Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren eines Mediums
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Analysieren eines Mediums und insbesondere zum Zählen von Teilchen, z. B. der roten und der weissen Blutkörperchen, die in einem Medium suspendiert sind.
Das Zählen von in Flüssigkeiten oder Gasen schwebenden Teilchen wird nach der US-Patentschrift Nummer 2769365 beispielsweise dadurch durchgeführt, dass man durch eine Zelle, in der sich das zu untersuchende Medium befindet, das Licht treten lässt, das von einer Linse gebündelt ist. Das aus der Zelle austretende Licht wird auf den Mittelpunkt einer lichtundurchlässigen Scheibe fokussiert, die vor einer Fotozelle angeordnet ist. Bei der Anwesenheit von Teilchen in der Zelle wird das über den Rand der Scheibe hinaus gestreute Licht gemessen und zur Berechnung der Teilchenzahl in der Zelle ausgewertet.
Nach einem eigenen früheren Vorschlag sind auch Vorrichtungen in Gebrauch, die eine Durchflusszelle enthalten, durch die das Medium mit den suspendierten Teilchen in einem kontinuierlichen Strom geleitet wird.
Mit solchen Vorrichtungen können viele verschiedene Proben in einem kontinuierlichen Strom nacheinander verarbeitet und untersucht werden.
Wichtig bei derartigen kontinuierlichen und automatischen Analysierverfahren ist besonders eine periodische, sorgfältige Reinigung der Durchflusszelle, weil die suspendierten Teilchen in dieser besonders leicht haften bleiben und dann beim Zählen der nächstfolgenden Probe zu Fehlern Anlass geben. Gemäss dem älteren Vorschlag wird zur Reinigung der Durchflusszelle über eine Ventilsteuerung abwechselnd eine Probe und ein Waschmittelschub durch die Durchflusszelle geleitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Reinigen der Durchflusszelle zwischen dem Durchleiten zweier verschiedener Proben noch weiter zu verbessern.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Analysieren eines Mediums, bei dem das Untersuchungsgut in einer Richtung durch eine Durchflusszelle geleitet und in der Durchflusszelle analysiert wird, besteht dazu darin, dass das Strömen des Untersuchungsgutes durch die Zelle zeitweilig unterbrochen und während dieser Zeitspannen ein anderes Medium in entgegengesetzter Richtung durch die Zelle geleitet wird.
Ein Gerät zur Ausübung dieses Verfahrens, bestehend aus einer Durchflusszelle, die zum Zwecke der Analyse der durch sie strömenden Medien zwischen einer Lichtquelle, die einen die Zelle durchsetzenden Lichtstrahl erzeugt, und einem Detektor angeordnet ist, der auf den aus der Zelle austretenden Lichtstrahl mit der Abgabe von Signalen anspricht, und bestehend aus einer Transportröhren und Rohrverzweigungsglieder enthaltenden Vorrichtung, die nacheinander und abwechselnd das Untersuchungsgut und das andere Medium durch die Zelle leitet, ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, dass das Untersuchungsgut und das andere Medium von einer Vorrichtung in entgegengesetzter Richtung durch die Zelle fliessen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Figuren näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Zählen von in einem Medium suspendierten Teilchen.
Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1.
Fig. 3 ist ein vergrösserter Ausschnitt der Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2.
Fig. 5 ist eine Ansicht der in der Vorrichtung. der Fig. 1 verwendeten optischen Einrichtung von vorn.
Fig 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 4.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Zähl- und Registriereinrichtung für die Vorrichtung nach der Fig. 1.
Fig. 8 ist ein der Fig. 2 ähnlicher Schnitt, der die Durchflusszelle und die optische Einrichtung der Vorrichtung nach der Fig. 1 zeigt.
Fig. 9 zeigt die Vorrichtung nach der Fig. 1 in Verbindung mit einer automatisch arbeitenden Zuführvorrichtung für die Proben.
Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch eine Durchflusszelle einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
Fig. 11 ist ein Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 10.
Fig. 12 ist ein Schnitt durch die Durchflusszelle nach der Fig. 10, wobei die Ventile in einer anderen Stellung gezeigt sind.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht auf die in Einzelteile zerlegte Durchflusszelle, die in der Fig. 10 verwendet ist.
Fig. 14 ist ein Schnitt längs der Linie 14-14 der Fig. 10.
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht auf eine andere Ausführungsform für die Durchflusszelle.
Fig. 16 ist ein Schnitt längs der Linie 16-16 der Fig. 15.
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht auf die in Einzelteile zerlegte Durchflusszelle nach der Fig. 15.
Fig. 18 zeigt eine Vorrichtung, in der die Durchflusszelle nach der Fig. 15 verwendet ist.
Der Apparat nach den Fig. 1 und 2 enthält einen Hauptrahmen 10, von dem Stützbeine 12 ausgehen. An der Unterseite des Hauptrahmens 10 ist ein Montageblock 14 (Fig. 2) befestigt, in dem eine öffnung ausgebildet ist. Eine Lampenanordnung 16 weist einen Kolben 18 und eine Stützplatte 20 auf. Von dieser verläuft ein Montagezapfen 22 durch eine im Montageblock 14 ausgebildete (nicht gezeigte) Öffnung hindurch, damit die Lampenanordnung vom Hauptrahmen 10 getragen werden kann. Vom Hauptrahmen 10 aus geht eine Stellschraube 23 durch den Montageblock 14 hindurch und wirkt mit einem Abschnitt des Montagezapfens 22 zusammen. Beim Lösen der Stellschraube kann die Lampenanordnung 16 relativ zum Hauptrahmen 10 verstellt werden.
Über dem Hauptrahmen 10 ist eine optische Röhre 24 mit Hilfe einstellbarer Stützkörper 26 und 28 verstellbar angeordnet. Diese Stützkörper können z. B. um ihre eigene Längsachse relativ zum Hauptrahmen schwenkbar sein. Vorzugsweise sind zwei Abschnitte 30 und 32 der Röhre 24 an einer Stelle 34 teleskopisch und lichtdicht verbunden. Die Lampe 18 ist von einem zylindrischen Lichtschirm 36 umgeben, in dem eine Öffnung 38 für das Licht ausgebildet ist, an der ein mit einer entsprechenden öffnung versehener Stützkörper 40 befestigt ist, durch den das eine Ende des Röhrenabschnittes 30 hindurchgeht.
