SE455234B - Provberare for analys av en provsubstans i en fotakustisk eller optotermisk metcell - Google Patents

Provberare for analys av en provsubstans i en fotakustisk eller optotermisk metcell

Info

Publication number
SE455234B
SE455234B SE8306246A SE8306246A SE455234B SE 455234 B SE455234 B SE 455234B SE 8306246 A SE8306246 A SE 8306246A SE 8306246 A SE8306246 A SE 8306246A SE 455234 B SE455234 B SE 455234B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
sample
intended
sample carrier
layer
detector
Prior art date
Application number
SE8306246A
Other languages
English (en)
Other versions
SE8306246L (sv
SE8306246D0 (sv
Inventor
D Mcqueen
P Helander
I Lundstrom
L Fondberg
Original Assignee
Varilab Ab
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 Varilab Ab filed Critical Varilab Ab
Priority to SE8306246A priority Critical patent/SE455234B/sv
Publication of SE8306246D0 publication Critical patent/SE8306246D0/sv
Priority to EP84850346A priority patent/EP0142481A3/en
Priority to NO844513A priority patent/NO844513L/no
Priority to JP59237711A priority patent/JPS60119440A/ja
Priority to FI844444A priority patent/FI844444L/fi
Priority to CA000467680A priority patent/CA1234502A/en
Priority to DK537584A priority patent/DK537584A/da
Publication of SE8306246L publication Critical patent/SE8306246L/sv
Publication of SE455234B publication Critical patent/SE455234B/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/171Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with calorimetric detection, e.g. with thermal lens detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • G01N2021/1706Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids in solids

