的除去部201的結(jié)構(gòu)例。
如圖10所示，離子除去部由以U字型包圍試樣室221和試樣室221的廢液室222構(gòu)成，其各個(gè)邊界由離子交換膜隔開。另外，試樣室中填充離子交換樹脂，在廢液室中設(shè)置電極。其各個(gè)位置關(guān)系由圖11所示的剖面圖說明。在試樣室221中填充離子交換樹脂235。廢液室222有左右兩個(gè)區(qū)域，在左側(cè)的區(qū)域中，設(shè)置陽極231，在和試樣室的邊界上設(shè)置陰離子交換膜234。另外，在右側(cè)的區(qū)域中，設(shè)置陰極232，在和試樣室的邊界上設(shè)置陽離子交換膜233。通過泵等通液設(shè)備，使試樣和廢液分別通入試樣室221和廢液室222。圖11的廢液室左右的突起表示廢液的通路的入口、出口。
試樣，從試樣室入口224進(jìn)入試樣室221，由離子交換樹脂除去離子，從試樣室出口225出去，導(dǎo)入到傳感器部。在此處，作為離子交換樹脂，通過設(shè)置陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂的混床，可以通過離子交換將陰陽兩種離子除去。
另外，同時(shí)在電極間施加電壓，通過電場(chǎng)使吸附的離子移動(dòng)。在陰極側(cè)，透過陽離子交換膜233的陽離子排出到廢液室22，在陽極側(cè)，透過陰離子交換膜34的陰離子排出到廢液室22。由此，進(jìn)行各個(gè)離子交換樹脂的再生，可以防止離子交換能的飽和。排出的離子，作為廢液排出。
圖12及13為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式9的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
在本實(shí)施方式中，因?yàn)殡x子除去部以外的結(jié)構(gòu)與圖9～圖11所示的實(shí)施方式8相同，只對(duì)離子除去部使用圖12及圖13進(jìn)行說明。圖12及圖13示出離子除去部的互相正交方向上的剖面圖。
如圖12所示，試樣室221及廢液室222，配置成為同心圓形狀，邊界由陽離子交換膜233隔離。另外，電極是在中心設(shè)置陽極231，在外周部設(shè)置圓筒形狀的陰極232。另外，在試樣室221中，填充陽離子交換樹脂265。另外，其結(jié)構(gòu)為利用通液設(shè)備對(duì)試樣室221供給和排出試樣，對(duì)廢液室222供給和排出廢液。
在一邊供給試樣一邊在電極上施加電壓時(shí)，就在配置在試樣室中的陽極上進(jìn)行2H2O→4H++4e-這樣的反應(yīng)，pH向酸性傾斜。由此，原本是陽離子的物質(zhì)不用說，多數(shù)具有官能基的物質(zhì)離子化而成為陽離子，由填充試樣室的陽離子交換樹脂265所吸附。所以，借助通過試樣室可以除去多數(shù)妨礙物質(zhì)。于是，在將除去妨礙物質(zhì)的試樣發(fā)送到傳感器部測(cè)定旋光度時(shí)，可以對(duì)消除了試樣中的妨礙物質(zhì)的影響的所要求的物質(zhì)的濃度進(jìn)行測(cè)定。
此外，吸附的陽離子，由于電場(chǎng)的作用，在離子交換樹脂中向外周部方向移動(dòng)，最終透過陽離子交換膜233，排出到廢液室222，進(jìn)行離子交換樹脂的再生。借助施加電場(chǎng)，可使離子交換樹脂一直處于再生狀態(tài)，可以在試樣投入之時(shí)，迅速吸附并除去試樣中的離子。
上述示例說明的是使用陽離子交換樹脂的情況，但在同樣的結(jié)構(gòu)中也可以使用陰離子交換樹脂。在這種情況下，電極是在中心設(shè)置陰極，在外周部設(shè)置圓筒形狀的陽極，在試樣室和廢液室的邊界配置陰離子交換膜，在試樣室中填充陰離子交換樹脂。在這種情況下，由于施加電壓，試樣室的pH傾向于堿性，多數(shù)具有官能基的物質(zhì)，離子化而成為陰離子，由填充試樣室的陰離子交換樹脂所吸附而除去。
在測(cè)定尿中的葡萄糖的濃度時(shí)，尿中的氨基酸成為妨礙物質(zhì)。在尿中存在各種氨基酸，通過按照氨基酸的種類進(jìn)行陽離子化或陰離子化，就可以很容易吸附和除去。
試樣尿顯示弱酸性的pH。比如，在組氨酸這樣的鹽基性的氨基酸(等電離點(diǎn)7.59)的情況下，在通過pH調(diào)整使試樣傾向于酸性而陽離子化時(shí)，由于與陰離子化的情況相比較pH的調(diào)整范圍很小即可，所以容易吸附除去。在這種情況下，吸附除去使用陽離子交換樹脂進(jìn)行為優(yōu)選。
