DK150995B - Fremgangsmaade og apparat til paavisning af faste partikler i en transparent vaeske - Google Patents

Description

150995

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art.

Til måling og påvisning af faste stoffer i flydende blandinger, f.eks. i medicinske væsker, flydende næringsmidler, flydende kemikalier, kemiske reagenser og lignende væsker, som er indeholdt i ampuller, flasker eller andre beholdere, er det kendt foruden ved makroskopisk inspektion at anvende forskellige inspektionsmetoder og apparater, hvorved der benyttes et fotoelektrisk element.

Ved disse kendte metoder til automatisk påvisning sendes lys gennem 2 150995 væsken i beholderen, f.eks. en ampul, og de spredte lysstråler, som reflekteres af de faste stoffer i væsken, opfanges af et fotoelektrisk element. Hvis der ikke findes faste stoffer i væsken, vil det fotoelektriske element kun modtage det spredte lys, der reflekteres fra væsken alene i beholderen, såsom ampullen, medens hvis der er faste stoffer tilstede, vil elementet modtage de spredte lysstråler, der reflekteres både fra væsken og de faste stoffer, således at det fotoelektriske element modtager en forøget lysmængde. Det er derfor muligt at bestemme mængden af faste stoffer i væsken fotoelektrisk ved sammenlignende målinger af de modtagne lysmængder.

Intensiteten eller mængden af det spredte lys, der reflekteres fra de faste stoffer i væsken, er dog ikke blot proportional med den reflekterende overflade af de nævnte stoffer, men påvirkes også i høj grad af partiklernes form og deres reflekterende evne. Således vil et sortfarvet stof f.eks. generelt reflektere en mindre mængde lys end et hvidt stof. I overensstemmelse hermed vil man ikke kunne slutte, at et hvidt stof og et sort stof findes i samme mængder, selv om de ved separate målinger giver samme mængde reflekteret lys, idet det sorte stof må have en tilsvarende større overflade end det hvide stof. De nævnte måleapparater må derfor justeres i overensstemmelse med stoffets art og refleksionskoefficient og benyttes fortrinsvis til påvisning af stoffer i en mængde eller størrelse, der overstiger en vis forudvalgt standardværdi. Hvis indstillingen af standardværdien sker på basis af refleksionsevnen, der ikke altid er proportional med partiklernes størrelse, vil målinger kunne give forkerte værdier.

Det har nu ifølge den foreliggende opfindelse vist sig, at nøjagtigheden af målingerne kan forbedres betydeligt, når man ved en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art både måler spredt og transmitteret lys med fotometriske måleanordninger, og når den måleanordning, der måler det transmitterede lys, omfatter et stort antal optiske elementer, der er anbragt på en ret linie, og som hver har et meget lille lysmodtagende areal.

Denne fremgangsmåde er baseret på den kendsgerning, at hvis 3 150995 hver af de mange optiske elementer har samme lysmodtagende areal som det projekterede billede af den mindste af partiklerne, der skal måles, vil de lysmodtagende arealer dækkes fuldstændigt af partiklerne. Der opnås således en meget stor forskel i mængden af det modtagne lys på de lysmodtagende arealer, i afhængighed af om der i væsken på det pågældende sted findes sådanne partikler.

Opfindelsen angår også et apparat som angivet i krav 2's indledning til at udøve fremgangsmåden ifølge krav 1. Dette apparat er ejendommeligt ved det i krav 2's kendetegnende del angivne.

Opfindelsen skal i det efterfølgende forklares nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 viser et diagram over et apparat, der er udformet i overensstemmelse med den første udførelsesform af opfindelsen, fig. 2 i forstørret målestok viser en skannerenhed, bestående af et i og for sig kendt optisk fibersystem, der kan anvendes som skanner-enhed i apparatet i fig. 1, fig. 3 er en arrangementsplan over de væsentlige komponenter, der benyttes ved en foretrukken udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, fig. 4 viser en mekanisme til fastholdelse af en ampul, der er fyldt med væske, som skal undersøges, og fig. 5 er et systemdiagram, som viser den kendte reflekterende mekanisme for.det projekterede lys, som kan indgå som del af arrangementsplanet ifølge fig. 3, ifølge en særlig udførelsesform for opfindelsen.

