-
Verfahren zum Mehrfachprüfen von Substanzen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Prüfen von übereinander angeordneten Substanzen mit Hilfe
eines Lichtstrahles, vorzugsweise der Lichtdurchlässigkeit einer Meßflüssigkeit,
wobei die Prüfung einer und derselben.Substanz in einem bestimmten zeitlichen Taktabstand
mehrmals wiederholt wird.
-
Man wendet solche Verfahren besonders bei kinetischen Messungen von
Substanzen an, also z.B. bei Prüfungen, welche das Verhalten einer in der Meßflüssigkeit
enthaltenen, zu prüfenden Substanz über einer bestimmten Zeitspanne aufzeigen sollen.
Bei derartigen Verfahren ist es sehr wichtig, daß alle Messungen in kürzesten Zeit
5 pannen und unter gleichen Bedingungen erfolgen, damit das Meßergebnis bald vorliegt
und nicht durch Fehler verfälscht wird. Die häufigsten Meßfehler entstehen im allgemeinen
dadurch, daß die Substansen bzv.
-
Meßflüssigkeiten bei den bekannten Methoden mehrmals während der Meßdauer
bewegt werden müssen, um jede der Substanzen nacheinander in den Ticht- bzw. Meßstrahlengang
einbringen zu können.
-
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Fehlerquellen
der bekannten Methoden zu eliminieren und ein Verfahren zu schaffen, bei dem die
Substanzen während der ganzen Meßdauer unbeweglich verbleiben können. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch. gelöst, daß die Substanzen
in einem
während der Messung unbeweglichen Tragkörper angeordnet sind, und daß zwischen der
die Substanzen beleuchwenden Lichtquelle und einem dem Meßstrahl ausgesetzten Meßelement
ein im Taktabstand entlang der Substanzen bewegbares Abblendglied vorgesehen ist,
welches den Nicht zugang jeweils nur zu einer einzigen Substanz zuläßt.
-
In besonders einfacher Weise läßt sich verfahren, wenn nach einem
anderen Merkmal der Erfindung zwischen dem Meßelement und den Substanzen ein einziges,
unbewegliches Tichtumlenkglied, vorzugsweise in Borm einer annähernden Kugel (Photometer
- bzw. Ulbricht-Kugel) angeordnet und derart bemessen ist, daß es jeden die zugeordnete
Substanz abtastenden Lichtstrahl streut und zum Meßelement leitet. Auch der Lichtstrahlengang
zwischen Lichtquelle und Substanzen kann sehr einfach derart beschaffen sein, daß
eine einzige Lichts quelle vorgesehen ist, die unmittelbar oder unter Sinschal tung
von Umlenk- und/oder Dispersionsmitteln zur gleichzeitigen und gleichmäßigen Beleuchtung
aller Substanzen bemessen und angeordnet ist.
-
Es ist aber nach einem besonderen Erfindungsmerkmal auch möglich,
zwischen dem Meßelement und den Substanzen ein unbewegliches mehrgliedriges und
in seiner Gliederzahl der Anzahl der Substanzen entsprechendes lichtleitelement
derart einsuschalten. ., daß das eine Ende eines jeden Lichtleitgliedes der zugeordneten
Substanz zugewandt ist, während sein anderes Ende auf das Meßelement gerichtet ist.
-
Es ist dabei nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorteilhaft,
auch zwischen der Lichtquelle und den Substanzen ein unbewegliches, mehrgliedriges
und in seiner Gliederzahl der Anzahl der Substanzen entsprechendes Lichtleitelement
derart einzuschalten, daß das eine Ende eines jeden Bichtleitgliedes der zugeordneten
Substanz zugewandt ist, während sein anderes Ende auf die Lichtquelle gerichtet
ist.
-
Bei einem Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird man bevorzugt das Lichtleitelement an der Seite der Lichtquelle in gleicher
Art gestalten, wie das Tichtleitelement an der Seite des Meßelementes. Auf diese
Weise ergibt sich ein wirtschaftlicher Aufbau eines Meßgerätes, weil dann die Tichtleitelemente
an beiden Seiten des Meßstrahles gleichartig sind.
-
Das in Taktabständen bewegbare Abblendglied kann in verschiedenen
Formen- ausgeführt und der Gerätebauart angepaßt sein.
-
Bei-einer Anordnung, bei welcher die Substanzen mit Reagenz flüssigkeit
zur Meßflüssigkeit vermengt sind, die in nebeneinander angeordneten und eine Reihe
bildenden lichtdurchlässigen Küvetten eingebracht sind, ist es zweckmäßig, das Abblendglied
als einen parallel zur Küvettenreihe bewegbaren Schieber mit einer einzigen licht
durchgangs Öffnung auszubilden. Man kann aber das Abblendglied auch als ein endloses,
entlang der Küvettenreihe bewegbares Band mit einer einzigen Lichtdurchgangsöffnung
ausbilden.
-
Eine andere BauSorm des Abblendgliedes kann in einer Trommel bestehen,
die um eine zur Küvettenreihe parallele Achse
drehbar ist und eine
Reihe von sowohl entlang der prehachse als auch im Winkel zueinander versetzten
Lichtiurchgangsöffnungen aufweist, die nacheinander den Tlichtzugang zu den einzelnen
Küvetten ermöglichen. Diese Trommel ist in zweckmässiger Weise derart anzuordnen,
daß sie die Lichtquelle und die übrigen, zu den Küvetten führenden Lichtleit- bzw.
Umlenkelemente umgibt.
-
In der nachstehenden Beschreibung ist einAusführungsbei spiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigen: Pig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Gerätes zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 ein zweites
Ausführungsbeispiel ebenfalls in schematischer Darstellung.
-
Auf einer in Draufsicht dargestellten Platte 10 eines Photometers
in Tischbauart ist gemäß Fig. 1 ein Führungskörper 12 befestigt, der eine Führungsbahn
12a aufweist. In derselben sind mehrere Tragkörper 14 genau geführt, von denen jeweils
nur einer mit Hilfe von nicht dargestellten Transportgliedern in Meßstellung hinter
einen Durchbruch 12b gebracht und hier mittels ebenfalls nicht dargestellter Zentrierelemente
in einer genau fixierten Basisstellung gehalten wird.
-
Jeder Tragkörper 14 stellt einen gegenüber der Zeichnungsebene hochstehenden,
d.h. senkrecht stehenden Körper aus durchsichtigem Material dar, in dem sechs senkrechte
Sackbohrungen bzw. Küvetten 14a von gleichem Durchmesser eingearbeitet
sind.
In diese Küvetten werden die zu prüfenden Substanzen eingegeben und durch einen
Deckel verschlossen Es können hier z.B. Meßflüssigkeiten eingegeben sein, die in
bekannter Weise aus einem Gemisch von Substanz und Reagenzflüssigkeit bestehen.
Dabei können in allen sechs Küvetten 14a gleiche- Meßflüssigkeiten enthalten sein
(Einstrahl-Photometer), oder aber füuif nebeneinander liegende Küvetten 14a sind
mit gleicher Meßflüssigkeit gefüllt, während die sechste Küvette eine Vergleichsflüssigkeit
enthält (Vergleichs- bzw. Zweistrahl-Photometer). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sei angenommen, daß alle sechs Küvetten 14a mit gleicher Meßflüssigkeit 16 gefüllt
sind.
-
Zur Beleuchtung der Küvetten 14a im Tragkörper 14 ist eine genügend
starke Lampe 18 vorgesehen, die sowohl direkt als auch über einen Reflektor 20 die
Küvetten anstrahlt. Eine Dispersion- bzw. Filterplatte 22 und ein System von sechs
Peldlinsen 24 sind zwischen Lampe 18 und Tragkörper 14 eingeschaltet. Auf der anderen
Seite des Tragkörpers 14 ist vor jeder der sechs Küvetten 14a ein genau bemessenes
und angeordnetes Durchgangsloch 12g im Gehäuseteil 12 vorgesehen.
