DE2748564A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung von in einer suspension befindlichen teilchen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur messung von in einer suspension befindlichen teilchenInfo
- Publication number
- DE2748564A1 DE2748564A1 DE19772748564 DE2748564A DE2748564A1 DE 2748564 A1 DE2748564 A1 DE 2748564A1 DE 19772748564 DE19772748564 DE 19772748564 DE 2748564 A DE2748564 A DE 2748564A DE 2748564 A1 DE2748564 A1 DE 2748564A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- particles
- particle
- pattern
- detection
- detection zone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 126
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 102
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 17
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000009534 blood test Methods 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 238000012567 pattern recognition method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
- G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1425—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry using an analyser being characterised by its control arrangement
- G01N15/1427—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry using an analyser being characterised by its control arrangement with the synchronisation of components, a time gate for operation of components, or suppression of particle coincidences
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/2813—Producing thin layers of samples on a substrate, e.g. smearing, spinning-on
- G01N2001/282—Producing thin layers of samples on a substrate, e.g. smearing, spinning-on with mapping; Identification of areas; Spatial correlated pattern
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N2015/1477—Multiparameters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
Patentanwälte
Dipl.-'ng. E. E
Dipl.-Ing. K. Schici-hi·.*
Dipl.-'ng. E. E
Dipl.-Ing. K. Schici-hi·.*
β München 40 ß**
Coulter Electronics, Inc., Hialeah, Florida/USA
Verfahren und Vorrichtung zur Messung von in einer Suspension befindlichen Teilchen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zuordnung von getrennt erfaßten Teilcheneigenschaften und den
zugehörigen Teilchen.
Bei der Untersuchung und Analyse von Teilchen sollen meist möglichst viele Eigenschaften jedes Teilchens ermittelt werden.
Je größer die Anzahl der ermittelten Eigenschaften ist, umso zuverlässiger kann ein Gerät ein Teilchen von einem anderen, ihm
ähnelnden Teilchen unterscheiden. Dies ist beispielsweise bei Blutuntersuchungen von erheblicher Bedeutung, wenn zwischen ver-
809837/0576
βchiedenen Arten von Blutkörperehen unterschieden werden muß.
Die visuelle Klassifizierung von Blutkörperchen basiert in der Regel auf Parametern, vie der Farbe, der Größe und der Form,
die der Nucleus nach entsprechendem Einfärben zeigt, und der Granulierung, der Farbe und der relativen Menge des eingefärbten
Zytoplasmas.
Die Erkennung und Klassifizierung der Zellen oder Blutkörperchen erfolgt heute meist automatisch. Bei einer Methode, der
sogenannten Mustererkennung, werden die unbekannten Blutkörperchen zur automatischen Untersuchung auf einer Fläche oder einem
Substrat unter ein Mikroskop mit hoher Auflösung gebracht. Das Gesichtsfeld des Mikroskopes vird durch einen Wandler, beispielsweise
ein auf die Wiedergabe ansprechendes Vidikon, abgetastet. Beim Abtasten des Gesichtsfeldes verden Informationsbits gespeichert,
die die elektrisch feststellbaren Merkmale der Blutkörperchen darstellen. Ein Computer, der zur Identifizierung der
Blutkörperchen mit einem geeigneten Algorithmus programmiert ist, verarbeitet die über das Gesichtsfeld des Mikroskopes gewonnenen
Daten, wobei er versucht, diese Information mit einer ähnlichen Information seines Gedächtnisses in Übereinstimmung zu bringen.
Die Methode erfordert die Verarbeitung von tausenden von Informationsbits, vozu eine aufwendige Ausrüstung mit Computern und
großen Speicherbänken benötigt vird. Dennoch kann trotz des Aufwandes
und der Kompliziertheit der benötigten Ausrüstung die Erkennung und Klassifizierung der Teilchen nicht mit absoluter Genauigkeit
erfolgen, vobei außerdem die Zeit zur Erkennung auch
noch sehr groß ist.
Eine zweite Methode, die sogenannte Durchflußmethode, liefert
sehr schnelle Meßergebnisse über in einer flüssigen Suspension
befindliche Teilchen, venn die Suspension durch eine elektrisch erregte Erfassungszone fließt. Die Erfassungszonen können auch
800837/0578
durch ein- oder mehrfarbiges Licht erregt werden. Durch diese
allgemeine Methode lassen sich Grobparameter messen, wie etwa das Volumen oder die Größe der Zellen oder Blutkörperchen, der
DNS- oder der RNS-Gehalt, die Farbe, die Fluoreszenz, die Lichtabsorption
usw. Die Erfassungszonen für diese Grobparameter messen mit geringer Auflösung. Elektrisch erregte Erfassungezonen
können mit Gleichstrom oder hochfrequentem Wechselstrom betrieben werden. Durchflußsysteme bieten den Vorteil der Hochgeschwindigkeitsmessung,
an mehr als tausend Zellen pro Sekunde, wobei jedoch an der einzelnen Zelle nur eine begrenzte Anzahl von Messungen
mit geringer Auflösung erfolgt.
