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Elektrisches Teilchenzähl- und Meßgerät.
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Die Erfindung betrifft allgemein ein elektrisches Teilchenzähl- und
Meßgerät und insbesondere die Schaffung einer neuartigen Tropfenkammer mit einer
isolierenden Leitwand, die in den Leitungen angeordnet ist, die den elektrolytischen
Träger, in welchem die Teilchen suspendiert sind, ständig fördern. Diese neuartige
Tropfenkammer verhindert die Bildung von elektrischen Störungen in den Leitungen
und verbessert dadurch die Arbeitsweise des elektrischen Teilchenzähl- und Meßgerätes.
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Die Erfindung stellt eine Verbesserung des Gegenstandes des Patentes
....... (der Patentanmeldung C 30.441 IXb/42 1 vom 13, Juli 1963) dar.
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Die elektrische Teilchenuntersuchungsvorrichtung, auf welche die vorliegende
Erfindung gerichtet ist, ist als "Coulter-Teilchenzählvorrichtung" bekannt, obwohl
die Vorrichtung zusätzlich zur Messung und fiir weitere Unt rsuchungen von Teilchen
geeignet ist. Die Arbeitsweise und der Aufbau der Coulter-Teilchenzählvorrichtung
ist in dem deutschen Patent 964.310 beschrieben, während das Fließmeßsystem und
Analysiergerät, das gewöhnlich mit der im Handel erhältlichen Coulter-Vorrichtung
verwendet wird, in dem britischen Patent 865.069 beschrieben ist, Ein Hauptmerkmal
der elektronischen Coulter-'neilchenzchlvorrichtung ist ein längliches Rohr, das
in ein Siphensystem feschaltet und mit einem ersten Flüssigkeitskörper, beisnielsweise
mit einer leitenden Salzlösun¢, unter der Regelung des Siphonsystems gefüllt wird,
Das erwähnte Rohr ist innen mit einer Elektrode versehen und in einem Gefäß, beispielsweise
in einem Becher, angeordnet, in welchem eine weitere Elektrode aufgehängt ist. Diese
beiden Elektroden sind zu einem Nachweisgerät geführt. Das untere Ende des Rohres
hat ein sehr kleines Loch in seiner Seitenwand im Abstand oberhalb des Bodens des
Rohres. Dieses Loch bildet die Analysier- bzw. Abtastvorrichtung des Gerätes,da,
wenn die Suspension aus dem Becher durch das Loch im Rohr geleitet wird, die Veränderung
im spezifischen elektrischen Widerstand, welche durch das Flüssigkeitsvolumen
innerhalb
des Loches verursacht wird, in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das nachgewiesen
werden kann.
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Die zu untersuchende Probe wird in dem Becher eingeleitet und die
Suspension wird durch das Loch zugemessen. Die ilachweisvorrichtung umfaßt eine
Strom- oder Spannungsquelle, die über das Loch zwischen den beiden Flüssikeitskörpern
auf dessen entgegengesetzten Seiten angelegt wird. Das ohr kann als Lochröhre bezeichnet
werden. Die Lochröhre und der Becher sind voneinander elektrisch isoliert, so daP
der einzige Weg für den Stromfluß zwischen den beiden Flüssigkeitskörpern durch
das Loch besteht.
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Das Verfahren der Anwendung der elektronischen Coulter-Teilchenzählvorrichtung
ist an sich bekannt und ist in der vorgenannten Patentanmeldung weiter entwickelt,
so daß sich hier eine nähere Beschreibung erübrigt. Sie wird in Nachfolgenden als
"Coulter'-Vorrichtung be-zeichnet.
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Die Coulter-Vorricbtung ist sehr vorteilhaft für die Behandlung von
Proben, die ständig durch das Gerät fliessen. Die Arbeitsweise der Coulter-Vorrichtung
erfordert, daß die Suspensionsprobe leitend ist. Es wurde tdoch festgestellt, daP
die leitende Lösung eine elektrische Störung sowohl in der Einlaßleitung
als
auch in der Auslaßleitung verursacht, die zu dem die Lochröhre enthaltenden Gefäß
führt bzw von diesem ableitet. Die elektrische Störung in der Einlaßleitung wurde
durch die Verwendung eines von Hand verstellbaren Absperrhahns in dieser Leitung
beseitigt. Der Absperrhahn ermöglicht, daß nur gesonderte Tropfen in das Gefäß ein
treten, wodurch dieses von der Einlaßleitung isoliert wird.