另外，在胱氨酸(等電離點(diǎn)4.60)及絲氨酸(等電離點(diǎn)5.68)的情況下，在通過pH調(diào)整使試樣傾向于堿性而陰離子化時(shí)，通過陰離子交換樹脂吸附除去比較容易。比如，在組氨酸和絲氨酸的氨基酸的水溶液的pH傾向酸性，調(diào)整pH＝3，在市售的普通的強(qiáng)酸性離子交換樹脂(10ml)中以25ml/min左右的速度通液時(shí)，組氨酸100％可以吸附除去，但絲氨酸只能除去50％。另外，由于在尿中包含具有各種等電離點(diǎn)的氨基酸，為了高速可靠地除去妨礙物質(zhì)氨基酸，將兩個(gè)結(jié)構(gòu)串聯(lián)排列進(jìn)行處理為優(yōu)選。
圖14為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式10的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的示圖。
在本實(shí)施方式中，因?yàn)殡x子除去部以外的結(jié)構(gòu)與圖9～圖11所示的實(shí)施方式8相同，只對(duì)離子除去部使用圖14進(jìn)行說明。
圖14為示出離子除去部的剖面圖，與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)比較，試樣室和廢液室的位置關(guān)系為相反的結(jié)構(gòu)。另外，在功能上，與陰離子和陽離子交換樹脂串聯(lián)排列的場(chǎng)合一樣。試樣的流向，如圖中的箭頭所示，為U字型的流路。連接陰和陽兩個(gè)試樣室的流路的配置，希望考慮使各個(gè)試樣室中的試樣的流向?yàn)樽罴褋泶_定。另外，在連接試樣室的流路中，配置網(wǎng)狀的過濾器，使陰和陽交換樹脂不混合為優(yōu)選。導(dǎo)入到試樣室221的試樣，開始時(shí)進(jìn)入陽極側(cè)，在將pH調(diào)整為酸性的同時(shí)，被陽離子交換樹脂265吸附。之后，導(dǎo)入到陰極側(cè)，在將pH調(diào)整為堿性的同時(shí)，被陰離子交換樹脂266吸附。由此，可分別除去陰和陽離子。
另外，在陽極231和陰極232之間施加電場(chǎng)，無論是被陽離子交換樹脂265吸附的陽離子，還是被陰離子交換樹脂266吸附的陰離子，都受到向著廢液室222一方的力的作用。因此，陽離子及陰離子可以分別通過由陽離子交換膜233及陰離子交換膜234構(gòu)成的隔膜，排出到廢液室222。通過這種作用，可以進(jìn)行離子交換樹脂的再生。
下面，示出作為試樣使用氨基酸生理食鹽水溶液的情況的電壓施加效果。
圖15示出在使用在生理食鹽水溶液中溶解組氨酸使?jié)舛葹?00mg/dl的試樣進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。
在圖15中，橫軸表示通液量(ml)，縱軸表示除去率(％)。在不施加電壓時(shí)，隨著試樣的通液量的增加，氨基酸(組氨酸)的除去率下降。與此相對(duì)，在施加電壓時(shí)，在除去率的初始值高的同時(shí)，也看不出除去率降低。此處，在施加電壓的情況下的除去率的絕對(duì)值為80％左右，這是因?yàn)闉榱舜_認(rèn)施加電壓的效果而減少離子交換樹脂的量的緣故，如果有充分的樹脂量，或減緩?fù)ㄒ核俣?，是可以達(dá)到接近100％的除去率的。
通過這樣的除去部的結(jié)構(gòu)，可以利用一對(duì)電極同時(shí)進(jìn)行pH的酸及堿調(diào)整，陰離子及陽離子的吸附除去，陰離子和陽離子交換樹脂的再生。通過借助此離子除去部將離子除去的試樣，導(dǎo)入到傳感器部，測(cè)定旋光度，可以求出所要求的物質(zhì)，比如，葡萄糖的濃度。
圖16為示出涉及本發(fā)明的實(shí)施方式11的光學(xué)測(cè)定裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
