NO844513L - Fremgangsmaate for analyse an en proevesubstans ved hjelp an fotoakustisk eller optotermisk spektroskopi og proevebaerer for gjennomfoering av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og

en prøvebærer for analyse av en prøvesubstans ved hjelp av fotoakustisk eller optotermisk spektroskopi, hvor prøvens og prøvebærerens lysabsorpsjonskoeffisient og termiske diffusjonslengde er bestemmende for måleresultatet. Ved optotermisk spektroskopi plasseres prøvesubstansen i kontakt med en detektor (f.eks. et temperaturutvidelseselement med en mekanoelektrisk eller mekanooptisk omvandler) og be-

stråles med intensitetsmodulert lys av en viss bølgelengde, hvorved av prøvesubstansen eventuelt absorbert lys gir opp-

hav til temperaturvariasjoner som i detektoren omvandles til et elektrisk eller optisk signal. Ved fotoakustisk spektroskopi plasseres prøven i kontakt med en gass eller en væske, som formidler signalet forårsaket av eventuelt absorbert lys, til en mikrofon eller hydrofon. Med lys menes alle former av elektromagnetisk stråling, synlig og ikke synlig.

Oppfinnelsens bakgrunn

En vanlig analysemetode idag er å utnytte refleksjonsspektroskopi for vurdering av prøven i prøvebæreren. Man lyser på prøvebæreren med lys av ønsket bølgelengde fra en viss vinkel, og detekterer det diffust reflekterte.lyset,

eller alternativt belyser man prøvebæreren med diffust lys (lys fra forskjellig hold). Det detekterte lyset gir informasjon om absorpsjonen i prøvebæreren og dermed i prøven, som deretter kan omsettes til informasjon om prøvens innhold.

Prøvebærerere for dette formål er velutviklede og sofisti-kerte. De kan inneholde mange sjikt som har ulike funksjoner: mekanisk støtte, reagensholdere, separasjonslager, masker-ingslager, samlingslager, etc. Sjiktene kan ha ulik porøsitet og inneholde ulike reagenser. Prøvebærere av dette slag kan være opptil en halv millimeter tykke. De kan anvendes

for vurdering av blod og andre prøver. For blod har man utviklet prøvebærere for såvel klinisk-kjemiske som hematolo-logiske analyser. Lignende systemer er utviklet for ana-

lyser i andre væsker.

Karakteristisk for refleksjonsspektroskopi er at resultatet

er avhengig av både absorpsjon og spredning inne i prøven. Ifølge den vedtatte Kubelka-Munk-teorien for refleksjonsspektroskopi, er andelen reflektert lys proporsjonalt med forholdet mellom prøvens absorpsjonskoeffisient og dens lysspredningskoeffisient. En konsekvens av dette er at måleresultatet ikke forandres om en prøve fortynnes med en

ikke lysspredende og ikke absorberende substans. Absorpsjonskoeffisienten og lysspredningskoeffisienten forandres i samme proporsjon, og forholdet blir uforandret. Dette er en iboende svakhet ved refleksjonsspektroskopi når det gjelder kvantitative målinger.

Resultatet for refleksjonsspektroskopi på faste materialer

er av samme grunn avhengig av prøvens struktur. F.eks. ved pulver er det meget viktig å holde en viss nøyaktig

kontrollert kornstørrelse hvis man beregner å gjøre kvantitative målinger, ettersom lysspredningen i prøven er sterkt avhengig av kornstørrelsen. Dette får naturligvis konsekvenser for utformingen av prøvebærere. En prøvebærer for refleksjonsspektroskopi må ha meget veldefinerte og konstante lysspredningsegenskaper. Det har vist seg at optotermisk spektroskopi under visse forutsetninger er mindre følsom for lysspredning i prøven,og derfor mer hensiktsmessig for kvantitative målinger enn refleksjonsspektroskopi.

