DE3709665C2 - Verfahren zum Analysieren von Stoffen und Vorrichtung zur Durchführung desselben - Google Patents
Verfahren zum Analysieren von Stoffen und Vorrichtung zur Durchführung desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Analysieren von Stoffen und
Vorrichtungen zur Durchführung derselben, bei denen der in einer
inerten, praktisch elektrisch nicht leitenden Trägerflüssigkeit
gelöste oder suspendierte Stoff als Dielektrikum in einem
Kondensator, welcher mit einem Schwingkreis gekoppelt ist,
eingebracht wird und die Dämpfung des Schwingkreises sowie
gegebenenfalls die Frequenzänderung gemessen wird.
Verfahren zum Bestimmen verschiedenster Stoffe sind in der
Industrie und Forschung in weitem Umfang in Gebrauch. Ins
besondere für die Bereiche Chemie, Pharmazeutik, Pharmakologie,
klinische Chemie und Biochemie sowie den Umweltschutz, sind
hoch-auflösende Analysenverfahren entwickelt worden. Nach dem
analytischen Prinzip unterscheidet man einerseits chemische und
andererseits physikalische Verfahren, wobei die chemischen bzw.
physikalischen Unterschiede der zu untersuchenden Substanzen
ausgenutzt werden.
Die chemischen Verfahren erfordern im allgemeinen eine größere
Anzahl von Arbeitsschritten, Zusatz teurer Reagenzien und
- insbesondere bei der maßanalytischen Bestimmung kleiner Mengen -
spezielles Know-How, intensive Schulung sowie gegebenenfalls
eine zeitaufwendige Vorbereitung und Auswertung. Soweit wie
möglich wird deshalb insbesondere für Reihenanalysen heutzutage
eine physikalische Auswertung bevorzugt.
Physikalische Analysenmethoden beruhen vorwiegend auf der
Absorption oder Emission elektromagnetischer Strahlung durch die
zu bestimmenden Stoffe, beispielsweise die Absorption im
sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Licht, kernmagnetische
Resonanz etc. Weit verbreitet sind fernerhin chromatographische
Methoden, z. B. Dünnschichtchromatographie, Gaschromatographie
etc. Für spezielle Substanzen sind auch Leitfähigkeitsmessungen
möglich. Die für die Charakterisierung chemischer Substanzen
ansonsten üblichen physikalischen Parameter, wie Dichte,
Schmelzpunkt, Siedepunkt, Löslichkeit etc. lassen sich nur auf
reine Substanzen und deshalb nur in Sonderfällen anwenden.
Aus der DE-PS 5 73 072 ist bekannt, Stoffgemische durch eine einfache Dielektri
zitätsmessung in einer Brückenschaltung zu bestimmen, wobei die durch die
Veränderung der Dielektrizitätskonstante zwischen Lösemittel und Lösung hervor
gerufene Kapazitätsänderung durch Kompensation eines Hilfskondensators aus
geglichen wird. Die Abgleichung der Meßprodukte wird dabei durch die zusätz
liche Anzeigevorrichtung 3 erfaßt. Eine befriedigende Meßgenauigkeit läßt sich
dabei nur erreichen, wenn relativ große Konzentrationen im Bereich einiger
Prozente vorliegen und sich die Dielektrizitätskonstanten von Lösemittel und zu
messendem Stoff stärker unterscheiden. Es werden Schwingkreise niederer
Frequenz verwendet, bei denen sich die Leitfähigkeit der Lösungen vernachlässi
gen läßt. Ein solches System ist nicht imstande, im Meßbereich von < 10-4 Mol/l
Veränderungen überhaupt festzustellen.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein alternatives, physikali
sches Analysenverfahren zu finden, welches einfach zu handhaben
ist, reproduzierbare Werte, vorzugsweise auch im Bereich niederer
Konzentrationen ergibt, auf möglichst beliebige Stoffe anwendbar
ist und es erlaubt, diese Stoffe gegebenenfalls auch in
Mischungen nicht nur ihrer Menge nach zu bestimmen, sondern
gegebenenfalls auch zu identifizieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die unterschiedliche
Dämpfung von im Hochfrequenzbereich arbeitenden Schwingkreisen durch das
reine Lösemittel einerseits und die Lösung andererseits gemessen wird, wobei die
unterschiedliche Dämpfungscharakteristik bei verschiedenen Frequenzen,
beispielsweise durch eine entsprechende Hüllkurve dargestellt, ein Maß für die
Menge und die Art der zu bestimmenden Substanzen bildet.
Bei diesem Verfahren wird die zu analysierende Probe in einer
geeigneten, inerten, praktisch elektrisch nicht leitenden
Flüssigkeit gelöst oder suspensiert und als Dielektrikum in einen
Kondensator eingebracht, der an einen Schwingkreis gekoppelt ist.
Je nach der Frequenz des verwendeten Schwingkreises und der Natur
der Probe, wird der Schwingkreis mehr oder weniger stark
gedämpft, verglichen mit dem Schwingungsverhalten, wenn sich die
reine Trägerflüssigkeit in dem Kondensator befindet. Das
Schwingkreissystem muß bis auf die Änderung des Meßkondensators
durch die eingebrachte Probe, thermisch und zeitlich Frequenz- und
Amplituden-stabil sein.
Eine solche Vorrichtung besteht z. B. aus einem an einer
hochstabilen Gleichspannung liegenden und als elektromagnetischer
Schwingkreis ausgebildeten Meßoszillator, der an den Kondensator
einer Probenaufnahmeeinrichtung gekoppelt ist, welche die in der
inerten Trägerflüssigkeit gelöste Probe enthält und der eine
geeigneten Meß- und Auswertschaltung zur Erfassung und/oder
Auswertung der Dämpfung des elektromagnetischen Schwingkreises
aufweist.
Als Trägerflüssigkeit wird vorzugsweise reines Wasser,
insbesondere 3fach destilliertes Wasser verwendet, jedoch können
auch andere hochreine Lösungsmittel, beispielsweise Alkohol,
verwendet werden. Die zu bestimmende Probe wird darin in einer
Menge von weniger als 10-4 Mol/l, vorzugsweise 10-5-10-8 Mol/l
gelöst oder suspendiert, wobei unter bestimmten Bedingungen auch
Konzentrationen im "homöopathischen Bereich" noch bestimmt werden
können.
Insbesondere bei ionisierbaren Verbindungen ist zu beachten, daß
der Ohm′sche Widerstand des Systems nicht unter 100 kΩ abfallen
darf, d. h. die durch die Substanzkonzentration bewirkte
Leitfähigkeit entsprechend klein bleibt. Die Konzentration
solcher Stoffe sollte daher kleiner als 10-4 Mol/l sein.
Die Frequenz des Schwingkreises wird zwischen etwa 50 kHz und
der Resonanzfrequenz der Trägerflüssigkeit (bei Wasser 22 GHz)
eingestellt und liegt vorzugsweise zwischen 50 und 1000 kHz. Die
Dämpfung der Schwingkreise durch den zu untersuchenden Stoff ist
dann besonders groß, wenn der Schwingkreis auf die oder eine der
Resonanzfrequenzen oder harmonischen Frequenzen des unter
suchenden Stoffes eingestellt ist. Da die Absorptionen jedoch
relativ breitbandig sind, wird ein meßbares, allerdings sehr viel
niedrigeres Signal auch noch in einigem Abstand von der
Resonanzfrequenz beobachtet.
Es ist bei der Messung ferner zu beachten, daß das verwendete
Lösungsmittel, welches in sehr großem Überschuß gegenüber der zu
messenden Substanz vorliegt, nicht nur im Bereich der Eigen
frequenz die Meßsignale soweit überlagert, daß eine Messung nicht
möglich ist, sondern auch dann eine Störung verursacht, wenn die
Eigenfrequenz eine harmonische Oberschwingung der Meßfrequenz
ist. Für das hauptsächlich verwendete "Lösungsmittel" Wasser ist
die Eigenfrequenz ohne Berücksichtigung peripherer Einflüsse
ungefähr 22 GHz, so daß Störungen bei allen Frequenzen von 22
GHz/2n zu erwarten sind, wobei n eine ganze Zahl darstellt. Im
bevorzugten Meßbereich von 50-1000 Hz sind somit Störungen bei
82, 164, 328, 656 und 1311 KHz zu erwarten. Man wird die
Meßoszillatoren daher etwas neben diese Frequenzen abstimmen.
Bei unbekannten Substanzen bzw. bei Substanzgemischen wird man
daher die Dämpfung von mehreren, in ihren Frequenzen und
Amplituden unterschiedlichen, elektromagnetischen Schwingkreisen
bestimmen und auswerten. Je enger dabei die Frequenzen der
Schwingkreise aneinanderliegen, umso größer ist die Wahrschein
lichkeit, daß eine derselben sich in Resonanz mit der zu
untersuchenden Probe befindet. Da die Messung mit jedem einzelnen
Meßoszillator nur wenige Sekunden beansprucht, läßt sich mit
einer geeigneten Umschaltmechanik in einem im Vergleich zur
Probenvorbereitung kurzen Zeitraum eine Messung an 10-100
verschiedenen Meßoszillatoren an entsprechend vielen Frequenzen
durchführen.
Mit den heute zur Verfügung stehenden elektronischen Möglich
keiten ist man imstande, die Meßwerte der Meßoszillatoren als
mehrstellige Zahl, als Kurve und/oder Säulenschaubild mit
entsprechenden Schreibern oder Monitoren darzustellen.
Im einzelnen schließt jeder Meßoszillator einen einstellbaren
Parallelschwingkreis mit einer Schwingkreisspule, einem
Schwingkreiskondensator, einem Ohm′schen Widerstand sowie einem
Schwingkreistransistor zum Auskoppeln der Meßsignale ein, an
dessen Basis zur Kompensation ein zweiter, als Diode geschalteter
Transistor angeschlossen ist, der mit der Schwingkreisspule in
Reihe liegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit einer Proben
aufnahmeeinrichtung, beispielsweise einer Meßpipette, in die die
zu messende Trägerflüssigkeit mit dem zu prüfenden Mittel
aufgezogen wird. Die Probeaufnahmeeinrichtung enthält mindestens
2 Elektroden, von denen eine an das Massepotential der Schwing
kreisspule und das andere an das heiße Ende der Schwingkreisspule
angeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind 3
Elektroden vorhanden, wobei zwei parallel an das Massepotential
und die dritte an das heiße Ende angeschlossen sind. Diese
Elektroden wirken als Zusatzkondensator, wobei die Elektroden
gegeneinander eine Kapazität von 0,1-10 pF und vorzugsweise von
1 pF bis 0,5 pF aufweisen.
Das mit derlei Elektroden aufgenommene Bild eines Stoffes besteht
aus einer Anzahl verschiedener Meßwerte, die jede für sich
differenzierte Zusammenstellungen aus erfolgter Phasen
verschiebung, kapazitiver und Ohm′scher Einflußnahme auf die
Oszillatorelektroden sowie die Frequenz und Amplitudenänderung
besteht.
Bei einer beispielhaften Anzahl von 10 Schwingkreisen mit
festeingestellten Frequenzen und einer Erfassung der Dämpfung
der einzelnen Schwingkreise in 10 Stufen, läßt sich das Ergebnis
beispielsweise in Form einer 10stelligen Zahl wiedergeben, welche
dann für die betreffende Substanz und die betreffende Menge
charakteristisch ist. Ein Vergleich dieser Zahlen mit ent
sprechenden anderen Meßwerten, beispielsweise mit einer
geeigneten handelsüblichen Computereinheit, erlaubt damit eine
relativ einfache Auswertung, da die ermittelten Ziffern nur mit
den entsprechenden gespeicherten Ziffern verglichen werden
müssen, bis eine vollständige Übereinstimmung gefunden ist.
Soweit es sich nur um die Analyse einzelner Stoffe handelt,
genügt vom Prinzip her ein einzelner Schwingkreis, welcher
vorzugsweise auf eine Resonanzfrequenz der Probe eingestellt ist.
Die Dämpfung dieses Schwingkreises kann dann als direktes Maß für
die Konzentration der zu untersuchenden Probe genommen werden.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich relativ klein,
beispielsweise in Form eines Tischgerätes, bauen, so daß sie als
einfache, praktische Analysengeräte auch in Arztpraxen, Apotheken
oder Kleinlabors aufgestellt werden können.
Außer reinen Substanzen, die erst in der Trägerflüssigkeit,
insbesondere in Wasser aufgelöst werden müssen, lassen sich auch
Mischungen untersuchen, deren Bestandteile sich in ihrem
Resonanzverhalten charakteristisch unterscheiden. Das erfindungs
gemäße Verfahren ist ferner geeignet, um z. B. in Blut-, Lymph- oder
anderen Körperflüssigkeiten, den Gehalt eines bestimmten
Stoffes, beispielsweise eines Medikamentes oder Giftstoffes,
nachzuweisen, wobei jedoch wegen der Komplexität dieses Systems
die entsprechende Körperflüssigkeit ohne den nachzuweisenden
Stoff als Referenz bekannt sein muß es sei denn, die nachzuwei
sende Substanz weicht in ihrem Resonanzverhalten so stark von den
übrigen Körperflüssigkeitsbestandteilen ab, daß sie auch neben
diesen analysiert werden kann.
Unter anderem wurden mit dem vorliegenden Meßverfahren folgende
Substanzen getestet:
I. Medikamente:
Reducdyn, Metronidazol, Thiola, Hydroxyäthylstärke, Actihaemyl, Cordalin-Strophantin 1/8, Fortral.
Reducdyn, Metronidazol, Thiola, Hydroxyäthylstärke, Actihaemyl, Cordalin-Strophantin 1/8, Fortral.
II. Zell-und Proteinhydrolysatpräparate:
Geriaplasma, Voltil, Ney-Thymun-k, Polyerga neu, Milzextrakt Mulli.
Geriaplasma, Voltil, Ney-Thymun-k, Polyerga neu, Milzextrakt Mulli.
III. Homöopathika und homöopathische Komplexmittel:
Vertigoheel, p-Benzochinon, Rhodizonsäure, Carbonylgruppen, Elpimed, Engystol, Traumeel, Echinacea, Mistelpräparate.
Vertigoheel, p-Benzochinon, Rhodizonsäure, Carbonylgruppen, Elpimed, Engystol, Traumeel, Echinacea, Mistelpräparate.
IV. Chemische Substanzen und Biomoleküle:
Citronensäure, Aminosäuren, Coenzym-Q,β-Carotin, Magnesium sulfat, Cytochrom-C, Ferrocendicarbonsäure, Ascorbinsäure, Laevulose, Natriumpyruvicum, Acidum cis-aconitum, Baryum oxalsuccinium, Acidum succinium, Acidum fumaricum, Acidum-DL-malicum, Haematoporphyrin, Hydroxocobalamin, Heparin.
Citronensäure, Aminosäuren, Coenzym-Q,β-Carotin, Magnesium sulfat, Cytochrom-C, Ferrocendicarbonsäure, Ascorbinsäure, Laevulose, Natriumpyruvicum, Acidum cis-aconitum, Baryum oxalsuccinium, Acidum succinium, Acidum fumaricum, Acidum-DL-malicum, Haematoporphyrin, Hydroxocobalamin, Heparin.
In den beigefügten Figuren zeigt
Fig. 1 das Blockbild einer erfindungsgemäßen Analysenvorrichtung
mit 10 Meßoszillatoren.
Fig. 2 ein Schaltbild für einen der Meßoszillatoren.
Fig. 3a-3d zeigen verschiedene Ausführungen der Meßelektroden.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Behälter P mit der Probenlösung
dargestellt, aus der die Probe in eine mit Elektroden 15, 16, 17
versehene Meßpipette A aufgesaugt werden kann. Beim Probenwechsel
wird der Probenbehälter zwischendurch durch eine Waschlösung
ersetzt, um die Vorrichtung wieder zu reinigen. Die Elektroden
sind mit einem Meßoszillatorumschalter bzw. Meßstellenspeicher B
verbunden, welcher seinerseits wieder über den Timer C mit den
Meßoszillatoren D1-DX, im dargestellten Fall D10, verbunden
werden kann. Die Meßoszillatoren sind wiederum über den
Meßoszillatorumschalter mit einem Analog- oder Digitalrechner F
verbunden, welcher die Meßwerte über einen Vorgabespeicher G oder
einen Meßwertkompensator E, die die Dämpfung des reinen
Lösungsmittels berücksichtigen, in die Dämpfungsbeiträge der
Probe umrechnet und diese über eine Anzeigeneinheit H oder einen
Schreiber oder Drucker I anzeigt. Die gleichmäßige Strom
versorgung aller Teile des System, die insbesondere für die
Frequenzstabilisierung der Meßoszillatoren eine unbedingte
Voraussetzung ist, wird im dargestellten Fall durch die
hochstabilisierte Doppelgleichstromquelle K1, K2 (besser 1%
Spannungsschwankung) dargestellt.
In Fig. 2 ist schematisch eine mögliche Schaltung der erfindungs
gemäßen Vorrichtung dargestellt.
An eine hochstabile Spannungsquelle 1 ist ein Meßoszillator 2
angeschlossen, der als sog. Harmonischer-Sinus-Oszillator
ausgebildet ist. Er enthält im wesentlichen eine Schwingkreis
spule 3 mit einem Massepotentialende 4 und einem "heißen Ende" 5
(spannungsführendes Ende), an welchem eine entsprechende
Elektrode 16 anliegt. Zwischen dem heißen Ende 5 und dem
Massepotential 4 ist ein Schwingkreiskondensator 8 geschaltet.
Von einer Anzapfung 6, üblicherweise einem Abgriff an der Spule
3, führt eine Verbindung zu einem Abgleichpotentiometer 7, das in
Reihe mit einem Ohm′schen Widerstand 9 liegt. Das heiße Ende 5
der Schwingkreisspule 3 und der Ohm′sche Widerstand 9 sind über
Transistoren 10 und 12 miteinander verbunden. Die Basis des
Schwingkreistransistors 10 liegt über den als Diode geschalteten
Transistor 12 an der Schwingkreisspule 3 an. Diese Schaltung ist
gewählt, um eine Stabilität insbesondere Temperaturstabilität des
Meßoszillators 2 zu gewährleisten. An 4 und 5 ist eine
schematisch dargestellte Probenaufnahmeeinrichtung 13 ange
schlossen. Diese Probenaufnahmeeinrichtung 13 ist im darge
stellten Ausführungsbeispiel als Meßpipette mit einer Aufzieh-
Spülpumpe 14 ausgebildet. Die Meßpipette bzw. die Probenaufnahme
einrichtung 13 wird mit der zu untersuchenden Probe gefüllt und
nach jeder Untersuchung wird mit der Aufzieh-Spülpumpe 14 eine
Säuberung der Probenaufnahmeeinrichtung bewirkt. Innerhalb der
Probenaufnahmeeinrichtung 13 sind zwei ringförmige Elektroden 15
und 16 erkennbar, die - wie schematisch angedeutet - mit den
Klemmen 4 und 5 verbindbar sind.
Anstelle der zwei einander gegenüberliegenden flachen Platten
elektroden 15 und 16 können auch gewölbte halbkreisförmige
Plattenelektroden 18 und 19 eingesetzt werden, die ihrerseits an
die Klemmen 4 und 5 angeschlossen sind (Fig. 3a).
Eine abgewandelte Elektrodenanordnung ist in Fig. 3b dargestellt.
