(57)【要約】  液体培地（３）中の少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または少なくとも１つの物質を判断するための方法および装置であって、方法は、  −  液体培地（３）が予め規定された流速で、公知の形状を有する容器（１）へ導入されるステップと、  −  予め規定された波長を有し、または予め規定された波長帯を有する電磁波が、容器（１）に含まれる液体培地（３）へ結合されるステップとを含み、電磁波（８）は、容器（１）内の液体培地（３）の充填水位（ｘｉ）に依存する、液体培地における経路長をカバーし、方法はさらに、  −  液体培地（３）における経路長をカバーした後に、電磁波の強度（Φｉ）が、少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）で、および／または、容器（１）の少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）で測定されるステップと、  −  最後の強度測定後に、少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または少なくとも１つの物質が、測定された強度（Φｉ）と、少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）または少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）とを使用してそれぞれ判断されるステップとを含む。
2018526644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体培地（３）中の少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または少なくとも１つの物質を判断するための方法であって、前記方法は、
−  液体培地（３）が予め規定された流速で、公知の形状を有する容器（１）へ導入されるステップと、
−  予め規定された波長を有し、または予め規定された波長帯を有する電磁波が、前記容器（１）に含まれる前記液体培地（３）へ結合されるステップとを含み、前記電磁波（８）は、前記容器（１）内の前記液体培地（３）の充填水位（ｘｉ）に依存する、前記液体培地における経路長をカバーし、前記方法はさらに、
−  前記液体培地（３）における前記経路長をカバーした後に、前記電磁波の強度（Φｉ）が、少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）で、および／または、前記容器（１）の少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）で測定されるステップと、
−  最後の強度測定後に、前記少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または前記少なくとも１つの物質が、測定された前記強度（Φｉ）と、前記少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）または前記少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）とを使用してそれぞれ判断されるステップとを含む、方法。
【請求項２】
−  ｎ個の強度（Φｉ）がｎ個の充填水位（ｘｉ）で測定されるステップをさらに含み、前記ｎ個の充填水位（ｘｉ）は好ましくは、等距離であるとして選択され、前記方法はさらに、
−  物質濃度が式
【数１】
2018526644.tif 000008
に従って判断されるステップを含み、式中、ｃｉは第ｉの物質濃度、ｘｉは第ｉの充填水位、Φｉ（ｘｉ）は充填水位ｘｉでの測定された第ｉの強度、ｉは１からｎまでの整数である指数、εは吸光係数であり、ｎは１〜数百の範囲内の値、好ましくは１０〜１００の範囲内の値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
−  第１の充填水位（ｘ０）が検出され、そこで第１の強度（Φ０）が測定されるステップと、
−  最後の充填水位（ｘｎ）が検出され、そこで最後の強度（Φｎ）が測定されるステップとをさらに含み、
前記第１の水位（ｘ０）および／または前記最後の充填水位（ｘｎ）の検出は好ましくは、光バリアを使用して行なわれる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記物質濃度ｃが、ｎ個の物質濃度ｃｉ（ｉ＝１…ｎ）から平均することによって、または線形回帰によって、特に単純線形回帰によって計算されるステップをさらに含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記液体培地（３）の前記流速は一定である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記容器（１）はキュベットであり、その長手方向軸は実質的に垂直に延在し、それは一定の断面積を有し、
前記電磁波は好ましくは、下方から前記キュベットへ結合され、前記強度（Φｉ）は好ましくは、前記キュベットの上方で測定される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
−  前記最後の強度測定後に、前記容器（１）が自動的に空にされるステップと、
−  空にされるステップの完了後に、前記容器（１）が、新しい測定サイクルのために新しい液体培地（３）で自動的に充填されるステップとをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記充填水位（ｘｉ）が時間測定を介して確認されるステップをさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記電磁波は、２５４ｎｍまたは５５０ｎｍの波長を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
液体培地（３）中の少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または少なくとも１つの物質を判断するための装置であって、前記装置は、
