光学测定装置的制作方法

专利名称：光学测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测定旋光性物质的浓度的光学测定装置，特别涉及可以高精度地测定在离子交换树脂中进行前处理的试样中的旋光性物质的浓度的光学测定装置。
背景技术：
以往，作为测定试样中的旋光性物质的浓度的手段，公知的有使光线入射到试样中并由其旋光性求出浓度的方式。比如，作为测定葡萄糖浓度的方法，公知的有GOD法等使用酵素的酵素法。在GOD法中，由于必须使电极与试样接触以及在测定原理上、测定次数上有限制，必须每隔一定期间进行维护、交换装置的一部分、添加缓冲液等处置。
与此相对，由于在使用光线的旋光度测定方式中，可以不直接与试样接触进行测定，所以可以比较长期间，特别是不需要维护等，进行测定。其中，该期间取决于光源的寿命及试样盒的不清洁等等。
另外，在通过使用旋光度等光学方式进行测定之际，也没有受检者与尿等试样接触的危险，还具有可不自觉地进行测定的优点。
从旋光度求出试样中的旋光性物质的浓度的方法的原理基于下式(1)。
θ(λ)＝α(λ)·c·L(1)其中，θ(λ)是在光线的波长为λ时的旋光度，α(λ)是在光线的波长为λ时的旋光性物质的比旋光度，c是试样中的旋光性物质的浓度，L是试样的光路长度。在式1中，因为比旋光度α(λ)是旋光性物质固有的系数，(是依光线的波长λ及温度而改变的值)是在浓度测定前已知的值。另外，试样的光路长度L也同样是在浓度测定前已知的值。所以，通过测定光线入射到试样中时的旋光度θ(λ)，就可以求出旋光性物质的浓度c。
另外，旋光度，可使直线偏振光入射到试样中，使通过试样的光线入射到检偏振器，使透过检偏振器的光线入射到发光二极管等感光元件，使用经光电变换得到的信号而求出。
就是说，设检偏振器的透过轴相对偏振器的透过轴的倾角为φ，试样的旋光度为β时，在感光元件中感光的光强度I可根据下式(2)求出。
I＝T×I0cos2(φ-β)(2)其中，T表示考虑到试样、偏振器及检偏振器的反射及吸收引起的所有衰减的透过率，I0表示入射光的强度。从式2可以理解到，光强度I通过φ的变化而变化，针对每个旋转角度π(rad)可得到极小点。因此，通过测定改变φ时的光强度I，就可以求出试样的旋光度β。
此处，作为使φ改变的方法，可考虑使偏振器或检偏振器旋转的方法。然而，由于在使偏振器或检偏振器旋转的方法中，需要机械动作，一直存在装置变得比较大型的问题。因此，存在使用法拉第元件(比如，参照专利文献1(日本专利特开平9-145605号公报(图1)))及液晶元件作为旋光器，以电学方式调制偏振面的方法。
作为为了使直线光旋光使用液晶元件的例子，有将液晶元件和λ/4板组合的塞拿蒙旋光器(Senarmont Rotator)。另外，有使可施加可变电压的三个液晶元件相对光照射方向串联配置，可进行更高自由度光调制的装置(比如，参照专利文献2(日本专利特开平7-218889号公报(图3)))。此外，还有不具有以往的机械动作部，使用液晶元件的光学特性的光学测定装置(比如，参照专利文献4(日本专利特开2001-356089号公报(图3)))。此外，还有可以通过周期地进行利用液晶元件的相位调制进行高精度稳定测定的装置(比如，参照专利文献3(日本专利特开2002-277387号公报(图3)))。
另外，公开了即使是在考虑将尿作为试样时，通过测定其旋光性，进行尿成分的检测(比如，参照专利文献1)。
图25示出上述的光学系统。
在图25中，从激光二极管等光源21出射的光线经过准直透镜22准直而成为平行光，通过偏振器23成为在垂直方向上振动直线偏振光。透过偏振器23的直线偏振光，利用液晶元件31对相对垂直+45度方向或-45度方向的偏振光分量进行相位调制。在液晶元件31中，液晶分子的长轴在+45度方向或-45度方向对齐(均质取向)。透过液晶元件31的透过光，变成椭圆偏振光，其椭圆率因施加到液晶元件31上的电压而改变。
通过液晶元件31的透过光，由光束分离器24分裂成反射光和直进光。直进光入射到在垂直轴方向上具有轴的λ/4板26A而成为直线偏振光。此时，直线偏振光的偏振光方向，由于取决于透过液晶元件31的光线的椭圆率，所以因施加到液晶元件31上的电压而变化。因此，可以通过液晶元件31调制直线偏振光的偏振光方向。在偏振光方向经过调制的直线偏振光入射到受检试样后，依照试样的旋光度仅未知位移量旋光。透过试样的光线，入射到λ/4板26B，再次变换为椭圆偏振光，入射到检偏振器27A。此时，检偏振器27A，只透过光线内、检偏振器27A的透过轴方向的分量。透过检偏振器27A的透过光入射到感光元件29A，在感光元件29A中变换为电信号。
由光束分离器24分裂的反射光，不透过试样入射到检偏振器27B。透过检偏振器27B的透过光，入射到感光元件29B，在感光元件29B中变换为电信号。
发自感光元件29A的信号和发自感光元件29B的信号的差，相当于入射到检偏振器27A之前的椭圆偏振光和入射到检偏振器27B之前的椭圆偏振光的差异量(即透过试样之际的旋光度的量)。所以，可以从发自感光元件29A的信号和发自感光元件29B的信号之差测定试样的旋光度，可以从试样的旋光度检测出试样的浓度。
虽然利用上述方法可以求出旋光度，但实际的测定试样中多半混杂有目的旋光性分量以外的旋光性分量。比如，有时在测定尿糖(尿中的葡萄糖)时，由于补充摄取等有维生素C(比旋光度23°)排泄到尿中。由于葡萄糖的分子量(180)和维生素C的分子量(176)相仿，按照分子大小进行分离是困难的。
另外，作为尿成分的检查方法，一般执行使用试纸的方法。这种方法是使用涂覆有与检查项目相应的试药的试纸，以纸杯等采尿，将试纸浸入其中，从化学反应引起的试药的颜色的变化进行尿成分的分析。作为颜色变化的检测，有目视检测法和光传感器检测法。
此外，在尿糖的测定中，有使用酵素电极法，利用葡萄糖氧化酶(GOD)，尿中的葡萄糖产生化学反应，测定此时发生的电流，对尿糖值进行定量的方法。

发明内容
在此，本发明的目的是提供可以解消现有技术的问题的光学测定装置。
另外，本发明的目的是提供一种为了试样的前处理设置离子交换树脂，可以以更高精度测定浓度的光学测定装置。
本发明的光学测定装置的特征在于具有离子交换树脂；和用于对通过上述离子交换树脂的试样的成分的浓度根据上述成分的光学特性进行测定的光学测定部。
此外，在本发明的光学测定装置中，具有用于再生或清洗上述离子交换树脂的再生部为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，再生部利用碱离子水使离子交换树脂再生为优选，具有用于从自来水生成碱离子水的碱离子水生成部更为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，再生部利用酸性水使离子交换树脂再生为优选，具有用于从自来水生成酸性水的酸性水生成部更为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，再生部利用自来水清洗离子交换树脂为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，以可交换方式安装上述离子交换树脂，是弱盐基性离子交换树脂为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，具有合成吸附剂，上述光学测定装置进行通过上述合成吸附剂及上述离子交换树脂的试样的测定为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，离子交换树脂被填充在具有透明的窗部的柱状物内为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，具有用于检测离子交换树脂的颜色的检测部为优选。