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Zur Beseitigung der elektrischen Störung und der Brunneinkopplung
(hum pickup) in der Auslaßleitung wurde im Auslaß derselben eineTropfkammer vorgesehen,
die so ausgebildet und angeordnet ist, daß die ständige Flüssigkeitsströmung in
diesem unterbrochen wird, Auf diese Weise wurde jeder mögliche Weg mit elektrischer
Leitfähigkeit, der sich von der Probe im Gefäß ausserhalb der unmittelbaren Nachbarschaft
der Lochröhre erstreckt, unter den meisten Betriebsbedingungen des Gerätes ausgeschaltet.
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Da Jedoch die Tropfenkammer an ihrem Auslaß mit einer Vakuumquelle
verbunden ist, kehrte die elektrische Störung zurück, nachdem der größte Teil der
leitenden Flüssigkeit aus der TropfenkaMner abgeleitet worden war, Das erzeugte
Vakuum verursacht das Entstehen von Blasen am Austrittsende des Eintrittsleitungsrohres,
die platzen und über die InneA-fläche
der Tropfenkammer spritzen,
so daß unerwünschte Leitungswege innerhalb der Tropfenkammer die Folge sind.
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Hauptziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Durchflußprobgengerätes
zur Verwendung mit der Coulter-Vorrichtrung, welches Gerät eine neuartige Leitwand
aufweist, durch welche ungewollte elektrische Leitungswege in der Tropfenkammer
des Gerätes verhindert werden, besonders wenn das Volumen der zu behandelnden Durchflußprobe
klein ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, zu verhindern, daß die
Bedienungsperson des Gerätes einen elektrischen Schlag erhält, wenn sie die verschiedenen
Teile des Gerätes handhabt.
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung und zwar zeigen: Fig.
1 eine Ansicht in schematischer Darstellung und im Schnitt des erfindungsgemässen
Durchflußprobengerätes; Fig. 2 in vergrössertem Maßstab eine Einzeldarstellung der
Zapfenkammer des Gerätes, in die die neuartige Leitwand eingebaut ist.
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In Fig. 1 ist ein Teil des Ständers einer Coulter-Vorrichtung dargestellt,
die zwei Seitenteile lo und 12 aufweist, welche von einer Basis 14 getragen werden,
die gefederte Füsse 16 besitzt. Die Rahmenteile lo und 12 sind aus einem Is-oliermaterial,
beispielsweise aus durchsichtigem Kunststoff, hergestellt, so daß das Innere leicht
sichtbar ist, Auf dem Ständer ist eine Halterung für die Lochröhre 18 vorgesehen,
von der nur der untere Teil gezeigt ist. In der Lochröhre ist eine Elektrode 20
in den Flüssigkeitskörper 22 eingetaucht, der in der Röhre enthalten ist, welche
Elektrode über eine Leitung 24 mit dem Nachweisgerät verbunden ist, Das untere Ende
der Röhre hat einen kleineren Durchmesser, wie bei 26 gezeigt, und normalerweise
einen ausgeflachten Teil, auf dem das Analysier- bzw. Abtastelement, welches durch
ein ringförmiges Plättchen gebildet wird, befestigt ist (nicht gezeigt).
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Der Bereich, in welchem die Lochröhre 18 aufgehängt istt ist von einem
Metallschirm bzw. -mantel 34 umgebene von dem die Seitenwände 36 und 38 dargestellt
sind. In Ausfluchtung miteinander befindliche öffnungen 4o und 42 in den Seitenwänden
38 und 12 ermöglichen den Durchtritt von Licht von einem einfachen Projektor 44
durch das untere Ende der Lochröhre 18, so daß eine das Mikroskop, von dem ein Teil
bei 46 gezeigt ist, benutzende Bedienungsperson das Loch betrachten
kann,
um festzustellen, ob Ablagerungen dieses verstopft haben. Der Teil 46 des Mikroskops
erstreckt sich durch ausgefluchtete öffnungen 48 und 49 in den Seitenteilen lo und
36. zwischen den Seitenplatten 36 und 38 erstreckt sich eine Verstrebungestaage
50, die aus Isoliermaterial ist und eine Klemme 52 trägt, die mit dem Nachweisgerät
durch eine Leitung 54 verbunden ist.