本實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)定裝置，與上述實(shí)施方式8～10的基本結(jié)構(gòu)相同。在圖16中，將從采樣部203采取的試樣經(jīng)過試樣水路205導(dǎo)入除去部201。除去了妨礙物質(zhì)的離子的試樣，在傳感器部202測(cè)定旋光度，計(jì)算測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的濃度。此處，在除去部201中，作為排出所吸附的離子的廢液，使用用于進(jìn)行傳感器部的調(diào)溫的調(diào)溫液。調(diào)溫液，由恒溫槽274控制為一定溫度，借助泵273在圖中以斜線表示的調(diào)溫液路271中循環(huán)。在以尿糖作為測(cè)定對(duì)象時(shí)，糖濃度非常低，要求傳感器精度高。因?yàn)閭鞲衅鞑康臏囟茸兓瘯?huì)引起測(cè)定精度的降低，所以為了維持高測(cè)定精度，傳感器部的調(diào)溫是必需的。另外，為了使尿的溫度與受驗(yàn)者的體溫大致一致，必須將傳感器部的溫度調(diào)節(jié)到體溫附近。另外，考慮到體溫由于個(gè)人差別和日內(nèi)變動(dòng)而變動(dòng)，不僅將作為試樣的尿?qū)氲絺鞲衅鞑?，還要考慮發(fā)生溫度變化，測(cè)定精度降低的情況。
于是，在兼用調(diào)溫液和廢液時(shí)，因?yàn)樵嚇雍蛷U液經(jīng)過離子交換膜相接，產(chǎn)生熱交換，試樣和廢液的溫度差變小。所以，在將該種試樣通入到離子除去部時(shí)，在除去妨礙物質(zhì)的同時(shí)，試樣和傳感器部202的溫度差變小。就是說，通過將該種試樣導(dǎo)入到傳感器部202，在試樣和傳感器部202之間不會(huì)出現(xiàn)溫度差，可以以高精度進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)定。
圖17為用于說明連續(xù)離子交換EDI方式的圖。
對(duì)在上述的實(shí)施方式8～11中示出的陽及陰離子的移動(dòng)，使用圖17說明其原理。
在圖17的結(jié)構(gòu)中，在施加圖示的電壓后，在陽極231側(cè)被陽離子交換樹脂265吸附的陽離子因電場(chǎng)而移動(dòng)，透過陽離子交換膜233，排出到廢液室222。同樣，在陰極232側(cè)被陰離子交換樹脂266吸附的陰離子因電場(chǎng)而移動(dòng)，透過陰離子交換膜234，排出到廢液室222。將這種方式稱為連續(xù)離子交換EDI方式，在純水制造裝置等之中已經(jīng)實(shí)用化。
圖18為示出離子交換樹脂盒的圖。
可以使用圖18所示的離子交換樹脂盒301來代替實(shí)施方式1～5的離子交換樹脂部3或?qū)嵤┓绞?及7的離子交換樹脂117。
離子交換樹脂盒301，由活性炭過濾器302、合成吸附劑層303及離子交換樹脂部304構(gòu)成。圖中，作為試樣的尿，從箭頭方向通入離子交換樹脂盒301中。活性炭過濾器302主要除去尿的顏色成分，合成吸附劑層303主要除去尿的脂質(zhì)成分，離子交換樹脂部304，如前所述，除去氨基酸及維生素C。
離子交換樹脂盒301因?yàn)樵陔x子交換樹脂部304之外還具有活性炭過濾器302及合成吸附劑層303，可以從尿中很好地除去旋光成分以外的妨礙物質(zhì)，可以進(jìn)一步提高測(cè)定精度。
另外，因?yàn)橥ㄟ^選擇合成吸附劑層303的合成吸附劑的細(xì)孔直徑，可使吸附的成分不同，利用具有多個(gè)細(xì)孔直徑的合成吸附劑為優(yōu)選。另外，希望在考慮到尿的成分的同時(shí)，為使各層完成最優(yōu)作用，使各層的容量最優(yōu)化。
但是，合成吸附劑，與離子交換樹脂不同，不具有官能基，但具有與活性炭匹敵的表面積，稱為細(xì)孔的連續(xù)孔一直發(fā)達(dá)到粒子的內(nèi)部。所以，合成吸附劑，具有可以高效率吸附水溶液中的有機(jī)物的功能。
圖19為示出另一離子交換樹脂盒的圖。
可以使用圖19所示的離子交換樹脂盒310來代替實(shí)施方式1～5的離子交換樹脂部3或?qū)嵤┓绞?及7的離子交換樹脂117。
離子交換樹脂盒310，在裝入離子交換樹脂的柱狀物中具有由透明樹脂等構(gòu)成的窗部311。所以，可以經(jīng)過窗部311觀察內(nèi)部的離子交換樹脂的狀態(tài)。比如，在離子交換作用喪失或降低，使用外觀變色的樹脂時(shí)，從窗部311通過目視觀察，可以很容易判別離子交換樹脂盒310的交換時(shí)期。