I det efterfølgende skal opfindelsen beskrives nærmere i forbindelse med måling af væske i en ampul, såsom flydende medicin.

4 150995

Ifølge den første udførelsesform for opfindelsen føres parallelle lysstråler, således som det skal forklares nærmere i det efterfølgende i forbindelse med fig. 1 og 2, gennem en ampul under anvendelse af en lyskilde gennem en linse, medens ampullen fastholdes til en roterbar holder eller blok, som bringer ampullen til at rotere med høj hastighed og derefter pludselig stopper. Bagved den nævnte ampul er anbragt en samlelinse, hvorved der dannes et projekteret billede af ampullen i et plan bagved den nævnte linse. De lysopfangende overflader af en fotoelektrisk konverter, der er udstyret med en skanner-enhed, er anbragt i det nævnte plan. Hvis der findes faste partikler i den i ampullen indeholdte væske, vil disse partikler skygge for det lys, som projekteres på de lysopfangende flader fra lyskilden, således at lysmængden, der modtages af disse flader, nedsættes betydeligt. Dette resulterer i et elektrisk signal ved hjælp af et skannende fotoelektrisk konverterelement. Hvorvidt ampullen indeholder faste stoffer i væsken kan således bestemmes ved tilstedeværelsen eller fraværelsen af det nævnte signal.

Ifølge en foretrukken skanner-enhed arrangeres på en lodret lige linie et antal små lysopfangende overflader, der hver har et areal svarende til den mindste partikelstørrelse af det stof, som skal måles. Sådanne lysopfangende flader kan f.eks. dannes ved hjælp af et bundt af optiske fibre, som anvendes af en skanner af fibertypen, vist i fig. 2, eller ved hjælp af en række skannende fotodioder, og denne mekanisme arrangeres på en sådan måde, at disse små lysopfangende flader dannes i rækkefølge en efter en.

Dette kan f.eks. ske ved hjælp af en roterende skanner, hvorved der anvendes optiske fibre, som er omtalt i forbindelse med fig.

2, hvor en sådan skanner ©r vist ved en forstørret perspektivisk afbildning. Denne optiske skanner'-enhed består af et antal optiske fibre 6, som hver kan have en diameter på f.eks. 100 /U, et roten-rende skannende element 8, et fotoelektrisk element 9 og en forstærker 10. De nævnte optiske fibre arrangeres på en sådan måde, at den ene ende arrangeres på en lige lodret linie til dannelse 5 150995 af en retlinet ende 5’, medens de andre ender er arrangeret cirkulært til dannelse af en cirkelformet ende 7 (lige linie-cirkel-konvertersystem). Det roterende skannende element 8 af optiske fibre er således afpasset, at den ene ende roterer og skanner langs nævnte cirkulære ende 7 af det optiske fiberbundt 5» medens den anden ende af det skannende element 8 er optisk forbundet med de lysopfangende flader af det fotoelektriske element 9. Lysstrålerne fra en lyskilde 1 projekteres gennem en ampul (som netop er stoppet efter rotation med høj hastighed) på de lysoptagende flader med små tværsnit langs den retliniede arrangerede ende 5* af de optiske fibre 6, og disse lysoptagende overflader er derfor oplyst med en vis lysstyrke. Hvis der imidlertid findes en partikel i ampullen, vil det projekterede billede af en sådan partikel (som kontinuerligt roterer i suspenderet tilstand, selv efter at ampullen er pludseligt stoppet) momentant placere den nævnte retliniede ende 5’, således at det direkte lys fra lyski3 den til de nævnte lysopfangende overflader skygges i det tidsrum, hvor partiklen passerer til dækning af de nævnte overflader. En sådan oplyst eller skygget tilstand af den lineære ende 5’ overføres kontinuerligt til den cirkulære ende 7 gennem de optiske fibre 6, idet det roterende skannende element 8 måler lys eller skygge af hver enkelt af de optiske fibre ved den cirkulære ende 7, og den målte tilstand omdannes umiddelbart til en kraftig eller svag strøm af det fotoelektriske element og forstærkeren 10, og målingen og udvælgelsen af prøvestykkerne gennemføres på i og for sig kendt måde til omdannelse af sådanne elektriske signaler.

