EP2387703A2 - Method and device for determining the position of a boundary - Google Patents

Method and device for determining the position of a boundary

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Publication number
EP2387703A2
EP2387703A2 EP09797026A EP09797026A EP2387703A2 EP 2387703 A2 EP2387703 A2 EP 2387703A2 EP 09797026 A EP09797026 A EP 09797026A EP 09797026 A EP09797026 A EP 09797026A EP 2387703 A2 EP2387703 A2 EP 2387703A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wavelength
sample tube
vertical
light pulses
light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09797026A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Heise
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PVT Probenverteiltechnik GmbH
Original Assignee
PVT Probenverteiltechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PVT Probenverteiltechnik GmbH filed Critical PVT Probenverteiltechnik GmbH
Publication of EP2387703A2 publication Critical patent/EP2387703A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G—PHYSICS
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    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G01F23/2921—Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/04—Investigating sedimentation of particle suspensions
    • G01N15/042—Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N15/042—Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates
    • G01N2015/045—Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates by optical analysis

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the position of at least one interface between components in a sample tube.
  • Sample tubes are used for example in medical preanalytics.
  • the contents of the sample tube are typically composed of one or more components or phases stacked vertically in order of density, for example, in the case of a centrifuged blood sample of an uppermost first component in the form of air or gas, a second component or phase in the form of blood serum, a third component or phase in the form of a synthetic separating gel and a fourth lowest component or phase in the form of the solid constituents of the blood, the so-called blood cake.
  • the contents or components of a sample tube are usually used for several medical analyzes. Therefore, the contents of the sample tube are often distributed over several secondary tubes.
  • the level of the component (s) or the vertical position of interfaces between the components must be determined as accurately as possible to prevent air from being sucked from the sample tube when removing the component (s), if a suction position is selected too high or that separating gel clogs a suction tube if the suction tube is lowered too deep into the sample tube during aspiration.
  • phase transitions or interfaces between phases or components of the sample tube contents are determined by means of a scanning absorption or transmission measurement method. Such methods are based on different absorption coefficients of the corresponding phases or components.
  • interfaces between different components within a sample tube are determined by irradiating the sample tube with light of a first wavelength and light of a second wavelength.
  • the intensity of the light emerging from the sample tube is detected with the aid of two wavelength-specific receivers, wherein the received intensity components of the first wavelength and the second wavelength are evaluated separately for the interface determination.
  • the invention is based on the technical object of providing a method and a device for determining at least one vertical position of at least one horizontally extending interface between a first component and at least one second component, which are present in a sample tube in separate layers, to provide that allow a reliable and cost-feasible interface determination.
  • the invention achieves this object by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 10.
  • the method according to the invention serves to determine at least one vertical position of at least one horizontally extending interface between a first component and at least one second component, which are present in a sample tube in separate layers.
  • the interface (s) may, for example, be an interface between liquid components, an interface between liquid components and sediment-containing components, and / or an interface between liquid components and air.
  • the method comprises the steps of: a) irradiating the sample tube with light pulses of a first wavelength perpendicular to the vertical axis of the sample tube at a vertical exposure position; b) irradiating the sample tube with light pulses of a second wavelength different from the first wavelength perpendicular to the vertical one Axis of the sample tube at the vertical irradiation position, wherein the sample tube is irradiated alternately with one of the light pulses of the first wavelength and one of the light pulses of the second wavelength, ie, the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength are interleaved within an irradiation time interval c) measuring the intensity of emerging from the sample tube D) calculating an irradiation position value in dependence on the measured intensities of the light pulses of the first and the second wavelength, the irradiation position value being an irradiation position-dependent arithmetic value which is a function of the measured intensities of the first and second wavelength
  • a respective exposure position value is calculated by forming a quotient of the measured intensity of the light pulses of the first wavelength and the measured intensity of the light pulses of the second wavelength, and the quotient formed is used to determine the vertical position of the interface compared to a threshold.
  • the light pulses of the first and the second wavelength are generated with identical intensities.
  • the quotient or a reciprocal of the quotient can be used as the arithmetic variable.
  • the quotient is comparatively independent of a layer thickness of a sample tube material, usually transparent plastic, and a number of labels or labels adhered to the sample tube.
  • the quotient for different vertical positions along the vertical axis is calculated and the vertical position of the interface is assigned to the vertical position at which the quotient first exceeds or falls below the threshold value.
  • the first and the second wavelength are selected such that the second wavelength is absorbed more strongly by the second component than the first wavelength.
  • the first wavelength lies in a range from 400 nm to 1200 nm and / or the second wavelength in a range from 1300 to 1700 nm.
  • the first, the second and a third component are vertically stacked in the sample tube to form two horizontal interfaces in the named order, wherein the calculated irradiation position values along the vertical axis are further evaluated to determine the vertical positions of the two interfaces ,
  • the first component is air and the second component is blood serum.
  • the third component is a synthetic separating gel.
  • the invention is also capable of determining vertical interface positions of other components that may be included in the sample tube. For example, if the sample tube contains only urine, the vertical position of the air-urine interface can be determined.
  • the sample tube may further include, for example, only non-centrifuged blood, in which case the vertical position of the air-blood interface may be determined by the invention.
  • the sample tube is irradiated with the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength such that the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength follow a substantially identical light path through the sample tube.
  • the device according to the invention is used to determine at least one vertical position of at least one horizontally extending interface between a first component and at least one second component, which are present in a sample tube in separate layers, wherein the device is designed in particular for carrying out the method according to the invention.
  • the apparatus comprises a first light source which generates a plurality of light pulses of a first wavelength perpendicular to a vertical axis of the sample tube at a vertical irradiation position, a second light source comprising a plurality of light pulses of a second wavelength different from the first wavelength, vertical to the vertical axis of the sample tube at the vertical irradiation position, a light source driving unit configured to drive the first and second light sources to alternately connect the sample tube to one of the plurality of first wavelength light pulses and one of the plurality of light pulses irradiate second wavelength, a single light receiver for measuring the intensity of emerging from the sample tube light pulses of the first wavelength and the second wavelength at the vertical irradiation position, a computing unit, with coupled to the light receiver and adapted to calculate an irradiation position value in dependence on the measured intensities of the light pulses of the first and second wavelengths, a sample tube handling unit, for example in the form of an X, Y and Z movable grip
  • the first light source emits light in a wavelength range of 400 nm to 1200 nm and / or the second light source emits light in a wavelength range of 1300 to 1700 nm.
  • the light sources may be, for example, LEDs, laser diodes or lasers ,
  • the first light source and the second light source are aligned such that the sample tube is irradiated with the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength such that the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength substantially follow the identical light path through the sample tube.
  • Fig. 3 shows an inventive device for determining the interface position
  • FIG 4 is a graph of measured intensity averages of light pulses having the first wavelength and the second wavelength exiting the sample tube and FIG A quotient signal, which is formed from the measured intensity mean values of the first and the second wavelength, along a vertical axis of the sample tube.
  • Fig. 1 shows absorption spectra of typical materials in the light path when irradiating a sample tube.
  • the materials are water or blood serum (Spectrum A), plastic (Spectrum B), i. the commonly used sample tube material, and paper (Spectrum C), which usually consists of labels or labels, which are stuck to the sample tube for identification.
  • Blood serum whose absorption spectrum corresponds essentially to that of water due to its high water content, absorbs practically complete light from a wavelength of approximately 1300 nm, while it practically does not absorb the light below approximately 1200 nm.
  • the remaining materials in the light path absorb the entire wavelength range from 400 nm to 1600 nm more or less independently of the wavelength uniformly. The degree of absorption is practically only dependent on the layer thickness of the materials in the light path.
  • Fig. 2 shows a time course of an intensity I of a plurality of light pulses having a first wavelength of 940 nm and a plurality of light pulses having a second wavelength of 1550 nm, which is irradiated to a sample tube, and associated measured intensity profiles of light pulses, the exit a sample tube, under different conditions.
  • the partial diagrams a, b, e and f of FIG. 2 respectively show the transmitted light pulses of the different wavelengths.
  • the sample tube is rotated alternately with one of the plurality of first wavelength light pulses and one of the plurality of light pulses.
  • irradiated the second wavelength that is, the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength are interleaved within the illustrated irradiation time interval or generated in the time division multiplex and emitted.