另外，可以由通過窗部311照射離子交換樹脂的發(fā)光元件312、接受離子交換樹脂發(fā)出的反射光的感光元件313及接受從感光元件313發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)的控制部314(PC、CPU等)等構(gòu)成離子交換樹脂的外觀色判別裝置。利用這種裝置，可以以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔及測(cè)定間隔使發(fā)光元件312發(fā)光，根據(jù)感光元件313發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)判斷離子交換樹脂的外觀色，并在交換時(shí)期到來時(shí)自動(dòng)通知用戶。另外，離子交換樹脂的外觀色，比如，可以由感光部的傳感器對(duì)由感光元件313接受的光進(jìn)行分光，通過測(cè)定每個(gè)波長(zhǎng)的反射率而求出。
圖20為示出離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)的圖。
可以使用圖20所示的離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)320來代替實(shí)施方式1～5的離子交換樹脂部3或?qū)嵤┓绞?及7的離子交換樹脂117。
離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)320，具有裝入離子交換樹脂的柱狀物321、試樣保持盒324、閥325及循環(huán)泵326等。另外，在柱狀物321中具有用來觀測(cè)內(nèi)部的離子交換樹脂的窗部322。此外，在窗部322的附近，配置在圖19中說明的離子交換樹脂的外觀色判別裝置327。
在作為試樣的尿，如箭頭A所示，流入離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)320中時(shí)，通過柱狀物321。此時(shí)，關(guān)閉閥325，使試樣暫時(shí)留在試樣保持盒324內(nèi)。之后，使用在圖19中說明的離子交換樹脂的外觀色判別裝置從窗部322判別柱狀物內(nèi)的離子交換樹脂的外觀色。
從試樣通過后的離子交換樹脂的顏色，可以判別是否從試樣充分除去妨礙物。就是說，在試樣通過后的離子交換樹脂的外觀色變化時(shí)，可以判斷交換功能為飽和狀態(tài)，未從試樣充分除去妨礙物。
于是，在從外觀色判斷為離子交換樹脂充分(從試樣充分除去了妨礙物)發(fā)揮功能時(shí)，打開閥325，將試樣，比如，發(fā)送到測(cè)定容器55(箭頭B)。
在從外觀色判斷為離子交換樹脂沒有充分發(fā)揮功能(從試樣未充分除去妨礙物)時(shí)，就指示用戶進(jìn)行柱狀物的交換及柱狀物內(nèi)的離子交換樹脂的再生。在柱狀物的交換及柱狀物內(nèi)的離子交換樹脂的再生后，使泵326動(dòng)作，將試樣從試樣保持盒324發(fā)送到柱狀物321。
在使用生體試樣作為試樣時(shí)，因?yàn)樵谏w試樣包含的妨礙成分的量有個(gè)人差異，除去妨礙成分所必需的離子交換樹脂的量也不同。于是，在利用圖20所示的離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)320時(shí)，可以防止在妨礙成分除去不充分的情況下進(jìn)行測(cè)定。
圖21為示出另一離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)的圖。
可以使用圖21所示的離子交換樹脂盒330，來代替實(shí)施方式1～5的離子交換樹脂部3或?qū)嵤┓绞?及7的離子交換樹脂117。
離子交換樹脂盒330，具有多個(gè)框部331～333。在圖21的示例中，離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)330，具有3個(gè)框部，但也可以具有更多的框部。
在各框部中具有離子交換樹脂341、樹脂流出防止過濾器342、試樣保持盒343、第1閥344、第2閥345及窗部346。另外，在各窗部346的附近，配置在圖19中說明的離子交換樹脂的外觀色判別裝置347。此外，各框部的第1閥、第2閥及外觀色判別裝置，按照預(yù)先確定的程序，由控制部進(jìn)行控制。
在作為試樣的尿，如箭頭A所示，流入離子交換樹脂盒結(jié)構(gòu)330中時(shí)，通過第1框部331的離子交換樹脂部341。此時(shí)，關(guān)閉第1閥344及第2閥345，使試樣暫時(shí)留在試樣保持盒343內(nèi)。之后，使用在圖19中說明的離子交換樹脂的外觀色判別裝置判別離子交換樹脂341的外觀色。
