DE102004015830A1

DE102004015830A1 - Probenbehälter für Ultraschallmessungen

Info

Publication number: DE102004015830A1
Application number: DE102004015830A
Authority: DE
Inventors: Daniel Dr. Gau; Theodor Dr. Funck
Original assignee: TF Instruments GmbH
Current assignee: TF Instruments GmbH
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-11-03
Also published as: JP2007530961A; WO2005095945A3; CA2561176A1; WO2005095945A2; KR20060130217A; EP1733221A2

Abstract

Es wird ein Probenbehälter (10) für Ultraschallmessungen, mit einem Behälterteil (20), das eine Probenaufnahme bildet, beschrieben, wobei das Behälterteil (20) ein Wandmaterial (21) aufweist, dessen Zusammensetzung und/oder Dicke so gewählt ist, dass Ultraschallwellen mit maximaler Transmission von außen durch das Wandmaterial (21) nach innen in den Probenbehälter (10) einkoppelbar sind. Es werden Verfahren zur Ultraschallmessung an einer Probe in einem derartigen Probenbehälter, Verfahren zur Herstellung des Probenbehälters und ein Aufbau aus dem Probenbehälter und einer Resonatorkammer beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft Probenbehälter für Ultraschallmessungen mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, Verfahren zur Ultraschallmessung an fließfähigen Proben mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 16 und Verfahren zur Herstellung der genannten Probenbehälter.

Es ist bekannt, Materialeigenschaften fließfähiger Proben durch hochauflösende Messungen der Ultraschallgeschwindigkeit und/oder der Ultraschallabsorption in der Probe zu erfassen. Die Messung erfolgt typischerweise in einer Resonatorkammer zur Aufnahme der Probe. In US 5 983 723 wird vorgeschlagen, die Wände der Resonatorkammer mit außen angebrachten Ultraschallwandlern zu Ultraschallschwingungen anzuregen. Diese Technik kann jedoch Nachteile wegen des komplizierten Aufbaus der Resonatorkammer und der Justierung der Ultraschallwandler besitzen. Für eine störungsfreie Messung ausschließlich der in der Resonatorkammer angeordneten Probe hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Probe direkten Kontakt mit der Oberfläche des Ultraschallwandlers erhält, die in der Regel aus einem Metall besteht. So befinden sich Ultraschallwandler bei Resonatorkammern gemäß DE 101 37 679 an Innenwänden der Resonatorkammer und in direktem Kontakt mit der Probe.

Die Ultraschallmessung mit einer direkten Wandlerberührung durch die Probe besitzt jedoch eine Reihe von Nachteilen. In vielen Fällen ist eine Wechselwirkung der Probe mit der Metalloberfläche des Ultraschallwandlers nicht auszuschließen. Beispielsweise kann es zu einer Adsorption von Substanzen aus der Probe an der Wandleroberfläche oder einem korrosiven Ein fluss der Probe auf die Wandleroberfläche kommen. In beiden Fällen wird die Wandleroberfläche verändert, so dass die Messergebnisse verfälscht werden können. Dies ist besonders nachteilig bei der gewünschten hochauflösenden Messung der Schalleigenschaften. Ein weiteres Problem besteht darin, dass adsorbierte Substanzen häufig nur schwer von den Metalloberflächen der Wandler entfernt werden können. Dies ist besonders bei Messungen an biologischen Proben kritisch, da es bei der Messung nicht zur unerwünschten Verschleppung biologischen Materials zwischen verschiedenen Proben kommen darf.

Für manche Substanzen ist die hochauflösende Messung der Ultraschallgeschwindigkeit in fester Phase von Bedeutung. Auch die Verfolgung von Phasenübergängen fest/flüssig oder umgekehrt gibt durch Messungen der Ultraschallgeschwindigkeit wichtige Aufschlüsse über die physikalischen Eigenschaften einer Substanz. Bisher sind solche Messungen nur durch Ultraschall-Pulsmessverfahren möglich. Die Auflösung dieser Verfahren ist bei kleinen Probendimensionen jedoch sehr begrenzt.

