DE2726070A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildung von troepfchen aus einer fluidstroemung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bildung von troepfchen aus einer fluidstroemung

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Description

COULTERELECTRONICS, INC., HIALEAH, FLOR./USA
Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Tröpfchen aus einer Fluidströmung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einzelner Tröpfchen aus einer Fluidsuspension, wobei ein Teilchen in einer Fluidströmung erfasst, in ein Tröpfchen eingeformt und aus der Fluidströmung ausgeschieden werden kann.
Es besteht häufig die Aufgabe, kleine Teilchen nach bestimmten Eigenschaften sortieren zu können, beispielsweise Blutkörperchen nach ihrer Grosse. So bezieht sich die US-Patentschrift 3 380
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auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung und Trennung von Teilchen, beispielsweise Blutkörperchen. Die Vorrichtung gemäss dieser Patentschrift umfasst eine Ausmündung, durch die das Fluid mit den Teilchen fliesst. Durch eine akustische Vorrichtung wird das Fluid Vibrationen oder Impulsen ausgesetzt, wodurch es aus der Ausmündung herausspritzt und in Luft eine Fluidströmung bildet, die sich in einzelne Tröpfchen von gleichem Volumen auflöst. Die Teilchen werden beim Passieren der Ausmündung erfasst, wobei das ein Teilchen umgebende Tröpfchen aufgeladen wird, so dass Tröpfchen und Teilchen abgelenkt und gesammelt werden können.
Diese bekannte Vorrichtung erlaubt zwar die Erfassung und Trennung der Teilchen mit einer Geschwindigkeit, die man vorher nicht für möglich hielt, doch traten dennoch verschiedene Schwierigkeiten auf. So arbeitet die akustische Vorrichtung, ein piezoelektrischer Generator, mit einer Frequenz von 40 kHz. Die Schwingungen erfolgen zwar periodisch, doch die durch die Vorrichtung gehenden Teilchen werden in rein zufälligen Intervallen erfasst. Infolge der periodischen Pulsationen oder Schwingungen einerseits und der zufälligen Erfassung andererseits, besteht keine Gewähr, dass jedes der erfassten Teilchen in einem der entstehenden Tröpfchen eingeschlossen ist. So kann ein Teilchen in der Lücke zwischen der Bildung von zwei Tröpfchen auftreten. Man muss deshalb mindestens zwei Teilchen nacheinander aufladen und ablenken, damit das erfasste Teilchen auch gesammelt wird.
Bei der oben erwähnten Vorrichtung können die Teilchen nach zwei verschiedenen Methoden erfasst werden. Nach einer Methode lässt man einen Laserstrahl durch die in Luft gespritzte
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Fluidströmung zu einem Fotodetektor gehen. Beim Durchgang eines Teilchens durch den Laserstrahl wird dies über die zum Fotodetektor gelangende Änderung des Laserlichtes erfasst. Um die Teilchen erfassen zu können, muss das das Teilchen umgebende Fluid sich gleichförmig und möglichst störungsfrei bewegen, damit der Laserstrahl auf seinem Wege zum Fotodetektor nicht gestört wird. Unerwünschte, wenn auch sehr kleine Störungen der Fluidströmung, die aber mit Rücksicht auf den Laserstrahl unbedingt vermieden werden sollten, entstehen bereits durch den mit 40 kHz arbeitenden akustischen Schwinger.
Die andere Erfassungsmethode arbeitet mit zwei das teilchenführende Fluid berührenden Elektroden, je einer auf beiden Seiten einer Vorrichtung. Der zwischen den Elektroden bestehende elektrische Widerstand wird beim Durchgang eines Teilchens durch eine Tastöffnung abhängig von der Teilchengrösse verändert, so dass die Widerstandsänderung erfassbar ist. Diese Erfassungsmethode wird stark von äusserem Störrauschen beeinflusst. Die periodischen 40 kHz-Schwingungen des piezoelektrischen Generators können als störendes Rauschen den Detektor beeinträchtigen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Bildung und Abtrennung von Tröpfchen aus einer Fluidströmung vermeidet diese Nachteile. Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Fluidströmung kontinuierlich in Luft ausgestossen und an einer bestimmten Stelle durch eine elektrische Ladung oder eine Strahlungsenergie so gestört, dass einzelne Tröpfchen entstehen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen
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Verfahrens arbeitet mit einer Einrichtung zum Ausstossen einer Fluidströmung in Luft, wobei zur Störung der Strömung und zur Erzeugung der Tröpfchen an einer ersten Stelle ein Gerät der Strömung eine elektrische Ladung oder eine Strahlungsenergie zuführt.