如上所述，從試樣通過后的離子交換樹脂的顏色，可以判別是否從試樣充分除去妨礙物。就是說，在試樣通過后的離子交換樹脂的外觀色變化時(shí)，可以判斷交換功能為飽和狀態(tài)，未從試樣充分除去妨礙物。
于是，在從外觀色判斷為離子交換樹脂充分發(fā)揮功能(從試樣充分除去了妨礙物)時(shí)，打開第2閥345，將試樣，比如，發(fā)送到測(cè)定容器55(箭頭B)。
在從外觀色判斷為離子交換樹脂沒有充分發(fā)揮功能(從試樣未充分除去妨礙物)時(shí)，打開第1閥344，將試樣發(fā)送到第2框部332。以下重復(fù)同樣的動(dòng)作，將通過判斷為離子交換樹脂發(fā)揮功能的框部的試樣發(fā)送到測(cè)定容器55(箭頭B)。假設(shè)，所有的框部的離子交換樹脂沒有發(fā)揮功能時(shí)，就將試樣廢棄(箭頭C)。
在使用生體試樣作為試樣時(shí)，因?yàn)樵谏w試樣包含的妨礙成分的量有個(gè)人差異，除去妨礙成分所必需的離子交換樹脂的量也不同。在利用圖21所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，在每次試樣通過少量的離子交換樹脂層時(shí)，通過確認(rèn)樹脂的交換功能的飽和狀態(tài)，可以只通過與試樣的妨礙成分除去相當(dāng)?shù)臉渲Ｋ?，因?yàn)榭梢苑乐雇ㄟ^超過必需量的離子交換樹脂，可以使測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的濃度變化率變小。
圖22為示出通過柱狀物的試樣的葡萄糖濃度的示圖。
圖22所示的附圖，示出在每次將1ml的包含規(guī)定的葡萄糖的同一試樣注入到新的柱狀物117，測(cè)定通過的試樣的葡萄糖濃度的結(jié)果。即，在圖22中，縱軸表示試樣中的葡萄糖濃度，橫軸表示通過圖6所示的光學(xué)測(cè)定裝置的柱狀物117的次數(shù)。
如圖22所示，6次以后的測(cè)定結(jié)果示出大致相同的值。在新的柱狀物中，由于包含保存液及水分等，在開始時(shí)通過的試樣中，有可能不能進(jìn)行正確的測(cè)定。于是，在上述的示例中，如圖6及圖7所示，進(jìn)行連續(xù)測(cè)定并將得到正常穩(wěn)定結(jié)果時(shí)的值作為測(cè)定值。不過，要進(jìn)行連續(xù)測(cè)定的話，需要時(shí)間和工夫。因此，如果確定使多少試樣通過時(shí)可以進(jìn)行正確測(cè)定，在使確定的分量的試樣通過之后進(jìn)行測(cè)定時(shí)，可以一次得到正確的測(cè)定值。
以下對(duì)一次測(cè)定旋光度的測(cè)定步驟進(jìn)行說明。
本測(cè)定步驟，是控制器123按照預(yù)先存儲(chǔ)的程序，通過控制圖6所示的各種要素進(jìn)行的。此處，如果使2ml的試樣通過新品柱狀物117，其后就可以進(jìn)行正確的側(cè)定。此外，在試樣注入3秒鐘之后，試樣開始進(jìn)入試樣盒107，在5秒鐘之后，試樣盒107為試樣充滿，在7秒鐘后將試樣的最初的2ml從試樣盒107廢棄。
(1)在圖6所示的光學(xué)測(cè)定裝置的初始狀態(tài)中，閥116及閥119關(guān)閉，閥121打開，泵118停止。
(2)之后，控制器123進(jìn)行用戶是否按下未圖示的測(cè)定開始按鈕的判斷。
(3)之后，控制器123在測(cè)定開始按鈕按下后，使光源101、感光元件110及感光元件114變成ON，驅(qū)動(dòng)液晶元件102。
(4)之后，控制器123進(jìn)行在檢測(cè)器122中是否檢測(cè)到尿的判斷。
(5)之后，在檢測(cè)器122中檢測(cè)到尿時(shí)，控制器123打開閥116，使泵118動(dòng)作。
(6)之后，控制器123在利用檢測(cè)器122檢測(cè)到尿7秒鐘之后，關(guān)閉閥121，對(duì)流過具有透明管結(jié)構(gòu)的試樣盒107中保持的試樣的旋光度進(jìn)行測(cè)定。如上所述，因?yàn)樵诶脵z測(cè)器122檢測(cè)到尿7秒鐘之后，將注入柱狀物117的最初的2ml廢棄，所以可以進(jìn)行正確的測(cè)定。
圖23為示出組合到便座中的光學(xué)測(cè)定裝置的示例的圖。
