DE69115415T2

DE69115415T2 - Teilchenanalysator und Druchflusszelle dafür

Info

Publication number: DE69115415T2
Application number: DE69115415T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Fukuda; Hiroyuki Nakamoto; Hidemichi Tohori
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-10-01
Also published as: CA2049498A1; DE69115415D1; JPH0459450U; EP0478392B1; JPH0738838Y2; US5173740A; EP0478392A2; EP0478392A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Teilchenanalysator zur optischen Feststellung von Teilchen durch Mitreißen von Teilchen (wie Zellen, Blutkörperchen oder dergleichen) in einem Umhüllungsdurchfluß sowie eine hierfür verwendete Durchflußzelle.
Als Apparatur zum Analysieren von Teilchen aus einer Probe, wie Zellen und Blutkörperchen, ist ein sogenanntes Umhüllungsdurchflußsystem weitgehend bekannt. In diesem System kann die Probenflüssigkeit durch Führen von Umhüllungsflüssigkeit um die von einer Probendüse abgegebene Probe in Teilchen in der Durchflußzelle aufgespalten werden. Durch optische Messung können die Teilchen gemessen und analysiert werden. Der "Umhüllungsdurchfluß" bezeichnet einen laminaren Strom von Umhüllungsflüssigkeit, welche die Teilchensuspension umgibt, um zu bewirken, daß die Teilchen in einer Leitung durch den Mittelteil einer kleinen Öffnung gehen.
Bisher ist die in der japanischen Offenlegungsschrift Hei. 2-176 562 beschriebene Apparatur zur Verbesserung der Verarbeitungskapazität eines Strömungszytometers bekannt.
Da sie mehrere Einlässe zum Einspeisen von Probenflüssigkeit hat, kann die Probenflüssigkeit in die Durchflußzelle aus verschiedenen Durchlässen eingespeist werden, so daß die Probenflüssigkeit beim Überwechseln nicht gereinigt werden muß. Diese bekannte Anordnung leidet jedoch unter den folgenden Problemen.
(1) Probenmessung kann nur begonnen werden, nachdem beide Probenflüssigkeiten in ihre Düsenteile eingespeist und bereitet sind. Der Grund hierfür ist, daß beide Düsen in die gleiche Richtung weisen. Wenn bei Messung einer Probenflüssigkeit durch Führung aus einer Düse versucht wird, die andere Probenflüssigkeit in die andere Düse einzuführen, kann diese andere Probenflüssigkeit aus der Düse auslecken. Wenn sie aus der Düse ausleckt kann sie in den Feststellungsbereich laufen und die Ursache für einen Meßfehler bilden. So kann, wenn die Bereitung beider Probenflüssigkeiten nicht abgeschlossen ist, eine Messung nicht begonnen werden, und daher bekommt man keine große Zeiteinsparung, obwohl die bekannte Apparatur den Vorteil hat, gleichzeitig beide Proben zu reinigen. Mit anderen Worten, es tritt eine Verzögerung ein, wenn die beiden Probenflüssigkeiten nicht gleichzeitig bereitet werden.
(2) Es ist schwierig, Doppelstrukturdüsen herzustellen.
(3) Wenn nur zwei Düsen vorgesehen sind, sind die Strömungswege der beiden Probenflüssigkeiten verschieden. Spezielle Maßnahmen sind erforderlich, um Umhüllungsflüssigkeiten zu bekommen, wie eine Bewegung der Düsen oder eine Bewegung des optischen Systems, wie in der Vorveröffentlichung beschrieben ist. In der Tat ist es praktisch unmöglich, für beide Proben zufriedenstellend Umhüllungsflüssigkeiten zu bekommen.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bekommt man eine Durchflußzelle für einen Teilchenanalysator, wobei die Durchflußzelle eine Meßzone, zwei Flüssigkeitseinführungszonen, von denen jede mit einem jeweiligen Ende der Meßzone zur Einführung von Flüssigkeit in die Meßzone in Verbindung steht, zwei Flüssigkeitsprobendüsen, die in den Flüssigkeitseinführungszonen an entgegengesetzten Enden der Meßzone angeordnet sind, zwei Umhüllungsflüssigkeitseinlässe, von denen jeder in einer jeweiligen der Flüssigkeitseinführungszonen angeordnet ist, um Teilchen von flüssiger Probe, die von der benachbarten Flüssigkeitsprobendüse abgegeben wird, in einem Umhüllungsflüssigkeitsfluß mitzureißen, der durch die Meßzone geht, und zwei Abfallflüssigkeitsauslässe, von denen jeder in einer jeweiligen der Flüssigkeitseinführungszonen angeordnet ist, um Umhüllungsflüssigkeitsfluß und mitgerissene Flüssigkeitsprobenteilchen, die durch die Meßzone gingen, zu entfernen, umfaßt.
Gegebenenfalls können Düsenabdeckungen um die Flüssigkeitsprobendüsen angeordnet sein, und die Umhüllungsflüssigkeitseinlässe können außerhalb der Düsenabdeckungen angeordnet sein, während die Abfallflüssigkeitsauslässe im Inneren der Düsenabdeckungen angeordnet sind.