Landscapes

  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Description

455 254 1 Enligt den vedertagna Kubelka-Munk-teorin för reflek- tionsspektroskopi är andelen reflekterat ljus proportionellt mot kvoten mellan provets absorptionskoefficient och dess ljusspridningskoefficient. En konsekvens av detta âr att mät- resultatet ej förändras om ett prov spâdes med en icke ljusspridande och icke absorberande substans. Absorptions- koefficienten och ljusspridningskoefficienten förändras i samma proportion och kvoten blir oförändrad. Detta år en inne- boende svaghet hos reflektionsspektroskopi då det gäller kvantitiva mätningar.
Resultatet för reflektionsspektroskopi på fasta material är av samma anledning beroende på strukturen hos provet. För exempelvis pulver är det mycket viktigt att hålla en en viss noggrant kontrollerad kornstorlek om man avser att göra kvantitativa mätningar, eftersom ljusspridningen i provet är starkt beroende av kornstorlek. Detta får naturligtvis konsekvenser för utformningen av provbärare. En provbârare för reflektionsspektroskopi måste ha mycket väldefinierade och konstanta ljusspridningsegenskaper. Det har visats att opto- termisk spektroskopi under vissa förutsättningar är mindre känslig för ljusspridning i provet och därför lämpligare för kvantitativa mätningar än reflektionsspektroskopi.
Vidare gäller för reflektionsspektroskopi att förhållandet mellan andelen reflekterat ljus och absorptionskoefficienten är icke-linjär. d.v.s. att en fördubbling av koncentrationen i en substans inte leder till en fördubbling av signalen, utan snarare mindre än en fördubbling av signalen. Detta måste kompenseras för i instrumentet.
En annan nackdel med reflektionsspektroskopi är att det är svårt att mäta på ett begränsat skikt av ett homogent prov.
Hur tjockt skikt som analyseras bestäms endast av provets optiska egenskaper och varierar därför med t.ex. halten av absorberande substans i provet. En konsekvens av detta är att för många analyser av blod är det dessutom nödvändigt att avlägsna de röda blodkropparna innan analysen kan ske. antingen genom centrifugering eller liknande innan provet 5 455 234 anbringas på provbäraren, eller genom ett separeringslager i provbäraren. och i så fall får de röda blodkropparna spolas eller strykas bort efter en viss tid.
Ett sätt att komma förbi vissa nackdelar med reflektione- spektroskopi âr att använda sig av optotermisk spektroskopi och en optotermisk detektor enligt svenskt patent 424 024. En variant av en optotermisk cell eller detektor består av ett temperaturutvidgningselement, t.ex. en tunn safirskiva med en mekanoelektrisk eller mekanooptisk omvandlare. t.ex. en piezo- elektrisk ring limmad mot dess ena sida. Intensitetsmodulerad strålning skickas genom ringens öppning och genom safiren mot provet på safirens andra sida. Den utvecklade värmen från ljusabsorptionen ger upphov till en värmeutvidgning hos sa- firen. som i sin tur påverkar piezokristallen. Den piezo- elektriska kristallen genererar en signal med samma frekvens som moduleringsfrekvensen. Både amplituden och fasen hos sig- nalen utnyttjas för att få ett resultat som är linjärt propor- tionellt mot koncentrationen av absorberande substans i provet över ett mycket brett koncentrationsområde. Den mekanooptiska konstruktionen av den optotermiska detektorn år betydligt enk- lare och robustare än motsvarande konstruktion hos en reflektometer.
Ljusabsorptionen i provet sker inom ett skikt vars tjocklek bestäms av absorptionsförmågan hos provet. Absorptionen avtar exponentiellt med avstånd. och man får en profil för ett icke ljusspridande prov enligt exp(-ax) i provet, där x är djup och a är absorptionskoefficienten för provet. Den värme som utvecklas i provet måste diffundera till safiren under en modulationsperiod för att kunna detekteras. Den sträcka som värmen hinner diffundera under en period ges av den termiska diffusionslängden b enligt 2k 1/2 wQCp För diffusion gäller en exponentiell lag enligt exp (-X/b).
Här är k=termisk ledningsförmåga. w=ljusmodulationens vinkelfrekvens hos hackaren, g= provets täthet och cp= provets värmekapacitet vid konstant tryck. För vatten och en mo.. . . ,_...,.. . m. anwu-ans.. ..-. _. -vAuM-...enn . . .. 455 234 4 modulationsfrekvens på 100 Hz är b= 0,02mm = 20 mikrometer.
Om man fyrdubblar modulationsfrekvensen halverar man den termiska diffusionslängden.
Dessa kända fakta gör att man till exempel kan mäta hemoglobinhalten i ett blodprov utan att för den skull behöva mäta blodprovets volym. eïtersom den termiska diffusions- längden bestämmer provmängden under förutsättningen att provet är tjockare än några termiska diffusionslängder. Prov som är längre bort än nägra termiska diffusionslängder från safiren deltar inte i den uppmätta signalen från den optotermiska detektorn. även om ljus tränger in till denna del av provet.
Detta år en avgörande skillnad mellan optotermisk spektroskopi och reflektionsspektroskopi.
Det kan påpekas att signalen från den optotermiska detektorn innehåller information om provets sammansättning under Förut- såttning att b a är mindre än ett visst värde (ca. 10). vilket i regel är fallet med exempelvis blodprover vid vanliga modulationsfrekvenser (från nägra Hz till några hundratals Hz). -n . . _ r E n Ändamålet med föreliggande uppfinning är att erbjuda en provbärare av inledningsvis beskrivet slag. som ger väl definierade mätvärden. Detta har uppnåtts genom att prov- bäraren är så dimensionerad att 53.01,5, a b§10 för provbârare med det avsedda provet För att ge vâldefinerade mätvärden, där a år absorptionskoefficienten för provbâraren med prov vid den avsedda våglängden och b är den termiska diffusionslängden för provbâraren med prov vid den avsedda modulationsfrekvensen.
E . .n . . a Uppfinningen kommer i det ¥öljande att närmare beskrivas med hänvisning till några på bifogade ritningar visade utförings- exempel. ka. 5 455 234 Figur 1 visar en variant av en optotermisk mâtcell där en piezoelektrisk kristall är limmad mot temperaturutvidgnings- elementet (detektorn).
Figur 2 visar ljusintensiteten inuti ett prov och amplituden på värmevågorna utgående från Fyra olika djup i provet.
Avgörande för signalens storlek är amplituden på värmevågorna då de når fram till temperaturutvidgningselementet. Kurvorna i figuren är ritade för fallet b-a = 1.
Figur 3a och b visar optotermiska spektra för metylgrönt i två olika koncentrationer. Dessa spektra visar att det är möjligt att mäta b a-värden från 0,01 till 10.
En optotermisk mätcell. vilken inte i sig bildar någon del av uppfinningen. innefattar en ljuspassage 11. i vilken ett utvidgningselement (detektor) 12, en skiva av safir, kvarts, glas eller liknande är placerad. Provet 14 i en provbärare 13 år placerat i kontakt med utvidgningselementet 12. vilket står i kontakt med en mekanoelektrisk omvandlare 15, t.ex. en piezoelektrisk kristall. eller alternativt en mekanooptisk omvandlare. Modulerat ljus av viss våglängd får passera genom passagen 11 och då ljuset absorberas av provet 14 erhålls en temperaturhöjning som är proportionell mot den absorberade energin. Varje ljuspuls som träffar provet ger upphov till en temperaturhöjning av provet 14 och varje intervall mellan pulserna ger tillfälle till avkylning av provet.
Temperaturvariationerna i provet 14 medför en alternerande expansion och kontraktion av utvidgningselementet 12 och denna rörelse omvandlas av omvandlaren 15 till en elektrisk eller optisk signal. vilken förstärks och registreras av ett . q . registreringsinstrument.
Provet 14. vilket utgörs av ett Fast ämne eller en fluid, kan anbringas direkt på utvidgningselementet 12 eller såsom enligt föreliggande uppfinning appliceras på en provbärare. I figur 1 455 234 G illustreras schematiskt en provbärare 13 med prov 14 anbragt på ett utvidgningselement 12 i en optotermisk detektor. En intensitetsmodulerad. strålning med viss våglängd och modulationsfrekvens får träffa provet . Ljusabsorptionen i provet är proportionell mot e_ax . där a är provets absorptionskoefficient och x är avståndet från utvidgningselementet. Absorptionen avtar således exponentiellt med avståndet enligt den kurva som antyds i figur 2.
Temperaturstegringen hos provet är proportionell mot ljusabsorptionen och därmed mot e_ax. Värmediffusionenxfšån provet till utvidningselementet är proportionell mot e . där b är den termiska diffusions- längden som tidigare definierats.
