DE2612529A1

DE2612529A1 - Verfahren und vorrichtung zum nachweisen von festen fremdkoerpern in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2612529A1
Application number: DE19762612529
Authority: DE
Inventors: Toshiyasu Ehara; Gunma Isezaki; Mikio Tagaya; Ryosaku Tagaya; Toshio Takahashi
Original assignee: Eisai Co Ltd
Current assignee: Eisai Co Ltd
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1976-10-14
Also published as: CH601792A5; GB1542092A; JPS5549703B2; US4058737A; JPS51110395A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEH N D-8000 MÖNCHEN 81 - ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

Anwaltsakte 27 872

Ejsai Co. Ltd., Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Nachweisen von festen Fremdkörpern in Flüssigkeiten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen einer transparenten Flüssigkeit, die in einen verschlossenen transparenten Behälter gefüllt ist, auf das Vorhandensein von festen Fremdkörpern.

Zum Prüfen einer Flüssigkeit, wie eine Medizin, ein Nahrungsmittel oder Getränk, ein Cosmeticum, ein Chemical, ein Reagenz od. dergl., welche in verschlossene transparante Behälter, bei-

609842/0678

spielsweise eine Ampulle, ein kleines Glasgefäß, eine Flasche od. dergl. gefüllt ist, auf in der Flüssigkeit vorhandene feste Fremdkörper zum Auswählen der Behälter sind verschiedene Verfahren zum Prüfen einer Flüssigkeit bekannt, welche - anders als bei einer Prüfung mit dem nackten Auge - ein fotoelektrisches Element verwenden.

Aus diesen bekannten Prüfverfahren für eine Flüssigkeit heraus ist die Erfindung auf die Verbesserung eines Flüssigkeitsprüfverfahrens gerichtet, bei welchem die Intensität von beispielsweise auf eine Ampulle projiziertem, diese durchdringenden Licht bestimmt und der Abschirmgrad dieses Lichtes aufgrund von in einer Flüssigkeit vorhandenen Fremdstoffen mittels eines fotoelektrischen Elementes gemessen wird. Wenn Fremdstoffe vorhanden sind, wird das Licht durch diese abgeschirmt, so daß die auftreffende Lichtmenge gegenüber einem Fall, in welchem Fremdstoffe nicht vorhanden sind, geringer ist. Es wird daher je nach der Verringerung der erhaltenen Lichtmenge ermittelt, ob die Menge an Fremdstoffen in einer Flüssigkeitsmenge groß oder gering ist.

Durch die Erfindung wird eine Maßnahme geschaffen, welche das präzise Nachweisen der in einer Pekuliarbewegung bewegten Fremdstoffe in einer Flüssigkeit ermöglicht.

Insbesondere schafft die Erfindung ein Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins von Festkörpern, die in einer transparenten Flüssigkeit vorliegen, wobei ein mit einer transparenten Flüssigkeit gefüllter abgedichteter transparenter Behälter rotiert wird, wodurch die Festkörper, welche in der Flüssigkeit vorhandenjsein sein können, in Drehung gesetzt werden, Licht auf den Behälter projiziert wird und die Intensität des Lichtes,

welche durch den Behälter durchtritt und 'durch die Stoffe unterbrochen werden kann, gemessen wird. Die Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß ein linienförmiges Ende eines aus optischen Fasern (Lichtleitstäben) aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzers in Form zweier oder mehr gerader Reihen ausgebildet wird.

Außerdem schafft die Erfindung einen aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzer, welcher so konstruiert ist, daß eine Streuung der von der geänderten Position des in einem Behälter nachzuweisenden Stoffes verursachten Leuchtdichte vermieden ist, und insbesondere lineare Enden aufweist, welche in einergerade Anzahl von geraden Reihen angeordnet sind.

Ferner wird durch die Erfindung ein aus optischen Fasern aufgebauter Linien-Kreis-Umsetzer geschaffen, durch welchen ein fester Fremdstoff, der in eigentümlichen Bewegungen bewegt wird, besser nachgewiesen werden kann und bei welchem die linienförmigen Enden des Umsetzers als zwei oder mehr Reihen ausgebildet sind, welche auf unterschiedliche Niveaulinien (Abtastebenen) gesetzt sind, so daß das Bild eines Fremdstoffes in unterschiedlichen Abständen von der Bildlinse erhalten werden kann.