本发明的光学测定装置的特征在于具有离子交换树脂；用于临时保持通过上述离子交换树脂的试样的保持盒；为进行光学测定而保持通过上述离子交换树脂的试样的测定容器；用于对上述测定容器内的试样的成分的浓度根据上述成分的光学特性进行测定的光学测定部；用于检测通过试样后的上述离子交换树脂的颜色的检测部；为使保持于上述保持盒中的试样再次通过离子交换树脂而送液的第1送液设备；以及用于使保持于上述保持盒中的试样向上述测定容器送液的第2送液设备。
本发明的光学测定装置的特征在于具有第1离子交换树脂；用于临时保持通过上述第1离子交换树脂的试样的第1保持盒；第2离子交换树脂；用于临时保持通过上述第2离子交换树脂的试样的第2保持盒；为进行光学测定而保持通过上述第1或上述第1及第2离子交换树脂的试样的测定容器；用于对上述测定容器内的试样的成分的浓度根据上述成分的光学特性进行测定的光学测定部；用于检测通过上述试样后的上述第1及第2离子交换树脂的颜色的检测部；为使保持于上述第1保持盒中的试样通过第2离子交换树脂而送液的第1送液设备；用于使保持于上述第1保持盒中的试样向上述测定容器送液的第2送液设备；以及用于使保持于上述第2保持盒中的试样向上述测定容器送液的第3送液设备。
本发明的光学测定装置的特征在于具有离子交换树脂；用于对包含在通过上述离子交换树脂的试样中的旋光性物质的浓度根据上述旋光性物质的光学特性进行测定的光学测定部；以及连续监视上述光学测定部的测定结果的控制部。
此外，在本发明的光学测定装置中，控制部，在测定结果变成正常稳定状态时，使用正常稳定状态时的测定结果求出旋光性物质的浓度为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，控制部，根据对测定结果的监视，判别离子交换树脂的交换能饱和为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，试样是尿，旋光性物质是尿糖为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，离子交换树脂，是阴离子交换树脂、混床离子交换树脂或阳离子交换树脂为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，具有用于利用再生液使离子交换树脂再生的再生部，控制部，根据对测定结果的监视，判别离子交换树脂利用再生液的再生状态为优选。
此外，在本发明的光学测定装置中，控制部控制再生液的量为优选。
本发明的光学测定装置的特征在于设置在便座或便器中。
本发明的光学测定装置的特征在于，通过光特性来测定溶液的成分浓度，具备离子交换树脂，在溶液通过离子交换树脂之后，利用光学系统测定溶液的成分浓度。
此外，光学测定装置，如果离子交换树脂是利用碱离子水再生时，不需要维护，更为有效。特别是，在离子交换树脂是弱盐基性离子交换树脂时，应用范围广。在对象液体是尿，设置在便座或便器中时，其效果特别大。
在离子交换树脂可以交换时，可以在使用后交换。另外，在用于使离子交换树脂再生的再生液设置在便座或便器中，产生碱离子水的装置或产生酸性水的装置设置在便座或便器中时，因为离子交换树脂可以再生，可以在厕所中顺利使用。在以自来水清洗离子交换树脂，其后以碱离子水再生时，可以长期使用该功能。同样，在以自来水清洗离子交换树脂之后，以酸性水再生时，可以长期使用该功能。
在通过测定试样中的旋光性物质的旋光度来测定试样中的旋光性物质的浓度的光学测定装置中，比如，在尿糖测定时，为了除去因通过补充摄取等而排泄的尿中的维生素C，在通过弱盐基性阴离子交换树脂之后，进行光学测定。在弱盐基性阴离子交换树脂中，在树脂中有选择地吸附还原性强的维生素C，但由于不吸附葡萄糖，在使其通过弱盐基性阴离子交换树脂时，可以进行除去维生素C的尿糖测定。
另外，为了使OH型的弱盐基性阴离子交换树脂再生，不使用再生液而利用由整水器从自来水生成的碱离子水。就是说，通过利用在家庭及办公场所等任何地点都配备的自来水，不需要再生液。这一点特别是在将本发明的光学测定装置设置在便座及便器中时，因为不需要补充液，在维护上效果很大。此外，利用由整水器从自来水生成的酸性水，作为对H型的弱酸性阳离子交换树脂的再生液。
在本发明的光学测定装置中，因为通过在使试样通过离子交换树脂之后测定旋光度，可以除去目的成分以外的旋光性成分，所以可以进行高精度的光学测定。
另外，在本发明的光学测定装置中，因为为了使弱盐基性阴离子交换树脂及弱酸性阳离子交换树脂再生，不是使用预先准备的再生液，而是利用由整水器从自来水生成的碱离子水或酸性水，所以变成准免维护。这一点，在将本发明的光学测定装置设置在接近水周围的便座或便器中时特别有效。
此外，在本发明的光学测定装置中，通过除去试样中的离子，可以减轻试样保持部的污染，光透过量损失小，也可以使清洗减轻。
在本发明的光学测定装置中，其特征在于具有利用离子交换树脂除去妨碍试样中的测定对象物质的旋光度测定的妨碍物质的设备，设置有对通过离子交换树脂的试样的旋光度进行连续监视的监视设备。
另外，具有感测由监视设备监视的旋光度变成一定状态的感测设备，在感测设备感测到受监视的旋光度变成正常稳定状态之后，测定试样中的测定对象物质的浓度为优选。
另外，感测设备从由监视设备监视的旋光度感测到离子交换树脂的交换能饱和为优选。
另外，在感测设备感测到离子交换树脂的交换能饱和以后，在感测设备感测到受监视的旋光度变成正常稳定状态之后，测定包含在试样中的旋光性物质的浓度为优选。
另外，本发明的光学测定装置的试样为尿，在测定对象物质是尿糖时有用。
另外，离子交换树脂是阴离子交换树脂、混床离子交换树脂或阳离子交换树脂为优选。
另外，借助监视设备，通过反馈控制对测定所必需的试样量进行管理为优选。
另外，借助本发明的光学测定装置的连续测定，通过反馈控制对离子交换树脂的再生结束进行管理为优选。
在通过测定尿的旋光度来测定尿糖值的光学测定装置中，对于除去尿糖以外的旋光性物质，离子交换树脂是有用的。不过，必须防止由于借助保存液使离子交换树脂润湿而使作为试样的尿受到稀释而使精度降低。因此，通过设置对通过离子交换树脂的试样的旋光度进行连续监视的监视设备而不断监视旋光度变化，在感测到正常稳定状态的旋光度之后进行浓度测定，就可以进行高精度的尿糖浓度测定。
在本发明的光学测定装置中，设置有离子交换树脂，通过附加旋光度监视设备及感测设备，可以进行精度良好的浓度测定。
另外，在本发明的光学测定装置中，由于也可以借助连续的监视设备及旋光度测定来测定试样的离子交换前的旋光度，通过从离子交换后的旋光度减去离子交换前的旋光度，也可以进行尿糖以外的旋光性物质的旋光度测定。
另外，在本发明的光学测定装置中，借助连续的监视设备可以进行测定所必需的试样量的控制管理。
另外，在本发明的光学测定装置中，借助连续的监视设备可以进行离子交换树脂的再生结束的控制管理。
本发明的光学测定装置，其特征在于设置有由离子交换膜构成的隔膜分割为多个区域，在区域中填充离子交换树脂，在区域内部具有电极，施加电压的离子除去设备和测定通过离子除去设备的试样的旋光度的旋光度测定设备。
另外，在本发明的光学测定装置中，离子交换树脂，由阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混床构成为优选。
另外，在本发明的光学测定装置中，其特征在于设置有具有由离子交换膜构成的隔膜隔开的试样室和废液室，在试样室或在试样室及废液室两者之中填充离子交换树脂，在试样室或废液室中具有电极，施加电压的离子除去设备和测定通过离子除去设备的试样的旋光度的旋光度测定设备。
另外，在本发明的光学测定装置中，使用阴离子交换膜作为隔膜，在试样室中具有阴极及阴离子交换树脂为优选。
另外，在本发明的光学测定装置中，使用阳离子交换膜作为隔膜，在试样室中具有阳极及阳离子交换树脂为优选。
另外，在本发明的光学测定装置中，电极和试样室和废液室的剖面形状为同心圆形为优选。
另外，在本发明的光学测定装置中，设置有由填充阴离子交换树脂的离子除去部和填充阳离子交换树脂的离子除去部构成的离子除去设备，试样串行通过两个离子除去部为优选。