Aus der Praxis ist als weiterer Nachteil der herkömmlichen Ultraschallmessungen bekannt, dass erhebliche Messfehler verursacht werden können, wenn in der Resonatorkammer zusätzlich zur Probe auch Gasreste eingeschlossen sind. Beispielsweise kann es beim Einfüllen flüssiger Proben zum Einschluss von Luft insbesondere an den Ultraschallwandlern kommen. Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen kann zwar die Probe besonders langsam und schonend in die Resonatorkammer eingefüllt werden. Dies ist jedoch wegen des großen Zeitaufwandes unter praktischen Bedingungen nachteilig.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Technik für Ultraschallmessungen an fluiden Proben bereitzustellen, mit der die Nachteile der herkömmlichen Resonatorkammern überwunden werden. Es sollen insbesondere unerwünschte Wechselwirkungen der Probe mit der Wandleroberfläche vermieden, die Einfüllung der Probe in die Resonatorkammer ohne Gaseinschlüsse erleichtert und beschleunigt und eine Kontaminierung der Kammer durch die Probe vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Probenbehälter, einen Verbund aus einem Probenbehälter und einer Resonatorkammer, ein Verfahren zur Ultraschallmessung und ein Verfahren zur Herstellung des Probenbehälters mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 14, 16 oder 21 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Vorrichtungsbezogen basiert die Erfindung auf der allgemeinen technischen Lehre, einen Probenbehälter für Proben bereitzustellen, der dazu vorgesehen ist, mit der Probe in einer Resonatorkammer angeordnet zu werden und dessen Wandmaterial zumindest in Teilbereichen, die beim eingesetzten Probenbehälter in der Resonatorkammer an die Ultraschallwandler angrenzend angeordnet sind, für eine Übertragung von Ultraschall mit minimalem Verlust ausgelegt ist. Die Erfinder haben festgestellt, dass bei Verwendung eines in Bezug auf seine Zusammensetzung und/oder Dicke für eine maximale Transmission (z. B. größer als 99 %) optimierten Wandmaterials überraschenderweise eine Verfälschung der Messergebnisse vermieden wird, obwohl die Ultraschallwandler und die Probe durch ein zusätzliches Fremdmaterial (Wandmaterial) voneinander getrennt sind. Die erfindungsgemäße Bereitstellung eines Probenbehälters, der in die Resonatorkammer einsetzbar ist, liefert vorteilhafterweise die Lösung für alle der oben genannten Probleme. So wird durch die Trennung von Probe und Wandleroberfläche eine Kontamination oder Veränderung der Wand leroberfläche ausgeschlossen. Ein Anhaften von schädlichen oder gefährlichen Substanzen auf den Wandlern oder eine Substanzübertragung auf Folgeproben wird ausgeschlossen. Einschränkungen in Bezug auf die Genauigkeit der Ultraschallmessung werden vermieden. Die Befüllung des Probenbehälters kann außerhalb der Resonatorkammer erfolgen. Eine Vielzahl von Proben können bspw. in einer Vielzahl von Probenbehältern vorbereitet werden, während parallel die Messungen in der Resonatorkammer erfolgen. Zeitverluste durch die blasenfreie Einfüllung von Proben in die Kammer werden vermieden.

Ein besonderer Vorteil besteht in der Überwindung des oben genannten Problems bei der Messung an festen Proben oder Proben, die Fest-flüssig-Phasenübergänge enthalten.

