Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Molekülspektroskopie, insbeson- dere zur Bestimmung von Stoffwechselprodukten, bei dem die Absorption von Infrarotstrahlung durch eine Probe, welche eine zu bestimmende Substanz enthält, gemessen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durch ührung dieses Verfahrens.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können insbesondere

GLucosebestimmung _ , _ . ,, _. _.. , . „ __ - zur , im Serum oder auch im Harn dienen. Eine solche Bestimmung ist von-außerordent licher Bedeutung für die Erkennung und die Therapie¬ kontrolle der Diabetes mellitus. Die bekannte Ermittlung über Teststrei¬ fen im Harn dient hauptsächlich zur Feststellung der Erkrankung. Obgleich ein gut eingestellter Diabetiker bei regelmäßiger Urinuntersuchung mit wenigen Stichproben der BLutglucose auskommen kann, spielt für die Thera¬ pie, die TherapiekontrolLe,-die Einstellung des Tagesprofils usw. im we¬ sentlichen die Bestimmung der Glucosekonzentration im Blut eine Rolle.

Die bekannten Verfahren zur GLucosebestimmung Lassen sich in drei Gruppen einteilen, nämlich in biochemische, elektrochemische und spektroskopische Verfahren. Von diesen Verfahren sind die biochemischen Verfahren nur als Laborverfahren geeignet; die elektrochemischen Verfahren bieten zwar dei— zeit die aussichtsreichsten Ansatzpunkte für die Entwicklung von irnplan- tierbaren Glucosesensoren, sind aber in ihrer Genauigkeit und Spezifität ebenso wie die biochemischen Verfahren den spektroskopischen Verfahren unterlegen.

Die biochemischen und elektrochemischen Verfahren haben zudem den Nach- teil gemeinsam, daß die zu messende Probe vor dem eigentlichen Meßvorgang durch Zusatz von Chemikalien so aufbereitet werden muß, daß meßtechnisch erfaßbare Reaktionsprodukte gebildet werden. Damit sind kontinuierliche Messungen nicht möglich.

Im Gegensatz zu den biochemischen und elektrochemischen Verfahren wird beim spektroskopischen Verfahren das Glucosemolekül nicht verändert.

Daneben gibt es noch einige unspezifische Verfahren, die praktisch nic mehr in Gebrauch sind. So ist beispielsweise aus der DE-OS 2 724 543 e Verfahren zur Bestimmung von Glucose auf der Grundlage der seit langem bekannten, aber wegen nicht hinreichender Spezifität nur noch selten a gewandten -PoLarimetrie bekannt, welches allenfalls unter günstigen Um¬ ständen zur Zuckerbestimmung im Harn geeignet ist.

Eine erste Möglichkeit zur Bestimmung von StoffwechseLprodukten durch spektroskopische Messung stellt die Laser-Raman-Spektroskopie dar. Die Frequenz der Erregerstrahlung Liegt dabei im sichtbaren Spektralbereic Zur Messung wird der nach Rot verschobene Teil im Spektrum des Streuli verwendet.

Bei Messungen im Vollblut tritt bei diesem Meßverfahren die Schwierigk auf, daß im gesamten sichtbaren Spektralbereich Blut, bedingt durch Hä globin und die anderen chromophoren Substanzen, eine starke Absorption zeigt, was zwar für diese Moleküle zu einer Resonanzverstärkung der Ra an-Streuung führt, jedoch mit einem hohen Fluoreszenzuntergrund verbu den ist und somit die Detektion nicht resonanzverstärkter Banden ersch wenn nicht ganz unmöglich macht. Dieses Problem läßt sich zwar mit den heute zur Verfügung stehenden Möglichkeiten zur Anregung der Raman-Str ung mit kurzen Laserimpulsen im Subnanosekunden-Bereich lösen; jedoch der technische Aufwand so erheblich, daß sich damit in absehbarer Zeit für Vollblutproben kein praktisch einsetzbares Verfahren realisieren L sen wird.