如圖23所示，便器由便器本體418、便座414及水箱440等構(gòu)成。在圖23的示例中，示出將圖1所示的光學(xué)測(cè)定裝置組裝到便座414的示例(電磁閥2省略)。
采尿容器1及離子交換樹脂部3，通常收納在便座部14里面的保持位置46，通過測(cè)定開始按鈕441的操作，利用未圖示的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，移動(dòng)到采尿位置462。進(jìn)入采尿容器1的尿，由導(dǎo)管5運(yùn)輸?shù)焦鈱W(xué)系統(tǒng)50。在測(cè)定結(jié)束時(shí)，從導(dǎo)管7排出到便器內(nèi)。測(cè)定結(jié)果，顯示在顯示部419上。
圖24為示出組合到便器中的光學(xué)測(cè)定裝置的示例的圖。
如圖24所示，便器由便器本體418、便座414及水箱440等構(gòu)成。在圖24的示例中，示出將圖1所示的光學(xué)測(cè)定裝置組裝到便座414的示例。
進(jìn)入安裝到便器本體418的采尿容器1的尿，由電磁閥2、離子交換樹脂部3、導(dǎo)管5運(yùn)輸?shù)焦鈱W(xué)系統(tǒng)50。在測(cè)定結(jié)束后，電磁閥7打開從導(dǎo)管7排出到便器內(nèi)。
在圖23及24中，示出的是將圖1所示的光學(xué)測(cè)定裝置組裝到便座及便器的示例，當(dāng)然可以將其他實(shí)施方式組裝到便座及便器中。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于包括離子交換樹脂；和用于對(duì)通過上述離子交換樹脂的試樣的成分的濃度根據(jù)上述成分的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于還包括用于再生或清洗上述離子交換樹脂的再生部。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述再生部利用堿離子水使上述離子交換樹脂再生。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述再生部包括用于從自來水生成上述堿離子水的堿離子水生成部。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述再生部利用酸性水使上述離子交換樹脂再生。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述再生部包括用于從自來水生成上述酸性水的酸性水生成部。
7.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述再生部利用自來水清洗上述離子交換樹脂。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于以可交換方式安裝上述離子交換樹脂。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述離子交換樹脂是弱鹽基性離子交換樹脂。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于還包括合成吸附劑，上述光學(xué)測(cè)定裝置進(jìn)行通過上述合成吸附劑及上述離子交換樹脂的試樣的測(cè)定。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述離子交換樹脂被填充在具有透明的窗部的柱狀物內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于還包括用于檢測(cè)上述離子交換樹脂的顏色的檢測(cè)部。
13.一種光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于包括離子交換樹脂；用于臨時(shí)保持通過了上述離子交換樹脂的試樣的保持盒；為進(jìn)行光學(xué)測(cè)定而保持通過了上述離子交換樹脂的試樣的測(cè)定容器；用于對(duì)上述測(cè)定容器內(nèi)的試樣的成分的濃度根據(jù)上述成分的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部；用于檢測(cè)上述試樣通過后的上述離子交換樹脂的顏色的檢測(cè)部；為使保持于上述保持盒中的試樣再次通過離子交換樹脂而送液的第1送液設(shè)備；以及用于使保持于上述保持盒中的試樣向上述測(cè)定容器送液的第2送液設(shè)備。
