Durchfluß-Meßküvette, Spektrometer und Verfahren zur Untersuchung biologischer Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Durchfluß-Meßküvette zur transmissionsspektroskopischen Untersuchung biologischer Flüssigkeiten im mittleren infraroten Spektralbereich (MIR) mit einer Kammer zur Aufnahme der zur untersuchenden Flüssigkeit, die einen Strömungskanal zwischen einem Flüssigkeitseinlaß und einem Flüssigkeitsauslaß zur Ver- fügung stellt, wobei die Kammer ein Fensterpaar aus zwei gegenüberliegenden MIR-transparenten Fenstern aufweist, durch deren Abstand eine Transmissionstrecke vorgegeben ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Spektrometer und ein entsprechendes Verfahren.
Bekannte Durchfluß-Meßküvetten bestehen beispielsweise aus zwei Plättchen eines MIR-transparenten Materials, beispielsweise Silizium, welche sich in einem geringen Abstand parallel oder nahezu parallel gegenüberstehen und die Fensterflächen für die hindurchzuleitende MIR-Strah- lung bilden. Zwischen den beiden Plättchen kann ein Metallring als Abstandhalter eingepasst sein, der Ein- und Auslaßöffnungen für die zu untersuchenden biologischen Flüssigkeiten aufweist. Andere Zellkonstruktionen
sind beispielsweise in der EP 1037035 Bl, in der
US 2002/0182631 AI und der DE 4137060 AI beschrieben.
Biologische Flüssigkeiten, wie beispielsweise Blut, Blut- plasma, Blutserum, Hämolysat, Liquor, Urin, Speichel, Sperma, Lymphflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Fruchtwasser, Tränenflüssigkeit, Zystenflüssigkeit, Schweißdrüsensekret oder Gallenflüssigkeit, sind stets wäßrige Lösungen und weisen deshalb im MIR-Bereich, der Strahlung einer Wellenlänge von 2 bis 20 um umfasst, Absortions- koeffizienten mit sehr großen Werten auf. Dies führt dazu, daß beispielsweise bei einer Wellenlänge von 10 μm 99,99 % einer eingestrahlten Infrarotlicht-Intensität auf- einer Transmissionsstrecke von 100 μm absorbiert werden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die zu untersuchende biologische Flüssigkeit in der Meßküvette in einer Schichtdicke von nur ca. 10 bis 100 μm anzuordnen. Bei den eingangs erwähnten bekannten Durchfluß-Meßküvetten wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den beiden Fen- sterflachen der Küvette ein Abstandhalter einer entsprechend geringen Dicke vorgesehen ist .
Die mit der Untersuchung nativer Proben biologischer Flüssigkeiten im MIR verbundenen Probleme werden in der WO 02/057753 diskutiert. Dort wird eine Transmissions- strecke von weniger als 30 μm gefordert. Es werden jedoch keine Angaben gemacht, wie sie erreicht werden kann.
Ein besonderes Problem resultiert daraus, daß zum Befül- len eines Volumens, das von zwei mit sehr geringem
Abstand gegenüberstehenden Platten gebildet wird, aufgrund der fluiddynamischen Gesetzmäßigkeiten ein erheblicher Druck von bis zu 50 bar benötigt wird. Ein derartig hoher Druck hat zur Folge, daß sich die Wände der Durch- fluß-Meßküvette verformen und sich dadurch die Länge der
Transmissionsstrecke zwischen den beiden Fensterflächen ändert . Dies führt zu einer ungewollten Änderung des Signals, die spektroskopisch nicht oder nur sehr schwer von einer konzentrationsbedingten Veränderung der Absorp- tion zu unterscheiden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer MIR-transmissionsspektroskopischen Untersuchung einer biologischen Flüssigkeit die Messge- nauigkeit erhöht werden kann und insbesondere Einflüsse des zum Einleiten der zu untersuchenden Flüssigkeit in eine Durchfluß-Meßküvette erforderlichen Fülldrucks, auf die spektroskopischen Messungen reduzierte werden können.
Die Aufgabe wird bei einer Durchfluß-Meßküvette der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß im Inneren der Kammer ein in den Strömungskanal hineinragender Lichtkanalvorsprung vorgesehen ist, der einen Lichtkanal beherbergt und an seinem freien Ende eines der beiden Fen- ster aufweist.