Um die einzelnen Zellen mit größerer Sicherheit identifizieren
zu können, benötigt man somit eine größere Anzahl von Messungen der diversen Zelleneigenschaften. Da jede Erfassungezone nur eine
geringe Anzahl von Messungen ausführen kann, benötigt nan mehrere. Jede Messung an den Zellen muß dem Ziel dienen, die vollkommen
sichere Zuordnung von Meßergebnissen und gemessenen Zellen zu erreichen.
Um dies zu erreichen, muß man mehrere Erfassungszonen
hintereinander bzw. in einer Tandemanordnung betreiben, so daß jede Zelle jede Erfassungszone passiert. Da die Messungen in den
aufeinanderfolgenden Erfassungszonen nicht gleichzeitig erfolgen
können, müssen für den zur Klassifizierung der Zellen erforderlichen
Vergleich der Meßergebnisse die Resultate der ersten Messung so lange gespeichert werden, bis die letzte Messung erfolgt ist.
Der Abstand zwischen den Erfassungszonen kann in der Praxis nicht unter eine Strecke von einigen Zentimetern verringert werden. Da
die Flüssigkeit in einem Durchflußsystem etwa mit 5 bis Io m pro
Sekunde strömt, benötigt jedes Teilchen für einen Weg von 1 cm in der Durchflußkammer etwa loo bis 2oo Mikrosekunden. Wenn sich
die Erfassungszonen aus mechanischen Gründen über eine Distanz von 5 cm erstrecken müssen, so liegt die gesamte Verzögerung zwi-
809837/0576
sehen der ersten und letzten Erfassungezone in der Größenordnung
von o,5 bis 1 Millisekunden. Wollte nan die Teilchensuspension
so weit verdünnen, daß die erste Erfassungszone erst dann das nächste Teilchen messen kann, wenn die letzte Erfassungszone
ihre Messungen an den vorhergehenden Teilchen abgeschlossen hat, so müßte der Mindestabstand zwischen den Teilchen 5 cm betragen,
was einem halben Teilchen pro Millisekunde entspricht. Unter Berücksichtigung der rein zufälligen Verteilung der Teilchen in
der Suspension müßte der mittlere Abstand weit über 5 cm liegen. Durch eine derart geringe Teilehenkonzentration und die langen
Intervalle zwischen den Teilchen wurden aber die Vorteile des Durchflußsystemes wieder aufgehoben. Um die Hochgeschwindigkeitserfassung
des Durchflufisystemes beibehalten zu können, müßten
sich mehrere Teilchen in einer Durchflußkammer von 5 cm Länge befinden können.
Um die Fähigkeit zur Hochgescbvindigkeitsmessung der Durchflußmethode
voll ausnutzen zu können, müßte man die Tellchenkonzen—
tration der Suspensionsprobe so weit erhöhen, daft die erste Erfassungszone
in der Zeit, die ein bestimmtes Teilchen zum Durchgang von der ersten bis zur letzten Erfassungszone benötigt, bereits
mehrere nachfolgende Teilchen gemessen hat. Die Meßergebnisse der ersten bzw. in Strömungsrichtung vorher liegenden Erfassungszone
müssen dann zum Vergleich mit den Mefiergebnissen der nachfolgenden Erfassungszone gespeichert werden. Die richtige
Zuordnung zwischen den an den verschiedenen Erfasaungszonen gewonnenen
MeBergebnissen und den einseinen Teilchen bereitet dabei erhebliche
Schwierigkeiten. Ein« Lösung könnte darin bestehen, die in der ersten Erfassungszone am ersten Teilchen einer Probenaliquote
gemachte Messung genau mit der ersten Messung der nachfolgenden und der letzten Erfassungsrone in Übereinstimmung zu bringen,
die zweite mit der zweiten usw. Hierzu wäre es erforderlich, die erste Messung für etwa 1 Millisekunde zu speichern, in der ver-
609837/0676
27Λ8564
aucht wird, die Übereinstimmung herbeizuführen. Wenn dann die
Teilchenströmung auf der Untersuchungsfläche eines Mikroskopes
ausgebreitet wird, kann man die Meßergebnisse den richtigen Teilchen zuordnen, wenn man gewährleistet, daß das erste durch
die DurchfluDkammer fließende Teilchen auch das erste Teilchen
auf der Untersuchungsfläche ist.
Es wäre jedoch riskant, sich darauf zu verlassen, daß jede Erfassungszone
das "erste Teilchen" erkennt. In Geräten, die weiße Blutkörperchen, bösartige Zellen oder dergleichen erkennen müssen, wobei die Diagnose über Leben oder Tod entscheiden kann,
sind jedoch Kompromisse nicht tolerierbar. Das Risiko rührt zum einen daher, daß die Erfassungszonen auf verschiedene Eigenschaften
der Teilchen ansprechen. So kann eine Ersterfassungszone auf Fluoreszenz und eine zweite Erfassungszone auf das Volumen
ansprechen. Wenn das erste Teilchen keine Fluoreszenz zeigt, würde dann die Fluoreszenz beim zweiten Teilchen dem
Durchgang des ersten Teilchens durch die zweite Erfaesungszone
zugeordnet. Diese falsche Zuordnung würde auch sämtliche nachfolgenden Übereinstimmungen bzw. Paarungen verfälschen.