Eine andere Möglichkeit, die Störung durch Fluoreszenz der Chromophore zu vermeiden, besteht darin, im infraroten Spektralbereich zu arbeiten d.h. das Infrarot-Spektrum der Probe direkt aufzunehmen. Da aber die P benaufbereitung, sowie die Registrierung und Auswertung des Spektrums zeitaufwendig und kompliziert ist, stellt die Infrarot-Spektroskopie i der bisher üblichen Art keine Konkurrenz zu den bestehenden anderen Ve fahren dar.

Ein weiteres spektroskopisches Verfahren ist die sogenannte ATR-Spektr skopie, d.h. die TotalrefLexionsspektroskopie mit quergedämpfter Welle.

So ist es beispielsweise aus der DE-OS 2 606 991 bekannt, einen C0 _? - Laser in Verbindung mit der seit langem bekannten ATR-Spektroskopie zur Bestimmung von Glucose bzw. auch von anderen StoffwechseIprodukten zu verwenden. Dies läßt sich jedoch nur in reinen Lösungen durchführen; in Mehrkomponentensystemen oder gar im Vollblut muß diese Verfahren aufgrund prinzipieller Schwierigkeiten scheitern.

So gilt zum Beispiel das Lambert-Beer'sehe Gesetze für die ATR-Spektro¬ skopie nur für einen Absorptionskoeffizienten im Bereich von 0,1 und kleiner sowie für einen Einfallswinkel von ungefährt 60 oder größer, be¬ zogen auf die im IR üblichen Materialien, und außerdem nur bei hinreich ^¬ end großen Wellenlängen, und auch hier nur annäherungsweise für isotrope Proben. Selbst bei in vitro Messungen im Vollblut würden hier also be¬ reits Schwierigkeiten auftreten, bedingt zum Beispiel auch durch die Pro- teinadsorption an den ReflexionsfL chen, die das System in eine Anisotro¬ pie überführen.

Bei spektroskopischen Messungen im Infrarotspektralbereich wird üblicher¬ weise der Absorptionsbeitrag des Lösungs- bzw. Einbettungsmittels für die zu bestimmende Substanz durch die Anwendung eines Referenzstrahlengangs zusätzlich zum eigentlichen Meßstrahlengang kompensiert, wobei in beiden ^' Strahlengängen Infrarotstrahlung der gleichen Wellenlänge verwendet wird. Die notwendige Reproduzierbarkeit der Messung im Referenzstrahlengang erfordert jedoch eine Probenvorbehandlung und ist auf zu untersuchende Substanzen, die im natürlichen biologischen Milieu vorliegen, nicht di¬ rekt anwendbar.

Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Be¬ stimmung von Stoffwechselprodukten zu schaffen, das ohne Probenvorbehand- lung, d.h. also ohne Chemikalienverbrauch eine quantitative, reproduzier¬ bare Messung im natürlichen biologischen Milieu ermöglicht und dazu nur geringe Substanzmengen braucht.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 be- schriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß gleichzeitig bei zwei unter¬ schiedlichen Wellenlängen der Infrarotstrahlung gemessen wird, wobei die erste Wellenlänge so ausgewähLt ist, daß bei Konzentrationsänderungen der

zu bestimmenden Substanz in der Probe keine oder nur eine vernachlässi bar kleine Änderung der Infrarotstrahlungsabsorption auftritt, während die zweite Wellenlänge so ausgewählt ist, daß sie im Bereich einer sub stanzspezifischen Absorptionsbande der zu bestimmenden Substanz liegt, und daß der Quotient aus den bei diesen beiden Wellenlängen gemessenen Absorptionswerten gebildet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher als Zweiwellenlängenverfahre charakterisiert werden, bei dem die erste Wellenlänge in einem "quasi- isosbestischen" Bereich liegt, während die andere Wellenlänge im Berei einer substanzspezif schen Absorptionsbande liegt, und zwar so, daß be dieser letzteren Wellenlänge eine Absorptionsänderung nur durch eine K zentrationsänderung der untersuchten Substanz verursacht wird. Im allg meinen lassen sich Wellenlängen dieser Eigenschaften aufgrund von vorl genden Infrarotabsorptionsspektren der infragestehenden Proben ohne we teres auswählen, da es neben den substanzspezifischen Absorptionsbande auch in Mehrkomponenten-Gemischen quasi-isosbestische Bereiche gibt.