Eine erfindungsgemäße Durchfluß-Meßküvette geht zur Vermeidung unerwünschter Einflüsse des Fülldrucks auf das Meßsignal nicht etwa den Weg, durch eine besonders robu- ste Ausführung der Küvette einer druckbedingten Wölbung der Fenster entgegenzuwirken, sondern reduziert den zum Einleiten einer biologischen Flüssigkeit erforderlichen Fülldruck. Bei einer erfindungsgemäßen Durchfluß-Meßküvette ist der Strömungswiderstand des Durchflußkanals nahzu unabhängig von der Länge der Transmissionsstrecke. Der Strömungskanal kann deshalb im Hinblick auf seine Strömungseigenschaften opitimiert werden. Dadurch wird nicht nur der Fülldruck stark reduziert, sondern auch die Reinigungsfähigkeit einer erfindungsgemäßen Durchfluß- Meßküvette vorteilhaft verbessert.
Der in den Strömungskanal hineinragende Lichtkanalvorsprung wird von der zu untersuchenden Flüssigkeit seitlich umspült, so daß ein geringer Gesamtströmungswider- stand des Durchflußkanales erreicht wird, der einen hohen Fülldruck überflüssig macht. Zugleich liegt die zu untersuchende Flüssigkeit auf der Transmissionsstrecke zwischen dem freien Ende des Lichtkanalvorsprungs und dem gegenüberliegenden Fenster in einer ausreichend dünnen Schichtdicke vor. Insbesondere kann bei einer erfindungs- gemäße Durchfluß-Meßküvette die durch den Abstand des am freien Ende des Lichtkanalvorsprung vorgesehenen Fensters zu dem gegenüberliegenden Fenster vorgegebene Transmissionsstrecke im Bereich von 10 bis 100 μm frei entspre- chend den Anforderungen der zu untersuchenden Flüssigkeit gewählt werden, ohne daß dadurch der Strömungswiderstand des Durchflußkanals beeinflußt wird.
Bevorzugt weist der Strömungskanal an seiner schmälsten Stelle in jeder Richtung eine Weite auf, die mindestens das fünffache, vorzugsweise mindestens das zehnfache der Transmissionsstrecke beträgt. Auf diese Art und Weise wird erreicht, daß die zu untersuchende Flüssigkeit seitlich des Lichtkanalvorsprungs ausreichend Platz findet, um mit geringem Fülldruck vorbeiströmen zu können. Besonders günstige Strömungsverhältnisse ergeben sich, wenn der Strömungskanal an seiner schmälsten Stelle - insbesondere seitlich der Transmissionsstrecke - in jeder Richtung eine Weite von mindestens 0,1 mm, bevorzugt 0,5 mm hat. Eine Obergrenze für die schmälste Stelle des Strömungskanals gibt es unter strömungstechnischen Gesichtspunkten nicht, jedoch nimmt mit zunehmendem Querschnitt des Strömungskanals auch das Kammervolumen und damit die für eine Untersuchung benötigte Menge der biologischen Flüssigkeit zu. Bevorzugt beträgt das
Gesamtvolumen des Strömungskanals höchstens 1 ml, besonders bevorzugt höchstens 0,7 ml .
Der Lichtkanalvorsprung enthält einen Lichtkanal, durch den das von einem Lichtsender in die Küvette eingestrahlte Primärlicht bis zu dem an seinem freien Ende befindlichen Fenster oder das nach dem Passieren der Transmissionsstrecke resultierende Sekundärlicht von dem an seinem freien Ende befindlichen Fenster in Richtung auf einen Detektor geleitet wird. Der Lichtkanalvorsprung einschließlich des Lichtkanals kann im einfachsten Fall von einer in die Kammer hineinragenden Lichtleitfaser gebildet werden, wobei das Fenster von dem freien Ende der Faser gebildet wird. Dieses Beispiel zeigt, daß der Be- griff "Fenster" nicht einschränkend in dem Sinn verstanden werden darf, daß eine Fensterscheibe vorhanden sein muß. Vielmehr werden die transparenten Festkörperoberflächen, die die Transmissionsstrecke beidseitig begrenzen, als Fenster bezeichnet.
Für den MIR-Bereich geeignete Lichtleiter lassen sich beispielsweise als Silberhalogenidfasern herstellen. Damit diese von den zu untersuchenden wäßrigen biologischen Flüssigkeiten nicht angegriffen werden, empfiehlt es sich, die Lichtleitfaser an ihrer Umfangsflache durch eine geeignete Hülle, beispielsweise einen wasserbeständigen Lack zu schützen. Das freie Ende der Faser, welches das Fenster bildet, kann.durch einen MIR-transparenten Überzug geschützt werden.
Da eine erfindungsgemäße Durchfluß-Meßküvette keinen hohen Fülldruck benötigt, bereitet die Abdichtung an der Öffnung der Kammer, durch welche die Lichtleitfaser in den Strömungskanal eingeführt wird, dem Fachmann keine Schwierigkeiten und läßt sich insbesondere durch eine
paßgenaue Fertigung der Öffnung erreichen. Beispielsweise ist es möglich, die Kammer aus Metall zu fertigen und die lichtleitende Faser bei einer erhöhten Temperatur, beispielsweise 800°C, in- eine dann aufgrund der thermischen Ausdehnung aufgeweitete Öffnung einzuführen. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur zieht sich das Material der Kammer soweit zusammen, daß sich ein flüssigkeitsdichter Sitz der Lichtleitfaser ergibt . Nach dem Abkühlen kann die Lichtleitfaser mit einem schützenden Überzug versehen werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Abstand zwischen den beiden Fenstern des Fensterpaares veränderlich ist . Bevorzugt wird dies dadurch er- reicht, daß die Wand, die die Kammer umschließt, ein erstes und ein zweites Wandelement aufweist . An dem Wandelement ist jeweils eines der beiden Fenster vorgesehen. Die beiden Wandelemente sind über Dichtungsmittel verbunden, die derartig flexibel und/oder elastisch sind, daß das erste Wandelement relativ zu dem zweiten Wandelement beweglich ist und so der Abstand zwischen den beiden Fenstern verändert werden kann.
Bei der MIR-transmissionsspektroskopischen Untersuchung biologischer Flüssigkeiten kommt es häufig vor, daß die optische Absorption in Teilen des Spektrums sehr stark ist, während andere Bereiche nur geringe Absorption aufweisen. Für das Signal-Rausch-Verhältnis sind bei starker Absorption kürzere Transmissionsstrecken und bei geringe- rer Absorption längere Transmissionsstrecken vorteilhaft. Durch Variation des Abstandes der Fenster einer erfindungsgemäßen Durchfluß-Meßküvette kann die Transmissions- strecke an die auftretenden Absorptionsstrukturen angepaßt und dadurch .das Signal-Rausch-Verhältnis optimiert werden. Vorteilhaft ist dabei nicht nur eine verbesserte
Meßgenauigkeit, sondern auch, daß selbst bei im untersuchten Spetralbereich stark wechselnder Absorption die Probe nur einmal in eine Durchfluß-Meßküvette eingebracht werden muß und nicht etwa zwei oder gar drei Durchfluß- Meßküvetten mit unterschiedlichen Transmissionsstrecken präpariert werden müssen. Die Untersuchung einer biologischen Flüssigkeit in zwei Durchfluß-Meßküvetten mit unterschiedlichen Transmissionsstrecken bedeutet nicht nur einen erheblichen Aufwand, sondern auch, daß die gewonne- nen Spektren, z.B. wegen unvermeidlicher Drifteffekte des Spektrometers , nur eingeschränkt miteinander vergleichbar sind.
Als Dichtung zwischen den beiden Wandelementen eignet sich beispielsweise ein elastischer Kunststoff, welcher eine relative Beweglichkeit der beiden Wandelemente zueinander ermöglicht. Da für eine MIR-transmissionsspek- troskopische Analyse einer biologischen Flüssigkeit in aller Regel keine Transmissionsstrecken außerhalb eines Bereichs von 10 bis 100 μm benötigt werden, genügt eine relativ geringe Beweglichkeit der beiden Wandelemente zueinander, wie sie durch elastomere Dichtungsmaterialien leicht gewährleistet werden kann. Bevorzugt ist die bewegliche Dichtung mittels eines Faltenbalgs ausgeführt, da dies u.a. den Vorteil bietet, mit einem geringen
Kraftaufwand die Transmissionsstrecke ändern zu können. Dies kann beispielsweise mit einem Stellmotor geschehen.