Die Erfindung betrifft somit in erster Linie ein Verfahren zur Bildung und Abtrennung von Tröpfchen aus einer in Luft kontinuierlich verlaufenden Fluidströmung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Störung der Strömung und zur Erzeugung von Tropfen an einer bestimmten Stelle der Strömung ein elektrisches Signal oder eine Strahlungsenergie zugeführt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden kleine Teilchen separiert, die in einem Fluid suspendiert sind. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Teilchen in einer Fluidströmung in Luft erfasst wird und dass ein elektrischer Impuls oder ein Wärmeimpuls der in Luft verlaufenden Strömung an einer bestimmten Stelle zugeführt wird, wenn das erfasste Teilchen diese Stelle passiert, so dass die Strömung gestört und ein das Teilchen umgebendes Tröpfchen erzeugt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei Tröpfchen aus einer Fluidströmung gebildet und abgetrennt werden. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein an einer ersten Stelle mit der Fluidströmung in Luft in Verbindung stehendes Gerät, das zur Störung der Strömung und zur Erzeugung von Tröpfchen ein elektrisches Signal oder eine Strahlungsenergie der Fluidströmung zuführt.
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In einer weiteren Ausgestaltung dient die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erfassung und Trennung kleiner Teilchen in einem Fluid, wobei Einrichtungen vorhanden sind, zur Bildung einer die Teilchen führenden Fluidströmung in Luft und Einrichtungen an der Fluidströmung, die auf ein in der Strömung eine erste Stelle passierendes Teilchen ansprechen und ein Erfassungssignal liefern. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator, der mit der Erfassungseinrichtung verbunden ist und mit der Fluidströmung an einer ersten Stelle in Verbindung steht, und der abhängig von einem Erfassungssignal zur Störung der Fluidströmung und zur Bildung eines ein Teilchen umgebenden Tröpfchens an einer zweiten Stelle der Strömung und dem darin enthaltenen Teilchen einen elektrischen oder Wärmeimpuls zuführt.
Die ausführliche Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Darin zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Blockschaltbild und eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Behälter 12, in dem sich eine Flüssigkeit 10 befindet, die die Teilchen in Suspension
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Sr.
enthält. Die Flüssigkeit steht über einen Druckregler 16 unter dem Druck einer Gasquelle. In einem Behälter 20 befindet sich ein von Teilchen freies Mantelfluid 18, das über einen Druckregler 24 unter dem Druck einer Gasquelle 22 steht. Die Flüssigkeit 10 und das von Teilchen freie Mantelfluid 18 gelangen über eine Leitung 28 bzw. 30 zu einer Düsenanordnung 26.
Die Düsenanordnung 26 besitzt konzentrisch ineinander angeordnete Düsen 32 und 34, die über die Leitungen 28 bzw. 30 mit der Flüssigkeit 10 bzw. dem Fluid 18 gespeist werden. Eine Elektrode 36 befindet sich in der Düse 32 und eine zweite Elektrode 38 in der Düse 34, ausserhalb der Düse 32. Die Elektroden 36 und 38 stehen über die Leitungen 40 und 42 mit einem Teilchendetektor 44 in Verbindung.
Die Flüssigkeit 10 wird durch die Ausmündung am Ende der Düse 32 in die Mitte der Mantelfluidströmung 18 in der Düse 34 ausgestossen. Die die Teilchen führende Flüssigkeit 10 ist von dem Mantelfluid 18 umgeben und tritt durch die öffnung der äusseren Düse 34 als kontinuierliche, konzentrische Fluidströmung 46 mit einem Durchmesser von ca. 70 Mikron aus. Der innere Abschnitt, der die Teilchen enthält, hat einen Durchmesser von ca. 15 Mikron.
