JP2008209204A - Concentration measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は旋光性を利用した旋光性物質の濃度測定装置に関するものであり、特に、フィルターを利用し、複数の成分の濃度を測定する濃度測定装置に関するものである。 The present invention relates to a concentration measuring device for an optical rotatory substance using optical rotation, and more particularly to a concentration measuring device for measuring the concentration of a plurality of components using a filter.
従来、尿中成分の検査や分析は被験者の健康状態を知ることができ、また、試料採取に痛みや労力が伴わないため医療機関や集団検診の場で行われてきた。最近では、家庭用の尿検査試験紙が普及しており、自分でチェックすることもできる。しかし、試験紙を用いる手法は、不衛生的であり、また、一度紙コップなどで尿を採取してから試験紙を浸すなど、作業も面倒である。尿中のグルコース濃度、すなわち尿糖を判別する方法として酵素電極法のような化学反応による検出方法も広く用いられているが、ＧＯＤ固定化酵素電極法などの酵素法は電極を試料に接触させる必要があり、装置の一部の交換、緩衝液の追加などの処置を行う必要があり、一定期間毎のメンテナンスを必要とする。 Conventionally, examination and analysis of urinary components have been performed at medical institutions and mass screenings because it is possible to know the health condition of the subject, and because sampling does not involve pain or labor. Recently, household urine test strips have become widespread and you can check them yourself. However, the method using the test paper is unsanitary, and the work such as once collecting urine with a paper cup or the like and then immersing the test paper is troublesome. As a method for discriminating glucose concentration in urine, that is, urine sugar, a detection method using a chemical reaction such as an enzyme electrode method is widely used, but an enzyme method such as a GOD-immobilized enzyme electrode method makes an electrode contact a sample. It is necessary to take measures such as exchanging a part of the apparatus and adding a buffer solution, and maintenance is required every certain period.
一方、旋光度等光学的手法に基づいた尿中グルコース測定は、直接試料に触れることなく測定することが可能であるため、特に部品の交換や消耗品等を必要とせず、長い期間において測定が可能である。また旋光度などを用いる光学的な方式では測定に際してユーザーが尿に触れる危険性もなく、無自覚で測定可能という利点もある。 On the other hand, since urinary glucose measurement based on optical methods such as optical rotation can be performed without touching the sample directly, it does not require replacement of parts or consumables, and can be measured over a long period of time. Is possible. In addition, the optical method using the optical rotation has an advantage that the measurement can be performed without the user's risk without touching the urine.
旋光度より試料中の旋光性物質の濃度を求める方法の原理は式１に基づく。
θ（λ）＝α（λ）・ｃ・Ｌ （式１）
ここで、θ（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光度、α（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光性物質の比旋光度、ｃは試料中における旋光性物質の濃度、Ｌは試料の光路長である。式１において、比旋光度α（λ）は旋光性物質固有の係数であり、光線の波長λや温度によって変化する値ではあるが、濃度測定前に既知の値である。また、試料の光路長Ｌも同様に濃度測定前に既知の値であるため、試料に光線を入射したときの旋光度θ（λ）を測定することにより、旋光性物質の濃度ｃを求めることが出来る。
The principle of the method for obtaining the concentration of the optically rotatory substance in the sample from the optical rotation is based on Equation 1.
θ (λ) = α (λ) · c · L (Formula 1)
Here, θ (λ) is the optical rotation when the wavelength of the light beam is λ, α (λ) is the specific rotation of the optical rotatory material when the wavelength of the light beam is λ, and c is the optical rotation material in the sample. , L is the optical path length of the sample. In Equation 1, the specific rotation α (λ) is a coefficient specific to the optical rotatory substance, and is a value that varies depending on the wavelength λ of light and the temperature, but is a known value before concentration measurement. Further, since the optical path length L of the sample is also a known value before the concentration measurement, the concentration c of the optically-rotating substance is obtained by measuring the optical rotation angle θ (λ) when a light beam is incident on the sample. I can do it.
上記の方法により旋光度測定より濃度を求めることは可能である。しかし、実際の測定試料は所望の旋光性物質以外の旋光性物質が混在することが多い。例えば、尿中グルコース測定の場合は、尿中にはタンパク質の一種であるアルブミンや、複数のアミノ酸が***される。また、サプリメントの摂取などにより基準値以上のアスコルビン酸が***されることもある。そこで、尿中グルコース測定に限らず、ある尿中成分を測定する上で阻害物質となる成分の影響を取り除く必要があり、その手段としては、化学的な手法と濾過などの物理的な手法が考えられる。 It is possible to obtain the concentration from the optical rotation measurement by the above method. However, an actual measurement sample often contains an optical rotatory substance other than the desired optical rotatory substance. For example, in the case of measuring urinary glucose, albumin, which is a kind of protein, and a plurality of amino acids are excreted in urine. In addition, ascorbic acid exceeding the reference value may be excreted due to supplement intake. Therefore, it is necessary not only to measure urinary glucose but also to remove the influence of components that become inhibitors in measuring a certain urinary component. As a means for this, there are chemical methods and physical methods such as filtration. Conceivable.
