DE2750447C2

DE2750447C2 - Vorrichtung zur Messung bestimmter Eigenschaften in einer Partikelsuspension suspendierter Partikel

Info

Publication number: DE2750447C2
Application number: DE2750447A
Authority: DE
Inventors: Ewald 8000 München Glossner; Volker Dr.-Ing. 8031 Puchheim Kachel
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
Priority date: 1977-11-11
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE2750447A1; US4253058A; JPS5476292A

Abstract

Bei derartigen Messanordnungen besteht das Problem, dass durch die Messoeffnung hindurchgetretene Partikel sich im zweiten Raum hinter der Messoeffnung durch Wirbelbildung etc. vom Haupt-Fluessigkeitsstrom des Elektrolyten, der abgesaugt wird, trennen und wieder zur Messoeffnung zurueckwandern. Treten die Partikel dabei wieder in den Bereich um die Messoeffnung, indem eine Stromlinienverdichtung bereits stattfindet, so koennen sie Impulse zwischen den Elektroden verursachen. Ein derartiger Ruecklaeufer-impuls kann faelschlicherweise als ein Messimpuls ausgewertet werden, den ein Partikel mit entsprechend anderen Eigenschaften hervorgerufen haette. Zur Loesung dieses "Ruecklaeufer"-Problems ist vorgeschlagen worden, dass in Stroemungsrichtung des Partikelstromfadens hinter der Messoeffnung Einrichtungen zur Zufuehrung von partikelfreiem Elektrolyten in Richtung auf den aus dem Ende der Messoeffnung austretenden Partikelstromfaden vorgesehen sind. Der Elektrolyt umstroemt die Partikelsuspension bei ihrem Austritt aus der Messoeffnung derart, dass Partikel, aus dem zweiten Raum in Richtung auf die Messoeffnung rueckstroemend umgelenkt werden. Es ergibt sich dabei der weitere Vorteil, dass man dieselben Kanaele zur Spuelung der Messoeffnung verwenden kann, falls sich an deren Ende Partikel festsetzen. ...U.S.W

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art. Dies sind Meßanordnungen nach dem Coulter-Prinzip (US-PS 56 508).

Bei derartigen Meßanordnungen besteht das Problem, daß durch die Meßöffnung hindurchgetretene Partikel sich im zweiten Raum hinter der Meßöffnung durch Wirbelbildung, etc. vom Haupt-Flüssigkeitsstrom des Elektrolyten, der abgesaugt wird, trennen und wieder zur Meßöffnung zurückwandern. Treten die Partikel dabei wieder in den Bereich um die Meßöffnung, indem eine Stromlinienverdichtung bereits stattfindet, so können sie Impulse zwischen den Elektroden verursachen. Diese Impulse sind zwar geringer als diejenigen, die derselbe Partikel bei Durchtritt durch die Meßöffnung verursachen würde. Sie sind jedoch groß genug, um z. B. bei einer Klassierung berücksichtigt zu werden. Eine Fehleri:möglichkeit besteht dann, daß ein derartiger Rückläuferiimpuls fälschlicherweise als ein Meßimpuls ausgewertet wird, den ein Partikel mit entsprechend anderen Eigenschaften hervorgerufen hätte.

Zur Lösung dieses »Rückläufer«-Problems Ist vorgeschlagen worden (US-PS 32 99 354, Spalte 2. Zeilen 24 bis 30), hinter der als »PrimärölTnung« bezeichneten eigentlichen Meßöl'fnung eine Absaugkapillare anzuordnen, deren Eintrittsöffnung als »Sekundäröffnung« wirkt. Der in den zweiten Raum hinter der Primäröffnung bzw. eigentlichen Meßöffnung eintretende Partikelstromfaden wird durch die Sekundäröffnung abgesaugt, um Rückläufer zur Primäröffnung bzw. eigentlichen Meßöffnung zu vermeiden. Innerhalb der Absaugkapillare ist durch entsprechende geometrische Gestaltung dafür gesorgt, daß sich die Rückläufer an einer Sammelstelle ansammeln und nicht durch die Sekundäröffnung his durch wieder zur »Primäröffnung« bzw. eigentlichen Meßöflnung zurückwandern (a. a. O., Bezugszeichen 44, Spalte 5, Zeile 20). Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß besondere Einrichtungen vorgesehen werden müssen, um die Absaugkapillare, in der die Sekundäröffn-ing vorgesehen ist, spülen zu können (a. a. O., Spalte 5, Zeile 69 bis Spalte 6, Zeile 8). Außerdem ist diese Anordnung konstruktiv kompliziert.