Neben dem einen äusseren Ende des Röhrenabschnittes 30 sind zwei plankonvexe Linsen 42 und 44 und eine dünne, undurchsichtige Blende 43 angeordnet, in deren Mitte eine kleine öffnung ausgebildet ist. und die zwischen den beiden Linsen vorgesehen ist.
Am entgegengesetzten Ende des Röhrenabschnittes 30 sind innerhalb des Röhrenabschnittes 32 ähnliche Blenden 46 und 48 mit je einer Mittelöffnung 47 bzw.
49 in ähnlicher Weise angeordnet.
An dem dem Röhrenabschnitt 30 entgegengesetzten Ende des Röhrenabschnittes 32 ist ausserdem ein äusserst gut korrigiertes Mikroskopobjektiv 50 angeordnet, an dessen äusseren Seiten sich je eine Blende 52 bzw.
54 mit je einem kleinen Loch 53 bzw. 55 befindet.
Die Blenden 43, 46, 48, 52 und 54 sind derart angeordnet, dass ihre Mitte mit der Öffnung 45, 47, 49, 53 bzw. 55 in der optischen Achse der optischen Röhre 24 liegt, die in Fig. 2 als gestrichelte Linie 41 angegeben ist. Die wichtigsten Öffnungen sind die Öffnungen 47 und 55; Die Öffnung 47 wird dabei vom Mikroskopobjektiv 50 in einem Brennpunkt 74 abgebildet, und die öffnung 55 begrenzt den Winkel des vom Mikroskopobjektiv ausgehenden Lichtstrahls 59. Die übrigen öffnungen 45, 49 und 53 wirken nur als Zwischenwände für das Licht und schalten Streulicht aus.
Die Lichtstrahlen der Lampe 18 fallen also in den Röhrenabschnitt 30 hinein, werden dann von den Sammellinsen 42 und 44 zu einem parallelen Strahl von geringem Durchmesser gebündelt und gehen schliesslich durch die öffnung 45 der Blende 43 hindurch. Dieser dünne Strahl fällt dann seinerseits durch die Öffnungen 47, 49 und 53 der Blende 46, 48 bzw. 52 in das stark korrigierte Mikroskopobjektiv 50, in dem sich ein konvergierender Strahl mit vorgegebenem, durch die Öff- nung 55 begrenztem Winkel bildet.
Beispielsweise kann das Mikroskopobjektiv eine fünffache Vergrösserung aufweisen; der Durchmesser der Blendenöffnung 45 beträgt 2,06 mm, der Blendenöffnung 47=0,38 mm, der öffnung 49=4,78 mm, der Öffnung 53-3,96 mm und der Öffnung 55=2,39 mm, so dass ein konvergierender Strahl mit einem Winkel von annähernd 8" aus dem Mikroskopobjektiv austritt.
Eine Durchflusszelle 60 ist mit Hilfe von Haltebeinen 62 im Weg des aus dem Mikroskopobjektiv 50 austretenden Lichtstrahls auf dem Hauptrahmen 10 angeordnet. Auf den Haltebeinen der Durchflusszelle sind mit Gewinde versehene Einstellkörper 64 montiert, mit deren Hilfe gleichzeitig die Höhe der Zelle relativ zum Hauptrahmen und zum Lichtstrahl 59 eingestellt werden kann. Die Durchflusszelle, die ausführlich in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 beschrieben sei, enthält einen Einlass 66 und einen Auslass 68 für das Medium; zwischen diesen besteht ein Durchgang 70 durch einen durchsichtigen Zellenkörper 72.
Die gegenseitige Lage des Mikroskopobjektivs 50 zur Durchflusszelle 60 und der Winkel des konvergierenden Strahls 59 sind derart vorgegeben, dass der Brennpunkt 74 des Mikroskopobjektivs in den Abschnitt des Durchgangs 70 fällt, der durch die durchsichtige Zelle 72 hindurchführt.
Dieser Brennpunkt soll natürlich auch auf der optischen Achse 41 des Apparates liegen. Vom einfallenden Lichtstrahl 59 wird ein kleiner, etwa kreisrunder Bereich 75 (Fig. 4) im Durchgang 70 beleuchtet. Ein Durchmesser w des Bereiches 75, der vom Mikroskopobjektiv 50 als Öffnung 47 in der Durchflusszelle abgebildet ist beträgt vorzugsweise ein Fünftel des Durchmessers der öffnung 47. Dadurch, dass die Blende 46 durch eine andere Blende ausgetauscht wird, deren Öffnung 47 einen unterschiedlichen Durchmesser aufweist, kann dieser Bereich leicht verändert werden.
Da der konvergierende Lichtstrahl 59 ziemlich dünn ist, werden die Auswirkungen einer mangelnden Ausrichtung der Durchflusszelle relativ zum Mikroskopobjektiv auf ein Kleinstmass herabgesetzt; der Umfang des beleuchteten Bereiches 75 wird dabei wegen des kleinen Strahldurchmessers nicht bedeutsam verändert, selbst wenn der Brennpunkt 74 nicht genau mit dem Durchgang 70 der Zelle zusammentrifft.
Wenn der Bereich 75 auf diese Weise beleuchtet wird, können die mikroskopische Teilchen enthaltenden Medien gleichzeitig durch den Durchgang 70 strömen; dabei stören die Teilchen den dünnen Lichtstrahl und streuen einen kleinen Teil des Lichtes nach aussen, wie in Fig. 8 gezeichnet ist.
Auf dem Hauptrahmen 10 ist mit Hilfe eines Auslegers 83 und einer Befestigungsschraube eine Röhre 82 einer Kollektorlinsenanordnung 80 mit offenen Enden angeordnet. Neben den beiden äusseren Enden der Röhre 82 befinden sich kreisrunde, konkave Spiegel 84 und 86 mit je einer etwa kreisrunden Mittelöffnung 88 bzw.