−  公知の形状を有する容器（１）と、
−  電磁波（８）を生成するための源（４）と、
−  電磁波を測定するための測定ユニット（７）と、
−  前記容器（１）へのまたは前記容器（１）からの液体培地（３）の流入および流出をそれぞれ制御可能である接続チャネル（２）とを含み、
前記装置は、
−  前記源（４）が電磁波を前記容器（１）へ放出可能であり、そのため前記電磁波は、前記容器（１）内の前記液体培地（３）の充填水位（ｘｉ）に依存する、前記液体培地（３）における経路長をカバーし、
−  前記液体培地（３）における前記経路長をカバーした後に、前記電磁波の強度が、少なくとも２つの予め規定された時点（ｔ０、ｔｎ）で、および／または、前記容器（１）の少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘ０、ｘｎ）で、前記測定ユニット（７）を使用して測定可能であり、
−  前記少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または前記少なくとも１つの物質が、測定された前記強度と、前記少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）または前記少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）とに基づいて、コンピュータユニット（１６）を使用してそれぞれ判断可能であることを特徴とする、装置。
【請求項１１】
−  ｎ個の強度（Φｉ）がｎ個の充填水位（ｘｉ）で測定可能であり、前記ｎ個の充填水位（ｘｉ）は好ましくは、等距離であるとして選択され、前記装置はさらに、
−  物質濃度が、前記コンピュータユニット（１６）において、式
【数２】
2018526644.tif 000009
に従って判断可能であり、式中、ｃｉは第ｉの物質濃度、ｘｉは第ｉの充填水位、Φｉ（ｘｉ）は充填水位ｘｉでの測定された第ｉの強度、ｉは１からｎまでの整数である指数、εは吸光係数であり、ｎは１〜数百の範囲内の値、好ましくは１０〜１００の範囲内の値を有することを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
−  第１の充填水位（ｘ０）が検出可能であり、そこで第１の強度（Φ０）が測定可能であり、
−  最後の充填水位（ｘｎ）が検出可能であり、そこで最後の強度（Φｎ）が測定可能であり、
好ましくは、第１の光バリア（ＬＳ１）または第２の光バリア（ＬＳ２）が、前記第１の充填水位（ｘ０）および／または前記最後の充填水位（ｘｎ）を検出するためにそれぞれ提供されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記物質濃度ｃが、ｎ個の物質濃度ｃｉ（ｉ＝１…ｎ）から平均することによって、または線形回帰によって、特に単純線形回帰によって、前記コンピュータユニット（１６）において計算可能であることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記接続チャネル（２）に作動的に接続されたコンベヤ装置（１３）が提供され、前記コンベヤ装置（１３）は、液体培地（３）を好ましくは一定の流速で前記容器（１）へ運搬することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記容器（１）を充填し、空にするための前記コンベヤ装置（１３）は、自動的に作動可能な切替弁を含むことを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記容器（１）はキュベットであり、その長手方向軸は実質的に垂直に延在し、それは一定の断面積を有し、
前記電磁波は好ましくは、下方から前記キュベット（１）へ結合され、前記強度（Φｉ）は好ましくは、前記キュベット（１）の上方で測定される、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記容器（１）は水浸探触子の意味で逆に配置され、前記容器（１）における充填水位（ｘｉ）は空気置換によって設定可能であることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記源（４）を使用して、２５４ｎｍおよび５５０ｎｍの波長を有する電磁波が生成可能であることを特徴とする、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
観察チューブ（１２）が前記容器（１）との連通接続を有し、それを介して少なくとも前記第１の充填水位（ｘ０）および前記最後の充填水位（ｘｎ）が判断可能であることを特徴とする、請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体培地中の少なくとも１つの物質濃度または少なくとも１つの物質を判断するための方法、および、請求項１０の前文に記載のこの目的のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光分析とは、気体、液体、固体という任意の相における物質の組成および特性が、エネルギーとの相互作用（たとえば、吸収、発光、または放出）から生じる電磁スペクトルによって判断される、幅広い分野である。
【０００３】
特に吸収分光法として公知である用途の１エリアは、液体物質の光吸収スペクトルの測定を含む。吸収スペクトルとは、光波長の関数として（吸収により）減衰する光の分布である。分光光度計の基本構造は、調べられる物質が、たとえばキュベットまたは試料セルとも呼ばれる透明容器内に提供されることである。（たとえば、紫外線、赤外線、可視などの範囲内の）公知の波長λの電磁ビーム（光）と、強度Ｉとが、容器へ結合される。（出射光の強度を測定する）測定ユニットまたは検出器が、容器の反対側に配置される。この場合、試料において光がカバーする長さは、経路長または距離ｄと呼ばれる。
【０００４】
大抵の分光光度計では、経路長が１ｃｍ、容量が５０〜２０００μｌである標準キュベットが使用される。
【０００５】