  • the intensities of the transmitted pulses remain constant in the irradiation time interval, whereby the pulses of the first and the second wavelength can be generated with an identical or a different intensity.
  • the pulses of the first and the second wavelength have an identical intensity.
  • the incident intensities ie the intensities of the transmitted pulses of the first and the second wavelength
  • the incident intensities need not necessarily be known. It suffices to mathematically equalize the two incident intensities at the beginning of an interface determination, for example. Due to the formation of quotients, the unknown but identical intensities are shortened.
  • the partial diagrams c and d of FIG. 2 show the measured intensity profiles of light pulses emerging from a sample tube when a single label is in the light path.
  • Partial diagram c shows signals for an empty or air-filled sample tube and partial diagram d shows signals for a sample tube filled with water or blood serum.
  • the pulses at the second wavelength are almost completely absorbed by water or blood serum.
  • the partial diagrams g and h of FIG. 2 show the measured intensity profiles of light pulses emerging from the sample tube when there are two labels in the light path.
  • Partial diagram g shows signals for an empty or air-filled sample tube and sub-diagram h shows signals for a sample tube filled with water or blood serum.
  • a comparison of the diagrams c, d and g, h shows that the degree of absorption for the first wavelength is practically only of the Number of labels, ie the layer thickness of the materials in the light path, is dependent.
  • the measured intensity of the first wavelength can therefore be used for normalization or normalization, ie can form the denominator of the fraction in a quotient of the intensities of the pulses of the first and the second wavelength.
  • FIG. 3 shows a device according to the invention for vertical interface position determination.
  • the device is used to determine a vertical position P1 (see FIG. 4) of a first horizontally extending interface G1 between a first component in the form of air K1 and a second component in the form of blood serum K2 and for determining a vertical position P2 (see FIG. 4) of a second horizontally extending interface G2 between the second component K2 and a third component in the form of a separating gel K3, wherein the components K1 to K3 are present in a sample tube PR in separate layers.
  • the sample tube PR further contains as the lowest component or layer a so-called blood cake K4, wherein in principle the vertical position of the boundary layer G3 between the components K3 and K4 can be determined by the device but need not necessarily be determined.
  • the device comprises a first light source LQ1 in the form of one or more LEDs which, when appropriately controlled, generate a plurality of 940 nm first wavelength light pulses perpendicular to a vertical axis Z of the sample tube PR at a vertical exposure position and a second LQ2 second light source in shape one or more LEDs that, when appropriately driven, generate a plurality of 1550 nm second wavelength light pulses perpendicular to the vertical axis Z of the sample tube PR at the vertical exposure position.
  • Suitable light guiding and light bundling means may be provided for guiding, bundling and / or focusing the emitted or received light.
  • a light source drive unit AE is provided which is adapted to drive the first and the second light source LQ1 and LQ2 such that they irradiate the sample tube PR alternately with one of the plurality of light pulses of the first wavelength and one of the plurality of light pulses of the second wavelength, see for example Fig. 2, partial diagrams a, b, e and f.
  • a driver TR is looped in, which generates the required signal levels for driving the light sources LQ1 and LQ2 from the drive signals of the light source drive unit AE.
  • a single light receiver LE serves to measure the intensity of light pulses of the first wavelength and of the second wavelength exiting from the sample tube PR at the vertical irradiation position, wherein a InGAs sensor PE which can be operated from about 850 nm can be used as light receiver LE.
  • a InGAs sensor PE which can be operated from about 850 nm can be used as light receiver LE.
  • multiple transmit diodes may be used in the first light source LQ1 at 940 nm.
  • a parabolic mirror can be used.
  • the signals generated by the sensor PE they are amplified by means of a multi-stage amplifier AMP. In order to enable a fast gain adjustment, one of the output stages of the amplifier is selected as the amplified signal as a function of the available signal level, the signal of which is output by the multistage amplifier AMP for further processing in a computing unit RE.
  • the arithmetic unit RE is coupled to the light receiver LE or the active output of the measuring amplifier AMP and is adapted to an irradiation position value as a function of the measured To calculate intensities of the light pulses of the first and the second wavelength.
  • An exposure position value is calculated by forming a quotient of the average measured intensity of the light pulses of the first wavelength and the average measured intensity of the light pulses of the second wavelength.
  • a sample tube handling unit PH is designed to releasably receive the sample tube PR and to change the vertical exposure position by means of a relative movement between the sample tube PR and the first light source LQ1 and the second light source LQ2.
  • the light sources LQ1 and LQ2 are fixed and the sample tube handling unit PH vertically lowers the sample tube PR for interfacial positioning, thereby moving the sample tube PR in the Z direction past the light sources LQ1 and LQ2.
  • An evaluation unit in the form of a microprocessor ⁇ C is designed to evaluate the calculated irradiation position values along the vertical axis Z for determining the vertical positions P1 and P2 of the interfaces G1 and G2.
  • the drive unit AE and the computing unit RE are integrated.
  • the sample tube PR is lowered continuously or in steps slowly into the region of the light sources LQ1 and LQ2 and of the receiver LE. A continuous lowering is possible because the lowering speed is low compared with a speed of signal generation and signal evaluation.
  • the sample tube PR is irradiated with a plurality of light pulses of the first and second wavelengths interleaved with each other perpendicular to the axis Z at a vertical irradiation position.
  • the intensity of light pulses of the first and second wavelengths emerging from the sample tube PR is measured at the vertical irradiation position, whereupon an irradiation position value is calculated as a function of the measured intensities of the light pulses of the first and the second wavelength.
  • a radiation position value is calculated by forming a quotient of the measured average intensity of the light pulses of the first wavelength and the measured average intensity of the light pulses of the second wavelength.
  • the sample tube is further lowered, thereby changing the vertical exposure position until a desired vertical range has been passed.
  • the above steps are repeated, i. the irradiation position-dependent irradiation position value is formed as a quotient of the measured average intensity of the light pulses of the first wavelength and the measured average intensity of the light pulses of the second wavelength.
  • the irradiation position value or quotient is compared with a threshold value for each position recorded, in which case, the quotient exceeds the threshold value, a logical value "1" is assigned to a quotient threshold signal QS, and in the event that the quotient falls below the threshold value, a logical value "0" is assigned to the quota threshold value signal QS.
  • the quotient threshold signal QS consequently has a logic value 1 only for those vertical regions of the sample tube in which blood serum K2 is contained.
  • the evaluation and / or calculation of the quotient threshold value signal QS can, for example, be supplemented by filtering the measured values and plausibility checks.
  • the vertical positions P1 and P2 of the interfaces G1 and G2 can be detected reliably, whereby a distribution of the blood serum K2 of the sample tube PR to several secondary tubes is reliably possible, since there is no danger that air is sucked K1 when removing the blood serum from the sample tube if a suction position is set too high, or if the suction tube K3 lowers the suction tube too deep into the sample tube, the separation gel K3 clogs a suction tube.

Abstract

The invention relates to a device for determining at least one vertical position of at least one horizontally extending boundary (G1~G3) between a first component (K1) and at least one second component (K2~K4) present in a sample tube (PR) in layers separated from one another. To this end, the device exposes the sample tube in multiplex time to light impulses having a first and a second wavelength, measures intensities of light impulses of the first and second wavelength exiting the sample tube, and analyzes the measured intensities for determining the position of the boundaries.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Grenzfläche Method and device for determining the position of an interface
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position mindestens einer Grenzfläche zwischen Komponenten in einem Probenröhrchen.The invention relates to a method and a device for determining the position of at least one interface between components in a sample tube.
Probenröhrchen werden beispielsweise in der medizinischen Präanalytik verwendet. Der Inhalt des Probenröhrchens setzt sich typischerweise aus einer oder mehreren vertikal in der Reihenfolge ihrer Dichte geschichteten Komponenten oder Phasen zusammen, beispielsweise für den Fall einer zentrifugierten Blutprobe aus einer obersten ersten Komponente in Form von Luft oder Gas, einer zweiten Komponente bzw. Phase in Form von Blutserum, einer dritten Komponente bzw. Phase in Form eines synthetischen Trenngels und einer vierten untersten Komponente bzw. Phase in Form der festen Bestandteile des Blutes, dem so genannten Blutkuchen.Sample tubes are used for example in medical preanalytics. The contents of the sample tube are typically composed of one or more components or phases stacked vertically in order of density, for example, in the case of a centrifuged blood sample of an uppermost first component in the form of air or gas, a second component or phase in the form of blood serum, a third component or phase in the form of a synthetic separating gel and a fourth lowest component or phase in the form of the solid constituents of the blood, the so-called blood cake.
