DE1806512A1

DE1806512A1 - Anordnung zur Gewinnung von Groessen,die den Mengen von in einer Untersuchungsfluessigkeit enthaltenen Teilchen verschiedenen Volumens entsprechen

Info

Publication number: DE1806512A1
Application number: DE19681806512
Authority: DE
Inventors: Thom Dr Med Reinhard
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1968-11-02
Filing date: 1968-11-02
Publication date: 1970-06-04
Also published as: GB1271708A; DE1806512B2; FR2022453A1

Description

Patentverwertungsgesellschaft

mbH
Ulm (Donau),Elisabatbenstr. 3

Ulm (Donau),den 22.Oktober 1968 FE/PT-Ka-Bo U 230/68

Anordnung zur Gewinnung von Größen, die den Mengen von in einer Untersuchungsflüssigkeit enthaltenen Teilchen verschiedenen Volumens

entsprecht*,

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gewinnung von Größen, die den Mengen von in einer Untersuchungsflüssigkeit enthaltenen Teilchen verschiedenen Volumens entsprechen, bestehend aus 1) zwei durch eine Kapillare miteinander verbundenen Gefäßen, die derart zueinander geordnet oder derart ausgebildet sind, daß Elektrolytflüssigkeit ständig von dem einen Gefäß ins andere Gefäß fließt, sowie 2) aus einer mit einer Gleichspannungs- ( quelle verbundenen Elektrodenanordnung, die derart in den Elektrolyten eingebracht ist, daß die durch die Spannung an den Elektroden hervorgerufene Ionenwanderung durch die Kapillare erfolgt und 3) aus einer Meßeinrichtung, die die beim Durchtreten von Teilchen durch die Kapillare auftretenden kurzzeitigen Änderungen des Stroms zwischen den

009823/0740

- 2 - U 230/68

Elektroden hinsichtlich ihrer Größe bestimmt und dit Zahl der Stromänderungen getrennt nach Größenbereichen speichert.

Eine derartige Anordnung ist aus der US-Patentschrift 2 656 508 bekannt. Das bekannte Verfahren soll anhand der Fig. 1 erläutert werden. Die Anordnung zur Gewinnung von Größen, die den Mengen von in einer Untersuchungsflüssigkeit enthaltenen Teilchen verschiedenen Volumens entsprechen, besteht aus den beiden Gefäßen 1 und 2, von denen hier angenommen wurde, daß sie weitgehend aus Glas bestehen. Lediglich die Trennwand 3 zwischen den beiden Gefäßen ist in der Zeichnung als undurchsichtig angenommen. Die beiden Gefäße sind durch die in der Wand 3 eingelassenen Kapillare 4 miteinander verbunden. Da 'V^! © Flüssigkeitshöhe im Gefäß 2 viel großer als im Gefäß 1 ist, fließt ein dauernder Elektrolytstrom durch die Kapillare 4 vom Gefäß 2 ins Gefäß 1. In den beiden Gefäßen ist außerdem jeweils eine Elektrode 5 t»w. 6 angeordnet, die mit einer Gleichspannungsquelle 7 verbunden sind. Aufgrund dieser an den Elektroden 5 und 6 anliegenden Spannung fließt zwischen den beiden Elektroden, da die in den Gefäßen 1 und 2 enthaltene Flüssigkeit ein Elektrolyt ist, ein Ionenstrom, wobei sich die Ionen ebenfalls durch

009823/0740

ORIGINAL WSPEOTEO

I ·

- 3 - ti 230/68

die Kapillare 4 bewegen.

Werden nun der Flüsigkeit in Gefäß 2 Teileben verschiedenen Volumens sugeführt, deren Durchatseer jedooh kleiner ale die öffnung der Kapillare 4 eein müssen, eo wird beim Durchtreten eines solchen TeHohen· durch die Kapillaröffnung 4 die Leitfähigkeit »wischen den Elektroden 5 und 6 und damit der in der Leitung 8 fließend· Strom | verändert« Am Eingang des Registriergeräte19 entsteht beim Durehtreten eines Teilchen» durch die Kapillare 4 ein Impuls, dessen Höhe von der Größe der Änderung dir Leitfähigkeit zwischen den Elektroden 5 und 6 und somit vom Volumen des Teilchens abhängt. Das Registriergerät19 let ein Mehrkanalimpulehöhenanalys«tor, der die Zahl der an seinem Eingang auftretenden Impulse in Abhängigkeit von der Höhe des jeweiligen Impulses registriert, Am Ende eines Meßvorganges kann man diesem Impulshöhenanalvsator eine Reihe von Zahlen entnehmen, die den Zahlen \ der Impulse bestimmter Amplitudenbereiche entsprechen· Würde, der Flüssigkeit im Gefäß 2 beispielsweise ein Stoff sugefügt, der aus Teilchen zweier verschiedener Volumina beetand, eo erhält man bei exakter Messung als Ergebnis den in Fig. 2 dargestellten Kurvenverlauf. Dieser besagt, daß eine relativ hohe Zahl von Teilehen durch die Kapillare