Videre gjelder for refleksjonsspektroskopi at forholdet

mellom andelen reflektert lys og absorpsjonskoeffisienten

er ikke lineær, dvs. at en fordobling av konsentrasjonen i en substans ikke fører til en fordobling av signalet, men snarere mindre enn en fordobling av signalet. Dette må kompenseres for i instrumentet.

En annen ulempe med refleksjonsspektroskopi er at det er vanskelig å måle på et begrenset sjikt av en homogen prøve. Hvor tykt sjikt som analyseres, bestemmes kun av prøvens optiske egenskaper og varierer derfor med f.eks. innholdet av absorberende substans i prøven. En konsekvens av dette er at for mange analyser av blod er det dessuten nødvendig å fjerne de røde blodlegemene før analysen kan skje, enten ved sentrifugering eller lignende før prøven anbringes på prøvebæreren, eller ved hjelp av et separeringslag i prøve-bæreren, og i så tilfelle kan de røde blodlegemer spyles

eller viskes vekk etter en viss tid.

En fremgangsmåte for å komme forbi visse ulemper med refleksjonsspektroskopi er å anvende optotermisk spektro-

skopi og en optotermisk detektor ifølge svensk patent nr.

424 024. En variant av en optotermisk celle eller detektor består av et temperaturutvidelseselement, f.eks. en tynn safirskive med en mekanoelektrisk eller mekanooptisk omvandler, f.eks. en piezoelektrisk ring limt mot dens ene side. Intensitetsmodulert stråling sendes gjennom ringens åpning og gjennom safiren mot prøven på safirens andre side. Den utviklede varme fra lysabsorpsjonen gir opphav til en varmeutvidelse i safiren som i sin tur påvirker piezo-krystallen. Den piezoelektriske krystall genererer et signal med samme frekvens som moduleringsfrekvensen. Både amplituden og fasen til signalet nyttes for å få et resul-

tat som er lineært proporsjonalt med konsentrasjonen av absorberende substans i prøven over et meget bredt konsentrasjonsområde. Den mekanooptiske konstruksjonen av den optotermiske detektor er betydelig enklere og mer robust enn tilsvarende konstruksjoner ved et reflektometer.

Lysabsorpsjonen i prøven skjer innen et sjikt hvis tykkelse bestemmes av absorpsjonsevnen til prøven. Absorpsjonen avtar eksponentielt med avstand, og man får en profil for ikke lysspredende prøve ifølge exp(-ax) i prøven der x er dybde og a er absorpsjonskoeffisienten for prøven. Den varme som utvikles i prøven må diffunderes til safiren i en modulasjonsperiode for å kunne detekteres. Den strek-ning som varmen rekker å diffundere i en periode, gis av den termiske diffusjonslengde b ifølge

For diffusjon gjelder en eksponentiallov ifølge exp (-x/b).

Her er k=termisk ledningsevne, w=lysmodulasjonens vinkel-frekvens ved hakkeren, p=prøvens tetthet og c P-prøvens varmekapasitet ved konstant trykk. For vann og en modulasjonsfrekvens på 100 Hz er b=0,02 mm = 20 mikrometer. Hvis man firedobler modulasjonsfrekvensen halverer man den termiske diffusjonslengden.

Disse kjente fakta gjør at man f.eks. kan måle hemoglobin-innholdet i en blodprøve uten at en av denne grunn behøver å måle blodprøvens volum, ettersom den termiske diffusjonslengde bestemmer prøvemengden under forutsetningen av at prøven er tykkere enn noen termiske diffusjonslengder.

Prøver som er lengre borte enn noen termiske diffusjonslengder fra safiren deltar ikke i '"det målte signal fra den optotermiske detektor, selv om lys trenger inn til denne del av prøven. Dette er en avgjørende forskjell mellom optotermisk spektroskopi og refleksjonsspektroskopi.