Dimensionerande för provbäraren är produkten b-a, vilken erfarenhetsmässigt bör ligga mellan 0.01-10 för att en mätning skall vara meningsfull. Om bsa understiger 0.01 dränks signalen i brus och bakgrundssignal. Om b a överstiger 10 är signalen så kraftigt mättad att varje bestämning av b a ur en mätning är mycket osäker.
Om b a för provet ifråga överstiger 10 måste b eller a eller båda dessa faktorer minskas. Ett sätt att uppnå en minskning av absorptionskofficienten år naturligtvis att späda provet.
Absorptionskoefficienten a kan också minskas om provbäraren har en viss porositet så att provet “spädes ut" då det appliceras på provbäraren. Provbäraren kan i detta fall bestå av en matris som inte absorberar provet och med en lämplig andel hålrum invändigt i vilka provet kan tränga in.
Diffusionslängden b kan minskas om provbärarmatrisen har låg värmediffusivitet och alltså i sig ett litet b-värde.
Diffusionslängden b för provbärare med prov blir då mindre än b för bara provet. En kombination av ovanstående är naturligtvis möjlig.
I det fall att a-b ligger mellan 0.01-10 för provet självt (utan provbärare) skall provbäraren inverka så lite som möjligt på provets egenskaper. Provbâraren skall då kunna . ...un-usu- Y 455 254 suga upp mycket vätska i förhållande till sin egen vikt eller volym. Om provet blir något utspätt då det appliceras på provbâraren kan minskningen av a delvis kompenseras av att b ökar något. Provbäraren i sig skall då ha en stor värmediffusivitet d, där 2k d= -- . varvid k = provbärarens termiska ledningsförmåga c 9 D Q=provbärarens täthet och cp= provbärarens värmekapacitet vid konstant tryck.
I det fall att b-a är mindre än 0.01 för provet måste a eller b ökas. Ett sätt att öka b är att applicera provet på en provbärare bestående av tunna fibrer. vilka är orienterade vinkelrätt mot utvidningselementets yta. Dessa fibrer skall vara tunna och ha stor vårmeledningsförmåga för att b för provbärare med prov skall bli större än b för bara provet.
Om provbäraren består av flera skikt skall skiktet närmast utvidgningselementet dimensioneras på ovan angivna sätt.
Om provbäraren innehåller ett färgreagens skall detta ha en sådan koncentration att b-a faller inom intervallet 0,01-10 när färgen har utvecklats.
Ovanstående villkor för b a gäller endast för den våglängd på strålningen som man avser att mäta vid, då a varierar med våglängden. Dessutom bör modulationsfrekvensen ligga inom intervallet 0.1 Hz- 1 kHz. då diffusionslängden b är beroende av modulationsfrekvensen.
Det finns sedan tidigare flerskiktade provbärare där varje skikt har olika funktion, t.ex. filtreringsfunktion, reagens- tillsättande funktion etc. Sådana provbärare kan med fördel användas tillsammans med optotermisk spektroskopi. t.ex. för analys av blod.
För att uppnå detta utnyttjar man den begränsade termiska diffusionslängden som definieras ovan för att dimensionera ett eller flera av skikten i provbäraren. Detta gör att det «~<-1rInm- -wn-.wn m". 455 234 8 inte längre blir nödvändigt att utföra en särskild separering av blodets olika komponenter före eller under mätningen, förutom den separering som sker inom provbärarens olika skikt.
Detta kan illustreras och klargöras i ett antal utförings~ exempel. Som ett första utföringsexempel kan man göra en prov- bärare i ett skikt så att exempelvis röda blodkroppar stängs ut från skiktet, medan andra blodkomponenter penetrerar skiktet. Om detta är minst en termisk diffusionslängd tjockt kan man analysera de senare blodkomponenterna utan att de röda blodkropparna stör mätningen. Skiktet skall också vara dimen- sionerat så att b a år mellan ca. 0,01 och ca. 10.
Som ett andra utföringsexempel kan man göra en provbârare be- stående av två skikt. av vilka det'undre skiktet är minst en termisk diffusionslängd tjockt. Dessutom skall det undre skiktet dimensioneras så att b a är mellan 0,01-10. De två skikten har olika egenskaper som gör att vissa prov- komponenter stannar kvar i det övre skiktet medan andra, som man vill analysera, går till det undre skiktet. som ligger mot utvidgningselementet i den optotermiska detektorn. Oavsett den valda ljusvågslängden är det de provkomponenter som finns i det undre skiktet som bidrar till signalen i instrumentet, medan provkomponenterna i det övre skiktet bidrar mycket mindre eller inte alls till signalen. Om man arbetar med en modulationsfrekvens på 100 Hz behöver det undre skiktets tjocklek vara minst ca. 20 mikrometer för en vattenlösning.