例えば特許文献１のように、試料中で電荷を発生させることで、阻害物質を測定に影響を与えない位置に局在化させる方法が挙げられている。また、特許文献２のように、尿の旋光度を測定した後に、尿を加熱してタンパク質を白濁化させ、その白濁度合いを透過光または散乱光の強度から測定することにより、尿糖値と尿タンパク値を同時に求める測定方法が知られている。
For example, Patent Document 1 discloses a method of localizing an inhibitory substance at a position that does not affect measurement by generating a charge in a sample. Further, as in
上述した方法を用いて、尿中に含まれる複数の成分の濃度を測定するには、以下のような問題が生じる。阻害物質を測定に影響を与えない位置に局在化させる方法では、尿中に数種類入っているアミノ酸に関して、アミノ酸はｐＨによってイオン状態が異なることは既知であり、ほぼ弱酸性領域で変動する尿のｐＨにおいては、両性イオンの状態であるアミノ酸が多数存在する。この両性イオンにはＮＨ3 +とＣＯＯ-が両方存在し、電気的に中性であるため、電荷を発生させることによって移動することはなく、この手法での局在化は難しい。また、この方法は、尿中グルコースの濃度を測定するための方法であり、尿中に含まれる複数の成分の濃度を測定することはできない。 The following problems arise when measuring the concentrations of a plurality of components contained in urine using the method described above. In the method of localizing an inhibitor at a position that does not affect the measurement, it is known that amino acids have different ionic states depending on pH with respect to several types of amino acids in urine, and urine that varies in a weakly acidic region. There are many amino acids in the zwitterionic state at a pH of. This zwitterion contains both NH 3 + and COO −, and is electrically neutral. Therefore, the zwitterion does not move by generating a charge, and localization by this method is difficult. This method is a method for measuring the concentration of urinary glucose, and the concentration of a plurality of components contained in urine cannot be measured.
尿の旋光度を測定した後に、尿を加熱してタンパク質を白濁化させ、その白濁度合いを透過光または散乱光の強度から測定することにより、尿糖値と尿タンパク値を同時に求める測定方法では、白濁化させるために試料の温度を60〜80℃に加熱する必要があり、操作が繁雑で短時間での処理が難しいことや、試料の白濁化に伴う測定装置内の汚れによる測定誤差が懸念される。 In the measurement method to determine the urine sugar value and the urine protein value at the same time by measuring the optical rotation of the urine and then heating the urine to whiten the protein and measuring the degree of white turbidity from the intensity of transmitted light or scattered light. In order to make the sample cloudy, it is necessary to heat the sample to 60 to 80 ° C, which is complicated and difficult to process in a short time, and there is a measurement error due to contamination in the measuring device due to sample clouding. Concerned.
そこで、本発明では上述した従来技術による問題点を解決し、阻害物質が含まれる尿においても尿中の複数の成分の濃度を測定することができる濃度測定装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to solve the above-described problems caused by the prior art and to provide a concentration measuring apparatus capable of measuring the concentrations of a plurality of components in urine even in urine containing an inhibitor.
前述した課題を解決するために、本発明による濃度測定装置は、旋光性を利用して試料中に含まれる旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置であって、測定対象物質の旋光度測定を妨げる阻害物質を除去するフィルターを有し、フィルターは除去対象物質の異なる充填剤を複数有し、各充填剤の飽和時間の差を利用して、試料中に含まれる複数の成分の濃度を測定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a concentration measuring device according to the present invention is a concentration measuring device that measures the concentration of an optically rotatory substance contained in a sample using optical rotation, and measures the optical rotation of a measurement target substance. The filter has a filter that removes the inhibitory substances that interfere with each other, and the filter has a plurality of fillers with different substances to be removed, and the concentration of a plurality of components contained in the sample is determined using the difference in saturation time of each filler. It is characterized by measuring.
また、フィルターを通過した後の試料の旋光度を連続的に監視する監視手段を有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable to have monitoring means for continuously monitoring the optical rotation of the sample after passing through the filter.
また、監視手段によって監視される旋光度が一定の状態になったことを感知する感知手段を有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable to have a sensing means for sensing that the optical rotation monitored by the monitoring means has become a constant state.
また、感知手段によって感知された旋光度を記憶する記憶手段を有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable to have a memory | storage means to memorize | store the optical rotation sensed by the sensing means.
また、記憶手段に記憶させた旋光度を複数用い演算することで、試料中に含まれる複数の成分の濃度を測定することが好ましい。 Moreover, it is preferable to measure the concentration of a plurality of components contained in the sample by calculating using a plurality of optical rotations stored in the storage means.
また、充填剤は、イオン交換樹脂、合成吸着剤、活性炭またはそれらを組み合わせたものであることが好ましい。 The filler is preferably an ion exchange resin, a synthetic adsorbent, activated carbon, or a combination thereof.
また、本発明の濃度測定装置における試料は尿であり、測定対象物質が尿中グルコースおよび尿中タンパク質である場合により有用である。 Moreover, the sample in the concentration measuring apparatus of the present invention is urine, and it is more useful when the substance to be measured is urine glucose and urine protein.
（作用）
例えば、尿の旋光度を測定することにより尿中グルコース濃度や尿中タンパク質濃度を測定する濃度測定装置において、測定対象物質の旋光度測定を妨げる阻害物質の影響を取り除くことは必要不可欠である。そこで、測定対象物質以外の旋光性物質を除去するフィ
ルターを備え付けることで、阻害物質が除去され測定対象物質の濃度測定が可能になる。フィルターは除去対象物質の異なる充填剤を複数有しており、各充填剤の飽和時間の差を利用することで尿中に含まれる複数の成分の濃度を測定することができる。
(Function)
For example, in a concentration measuring device that measures urinary optical rotation to measure urinary glucose concentration or urinary protein concentration, it is indispensable to remove the influence of an inhibitor that hinders the optical rotation measurement of the substance to be measured. Therefore, by providing a filter that removes the optical rotatory substance other than the measurement target substance, the inhibitory substance is removed and the concentration of the measurement target substance can be measured. The filter has a plurality of fillers with different substances to be removed, and the concentration of a plurality of components contained in urine can be measured by using the difference in saturation time of each filler.
以上の説明のように、本発明の濃度測定装置においては下記に記載する効果を有する。 As described above, the concentration measuring apparatus of the present invention has the effects described below.
試料の旋光度を測定することにより試料内の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、測定対象物質の濃度測定を妨げる阻害物質を除去するフィルターが除去対象物質の異なる充填剤を複数有し、各充填剤の飽和時間の差を利用することで、試料中に含まれる複数の成分の濃度を測定することが可能となる。 In a concentration measurement device that measures the optical rotation of a sample by measuring the optical rotation of the sample, the filter that removes the inhibitor that interferes with the measurement of the concentration of the measurement target substance has multiple fillers with different removal target substances. In addition, by using the difference in the saturation time of each filler, it is possible to measure the concentration of a plurality of components contained in the sample.
また、本発明においては、尿試験紙による複数の成分の濃度測定が、尿糖、尿タンパク質等の測定項目ごとに酵素反応や化学反応を利用し、試験紙上の呈色を目視判定や機器における反射率を測定するため、着色尿の影響を受ける可能性があることや、半定量でしか測定できない方法であることに比べて、旋光度を利用し、除去対象物質の異なる充填剤を複数有したフィルターを備え付け、各充填剤の飽和時間の差を利用することで、高精度な複数の成分の濃度測定が可能となる。 In the present invention, the concentration measurement of a plurality of components using a urine test paper uses an enzyme reaction or a chemical reaction for each measurement item such as urine sugar and urine protein, and the coloration on the test paper is determined visually Compared to the possibility of being affected by colored urine and the method that can only be measured semi-quantitatively to measure reflectivity, there are multiple fillers with different target substances to be removed using optical rotation. By providing the filter and using the difference in the saturation time of each filler, it is possible to measure the concentration of a plurality of components with high accuracy.