-
In jedem Durchgangsloch 12g ist eine Sammellinse 26 angeordnet. Auf
diese Weise wird das durch die jeweilige Küvette 1 4a hindurchgehende Licht vor
der Messung genau gebündelt.
-
Ein Abdeckschieber 28 ist parallel im Gehäuse 12 zur Büh rungsbahn
12a sowie dicht vor der Reihe der Küvetten 14a geführt und weist ein einziges Dlrchgangsloch
28a auf.
-
Außerdem ist im Gehäuse 12 ein als Hohlkugel ausgebildeter,
reflektierender
Körper 30 eingesetzt, der auf diesem Fachgebiet auch unter dem Namen "Photometer-Kugel"
bzw. "Ulbricht-Kugel" bekannt ist. Eine Öffnung 12f ermöglicht den Eingang und eine
Öffnung 12h den Ausgang der Lichtstrahlen. In der Ausgangsöffnung 12h ist eine Dispersions-
bzw. Filterplatte 32 angebracht, hinter der das Meßelement, beispielsweise eine
Photozelle 34 sitzt. Die vom Photoelement 34 bei Lichteinfall ausgenenden elektrischen
Impulse werden in einen nicht dargestellten ;elektronisch gesteuerten Registriergerät
in bekannter Weise festgehalten.
-
Mit dem beschriebenen Gerät wird in folgender Weise gearbeitet: In
Fig. 1 befindet sich der Abdeckschieber 28 in seiner Ausgangsstellung, in der sein
Durchgangsloch 28a den Lichtdurchgang zum Meßelement 34 nur durch erste Küvette
14a im rrrag körper 14 ermöglicht, w.Chrend er den Ausgang der Lichtstrahlen aus
den anderen fünf Küvetten verhindert. nas Durchgangsloch 28a ist dabei im Durchmesser
etwas größer bemessen als das Durchgangsloch 12g, so daß etwaige Lagenabweichungen
des Schiebers 28 in seiner Basisstellung und auch in den weiteren Betriebsstellungen
die Genauigkeit der Messing nicht beeinflussen können. Beim Einschalten der Lampe
18 geht also der Lichtstrahl nur durch die erste Küvette 14a, wird durch die Kugel
30 umgelenkt und auf das Photoelement 34 gerichtet, das einen ersten Meßimpuls zum
Registriergerät abgibt. Nach einer Taktpause wird der Schieber 28 durch nicht dargestellte
Transportmechanik um einen Taktbetrag nach li.nks velnschoben, so daß nun die zweite
Küvette 14a zum Lichtdurchgang freigegeben ist. Die zweite Messung erfolgt
und
das Meßergebnis wird wiederum registriert.
-
In der gleichen Weise werden alle Küvetten 14a nacheinander im eichen
zeitlichen Taktabstand gemessen. Sobald die erste Meßreihe vollendet ist, wird die
Lampe 18 abgeschaltet und der Schieber 28 aus seiner linken Endstellung wieder in
die rechtsliegende Basisstellung gebracht. (Anstelle der Abschaltung von Lampe 18
könnte auch das Registriergerät während des Rücklauf vom Schieber 28 abgeschaltet
werden.) Nun kann die zweite Meßreihe in der gleichen Art und Weise wie die erstbeschriebene
vorgenommen werden. Insgesamt werden sechs Meßreihen nacheinander durchgemessen,
d.h. jede Probe bzw. Küvette wird sechsmal in einem bestimmten Zeitabstand gemessen
und das Meßergebnis registriert. Daraufhin wird der Tragkörper 14 mit.den bereits
gemessenen Proben 16 nach links transportiert und zugleich ein neuer Tragkörper
14 in Meßstellung vor die Öffnung 12b gebracht. Nun läuft ein neuer Meßvorgang in
der bereits geschilderten Weise an.
-
Wenn man beispielsweise einen Taktabstand von 2,5 Sek. ansetzen und
für den Rücklauf des Abdeckschiebers eine Zeitdauer von 2,5 Sek. bemessen wird,
so sind für eine Meßreihe 15,0 Sek. bzw. für sechs Meßreihen 90 Sek. erforderlich.
-
Man, kann also wälirend einer Stunde etwa 240 Einzelprpben bzw. Einzelkuvetten
sechsmal nacheinander durchmessen, vorausgesetzt, daß der Transport eines Tragkörpers
14 während des Rücklaufs des Abdeckschiebers erfolgt und ebenfalls eine max. Zeitdauer
von 2,5 Sek. erfordert. Neben dieser Erhöhung der Anzahl von gemessenen Proben ergibt
das erfindungsgemeiße
Verfahren noch den wesentlichen Vorteil, daß
alle den Meßstrahl bildenden bzw. beeinflußenden Elemente während der Meßvorgänge
unbeweglich sind. Es wird während der Messung allein das Abdeckelement 28 bewegt,
das jedoch nur eine Abdekfuiktion hat und - wie vorstehend bereits erwähnt -infolge
des großen Durchgangsloches 12g keine strahlenbündelnde Funktion besitzt. Die Genauigkeit
der Messungen wird dadurch gesteigert.
-
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eines Gerätes zur Ausübrung des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind sowohl an der Eingangs- als auch der Ausgangsseite
des Strahlenganges mehrgliedrige Lichtleitelemente angebracht, deren Gliederzahl
der Anzahl der Küvetten 14a im Tragkörper 14 entspricht.
-
Diese Elemente sind als faseroptische Sichtleiter ausgebildet, deren
Aufbau an sich bekannt ist und hier daher nicht mehr erwähnt werden soll. Die Lichtleitelemente
sind an beideSeiten der Meßanordnung von gleicher Bauform und gleicher Lichtleitwirkung.
Auf einer Einbauplatine 100, die auf der Geräteplatte 10 festgeschraubt wird, ist
das Tichtleit;-element 102 mit seinen Gliedern 102a ...102 f angebracht.
-
Der von der Lampe 18 kommende und von einem Spiegel 104 umgelenkte
Tichtstrahl wird vom Eingangselement 102 aufgenommen und auf seine sechs Glieder
verteilt. Es kann aber nur stets dasjenige Strahlenbündel durch eine Küvette 14a
zur Ausgangsseite und zum Meßelement 34 gelangen, dessen Teitglied durch das Durchgangsloch
28a des Abdeckschiebers 28 freigegeben ist. Im Darstellungsfalle ist das Glied 102a
an der Eingangsseite und das Glied 102f an der Ausgangsseite
zum
Zweiten des Licht.Dundels frei, so daß die Meßflussigkeit 16 in der ersten Küvette
14a durchleuchtet und gemessen wird.
-
Die Bewegungen des Abblendschiebers 28 sowie die Meßvorgänge selbst
gehen beim zweiten Ausführungsbeispiel in der gleichen Art und Weise, wie bei der
ersten Bauart vor sich, so daß sie hier nicht mehr wiederholt werden sollen.
-
Es sei noch erwähnt, daß das Abdeckglied auch als ein endloses Band
mit einem einzigen Durchgangsloch ausgeführt sein könnte, dessen in Taktabständen
gestufte Bewegung mit den Meß- und Transportvorgängen der Küvetten 14a- in Tragkörper
14 synchronisierbar ist. Auch eine Ausführungsform des Abdeckgliedes als Trommel
ist möglich, die um eine zur Küvettenreihe parallele Achse drehbar ist und eine
Reihe von sowohl entlang ihrer Drehachse als auch im Winkel zueinander versetzten
Lichtiurchgangsöffnungen aufweist die nacheinander den Lichtzugang zu jeweils einer
der einzelnen Küvetten ermöglichen. Diese Trommel müßte dann die Elemente 18, 104,
100 und 102 an der Eingangsseite umfassen.
-
Schließlich soll noch bemerkt sein, daß die AuSbauelemente der beiden
Ausführungsbeispiele untereinander austauschbar sind. Es könnte beispielsweise die
reflektierende Kugel 30 der ersten Bauart (nach Fig. 1) anstelle des Lichtleitelementes
102 an der Ausgangsseite der Meßanordnung der zweiten Bauart (nach Fig.. 2) benutzt
werden.