DE2246380C2

DE2246380C2 - Vorrichtung zum Trennen bzw. Sortieren von Teilchen

Info

Publication number: DE2246380C2
Application number: DE2246380A
Authority: DE
Inventors: William A. La Honda Calif. Bonner; Henry R. Palo Alto Calif. Hulett; Richard G. Sweet
Original assignee: Leland Stanford Junior University
Current assignee: Leland Stanford Junior University
Priority date: 1972-05-22
Filing date: 1972-09-21
Publication date: 1982-11-04
Also published as: US3826364B1; US3826364A; JPS49109093A; CA974193A; DE2246380A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung.

Eins solche Vorrichtung ist bereits bekannt (US-PS 33 80 584). Dabei werden Teilchen, wie biologische Zellen unterschiedlicher funktioneller Typen dadurch getrennt, daß die Teilchen einer Flüssigkeitssäule zugeführt werden, die tröpfchenförmig aus einem Düsenaggregat austritt Durch elektrisches Laden der in Tröpfchen eingeschlossenen Teilchen gelingt es, diese, je nach der Ladung, in einem elektrischen Feld abzulenken und in einer Sortiereinrichtung, beispielsweise Sammelbehältern, zu sammeln.

Eine solche Vorrichtung ermöglicht ein besseres Trennen funktionell unterschiedlicher Teilchen als andere bekannte Trennvorrichtungen, bei denen beispielsweise durch Zentrifugieren, Kolonnenfraktionieren, Elektrophorese oder dergleichen fraktioniert wird.

Ein Nachteil der vorbekannten Vorrichtung besteht darin, daß das Trennen noch nicht zuverlässig genug erfolgt Ein weiterer Nachteil der vorbekannien Vorrichtung besteht darin, daß das Düsenaggregat häufig verstopft

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der vorbekannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß eine noch exaktere Trennung der Teilchen auf einfache Weise stattfindet
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen der Erfindung beansprucht

Während bei der vorbekannten Vorrichtung der die Ladungseinrichtung betreffende »Ladungskreis« und der den Modulator für das Düsenaggregat betreffende »Modulatorkreis« völlig selbständig voneinander sind, stehen bei der Erfindung der Modulator und die Ladungseinrichtung in Steuerabhängigkeit voneinander. Hierdurch kann auf einfache Weise, insbesondere unter Verwendung elektrotechnischer Hilfsmittel, dafür gesorgt werden, daß sich Tröpfchen nur dann vom Düsenaggregat lösen, wenn sie tatsächlich mit der vorgesehenen Ladung versehen sind oder eine solche noch nicht aufweisen. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich

auch, wenn die Ladungseinrichtung mit solchen Ladeimpulsen versorgt wird, die relativ steile Anstiegs- und Abfallflanken aufweisen, im Obergangsbereich zwischen den Aastiegs- und Abstiegsflanken dagegen eine möglichist konstante Amplitude besitzen. Wird <lann dafür gesorgt, daß sich Tröpfchen von der Düsenanordnung nur dann ablösen, wenn der Ablösezeilpunkt nicht in den Zeitraum der Anstiegs- bzw. Abstiegsflanken fällt, dann wird der bei der vorbekannten Vorrichtung festgestellte Mangel vermieden, daß Tröpfchen nur teilweise aufgeladen sird und daher von der Ablenkeinrichtung auch nur teilweise abgelenkt werden und die Trennung erschweren.

Insofern empfiehlt es sich, wenn die durch Steuerabhängigkeit bewirkte Synchronisierung des Modulators und der Ladungseinrichtung entsprechend eingestellt wird und wenn die der Ladungseinrichtung, insbesondere einer Elektrode, zugeführten Ladungsimpulse eine besondere Form aufweisen, wie dies noch in der Figurenbeschreibung näher erläutert wird.

Die Erfindung bietet aber hinsichtlich einer weiteren Ausbildung noch andere Vorteile:

Sofern gemäß dem Patentanspruch 6 das Düsenaggregat eine äußere Düse und eine innere E>üse aufweist, wodurch der Teilchen enthaltende Innenstrahl von einer Mantelflüssigkeit koaxial umgeben wird, wird das bisher häufig beobachtete Düsenverstopfen vermieden.

Der den Innenstrahl umgebende Mantel der Mantelflüssigkeit vermeidet auch, daß der insbesondere unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, z. B. Licht, arbeitende Detektor auf Fenster in der Düsenanordnung angewiesen ist, die leicht verschmutzen können und dann die Gesamtfunktion der Vorrichtung verschlechtern.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, bestimmten Tropfen besondere Kennwerte zuzuordnen und mit entsprechend unterschiedlichen Ladungen zu versehen, so daß unterschiedliche Teilchen und die entsprechenden Tropfen auch unterschiedlich weit abgelenkt und in unterschiedlichen Sammelbehältern gesammelt werden können. Hierdurch ist eine Fraktionierung in unterschiedliche Sammelbehälter, je nach den speziellen Charakteristika der Teilchen bzw. Tröpfchen, ohne Verfälschungen wie bei der vorbekannten Vorrichtung möglich.

Der Modulator kann das Düsenaggregat mit Überschallfrequenz modulieren bzw. antreibea

Die Detektoren sind zweckmäßigerweise unmittelbar hinter dem Düsenaggregat angeordnet, während die Ladungseinrichtung zweckmäßigerweise als Elektrode ausgebildet und in Kontakt mit der Mantelflüssigkeit noch vor dem Austreten aus dem Düsenaggregat 10 gebracht ist

Die Erfindung wird im folgenden anhand dtr Zeichnung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. IA und IB zeigen schematisch eine Teilchentrennvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig.2 zeigt eine Reihe von Wellenformen, die an verschiedenen Punkten der Schaltung im Betrieb der Teilchensortiervorrichtung gemäß Fig. IA und IB auftreten; und

F i g. 3 ist eine schematische Darstellung einer typischen Impulsformungsschaltung zum Formen der Tropfenladeimpulse.