另外，在本发明的光学测定装置中，兼用进行试样中的妨碍物质的废弃的液体和对旋光度测定设备进行调温的液体，在两种液体间进行热交换，使试样的温度与旋光度测定设备的温度一致为优选。
另外，在本发明的光学测定装置中，通过将试样中的离子化妨碍物质借助离子除去设备除去，对通过离子除去设备的试样的旋光度进行测定，可以测定所要求的物质的浓度。比如，在考虑将尿作为试样时，可以除去尿中的氨基酸，进行尿糖的定量。
另外，在本发明的光学测定装置中，作为填充离子除去设备的离子交换树脂，在使用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混床时，不管离子的正负，都可以除去离子。
另外，在本发明的光学测定装置中，在离子除去设备中设置电极，施加电压时，在阴极发生还原反应，而在阳极发生氧化反应。也取决于电极材质及溶解于试样中的离子种类，在使用铂电极，在溶液中不存在Cl-离子时，在阴极H+离子还原而成为H2，在阳极OH-离子氧化而产生O2。此结果，pH在阴极倾向于碱性，在阳极倾向于酸性，可以调节pH，可以使作为两性离子的各种氨基酸离子化。
比如，如果以隔膜将离子除去设备分割为两个区域，在各个区域分别设置阴极及阳极，在阴极侧填充阴离子交换树脂，在阳极侧填充阳离子交换树脂的话，在施加电压，阴极侧pH倾向于碱性时，作为两性离子的氨基酸，阴离子化，可以由阴离子交换树脂吸附。另外，在阳极侧，pH倾向于酸性，氨基酸阳离子化，可以由阳离子交换树脂吸附。
此外，在本发明的光学测定装置中，借助电场施加，可以使吸附的离子移动，通过隔膜进行离子的排出，可以进行离子交换树脂的再生。另外，在使用离子交换膜作为隔膜的话，可以防止排出的离子和极性相反的离子的侵入，并且也可以进行离子交换树脂的再生，连续除去妨碍物质。
这样，在本发明的光学测定装置中，借助施加电场，可以调节pH，使妨碍物质离子化，在吸附和除去离子交换树脂的同时，进行离子交换树脂的再生，连续除去妨碍物质。
另外，在本发明的光学测定装置中，兼用排出由离子交换树脂吸附的离子的废液和对旋光度进行测定的传感器部进行调温的调温液，在试样和废液间进行热交换，在同一温度时，可以不产生将试样导入到传感器部时的温度变化，防止由温度变化引起的旋光度的测定误差，可以进行稳定的高精度的浓度测定。
这样，在本发明的光学测定装置中，在将试样导入到测定旋光度的传感器部之前，通过使其透过离子除去设备，可以除去妨碍物质，可以进行所要求的物质的浓度测定。


图1为示出涉及本发明的实施方式1的光学测定装置的概略结构的图。
图2为示出涉及本发明的实施方式2的光学测定装置的概略结构的图。
图3为示出涉及本发明的实施方式3的光学测定装置的概略结构的图。
图4为示出涉及本发明的实施方式4的光学测定装置的概略结构的图。
图5为示出涉及本发明的实施方式5的光学测定装置的概略结构的图。
图6为示出涉及本发明的实施方式6的光学测定装置的概略结构的图。
图7为示出经过时间和旋光度的关系的曲线图。
图8为示出涉及本发明的实施方式7的光学测定装置的概略结构的图。
图9为示出涉及本发明的实施方式8的光学测定装置的概略结构的图。
图10为实施方式8所涉及的光学测定装置的离子除去部的立体图。
图11为实施方式8所涉及的光学测定装置的离子除去部的剖面图。
图12为本发明的实施方式9所涉及的光学测定装置的离子除去部的剖面图。
图13为本发明的实施方式9所涉及的光学测定装置的离子除去部的剖面图。
图14为本发明的实施方式10所涉及的光学测定装置的离子除去部的剖面图。
图15为示出本发明的实施方式10所涉及的光学测定装置中的电压施加效果的曲线图。
图16为示出本发明的实施方式11所涉及的光学测定装置的概略结构的图。
图17为说明连续离子交换EDI的原理的图。
图18为示出离子交换树脂盒的一个例子的图。
图19为示出离子交换树脂盒的另一个例子的图。
图20为示出离子交换树脂盒结构的一个例子的图。
图21为示出离子交换树脂盒结构的另一个例子的图。
图22为示出通过柱状物的试样的葡萄糖浓度的图。
图23为示出组合到便座中的光学测定装置的示例的图。
图24为示出组合到便器中的光学测定装置的示例的图。
图25为示出光学测定装置的概略结构的图。
具体实施例方式
下面参照附图对涉及本发明的光学测定装置进行说明。
图1为示出涉及本发明的实施方式1的光学测定装置的概略结构的示图。
在图1中，采尿容器1是用于采尿的容器，电磁阀2设置在采尿容器1和离子交换树脂部3之间，其开闭可使超过一定量的尿不能通过。在离子交换树脂部3中保持弱盐基性阴离子交换树脂(比如，三菱化学社制的WA20)，成为可拆装的结构。导管5连接离子交换树脂部3和测定容器55之间使尿通过。电磁阀6，设置在测定容器55和导管7之间，在尿测定后打开。导管7，将测定结束的尿排出。光学系统50是用于旋光度测定的装置，对于与图6所示的光学系统同样的结构赋予相同的编号。
在尿积存在采尿容器1中时，电磁阀2打开，尿通过离子交换树脂部3。此时，尿中的葡萄糖穿过，还原作用强的维生素C被离子交换树脂部3中的弱盐基性阴离子交换树脂除去。可以认为此时发生的反应以下面的化学式(3)表示。
R-N+CH3·C2H4OH-OH-+C5O4H7-COOH→R-N+CH3-C2H4OH-O-OC-C5O4H7+H2O (3)其中，R表示作为高分子基体的二苯乙烯、二乙烯基苯共聚体(DVB)。
此外，尿通过导管5积存在测定容器55中，由光学系统50进行以下所示的旋光度测定。
从激光二极管21出射的光束，由透镜22准直而成为平行光。平行光，由偏振器23变成在相对垂直方向倾斜45°的方向上振动的直线偏振光。透过偏振器23的透过光，液晶元件31是在水平方向或垂直方向上液晶分子的长轴对齐的均质取向的液晶元件。因为在液晶元件31中，通过施加电压，液晶分子立起，使液晶分子的长轴方向的折射率变化，故可以进行相位调制。
此处，在利用液晶元件31，只对一个偏振分量施加相位调制后，可使正交的偏振分量相互之间发生干涉。
透过液晶元件31的透过光，由光束分离器24分裂成反射光和直进光。直进光入射到在垂直方向上具有轴的λ/4板26A而成为直线偏振光。此时，直线偏振光的偏振光方向，由于取决于透过液晶元件31的光线的椭圆率，所以因施加到液晶元件31上的电压而改变。因此，可以通过液晶元件31调制直线偏振光的偏振光方向。在偏振光方向经过调制的直线偏振光入射到受检试样后，依照试样的旋光度仅未知位移量旋光。透过试样的光线，入射到λ/4板26B，再次变换为椭圆偏振光，入射到检偏振器27A。此时，检偏振器27A，只透过光线内、检偏振器27A的透过轴方向的分量。透过检偏振器27A的透过光入射到感光元件29A，在感光元件29A中变换为电信号。
由光束分离器24分裂的反射光，不透过试样入射到检偏振器27B。透过检偏振器27B的透过光，入射到感光元件29B，在感光元件29B中变换为电信号。
发自感光元件29A的信号和发自感光元件29B的信号的差，相当于入射到检偏振器27A之前的椭圆偏振光和入射到检偏振器27B之前的椭圆偏振光的差异量(即透过试样之际的旋光度的量)。所以，可以从发自感光元件29A和发自感光元件29B的信号之差测定试样的旋光度，可以从试样的旋光度检测出试样的浓度。
由于是通过使该尿通过离子交换树脂部3除去维生素C，此尿的旋光度大致由葡萄糖浓度决定。在测定结束时，第2电磁阀6打开，尿通过导管7排出。
在本实施方式中，说明的是在除去尿中的维生素C后对尿糖进行光学测定。不过，本发明的光学测定装置也可以用在果实的糖分测定等之中，测定对象并不限定于尿。另外，除去成分为维生素C，测定成分为葡萄糖，但除去成分并不限定于维生素C，也可以将氨基酸等作为除去成分。此外，虽然使用弱盐基性阴离子交换树脂作为离子交换树脂，但并不限定于此，可以使用强盐基阴离子交换树脂、弱酸性阳离子树脂、强酸性阳离子树脂等。此外，根据需要也可以将这些离子交换树脂混合使用。
在本实施方式中，采用的是使试样通过离子交换树脂部3的方法。但是，为了充分发挥离子交换树脂的功能，也可以采用借助搅拌等使试样和离子交换树脂反应的分批方式。