Auch können Elektroden vorgesehen sein. Beispielsweise können die Flüssigkeitsprobendüsen aus leitfähigem Material bestehen.
(1) Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird durch Führen einer Umhüllungsflüssigkeit in einen ersten Umhüllungsflüssigkeitseinlaß, während eine Flüssigkeitsprobe aus der ersten Flüssigkeitsprobendüse ausgestoßen wird und alle diese Flüssigkeiten durch einen zweiten Abfallflüssigkeitsauslaß entfernt werden, die erste Flüssigkeitsprobe in der Umhüllungsflüssigkeit mitgerissen und geht durch die Meßzone (dies wird nachfolgend als der erste Zustand bezeichnet). Durch Bestrahlen der mitgerissenen ersten Flüssigkeitsprobe mit Licht werden Lichtsignale von Teilchen (wie gestreutes Licht und fluoreszierendes Licht) festgestellt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird durch Führen einer Umhüllungsflüssigkeit in einen zweiten Umhüllungsflüssigkeitseinlaß, während eine Flüssigkeitsprobe aus einer zweiten Flüssigkeitsprobendüse ausgestoßen wird und alle diese Flüssigkeiten durch einen ersten Abfallflüssigkeitsauslaß entfernt werden, die zweite Flüssigkeitsprobe in der Umhüllungsflüssigkeit mitgerissen und geht durch die Meßzone (nachfolgend wird dieser Zustand als der zweite Zustand bezeichnet).
Während der Messung der ersten Flüssigkeitsprobe wird die zweite Flüssigkeitsprobe bereitet. Wenn die zweite Flüssigkeitsprobe von der zweiten Flüssigkeitsprobendüse auslecken sollte, fließt diese Flüssigkeitsprobe in den zweiten Abfallflüssigkeitsauslaß doch nicht in die Meßzone.
Während der Messung der ersten Flüssigkeitsprobe wird diese Flüssigkeitsprobe, wenn die erste Flüssigkeitsprobe aus der ersten Flüssigkeitsprobendüse auslecken sollte, nicht in die Meßzone fließen.
In dem ersten Zustand kann, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein kleiner Strom von Umhüllungsflüssigkeit von dem zweiten Umhüllungsflüssigkeitseinlaß eingeführt werden. In dem zweiten Zustand kann, wie in Fig. 6 gezeigt ist, ein kleiner Strom von Umhüllungsflüssigkeit von dem ersten Umhüllungsflüssigkeitseinlaß eingeführt werden [so daß ein Effekt nahe dem nachfolgenden gemäß (2) erhalten werden kann].
(2) Wie in Fig. 7 gezeigt, wird durch weiteres Führen einer geringen Menge von Umhüllungsflüssigkeit in den zweiten Umhüllungsflüssigkeitseinlaß die erste Flüssigkeitsprobe, die durch die Meßzone fließt vollständig in die Düsenabdeckung durch die Umhüllungsflüssigkeit geschwemmt und aus dem Abfallflüssigkeitsauslaß entfernt und wird nicht in der Durchflußzelle bleiben. Entsprechend wird in dem zweiten Zustand die Umhüllungsflüssigkeit nicht durch die vorausgehende Flüssigkeitsprobe verunreinigt, und das gleiche gilt im umgekehrten Falle.
(3) Durch Verwendung leitfähiger Materialien für die Flüssigkeitsprobendüsen kann ein elektrischer Strom zwischen den Flüssigkeitsprobendüsen von einer Quelle für konstanten Strom, wie in Fig. 7 gezeigt geführt werden, und eine Impedanzveränderung, die zwischen den Flüssigkeitsprobendüsen auftritt, wenn Teilchen durch die Meßzone gehen, kann durch Detektoren wahrgenommen werden. So können die Teilchen, während die Flüssigkeitsprobe durch die Meßzone geht, optisch und gleichzeitig elektrisch wahrgenommen werden. Eine ähnliche Wirkung kann man erhalten, indem man einen elektrischen Strom unter Verwendung eines leitfähigen Materials für die Düsenabdeckungen leitet.
Die Erfindung wird nun anhand nichtbeschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher
Fig. 1 ein Querschnitt ist, der eine Ausführungsform einer Durchflußzelle gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Meßzone der Durchflußzelle von Fig. 1 ist,
Fig.3 und
Fig. 4 die alternativen Strömungsbereiche für die Durchflußzelle von Fig. 1 erläutern,
Fig. 5 und
Fig. 6 weitere Strömungsbereiche erläutern,
Fig. 7 eine andere Ausführungsform einer Durchflußzelle nach der Erfindung erläutert,
Fig. 8 ein Flüssigkeitskreislaufdiagramm für einen Teilchenanalysator unter Verwendung der in Fig. 1 bis 6 gezeigten Durchflußzelle ist und
Fig. 9 ein Flüssigkeitskreislaufdiagramm für einen Teilchenanalysator unter Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Durchflußzelle ist.

Ausführungsform 1

Diese Ausführungsform betrifft eine in Fig. 1 bis 6 gezeigte Durchflußzelle 10 und einen Teilchenanalysator, der die Durchflußzelle 10 verwendet und in Fig. 8 gezeigt ist.
Umhüllungsflüssigkeitskammern S1, S2 erhalten und speichern Umhüllungsflüssigkeit in der Apparatur aus dem Umhüllungsflüssigkeitsbehälter 55, der außerhalb des Analysators angeordnet ist. Jede Umhüllungsflüssigkeitskammer S1 oder S2 bekommt entweder einen positiven Druck (einen Druck höher als Atmosphärendruck) oder einen negativen Druck (einen Druck niedriger als Atmosphärendruck) durch die Ventile V7 bzw. V8, um so die Umhüllungsflüssigkeit einzuziehen oder auszupressen.
Probenkammern S3, S4 sammeln zeitweilig die zu analysierenden Proben nach präparativer Bearbeitung, wie Verdünnung und Anfärben.
Spritzen C1, C2 führen die Flüssigkeitsproben in die Durchflußzelle 10 mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit ein Durch Öffnen eines Ventils V11 und von Ventilen V5, V9 während einer bestimmten Zeit saugt negativer Druck die Flüssigkeitsprobe in der Probenkammer S3 in die Nähe einer Flüssigkeitsprobendüse 18. Sodann wird durch Schließen der Ventile V5, V9, während die Spritze C1 die Flüssigkeit auspreßt, die Flüssigkeitsprobe aus der Flüssigkeitsprobendüse 18 ausgetragen.
Durch Verwendung des Ventils V7 zur Unterstützung von positivem Druck und durch Öffnung der Ventile V1, V4 tritt die Umhüllungsflüssigkeit in die Durchflußzelle 10 ein und wird die Abfallflüssigkeit ausgetragen.
Während der Messung der ersten Probe wird die zweite Flüssigkeitsprobe in der Probenkammer S4 ähnlich zu einer Flüssigkeitsprobendüse 20 überführt und eine kleine Menge durch die Spritze C2 ausgepreßt und entfernt. So wird die zweite Flüssigkeitsprobendüse 20 mit der zweiten Probe direkt an ihrem Vorderende fertig für die nächste Messung gefüllt. Wenn die Flüssigkeitsprobe aus der Flüssigkeitsprobendüse 20 ausleckt, fließt sie in einen Abfallflüssigkeitsauslaß 28 und wird nicht in eine Meßzone 12 fließen. Wenn die Messung der ersten Flüssigkeitsprobe vorbei ist, wird unmittelbar die zweite Flüssigkeitsprobe gemessen. In der Durchflußzelle 10 verbleibende erste Flüssigkeitsprobe wird mit einer Reinigungsflüssigkeit weggespült. Durch Abgabe der Reinigungsflüssigkeit aus der Flüssigkeitsprobendüse 18 wird die Innenoberfläche der Flüssigkeitsprobendüse 18 gereinigt. Auch zu diesem Zeitpunkt wird die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsprobendüse 18 nicht in die Meßzone 12 fließen. W1, W2 sind Abfallflüssigkeitskammern, 29 ist ein lichtemittierendes Element, wie eine Laserquelle, und 31 ist ein lichtempfangendes Element.
Die Breite D der Meßzone 12 (siehe Fig. 2) ist allgemein 200 bis 400 um, wenn man optische Messung allein verwendet, oder 50 bis 150 um, wenn man Widerstands- und optische Messung verwendet. Die Länge L der Meßzone 12 (siehe Fig. 2) ist allgemein 2 bis 20 um bei Verwendung optischer Messung allein und 50 bis 150 um bei Verwendung elektrischer Widerstands- und optischer Messung.