Mittels des Verfahren nach der Erfindung Läßt sich beispielsweise Gluc im menschlichen Vollblut schnell und sicher bestimmen. Es ist auch mög lich andere Stoffwechselprodukte wie zum Beispiel Äth lalkohol, Harnst Harnsäure, Kreatinin, Peptidspaltprodukte, Cholesterin, Lipide im Blut oder in anderen Körperflüssigkeiten zu messen. Die Messung kann auch i Dialysaten vorgenommen werden, d.h. in Flüssigkeiten, die keine Körpei flüssigkeiten sind, die jedoch Stoffwechselprodukte enthalten. Ein sol Dialysat ist beispielsweise die zur Dialyse bei Nierenkranken verwende Flüssigkeit.

Das Verfahren nach der Erfindung kann in der Weise durchgeführt werden daß man die Absorption bei den beiden unterschiedlichen Wellenlängen mittels Transmissions-Spektroskopie oder mittels Reflexions-Spektrosko pie, insbesondere ATR-Spektroskopie, bestimmt. Traπsmissionsmessungen haben, beispielsweise im Falle der GLucosebestimmung im Vollblut, gege über Messungen mittels ATR-Spektroskopie den Vorteil, daß das Lambert- Beer'sche Gesetz hier gültig ist und daß sie für die Erzielung quantit tiver Meßwerte durch biochemische Absolutbestimmung kalibriert werden

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können.

Die zu messende Probe liegt zweckmäßig als Ausstrich bzw. Film auf einem Wegwerf- oder Einwegprobenträger aus Kunststoff vor. Das Trägermaterial ist so ausgewählt, daß es im Bereich der ersten und zweiten Wellenlänge nur eine geringe E genabsorption hat. Der Probenträger kann als ebener Objektträger, gegebenenfalls aber auch als Durchfluß- oder Trogküvette ausgebildet sein.

Wie schon erwähnt, gibt es auch in Mehrkomponenten-Gemischen quasi-isos- bestische Bereiche, so daß sich eine Wellenlänge finden läßt für die auch bei Konzentrationsänderungen mehrerer Substanzen in der Probe keine oder nur eine vernachlässigbar kleine Änderung der Infrarotstrahlungsabsorp- tion auftritt. Damit lassen sich mit ein- und derselben Vorrichtung nach- einander mehrere Substanzen in der Probe bestimmen, indem man die erste Wellenlänge so ändert, daß sie jeweils im Bereich einer substanzspezifi¬ schen Absorptionsbande liegt. In jedem Falle ist das Meßsignal normiert, wobei die Probe selbst als Referenz dient.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeich¬ net sich aus durch eine Infrarotstrahlungsquelle zur Erzeugung eines In¬ frarotstrahlungsbündeIs, das aus Infrarotstrahlung von wenigstens einer ersten und zweiten Wellenlänge besteht, wobei die erste Wellenlänge so ausgewählt ist, daß bei Konzentrationsänderungen der zu bestimmenden Substanz in der Probe keine oder nur eine vernachlässigbar kleine Ände¬ rung der Infrarotstrahlungsabsorption auftritt, während die andere Wel¬ lenlänge so ausgewählt ist, daß sie im Bereich einer substanzspezifischen Absorptionsbande der zu bestimmenden Substanz liegt, durch eine Detektor¬ einrichtung zur gesonderten Messung der Absorptionswerte der Infrarot- Strahlung der ^' unterschiedlichen Wellenlängen und durch eine der Detektoi— einrichtung nachgeschaltete Divisionsschaltung zur Bildung des Quotienten aus den ermittelten Absorptionswerten.

Die Infrarotstrahlungsquelle kann einen starken Kontinuumstrahler oder einen, bzw. mehrere Laser enthalten, wobei Gas- oder Festkörperlaser Ver¬ wendung finden können. Zur Aussonderung der beiden zur Messung verwende-

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ten Wellenlängen können Interferenzfilter oder entsprechend ausgebild Strahlteiler vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist es empfangsseitig nur einen Detektor zu verwenden und die Strahlenbündel unterschiedlicher Wellenlänge durch unterschiedlic Modulation unterscheidbar zu machen.