Zum anderen sind die praktischen Schwierigkeiten zu Beginn eines Probendurchlaufes, genau in dem Augenblick, wenn ein erstes Teilchen
in die erste Erfassungszone eintritt, trotz hydraulischer
und elektronischer Starterleichterungen, zwar nicht unbedingt unüberwindlich, aber sie wurden eine enorm aufwendige, schnell
und präzise arbeitende Apparatur erfordern.
An sich besteht die direkteste Methode darin, die Strömungsgeschwindigkeit
der Probe in der Durchflußkammer zu messen und bei bekanntem Abstand zwischen den Erfassungezonen die Zuordnung der
MeOergebnisse in Verhältnis dieses Abstände« und der Strömungsge-
809837 / 0 £76
achvindigkeit zu verzögern. Bei der "Strömungsgeschwindigkeit"
handelt es sich aber nur um einen Mittelwert. Damit die Teilchenströiming
aufrecht erhalten bleibt, muß die tatsächliche Strömung in der Durchflufikammer laminar verlaufen. Infolge geringer
Ungenauigkeiten bei der Zentrierung der Teilchenetrömung,
durch Herstellungsungenauigkeiten oder Schmutz auf der
Innenseite der Durchflußkammer, kommt es zu kleinen VerzögerungsSchwankungen.
Im Zentrum liegt die Strömungsgeschwindigkeit etwas über dem Mittelwert. Somit kann man auch nicht mit einer
konstanten Verzögerung arbeiten.
Die Zuordnung von MeBergebnissen, die von bestimmten Zellen
bei einer "On-Stream-Analyse" gewonnen wurden, ist praktisch
unmöglich, wenn die Messung der Zellen nach der Methode der Mustererkennung erfolgte.
Wenn mit der Durchflußmethode eine Reihe von Eigenschaften ermittelt
werden soll, benötigt man unterschiedliche Arten von Erfassungszonen, von denen jede mindestens eine bestimmte Teilcheneigenschaft
erfassen kann. Diese Erfassungszonen werden im allgemeinen in Reihe entlang der Strömung angeordnet.
Bei einem solchen Gerät liegen die verschiedenen Erfassungszonen
entlang der Fluidströmung sehr dicht nebeneinander. Dadurch erfolgen
die Messungen fast gleichzeitig, die Schwankungen in der Teilchenankunftezeit an den benachbarten Erfassungszonen sind
klein, so daß die Zuordnung der in benachbarten Erfassungszonen gemessenen Teilchenankunftszeit und der Teilcheneigenschaft einfach
ist. Wenn dieser Abstand zwischen den verschiedenen Erfassunga· zonen aber nicht äußerst klein gehalten werden kann, so muß mit
aufwendigen Verfahren gewährleistet werden, daß die Meßergebnisse eines bestimmten Teilchens auch tatsächlich diesem Teilchen zugeordnet
werden.
809837/0576
Wenn nach dem Passieren der Durchflußkammer mit mehreren Erfassungszonen
die Teilchen für eine anschließende mikroskopische Untersuchung auf einem Substrat ausgelegt werden sollen, muß
auch eine Durchflußkammer-Substrat-Zuordnung erfolgen. Die Korrelation von Eigenschaften, die von der dem Substrat am
nächsten liegenden Erfassungszone gewonnen werden und der durch die Lage des Teilchens auf dem Substrat ermittelten Eigenschaft
bietet keine Probleme. Die Zuordnung der in der Abtastzone ermittelten Eigenschaft und der Teilchenlage auf dem Substrat
wird aber problematisch, wenn die Erfassungszone sich nicht unmittelbar neben dem Substrat befindet. Dies rührt daher, daß
die Strömungsgeschwindigkeit nicht absolut stabil ist und daß in der Strömung unregelmäßige Zufallsbewegungen auftreten, wodurch
die Zeit für die Teilchenbewegung von einer Erfassungszone zu einem davon um eine gewisse Distanz entfernten Substrat
nur schwer oder gar nicht vorhergesagt werden kann. Dadurch ist die Korrelation mit der Teilchenlage auf dem Substrat äußerst
erschwert und liegt meist außer der Leistungsfähigkeit der momentan verfügbaren Geräte und Programme. Diese Schwierigkeiten
werden durch die Erfindung beseitigt. Das erfindungsgemäße Verfahren
gestattet es, bei einer deratigen Tandemanordnung von Erfassungszonen mit mehreren Teilchen zwischen der ersten und
der letzten Erfassunggzone zu arbeiten, ohne daß die Identitätsspur eines Teilchens verloren geht, so daß die Meßergebnisse jedem
Teilchen exakt zugeordnet werden können.
Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung gestatten die Identifizierung von in einer Flüssigkeitssuspension befindlichen
Teilchen und die Ermittlung von Informationen über diese.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß
die flüssige Suspension nacheinander durch mehrere hintereinander angeordnete Erfassungszonen strömt. Jede Erfassungszone mißt
809837/0578
Ία
beim Durchgang des Teilchens mindestens eine Teilcheneigenschaft.
Außerdem ermittelt die Erfassungszone die zeitliche Zuordnung des gemessenen Teilchens gegenüber mindestens einem anderen Teilchen
der Strömung, vorzugsweise dem vorhergehenden oder nachfol~ genden Teilchen, so daß man eine erste Meßreihe erhält mit der
Zuordnung der Teilchen und ihrer Eigenschaften. Damit die Übereinstimmung bzw. Paarung der an getrennten Erfassungszonen ermittelten
Teilcheneigenschaften und der Teilchen gewährleistet ist, wird der Teil der Meßreihe mit der zeitlichen Zuordnung
einer Erfassungszone einem Teil der Meßreihe mit der zeitlichen
Zuordnung an der vorhergehenden und der nachfolgenden Erfassungszone zugeordnet.
Wenn ein in Suspension befindliches Teilchen sämtliche Erfassungszonen
passiert hat, wird die Suspension mit dem Teilchen auf einem Substrat so ausgelegt, daß man ein Muster voneinander
getrennter Teilchen erhält. Die Folge der zeitlichen Zuordnungen einzelner Teilchen der Strömung beim Auslegen bestimmt die Folge
der räumlichen Zuordnungen zwischen den einzelnen Teilchen des ausgelegten Musters. Die räumlichen Zuordnungen zwischen einzelnen
Teilchen im ausgelegten Muster werden gemessen, woraus man eine zweite Folge von Meßergebnissen erhält, die dann zur Iidentifizierung
eines im Muster ausgelegten Teilchens und seiner an jeder Erfassungszone ermittelten Eigenschaften der ersten Folge
von Meßergebnissen an der letzten Erfassungszone zugeordnet wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
Eine flüssige Teilchensuspension Io Windet sich unter dem Druck
einer Luftdruckfelle Ik in einem Gefäß 12. Die flüssige Teilchensuspension
steht über eine Leitung 18 mit einem Eintrittsrohr l6 für die flüssige Probe in Verbindung. Durch das Rohr 16 gelangt
die flüssige Teilchensuspension in eine Durchflußkammer 2o.
809837/0576
In einem Gefäß 24 befindet sieh eine als Umhüllung oder Mantel dienende^lüssigkeit 22, die über eine Druckluftqwlle 26 unter
Druck steht. Über eine Leitung 3o steht die Mantelflüesigkeit 22
im Gefäß 24 mit einer zweiten Eintrittsöffnung 28 in Verbindung.
Die Mantelflüssigkeit gelangt über die zweite Eintrittsöffnung
28 in die Durchflußkammer 2o und umschließt die flüssige Suspen»
sion Io mit einem laminaren Mantel. Dadurch strömt die flüssige
Suspension mit den Teilchen mit praktisch konstanter Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte der Durchflußkammer 2o.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Durchflußzelle 2o
im Querschnitt kreisförmig, wobei der Teil mit dem größten Durchmesser an der Spitze des Probeneintrittsrohres 16 liegt
und sich zu dem kleineren Durchmesser, in Strömungsrichtung hinter diesen Punkt, verjüngt.
Die Durchflußkammer 2o erstreckt sich über 3 Erfassungszonen
34, 36 und 38, die nacheinander, das Teilchenvolumen und die
elektrische Undurchlässigkeit, die Farbaufnahme des Teilchens
und seine Fluoreszenz und die Lichtstreuung nach verschiedenen Richtungen messen. Auch andere Arten von Erfassungszonen sind
einsetzbar. Jede der Erfassungezonen hat eine eigene Erregungsenergiequelle 4o, 42 bzw. 44. Im Ausführungsbeispiel liefert die
erste Quelle elektrische Energie und die zweite sowie die dritte Quelle jeweils einen Laserstrahl. Je nach der Verschiedenartig··
keit und Kompliziertheit der zu untersuchenden Teilchen and der gewünschten Entscheidungsfähigkeit der Einrichtung kommen weitere
Realisierungen in Betracht. Die elektrischen Signale werden in der Elektronik 46 gespeichert und verglichen, beispielsweise vom
anschließenden Trennen oder Sortieren der Zellen, wobei die Meß— ergebnisse zur permanenten Speicherung im Computer 48 in digitale
Form umgewandelt werden.
ÄO9837/0S78
27A8564
Es wird nicht nur das elektrische Signal der Erfassungszone 34 aufgenommen, sondern ein Abschnitt der Elektronik 46 mißt auch
die zeitliche Zuordnung jedes erfaßten Teilchens gegenüber dem vorhergehenden Teilchen. Diese gemessene Zuordnung wird ebenfalls
in digitale Form gebracht und einem Computer 48 zugeführt, so daß eine ganze Folge zeitlicher Zuordnungenessungen für die
Erfassungszone 34 gespeichert vird.