Ausführungsform 2

Diese Ausführungsform betrifft eine Durchflußzelle 11, die in Fig. 7 gezeigt ist, und einen Teilchenanalysator, der die Durchflußzelle 11 verwendet und in Fig. 9 gezeigt ist.
Wie in Fig. 7 gezeigt, bestehen Flüssigkeitsprobendüsen 18, 20 aus korrosionsbeständigem leitfähigem Material und sind mit einer Quelle 44 für konstanten Strom durch Drähte verbunden. In dem ersten Zustand (dem Zustand eines Austragens von Flüssigkeitsprobe aus der Flüssigkeitsprobendüse 18) wird ein konstanter Strom derart geleitet, daß die Flüssigkeitsprobendüse 18 positiv und die Flüssigkeitsprobendüse 20 negativ sind. Die Anordnung ist derart, daß an der negativen Elektrode durch Elektrolyse erzeugte Luftblasen nicht in die Meßzone 12 gehen.
In dem zweiten Zustand wird ein konstanter Strom derart geleitet, daß die Flüssigkeitsprobendüse 18 negativ und die Flüssigkeitsprobendüse 20 positiv ist. So wird durch Änderung der Richtung des Stromes synchron mit dem Strom der Flüssigkeit eine Erzeugung von Luftblasen und Elektrodenkorrosion unterdrückt. Ein Detektor 46 verändert die Signalpolarität so, daß das Signal für nur eine Elektrode, wie beispielsweise die negative Elektrode, festgestellt wird.
Statt einer Verwendung von Flüssigkeitsprobendüsen als Elektroden können Elektroden auch getrennt in den Flüssigkeitseinführzonen 14, 16 installiert werden. Beispielsweise können Düsenabdeckungen 40, 42 als die Elektroden verwendet werden.
In Fig. 9 ist die Meßmethode die gleiche wie für die Ausführungsform 1. In der Ausführungsform 1 wird jedoch, wenn ein verunreinigter Anteil der vorausgehenden Probe in der Durchflußzelle gelassen wird oder die Probe in die Zelle von den Vorderenden der Flüssigkeitsprobendüsen 18, 20 aus ausleckt, die Zelle verunreinigt. Auch bei Messung der Probe unter Verwendung von Widerstandsmessung durch Anlegen positiver und negativer Spannungen an die Flüssigkeitsprobendüsen 18, 20 können Teilchen infolge der Ausbreitung nach der Neutralisation die Richtung umkehren, und dies kann die Auszählung nachteilig beeinflussen.
In der Ausführungsform 2 werden solche Effekte vermieden, indem man die Flüssigkeitsprobendüsen 18, 20 mit Düsenabdeckungen 40, 42 bedeckt.
Während man mißt, indem man eine Probe von der Flüssigkeitsprobendüse 18 zu der Flüssigkeitsprobendüse 20 führt, wird ein schwacher Umhüllungsdruck von dem Umhüllungsflüssigkeitseinlaß 26 um die Außenseite der Düsenabdeckung 42 der Flüssigkeitsprobendüse 20 ausgeübt, und die Abfallflüssigkeit wird durch den Abfallflüssigkeitsauslaß 28 auf der Innenseite der Düsenabdeckung 42 entfernt. Dies wird als das Rückumhüllungssystem bezeichnet.
Wenn man eine Flüssigkeitsprobe von der Flüssigkeitsprobendüse 20 zu der Flüssigkeitsprobendüse 18 führt, wird die Probe gemessen. Zu diesem Zeitpunkt fließt immer eine reine Umhüllungsflüssigkeit, während eine Rückumhüllungsflüssigkeit durch die Zone fließt, wo sich nach dem Neutralisieren die Probe aus breitet. So kehren die Probenteilchen die Richtung nicht um, sondern fließen in die Düsenabdeckung 40.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung bieten die folgenden Vorteile.
(1) Zwei Flüssigkeitsprobendüsen sind zueinander gerichtet, und während der Messung durch Austrag einer Flüssigkeitsprobe aus einer Flüssigkeitsprobendüse kann eine andere Flüssigkeitsprobe in der anderen Flüssigkeitsprobendüse bereitet werden, so daß die Analysengesamtzeit verkürzt wird.
(2) Wenn Düsenabdeckungen verwendet werden, wird die Flüssigkeitsprobe vollständig aus der Durchflußzelle entfernt, und nichts bleibt in ihr zurück. So wird die Durchflußzelle nicht verunreinigt, wenn sie für eine lange Zeit verwendet wird.
(3) Wenn Flüssigkeitsprobendüsen als Elektroden verwendet werden, kann gleichzeitig optische Feststellung und elektrische Feststellung erfolgen und eine Analyse mit höherer Präzision durchgeführt werden.
Nach Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ist verständlich, daß die Erfindung nicht auf jene genauen Ausführungsformen beschränkt ist und daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen von einem Fachmann darin bewirkt werden können.