另外，在本实施方式中，通过离子交换树脂部3的试样，直接将液体送到测定容器55。不过，在离子交换树脂部3的入口或出口附近，也可以设置玻璃纤维过滤器等深层过滤器或隔膜过滤器(membranefilter)。由于pH的变化及与离子交换树脂的反应，有时发生试样浑浊，在光学测定中由于浑浊引起的光散射的结果，测定结果发生变化。因此，在利用深层过滤器或隔膜过滤器除去浑浊时，可以进一步提高测定精度。
图2为示出涉及本发明的实施方式2的光学测定装置的概略结构的图。
在图2中，采尿容器1、电磁阀2及光学系统50是与就实施方式1所涉及的光学测定装置进行说明的结构相同的结构。导管8设置在自来水管和电磁阀4之间，使自来水通过。电磁阀4设置在导管8和导管70之间，控制开闭。
在尿积存在采尿容器1中时，电磁阀2打开，尿通过离子交换树脂部3。与实施方式1的情况一样，尿中的维生素C由离子交换树脂部3除去。其后，尿通过导管70积存在测定容器55中，由光学系统50进行旋光度测定。测定结束后，电磁阀6打开，将经过测定的尿排出。
其后，电磁阀6关闭并且在电磁阀2打开的状态下，打开电磁阀4。于是，利用自来水清洗测定容器55、导管70、离子交换树脂部3、电磁阀2及采尿容器1。特别是因为在离子交换树脂部3中，用于清洗的水道水从试样进入离子交换树脂部3的方向相反的方向进入到离子交换树脂部3(逆清洗)，可以有效地进行清洗。
在清洗结束后，关闭电磁阀4并且打开电磁阀6，通过导管7将积存在测定容器55、导管70、离子交换树脂部3、电磁阀2及采尿容器1中的自来水排出。
利用以上的结构和操作，可以进行高效率的清洗。在本实施方式中，使用的是自来水，但也可以使用纯水及特别的清洗液。
图3为示出涉及本发明的实施方式3的光学测定装置的概略结构的图。
在图3中，采尿容器1、电磁阀2及光学系统50与涉及实施方式1的光学测定装置所进行的说明的结构是相同的结构。导管14设置在自来水管和整水器11之间，将自来水导入到整水器11。整水器11是从自来水生成碱离子水和酸性水的装置，设置在电磁阀13和导管10之间。导管12将整水器11生成的酸性水排出。电磁阀13设置在导管14和整水器11之间，控制自来水向整水器11的流入。导管10设置在整水器11、电磁阀13及离子交换树脂部3之间，将碱离子水导入到离子交换树脂部3中。
当尿积存在采尿容器1中后，电磁阀2打开，尿通过离子交换树脂部3。与实施方式1的情况一样，尿中的维生素C由离子交换树脂部3俘获。其后，尿通过导管5积存在测定容器55中，由光学系统50进行旋光度测定。测定结束后，电磁阀6打开，将经过测定的尿排出。
其后，当电磁阀13打开后，由整水器11生成碱离子水并送入导管10。就是说，碱离子水流入离子交换树脂部3，在弱盐基性阴离子交换树脂和碱离子水之间交换OH-离子，使离子交换树脂部3再生。可以认为此时发生的反应以下面的化学式(4)表示。
R-N+CH3-C2H4OH-O-OC+C5O4H7+OH-→R-N+CH3·C2H4OH-OH-+C5O4H7-COO-(4)其中，R表示作为高分子基体的二苯乙烯、二乙烯基苯共聚体(DVB)。
在规定时间后，关闭电磁阀13及电磁阀6。
利用以上的结构和操作，可以进行利用自来水的离子交换树脂的再生。
在本实施方式中，使用的是自来水，但也可以使用纯水、净水或特别的再生液。但是，在将本发明的光学测定装置组合到便座或便器中时，因为可以使用自来水，使用自来水而不需要补充再生液，是有利的。另外，因为在本实施方式中，使用弱盐基性阴离子交换树脂，所以利用碱离子水作为再生液。不过，在使用弱酸性阳离子交换树脂时，利用由整水器11生成的酸性水作为再生液，希望进行与H+离子的离子交换。比如，可以认为在利用离子交换树脂的除去对象是阳离子化的氨基酸(R’-CHN+H3COOH)时，在和酸性水之间发生的反应以下面的化学式(5)表示。
R-COOH+R’-CHN+H3COOH→R-COO-NCHCOOH-R’+H+(5)其中，R表示作为高分子基体的二苯乙烯及二乙烯基苯共聚体(DVB)，R’表示各氨基酸特有的有机分子。
此外，在本实施方式中，不仅是弱盐基性阴离子交换树脂，也可以使用强盐基性阴离子交换树脂。
图4为示出涉及本发明的实施方式4的光学测定装置的概略结构的图。
在图4中，采尿容器1、电磁阀2及光学系统50与涉及实施方式1的光学测定装置所进行的说明的结构是相同的结构。导管33设置在自来水管和整水器11之间，将自来水导入到整水器11。整水器11是从自来水生成碱离子水和酸性水的装置。
导管51设置在整水器11、电磁阀34及电磁阀57之间，将整水器11生成的酸性水导入。导管52与电磁阀34相连接，排出酸性水。导管53设置在整水器11、电磁阀35及电磁阀58之间，导入由整水器11生成的碱离子水。导管54与电磁阀35相连接，排出碱离子水。导管56设置在电磁阀57、电磁阀58、电磁阀2及离子交换树脂部3之间，将酸性水及碱离子水导入离子交换树脂部3，使保持在离子交换树脂部3中的弱盐基性阴离子交换树脂及弱酸性阳离子交换树脂再生。离子交换树脂部3为了将阴离子成分及阳离子成分一起除去，保持弱盐基性阴离子交换树脂及弱酸性阳离子交换树脂。
当尿积存在采尿容器1中后，电磁阀2打开，尿通过离子交换树脂部3。尿中的维生素C由离子交换树脂部3的弱盐基性阴离子交换树脂除去、尿中的盐基性氨基酸由离子交换树脂部3的弱酸性阳离子交换树脂除去。其后，尿通过导管5积存在测定容器55中，由光学系统50进行旋光度测定。测定结束后，电磁阀6打开，将经过测定的尿排出。
其后，在电磁阀6关闭、电磁阀58打开、电磁阀57关闭及电磁阀34打开的状态下，使由整水器11生成的碱离子水流入导管56。就是说，通过使碱离子水，流入离子交换树脂部3，使在离子交换树脂部内的弱盐基性阴离子交换树脂再生。此时发生的反应与上述的化学式(4)相同。
接着，在电磁阀58关闭、电磁阀31打开、电磁阀34关闭、电磁阀57打开的状态下，使由整水器11生成的酸性水流入导管56。即，通过使酸性水流入离子交换树脂3，使在离子交换树脂3内的弱酸性阳离子交换树脂再生。可以认为在利用离子交换树脂除去的除去对象是阳离子化的氨基酸(R’-CHN+H3COOH)时，此时发生的反应如下面的化学式(6)所示。
R-COO-NCHCOOH-R’+H+→R-COOH+R’-CHNH+H3COOH (6)其中，R表示作为高分子基体的二苯乙烯及二乙烯基苯共聚体(DVB)，R’表示各氨基酸特有的有机分子。
如上所述，根据本实施方式的光学测定装置，可以利用自来水使阳离子交换树脂及阴离子交换树脂的双方再生。另外，本实施方式的光学测定装置，也可以在酸和碱的离子交换树脂的调节时使用。在将本实施方式所涉及的光学测定装置组装到便座或便器时，因为可以使用自来水，在使用自来水不需要补充再生液方面特别有利。在本实施方式中，使用的是弱盐基性阴离子交换树脂及弱酸性离子交换树脂，但也可以使用强盐基性阴离子交换树脂或强酸性离子交换树脂。
另外，在本实施方式中，也可以使用具有保持阳离子交换功能的交换基和保持阴离子交换功能的交换基的双方的树脂。
此外，在本实施方式的光学测定装置中，具有使离子交换树脂再生的结构，但也可以采用不进行再生，而是针对每次测定(每次或每规定次数)或每个规定期间交换树脂容器的方法。
图5为示出涉及本发明的实施方式5的光学测定装置的概略结构的图。
在图5中，采尿容器1、电磁阀2及光学系统50与涉及实施方式1的光学测定装置所进行的说明的结构是相同的结构。导管41设置在自来水管、整水器11及电磁阀46之间，在将自来水导入到整水器11的同时进行离子交换树脂部3的清洗。整水器11，从自来水生成碱离子水和酸性水。
电磁阀43设置在导管41和整水器11之间，将自来水导入整水器11。导管44与整水器11连接，将酸性水排出。导管45设置在整水器11、电磁阀2及离子交换树脂部3之间，将碱离子水导入离子交换树脂部3，使保持在离子交换树脂部3中的弱盐基性阴离子交换树脂再生。