Det kan påpekes at signalet fra den optotermiske detektor inneholder informasjon om prøvens sammensetning under forut-setning av at b a er mindre enn en viss verdi (ca. 10),

hvilket som regel er tilfellet med f.eks. blodprøver ved

vanlige modulasjonsfrekvenser (fra noen Hz til noen hundre Hz) .

Oppfinnelsens formål og viktigste kjennetegn

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for analyse av en prøvesubstans i en fotoakustisk eller optotermisk detektor med anvendelse av en prøvebærer, hvilken gir vel definerte måleverdier. Dette er oppnådd ved at prøvesubstansen anbringes på en prøvebærer hvilken dimensjoneres slik at 0,01 £ a . b £ 10 for prøvebærere med prøve ved den beregnede bølgelengden og modulasjonsfrekvensen, der a er prøvens med prøvebærer. absorpsjonskoeffisient ved den beregnede bølgelengden og b er den termiske diffusjonslengden for prøven med prøvebærer, ved den beregnede modulasjonsfrekvens, at prøvebæreren før eller etter anbringelsen av prøven, anbringes i målecellen til anlegg mot nevnte detektor, og at stråling med den beregnede bølgelengde og modulasjonsfrekvens deretter rettes mot prøven.

Beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere med hen-visning til noen i de vedlagte tegninger viste utførelses-eksempler.

v

Fig. 1 viser en variant av en optotermisk målecelle der en piezoelektrisk krystall er limt mot temperaturutvidelseselementet (detektoren),

fig. 2 viser lysintensiteten inne i en prøve og amplituden på varmebølgene som går ut fra fire ulike dyp i prøven. Avgjørende for signalets størrelse er amplituden på varme-bølgene når de når frem til temperaturutvidelseselementet. Kurvene i figuren er tegnet for tilfellet b.a=1.

Fig. 3a og b viser optotermiske spektra for metylgrønt i to ulike konsentrasjoner. Disse spektra viser at det er mulig å måle b.a-verdier fra 0,01 til 10.

Beskrivelse av utførelseseksempel

En optotermisk målecelle hvilken ikke i seg selv danner

noen del av oppfinnelsen, omfatter en lyspassasje 11, i hvilken et utvidelseselement (detektor) 12, en skive av safir, kvarts, glass eller lignende er plassert. Prøven 14

i en prøvebærer 13 er plassert i kontakt med utvidelseselementet 12, hvilket står i kontakt med en mekanoelektrisk omvandler 15, f.eks. en piezoelektrisk krystall, eller alternativt en mekanooptisk omvandler. Modulert lys av en viss bølgelengde får passere gjennom passasjen 11 og når lyset absorberes av prøven 14, oppnås en temperaturfor-høyelse som er proporsjonal med den absorberte energi. Hver lyspuls som treffer prøven gir opphav til en temperaturfor-høyelse av prøven 14 og hvert intervall mellom pulsene gir mulighet for avkjøling av prøven.

Temperaturvariasjonene i prøven 14 medfører en alternerende ekspansjon og kontraksjon av utvidelseselementet 12, og denne bevegelse omvandles av omvandleren 15 til et elektrisk eller optisk signal, hvilket forsterkes og registreres av et registreringsinstrument.

w Prøven 14, hvilken utgjøres av et fast emne eller et fluidum, kan anbringes direkte på utvidelseselementet 12 eller som ifølge den foreliggende oppfinnelse, anbringes på en prøve-bærer. I fig. 1 illustreres skjematisk en prøvebærer 13

med prøve 14 anbragt på et utvidelseselement 12 i en optotermisk detektor. En intensitetsmodulert stråling med viss bølgelengde og modulasjonsfrekvens får treffe prøven. Lysabsorpsjonen i prøven er proporsjonal med e , der a er prøvens absorpsjonskoeffisient og x er avstanden fra ut-

videlseselementet. Absorpsjonen avtar således eksponen-

tialt med avstanden ifølge den kurve som antydes i fig. 2.

Temperaturstigningen i prøven er proporsjonal med lysabsorpsjonen og dermed til e . Varmediffusjonen fra

-x/b

prøven til utvidelseselementet er proporsjonal med e ,

der b er den termiske diffusjonslengde som er definert tidligere.

Bestemmende for prøvebærerens dimensjonering er produktet

b.a, hvilket erfaringsmessig bør ligge mellom 0,01-10 for at en måling skal være meningsfull. Hvis b.a understiger 0,01, druknes signalet i brus og bakgrunnssignal. Hvis b.a overstiger 10, er signalet så kraftig mettet at hver bestemmelse av b a fra en måling er meget usikker.

Hvis b.a for den aktuelle prøve overstiger 10, må b eller a eller begge disse faktorer minskes. En måte for å oppnå en minskning av absorpsjonskoeffisienten er naturligvis å for-tynne prøven. Absorpsjonskoeffisienten a kan også minskes hvis prøvebæreren har en viss porøsitet, slik at prøven "uttynnes" når den anbringes på prøvebæreren. Prøvebæreren kan i dette tilfellet bestå av en matrise som ikke absorberer prøven og med en hensiktsmessig andel hulrom innvendig i hvilken prøven kan trenge inn. Diffusjonslengden b kan minskes hvis prøvebærermatrisen har lav varmediffusivitet og altså har i seg en liten b-verdi. Diffusjonslengden b for prøvebærere med prøve blir da mindre enn b for bare

prøven. En kombinasjon av ovenstående er naturligvis mulig.

I det tilfellet a.b ligger mellom 0,01-10 for selve prøven

(uten prøvebærer) skal prøvebæreren innvirke så lite som mulig på prøvens egenskaper. Prøvebæreren skal da kunne suge opp meget væske i forhold til sin egen vekt eller volum. Hvis prøven blir noe fortynnet når det anbringes på prøve-bæreren, kan minskningen av a delvis kompenseres av at b øker noe. Prøvebæreren i seg selv skal da ha en stor varme-

diffusivitet a, der

2k

a =<2>k , hvor k = prøvebærerens termiske ledningsevne,

p. c

P

p = prøvebærerens tetthet og c P = prøvebærerens varme-

kapasitet ved konstant trykk.

I det tilfellet at b.a er mindre enn 0,01 for prøven, må

a eller b økes. En måte å øke b er å anbringe prøven på

en prøvebærer bestående av tynne fibre, hvilke er orientert vinkelrett på utvidelseselementets overflate. Disse fibre skal være tynne og ha stor varmeledningsevne for at b for prøvebærer med prøve skal bli større enn b for bare prøven.

Hvis prøvebæreren består av flere sjikt, skal sjiktet

nærmest utvidelseselementet dimensjoneres på den ovenfor angitte måten.

Hvis prøvebæreren inneholder en fargereagens, skal denne ha

en slik konsentrasjon at b.a faller innenfor intervallet 0,01-10 når fargen er utviklet.

Ovenstående vilkår for b.a gjelder kun for den bølge-

lengde på strålingen som man beregner å måle ved, da a varierer med bølgelengden. Dessuten bør modulasjons-

frekvensen ligge innen intervallet 0,1 Hz-1kHz, da.diffusjonslengden b er avhengig av modulasjonsfrekvensen.

Det finnes allerede fra før flersjiktede prøvebærere der

hvert sjikt har ulike funksjoner, f.eks. filtreringsfunk-

sjo^ reagenstilsettende funksjon etc. Slike prøvebærere kan med fordel anvendes sammen med optotermisk spektroskopi,

f.eks. for analyse av blod.

For å oppnå dette utnytter man den begrensede termiske diffusjonslengden som defineres ovenfor for å dimensjonere et eller flere av sjiktene i prøvebæreren. Dette gjør at det ikke lenger blir nødvendig å utføre en særskilt separering av blodets ulike komponenter før eller under målingen, utenom den separering som skjer innen prøve-

bærerens ulike sjikt.