Es sind auch Meßanordnungen bekanntgeworden (DT-OS 2111 356). bei denen zur Erzeugung zweier Meßimpulse für einen Partikel in zeitlicher Aufeinanderfolge

in zwei Durchtrittsöffnungen miteinander vorgesehen sind. Dabei wird jeweils im Raum zwischen den beiden Meßöffnungen partikelfreier Elektrolyt zugeführt. Doch ist auch hier das Rückläuferproblem hinter der letzten Meßöffnung in gleicher Weise gegeben. Hinweise für eine Lösung lassen sich aus diesen Anordnungen nicht entnehmen.

Aus der DE-OS 26 18 469 ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein Teilchenstrom durch eine »Tastöffnung« hindurchgeführt wird, hinter der er in einer »Zone der Verengung« rechtwinklig umgeleitet wird. Senkrecht zur Achse der Tastöffnung trifft auf den Partikelstromfaden in der Zone der Verengung eine Reinigungselektrolytströmung, die bei waagerecht angeordneter Tastöffnung von oben nach unten verläuft. Die Reinigungselektrolytströmung soll dabei nach unten an der Tastöffnung vorbei größer sein als nach oben gerichtete Komponenten von hinter der Tastöffnung entstehenden Wirbeln, so daß derart das Wiederaufsteigen von Tc'lchen verhindert wird (siehe dazu Seite 5 der DE-OS 26 18 469, Zeile 18 bis 29). Bei einer derartigen Anordnung, oei der die Reinigungsflüssigkeit senkrecht über die Rückfläche der Meßöffnung mit hoher Geschwindigkeit hinweggeführt wird, ergeben sich jedoch Unsymmetrien des Partikelstromfadens in bezug auf das elektrische Feld im hinteren Bereich der Meßöffnung und wiederum daraus ergebende Meßungenaulgkeiten. Bei einer besonderen Ausbildung dieses bekannten Tastöffnungsmoduls (Fig. 5 der genannten Offenlegungsschrift 26 18 469) hat man deshalb vor der eigentlichen Tastöffnung noch eine weitere Düse vor der Meßöffnung vorgesehen, um bereits vor der Meßöffnung eine rohrförmige Mantelströmung zu erzeugen. Diese Anordnung Ist jedoch konstruktiv außerordentlich aufwendig, ohne daß die Unsymmetrien der Strömung im hinteren Bereich der Meßöffnung dadurch verringert oder gar beseitigt werden würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß verhindert wird, daß Rückläufer-Partikel In die Nähe des bezüglich des Partikelstromfadens stromabwärts gelegenen Endes der Meßöffnung gelangen können; dies Ziel soll erreicht werden, ohne hinter der ^; Meßöffnung eine besonders mit einer Sekundäröffnung versehene Absaugkapillare anordnen zu müssen, da diese konstruktiv aufwendig und schwierig zu spülen ist bzw. zur Spülung besondere Einrichtungen erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch den Austritt zusätzlicher partikelfreier Elektrolyten, vorzugsweise aus radial angeordneten Kanülen, hinter der MeßöTfnung entsteht eine dem Partikelstrom faden hinter der Meßöffnung umgebende Strömung, die zur MeßöTFnung hin rücklaufende Partikel von dieser fernhält. Diese Strömung wirkt als Abschirmung. Damit wird in besonders einfacher Weise eine Möglichkeit geschaffen, die Rückläufer-Partikel von der Meßöffnung fernzuhalten, oime daß man besondere Maßnahmen zur Absaugung des Partikelstromfadens erzielen muß. Es ergibt sich dabei der weitere Vorteil, daß man dieselben Kanäle zur Spülung der Meßöffn. ng verwenden kann, falls sich an deren Ende Partikel festsetzen. Ein solcher Spüleffekt tritt in gewissem Umfang auch gleichzeitig mit dem Abschirmeffekt auf. Die Erfindung betrifft is ferner die in den Unteransprüchen definierten vorteilhaften Weiterbildungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar

Fig 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Vorrichtung:

fig. 2 eine Darstellung des elektrischen Feldes in der MeßölTnung in Fig. I;

Fig. 3 verschiedene Impulse bei der Vorrichtung nach I- ig. U

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Zwischenwand 2 bei einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine weitere Darstellung zur Erläuterung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 4.