Die beim Durchgang von Teilchen durch die innere Düse 32 entstehende Widerstandsänderung zwischen den Elektroden 36 und 38 wird vom Teilchendetektor 44 erfasst, der Einrichtungen besitzen kann zur Erfassung der Grosse der Teilchen und zur Aufzeichnung der erfassten Information, und der ein Erfassungssignal liefert.
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Die Erfassung der Teilchen in der Fluidströmung 46 kann auch ausserhalb der Düse erfolgen, mittels einer Laserlichtquelle 48, die an einer ersten Stelle durch die kontinuierliche Fluidströmung 46 einen Laserstrahl 50 zu einem Fotodetektor 52 schickt. Beim Durchgang eines Teilchens in der Fluidströmung 46 wird der Strahl 50 und damit das vom Fotodetektor 52 aufgenommene Lichtmuster verändert. Der Teilchendetektor 54 erfasst die Änderung des Lichtmusters am Fotodetektor 52 und ermittelt daraus die Grosse des erfassten Teilchens. Der Teilchendetektor 54 kann ebenfalls Einrichtungen zur Aufzeichnung von Informationen über das erfasste Teilchen enthalten.
Es sei zunächst angenommen, dass ein durch die Düsenanordnung 26 gehendes Teilchen zunächst vom Teilchendetektor 44 und dann vom Teilchendetektor 54 erfasst wird. Der Teilchendetektor 54 liefert über die Leitung 56 ein Erfassungssignal auf die Verzögerungsleitung 58. Auch das vom Teilchendetektor 44 gelieferte Erfassungssignal kann auf die Verzögerungsleitung 58 gegeben werden. Dies ist durch die gestrichelte Leitung 60 angedeutet. Eine bestimmte Zeit nach der Aufnahme des Erfassungssignales vom Teilchendetektor 54 oder 44 gibt die Verzögerungsleitung 58 ein Verzögerungssignal. Die Verzögerungszeit kann innerhalb der Verzögerungsleitung 58 eingestellt werden und wird so gewählt, dass ein erstes Verzögerungssignal der Verzögerungsleitung 58 auf der Leitung 62 dann auftritt, wenn das erfasste Teilchen sich an einer zweiten Stelle 64 in Strömungsrichtung hinter der ersten Stelle der kontinuierlichen Fluidströmung 46 befindet. Das auf der Leitung 62 entstehende Verzögerungssignal geht zu einem Impulsgenerator 66, der der Elektrode 6 8 einen positiven Spannungsimpuls zuführt. Die Elektrode 68 befindet sich an der zweiten
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Stelle 64 dicht an der kontinuierlichen Fluidströmung 46, so dass der vom Generator 66 gelieferte Impuls der Strömung 46 durch die Elektrode 68 zugeführt wird.
Es hat sich gezeigt, dass wenn ein Impuls bestimmter Charakteristik einer kontinuierlichen Fluidströmung an einer bestimmten Stelle zugeführt wird, die Strömung an dieser Stelle geladen wird. Die Aufladung bewirkt eine Störung der Strömung und führt zum allmählichen Anwachsen eines Tropfens in der Strömung an der Stelle der Ladungszuführung. Bei richtiger Ladungszuführung bildet sich der Tropfen an einer Stelle in Strömungsrichtung hinter der zweiten Stelle 64, wobei er sich zunächst von dem dem Tropfen vorhergehenden und dann von dem dem Tropfen nachfolgenden Abschnitt der Fluidströmung trennt.
Die exakten Gründe, die bei Ladungszufuhr zu einer Tropfenbildung führen, sind zur Zeit noch nicht ganz geklärt. Bereits seit Lord Raleigh ist bekannt, dass ein Tropfen hauptsächlich durch die Oberflächenspannung zusammengehalten wird. Wenn man einem Tropfen eine positive Ladung zuführt und den Tropfen dann verdunstet, so dass die Ladungen näher aneinanderrücken, so erreicht man einen Punkt, an dem die abstossenden Kräfte auf dem Tropfen durch die positive Ladung die Oberflächenspannung des Tropfens überwinden, so dass der Tropfen zerfällt. Man kann deshalb annehmen, dass, wenn man der Strömung eine Ladung zuführt, eine abstossende Kraft auftritt, die die Oberflächenspannung in der Fluidströmung ausschaltet, so dass sich an der Stelle der Ladungszufuhr ein einzelner Tropfen bilden kann.
