DE2521236B2 - Einrichtung zum Zählen und Messen von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Einrichtungen zum Zählen und Messen von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen werden in der Medizin in zunehmendem Maße für die Untersuchung von Zellen benutzt. Der einschlägige Stand der Technik ist z. B. in der DE-PS 20 50 672 eingehend dargelegt worden. In der DE-AS 19 29 628 ist für eine solche Einrichtung eine Durchflußküvette beschrieben, die ein T-förmiges Kanalsystem aufweist, bei dem über eine in der optischen Achse liegende Zuleitung die Suspension mit den zu untersuchenden Teilchen in einen dazu querliegenden Kanal, durch den ein teilchenfreier Förderstrom hindurchgeht, eingespeist wird. Bei dieser auch als Meßpore bezeichneten Anordnung ist die Meßstelle, die auch die Einstellebene des Beobachtungsmikroskops oder die Objektebene ist, die Grenz- oder Mündungsfläche zwischen der Zuleitung für die Suspension und dem quer dazu verlaufenden Durchflußkanal für den Förderstrom. Diese Fläche soll möglichst klein sein; in der Praxis wird mit Durchmessern von etwa 0,1 mm und weniger gearbeitet. Die Hersteliung solcher Küvetten erfordert einen erheblichen Arbeitsaufwand. Die Meßverhältnisse sind zwar an sich günstig.

va Wegen dem geringen Durchmesser der Meßpore besteht aber die Gefahr, daß Zellen sich im Mündungsbereich festsetzen und die Pore verstopfen, so daß die Benutzung der Einrichtung gestört wird.
Die in der DE-PS 20 50 672 beschriebene Durchflußküvette entspricht dem vorerwähnten Oberbegriff mit einer im wesentlichen T-förmigen Anordnung von Suspensionszuleitung und Durchflußkanal für den partikelfreien Förderstrom. Die Einmündung der Suspension liegt, siehe F i g. 3 der DE-PS 20 50 672, in einem Bereich, in dem sich der Durchflußkanal durch Ansteigen des Bodens einengt. An diesem Einengungsabschnitt schließt ein Abschnitt mit gleichbleibendem Querschnitt und ebenen Boden und Abdeckung. In diesem stromabwärts von der Einengung liegenden Bereich liegt die Beobachtungsstelle für die Teilchen-Suspension, die als Schicht geringer Dicke zwischen dem ebenen Boden und der parallel dazu strömenden, teilchenfreien Förderflüssigkeit geführt wird. Der Tiefenschärfebereich erstreckt sich demnach parallel zum Boden des Durchflußkanals unmittelbar an diesen angrenzend und hat nicht nur parallel zum Kanalboden, sondern auch in der Höhe des Kanals eine merkliche Ausdehnung, um die nicht nur unmittelbar am Boden entlangziehenden Teilchen zu erfassen. Bei dieser bekannten Einrichtung können zwar zur Zuführung der Teilchensuspensionen auch Zuleitungen mit größeren Mündungsöffnungen verwendet werden, wenn der Kanal etwa von der Einmündung des Zuflusses der Teilchensuspension aus bis vor die Meßstelle durch Annähening der Seitenwände an die Achse des Kanals sich kontinuierlich verjüngt. Die Meßstelle liegt bei dieser Anordnung jedoch in einem Kanalabschnitt mit konstantem Querschnitt. Auch bei dieser Ausführungsform der bekannten Durchflußküvette fließen die zu untersuchenden Teilchen nicht allein in einer parallel zum Kanalboden liegenden Fläche, sondern durch einen räumlichen Bereich mit merklicher Höhe, so daß dadurch einerseits keine sichere Fokussierung der Teilchen bei der Messung möglich ist, andererseits der Zuleitungsquerschnitt eben doch sehr klein gehalten werden muß, um eine entsprechende Meßgenauigkeit zu gewährleisten, indem die Höhe des räumlichen Bereiches, durch den die Teilchen hindurchfließen, möglichst klein gehalten wird.

Aus dem DE-GM 70 47 557 ist eine für den gleichen Zweck vorgesehene Durchflußküvette bekannt, bei der der Boden des Durchflußkanals mit Bezug auf den Kanalaußenraum konvex gewölbt ist. Ebenso sind auch die Seitenwände konvex gewölbt, so daß der von einer ebenen, transparenten Deckplatte abgedeckte Kanal zwischen Zu- und Abfluß der Förderflüssigkeit eine düsenartige Verengung aufweist, die beim Durchfließen der Förderflüssigkeit die Ansaugung des zu untersuchenden Mediums aus einer in der engsten Stelle mündenden Zuführung bewirkt. Bei dieser Anordnung kann der Durchtrittsquerschnitt der Öffnungsblende in der Zuführung für das zu untersuchende Medium als Beobachtungsbereich benutzt werden. Die praktische

Herstellung einer solchen Küvette dürfte wegen der geringen Abmessungen verhältnismäßig schwierig sein.

Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, für eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art die Durchflußküvette so auszuführen, daß trotz der Möglichkeit zu einfacherer Herstellung die Fokussierung erleichtert wird und genauere Messungen möglich sind. Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Bei ein°r erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Meßstelle praktisch wieder auf eine Durchtrittsfläche beschränkt. Bei der Justierung kommt es im wesentlichen nur darauf an, die Einstellebene oder Objektebene an die Bodenfläche des Durchflußkanals »anzuhängen«. Die Erfindung gestattet weiter, den Mündungsdurchmesser der Zuleitung für den Partikelstrom in einem für die Fertigung beträchtlichen Ausmaß gegenüber dem Stand der Technik zu vergrößern, da der Suspensionsstrom von dem teilchenfreien Förderei/om in Sircmungsrichtung auseinandergezogen und damit enger wird. Der Durchmesser des Partikelstromes ist an der Meßstelle erheblich kleiner als an der Einmündung der Zuleitung. Da die Einmündung der Zuleitung größer gehalten werden kann, wird die Fertigung vereinfacht und die Möglichkeit für das Eintreten von Störungen durch Verstopfung der Zuleitung ganz wesentlich verringert. Die Erfindung bringt demnach sowohl für die Fertigung als auch für die Benutzung einen erheblichen Fortschritt.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen des wesentlichen Teiles bekannter Einrichtungen,

F i g. 3 eine den F i g. 1 und 2 entsprechende schematische Darstellung des wesentlichen Teiles eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.4 eine vereinfacht gezeichnete Draufsicht auf einen Schnitt, entlang der Linie IV-IV der F i g. 3, und

F i g. 5 eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die in F i g. 1 dargestellte bekannte Einrichtung weist einen Durchflußkanal 10 für einen Förderstrom und einen quer zur Achse des Kanals 10 einmündenden Kanal 12 für die Teilchensuspension auf. Der Mündungsquerschnitt 16 liegt koaxial zur optischen Achse 14 und bildet die Meßstelle bzw. Einstell- oder Objektebene, durch die die Teilchen P hindurchwandern. Die Einstellung der Suspension, die Strömungsgeschwindigkeiten und der Durchmesser A des Kanals 12 im Bereich der Meßstelle 16 sind so gewählt, daß die Teilchen einzeln gezählt und gemessen werden. Das bedingt, daß der Durchmesser A etwa 0,1 mm oder noch kleiner ist. Abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Herstellung besteht auch die Gefahr, daß die Meßstelle 16 und/oder der Kanal 12 davor verstopfen.

Bei der Einrichtung nach Fig.2 mündet in einen Durchflußkanal 20 für einen Förderstrom eine Zuleitung 22 für die Suspension der zu untersuchenden Teilchen P. Die Meßstelle 26 liegt in diesem Fall stromab von der Einmündung 24 des Kanals 22 in den Kanal 20. Die Meßstelle 26 kann um eine entsprechende Strecke 28, die hier nicht maßstäblich angedeutet ist, von der Einmündung 24 entfernt liegen, so daß auf dem Abschnitt 28 durch Annäherung der Seitenwände des Kanals 20 eine Verjüngung in Richtung auf den am rechten Teil der Figur liegenden Abfluß eintritt. Die Strömungsbedingungen werden auch in diesem Fall so eingestellt, daß die Teilchensuspension in einer laminaren Strömung unmittelbar über den ebenen Boden 27 fließt. Trotzdem läßt sich praktisch nicht erreichen, daß die Teilchen P im Bereich der Meßstelle 26 in einer genau ebenen Fläche geführt werden. Die Teilchen fließen durch einen Bereich, der eine bestimmte Raumhöhe über dem Boden 27 hat. Dadurch wird eine sichere Fokussierung der Teilchen bei der Messung ausgeschlossen. Außerdem muß trotz Einengung der die Teilchen P führenden Suspension auf dem Abschnitt 28 der Durchmesser A im Mündungsbereich 24 ähnlich wie in F i g. 1 verhältnismäßig klein gehalten werden, da sonst die Raumhöhe im Bereich 26 zu groß würde.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, siehe Fig. 3—5, ist mit einer in Fig. 3 und 4 vereinfacht dargestellten Durchflußküvette ausgestattet, in deren Durchflußkanal 30 eine Zuleitung 32 für eine die zu messenden Partikel P enthaltende Suspension einmündet. Der Durchflußkana! 30 führt einen Förderstrom, dessen Strömungsrichtung durch die links und rechts am Ende des Kanals eingezeichneten Pfeile angegeben ist. Der Kanal 30 wird von einem aus ebenen Abschnitten bestehenden Boden 33, einem ebenen Deckabschnitt 39 und ebenen, zueinander parallelen Seitenwänden 44, 45 begrenzt. Der Bodenabschnitt 38 steigt zum Deckabschnitt 39 in Richtung zum Abfluß 42 hin an. Vor und hinter dem Abschnitt 38 ist der Querschnitt des Kanals jeweils konstant. Die Meßstelle oder Einstell- oder Objektebene 36 wird so eingestellt, daß sie eine parallel zum Deckabschnitt 39 liegende Fläche bildet, die bei 37 an den schrägen Bodenabschnitt 38 angrenzt.

Bei dieser Ausbildung der Durchflußküvette und Lage der Meßstelle 36 kann der Durchmesser A im Bereich der Einmündung 34 des Zuleitungskanals 32 für die Suspension merklich größer als bei den bekannten Einrichtungen, siehe auch F i g. 1 und 2, gehalten werden. Auch in diesem Fall werden die Strömungsgeschwindigkeiten so eingestellt, daß der bei 40 zufließende Förderstrom die bei 34 zufließende Suspension in einer laminaren Strömung im wesentlichen unmittelbar über den Buden 33 führt, die Strömung der Teilchensuspension dabei jedoch einengt und in Strömungsrichtung auseinanderzieht, so daß trotz größeren Querschnitts bei 34 und einfacherer Einstellung des Mikroskops die Einzelmessung der Teilchen P wesentlich besser als bei der Einrichtung nach F i g. 2 gewährleistet ist.
Die Einrichtung insgesamt zeigt F i g. 5 in vereinfachter Darstellung. Kernstück dieser Einrichtung ist eine Durchflußküvette aus einem durchsichtigen Material, insbesondere aus Glas. Die Küvette weist einen Durchflußkanal 60 auf, der an seinem einen Ende mit einer Zuleitung 63 für einen Förderstrom und an seinem anderen Ende mit einem Abfluß 65 ausgebildet ist. Zwischen den beiden Enden mündet bei 64 eine Zuleitung 62 für eine Suspension, welche die zu messenden Teilchen enthält. Der Kanal 60 ist zum Okular 80 hin durch eine ebene Platte 61 abgedeckt. Die optische Achse 78 liegt so, daß die Objektebene 66 der Optik parallel zu der Platte 61 liegt und bei 69 an den in d^;esem Bereich schräg ansteigenden Boden 68 angrenzt. Der Zufluß 63 und die Zuleitung 62 sind mit 6"> entsprechenden Flüssigkeitsvorräten 70 bzw. 72 verbunden, die auch Fördermittel für die Flüssigkeiten enthalten. Die Fördermittel werden von einer gemeinsamen Steuerung 76 so eingestellt und gesteuert, daß im