009823/0740

INSPECTED

hindurchgetreten ist, die etwa dem Volumen V^ entsprechen« und daß weiterhin eine etwas kleinere Zahl von Teilchen durch die Kapillare 4 hindurchgetreten ist, die etwa das Volumen Vo aufweisen.

Eine derartige Messung ist beispielsweise in der Medizin von Interesse, so z.B. zur Bestimmung der Größen und des Streuungsausmaßes von roten Blutkörperchen (Erythrozythen) und weißen Blutkörperchen (Leukozythen). Hierzu ist es lediglich notwendig, der Flüssigkeit im Gefäß 2 Blut in ganz geringer Menge zuzusetzen.

Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannte, im Prinzip in Fig. 1 dargestellte Meßanordnung keine ausreichenden exakten Meßergebnisse liefert. Fügt man beispielsweise der Flüssigkeit Polyvenyltoluollatex bei, dessen Volumenverteilungskurve in der Fig. 3 voll ausgezogen dargestellt und mit 9 bezeichnet ist und mißt mit der bekannten, in Fig. 1 dargestellten Maßanordnung, so erhält man eine von der tatsächlichen Volumenverteilungskurve 9 sehr stark abweichende Volumenverteilungskurve 10, die in Flg. 3 gestrichelt eingezeichnet ist. Der gemessene Kurvenverlauf weicht insbesondere rechte vom Maximum der Sollkurve 9 vom Sollverlauf stark ab und weist rechts vom

- 5 . 009823/07 40

- 5 - U 230/68

Maximum der Sollkurve ein 2. Maximum auf, das sich durch das gleichzeitige Durchtreten zweier Teilchen durch die Kapillare erklären läßt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe "besteht darin, die bekannte Anordnung derart zu verbessern, daß die starke Abweichung des gemessenen Laufs von der Sollkurve_t insbesondere rechts vom Maximum der Sollkurve» stark verringert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zu der Kapillaröffnung eine zweite Kapillare koaxial derart angeordnet ist, daß die durch die zweite Kapillare zugeführte Untersuchungsflüssigkeit in das Zentrum des durch die erste Kapillare fließenden PlussigkeitsStroms geleitet wird.

Der Erfindung liegen die in den folgenden Zeilen erläuterten Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde· Die mit der bekannten Meßanordnung zustandekommende Verfälschung des Kurvenverlaufs entsprechend Fig. 3 hängt von der Teilchengröße, dem Verhältnis Teilchengröße zu Öffnungsdurchmesser, der Entfernung des Teilchens von der Wandung, der Durchströmungsgeschwindigkeit, der Länge der Kapillare sowie der Plastizität der Teilchen ab.

009823/0740

- 6 - U 230/68

Nähere Untersuchungen haben ergeben, daß der fehlerhafte Verlauf der Kurve 9 der Fig. 3 rechts vom Maximum, abgesehen vom zweiten Maximum, durch die in Wandnähe der Kapillare passierenden Teilchen hervorgerufen wird. Dies kommt dadurch zustande, daß einmal die Meßimpulse mit ab» nehmender Strömungsgeschwindigkeit größer werden. Außerdem wird durch in ^andnähe der Kapillare durch diese hindurchtretenden Teilchen eine stärkere Störung des Feldverlaufs und damit wiederum eine Impulserhöhung bewirkt.