濃度ｃを有する単一の均質物質からなる試料については、ランベルト、ベールおよびブーゲの法則が、試料を透過する光に当てはまる：
【０００６】
【数１】
2018526644.tif 000003
【０００７】
この場合、Ａは吸光度（または吸収度）、Φｔｒは透過後の強度、Φ０は初期強度、εは（予め規定された波長λでほぼ一定である）吸光係数、ｃは濃度、ｄは経路長である。この場合に使用される分光光度法の基礎ならびに用語および定義についてのさらなる仕様については、基準ＤＩＮ３８４０４−３（２００５年７月のバージョン）が参照される。
【０００８】
複数の物質が試料に含有される場合、全吸収度Ａｔｏｔは以下のようになる：
【０００９】
【数２】
2018526644.tif 000004
【００１０】
上に手短に説明された法則は特に、漸進的に繰り返し行なわれる水質の監視にも当てはまる。ＤＩＮ３８４０４−３に記載されているように、波長λ＝２５４ｎｍで、おそらくは加えてλ＝５５０ｎｍでも、判断が行なわれる。
【００１１】
水質の連続するおよび繰り返される判断が同じ測定機器を使用して行なわれる、いわゆるオンライン監視では、電磁波が結合される際に通るキュベット窓が汚れているために、機器ゼロ点のずれが生じ、それにより測定誤差が生じる、ということが、公知の装置で示されてきた。ゼロ点は、測定用の公知の吸収度を有する較正液（たとえば、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ３６９６、７．４に従った光学的に純粋な水）を使用することによって、一定の間隔で再判断され得る。
【００１２】
汚染の問題を打ち消す別の可能性は、測定チャネルに加えて、好ましくは光学的に純粋な水を有する基準チャネルが使用される、いわゆる２ビーム光度計を使用することであり、双方のチャネルは等しく汚され、よって、ずれは等しいと仮定される。この点に関し、「飲料水および開放水域申告書類、Ｖ  ２．０」（Drinking Water and Open Waters Application Sheet, V 2.0）という題の論文が参照される（S::can Messtechnik GmbH、ウィーン、第５頁、第４章、「長期間安定度」の下の箇所）。
【００１３】
ついに、ワイパーを使用する、または圧縮空気を使用するキュベットの機械的洗浄が提案された。この点に関し、上述の論文が、具体的には第５頁、第３章、「濁り、着色、窓堆積物などに対するより低い交差感度」の下の箇所がまた参照されるとともに、「UVAS plus sc - Die kontinuierliche Bestimmung der organischen Abwasserbelastung」［有機廃水量の連続的判断］」という題の論文が参照される（第２頁、章「Messprinzip［測定原理］」、Hach Lange GmbH）。
【００１４】
公知の機器は、洗浄の効率を推定することが難しくまたは全くできないこと、もしくは、較正が監視の中断をもたらすこと、という欠点を有する。すべての公知の方法は、それらが比較的複雑で、よって実現するのに高くつくという特徴を共有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、本発明の目的は、少なくとも上述の欠点のうちの１つを有していない方法を特定することである。
【００１６】
請求項１に記載の方法が、上述の目的を達成する。さらなる実施形態変形と装置とが、さらなる請求項で特定される。
【００１７】
本発明はまず、液体培地中の少なくとも１つの物質濃度または少なくとも１つの物質を判断するための方法に関し、方法は、
−  液体培地が予め規定された流速で、公知の形状を有する容器へ導入されるステップと、
−  予め規定された波長を有し、および／または予め規定された波長帯を有する電磁波が、容器に含まれる液体培地へ結合されるステップとを含み、電磁波は、容器内の液体培地の充填水位に依存する、液体培地における経路長をカバーし、方法はさらに、
−  液体培地における経路長をカバーした後に、電磁波の強度が、少なくとも２つの予め規定された時点で、および／または、容器の少なくとも２つの予め規定された充填水位で測定されるステップと、
−  最後の強度測定後に、少なくとも１つの物質濃度または少なくとも１つの物質がそれぞれ、測定された強度と、少なくとも２つの予め規定された時点および／または少なくとも２つの予め規定された充填水位とを使用して判断されるステップとを含む。
【００１８】
容器内の液体培地の異なる充填水位で少なくとも２回の強度測定を行なうことにより、たとえば容器が汚れているために起こり得るゼロ点のずれが、得られた濃度の精度に影響を与えない。容器の洗浄、または別個の測定チャネルによる較正、または光学的に純粋な水を使用する測定が、完全に不要にされ得る。このため、はるかにより頑強で耐干渉性の測定機器が得られた。
【００１９】
この発明に従った方法の一実施形態変形は、
−  ｎ個の強度がｎ個の充填水位で測定されるステップをさらに含み、ｎ個の充填水位は好ましくは、等距離であるとして選択され、方法はさらに、
−  物質濃度が式
【００２０】
【数３】
2018526644.tif 000005
【００２１】
に従って判断されるステップを含み、式中、ｃｉは第ｉの物質濃度、ｘｉは第ｉの充填水位、Φｉ（ｘｉ）は充填水位ｘｉでの測定された第ｉの強度、ｉは１からｎまでの整数である指数、εは吸光係数であり、ｎは１〜数百の範囲内の値、好ましくは１０〜１００の範囲内の値を有する。
【００２２】
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形は、
−  第１の充填水位が検出され、そこで第１の強度が測定されるステップと、
−  最後の充填水位が検出され、そこで最後の強度が測定されるステップとをさらに含み、
第１の充填水位および／または最後の充填水位の検出は好ましくは、光バリアを使用して行なわれる。
【００２３】
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形は、物質濃度ｃが、ｎ個の物質濃度ｃｉ（ｉ＝１…ｎ）から平均することによって、または線形回帰によって、特に単純線形回帰によって計算されるステップを含む。
【００２４】
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形では、液体培地の流速は一定である。
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形では、容器はキュベットであり、その長手方向軸は実質的に垂直に延在し、それは一定の断面積を有し、電磁波は好ましくは、下方からキュベットへ結合され、強度は好ましくは、キュベットの上方で測定される。
【００２５】
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形は、
−  最後の強度測定後に、容器が自動的に空にされるステップと、
−  空にされるステップの完了後に、容器が、新しい測定サイクルのために新しい液体培地を使用して自動的に充填されるステップとをさらに含む。
【００２６】
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形は、充填水位が時間測定を介して確認されるステップを含む。
【００２７】
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形は、充填水位が、溶解物質ではなく溶剤のみが吸収する波長での溶剤の吸収を介して確認されるステップを含む。
【００２８】
この発明に従った方法のさらなる実施形態変形では、電磁波は、２５４ｎｍまたは５５０ｎｍの波長を有する。
【００２９】
また、この発明は、液体培地中の物質濃度および／または少なくとも１つの物質を判断するための装置に関し、装置は、
−  公知の形状を有する容器と、
−  電磁波を生成するための源と、
−  電磁波を測定するための測定ユニットと、
−  容器へのまたは容器からの液体培地の流入および流出をそれぞれ制御可能である接続チャネルとを含み、
−  源は電磁波を容器へ放出可能であり、そのため電磁波は、容器内の液体培地の充填水位に依存する、液体培地における経路長をカバーし、
−  液体培地における経路長をカバーした後に、電磁波の強度が、少なくとも２つの予め規定された時点で、および／または、容器の少なくとも２つの予め規定された充填水位で、測定ユニットを使用して測定可能であり、
−  物質濃度または少なくとも１つの物質は、測定された強度と、少なくとも２つの予め規定された時点および／または少なくとも２つの予め規定された充填水位とに基づいて、コンピュータユニットを使用して判断可能である。
【００３０】
この発明に従った装置の一実施形態変形は、
−  ｎ個の強度がｎ個の充填水位で測定可能であり、ｎ個の充填水位は好ましくは、等距離であるとして選択され、装置はさらに、
−  物質濃度が、コンピュータユニットにおいて、式
【００３１】
【数４】
2018526644.tif 000006
【００３２】
に従って判断可能であり、式中、ｃｉは第ｉの物質濃度、ｘｉは第ｉの充填水位、Φｉ（ｘｉ）は充填水位ｘｉでの測定された第ｉの強度、ｉは１からｎまでの整数である指数、εは吸光係数であり、ｎは１〜数百の範囲内の値、好ましくは１０〜１００の範囲内の値を有することを特徴とする。
【００３３】
この発明に従った装置のさらなる実施形態変形では、
−  第１の充填水位が検出可能であり、そこで第１の強度が測定可能であり、
−  最後の充填水位が検出可能であり、そこで最後の強度が測定可能であり、
好ましくは、第１の光バリアまたは第２の光バリアが、第１の充填水位および最後の充填水位を検出するためにそれぞれ提供される。
【００３４】
この発明に従った装置のさらなる実施形態変形では、物質濃度ｃが、ｎ個の物質濃度ｃｉ（ｉ＝１…ｎ）から平均することによって、または線形回帰によって、特に単純線形回帰によって、コンピュータユニットにおいて計算可能である。
【００３５】
この発明に従った装置のさらなる実施形態変形では、接続チャネルに作動的に接続されたコンベヤ装置が提供され、コンベヤ装置は好ましくは、液体培地を一定の流速で容器へ運搬する。
【００３６】
この発明に従った装置のさらなる実施形態変形では、容器を充填し、空にするためのコンベヤ装置は、自動的に作動可能な切替弁を含む。
【００３７】
この発明に従った装置のさらに別の実施形態変形では、容器はキュベットであり、その長手方向軸は実質的に垂直に延在し、それは一定の断面積を有し、電磁波は好ましくは、下方からキュベットへ結合され、強度は好ましくは、キュベットの上方で測定される。
【００３８】
この発明に従った装置のさらなる実施形態変形では、容器は水浸探触子の意味で逆に配置され、容器における充填水位は空気置換によって設定可能である。
【００３９】
この発明に従った装置のさらなる実施形態変形では、源を使用して、２５４ｎｍおよび５５０ｎｍの波長を有する電磁波が生成可能である。
【００４０】
この発明に従った装置のさらなる実施形態変形では、観察チューブが容器との連通接続を有し、それを介して少なくとも第１の充填水位および最後の充填水位が判断可能である。
【００４１】
なお、上述の実施形態変形同士は、要望どおり組合せ可能である。組合せによって矛盾をもたらすような実施形態変形同士の組合せのみが除外される。
【００４２】
本発明の例示的な実施形態を、図面に基づいて以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明に従った装置の第１の実施形態変形を示す図である。
【図２】この発明に従った装置の第２の実施形態変形を示す図である。
【図３】この発明に従った装置の第３の実施形態変形を示す図である。
【図４】この発明に従った装置の第４の実施形態変形を示す図である。
【図５】この発明に従った方法の個々の方法ステップを有するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
この発明に従った装置の第１の実施形態変形を、図１に概略的に示す。公知の形状を有する容器１が、容器１をコンベヤ装置１３に接続する接続チャネル２を介して、調べられる液体培地３を使用して充填される。コンベヤ装置１３は任意の態様で実現され得るが、以下の機能を満たす：
−  容器１に流入する液体培地３のために、予め定められた流速を生成すること。流速は、この発明の一実施形態変形では一定である；
−  以下に説明される測定の後に、次に容器１を空にすることができるオプション。
【００４５】
上述の機能は必ずしも、１つのユニット、すなわち図１に従ったコンベヤ装置１３で実現される必要はなく、むしろ、複数のユニットで実現され得る。
【００４６】
予め定められた流速は、たとえば、（たとえば置換ポンプ、特に歯車ポンプの形をした）計量ポンプを使用して、または、一定の試料水位（一定のヘッド）を有する容器を使用して、および、キュベットへの試料ドレインとして毛細管を使用して生成される。
【００４７】
電磁波８（光）を生成するための源４が、たとえば容器１の下方に配置され、そのため、電磁波８は、これらの電磁波によってカバーされる経路長が容器１内の液体培地３の充填水位に依存するように、容器１へ結合される。したがって、電磁波８は、源４によって放出された電磁波８の残りの強度が測定ユニット７によって測定されるまで、容器１に含まれる液体培地３を通って（図１に示すように）下から、または上から進む。したがって、測定ユニット７は、源７に対向する源４によって放出される電磁波８のビーム通路に配置され、そのため測定ユニット７は、容器１に含まれる液体培地３の貫通後の電磁波８の強度を確認できる。
【００４８】
レンズまたはレンズ系５および６は、源４によって放出された電磁波８を集束するために、ならびに、容器１に含まれる液体培地３の貫通後に電磁波を集中させるために提供され得る。効率はこのため、より良好な光収率によって増加される。
【００４９】
源４、測定ユニット７、およびコンベヤ装置１３は、コンピュータユニット１６に作動的に接続されており、それにより、この発明に従った装置の制御が、以下に説明される順序に従って行なわれ得る。
【００５０】
容器１は、図１で明らかなように、たとえば、少なくとも底部領域に透明な窓を有するキュベットであってもよく、源４の電磁波は窓を通って液体培地３に到達できる。
【００５１】
源４によって放出された電磁波８は、たとえば、上述の基準ＤＩＮ３８４０４−３（２００５年７月）に従って、２５４ｎｍまたは５５０ｎｍの波長λを有する。検出される成分に依存する吸収極大に依存して、波長は任意に選択され得る。したがって、上述の波長以外の波長も全部考えられる。
【００５２】
特に、上述のように、源４によって放出された電磁波８は、ＤＩＮ  ３８４０４−３に従って提供されるように、１つまたはおそらく２つの波長だけではなく、予め規定されたスペクトル、よって予め規定された波長帯をカバーする、ということも考えられる。同時に、測定ユニット７は、強度が複数の周波数で、よって予め規定されたスペクトルおよび／または波長帯ででも確認および／または測定され得るように、設計されなければならない。このため、ＥＰ−０  ６００  ３３４  Ｂ１に従った公知の方法および／または装置の意味において、液体培地３中に存在する物質およびそれらの比率を判断することができるという可能性も、提供される。ＥＰ−０  ６００  ３３４  Ｂ１に対応して、測定チャネルのアレイが提供され、それらの結果は、コンピュータユニット１６においてそれに応じて処理される。
【００５３】
図２は、液体培地３中の少なくとも１つの物質濃度または少なくとも１つの物質を判断するための、この発明に従った装置のさらに別の実施形態を示す。図１にすでに示され、図１と同じ参照符号を有する構成要素が、ここでも認識可能である。容器１と、接続チャネル２と、コンベヤ装置１３と、電磁波８の源４と、測定ユニット７と、コンピュータユニット１６と、ソース４の後および／または測定ユニット７の前にあるレンズまたはレンズ系５および／または６とがある。
【００５４】
図２に示す実施形態変形では、観察チューブ１２が加えて提供され、それは、さらに別の接続チャネルを介して容器１に接続されており、そのため、観察チューブ１２における充填水位は容器１における充填水位に対応する。したがって、充填水位が、たとえば、光バリアＬＳ１、ＬＳ２の位置で、光バリアＬＳ１およびＬＳ２を使用して確認され得る、という可能性が提供される。
【００５５】
さらに、（たとえば部分的に透過性のミラーの形をした）部分的に透過性の透過ユニット９が、源４の領域で提供され、それは、源４の電磁波を測定ユニット７の方向に透過させるものの、さらに別の源１１によって生成された電磁波を測定ユニット７の方向に偏向させる。したがって、源４および１１は、異なる波長λを有する電磁波を生成することができ、それらを容器１内の液体培地３へと同時にまたは時間をずらして結合することができる。たとえば基準ＤＩＮ３８４０４−３（２０１５年７月のバージョン）に基づいて、源４は、２５４ｎｍの波長λを有する電磁波を生成することができ、源１１は、５５０ｎｍの波長λを有する電磁波を生成することができる。したがって、コンパクトな機器が得られ、それは、２つの異なる波長λでの残存強度の、ターゲットとされた測定を可能にする。
【００５６】
すでに源４の場合でのように、さらに別の源１１の場合でも、レンズまたはレンズ系１０が下流に接続され、そのため、最大の光収率が測定手順中に達成され得る。また、さらに別の源１１も、起動のためにコンピュータユニット１６に作動的に接続される。これは、検出信号がさらなる処理のためにコンピュータユニット１６に供給される光バリアＬＳ１およびＬＳ２にも当てはまる。
【００５７】
もちろん、この実施形態では、源４および１１が、ＥＰ−０  ６００  ３３４  Ｂ１の教示に従って液体培地３中に提供された物質および／または物質濃度を確認できるように、同じくＥＰ−０  ６００  ３３４  Ｂ１で規定されたような予め規定された波長帯を放出できる、ということも考えられる。
【００５８】
図３は、この発明に従った装置のさらに別の実施形態変形を示す。図３では、容器１と、接続チャネル２と、源４とが再度示される。図１および図２に示す実施形態変形に加えて、図３に示す実施形態変形は、容器１内にコンテナ２０を含み、それは、その底部領域に、電磁波８用の出口窓２１を含む。出口窓２１は、容器１に組み込まれた入口窓２２に対向して位置しており、源４で生成された電磁波８は入口窓２２を通って液体培地３へ結合される。源４が、図３に示すように容器１の下方に配置されるのではなく、むしろ、コンテナ２０内に、よって、窓２１の上方に配置される、ということも考えられる。測定ユニット（図３には図示せず）はその場合、それに応じて窓２２の下方に配置されるであろう。
【００５９】
図３に示す本発明の実施形態変形は、液体培地３中の吸収性の高い物質のために、入口窓２２と出口窓２１との間で比較的小さい距離ｘまたは距離変化のみが可能である場合に、特に好適である。これはたとえば、硝酸塩含有液体培地に当てはまる。したがって、液体培地３の供給および／または除去は特に、図１および図２に従った実施形態変形と同じ計量ユニットを使用して、接続チャネル２を介して行なわれ得る。また、２つの窓２１および２２の間の距離ｘは、距離ｘに依存して互いに関して変位された容器１およびコンテナ２０の側壁に施された目盛を介して、読出ユニット２３を使用して確認され得る。
【００６０】
本発明のさらに別の実施形態変形を図４に示す。それは、使用される原理のために、たとえば水浸探触子とも呼ばれる。この実施形態変形では、容器１は逆に配置され、そのため、容器１の開口部２４がまず、検査される液体培地３に浸される。このように浸された容器１が液体培地３で充填されるように、容器１に含まれる空気が、接続チャネル２を開くことによって、計量される態様で放出され、それにより、以下に説明される手順で規定されるような吸収測定を行なうために必要な所望の充填水位が容器１内で生じ得る。
【００６１】
試料についての吸収測定が完了すると、容器１は次に、たとえば、加圧コンテナからなる既存の圧縮空気システムから接続チャネル２を通して容器１へと空気を押すことによって空にされ、それにより、液体培地３は、開口部２４を介して容器１から変位される。容器１が完全にまたはほぼ完全に空になるやいなや、新しい測定サイクルが開始され得る。
【００６２】
図４に示すように、接続チャネル２が測定ユニット７から間隔を置いて配置される場合、空気ばねが容器１の上部領域に残り、液体培地３は測定ユニット７と接触できず、それにより、液体培地３の方へ向けられた測定ユニット７の表面は汚れることがなく、または少ししか汚れない。
【００６３】
この発明に従った方法を、図１〜４に示すこの発明に従った装置を参照して、図５に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。
【００６４】
ステップＩで、コンベヤ装置１３（図１〜３）は、液体培地３を予め規定された流速で（空の）容器１へ導入するように、コンピュータユニット１６によって命令される。一定の断面積と一定の流速とを有する容器１で、容器１は、一定の水位の上昇で充填される。図４に従った実施形態変形では、空気がそれに応じて容器１から放出され、そのため、所望の水位の上昇が得られる。図４に従った変形でも適用可能である代替的な実施形態変形は、空気を容器１へ導入することによって所望の水位が得られる、ということである。この場合、容器１への一定の空気流が水位の減少をもたらす。
【００６５】
ステップＩＩで、予め規定された波長λを有する電磁波８が、容器１に含まれる液体培地３へ結合され、電磁波８は、容器１内の液体培地３の充填水位ｘｉに依存する、液体培地における経路長をカバーする。受信された電磁波の強度が、測定ユニット７（図１〜４）を使用して測定される。
【００６６】
強度測定は、少なくとも１つのさらに別の時点で、すなわち、容器における増加した充填水位で繰り返される。図５に従ったフローチャートでは、これは、指数ｉ（ｉ＝０…ｎ）のクエリによって、およびステップＩＩの繰り返しによって、ｉ＜ｎである限り示される。ｎは１以上であるため、少なくとも２回の測定が行なわれ、これらは、測定間の時差のために、異なる充填水位で行なわれる。
【００６７】
測定が完了する（すなわちｉ＝ｎ）やいなや、ステップＩＩＩで、測定された強度Φｉと少なくとも２つの予め規定された充填水位ｘｉとを使用して、物質濃度ｃまたは複数の物質濃度ｃｉが判断される。
【００６８】
したがって、ステップＩＶで、容器１は次に空にされ、よって、次の濃度判断ｃの準備を整えられ得る。なお、最後の強度測定の後でステップＩＶを待つ必要はない。特に、ステップＩＩＩに従った濃度判断が完了するまで待つ必要はない。むしろ、容器１を空にすること、よってステップＩＶは、ステップＩＩの下での最後の強度測定の直後に開始され得る。
【００６９】
この発明に従った、容器１の少なくとも２つの充填水位ｘｉでの少なくとも２つの強度Φｉの測定は、たとえば電磁波が液体培地へ結合される際に通るキュベット領域が汚れているために起こり得るゼロ点のずれが、測定結果に、および／または判断される濃度ｃに影響を与えない、という大きな利点を有する。
【００７０】
公知のランベルト、ベールおよびブーゲの法則の適用および導出による物質濃度は、以下の式に従って判断され得る：
【００７１】
【数５】
2018526644.tif 000007
【００７２】
式中、ｃｉは第ｉの物質濃度、ｘｉは第ｉの充填水位、Φｉ（ｘｉ）は充填水位ｘｉでの測定された第ｉの強度、ｉは１からｎまでの整数である指数、εは吸光係数であり、ｎは１〜数百の範囲内の値、好ましくは１０〜１００の範囲内の値を有する。
【００７３】
したがって、ｎ個の強度Φｉがｎ個の充填水位ｘｉで測定され、ｎ個の充填水位ｘｉは好ましくは、等距離であるとして選択される。
【００７４】
公知の解決策に関する実質的な利点は、上述の式に直接現われる。源４から生じ、液体培地３へ結合する磁波の、ゼロ点の原因となる強度は、この発明に従った区別によって、および／または導出によって排除される。この理由により、容器における異なる充填水位ｘｉで、少なくとも２回の測定が必要である。
【００７５】
強度Φｉ（ｘｉ）が測定される、時点ｔｉおよび／または充填水位ｘｉは、異なるやり方で生成され得る。まず、ステップＩＶの完了後に時間測定によって第１の測定を開始し、さらなる期間の後に、またはさらなる複数の期間の後に、各場合において、さらなる測定またはさらなる複数の測定を行なうというオプションが存在する。なぜなら、容器の充填中の流速が公知であり、容器の形状が公知である場合、充填水位ｘｉも容易に判断され得るためである。充填水位ｘｉおよび時点ｔｉは、これらの条件下で互いに直接関連しており、一方の変数が公知である場合、他方は容易に判断され得る。
【００７６】
