200842. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés biológiai részecskék egy adott közegben való kimutatására impedanciaméréssel
5 HU 200842 B 6 Az 1. ábrán a két 12 és 14 elektród közötti tartományban a 10 cső kívülről többmenetű 24 mérőtekerccsel van körülvéve, amely szorosan van a 10 csőre illesztve. A 24 mérőtekercs úgy van megfelelő — az ábrán nem jelölt — tartóelemekre elhelyezve, hogy tengelye merőleges legyen a 10 cső tengelyére. Ha a 10 csőben vezető közeg áramlik, és a 12 és a 14 elektródokat a váltakozó feszültségű 36 feszültséggenerátorra csatlakoztatjuk, akkor a közegben áram fog folyni. Ennek az áramnak mágneses erőtere is van, amely feszültséget indukál a 24 mérőtekercsben, amelynek menetei metszik a 10 csövön folyó áram mágneses erővonalait. A 2. ábrán látható kiviteli alaknál tehát a 30 tartály össze van kapcsolva a 32 perisztaltikus szivattyúval és a 34 vízfürdővel, és ezek biztosítják, hogy a 10 csövön egyenletes hőmérsékletű közeg áramoljon egyenletes sebességgel. Elképzelhető egy olyan kiviteli alak is, amikor a mérendő közeget folyamatosan vezetjük, például bioreaktorból vagy egy tápvonalból a szabályozott hőmérsékletű 34 vízfürdőn keresztül a mérőkamra 10 csövébe. A 12 és 14 elektródok számára a 36 feszültsóggenerátor állandó amplitúdójú és adott frekvenciájú vagy frekvenciatartományú jelet ad. A 36 feszültsóggenerátor össze van kapcsolva mikroprocesszoros 38 jelfeldolgozó egységgel, amely biztosítja azt, hogy a 36 feszültsóggenerátor például adott frekvenciatartományba tartozó jelet kapjon. A 38 jelfeldolgozó egység ugyanakkor lehetőséget biztosít arra, hogy a 36 feszültséggenerátornál a jel amplitúdóját, a mintavételezéshez használt frekvenciaértékeket, azok számát vagy az egyes mérések közötti időtartamot, ismétlési időt, egy frekvencián történő mérésnél vagy akár a számunkra érdekes frekvenciasávot előre beállítsuk. A 24 mérőtekercsben indukált feszültséget olyan 40 erősítőbe vezetjük el, amelynek kis frekvencián nagy az erősítése, tehát az indukált feszültségben lévő alacsony frekvenciás jeleket jobban erősíti. Nagy frekvencián az indukált feszültség elegendően nagy ahhoz, hogy ne kelljen erősíteni. A 40 erősítő kimenete 42 A/D átalakítón keresztül van a 38 Jelfeldolgozó egységre vezetve. Megfelelő mintavételezéssel elérhető, hogy a 38 jelfeldolgozó egység olyan feszültség-frekvencia görbét állítson elő, amely mondjuk 300 adatot dolgoz fel egy adott frekvenciasávban. A 3a ábrán egy E-coli szuszpenzió feszültségének változása látható a frekvencia függvényében. A minőségi jellemzők összehasonlításából látható, hogy az a és ß diszperziók aránya eltolódott, ami arra jellemző, hogy megváltozott az élő baktériumok aránya. A megfelelő mennyiségi kiértékeléshez olyan görbét is fel kell venni, ahol a szuszpenzióból a baktériumokat — jelen esetben E-coli baktériumot — leválasztottuk. Ez például a 4. ábrán látható elrendezéssel valósítható meg, ahol látható, hogy a mérendő szuszpenzió K kapcsolón át közvetlenül vagy közvetve 50 szűrőn keresztül van a 10 csőbe vezetve, amely 50 szűrő alkalmas arra, hogy baktériumokat vagy egyéb biológiai részecskéket kiszűrje. Az a görbe, amelyet úgy vesznek föl, hogy a közeg nem tartalmaz baktériumot, a 38 jelfeldolgozó egységben tárolható, és értéke a további méréseknél mint alapvonal tekintendő. A 3b ábrán egy olyan görbe látható, amely baktérium nélküli közegre vonatkozik. Ha a 3a és 3b ábrán látható görbéket kivonjuk egymásból, akkor a 3c ábrán látható I. görbét kapjuk. Az I. görbén látható, hogy az amplitúdó maximuma 100 Hz körül van, minimuma 350 Hz körül. Ez a tartomány tekinthető annak, amely az a diszperzióra Jellemző, a feszültségkülönbségek pedig, amelyek az ábrán leolvashatók a két — maximum és minimum — pont között, az a diszperzió erősségére jellemzőek. Ahogyan erre már korábban is utaltunk, az a diszperzió a külső cellamembránokkal van összefüggésben. A 3c ábrán a II görbe egy olyan szuszpenzióra vonatkozik, ahol a baktériumok egy része elpusztult. Lehet látni az ábra kiértékelésekor, hogy az a diszperzió nőtt. A mennyiségi összehasonlításhoz az a és ß diszperziók relatív aránya ad tájékoztatást. A tapasztalatok azt mutatták, hogy a ß diszperzió nagyobb frekvencián 50 MHz körül mérhető. A két párhuzamos 110a és 110b csővezeték közül az egyik, az ábrán a 110b vezeték egy 112 gerjesztőtekercshez van csatlakoztatva, amely 112 gerjesztőtekercs 36 feszültséggenerátorról kap feszültséget, amely a kiválasztott vagy változtatható frekvenciájú jel. A 36 feszültsóggenerátor egy 116 vezérlőegységről van vezérelve. A 36 feszültséggenerátorra precíziós 124 ellenállás is van csatlakoztatva, amelynek az a szerepe, hogy a 112 gerjesztőtekercsen az áramot mérhessük. Igen fontos ugyanis, hogy bármilyen frekvenciájú is a 36 feszültséggenerátor jele, a 118 gerjesztőtekercsen keresztül állandó értékű az áram. Ezért a 36 feszültséggenerátorban egy komparátor is van, amely a 24 ellenállással mért áramot összehasonlítja egy, a komparátor segítségével beállított alapjelárammal. Ha a mórt áram lecsökken az előírt megadott alapszint alá, akkor a 36 feszültséggenerátor által kibocsátott feszültség nőni fog. Annak érdekében, hogy a konstans áram egy megfelelő frekvenciatartományban biztosítva legyen, a 36 feszültséggenerátor egy teljesítményerősítőt is tartalmaz. A 118 gerjesztőtekercsben az átfolyó áram hatására keletkező oszcilláló mágneses erőtér a mérendő közegben áramot hoz létre. Az áram áthalad a 110 a és 110 b vezetéken is. Az áram kijelzésére szolgál a 24 mérőtekercs, amely egy egyenirányítóra és egy szűrőre van csatlakoztatva, onnan pedig 38 jelfeldolgozó egységre van elvezetve. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