Gemäß einem zweiten Hauptaspekt, der vorzugsweise in Ver- bindung der erfindungsgemäß Durchfluß-Meßküvette realisiert wird, jedoch auch selbstständige Bedeutung hat, richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur transmissionsspektroskopischen Analyse einer biologischen Flüssigkeit, bei welchem von einer Lichtquelle ausge- sandte Strahlung durch eine Durchfluß-Meßküvette, in der
die Flüssigkeit zwischen zwei transparenten Fenstern hindurch geleitet wird, durch deren Abstand eine Trans- missionsstrecke vorgegeben ist, wobei ein Teil des Lichtes von der Flüssigkeit absorbiert wird, und die nach Passieren der Transmissionsstrecke resultierende Intensität des durch die Probe geleiteten Lichtes detektiert und daraus ein Spektrum der Flüssigkeit ermittelt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Länge der Transmissionsstrecke in Abhängigkeit von der erfaßten Intensität verändert wird. Dieses Verfahren erlaubt es, eine biologische Flüssigkeit über den gesamten untersuchten Spektralbereich mit einem optimalen Signal-Rausch-Verhältnis und somit hoher Meßgenauigkeit zu untersuchen. Wird während einer Messung festgestellt, daß die Absorption so gering oder so hoch ist, daß die resultierende Erhöhung bzw. Erniedrigung der detektierten SekundärlichtIntensität zu einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses führt,- läßt sich die Transmissionsstrecke sofort vergrößern bzw. verkleinern und so das Signal-Rausch-Ver- hältnis verbessern.
Ein entsprechendes Transmissionsspektrometer verfügt über eine Durchfluß-Meßküvette mit zwei abstandsveränderlichen Fenstern, welche eine Transmissionsstrecke vorgeben, und einen Motor zum Ändern des Abstandes der beiden Fenster. Zur Auswertung der von einem Detektor erfaßten Intensität ist eine Auswerte- und Steuereinheit vorgesehen, die durch Betätigen des Motors den Abstand zwischen den beiden Fenstern und somit die Länge der Transmissi- onsstrecke automatisch in Abhängigkeit von erfaßten Intensität ändert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Die darin dargestellten
Besonderheiten können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Gleiche oder einander entsprechende Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen gekennzeichnet. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Durchfluß- Meßküvette im Querschnitt, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Durch- fluß-Meßküvette im Querschnitt, Fig. 3a eine schematische Skizze eines MIR-Transmissi- onsspektrometers mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Durchfluß-Meßküvette und Fig. 3b eine detaillierte Darstellung der in Fig. 3a gezeigten Durchfluß-Meßküvette mit einer Aus- schnittsvergrößerung.
Die in Fig. 1 gezeigte Durchfluß-Meßküvette 1 dient zur transmissionsspektroskopischen Untersuchung biologischer Flüssigkeiten im MIR. Eine zu untersuchende biologische Flüssigkeit gelangt über ein Flüssigkeitseinlaß 2 in eine Kammer 20, welche einen Strömungskanal 4 zwischen dem Flüssigkeitseinlaß 2 und dem Flüssigkeitsauslaß 3 zur Verfügung stellt. Im Inneren der Kammer 20 ist ein Licht- kanalvorsprung 5 vorgesehen, der in den Strömungskanal 4 hineinragt . Der Lichtkanalvorsprung 5 enthält einen Lichtkanal 6, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Lichtleitfaser ausgebildet ist, und weist an seinem freien Ende ein MIR-transparentes Fenster 7 auf. Es bil- det zusammen mit einem ihm gegenüberliegenden Fenster 7 ' , das sich am freien Ende eines zweiten Lichtkanalvorsprungs 5' befindet, eine Transmissionsstrecke d, die von der zu untersuchenden Flüssigkeit gefüllt wird.
Die Durchfluß-Meßküvette 1 ist so ausgebildet, daß der Strömungskanal 4 einen von der Breite des Spaltes zwischen den Fenstern 7, 7' (d.h. der Länge der Transmissionsstrecke d) entkoppelten geringen Strömungswiderstand aufweist. Die zu untersuchende Flüssigkeit strömt auf ihrem Weg von dem Flüssigkeitseinlaß 2 zu dem Flüssigkeitsauslaß 3 seitlich um die beiden Lichtkanalvorsprünge 5, 5' herum, ohne daß es eines hohen Druckes bedarf. Der Strömungskanal weist an seiner schmälsten Stelle in jeder Richtung eine Weite auf, welche ein Vielfaches der Transmissionsstrecke, mindestens das fünffache, bevorzugt das zehnfache, beträgt. In absoluten Zahlen bedeutet dies bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Mindestweite von 1 mm bei einem Gesamtvolumen des Strömungskanals von 0,7 ml.
Die Lichtkanalvorsprünge 5, 5' enthalten eine Lichtleitfaser 6, 6' aus Silber alogenid. Andere geeignete MIR- transparente Lichtleitermaterialien sind beispielsweise Natriumchlorid, Kaliumbromid, Cäsiumjodid, Bariumflurid, Kadmiumtellurid, Diamant, Galiumarsenid, Germanium, Silizium oder Zinkselenid wobei neben Silberhalogenid Zinkse- lenit, Silizium und Diamant besonders bevorzugt sind. Sofern die Lichtleitfaser 6, 6' von wässrigen biologi- sehen Flüssigkeiten nicht angegriffen wird, können die einander gegenüberliegenden MIR-transparenten Fenster 7, 7'- von den Endflächen der Lichtleitfasern 6, 6' gebildet sein. Ist das Material der Lichtleitfasern 6, 6' nicht wasserbeständig, müssen die Lichtleitfasern 6, 6' durch ein wasserbeständiges, MIR-transparentes Material vor der zu untersuchenden biologischen Flüssigkeit geschützt werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Durchfluß-Meßküvette 1 weist zwei Wandelemente 9a, 9b auf, die gemeinsam die Wand bilden,
die die Kammer 20 umschließt. Die Wandelemente 9a, 9b sind aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, gefertigt. Sie bilden jeweils einen der beiden Lichtkanalvorsprünge 5, 5' aus und umhüllen die Lichtleitfasern 6 , 6 I
Als Alternative zu dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau können die Lichtkanalvorsprünge 5, 5' auch einen sich in Längsrichtung erstreckenden Hohlraum enthalten, in dem die MIR-Strahlung als Freistrahl geführt wird, so daß vor- teilhaft auf die Lichtleitfasern 6, 6' verzichtet werden kann. Die in den Lichtkanalvorsprüngen 5, 5' enthaltenen Hohlräume sind dabei von Fenstern 7, 7' aus einem MIR- transparenten Material, z.B. Zinkselenid verschlossen.
Die beiden Wandelemente 9a, 9b sind über bewegliche Dichtungsmittel 8 flüssigkeitsdicht miteinander verbunden. Diese Dichtungsmittel 8 sind bevorzugt als Faltenbalg, insbesondere metallenen Faltenbalg, oder als ein Dichtelement aus einem elastischen Polymer ausgeführt und erlauben es, die Transmissionsstrecke d zwischen den gegenüberliegenden Fenstern 7, 7' durch aufeinander Zu- oder voneinander Wegbewegen der beiden Wandelemente 9a, 9b zu ändern. Dies kann beispielsweise mittels eines Stellmotors geschehen. Auf diese Weise kann die Länge der Transmissionsstrecke d an die 'Absorptionseigenschaften der untersuchten biologischen Flüssigkeit angepaßt werden. Mittels einer entsprechenden Auswerte- und Steuereinrichtung eines Spektrometers kann dies sogar automatisch während einer Messung geschehen. Unterschreitet die Intensität des durch die Meßküvette 1 hindurchgeleiteten Lichtes einen vorgegebenen Wert, so läßt sich die Transmissionsstrecke d verringern, was zu einer Erhöhung der Intensität und damit zu einer Verbesserung des Signal- Rausch-Verhältnisses führt . Umgekehrt läßt sich die Transmissionsstrecke d vergrößern, sobald die Intensität
der durch die Meßküvette 1 hindurchgeleiteten MIR-Strah- lung einen vorgegebenen Wert überschreitet. Für die Auswertung der Messungen ist es besonders günstig, wenn die Transmissionsstrecke d schrittweise in stets gleichen Schritten geändert wird.
Die Verstellbarkeit der Länge der Transmissionsstrecke d führt unter Umständen dazu, daß die absolute Länge der Transmissionsstrecke zunächst nicht ohne weiteres bekannt ist . Die absolute Länge der Transmissionsstrecke d kann jedoch auf Basis des Absorptionsgesetzes, wonach die LichtIntensität mit zunehmender Transmissionsstrecke d exponentiell abfällt, mit geringem Aufwand berechnet werden. Hierzu muß die Absorption bei mindestens zwei ver- schiedenen Transmissionsstreckenlängen d, d + Δd gemessen werden, die sich um einen bekannten Abstand Δd, (einen Schritt) unterscheiden. Die Länge oder eine Längenänderung der Transmissionsstrecke d kann auch unabhängig von einem Transmissionssignal bestimmt werden, insbesondere durch eine interferometrische Messung. Beispielsweise kann sichtbares Laserlicht, etwa von einem HeNe-Laser, durch die Meßküvette gestrahlt und auf Interferenzeffekte geprüft werde .
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Durchfluß-Meßküvette 1 im Querschnitt . Sie hat einen im wesentlichen planaren Aufbau und ist im wesentlichen aus zwei Wandelementen 9a, 9b und einer Dichtung 8 zusammengefügt, welche die Kammer 20 und den Strömungskanal 4 für die zu untersuchende biologische Flüssigkeit bilden. Die Dichtung 8 ist als Metallring ausgeführt, der einen Flüssigkeitseinlaß 2 und einen Flüssigkeitsauslaß 3 aufweist.
Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbei- spiel sind die Wandelemente 9a, 9b bei dem in Fig. 2 ge-
zeigten Ausführungsbeispiel als ebene Flächen aus Silizium gefertigt. Silizium hat nicht nur den Vorteil, für MIR-Strahlung transparent zu sein, sondern es läßt sich auch gut in verschiedenen Geometrien verarbeiten, insbe- sondere lassen sich ebene Geometrien, wie bei den Wandelementen 9a, 9b, kostengünstig fertigen. Einstückig mit dem Wandelement 9a ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Lichtkanalvorsprung 5 ausgebildet . Wegen der starken Absorption wäßriger Flüssigkeiten im mittleren Infrarotbereich durchdringt auf das Wandelement 9a oder 9b eingestrahlte MIR-Strahlung 16 die Meßküvette 1 praktisch nur im Bereich des Lichtkanalvorsprungs 5 und wird im übrigen von der wäßrigen biologischen Flüssigkeit absorbiert .
Der Lichtkanalvorsprung 5 besteht bei diesem Ausführungs- beispiel, wie die Wandelemente 9a und 9b, aus Silizium, was die Fertigung vereinfacht und Abdichtungsprobleme im Bereich des Lichtkanalvorsprungs 5 der Kammer 20 vermei- det. Zwei der Transmissionsstrecke d zugewandte Fenster 7a, 7b werden von den Endflächen des Lichtkanalvorsprungs 5 und zwei Fenster 7a' und 7b' von den diesen gegenüberliegenden Teilen des Wandelementes 9b gebildet.
Der als Abstandhalter und Dichtung 8 verwendete Metall- ring erlaubt keine Änderung des Abstandes b der beiden gegenüberliegenden Wandelemente 9a, 9b. An sich könnte zwar auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine elastomere Dichtung, welche eine Verstellbarkeit des Abstandes b der Wandelemente 9a, 9b und damit auch der Transmissions- strecke d erlaubt, verwendet werden. Um auch ohne den Aufwand einer Änderung des Abstandes b zwischen den Wandelementen 9a, 9b unterschiedliche Transmissionsstrecken d, d! zur Verfügung zu stellen, sind bei dem in Fig. 2
gezeigten Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Fensterpaare, nämlich 7a, 7a'und 7b, 7b' vorgesehen.
Die Fenster 7a, 7b sind unmittelbar nebeneinander auf dem Lichtkanalvorsprung 5 vorgesehen. Das Fenster 7a grenzt dabei an das Fenster 7b unter Ausbildung einer Stufe an. Die aus dem Fenster 7a austretende MIR-Strahlung durchläuft eine kürzere Transmissionsstrecke d als die aus dem Fenster 7b austretende MIR-Strahlung und ist demzufolge einer geringeren Absorption unterworfen. Die Fenster 7a, 7b der beiden Fensterpaare, welche unterschiedliche Transmissionsstreckenlängen definieren, können grundsätzlich auch an getrennten Lichtkanalvorsprüngen vorgesehen sein.
Je nach dem Absorptionsverhalten der untersuchten biologischen Flüssigkeit in dem Strömungskanal 4 führt eine Messung mit der Transmissionsstrecke d oder mit der Transmissionsstrecke d' zu einem günstigeren Signal- Rausch-Verhältnis. Bevorzugt sind die Fenster 7a, 7b und 7a', 7b' so ausgebildet und angeordnet, daß Mehrfachreflexionen zwischen gegenüberliegenden Fenstern 7a, 7b, 7a', 7b' vermieden werden. Beispielsweise können die Fenster 7a und 7b abgeschrägt sein. Die Abschrägung ist in Fig. 2 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt und beträgt weniger als 10°, bevorzugt weniger als 1° und im gezeigten Ausführungsbeispiel tatsächlich nur 0,3°. Um Mehrfachreflexionen zu vermeiden sind aber auch andere Fenstergeometrien möglich, beispielsweise gewölbte oder kegelförmige Flächen.
Fig. 3a zeigt schematisch Aufbau und Funktion eines IR- Transmissionsspektrometers. Von einem IR-Sender 12, bevorzugt einem IR-Laser, insbesondere einem Quanten- Cascaden-Laser, ausgesandte MIR-Strahlung wird über
Lichtleiter 6, 6' durch eine in Fig. 3b und der zugehörigen Ausschnittsvergrδßerung detailliert dargestellte Durchfluß-Meßküvette 1 hindurch und zu einem Detektor 10, bevorzugt einem pyroelektrischen Detektor, geleitet. Die von dem Detektor 10 erfaßte Intensität wird mittels einer Auswerteelektronik 11 ausgewertet, die daraus ein Absorptionsspektrum 13 erstellt. Wird bei dieser Auswertung ein ungünstiges Signal-Rausch-Verhältnis festgestellt, so betätigt eine Steuerelektronik 14 einen Stellmotor 15, der den Lichtleiter 6 zur Änderung der Länge der Transmissionsstrecke d etwas weiter aus der Meßküvette 1 herauszieht oder etwas tiefer in sie hineinschiebt. Das beschriebene Transmissionsspektrometer ermöglicht also ein Verfahren zur transmissionsspektro- skopischen Analyse einer biologischen Flüssigkeit, insbesondere im MIR-Bereich, bei dem von einer Lichtquelle ausgesandte Strahlung durch eine Durchfluß-Meßküvette geleitet wird, in der die Flüssigkeit zwischen zwei Fenstern 7, 7' vorliegt, durch deren Abstand eine Transmissionsstrecke d vorgegeben ist, wobei ein Teil des Lichtes von der Flüssigkeit absorbiert wird und die Länge der Transmissionsstrecke in Abhängigkeit von der erfaßten Intensität verändert wird. Die Änderung der Länge einer Transmissionsstrecke durch Verschieben von Lichtleitern ist eine in anderem Zusammenhäng bekannte konstruktive Maßnahme (DE 10016023 C2) .
Bei der in Fig. 3b gezeigten Durchfluß-Meßküvette 1 besteht Wand einer Kammer 20 im wesentlichen aus einem Silikonschlauch 9, der einen Strömungskanal 4 umschließt. In dem Silikonschlauch 9 stecken zwei Lichtleiter 6, 6 ' deren gegenüberliegende Endflächen die der Transmissions- strecke zugewandten Fensterpaare 7, 7' bilden. Zur Änderung der Länge der Transmissionsstrecke d zwischen den beiden Fenster 7, 7' wird der Lichtleiter 6 mit einem
Stellmotor tiefer in den Silikonschlauch 9 hineingeschoben oder aus ihm herausgezogen. Der Silikonschlauch 9 weist in seiner Mantelfläche zwei Öffnungen für den Flüssigkeitseinlaß 2 und den Flussigkeitsauslaß 3 auf.
Bezugszeichenliste
Durchfluß-Meßküvette Flüssigkeitseinlaß Flüssigkeitsauslaß Strömungskanal Lichtkanalvorsprung ' Lichtkanalvorsprung Lichtkanal, Lichtleitfaser ' Lichtkanal, Lichtleitfaser Fenster ' Fenstera Fenstera' Fensterb Fensterb'' Fenster Dichtung Silikonschlaucha Wandelementeb Wandelemente0 Detektor1 Auswerteelektronik2 IR-Strahler3 Transmissionsspektrum4 Steuerelektronik5 Stellmotor6 MIR-Strahlung 0 Kammer