Fig. IA zeigt eine Düsenanordnung 10, aus der in einer koaxialen Säule oder einem Strahl 12 eine Flüssigkeit nach unten ausgestoßen wird, die die Teilchen in Suspension enthält Es sind Druckbehälter 14 und 16 vorgesehen, von denen der Behälter 14 einen Vorrat der zu prüfenden Flüssigkeit enthält, in der die zu trennenden Teilchen in Suspension vorhanden sind, während der Behälter 16 einen Vorrat an teilchenfreier Mantelflüssigkeit enthält Die Behälter sind mit der Düsenanordnung 10 durch Leitungen 18 und 20 und (nicht dargestellte) geeignete Filterelemente verbunden. Die Behälter sind

ίο mittels einer Gasdruckquelle 22 unter Druck gehalten, die mit den Behältern über einstellbare Druckregler 24 und 26 verbunden ist

Die Düsenanordnung 10 weist eine innere und eine zu ihr koaxiale äußere Düse 28 bzw. 30 auf, die fest an einem Anbaublock 32 angebracht sind und über die Leitungen 18 bzw. 20 mit Flüssigkeit aus den Behältern beliefert werden. Die Konstruktion ist so beschaffen, daß die die Teilchen enthaltende Probeflüssigkeit aus der Düse 28 innerhalb der Düse 30 in den Kern des strömenden Mantelflüssigkeitsstrahles eingespritzt wird. Nur als Beispiel sei erwähnt, daß jede der Düsen 28 und 30 einen Austrittsdurchmesser von etwa 50 μίτι haben kann und mit einem Druck von ca. 034 kp/cm² (12 psi) mit einem kleinen Überschuß an Mantelflüssigkeitsdruck betrieben werden kann, so daß eine Strahlgeschwindigkeit aus der Düse 30 von 10 m/s, ein Fluß der Mantelflüssigkeit von 0,02 ml/s und ein Fluß des Probematerials von 0,002 ml/s erzeugt wird. Der Koaxialstrahl 12, bestehend aus dem inneren, die Teilchen enthaltenden Strahlenteil 12 A und dem äußeren, teilchenfreien Mantelstrahlanteil 12B, tritt aus der Düse 30 in dem gewünschten koaxialen Strömungszustand aus. Beim Hindurchtreten durch diese Düse wird der innere Strahlanteil 12Λ im Durchmesser auf etwa 15 μπι verengt und innerhalb dieses Durchmessers werden die auszuscheidenden Teilchen eingegrenzt Dabei ist zu bemerken, daß, während eine Düse mit 15 μπι Durchmesser und starrem Düsenkanal bzw. Mündungsrand sich leicht verstopfen würde, die Erfindung das ProbJem durch die Verwendung koaxialer Düsen von bedeutend größerem Durchmesser überwindet, die von Natur aus den weit engeren inneren Strahl 12A erzeugea Koaxialstrahlsysteme sind in der Technik bekannt, und zwar beispielsweise aus einem Aufsatz von P. ]. Crossland-Taylor, Nature 171,37 (1953) und aus der US-PS 36 49 829.

Indem die Düsenanordnung 10 in axialer Richtung zum Vibrieren gebracht wird, wird der Strahl 12 zur Bildung von Tropfen aufgebrochen. Dies wird mittels eines Wandlers 34, beispielsweise eines piezoelektrisehen Kristallwandlers, erreicht, der direkt an dem Anbaublock 32 angebracht sein kann. Der Wandler wird mittels eines Taktgebers 36 erregt, der, wie dargestellt, mit jenem über einen 2:1-Frequenzteiler 38, einen 4:1-Frequenzteiler 40, eine phasenveränderliche Steuerschaltung 42 und einen Steuerverstärker 44 angeschlossen ist Bei der dargestellten Anordnung wird eine Düsenschwingung von 40 kHz erzeugt, wenn ein Taktgeber mit einer Frequenz von 32OkHz verwendet wird. Die erzeugte Geschwindigkeitsmodulation des Strahles

erzeugt nun kleine Änderungen des Strahldurchmessers, die durch Oberflächenspannungskräfte verstärkt werden und den Strahl unterhalb der Düsenanordnung in Tropfen von sehr gleichförmiger Größe aufbricht Mit der beschriebenen Vorrichtung wird der Strahl bei einer Düsenschwingungszahl von 40OkHz in 40 COO Tropfen je Sekunde geteilt, d. h., die Tropfenbildung erfolgt synchron mit der Düsenschwingung. Mit dem Flüssigkeitsstrahl sind unten beschriebene Teilchenprüfein-

richtungen direkt über die Atmosphäre außerhalb der Düse 30 gekoppelt, so daß die Modulation des Strahldurchmessers eine Modulation des von den Prüfeinrichtungen aufgenommenen Signals bewirkt. Um den Einfluß einer solchen Modulation in den Prüfeinrichtungen aufs äußerste zu vermindern, wird die Amplitude der Düsenschwingung so klein wie möglich und mit der stabilen und gleichförmigen Tropfenbildung vereinbar gemacht, und die Prüfung erfolgt unmittelbar unter der Düse. Die Bildung von Tropfen ist über einen weiteren Bereich von Düsenschwingungsfrequenzen möglich, wobei der Bereich von der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles und seinem Durchmesser abhängt, und die Erfindung ist daher nicht auf die oben genannte Schwingungsfrequenz von 40 kHz beschränkt

Das Aufspüren der Teilchen in dem Flüssigkeitsstrahl außerhalb der Düse ist nicht auf die Verwendung eines bestimmten Typs einer Prüfeinrichtung beschränkt, zumal in der Technik mannigfaltige Teilchenprüfeinrichtungen bekannt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform werden zwei unterschiedliche Typen von Einrichtungen verwendet, deren eine für das Aufsuchen aller in dem Flüssigkeitsstrahl mitgerissenen Teilchen und deren andere für die Feststellung ausgewählter, auszuscheidender Teilchen verwendet wird. Die Einrichtung zum Ermitteln aller Teilchen kann eine Lichtquelle 46, beispielsweise ein Helium-Neongaslaser sein, der beispielsweise mit 6320 A betrieben wird. Die Strahlung des Lasers 46 wird vorzugsweise mittels einer geangeregten fluoreszierenden Teilchen wird über eine Objektivlinse oder ein Linsensystem 62 und geeignete Filtereinrichtungen 63, die die Fluoreszenzstrahlung, nicht aber die Erregungsstrahlung durchlassen, einem Suchgerät 60 zugeführt. Bei der dargestellten Anordnung wird der Laserstrahl vom Laser 56 unter einem Winkel von im wesentlichen 45° gegenüber der Achse des Flüssigkeitsstrahles gerichtet, und die Beobachtung oder die Ermittlung der Lumineszenzstrahlung erfolgt allgemein radial in bezug auf den Flüssigkeitsstrahl auf der Höhe des Strahlungseinfalls, so daß direktes Licht von dem Laser 56 nicht in das Suchgerät 60 eintreten kann. Vorzugsweise weist das Suchgerät 60 außerdem einen Photoelektronenvervielfacher mit hoher Empfind-

IS lichkeit gegenüber verhältnismäßig schwachen Lumineszenzstrahiungsimpulsen beim Durchgang fluoreszierender Teilchen durch den Punkt der Erregung auf, und das Ausgangssignal des Photoelektronenvervielfachers hängt von der Amplitude der Fluoreszenz der Teilchen ab. Durch direkte Koppelung der Bestrahlungseinrichtungen und Suchgeräte mit dem führungsfreien Flüssigkeitsstrahl ohne die Verwendung von Fenstern, werden die Probleme der Fensterverschmutzung sowie andere bei Fenstern auftretende Schwierigkeiten ausgeschaltet

Wenn, wie im dargestellten Fall, eine Prüfung aul' der Grundlage der Fluoreszenz durchgeführt wird, müssen natürlich die Teilchen unter der Bestrahlung durch den Laser 56 fluoreszenzfähig sein. Die Behandlung ausge-

lar fluorescence von H. R. Hulett u. a. in Science 166, 747 (1969) bekannt, und eine nähere Beschreibung erübrigt sich daher.

Bei der veranschaulichten Anordnung werden in dem Flüssigkeitsstrahl 12 enthaltene Zellen zuerst durch den Laserstrahl des Lasers 46 und dann durch den des Laserstrahls 56 beleuchtet bzw. bestrahlt Wie ersichtlich, wird eine in dem Flüssigkeitsstrahl 12 enthaltene

eigneten Linse oder eines Linsensystems 48 auf den in- 30 wählt er Teilchen mit dem Ziel, sie fluoreszenzfähig zu neren koaxialen Strahlanteil 12A gebündelt, um eine machen, ist in der Technik bekannt und bedarf keiner hohe Konzentration der Streustrahlung von diesen Teil- eingehenden Beschreibung. Eine solche Behandlung im chen zu erzielen. Eine Objektivlinse oder ein Linsensy- Verein mit einem Verfahren zum Sortieren von Zellen stern mit einer Linse 50 ist in dem Strahlengang des La- auf der Basis der Intrazellularfluoreszenz ist aus dem sers angeordnet und fokusiert die Streustrahlung auf 35 Aufsatz unter dem Titel Cell Sorting: Automated Sepadie Fläche eines Suchgerätes 52. Eine Maske 54, die sich ration of Mammalian Cells as a Function of Intracelluüber das Zentrum der Linse 50 erstreckt, hindert den direkten Strahlungseinfall vom Laser, so daß nur solche
Laserstrahlung das Suchgerät 52 erreicht, die durch Teilchen in dem Strahl gestreut wurde. Obwohl unterschied- 40
liehe Typen bekannter Suchgeräte verwendet werden
können, wird vorzugsweise ein solches vom Photoelektronenvervielfachertyp verwendet, da es sich durch
seine große Verstärkung auszeichnet Es ist dann ersichtlich, daß von dem Suchgerät 52 ein Ausgangssignal 45 fluoreszierende Zelle zuerst von dem photoelektrischen für jedes bestrahlte Teilchen in dem Strahl erzeugt wird Suchgerät 52 und dann von dem photoelektrischen

Suchgerät 60 festgestellt, so daß Impulssignale nacheinander in den Ausgängen des Streukanals und des Fluoreszenzkanals der photoelektrischen Suchgeräte auftre-52 in der Prüfeinrichtung zum Feststellen aller Teilchen so ten. Eine nicht fluoreszierende Zelle ruft lediglich einen in dem Strahl 12 in Verbindung mit einer zweiten Prüf- Ausgangsimpuls in einem Streukanal hervor, bleibt jeeinrichtung zum Feststellen nur solcher Teilchen ver- doch von dem Suchgerät 6ö in dem Fiuoreszenzkanai wendet, die durch einen besonderen Kennwert gekenn- unentdeckt Die Ausgangssignale aus dem Streukanal zeichnet sind. Im Interesse der Anschaulichkeit ist eine und dem Fluoreszenzkanal aus den Photoelektronenzweite Teilchenprüfeinrichtung vom Typ eines Fluores- 55 vervielfachern 52 bzw. 60 werden zur Erzeugung xeitzenzmessers dargestellt, der eine Beleuchtungsquelle verzögerter Tropfenladeimpulse verarbeitet, die gemäß 56 von hoher Intensität aufweist, die im Ultraviolett- einem weiteren Merkmal der Erfindung an eine EJek- oder Blaubereich liegen kann, wie einen Argonlaser, trode 64 angelegt werden, die sich in Kontakt mit der dessen Strahlung ebenfalls durch eine linse oder ein elektrisch leitenden (isotonischen) Mantelflüssigkeit in-Linsensystem 58 auf den zentralen, die Teilchen enthal- 60 nerhalb der Düsenanordnung 10 befindet Die Schaltenden Strahlanteil 12Λ gerichtet ist und die darin ent- tung zur Erzeugung dieser Tropfenladeimpulse wird im haltenen fluoreszierenden Teilchen anregt Wenn er- folgenden noch eingehender beschrieben. Für die Darwünscht, kann zum Fokusieren der Strahlung auf eine stellung an dieser Stelle genügt es zu erwähnen, daß der schmale Ellipse am Schnitt mit dem Strahl eine Kombi- Elektrode 64 bei Feststellung eines fluoreszierenden nation von sphärischen und zylindrischen Linsen ver- 65 Teilchens ein Ladeimpuls der einen Polarität, bei Festwendet werden, um eine gleichförmige Erregung von stellung eines nicht fluoreszierenden Teilchens hinge-Zellen zu erzielen, die nicht auf der Achse des Flüssig- gen ein Impuls der entgegengesetzten Polarität und bei keitsstrahles liegen. Die Lumineszenzstrahlung von den Feststellung keines Teilchens oder bei Feststellung un-

und daß die Amplitude des Signals von der Teilchengröße direkt abhängt
Bei der dargestellten Anordnung wird das Suchgerät

mittelbar nebeneinanderliegender fluoreszierender und nicht fluoreszierender Teilchen in dem Strahl kein Impuls zugeführt wird.

Tropfen, die sich von dem Flüssigkeitsstrahl lösen, während der Elektrode ein Ladeimpuls zugeführt wird, tragen also eine Ladung, die von der Polarität und der Amplitude des Ladeimpulses abhängt Es kann ein Ladering oder eine Elektrode (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die den Bereich der Tropfenbildung umgibt. Der Ladeimpuls kann der Flüssigkeit in der Düse zügeführt werden, wobei der Ladering geerdet ist, oder er kann dem Ladering zugeführt werden, wenn sich der Flüssigkeitsstrahl auf Erdpotential befindet Wenn der Impuls an der Flüssigkeit zur Wirkung gebracht wird, wird ein Ladering nicht benötigt, da dann seine Funktion von benachbarten Leitern übernommen wird, die sich auf Erdpotential oder einem anderen festen Potential befinden, jedoch wird dann die Ablenkungsempfindlichkeit etwas geringer sein als wenn in engem Abstand ein Ladering verwendet wird.

Nach dem selektiven Laden wandert der Tröpfchenstrom durch ein quergerichtetes elektrostatisches Feld, das beispielsweise von zwei parallelen Ablenkplatten 66 gebildet wird, die an die entgegengesetzten Pole einer Gleichspannungsquelle von beispielsweise ±1000 V angeschlossen sind. Ungeladene Tropfen treten durch das Ablenkfeld zwischen den Platten im wesentlichen ohne Ablenkung hindurch und gelangen in einen zentralen Behälter 68A Hingegen werden positiv geladene Tropfen nach rechts (Fig. IA) in einen Behälter 685 und negativ geladene Tropfen nach links in einen Behälter 68C abgelenkt Bei der dargestellten Anordnung werden in den Behälter 68C Tropfen abgelenkt, die durch einen bestimmten Kennwert gekennzeichnete Zellen (beispielsweise eine oder mehrere fluoreszierende Zellen einer gewünschten Lumineszenz) jedoch keine anderen Zellen enthalten; diejenigen Tropfen, die andere Zellen (beispielsweise eine oder mehrere nicht fluoreszierende Zellen oder fluoreszierende Zellen, deren Lumineszenz außerhalb des gewünschten Bereiches liegt), nicht aber fluoreszierende Zellen der gewünschten Lumineszenz enthalten, können in den Behälter 685 abgelenkt werden; alle Tropfen schließlich, die keine Zellen enthalten, treten durch das elektrostatische Feld ohne Ablenkung hindurch und gelangen in den zentralen Behälter 68A Bei der dargestellten Anordnung treten Tropfen, die sowohl fluoreszierende als auch nicht fluoreszierende Zellen enthalten, ohne Ablenkung hindurch und gelangen in den zentralen Behälter SSA, jedoch könnten, wenn erwünscht, solche Trop- fen ohne weiteres mit einer noch anderen Tropfenladung versehen werden, so daß sie in einen nicht dargestellten weiteren Behälter abgelenkt werden können.

Fig. IA und IB zeigen ein Blockdiagramm einer geeigneten Tropfenladeschaltung zum Herbeiführen der oben beschriebenen Tropfenablenkung, und Fig.2 zeigt Wellenformen, die in verschiedenen Punkten der in Fig. IA und IB schematisch gezeigten Schaltung auftreten. Die Ausgangssignale aus dem Streukanal und Fluoreszenzkanal der Suchgeräte 52 bzw. 60 werden über Verstärker 70 bzw. 72 je einem Einkanalana]ysator 74 bzw. 76 zugeführt Zum Gebrauch bei einer solchen Anordnung geeignete Analysatoren sind in der Technik bekannt, und zu diesen gehört der Analysator Ortec Model 406A, hergestellt von Ortec Inc. 100 Midland Road, Oak Ridge, Tennessee 37830. Solche Analysatoren können einfach Diskriminatoren sein, die nur dann ein Ausgangssignal liefern, wenn ein angelegtes Eingangssignal einen unteren Schwellenwert überschreitet und geringer ist als ein oberer Schwellenwert. Bei dem dargestellten Analysator sind eine obere und eine untere Begrenzungsschaltung 78 bzw. 80 vorgesehen, die ein Einstellen der oberen und unteren Amplitudengrenze der durchgelassenen Impulse ermöglichen. Anstatt dessen können Schmitt-Kipper oder -Triggerschaltungen für die Analysatoren verwendet werden, und in diesem Falle werden alle Impulse durchgelassen, die einen unteren Schwellenwert überschreiten.

Eine in dem Flüssigkeitsstrahl enthaltene Zelle wird durch die von dem photoelektrischen Suchgerät 52 empfangene Streustrahlung festgestellt, und wenn die Zelle fluoresziert, wird sie außerdem durch die von dem photoelektrischen Suchgerät 60 empfangene Fluoreszenzstrahiung erfaßt F i g. 1A zeigt Äusgangssignaiimpulse 52A und 6OA aus den Suchgeräten, und Fig.2 veranschaulicht deren Wellenformen. Wenn die verstärkten Signalimpulse zwischen die gewählten Amplitudengrenzen der Analysatoren 74 bzw. 76 fallen, werden von diesen Triggerimpulse 74A und 76Λ erzeugt Die Impulse 76A aus dem Analysator 76 des Fluoreszenzkanals werden dazu verwendet, einen einstellbaren Koinzidenzimpulsgenerator 82 zu triggern bzw. auszulösen, der einen Koinzidenzimpuls von quadratischer Wellenform und einstellbarer Dauer, je nach Einstellung der Steuerung 84, erzeugt Der Impulsgenerator 82 kann einfach ein einstellbarer monostabiler Multivibrator sein.

Das Ausgangsimpulssignal 74Λ aus dem Analysator 74 des Streukanals wird einer Verzögerungseinheit 86 zugeführt, durch die der Impuls um eine einstellbare Zeitspanne verzögert wird, und der verzögerte Ausgangsimpuls ist in der Zeichnung mit 86<4 bezeichnet Der Impuls ist derart verzögert, daß er gleichzeitig mit dem Koinzidenzimpuls 82Λ, vorzugsweise im wesentlichen in der Mitte dieses Impulses, auftritt Zu Zwecken der Veranschaulichung ist die Verzögerungseinheit 86 als Schieberegister dargestellt, das mit der vom Ausgang des Taktgebers 36 gelieferten Frequenz von 320 kHz getaktet ist

Die von dem Koinzidenzimpulsgenerator 82 und der Verzögerungseinheit 86 ausgehenden Koinzidenz- bzw. Signalimpulse S2A bzw. 86Λ werden einer logischen Einheit oder Schaltung 88 mit Ausgangsleitungen 89 und 90 zugeführt Die logische Schaltung kann einfach UND-Gatter 92 und 94 aufweisen, von denen das Gatter 92 ein Signal auf die Leitung 89 aufgibt, wenn das Eingangssignal 86/4 aus der Verzögerungseinheit 86 hoch ist, während das Koinzidenzimpulssignal S2A aus dem Generator 82 gering ist (d. h. fehlt). Das andere Gatter 94 gibt ein Ausgangssignal auf die Leitung 90 auf, wenn beide eingehenden Signale 82/4 und 86Λ hoch sind. Dann wird natürlich das eine Gatter 92 bei Fehlen eines Fluoreszenzkanalkoinzidenzsignals 82Λ aus dem Koinzidenzimpulsgenerator 82 für den Durchlaß eines Triggerimpulses 92Λ zur Leitung 89 durchlässig, der »Streuung aber keine Fluoreszenz« andeutet, während das andere Gatter 94 bei Vorhandensein eines Fluoreszenzkanalkoinzidenzsignals 82Λ für den Durchlaß eines Triggerimpulses 94Λ zur Leitung 90 durchlässig wird, der »Streuung und Fluoreszenz« andeutet Bei dieser Anordnung, bei der der Gattersteuerimpuls 82Λ das öffnen und SchlieSen beider Gatter 92 und 94 in solcher Weise steuert, daß das eine Gatter durchlässig ist, während das andere Gatter gesperrt ist, wird der Signalimpuls 86Λ durch eines der Gatter 92 und 94, jedoch nicht durch beide gleichzeitig durchgelassen.

230 244/70

ίο

Die Ausgangsimpulse 92A und 94/4 aus der logischen wendet, dessen Dauer ausreicht, um drei aufeinanderfol-Einheit 88 sind Triggerimpulse, die über einstellbare gende Tropfen zu laden, um zu gewährleisten, daß das Verzögerungseinheiten 102 bzw. 104 umtriggerbare gewünschte Teilchen ausgeschieden wird Bei der ange-Impulsgeneratoren 98 bzw. 100 zugeliefert werden. Aus gebenen Düsenschwingungszahl von 40 000 wird alle der Darstellung von Wellenformen in F i g. 2 ist ersieht- 5 25 μβ ein Tropfen erzeugt, und es wird also ein Tropfenlich, daß die zeitverzögerten Triggerimpulse 102/4 und ladeimpuls von 75 μβ Breite zum Laden von drei Trop-104Λ aus den Verzögerungseinheiten 102 bzw. 104 den fen verwendet Der Verstärker 106 kann eine Formgeeingehenden Triggerimpulsen 92/4 und 94/4 nacheilen. bungsschaltung aufweisen, die die Anstiegs- und Abfall-Die umtriggerbaren Impulsgeneratoren 98 und 100 lie- zeit des Ladeimpulses derart abändert, daß die sonst befern an ihren Ausgängen Tropfenladeimpulse, die vom io stehende Gefahr ausgeschaltet wird, daß der erste und Verstärker 106 verstärkt und über eine Leitung 108 der der letzte Tropfen einer von einem Rechteckimpuls zu Tropfenladeelektrode 64 zugeliefert werden. ladenden Tropfenfolge nicht einwandfrei aufgeladen

Wie oben beschrieben, wird die von jedem Tropfen werden. Eine typische Formgebungsschaltung 108 und mitgeführte Ladung durch die an die Elektrode 64 ange- die von ihr erzeugte Impulswellenform sind in F i g. 3 gelegte Ladespannung bestimmt Außerdem müssen die 15 zeigt Wenn Instrumententoleranzen, Abweichungen, Tropfenladeimpulse für die einwandfreie Trennung der Drift oder dergleichen es zulassen würden, könnte auch I Tropfen im richtigen Zeitpunkt geliefert werden. Bei eine Tropfeniadungsdauer verwendet werden, die nur der dargestellten Anordnung werden die Verzögerungs- ausreicht, um zwei aufeinanderfolgende Tropfen oder I einheiten 102 und 104 so eingestellt, daß sie die Zeitver- sogar nur einen Tropfen aufzuladen,
zögerung herbeiführen, die erforderlich ist, um die Zeit 20 Ein sich von dem Flüssigkeitsstrahl lösender Tropfen zu berücksichtigen, die ein Teilchen braucht, um von trägt dann also eine Ladung, die dem Potential der der Station, in der die Strahlungsstreuung festgestellt Elektrode 64 proportional ist, wenn sich der Tropfen wird, bis zu dem Punkt zu gelangen, in dem der Flüssig- von dem Strahl löst Wenn sich ein Tropfen von dem keitsstrahl in Einzeltropfen aufgebrochen wird. Bei der Flüssigkeitsstrahl während der Obergangszeit des dargestellten Anordnung ist die Verzögerungszeit zwi- 25 Tropfenladeimpulses, entweder während der Vorderschen der Beobachtung eines Teilchens und dessen flanke oder der Hinterflanke des Impulses, löst wird der Einschluß in einem sich lösenden Tropfen auf innerhalb Tropfen auf einen Zwischenwert zwischen 0 und dem drei Tropfenperioden genau vorherzusagen. Ein so gewünschten vollen Wert aufgeladen und wird beim hoher Genauigkeitsgrad der Vorhersage ist in erster Durchtritt zwischen den Ablenkplatten 66 in einem Linie der gleichmäßigen Geschwindigkeit des inneren, 30 mittleren Maß abgelenkt, das der mitgeführten vermindie Teilchen enthaltenden Strahlanteiles 12/4 des koaxi- denen Ladung proportional ist Entsprechend einem alen Flüssigkeitsstrahles zu verdanken. Über den Quer- weiteren Merkmal der Erfindung sind die Anstiegs- und schnitt des inneren Strahlanteiles 12A ist nämlich die Abfallflanken oder die Übergänge der Tropfenladeim-Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleichför- pulse mit der Tropfenbildungseinrichtung synchronimig, so daß Teilchen an beliebigem Ort innerhalb des 35 siert, so daß solche Übergänge nur zwischen der Bildung Querschnittes des inneren Strahlanteiles sich von dem aufeinanderfolgender Tropfen, nicht aber beim Ablösen Punkt der Beobachtung zum Punkt des Aufbrechens der Tropfen von dem Flüssigkeitsstrahl auftreten. Eine des Strahles in Tropfen mit der gleichen Geschwindig- solche Synchronisierung erfolgt bei der dargestellten keit bewegen. Die Einstellung der mit 160 kHz getakte- Ausführungsform dadurch, daß den Impulsgeneratoren ten Schieberegister 102 und 104 sorgt für eine sehr 40 98 und 100 Synchronisierimpulse zugeliefert werden, genaue Verzögerung der den Impulsgeneratoren 98 Die phasenveränderliche Steuereinheit 42, die in der und 100 zugelieferten Triggerimpulse. Wenn er- Wandlerantriebsschaltung vorgesehen ist wird für die wünscht, könnten anstelle der dargestellten Schieberegi- einwandfreie Synchronisierung der Tropfenbildung mit ster andere in der Technik bekannte einstellbare Ver- dem Tropfenladeimpuls eingestellt so daß die Impulszögerungsvorrichtungen verwendet werden. 45 anstiegs- bzw. Abfallübergänge des Ladeimpulses nur

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liefern die zwischen der Bildung der Tropfen, nicht aber beim

umtriggerbaren Impulsgeneratoren 98 und 100 dem Lösen des Tropfens von dem Strahl erfolgen. Eine

Verstärker 106 Tropfenladeimpulssignale gleicher solche Synchronisierung gewährleistet das einwandfreie

Dauer und entgegengesetzter Polarität zu. Der Genera- Laden der Tropfen.

tor 98 liefert einen positiven Ausgangsimpuls 98Λ, und 50 Für den bequemen Betrieb des Instrumentes ist es erder Generator 100 einen negativen Ausgangsimpuls wünscht, Mittel vorzusehen, die der Bedienungsperson lOOA Der Verstärkerausgang kann beispielsweise ein die direkte Beobachtung des Flüssigkeitsstrahles hinpositiver oder ein negativer impuls von jeweils iöö V sichtlich der Tropfenbüdung und der Tröpfenablensein, je nach der Polarität des von einem Impulsgenera- kung ermöglichen. Für die Beobachtung nicht abgelenktor gelieferten Eingangssignals. Das Ausgangssignal 55 ter Tropfen ist eine Lichtquelle 112, beispielsweise eine des Verstärkers bleibt auf dem Nullwert* wenn von den lichtemittierende Diode, vorgesehen, die von dem Si-Impulsgeneratoren 98 und 100 entweder keine Signale gnal der Frequenz 40 kHz für den Wandlerantrieb und oder gleichzeitig ein positives und ein negatives Signal für die Synchronisierung des Impulsgenerators gespeist eingehea Die oben genannten Spannungswerte sind Ie- ist, das der Diode über die Leitung 114 und über einen diglich beispielsweise angegeben, und es ist ohne weite- 60 1:4-Frequenzteiler 116 und einen Steuerverstärker 118 res klar, daß eine andere Tropfenablenkung in dem elek- zugeführt wird. Die stroboskopische Beleuchtung des trostatischen Feld nur erfordert, daß die Tropfen mit ab- Strahles durch die Diode gestattet dessen Beobachtung weichenden Ladungen versehen werden, ohne daß be- durch ein nicht dargestelltes, geeignetes Mikroskop, sondere Ladungsunterschiede erforderlich sind. Die abgelenkten Tropfen werden unter Verwendung

Die Genauigkeit des Instrumentes ist derart beschaf- 65 einer stroboskopische Lichtquelle 120 beleuchtet, die

fen, daß vorausgesagt werden kann, daß ein beobachte- mit den Tropfenladeimpulsen gespeist ist, die ihr fiber

tes Teilchen in einem von drei aufeinanderfolgenden die Leitung 122 und eine Verzögerungseinheit 124 zuge-

Tropfen auftreten wird. Daher wird ein Ladeimpuls ver- führt werden. Durch diese Stroboskopanordnung wer-

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den abgelenkte Tropfen für die Beobachtung, ebenfalls ungs- und Fluoreszenzkanalsignale 52/4 und 6OA von durch ein nicht dargestelltes, geeignetes Mikroskop, be- gewählter Amplitude aus den Analysatoren oder Disleuchtet kriminatoren 74 und 76 werden der Verzögerungsein-Obwohl die Betriebsweise der Teilchcnsortiervor- heit 86 bzw. dem Koinzidenzimpulsgenerator 82 zugerichtung sich aus der obigen Beschreibung ergeben 5 führt Der verzögerte Impuls 86/4 aus der Verzögedürfte, folgt nun eine kurze Beschreibung der Betriebs- rungseinheit 86 tritt während des Gatterimpulssignals weise unter Bezugnahme auf die Wellenformen gemäß 82/4 aus dem Impulsgenerator %2 auf, so daß die logische Fig.2. Diese Wellenformen veranschaulichen die fol- Schaltung 88 in den Zustand zum Durchlassen des Sigenden Betriebsbedingungen: (A) Feststellung und gnalimpulses über die »Streuungs- und Fluoreszenz«- Aussondern nicht fluoreszierender Teilchen, (B) Fest- io leitung 90 zur Verzögerungseinheit 104 versetzt wird, stellung und Aussondern eines fluoreszierenden Teil- Das Ausgangssignal 104/4 aus der Verzögerungseinheit chens, (C) Feststellung und Aussondern eng benachbar- 104 versetzt den Impulsgenerator 100 in den Zustand für ter fluoreszierender und nicht fluoreszierender Teil- die Erzeugung eines verzögerten negativen Tropfenlachen in dem Flüssigkeitsstrahl und (D) Feststellen und deimpulses 100A, der von dem Verstärker 106 verstärkt Sortieren von eng benachbarten Teilchen gleichen 15 und als Tropfenladeimpuls 106A der Elektrode 64 zum Typs in dem Flüssigkeitsstrahl, beispielsweise eng be- negativen Aufladen des Flüssigkeitsstrahles zugeliefert nachbarter fluoreszierender Teilchen. wird. Während des Anlegens des Tropfenladeimpulses Ein von dem Streulichtsuchgerät 52 beobachtetes abreißende Tropfen werden anschließend, wenn sie nicht fluoreszierendes Teilchen erzeugt keine Lumines- zwischen den Ablenkplatten 66 hindurchtreten, nach zenz und geht daher ungemeldet durch das Fluores- 20 links (F ig. IA) in den Behälter 68Cabgelenkt Auch hier zenzsuchgerät 60, wie dies durch die Wellenformen der gewährleistet die Synchronisierung des Impulsgenera-Gruppe (A) in F i g. 2 veranschaulicht ist Wenn der ver- tors 100 mit der Düsenschwingung unter der Wirkung

\.[ stärkte Signalimpuls 52A innerhalb der gewählten des Wandlers 34, daß eine nur teilweise Aufladung beim

: Grenzen liegt, geht er durch den Einkanalanalysator 74 Übergang während der Anstiegzeit bzw. Abfallzeit des

' hindurch und verläßt diesen als Signalimpuls 74A, der 25 Tropfenladeimpulses verhindert wird.

über die Verzögerungseinheit 86 der logischen Schal- Im Betrieb können eine oder mehrere nicht fluores-

f;\ tung 88 zugeführt wird. Da aus dem Koinzidenzimpuls- zierende Zellen in unmittelbarer Nachbarschaft einer

'% generator 82 kein Ausgangssignal kommt, weil ein Fluo- fluoreszierenden ZeDe in dem Flüssigkeitsstrahl vor-

reszenzkanalsignal fehlt, wird das Gatter 92 durchlas- handen sein, so daß sie bei der Auflösung des Strahles

sig, während das Gatter 94 sperrt, und durch das Gatter 30 im gleichen Tropfen oder in verschiedenen benachbar-

V 92 geht ein Signalimpuls hindurch und wird als Impuls ten Tropfen eingeschlossen werden können. Bei der

92A auf die Leitung 89 aufgegeben. Der Impuls wird neuen Anordnung gemäß der Erfindung werden alle

;;- durch die Verzögerungseinheit 102 geführt und als ver- Tropfen, die sowohl fluoreszierende als auch nicht fluo-

> zögerter Triggerimpuls 102A dem Impulsgenerator 98 reszierende Zellen enthalten, weder in den Behälter

zugeführt, und dieser wird in den Zustand für die Erzeu- 35 68C für fluoreszierende Zellen noch in den Behälter

- gung eines Tropfenladeimpulses 98A gebracht Wie die 68ß für nicht fluoreszierende Zellen abgelenkt Anstatt

• Wellenformen zeigen, wird die Vorderflanke des Trop- dessen wird bei Ablösung von Tropfen von dem Flüssigfenladeimpulses 98A von dem ersten Synchronisierim- keitsstrahl, die sowohl fluoreszierende als auch nicht

}' puls 40A herbeigeführt, der auf den verzögerten fluoreszierende Zellen enthalten, ein Tropfenladungspo-

Triggerimpuls 102A folgt Eine solche Tätigkeit kann 40 tential 0 angelegt, so daß solche Tropfen ohne Ablen-

beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, daß in kung durch das elektrostatische Feld in den Behälter

..'.. den Eingang in den umtriggerbaren Impulsgenerator 68A gelangen.

eine Flipflopschaltung eingeschaltet wird, die von dem Die Wellenform der Gruppe (C) gemäß F i g. 2 veranverzögerten Triggerimpuls derart eingestellt wird, daß schaulichen den Zustand, bei dem unmittelbar auf die der nächste Synchronisierimpuls die Erzeugung des 45 Feststellung einer nicht fluoreszierenden Zelle die Fest-Tropfenladeimpulses einleiten kann. Eine ähnliche Syn- stellung einer fluoreszierenden Zelle in dem Flüssigchronisiereinrichtung kann bei dem umtriggerbaren Im- keitsstrahl folgt Wie dargestellt, folgt auf zwei aufeinanpulsgenerator 100 verwendet werden. Der verstärkte derfolgende Streukanalsignale 52A ein Fluoreszenzka-Tropfenladeimpuls 106A wird dem Flüssigkeitsstrahl nalsignal 6OA und wenn die Amplituden der ersteren in-