14.一種光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于包括第1離子交換樹脂；用于臨時(shí)保持通過了上述第1離子交換樹脂的試樣的第1保持盒；第2離子交換樹脂；用于臨時(shí)保持通過了上述第2離子交換樹脂的試樣的第2保持盒；為進(jìn)行光學(xué)測(cè)定而保持通過上述第1或上述第1及第2離子交換樹脂的試樣的測(cè)定容器；用于對(duì)上述測(cè)定容器內(nèi)的試樣的成分的濃度根據(jù)上述成分的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部；用于檢測(cè)上述試樣通過后的上述笫1及第2離子交換樹脂的顏色的檢測(cè)部；為使保持于上述第1保持盒中的試樣通過第2離子交換樹脂而送液的第1送液設(shè)備；用于使保持于上述第1保持盒中的試樣向上述測(cè)定容器送液的笫2送液設(shè)備；以及用于使保持于上述第2保持盒中的試樣向上述測(cè)定容器送液的第3送液設(shè)備。
15.一種光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于包括離子交換樹脂；用于對(duì)包含在通過了上述離子交換樹脂的試樣中的旋光性物質(zhì)的濃度根據(jù)上述旋光性物質(zhì)的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部；以及連續(xù)監(jiān)視上述光學(xué)測(cè)定部的測(cè)定結(jié)果的控制部。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述控制部，在測(cè)定結(jié)果變成正常穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，使用正常穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的測(cè)定結(jié)果求出上述旋光性物質(zhì)的濃度。
17.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述控制部，根據(jù)對(duì)測(cè)定結(jié)果的監(jiān)視，判別上述離子交換樹脂的交換能飽和。
18.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述試樣是尿，上述旋光性物質(zhì)是尿糖。
19.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述離子交換樹脂是陰離子交換樹脂、混床離子交換樹脂或陽離子交換樹脂。
20.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于還包括用于利用上述再生液使上述離子交換樹脂再生的再生部，上述控制部，根據(jù)對(duì)測(cè)定結(jié)果的監(jiān)視，判別上述離子交換樹脂利用上述再生液的再生狀態(tài)。
21.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于上述控制部控制上述再生液的量。
22.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)定裝置，其特征在于設(shè)置在便座或便器中。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種為了試樣的前處理設(shè)置離子交換樹脂，可以以更高精度測(cè)定濃度的光學(xué)測(cè)定裝置。本發(fā)明的光學(xué)測(cè)定裝置的特征在于具有離子交換樹脂和對(duì)通過離子交換樹脂的試樣的成分的濃度根據(jù)成分的光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)定的光學(xué)測(cè)定部。
文檔編號(hào)G01N33/493GK1938587SQ20058001024
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者矢野敬和, 松本健志, 福田匡廣, 杉浦美晴 申請(qǐng)人:西鐵城時(shí)計(jì)株式會(huì)社