90. Gegen den konkaven Spiegel 84 liegt eine etwa kreisrunde, dünne Glasplatte 92 mit ausgezeichneter Lichtdurchlässigkeit und demselben Durchmesser an und ist mit der Röhre 82 verkittet. Die Glasplatte hält dabei den Spiegel in der dargestellten Lage fest und verhindert ein Eindringen von Staub und ähnlichen atmosphärischen Verunreinigungen durch das offene Ende in das Innere der Röhre 82.
An der Glasplatte sind Scheiben 94 und 96 aus einem undurchsichtigen Material angekittet und lassen zwischen sich einen ringförmigen, durchsichtigen Bereich 98 (Fig. 5) frei. Dadurch muss das Licht, das in die Kollektorlinse 80 eintreten kann, zwingend durch den ringförmigen, durchsichtigen Abschnitt 98 hindurchfallen. Die Grösse der Scheibe 94 ist mit Sorgfalt vorgegeben, damit alles Licht, das vom Mikroskopobjektiv aus am Brennpunkt 74 im Durchgang 70 konvergiert und von dort aus durch die durchsichtige Zelle 72 divergiert, von dieser Scheibe absorbiert wird, wenn im Durchgang 70 keine störenden mikroskopischen Teil chen vorhanden sind. Unter diesen Bedingungen tritt kein Licht in die Kollektorlinsenanordnung ein.
Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt, bei dem alles Licht des Strahls 89, das von der Durchflusszelle 60 aus divergiert, von der Scheibe 94 absorbiert wird. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, stören mikroskopische Teilchen 100 im Durchgang 70 den Lichtstrahl derart, dass dieser nach aussen gestreut wird; dabei fällt ein kleiner Teil des Strahls, der durch eine gestrichelte Linie 12 in Fig. 8 angedeutet ist, durch den durchsichtigen, ringförmigen Abschnitt 98 der Glasplatte 92 in die Kollektorlinsenanordnung hinein. Folglich führt nur die Anwesenheit eines mikroskopischen Teilchens im beleuchteten Bereich des Durchgangs 70 zu einem Lichteinfall in die Kollektorlinsenanordnung 80 und zur Reflexion des Strahls zwischen den konkaven Spiegeln 86 und 84.
An dem konkaven Spiegel 86 liegt eine weitere, etwa kreisrunde Glasplatte 112 von ausgezeichneter Lichtdurchlässigkeit an und ist mit diesem verkittet, damit die im Spiegel ausgebildete Öffnung 90 abgedeckt ist und atmosphärische Verunreinigungen vom Innenraum der Kollektorlinsenanordnung in derselben Weise wie an der Glasplatte 92 ferngehalten werden.
Teleskopisch zur Röhre 82 ist ein abgestufter Körper 114 von zylindrischer Gestalt mit offenen Enden angebracht, dessen eines äusseres Ende in die Röhre 82 hineinragt und an der benachbarten Fläche des konkaven Spiegels 86 anliegt.
Am Hauptrahmen 10 ist mit Hilfe eines vertikalen und horizontalen Haltekörpers 128 bzw. 130 ein Schirm 124 einer Photovervielfacherröhrenanordnung 120 angebracht. Im Schirm 124 ist eine Öffnung 126 derart ausgebildet, dass das Licht von einem benachbarten, äusseren Ende 129 des abgestuften Körpers 114 hindurchgehen kann. Innerhalb des Schirms 124 ist eine Photovervielfacherröhre 132 untergebracht, an der eine undurchsichtige Blende 134 angekittet ist. In der Mitte der Blende 134 ist eine Öffnung 136 ausgebildet, die auf der optischen Achse 41 des Apparates liegt.
Somit werden nur die Lichtstrahlen 102 des konvergenten Lichtstrahls 59 nach Fig. 8, die von einem mikroskopischen Teilchen 100 innerhalb des beleuchteten Bereiches 75 des Durchgangs 70 nach aussen gestreut werden und durch den ringförmigen, durchsichtigen Teil 98 der Glasplatte 92 in die Kollektorlinsenanordnung 80 fallen, von den konkaven Spiegeln 86 und 84 reflektiert und fokussiert, damit sie auf der empfindlichen Fläche der Vervielfacherröhre 132 auftreffen, die infolge der Öffnung 136 der Blende 134 freigegeben ist.
Jeder Lichtstrahl kann als Lichtimpuls betrachtet werden; die Gesamtzahl der je Zeiteinheit empfangenen Lichtimpulse kann von der Photovervielfacheranordnung 120 an der zugehörigen elektronischen Zählschaltung festgestellt werden, die in Verbindung mit Fig. 7 erläutert ist; somit kann die Zählrate der mikroskopischen Teilchen angezeigt werden, die in derselben Zeiteinheit durch den beleuchteten Bereich 75 des Durchgangs 70 fliessen. Bei einer konstanten, vorgegebenen Durchflussgeschwindigkeit, bei einer bekannten Verdünnung des die mikroskopischen Teilchen enthaltenden Mediums und bei einem beleuchteten Bereich 75 von vorgegebener Breite w (Fig. 4), die ein Teil der Gesamtbreite W des Durchgangs 70 ist, ist nur eine einfache Umrechnung von der Zählrate zur Zahl der mikroskopischen Teilchen je Volumeneinheit des Probenmediums notwendig.
Beispielsweise führen eine Verdünnung von 99 Teilchen Verdünnungsmittel auf 1 Teil Probe, eine Durchflussgeschwindigkeit von 28,3 g/min durch den Durchgang 70 der Durchflusszelle, eine Breite w = 0,2 W und eine Zählrate von 500 Teilchen/sec zu einer Probe, die 12x106 Teilchen in 28,3 g enthält.
Gemäss den Fig. 3 und 4 enthält ein Ventilblock 150 der Durchflusszelle 60 den Einlassnippel 66 für die Probenflüssigkeit und einen Einlassnippel 152 für die Waschflüssigkeit, der in Verlängerung von Durchgängen 154 und 156 herausragt. Ein zylindrisches Hahnküken 158 mit einem L-förmigen Durchgang 160 sitzt in einer Öffnung des Ventilblockes. Dem Hahn sind Dichtungen 151 und Halteringe 149 zugeordnet; sein Küken 158 ist von O-förmigen Ringen 153 umgeben, die ein Aussickern von Flüssigkeit unterbinden.