Wie bereits erwähnt, ist es zweckmässig, wenn die Tropfenbildung
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in zwei Stufen erfolgt. In der ersten Stufe soll sich der Tropfen von der davor liegenden Fluidströmung und in der zweiten Stufe von der nachfolgenden Fluidströmung tennen. Für die Tropfenbildung selbst hat es sich als erforderlich erwiesen, einen Ladeimpuls mit einer bestimmten Amplitude und Dauer zuzuführen. Bei einem Anfangsdurchmesser der Fluidströmung von ca. 70 Mikron entstehen Tropfen, wenn die Impulse eine Spannung von 50 bis 400 V bei einer Dauer von 5 bis 50 Mikrosekunden aufweisen. Impulse mit einer Amplitude von 200 V und einer Dauer von 50 Mikrosekunden sind am wirksamsten. Ausserdem kann man annehmen, dass Impulse mit variabler Amplitude, d.h. bei denen die Anfangsspannung höher liegt als die Schlusspannung, bei dieser zweistufigen Tropfenbildung aus einer kontinuierlichen Strömung am wirksamsten sind. Die Spannung des Impulses soll beispielsweise plötzlich von 0 auf 200 V ansteigen, dann in einem Intervall von 50 Mikrosekunden langsam bis auf ca. 100 V absinken und nach 50 Mikrosekunden plötzlich von 100 auf 0 V zurückgehen. Wenn man der kontinuierlichen Fluidströmung 46 einen derartigen Impuls zuführt, bildet sich der Tropfen wie geschildert in zwei Stufen. Bei der gezeigten Ausführungsform entsteht das Tröpfchen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung 46 konstant gehalten wird, an einer dritten Stelle 70.
Im Ausführungsbeispiel wurde au der Fluidströmung an der Stelle 64 durch die Elektrode 68 ein Ladungsimpuls vermittelt, wenn das erfasste Teilchen die zweite Stelle 64 passierte. Wenn die Fluidströmung 46 an der zweiten Stelle 64 um das Tröpfchen aufgeladen wurde, war das erfasste Teilchen in dem einzelnen Tropfen enthalten, der an der dritten Stelle 70 entstand. Die Verzögerungsleitung 58 bewirkt nicht nur ein erstes Verzögerungssignal aus der Leitung 62,sondern auch ein zweites
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Verzögerungssignal auf der Leitung 72. Das Verzögerungssignal auf der Leitung 72 kann ebenso wie das Verzögerungssignal auf der Leitung 62 so eingestellt werden, dass es eine bestimmte Zeitspanne nach dem Erfassungssignal vom Teilchendetektor 54 erscheint, mittels einer Verzögerungseinstellung in der Verzögerungsleitung 58. Das zweite Verzögerungssignal geht über die Leitung 72 zu einem Manschettenimpulsgenerator 74, der abhängig von der Aufnahme des zweiten Verzögerungssignales einen positiven Ladeimpuls auf die Lademanschette 76 und eine Austastung 78 gibt. Die Ladung wird der Lademanschette 76 genau dann zugeführt, wenn der Tropfen entsteht, der das erfasste Teilchen enthält, und wenn er sich von der Fluidströmung 46 abzulösen beginnt, die auf den Tropfen folgt. Der Tropfen muss vor dem Abschnüren von der Strömung 46 aufgeladen werden, damit die gesamte Ladung dem Tropfen selbst zugeführt werden kann. Die Austasteinheit 78 an der Stelle hält hier die Bewegung fest, so dass sich der Zeitpunkt ermitteln lässt, zu dem die oben erwähnte Abschnürung erfolgt. Die Einstellung in der Verzögerungsleitung 58 dient zusammen mit der Austastung 78 zur Festlegung des Zeitpunktes, an dem die Ladung der Lademanschette 76 zugeführt wird.
Der von der vorausgehenden und nachfolgenden Strömung abgetrennte, geladene Tropfen, der das Teilchen enthält, bewegt sich in Strömungsrichtung weiter und passiert eine Ablenkplatte 80. Der positiv aufgeladene Tropfen wird von einer Aufladungsplatte abgestossen und von der anderen angezogen, so dass der Tropfen aus der vertikalen Bahn zu einem Kollektor 82 abgelenkt wird, an dem die Teilchen zur späteren Auswertung gesammelt werden.
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Alternativ kann anstelle der Elektrode 68 auch ein Heizelement in der Anordnung nach Fig. 1 und 2 vorgesehen werden.
Im Ausführungsbeispiel geht der vom Impulsgenerator 66 gelieferte positive Spannungsimpuls dann zum Heizelement 68, das sich sofort erhitzt und die entstehende Strahlungsenergie der angrenzenden, kontinuierlichen Fluidströmung 46 mitteilt. Die Anwendung der Strahlungsenergie, im vorliegenden Fall einer Wärmestrahlung, basiert auf einem Prinzip, das demjenigen der Zuführung einer elektrischen Ladung ähnelt. Allerdings wird hier die Oberflächenspannung der Fluidströmung durch die Wärmeentwicklung beeinflusst, so dass sich ein Tropfen bildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Fig. 3 wird einer Fluidströmung 46 über den Impulsgenerator 66 die Strahlungsenergie zugeführt. Der Ausgang des Impulsgenerators 66 ist hierbei mit einem Hochleistungslaser 88 von hoher Intensität verbunden. Im übrigen stimmt die Anordnung mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 überein.
Die Lasereinrichtung 88 liefert auf den Spannungsimpuls des Impulsgenerators 66 einen Laserstrahl von hoher Energie und Intensität, der an der Stelle 64 der Fluidströmung 46 zugeführt wird. Die Fluidströmung wird dadurch an dieser Stelle augenblicklich aufgeheizt. Durch die auftretende Änderung der Oberflächenspannung der Strömung entsteht augenblicklich ein einzelner Tropfen.
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Claims (24)

Patentanwalt* O Γί ') C f 1 7 D5rJ.--rvn.Ed3r I UW I Dip! -:..d ".v. -cschke e34 COULTERELECTRONICS, INC., HIALEAH, FLOR./USA Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Tröpfchen aus einer Fluidströmung PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Bildung und Abtrennung einzelner Tropfen
aus einer in Luft kontinuierlich verlaufenden Fluidströmung, dadurch gekennzeichnet , dass
zur Störung der Strömung und zur Erzeugung eines Tropfens der Strömung an einer bestimmten Stelle ein elektrisches
Signal oder eine Strahlungsenergie zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass zur Zuführung des elektrischen Signales
eine Elektrode mit der Fluidströmung in Verbindung steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Strahlungsenergie der Fluidströmung
durch einen Hochleistungs-Lichtstrahl zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Zufuhr der Strahlungsenergie durch eine Heizzone erfolgt, die mit der Fluidströmung in Verbindung steht.
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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Zuführung des elektrischen Signales bzw. der Strahlungsenergie während einer bestimmten Dauer und mit einer vorgegebenen Amplitude erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2 oder 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Spannung des Signales 50 bis 250 V beträgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal während einer Zeitspanne von 5 bis 50 Mikrosekunden zugeführt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 oder 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Spannung des elektrischen Signales plötzlich von einem ersten auf einen zweiten Wert ansteigt, dann allmählich auf einen dazwischenliegenden dritten Wert absinkt und dann plötzlich vom dritten auf den ersten Wert zurückgeht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Spannung des Signalimpulses während einer hfetimmten Dauer auftritt, wobei die Spannung am Anfang des Impulses grosser ist als am Schluss des Impulses.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der entstehende Tropfen vom vorhergehenden und nachfolgenden Fluidströmungsabschnitt abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet , dass der in Luft verlaufenden Fluidströmung
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ein zweites elektrisches Signal zugeführt wird, wenn sich der Tropfen von der Fluidströmung trennt, so dass der Tropfen einzeln aufgeladen wird.