Ved den ovenfor beskrevne udførelsesform for opfindelsen anvendes formørkelsen af lyset af de faste partikler på de lysoptagende overflader af de optiske fibre til målinger, således at selv om stofferne'har en lav refleksionsevne, kan der opnås et signal med høj S-N-forhold, hvorved der sikres en høj grad af nøjagtighed af lysmålingen. Da det projekterede billede med samme partikeldiameter som en enkelt optisk fiber er lig med den minimale størrelse af den målte partikel, er der muligt om ønsket at indstille den mindste partikelstørrelse, som skal måles ved indstilling af 6 150995 samlelinsens forstørrelse. Som ovenfor beskrevet vil, hvis en ampul roteres med høj hastighed og pludselig stoppes, væskeindholdet i ampullen fortsætte med at snurre rundt på grund af inertien, selv efter at ampullen er ophørt med at rotere, og derfor vil eventuelt tilstedeværende partikler i væsken også fortsætte med at rotere sammen med væsken. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen rammer lysstrålerne de faste partikler i denne tilstand.

En typisk udførelsesform for ovennævnte skal forklares nærmere under henvisning til fig. 1.

En belysningslampe 1 afgiver parallelle lysstråler gennem en kondensato rlinse 2, der er anbragt foran den nævnte lampe, og lysstrålerne føres gennem en ampul 3» der skal inspiceres, og som er fastholdt af en roterende blok eller holder 17 som vist i fig. 4. Den nævnte blok roteres først med høj hastighed og stoppes derefter pludseligt, hvorved de faste partikler i væsken i ampullen hvirvler rundt i denne sammen med væsken. Det projekterede billede af disse partikler dannes på den retliniede ende 5r af de optiske fibre & af skanner-enheden ved hjælp af en samlelinse 4, hvorved det direkte fra lampen 1 formørkes, d.v.s. forhindres at blive projekteres på de lysoptagende overflader af de optiske fibre. Den formørkede tilstand af det projekterede lys overføres til den cirkulære ende 7 gennem de optiske fibre o, og tilstanden af den cirkulære ende 7 optages i rækkefølge ved hjælp af et roterende skannende element 8 og overføres til de lysoptagende overflader af det fotoelektriske element 9 til omdannelse til en elektrisk impuls, som derefter forstærkes ved hjælp af en forstærker 10 til dannelse af et forstærket signal. På denne måde kan en eventuel tilstedeværelse af en fast partikel påvises og omdannes til et elektrisk impulssignal, således at det er muligt at påvise tilstedeværelsen af faste urenheder i ampullen og at udsortere ampullen i overensstemmelse med et sådant elektrisk signal.

Det ovennævnte optiske fibersystem kan erstattes med en anden i og for sig kendt skanner, såsom en fotodioderække.

En væsentlig fordel ved opfindelsen består deri, at observationen næsten ikke påvirkes af formen eller arten af partiklerne, således 7 150995 som det er forklaret ovenfor, og at det er muligt med høj nøj-, agtighed at bestemme partikler med en større størrelse end en forud fastlagt standard. En udførelsesform herfor skal forklares under henvisning til fig. 3, 4 og 5. Selv om der ved den i fig.

3 viste udførelsesform for apparatet måles reflekteret lys i et første trin og transmitteret lys i et andet trin, er det også muligt at benytte den omvendte rækkefølge af disse to trin og/el-ler at opfange både det transmitterede og reflekterede lys uafhængigt med en enkelt mekanisme eller at anvende flere opfangnings-organer for reflekteret lys og/eller for transmitteret lys for grupper af analyser, der indføres i rækkefølge, således at der kan optages optiske målinger af flere analyser på en og samme tid. Alle disse modifikationer er omfattet af den foreliggende opfindelse.