ｎが１よりも大きいとして選択される場合、濃度ｃについて複数の値、すなわち濃度についてｎ個の値が得られ、そのため、たとえば、平均化によって、または線形回帰によって、特に単純線形回帰によって、濃度ｃについて向上した結果が得られる。
【００７７】
上述の方法はまた、液体培地３中の物質および／または物質比率を判断するために、同様の態様で判断されてもよい。ＥＰ−０  ６００  ３３４  Ｂ１における実施形態が、それに応じて適用される。
【図１】
2018526644.tif 000010
【図２】
2018526644.tif 000011
【図３】
2018526644.tif 000012
【図４】
2018526644.tif 000013
【図５】
2018526644.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月1日(2018.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体培地（３）中の少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または少なくとも１つの物質を判断するための方法であって、前記方法は、
−  液体培地（３）が予め規定された流速で、公知の形状を有する容器（１）へ導入されるステップと、
−  予め規定された波長を有し、または予め規定された波長帯を有する電磁波が、前記容器（１）に含まれる前記液体培地（３）へ結合されるステップとを含み、前記電磁波（８）は、前記容器（１）内の前記液体培地（３）の充填水位（ｘｉ）に依存する、前記液体培地における経路長をカバーし、前記方法はさらに、
−  前記液体培地（３）における前記経路長をカバーした後に、前記電磁波の強度（Φｉ）が、少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）で、および／または、前記容器（１）の少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）で測定されるステップと、
−  最後の強度測定後に、前記少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または前記少なくとも１つの物質が、測定された前記強度（Φｉ）と、前記少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）または前記少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）とを使用してそれぞれ判断されるステップとを含む、方法。
【請求項２】
−  ｎ個の強度（Φｉ）がｎ個の充填水位（ｘｉ）で測定されるステップをさらに含み、前記ｎ個の充填水位（ｘｉ）は好ましくは、等距離であるとして選択され、前記方法はさらに、
−  物質濃度が式
【数１】
2018526644.tif 000015
に従って判断されるステップを含み、式中、ｃｉは第ｉの物質濃度、ｘｉは第ｉの充填水位、Φｉ（ｘｉ）は充填水位ｘｉでの測定された第ｉの強度、ｉは１からｎまでの整数である指数、εは吸光係数であり、ｎは１〜数百の範囲内の値、好ましくは１０〜１００の範囲内の値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
−  第１の充填水位（ｘ０）が検出され、そこで第１の強度（Φ０）が測定されるステップと、
−  最後の充填水位（ｘｎ）が検出され、そこで最後の強度（Φｎ）が測定されるステップとをさらに含み、
前記第１の水位（ｘ０）および／または前記最後の充填水位（ｘｎ）の検出は好ましくは、光バリアを使用して行なわれる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記物質濃度ｃが、ｎ個の物質濃度ｃｉ（ｉ＝１…ｎ）から平均することによって、または線形回帰によって、特に単純線形回帰によって計算されるステップをさらに含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記液体培地（３）の前記流速は一定である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記容器（１）はキュベットであり、その長手方向軸は実質的に垂直に延在し、それは一定の断面積を有し、
前記電磁波は好ましくは、下方から前記キュベットへ結合され、前記強度（Φｉ）は好ましくは、前記キュベットの上方で測定される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
−  前記最後の強度測定後に、前記容器（１）が自動的に空にされるステップと、
−  空にされるステップの完了後に、前記容器（１）が、新しい測定サイクルのために新しい液体培地（３）で自動的に充填されるステップとをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記充填水位（ｘｉ）が時間測定を介して確認されるステップをさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記電磁波は、２５４ｎｍまたは５５０ｎｍの波長を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
液体培地（３）中の少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または少なくとも１つの物質を判断するための装置であって、前記装置は、
−  公知の形状を有する容器（１）と、
−  電磁波（８）を生成するための源（４）と、
−  電磁波を測定するための測定ユニット（７）と、
−  接続チャネル（２）を介して前記容器（１）に接続されたコンベヤユニット（１３）とを含み、
前記装置は、
−  前記源（４）が電磁波を前記容器（１）へ放出可能であり、そのため前記電磁波は、前記容器（１）内の前記液体培地（３）の充填水位（ｘｉ）に依存する、前記液体培地（３）における経路長をカバーし、
−  前記液体培地（３）における前記経路長をカバーした後に、前記測定ユニット（７）が、少なくとも２つの予め規定された時点（ｔ０、ｔｎ）で、および／または、前記容器（１）の少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘ０、ｘｎ）で、前記電磁波の強度を測定するために適合され、