Dette kan illustreres og klargjøres i et antall utførelses-eksempler. Som et første utførelseseksempel kan man tilveiebringe en prøvebærer i et sjikt slik at eksempelvis røde blodlegemer stenges ute fra sjiktet, mens andre blodkomponenter penetrerer sjiktet. Hvis dette er minst en termisk diffusjonslengde tykt, kan man analysere de sist-nevnte blodkomponenter uten at de røde blodlegemene for-

styrrer målingen. Sjiktet skal også være dimensjonert slik at b.a er mellom ca. 0,01 og ca. 10.

Som et andre utførelseseksempel kan man tilveiebringe en prøvebærer bestående av to sjikt, av hvilke det indre sjiktet er minst en termisk diffusjonslengde tykt. Dessuten skal det undre sjiktet dimensjoneres slik at b.a er mellom 0,01-10. De to sjikt har ulike egenskaper som gjør at visse prøvekomponenter blir igjen i det øvre sjiktet mens andre,

som man vil analysere, går til det undre sjiktet som ligger mot utvidelseselementet i den optotermiske detektoren.

Uansett den valgte lysbølgelengden, er det de prøvekompo-

nenter som finnes i det undre sjiktet som bidrar til signal-

et i instrumentet, mens prøvekomponentene i det øvre sjiktet bidrar meget mindre eller ikke i det hele tatt til signalet. Hvis man arbeider med en modulasjonsfrekvens på

100 Hz, behøver det undre sjiktets tykkelse være minst ca.

2 0 mikrometer for en vannoppløsning. Observer at man ikke behøver skylle bort eller stryke bort prøvekomponentene i det øvre sjiktet for å gjennomføre analysen.

Som et tredje utførelseseksempel kan prøvebæreren bestå av

tre sjikt, et undre sjikt minst en termisk diffusjonslengde

tykt, et mellomsjikt som fungerer som en barriere for visse prøvekomponenter og et øvre sjikt som tar imot prøven. Mellomsjiktet kan f.eks. ha en slik pore-

størrelse at blodets røde blodlegemer ikke kan penetrere sjiktet. På denne måte holdes de røde blodlegemene borte fra det undre sjiktet, der en optotermisk analyse av andre blodkomponenter kan utføres.

Som et fjerde utførelseseksempel kan prøvebæreren bestå av

fire eller flere sjikt, der det undre sjiktet har en

tykkelse større enn en termisk diffusjonslengde, og de andre sjiktene utfører filtreringsfunksjoner og/eller inneholder ulike reagenser, etc. Den således behandlede prøves ut-

valgte og eventuelt kjemisk påvirkede komponenter som når det undre sjiktet, kan analyseres optotermisk uten for-styrrelser fra komponentene i de øvre sjiktene.

Det er selvsagt mulig å variere modulasjonsfrekvensen og

dermed den termiske diffusjonslengden i prøven. Man skal derfor dimensjonere prøvebærerens undre sjikt med henblikk på en viss modulasjonsfrekvens eller visse modulasjonsfrekvenser. Idag er det vanligst å anvende modulasjonsfrekvenser omkring 30 Hz, hvilket betyr at en hensikts-

messig minimumstykkelse for det undre sjiktet er 40 mikrometer eller ."deromkring. For å kunne oppnå en spesielt bra "isolering" av signalet fra det undre sjiktet og signalet'

fra sjiktet ovenfor, kan man øke det undre sjiktets tykkelse til f.eks. to eller fire termiske diffusjonslengder. For hver termisk diffusjonslengde i tykkelse for det undre sjiktet, vinner man en faktor e = 2,7 i "isolering".