11. Verfahren zur Abtrennung kleiner Teilchen, die in einem Fluid suspendiert sind, wobei eine Fluidströmung in Luft gebildet und ein einzelnes Teilchen der Fluidströmung erfasst wird, dadurch gekennzeichnet , dass der in Luft verlaufenden Strömung ein elektrischer oder ein Wärmeimpuls an einer bestimmten Stelle zugeführt wird, wenn das Teilchen diese Stelle passiert, wodurch die Strömung gestört und ein das Teilchen umgebendes Tröpfchen gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Tröpfchen aus der Fluidströmung an einer zweiten Stelle abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet , dass an der zweiten Stelle, wenn sich das Tröpfchen von der Fluidströmung trennt, diesem zur individuellen Aufladung ein zweiter elektrischer Impuls zugeführt wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass eine Einrichtung (66, 68, 88) mit der in Luft verlaufenden Strömung (46) an einer ersten Stelle (64) in Verbindung steht, die zur Störung der Strömung und zur Erzeugung eines Tröpfchens (70) der Fluidströmung (46) an der ersten Stelle ein elektrisches Signal oder eine Strahlungsenergie zuführt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Aufladeeinrichtung (66), die der Fluidströmung das elektrische Signal zuführt.
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15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung von Strahlungsenergie einen Lichtgenerator (88) erzeugt, der einen Lichtstrahl hoher Intensität liefert, der der Fluidströmung eine beträchtliche Strahlungsenergie zuführt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein Heizelement (68), das die Strahlungsenergie liefert und der Fluidströmung zuführt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , dass das elektrische Signal ein Impuls mit einer Amplitude von 50 bis 250 V und einer Dauer von 5 bis 50 Mikrosekunden ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei sich der Tropfen von dem vorhergehenden und nachfolgenden Abschnitt der Fluidströmung abtrennt, gekennzeichnet durch eine an der zweiten Stelle wirkende Ladeeinrichtung (14, 76), die zur individuellen Aufladung des Tropfens diesem bei seiner Abtrennung an der zweiten Stelle ein zweites elektrisches Signal zuführt.
19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, wobei entlang der Fluidströmung eine Erfassungseinrichtung ein Teilchen in der Strömung an einer ersten Stelle erfasst und ein Erfassungssignal liefert, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (66) , der an die Erfassungseinrichtung (48, 52, 54) angeschlossen ist und mit der Fluidströmung (46) an einer zweiten Stelle (64) in Verbindung steht, wobei der Impulsgenerator abhängig vom
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Erfassungssignal an der zweiten Stelle zur Störung der Strömung und zur Bildung eines das Teilchen umgebenden Tröpfchens (70) der Strömung und dem darin eingeschlossenen Teilchen einen elektrischen oder Wärmeimpuls zuführt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, dass der Impulsgenerator eine Ladeeinrichtung (66) aufweist, die das elektrische Signal der Fluidströmung vermittelt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, dass der Impulsgenerator einen Lichtgenerator (88) enthält, der einen Lichtstrahl hoher Strahlungsenergie der Fluidströmung zuführt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, dass der Impulsgenerator ein Heizelement (68) umfasst, das die Strahlungsenergie entwickelt und der Fluidströmung vermittelt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das Tröpfchen an einer dritten Stelle aus der Fluidströmung abgetrennt wird, gekennzeichnet durch einen zweiten Impulsgenerator (74, 76), der an die Erfassungseinrichtung angeschlossen ist und mit der Strömung an der dritten Stelle in Verbindung steht, und der abhängig vom Erfassungssignal der Strömung und einem darin eingeschlossenen Teilchen bei der Abtrennung von der Strömung einen zweiten elektrischen Impuls zuführt, so dass das Tröpfchen einzeln aufgeladen wird.
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24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich net, dass die Erfassungseinrichtung durch eine Verzögerungseinrichtung (58) mit dem ersten und zweiten Impulsgenerator verbunden ist, dass die Verzögerungseinrichtung abhängig vom Erfassungssignal ein erstes und ein zweites Verzögerungssignal liefert, dass der erste Impulsgenerator (66) abhängig vom ersten Verzögerungssignal diesen ersten elektrischen Impuls liefert, und dass der zweite Impulsgenerator (74, 76) abhängig vom zweiten Verzögerungssignal den zweiten elektrischen Impuls bewirkt.