Die Durchflusszelle 72, die aus einem durchsichtigen Material, z. B. Glas oder einem gegossenen und geformten Acrylkunststoff hergestellt ist, springt mit ihrem einen Ende in eine komplementär geformte Öffnung des Ventilblockes 150 hinein. Das entgegengesetzte Ende der Durchflusszelle ist in ähnlicher Weise in einem Stützblock 166 gehaltert und herausnehmbar mit Befestigungsschrauben 168 festgemacht. Im Ventilblock 150 bzw. Stützblock 166 sind weitere Durchgänge 170 und 172 ausgebildet, die mit dem Durchgang 70 der Zelle verbunden sind. Der Durchgang 170 verbindet den Durchgang 70 mit dem Durchgang 160 des Hahnkükens 158 und der Durchgang 172 den Durchgang 70 mit dem Auslassnippel 68.
In Verbindung mit dem Einlasskanal 154 für die Probenflüssigkeit befindet sich im Ventilblock 150 ein Durchgang 162 zum Entfernen von Gaseinschlüssen und ein Auslassnippel 164 für die Luft. Nach Fig. 4 ist das Küken 158 aus der Lage, in welcher der Durchgang 160 mit den Durchgängen 154 und 170 verbunden ist und die Probenflüssigkeit in den Durchgang 70 der Durchflusszelle 72 fliesst, in die Lage bewegbar, in der der Durchgang 160 mit den Durchgängen 156 und 170 verbunden ist und die Waschflüssigkeit durch die Durchflusszelle hindurchströmt. Wenn sich der Ventilkörper in dieser zweiten Lage befindet, fliessen die Probenflüssigkeiten nach ihrer Einführung in den Einlassnippel 66 einfach durch den Nippel 164 mit den Gaseinschlüssen hinaus.
Im Betrieb werden die Probenflüssigkeiten unter Druck dem Einlassnippel 66 zugeführt und durch Absaugen am Auslassnippel 68 aus der Durchflusszelle herausgezogen. Am Einlassnippel 66 wird dabei ein grösseres Volumen eingeführt, als am Auslassnippel 62 abgezogen wird; den Unterschied stellt die Luft dar, die aus den Flüssigkeitsproben durch den Durchgang 162 und den Nippel 164 entweicht. Man muss die Gaseinschlüsse entfernen, weil in der Probenflüssigkeit keine Luftblasen enthalten sein dürfen, wenn sie durch den beleuchteten Bereich 75 des Durchgangs 70 hindurchgeht, da die Teilchenzahl sonst vorübergehend auf Null abnehmen würde. Um die Durchflusszelle 72 sind 0förmige Ringe 165 herumgelegt, damit an den Verbindungsstellen der Durchgänge 170, 70 und 172 keine Flüssigkeit entweicht.
Bei einer abwechselnden Drehung des Hahnkükens 158 zwischen den beiden beschriebenen Lagen werden abwechselnd Schübe der gasfreien Probenflüssigkeit und der Waschflüssigkeit in den Durchgang 70 der Durchflusszelle 72 eingeführt. Alle Schübe Probenflüssigkeit enthalten je eine gesonderte Blutprobe; der nachfolgende Schub Waschflüssigkeit entfernt dann aus den Durchgängen die Rückstände und verhindert dadurch eine Verunreinigung der nächsten gesonderten Blutprobe. Falls sich der Durchgang 70 der Durchflusszelle 72 durch Teilchen verstopft, kann er dadurch gereinigt werden, dass die Halteschrauben 168 gelockert werden und die Durchflusszelle herausgenommen wird. Wenn die Durchflusszelle 72 aus einem billigen Acrylkunststoff hergestellt ist, kann man sie einfach wegwerfen und durch eine neue ersetzen.
Wenn de Durchflusszelle aus einem kostspieligen Glas besteht, kann sie durch Einführen einer flachen Feder in den Durchgang 70 gereinigt werden, die die Teilchen dort entfernt.
Nach den Fig. 3 und 6 besteht die Durchflusszelle 72 vorzugsweise aus zwei Teilen 71 und 73, die an einer Berührungslinie 75 flächenhaft z. B. mit Kitt miteinander verbunden sind. Bei der Herstellung der Durchflusszelle muss man natürlich Sorge tragen, dass kein Kitt in den Durchgang 70 gelangt.
In Verbindung mit der Lampe 18 und der Photovervielfacherröhre 132 ist das elektronische Zähl- und Schreibsystem in Fig. 7 gezeigt. Im Betrieb wird das Licht der Lampe 18, das in die Photovervielfacherröhre 132 in Form von Impulsen durch Reflexion an den mikroskopischen Teilchen einfällt, von dieser in gleichwertige elektrische Impulse umgewandelt. Die Empfindlichkeit der Photovervielfacherröhre 132 ist leicht an einer Stromquelle 200 einstellbar, an der der Apparat zum genauen Zählen der mikroskopischen Teilchen in einem weiten Grössenbereich leicht verstellt werden kann.
Die Impulse der Photovervielfacherröhre 132 werden einem Spannungsverstärker 202 zugeführt, der die Impulsamplitude z. B. auf das 10fach steigert. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 202 wird von einer selbsttätigen Steuerschaltung der Zählereinheit beeinflusst. Für den richtigen Betrieb des Zähl- und Schreibsystems ist diese selbsttätige Steuerung nicht wesentlich, aber es ist üblich, einen konstanten Verstärkungsfaktor aufrechtzuerhalten.
Hinter dem Verstärker 202 gibt ein Kathodenverstärker 204 Signale von niedriger Impedanz ab. Am Eingang der Zählereinheit arbeitet ein Spannungsverstärker 206, dessen Verstärkungsfaktor von der selbsttätigen Steuerschaltung beeinflusst wird und z. B. 10 beträgt. Ein abgestimmter Spannungsverstärker 208 weist einen wählbaren Verstärkungsfaktor auf, sucht die Steuerung der Netzspannung von 60 Hz zurückzuweisen und verstärkt Frequenzen eines vorgegebenen Bereiches z. B. von 500-20000 Hz. Der Verstärkungsfaktor eines Spannungsverstärkers 210 wird von einem Impulsverstärker 212 derart beeinflusst dass der negative Teil des Impulses nicht verstärkt wird.
Die Wechselwirkung zwischen dem Spannungsverstärker 210 und dem Impulsverstärker 212 besteht darin, dass die sich ergebenden Impulse alle nahezu eine gleichförmige Dauer aufweisen, die weit geringer als die Zeit zwischen den Impulsen ist. Von dem Impulsverstärker 212 wird eine selbsttätige Steuerschaltung 215 gespeist, die auf die mittlere Impulsamplitude an den Ausgangsklemmen des Impulsverstärkers 212 anspricht. Die selbsttätige Steuerschaltung sucht den Gesamtverstärkungsfaktor der Verstärker 202, 206, 208, 210 und 212 konstant zu halten; der Betrag der selbsttätigen Steuerwirkung wird durch ein von Hand betätigbares, nicht gezeigtes Steuerglied beeinflusst.
Von einem Kathodenverstärker 214 wird eine Bezugsspannung für eine Schwellwertschaltung geliefert, die alle Impulse zu einem Oszillographen 216 hindurchgehen lässt. Die vom Kathodenverstärker 214 abgegebene Spannung wird einer Phasenumkehrschaltung von einem Signalverstärker 218 zugeführt, der für den Oszillographen 216 das vertikale Ablenksignal erzeugt; eine Gleichstromquelle 220 gewährleistet die richtige Gleichspannung für die vertikalen Ablenkplatten des Oszillographen. Der richtige Schwellwert wird zweckmässigerweise dadurch eingestellt, dass man die Impulse auf dem Oszillographenschirm betrachtet und somit die zu zählenden Impulse von ausreichender Amplitude festlegt.
Die Impulse, die gerade gezählt werden sollen, erscheinen dann auf dem Oszillographenschirm oberhalb des dunklen Schwellwertes als erhellte Abschnitte, während die Impulse unzureichender Amplitude über die Schwellwertlinie nicht hinauskommen und nicht zu sehen sind. Ausserdem sind übliche Oszillographenablenkschaltungen 222 und 224 vorgesehen, während von einem Gleichstromverstärker 236 der Schwellwert des Oszillographen mit Hilfe einer Schwellwertsteuerung 228 eingestellt wird. Durch den Verstärker 226 wird festgelegt, welche Impulse eine so grosse Amplitude aufweisen, dass sie von der Schwellwertsteuerung 228 hindurchgelassen werden. Von dieser und einer Schwellwertklemmschaltung 230 werden die Gleichspannungsamplituden isoliert und die vom Impulsverstärker 212 abgegebenen Impulse hindurchgelassen.
Die von der Schwellwertsteuerung 228 abgegebenen Impulse sind nur solche Impulse, deren Amplitude den Schwellwert übersteigt. Impulsverstärker 232 und 234 verstärken diese Impulse.
Von einem Kathodenverstärker 236 werden die Abschnitte der Impulse, die den Schwellwert übersteigen, zwecks visueller Betrachtung auf dem Oszillographenschirm erhellt. Der Kathodenverstärker 236 treibt ausserdem eine Antriebsvorrichtung 238 für die Zählrate und eine zugehörige Schaltung 240 an, deren abgegebene Gleichspannung der Zahl der Impulse je Zeiteinheit proportional ist. Mit dieser Schaltung ist ein Registriergerät 244 mit Registrierstreifen 245 und Stift 247, das z. B. in der US-Patentschrift 2960910 beschrieben ist und mit einem Nullabgleich arbeitet, verbunden; von einer festen Bezugsspannungsquelle 242 wird der Schleifdraht des Registriergerätes gespeist. Die Kurven, die auf dem Registrierstreifen 245 vom Stift 247 aufgezeichnet werden, zeigen unmittelbar die Zählrate an, die der Teilchenkonzentration direkt proportional ist.
Eine Stromquelle 250 ist ein spannungsstabilisierender Transformator, eine weitere Stromquelle 252 liefert der Anode eine niedrige Spannung, eine Spannungsquelle 254 führt die Kathodenstrahlröhre eine Hoch- spannung zu, und eine Spannungsquelle 256 versorgt die Lampe 18.
Gemäss Fig. 9 ist ein Teilchenzählapparat 300 mit einer selbsttätigen Vorrichtung 301 zur Zuführung von Blutproben verbunden. Diese Vorrichtung enthält einen schrittweise weiterschaltbaren Drehtisch 302, auf dem mehrere Probenbehälter 304 gehaltert sind, die je eine Blutprobe enthalten. Eine Probenaufnahmevorrichtung 303 mit einem gewinkelten Aufnahmerohr 305 ist neben dem Umfang des Drehtisches 302 angeordnet und in die Behälter 304 ein- bzw. herausführbar, wenn diese entsprechend ausgerichtet sind.
Eine Dosierpumpe 306 enthält zusammendrückbare Pumpenröhren 308a-308c, über die Pumpenrollen 309 in der angegebenen Richtung bewegbar sind. Die Pumpenröhre 308a ist mit ihrem Einlassende an einer Leitung 310 angeschlossen, die ihrerseits mit dem Aufnahmeröhrchen 305 für die Blutproben verbunden ist.
Das Einlassende der Pumpenröhre 308b ist zur äusseren Atmosphäre hin offen, während das Einlassende der Pumpenröhre 308c an einen Sammelbehälter mit einem Verdünnungsmittel angeschlossen ist. Das Auslassende aller Pumpenröhren ist mit einer Verzweigung 291 verbunden, die ihrerseits mit einer Mischspule 292 in Verbindung steht.
Eine Leitung 312 verbindet das Auslassende der Mischspule mit dem Einlassnippel 66 der Durchflusszelle 60. Infolge der gleichzeitigen Arbeitsweise des Drehtisches 302, des Probenaufnahmeröhrchens 305 und der Dosierpumpe 306 werden gesonderte Blutprobenschübe, die durch Lufteinschlüsse getrennt sind (letztere ergeben sich aus der Auf- und Abbewegung des Aufnahmeröhrchens 305 in der äusseren Luft zwischen den Probenbehältern 304) durch die Leitung 310 und die Pumpenröhre 308b, eine Luftströmung durch die Leitung 295 und die Pumpenröhre 308b und eine ununterbrochene Strömung des Verdünnungsmittels durch die Leitung 293 und die Pumpenröhre 308c der Verzweigung 291 zugeführt.