Wie bereits erwähnt, sind die Erfassungezonen 34, 36 und 38
entlang der Durchflußkammer 2o in möglichst geringem Abstand
hintereinander angeordnet. Dennoch beträgt der Abstand zwischen den Erfassungszonen mindestens mehrere cm. Nach dem Passieren
der Erfassungezone 34 der DurchfluBkammer 2o geht das Teilchen
durch den Lichtstrahl einer optischen Erfassungszone 36. Das elektrische Signal der Erfassungszone 36 beim Passieren des
Teilchens geht zur Elektronik 46 und wird in eine Form gebracht, die schnell mit den Signalen der anderen Erfassungszonen vergleichbar
ist. Nach der Umwandlung in digitale Form wird das Signal im Computer 48 gespeichert.
Die Elektronik 46 spricht nicht nur auf die Eigenschaften der Teilchen an, sondern mißt auch die zeitliche Zuordnung jedes
Teilchens gegenüber dem unmittelbar "vorhergehenden, von der Erfassungssone
36 gemessenen Teilchen. Die zeitliche Zuordnung wird ebenfalls in digitale Form gebracht und dem Computer 48 zugeführt,
wo die gesamte Folge von Meßergebnissen für die zeitliche
Zuordnung in der Erfassungszone 36 gespeichert wird.
Das bereite bei seiner Abwärtsbewegung durch die DurchfluBkamraer
2o oben betrachtete Teilchen passiert dann einen Lichtstrahl zwischen einer Anordnung 38 mit Linse und Fotozelle und einer Lichtquelle
44. Die dabei bewirkte Veränderung des Lichtstrahles verursacht eine proportionale Änderung eines elektrischen Signales.
.09837/0576
Die Änderung betrifft die an diesem Detektor eu messende, spezielle
Teilcheneigenschaft und bewirkt ein elektrisches Signal, das der Elektronik 46 ebenso wie bei den Erfassungszonen 34 und 36
zugeführt wird, zur Umwandlung in digitale Form. Außerdem ist das elektrische Signal dem Signal zugeordnet, das die Erfassungszone
38 beim Durchgang des Teilchens lieferte, und dem nachfolgenden, durch die Elektronik 46 erfaßten Teilchen, zur Ableitung einer
Folge zeitlicher Zuordnungsmessungen für die Erfassungszone 38.
Sowohl die zeitliche Zuordnung als auch die Teilcheneigenschaften werden im Computer 48 gespeichert.
Auf ähnliche Weise wird das Teilchen beim Passieren jeder weite··
ren Erfaasungszone der DurchfluBzelle 2o erfaßt. Die von den Detektoren
ermittelten Teilcheneigenschaften werden im Computer 48 gespeichert, zusammen mit der zeitlichen Zuordnung zwischen dem
erfaßten Teilchen und den an diesem Detektor erfaßten vorhergehenden und nachfolgenden Teilchen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt jedes in Suspension
befindliche Teilchen nach dem Passieren sämtlicher Detektoren der Durchflußkammer 2o in eine Spritzdüse 5o, die beispielsweise
über einen piezoelektischen Wandler 52 mit einer Stromquelle 54 in Schwingungen versetzt wird. Durch diese Maßnahme
teilt sich die Suspension mit den Teilchen in Tröpfchen gleicher Größe, die dann zu einem Substrat 56 gelangen, das im Ausführungsbeispiel der Objektträger eines Mikroskopes ist, dessen Schlitten
58 von einem Antrieb 60 mechanisch bewegt wird. Der Antrieb 60 bewegt
den Schlitten 58 schwingend. Infolge dessen bilden die Tröpfchen
62 auf dem Objektträger 56 eine Schlangenlinie. Beim Abschreiten
der Teilchen in den Tröpfchen auf dem Substrat 56 bilden die
Zeitintervalle zusammen mit der Bewegungsgeschwindigkeit auf dem schlangenlinienformigen Muster des Substrates 56 das proportionale
Raummuster. Dieses Raummuster wird beispielsweise durch ein Abtast-
809837/0S76
mikroskop, in ein Zeitmuster zuruckverwandelt und geht dann zur
Elektronik 46, wo es in digitale Fora gebracht and im Computer 48 gespeichert wird.
Die Folge der ZeitZuordnungen, die in der Erfaesungszone 34 gemessen
und im Computer 48 gespeichert ist, vird durch den Computer 48 mit der Folge der ZeitZuordnungen verglichen, die durch
die Erfassungszone 36 gemessen und ebenfalls im Computer 48 ge—
speichert sind. Die beiden Zuordnungen lassen sich einfach in Übereinstimmung bringen bzw. paarweise ordnen, da die Strömungsgeschwindigkeit annähernd bekannt und konstant und der Abstand
zwischen den Erfassungszonen 34 und 36 mäßig ist, so daft die
Korrelation zwischen den beiden Folgen von Zeitzuordnungen relativ einfach herzustellen ist. Sobald die Zuordnung einmal erreicht
ist, werden auch die der Folge der Zeitzuordnungen entsprechenden Eigenschaften vom Computer 48 zugeordnet und vergli-chen.
Der_selbe Korrelationsablauf wird ausgeführt zwischen der Folge
der von der Erfassungezone 36 gemessenen und im Computer 48 gespeicherten
Zeitzuordnungen und der Folge der von der Erfassungszone 38 gemessenen und ebenfalls vom Computer 48 gespeicherten
Folge von Zeitzuordnungen:. Infolge der engen räumlichen Anordnung
der Erfassungszonen 36 und 38 entlang der Durchflußkammer
2o derart, daß jedes Teilchen diese Detektoren nacheinander passiert, laßt sich die Zuordnung zwischen der zeitlichen Folge an
der Erfassungszone 36 und der zeitliehen Zuordnung an der Erfassungszone
38 relativ einfach erreichen. Die Korrelation der Zeitfolge,
gemessen von der Erfassungezone 38, die mit den anderen Erfassungszonen entlang der Durchflußkammer 2o in Reihe geschaltet
ist, erfolgt auch durch den Computer 48, wobei diese Korrelationen praktisch gleichzeitig nach dem Durchgang durch die
letzte Erfassungezone erfolgen können , damit ein Ablenkungssystem 52 aktivierbar ist, auf kontinuierlicher Basis. Beim vorlie-
ÖG9837/OS76
genden Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung des Ablenkung»—
systems 52 je nachdem, ob Teilchen in der Strömung an der Erfassungszone
38 vorhanden sind oder nicht, so daß sämtliche Teilchen
verarbeitet werden und nur die nicht mehr brauchbare Trägerflüssigkeit beseitigt wird, wodurch die Pfützenbildung wie auch die
Bewegung der auf dem Substrat 56 festgehaltenen Teilchen minimal
wird.
Wie bereits erwähnt, wird auch die räumliche Zuordnung der auf dem Substrat abgeschiedenen Teilchen gemessen. Auch diese Meßer—
gebnisse werden in eine zeitliche Folge zurückverwandelt und ebenfalls im Computer k8 gespeichert. Diese Meßreihe wird verglichen
mit der zeitlichen Folge von Messungen, die an der Erfassungszone ausgeführt wird, bevor die Teilchen die Durchfluß—
kammer 2o verlassen, so daß eine Korrelation der Muster erreichbar
ist. Mit dem Erreichen der Korrelation sind auch die von den Detektoren entlang der Durchflußkammer 2o erfaßten Teilcheaeigenschaften
und die räumliche Lage der Teilchen auf dem Substrat 56
zugeordnet. Damit an jedes Teilchen auf einer bestimmten Stelle des Substrates abgeschieden werden, wobei seine im Computer gespeicherten,
räumlichen Eigenschaften jedem Teilchen richtig zugeordnet werden können.
Es wird wieder darauf hingewiesen, daß die Korrelationen zwischen benachbarten Erfassungszonen erfolgen, beispielsweise zwischen den
Erfassungezonen 36 und 38, und nicht zwischen den Erfassungezonen
Jk und 38 oder dem Substrat 56. Die Korrelation benachbarter Detektoren
hat den Vorteil, daß die zeitlichen Schwankungen der Intervalle, hervorgerufen durch eine regellose Zufallsbewegung im Durchflußsystem,
und der Abstand zwischen entsprechenden Erfassungszonen minimal bleiben. Eine Korrelation von nicht benachbarten Erfasiungszonen
ist weit weniger zuverlässig, da sich die Zeitfehler in der zeitlichen Folge mit jeder der nicht benachbarten Erfassungszonen
109837/0576
akkumulieren. Davit die Möglichkeit einer falschen Korrelation
minimal bleibt und eine Korrelation der Eigenschaften möglich ist, die an einer Reihe von getrennten Erfassungezonen ermittelt
wurden, zusammen mit einer maximalen Teilchenkonzentration, damit möglichst viele Teilchen pro Sekunge meßbar sind, ist die
Korrelation benachbarter Erfassungezonen unbedingt vorzuziehen.