以下、図面を用いて本発明の濃度測定装置の最適な実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the concentration measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第一の実施形態）
まず、図１は本発明の第一の実施形態の例である。図１において採取部１は、試料が採取される容器である。採取部１には採取感知センサー２が取り付けられており、試料の有無を感知する。例えば、光による光学的検出や電極による電気的検出方法が考えられる。採取感知センサー２により試料が感知されると、制御装置３に信号が送られる。制御装置３は、全体システムを制御するためのＣＰＵおよび周辺回路から構成されている。制御装置３は試料感知の信号を受けると、試料送液バルブ４を開き、送液ポンプ５を起動する信号を送る。試料送液バルブ４と送液ポンプ５によって、試料は送液チューブ６を通り、フィルター７を通過する。フィルター7には、試料中の測定対象物質の旋光度測定を妨げる阻害物質を除去する充填剤８が充填されている。充填剤８は、２種類の充填剤８ａと８ｂが充填されており、これらの充填剤の除去対象物質は異なるものである。フィルター７を通り、阻害物質が除去された試料は、旋光度測定部９へと送液される。旋光度測定部９に入った試料の旋光度は、制御装置３の指示によって測定される。
(First embodiment)
First, FIG. 1 is an example of the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a collection unit 1 is a container in which a sample is collected. A
図２は本発明の旋光度測定部における実施形態の例である。図２において例えばレーザダイオードなどの光源２１より出射された光線をコリメートレンズ２２に入射する。コリメートレンズ２２によって平行光となった光線を次に偏光子２３に入射する。偏光子２３によって光線は偏光子２３の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となる。次に偏光子２３を透過してきた直線偏光を電気光学的な旋光度変調素子２４に入射する。図２に示す本実施形態においては、電気光学的な旋光度変調素子２４としてホモジニアス配向の液晶素子２５とλ／４波長板２６を用いている。ここで、液晶素子２５へ印加する電圧を変化させることにより、直線偏光の偏光軸方向を回転させること、すなわち旋光させることが出来る。
FIG. 2 is an example of an embodiment of the optical rotation measurement unit of the present invention. In FIG. 2, a light beam emitted from a
旋光度変調素子２４によって旋光度が変調された光線は次に旋光度測定セル２７に入射する。ここで、旋光度測定セル２７内に試料がある場合、旋光度測定セル２７を通過する光線は、試料を通過する際、その試料内の旋光性物質によって未知の変位量だけ旋光する。このときの変位量は上述の式１のように試料内の旋光性物質の濃度、試料を通過する光
線の光路長に比例する。
The light beam whose optical rotation is modulated by the optical
旋光度測定セル２７を通過した光線は次に検光子２８に入射する。検光子２８においては、検光子２８の透過軸方向の光成分のみが透過し、光検出器２９の受光部に到達する。光検出器２９は受光した光線の強度を電圧信号として出力するものである。このとき、例えば、検光子２８を回転させる、もしくは旋光度変調素子２４によって直線偏光の旋光度の変調範囲や変調量を変化させるなどの手段を用い、そのときの光検出器２９を観察することによって、試料の旋光度を測定することが出来る。マイクロコンピューター等の監視手段３０が、光検出器２９で受光した光線の強度を示す電圧信号を常に受信することで、旋光度を連続的に監視できる。また、記憶手段３１は、監視手段３０で監視していた旋光度が定常状態になった場合に、その値を記憶しておくものである。
The light beam that has passed through the optical
また、上述の実施形態における電気光学的な旋光度変調手段としては液晶素子とλ／４波長板を用いているが、例えばファラデーセル、光弾性変調子またはポッケルセルなど、その他の素子を用いた場合にも本手法は有効である。 In addition, as the electro-optic optical rotation modulation means in the above-described embodiment, a liquid crystal element and a λ / 4 wavelength plate are used. For example, when other elements such as a Faraday cell, a photoelastic modulator, or a Pockel cell are used. This method is also effective.
また、上述の実施形態において、監視手段と記憶手段はそれぞれ別のものとしているが、例えばマイクロコンピューターを用いた場合など、監視手段と記憶手段が同一のものでもよい。 In the above-described embodiment, the monitoring unit and the storage unit are different from each other. However, for example, when the microcomputer is used, the monitoring unit and the storage unit may be the same.
次に、図３はフィルター７の詳細図である。フィルター７には、試料中に含まれる測定対象物質の旋光度測定を妨げる阻害物質を除去するための充填剤８が充填されている。充填剤８は充填剤８ａと８ｂから成り、各充填剤において除去対象物質が異なる。また、フィルター出入り口付近には、充填剤がフィルターの外に出てこないようにするために多孔性フリット３５が備え付けられている。
Next, FIG. 3 is a detailed view of the
例えば、試料を尿とする。尿中には、様々な成分が含まれており、中でも旋光性を持つものとして、グルコース、タンパク質、アミノ酸、アスコルビン酸などがある。また、個人の体質や疾患、その時々の体調や飲食状態によっても尿中の成分の種類や量が異なる。尿中成分の測定において、尿中グルコース濃度すなわち尿糖値と尿中タンパク質濃度は、糖尿病や腎臓疾患の早期発見や、それら疾患を持つ患者への投薬や食事療法、運動療法などの治療の効果を示す指標になるため重要視されており、家庭での簡易測定が望まれている。そこで、尿中に含まれるグルコースとタンパク質の濃度を同時に測定することを考える。 For example, the sample is urine. Various components are contained in urine. Among them, glucose, protein, amino acid, ascorbic acid and the like are those having optical activity. In addition, the types and amounts of components in urine vary depending on the individual's constitution and disease, the physical condition at that time, and the eating and drinking state. In the measurement of urinary components, the urinary glucose concentration, that is, the urinary glucose level and the urinary protein concentration, is the effect of early detection of diabetes and kidney disease, and the effects of treatment such as medication, diet and exercise therapy for patients with those diseases It is regarded as important because it is an index indicating the above, and simple measurement at home is desired. Therefore, consider simultaneously measuring the concentration of glucose and protein contained in urine.