Der Einschluss eines Festkörpers, welcher kleiner ist als die Dimension der Ultraschall-Resonatormesszelle, in Probenbehälter erlaubt die Ankopplung an die Wandler der Resonatormesszelle auch bei festen Proben. Dabei kann sich dieser Festkörper innerhalb des Probenbehälters in einem Koppelmedium befinden, das sich von der Koppelsubstanz außerhalb des Probenbehälters unterscheidet. Auf diese Weise können Phasenübergänge unter Beteiligung auch flüssiger Phasen untersucht werden. Durch eine Abstimmung der verschiedenen Koppelmedien ist eine Optimierung der Impedanzverhältnisse unter Verringerung der Reflektionsverluste und dadurch eine verbesserte Einkopplung des Schallfeldes in die Probe möglich. Der erfindungsgemäße Probenbehälter ist somit sowohl für fluide, fließfähige Proben als auch für Proben, die einen fluiden und einen festen Bestandteil enthalten, geeignet.

Wenn ein Behälterteil des erfindungsgemäßen Probenbehälters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung komplett aus dem maximal schalldurchlässigen Wandmaterial be steht, können sich Vorteile für die Handhabung des Probenbehälters beim Einsetzen in eine Resonatorkammer ergeben. Wenn das Behälterteil gemäß einer bevorzugten Variante einen flexiblen Beutel bildet, kann eine Anpassung des Wandmaterials an die Innenwand der Resonatorkammer und insbesondere an die Ultraschallwandler in der Resonatorkammer vereinfacht werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Probenbehälter mit einer Halterung ausgestattet, an der das Behälterteil aus dem vorzugsweise flexiblen Wandmaterial angebracht ist. Die Halterung kann Vorteile für die Handhabung des Probenbehälters z. B. beim Transport von einer Befülleinrichtung in die Resonatorkammer besitzen und zusätzliche Funktionen übernehmen. Die Halterung kann mit dem Behälterteil einstückig geformt sein. Bevorzugt ist jedoch die Bereitstellung der Halterung als gesondertes Bauteil. Wenn die Halterung bspw. einen Stopfen umfasst, der in das Behälterteil des Probenbehälters ragt, wird durch die Halterung auch ein Verschluss des Probenbehälters gebildet.

Wenn der Stopfen gemäß einer weiteren Modifikation der Erfindung mit einer Durchgangsöffnung ausgestattet ist, kann die Beschickung des Probenbehälters mit einer flüssigen Probe vorteilhafterweise vereinfacht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Halterung mit einem Verschlusselement ausgestattet sein, das formschlüssig in die Durchgangsöffnung des Stopfens passt und in diese einschiebbar oder eindrehbar ist. Mit dem Verschlusselement kann vorteilhafterweise bei einem vollständig gefüllten Probenbehälter durch ein Vorschieben des Verschlusselements ein Überdruck auf die Probe im Probenbehälter ausgeübt werden, unter dessen Wirkung sich das Behälterteil aufspannt und komplett entfaltet. Das Verschlussteil ist bspw. eine Schraube, die mit einem passenden Innengewinde in der Durchgangsöffnung zusammenwirkt.

Weitere Vorteile für einen flexiblen Einsatz und schnellen Zusammenbau des Probenbehälters können sich ergeben, wenn das Behälterteil lösbar an der Halterung befestigt ist. Besondere Vorteile ergeben sich bei der Verwendung eines Fixierringes, mit dem das Behälterteil am Stopfen befestigt ist.

Für die gewünschte Ultraschallübertragung besitzt das Wandmaterial des Behälterteils eines erfindungsgemäßen Probenbehälters vorzugsweise eine vorbestimmte akustische Impedanz, die in Abhängigkeit von der akustischen Impedanz der zu vermessenden Probe gewählt ist. Da der Probenbehälter einen einfachen Aufbau besitzt und das Behälterteil kostengünstig als Einwegartikel herstellbar ist, können für Messungen an verschiedenen Proben entsprechend angepasste Behälterteile oder Probenbehälter vorbereitet werden. Für zahlreiche praktische Anwendungen ist es von besonderem Vorteil, wenn die akustische Impedanz des Wandlermaterials gleich der akustischen Impedanz der Probe und der Impedanz der Koppelsubstanz (z. B. 1.5 × 10⁶ kg m^–2s^–1) ist. Vorzugsweise wird die akustische Impedanz im Bereich von ca. 1.0 bis 2.0 × 10⁶kg m^–2s^–1 gewählt.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist es nicht zwingend erforderlich, das Wandmaterial in Bezug auf eine bestimmte akustische Impedanz auszuwählen. Es ist alternativ oder zusätzlich zur Impedanzanpassung möglich, die Dicke des Wandmaterials so zu wählen, dass durch das Wandmaterial eine minimale Reflektion und eine maximale Transmission ausgebildet wird. Aus der Monographie von L. Bergmann („Der Ultraschall", S. Hürzel Verlag, Stuttgart, 1954, Seite 15 ff.) ist bekannt, dass die Durchlässigkeit des Wandmaterials eine Funktion der Wanddicke und der Schallgeschwindigkeit in der Wand ist. Es können in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen bei mehreren Wanddicken Maxima der Durchlässigkeit auftreten, so dass vorteilhafterweise die Wanddicke nach akustischen und konstruktiven Gesichtspunkten gewählt werden kann.

Für praktische Anwendungen ist eine Wanddicke im Bereich von 10 μm bis 1 mm, insbesondere kleiner als 100 μm, z. B. 10 μm bis 20 μm vorgesehen. Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Wanddicke kleiner oder gleich 1/10 der Wellenlänge ist, die zur Ultraschallmessung verwendet wird. Die Erfinder haben festgestellt, dass auch mit geringen Wanddicken Probenbehälter gebildet werden können, die überraschenderweise genügend stabil für die Verwendung unter praktischen Bedingungen, insbesondere bei der Befüllung, einem ggf. vorgesehenen Transport und/oder der Messung sind.

Das Wandmaterial besteht vorzugsweise aus einer Polymerfolie, wie z. B. aus Acetat-, Polypropylen- oder Polyethylen-Basis. Die verwendeten Polymerfolien besitzen vorzugsweise eine optische Transparenz, so dass eine Beobachtung der Probe während des Befüllens ermöglicht wird.

Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auf der Außenseite des Behälterteils eine Koppelsubstanz vorgesehen. Diese verbessert die akustische Ankopplung des Probenbehälters an die Oberfläche der Ultraschallwandler. Die Koppelsubstanz kann bspw. Wasser oder ein an sich bekanntes Ultraschall-Kontaktgel umfassen.

Vorrichtungsbezogen wird die o. g. Aufgabe des weiteren durch die Bereitstellung einer Kombination aus einem Probenbehälter mit den hier beschriebenen Merkmalen und einer an sich be kannten Resonatorkammer gelöst. Der Probenbehälter kann mit der Resonatorkammer fest verbunden oder bspw. an deren oberen Rand lösbar fixiert sein, um bspw. für ein ganze Serie von Messungen den gewünschten Schutz der Ultraschallwandler gegenüber der Probe zu gewährleisten.

Verfahrensbezogen wird die o. g. Aufgabe durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Ultraschallmessung gelöst, bei dem die zu vermessende Probe in den Probenbehälter mit den hier beschriebenen Merkmalen eingefüllt und in einer Resonatorkammer, in der die Probe von den Ultraschallwandlern insbesondere durch das Wandmaterial mit der maximalen Transmission getrennt ist, einer an sich bekannten Ultraschallmessung unterzogen. Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Beschickung des Probenbehälters mit der Probe erfolgen, wenn der Probenbehälter noch nicht in der Resonatorkammer angeordnet ist. In diesem Fall können sich Vorteile in Bezug auf die Vermeidung von Gaseinflüssen in den Probenbehälter ergeben. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Beschickung des Probenbehälters erst erfolgt, wenn dieser in der Resonatorkammer angeordnet ist. In diesem Fall können geringere Anforderungen an die Stabilität des Wandmaterials des Behälterteils gestellt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die Messung an fluiden, fließfähigen Proben oder an Proben gerichtet, die einen fluiden, fließfähigen und einen festen Bestandteil enthalten.

Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der hier beschriebenen Erfindung ist ein Herstellungsverfahren zur Herstellung der Probenbehälter mit den hier beschriebenen Eigenschaften aus einer Polymerfolie. Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist ein Tauchverfah ren vorgesehen, bei dem ein temperierbarer Stempel in eine Polymerlösung eingetaucht wird, so dass sich auf der Stempeloberfläche eine Polymerschicht bildet, die anschließend einer Trocknung unterzogen wird. Die Temperatur des Stempels wird dabei erfindungsgemäß auf eine vorbestimmte Trocknungstemperatur eingestellt, bei der das Wandmaterial im fließfähigen Zustand ist. Als Stempel wird vorzugsweise ein Körper mit einer Außenform, die der gewünschten Innenform des Behälterteils entspricht und eine polierte Oberfläche, z. B. aus Edelstahl aufweist, verwendet, der intern durch eine elektrische Heizung oder extern, z. B. durch Warmluft, temperierbar ist. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens ist ein Extrusions- oder Ziehverfahren vorgesehen, bei dem eine Folie aus dem gewünschten Wandmaterial auf einer Lochmatrize ausgebreitet wird. Durch das Loch der Lochmatrize wird ein Stempel geführt, auf dessen Oberfläche sich die Folie entsprechend der Gestalt des Behälterteils anordnet. Auch in diesem Fall wird die gewünschte Trocknungstemperatur des Stempels eingestellt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
1: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters,
2, 3: schematische Schnittdarstellungen erfindungsgemäßer Probenbehälter in Resonatorkammern (ohne eine Darstellung der Kopplungssubstanz), und
4 und 5: schematische Schnittdarstellungen von Vorrichtungen zur Herstellung erfindungsgemäßer Probenbehälter.
Die Erfindung wird im Folgenden unter beispielhaften Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Probenbehälter mit einem runden oder im wesentlichen rechteckigen Querschnitt beschrieben, die für Resonatorkammern mit zwei ebenen oder gekrümmten Ultraschallwandlern ausgestattet sind. Es wird betont, dass die Umsetzung der Erfindung nicht auf diese Gestaltungen beschränkt ist, sondern dass allgemein auch andere geometrische Formen und/oder Größen realisiert sein können.
Der schematisch in Schnittansicht illustrierte Probenbehälter 10 umfasst gemäß 1 ein Behälterteil 20 und eine Halterung 30. Das Behälterteil 20, welches aus Übersichtlichkeitsgründen mit einer dick ausgezogenen Linie illustriert ist, in der Praxis jedoch aus einem extrem dünnwandigen Wandmaterial 21 besteht, umfasst das beutelförmig gebildete Wandmaterial 21 und einen einstückig mit dem Wandmaterial gebildeten Kragen 22.
Das Wandmaterial besteht bspw. aus Zelluloseacetatfolie, Polyvinylacetat, Polypropylen oder Polyethylen. Die Dicke des Wandmaterials 21 ist bspw. im Bereich von 10 μm bis 20 μm gewählt. Das Volumen des Behälterteils 20 beträgt beim dargestellten Beispiel 170 μl.
Die Halterung 30 ist ein Stopfen aus einem thermoplastischen Material (z. B.: PVC). Der Stopfen 31 ragt an seiner Unterseite in das Behälterteil 20 hinein. An seiner zum Behälterteil 20 weisenden, unteren Seite besitzt der Stopfen 31 einen umlaufenden Vorsprung, an dem sich der Außendurchmesser des Stopfens 31 von einem Wert entsprechend dem Innendurchmesser des Behälterteils 20 ausgehend auf die gewünschte Außendimension der oberen Seite der Halterung 30 vergrößert. An dem Vorsprung ist das Behälterteil 20 mit einem umlaufenden O-Ring 34 am Stopfen 31 befestigt.
Der Stopfen 31 besitzt eine axiale Bohrung 32, an deren oberem Teil ein Gewinde 33 vorgesehen ist und die sich hin zum Behälterteil 20 entsprechend einer Kegelfläche 35 weitet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ultraschallmessung an einer Probe mit dem illustrierten Probenbehälter 10 umfasst die folgenden Schritte. Zunächst erfolgt die Füllung des Probenbehälters mit der flüssigen Probe. Hierzu wird beispielsweise die Probe mit einer Pipette oder einer Spritze durch die Durchgangsöffnung 32 in das Behälterteil 20 eingefüllt. Die Injektion erfolgt bis zu einem Füllstand, der in den Bereich des Gewindes 32 fällt. Anschließend wird als Verschlusselement eine Schraube (nicht dargestellt) in das Gewinde 33 eingeschraubt. Unter der Wirkung des dabei auf die Flüssigkeit ausgeübten Druckes wird das Wandmaterial 21 des Behälterteils 20 gestrafft. Bei dieser Druckausübung kann auch die Dichtheit des Probenbehälters 10 visuell beobachtet werden. Falls unerwünschte Poren oder Risse auftreten sollten, sind diese sofort durch eine austretende Flüssigkeit erkennbar. Die entsprechende Probe wird verworfen. Nach der erfolgreichen Beschickung des Probenbehälters erfolgt das Einsetzen in eine Resonatorkammer. Da die Außenform des Behälterteils 21 im Wesentlichen gleich der Innenform der Resonatorkammer gewählt ist, kann der Probenbehälter 10 einfach in eine Resonatorkammer eingeschoben werden.
Zur Ankopplung zwischen den Ultraschallwandlern 41 der Resonatorkammer 40 (s. 2, 3) und dem Probenbehälter 20 befindet sich eine Kopplungssubstanz in der Resonatorkammer. Alternativ ist diese vor dem Einsetzen des Probenbehälters 20 in der Resonatorkammer 40 vorgesehen. Anschließend folgt die eigentliche Ultraschallmessung. Einzelheiten der Ultraschallmessung und der verwendeten Schallparameter werden hier nicht beschrieben, da diese an sich bekannt sind. Es erfolgt bspw. eine Erfassung von Resonanzfrequenzen in der flüssigkeitsgefüllten Resonatorkammer.
Die 2 und 3 zeigen in schematischer Schnittansicht den Verbund aus dem Probenbehälter 20 mit der Probe 1 (gestrichelt gezeichnet) und der Resonatorkammer 40 mit den Ultraschallwandlern 41. Es können bspw. ebene Ultraschallwandler 41 (2) oder gekrümmte Ultraschallwandler 41 (3) vorgesehen sein.
Die 4 und 5 illustrieren schematisch eine Tauchvorrichtung 50 und eine Ziehvorrichtung 60 zur Herstellung der Behälterteile 20 der erfindungsgemäßen Probenbehälter 10. Bei der Tauchvorrichtung 50 ist vorgesehen, dass ein temperierbarer Stempel 51 ein- oder mehrfach in eine flüssige Polymerlösung 52 eingetaucht und schließlich zurückgezogen wird. Die auf der Stempeloberfläche verbleibende Polymerschicht wird bei der vorbestimmten Trocknungstemperatur getrocknet. Die Trocknungstemperatur wird in Abhängigkeit vom Polymermaterial und der gebildeten Schichtdicke (Polymerkonzentration in der Lösung 52) materialspezifisch empirisch durch Testreihen ermittelt.
Bei der Ziehvorrichtung 60 (5) ist vorgesehen, dass der temperierbare Stempel 61 durch eine Lochmatrize geschoben wird, auf der sich die Folie 63 des Polymermaterials zur Bildung des Behälterteils 20 befindet.
Nach der Formung des Wandmaterials 21 auf dem Stempel 51 oder 61 wird das Wandmaterial als Behälterteil 20 vom Stempel 51 oder 61 abgestreift und mit dem O-Ring 34 (siehe 1) mit der Halterung 30 verbunden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Probenbehälter (10) für Ultraschallmessungen, mit einem Behälterteil (20), das eine Probenaufnahme bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterteil (20) ein Wandmaterial (21) aufweist, dessen Zusammensetzung und/oder Dicke so gewählt ist, dass Ultraschallwellen mit maximaler Transmission von außen durch das Wandmaterial (21) nach innen in den Probenbehälters (10) einkoppelbar sind.