Mit dem Inhalt bzw. den Komponenten eines Probenröhrchens werden üblicherweise mehrere medizinische Analysen durchgeführt. Daher wird der Inhalt des Probenröhrchens häufig auf mehrere Sekundärröhrchen verteilt. Um eine solche Verteilung fehlerfrei durchführen zu können, muss der Füllstand der Komponente(n) bzw. die vertikale Position von Grenzflächen zwischen den Komponenten möglichst genau ermittelt werden, um zu verhindern, dass beim Entnehmen der Komponente(n) beispielsweise aus dem Probenröhrchen Luft angesaugt wird, wenn eine Absaugposition zu hoch gewählt wird, oder dass Trenngel ein Absaug- röhrchen verstopft, wenn das Absaugröhrchen beim Absaugen zu tief in das Probenröhrchen abgesenkt wird.The contents or components of a sample tube are usually used for several medical analyzes. Therefore, the contents of the sample tube are often distributed over several secondary tubes. In order to carry out such a distribution error-free, the level of the component (s) or the vertical position of interfaces between the components must be determined as accurately as possible to prevent air from being sucked from the sample tube when removing the component (s), if a suction position is selected too high or that separating gel clogs a suction tube if the suction tube is lowered too deep into the sample tube during aspiration.
Zur Füllstands- bzw. Grenzflächenermittlung sind unterschiedliche Verfahren bekannt. Bei den optischen Verfahren werden mittels eines scannenden Absorptions- oder Transmissionsmessverfahrens Phasenübergänge bzw. Grenzflächen zwischen Phasen oder Komponenten des Probenröhrcheninhaltes bestimmt. Derartige Verfahren basieren auf unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten der entsprechenden Phasen bzw. Komponenten.For level determination or interface determination different methods are known. In the optical methods, phase transitions or interfaces between phases or components of the sample tube contents are determined by means of a scanning absorption or transmission measurement method. Such methods are based on different absorption coefficients of the corresponding phases or components.
Ein derartiges Verfahren ist in der US 6,770,883 B2 offenbart. Mittels des beschriebenen Verfahrens werden Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Komponenten innerhalb eines Probenröhrchens bestimmt, indem das Probenröhrchen mit Licht einer ersten Wellenlänge und Licht einer zweiten Wellenlänge bestrahlt wird. Die Intensität des aus dem Probenröhrchen austretenden Lichts wird mit Hilfe von zwei wellenlängenspezifischen Empfängern detektiert, wobei zur Grenzflächenbestimmung die empfangenen Intensitätsanteile der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge getrennt voneinander ausgewertet werden.Such a method is disclosed in US 6,770,883 B2. By means of the described method, interfaces between different components within a sample tube are determined by irradiating the sample tube with light of a first wavelength and light of a second wavelength. The intensity of the light emerging from the sample tube is detected with the aid of two wavelength-specific receivers, wherein the received intensity components of the first wavelength and the second wavelength are evaluated separately for the interface determination.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer vertikalen Position mindestens einer horizontal verlaufenden Grenzfläche zwischen einer ersten Komponente und mindestens einer zweiten Komponente, die in einem Probenröhrchen in voneinander getrennten Schichten vorliegen, zur Verfügung zu stellen, die eine zuverlässige und kostengünstig realisierbare Grenzflächenbestimmung ermöglichen.The invention is based on the technical object of providing a method and a device for determining at least one vertical position of at least one horizontally extending interface between a first component and at least one second component, which are present in a sample tube in separate layers, to provide that allow a reliable and cost-feasible interface determination.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 10.The invention achieves this object by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 10.
Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of the other claims and are explained in more detail below. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Bestimmung mindestens einer vertikalen Position mindestens einer horizontal verlaufenden Grenzfläche zwischen einer ersten Komponente und mindestens einer zweiten Komponente, die in einem Probenröhrchen in voneinander getrennten Schichten vorliegen. Bei der bzw. den Grenzflächen kann es sich beispielsweise um eine Grenzfläche zwischen flüssigen Komponenten, eine Grenzfläche zwischen flüssigen Komponenten und sediment- haltigen Komponenten und/oder eine Grenzfläche zwischen flüssigen Komponenten und Luft handeln. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Bestrahlen des Probenröhrchens mit Lichtimpulsen einer ersten Wellenlänge, senkrecht zu der vertikalen Achse des Probenröhrchens an einer vertikalen Bestrahlungsposition, b) Bestrahlen des Probenröhrchens mit Lichtimpulsen einer sich von der ersten Wellenlänge unterscheidenden, zweiten Wellenlänge senkrecht zu der vertikalen Achse des Probenröhrchens an der vertikalen Bestrahlungsposition, wobei das Probenröhrchen abwechselnd mit einem der Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und einem der Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge bestrahlt wird, d.h. die Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und die Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge werden innerhalb eines Bestrahlungszeitintervalls ineinander bzw. miteinander verschachtelt bzw. im zeitmultiplex erzeugt, c) Messen der Intensität von aus dem Probenröhrchen austretenden Lichtimpulsen der ersten und der zweiten Wellenlänge an der vertikalen Bestrahlungsposition, d) Berechnen eines Bestrahlungspositionswerts in Abhängigkeit von den gemessenen Intensitäten der Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge, wobei der Bestrahlungspositions- wert ein bestrahlungspositionsabhängiger rechnerischer Wert ist, der eine Funktion der gemessenen Intensitäten der Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge ist, e) Verändern der vertikalen Bestrahlungsposition entlang der vertikalen Achse und Wiederholen der Schritte a) bis d), bis ein gewünschter vertikaler Bereich durchlaufen ist, und f) Auswerten der berechneten Bestrahlungspositionswerte entlang der vertikalen Achse zur Bestimmung der vertikalen Position der Grenzfläche.The method according to the invention serves to determine at least one vertical position of at least one horizontally extending interface between a first component and at least one second component, which are present in a sample tube in separate layers. The interface (s) may, for example, be an interface between liquid components, an interface between liquid components and sediment-containing components, and / or an interface between liquid components and air. The method comprises the steps of: a) irradiating the sample tube with light pulses of a first wavelength perpendicular to the vertical axis of the sample tube at a vertical exposure position; b) irradiating the sample tube with light pulses of a second wavelength different from the first wavelength perpendicular to the vertical one Axis of the sample tube at the vertical irradiation position, wherein the sample tube is irradiated alternately with one of the light pulses of the first wavelength and one of the light pulses of the second wavelength, ie, the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength are interleaved within an irradiation time interval c) measuring the intensity of emerging from the sample tube D) calculating an irradiation position value in dependence on the measured intensities of the light pulses of the first and the second wavelength, the irradiation position value being an irradiation position-dependent arithmetic value which is a function of the measured intensities of the first and second wavelengths Light pulses of the first and second wavelengths is, e) changing the vertical exposure position along the vertical axis and repeating steps a) to d) until a desired vertical range has passed, and f) evaluating the calculated irradiation position values along the vertical axis for determination the vertical position of the interface.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird ein jeweiliger Bestrahlungs- positionswert berechnet, indem ein Quotient aus der gemessenen Intensität der Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und der gemessenen Intensität der Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge gebildet wird, und der gebildete Quotient wird zur Bestimmung der vertikalen Position der Grenzfläche mit einem Schwellenwert verglichen. Bevorzugt werden die Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge mit identischen Intensitäten erzeugt. Ferner versteht sich, dass als Rechengröße der Quotient oder ein Kehrwert des Quotienten verwendet werden kann. Der Quotient ist vergleichsweise unabhängig von einer Schichtdicke eines Probenröhrchenmaterials, üblicherweise transparenter Kunststoff, und einer Anzahl von Labein oder Etiketten, die auf dem Probenröhrchen aufgeklebt sind. Bevorzugt wird der Quotient für unterschiedliche vertikale Positionen entlang der vertikalen Achse berechnet und die vertikale Position der Grenzfläche wird derjenigen vertikalen Position zugeordnet, an der der Quotient erstmalig den Schwellenwert überschreitet oder unterschreitet. In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die erste und die zweite Wellenlänge derart gewählt, dass die zweite Wellenlänge durch die zweite Komponente stärker absorbiert wird als die erste Wellenlänge.In a development of the method, a respective exposure position value is calculated by forming a quotient of the measured intensity of the light pulses of the first wavelength and the measured intensity of the light pulses of the second wavelength, and the quotient formed is used to determine the vertical position of the interface compared to a threshold. Preferably, the light pulses of the first and the second wavelength are generated with identical intensities. Furthermore, it is understood that the quotient or a reciprocal of the quotient can be used as the arithmetic variable. The quotient is comparatively independent of a layer thickness of a sample tube material, usually transparent plastic, and a number of labels or labels adhered to the sample tube. Preferably, the quotient for different vertical positions along the vertical axis is calculated and the vertical position of the interface is assigned to the vertical position at which the quotient first exceeds or falls below the threshold value. In a development of the method, the first and the second wavelength are selected such that the second wavelength is absorbed more strongly by the second component than the first wavelength.