充填剤８ａにタンパク質除去充填剤、８ｂにアミノ酸やアスコルビン酸、色素成分などを除去する充填剤を充填する。この時の充填剤８ａのタンパク質除去充填剤としては、例えば、母体がポリスチレンジビニルベンゼン、表面積が５５０ｍ2/ｇ、平均細孔径が４００Å、極性は無極性の合成吸着剤などがあげられる。またハイドロキシアパタイトなども有効である。充填剤８ｂには、合成吸着剤や活性炭などの高い吸着能力を持った充填剤が有効である。また、イオン性の旋光成分はイオン交換樹脂のようなイオン交換作用をもったもので除去するとよい。阻害物質が陰イオン型のアミノ酸（Ｈ2Ｎ−ＣＨＲ−ＣＯＯ-）であり、強塩基性陰イオン交換樹脂で除去する場合の化学式１は以下の通りである。
（化１）
Ｒ−Ｎ・ＯＨ- ＋ Ｈ2−ＣＨＲ'−ＣＯＯ- →
Ｒ−Ｎ・ＣＯＯ-−ＣＨＲ'−ＮＨ2 ＋ＯＨ-
ここでＲ−Ｎ・ＯＨ-は強塩基性陰イオン交換樹脂を示し、Ｒ'はアミノ酸特有の有機分子を示す。
The
(Chemical formula 1)
RN · OH − + H 2 —CHR′—COO − →
RN · COO − —CHR′—NH 2 + OH −
Here, RN · OH − represents a strongly basic anion exchange resin, and R ′ represents an organic molecule specific to an amino acid.
試料を尿とし、尿中グルコース濃度及び尿中タンパク質濃度測定において、上記に記載のフィルターに試料を通液した場合、旋光度測定部９で測定された旋光度を監視手段３０で連続的に監視した場合の経過時間Ｔに伴う旋光度値θの変化を図４に示す。試料をフィルターに流し始めた直後は、フィルターに含まれる水分などの影響により、旋光度は徐々にしか変化しない。しかし、経過時間Ｔ１において、旋光度θ１は定常状態になる。この値は、フィルターに充填された充填剤８ａで尿中のタンパク質が除去され、充填剤８ｂでアミノ酸やアスコルビン酸、色素成分などが除去され、尿中に含まれる旋光性物質の中では、グルコースのみが流出した場合の値となり、上述の式１より尿中のグルコース濃度が測定できる。
When the sample is urine and the sample is passed through the filter described above in the measurement of urinary glucose concentration and urinary protein concentration, the optical rotation measured by the optical rotation measurement unit 9 is continuously monitored by the monitoring means 30. FIG. 4 shows the change of the optical rotation value θ with the elapsed time T in the case of the above. Immediately after starting to flow the sample through the filter, the optical rotation changes only gradually due to the influence of moisture contained in the filter. However, at the elapsed time T1, the optical rotation θ1 is in a steady state. This value is obtained by removing protein in the urine with the
経過時間Ｔ１におけるθ１の値を用いてグルコース濃度測定後も、試料である尿をフィルターに流し続けると、旋光度は定常状態から再び変化し始める。これは、充填剤８ａの飽和時間つまり阻害物質の除去可能量を予め導き出しておき、ある一定量のタンパク質を除去し終えるとタンパク質が流出するように充填剤の量を設定してあるからである。一方、充填剤８ｂは、充填剤８ａに比べて、除去対象となる阻害物質が除去できる充分な量を充填しておく。したがって、経過時間Ｔ２における旋光度θ２は充填剤８ａが飽和した、つまり除去能力を失ったため、タンパク質とグルコースが流出してきた値となる。尿中に含まれているタンパク質のほとんどはアルブミンであることと、試料中に複数種類の旋光性物質が含まれている場合の濃度を求める方法の原理は下述の式２に基づくことより、経過時間Ｔ２におけるθ２の値は試料中のグルコースとタンパク質の濃度に由来する旋光度であり、θ２からグルコースの濃度に由来するθ１の値を減算することにより、タンパク質の濃度を求めることができる。
Even after the glucose concentration measurement using the value of θ1 at the elapsed time T1, if the urine sample is kept flowing through the filter, the optical rotation starts to change again from the steady state. This is because the saturation time of the
θ（λ）＝｛α1（λ）×ｃ1＋α2（λ）×ｃ2・・・＋αn（λ）×ｃn｝×Ｌ （式２）
ここで、θ（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光度、α1（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光性物質１の比旋光度、ｃ1は試料中における旋光性物質１の濃度、α2（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光性物質２の比旋光度、ｃ2は試料中における旋光性物質２の濃度、αn（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光性物質ｎの比旋光度、ｃnは試料中における旋光性物質ｎの濃度、Ｌは試料の光路長である。また、ｎは自然数である。
θ (λ) = {α 1 (λ) × c 1 + α 2 (λ) × c 2 ... + α n (λ) × c n } × L (Formula 2)
Here, θ (λ) is the optical rotation when the wavelength of the light beam is λ, α 1 (λ) is the specific rotation of the optical rotatory material 1 when the wavelength of the light beam is λ, and c 1 is in the sample. The concentration of the optical rotatory substance 1, α 2 (λ) is the specific rotation of the optical
また、上述の実施形態において、２種類の充填剤を層になるように充填し、測定対象物質は尿中グルコースとタンパク質としているが、これに限定されるものではなく、２種類の充填剤が混在するように充填した場合も有効であり、また、充填剤の種類や数を変化させることにより、例えばアスコルビン酸やアミノ酸等の２種以上の複数成分の濃度測定も可能である。 Further, in the above-described embodiment, two kinds of fillers are packed in layers, and the measurement target substances are urine glucose and protein. However, the present invention is not limited to this, and two kinds of fillers are used. It is also effective when packed so as to be mixed, and by measuring the type and number of fillers, it is possible to measure the concentration of two or more components such as ascorbic acid and amino acids.
（第二の実施形態）
次に、第二の実施形態について図５を用いて説明する。阻害物質を除去するためのフィルターには、合成吸着剤やイオン交換樹脂などの吸着剤が充填されているが、このフィルターを再度使用可能な状態にするためには、吸着剤の再生もしくは交換が必要である。例えば、アミノ酸が吸着し、交換能が飽和状態となった強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する場合の化学式２は以下の通りである。この場合の再生剤としては、アルカリイオン水や、水酸化ナトリウムなどが考えられる。
（化２）
Ｒ−Ｎ・ＣＯＯ-−ＣＨＲ'−ＮＨ2 ＋ＯＨ- →
Ｒ−Ｎ・ＯＨ- ＋ Ｈ2−ＣＨＲ'−ＣＯＯ-
ここでＲ−Ｎ・ＯＨ-は強塩基性陰イオン交換樹脂を示し、Ｒ'はアミノ酸特有の有機分子を示す。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The filter for removing the inhibitor is filled with an adsorbent such as a synthetic adsorbent or an ion exchange resin. In order to make this filter usable again, the adsorbent must be regenerated or replaced. is necessary. For example, the
(Chemical formula 2)
RN · COO − —CHR′—NH 2 + OH − →
RN · OH − + H 2 —CHR′—COO −
Here, RN · OH − represents a strongly basic anion exchange resin, and R ′ represents an organic molecule specific to an amino acid.
再生剤は、フィルターの充填剤の種類によって異なり、他にも、塩酸や塩化ナトリウム溶液などが考えられる。また、再生を行う手法としては、充填剤を再生剤中に浸水させる方法や充填剤に再生剤を流す方法などがある。複数の成分の濃度測定を行うために、異なる種類の充填剤をフィルターに充填している場合、再生剤は充填剤ごとに異なっているため再生が困難である。そこで、充填剤ごとに別々のフィルターを設け、再生剤を通液するための流路を設ける。 The regenerative agent varies depending on the type of filter filler, and other examples include hydrochloric acid and sodium chloride solution. In addition, as a method of performing regeneration, there are a method of immersing the filler in the regenerant, a method of flowing the regenerant through the filler, and the like. In order to measure the concentration of a plurality of components, when different types of fillers are filled in the filter, the regeneration agent is different for each filler, so that regeneration is difficult. Therefore, a separate filter is provided for each filler, and a flow path for passing the regenerant is provided.
フィルター５１には、除去対象物質の異なる充填剤５１ａと充填剤５１ｂが充填されている。試料は通液チューブ５２を通り、フィルター５１を通過する。測定が終了すると、まず、充填剤５１ａを再生するための再生剤が通液チューブ５２を通り、充填剤５１ａを通過することで充填剤５１ａの再生を行う。次に、充填剤５１ｂを再生するための再生剤が再生剤チューブ５３を通り、開放された再生剤バルブ５４を通り、充填剤５１ｂを通過することで充填剤５１ｂの再生を行う。
The
このようにして、充填剤を再生し繰り返し使用することで、使用済みのフィルターを交換する手間が省け、ユーザーのメンテナンス作業を軽減する濃度測定装置の提供が可能になる。また、同一種類の充填剤を複数個備え付けたフィルターカセットを使用し、測定が終わった充填剤を測定用の流路ではない別の流路を用いて再生を行うことで、測定間隔の短い場合の測定にも対応することも可能となる。 In this way, by regenerating and repeatedly using the filler, it is possible to provide a concentration measuring apparatus that saves the trouble of replacing a used filter and reduces the user's maintenance work. In addition, when the measurement interval is short by using a filter cassette equipped with multiple fillers of the same type and regenerating the filler after measurement using another flow path that is not a measurement flow path. It is also possible to cope with the measurement.
（第三の実施形態）
次に、第三の実施形態について図６を用いて説明する。装置構成の概略及び旋光度を測定する系に関しては、第一の実施形態と同様のものとする。第一の実施形態と同様に試料を尿とし、尿中グルコース濃度及び尿中タンパク質濃度測定を行った場合、旋光度測定部で測定された旋光度を連続的に監視した場合の経過時間Ｔに伴う旋光度値θの変化は図４になる。しかし、尿中に含まれている成分の種類や量は個人の体質や疾患、その時々の体調や飲食状態によっても異なり、特に腎臓疾患を有する患者の場合、尿中へタンパク質の異常***が起こりうるため、必ずしも旋光度が図４のような変化を示すとは限らない。フィルターに充填するタンパク質除去充填剤は、飽和時間つまり除去可能量を予め導き出してあり、ある一定量のタンパク質を除去し終えるとタンパク質が流出するように充填剤の量を設定してあるが、その量よりも尿中に含まれるタンパク質の量が非常に多かった場合の経過時間Ｔに伴う旋光度値θの変化は図６のようになる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The outline of the apparatus configuration and the system for measuring the optical rotation are the same as those in the first embodiment. When the sample is urine and the urine glucose concentration and urine protein concentration are measured as in the first embodiment, the elapsed time T when the optical rotation measured by the optical rotation measurement unit is continuously monitored is The accompanying change in the optical rotation value θ is shown in FIG. However, the type and amount of components contained in urine vary depending on the individual's constitution and disease, physical condition and eating and drinking conditions, and abnormal excretion of protein occurs in urine, particularly in patients with kidney disease. Therefore, the optical rotation does not always show the change as shown in FIG. The protein removal filler to be filled in the filter has a saturation time, that is, the amount that can be removed in advance, and the amount of the filler is set so that the protein flows out after removing a certain amount of protein. FIG. 6 shows the change of the optical rotation value θ with the elapsed time T when the amount of protein contained in the urine is much larger than the amount.
試料をフィルターに流し始めた直後は、フィルターに含まれる水分などの影響により、旋光度は徐々にしか変化しないが、試料を流し続けると本来であれば、タンパク質除去充填剤とアミノ酸やアスコルビン酸、色素成分などを除去する充填剤の効果によって、グルコースのみが流出した値を示す定常状態になる。しかし、試料中に含まれるタンパク質含有量が多すぎる場合は、グルコースが全て流出する以前に、タンパク質除去充填剤が飽和してしまい、除去能力を失うため定常状態を示す前の経過時間Ｔ３において旋光度が再び変化し始める。この場合、定常状態を検知できないため、グルコースのみが流出した値の測定つまりグルコース濃度測定はできなくなるのだが、旋光度が減少し始めた変曲点θ３における経過時間Ｔ３よりタンパク質濃度を求めることができる。 Immediately after starting to flow the sample through the filter, the optical rotation changes only gradually due to the influence of moisture contained in the filter, but if the sample is kept flowing, it would normally be a protein removal filler and amino acids and ascorbic acid, Due to the effect of the filler that removes the pigment component and the like, a steady state is obtained in which only the glucose has flowed out. However, if the amount of protein contained in the sample is too large, the protein removal filler is saturated before all the glucose flows out, and the removal ability is lost. Therefore, the optical rotation is performed at an elapsed time T3 before showing a steady state. The degree begins to change again. In this case, since the steady state cannot be detected, the measurement of the value in which only glucose flows out, that is, the glucose concentration measurement cannot be performed. However, the protein concentration can be obtained from the elapsed time T3 at the inflection point θ3 where the optical rotation starts to decrease. it can.