−  コンピュータユニット（１６）が、前記源（４）、前記測定ユニット（７）、および前記コンベヤ装置（１３）に作動的に接続され、前記コンピュータユニット（１６）は、測定された前記強度と、前記少なくとも２つの予め規定された時点（ｔｉ）または前記少なくとも２つの予め規定された充填水位（ｘｉ）とに基づいて、前記少なくとも１つの物質濃度（ｃ）または前記少なくとも１つの物質をそれぞれ判断するために適合されることを特徴とする、装置。
【請求項１１】
−  ｎ個の強度（Φｉ）がｎ個の充填水位（ｘｉ）で測定可能であり、前記ｎ個の充填水位（ｘｉ）は好ましくは、等距離であるとして選択され、前記装置はさらに、
−  物質濃度が、前記コンピュータユニット（１６）において、式
【数２】
2018526644.tif 000016
に従って判断可能であり、式中、ｃｉは第ｉの物質濃度、ｘｉは第ｉの充填水位、Φｉ（ｘｉ）は充填水位ｘｉでの測定された第ｉの強度、ｉは１からｎまでの整数である指数、εは吸光係数であり、ｎは１〜数百の範囲内の値、好ましくは１０〜１００の範囲内の値を有することを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
−  第１の充填水位（ｘ０）が検出可能であり、そこで第１の強度（Φ０）が測定可能であり、
−  最後の充填水位（ｘｎ）が検出可能であり、そこで最後の強度（Φｎ）が測定可能であり、
好ましくは、第１の光バリア（ＬＳ１）または第２の光バリア（ＬＳ２）が、前記第１の充填水位（ｘ０）および／または前記最後の充填水位（ｘｎ）を検出するためにそれぞれ提供されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記物質濃度ｃが、ｎ個の物質濃度ｃｉ（ｉ＝１…ｎ）から平均することによって、または線形回帰によって、特に単純線形回帰によって、前記コンピュータユニット（１６）において計算可能であることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記接続チャネル（２）に作動的に接続されたコンベヤ装置（１３）が提供され、前記コンベヤ装置（１３）は、液体培地（３）を好ましくは一定の流速で前記容器（１）へ運搬することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記容器（１）を充填し、空にするための前記コンベヤ装置（１３）は、自動的に作動可能な切替弁を含むことを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記容器（１）はキュベットであり、その長手方向軸は実質的に垂直に延在し、それは一定の断面積を有し、
前記電磁波は好ましくは、下方から前記キュベット（１）へ結合され、前記強度（Φｉ）は好ましくは、前記キュベット（１）の上方で測定される、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記容器（１）は水浸探触子の意味で逆に配置され、前記容器（１）における充填水位（ｘｉ）は空気置換によって設定可能であることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記源（４）を使用して、２５４ｎｍおよび５５０ｎｍの波長を有する電磁波が生成可能であることを特徴とする、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
観察チューブ（１２）が前記容器（１）との連通接続を有し、それを介して少なくとも前記第１の充填水位（ｘ０）および前記最後の充填水位（ｘｎ）が判断可能であることを特徴とする、請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【数１】
2018526644.tif 000017
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、この発明は、液体培地中の物質濃度および／または少なくとも１つの物質を判断するための装置に関し、装置は、
−  公知の形状を有する容器と、
−  電磁波を生成するための源と、
−  電磁波を測定するための測定ユニットと、
−  接続チャネルを介して容器に接続されたコンベヤ装置とを含み、
−  源は電磁波を容器へ放出可能であり、そのため電磁波は、容器内の液体培地の充填水位に依存する、液体培地における経路長をカバーし、
−  液体培地における経路長をカバーした後に、電磁波の強度が、少なくとも２つの予め規定された時点で、および／または、容器の少なくとも２つの予め規定された充填水位で、測定ユニットを使用して測定可能であり、
−  コンピュータユニットが、源、測定ユニット、およびコンベヤユニットに作動的に接続され、コンピュータユニットは、測定された強度と、少なくとも２つの予め規定された時点および／または少なくとも２つの予め規定された充填水位とに基づいて、少なくとも１つの物質濃度または少なくとも１つの物質を判断するために適合される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
電磁波８（光）を生成するための源４が、たとえば容器１の下方に配置され、そのため、電磁波８は、これらの電磁波によってカバーされる経路長が容器１内の液体培地３の充填水位に依存するように、容器１へ結合される。したがって、電磁波８は、源４によって放出された電磁波８の残りの強度が測定ユニット７によって測定されるまで、容器１に含まれる液体培地３を通って（図１に示すように）下から、または上から進む。したがって、測定ユニット７は、測定ユニット７に対向する源４によって放出される電磁波８のビーム通路に配置され、そのため測定ユニット７は、容器１に含まれる液体培地３の貫通後の電磁波８の強度を確認できる。
【国際調査報告】
2018526644.tif 000018
2018526644.tif 000019
2018526644.tif 000020
2018526644.tif 000021