Patentanwälte Dip!.-ir, F Fdar
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DE19772726070 1976-06-10 1977-06-08 Verfahren und vorrichtung zur bildung von troepfchen aus einer fluidstroemung Withdrawn DE2726070A1 (de)

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US69453276A 1976-06-10 1976-06-10

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SE (1) SE7706697L (de)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347935A (en) * 1979-05-16 1982-09-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for electrostatically sorting biological cells
US4318480A (en) * 1979-08-20 1982-03-09 Ortho Diagnostics, Inc. Method and apparatus for positioning the point of droplet formation in the jetting fluid of an electrostatic sorting device
US4318481A (en) * 1979-08-20 1982-03-09 Ortho Diagnostics, Inc. Method for automatically setting the correct phase of the charge pulses in an electrostatic flow sorter
US4318483A (en) * 1979-08-20 1982-03-09 Ortho Diagnostics, Inc. Automatic relative droplet charging time delay system for an electrostatic particle sorting system using a relatively moveable stream surface sensing system
US4317520A (en) * 1979-08-20 1982-03-02 Ortho Diagnostics, Inc. Servo system to control the spatial position of droplet formation of a fluid jet in a cell sorting apparatus
US4318482A (en) * 1979-08-20 1982-03-09 Ortho Diagnostics, Inc. Method for measuring the velocity of a perturbed jetting fluid in an electrostatic particle sorting system
US4325483A (en) * 1979-08-20 1982-04-20 Ortho Diagnostics, Inc. Method for detecting and controlling flow rates of the droplet forming stream of an electrostatic particle sorting apparatus
JPS57194354A (en) * 1981-05-26 1982-11-29 Fujitsu Ltd Analytical separation apparatus of multistage type living body cell
US4667830A (en) * 1981-06-15 1987-05-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method and means for sorting individual particles into containers for culturing, cloning, analysis, or the like
JPS57211557A (en) * 1981-06-24 1982-12-25 Fujitsu Ltd Cell sorter
US4538733A (en) * 1983-10-14 1985-09-03 Becton, Dickinson And Company Particle sorter with neutralized collection wells and method of using same
US4981580A (en) * 1989-05-01 1991-01-01 Coulter Corporation Coincidence arbitration in a flow cytomery sorting system
US5232828A (en) * 1992-03-09 1993-08-03 Becton, Dickinson And Company Coating agents for cell recovery
US5507439A (en) * 1994-11-10 1996-04-16 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Method for milling a powder
WO1998034094A1 (en) 1997-01-31 1998-08-06 The Horticulture & Food Research Institute Of New Zealand Ltd. Optical apparatus
US6402305B1 (en) 1997-10-17 2002-06-11 Eastman Kodak Company Method for preventing ink drop misdirection in an asymmetric heat-type ink jet printer
US6079821A (en) * 1997-10-17 2000-06-27 Eastman Kodak Company Continuous ink jet printer with asymmetric heating drop deflection
US6012805A (en) * 1997-10-17 2000-01-11 Eastman Kodak Company Continuous ink jet printer with variable contact drop deflection
US6254225B1 (en) 1997-10-17 2001-07-03 Eastman Kodak Company Continuous ink jet printer with asymmetric heating drop deflection
US5963235A (en) * 1997-10-17 1999-10-05 Eastman Kodak Company Continuous ink jet printer with micromechanical actuator drop deflection
US6509917B1 (en) 1997-10-17 2003-01-21 Eastman Kodak Company Continuous ink jet printer with binary electrostatic deflection
US6149867A (en) 1997-12-31 2000-11-21 Xy, Inc. Sheath fluids and collection systems for sex-specific cytometer sorting of sperm
US6071689A (en) 1997-12-31 2000-06-06 Xy, Inc. System for improving yield of sexed embryos in mammals
