DE2056232C3

DE2056232C3 -

Info

Publication number: DE2056232C3
Application number: DE19702056232
Authority: DE
Filing date: 1970-11-16
Publication date: 1977-01-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Photometer zur Messung der Remission eines Teststreifens nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs.

Es sind Photometer zur Messung der Durchlässigkeit oder Remission einer Probe bekannt, bei denen das von einer Lichtquelle über die Probe auf Photoempfänger fallende Licht absolut gemessen und mit der gemessenen Lichtstärke von Proben bekannter Farbtiefe verglichen wird. Die Schwierigkeiten bei diesem Vergleich von Absolutmessungen liegen in der zeitlichen Inkonstanz von Lichtquelle und Photoempfänger. Zur Verringerung dieser Fehler ist normalerweise eine aufwendige Regelung und Stabilisierung notwendig.

So wird z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1920404 ein Reflexionsspektrometer beschrieben, in dem die Lichtquelle über eine von einer Referenzphotozelle gesteuerte Regelschaltung stabilisiert wird. Davon abgesehen, daß diese Regelung sehr aufwendig ist, treten an die Stelle der Fehler durch die Lichtquelle die Fehler durch das zweite Photoelement.

Weiterhin sind sogenannte Zweistrahl-Photometer bekannt, bei denen die Inkonstanz von Lichtquelle und Photoelement dadurch kompensiert wird, daß über rotierende Sektor-Spiegel oder Kipp-Spiegell in rascher Folge das Licht einer Lichtquelle abwechselnd über die zu messende Probe und über eine definnert regelbare Vergieichsprobt: auf das Photoelement fällt. Da die gleiche Lichtquellt: und das gleiche Photoelement für die Messung und die Referenz verwendet werden, kompensieren sich deren langsame Veränderungen. Nachteilig ist bei dieser Methode, daß die rasch bewegten Spiegelsysteme störanfällig sind, mit hoher Präzision gefertig werden müssen und einen erheblichen zusätzlichen Regelaufwand erfordern.

Nach der Lehre des GB-PS 1040715 kann man die Nachteile des vorbeschriebenen Zweistrahl-Photometers, d.h. mechanisch bewegte Teile, vermeiden, wenn man das abwechselnd von Probe und Vergleichsprobe stammende Licht von vornherein mit zwei getrennten Lichtquellen erzeugt, die abwechselnd an- und abgeschaltet werden. Die Differenz der erzeugten Photoströme dient als Maß für die Absorption der Probe. Der Schaltryhtmus muß natürlich, wie bei den bekannten Zweistrahl-Photometern, bei der Auswertung des Photostroms berücksichtigt werden und erfordert deshalb eine geeignete Kopplung mit dena Photoverstärker. Zur Erzeugung eines kontinuierlicnen Spektrums werden Glühbirnen mit Chromnickeldrähten vorgeschlagen.

Aus dem DT-GM 1969 794 ist es bekannt, zur Vermeidung der mit mechanischen Unterbrechereinrtchtungen verbundenen Nachteile bei photometrischen

ίο Einrichtungen zwei getrennte Lichtquellen in Form von Lumineszenzdioden vorzusehen, die abwechselnd mit einem Tastverhältnis von 1:50 eingeschaltet werden.

Aus dem DT-GM 1777 071 ist ferner bekannt, Gasentladungslampen, d.h. Glimmlampen, als Lichtquellen bei Photomettm zu verwenden, da diese bei den üblicherweise verwendeten Wechselströmen mit einer Frequenz von 10 bis 100 Hz verzögerungsfrei an- und abgeschaltet werden.

Die bei Einstrahl-Photometern wie solchen gemäß DT-OS 1 920404 störende Veränderung der Empfindhchkut des Photometers spielt bei den vorgenannten Zweistrahl-Photometern nach der GB-PS 1040 715 und dem DT-GM 1969 794 natürlich keine Rolle, da sie durch die Vergleichsmessung kompensiert wird

Bei diesen Photometern wird entweder die Differenz der Photoströme direkt als Maß für die Absorption der Probe verwendet oder es wird durch Veränderung der Spannung bzw. des Stroms in der Meß- und Vergleichslampe die Helligkeit so verändert, daß die Absorption durch die Probe kompensiert wird und die Spannungsänderung bzw. Stromänderung als Maß für die Absorption benutzt. Nachteilig ist dabei, daß durch die Nichtlinearität des Zusammenhangs 2:wischen diesen Meßgrößen und der Lampenhelligkeit umständliche Nacheichungen notwendig sind, wenn neben der interessierenden Absorption der Probe noch variable Untergrundabsorptionen zu berücksichtigen sind. Dieses Problem tritt insbesondere bei der Messung der Remission von Teststreifen auf, bei denen die Untergrundfärbung bedingt durch geringste Veränderungen bei der Herstellung etwas schwankt und vor allem natürlich bei Verwendung eines Meßgeräts mit Teststreifen für verschiedene Reaktiomstypen erhebliche Unterschiede aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Photometer zu schaffen, bei dem keine umständlichen Nacheichungen erforderlich sind, wenn sich die Untergrundabsorption der Probe ändert.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß man diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen kann, daß man als Lichtquellen Gasentladungslampen verwendet, die mit eingeprägtem Strom betrieben werden. Da die Helligkeit dieser Lampen dem Stromfluß streng proportional ist, kann durch eine einmalige Eichung des Geräts und die Verwendung einer der Reaktionstype und dem jeweiligen Untergrund des Teststreifens angepaßten, in Einheitender zu messenden Substanz geeichten Skala, das Gerät für eine Vielzahl von M£ßproblemen eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Photometer, das preiswert, leicht zu bedienen, praktisch an jedem Platz einzusetzen ist und weiterhin so leicht und klein ist, daß es

S₅ z.B. in einer Arzttasche mitgeführt werden kann, wird im folgenden an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Anordnung des. opti-

Systems:

Fig. 2 zeigt eine schematische Anordnung des elektrischen Systems;

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf das Photometer;

Fig. 3a zeigt eine Aufsicht auf das rhotometer mit teilweise geöffneten Wänden;

Fig. 4 zeigt die geöffnete Probenhalterung und deren Befestigung am Photometer;

Fig. 5 zeigt den Schaltplan des Photometers.

In den Figuren ist im einzelnen folgendes ausgeführt:

Fig. 1 zeigt eine Lichtquelle (1), von der ein Meßstrahl durch ein Fenster (2) im Gehäuse und ein Fenster (3) im nicht dargestellten Probenhalter (4) über die Probe (5) und nochmals durch die Fenster (3) und (2) aaf den Photoempfängern (6) fällt. Von der Lichtquelle (7) fällt der Vergleichsstrahl über das Fenster (2), den Spiegel (8) und das Fenster (2) ebenfalls auf den Photoempfänger (6).

Fig. 2 zeigt schematisch die Lichtquellen (1) und (7), von denen abwechselnd das Licht auf den Photoempfänger (6) fällt, der einen Photostrom an die Elektronik (9) abgibt, die diesen Strom verstärkt in bezug auf die Lichtquellen (1) und (7) in Phasen richtig zerlegt, die beiden Phasen miteinander vergleicht und die Differenz über das Anzeigeinstrument (10) anzeigt. Der von der Elektronik (9) benötigte Wechselstrom wird von dem Netzteil (11) geliefert, das puch den zerhackten Gleichstrom liefert, der über die Regelelemente (12) und (13) die Lichtquellen (1) und (7) erregt. Der Nullabgleich des Anzeigegeräts (10) und damit die Messung der Abweichungen der Lichtintensität durch Einbringen einer Probe (5) zwischen Lichtquelle (1) und Photoempfänger (6) geschieht durch ein zusätzliches Regelelement (14) im Stromkreis der Lichtquelle (7).

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf das Photometer mit dem Piobenhalter (4), dem Anzeigeelement (10) und den Bedienungsknöpfen der Regelelemente (12), (13) und (14) und dem Stromanschluß (27).

Fig. 4 zeigt den geöffneten Probenhalter (4), mit den Bodenplatten (15), den Probenfuhrungen (16) und (17), dem Fenster (3), dem Deckel (18), in dem eine Aussparung (19) für den überstehenden Teil der Probe eingeschnitten ist und dem Andruckteil (20), und den Probenhalterschuh (21) mit den Führungen (22) und (23), der Andruckfeder (24). dem Spiegel

(8) und dem Fenster (2).

Fig. 5 zeigt den genauen Schaltplan des Geräts, in dem die Elemente der Fig. 2 durch die gestrichelten Linien herausgehoben und analog bezeichnet sind. Im einzelnen bedeuten

/?j bis R₁₆ Widerstände,
P₁ bis F₁₆ regelbare Widerstände,
D₂ bis D₅, D₇ bis D_n Dioden
D₁ und D₆ Zener-Dioden

ίο T₁ bis 7'₆ Transistoren,

C₁ bis C₁₆ Kondensatoren,
G Glimmlampe.

Weiterhin sind ein Transformator (25) und ein integrierter Verstärker (26) eingezeichnet.

ι;·, Das Prinzip der elektronischen Umschaltung und Stabilisierung der Lichtquellen sei kurz an der Schaltung der Lichtquelle (1) dargestellt:

An den mit 0 und 220 V bezeichneten Anschlußbuchsen wird die zum Betrieb notwendige Wechselspannung angelegt, die über die zur Gleichrichtung dienenden Dioden D₂ und D₃, den Transistor T₁ und die zur Stromstärkeregulierung dienenden Widerstände P₁ und R₁ die Glimmlampe 1 erregt. Der parallelgeschaltete Kondensator C₁ sorgt für eine Glät-

s5 tung des durch die Dioden gleichgerichteten Stroms, so daß die Glimmlampe eine praktisch konstante Spannung erhält. Da diese Glättung sich nicht über die Diode D₃ hinaus auswirkt, wird zwischen D₂ und D₃ ein zerhackter Gleichstrom erhalten, der den

Transistor T₁ so steuert, daß er bei Stromfluß im Steuerkreis den Basisstrom durchläßt und sonst sperrt. Die Zener-Diode D₁ sorgt zusammen mit dem Widerstand R₁ dafür, daß die Spannung im Steuerkreis während des Stromflusses konstant gleich der Durchbruchsspannung von D₁ ist und in der Pause auf Null abfällt, dadurch wird erreicht, daß der T₁ passierende Strom ebenfalls ein kastenförmiges Profil erhält. Die am Transistor T₁ liegende Basisspannung ist so bemessen, daß der Sältigungsbereich erreicht ist. Dadurch wird

Φο bewirkt, daß der durch den Transistor und die Glimmlampe fließende Strom praktisch unabhängig von Spannungsschwankungen ist, wodurch sich eine für den Meßzweck ausreichende Stabilisierung der Lichtquelle ergibt.

4.5 Die Schaltung der anderen Lichtquelle und der arr Anzeigegerät vorgeschalteten Elektronik erfolgt ir analoger Weise.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Photometer zur Messung der Remission eines Teststreifens mit zwei Lichtquellen, mit einer Schaltung zur wechselweisen, periodischen Ein- und Ausschaltung der Lichtquellen, mit einem. Photoempfänger, der vom Licht der einen Lichtquelle direkt und vom Licht der anderen Lichtquelle nach Reflexion an dem Teststreifen beaufschlagt ist, und mit Einrichtungen zur Änderung der Strahlungsintensität mindestens einer der Lichtquellen und einem Anzeigeinstrument zur Signalisierung einer, Unterschieds zwischen den Strahlungsintensitäten der beiden Lichtquellen am Photoempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen Gasentladungslampen (1, 7) sind, die mit eingeprägtem Strom betrieben sind.