Observera att man inte behöver skölja bort eller stryka bort provkomponenterna i det övre skiktet för att genomföra analysen.
Som ett tredje utföringsexempel kan provbäraren består av tre skikt. ett undre skikt minst en termisk diffusionslångd tjockt. ett mellanskikt som Fungerar som en barriär för vissa provkomponenter, och ett övre skikt som tar emot provet.
Mellanskiktet kan exempelvis ha en sådan porstorlek att blodets röda blodkroppar inte kan penetrera skiktet. På detta sätt hålls de röda blodkropparna bort från det undre skiktet. där en optotermisk analys av andra blodkomponenter kan q 455 234 utföras.
Som ett fjärde utföringsexempel kan provbäraren bestå av Fyra eller flera skikt. där det undre skiktet har en tjocklek större än en termisk diffusionslängd, och de andra skikten utför filtreringsfunktioner och/eller innehåller olika reagenser, etc. Det således behandlade provets utvalda och eventuellt kemiskt påverkade komponenter som når det undre skiktet kan analyseras optotermiskt utan störningar från komponenterna i de övre skikten.
Det är givetvis möjligt att variera modulationsfrekvensen och därmed den termiska diffusionslängden i provet. Man skall därför dimensionera provbårarens undre skikt med avseende på en viss modulationsfrekvens eller vissa modulationsfrekven- ser. Idag år det vanligt att använda modulationsfrekvenser omkring 30 Hz, vilket betyder att en lämplig minimitjocklek för det undre skiktet är_40 mikrometer eller däromkring. För att kunna uppnå en särskilt bra "isolering" av signalen från det undre skiktet och signalen från skikten ovan kan man öka det undre skiktets tjocklek. till exempelvis två eller fyra termiska di¥¥usionslängder. För varje temisk diffusionslängd i tjocklek för det undre skiktet vinner man en faktor e = 2,7 i "isolering".
En provbärare behöver inte nödvändigtvis vara homogen i sin längdriktning, utan kan ha olika områden med tunnare och tjockare skikt, eller skikt med olika egenskaper. En sådan provbärare kan flyttas till olika positioner relativt den optotermiska detektorn och ljusfläcken eller också kan ljusfläcken flyttas relativt provbäraren, varvid olika prov- komponenter analyseras i provbärarens olika delar. Alternativt kan den optotermiska detekorn utformas så att olika delar av provbäraren påverkas på olika sätt. exempelvis belyses med ljus av olika Färg eller med olika modulationstrekvenser eller med båda olika ljusvåglängder och modulationsfrekvenser samtidigt.
Det är också möjligt att man vill dimensionera Flera skikt i 455 234 'O en och samma provbârare med avseende på den termiska diffusionslângden. Antag att man har ett prov med en komponent A. som i sin tur består av två olika typer A och A _ Man vill mäta både halten av A och halten av A 1 . Man kan konstruera en provbärare med ett undre skikå B med två del- skikt B1 och B2 . Provkomponenterna i A fördelar sig i skikten B och B med A i B och A i B . Det undre skiktets B 1 2 1 1 2 2 1 tjocklek dimensioneras för att motsvara en modulationsfrekvens f så att komponent A analyseras vid denna frekvens. Det nästa skíktets BZ tjocklek dimensioneras så att vid en modulations- frekvens fz , som är lägre än f . motsvarande den totala tjockleken B + B . den totala mängden provkomponent A analyseras. 1Pâ âetta sätt kan man göra en “djupanalys“ genom ändring av modulationsfrekvensen och utnyttjande av olika skikttjocklekar. dimensionerade enligt de respektive termiska diffusionslängderna.
Man kan också utföra analyser med tvâ modulationsfrekvenser samtidigt. Detta kan vara lämpligt när man vill studera absorptionen vid två olika ljusvågslängder samtidigt. De två olika ljusvåglängderna får var sin modulationsfrekvens.
Experimentellt har man funnit att det behövs endast en liten skillnad i modulationsfrekvensen för att åstadkomma en effektiv separering av signalerna. exempelvis 5 _ Z frekvensskillnad. I detta fall kan man ändå dimensionera provbärarens skikt med avseende på dessa två frekvenser (exempelvis dess medelvärde) utan att förlora de vunna fördelarna av att använda sig av en sådan dimensionering.
Motsvarande argument håller för tre eller flera modulationsfrekvenser och ljusvåglängder.
Flera typer av provbârare kan utvecklas för mätning av pH, koncentrationen av molekyler, joner etc. samt identifiering av partiklar och celler och bestämning av deras antal och storlek m.m. Antag till exempel att man har en provbärare med ett ämne som specifikt binder någon kemikalie, exempelvis ett enzym Z som är specifikt för ett visst substrat S. Produkten P kan ha en ljusabsorption som skiljer sig från ljusabsorptionen hos Z och S, vilket möjliggör en optotermisk detektering och därmed ~ o-v-r-.n-H..~..,_..,.,,,,.,,.,,.,,,..,.. . .. \......v.... ........._. ..._ H 455 234 bestämning av substratet S. Om ljusabsorptionen hos produkten P inte är särskild på detta sätt kan provbäraren även innehålla en kromofor R som. vid reaktion med produkten P ändrar färg så att detektering av P kan genomföras genom mätning vid lämplig våglängd och substratet S på så sätt kan bestämmas. Således applicerar man provet på provbäraren och om provet innehåller substratet S bestäms substratets koncentration optotermiskt medelst kvantifiering av produkten P eller kromoforen R. Provbäraren med enzymet Z och eventuellt kromoforen R är dimensionerad så att produkten a-b är större än ca. 0.01 och mindre än ca. 10 för P eller P plus R vid avsedd våglängd och modulationsfrekvens. Givetvis kan provbäraren bestå av ett eller flera skikt för att utföra növändig bearbetning av provet (filtrering. kemisk behandling, spâdning etc.) Om utvidgningselementet bringas i kontakt med ett medium som ändrar färg i närvaro av en specifik gas kan man sedan mäta gaskoncentrationen medelst färgändringen. Med en skiktad provbärare kan man lägga filtrerings- och behandlingsskikt. som är selektiva för gasen ifråga ovanför det kromofora skiktet.
Det finns känt väldefinierade plastkulor med typiska diametrar motsvarande vanliga levande cellers diametrar. Dessa kan förses med specifika ytegenskaper, etc. Eftersom typiska diametrar blir omkring tio mikrometer sammanfaller detta mått med en termisk diffusionslängd i många fall. Därför är det möjligt att tillverka provbärare för optotermisk spektroskopi med ett undre skikt bestående åtminstone delvis av sådana plastkulor försedda med vissa egenskaper. Provet, som anbringas ovanifrån. stör inte mätningen eftersom det är mer än en termisk diffusionslängd bort från detektorn. Här kan man åter använda sig av enzym-substrat förfarandet, till exempel.
Kulorna kan naturligtvis vara av annat material än plast och de behöver inte vara sfâriska, d.v.s. de kan betecknas som partiklar.
För att stänga in t.ex. känsliga reagenser i provbäraren under ...._,..4_ 'vw 314.41.. ' LHÅ' I CI ' 4,..- ,..\.,.,.,,, .,._. . 455 234 'i transport kan utanpå denna anbringas ett skyddsskikt, som kan dras bort innan provet appliceras. Mellan provbärarens aktiva skikt kan även anbringas dylika skyddsskikt. vilka förhindrar reagenser att gå över från ett skikt till ett annat och vilka likaså kan avlägsnas inför mätning.
Ytterligare områden där skiktade provbärare kan tänkas användas är i kemisk processtyrning och i kolonnstyrning (Sephadex och liknande kolonner).
Det är nödvändigt att provbäraren kontaktar detektorn termiskt under själva mätningen. Detta kan uppnås genom att utöva ett fysiskt tryck på provbäraren eller också genom att kemiskt binda provbäraren till detektorn. Således kan provbäraren an- bringa till anliggning mot detektorn antingen "tillfälligt" eller "permanent".
Uppfinningen är naturligtis inte begränsad till de ovan angivna utföringsexemplen utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Provbâraren har beskrivits och exemplifierats med hjälp av optotermisk spektroskopi, men är inte begränsad till detta sammanhang. utan är tillämpbara även tillsammans med fotoakustisk spektro- skopi (enl. t.ex. US _ patentet 3.948.345) och opto- termisk spektroskopi enligt andra utföranden än de som beskrivits här. Provbåraren är tillämpbara närhelst den termiska diffusionslângden b och absorptions- koeffici- enten för ljuset a âr dimensionerande för mätför- farandet. Med ljus menas alla former av synlig och icke synlig elektromagnetisk strålning. ex.vis UV-, IR- och Röntgenstrålning. fil.
.. W.-»w....-...»........-.....-.-..-.

Claims (8)

....._- _. . ...-..__.__...__\ Ü 455 234 PATENTKRAV
1. Provbârare för analys av en provsubstans i en fotoakustisk eller optotermisk mätcell, varvid provsubstansen (14) är avsedd att placeras i kontakt med en detektor (12) och bestrâlas med modulerad strålning av viss våglängd, varvid av provsubstansen eventuellt absorberad strålning ger uppfyov till temperaturvariationer som i detektorn omvandlas till en elektrisk eller optisk signal anordnad att registreras av en registreringsanordning. k å n n e t e c k n a d d ä r a v, att provbåraren (13) är så dimensionerad att 0,01$ a b š.1n för provbärare med det avsedda provet (14) för att ge väldefinerade mätvärden. där a år absorptionskoefficienten för provbäraren med prov vid den avsedda våglängden och b är den termiska diffusionslängden för provbäraren med prov vid den avsedda modulationsfrekvensen.
2. Provbärare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att dess övre del är så utformad att vissa komponenter i provet (14) förhindras passera genom sagda del och att dess undre del, vilken är avsedd att vara vänd mot detektorn (12), har en tjocklek ungefär lika stor eller större än en termisk diffusionslängd för provbäraren (13) med den del av provet som skall analyseras vid den avsedda modulationsfrekvensen.
3. Provbärare enligt patentkrav 1 eller 2. k ä n n e t e c k n a d d ä r a v. att den innehåller ämnen som vid närvaro av vissa provsubstan- ser genom kemisk reaktion utvecklar en kromogen substans med en karaktäristisk absorptionskoefficient a, där 0,01% a~b&:10 för den för provbäraren (13) avsedda analysen.
4. Provbärare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d - d ä r a v, att den innefattar två eller flera skikt med olika funktioner. 455 234 '" É M t.ex filtrerings- och/eller reagenstillsättande funktioner. och att det skikt som är avsett att vara beläget närmast detektorn (12) har en tjocklek som uppgår till minst ca. en termisk diffusionslângd b för det avsedda provet och den avsedda modulationsfrekvensen samt att 0,016 a-bS 10 för detta skikt vid avsedd våglängd och modulationsfrekvens.
5. Provbârare enligt patentkrav L, k å n n e t e c k n a d d ä r a v. att den innefattar flera skikt, där ett eller flera skikt innnehåller ämnen som tillsammans med den avsedda prov- substansen (14) kan utveckla en kromogen sustans i provbärarens (13) undre skikt, vilket är avsett att vara vänt mot detektorn (12), och att 0,01%-a b§§10 för detta skikt med sagda kromogena substans.
6. Provbârare enligt patentkrav L eller 5, k ä n n e t e c k n a d d å r a v. att det skikt av provbäraren (13) som är avsett att vara beläget närmast detektorn (12) innefattar partiklar, vars diameter år av storleksordningen en termisk diffusionslângd b för det avsedda provet.
7. Provbârare enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sagda partiklar är försedda med reagens för det avsedda provet.
8. Provbärare enligt något eller några av patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att på provbârarens (13) utsida och/eller mellan olika skikt hos provbäraren är anbragt ett skyddsskikt , vilket skyddar och stänger in t.ex. reagenser och vilket kan avlägsnas innan mätning. .an .vzzx- -.~1.~ruß\un~v.~. a .- ..
SE8306246A 1983-11-14 1983-11-14 Provberare for analys av en provsubstans i en fotakustisk eller optotermisk metcell SE455234B (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8306246A SE455234B (sv) 1983-11-14 1983-11-14 Provberare for analys av en provsubstans i en fotakustisk eller optotermisk metcell
EP84850346A EP0142481A3 (en) 1983-11-14 1984-11-08 A method for analysis of a sample of a substance by means of photoacoustic or optothermal spectroscopy and a sample carrier for performing of the method
NO844513A NO844513L (no) 1983-11-14 1984-11-12 Fremgangsmaate for analyse an en proevesubstans ved hjelp an fotoakustisk eller optotermisk spektroskopi og proevebaerer for gjennomfoering av fremgangsmaaten
JP59237711A JPS60119440A (ja) 1983-11-14 1984-11-13 試料を分析する方法およびそのための試料担体
FI844444A FI844444L (fi) 1983-11-14 1984-11-13 Foerfarande foer analys av en provsubstans medelst fotoakustisk eller optotermisk spektroskopi och provbaerare foer genomfoerande av foerfarandet.
CA000467680A CA1234502A (en) 1983-11-14 1984-11-13 Method for analysis of a sample of a substance by means of photoacoustic or optothermal spectroscopy and a sample carrier for performing of the method
DK537584A DK537584A (da) 1983-11-14 1984-11-13 Fremgangsmaade ved analyse ved hjaelp af fotoakustisk eller optotermisk spektroskopi samt proevebaerer til brug herfor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8306246A SE455234B (sv) 1983-11-14 1983-11-14 Provberare for analys av en provsubstans i en fotakustisk eller optotermisk metcell