Zu den beiden flachen Plattenelektroden 15, 16 kommt eine weitere
flache Plattenelektrode 17 hinzu. Die Elektroden 15 und 17 sind
in Parallelschaltung an die Massepotentialklemme 4 und die
dazwischen liegende flache Plattenelektrode 16 an die "heiße"
Spulenseite der Schwingkreisspule 3 angeschlossen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung ist in
Fig. 3c dargestellt. Hierbei sind ringförmige Elektroden 20, 21
und 22 vorgesehen, die in der dargestellten Anordnung innerhalb
der Probenaufnahmeeinrichtung 13 angeordnet sind. Die beiden
ringförmigen Elektroden 20, 22 ins parallel an Massepotential 4
anschließbar, die dazwischenliegende Ringelektrode 21 ist an das
"heiße" Ende der Schwingkreisspule 3 angeschlossen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt schließlich Fig. 3d, bei
dem wiederum drei ringförmige Elektroden 20, 21 und 22 vorgesehen
sind, die konzentrisch ineinanderstecken. Die innere ringförmige
Elektrode 20 und die äußere ringförmige Elektrode 22 liegen
parallel an der Massepotentialklemme 4 an, wohingegen die
zwischen beiden Elektroden 20, 22 liegende ringförmige Elektrode
21 an das "heiße" Ende der Schwingkreisspule 3 angeschlossen ist.
Durch die die Elektroden umspülende Meßcharge ändern sich die
elektrischen Verhältnisse zwischen den Elektroden. Unter
Umständen ändern sich auch die Ohm′schen Verhältnisse zwischen
den Elektroden oder auch die induktiven Ausgangsverhältnisse.
Diese Änderung bewirkt eine Verstimmung bzw. Dämpfung des an die
hochstabile Gleichspannungsquelle 1 angeschlossene Meß
oszillatorschaltung. Je nach dem zu untersuchenden Stoff
erscheint an der Basis 11 des Schwingkreistransistors 10 ein
Signal, welches über einen Schwellwertschalter 24 ausgekoppelt
wird. Dieses ausgekoppelte Signal wird in einer Meß- und/oder
Auswertschaltung 23 dargestellt. Der in Fig. 2 dargestellte
Schwellwertschalter 24 kann auch als Schmitt-Trigger ausgebildet
sein.
Tiopronin (N-(2-Mercaptopropionyl)-glycin - eine bekannte
Substanz zur Behandlung von Lebererkrankung -) wird in einer
Meßapparatur gemäß Fig. 1 bei verschiedenen Konzentrationen
(jeweils in 200 ml Aqua tridest) und Frequenzen auf sein
Dämpfungsverhalten untersucht. Die Ergebnisse als prozentuale
Dämpfung der Oszillatoramplitude sind in der Tabelle 1 zusammen
gefaßt.
Es zeigt sich, daß die Dämpfung bei gegebener Frequenz stetig mit
der Konzentration der zu bestimmenden Substanz zunimmt.
Tiopronin, in einer Konzentration von 0,25 µg in 200 ml Aqua
tridest wird in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit 10 Oszillator
schwingkreisen mit Frequenzabständen von 50 KHz, d. h. Frequenzen
von 80 KHz bis 530 KHz, gemessen. Fig. 4 zeigt die mit einem
Proportionalschreiber aufgezeichneten Spannungskurven der
verschiedenen Oszillatoren, wobei der Vollausschlag einer
Spannung von ca. 100 mV entspricht. Die Spitzen in dem Schaubild
entsprechen der Störung durch das Umschalten von einem Oszillator
auf den nächsten. Die folgende Tabelle 2 gibt aus diesem Bild
abgelesene Maximal- und Minimalausschläge in bezug auf die
einzelnen Oszillatoren wieder.
Bezugszeichenliste
1 hochstabile Gleichspannungsquelle
2 Meßoszillator
3 Schwingkreisspule
4 Massenpotentionalende
5 heißes Ende
6 Anzapfung
7 Abgleichpotentiometer
8 Schwingkreiskondensator
9 Ohm′scher Widerstand
10 Schwingkreistransistor
11 Basis
12 als Diode geschalteter Transistor
13 Probenaufnahmeeinrichtung
14 Aufzieh-Spülpumpe
15 flache Plattenelektrode
16 flache Plattenelektrode
17 flache Plattenelektrode
18 halbkreisförmige Plattenelektrode
19 halbkreisförmige Plattenelektrode
20 ringförmige Elektrode
21 ringförmige Elektrode
22 ringförmige Elektrode
23 Meß- und/oder Auswertschaltung
24 Schwellwertschalter
25 Potentiometer
A Meßpipette
B Meßoszillatorschalter/Meßstellenspeicher
C Timer
D1-X Meßoszillatoren
E Meßwertkompensator
F Rechner
G Vorgabespeicher
H Anzeigeeinheit
I Drucker
K1-2 Gleichstromquelle
2 Meßoszillator
3 Schwingkreisspule
4 Massenpotentionalende
5 heißes Ende
6 Anzapfung
7 Abgleichpotentiometer
8 Schwingkreiskondensator
9 Ohm′scher Widerstand
10 Schwingkreistransistor
11 Basis
12 als Diode geschalteter Transistor
13 Probenaufnahmeeinrichtung
14 Aufzieh-Spülpumpe
15 flache Plattenelektrode
16 flache Plattenelektrode
17 flache Plattenelektrode
18 halbkreisförmige Plattenelektrode
19 halbkreisförmige Plattenelektrode
20 ringförmige Elektrode
21 ringförmige Elektrode
22 ringförmige Elektrode
23 Meß- und/oder Auswertschaltung
24 Schwellwertschalter
25 Potentiometer
A Meßpipette
B Meßoszillatorschalter/Meßstellenspeicher
C Timer
D1-X Meßoszillatoren
E Meßwertkompensator
F Rechner
G Vorgabespeicher
H Anzeigeeinheit
I Drucker
K1-2 Gleichstromquelle
Claims (15)
1. Verfahren zum Analysieren von Stoffen, die in einer inerten, praktisch elek
trisch nicht leitenden Trägerflüssigkeit gelöst oder suspendiert werden und
diese Lösung sich als Dielektrikum in einen Kondensator befindet, dieser
Kondensator einen Zusatzkondensator eines Schwingkreises bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung des Oszillatorschwingkreises
nacheinander mit der reinen Trägerflüssigkeit und mit der Lösung gemessen
wird und aus der Differenz der Dämpfung die Menge des zugesetzten Stof
fes bestimmt wird, wobei die Dämpfung von mehreren Schwingkreisen ver
schiedener Frequenzen zwischen 50 kHz und 22 GHz gemessen wird und
aus der Dämpfungscharakteristik bei den verschiedenen Frequenzen auf
Menge und/oder Art des zu bestimmenden Stoffes geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Trägerflüssigkeit dreifach destilliertes Wasser verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwingkreise auf die oder eine der Resonanzfrequenzen oder harmoni
schen Frequenzen der zu untersuchenden Stoffe eingestellt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßwerte der einzelnen Schwingkreise als mehrstellige Zahlen in einem
Digitalanzeiger, als Kurven über einem Schreiber oder Drucker oder als
Säulendiagramme dargestellt und ausgewertet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auswertung über eine Zwischenspeicherung, Meßwertkompensation und
Analog- oder Digital-Rechnereinheit automatisch erfolgt.
6. Vorrichtung zur Durchführung einer Analyse nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß an einer hochstabilen Gleichspannung (1)
liegende und als elektromagnetische Schwingkreise ausgebildete Meß
oszillatoren (2) mit den Elektroden (15-22) einer Probenaufnahmeeinrichtung (13)
für eine inerte Trägerflüssigkeit als auch mit einer Meß- und/oder
Auswerteinrichtung (23) zur Erfassung und/oder Auswertung der jeweiligen
Dämpfung des elektromagnetischen Schwingkreises des Meßoszillators (2)
in Schaltverbindung stehen, wobei mehrere Meßoszillatoren (2) mit unter
schiedlichem Frequenz- und Amplitudenverhalten und durch eine Schalt
vorrichtung (27), mit der die Meßoszillatoren (2) nacheinander sowohl an die
Elektroden (15-22) der Probenaufnahmeeinrichtung (13) als auch an die
Meß- und Auswertschaltung (23) anschließbar sind und die Oszillatoren eine
Frequenz von 50 kHz bis 22 GHz aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoszil
latoren (2) einen einstellbaren Parallelschwingkreis mit einer Schwingkreis
spule (3), einem Schwingkreiskondensator (8), einem Ohm′schen Wider
stand (9) sowie einem Schwingkreistransistor (10) zum Auskoppeln der
Meßsignale einschließen, an deren Basis (11) zur Kompensation ein zweiter,
als Diode geschalteter Transistor (12) angeschlossen ist, der mit der
Schwingkreisspule (3) in Reihe liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der
Meßoszillatoren (2) über eine Anzapfung (6) der Schwingkreisspule (3) rück
gekoppelt ist und in Reihe mit der Anzapfung (6) ein Abgleichpotentiometer
liegt.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Meßoszillator (2) über einen Schwellwertschalter (24), der die höchste
Empfindlichkeit des Meßoszillators signalisiert und/oder fixiert, an eine Meß- und/oder
Feed back-Regelschaltung (23) angeschlossen ist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Probenaufnahmeeinrichtung (13) zwei Elektroden (15/16; 18/19; 20/21) auf
weist, von denen jeweils eine an das Massepotentialende (4) der Schwing
kreisspule (3) und die andere an das heiße Ende (5) der Schwingkreisspule
(3) angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Probenaufnahmeeinrichtung (13) drei Elektroden vorgesehen sind, von
denen zwei elektrisch parallel geschaltet an das Massepotentialende der
Schwingkreisspule (3) und die dritte, räumlich zwischen den Messeelektro
den angeordnete dritte Elektrode an das heiße Ende (5) der Schwingkreis
spule (3) angeschlossen sind und die Elektroden einen Kondensator mit
einer Kapazität zwischen 0,1 und 10 pF, vorzugsweise 0,5 und 1 pF bilden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro
den (15-22) als Parallelkapazität zum Meßoszillator (2) geschaltet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Probenaufnahmeeinrichtung (13) als Saug- oder Durchlaufmeß
pipette mit einer Aufzieh-Spülpumpe (14) ausgeführt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltvorrichtung (27) einen in seiner Taktzeit variablen Umschalter
(28) einschließt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-14, dadurch gekennzeichnet,
daß alle Meßoszillatoren (2) als an sich gleiche Hybridschaltungen ausge
bildet sind, deren bestimmende Schaltungselemente (3, 8, 9) unterschiedlich
ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873709665 DE3709665C2 (de) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Verfahren zum Analysieren von Stoffen und Vorrichtung zur Durchführung desselben |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873709665 DE3709665C2 (de) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Verfahren zum Analysieren von Stoffen und Vorrichtung zur Durchführung desselben |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3709665A1 DE3709665A1 (de) | 1988-10-06 |
DE3709665C2 true DE3709665C2 (de) | 1998-01-15 |
Family
ID=6323869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873709665 Expired - Lifetime DE3709665C2 (de) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Verfahren zum Analysieren von Stoffen und Vorrichtung zur Durchführung desselben |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3709665C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10134517A1 (de) * | 2001-07-16 | 2003-02-06 | Captron Elect Gmbh | Verfahren zur quantitativen Erfassung von Eigenschaften einer Flüssigkeit |
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FR2782802B1 (fr) * | 1998-08-27 | 2000-11-10 | Canon Kk | Procede et dispositif de controle de conformite d'un produit liquide conducteur |
US6407557B1 (en) | 1998-08-27 | 2002-06-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for measuring the electrical resistance of a resistive body for example for checking the conformity of a liquid product and devices for carrying out such a process |
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EP2708879A1 (de) * | 2012-09-14 | 2014-03-19 | Baumer Electric AG | Messanordnung zum Bestimmen einer Messkapazität einer Messprobe |
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DE573072C (de) * | 1930-11-29 | 1933-03-27 | Ernst Waldschmidt Dr | Verfahren zur Untersuchung von Stoffgemischen |
-
1987
- 1987-03-24 DE DE19873709665 patent/DE3709665C2/de not_active Expired - Lifetime
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DE10134517A1 (de) * | 2001-07-16 | 2003-02-06 | Captron Elect Gmbh | Verfahren zur quantitativen Erfassung von Eigenschaften einer Flüssigkeit |
DE10134517B4 (de) * | 2001-07-16 | 2009-03-19 | Captron Electronic Gmbh | Verfahren zur quantitativen Erfassung von Eigenschaften einer Flüssigkeit, die das dielektrische Verhalten dieser Flüssigkeit beeinflussen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3709665A1 (de) | 1988-10-06 |
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