En prøvebærer behøver ikke nødvendigvis være homogen i sin lengderetning, men kan ha forskjellige områder med tynnere og tykkere sjikt, eller sjikt med ulike egenskaper. En slik prøvebærer kan flyttes til ulike posisjoner i forhold til den optotermiske detektoren og lysflekken eller også kan lysflekken flyttes i forhold til prøvebæreren, hvorved ulike prøvekomponenter analyseres i prøvebærerens ulike deler. Alternativt kan den optotermiske detektoren utformes slik

at ulike deler av prøvebæreren påvirkes på ulike måter,

f.eks. belyses med lys av ulik farge eller med ulike modulasjonsfrekvenser eller med både ulike lysbølgelengder og modulasjonsfrekvenser samtidig.

Det er også mulig at man vil dimensjonere flere sjikt i

en og samme prøvebærer med henblikk på den termiske diffu— sjonslengden. Anta at man har en prøve med en komponent a, som igjen består av to ulike typer A^ og A2. Man vil måle både innholdet av A og innholdet av A^. Man kan konstruere en prøvebærer med et undre sjikt B med to del-

sjikt B^og B2. Prøvekomponentene i A fordeler seg i sjiktene B^og B2med A^i B.|og A2i B2 • Det undre sjiktets B1tykkelse dimensjoneres for å tilsvare en modulasjonsfrekvens f^, slik at komponent A^analyseres ved denne frekvens. Det neste sjiktets B2tykkelse dimensjoneres slik at ved en modulasjonsfrekvens f2, som er lavere enn f^, tilsvarende den totale tykkelsen B^+ B2, analyseres den totale mengde prøvekomponent A. På denne måte kan man gjøre en "dybdeanalyse" ved endring av modulasjonsfrekvensen og utnyttelse av ulike sjikttykkelser, dimensjonert ifølge de respektive termiske diffusjonslengder.

Man kan også utføre analyser med to modulasjonsfrekvenser samtidig. Dette kan være hensiktsmessig når man vil studere absorpsjonen ved to ulike lysbølgelengder samtidig. De to ulike lysbølgelengdene får hver sin modulasjonsfrekvens. Eksperimentelt har man funnet at det behøves kun en liten forskjell i modulasjonsfrekvensen for å tilveiebringe en effektiv separering av signalene, f.eks. 5% frekvensforskjell. I dette tilfellet kan man endog dimensjonere prøvebærerens

sjikt med henblikk på disse tofrekvenser, (eksempelvis disses middelverdi) uten å tape de vundne fordeler ved å

benytte seg av en slik dimensjonering. Tilsvarende argument

holder for tre eller flere modulasjonsfrekvenser og lys-bølgelengder .

Flere typer prøvebærere kan utvikles for måling av pH, konsentrasjonsen av molekyler, ioner etc. samt identifiser-

ing av partikler og celler og bestemmelse av deres antall og størrelse m.m. Anta f.eks. at man har en prøvebærer med ett emne som spesifikt binder et kjemikalie, f.eks.

et enzym Z som er spesifikt for et visst substrat S.

Produktet P kan ha en lysabsorpsjon som skiller seg fra lysabsorpsjonen til Z og S, hvilket muliggjør en optotermisk detektering og dermed bestemmelse av substratet S. Hvis lysabsorpsjonen til produktet P ikke er spesiell på denne måte, kan prøvebæreren endog inneholde en kromofor R som ved reaksjon med produktet P endrer farge slik at detekter-

ing av P kan gjennomføres gjennom måling med hensiktsmessig bølgelengde og substratet S kan på denne måte bestemmes.

Man anbringer således prøven på prøvebæreren og hvis prøven inneholder substratet S bestemmes substratets konsentrasjon optotermisk ved hjelp av kvantifisering av produktet P

eller kromoforen R. Prøvebæreren med enzymet Z og eventuelt kromoforen R er dimensjonert slik at produktet a.b er større enn ca. 0,01 og mindre enn ca. 10 for P eller P pluss R ved beregnet bølgelengde og modulasjonsfrekvens. Selv-

sagt kan prøvebæreren bestå av et eller flere sjikt for å

utføre nødvendig bearbeidelse av prøven (filtrering,kjemisk behandling, uttynning etc).