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Ferner ist eine Plattform 56 vorgesehen, die auf Führungsstangen 58
eine senkrechte Bewegung ausführen kann und durch eine Federanordnung, diebei 60
symbolisch dargestellt ist, nach oben belastet ist. zur Durcbfffrung des Coulter-Verfahrens
wird die Probe in einen Becher auf der Plattform 56 gebracht, und läßt man die Feder
6o den Becher gegen das untere Ende der Lochröhre 18 ziehen, worauf die Bestimmung
vorgenommen wird.
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Das untere Ende des Gefässes, in welchem sich die Probe befindet,
ist mit einem Ablauf versehen, welcher mit einer Vakuumquelle verbunden ist. Die
ständig fliessende Probe wird durch das obere Ende des Gefässes eingeleitet und
ständig durch den Boden abgezogen.
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In Fig, 1 ist ein Gefäß 62 dargestellt, das einen zylindrischen Körper
64 besitzt, welcher annähernd die Form des unteren Endes 26 der Lochröhre 18 hat.
An einer der Führungsstangen 58 ist ein Bund 72 zur Begrenzung der Aufwärtsbewegung
der Plattform 56 befestigt.
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Das Gefäß 62 hat einen Fuß 611, der hohl ist und eine Seitenöffnung
76 aufweist, durch welche sich ein Ableitrohr 78 erstreckt. Das Ableitrohr 78 ist
mit seinem einen Ende-in die Ableitöffnung eingesetzt, während sich sein anderes
Ende ausserhalb des Fusses 74 durch die seitliche Öffnung 76 erstreckt.
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Dieses Ableitrohr 78 ist aus Metall hergestellt und von kapillaren
Abmessungen. Ferner ist eine elektrische Leitung 80 vorgesehen, die vom Ende des
Ableitrohres 78.zur Klemme 52 geschaltet ist und eine ausreichende Länge hat, damit
die Plattform 56 frei abgesenkt werden kann, ohne daß die Leitung 80 reißt oder
die Bewegung der Plattform 56 begrenzt wird, Das obere Ende des Gefässes 62 ist
trichterförmig erweitert, wie bei 82 gezeigt, um das Einleiten der Probenflüssigkeit
in dieses zu ermöglichen, Eine Leitung 84 dient für die Zufuhr der Probenflüssigkeit
zum Gefäß 62.
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Die Geschwindigkeit der Strömung der Probe in das Gefäß 62. durch
die Leitung 84 wird durch ein von Hand verstellbares
Ventil, beispielsweise
durch einen Absperrhahn, so eingestellt, daß ein ständiges Tropfen der Probenflüssigkeit
stattfindet, Auf diese Weise ist die Flüssigkeit in der Rohrleitung 84 niemals elektrisch
mit der Flüssigkeit im Gefäß 62 verbunden, wodurch eine elektrische Störung in der
Einlaßleitung ausgeschaltet wird, Zur Flüssigkeitsableitung aus dem Körper 86 durch
die Aus laßleitung ist eine allgemein mit 87 bezeichnete Tropfenkammer vorgesehen,
die an der Innenfläche der Seitenwand 38 angeordnet ist und dazu dient, die Strömung
der austretenden Flüssigkeit aufzubrechen, um eine elektrische Verbindung zwischen
dem Flüssigkeitskörper im Gefäß 62 und der Austrittsflüssigkeit zu verhindern.
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Die Tropfenkammer 87 besteht aus einem rohrförmigen Teil 89 aus einem
isolierenden Material mit einem oberen und einem unteren Stopfen 90 bzw, 92, durch
welche kurze Leitungen 94 und 96 geführt sind. Die Leitung 94 ist durch einen biegsamen
Schlauch 98 mit dem Ableitrohr 78 verbunden und von einer solchen Läge und Form
daß eine freie Auf- und Abbewegung der Plattform 56 stattfinden kann. Die untere
Leitung 96 ist mit einem Rohr loo verbunden, das seinerseits mit einer Vakuumquelle
und mit einem Ablaufbehälter, wie durch die Beschriftung in der Zeichnung angegeben,
über ein Ventil 102
verbunden ist. Wenn man das Vakuum die Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitskörper im Gefäß 62 abziehen läßt, nimmt sie ihren Weg von der
Leitung 98 über die Eintrittsleitung 94, die Tropfenkammer 87, die Leitung 96 und
das Rohr loo, Die Grösse der Kanäle in den Rohren und Leitungen ist derart, daß
die Flüssigkeit mit gesonderten Tropfen durch die Tropfenkammer 87 tropft, wodurch
erreicht wird, daß keine elektrische Verbindung zwischen der Flüssigkeit innerhalb
der Leitung 98 und der Flüssigkeit im Rohr loo entsteht, Während fast des ganzen
Arbeitszyklus der Abtast- bzw. Analysiereinrichtung ist die richtige Einstellung
der Durchflußprobe, um die Erzeugung von Fremdsignalen durch das Entstehen von elektrischen
Leitungswegen in der Tropfenkammer zu verhindern, eine verhältnismässig einfache
Sache, Gegen das Ende des Arbeitszyklus Jedoch, nachdem der größte Teil der leitenden
Lösung aus dem Gefäß 62 durch die Leitungen 78 und 98 abgeleitet worden ist, bilden
sich Blasen am Ende der Eintrittsleitung 94 in die Tropfenkammer 87.
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Da die Wirksamkeit des über das Ventil 1o2 und die Leitung loo ausgeübten
Vakuums infolge entgegenwirkender Druckgradienten abnimmt, bilden sich nicht mehr
so leicht gesonderte Tropfen, so daß die vorerwähnten Blasen entstehen. Diese Blasen
bilden sich am Austrittsende der Eintrittsleitung 94 und können platzen
und
auf die Innenwand der Trqfenkammer spritzen, von wo sie in die Kammer gesaugt werden.
Dieses Herumspritzen fGhrt zur Bildung ungewollter elektrischer Leitungswege längs
der Innenwände der Kammer, da gerade dasArbeitsprinzip der Coulter-Teilchenzählvorrichtung
erfordert, daß die Suspensionsprobe elektrisch leitend ist. Die erfindungsgemässe
Anordnung, durch welche solche ungewollte elektrisch leitende Wege in der Tropfenkammer
verhindert werden, ist allgemein mit 120 bezeichnet.
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Wie aus Fig 2 ersichtlich ist, umfaßt die Anordnung 120 eine neuartige
Leitwand in Form eines rohrförmigen Mantels 122, der in einer senkrechten Ebene
im wesentlichen parallel zur vertikalen Achse der Tropfenkammer gerichtet und zu
die ser im wesentlichen konzentrisch ist. Der Mantel 122 ist aus einem geeigneten
nichtleitenden oder isolierenden Material wie Kunststoff oder Glas, hergestellt.
Ferner ist der Mantel 122 von zylindrischer Form und auf einen Hals 124 aufgekeilt,
der von einer Querwand 126 einer zweiten Kappe nach unten gerichtet ist, welche
mit Reibung im Hals 128 einer Kappe 9o sitzt, Das Einlaßrohr 94 erstreckt sich durch
geeignete in Ausfluchtung befindliche öffnungen in den Endquerwinden der genannten
Kappen, Der Durchmesser des Mantels 122 ist ausreichend kleiner als der des Teils
89, damit keine
elektrischen Leitungswege' zwischen dem Mantel
und dem rohrförmigen Teil 89 entstehen, Ferner ist die axiale Länge des Mantels
122 für den gleichen Zweck so gewählt, daß beim Platzen der Blasen am Austrittsende
130 des Rohres 94 die Flüssigkeit vom Ende 132 abtropft, ohne daß ungewollte elektrische
Leitungswege zum Stopfen 92 entstehen.
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Das Ende 132 befindet sich für diesen Zweck in einem ausreichenden
Abstand vom Stopfen 92. Patentansprüche: