DE2720370A1

DE2720370A1 - Optode mit hilfsindikator

Info

Publication number: DE2720370A1
Application number: DE19772720370
Authority: DE
Inventors: Dietrich Werner Prof Luebbers; Norbert Dr Opitz
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1977-05-06
Filing date: 1977-05-06
Publication date: 1978-11-16
Also published as: GB1602245A; DK196278A; JPH022097B2; CH637767A5; US4255053A; DK155028C; FR2389887B1; DK155028B; JPS6457148A; JPS5417064A; FR2389887A1

Description

DF. HANS W. HOFMANN

Patentanwalt

Hauberisserstraße 36

6062 MPG

OPTODE MIT HILFS INDIKATOR.

Die Erfindung betrifft, eine Anordnung zur optischen Messung von Stoff konzentrat ionen, bestehend aus mindestens einem Monochromator oder einem Filter, einer Lichtmesseinrichtung und mindest eTi s einer Optode.

Pei Anordnungen, die Optoden (Optode: Indikator raum, in dem ein Indikator angeordnet ist, der auf die Änderung der Konzentration einr>s 7Li messenden Stoffes mit. einer Spektra 1 änderung reagiert und d'^ar mindestens an der dem zu messenden Stoff zugewendeten Seite durch eine für den zu messenden Stoff durch 1ässigen Membran und mindestens an der dem Monochromator zugewendeten Seite durch eine strahlungsdurchlässige Fläche abgesperrt ist«) zur Messung von Stoff konzentrationen verwenden_fsind quantitative und geeichte Messungen dann möglieh, wenn sich die spektrale Verteilungs-

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funktion des Indikators unter dem Einfluss der Stoff konzentration e i ndeut i g ändert.

Häufig stehen aber nur Indikatoren zur Verfügung, die unter dem Einfluss des Messobjektes aussch1 iess 1 ich die Intensität der spektralen Verteilung ändern. Hier sind quantitative Messungen nicht mög1 ich, wenn die Konzentration des Indikators, sonstige optisch verursachte Intensitätsänderungen oder elektronische änderungen, bspw. die Verstarkung,ηichtunterscheidbar in das Messergebnis eingehen. Dadurch fällt eine grosse Anzahl von F1uoreszenz,Absorptions, Ref1 exions-und Lumineszenzindikatoren für solche Messungen aus.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist nach der Erfindung dem Indikator ein weiterer Referenzindikator zugefügt, der das Messlicht, verändert und der von der Konzentration des zu messenden Stoffes nicht verändert wird.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass Indikatoren, die nur die Intensität der Spektra 1vertei1ung ändern, nunmehr auch

für quantitative, geeichte Messungen als Messindikatoren verwendbar sind. Dies gilt für Indikatoren mit reinen Absorptionsspektren und für solche mit einer reinen Intensitätsänderung der Fluoreszenz, der Lumineszenz oder der Reflexion.

Vor allem bei der Verwendung von Mikro- bzw. Nanooptoden, also bei kleinsten Optoden mit einem Durchmesser von weniger als

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10 ,u, die Träger Substanzen zugefügt werden können, ist häufig die Bestimmung der Optodenkonzentrat ion bzw. der relativen Optodenkonzentration nicht möglich. Diese Bestimmung kann mit Hilfe von Optoden, denen ein Referenzindikator zugefügt worden ist, vorgenommen werden. Dabei besteht die Mög1ichkeit, den Referenzindikator in gesonderten Mikro-oder Nanooptoden anzuordnen, oder ihn mit dem Messindikator zu mischen, soweit keine gegenseitige Beeinflussung der Indikatoren eintritt.

Fine besonders vorteilhafte Auswahl des Referenzindikators besteht darin, dass der Referenzindikator keine Wellenlänge mit dem Messindikator gemeinsam hat.

Sind nämlich

die Messignale, die Prössen $,fil ^die wahren Signale bei den Wellenlängen A/ Λ ^, Jj der Mess indi kator, J, der Referenzindi kator, (yitjder die I nt ensiτätsver7er rung beschreibende Faktor, der auch zeitabhängig sein kann, sowie Γ Qie Konzentration des zu messenden Stoffes, dann ist

. M₁ _
^{C M}i S

Bei einer Ouotientenbi1 dung fallen also die VerzerrungenO^)heraus, der Ouotient. ist verzerrungsfrei.

Es lassen sich jedoch weiterhin auch Referenzindikatoren verwenden, deren Wellenlängen mit den Wellenlängen des Messindik at ο r s übereinst i mm e η.