US6281018B1 (en) * 1998-02-26 2001-08-28 Coulter International Corp. Selective purification and enrichment sorting of flow cytometer droplets based upon analysis of droplet precursor regions
US7208265B1 (en) 1999-11-24 2007-04-24 Xy, Inc. Method of cryopreserving selected sperm cells
AU2002237689B2 (en) 2000-11-29 2008-01-10 Xy, Llc. System to separate frozen-thawed spermatozoa into X-chromosome bearing and Y-chromosome bearing populations
US7713687B2 (en) * 2000-11-29 2010-05-11 Xy, Inc. System to separate frozen-thawed spermatozoa into x-chromosome bearing and y-chromosome bearing populations
US20020064809A1 (en) 2000-11-29 2002-05-30 Mutz Mitchell W. Focused acoustic ejection cell sorting system and method
EP1352237A4 (de) * 2000-12-15 2009-03-04 Beckman Coulter Inc Elektrisch leitfähiges behältersystem
AU2002258130A1 (en) * 2001-05-03 2002-11-18 Jemtex Ink Jet Printing Ltd. Ink jet printers and methods
US6592211B2 (en) * 2001-10-17 2003-07-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrostatic mechanism for inkjet printers resulting in improved image quality
US6883904B2 (en) 2002-04-24 2005-04-26 Eastman Kodak Company Apparatus and method for maintaining constant drop volumes in a continuous stream ink jet printer
EP1542529A4 (de) * 2002-07-22 2006-08-09 Xy Inc Spermazellenverfahrenssystem
US8486618B2 (en) 2002-08-01 2013-07-16 Xy, Llc Heterogeneous inseminate system
EP2275533B9 (de) 2002-08-01 2016-10-19 Xy, Llc Verfahren zur Schätzung von Spermzellen
WO2004017041A2 (en) 2002-08-15 2004-02-26 Xy, Inc. High resolution flow cytometer
US7169548B2 (en) 2002-09-13 2007-01-30 Xy, Inc. Sperm cell processing and preservation systems
US6666548B1 (en) * 2002-11-04 2003-12-23 Eastman Kodak Company Method and apparatus for continuous marking
ES2561816T3 (es) 2003-03-28 2016-03-01 Inguran, Llc Aparatos, métodos y procesos para clasificar partículas y para proporcionar esperma animal clasificado por sexo
CA2566749C (en) * 2003-05-15 2017-02-21 Xy, Inc. Efficient haploid cell sorting for flow cytometer systems
MXPA06011344A (es) 2004-03-29 2006-12-15 Monsanto Technology Llc Suspensiones de espermatozoides para separar en poblaciones enriquecidas con cromosomas x o y.
BRPI0513685A (pt) 2004-07-22 2008-05-13 Monsanto Technology Llc processo para enriquecimento de uma população de células de esperma
WO2013028947A1 (en) * 2011-08-25 2013-02-28 Sony Corporation Characterization of motion-related error in a stream of moving micro-entities
US20170248511A1 (en) * 2014-12-04 2017-08-31 Becton, Dickinson And Company Flow Cytometry Cell Sorting Systems and Methods of Using the Same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3596275A (en) * 1964-03-25 1971-07-27 Richard G Sweet Fluid droplet recorder
US3380584A (en) * 1965-06-04 1968-04-30 Atomic Energy Commission Usa Particle separator
BE793185A (fr) * 1971-12-23 1973-04-16 Atomic Energy Commission Appareil pour analyser et trier rapidement des particules telles que des cellules biologiques
US3826364A (en) * 1972-05-22 1974-07-30 Univ Leland Stanford Junior Particle sorting method and apparatus
US3878519A (en) * 1974-01-31 1975-04-15 Ibm Method and apparatus for synchronizing droplet formation in a liquid stream
US3979756A (en) * 1974-12-18 1976-09-07 International Business Machines Corporation Method and apparatus for merging satellites in an ink jet printing system

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5319891A (en) 1978-02-23
FR2354148A1 (fr) 1978-01-06
US4148718A (en) 1979-04-10
GB1563856A (en) 1980-04-02
SE7706697L (sv) 1977-12-11
CA1050938A (en) 1979-03-20

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