例えば、タンパク質除去充填剤として１０mgのタンパク質が除去可能である量をフィルターに充填したとする。流速５ml/minで試料を流した場合に旋光度が立ち上がってから、旋光度が減少し始めた変曲点θ３における経過時間Ｔ３までに時間が３０秒かかったとすると、３０秒間つまり試料を２.５ml流す間に、１０mgのタンパク質を除去したことになる。したがって、この試料の含まれるタンパク質の濃度は４mg/mlとなる。 For example, it is assumed that the filter is filled with an amount capable of removing 10 mg of protein as a protein removal filler. If it takes 30 seconds to elapse time T3 at the inflection point θ3 where the optical rotation started when the sample flowed at a flow rate of 5 ml / min and then the optical rotation started to decrease, the sample was 2. During the flow of 5 ml, 10 mg of protein has been removed. Therefore, the concentration of the protein contained in this sample is 4 mg / ml.
変曲点θ３における経過時間Ｔ３を用いてタンパク質濃度測定後も、試料である尿をフィルターに流し続けると、旋光度は変化し続け、経過時間Ｔ４において定常状態になり旋光度θ４を得ることができる。この値は、フィルターに充填されたアミノ酸やアスコルビン酸、色素成分などが除去する充填剤によりそれらの阻害物質は除去されているが、タンパク質除去充填剤は除去能力を失ったためにタンパク質は流出しており、尿中に含まれる旋光性物質の中では、グルコースとタンパク質が流出した場合の値となる。よって、経過時間Ｔ４におけるθ４から、変曲点θ３における経過時間Ｔ３より求めたタンパク質濃度に由来する旋光度を減算することにより、グルコースの濃度を求めることができる。 Even after the protein concentration is measured using the elapsed time T3 at the inflection point θ3, if the sample urine continues to flow through the filter, the optical rotation continues to change, and the steady state is obtained at the elapsed time T4 to obtain the optical rotation θ4. it can. This value indicates that these inhibitors have been removed by the filler removed by the amino acids, ascorbic acid, and pigment components packed in the filter, but the protein removal agent has lost its ability to remove the protein. In the optical rotatory substance contained in urine, the value is when glucose and protein flow out. Therefore, the glucose concentration can be obtained by subtracting the optical rotation derived from the protein concentration obtained from the elapsed time T3 at the inflection point θ3 from θ4 at the elapsed time T4.
ここで、上述の実施形態においては試料として尿および測定対象物質として尿中グルコース、尿中タンパク質としているが、これに限るものではなく、様々な成分が混在している試料中で特定の旋光性物質の濃度を測定する際には有効である。 Here, in the above-described embodiment, urine is used as the sample, and urine glucose and urine protein are used as the measurement target substance. However, the present invention is not limited to this, and specific optical rotation is not limited to the sample in which various components are mixed. This is effective when measuring the concentration of a substance.
また、上述の実施形態においてはフィルターの充填剤は２種類であり測定対象物質も２種類であるが、これに限るものではなく、複数種類の充填剤を用い複数種類の成分の濃度を測定することも可能である。 In the above-described embodiment, there are two types of filter fillers and two types of substances to be measured. However, the present invention is not limited to this, and the concentration of a plurality of types of components is measured using a plurality of types of fillers. It is also possible.
また、物質によって、偏光面を右に回転させる物質である右旋光物質と左に回転させる左旋光物質があり、それぞれ右旋光を記号で＋と表記し、左旋光を−と表記するため、測定対象物質や除去対象物質によっては、上述の実施形態においてグラフの符号が変化する可能性がある。 Depending on the substance, there are right-handed rotation materials that rotate the polarization plane to the right and left-handed rotation materials that rotate to the left, and right-handed rotation is represented by + and left-handed rotation is represented by-. Depending on the measurement target substance or the removal target substance, the sign of the graph may change in the above-described embodiment.
１ 採取部
２ 採取感知センサー
３ 制御装置
４ 試料送液バルブ
５ 送液ポンプ
６ 送液チューブ
７ フィルター
８ 充填剤
９ 旋光度測定部
２１ 光源
２２ コリメートレンズ
２３ 偏光子
２４ 旋光度変調素子
２５ 液晶素子
２６ λ/４波長板
２７ 旋光度測定セル
２８ 検光子
２９ 光検出器
３０ 監視手段
３１ 記憶手段
３５ 多孔性フリット
５１ フィルター
５２ 通液チューブ
５３ 再生剤チューブ
５４ 再生剤バルブ
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