Claims

1. Durchflußzelle (10) für einen Teilchenanalysator, wobei die Durchflußzelle (10) eine Meßzone (12),

zwei Flüssigkeitseinführungszonen (14, 16), von denen jede mit einem jeweiligen Ende der Meßzone (12) zur Einführung von Flüssigkeit in die Meßzone (12) in Verbindung steht,

zwei Flüssigkeitsprobendüsen (18, 20), die in den Flüssigkeitseinführungszonen (14, 16) an entgegengesetzten Enden der Meßzone (12) angeordnet sind,

zwei Umhüllungsflüssigkeitseinlässe (22, 26), von denen jeder in einer jeweiligen der Flüssigkeitseinführungszonen (14, 16) angeordnet ist, um Teilchen von flüssiger Probe, die von der benachbarten Flüssigkeitsprobendüse (18, 20) abgegeben wird, in einem Umhüllungsflüssigkeitsfluß mitzureißen, der durch die Meßzone (12) geht, und zwei Abfallflüssigkeitsauslässe (24, 28), von denen jeder in einer jeweiligen der Flüssigkeitseinführungszonen (14, 16) angeordnet ist, um Umhüllungsflüssigkeitsfluß und mitgerissene Flüssigkeitsprobenteilchen, die durch die Meßzone (12) gingen, zu entfernen, umfaßt.

2. Durchflußzelle (10) nach Anspruch 1, bei der Düsenabdeckungen (40, 42) um die Flüssigkeitsprobendüsen (18, 20) angeordnet sind und die Umhüllungsflüssigkeitseinlässe (22, 26) außerhalb der Düsenabdeckungen (40, 42) angeordnet sind und die Abfallflüssigkeitsauslässe (24, 28) im Inneren der Düsenabdeckungen (40, 42) angeordnet sind.

3. Durchflußzelle (10) nach Anspruch 2, bei der die Flüssigkeitsprobendüsen (18, 20) aus einem leitfähigen Material bestehen.

4. Durchflußzelle (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Düsenabdeckungen (40, 42) aus leitfähigem Material bestehen.

5. Durchflußzelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der jede Flüssigkeitsprobendüse (18, 20) einen Düsenauslaß hat, welcher zu dem Düsenauslaß der anderen Flüssigkeitsprobendüse hinblickt.

6. Durchflußzelle (10) nach Anspruch 5, bei der die Meßzone (12) in Längsrichtung länglich ausgebildet ist und die Düsenauslässe auf einer fiktiven Linie liegen, die entlang der Länge der Meßzone (12) geht.

7. Teilchenanalysator mit einer Durchflußzelle (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche.

8. Teilchanalysator nach Anspruch 7, weiterhin mit lichtemittierenden und feststellenden Einrichtungen (29, 31) für den Durchgang eines Lichtstrahles durch die Meßzone (12), um mitgerissene Teilchen auszuzählen.