Det apparat, der i fig. 3 er vist med en grundplan, består hovedsageligt af fire sektioner: (a) en sektion, hvor ampuller (prøveobjekterne) føres successivt frem, (b) en sektion hvor undersøgelsesmekanismen for ampulindholdet med reflekteret lys er anbragt, (c) en sektion hvor mekanismen for undersøgelse af ampulindholdet med transmitteret lys er anbragt, og (d) en sektion hvor de undersøgte ampuller sorteres og opsamles.

Tilførselsektionen (a) for ampuller består af en ampulfødetragt 11, et nettransportbånd 12, en fødekanal 13, et fødestjernehjul 14 og et styr 15 for fødehjulet. Bunden af fødetragten 11 har en svag hældning mod centrum, der danner en konisk indføring, således at de fra tragten 11 indførte ampuller styres ind i en række gennem styrekanalen 13 som følge af ampullernes egen vægt og ved hjælp af nettransportbåndet 12 for enden af den konisk formede bunddel af tragten.

De således i række indførte ampuller optages af stjernehjulet 14 enkeltvis og føres ind i den roterende holder 17 for ampullen på en første karrusel 16, der intermitterende drejer en kvart omdrejning. (Således findes hele tiden fire stykker af roterende ampulholdere 17 på den nævnte karrusel, idet hvert stykke som vist i fig. 4 er indrettet til at fastholde en ampul i lodret tilstand, 8 150995 medens den roteres.)

Hver af de fire ampuller, der er anbragt lodret ved kanten af den første karrusel 16 anbringes på midten af hver roterende ampul-holder ved hjælp af stjernehjulet og styret 15. Når karrusellen drejer, holdes hver ampul af et styr 18 og bevæges til det roterende organ A. Under denne bevægelse bliver en øvre hætte 19 (se fig« 4) sænket ned til fastholdelse af ampullen ved hjælp fjederkraft, således at ampullen ikke kan løsnes fra holderen 17. Den op- og nedadgående bevægelse af den nævnte øvre hætte 19 udføres ved hjælp af en cylindrisk kam 20, som er sikret ved hjælp af en fast aksel 21, anbragt ved midten af karrusellen. Den til den roterende sektion A indførte ampul roterer med høj hastighed sammen med holderen 17 og stoppes derefter under påvirkning af en motor 22, en bremse 23, og en kobling 24. Under drejning af karrusellen bevæges ampullen derefter til undersøgelsessektionen B, hvor ampulindholdet undersøges med reflekteret lys.

Ved denne undersøgelsessektion B, vist i fig. 5, sendes en spalteformet lysstrøm, dannet af en lyskilde 25 og en linse 26 mod siden af ampullen 3, og det spredte reflekterede lys fra de op-hvirvlede partikler i den centrale del af ampullen, efter at denne har roteret med høj hastighed og pludselig er stoppet, opsamles ved hjælp af en samlelinse 27 og et fotoelektrisk element 28 (som kan være et fotoforstærkerrør), som er anbragt i en vis vinkel i forhold til det spalteformede lys, og det opsamlede reflekterede lys omdannes umiddelbart til et elektrisk signal. Dette elektriske signal skelner de gode ampuller fra de dårlige i overensstemmelse med et forud indstillet impuls-niveau, og de kasserede signaler, hvis sådanne findes, registreres i et hukommelseselement.

Den ampul, der er undersøgt på denne måde i undersøgelsessektionen B flyttes til udladningssektionen C ved den første karrusel 16. Under denne bevægelse hæves den øvre hætte 19. Når ampullen når frem til udladningssektionen C, bevæges den opad ved hjælp af en stang, som går op gennem et hul i midten af understøttelsesblokken 17. Ampullen fanges derefter og fastholdes af et styr 30 og flyttes bort fra den første karrusel 16 under intermitterende drejning af et overførende stjemehjul 31 (som drejer 1/3 omdrejning af stangen), hvorved ampullen føres til en anden karrusel 32 9 150995 hvor indholdet undersøges med transmitteret lys. Ampullen overføres således ved hjælp af stjernehjulet 31 til den anden karrusel 32 på samme måde, som den blev leveret til den første karrusel 16, og også her underkastes ampullen en roterende bevægelse med høj hastighed og styres til undersøgelsessektionen E af den anden karrusel 32, hvor ampullen undersøges med transmitteret lys.

