Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Teilchen, die in einem durchsichtigen Medium suspendiert sind
Zum Bestimmen der Konzentration von in Flüssigkeiten oder in Gasen schwebenden Teilchen sind bisher verschiedene Verfahren angegeben worden. Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem das von einer Linse gebündelte Licht durch eine Zelle, in der sich das zu untersuchende Medium befindet, geschickt wird. Dieses Licht wird hinter der Zelle 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.
Die Zelle befindet sich jedoch in der Nähe der Linse, so dass mit dieser Einrichtung nur die integrale Wirkung aller Teilchen in der Zelle gemessen werden kann. Der besondere Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, dass wegen der Messung allein integraler Effekte keine Konzentrationsbestimmung vorgenommen werden kann, wenn das Medium in einem kontinuierlichen Strom durch die Zelle geleitet wird, sondern es kann immer nur festgestellt werden, wieviele Teilchen insgesamt in der Zelle gleichzeitig vorhanden sind. Auch bei einmalig gefüllter Zelle führt die Messung der gleichzeitig in der Zelle vorhandenen Teilchen noch nicht zu einer genauen Angabe der Konzentration (Zahl der Teilchen pro Volumeneinheit), da in das Messergebnis das Volumen des eingefüllten Mediums eingeht und dieses Volumen sehr genau bekannt sein müsste.
Soll jedoch eine grosse Anzahl von beispielsweise Blutproben auf weisse oder rote Blutkörperchen untersucht werden, dann würden die Vorteile dieses Gerätes durch den Nachteil ausgeglichen, dass für jede einzelne Probe eine genaue Volumenmessung unternommen werden muss oder nur genau dosierte Probenmengen in diese Zelle gegeben werden können.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird das zu untersuchende Medium durch eine durchgehende Bohrung in einem massiven Block gesaugt, an die in seitlicher Richtung weitere Bohrungen angeschlossen sind. Bei der Messung wird durch eine dieser weiteren Bohrungen ein Lichtstrahl auf das durchströmende Medium gerichtet, während gleichzeitig durch eine andere der weiteren Bohrungen das Streulicht gemessen wird.
Aufgrund der Bohrungen, druch die das einfallende Licht und das Streulicht treten, ist der Raumwinkel, in dem sich das Licht ausbreiten kann, relativ klein, und da mit dieser Vorrichtung ohnehin nur das in einen erheblich über 0 liegenden Winkel gestreute Licht gemessen werden kann, ist die Empfindlichkeit ziemlich gering.
Ausserdem eignet sich die Zelle nur zur Untersuchung von Gasen, da die Bohrungen, durch die das Licht eintritt, mit der durchgehenden Bohrung, durch die das Gas gesaugt wird, direkt verbunden sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration von Teilchen zu schaffen, in der das zu untersuchende Medium in einem kontinuierlichen Strom mit vorgegebener Geschwindigkeit weitergeleitet wird und die auf einfache Weise mit einem Vergleichsmedium geeicht werden kann. Ausserdem soll die Vorrichtung mit einer Einrichtung versehen sein, mit der nach der Untersuchung jeder Probe aus dem kontinuierlichen Strom eine Waschflüssigkeit durch die Untersuchungszelle geleitet werden kann.