Zusammenfassend schafft die Erfindung im wesentlichen ein Verfahren und eineVorrichtung zum Nachweisen eines festen Fremdstoffes, welcher in einer transparenten Flüssigkeit vorhanden sein kann, indem ein verschlossener transparenter Behälter, welcher mit der transparenten Flüssigkeit gefüllt ist, in Drehung versetzt wird, um eine Drehbewegung der mit der Flüssigkeit vermischten und¹ihr schwebenden festen Fremdstoffe zu verursachen, Licht auf den Behälter projiziert wird und die Intensität des durch den Behälter hindurchtretenden Lichtes gemessen wird. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das lineare

609842/0676

Ende eines aus optisckn Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzers in Form zweier oder mehr gerader Reihen angeordnet ist, welche auf dieselbe Niveauebene oder unterschiedliche Niveauebenen gesetzt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, den in einer unregelmäßigen Bewegung in der transparenten Flüssigkeit sich bewegenden Fremdstoff genauer nachzuweisen.

Weitere Merkmale und Vorteile der ERfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles entnehmbar, welches aus der Zeichnung ersichtlich ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Anordnungsschema einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schrägansicht des einen Teils des aus Fig. 1 ersichtlichen, aus einem System optischer Fasern aufgebauten Abtasters, und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform, in welcher das lineare Ende des Lichtleitfaser-Umsetzers in Form zweier Reihen A und B ausgebildet ist, welche auf unterschiedliche Niveaulinien gesetzt sind.

In dem aus Fig. 1 ersichtlichen Anordnungsschema wird eine Lampe 1 eines Lichiprojektors zur Erzeugung paralleler Lichtstrahlen eingeschaltet, die durch eine vor ihr angeordnete Kondensorlinse gesammelt werden. Die parallelen Lichtstrahlen werden auf eine zu untersuchende Ampulle 12 projiziert, welche auf einem Drehtisch 3 festgelegt ist. Der Drehtisch 3 wird mit einer hohen Geschwindigkeit in Drehung versetzt und dann plötzlich abge-

609842/0676

stoppt, so daß in der auf dem Drehtisch befestigten Ampulle vorhandene Fremdstoffe zusammen mit der Flüssigkeit in der Ampulle in Drehung versetzt werden. Die projezierten Bilder der Fremdstoffe werden auf die geraden Enden 5 und 5' der Lichtleitfaseranordnung 6 eines Abtasters 11 über die Abbildungslinse 4 gebracht. Die erfaßten Fremdstoffe unterbrechen die direkten Lichtstrahlen von der Lampe 1 zu den Lxchtaufnahmeflachen-der optischen Fasern. Somit wird eine Verdunkelung, welche durch die Abschirmung des projizierten Lichtes erzeugt wird, auf das kreisförmige Ende 7 durch die optischen Fasern 6 übertragen. Ein solcher Verdunkelungszustand an dem kreisförmigen Ende 7 wird genau von einem rotierenden Abtastkopf 8 aufgenommen, auf die Lichtaufnahmefläche eines fotoelektrischen Elementes 9 übertragen und dort in elektrische Impulssignale umgesetzt. In einem Verstärker 10 werden die Signale verstärkt. Somit wird das Vorhandensein fester Fremdstoffe in das Vorliegen elektrischer Impulssignale umgesetzt, und durch Verwendung dieser Signale kann die Auswahl der Ampullen auf der Basis von festen Verunreinigungen getroffen werden.

In dem Abtaster sind eine Mehrzahl von sehr feinen Lichtaufnahmeflächen in geraden Linien angeordnet. Diese Lichtaufnahmeflächen haben eine Fläche, die wenigstens der Größe des Bildes eines Fremdkörpers entspricht, welcher als untere Grenze festgelegt ist, die von einem Bündel der optischen Fasern des aus Lichtleitfasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzers aufgefangen werden kann. Dieses Bündel von optischen Fasern verläuft entlang einer geraden gestreckten Reihe, welche so aufgebaut ist, daß diese feinen Lichtaufnahmeflächen eine nach der anderen abtasten. Der aus dem optischen Fasersystem aufgebaute Abtaster wird unter Bezug auf die vergrößerte Schrägansicht in Fig. 2 beschrieben.

609842/0676 -6-

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Abtasters, welcher mit einem aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzer ausgerüstet ist, der in dem Abtaster verwendbar ist und in welchem seine Lichtaufnahmeteile in zwei geraden Reihen angeordnet sind. Dieser das optische Fasersystem enthaltende Abtaster ist zusammengesetzt aus einer Anzahl von optischen Fasern 6, welche beispielsweise einen Durchmesser von 100 μ haben, einem Dreh-Abtastkopf 8 und einem fotoelektrischen Element 9, wobei diese Vielzahl optischer Fasern an dem einen Ende der Faseranordnung in zwei geraden Reihen, d.i. die Linearenden 5 und 5', und an dem anderen Ende im Kreis angeordnet sind, so daß ein kreisförmiges Ende 7 gebildet ist (eine Linien-Kreis-Umsetzstruktur). Das eine Ende des umlaufenden, aus einem Lichtleitstab gebildeten Abtastkopfes 8 dreht sich entlang des kreisförmigen Endes 7 und tastet dort ab. Das andere Ende dieses Abtastkopfes 8 ist optisch an die Lichtaufnahmefläche des fotoelektrischen Elementes 9 angeschlossen. Durch eine Ampulle, welche aus einer Hochgeschwindigkeits.drehung plötzlich abgestoppt wurde, wird Licht aus einer Lichtquelle auf die Lichtaufnahmeflächen der sehr feinen Querschnitt aufweisenden Linearenden 5 und 5' aufgestrahlt und fällt mit konstanter Helligkeit auf die Lichtaufnahmeflächen auf. Wenn das abgebildete Bild eines Fremdstoffes, welcher in der Ampulle vorliegt, die linearen Enden 5 und 5' kreuzt, werden die Lichtaufnahmeflächen der optischen Fasern augenblicklich dunkel, da die direkten Lichtstrahlen aus der Lichtquelle von dem Fremdkörper abgeschirmt werden. Der Hell- oder Dunkelzustand der linearen Enden 5 und 5' wird auf das kreisförmige Ende 7 durch die optischen Fasern 6 genau übertragen und-'der umlaufende Abtastkopf 8 nimmt den Hell- oder Dunkelzustand jeder einzelnen der optischen Fasern am kreisförmigen Ende 7 während seiner Drehung auf. Dieser Zustand wird durch das fotoelektrische Element in elektrische Stromstärke umgewandelt. Aufbauend auf die-

609842/0676

sen elektrischen Signalen kann die Prüfung und Auswahl des Gegenstandes geeignet in bekannter Weise durchgeführt werden

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Abschirmung des Lichtes auf den Lichtaufnahmeflächen der- optischen Fasern aufgrund eines Fremdkörpers zur Messung verwendet und daher können Signale mit einem höheren Störabstand (S/N-Verhältnis) erhaltei^werden, selbst wenn ein Fremdkörper vorliegt, welcher eine geringe Brechkraft hat, wodurch eine hochgenaue Bestimmung erhalten werden kann. Da die Größe des projizierten Bildes, welche dem Durchmesser jeder einzelnen der optischen Fasern entspricht, die Größe des Bildes des kleinsten Festkörpers ist, der nachgewiesen werden kann, kann die feststellbare Kleinstabmessung eines Fremdkörpers frei durch Einstellung der Vergrößerung der Abbildungslinse geändert werden.

In Fig. 3 können die Reihen A und B unmittelbar benachbart zueinander angeordnet oder beispielsweise durch eine Befestigungseinrichtung od.dergl. voneinander getrennt sein.

Wenn gewünscht wird, eine feine Fremdsubstanz mit beispielsweise einer Kleinstabmessung von 10 μ nachzuweisen, sollte eine optische Faser verwendet werden, welche einen entsprechenden Durchmesser hat, d.i. 10 μ. jg geringer jedoch die Abmessung der optischen Faser ist, desto schwieriger ist die Herstellung der Abtastvorrichtung. Dann wird das Abtasten allgemein durch optisches Vergrößern des Bildes einer feinen Fremdsubstanz erhalten. In einem solchen Fall kann eine Verringerung der Tiefenschärfe aufgrund der optischen Vergrößerung nicht vermieden werden und daher ist es schwierig, den feinen sich unter Änderung seiner Lage bewegenden Fremdkörper nachzuweisen.

609842/0676

Im vorliegenden Fall ist es jedoch durch einen Niveauunterschied H, der nach Wunsch festgelegt werden kann, zwischen den Lichtaufnahmeflächen des Linearendes A und des Linearendes B möglich, ein Bild des Fremdkörpers an zwei Stellen zu erhalten, deren Abstand von der Abbildungslinse entsprechend unterschiedlich ist. Selbst wenn die Tiefenschärfe durch optische Vergrößerung geringer wird, ist es leichter, das Bild scharf einzustellen, da es möglich ist, die Scharfeinstellung an zwei oder mehr Punkten vorzunehmen.

Selbst wenn der Fremdstoff sich um die Radiuslänge des zu untersuchenden Behälters bewegt, kann ein optisches Bild des Fremdstoffes deutlich entweder an dem Ende A oder dem Ende B scharf eingestellt werden, d.i.der Einstellbereich für den Fremdstoff kann ausgedehnt werden. Somit bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine ausgezeichnete Wirkung für das genaue Nachweisen des Fremdstoffes, der sich in einer unregelmäßigen Bewegung bewegt.

