EP0534166A2

Procedure and apparatus for the quantitative determination of optic active substances.

Abstract

Eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von einzelnen Komponenten optisch aktiver Substanzen verfügt über zwei Lumineszenzdioden (1,21), einen Polarisationsfilter (31), eine Kollimatorlinse (32), eine Doppelkammerküvette (10;14,15), die mit Dialysat (11) und einer Referenzflüssigkeit (11') gefüllt ist, einen Analysator (36) und über Zeilendetektoren (54,64) mit einer nachgeschalteten Meß- und Auswerteelektronik (39). Das getaktete Licht der Lumineszenzdioden (1,21) wird durch den Strahlteilerwürfel (31) linear polarisiert. Die Polarisationsrichtungen sind dabei um 45 Grad verschieden. Die Polarisationsrichtung des Analysators (36) steht im wesentlichen rechtwinklig zu dem polarisierenden Würfel (31), so daß die eine optisch nicht drehende Referenzflüssigkeit (11') durchlaufende Strahlung der beiden Lumineszenzdioden (1,21) in dem Zeilendetektor (64) getaktet das gleiche Photosignal erzeugt. Die Polarisation der durch ein optisch drehendes Dialysat (11) tretenden Strahlung wird dagegen gleichsinnig weitergedreht, so daß der Zeilendetektor (54) von den Lumineszenzdioden (1,21) zwei unterschiedliche Photosignale erhält, aus denen durch Vergleich auf die Konzentration von optisch aktiven Stoffen geschlossen werden kann. Durch die dispergierende Wirkung der prismenartig ausgebildeten Küvette (10:33), verstärkt durch einen Keil (38) und ein Gitter (37) ist die Extinktion und die optische Drehung in spektraler Auflösung erfaßbar, wodurch aufgrund der Dispersion die Konzentration von einzelnen optisch aktiven Stoffen gemessen werden kann und so das gewünschte Signal durch Korrekturrechnungen aus dem Gesamtsignal der optischen Drehung ermittelt werden kann.

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12 claims: 2 independent, 10 dependent

  1. 1
    Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Konzentration optisch aktiver Substanzen, insbesondere von Glukose in der Körperflüssigkeit eines Patienten, durch Polarimetrie unter Erzeugung eines Vergleichssignals, insbesondere eines Differenz- oder Quotientensignals, mit zwei Lichtquellen, mit denen lineare polarisierte Lichtbündel erzeugt werden, die die zu analysierende Substanz durchstrahlen und über einen Analysator einen Detektor beaufschlagen, wobei als feste Polarisationsrichtung des zweiten linear polarisierten Lichtbündels eine Polarisationsrichtung gewählt wird, die um einen vorbestimmten Winkel von der festen Polarisationsrichtung des ersten linear polarisierten Lichtbündels abweicht, daß die erste und zweite Lichtquelle im Wechsel mit einer Umschaltfrequenz ein- und ausgeschaltet werden und daß die von dem Detektor erzeugten zu den ersten und zweiten linear polarisierten Lichtbündeln gehörigen Meßsignale zur Erzeugung eines oder mehrerer Vergleichssignale, insbesondere von Differenz- oder Quotientensignalen, herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein dispergierendes Element im Strahlengang wellenlängenabhängige Absorption anzeigende Meßsignale auf einem spektral auflösenden Vielfachdetektor erzeugt werden, wobei deren jeweilige Extinktion im Bezug auf eine Referenzflüssigkeit auf die Konzentration von jeweils einer vorbestimmten, optisch drehenden Substanz in der Flüssigkeit schließen läßt, so daß das besagte ermittelte Vergleichssignal der optischen Drehung im Bezug auf diese vorbekannten optisch drehenden Substanzen korrigiert wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit bezüglich dem Weg der Lichtbündel durch die zu analysierende Substanz seitlich angeordneten Streulichtdetektoren Streulichtsignale erfaßt werden, die in eine Konzentration von kleinen Makromolekülen umgerechnet werden, und daß das besagte ermittelte Vergleichssignal der optischen Drehung um die einer bestimmten Konzentration von Makromolekülen entsprechenden optische Drehung korrigiert wird.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtbündel ebenfalls einen wenige Detektoren umfassenden Dispersionsdetektor beaufschlagen, mit dessen Ausgangssignal als Maß für die Dispersion die Vielfachdetektoren kalibriert werden.
  4. 4
    Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung der Konzentration optisch aktiver Substanzen (11), insbesondere von Glukose in der Körperflüssigkeit eines Patienten, durch Polarimetrie unter Erzeugung eines Vergleichssignals, insbesondere eines Differenz- oder Quotientensignals, mit zwei Lichtquellen (1 , 21), mit denen linear polarisierte Lichtbündel (3, 23) von jeweils verschiedenen Polarisationsrichtungen erzeugbar (31) sind, die die Substanz (11) durchstrahlen, mit einer Zweikammer-Küvette (10;14, 15) mit einer transparenten Vorderwand (12) sowie einer transparenten Rückwand (13), wobei die beiden Kammern (14, 15) sich parallel zueinander in Längsrichtung der Küvette (10) von deren Vorderwand (12) bis zu deren Rückwand (13) erstrecken und der Strahlengang der Lichtquellen (1, 21) in Längsrichtung der Küvette (10) ausgerichtet ist, daß die erste Kammer (15) mit einer Referenzflüssigkeit (11') und die zweite Kammer (14) mit der flüssigen, optisch aktiven Substanz (11) füllbar ist, daß die Lichtquellen (1, 21) im Wechsel einer Umschaltfrequenz ein- und ausgeschaltet sind, daß die Lichtbündel (3, 23) der Lichtquellen (1, 21) auch die Referenzflüssigkeit (11') durchstrahlen, wobei die Lichtbündel (3, 23) nach dem Durchtritt durch die Referenzflüssigkeit (11') durch einen Analysator (36) auf einen ersten Detektor (65) abgebildet werden, dessen Photosignalausgang an eine Steuer- und Auswerteelektronik (39) angeschlossen ist, in der die Meßsignale zwischenspeicherbar sind und die eine Rechenschaltung (39) zur Bildung eines Vergleichssignals aufweist, das ein der Lichtausbeute der Lichtquellen zugeordnetes Regelsignal darstellt, das in eine Versorgungsschaltung zur Versorgung einer der Lichtquellen einspeisbar ist, und daß die Lichtbündel nach dem Durchtritt durch die Substanz (11) durch den Analysator (36) auf einen zweiten Detektor (55) abgebildet werden, dessen Photosignalausgang an die Steuer- und Auswerteelektronik (39) angeschlossen ist, in der die Meßsignale zwischenspeicherbar sind und die eine Rechenschaltung (39) zur Bildung eines Vergleichssignals, insbesondere eines Quotienten- oder Differenzsignals, aufweist, das ein der optischen Drehung und der Konzentration der Substanz (11) zugeordnetes Regelsignal darstellt, dadurch gekennzeichnet daß mindestens ein dispergierendes Element (10, 37, 38) im Strahlengang der Lichtbündel (3, 23, 72, 73) vorgesehen ist, daß die besagten oder weitere Detektoren (54, 64) als Zeilendetektoren (54') in der Ebene (39) des Brech- oder Beugungswinkels des dispergierendes Elementes (10, 37, 38) ausgebildet sind, deren Photosignalausgänge an die Meßsignale zwischenspeichernde Steuer- und Auswerteelektronik (39) angeschlossen ist, mit der die Spektralsignaturen der beiden Flüssigkeiten (11, 11') jeweils erfaßbar sind, aus denen die Konzentrationen von optisch drehenden Störsubstanzen ermittelbar sind, die einer in der Steuer- und Auswerteelektronik (39) gespeicherten, von der Konzentration abhängigen optischen Drehung der vorbestimmten Substanzen entsprechen, und mit deren Rechenschaltung (39) ein korrigiertes Regelsignal durch Summen- und Differenzenbildung aus dem besagten Regelsignal mit den derart ermittelten Beträgen der optischen Drehung von einer oder mehreren vorbestimmten optisch drehenden Substanzen erzeugbar ist.
  5. 5
    Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette (10) als dispergierendes Element in Gestalt eines prismenartigen Hohlkörpers (33;13) ausgebildet ist, wobei die Vorderwand (12, 33) der Küvette als brechende Ebene (33) in einem von der Normalebene bezüglich der optischen Achse der Lichtbündel abweichenden Winkel ausgerichtet ist.
  6. 6
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Küvette (10) und den Zeilendetektoren (54,64) das mindestens eine dispergierende Element in Gestalt eines optischen Gitters (37) angeordnet ist.
  7. 7
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Polarisator (31) und der Küvette (10) ein vordispergierendes Element (38) angeordnet ist.
  8. 8
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung der Längsachse der Küvette (10) ein polarisierender Strahlteiler (36) angeordnet ist, daß die abgelenkten oder die durchgehenden polarisierten Lichtbündel nach dem Durchgang durch den Strahlteiler (36) auf einen zweiten Meßdetektor (55) bzw. auf einen zweiten Referenzdetektor (65) abgebildet werden, deren Ausgangssignale die Auswerteschaltung (39) beaufschlagen und mit denen das besagte unkorrigierte Regelsignal erzeugbar ist.
  9. 9
    Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Detektoren (55,65) als zwei sich zu einem Gesamtdetektor ergebenden Halbkreisdetektoren ausgestaltet sind, mit deren die Auswerteschaltung (39) beaufschlagenden Ausgangssignalen die Dispersion der Lichtbündel (3, 23) erfaßbar ist.
  10. 10
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung einer der beiden Richtungen des hinter der Küvette (10) angeordneten polarisierenden Strahlteilers (36, 71) ein weiterer Strahlteiler (36, 71) angeordnet ist, daß die ihn durchstrahlenden, abgelenkten oder durchgehenden polarisierten Lichtbündel auf einen dritten Meßdetektor (57) bzw. auf einen dritten Referenzdetektor (67) abgebildet werden, deren Ausgangssignale die Auswerteschaltung (39) beaufschlagen und mit denen das besagte unkorrigierte Regelsignal erzeugbar ist.
  11. 11
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich der Küvette (10) Streulichtdetektoren (56, 66) angeordnet sind, deren Ausgangssignale die Auswerteschaltung (39) beaufschlagen und aus denen ein Korrektursignal für nicht absorbierende optisch drehende Substanzen für das besagte unkorrigierte Regelsignal erzeugbar ist.
  12. 12
    Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (39) ein Schwellwertgeber für das Korrektursignal vorgesehen ist, wobei bei Überschreiten des Schwellwertes ein Warnsignal erzeugbar ist, das auf eine Verunreinigung der zu prüfenden Substanz mit stark streuenden Großmolekülen hinweist.