Kanal 60 eine laminare Strömung herrscht und der aus der Mündung 64 austretende Suspensionsstrom anschließend, insbesondere im Bereich des ansteigenden Bodenabschnittes 68, in die Länge gezogen wird. An den Abfluß 65 ist ein Abflußbehälter 74 angeschlossen.

Von einer Beleuchtungsvorrichtung 84 werden die durch die Meßstelle 66 hindurchwandernden Teilchen beleuchtet und über den halbdurchlässigen Spiegel 82 in der Aufnahmeeinrichtung 86 registriert. Die Beleuchtungseinrichtung 84 und die Aufnahmeeinrichtung 86 sind über die Anschlüsse 87a, 47b bzw. 88a, 886 an die Steuerung 76 angeschlossen, so daß ein vollautomati scher Betrieb möglich ist.

Anstelle der Beobachtung mit Auflicht ist auch eini Beobachtung und Messung im durchgehenden Lieh möglich, wenn die Lichtquelle entsprechend unter den Bodenabschnitt 68 angeordnet wird. Bei Verwendunj von monokromatischem Licht wird das Meßergebnii durch die prismatische Form des Bodens des Kanals 6( im Bereich 68 nicht beeinträchtigt. Andernfalls kann dei Boden in diesem Bereich durch eine planparallele Platts ersetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Zählen und Messen von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen mit einem in einer Durchflußküvette ausgebildeten Durchflußkanal, einem Zufluß für einen partikelfreien Förderstrom an dem einen Ende und einem Abfluß an dem anderen Ende des Durchflußkanals, einer mit Abstand von Zu- und Abfluß dazwischen im Boden des Durchflußkanals liegenden Einmündung für eine die Teilchen enthaltende Suspension, einem im wesentlichen ebenen und durchsichtigen Deckabschnitt des Durchflußkanals in einem zwischen Einmündung und Abfluß befindlichen Abschnitt, der den Beobachtungsbereich eines optischen Systems enthält, das aus einer Lichtquelle und einem Mikroskop besteht, und dessen Achse im wesentlichen rechtwinklig zur Strömungsrichtung des Durchflußkanals liegt, der sich zwischen Zu- und Abfluß in Richtung auf den letzteren durch einen ansteigenden Bodenabschnitt verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung in dem den Beobachtungsbereich (36) enthaltenden Abschnitt ausgebildet ist und der Beobachtungsbereich eine ebene Fläche ist, die vom Boden (38) aus im wesentlichen parallel zum Deckabschnitt (39) sich erstreckt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (33, 38) zumindest im Verjüngungsabschnitt (38) eben ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1—2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Deckabschnitt (39) und den Boden (33, 38) des Durchflußkanals (30) verbindenden Seitenwände (44, 45) im wesentlichen eben und parallel zueinander sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung (34) in einem Abschnitt des Durchflußkanals (30) mit konstantem Querschnitt liegt, an den sich mit Abstand von der Einmündung der Verjüngungsabschnitt (38) anschließt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verjüngungsabschnitt des Durchflußkanals (30) mit dem Abfluß (42) durch einen Abschnitt mit im wesentlichen konstantem Querschnitt verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (38) im Verjüngungsabschnitt durchsichtig ist.