Fig. I zeigt den prinzipiellen Aufbau einer bekannten Meßanordnung. Ein Gehäuse 1 ist durch eine Zwischenwand 2 in einen ersten Raum 3 und einen zweiten Raum

4 unterteilt. In der Zwischenwand 2 ist eine Meßöffnung

5 vorgesehen, in den ersten Raum 3 läuft über das /.ulührrohr 6 partikelfreier Elektrolyt 7 zu. Durch Anschließen einer (nicht gezeigten) Unterdruckquelle an das Abflußrohr 8 entsteht in dem zweiten Raum ein Druck, der geringer ist als der im ersten Raum 3. Dadurch wird partikelfreie Flüssigkeit von dem ersten Raum 3 durch die Meßöffnung 5 in den zweiten Raum 4 gesaugt. Über der Meßöffnung 5 ist eine Zuführkapillare 9 angeordnet, die zur Zuführung einer Partikelsuspen Mit dem bereits erwähnten »Rückläufer-Problem ist folgendes gemeint: Partikel 15 oder 15'. die durch di° Meßöffnung 5 hindurchgetreten sind, werden nicht allesamt sofort und sicher durch das Abflußrohr 8 abgesaugt; vielmehr ist es möglich, daß einzelne Partikel, wie durch die strichpunktierten Linien I₁ und I₂ angedeutet, verwirbeln. Eine Rückströmung kann sie wiederum in die Nähe der Meßöffnung zurückbringen. Eine solche Situation ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Dabei sind die Äquipotentiallinien mit Φ, die Stromlinien mit Θ bezeichnet (siehe Kachel, Methoden zur Analyse und Korrektur apparativ bedingter Meßfehler beim elektronischen Verfahren zur Teilchengrößenbestimmung nach Conelter. Berliner Diss., 1972, 25). Läuft z. B. ein Partikel 15 entlang der Bahn Ii durch den Bereich der Stromlinienverdichtung an dem stromabwärts gelegenen Ende 16 der Meßöffnung 5 hindurch, so entsteht ein »Rück-Iäufer«-Impuls. Dies ist für ein Beispiel in Fig. 3 dargestellt. E ist ein Meßimpuls, der bei Durchtritt eines Erythrozythen durch die Meßöffnung < auftritt: fist ein Meßimpuls, der bei Durchtritt eines T.irombozythen durch die Meßöffnung auftritt. E_R ist nun ein »Rückläufer«-Impuls. wie er bei Rücklauf eines Erythrozyten gebildeter Partikel 15 entlang der Bahn 1,. zurückläuft. Bei Klassierung der Meßimpulse nach der Impulshöhe kann Erythrozythen-Rückläufer (Meßimpuls E_R) als Thrombozyth (D fehl-ausgewertet werden. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Meßkanmer nach Fig. 4 bis 6 vermeidet dies.

In Fig. 4 ist ebenfalls in der Zwischenwand 2 die Meßöffnung 5 vorgesehen. An das untere Ende 16 der Zwischenwand 2 schließt sich ein Ring 17 an, der mit einer konischen Durchtrittsöffnung 18 versehen ist, die sich nach unten hin erweitert. Auf der Oberseite des Ringes 17 ist in diesem ein Ringkanal 19 vorgesehen, der über radiale Kanäle 2ö. 6 an der Zahl, mit der Durchtrittsöffnung 18 in Verbindung steht. Ferner steht der Ringkanal 19 mit einer Zuleitung 21. die in der Zwischenwand 2 vorgesehen ist, in Verbindung. Über die Zuleitung 21 wird dem Ringkanal 19 partikellreier Elektrolyt zugeführt. Über die radialen Kanäle 20 tritt er in die Durchtrittsöffnung 18. d. h. damit in dem Raum 4 hinter dem stromabwärts gelegenen Ende 16 de: Meßöffnung 5 aus Die aus den radialen Kanälen 20 austretende

sion 10 /u der Meßanordnung dieß . Diese Partikel- -45 Strömung, die gegenüber der Partikelsuspension im zweisuspension hält die Partikel, deren Eigenschaften (z. B. ten Raum 4 leichten Überdruck hat, umgibt den Partikel-