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Haben nämlich die Messignale die Form:

,₂₎ M, « ^,CJ₁ (A₁J₁T]-^Ct)-hS₁'CJtCAi)

Ml ~ Si[O₁ (A₁)VJ-o-(t) * S2.OlMI-<r(t)

mit den durch die Überdeckung entstehenden zusätzl ichen wahren S ignal en S_f' (3_itA*) (durch den Referenz i nd i kator erzeugt) und «S 'i J A.) (durch den Mess i nd i kator erzeugt), dann fällt - worin die Verzerrung trCt) von allen anderen Versuchsbedingungen unabhängig und dadurch , wie in G1 .(}) ~Ci) angenommen, mathematisch separierbar ist - ebenfalls (jLt) heraus und es ist:

N₁ Si[J₁(Ai)₁VJ +

Wenn nun auch die W i r kung ~f(P)der zu messenden Stof f konzent rat i on r mathematisch separierbar ist, dann ergibt sich:

Hi S₁'f(P) ^ . Mt" SiUP)+&

Gl.Cs^ist der Quotient zweier linearer Funktionen i η f (P) , deren Konstante S₁)S₁₁S₁ ,S_A durch E i nze 1 messung für jeden Indikator bei bekannter Konzentration P bestimmbar ist. Auf diese Weise lässt sich leichtein Umr echnungsnomog ramm aus G1 .(5*) erstellen. Praktisch wichtiger ist jedoch die Verwendung von Eichkurven .-.'^ die experimentell für jedes gegebene Indikatorgemisch erstellt werden können.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass das Spektrum des Referenzindikators durch äussere Mittel versch i ebl ich i st .

Der Vorteil liegt darin, dass additive Störkomponenten ausgeschaltet, werden können, wenn durch äussere Mittel wie Temperatur,

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Belichtung oder ähnliches das Spektrum des Referenzindikators veränderbar ist und die Differenz aus dem verschobenen und dem unverschobenen Signal gebildet ist. Der Zusammenhang zwischen der Stoffkonzentrat ion und der Verschiebung durch das äussere Mittel wird ebenfalls zweckmässig durch eine Eichkurve ermittelt.

Additive Störkomponenten können aber auch mit Hilfe der Mehrkomponentenanalyse nach WODICK und LÜBBERS (Natwiss.59/362/197 eliminiert werden.

In fiiner Weiterentwicklung der Erfindung ist die Konzentration des Referenzindikators stufenweise in unterschiedliche Elchbereiche eingestellt.

Der Vorteil besteht darin, dass nunmehr geeichte Optoden herstell ba r si nd.

Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Indikatoren in Folien eingesiegelt sind, weil solche Folien dann licht-und gasdicht verpackbar sind, sodass auf diese Weise Eichnormale geschaffen werden können, mit denen die Messgeräte zur Optoden

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messung dann geeicht werden können. Ausserdem können Optima bereiche für die Messung festgelegt werden.

Ein weiterer Vor teil wird erreicht, wenn mehrere räum] ich getrennte Gebiete unterschiedlicher Konzentration auf einer Folie angeordnet sind, weil damit eine schnelle Auffindung des optimalen Eichbereiches möglich ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

MJ Anordnung zur optischen Messung von Stoff konzentrat ionen, bestehend aus mindestens einem Monochromator, einer Lichtmesseinrichtung und mindestens einer Optode, dadurch gekennze i c h η e t , dass dem Indikator ein weiterer Referenzindikator zugefügt ist, der das Messlicht verändert und der von der Konzentration des zu messenden Stoffes nicht verändert wi rd.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Optodenals Mikrooptoden ausgebildet sind und dass Referenzindikator und Indikator in verschiedenen Mikrooptoden angeordnet s I nd .
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzindikator keine Wellenlänge mit dem Indikator gemeinsam hat.
k. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrum des Referenzindikators durch äussere Mittel verschieblich ist-
5- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Refernzindikators in unterschiedliche Eichbereiche eingestellt ist.

ORIGINAL INSPECTED

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6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass räumlich getrennte Gebiete auf der gleichen Folie mit unterschiedlicher Konzentration des Referenzindikators eingestellt sind.
7. Anordnung nach den Ansprüchen S oder f>, dadurch ge kciui/i· i ( Ιιικί dass I nd i ka tor f ο 1 i en licht.-und gasdicht verpackt, sind.

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