Ensprechend den vorangehenden Angaben besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß die Lichtaufnahmeteile einer optischen Faseranordnung in einem aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzer an dem einen Ende in Gestalt zweier oder mehr gerader Linien oder Zeilen an dem Linearende des Umsetzers gebildet sind, so daß eine große Anzahl von optischen Fasern 6 verwendet werden kann und daher die Anzahl der Zeitpunkte, in denen das auf den optischen Fasern erhaltene Licht aufgenommen wird, in jeder 'drehung des rotierenden Abtastkopfes vergrößert ist, und zwar in Abhängigkeit von der Anzahl der vermehrten optischen Fasern. Es kann erfindungsgemäß erwartet werden, daß im wesentlichen derselbe Effekt erhalten wird, wie derjenige, der erzielt wird, wenn die Drehzahl des umlaufenden

609842/0676

Abtastgliedes stärker vergrößert wird, verglichen mit einem konventionellen Abtaster, bei welchem die Enden der optischen Fasern als einliniges Linearende ausgebildet sind. Zusätzlich sind gemäß Erfindung zwei oder mehr Mehrfachzeilen als Linearenden gebildet, so daß die Anzahl der Lichtaufnahmepositionen für den Gegenstand vergrößert ist, um viele Möglichkeiten zu erhalten, das Bild eines Fremdstoffes in Übereinstimmung mit der vergrößerten Anzahl der Positionen zu erhalten. Außerdem unterliegt die Messung nicht dem Einfluß der Helligkeitsstreuung, welche durch die Position des Objektes verursacht wird. Wenn beispielsweise ein Helligkextsunterschxed zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Objektes besteht, äußert sich in einem konventionellen Abtaster mit einem Einzel-Linearende der Helligkextsunterschxed zwischen dem oberen und den unteren Teil des Objektes unmittelbar in einer Änderung der elektrischen Signale, was zu Fehlern führen kann, weil dieser Helligkextsunterschxed irrtümlich auf das Vorhandensein von Fremdstoffen zurückgeführt werden kann. Dies folgt daraus, daß bei dem konventionellen Abtaster die optische Faser des untersten Endes und die optische Faser des obersten Endes des Linearendes 5 oder 5' an dem Kreisende 7 einander benachbart sind. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein solcher Einfluß der Helligkeitsstreuung hingegen vermieden, da das eine Ende des aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzers als zwei oder mehr Reihen oder Zeilen ausgebildet ist und daher beispielsweise bei Vorhandensein von zwei Zeilen an dem Linearende die Struktur des aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzers so ausgebildet werden kann, daß eine optische Faser an dem obersten Ende in der ersten Zeile des Linearendes und die optische Faser des obersten Endes in der zweiten Zeile sowie die am untersten Ende in der zweiten Zeile und dem untersten Ende in der ersten Zeile angeordneten Fasern an dem Kreisende entsprechend einander benachbart sind'.

609842/0676

-10-

Wie oben beschrieben, werden die erstrebten Wirkungen dadurch erreicht, daß das Linearende des aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzers in die Gestalt einer geraden Anzahl von Zeilen gebracht wird.

-Patentansprüche-

609842/0676

-11-

Claims

Patentansprüche

/ 1.)Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins eines festen —Fremdstoffes, welcher in einer Flüssigkeit vorliegen kann, indem ein verschlossener transparenter Behälter, der mit einer transparenten Flüssigkeit gefüllt ist, zur Erzeugung einer Rotationsbewegung des Stoffes in der Flüssigkeit in Drehung versetzt wird, Licht von einer Lichtquelle durch die Flüssigkeit in dem Behälter projiziert wird und dann die Intensität des durch den Behälter hindurchtretenden mittels des Fremdstoffes abschirmbaren Lichtstrahles gemessen wird,dadurch gekennzeichnet, daß ein aus optischen Fasern aufgebauter Linien-Kreis-Umsetzer an seinem Linearende in Gestalt zweier oder mehr gerader Zeilen ausgebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Linearende des aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzers in die Gestalt einer geraden Anzahl von geraden Zeilen gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen auf entsprechend unterschiedliche Niveaulinien gesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen auf dieselbe Niveauhöhe gesetzt werden.
5. Vorrichtung zum Nachweisen der Menge von festen Fremdsubstanzen, die·einer transparenten Flüssigkeit vorliegen können, welche in einen transparenten Behälter gefüllt ist, entsprechend dem von den Fremdstoffen verursachten .

609842/0676

-12-

Abschirmgrad von Lichtstrahlen, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch insbesondere die Kombination eines rotierenden Drehtisches (3), auf welchem ein mit einer zu prüfenden Flüssigkeit gefüllter transparenter Behälter festlegbar und mit dem Drehtisch drehbar ist, einer Lichtquelle (1) zum Projizieren von Licht durch eine Kondensorlinse (2) auf den Behälter, einer Abbildungslinse (4) für den durch den Behälter hindurchtretenden Lichtstrahl, eines Abtasters (11), der aus einem rotierenden Abtastkopf und einem aus optischen Fasern aufgebauten Linien-Kreis-Umsetzer besteht, dessen Linearende als zwei oder mehr gerade Zeilen ausgebildet ist, eines fotoelektrischen Elementes und eines Verstärkers.

609842/0676