Volumen) gemessen werden sollen, in Suspension. Der Druck der Partikelsuspension an der Austrittsöffnung 11 der Zuführkapillare 9 ist fößer als der Druck im ersten Raum 3. so daß Partikelsuspension aus der Austrittsöffnung 11 aur'ritt. sich infolg; der auf die Meßöffnung 5 hin verengenden Strömung des partikelfreien Elektrolyten ebenfalls verengt, so daß ein sich verengender »fokussierter« Partikelstromfaden 12 durch die MeßölTnung 5 hindurchtritt. Im ersten Raum 3 befindet sich eine erste Elektrode 13, im zweiten Raum 4 eine zweite Elektrode 14. die jeweils mit entsprechenden Anschlußklemmen verbunden sind. Prägt man nun zwischen den beiden Elektroden 13, 14 einen bestimmten Strom ein. so findet beim Durchtritt eines Partikels, dessen elektrl- ; sehe Eigenschaften von denen des Elektrolyten 7 abweithen, durch die MeßölTnung 5 eine Verdrängung der elektrischen Stromlinien statt, die zu einer Widerstandsänderung führt; bei eingeprägtem Strom führt diese zu einer Änderung der Spannung zwischen den Elektroden 13, 14. Dieser Meßimpuls .ist ein Maß für das Volumen des hindurchzuführenden Partikels. Derartige Meßanordnungen sind bekannt (US-PS 26 56 508).

stromladen. Sie verhindert somit durch eine Art »Abschirmung«, daß Rückläufer 15, 15'. soweit in Nähe der Meßöffnung 5 kommen können, daß damit Rückläufer-Impulse, wie z. B. E_R. auftreten.

Aus Fig. 6 ist zu ersehen, wie in bekannter Weise dei Partikelstromladen 12 durch die Strömung des partikelfreion tiektrolyts zur Meßöffnung 5 hin eingeengt wird. Die Strömung des partikelfreien Elektrolyten zur Meßtffnung 5 ist durch Pfeile T angedeutet. Hinter der Meßöffnung 5 wird nun der Partikelstromfaden 12 durch die Strömung partikelfreien Elektrolyts aus den Kanälen 20. die durch Pfeile 20' -ngedeutet ist, umgeben. Diese Strömung 20' lenkt Partikel 15'. die auf einer Bahn Ij zum Stromabwärts gelegenen Ende 16 der Meßöffnung 5 hinwandern, derart ab. daß sie nicht mehi derart in die Nähe des Endes 16 der Meßöffnung 5 kommen können, daß sie dort einen registrierbaren Impuls verursachen. Die Strömung 20' aus df.n Rlrtgkanälen 20 verhindert so das Rückläufen von Partikeln in diesen Bereich.

Gleichzeitig stellt die Strömung 20' stets eine Spülung des Endes 16 der MeßölTnung 5 dar. Sie verhindert, daß sich Partikel, die sich vom Parlikelstromfaden 12

am Ende Ϊ6 absetzen können. Dieser Spüleffekt kann
natürlich auch eingesetzt werden, um In Abwesenheit
eines Partikelstromtadens eine Reinigung der Meßöt'fnung zu erzielen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

s B

· *

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung bestimmter Eigenschaften in einer Partikelsuspension suspendierter Partikel mit einem ersten Raum (3), dem partikelfreier Elektrolyt (7, T) zugeführt wird, sowie einen zweiten Raum (4), der mit dem ersten Raum über eine Meßöffnung (5) in Verbindung steht und in dem zur Erzeugung einer Strömung durch die Meßöffnung (5) ein geringerer Druck herrscht als im ersten Raum x3), und bei der ferner im ersten Raum vor der Meßöffnung zur Zuführung von Partikelsuspension eine Zufuhrkapillare (9) angeordnet ist, derart, daß bei Durchtritt der Partikelsuspension durch die Meßöffnung zwischen einer im ersten Raum angeordneten ersten Elektrode (13) und einer im zweiten Raum angeordneten zweiten Elektrode (14) ein Meßimpuls ableitbar ist,sajd die in Strömungsrichtung hinter der MsßSffniirig eine Einrichtung zur Zuführung partikelfreien Elektrolyts in Richtung auf den aus der Meßöffnung (5) austretenden Partikelstrom faden (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung durch mehrere auf die Meßöffnung (5) radial hinlaufende und in den zweiten Raum (4) mündende Kanäle (20) zur Bildung einer den Partikelstromfaden (12) umgebenden Strömung (20') gebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^it Kanüle (20) in eine sich konisch stromabwärts des Partikelstromfadens (12) erweiternde Durchtrittsöffnung (18) tftfnen, die sich an die Meßöffnung (5) anschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß den Kanälen (20) über einen ihnen gemeinsam zugeordneten Ringkanal (19) partikelfreier Elektrolyt zugeführt wird.