Durch die Quotientenb ldung der Absorptionswerte, die man für die bei Wellenlängen mißt, erhält man ein normiertes Meßsignal, wobei die Pro selbst als Referenz dient.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergege

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 12 der beige ten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Infrarotabsorptionsspektrum von Wasser;

Fig. 2 ein Infrarotabsorptionsspektrum von Heparin;

Fig. 3 ein Infrarotabsorptionsspektrum von D-Glucose;

Fig. 4 ein Inf rarotabsprotionsspektrum von getrocknetem menschliche Vollblut, bei dem der Glucosegehalt im normal-physiologischen Bereich liegt;

Fig. 5 ein Infrarotabsorptionsspektrum von getrocknetem menschliche Vollblut, das mit D-Glucose soweit angereichert ist, daß der GLucose-Gehalt im pathologischen Bereich liegt;

Fig. 6 ein erstes Ausf ührungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorri tung;

Fig. ^' 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung;

Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer abge

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wandelten Infrarotstrahlungsquelle;

Fig. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 e-in fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 11 Durchlaßkurven zweier Einband-Interferenzfi Iter, wie sie in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 6, 7 und 9 Verwendung finden; und eine Durchlaßkurve eines Doppelband-Interferenzfi Lters, wie es im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 8 vorgesehen ist; und

Fig. 12 die Durchlaßkurven eines wellenlängenselektiven Strahlentei Lers, wie er in den Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 9 vorgesehen ist.

Die Auswahl der beiden zur Messung verwendeten Wellenlängen wird im Zusam¬ menhang mit den Fig. 1-5 am Beispiel der GLucosebestimmung beschrieben. Eine wesentliche Schwierigkeit bei dieser Bestimmung im Vollblut oder Harn besteht darin, daß die Körperflüssigkeiten zu einem hohen Prozentsatz aus Wasser bestehen. Wasser hat aber im Bereich der GLucoseabsorption im In¬ fraroten einen Absorptionskoeffizienten von 700 cm -1 GLucose hat dagegen in diesem Bereich Lediglich einen Absorptionskoeffizienten von ca. 0,1-

-1 cm . üblicherweise wird diese Schwierigkeit, die generell bei IR-Messun- gen in wässrigen Lösungen besteht, durch ein sogenanntes Zweistrahlvei— fahren vermieden; dabei wird die Lösungs- bzw. Einbettungsmittelabsorption durch einen Referenzstrahlengang, in dem sich eine Probe befindet, die nur aus Wasser besteht, kompensiert. Durch den Einsatz von Lasern anstelle der konventionellen Lichtquellen läßt sich dieses Problem weiter reduzieren.

Dem Zweistrahlverfahren haftet der grundsätzliche Nachteil an, daß eine komplizierte Probenvorbehandlung erforderLich ist um eine sinnvolle Ver¬ wendung des Referenzstrahlenganges zu ermöglichen.

Beim Verfahren nach der Erfindung wird statt des Zweistrahlverfahrens ein Zweiwellenlängenverfahren angewendet. Dabei wird die Absorption der Probe bei zwei verschiedenen Wellenlängen simultan bestimmt. Die beiden Wellen-

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längen liegen dabei so dicht beieinander, daß dispersive Effekte klein zu halten sind. Dies ermöglicht eine Messung im biologischen Milieu o komplizierte und langwierige Probenvorbehandlung.

Die erste Wellenlänge λ ₁ wird so gewählt, daß bei Konzentrationsänderu gen der zu untersuchenden Substanz in der Probe keine oder nur eine ve nachlässigbar kleine Änderung der Absorption auftritt, d.h. 7κ M, sollte im "isosbestischen Punkt" oder in einem "quasi-isosbestischen" Bereich liegen.

Ein solcher quasi-isosbestischer Bereich ist in den Figuren 4 und 5 durch die Linien 41 und 42 verdeutlicht. Man erkennt, daß in diesem Be reich bei einer Änderung der Glucose-Konzentration nur eine vernachläs sigbar kleine Änderung der Absorption auftritt. Diese Absorption ent- spricht also der Grundabsorption der Probe und ist zur Normierung des Meßsignals geeignet.

-1 Die Linie 41 entspricht dem Wert 940 cm , die Linie 42 entspricht dem

Wert 950 cm

Die zweite Wellenlänge ^" λ -, wird so gewählt, daß sie auf einer Substanz spezifischen Absorptionsbande liegt. Diese Bedingung erfüllen Wellenlä gen im Bereich zwischen den beiden Wellenlängen, die in den Figuren 1- mit 51 und 52 bezeichnet sind. Linie 51 entspricht einem Wert ~λ _, von

-1 -1 1090 cm , Linie 52 entspricht dem Wert 1095 cm . Man erkennt aus den

Figuren 3 und 2, daß der angegebene Bereich auf einer Absorptionsbande der Glucose, zugleich aber im Bereich minimaler Absorption bei Heparin liegt. Das Muccopolysaccharid Heparin ist im Vollblut zu einem relativ hohen Prozentsatz in den basophi Len Leukozyten vorhanden. Im Normalfal ist der Einfluß nicht allzu hoch, etwa 0,5 %, jedoch kann in pathologi schen Grenzsituationen mit einem erhöhten Leukozytenanteil oder auch nach Verabreichung von Heparin als AntikoaguLanz eine empfindliche Stö rung der Glucosemessung entstehen. Durch die dargestellte Wahl der Wel lenlänge 7. ist eine Störung der Messung durch Heparin in der Probe v mieden.

Verwendet man als Strahlungsquelle einen C0~,-Laser, so entsprechen die \p-Linien den Laserlinien R (40) bis R (52) und der ,,-Wellenlängenbe- reich Liegt zwischen den C0->-Laserlinien P (14) bis P (26). Die Wellen¬ längenselektion wird zweckmäßig durch geeignete Interferenzfilter vorge- nommen, die in diesen Bereichen nach dem Stand der Technik mit einer Halb-

-1 wertsbreite von etwa 5 cm hergestellt werden können. Statt. eines C0--

Lasers kann auch ein Halbleiterlaser, beispielsweise ein Pb,. -Sn -Te-

' 1-x x oder ein Raman-Laser, oder auch ein Kontinuumstrahler mit FrequenzseLek¬ tion verwendet werden. Die Detektion des Meßsignals erfolgt mit den nach dem Stand der Technik üblichen Verfahren und Vorrichtungen.

Die in den Fig. 6 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiele von Vorrich¬ tungen zur Bestimmung von Stoffwechselprodukten können sowohl zur Trans¬ missionspektroskopie als auch zur ATR-Totalreflexion-Spektroskopie mit quergedämpften Infrarotlicht welLen verwendet werden. Dabei ist der nur schematisch angedeutete Probenträger 1, in oder auf dem die Probe 2 vor¬ gesehen ist, vorzugsweise entweder als Objektträgerplättchen oder als Küvette aus zum Beispiel einem Copolymer aus Polyäthylen und Polypropylen gefertigt, je nachdem ob die Probe 1 senkrecht oder horizontal durch- strahlt wird.

Jedes der gezeigten Ausführungsbeispiele weist eine Infrarotstahlungs- quelle 3 und eine Detektoreinrichtung 4 auf. Im Infrarotstrahlungsbündel 5, das den Strahlengang zwischen der QueLLe 3 und dem Detektor 4 bildet, befindet sich der Probenträger 1 mit der zu messenden Probe 2.

Die Infrarotstrahlungsquelle 3 ist so ausgebildet, daß sie das Infrarot¬ strahlungsbündel 5 erzeugt, welches aus Infrarotstrahlung einer ersten und einer zweiten Wellenlänge λ _, bzw. - _> besteht. Die Detektoreinrich- tung 4 ist so ausgebildet, daß sie die Absorptions- bzw. Intensitätswerte der Infrarotstrahlung der unterschiedlichen Wellenlängen . und λ- _> ge¬ sondert mißt. Der Detektoreinrichtung 4 ist eine Divisionsschaltung 6 nachgeschaltet, der die beiden von der Detektoreinrichtung 4 ermittelten Signa.le I., und I- zugeführt werden und die den Quotienten Q = I- _. /I.- bi L- det, worin I_ der der Wellenlänge Λ entsprechende Absorptions- bzw-

Intensitätswert ist, während I. der der Wellenlänge Λ entsprechende Ab-

sorptions- bzw. Intensitätswert ist. Dieser Divisionsschaltung 6 ist Anzeige- und/oder Aufzeichnungseinrichtung 7 nachgeschaltet, die bei¬ spielsweise als Schreiber, Drucker, Digital- oder Analoganzeigegerät dgl. ausgebildet sein kann.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 weist die Infrarotstrahlungsquelle einen starken Kontinuumsstrahler 8 auf, wie beispielsweise einen Glob oder Nernst-Stift. Mittels einer Blende 9 wird ein erstes und zweites Infrarotstrahlungsbündel 10 bzw. 11 ausgeblendet. Zur Selektrierung d beiden Wellenlängen λ ., und λ ₂ aus dem Kontinuumsspektrum der Strahl quelle 8 ist im Strahleπgang des Teilstrahles 10 ein erstes Interferε filter 12 angeordnet, das im wesentlichen nur Strahlung der Wellenlän y. durchläßt, während im Strahlengang des zweiten Teilstrahles 11 ei zweites Interferenzfilter 13 angeordnet ist, das im wesentlichen nur Strahlung der Wellenlänge ₂ durchläßt.

Der prinzipielle Verlauf der Durchlaßfunkt on der Interferenzfi Lter 1 13 ist im oberen und mittleren Teil der Fig. 11 dargestellt, worin di Tranparenz T in Prozent über der Wellenlänge A in um aufgetragen ist. Halbwertsbreite Δ sollte kleiner oder gleich 1 % der jeweiligen durc lassenden Wellenlänge Λ ., bzw. λ -, sein.

Die beiden Teilstrahlen 10, 11 werden über Spiegel 14 und einen welle LängenseLektiven Strahlteiler 15 zu einem einzigen Infrarotstrahlungs del 5 vereinigt, nachdem sie vorher durch einen Chopper 16 mit unter¬ schiedlichen Frequenzen f.. (Modulationsfrequenz des Infrarotstrahlungs bündels 10) bzw. fp CModulationsfrequenz des Infrarotstrahlungsbündels 11) moduliert worden sind. Daß sich unterschiedliche Frequenzen ergebe ist dadurch angedeutet, daß die Unterbrecherscheibe 17 des Choppers 1 das Infrarotstrahlungsbündel 11 an einer der Rotationsachse 18 des Cho pers 16 näher gelegenen Stelle schneidet als das Infrarotstrahlungsbü 10 und das Chopperblatt für die beiden Bündel (10,11) eine unterschied liche Zahl von Segmenten hat.

Die Durchlaßfunktion des weILenlängenseLektiven Strahlenteilers 15 ist Fig. 12 dargestellt, worin die Transparenz T bzw. die Reflexionsfähig

R, jeweils in Prozent, über der Wellenlänge in um aufgetragen und die Wellenlängen Λ M. und Λ-, eingezeichnet sind.

Das Strahlungsbündel 5 tritt durch die Probe 2, die zum Beispiels ein Ausstri eh. eines Bluttropfens auf einem als Objektträger ausgebildeten Probeπträger 1 sein kann. Dieser kann beispielsweise aus einem Copoly er aus Polyäthylen und Polypropylen bestehen. Nach Durchtritt durch die Probe 2 gelangt das Inf rarotstrahlungsbündel 5 in die Detektoreinrich¬ tung 4, und trifft "hier auf einen einzigen Detektor 19 auf, der in dem jeweiligen Spektralbereich, in dem sich die Wellenlängen A M und •. ₂ be¬ finden, nahezu gleiche Empfindlichkeit besitzt. Beispielsweise kann der Detektor 19 ein pyroelektrischer Empfänger, wie etwa ein Triglycinsulfat- Kristall sein, der abgekürzt auch als TGS-Kristrall bezeichnet wird. Diese nahezu gleiche Empfindlichkeit ist notwendig, damit die nachgeschaltete Elektronik mit gleichen Zeit konstanten betrieben werden kann. Das Aus¬ gangssignal des Detektors 19 wird zwei parallelen Lock-in-Verstärkern 20, 21 (phasenempfindliche Gleichrichter mit gegebenenfalls nachgeschaltetem Verstärker) zugeführt, von denen einer auf die Modulationsfrequenz f.. des Infrarotstrahlungsanteils der Wellenlänge Λ ., und der andere auf die Mo- dulationsf requenz f ₂ des Inf rarotst rahlungsantei Ls der Wellenlänge Λ ₂ abgestimmt ist. Am Ausgang des Lock-in-Verstärkers 20 erhält man den oben erwähnten Intensitätswert I.. bzw. ein ihm proportionales Signal, und am Ausgang des Lock-in-Verstärkers 21 steht der oben genannte Intensitäts¬ wert I ₂ bzw. ein ihm proportionales Signal zur Verfügung. Diese beiden Signale werden in die nachgeschaltete Divisionsschaltung 6 eingegeben, die hieraus das normierte konzentrationsproportionale Signale Q = 1-, ∑^ erzeugt.

Im Ausführungsbeispiel der- Fig. 7 ist der Chopper 16 so angeordnet und ausgebildet, daß er beide Teilstrahlen 10 und 11 mit der gleichen Chop- frequenz f moduliert. Infolgedessen ist in der zugehörigen Detektorein richtung 4 ein zweiter wellenlängenselektiver Strahlenteiler 22 vorge¬ sehen, der das darauf auftreffende einzige Infrarotstrahlungsbündel 5 in ein erstes Teilbündel 23 der Wellenlänge Α und ein zweites Teilbündel 24 der Wellenlänge λ ₂ aufteilt. Das erste Teilbündel 23 gelangt auf einen Detektor 25, und das zweite Teilbündel 24 trifft auf einen zweiten

Detektor 26 auf. Diese Detektoren 25, 26 können von der gleichen Art w der Detektor 19 der Fig. 6 sein.

Die den beiden Detektoren 25, 26 nachgeschalteten Lock-in-Verstärker 2 bzw. 28, die beide auf die Modulationsfrequenz f abgestimmt sind, erze gen wiederum an ihren Ausgängen Intensitätswerte I.. bzw. I ₂ , aus denen der oben erwähnte Quotient Q in der Divisionsschaltung 6 gebildet wird

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem aus der Strahlung der eb falls als Kontinuumsstrahler ausgebildeten Strahlungsquelle 8 mittels der Blende 9 nur ein einziges Strahlungsbündel, nämlich das Infrarot- strahluπgsbündel 5 ausgeblendet wird. Dieses Bündel tritt durch einen Doppelband-Interferenzfilter 29 und die Unterbrecherscheibe 17 eines C pers 16 und durchsetzt dann die Probe 2. Die Durchlaßkurve dieses Dopp band-Interferenzfi Iters 29 ist im unteren Teil der Fig. 11 gezeigt und stellt, wie ein Vergleich mit dem mittleren und oberen Teil der Fig. 1 ergibt, eine Kombination der Durchlaßkurven der beiden Interferenzfilt 12 und 13 dar, die in den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 und 7 verwe det werden.

Die Detektoreinrichtung 4 in Fig. 8 kann so ausgebildet sein, wie in Fig. 7 dargestellt.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Infrarotstrahlungsqu le 3 als Lichtquelle einen Laser 8, zum Beispiel eine C0-,-Laser oder e nen Raman-Laser, mit Mehrlinienemission aufweist. Dieser ist mit einer Strahlaufweitungsvorrichtung 30 versehen. Mittels der Blende 9 wird ei einziges Strahlungsbündel, -nämlich das Infrarotstrahlungsbündel 5, aus blendet, das, bevor es durch die Probe 2 tritt, mittels eines Choppers mit einer Chop-Frequenz f moduliert wird.

Die Detektoreinrichtung 4 ist im wesentlichen so aufgebaut, wie in Fig dargestellt; jedoch ist zum Zwecke der Wellenlängenselektion ein erste Interferenzfilter 12 im Strahlengang des ersten Teilbündels 23 zwische dem wellenlängenselektiven Strahlenteiler 22 und dem ersten Detektor 2 angeordnet, so daß letzterer nur Infrarotstrahlung der Wellenlänge Λ

erhält, während im Strahlengang des zweiten Teilbündels 24 zwischen dem wellenlängenselektiven Strahlenteiler 23 und dem zweiten Infrarotstrah¬ lungsdetektor 26 ein zweites Interferenzfilter 13 vorgesehen ist, das nur Strahlung der Wellenlänge -, durchläßt. - •

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 kann auch so abgewandelt sein, daß durch Aufteilung und Wiedervereinigung des aus der Strahlaufweitungsvor- π ^' chtung 30 austretenden Strahlungsbündels unter Selektion der Wellenlän¬ gen Λ ,, und Λ-, und einer Zweifrequenzmodulation mittels eines Choppers 16 entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 6 eine Detektoreinrichtung 4 der in Fig. ό gezeigten Art verwendet werden kann, die nur einen einzi ^¬ gen Detektor 19 erfordert.

In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem zwei monochroma- tische Laser 8 vorgesehen sind, von denen der eine die Emissionswellen¬ länge M und der andere die Emissionswellenlänge 7 _. -, hat. Diese Laser 8 können beispielsweise Pb., Sn Te-Laser sein, so daß nach Durchgang der Laserstrahlungen durch die Strahlaufweitungsvorrichtung 30 mittels der Blende 9 ein erstes Teilbündel 10 erzeugt wird, das nur Infrarotstrahlung der Wellenlänge 7 _. enthält, sowie ein zweites Teilbündel 11, das nur In¬ frarotstrahlung der Wellenlänge Λ-, enthält. Diese beiden Teilbündel wer¬ den in ähnlicher Weise wie in Fig. 6 mit zwei unterschiedlichen Chop-Fre- quenzen f.. bzw. f _? moduliert und durch einen Spiegel 14 und einen wellen¬ längenselekt ven Strahlenteiler 15 zu dem gemeinsamen Infrarotstrahlungs- bündel 5 vereinigt. Die Detektoreinr chtung 4 kann bei diesem Ausführungs- beispiel von der in Fig. 6 gezeigten Art sein, sie kann jedoch auch so ausgebildet sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist, sofern man die beiden Teil¬ bündel 10, 11 in Fig. 10 mit der gleichen Chop-Frequenz f moduliert.

Der Probenraum kann auch als Durchflußküvette geringer Schichtdicke ausge¬ führt sein. Dies ist insbesondere von Interesse, wenn das Verfahren zum kontinuierlichen Messen, zum Beispiel bei der Dialyse mit einer künstli¬ chen Niere, eingesetzt werden soll. Bei diesem Anwendungsfall ist weniger die GLucosebestimmung als vielmehr die Bestimmung von Peptidspaltproduk- ten, Defekhormonen, Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin im Dialysat von Interesse. Der isosbestische bzw. quasi-isosbestische Bereich für Λ ., ist

dabei im wesentlichen der gleiche wie bei der Glucosemessung, jedoch m die zweite Wellenlänge Λ-, jeweils den Substanzen entsprechend ausgewä werden. Der optische und elektrische Aufbau des Auswertegerätes selbst wird entsprechend einem der dargestellten Ausführungsbeispiele gewählt

Es ist auch möglich mit dem Verfahren nach der Erfindung mehrere Subst zen simultan zu bestimmen. Es müssen dann mehr als zwei Wellenlängen s multan durch die Probe gestrahlt werden, wobei eine dieser Wellenlänge in einem mindestens quasi-isosbestischen Bereich liegt und die anderen jeweils den zu untersuchenden Substanzen angepaßt ausgesucht werden. S ist es zum Beispiel ohne weiteres möglich, daß unter Verwendung von fü verschiedenen Wellenlängen Glucose, Äthylalkohol, Harnsäure und Kreati simultan zu bestimmen. Die Normierung erfolgt dabei jeweils durch die fünfte Wellenlänge, die in einem quasi-isosbestischen Bereich liegt, z Beispiel in dem aus den Fig. 1-5 ersichtlichen Bereich.