当尿积存在采尿容器1中后，电磁阀2打开，尿通过离子交换树脂部3。与实施方式1时一样，尿中的维生素C由离子交换树脂部3除去。其后，尿通过导管5积存在测定容器55中，由光学系统50进行旋光度测定。测定结束后，电磁阀6打开，将经过测定的尿通过导管7排出。
其后，电磁阀46打开，使自来水流入导管41。就是说，通过使自来水流入离子交换树脂部3，清洗离子交换树脂部内的弱盐基性阴离子交换树脂。然后，电磁阀46关闭、电磁阀43打开，使由整水器11生成的碱离子水流入导管45。就是说，通过使碱离子水流入离子交换树脂部3，使在离子交换树脂部3内的弱盐基性阴离子交换树脂再生。
根据本实施方式所涉及的光学测定装置，可以利用自来水进行清洗和再生。在将本实施方式的光学测定装置组装到便座或便器时，因为可以使用自来水，在使用自来水不需要补充再生液方面特别有利。在本实施方式中，使用的是弱盐基性阴离子交换树脂，但也可以使用弱酸性阳离子交换树脂、通常的盐基性阴离子交换树脂或酸性阳离子交换树脂。
另外，作为使离子交换树脂部3再生的装置，也可以使用在纯水装置中采用的EDI(电去离子)技术。
在上述实施方式1～5中，作为旋光度测定装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为旋光度调制设备。在那种情况下，可以得到与上述实施方式1～5相同的效果。另外，在上述实施方式1～5中，说明的是光学系统测定旋光度的情况。然而，把本发明的光学测定装置适用于其他的光学的测定光学系统(比如，光吸收的测定)，可以与离子交换树脂一起将成为测定的阻碍的成分除去。
在上述的实施方式1～5中，各阀的控制是由未图示的PC及CPU等构成的控制部按照预先确定的程序进行控制为优选。
图6为示出涉及本发明的实施方式6的光学测定装置的概略结构的图。
在图6中，由激光二极管等光源101射出的光线由准直透镜102准直而成为平行光，通过偏振器103成为在垂直方向上振动直线偏振光。透过偏振器23的直线偏振光，利用液晶元件104对相对垂直+45度方向或-45度方向的偏振光分量进行相位调制。在液晶元件104中，液晶分子的长轴在+45度方向或-45度方向对齐(均质取向)。透过液晶元件104的透过光，变成椭圆偏振光，其椭圆率因施加到液晶元件104上的电压而改变。
透过液晶元件104的透过光，由半透明反射镜105分裂成反射光和直进光。直进光入射到在垂直方向上具有轴的λ/4板106而成为直线偏振光。此时，直线偏振光的偏振光方向，由于取决于透过液晶元件104的光线的椭圆率，所以因施加到液晶元件104上的电压而改变。因此，可以通过液晶元件104调制直线偏振光的偏振光方向。在偏振光方向经过调制的直线偏振光入射到受检试样时，依照试样的旋光度仅未知位移量旋光。透过试样的光线，入射到λ/4板108，再次变换为椭圆偏振光，入射到检偏振器109。此时，检偏振器109只透过光线内、检偏振器109的透过轴方向的分量。透过检偏振器109的透过光入射到感光元件110，在感光元件110中变换为电信号。
由半透明反射镜105分裂的反射光，不透过试样入射到检偏振器113。透过检偏振器113的透过光，入射到感光元件114，在感光元件114中变换为电信号。
发自感光元件110的信号和发自感光元件114的信号的差，相当于入射到检偏振器109之前的椭圆偏振光和入射到检偏振器113之前的椭圆偏振光的差异量(即透过试样之际的旋光度的量)。所以，可以从发自感光元件110的信号和发自感光元件114的信号之差测定试样的旋光度，可以从试样的旋光度检测出试样的浓度。
利用感光元件110、114得到的信号，经过布线126、127传递到控制器123。在控制器123中，根据由感光元件110、114得到的信号，求出旋光度。另外，通过不断地接收信号，可以连续监视旋光度。利用控制器123，可以感知到旋光度处于正常稳定状态，由得到的该旋光度值、试样中的光路长以及所要求的旋光性物质的比旋光度值，计算浓度，显示在显示装置124上。另外，控制器123还具有根据从感光元件114得到的信息，生成控制信号，经过布线125传递到液晶元件104，驱动液晶元件104的功能。
试样从采样部115进入，通过检测器122、试样用阀116、泵118及离子交换树脂117，进入试样盒107。试样盒107，具有如图所示的透明管结构，在盒的下部具有废液用阀121。在测定时阀121关闭使试样保持在盒内，在测定结束后，打开阀121排出试样。
另外，具备再生剂阀119的再生剂管120是为进行离子交换树脂再生所必需的机构。
此外，检测器122是用于检测试样(比如，尿)的装置，比如，其结构为内置两个电极，通过测定两个电极之间的电阻可以判断试样是否通过。
在图6所示的光学测定装置中，泵118的泵流量为每1秒1ml，试样盒107的容量为2ml，从阀116至试样盒的容量设定为3ml。
另外，控制器123利用发自检测器122的检测信号，对光源101、阀116、再生剂阀119、阀121及泵118进行后述那样的控制，来进行旋光度的测定。
此处，考虑的是试样为尿，进行尿糖浓度测定。除去对象物质为阴离子型的氨基酸(H2N-CHR-COO-)，在利用强盐基性阴离子交换树脂除去时的反应如以下的化学式(7)所示R-N·OH-+H2N-CHR’-COO-→R-N·COO--CHR’-NH2+OH-(7)其中，R-N·OH-表示强盐基性阴离子交换树脂，R’表示氨基酸特有的有机分子。
图7示出在连续监视尿糖的旋光度时的经过时间t(横轴)和旋光度θ(纵轴)的变化。
在图7中，曲线701示出糖尿病患者的尿例，曲线702示出健康人的尿例。在时刻t0，尿液通过开始，在时刻t1，尿液通过结束并且再生液开始通过，在时刻t2，再生液通过结束。就是说，尿液通过期间为T1(t1-t0)，再生液通过期间为T2(t2-t1)。
在图7中，开始时(t0)，由于充满离子交换树脂的保存液进入试样盒，旋光度大致为0。但是，保存液的影响也缓慢地减小而成为正常稳定状态。此时的旋光度θ1或θ2，是由离子交换树脂除去尿糖以外的旋光性成分的值，即尿糖的旋光度。在确认正常稳定状态之后立即感测此旋光度，并计算浓度，就可以求出精度更高的值。
旋光度(θ[deg])和浓度(c[g/dl])的关系如下式(8)所示。
θ＝1/100×αλ×l×c (8)此处，αλ是波长λ的旋光性物质的比旋光度，l表示测定光路长[dm]。
比如，设αλ(葡萄糖)＝52.2及l＝1，在健康人(尿糖值0.02g/dl)的情况下，θ1＝0.0104，在糖尿病患者(尿糖值0.8g/dl)的情况下，θ2＝0.416。
在感测到θ1或θ2之后，再继续监视旋光度时，旋光度出现很大变化。这是由于离子交换树脂的交换功能缓慢地饱和，即离子交换树脂变为不吸附氨基酸等的离子之故。于是，再次变成正常稳定状态。可以说，此时的旋光度θ3或θ4，与离子交换树脂的交换能变成饱和状态之后的尿的旋光度，即通过离子交换树脂之前的尿的旋光度相同。因此，由下式(健康人的情况)也可以测定氨基酸、维生素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质(氨基酸、维生素C等)的旋光度]另外，尿中包含的氨基酸不止一种，其性质和比例也都各不相同。然而，个人尿中氨基酸的排泄量的比率大致一定，由于各个比旋光度为已知，所以在假设尿中整个氨基酸的比旋光度的情况下，也可由利用上式求出的旋光度知道氨基酸的浓度。
下面，对连续测定旋光度的测定步骤进行说明。
本测定步骤，是控制器123按照预先存储的程序，控制图6所示的各种部件进行的。
(1)在图6所示的光学测定装置的初始状态中，阀116及阀119关闭，阀121打开，泵118停止。
(2)之后，控制器123进行用户是否按下未图示的测定开始按钮的判断。
(3)之后，控制器123，在测定开始按钮按下后，使光源101、感光元件110及感光元件114变成ON，驱动液晶元件102。
(4)之后，控制器123判断在检测器122中是否检测到尿。