Probenbehälter nach Anspruch 1, bei dem das Behälterteil (20) vollständig aus dem Wandmaterial (21) besteht.
Probenbehälter nach Anspruch 2, bei dem das Wandmaterial (21) einen flexiblen Beutel bildet.
Probenbehälter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Behälterteil (20) eine Halterung (30) aufweist.
Probenbehälter nach Anspruch 4, bei dem die Halterung (30) einen in das Behälterteil (20) ragenden Stopfen (31) aufweist.
Probenbehälter nach Anspruch 5, bei dem der Stopfen (31) eine Durchgangsöffnung (32) aufweist.
Probenbehälter nach Anspruch 6, bei der die Durchgangsöffnung (32) ein Innengewinde (33) aufweist.
Probenbehälter nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei dem das Behälterteil (20) mit einem Fixierring (34) am Stopfen (31) lösbar befestigt ist.
Probenbehälter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wandmaterial (21) des Behälterteils (20) eine akustische Impedanz besitzt, die gleich der akustischen Impedanz einer Probe im Probenbehälter (10) gewählt ist.
Probenbehälter nach Anspruch 8, bei dem die akustischen Eigenschaften des Wandmaterials (21) des Behälterteils (20) mit den Eigenschaften der Kopplungssubstanz und mit dem Inhalt des Behälters abgestimmt sind.
Probenbehälter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wandmaterial (21) des Behälterteils (20) eine Dicke besitzt, die kleiner oder gleich 1/10 der Wellenlänge der Ultraschallwellen ist.
Probenbehälter nach Anspruch 10, bei dem die Dicke des Wandmaterials (21) im Bereich 1 μm bis 1 mm gewählt ist.
Probenbehälter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wandmaterial (21) aus Polymerfolie besteht.
Resonatorkammer (40) für Ultraschallmessungen, in der ein Probenbehälter (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
Resonatorkammer nach Anspruch 14, bei der zwischen dem Behälterteil (20) des Probenbehälters (10) und der Innenwand der Resonatorkammer (40) eine Kopplungssubstanz angeordnet ist.
Verfahren zur Ultraschallmessung an einer Probe, mit den Schritten: – Einfüllung der Probe (1) in einen Probenbehälter (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, und – Ultraschallmessung der Probe in einer Resonatorkammer (40), wobei die Probe (1) von den Oberflächen der Ultraschallwandlern (41) durch die Wand des Probenbehälters und die Kopplungssubstanz getrennt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Probenbehälter (10) mit der eingefüllten Probe (1) in die Resonatorkammer (40) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Probe (1) in den in die Resonatorkammer (40) eingesetzten Probenbehälter (10) eingefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem eine fluide, fließfähige Probe in den Probenbehälter (10) eingefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem eine Probe in den Probenbehälter (10) eingefüllt wird, die aus mindestens einem fluiden, fließfähigen Bestandteil und mindestes einem festen Bestandteil zusammengesetzt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Probenbehälters nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Behälterteil (20) auf einem Stempel (51, 61) durch Tau chen oder Ziehen geformt wird, wobei der Stempel auf eine vorbestimmte Trocknungstemperatur temperiert wird.