Die gesonderten Blutprobenschübe, die Luft und das Verdünnungsmittel werden in der Mischspule 292 völlig durchmischt und über die Leitung 312 als zusammenhängende Strömung dem Einlassnippel 66 der Durchflusszelle 60 zugeführt.
Ein Sammelbehälter 316 für die Waschflüssigkeit ist über eine Leitung 318 mit dem Einlassnippel 152 der Durchflusszelle 60 verbunden.
Es sei angenommen, dass mit diesem System die Zahl der weissen Blutkörperchen je Volumeinheit der gesonderten, in den Behältern 304 vorhandenen Blutproben ununterbrochen selbsttätig bestimmt werden soll; das im Sammelbehälter 290 vorhandene Verdünnungsmittel ist dann eine verdünnte Lösung aus Essigsäure und einem Reinigungsmittel, von der die Blutproben zur Zählung der weissen Blutkörperchen ausreichend verdünnt und die roten Blutkörperchen zerstört werden, damit diese nicht vom Zählapparat mitgezählt werden.
Eine Waschflüssigkeit für den Sammelbehälter 316 ist die physiologische Kochsalzlösung.
Mit dem Ventil 158 der Durchflusszelle ist eine durch eine Magnetspule betätigte Drehvorrichtung 320 antriebsmässig verbunden, wie durch eine strichpunktierte Linie angegeben ist. Dem Drehtisch 302 ist, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet, ein mechanisch betätigbarer Schalter 322 zugeordnet, der über Leitungen 324 mit der von der Magnetspule betätigten Vorrichtung 320 verbunden ist, so dass das Durchflusszellenventil 158 zeitlich genau mit der Bewegung des Drehtisches 302 und der Probenzuführvorrichtung 301 gesteuert werden kann.
Mit der Photovervielfacheranordnung 120 und einer elektronischen Zählschaltung 332 ist ein Kabel 330 mit mehreren Leitern elektrisch verbunden; die Zählschaltung ist ihrerseits über Leitungen 336 mit dem Registriergerät 244 verbunden.
Vor Inbetriebnahme wird, wenn notwendig, die gegenseitige Lage der Lampe 18, der optischen Röhre 24, der Durchflusszellenanordnung 60, der Kollektorlinsenanordnung 80 und der Photovervielfacheranordnung 120 so eingestellt, dass mit Sicherheit der Brennpunkt des vom Mikroskopobjektiv 50 aus konvergierenden Richtstrahls 59 (Fig. 2) in den Durchgang 70 der durchsichtigen Durchflusszelle 72 fällt, damit der richtige Bereich 75 (Fig. 4) beleuchtet wird und alles Licht, das in die Kollektorlinsenanordnung 80 fällt, angemessen auf die Öffnung 136 der Photovervielfacherröhrenblende 134 fokussiert wird.
Die Photovervielfacherröhre 132 und die Zählschaltung 332 werden dann hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit derart so eingestellt, dass gewährleistet ist, dass die Röhre und die Schaltung auf Lichtimpulse ansprechen, die beim Durchgang mikroskopischer Teilchen im Grössenbereich der weissen Blutkörperchen durch den Durchgang 70 der Durchflusszelle erzeugt werden, wie in Verbindung mit Fig. 8 erläutert ist.
Von der Pumpenröhre 308a können dann über die Verbindungsleitung 312 genormte Flüssigkeiten mit bekannter Teilchenkonzentration je Volumeinheit, z. B.
Harzsuspensionen, in den Drehtisch 202 eingesetzt, und der Betrieb des Apparates beginnt. Wenn die erste verdünnte, durch Lufteinschlüsse abgetrennte Blutprobe die Durchflusszelle 60 erreicht, wird unter der Betätigung des Schalters 322 und der Drehvorrichtung 320 das Ventil 158 in die in Fig. 4 angegebene Lage gedreht, wodurch unter der Saugwirkung am Auslassnippel 68 die verdünnte Probe durch den Einlassnippel 66, den Entlüftungskanal 162, den Durchgang 170 im Ventilblock, den Durchgang 70 der Durchflusszelle und den Kanal 172 des Halteblockes zu fliessen beginnt.
Vorzugsweise ist das Volumen der verdünnten Blutprobe einschliesslich der mit ihr vermischten Luft, die dem Einlassnippel 66 zugeführt wird, doppelt so gross wie das, das am Auslassnippel 68 abgesaugt wird, so dass die Hälfte des gesamten Probenvolumens einschliesslich der ihm anfangs hinzugemischten Luft aus dem Entlüftungsnippel 164 entweicht.
Wenn die entlüftete Blutprobe durch den Durchgang 70 der durchsichtigen Durchflusszelle 72 strömt, lenken alle in ihr enthaltenen weissen Blutkörperchen, die durch den Bereich 75 (Fig. 4) hindurchlaufen, den konvergierenden Lichtstrahl 59 nach aussen über den Umfang der undurchsichtigen Scheibe 94 hinaus auf die Kollektorlinsenanordnung ab, wobei das Licht durch den ringförmigen, durchsichtigen Bereich 98 der Glasplatte 92 hindurchgeht. Diese Lichtimpulse werden dann entsprechend auf dem kleinen freiliegenden Abschnitt der Photovervielfacherröhre fokussiert und von dieser zwecks Bestimmung der weissen Blutkörperchen je Zeiteinheit in elektrische Impulse überführt, die der Zählschaltung zugeführt werden.
Die Zählrate der weissen Blutkörperchen aus der ersten Blutprobe wird dann als Kurve 350a auf dem Registrierstreifen aufgezeichnet; die Kurvenspitze zeigt dabei unmittelbar die Konzentration der weissen Blutkörperchen je Volumeinheit der ersten Blutprobe auf dem zuvor kalibrierten Registrierstreifen an. Am Ende der Zeitspanne, während der die erste Blutprobe durch die Durchflusszelle strömt und durch Absaugen durch den Auslassnippel 68 und die Leitung 314 entfernt wird, betätigt der Schalter 322 die Drehvorrichtung 320, damit das Ventil 158 an der Durchflusszelle in die Stellung gelangt, in der der Durchgang 160 die Durchgänge 156 und 170 des Ventilblokkes verbindet, damit die Waschflüssigkeit aus dem Sammelbehälter 316 infolge des Unterdruckes am Auslassnippel 68 durch die Durchflusszelle angesaugt wird, um die Rückstände der ersten Blutprobe abzuführen.
Während dieser Zeitspanne fliesst der verbleibende Teil der ersten Blutprobe, der am Einlassnippel 66 in die Durchflusszelle eingeführt war, einfach durch den Entlüftungsnippel 164 aus der Anordnung heraus. Wenn die Strömungszeit der Waschflüssigkeit von z. B. 10 sec (im Gegensatz zu den 50 sec der Blutprobe) beendet ist, wird das Ventil 158 in seine Lage nach Fig. 4 zurückgebracht, damit die nächste Blutprobe durch die Durchflusszelle 72 strömen kann und die Zählrate der weissen Blutkörperchen in der zweiten Probe vom Stift 247 als Kurve 350b auf dem Registrierstreifen 245 aufgezeichnet wird. Ein tiefer Teil 352 in der Nähe von Null zwi- schen den Kurven 350a und 350b stellt die Zählrate während derjenigen Zeitspanne dar, in der die von Blutkörperchen nahezu freie Waschflüssigkeit durch din Durchgang 70 der Durchflusszelle strömt.
Das Zählen der Blutkörperchen wird solange fortgesetzt, bis alle Behälter 304 mit Blutproben vom Drehtisch 302, ausgerichtet aufs Aufnahmeröhrchen 305, weitergeschaltet sind und ein Teil der Blutprobe, die von dort angesaugt ist und durch die Durchflusszelle fliesst, auf die Konzentration der weissen Blutkörperchen je Volumeinheit geprüft und eine Kurve gebildct ist, die auf dem Registrierstreifen 245 dargestellt wird.
Gemäss Fig. 10 enthält eine weitere Ausführungsform einer Durchflusszellenanordnung 400 einen oberen Ventilblock 402, einen unteren Ventilblock 404 und eine zwischen diesen Blöcken montierte Durchflusszelle 406. Der obere Block weist einen Probeneinlass 408 mit einem zugehörigen Nippel 410, einen Auslass 412 für die entweichenden Gase mit einem zug hör g-n Nippel 414, einen Auslass für die Waschflüssigkeit mit einem zugehörigen Nippel, einen Durchflusszelleneinlass 420 und einen Hahn 422 auf, dessen Durchgang 424 einen Winkel von 90" bildet, und der in einer Bohrung 426 des Blockes drehbar ist.
Der untere Block enthält einen Einlass 428 für die Waschflüssigkeit mit einem zugehörigen Nippel 430, einen Auslass 432 für die Proben mit einem zugehörigen Nippel 434, einen Auslass 436 für die Durchflusszelle und einen Hahn 438, dessen Durchlass 440 einen Winkel von 90" bildet und in einer Bohrung 442 des Blockes drehbar ist. Die beiden Enden der Durchflusszelle sind in Vertiefungen des betreffenden Blockes untergebracht und mit O-förmigen Ringen 444 und 446 abgedichtet. Die Anordnung wird von zwei Stangen 448 zusammengehalten, die je durch eine Bohrung 450 des unteren Blockes hindurchlaufen und in einer Bohrung 452 des oberen Blockes eingeschraubt sind. Eine untere Verlängerung der beiden Stangen geht durch je ein Loch 11 des Hauptrahmens hindurch; über diesem ist die Höhe der Anordnung 400 mit Hilfe der Muttern 64 einstellbar.
Am oberen Ventilblock ist eine rotationssymmetrische Magnetspule 454 angebracht, die zwecks gemeinsamer Drehung mit dem Hahn 422 gekuppelt ist. Eine weitere solche Magnetspule 456 ist auch am unteren Block angebracht und mit dem Hahn 438 gekuppelt.
Beide Magnetspulen stehen mit dem Schalter 322 in Verbindung, der vom Drehtisch 302 und der Probenzuführvorrichtung 303 betätigt wird.
Zwischen dem schraubenförmigen Probenmischrohr 292 oder einer anderen, von der Pumpe 306 gespeisten Leitung und dem Einlassnippel 410 ist eine Leitung 458 eingeschaltet, über die die Proben der Durchflusszelle 406 strömend zugeführt werden. Zwischen dem Nippel 414 zum Entgasen und einem Ausguss ist eine Leitung 460 angeschlossen, über die die Luft und überschüssigz Probeflüssigkeit entfernt werden. Zwischen dem Auslassnippel für die Waschflüssigkeit und einer Leitung 466, die von der Pumpe 306 beaufschlagt wird, sind eine T-förmige Kupplung 464 und eine Leitung 462 eingeschaltet, damit die Waschflüssigkeit aus der Durchflusszelle in den Ausguss abgegeben werden kann.
Zwischen einem Waschflüssigkeitsvorrat 470 und dem Nippel 430 für die Waschflüssigkeit besteht eine Leitung 468, über die die Waschflüssigkeit der Durchflusszelle entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Probeflüssigkeit zugeführt wird. Zwischen dem Auslassnippel 434 für die Proben und der T-förmigen Kupplung 464 ist eine Leitung 472 vorgesehen, durch die die Probeflüsslgkeit von der Durchflusszelle zum Ausguss befördert wird.
Die beiden Magnetspulen werden gleichzeitig erregt und die Hähne abwechselnd in die andere Stellung ge bracht, damit gemäss Fig. 10 eine Probe durch die Leitung 458, den Durchgang 424 zur Durchflusszelle 406 nach unten, dann durch den Durchgang 440 und durch die Leitungen 472 und 466 zum Ausguss fliesst. Die Luft und die überschüssige Probenflüssigkeit strömen durch die Leitung 460 zum Ausguss. Zwischen zwei Proben werden die Hähne in die andere Stellung gebracht (Fig. 12), in der die Pumpe 306 die Waschflüssigkeit vom Vorrat 470 durch die Leitung 468, den Durchgang 440 nach oben durch die Durchflusszelle 406 und dann durch den Durchgang 424 und die Leitungen 462 und 466 zum Ausguss befördert. Die durch die Leitung 458 fliessenden Proben werden teilweise durch den Auslass 412 zum Entgasen abgezweigt und laufen durch die Leitung 460 zum Ausguss.