Die Erfindung besteht dazu in einer Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Teilchen, die in einem durchsichtigen Medium suspendiert sind, mit einer Durchflusszelle, durch die das Medium in einem kontinuierlichen Strom geleitet wird, mit einer Lichtquelle, deren Lichtstrahlen von einer optischen Einrichtung fokussiert werden, mit einer lichtundurchlässigen Scheibe und mit einer lichtelektrischen Einrichtung, die in Abhängigkeit von der auf sie treffenden Lichtmenge Signale abgibt, und die erfindungsgemäss dadurch ge kennzeichnet ist, dass der Brennpunkt in der Durchflusszelle liegt und die lichtundurchlässige Scheibe zwischen dem Brennpunkt und der lichtelektrischen Einrichtung derart angeordnet ist,
dass bei Abwesenheit von Teilchen im Brennpunkt kein Licht zur lichtelektrischen Einrichtung gelangt und bei Anwesenheit von Teilchen im Brennpunkt ein Teil des Lichts über den Rand der Scheibe hinaus auf die lichtelektrische Einrichtung gestreut wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin, bestehen, dass zwischen der Scheibe und der lichtelektrischen Einrichtung eine Vorrichtung vorgesehen ist, die das Streulicht zumindest teilweise sammelt und auf die lichtelektrische Einrichtung richtet. Diese Vorrichtung besteht zweckmässigerweise aus zwei sich gegenüber stehenden Konkavspiegeln, die beide je ein Loch aufweisen, durch das Licht in den Raum zwischen den Spiegeln bzw. von dort zur lichtelektrischen Einrichtung gelangt. Hierdurch kann die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Vorrichtung wesentlich erhöht werden.
Zur weiteren Erhöhung der Messgenauigkeit kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die ein Ventil aufweist, dessen Ausgangsöffnung mit der Durchflusszelle und dessen beide Eingangsöffnungen mit einer Zuführvorrichtung für das Medium bzw. mit einer Zuführvorrichtung für eine Waschflüssigkeit verbunden sind, so dass der Strom des Mediums durch die Durchflusszelle schrittweise periodisch unterbrochen und stattdessen der Strom einer Waschflüssigkeit eingeschaltet wird.
Enthält die Vorrichtunguach der Erfindung z. B. eine Durchflusszelle, die aus einem massiven Block besteht, zwischen dessen oberer und unterer Oberfläche ein Druchllusskanal vorgesehen ist, der je eine an die obere bzw. untere Oberfläche grenzende, runde Ein gangs- bzw. Ausgangsöffnung und einen mittleren, dünnen und länglichen Abschnitt enthält, auf den der Brennpunkt ausgerichtet ist, dann sollte der mittlere Abschnitt über je ein glattes, nicht gewinkeltes Zwischenstück mit der Eingangs- und Ausgangs öffnung verbunden und der Drnchflusskanal im wesentlichen gradlinig sein.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher beschrieben.
Die Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die vorstehend genannte Vorrichtung.
Die Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1.
Die Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Durchflusszelle längs der Linie 2-2 der Fig. 1.
Die Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Durchflusszelle längs der Linie 1 44 der Fig. 2.
Die Fig. 5 ist die Draufsicht auf eine optische Einrichtung der Vorrichtung, die eine lichtundurchlässige Scheibe enthält.
Die Fig. 6 ist ein Schnitt durch die Durchflusszelle längs der Linie 6-6 der Fig. 4.
Die Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer zur Einrichtung gehörenden Zählen und Registrierschaltung.
Die Fig. 8 ist ein der Fig. 2 ähnlicher Schnitt durch die Durchflusszelle.
Die Fig. 9 zeigt die Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einer automatischen Zuführvorrichtung für Blutproben.
Der Apparat nach den Figuren 1 und 2 enthält einen Hauptrahmen 10, von dem Stützbeine 12 ausgehen. An der Unterseite des Hauptrahmens 10 ist ein Montageblock 14 (Figur 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 Figur 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 Öffnung 55 begrenztem Winkel bildet. Beispielsweise kann das Mikroskopobjektiv eine 5fache Vergrösserung aufweisen; der Durchmesser der Blendenöffnung 45 beträgt 2,06 mm, der Blendenöffnung 47 0,381 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 80 aus dem Mikroskopobjektiv austritt.