In einer Weiterbildung des Verfahrens liegt die erste Wellenlänge in einem Bereich von 400 nm bis 1200 nm und/oder die zweite Wellenlänge in einem Bereich von 1300 bis 1700 nm.In a development of the method, the first wavelength lies in a range from 400 nm to 1200 nm and / or the second wavelength in a range from 1300 to 1700 nm.
In einer Weiterbildung des Verfahrens sind die erste, die zweite und eine dritte Komponente in dem Probenröhrchen unter Bildung von zwei horizontalen Grenzflächen in der genannten Reihenfolge vertikal geschichtet, wobei die berechneten Bestrahlungspositionswerte entlang der vertikalen Achse weiter zur Bestimmung der vertikalen Positionen der beiden Grenzflächen ausgewertet werden.In a further development of the method, the first, the second and a third component are vertically stacked in the sample tube to form two horizontal interfaces in the named order, wherein the calculated irradiation position values along the vertical axis are further evaluated to determine the vertical positions of the two interfaces ,
In einer Weiterbildung des Verfahrens sind die erste Komponente Luft und die zweite Komponente Blutserum. Bevorzugt ist die dritte Komponente ein synthetisches Trenngel. Es versteht sich, dass die Erfindung auch dazu geeignet ist, vertikale Grenzflächenpositionen anderer Komponenten zu bestimmen, die in dem Probenröhrchen enthalten sein können. Wenn das Probenröhrchen beispielsweise nur Urin enthält, kann die vertikale Position der Luft-Urin-Grenzfläche bestimmt werden. Das Probenröhrchen kann weiter beispielsweise ausschließlich nicht zentrifugiertes Blut enthalten, wobei für diesen Fall die vertikale Position der Luft-Blut-Grenzfläche mittels der Erfindung bestimmbar ist.In a development of the method, the first component is air and the second component is blood serum. Preferably, the third component is a synthetic separating gel. It should be understood that the invention is also capable of determining vertical interface positions of other components that may be included in the sample tube. For example, if the sample tube contains only urine, the vertical position of the air-urine interface can be determined. The sample tube may further include, for example, only non-centrifuged blood, in which case the vertical position of the air-blood interface may be determined by the invention.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Probenröhrchen mit den Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und den Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge derart bestrahlt, dass die Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und die Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge einem im wesentlichen identischen Lichtpfad durch das Probenröhrchen folgen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Bestimmung mindestens einer vertikalen Position mindestens einer horizontal verlaufenden Grenzfläche zwischen einer ersten Komponente und mindestens einer zweiten Komponente, die in einem Probenröhrchen in voneinander getrennten Schichten vorliegen, wobei die Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Vorrichtung umfasst eine erste Lichtquelle, die eine Mehrzahl von Lichtimpulsen einer ersten Wellenlänge, senkrecht zu einer vertikalen Achse des Probenröhrchens an einer vertikalen Bestrahlungsposition erzeugt, eine zweiten Lichtquelle, die eine Mehrzahl von Lichtimpulsen einer sich von der ersten Wellenlänge unterscheidenden, zweiten Wellenlänge, senkrecht zu der vertikalen Achse des Probenröhrchens an der vertikalen Bestrahlungsposition erzeugt, eine Lichtquellenansteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, die erste und die zweite Lichtquelle derart anzusteuern, dass diese das Probenröhrchen abwechselnd mit einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der zweiten Wellenlänge bestrahlen, einen einzelnen Lichtempfänger zum Messen der Intensität von aus dem Probenröhrchen austretenden Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge an der vertikalen Bestrahlungsposition, eine Recheneinheit, die mit dem Lichtempfänger gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, einen Bestrahlungspositionswert in Abhängigkeit von den gemessenen Intensitäten der Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge zu berechnen, eine Probenröhrchenhandhabungsein- heit, beispielsweise in Form eines in X-, Y- und Z-Richtung beweglichen Greifers, die bzw. der dazu ausgebildet ist, das Probenröhrchen lösbar aufzunehmen und die vertikale Bestrahlungsposition mittels einer Relativbewegung zwischen dem Probenröhrchen und der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle zu verändern, und eine Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, die berechneten Bestrahlungspositionswerte entlang der vertikalen Achse zur Bestimmung der mindestens einen vertikalen Position der mindestens einen Grenzfläche auszuwerten. In einer Weiterbildung der Vorrichtung emittiert die erste Lichtquelle Licht in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1200 nm und/oder die zweite Lichtquelle emittiert Licht in einem Wellenlängenbereich von 1300 bis 1700 nm. Bei den Lichtquellen kann es sich beispielsweise um LEDs, Laserdioden oder Laser handeln.In a development of the method, the sample tube is irradiated with the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength such that the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength follow a substantially identical light path through the sample tube. The device according to the invention is used to determine at least one vertical position of at least one horizontally extending interface between a first component and at least one second component, which are present in a sample tube in separate layers, wherein the device is designed in particular for carrying out the method according to the invention. The apparatus comprises a first light source which generates a plurality of light pulses of a first wavelength perpendicular to a vertical axis of the sample tube at a vertical irradiation position, a second light source comprising a plurality of light pulses of a second wavelength different from the first wavelength, vertical to the vertical axis of the sample tube at the vertical irradiation position, a light source driving unit configured to drive the first and second light sources to alternately connect the sample tube to one of the plurality of first wavelength light pulses and one of the plurality of light pulses irradiate second wavelength, a single light receiver for measuring the intensity of emerging from the sample tube light pulses of the first wavelength and the second wavelength at the vertical irradiation position, a computing unit, with coupled to the light receiver and adapted to calculate an irradiation position value in dependence on the measured intensities of the light pulses of the first and second wavelengths, a sample tube handling unit, for example in the form of an X, Y and Z movable gripper adapted to releasably receive the sample tube and to change the vertical irradiation position by means of a relative movement between the sample tube and the first light source and the second light source, and an evaluation unit configured to calculate the calculated irradiation position values along the vertical axis to evaluate for determining the at least one vertical position of the at least one interface. In a development of the device, the first light source emits light in a wavelength range of 400 nm to 1200 nm and / or the second light source emits light in a wavelength range of 1300 to 1700 nm. The light sources may be, for example, LEDs, laser diodes or lasers ,
In einer Weiterbildung der Vorrichtung sind die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle derart ausgerichtet, dass das Probenröhrchen mit den Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und den Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge derart bestrahlt wird, dass die Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und die Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge einem im wesentlichen identischen Lichtpfad durch das Probenröhrchen folgen.In a development of the device, the first light source and the second light source are aligned such that the sample tube is irradiated with the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength such that the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength substantially follow the identical light path through the sample tube.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Hierbei zeigt schematisch:Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and are explained in more detail below. This shows schematically:
Fig. 1 Absorptionsspektren von Blutserum, Kunststoff und Papier,1 absorption spectra of blood serum, plastic and paper,
Fig. 2 Intensitätsverläufe von Lichtimpulsen mit einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge, die in ein Probenröhrchen eingestrahlt werden, und zugehörige gemessene Intensitätsverläufe von Lichtimpulsen, die aus dem Probenröhrchen austreten, bei unterschiedlichen Bedingungen,2 shows intensity profiles of light pulses having a first wavelength and a second wavelength, which are irradiated into a sample tube, and associated measured intensity profiles of light pulses that emerge from the sample tube, under different conditions,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Grenzflächenpositionsbestimmung undFig. 3 shows an inventive device for determining the interface position and
Fig. 4 einen Verlauf von gemessenen Intensitätsmittelwerten von Lichtimpulsen mit der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge, die aus dem Probenröhrchen austreten, und eines Quotientensignals, das aus den gemessenen Intensitätsmittel- werten der ersten und der zweiten Wellenlänge gebildet wird, entlang einer vertikalen Achse des Probenröhrchens.4 is a graph of measured intensity averages of light pulses having the first wavelength and the second wavelength exiting the sample tube and FIG A quotient signal, which is formed from the measured intensity mean values of the first and the second wavelength, along a vertical axis of the sample tube.