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8306246D0 SE8306246D0 (sv) 1983-11-14
SE8306246L SE8306246L (sv) 1985-05-15
SE455234B true SE455234B (sv) 1988-06-27

Family

ID=20353299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8306246A SE455234B (sv) 1983-11-14 1983-11-14 Provberare for analys av en provsubstans i en fotakustisk eller optotermisk metcell

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0142481A3 (sv)
JP (1) JPS60119440A (sv)
CA (1) CA1234502A (sv)
DK (1) DK537584A (sv)
FI (1) FI844444L (sv)
NO (1) NO844513L (sv)
SE (1) SE455234B (sv)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3534728A1 (de) * 1985-09-28 1987-04-02 Georg Fuereder Geraet zur feststellung der zusammensetzung fester, gasfoermiger und fluessiger stoffe
JPH02108968A (ja) * 1988-10-19 1990-04-20 Hitachi Ltd 免疫分析方法
US5622868A (en) * 1989-04-27 1997-04-22 Microbiological Research Authority Camr (Centre For Applied Microbiology & Research) Analytical apparatus utilizing a colorimetric or other optically detectable effect
GB8909701D0 (en) * 1989-04-27 1989-06-14 Health Lab Service Board Analytical apparatus
GB8922909D0 (en) * 1989-10-11 1989-11-29 Varilab Ab Assay method
US5895629A (en) * 1997-11-25 1999-04-20 Science & Technology Corp Ring oscillator based chemical sensor
JP2004536303A (ja) * 2001-07-18 2004-12-02 ストローガン テクニカル ディストリビューション リミテッド ライアビリティ カンパニー 目標物質を検出するためのシステム及び方法
US6999174B2 (en) 2001-11-13 2006-02-14 Battelle Memorial Institute Photoacoustic spectroscopy sample array vessels and photoacoustic spectroscopy methods for using the same
US6873415B2 (en) 2001-11-13 2005-03-29 Battelle Memorial Institute Photoacoustic spectroscopy sample array vessel and photoacoustic spectroscopy method for using the same
US6870626B2 (en) * 2001-11-13 2005-03-22 Battelle Memorial Institute Array-based photoacoustic spectroscopy
US8040516B2 (en) 2006-11-10 2011-10-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Oscillator element for photo acoustic detector

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948345A (en) * 1973-06-15 1976-04-06 Allan Rosencwaig Methods and means for analyzing substances
US4094608A (en) * 1976-10-14 1978-06-13 Xonics, Inc. Spectrometer of the electro-opto-acoustic type with capacitor-type detection
US4276780A (en) * 1979-11-29 1981-07-07 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optoacoustic spectroscopy of thin layers
SE424024B (sv) * 1980-10-10 1982-06-21 Douglas Mcqueen Fototermisk metcell for studium av ljusabsorptionen hos en provsubstans

Also Published As

Publication number Publication date
SE8306246L (sv) 1985-05-15
NO844513L (no) 1985-05-28
JPS60119440A (ja) 1985-06-26
DK537584D0 (da) 1984-11-13
DK537584A (da) 1985-05-15
EP0142481A3 (en) 1986-08-20
SE8306246D0 (sv) 1983-11-14
FI844444L (fi) 1985-05-15
CA1234502A (en) 1988-03-29
FI844444A0 (fi) 1984-11-13
EP0142481A2 (en) 1985-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5622868A (en) Analytical apparatus utilizing a colorimetric or other optically detectable effect
EP1088231B1 (en) Optical sensor having optimized surface profile
Meadows Recent developments with biosensing technology and applications in the pharmaceutical industry
JPH0772068A (ja) 光散乱測定用のサンプル・セル及びそのサンプル・セル・モニタ
JPH08247947A (ja) 生物学的試料を分析するための試験要素及び方法
SE455234B (sv) Provberare for analys av en provsubstans i en fotakustisk eller optotermisk metcell
US20090203154A1 (en) Method for Sensing a Chemical
US20150198526A1 (en) Differential detection for surface plasmon resonance sensor and method
CA2054702C (en) Analytical apparatus
JP3318657B2 (ja) 透過光と散乱光を測定するための光学測定装置
US20090123962A1 (en) Chemical Sensing Device
KR20200021571A (ko) 고소광계수 표지자와 유전체기판을 이용한 고감도 바이오센서칩, 측정시스템 및 측정방법
JP2020521122A (ja) 流体中の検体を検出するための多孔質光ファイバ
US7077565B2 (en) Method for measuring temperature of substances from measurement of absorption coefficients
WO1990008952A1 (en) Sensor
EP1456614A1 (en) Method and apparatus for measuring temperature
Taniizumi et al. Development of Ion Concentration Measurement Method for Minute Volume of Blood Using Terahertz Chemical Microscope
EP0840124A3 (en) Analytical element with dry reagent
Lübbers et al. Lactate measurements with an enzyme optode that uses two oxygen fluorescence indicators to measure the pO2 gradient directly
JPH01274041A (ja) 濃度測定方法
JP2003194715A (ja) 分光分析器およびその干渉フィルタ
Wang et al. Development of Quantitative Analytical Instrument for Colloidal Gold Strips
RU2061237C1 (ru) Способ определения содержания жира и белка в молоке и устройство для его осуществления
Wylie et al. Concentration profiling in layered liquids using a laser photoacoustic probe
Hartman Optical Biosensors for Microbiological Analysis

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8306246-3

Effective date: 19930610

Format of ref document f/p: F