Eine Durchflusszelle 60 ist mit Hilfe von Haltebeinen 62 im Weg des aus dem Mirkoskopobjektiv 50 aust:-etenden Lichtstrahls auf dem Hauptrahmen 10 angeordnet. Auf den Haltebeinen der Durchflusszelle sind mit Gewinde versehene Einstellkörper 64 montiert, mit deren Hilfe angemessen die Höhe der Zelle relativ zum Hauptrahmen und zum Lichtstrahl 59 eingestellt werden kann. Die Durchflusszelle, die ausführlich in Verbindung mit den Figuren 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 den durchsichtigen Körper 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 (Figur 4) im Durchgang 70 äusserst stark 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 die mikroskopischen 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 Figur 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 (Figur 9) 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 Teilchen vorhanden sind. Unter diesen Bedingungen tritt kein Licht in die Kollektorlinsenanordnung ein.
Dieser Zustand ist in Figur 2 dargestellt, bei dem alles Licht des Strahls 89, das von der Durchflusszelle 60 aus divergiert, von der Scheibe 94 absorbiert wird. Wie aus Figur 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 102 in Figur 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 Figur 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 und der zugehörigen elektronischen Zählschaltung festgestellt werden, dei in Verbindung mit Figur 7 erläutert ist; somit kann die Zählrate der mikroskopischen Teilchen angezeigt werden, die in derselben Zeiteinheit durch den beleuchteten Bereich 75 des Druchgangs 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 (Figur 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 Ver dünnung von 99 Teilen Verdünnungsmittel auf 1 Teil Probe, eine Durchflussgeschwindigkeit von 28,3 g/min durch den Durchgang 70 der Durchflusszelle, eine Breite w = 0,25 W und eine Zählrate von 500 Teilchen/sec zu einer Probe, die 12 x 106 Teilchen in 28,3 g enthält.
Gemäss den Figuren 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 Aussikkern 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 Figur 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 kach 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; der 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 Flüssigkei 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 Durch gängen 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 die Durchflusszelle aus einem kostspieligen Glas besteht, kann sie durch Einfüh ren einer flachen Feder in den Durchgang 70 gereinigt werden, die die Teilchen dort entfernt.
Nach den Figuren 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 Schreib system in Figur 7 gezeigt. Im Betrieb wird das Licht der Lampe 18, das in die Photovielfacherröhre
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 20 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 Zählen 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 Spannnungsverstärker 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 Streuung der Netzspannung von 60 Hz zurückzuweisen und verstärkt Frequenzen eines vorgegebenen Bereiches z. B. von 500-20 000 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 besteh 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 Impuls amplitude 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 der Kathodenstrahlröhre eine Hochspannung zu, und eine Spannungsquelle 256 versorgt die Lampe 18.
Gemäss Figur 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 308 a 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 w ge Bereich 75 (Figur 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 Figur 8 erläutert ist.
Von der Pumpenröhre 308a können dann über die Verbindungsleitung 312 genormte Flüssigkeiten mit bekannter Teilchenkonzentration je Volumeinheit, z. B.
Harzsuspensionen, durch die Durchflusszelle mit derselben konstanten Geschwindigkeit befördert werden, damit der Registrierstreifen 245 des Registriergerätes 244 leicht in Abhängigkeit von sich ändernden Zählraten, also der Teilchenzahl je Sekunde kalibriert werden kann, die genau die bekannte Teilchenkonzentration je Volumeinheit angibt.
Am Ende der vorausgehenden Arbeitsschritte werden die Gefässe 304 mit den gesonderten Blutproben 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 Figur 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 Entlüfungsnippel 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 (Figur 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 Ventilblockes 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 abzufüh -ren. Während dieser Zeitspanne fliesst der verbleibende Teil der ersten Blutprobe, der am Einlassnippel 66 in die Durchflusszelle eingeführt war, einfach durch den Ent lüftungsuippel 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 Figur 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 zwischen den Kurven 350a und 350b stellt di Zählrate während derjenigen Zeitspanne dar, in der die von Blutkörperchen nahezu freie Waschflüssigkeit durch den 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 gebildet ist, die auf dem Registrierstreifen 245 dargestellt wird.