I denne undersøgelsessektion E bliver de parallelle lysstråler, som er dannet ved hjælp af en lyskilde 1 og en linse 2, som vist i fig. 1, projekteret gennem hver ampul, således at det projekterede billede dannes på et plan bagved en samlelinse 4, anbragt bag ampullen, hvilket plan er en samling af optiske fibre 5 med en skanner'-del ved den anden ende. Det projekterede billede, som dækkes af eventuel tilstedeværende faste partikler, der er hvir-let op i den midterste del af ampullen, scannes ved hjælp af en skanner- 8 af optiske fibre og omdannes til et elektrisk signal ved hjælp af et fotoelektrisk element 9 og en forstærker 10 og behandles yderligere ved hjælp af en elektronisk mekanisme, hvorved de "gode" og '’dårlige” ampuller skelnes i overensstemmelse med et forud fastlagt impuls-niveau, idet de forkastede signaler opsamles i et hukommelseselement. Efter at undersøgelsen i sektion E er udført, flyttes ampullen derefter til aftagningssektionen F på den anden karrusel 32. Ved denne aftagningssektion F fjernes ampullen ved hjælp af et stjeraehjul 33 og et styr 34 på samme måde som ved aftagningssektionen C af den første karrusel 16. Stjernehjulet 33 er udstyret med organer 35 til adskillelse af gode ampuller og dårlige (ikke-overensstemmende) ampuller. Dette sker ved, at signalerne fra frasorterede ampuller, som er opsamlet i undersøgelsessektionen B og/eller i undersøgelsessektionen E udvælges som ikke-overensstemmende ampuller, medens de tilfredsstillende ampuller fraskilles ved hjælp af en lukker, der styres af en roterende magnetspole.

De således fraskilte gode ampuller styres i rækkefølge ind i en tragt 36, og de dårlige ampuller til en tragt 37 til yderligere forarbejdning.

De hidtil kendte automatiske væskeinspektionsmetoder nødvendiggør som bekendt gentagne undersøgelser for at forøge nøjagtigheden og pålideligheden af inspektionen. Uanset hvor mange gange sådanne 10 150995 inspektionsmetoder gentages er det dog umuligt at tage hensyn til de særlige egenskaber, som afhænger af partiklernes art og form.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, især ved ovennævnte særlige udførelsesform, hvorved man måler både det reflekterede lys og det transmitterede lys, er det derimod muligt at overvinde de ovennævnte vanskeligheder. Sorteringen af tilfredsstillende og kassable prøver kan derfor ske med en så høj grad af sikkerhed som ikke er muligt på kendt måde.

Claims (4)

150995 Patentkrav :

1. Fremgangsmåde til påvisning af faste partikler i en transparent væske i en lukket transparent beholder ved måling af intensitetsændringen af lys, der passerer gennem væsken, og hvor den lukkede beholder bringes til at rotere, hvorpå rotationen pludselig afbrydes, således at de faste partikler hvirvles rundt sammen med den endnu roterende væske, og hvor der projiceres lys gennem væsken, kendetegnet ved, at både spredt og transmitteret lys måles med fotometriske måleanordninger, og at den måleanordning, der måler det transmitterede lys, omfatter et stort antal optiske elementer, der er anbragt på en ret linie, og som hver har et meget lille lysmodtagende areal.

2. Apparat til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det omfatter en holder (17) for en lukket transparent beholder (3), hvilken holder er indrettet til at kunne rotere sammen med beholderen og pludselig at afbryde rotationen, mindst en kondensatorlinse med tilhørende lyskilde til at projicere lys ind gennem beholderen, fotometriske måleanordninger til spredt og til transmitteret lys, og at måleanordningen for transmitteret lys omfatter et stort antal optiske elementer, der er anbragt på en ret linie, og som hver har et meget lille lysmodtagende areal.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at de optiske elementer består af optiske fibre.

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at de optiske fibre er anbragt på i en ret linie langs beholderen (5) i den ene ende og anbragt cirkulært i den anden ende, så at der dannes en linie-cirkel-konverter.