Bei dieser Anordnung wird die Durchflusszelle zwischen zwei Proben in umgekehrter Richtung durchspült, damit eine Verunreinigung der nachfolgenden Probe durch die vorhergehende unterbunden wird.
Die Durchflusszelle 406 der Fig. 13 ist aus vier Elementen, nämlich zwei Seitenplatten 480 und 482 und zwei Abstandsstücken 484 und 486 aufgebaut. Benachbarte Ränder 488 und 490 der Abstandsstücke sind ausgeschnitten und bilden einen Mitteldurchgang 492.
Im oberen und unteren Ende der beiden Seitenplatten 480 und 482 sind halbkegelförmige Vertiefungen 496 und 498 eingearbeitet, von denen zwei 496a und 498a in der Platte 480 und zwei weitere 496b und 498b in der Platte 482 vorgesehen sind. Der maximale Durchmesser der halbkegelförmigen Vertiefung entspricht dem kleinsten Abstand zwischen den Rändern 488 und 490 und dem Durchmesser der Bohrungen 420 und 436. Der maximale Abstand zwischen den Rändern 488 und 490 beträgt W (Fig. 4). Die Seitenplatten 480 und 482 sind vorteilhafterweise aus Acrylharz oder einem Polycarbonat hergestellt, während die Abstandsstücke vorteilhafterweise aus reinem Vinylfilm oder Acrylharz bestehen; diese Platten sind durch ein Lösemittel, z. B.
Chloroform, Methyl-äthyl-keton oder Aceton zusammengeklebt. Die Platten können aus einem Blattvorrat mit sehr glatter Oberfläche herausgeschnitten sein; die Abstandsstücksstücke haben z. B. eine Dicke von 0,05 bis 0,1 mm, die von der gewünschten Dicke des mittleren Hohlraumes 492 der Durchflusszelle abhängt. Die Durchflusszelle 406 hat ähnliche Abmessungen wie die Durchflusszelle 72 und glatte Innenflächen, die nicht auf kostspielige Weise bearbeitet sind.
In den Fig. 15 bis 17 ist eine weitere Ausführungsform einer Durchflusszelle 500 aus vier Teilen, nämlich zwei Seitenplatten 502 und 504 und zwei Abstandsstücken 506 und 508 zu sehen. Beide Seitenpiatten weisen je einen oberen Vorsprung 502 U bzw. 504 U, einen unteren Vorsprung 502 L bzw. 504 L und einen seitlichen Vorsprung 502 S bzw. 504 S auf. In den oberen und unteren Vorsprüngen 502 U, 504 U und 502 L, 504 L sind halbkegelförmige Vertiefungen 502 UR und 502 LR an der Platte 502 und 504 UR und 504 LR an der Platte 504 eingearbeitet. Wenn die Platten miteinander wie in Fig. 14 verklebt sind, ragen die Vorsprünge 502 S und 504 S in entgegengesetzter Richtung seitlich hinaus, wie aus Fig. 15 hervorgeht.
Am zusammengesetzten oberen Vorsprung 502 U, 504 U ist aussen eine zylindrische Fläche gearbeitet, die als Nippel 510 für eine Leitung 512 dient; dementsprechend ist auch am unteren zusammengesetzten Vorsprung 502 L, 504 L eine zylindrische Aussenfläche gearbeitet, die als Nippel 514 für eine Leitung 516 dient.
Diese Ausführungsform der Durchflusszelle 500 findet bevorzugt bei Ventilblöcken Anwendung, die nicht in einer Linie mit dem optischen System wie in Fig. 1 liegen, sondern gegenüber der Optik versetzt sind. In Fig. 18 befinden sich die Ventilblöcke hinter dem optischen System; der Durchgang 420 eines oberen Blokkes 402' führt dabei zu einem Nippel, an dem die Leitung 512 angeschlossen ist; der Durchgang 440 eines unteren Ventilblockes 404' führt zu einem Nippel, der mit der Leitung 516 verbunden ist. In diesem Fall können sich die beiden Ventilblöcke auf demselben Niveau befinden; dabei sind die Hähne 422 und 438 koaxial angeordnet, deren Küken folglich von einer einzigen Magnetspule 454' betätigbar sind.
Die optische Röhre 24 enthält in diesem Fall eine zusätzliche Röhre 30', die eine Verbindung mit dem Spiegelgehäuse 80 herstellt. Durch die Röhre 30' läuft ein vertikaler Schlitz, mit dessen Hilfe die Durchflusszelle 500 ausgerichtet wird. Innerhalb des Spiegelgehäuses 80 ist ein Okular 520 mit einem halbversilberten 45 -Spiegel 522 herausnehmbar angeordnet, mit dem die Ausrichtung zwischen den Optiken und der Durchflusszelle visuell überprüft wird.
Bei allen Ausführungsformen bildet der Hohlraum der Durchflusszelle einen geradlinigen, vertikalen Weg für die Probe, ohne dass starke Geschwindigkeitsänderungen auftreten, so dass ein Absetzen oder Abfangen von Verunreinigungen aus den durchlaufenden Proben weitgehend unterbunden wird. Fernerhin geht bei allen Ausführungsformen das Licht durch von Ebenen begrenzte Medien hindurch; die Vorderfläche der einen Seitenplatte ist also parallel zur Rückfläche, die wiederum parallel zur Vorderfläche der anderen Seitenplatte ist, welche parallel zu deren Rückfläche verläuft; somit weist auch das hindurchströmende Medium eine parallele Vorder- und Rückfläche auf.
Der vorliegende Gegenstand stellt eine Weiterbildung des Gegenstandes der Anmeldung 4223/4224 vom gleichen Anmeldetag dar.