Von diesen Erkenntnissen ausgehend wird, wie oben bereits angedeutet, erfindungsgemäß zur Verbesserung der Meßgenauigkeit vorgeschlagen, eine solche Anordnung zu treffen, daß sich die Teilchen beim Durchströmen der Kapillare möglichst ausschließlich im Zentrum des durch die Kapillare tretenden Flüssigkeitsstroms bewegen. Hierzu wird eine zweite engere Kapillare konzentrisch zur Öffnung der ersten Kapillare in geringem Abstand vor dieser angeordnet, und durch diese Kapillare wird die die Teilchen enthaltende Untersuchungsflüssigkeit zugeführt. Dei? durch die erste Kapillare fließende Elektrolytflüssigkeitsstrom saugt hierbei Untersuchungsflüssigkeit aus der zweiten Kapillare an und transportiert diese und damit auch die Teilchen im Zentrum des Flüssigkeitsstroms durch die

00 98 23/0740

- 7' - U 230/68

Kapillare, Bei dieser Anordnung wird auch das zweite Maximum, das, wie gesagt, durch gleichseitiges Hindurchtreten zweier Teilchen durch die erste Kapillare hervorgerufen wird, stark abgesenkt.

line zusätzliche Verbesserung der Meßgenauigkeit wird erzielt, wenn man die Kanten der ersten Kapillaröffnung abrundet. Eine weitere Verbesserung wird erzielt, wenn λ

man die Kapillare von der Eintritteöffnung her wenigstens über einen Teil ihrer Länge trichterförmig ausbildet und zwar mit abnehmendem Trichterdurchmesser. Vorzugsweise soll die Wandung des so gebildeten Trichters etwa paraboloidförmig ausgebildet sein. Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, die Kapillaraustrittsöffnung der zweiten Kapillare etwa 2/3 so groß wie die Eintrittsöffnung der ersten Kapillare zu machen. Der Abstand zwischen der Austrittsöffnung der zweiten Kapillare und der Eintrittsöffnung der ersten Kapillare muß so klein gewählt wer- \ den, daß die erwähnte Ansaugwirkung auftritt· Die zweite Kapillare wird günstigerweise so ausgebildet, daß sie sich zur Austrittsöffnung hin trichterförmig verjüngt. Schließlich ist es günstig, die Innenfläche der zweiten Kapillare mit einem überzug zu versehen, der die Grenzflächenspannung zwischen dem Kapillarmaterial und der Untersuchungsflüssig-

009823/0740

- 8 - VJ 250/60

keit verringert. Man kann beispielsweise einen Silikonüberjsug aufbringen.

Eine Kapillaranordnung, die alle die oben erläuterten Merkmale aufweist, ist in Fig. 4 der Zeichnung dargestellt. Dort ist der Teil der Trennwand 3 entsprechend Fig. 1* in dem sich die Kapillare befindet, mit 3a bezeichnet. Sie Kapillare 4 ist in einem In dieses Trennwandteil eingesetzten Teil 11 eingebracht. Die Strömungerichtung des Flüssigkeitsstroms ist von rechts nach links anzunehmen. Das Teil 11 verläuft vor der Eintritteöffnung der Kapillare trichterförmig, wobei die Trichterober- . fläche paräbololdförmig ist. Die Kanten der Kapillare 4-sind verrundet·

Will man die Kapillare zur Messung von Teilchen mit einem Volumen von 5 /U * bis 500 /U * verwenden, so ist folgende Bemessung der Kapillare vorteilhaft: kleinster Durchmesser ?0 /U, Kapillarlänge 70 /U, Durchmesser der Eintrittsöffnung etwa 85 /U und der Austrittsöffnung etwa 70 /U,

In geringem Abstand zu der Kapillare 4 und koaxial dazu ist eine weitere Kapillare 12 vorgesehen, durch die die Untersuchungsflüssigkeit zugeführt wird. Diese Kapillare verjüngt sich in Richtung der Austrittsöffnung trichterförmig

00982 3/074

- 9 - U 230/68

und weist an der Auetrittsöffnung einen Durehmesser von etwa 50 /U auf. Die Oberfläche ist mit einem Silikonüberzug 13 versehen. Die Kapillare führt zu einem außerhalb des die Elektrolytflüssigkeit beinhaltenden Gefäßes (entsprechend 2 in Fig. 1) vorgesehenen Vorratsbehälter für die Untersuchungsflüssigkeit. Die zweite Elektrode (entsprechend 6 der Fig. 1) kann im zweiten Gefäß 2_f (Jedoch auch im Vorratsbehälter für die Untersuchungsflüssig- * keit untergebracht sein.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildprung, die sich von der anhand der Fig. 1 prinzipiell beschriebenen Anordnung durch die etwas anders geartete Ausbildung der Kapillare 4·, die zusätzliche Kapillare 12 sowie die Tatsache unterscheidet, daß die Untersuchungsflüssigkeit nicht der Elektrolytflüssigkeit im Behälter 2 beigemengt wird, sondern getrennt zugeführt wird, beträgt der Durchmesser des die Teilchen durch die Kapillare transportierenden i

Zentralstrahls, setzt man die oben beispielsweise angegebenen Maße voraus, etwa 25 /U. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist die Verstopfungsanfälligkeit der Kapillare M- relativ gering. Das Maß der durch die erfindungsgemäße. Kapillarenanordnung erzielbaren Verbesserung ergibt sich aus dem gepunktet dargestellten Verlauf der

- 10 -

009 8.2 3/07 4

- 10 - U 250/68

Kurve 14- der Pig. 5, die sich bei Verwendung der Kapillarenanordnung gemäß Fig, 4- ergab. Es sei abschließend noch erwähnt, daß mit der oben erläuterten Anordnung beliebige Messungen der Häufigkeit von Teilchengrößen gemacht werden können. Es muß dabei natürlich das Verhältnis von Kapillardurchmesser zu Durchmesser der Teilchen so gewählt werden, daß einerseits beim Durchtreten der Teilchen eine meßbare Änderung der Leitfähigkeit zustandekommt und andererseits die Teilchen ungehindert durchtreten können.

- 11 -

00 98 2 3/074 0

Claims

- 11 - U 230/68 Patentansprüche

1) .Anordnung zur Gewinnung von Größen, die den Mengen Tun in einer Untersuchungsflüssigkeit enthaltenen Teilchen verschiedenen Volumens entsprechen, bestehend aus 1.) zwei durch eine Kapillare Miteinander verbundenen Gefäßen, die derart zueinander geordnet oder derart ausgebildet sind, daß Elektrolytflüssigkeit ständig von dem {( einen Gefäß ins andere Gefäß fließt, sowie 2.) aus einer mit einer Gleichspannungsquelle Verbundenen Elektrodenanordnung, die derart in den Elektrolyten eingebracht ist, daß die durch die Spannung an den Elektroden hervorgerufene Ionenwanderung durch die Kapillare erfolgt und 3) aus ejjier Meßeinrichtung, die die bei Durchtreten von Teilchen durch die Kapillare auftretende kurzzeitige Änderung des Stroms zwischen den Elektroden hinsichtlich seiner Größe bestimmt und die Zahl der Stromänderungen getrennt nach ihren Amplituden sortiert, dadurch gekenn- ™ zeichnet, daß zu der Kapillaröffnung eine zweite Kapillare koaxial derart angeordnet ist, daß die durch die zweite Kapillare zugeführte Untersuchungsflüssigkeit in das Zentrum des durch die erste Kapillare fließende Flüssigkeitsstroms geleitet wird.

- 12 -

009823/0740

■ I 1 t ^

* η % ■ 1 ■* τ

«1 lilt

- 12 - U 230/60'

2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennselohnet* daß wenigstens die öffnung der ereten Kapillare, in die der Flüssigkeitsstrom eintritt, abgerundete Kanten aufweist.

3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kapillare von der Eintritt«- öffnung her wenigstens über einen Teil ihrer Länge trichterförmig ausgebildet ist.

4) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Triohterwandung etwa paraboloidförmlg ausgebildet ist.

5) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung der »weiten Kapillare etwa 2/3 der öffnung der ereten Kapillare beträgt.

6) Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5· dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung zwischen den beiden Kapillaren derart klein gewählt ist, dafi durch das Vorbeiströmen des Flüssigkeitsstroms Untereuchungeflüasigkeit angesaugt wird.

- 13 -

00982 3/0740

· ■ str

- 15 - ΰ 230/68

7).Anordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß'sich die zweite Kapillare zur Austrittsöffnung zu trichterförmig verjüngt.

8) .Anordnung nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der zweiten Kapillare einen die Grenzflächenspannung zwischen dem Kapillarmaterial und der Untersuchungsflüssigkeit verringenden. Überzug, z.B. einen Silikonüberzug, aufweist. - *

009823/0740