DE2122445C3 - DurchfluBöffnung eines elektrischen Zähl- und Meßgerätes für in eine Flüssigkeit suspendierte Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchflußöffnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Partikelzahl- und Meßgeräte, die mit einer solchen Meßporenanordnung ausgestattet sind, werden insbesondere verwendet, um die Anzahl und das Volumen von in einer Elektrolytlösung suspendierten Teilchen. z. B. roten und weißen Blutkörpercl :n. Bakterien usw.. zu ermitteln.

F.S ist bekannt, daß Teilchen, die durch eine enge Verbindung zwischen zwei mit einer F.lektrolytlösung gefüllten Gefäßen gesaugt oder gedrückt werden. Änderungen des elektrischen Widerstandes in dieser engen Verbindung auslösen, wenn sich in den beiden Gc- *o fiißen Elektroden befinden, an denen ein Gleichspannungspotentiai anliegt. In bereits bekannten Anordnun gen wird diese Erscheinung dazu benutzt. Partikel auf elektronischem Wege zu zählen. Bei derartigen Geräten besteht die enge Verbindung im einfachsten Fall aus einer Pore in der Trennwand der zwei Gefäße oder aus einer kurzen Kapillare /wischen beiden Gefäßen. Es wird davon ausgegangen, daß die Teilchen beim Durchgang durch die Pore Signale oder Widerstandsänderungen auslösen, die dem Teilchenvolumen proportiona! sind. Auf Grund dieser Voraussetzung kann mit Hilfe eines solchen Meßgerätes die Größenverteilung der Teilchen ermittelt werden.

Es ist aber auch bekannt, daß die Größe der elektrischen Signale neben dem Teilchenvolumen unter andetem davon abhängt, ob die Teilchen durch die Mitte der Pore bzw. der Kapillare von einem Gefäß in das andere gelungen oder ob sie außerhalb der Mitte oder sogar am Rande der Pore bzw. der Kapillare von einem Gefäß in das andere hinüberwandern. Gleiche Teilchen können so elektrische Signale auslösen, die in Abhängigkeit von der Durchtrittsstelle durch die Pore oder Kapillare um mehr als den Faktor 2 voneinander differieren.

Werden diese Signale als Maße für die Volumina der 6$ Teilchen benutzt, resultieren daraus Volumenverteilungen, die in erheblichem Maße fehlerhaft sind. Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der diese Fehler quelle dadurch ausgeschaltet wird, daß mit Hilfe einer Zentralstrahlanordnung; die Teilchensuspension an defi nierter Stelle, in der Regel im Zentrum der Pore oder Kapillare, die die leitende Verbindung zwischen Jen beiden Gefäßen darstellt, von einem Gefäß in das ande re gesaugt oder gedruckt werden. Auf diese Weise bedingen gleich große Teilchen auch gleich große Widerstandsänderungen bei ihrem Durchtritt durch die Pore oder Kapillare.

Eine derartige Zentralstrahlanordnung ist sehr kom pliziert, sie erfordert einen großen technischen Aul wand. Da der Durchmesser der Pore oder Kapill.ne sehr klein ist, für Blutkörperchen /.. B. 70 μιη bis 100 μηι. erfordert eine derartige Zentralstrahlanord- nung zudem einen erheblichen Aufwand beim Zusam ,nenbau und insbesondere auch bei der justierung der Zuleitung für die Teilchensuspension und der Pore oder Kapillare, damit die Teilchen tatsächlich an definierter Stelle, z.B. in der Mitte der Pore oder Kapillare. \on einem' Gefäß in das andere hiniiberwa;.vL: η. Fm u euerer wesentlicher Nachteil der Zentralsirahlanordnung besteht darin, daß mit zwei verschiedenen Flüssigkeiten gearbeuet werden muß. Durch eine getrennte Zuführung muß nämlich der die Teilchen enthaltende /entralstrahl von einem teilchenfreien Mantelstrom umhüllt werden. Es ist erforderlich, daß ein geeignetes Verhältnis von Dispersionsstrom zu llüllstrom eingehalten wird, was weitere Einstell- bzw. justierungspmbleme aufgibt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Meßgeraten dieser Art das Auflösungsvermögen, das durch das Volumen der Pore bedingt ist, zu vergrößern und die Schwierigkeiten, die durch die plötzliche Erhöhung der Stromdichte am Eingang der Pore entstehen, zu beseitigen, indem der Eingang zur Pore unter Verwenduni.' einer entsprechend dickeren Trennwand aus nichtleitendem Material trichterförmig ausgeführt wird. Die elektrisch wirksame Länge der Pore wird nach diesem Vorschlag beträchtlich vergrößer· und damit auch der Nachteil in Kauf genommen, daß gegenüber Poren ohne den vorgeschalteten trichterförmigen Eingangs teil das Meßergebnis einen größeren Anteil an Koinzidenzen enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konzentrierung des Tcilchendurchganges durch die Meßpore auf den axialen Bereich der Pore zu erreichen, ohne daß eine aufwendige Zentralstrahlcnanordnung verwendet werden muß. Diese Aufgabe wird für eine Durchfallöffnung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspru dies 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

In dem der eigentlichen Meilpore vorgeschalteten Raum, tier wahrend des Zähl- und Mclivorganges von einem laminaren Suspensionsstrom durchflossen wird, findet nach bekannten Gesetzen der Slrömungsphysik (Eleven International Congress of Applied Mechanics München 1964 - Bericht S. 902 bis 907 -) eine Entmischung der Suspension in der Weise stan, daß nach Zurücklegen einer gewissen Länge eine Grenzschicht mit einer Dicke von etwa 5 Teilchendurchmessern frei von Teilchen ist.

Dadurch befinden sich beim Passieren der Pore aus nicht leitendem Material alle Teilchen in einem bestimmten Abstand vom Porenrand; somit wandern alle Teilchen in einem Bereich der Pore von einem Gefäß in das andere, in dem die wesentliche Voraussetzung dafür erfüllt ist, daß jedes Teilchen einen seiner Größe entsprechenden elektrischen Impuls beim Durchtritt

(lurch die Pore auslöst.

Um tins für cJie Zählung und Messung der Teilchen empfindliche Volumen im Bereich der Pore zur Vermeidung eines zu hohen. Koinzidenzameiles möglichst klein /u halten, ist die Pore besonders kurz; einen ausreichenden inneren elektrischen Widerstund des verwendeten Materials vorausgeset/t, beträgt die Länge tier Pore nur einige μηι, während der vorgesetzte Raum mit elektrisch leitenden Wandungen mindestens so lang ist, daß alle Teilchen beim Passieren dieser Kapillare den für die genaue Messung der Teilchen erforderlichen Abstand von der Wand der Pore haben; für mikroskopische Teilchen, z. B. für Blutkörperchen, ist eine Länge von 500 μηι ausreichend.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß alle zu messenden Teilchen in einem Bereich den Querschnitt der Pore passieren, in dem sie Widerslandsünderungen in dieser leitenden Verbindung auslösen, die den Teilchengrößen proportional sind. Randbereiche der Pore, in denen arlifiziell zu grolle Widerslandsänderungen und damit falsche Signale ausgelöst werden, werden bei der hier beschriebenen Anordnung nicht von den Teilchen durchwanden. Damit sind auf elektronischem We_o'e genaue Gröttenmessungen von mikroskopisch kleinen Teilchen möglich. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht «laiin, daß gegenüber anderen bekannten Anordnungen, die der gleichen Aufgabe dienen, keinerlei |ustierungen erforderlich sind. Weiterhin ist es von großem Vorteil, daß nur mit einem Flüssigkeitsstrom, dem Suspensiens. gearbeitet wird: das reduziert den technischen Aufwand, den derartige Geräte erfordern, gan/ erheblich. Die Vorschaltung eines zylindrischen oder leicht konischen Raumes mit elektrisch leitenden Wandungen vor eine besonders kurze Pore mit elektrisch nicht leitenden Wandungen führt in vorteilhafter Weise dazu, daß das für die Zählung und Messung der Teilchen empfindliche Meßvolumen besonders klein ist; damit ist bei derartigen Messungen der Koinzidenzanteil klein, c¹ h.. der Anteil von Zähl- oder Meßereignissen, in denen sich mehr als nur ein einzelnes Teilchen in dem

empfindlichen Meßbereich befindet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I ein Gefäß 1 mit der Teilehensuspension, die durch eine Druckdifferenz während des Zähl- und Meßvorganges durch eine kleine Pore 2 in ein zweites Ciciaß i gelangt. In den beiden Gefäßen I, Ϊ befinden sich je eine Elektrode 4, 5, an denen ein Gleichspan·

ίο nungspoteniial anliegt 6. Die Widerstandsänderjng-.'ti, die die Teilchen beim Passieren der Pore auslösen, werden als elektrische Spannungssignale an dem Arbeitswiderstand 10 von an sich bekannten Anordnungen 7 gezahlt und entsprechend ihrer Größe klassifiziert

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer als Vei ■ bindung zwischen den beiden Geläßen dienenden Durchflußöffnung. Die Trennwand 12 zwischen dun beiden Gefäßen I, 3 weist ein relativ großes Fenster 8 auf. In dieses Fenster 8 ist eine besonders dünne Platte aus elektrisch nicht leitendem Material 9 eingefügt, die sclbM eine die elektrisch leitende Vei bindung zwischen den beiden Gefäßen 1, 3 Jarsiellendc Pore 2 enthalt: diese stellt die eigentliche !.^:eBpore dar. in ihr und in ihrer näheren Umgebung befindet sich das für den Nachweis von Teilchen empfindliche Volumen des verwendeten Elektrolyts. An der Seite der dünnen Platte 4. die in die Richtung weist, aus der die Suspension geströmt kommt, ist eine leicht konische oder zylindrische Kapillare aus elektrisch leitendem Material 11 angebracht. In dieser werden während des Durchströmens der Suspension alle Teilchen so ausgerichtet, daß sie die Pore in einem bestimmten Abstand vom Porenrand passieren. Durch die Randbereiche der Pore wandern keine Teilchen, so daß fehlerhaft /v, große Meßsignale nicht ausgelöst werden. Bestimmte an sich bekannte Anordnungen dienen dazu, daß während eines jeden Zähl- oder Meßvorganges ein bestimmtes Suspensionsvolumen durch die Pore gedrückt oder gesaugt wird, damit eine erhaltene Teilchenzahl einem Flüssigkeiisvolumen zugeordnet werden kann.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Durchfallöffnung eines, elektrischen Zähl- und Meßgerätes für in einer Flüssigkeit suspendierte Teilchen, das zwei beiderseits der öffnung angeordnete, an einen elektrischen Schaltkreis angeschlossene Elektroden /um Aufbau eines durch die Teilchen beim Durchgang der Suspension durch die öffnung modulierten elektrischen Feldes aufweist, bestehend aus der Meßpore mit elektrisch nichtleitenden Wandungen und einem in Sirömungsrichuing davor angeordneten mit der Pore fluchtenden und in diese bündig mündenden begrenzten Raum, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum im wesentlichen zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet ist und elektrisch leitende Wandungen aufweist.

2. Durchflußöffnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sie durch eine entsprechende ao Bohrung in -eiiier mit einer dünnen Kunststoffschicht (9) versehenen Platte (11) aus elektrisch leitendem Material gebildet ist.