(5)之后，在检测器122中检测到尿时，控制器123打开阀116，使泵118动作，对流过具有透明管结构的试样盒107中的试样的旋光度进行连续测定。通过这种连续的旋光度测定，可以取得如图7所示的数据。
图8为示出涉及本发明的实施方式7的光学测定装置的概略结构的图。
在图8中，测定旋光度的系统与图6所示的实施方式6相同。在图8所示的光学测定装置中，在控制器123中浓度测定结束后，将该信息通过布线128传递到试样用阀116。为使试样通过而打开的试样用阀116利用此信号将阀关闭。利用此反馈控制功能，可以对测定所必需的试样量进行控制管理。
在离子交换树脂的交换功能饱和之后，要再度变成可以使用的状态，必须再生。在使吸收氨基酸，交换能变成饱和状态的强盐基性阴离子交换树脂再生时的反应，如以下的化学式(9)所示。可以认为此时的再生剂是碱离子水及氢化钠等。
R-N·COO--CHR’-NH2+OH-→R-N·OH-+N2N-CHR’-COO-(9)其中，R-N·OH-表示强盐基性阴离子交换树脂，R’表示氨基酸特有的有机分子。
在监视旋光度的同时，在变成第2正常稳定状态时(图7的时刻t1)，使再生剂通过再生剂管120而使离子交换树脂吸附的氨基酸等的离子缓慢溶出。在氨基酸溶出之中，意味着离子交换树脂还未完全恢复交换能。另外，由于该溶出溶液包含氨基酸，具有一些旋光度。在旋光度变成大致为0时(图7的时刻t2)，意味着氨基酸不溶出，表示离子交换树脂恢复交换能，再生结束。当在控制器123中，当确认再生结束后，该信息通过布线129传递到再生剂阀119。为使再生剂通过而打开的再生剂阀119利用此信号将阀关闭。利用此反馈控制功能，可以对测定所必需的再生剂量进行控制管理。
图9为示出涉及本发明的实施方式8的光学测定装置的概略结构的图。
使用图9，对图9所示的光学测定装置的测定步骤进行说明。首先，由采样部203采取试样。之后，将试样经过试样水路205导入除去部201，除去作为妨碍物质的离子。之后，在传感器部202中测定试样的旋光度，在运算显示部204中，进行测定对象物质的浓度的计算及计算结果的显示。最后，打开阀206，排出试样。
在图10及图11中示出图9所示的光学测定装置的除去部201的结构例。
如图10所示，离子除去部由以U字型包围试样室221和试样室221的废液室222构成，其各个边界由离子交换膜隔开。另外，试样室中填充离子交换树脂，在废液室中设置电极。其各个位置关系由图11所示的剖面图说明。在试样室221中填充离子交换树脂235。废液室222有左右两个区域，在左侧的区域中，设置阳极231，在和试样室的边界上设置阴离子交换膜234。另外，在右侧的区域中，设置阴极232，在和试样室的边界上设置阳离子交换膜233。通过泵等通液设备，使试样和废液分别通入试样室221和废液室222。图11的废液室左右的突起表示废液的通路的入口、出口。
试样，从试样室入口224进入试样室221，由离子交换树脂除去离子，从试样室出口225出去，导入到传感器部。在此处，作为离子交换树脂，通过设置阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混床，可以通过离子交换将阴阳两种离子除去。
另外，同时在电极间施加电压，通过电场使吸附的离子移动。在阴极侧，透过阳离子交换膜233的阳离子排出到废液室22，在阳极侧，透过阴离子交换膜34的阴离子排出到废液室22。由此，进行各个离子交换树脂的再生，可以防止离子交换能的饱和。排出的离子，作为废液排出。
图12及13为示出涉及本发明的实施方式9的光学测定装置的概略结构的图。
在本实施方式中，因为离子除去部以外的结构与图9～图11所示的实施方式8相同，只对离子除去部使用图12及图13进行说明。图12及图13示出离子除去部的互相正交方向上的剖面图。
如图12所示，试样室221及废液室222，配置成为同心圆形状，边界由阳离子交换膜233隔离。另外，电极是在中心设置阳极231，在外周部设置圆筒形状的阴极232。另外，在试样室221中，填充阳离子交换树脂265。另外，其结构为利用通液设备对试样室221供给和排出试样，对废液室222供给和排出废液。
在一边供给试样一边在电极上施加电压时，就在配置在试样室中的阳极上进行2H2O→4H++4e-这样的反应，pH向酸性倾斜。由此，原本是阳离子的物质不用说，多数具有官能基的物质离子化而成为阳离子，由填充试样室的阳离子交换树脂265所吸附。所以，借助通过试样室可以除去多数妨碍物质。于是，在将除去妨碍物质的试样发送到传感器部测定旋光度时，可以对消除了试样中的妨碍物质的影响的所要求的物质的浓度进行测定。
此外，吸附的阳离子，由于电场的作用，在离子交换树脂中向外周部方向移动，最终透过阳离子交换膜233，排出到废液室222，进行离子交换树脂的再生。借助施加电场，可使离子交换树脂一直处于再生状态，可以在试样投入之时，迅速吸附并除去试样中的离子。
上述示例说明的是使用阳离子交换树脂的情况，但在同样的结构中也可以使用阴离子交换树脂。在这种情况下，电极是在中心设置阴极，在外周部设置圆筒形状的阳极，在试样室和废液室的边界配置阴离子交换膜，在试样室中填充阴离子交换树脂。在这种情况下，由于施加电压，试样室的pH倾向于碱性，多数具有官能基的物质，离子化而成为阴离子，由填充试样室的阴离子交换树脂所吸附而除去。
在测定尿中的葡萄糖的浓度时，尿中的氨基酸成为妨碍物质。在尿中存在各种氨基酸，通过按照氨基酸的种类进行阳离子化或阴离子化，就可以很容易吸附和除去。
试样尿显示弱酸性的pH。比如，在组氨酸这样的盐基性的氨基酸(等电离点7.59)的情况下，在通过pH调整使试样倾向于酸性而阳离子化时，由于与阴离子化的情况相比较pH的调整范围很小即可，所以容易吸附除去。在这种情况下，吸附除去使用阳离子交换树脂进行为优选。
另外，在胱氨酸(等电离点4.60)及丝氨酸(等电离点5.68)的情况下，在通过pH调整使试样倾向于碱性而阴离子化时，通过阴离子交换树脂吸附除去比较容易。比如，在组氨酸和丝氨酸的氨基酸的水溶液的pH倾向酸性，调整pH＝3，在市售的普通的强酸性离子交换树脂(10ml)中以25ml/min左右的速度通液时，组氨酸100％可以吸附除去，但丝氨酸只能除去50％。另外，由于在尿中包含具有各种等电离点的氨基酸，为了高速可靠地除去妨碍物质氨基酸，将两个结构串联排列进行处理为优选。
图14为示出涉及本发明的实施方式10的光学测定装置的概略结构的示图。
在本实施方式中，因为离子除去部以外的结构与图9～图11所示的实施方式8相同，只对离子除去部使用图14进行说明。
图14为示出离子除去部的剖面图，与实施方式1的结构比较，试样室和废液室的位置关系为相反的结构。另外，在功能上，与阴离子和阳离子交换树脂串联排列的场合一样。试样的流向，如图中的箭头所示，为U字型的流路。连接阴和阳两个试样室的流路的配置，希望考虑使各个试样室中的试样的流向为最佳来确定。另外，在连接试样室的流路中，配置网状的过滤器，使阴和阳交换树脂不混合为优选。导入到试样室221的试样，开始时进入阳极侧，在将pH调整为酸性的同时，被阳离子交换树脂265吸附。之后，导入到阴极侧，在将pH调整为碱性的同时，被阴离子交换树脂266吸附。由此，可分别除去阴和阳离子。
另外，在阳极231和阴极232之间施加电场，无论是被阳离子交换树脂265吸附的阳离子，还是被阴离子交换树脂266吸附的阴离子，都受到向着废液室222一方的力的作用。因此，阳离子及阴离子可以分别通过由阳离子交换膜233及阴离子交换膜234构成的隔膜，排出到废液室222。通过这种作用，可以进行离子交换树脂的再生。
下面，示出作为试样使用氨基酸生理食盐水溶液的情况的电压施加效果。
图15示出在使用在生理食盐水溶液中溶解组氨酸使浓度为300mg/dl的试样进行试验的结果。
在图15中，横轴表示通液量(ml)，纵轴表示除去率(％)。在不施加电压时，随着试样的通液量的增加，氨基酸(组氨酸)的除去率下降。与此相对，在施加电压时，在除去率的初始值高的同时，也看不出除去率降低。此处，在施加电压的情况下的除去率的绝对值为80％左右，这是因为为了确认施加电压的效果而减少离子交换树脂的量的缘故，如果有充分的树脂量，或减缓通液速度，是可以达到接近100％的除去率的。
通过这样的除去部的结构，可以利用一对电极同时进行pH的酸及碱调整，阴离子及阳离子的吸附除去，阴离子和阳离子交换树脂的再生。通过借助此离子除去部将离子除去的试样，导入到传感器部，测定旋光度，可以求出所要求的物质，比如，葡萄糖的浓度。
图16为示出涉及本发明的实施方式11的光学测定装置的概略结构的图。
本实施方式的光学测定装置，与上述实施方式8～10的基本结构相同。在图16中，将从采样部203采取的试样经过试样水路205导入除去部201。除去了妨碍物质的离子的试样，在传感器部202测定旋光度，计算测定对象物质的浓度。此处，在除去部201中，作为排出所吸附的离子的废液，使用用于进行传感器部的调温的调温液。调温液，由恒温槽274控制为一定温度，借助泵273在图中以斜线表示的调温液路271中循环。在以尿糖作为测定对象时，糖浓度非常低，要求传感器精度高。因为传感器部的温度变化会引起测定精度的降低，所以为了维持高测定精度，传感器部的调温是必需的。另外，为了使尿的温度与受验者的体温大致一致，必须将传感器部的温度调节到体温附近。另外，考虑到体温由于个人差别和日内变动而变动，不仅将作为试样的尿导入到传感器部，还要考虑发生温度变化，测定精度降低的情况。
于是，在兼用调温液和废液时，因为试样和废液经过离子交换膜相接，产生热交换，试样和废液的温度差变小。所以，在将该种试样通入到离子除去部时，在除去妨碍物质的同时，试样和传感器部202的温度差变小。就是说，通过将该种试样导入到传感器部202，在试样和传感器部202之间不会出现温度差，可以以高精度进行稳定的测定。
图17为用于说明连续离子交换EDI方式的图。
对在上述的实施方式8～11中示出的阳及阴离子的移动，使用图17说明其原理。
在图17的结构中，在施加图示的电压后，在阳极231侧被阳离子交换树脂265吸附的阳离子因电场而移动，透过阳离子交换膜233，排出到废液室222。同样，在阴极232侧被阴离子交换树脂266吸附的阴离子因电场而移动，透过阴离子交换膜234，排出到废液室222。将这种方式称为连续离子交换EDI方式，在纯水制造装置等之中已经实用化。
图18为示出离子交换树脂盒的图。
可以使用图18所示的离子交换树脂盒301来代替实施方式1～5的离子交换树脂部3或实施方式6及7的离子交换树脂117。
离子交换树脂盒301，由活性炭过滤器302、合成吸附剂层303及离子交换树脂部304构成。图中，作为试样的尿，从箭头方向通入离子交换树脂盒301中。活性炭过滤器302主要除去尿的颜色成分，合成吸附剂层303主要除去尿的脂质成分，离子交换树脂部304，如前所述，除去氨基酸及维生素C。
离子交换树脂盒301因为在离子交换树脂部304之外还具有活性炭过滤器302及合成吸附剂层303，可以从尿中很好地除去旋光成分以外的妨碍物质，可以进一步提高测定精度。
另外，因为通过选择合成吸附剂层303的合成吸附剂的细孔直径，可使吸附的成分不同，利用具有多个细孔直径的合成吸附剂为优选。另外，希望在考虑到尿的成分的同时，为使各层完成最优作用，使各层的容量最优化。
但是，合成吸附剂，与离子交换树脂不同，不具有官能基，但具有与活性炭匹敌的表面积，称为细孔的连续孔一直发达到粒子的内部。所以，合成吸附剂，具有可以高效率吸附水溶液中的有机物的功能。
图19为示出另一离子交换树脂盒的图。
可以使用图19所示的离子交换树脂盒310来代替实施方式1～5的离子交换树脂部3或实施方式6及7的离子交换树脂117。
离子交换树脂盒310，在装入离子交换树脂的柱状物中具有由透明树脂等构成的窗部311。所以，可以经过窗部311观察内部的离子交换树脂的状态。比如，在离子交换作用丧失或降低，使用外观变色的树脂时，从窗部311通过目视观察，可以很容易判别离子交换树脂盒310的交换时期。
另外，可以由通过窗部311照射离子交换树脂的发光元件312、接受离子交换树脂发出的反射光的感光元件313及接受从感光元件313发出的检测信号的控制部314(PC、CPU等)等构成离子交换树脂的外观色判别装置。利用这种装置，可以以适当的时间间隔及测定间隔使发光元件312发光，根据感光元件313发出的检测信号判断离子交换树脂的外观色，并在交换时期到来时自动通知用户。另外，离子交换树脂的外观色，比如，可以由感光部的传感器对由感光元件313接受的光进行分光，通过测定每个波长的反射率而求出。
图20为示出离子交换树脂盒结构的图。
可以使用图20所示的离子交换树脂盒结构320来代替实施方式1～5的离子交换树脂部3或实施方式6及7的离子交换树脂117。
离子交换树脂盒结构320，具有装入离子交换树脂的柱状物321、试样保持盒324、阀325及循环泵326等。另外，在柱状物321中具有用来观测内部的离子交换树脂的窗部322。此外，在窗部322的附近，配置在图19中说明的离子交换树脂的外观色判别装置327。
在作为试样的尿，如箭头A所示，流入离子交换树脂盒结构320中时，通过柱状物321。此时，关闭阀325，使试样暂时留在试样保持盒324内。之后，使用在图19中说明的离子交换树脂的外观色判别装置从窗部322判别柱状物内的离子交换树脂的外观色。
从试样通过后的离子交换树脂的颜色，可以判别是否从试样充分除去妨碍物。就是说，在试样通过后的离子交换树脂的外观色变化时，可以判断交换功能为饱和状态，未从试样充分除去妨碍物。
于是，在从外观色判断为离子交换树脂充分(从试样充分除去了妨碍物)发挥功能时，打开阀325，将试样，比如，发送到测定容器55(箭头B)。
在从外观色判断为离子交换树脂没有充分发挥功能(从试样未充分除去妨碍物)时，就指示用户进行柱状物的交换及柱状物内的离子交换树脂的再生。在柱状物的交换及柱状物内的离子交换树脂的再生后，使泵326动作，将试样从试样保持盒324发送到柱状物321。
在使用生体试样作为试样时，因为在生体试样包含的妨碍成分的量有个人差异，除去妨碍成分所必需的离子交换树脂的量也不同。于是，在利用图20所示的离子交换树脂盒结构320时，可以防止在妨碍成分除去不充分的情况下进行测定。
图21为示出另一离子交换树脂盒结构的图。
可以使用图21所示的离子交换树脂盒330，来代替实施方式1～5的离子交换树脂部3或实施方式6及7的离子交换树脂117。
离子交换树脂盒330，具有多个框部331～333。在图21的示例中，离子交换树脂盒结构330，具有3个框部，但也可以具有更多的框部。
在各框部中具有离子交换树脂341、树脂流出防止过滤器342、试样保持盒343、第1阀344、第2阀345及窗部346。另外，在各窗部346的附近，配置在图19中说明的离子交换树脂的外观色判别装置347。此外，各框部的第1阀、第2阀及外观色判别装置，按照预先确定的程序，由控制部进行控制。
在作为试样的尿，如箭头A所示，流入离子交换树脂盒结构330中时，通过第1框部331的离子交换树脂部341。此时，关闭第1阀344及第2阀345，使试样暂时留在试样保持盒343内。之后，使用在图19中说明的离子交换树脂的外观色判别装置判别离子交换树脂341的外观色。
如上所述，从试样通过后的离子交换树脂的颜色，可以判别是否从试样充分除去妨碍物。就是说，在试样通过后的离子交换树脂的外观色变化时，可以判断交换功能为饱和状态，未从试样充分除去妨碍物。
于是，在从外观色判断为离子交换树脂充分发挥功能(从试样充分除去了妨碍物)时，打开第2阀345，将试样，比如，发送到测定容器55(箭头B)。
在从外观色判断为离子交换树脂没有充分发挥功能(从试样未充分除去妨碍物)时，打开第1阀344，将试样发送到第2框部332。以下重复同样的动作，将通过判断为离子交换树脂发挥功能的框部的试样发送到测定容器55(箭头B)。假设，所有的框部的离子交换树脂没有发挥功能时，就将试样废弃(箭头C)。
在使用生体试样作为试样时，因为在生体试样包含的妨碍成分的量有个人差异，除去妨碍成分所必需的离子交换树脂的量也不同。在利用图21所示的结构时，在每次试样通过少量的离子交换树脂层时，通过确认树脂的交换功能的饱和状态，可以只通过与试样的妨碍成分除去相当的树脂。所以，因为可以防止通过超过必需量的离子交换树脂，可以使测定对象物质的浓度变化率变小。
图22为示出通过柱状物的试样的葡萄糖浓度的示图。
图22所示的附图，示出在每次将1ml的包含规定的葡萄糖的同一试样注入到新的柱状物117，测定通过的试样的葡萄糖浓度的结果。即，在图22中，纵轴表示试样中的葡萄糖浓度，横轴表示通过图6所示的光学测定装置的柱状物117的次数。
如图22所示，6次以后的测定结果示出大致相同的值。在新的柱状物中，由于包含保存液及水分等，在开始时通过的试样中，有可能不能进行正确的测定。于是，在上述的示例中，如图6及图7所示，进行连续测定并将得到正常稳定结果时的值作为测定值。不过，要进行连续测定的话，需要时间和工夫。因此，如果确定使多少试样通过时可以进行正确测定，在使确定的分量的试样通过之后进行测定时，可以一次得到正确的测定值。
以下对一次测定旋光度的测定步骤进行说明。
本测定步骤，是控制器123按照预先存储的程序，通过控制图6所示的各种要素进行的。此处，如果使2ml的试样通过新品柱状物117，其后就可以进行正确的侧定。此外，在试样注入3秒钟之后，试样开始进入试样盒107，在5秒钟之后，试样盒107为试样充满，在7秒钟后将试样的最初的2ml从试样盒107废弃。
(1)在图6所示的光学测定装置的初始状态中，阀116及阀119关闭，阀121打开，泵118停止。
(2)之后，控制器123进行用户是否按下未图示的测定开始按钮的判断。
(3)之后，控制器123在测定开始按钮按下后，使光源101、感光元件110及感光元件114变成ON，驱动液晶元件102。
(4)之后，控制器123进行在检测器122中是否检测到尿的判断。
(5)之后，在检测器122中检测到尿时，控制器123打开阀116，使泵118动作。
(6)之后，控制器123在利用检测器122检测到尿7秒钟之后，关闭阀121，对流过具有透明管结构的试样盒107中保持的试样的旋光度进行测定。如上所述，因为在利用检测器122检测到尿7秒钟之后，将注入柱状物117的最初的2ml废弃，所以可以进行正确的测定。
图23为示出组合到便座中的光学测定装置的示例的图。
如图23所示，便器由便器本体418、便座414及水箱440等构成。在图23的示例中，示出将图1所示的光学测定装置组装到便座414的示例(电磁阀2省略)。
采尿容器1及离子交换树脂部3，通常收纳在便座部14里面的保持位置46，通过测定开始按钮441的操作，利用未图示的移动机构，移动到采尿位置462。进入采尿容器1的尿，由导管5运输到光学系统50。在测定结束时，从导管7排出到便器内。测定结果，显示在显示部419上。
图24为示出组合到便器中的光学测定装置的示例的图。
如图24所示，便器由便器本体418、便座414及水箱440等构成。在图24的示例中，示出将图1所示的光学测定装置组装到便座414的示例。
进入安装到便器本体418的采尿容器1的尿，由电磁阀2、离子交换树脂部3、导管5运输到光学系统50。在测定结束后，电磁阀7打开从导管7排出到便器内。
在图23及24中，示出的是将图1所示的光学测定装置组装到便座及便器的示例，当然可以将其他实施方式组装到便座及便器中。
权利要求
1.一种光学测定装置，其特征在于包括离子交换树脂；和用于对通过上述离子交换树脂的试样的成分的浓度根据上述成分的光学特性进行测定的光学测定部。
2.如权利要求1所述的光学测定装置，其特征在于还包括用于再生或清洗上述离子交换树脂的再生部。
3.如权利要求2所述的光学测定装置，其特征在于上述再生部利用碱离子水使上述离子交换树脂再生。
4.如权利要求3所述的光学测定装置，其特征在于上述再生部包括用于从自来水生成上述碱离子水的碱离子水生成部。
5.如权利要求2所述的光学测定装置，其特征在于上述再生部利用酸性水使上述离子交换树脂再生。
6.如权利要求5所述的光学测定装置，其特征在于上述再生部包括用于从自来水生成上述酸性水的酸性水生成部。
7.如权利要求2所述的光学测定装置，其特征在于上述再生部利用自来水清洗上述离子交换树脂。
8.如权利要求1所述的光学测定装置，其特征在于以可交换方式安装上述离子交换树脂。
9.如权利要求1所述的光学测定装置，其特征在于上述离子交换树脂是弱盐基性离子交换树脂。
10.如权利要求1所述的光学测定装置，其特征在于还包括合成吸附剂，上述光学测定装置进行通过上述合成吸附剂及上述离子交换树脂的试样的测定。
11.如权利要求1所述的光学测定装置，其特征在于上述离子交换树脂被填充在具有透明的窗部的柱状物内。
12.如权利要求11所述的光学测定装置，其特征在于还包括用于检测上述离子交换树脂的颜色的检测部。
13.一种光学测定装置，其特征在于包括离子交换树脂；用于临时保持通过了上述离子交换树脂的试样的保持盒；为进行光学测定而保持通过了上述离子交换树脂的试样的测定容器；用于对上述测定容器内的试样的成分的浓度根据上述成分的光学特性进行测定的光学测定部；用于检测上述试样通过后的上述离子交换树脂的颜色的检测部；为使保持于上述保持盒中的试样再次通过离子交换树脂而送液的第1送液设备；以及用于使保持于上述保持盒中的试样向上述测定容器送液的第2送液设备。
14.一种光学测定装置，其特征在于包括第1离子交换树脂；用于临时保持通过了上述第1离子交换树脂的试样的第1保持盒；第2离子交换树脂；用于临时保持通过了上述第2离子交换树脂的试样的第2保持盒；为进行光学测定而保持通过上述第1或上述第1及第2离子交换树脂的试样的测定容器；用于对上述测定容器内的试样的成分的浓度根据上述成分的光学特性进行测定的光学测定部；用于检测上述试样通过后的上述笫1及第2离子交换树脂的颜色的检测部；为使保持于上述第1保持盒中的试样通过第2离子交换树脂而送液的第1送液设备；用于使保持于上述第1保持盒中的试样向上述测定容器送液的笫2送液设备；以及用于使保持于上述第2保持盒中的试样向上述测定容器送液的第3送液设备。
15.一种光学测定装置，其特征在于包括离子交换树脂；用于对包含在通过了上述离子交换树脂的试样中的旋光性物质的浓度根据上述旋光性物质的光学特性进行测定的光学测定部；以及连续监视上述光学测定部的测定结果的控制部。
16.如权利要求15所述的光学测定装置，其特征在于上述控制部，在测定结果变成正常稳定状态时，使用正常稳定状态时的测定结果求出上述旋光性物质的浓度。
17.如权利要求15所述的光学测定装置，其特征在于上述控制部，根据对测定结果的监视，判别上述离子交换树脂的交换能饱和。
18.如权利要求15所述的光学测定装置，其特征在于上述试样是尿，上述旋光性物质是尿糖。
19.如权利要求15所述的光学测定装置，其特征在于上述离子交换树脂是阴离子交换树脂、混床离子交换树脂或阳离子交换树脂。
20.如权利要求15所述的光学测定装置，其特征在于还包括用于利用上述再生液使上述离子交换树脂再生的再生部，上述控制部，根据对测定结果的监视，判别上述离子交换树脂利用上述再生液的再生状态。
21.如权利要求20所述的光学测定装置，其特征在于上述控制部控制上述再生液的量。
22.如权利要求1所述的光学测定装置，其特征在于设置在便座或便器中。
全文摘要
本发明的目的是提供一种为了试样的前处理设置离子交换树脂，可以以更高精度测定浓度的光学测定装置。本发明的光学测定装置的特征在于具有离子交换树脂和对通过离子交换树脂的试样的成分的浓度根据成分的光学特性进行测定的光学测定部。
文档编号G01N33/493GK1938587SQ20058001024
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月29日 优先权日2004年3月29日
发明者矢野敬和, 松本健志, 福田匡广, 杉浦美晴 申请人:西铁城时计株式会社