Fig. 1 zeigt Absorptionsspektren von typischen Materialien im Lichtpfad beim Bestrahlen eines Probenröhrchens. Bei den Materialien handelt es sich um Wasser oder Blutserum (Spektrum A), Kunststoff (Spektrum B), d.h. das üblicherweise verwendete Probenröhrchenmaterial, und Papier (Spektrum C), aus dem üblicherweise Etiketten oder Label bestehen, mit denen das Probenröhrchen zur Identifikation beklebt ist.Fig. 1 shows absorption spectra of typical materials in the light path when irradiating a sample tube. The materials are water or blood serum (Spectrum A), plastic (Spectrum B), i. the commonly used sample tube material, and paper (Spectrum C), which usually consists of labels or labels, which are stuck to the sample tube for identification.
Blutserum, dessen Absorptionsspektrum aufgrund seines hohen Wasseranteils im wesentlichen dem von Wasser entspricht, absorbiert ab einer Wellenlänge von ca. 1300 nm Licht praktisch vollständig, während es unterhalb von ca. 1200 nm das Licht praktisch nicht absorbiert. Die übrigen sich im Lichtweg befindlichen Materialien absorbieren den gesamten Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1600 nm mehr oder weniger unabhängig von der Wellenlänge gleichmäßig. Der Grad der Absorption ist praktisch nur abhängig von der Schichtdicke der Materialien im Lichtpfad.Blood serum, whose absorption spectrum corresponds essentially to that of water due to its high water content, absorbs practically complete light from a wavelength of approximately 1300 nm, while it practically does not absorb the light below approximately 1200 nm. The remaining materials in the light path absorb the entire wavelength range from 400 nm to 1600 nm more or less independently of the wavelength uniformly. The degree of absorption is practically only dependent on the layer thickness of the materials in the light path.
Fig. 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Intensität I einer Mehrzahl von Lichtimpulsen mit einer ersten Wellenlänge von 940 nm und einer Mehrzahl von Lichtimpulsen mit einer zweiten Wellenlänge von 1550 nm, mit denen ein Probenröhrchen bestrahlt wird, und zugehörige gemessene Intensitätsverläufe von Lichtimpulsen, die aus einem Probenröhrchen austreten, bei unterschiedlichen Bedingungen.Fig. 2 shows a time course of an intensity I of a plurality of light pulses having a first wavelength of 940 nm and a plurality of light pulses having a second wavelength of 1550 nm, which is irradiated to a sample tube, and associated measured intensity profiles of light pulses, the exit a sample tube, under different conditions.
Die Teildiagramme a, b, e und f von Fig. 2 zeigen jeweils die gesendeten Lichtimpulse der unterschiedlichen Wellenlängen. Wie gezeigt, wird das Probenröhrchen abwechselnd mit einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und einem der Mehrzahl von Lichtimpul- sen der zweiten Wellenlänge bestrahlt, d.h. die Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und die Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge werden innerhalb des dargestellten Bestrahlungszeitintervall verschachtelt bzw. im zeitmultiplex erzeugt und emittiert. Die Intensitäten der gesendeten Impulse bleiben in dem Bestrahlungszeitintervall konstant, wobei die Impulse der ersten und der zweiten Wellenlänge mit einer identischen oder einer unterschiedlichen Intensität erzeugt werden können. Bevorzugt weisen die Impulse der ersten und der zweiten Wellenlänge eine identische Intensität auf. Zur Grenzflächenbestimmung müssen die eingestrahlten Intensitäten, d.h. die Intensitäten der gesendeten Impulse der ersten und der zweiten Wellenlänge, nicht zwingend bekannt sein. Es genügt, die beiden eingestrahlten Intensitäten zu Beginn einer Grenzflächenbestimmung beispielsweise rechnerisch anzugleichen. Aufgrund der Quotientenbildung kürzen sich die unbekannten, aber identischen Intensitäten heraus.The partial diagrams a, b, e and f of FIG. 2 respectively show the transmitted light pulses of the different wavelengths. As shown, the sample tube is rotated alternately with one of the plurality of first wavelength light pulses and one of the plurality of light pulses. irradiated the second wavelength, that is, the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength are interleaved within the illustrated irradiation time interval or generated in the time division multiplex and emitted. The intensities of the transmitted pulses remain constant in the irradiation time interval, whereby the pulses of the first and the second wavelength can be generated with an identical or a different intensity. Preferably, the pulses of the first and the second wavelength have an identical intensity. For boundary surface determination, the incident intensities, ie the intensities of the transmitted pulses of the first and the second wavelength, need not necessarily be known. It suffices to mathematically equalize the two incident intensities at the beginning of an interface determination, for example. Due to the formation of quotients, the unknown but identical intensities are shortened.
Die Teildiagramme c und d von Fig. 2 zeigen die gemessenen Intensitätsverläufe von Lichtimpulsen, die aus einem Probenröhrchen austreten wenn sich ein einzelnes Etikett im Lichtpfad befindet. Teildiagramm c zeigt Signale für ein leeres bzw. mit Luft gefülltes Probenröhrchen und Teildiagramm d zeigt Signale für ein mit Wasser oder Blutserum gefülltes Probenröhrchen. Wie aus den Diagrammen hervorgeht, werden die Impulse mit der zweiten Wellenlänge durch Wasser bzw. Blutserum praktisch vollständig absorbiert.The partial diagrams c and d of FIG. 2 show the measured intensity profiles of light pulses emerging from a sample tube when a single label is in the light path. Partial diagram c shows signals for an empty or air-filled sample tube and partial diagram d shows signals for a sample tube filled with water or blood serum. As can be seen from the diagrams, the pulses at the second wavelength are almost completely absorbed by water or blood serum.
Die Teildiagramme g und h von Fig. 2 zeigen die gemessenen Intensitätsverläufe von Lichtimpulsen, die aus dem Probenröhrchen austreten wenn sich zwei Etiketten im Lichtpfad befinden. Teildiagramm g zeigt Signale für ein leeres bzw. mit Luft gefülltes Probenröhrchen und Teildiagramm h zeigt Signale für ein mit Wasser oder Blutserum gefülltes Probenröhrchen. Ein Vergleich der Diagramme c, d und g, h zeigt, dass der Grad der Absorption für die erste Wellenlänge praktisch nur von der Anzahl der Etiketten, d.h. der Schichtdicke der Materialien im Lichtpfad, abhängig ist. Die gemessene Intensität der ersten Wellenlänge kann daher zur Normierung bzw. Normalisierung dienen, d.h. kann bei einer Quotientenbildung der Intensitäten der Impulse der ersten und der zweiten Wellenlänge den Nenner des Bruchs bilden.The partial diagrams g and h of FIG. 2 show the measured intensity profiles of light pulses emerging from the sample tube when there are two labels in the light path. Partial diagram g shows signals for an empty or air-filled sample tube and sub-diagram h shows signals for a sample tube filled with water or blood serum. A comparison of the diagrams c, d and g, h shows that the degree of absorption for the first wavelength is practically only of the Number of labels, ie the layer thickness of the materials in the light path, is dependent. The measured intensity of the first wavelength can therefore be used for normalization or normalization, ie can form the denominator of the fraction in a quotient of the intensities of the pulses of the first and the second wavelength.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur vertikalen Grenzflächenpositionsbestimmung. Die Vorrichtung dient zur Bestimmung einer vertikalen Position P1 (siehe Fig. 4) einer ersten horizontal verlaufenden Grenzfläche G1 zwischen einer ersten Komponente in Form von Luft K1 und einer zweiten Komponente in Form von Blutserum K2 und zur Bestimmung einer vertikalen Position P2 (siehe Fig. 4) einer zweiten horizontal verlaufenden Grenzfläche G2 zwischen der zweiten Komponente K2 und einer dritten Komponente in Form eines Trenngels K3, wobei die Komponenten K1 bis K3 in einem Probenröhrchen PR in voneinander getrennten Schichten vorliegen. Das Probenröhrchen PR enthält weiter als unterste Komponente bzw. Schicht einen so genannten Blutkuchen K4, wobei grundsätzlich auch die vertikale Position der Grenzschicht G3 zwischen den Komponenten K3 und K4 durch die Vorrichtung ermittelbar ist aber nicht zwingend ermittelt werden muss.3 shows a device according to the invention for vertical interface position determination. The device is used to determine a vertical position P1 (see FIG. 4) of a first horizontally extending interface G1 between a first component in the form of air K1 and a second component in the form of blood serum K2 and for determining a vertical position P2 (see FIG. 4) of a second horizontally extending interface G2 between the second component K2 and a third component in the form of a separating gel K3, wherein the components K1 to K3 are present in a sample tube PR in separate layers. The sample tube PR further contains as the lowest component or layer a so-called blood cake K4, wherein in principle the vertical position of the boundary layer G3 between the components K3 and K4 can be determined by the device but need not necessarily be determined.
Die Vorrichtung umfasst eine erste Lichtquelle LQ1 in Form einer oder mehrerer LEDs, die bei geeigneter Ansteuerung eine Mehrzahl von Lichtimpulsen einer ersten Wellenlänge von 940 nm senkrecht zu einer vertikalen Achse Z des Probenröhrchens PR an einer vertikalen Bestrahlungsposition erzeugen, und eine zweite Lichtquelle LQ2 in Form einer oder mehrerer LEDs, die bei geeigneter Ansteuerung eine Mehrzahl von Lichtimpulsen einer zweiten Wellenlänge von 1550 nm senkrecht zu der vertikalen Achse Z des Probenröhrchens PR an der vertikalen Bestrahlungsposition erzeugen. Es können geeignete, nicht gezeigte Lichtleit- und Lichtbündelungsmittel zum Leiten, Bündeln und/oder Fokussieren des abgestrahlten bzw. empfangenen Lichts vorgesehen sein. Weiter ist eine Lichtquellenansteuereinheit AE vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die erste und die zweite Lichtquelle LQ1 und LQ2 derart anzusteuern, dass diese das Probenröhrchen PR abwechselnd mit einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der zweiten Wellenlänge bestrahlen, siehe beispielsweise Fig. 2, Teildiagramme a, b, e und f. Zwischen die Lichtquellenansteuereinheit AE und die Lichtquellen LQ1 und LQ2 ist noch ein Treiber TR eingeschleift, der aus den Ansteuersignalen der Lichtquellenansteuereinheit AE die erforderlichen Signalpegel zur Ansteuerung der Lichtquellen LQ1 und LQ2 erzeugt.The device comprises a first light source LQ1 in the form of one or more LEDs which, when appropriately controlled, generate a plurality of 940 nm first wavelength light pulses perpendicular to a vertical axis Z of the sample tube PR at a vertical exposure position and a second LQ2 second light source in shape one or more LEDs that, when appropriately driven, generate a plurality of 1550 nm second wavelength light pulses perpendicular to the vertical axis Z of the sample tube PR at the vertical exposure position. Suitable light guiding and light bundling means (not shown) may be provided for guiding, bundling and / or focusing the emitted or received light. Further, a light source drive unit AE is provided which is adapted to drive the first and the second light source LQ1 and LQ2 such that they irradiate the sample tube PR alternately with one of the plurality of light pulses of the first wavelength and one of the plurality of light pulses of the second wavelength, see for example Fig. 2, partial diagrams a, b, e and f. Between the light source drive unit AE and the light sources LQ1 and LQ2, a driver TR is looped in, which generates the required signal levels for driving the light sources LQ1 and LQ2 from the drive signals of the light source drive unit AE.
Ein einzelner Lichtempfänger LE dient zum Messen der Intensität von aus dem Probenröhrchen PR austretenden Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge an der vertikalen Bestrahlungsposition, wobei als Lichtempfänger LE ein InGAs-Sensor PE verwendbar ist, der ab ca. 850 nm betrieben werden kann. Um die typischerweise niedrigere Empfindlichkeit im unteren Wellenlängenbereich solcher Sensoren zu kompensieren, können mehrere Sendedioden in der ersten Lichtquelle LQ1 bei 940 nm verwendet werden. Zur Bündelung des zu empfangenen Signals kann ein nicht gezeigter Parabolspiegel verwendet werden. Um die vom Sensor PE erzeugten Signale verarbeiten zu können, werden diese mittels eines mehrstufigen Messverstärkers AMP verstärkt. Um eine schnelle Verstärkungsanpassung zu ermöglichen, wird als verstärktes Signal in Abhängigkeit vom verfügbarem Signalpegel eine der Ausgangsstufen des Verstärkers ausgewählt, deren Signal durch den mehrstufigen Messverstärker AMP zur Weiterverarbeitung in einer Recheneinheit RE ausgegeben wird.A single light receiver LE serves to measure the intensity of light pulses of the first wavelength and of the second wavelength exiting from the sample tube PR at the vertical irradiation position, wherein a InGAs sensor PE which can be operated from about 850 nm can be used as light receiver LE. To compensate for the typically lower low wavelength sensitivity of such sensors, multiple transmit diodes may be used in the first light source LQ1 at 940 nm. To bundle the signal to be received, a parabolic mirror, not shown, can be used. In order to process the signals generated by the sensor PE, they are amplified by means of a multi-stage amplifier AMP. In order to enable a fast gain adjustment, one of the output stages of the amplifier is selected as the amplified signal as a function of the available signal level, the signal of which is output by the multistage amplifier AMP for further processing in a computing unit RE.
Die Recheneinheit RE ist mit dem Lichtempfänger LE bzw. dem aktiven Ausgang des Messverstärkers AMP gekoppelt und ist dazu ausgebildet, einen Bestrahlungspositionswert in Abhängigkeit von den gemessenen Intensitäten der Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge zu berechnen. Ein Bestrahlungspositionswert wird berechnet, indem ein Quotient aus der mittleren gemessenen Intensität der Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und der mittleren gemessenen Intensität der Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge gebildet wird.The arithmetic unit RE is coupled to the light receiver LE or the active output of the measuring amplifier AMP and is adapted to an irradiation position value as a function of the measured To calculate intensities of the light pulses of the first and the second wavelength. An exposure position value is calculated by forming a quotient of the average measured intensity of the light pulses of the first wavelength and the average measured intensity of the light pulses of the second wavelength.
Eine Probenröhrchenhandhabungseinheit PH ist dazu ausgebildet, das Probenröhrchen PR lösbar aufzunehmen und die vertikale Bestrahlungsposition mittels einer Relativbewegung zwischen dem Probenröhrchen PR und der ersten Lichtquelle LQ1 und der zweiten Lichtquelle LQ2 zu verändern. Vorliegend sind die Lichtquellen LQ1 und LQ2 fest angeordnet und die Probenröhrchenhandhabungseinheit PH senkt das Probenröhrchen PR zur Grenzflächenpositionsbestimmung vertikal ab, wodurch das Probenröhrchen PR in Z-Richtung an den Lichtquellen LQ1 und LQ2 vorbei bewegt wird.A sample tube handling unit PH is designed to releasably receive the sample tube PR and to change the vertical exposure position by means of a relative movement between the sample tube PR and the first light source LQ1 and the second light source LQ2. In the present case, the light sources LQ1 and LQ2 are fixed and the sample tube handling unit PH vertically lowers the sample tube PR for interfacial positioning, thereby moving the sample tube PR in the Z direction past the light sources LQ1 and LQ2.
Eine Auswerteeinheit in Form eines Mikroprozessors μC ist dazu ausgebildet, die berechneten Bestrahlungspositionswerte entlang der vertikalen Achse Z zur Bestimmung der vertikalen Positionen P1 und P2 der Grenzflächen G1 und G2 auszuwerten. In den Mikroprozessor μC sind die Ansteuereinheit AE und die Recheneinheit RE integriert.An evaluation unit in the form of a microprocessor μC is designed to evaluate the calculated irradiation position values along the vertical axis Z for determining the vertical positions P1 and P2 of the interfaces G1 and G2. In the microprocessor μC the drive unit AE and the computing unit RE are integrated.
Die Bestimmung der vertikalen Positionen P1 und P2 der Grenzflächen G1 und G2 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.The determination of the vertical positions P1 and P2 of the interfaces G1 and G2 will be described below with reference to FIG.
Fig. 4 zeigt einen Verlauf eines gemessenen Intensitätsmittelwerts WL1 von Lichtimpulsen mit der ersten Wellenlänge und einen Verlauf eines gemessenen Intensitätsmittelwerts WL2 von Lichtimpulsen mit der zweiten Wellenlänge, die aus dem Probenröhrchen austreten, und eines Quotientensignals QS, das aus den gemessenen Intensitätsmittelwerten der ersten und der zweiten Wellenlänge gebildet wird, entlang der vertikalen Achse Z des Probenröhrchens PR. Zum Erzeugen der in Fig. 4 gezeigten Signalverläufe wird das Proben- röhrchen PR kontinuierlich oder in Schritten langsam in den Bereich der Lichtquellen LQ1 und LQ2 und des Empfängers LE abgesenkt. Eine kontinuierliche Absenkung ist möglich, da die Absenkgeschwindigkeit verglichen mit einer Geschwindigkeit der Signalerzeugung und Signalauswertung gering ist.4 shows a profile of a measured mean intensity value WL1 of light pulses having the first wavelength and a course of a measured mean intensity value WL2 of light pulses of the second wavelength emerging from the sample tube and of a quotient signal QS which consists of the measured intensity mean values of the first and the second second wavelength is formed along the vertical axis Z of the sample tube PR. In order to generate the signal profiles shown in FIG. 4, the sample tube PR is lowered continuously or in steps slowly into the region of the light sources LQ1 and LQ2 and of the receiver LE. A continuous lowering is possible because the lowering speed is low compared with a speed of signal generation and signal evaluation.
Das Probenröhrchen PR wird mit einer Mehrzahl von Lichtimpulsen der ersten und der zweiten Wellenlänge, die ineinander verschachtelt sind, senkrecht zur Achse Z an einer vertikalen Bestrahlungsposition bestrahlt. Die Intensität von aus dem Probenröhrchen PR austretenden Lichtimpulsen der ersten und der zweiten Wellenlänge wird an der vertikalen Bestrahlungsposition gemessen, worauf ein Bestrahlungspositi- onswert in Abhängigkeit von den gemessenen Intensitäten der Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge berechnet wird. Ein Be- strahlungspositionswert wird berechnet, indem ein Quotient aus der gemessenen mittleren Intensität der Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und der gemessenen mittleren Intensität der Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge gebildet wird.The sample tube PR is irradiated with a plurality of light pulses of the first and second wavelengths interleaved with each other perpendicular to the axis Z at a vertical irradiation position. The intensity of light pulses of the first and second wavelengths emerging from the sample tube PR is measured at the vertical irradiation position, whereupon an irradiation position value is calculated as a function of the measured intensities of the light pulses of the first and the second wavelength. A radiation position value is calculated by forming a quotient of the measured average intensity of the light pulses of the first wavelength and the measured average intensity of the light pulses of the second wavelength.
Das Probenröhrchen wird weiter abgesenkt, wodurch sich die vertikale Bestrahlungsposition verändert, bis ein gewünschter vertikaler Bereich durchlaufen ist. Für die veränderte vertikale Bestrahlungsposition werden die oben genannten Schritte wiederholt, d.h. es wird der bestrah- lungspositionsabhängige Bestrahlungspositionswert als Quotient aus der gemessenen mittleren Intensität der Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und der gemessenen mittleren Intensität der Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge gebildet.The sample tube is further lowered, thereby changing the vertical exposure position until a desired vertical range has been passed. For the changed vertical exposure position, the above steps are repeated, i. the irradiation position-dependent irradiation position value is formed as a quotient of the measured average intensity of the light pulses of the first wavelength and the measured average intensity of the light pulses of the second wavelength.
Der Bestrahlungspositionswert bzw. Quotient wird für jede aufgenommene Position mit einem Schwellenwert verglichen, wobei für den Fall, dass der Quotient den Schwellenwert überschreitet, einem Quotienten- schwellwertsignal QS ein logischer Wert "1 " zugewiesen wird, und für den Fall, dass der Quotient den Schwellenwert unterschreitet, dem Quo- tientenschwellwertsignal QS ein logischer Wert "0" zugewiesen wird.The irradiation position value or quotient is compared with a threshold value for each position recorded, in which case, the quotient exceeds the threshold value, a logical value "1" is assigned to a quotient threshold signal QS, and in the event that the quotient falls below the threshold value, a logical value "0" is assigned to the quota threshold value signal QS.
Das Quotientenschwellwertsignal QS weist folglich einen logischen Wert 1 nur für diejenigen vertikalen Bereiche des Probenröhrchens auf, in denen Blutserum K2 enthalten ist. Die Auswertung und/oder Berechnung des Quotientenschwellwertsignals QS kann beispielsweise noch durch Filtern der Messwerte und Plausibilitätskontrollen ergänzt werden.The quotient threshold signal QS consequently has a logic value 1 only for those vertical regions of the sample tube in which blood serum K2 is contained. The evaluation and / or calculation of the quotient threshold value signal QS can, for example, be supplemented by filtering the measured values and plausibility checks.
Folglich können die vertikalen Positionen P1 und P2 der Grenzflächen G1 und G2 zuverlässig detektiert werden, wodurch eine Verteilung des Blutserums K2 des Probenröhrchens PR auf mehrere Sekundärröhrchen zuverlässig möglich ist, da keine Gefahr besteht, dass beim Entnehmen des Blutserums aus dem Probenröhrchen Luft K1 angesaugt wird, wenn eine Absaugposition zu hoch gewählt wird, oder dass Trenngel K3 ein Absaugröhrchen verstopft, wenn das Absaugröhrchen beim Absaugen zu tief in das Probenröhrchen abgesenkt wird. Consequently, the vertical positions P1 and P2 of the interfaces G1 and G2 can be detected reliably, whereby a distribution of the blood serum K2 of the sample tube PR to several secondary tubes is reliably possible, since there is no danger that air is sucked K1 when removing the blood serum from the sample tube if a suction position is set too high, or if the suction tube K3 lowers the suction tube too deep into the sample tube, the separation gel K3 clogs a suction tube.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung mindestens einer vertikalen Position (P1-P3) mindestens einer horizontal verlaufenden Grenzfläche (G1-G3) zwischen einer ersten Komponente (K1 ) und mindestens einer zweiten Komponente (K2-K4), die in einem Probenröhrchen (PR) in voneinander getrennten Schichten vorliegen, mit den Schritten: a) Bestrahlen des Probenröhrchens (PR) mit einer Mehrzahl von Lichtimpulsen einer ersten Wellenlänge, senkrecht zu einer vertikalen Achse (Z) des Probenröhrchens (PR) an einer vertikalen Bestrahlungsposition, b) Bestrahlen des Probenröhrchens (PR) mit einer Mehrzahl von Lichtimpulsen einer sich von der ersten Wellenlänge unterscheidenden, zweiten Wellenlänge senkrecht zu der vertikalen Achse (Z) des Probenröhrchens (PR) an der vertikalen Bestrahlungsposition, wobei das Probenröhrchen (PR) abwechselnd mit einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der zweiten Wellenlänge bestrahlt wird, c) Messen der Intensität von aus dem Probenröhrchen (PR) austretenden Lichtimpulsen der ersten und der zweiten Wellenlänge an der vertikalen Bestrahlungsposition, d) Berechnen eines Bestrahlungspositionswerts in Abhängigkeit von den gemessenen Intensitäten der Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge, e) Verändern der vertikalen Bestrahlungsposition entlang der vertikalen Achse (Z) und Wiederholen der Schritte a) bis d), bis ein gewünschter vertikaler Bereich durchlaufen ist, und f) Auswerten der berechneten Bestrahlungspositionswerte entlang der vertikalen Achse (Z) zur Bestimmung der min- destens einen vertikalen Position (P1 -P3) der mindestens einen Grenzfläche (G1-G3).A method for determining at least one vertical position (P1-P3) of at least one horizontally extending interface (G1-G3) between a first component (K1) and at least one second component (K2-K4) contained in a sample tube (PR) in a) irradiating the sample tube (PR) with a plurality of light pulses of a first wavelength, perpendicular to a vertical axis (Z) of the sample tube (PR) at a vertical irradiation position, b) irradiating the sample tube ( PR) having a plurality of light pulses of a second wavelength different from the first wavelength perpendicular to the vertical axis (Z) of the sample tube (PR) at the vertical exposure position, the sample tube (PR) alternating with one of the plurality of light pulses of the first Wavelength and one of the plurality of light pulses of the second wavelength is irradiated, c) measuring the In d) calculating an irradiation position value in dependence on the measured intensities of the light pulses of the first and second wavelengths; e) changing the vertical irradiation position along the vertical ones Axis (Z) and repeating steps a) to d) until a desired vertical range has been traversed; and f) evaluating the calculated irradiation position values along the vertical axis (Z) to determine the min. at least one vertical position (P1 -P3) of the at least one interface (G1-G3).