Die Art und Weise der Messung eines zeitlichen Musters an einer Erfassungszone und der Zuordnung eines von einem Substrat gemessenen
zeitlichen Musters, ist an sich bekannt. Die gleiche Korre lationsmethode ist anwendbar auf die Korrelation benachbarter
Erfassungszonen und der letzten Erfassungszone entlang der Durch-
flußkammer 2o und dem Substrat 56. Patentanwälte
DIpK-mg. E. Eder
Dipl.-Ing. K. Schieschko
8München tu, fcJisaijeuiairaße 34
809837/0576
-4 t-
L e e r s e i t e
Claims (7)
1. Verfahren zur Ermittlung von Information über die Eigenschafv—ten
von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, dadurch gekennzei chnet
a) daß die Flüssigkeit mehrere Erfassungszonen derart durchströmt,
daß jedes Teilchen diese Erfassungszonen nacheinander passiert,
b) daß in jeder Erfassungszone mindestens eine Eigenschaft eines Teilchens und die zeitliche Zuordnung dieses Teilchens
gegenüber mindestens einem anderen Teilchen gemessen wird, so daß man zu den einzelnen Teilchen eine Meßreihe
erhält, die die zeitliche Zuordnung und die Eigenschaften der Teilchen umfaßt, und
c) daß zwischen dem Teil der Meßreihe mit der zeitlichen Zuordnung
einer Erfassungszone und einem Teil der Meßreihe mit der zeitlichen Zuordnung an der vorhergehenden und
der nachfolgenden Erfassungszone eine derartige Korrelation hergestellt wird, daß die von den Erfassungszonen ermittelten
Teilcheneigenschaften zu dem jeweiligen Teilchen gehören.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
der ersten und der letzten Erfassungszone eine Reihe weiterer
Erfassungszonen liegt » daß ■ die Korrelation zwischen der
ersten Erfassungezone und der zweiten Erfassungszone sowie
zwischen der letzten Erfassungezone und der vorhergehenden
Erfassungszone erfolgt und daß der Teil der Meßreihe mit der zeitlichen Zuordnung jeder Zone zwischen der ersten und letzten
809837/0578
ORIGINAL INSPECTED
Zone einer der vorhergehenden oder nachfolgenden Zonen und
deren Messungen zugeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsströmung auf einem Substrat in einem Muster
voneinander getrennter Teilchen abgeschieden wird, wobei die Folge der zeitlichen Zuordnungen der einzelnen Teilchen der
Strömung beim Auslegen die Folge der räumlichen Zuordnung zwischen den einzelnen Teilchen im ausgelegten Muster bestimmt,
daß die räumliche Zuordnung der ausgelegten Teilchen zwischen einzelnen Teilchen für mehrere Teilchen im ausgelegten
Muster gemessen wird, zur Ableitung einer zweiten Meßreihe, und daß zur Identifizierung eines Teilchens im ausgelegten
Muster und seiner gemessenen Eigenschaften eine Korrelation
der ersten und der zweiten Meßreihe herbeigeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrelation kontinuierlich erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung und das Abschreiten der Strömung auf dem Substrat
kontinuierlich erfolgt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden
Ansprüchen, wobei mehrere Erfassungseinrichtungen im Abstand angeordnet sind, die von den Teilchen nacheinander passiert
werden, wobei jede Erfassungseinrichtung mindestens eine Teilcheneigenschaft mißt, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Folge der Eigenschaften der Teilchen (62) an jede Erfassungseinrichtung (3^>
36, 38) eine zeitliche Zuordnung vorhanden
ist, die ein erstes Muster bildet, daß ein Gedächtnis (48) das erste Muster jeder Erfassungseinrichtung und die gemessenen
Eigenschaften speichert und daß eine Korrelationseinrichtung
808837/0576
das erste Muster jeder Erfassungseinrichtung und das erste Muster der vorhergehenden und der nachfolgenden Erfassungseinrichtung se zuordnet, daß die seitlichen Muster und die
Teilcheneigenschaften zusammenpassen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
(5o) sun Auslegen oder Abscheiden der flüssigen Suspension auf einem Substrat(56)in Form eines «weiten Musters,
vobei die Teilchen des «weiten Mustere eine räumliche Zuordnung aufweisen, die festgehalten wird, wobei die
Korrelationseinrichtung die Folge der räumlichen Zuordnungen zwischen den Teilchen des zweiten Musters dem ersten Muster
zuordnet, so daß die Teilchen und ihre Eigenschaften zusammenpassen.
WpUing Wp».-Ing. K.
•Mönchen«.