. zum Beliefern der sich von dem Strahl lösenden Trop- 50 nerhalb der gewählten Bereiche der Analysatoren 74

• fen mit der gewünschten Ladung über die Elektrode 64 und 76 liegen, werden vom Analysator 74 zwei Signalimzugeführt Die Synchronisierung des Impulsgenerators pulse 74A-1 und 74A-2 und vom Analysator 76 ein einzi-98 mit der Schwingung der Düsenanordnung gewährlei- ger Signalimpuls 76Λ der zeitlich folgt, erhaltea Von stet ein gleichmäßiges Laden der sich während des dem Impuls 76Λ wird ein Gattersteuerimpuls 82A aus-Tropfenladeimpulses bildenden Tropfen. Die gleichmä- 55 gelöst, und die beiden Signale 74Λ-1 und 74A-2 werden Big geladenen Tropfen werden beim Durchtritt durch von der Zeitverzögerungseinheit 86 zeitlich verzögert, die Ablenkplatten 66 gleichmäßig abgelenkt, und zwar die Ausgangssignalimpulse 86A-1 und 86A-2 liefert werden die von dem Impuls 106A positiv geladenen Der erste Signalimpuls 86A-1, der früher auftritt als der Tropfengruppen nach rechts (Fig. IA) in den Behälter Gattersteuerimpuls 82A wird durch das Gatter 92 der 685 abgelenkt eo logischen Einheit 88 durchgelassen und verläßt diese

Die Wellenformen der Gruppe (B) in F i g. 2 beziehen als Triggerimpuls 92A Der nachfolgende Impuls 86A-2

sich auf die Tätigkeit der Sortiervorrichtung bei Fest- tritt jedoch während des Gattersteuerimpulses 82A auf,

stellung eines fluoreszierenden Teilchens. Ein solches wird durch das Gatter 94 durchgelassen und verläßt die-

Teüchen streut das licht aus der Quelle 46, und dies ses als Triggerimpuls 94A Nach Ablauf gleicher Zeitwird von der Suchvorrichtung 52 festgestellt, und ein 65 Verzögerungen in den Verzögerungseinheiten 102 und

solches Teilchen fluoresziert beim Auftreffen der 104 versetzen die aus diesen kommenden, zeitverzöger-

Strahlung aus der Quelle 56, was wiederum von dem ten Triggerimpulse 102A und 104A die Impulsgenerato-

Suchgerät 60 festgestellt wird. Die verstärkten Streu- ren 98 und 100 in den Zustand für die Erzeuzune Dositi-

ver und negativer Tropfenladeimpulse 98.4 bzw. 100Λ, und diese werden dem Verstärker 106 zugeliefert Der Verstärker 106 weist Einrichtungen, beispielsweise eine Summierschaltung, zum AJdieren der getrennten Eingangssignale in solcher vVeise auf, daß das Ausgangssignal des Verstärkers auf dem Nullwert bleibt, wenn Signale gleichen Potentials, jedoch entgegengesetzter Polarität ankommen. Bei dem durch die Wellenformen der Gruppe (Q gekennzeichneten Betrieb enthält also das Tropfenladesignal aus dem Verstärker 106 einen positiven Pulsabschnitt 106A-1 nur während der Zeit, in der der Eingangsimpuls 98Λ wirksam ist, einen Impulsabschnitt 106/4-2 mit dem Wert Null, während beide Eingangsimpulse 98Λ und 100/4 wirksam sind, und einen negativen impulsabschnitt 106/4-3, während nur das Eingangssignal lOOA wirksam ist Von den mit Ladungen versehenen Tropfen enthält entweder der während des Impulsabschnittes 106A-1 oder der während des Impulsabschnittes 106/4-2 geladene Tropfen die festgestellte nicht fluoreszierende Zelle, und die festgestellte fluoreszierende Zelle ist entweder in dem während des Impulsabschnittes 106Λ-2 oder in dem während des Impulsabschnittes 106A-3 geladenen Tropfen enthaltea Von den fünf Tropfen, die während des dargestellten Tropfenladesignals gebildet werden, werden die ersten zwei positiv geladenen Tropfen in den Behälter 68Ä abgelenkt, der nächste, nicht geladene Tropfen gelangt ohne Ablenkung in den Behälter 68A, und die letzten zwei, negativ geladenen Tropfen werden in den Behälter 68C abgelenkt

Wie oben erwähnt, sind die Impulsgeneratoren 98 und 100 wiederholt triggerbar, so daß Tropfenladeimpulse 106A von ausgedehnter Dauer erzeugt werden können, während eng benachbarte fluoreszierende und nicht fluoreszierende Zellen festgestellt werden. Durch die Welleniormen der Gruppe (D) in F i g. 2 wird das Feststellen von zwei fluoreszierenden Zellen nacheinander in weniger als 75 us veranschaulicht Die Ausgangsimpulssignale 52A und 6OA des Lichtsuchgerätes werden in der oben beschriebenen Weise verarbeitet und ergeben zwei Triggerimpulse 104/4, die dem umtriggerbaren Impulsgenerator 100 zugeliefert werden. Der erste Impuls versetzt den Generator 100 in den Zustand, in dem er durch einen Synchronisierimpuls getriggert wird, und der zweite Impuls schaltet (reconditions) den Generator um, so daß die Dauer des Tropfenladeimpulses aus dem Generator ohne Unterbrechung verlängert wird.

Obwohl die Erfindung oben anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, erkennt der Fachmann die Möglichkeit mannigfaltiger Änderungen und Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken. Beispielsweise ist das Belichten des Flüssigkeitsstrahles für die Feststellung von Streustrahlung und Fluoreszenzstrahlung nicht auf die Verwendung von Laserstrahlung beschränkt Beispielsweise kann zur Beleuchtung mit der gewünschten Frequenz oder den gewünschten Frequenzen eine andere Lichtquelle, wie eine Bogenlampe mit geeigneten Strahlenfilter- und Strahlenlenkeinrichtungen, verwendet werden. Wenn, wie dargestellt, mehrere Prüfeinrichtungen verwendet werden, ist die Reihenfolge der Beleuchtung und Prüfung der Teilchen nicht entscheidend. Beispielsweise kann die Fluoreszenzprüfung der Streustrahlungsprüfung vorangehen, wenn diese beiden Prüfeinrichtungen vorgesehen sind. Wenn erwünscht, kann zum gleichzeitigen Prüfen der Teilchen die gleiche Querschnittsfläche des Flüssigkeitsstrahls von beiden Strahlungsquellen gleichzeitig beleuchtet werden. Wie ferner oben bemerkt, können andere Typen von Teilchenprüfeinrichtungen, beispielsweise solche, die sich der Absorption von Strahlungsenergie, der Radioaktivität, der elektrischen Leitfähigkeit oder dergleichen bedienen, verwendet werden. Da ferner die Tropfentrennung von den Unterschieden der Tropfenladung und nicht von deren absoluten Werten abhängt, ist es nur einleuchtend, daß andere als die oben angegebenen Tropfenladespannungen verwendet werden können.

Wenn erwünscht, können die Ausgangssignaie des Lichtsuchgerätes Impulshöhenanalysatoren mit mehreren Kanälen zugeführt werden, die es ermöglichen, die Impulshöhenspektra der beobachteten Signale zu erhalten. Auch können Ereigniszähler 130 und 132 zum Zählen der Impulse aus der logischen Schaltung, die »Streuung, keine Fluoreszenz« und »Streuung und Fluoreszenz« melden, verwendet werden. Die von solchen Analysatoren gelieferte Meldung sowie Zählwerke können verwendet werden, um die Genauigkeit des Instrumentes zu prüfen, Teilchen zu zählen oder dergleichen. Außerdem kann eine einzige Strahlungsquelle oder Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Suchgeräten verwendet werden, ^obei den einzelnen Suchgeräten die Strahlung über Strahlenteileinrichtungen zugeführt wird und die Suchgeräte nur auf unterschiedliche Teile des Spektrums ansprechen. Die Beziehungen oder Verhältnisse zwischen solchen Signalen können zum Auslösen von Tropfenimpulsgeneratoren verwendet werden.
Wie oben bereits bemerkt, erfordert der einwandfreie Betrieb der Trennvorrichtung die Verwendung einer einwandfreien Signalverzögerung entsprechend der Durchtrittszeit des Teilchens vom Punkt der Beobachtung der gestreuten Strahlung bis zu dem Punkt, in dem sich der Tropfen von dem Flüssigkeitsstrahl trennt Ein Faktor bei dieser Verzögerung ist die Teilchengeschwindigkeit, die, wenn erwünscht, mittels beliebiger geeigneter Einrichtungen gemessen werden könnte, so daß die Zeitverzögerungseinheiten 102 und 104 entsprechend eingestellt werden können. In der Technik sind zahlreiche Verfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten bekannt, die hier verwendet werden könnten. Hierzu gehören Einrichtungen zur Verarbeitung der Doppelverschiebung des Streulichtes. Obwohl ferner die Erfindung oben anhand eines Verfahrens und einer Vorrichtung beschrieben wurde, bei denen ein koaxialer Doppelflüssigkeitsstrahl, bestehend aus einem inneren Strahlanteil aus einer mit Teilchen beladenen Flüssigkeit und einem äußeren Strahlanteil einer Mantelflüssigkeit, aus einer Düse ausgespritzt und durch eine vibrierene Düse in Tropfen aufgebrochen wird, sind die Grundsätze der Synchronisierung der Tropfenladeimpulsperiode mit der Düsenschwingung, die Koppelung der Strahlung zur Feststellung von Teilchen mit einem nicht eingeschlossenen Flüssigkeitsstrom oder -strahl ohne die Verwendung von Fenstern, und des Ladens der Tropfen in solcher Weise, daß sowohl fluoreszierende als auch nicht fluoreszierende Zellen enthaltende Tropfen nicht im gleichen Maß abgelenkt werden wie Tropfen, die entweder nur fluoreszierende oder nur nicht fluoreszierende Zellen enthalten, auch bei Anordnungen anwendbar, bei denen ein Flüssigkeitsstrahl ohne eine Mantelflüssigkeit verwendet wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trennen von in einem Flüssigkeitsstrahl befindlichen Teilchen gemäß mindestens einer ihrer Charakteristik», mit einem Düsenaggregat zum Erzeugen und Ausstoßen des die Teilchen enthaltenden Flüssigkeitsstrahles, mit einem zur Tropfenbildung dienenden Modulator zum Modulieren der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles beim Verlassen der Düse, mit einem Detektor zum Feststellen von Teilchen im Flüssigkeitsstrahl bzw. in den Tropfen, mit einem Ladungsgenerator zum Erzeugen von Ladungsirapulsen in Abhängigkeit von durch eine Verzögeruingseinheit zeitlich verzögerten Ausgangssignalen des Detektors bei Anwesenheit von Teilchen im Flüssigkeitsstrahl bzw. im Tropfen, mit einer Ladungseinrichtung zum elektrischen Laden des die festgestellten Teilchen enthaltenden Teiles bzw. Tropfen des Flüssigkeitsstrahls, mit einer Ablenkeinrichtung zum Ablenken der geladenen Tropfen und mit einer Sammeleinrichtung zum Sammeln der Tropfen, gekennzeichnet durch eine Steuerabhängigkeit zwischen dem Modulator (34) und der Ladungseinrichtung (64).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgeber (36) sowohl zum Erregen des Modulators (34) als auch zum Takten bzw. Triggern der Verzögerungseinheit (86) verwendet ist

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Detektor (52, 60) abhängige Synchronisierungseinrichtung den Ladungsgenerator (98, 100) und den Modulator (34) synchronisiert

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß Impulsgeneratoren (98,100) als Ladungsgeneratoren dienen und durch Synchronisierungsimpulse (40A) mit der Schwingung des Modulators (34) bzw. dem Düsenaggregat (*0) synchronisiert sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein piezoelektrischer Wandler als Modulator (34) dient

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenaggregat (10) eine äußere Düse (30) für eine Mantelflüssigkeit (12B) und eine von dieser umschlossene innere Düse (28) aufweist, durch die die Teilchen innerhalb eines Innenstrahles (i2A) der Mantelflüssigkeit (12ß) zuführbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (52, 60) nach dem Austritt des Flüssigkeitsstrahles (12) aus dem Düsenaggregat (10) angeordnet ist

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus zwei einzelnen Detektoren (52, 60) besteht, die auf unterschiedliche Charakteristika der Teilchen ansprechen.

9. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (52) ein auf Laser-Strahlen ansprechender Photodetektor und der andere Detektor (60) ein auf Laser-Strahlen anderer Frequenz ansprechender Photodetektor ist, und daß einer der Laser-Strahlen unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Achse des Flüssigkeits

strahls (12) geneigt ist

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (34) von einer phasenänderbaren Steuer- schaltung (42) steuerbar ist

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formgebungsschaltung (108) den Tropfenladeimpulsen (98Λ 100Λ) der Impulsgeneratoren (98, 100)

ίο eine langgestreckte Form (F i g. 3) mit verhältnismäßig steilen Anstiegs- und Abfallflanken verleiht

IZ Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (34) die Bewegung der Düsenanordnung (10) so steuert, daß sich Tropfen von dieser nur im voll oder im gar nicht geladenen Zustand, d.h. nicht während der Anstiegs- oder Abfallflanken trennea

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ladungseinrichtung (64) eine Elektrode dient die in der Düsenanordnung (10) in Kontakt mit der Mantelflüssigkeit (125) steht