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Bestrahlungspositionswert berechnet wird, indem ein Quotient aus der gemessenen Intensität der Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und der gemessenen Intensität der Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge gebildet wird, und der gebildete Quotient zur Bestimmung der mindestens einen vertikalen Position der mindestens einen Grenzfläche mit einem Schwellenwert verglichen wird.2. Method according to claim 1, characterized in that a respective irradiation position value is calculated by forming a quotient of the measured intensity of the light pulses of the first wavelength and the measured intensity of the light pulses of the second wavelength, and the quotient formed for determining the at least one vertical position of the at least one interface is compared to a threshold value.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient für unterschiedliche Positionen entlang der vertikalen Achse berechnet wird und die vertikale Position der mindestens einen Grenzfläche derjenigen vertikalen Position (P1 -P3) zugeordnet wird, an der der Quotient erstmalig den Schwellenwert überschreitet o- der unterschreitet.3. Method according to claim 2, characterized in that the quotient for different positions along the vertical axis is calculated and the vertical position of the at least one boundary surface is assigned to that vertical position (P1 -P3) at which the quotient first exceeds the threshold value o - which falls below.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Wellenlänge derart gewählt werden, dass die zweite Wellenlänge durch die zweite Komponente stärker absorbiert wird als die erste Wellenlänge.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and the second wavelength are selected such that the second wavelength is absorbed by the second component more than the first wavelength.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wellenlänge in einem Bereich von 400 nm bis 1200 nm liegt und/oder die zweite Wellenlänge in einem Bereich von 1300 bis 1700 nm liegt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first wavelength is in a range of 400 nm to 1200 nm and / or the second wavelength is in a range of 1300 to 1700 nm.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und eine dritte Komponente (K3) in dem Probenröhrchen unter Bildung von zwei horizontalen Grenzflächen (G1 , G2) in der genannten Reihenfolge vertikal geschichtet sind, wobei die berechneten Bestrahlungspo- sitionswerte entlang der vertikalen Achse weiter zur Bestimmung der vertikalen Positionen (P1 , P2) der beiden Grenzflächen ausgewertet werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first, the second and a third component (K3) in the sample tube with the formation of two horizontal boundary surfaces (G1, G2) are stacked vertically in said order, wherein the calculated Irradiation position values along the vertical axis are further evaluated to determine the vertical positions (P1, P2) of the two interfaces.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente Luft ist und die zweite Komponente Blutserum ist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first component is air and the second component is blood serum.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Komponente ein Trenngel ist.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the third component is a separating gel.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenröhrchen mit den Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und den Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge derart bestrahlt wird, dass die Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und die Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge einem im wesentlichen identischen Lichtpfad durch das Probenröhrchen folgen.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sample tube is irradiated with the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength such that the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength of a substantially identical light path through the Follow sample tubes.
10. Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer vertikalen Position (P1-P3) mindestens einer horizontal verlaufenden Grenzfläche (G1-G3) zwischen einer ersten Komponente (K1 ) und mindestens einer zweiten Komponente (K2-K4), die in einem Probenröhrchen (PR) in voneinander getrennten Schichten vorliegen, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, mit: einer ersten Lichtquelle (LQ1 ), die eine Mehrzahl von Lichtimpulsen einer ersten Wellenlänge, senkrecht zu einer vertikalen Achse (Z) des Probenröhrchens (PR) an einer vertikalen Bestrahlungsposition erzeugt, einer zweiten Lichtquelle (LQ2), die eine Mehrzahl von Lichtimpulsen einer sich von der ersten Wellenlänge unterscheidenden, zweiten Wellenlänge, senkrecht zu der vertikalen Achse (Z) des Probenröhrchens an der vertikalen Bestrahlungsposition erzeugt, einer Lichtquellenansteuereinheit (AE), die dazu ausgebildet ist, die erste und die zweite Lichtquelle (LQ1 , LQ2) derart anzusteuern, dass diese das Probenröhrchen (PR) abwechselnd mit einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und einem der Mehrzahl von Lichtimpulsen der zweiten Wellenlänge bestrahlen, einem einzelnen Lichtempfänger (LE) zum Messen der Intensität von aus dem Probenröhrchen (PR) austretenden Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge an der vertikalen Bestrahlungsposition, einer Recheneinheit (RE), die mit dem Lichtempfänger (LE) gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, einen Bestrah- lungspositionswert in Abhängigkeit von den gemessenen Intensitäten der Lichtimpulse der ersten und der zweiten Wellenlänge zu berechnen, einer Probenröhrchenhandhabungseinheit (PH), die dazu ausgebildet ist, das Probenröhrchen (PR) lösbar aufzunehmen und die vertikale Bestrahlungsposition mittels einer Relativbewegung zwischen dem Probenröhrchen (PR) und der ersten Lichtquelle (LQ1 ) und der zweiten Lichtquelle (LQ2) zu verändern, und einer Auswerteeinheit (μC), die dazu ausgebildet ist, die berechneten Bestrahlungspositionswerte entlang der vertika- len Achse (Z) zur Bestimmung der mindestens einen vertikalen Position (P1-P3) der mindestens einen Grenzfläche (G1-G3) auszuwerten.10. Apparatus for determining at least one vertical position (P1-P3) of at least one horizontally extending interface (G1-G3) between a first component (K1) and at least one second component (K2-K4) in a sample tube (PR) in Separate layers are present, wherein the apparatus is designed for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, comprising: a first light source (LQ1) which generates a plurality of light pulses of a first wavelength perpendicular to a vertical axis (Z) of the sample tube (PR) at a vertical irradiation position, a second light source (LQ2) containing a plurality of light pulses of a light source of the first wavelength-discriminating second wavelength, generated perpendicular to the vertical axis (Z) of the sample tube at the vertical irradiation position, a light source drive unit (AE) adapted to drive the first and second light sources (LQ1, LQ2) such that these irradiate the sample tube (PR) alternately with one of the plurality of first wavelength light pulses and one of the plurality of second wavelength light pulses, a single light receiver (LE) for measuring the intensity of first wavelength light pulses exiting the sample tube (PR) the second wavelength at the vertical irradiation Position, a computing unit (RE), which is coupled to the light receiver (LE) and which is adapted to calculate a irradiation position value in dependence on the measured intensities of the light pulses of the first and the second wavelength, a sample tube handling unit (PH), which is adapted to releasably receive the sample tube (PR) and to change the vertical irradiation position by means of a relative movement between the sample tube (PR) and the first light source (LQ1) and the second light source (LQ2), and an evaluation unit (μC) adapted to calculate the calculated irradiation position values along the vertical len axis (Z) for determining the at least one vertical position (P1-P3) of the at least one interface (G1-G3) evaluate.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle Licht in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1200 nm emittiert und/oder die zweite Lichtquelle Licht in einem Wellenlängenbereich von 1300 bis 1700 nm emittiert.11. The device according to claim 10, characterized in that the first light source emits light in a wavelength range of 400 nm to 1200 nm and / or the second light source emits light in a wavelength range of 1300 to 1700 nm.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle derart ausgerichtet sind, dass das Probenröhrchen mit den Lichtimpulsen der ersten Wellenlänge und den Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge derart bestrahlt wird, dass die Lichtimpulse der ersten Wellenlänge und die Lichtimpulse der zweiten Wellenlänge einem im wesentlichen identischen Lichtpfad durch das Probenröhrchen folgen. 12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the first light source and the second light source are aligned such that the sample tube is irradiated with the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength such that the light pulses of the first wavelength and the light pulses of the second wavelength follow a substantially identical light path through the sample tube.
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