Hvis utvidelseselementet bringes i kontakt med et medium som endrer farge i nærvær av en spesifikk gass, kan man der-

etter måle gasskonsentrasjonen ved hjelp av fargeendringen.

Med en sjiktdelt prøvebærer kan man legge filtrerings- og behandlingssjikt som er selektive for den aktuelle gass,

ovenfor det kromofore sjiktet.

Det er kjent veldefinerte plastkuler med typiske diametere tilsvarende vanlige levende cellers diametere. Disse kan forsynes med spesifikke overflateegenskaper. Ettersom typiske diametere blir omkring 10 mikrometer, faller dette mål i mange tilfeller sammen med en termisk diffusjons-

lengde. Derfor er det mulig å fremstille prøvebærere for optotermisk spektroskopi med et undre sjikt bestående i det minste delvis av slike plastkuler forsynt med visse egenskaper. Prøven som anbringes ovenfra, forstyrrer ikke målingen ettersom det er mer enn en termisk diffusjons-

lengde bort fra detektoren. Her kan man f.eks. igjen be-

nytte seg av enzym-substratfremgangsmåten. Kulene kan naturligvis være av annet materiale enn plast, og de be-

høver ikke være sfæriske, dys. de kan betegnes som partikler.

For å lukke inne f.eks. følsomme reagenser i prøvebæreren

under transport, kan det utenpå denne anbringes et beskyttelsessjikt som kan trekkes av før prøven anbringes.

Mellom prøvebærerens aktive sjikt kan det endog anbringes forskjellige beskyttelsessjikt, hvilke forhindrer reagenser fra å gå over fra et sjikt til et annet, og hvilke like-

ledes kan fjernes før måling.

Ytterligere områder der sjiktdelte prøvebærere kan tenkes anvendt, er i kjemisk prosesstyring og i kolonnestyring (Sephadex og lignende kolonner).

Det er nødvendig at prøvebæreren kontakter detektoren

termisk under selve målingen. Dette kan oppnås ved å ut-øve et fysisk trykk på prøvebæreren eller også ved kjemisk å binde prøvebæreren til detektoren. Således kan prøve-

bæreren anbringes til anlegg mot detektoren enten "til-

feldig" eller "permanent".

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til de ovenfor angitte utførelseseksempler, men kan varieres innen rammen for de etterfølgende patentkrav. Fremgangsmåten og prøve bæreren er beskrevet og eksemplifisert ved hjelp av opto termisk spektroskopi, men er ikke begrenset til dette sammenheng, men kan tilpasses endog sammen med fotoakustisk spektroskopi (ifølge f.eks. US-pat. 3.948.345) og optotermisk spektroskopi ifølge andre utførelser enn de som er beskrevet her. Fremgangsmåten og prøvebæreren kan tilpasses når som helst den termiske diffusjonslengden b og absorpsjonskoeffisienten for lyset a er dimensjonert for målefremgangsmåten. Med lys menes alle former for synlig og ikke synlig elektromagnetisk stråling, f.eks. UV-, IR- og røntgenstråling.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for analyse av en prøvesubstans ved hjelp av fotoakustisk eller optotermisk spektroskopi, hvor prøve-substansen (14) plasseres i kontakt med en detektor (12) og bestråles med intensitetsmodulert stråling av viss bølge-lengde , hvorved av prøvesubstansen eventuelt absorbert stråling gir opphav til temperaturvariasjoner som i detektoren omvandles til et elektrisk eller optisk signal, hvilket registreres,karakterisert vedat prøve-substansen (14) anbringes på en prøvebærer (13) hvilken dimensjoneres slik at 0,01 ^ a . b £ 10 for prøvebærer med prøve ved den beregnede bølgelengden og modulasjonsfrekvensen, der a er prøvens med prøvebærer absorpsjonskoeffisient ved den beregnede bølgelengden og b er den termiske diffusjonslengde for prøven med prøvebærer ved den beregnede modulasjonsfrekvens, at prøvebæreren før eller etter anbringelsen av prøven, bringes til anlegg mot nevnte detektor (12) og at stråling med den beregnede bølgelengde og modulasjonsfrekvens deretter rettes mot prøven.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at prøven (14) anbringes på en sjiktdelt prøvebærer (13) med minst ett undre sjikt, hvis tykkelse er minst ca. en termisk diffusjonslengde b for den beregnede modulasjonsfrekvens og for den beregnede prøve, og at prøvebæreren før eller etter anbringelsen av prøven bringes med nevnte undre sjikt til anlegg mot detektoren (12).

3. Prøvebærer for analyse av en prøvesubstans i en fotoakustisk eller optotermisk målecelle, hvor prøvesubstansen (14) er beregnet å bli plassert i kontakt med en detektor (12) og bestråles med modulert stråling av viss bølgelengde ifølge den i krav 1 angitte fremgangsmåte,karakterisert vedat prøvebæreren (13) er slik dimensjonert at 0,01 ^< a . b^<: 10 for prøvebærer med den beregnede prøve (14), der a er absorpsjonskoeffisienten for prøve-bæreren med prøve ved den beregnede bølgelengden og b er den termiske diffusjonslengden for prøvebæreren med prøve ved den beregnede modulasjonsfrekvensen.

4. Prøvebærer ifølge krav 3,karakterisertved at dens øvre del er slik utformet at visse komponenter i prøven (14) forhindres å passere gjennom nevnte del, og at dens undre del, hvilken er beregnet å være vendt mot detektoren (12), har en tykkelse omtrent like stor eller større enn en termisk diffusjonslengde for prøvebæreren (13) med den del av prøven som skal analyseres ved den beregnede modulasjonsfrekvensen.

5. Prøvebærer ifølge krav 3 eller 4,karakterisert vedat den inneholder emner som ved tilstede-værelse av visse prøvesubstanser gjennom kjemisk reaksjon ut-vikler en kromogen substans med en karakteristisk absorp-s jonskoef f isient a, der 0,01£a . b^< 10 for den for prøve-bæreren (13) beregnede analysen.

6. Prøvebærer ifølge krav 3,karakterisert vedat den omfatter to eller flere sjikt med ulike funksjoner, f.eks. filtrerings- og/eller reagenstilsettende funksjoner, og at det sjikt som er beregnet å være beliggende nærmest detektoren (12) har en tykkelse som går opp til minst ca. en termisk diffusjonslengde b for den beregnede prøve og den beregnede modulas jonsf rekvens, samt at 0,01 ^ a . b ^ 10 for dette sjikt ved beregnet bølgelengde og modulasjonsfrekvens.

7. Prøvebærer ifølge krav 6,karakterisertved at det omfatter flere sjikt der et eller flere sjikt inneholder emner som sammen med den beregnede prøvesubstans (14) kan utvikle en kromogen substans i prøvebærerens (13) undre sjikt, hvilket er beregnet å være vendt mot detektoren (12), og at 0,01 „<: a . b r$ 10 for dette sjikt med nevnte kromogene substans.

8. Prøvebærer ifølge krav 6 eller 7,karakterisert vedat det sjikt av prøvebæreren (13) som er beregnet å være beliggende nærmest detektoren (12) omfatter partikler hvis diameter er av størrelsesorden en termisk diffusjonslengde b for den beregnede prøve.

9. Prøvebærer ifølge krav 8,karakterisertved at nevnte partikler er forsynt med reagens for den beregnede prøve.

10. Prøvebærer ifølge et eller flere av patentkravene 3-9,karakterisert vedat det på prøvebærerens (13) utside og/eller mellom ulike sjikt i prøvebæreren er anbragt et beskyttelsessjikt, hvilket beskytter og stenger inne f.eks. reagenser og hvilket kan fjernes før måling.