$09837/067«
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/736,546 US4184766A (en) | 1976-10-28 | 1976-10-28 | Method and apparatus for correlating measurements of tandem sensing zones |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2748564A1 true DE2748564A1 (de) | 1978-09-14 |
| DE2748564C2 DE2748564C2 (de) | 1986-02-06 |
Family
ID=24960300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2748564A Expired DE2748564C2 (de) | 1976-10-28 | 1977-10-28 | Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Eigenschaften von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen sowie Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4184766A (de) |
| JP (1) | JPS5360287A (de) |
| DE (1) | DE2748564C2 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4361400A (en) * | 1980-11-26 | 1982-11-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fluidic assembly for an ultra-high-speed chromosome flow sorter |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1174073A (en) * | 1981-01-16 | 1984-09-11 | Thomas M. Campbell | Methods and apparatus for well investigation and development |
| JPS61270639A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | Japan Spectroscopic Co | フロ−サイトメ−タ |
| JPS61283848A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Japan Spectroscopic Co | フロ−サイトメ−タ |
| US4987539A (en) * | 1987-08-05 | 1991-01-22 | Stanford University | Apparatus and method for multidimensional characterization of objects in real time |
| JP3121849B2 (ja) * | 1991-02-27 | 2001-01-09 | シスメックス株式会社 | フローイメージサイトメータ |
| US5649576A (en) * | 1996-02-26 | 1997-07-22 | Pharmacopeia, Inc. | Partitioning device |
| US6175227B1 (en) | 1997-07-03 | 2001-01-16 | Coulter International Corp. | Potential-sensing method and apparatus for sensing and characterizing particles by the Coulter principle |
| US7410063B1 (en) * | 1999-08-09 | 2008-08-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method and system for sorting particles sampled from air |
| EP1371965B1 (de) * | 2001-01-25 | 2015-04-29 | Precision System Science Co., Ltd. | Einrichtung zum identifizieren kleiner objekte und identifizierungsverfahren |
| DE10304653B4 (de) * | 2003-02-05 | 2005-01-27 | Evotec Technologies Gmbh | Mehrparametrige Detektion in einem fluidischen Mikrosystem |
| EP2732395B1 (de) | 2011-08-25 | 2018-04-04 | Sony Corporation | Charakterisierung von bewegungsfehlern in einem strom aus bewegten mikroeinheiten |
| TWI475214B (zh) * | 2012-06-22 | 2015-03-01 | Wistron Corp | 生物檢體檢測裝置及生物檢體檢測方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3822095A (en) * | 1972-08-14 | 1974-07-02 | Block Engineering | System for differentiating particles |
| DE2449701A1 (de) * | 1973-10-19 | 1975-05-07 | Coulter Electronics | Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von informationen ueber die eigenschaften von teilchen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3976862A (en) * | 1975-03-18 | 1976-08-24 | Block Engineering, Inc. | Flow stream processor |
-
1976
- 1976-10-28 US US05/736,546 patent/US4184766A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-10-25 JP JP12732877A patent/JPS5360287A/ja active Granted
- 1977-10-28 DE DE2748564A patent/DE2748564C2/de not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3822095A (en) * | 1972-08-14 | 1974-07-02 | Block Engineering | System for differentiating particles |
| DE2449701A1 (de) * | 1973-10-19 | 1975-05-07 | Coulter Electronics | Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von informationen ueber die eigenschaften von teilchen |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4361400A (en) * | 1980-11-26 | 1982-11-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fluidic assembly for an ultra-high-speed chromosome flow sorter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5643496B2 (de) | 1981-10-13 |
| US4184766A (en) | 1980-01-22 |
| JPS5360287A (en) | 1978-05-30 |
| DE2748564C2 (de) | 1986-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2449701C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über die Eigenschaften von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen | |
| DE10304653B4 (de) | Mehrparametrige Detektion in einem fluidischen Mikrosystem | |
| DE3331017C2 (de) | Verfahren zur Unterscheidung verschiedenartiger Zell-Subpopulationen | |
| DE2261695A1 (de) | Teilchensortiervorrichtung | |
| DE19549015C1 (de) | Verfahren und Anordnung zur Überwachung eines abreißenden Flüssigkeitstrahls | |
| DE3930027C2 (de) | Teilchenmeßgerät | |
| EP1248947B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur charakterisierung einer kulturflüssigkeit | |
| DE1958101C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur qualitativen Bestimmung von in einem Trägermedium enthaltenen mikroskopischen Teilchen | |
| DE2748564A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur messung von in einer suspension befindlichen teilchen | |
| DE2422016A1 (de) | Diagnose von krankheitszustaenden durch fluoreszenzmessungen unter verwendung von abtastlaserstrahlen | |
| DE102012102361A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von charakteristischen Eigenschaften eines transparenten Teilchens | |
| EP0856731A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Grössenverteilung von verschiedenartigen Partikeln in einer Probe | |
| DE3043530A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von ausstrichen | |
| DE2153405A1 (de) | Vorrichtung zum Bestimmen des prozentualen Anteils von Partikelarten in einem Medium | |
| DE2349271A1 (de) | Vorrichtung zum ermitteln von parametern von blutzellen | |
| DE2551026B2 (de) | Verfahren zum Analysieren von Teilchen | |
| DE60212910T2 (de) | Durchflusszellesystem zur Löslichkeitsprüfung | |
| DE3310551A1 (de) | Teilchenuntersuchungs- und -klassiervorrichtung | |
| DE10013012A1 (de) | Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung | |
| DE4313603A1 (de) | Automatische Analysierungsvorrichtung | |
| DE2419362A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der form von zellkernen | |
| WO2019206476A1 (de) | Verfahren zum untersuchen einer flüssigkeit, die wenigstens eine zelle und/oder wenigstens ein partikel enthält | |
| DE19924259C2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung des Füllstandes eines Flüssigkeitsbehälters | |
| DE102015119027B4 (de) | Verfahren und Messeinrichtung zur Bestimmung von Blutkörperchen | |
| EP3574303B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von zellen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| 8161 | Application of addition to: |
Ref document number: 2449701 Country of ref document: DE Format of ref document f/p: P |
|
| AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2449701 Format of ref document f/p: P |
|
| AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2449701 Format of ref document f/p: P |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |