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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der Dissertation von Volker Kachel "Methoden zur Analyse und Korrektur apparativ bedingter Meßfehler beim elektronischen Verfahren zur Teilchengrößenbestimmung nach Coulter", TU Berlin 1972, Seiten 10 bis 13, bekannt. Diese Vorrichtung weist ebenfalls eine Glasplatte auf, die einen Wandbereich der Meßöffnung bildet und die parallel zur Strömungsrichtung durch die Meßöffnung angeordnet ist. Dabei erstreckt sich durch die Glasplatte ein Röhrchen für die Zuführung der Partikelsuspension. Ein Ansaugen der Glasplatte an die übrige Wand der Meßöffnung ist nicht vorgesehen.
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Eine andere bekannte Vorrichtung zur Messung des Volumens nach dem Coulter-Prinzip ist aus der DE-PS 26 56 654 bekannt, mit der außerdem gleichzeitig eine Fluoreszenz-Messung mit Hilfe einer optischen Einrichtung möglich ist. Dabei wird eine Partikelsuspension mittels einer Kapillare einer Meßöffnung zugeführt. Eine Glasplatte ist mit ihrer Hauptebene senkrecht zur Strömungsrichtung der Partikelsuspension im Bereich der Meßöffnung angeordnet und befindet sich im Abstand von dieser. Zwischen Meßöffnung und Glasplatte wird ständig Elektrolyt zugeführt, der infolge Unterdrucks in einer eine der Elektroden enthaltenden Kammer in Richtung auf diese Kammer fließt und die aus der Kapillare austretende Partikelsuspension abtransportiert.
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Diese bekannte Vorrichtung ist verhältnismäßig kompliziert aufgebaut, da sie nicht nur den vorstehend erwähnten Elektrolytstrom im Bereich zwischen Glasplatte und Meßöffnung benötigt, sondern zusätzlich noch eine an der dem Elektrolyten abgewandten Seite der Meßöffnung liegende Kammer, der von einer Tropfenkammer ebenfalls ständig Elektrolyt zugeführt wird. Darüber hinaus ist die Beobachtung der Partikelsuspension im Bereich der Meßöffnung erschwert, weil zwischen Meßöffnung und optischer Einrichtung nicht nur die mittels Klammern gehaltene Glasplatte, sondern zusätzlich auch noch ein Elektrolytstrom vorhanden ist.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (EU-OS 00 68 404) zur gleichzeitigen Volumensmessung nach dem Coulter- Prinzip und zur Durchführung einer Fluoreszenzmessung ist die Meßöffnung durch eine Verengung eines Kanals in einem eine Einström- und einer Ausströmöffnung aufweisenden Kammerkörper gebildet, durch dessen eine Wand hindurch die optische Messung stattfindet.
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Wenn bei dieser bekannten Vorrichtung die Meßöffnung infolge der hindurchtretenden Partikel verstopft, muß der gesamte Kammerkörper entfernt und einem aufwendigen Reinigungsvorgang unterzogen werden, da die Meßöffnung nicht ohne weiteres von außen zugänglich ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung des Volumens und bestimmter optischer Eigenschaften von in einer Partikelsuspension suspendierten Partikeln derart auszugestalten, daß die für den Meßvorgang verwendete, sehr enge Meßöffnung auf einfache Weise zugänglich ist und sich somit ohne Schwierigkeiten reinigen läßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung gemäß Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet somit die Glasplatte einen Begrenzungswandbereich der Meßöffnung, wodurch zwischen den Einrichtungen für die optische Messung und der Meßöffnung praktisch nur die Glasplatte und nicht noch zusätzlich ein Elektrolytstrom liegt. Darüber hinaus kann die Glasplatte auf einfachste Weise von der Meßöffnung abgenommen werden, um diese im Falle der Verstopfung o.ä. freizulegen und zur Reinigung unmittelbar zugänglich zu machen. Dies ist besonders wichtig, da die Meßöffnung im allgemeinen nur eine Querschnittsfläche von 10.000 µm2 und für Kleinzellen, etwa Bakterien, eventuell sogar nur eine Querschnittsfläche von 1.500 µm2 hat, so daß die Gefahr von Verstopfungen besonders groß ist.
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Es ist zwar auch bereits eine Meßzelle bekannt ("The Journal of Histochemistry and Cytochemistry"), Vol. 25,
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No. 7, Seiten 774 bis 780, 1977), die allein zur optischen Untersuchung von Partikeln dient und bei der eine Meßöffnung mit zwei Kammern in Verbindung steht, zwischen denen eine Druckdifferenz herrscht, so daß die Partikelsuspension durch die Meßöffnung fließt. Bei dieser bekannten Meßkammer bildet ebenfalls eine Glasplatte einen Begrenzungswandbereich der Meßöffnung sowie auch Wandbereiche der Kammern, ohne daß beschrieben wäre, auf welche Weise die Glasplatte auf dem die Meßöffnung und die Kammern bildenden Körper gehalten wird. Es ist jedoch davon auszugehen, daß die Halterung entweder durch Klebung und damit dauerhaft ohne Reinigungsmöglichkeit für die Meßöffnung erfolgt oder daß die Befestigung mittels Schrauben oder Klemmen vorgenommen wird, so daß besondere Eingriffsbereiche und Maßnahmen erforderlich sind, um die verhältnismäßig dünne Glasplatte am Körper zu befestigen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Glasplatte und von ihr abgedeckte Wandbereiche an die Meßöffnung anschließende Abschnitte von Verbindungskanälen zu den Kammern bilden, so daß also einerseits eine im wesentlichen geradlinige Strömung im Bereich vor und hinter sowie auch in der Meßöffnung erfolgt und andererseits die Kammern selbst sich im Abstand von der Meßöffnung befinden, wodurch das Einsetzen der Elektroden für das Anlegen des elektrischen Feldes vereinfacht wird.
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Um die Glasplatte mittels Unterdruck auf dem Körper zu halten, kann in der Ebene der Auflagefläche für die Glasplatte im Abstand von der Meßöffnung mindestens eine Öffnung vorgesehen sein, an die ein Unterdruck anlegbar ist, so daß also der Unterdruck in einem Bereich zwischen Auflagefläche und Glasplatte wirksam wird, der nicht in dem Bereich liegt, in dem Partikelsuspension strömt.
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Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der auf die Glasplatte wirkenden Ansaugkräfte zu erreichen und so eine feste zuverlässige Halterung zu erzielen, kann die Öffnung mit einer in der Auflagefläche ausgebildeten, die Meßöffnung im Abstand umgebenden Ringnut verbunden sein.
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Der an die mindestens eine Öffnung angelegte Unterdruck verteilt sich dann im gesamten Bereich der Ringnut, so daß die Glasplatte entlang dieser Ringnut an den Körper angesaugt wird.
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Damit ein einfacher Aufbau und eine einfache Herstellung der gesamten Vorrichtung erhalten wird, können die Kammern in einem Grundkörper ausgebildet sein, auf dem eine die Meßöffnung enthaltende Platte angeordnet ist. Bei einem solchen Aufbau kann der Grundkörper mit den verschiedenen Zuführungs- und Ableitungskanälen, mit den Kammern und mit den Elektroden vollständig getrennt von der Meßöffnung hergestellt werden, wodurch nicht nur das Herstellungsverfahren vereinfacht, sondern auch die Ausschußkosten erheblich verringert werden, weil bei Fertigung einer nicht innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzgrenzen liegenden Meßöffnung lediglich die Platte, jedoch nicht der Grundkörper mit den Zuführungs- und Ableitungskanälen, den Kammern und den Elektroden unbrauchbar gemacht wird.
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Um ein einfaches Positionieren der die Meßöffnung aufweisenden Platte auf dem Grundkörper zu erreichen, können aus der die Platte aufnehmenden Fläche des Grundkörpers Positionierstifte vorstehen, die in Eingriff mit mindestens einer Seitenfläche der Platte oder Ausnehmungen in dieser kommen, so daß die Platte genau bezüglich der Anschlußöffnungen der verschiedenen Zuführungs- und Ableitungskanäle ausgerichtet wird, während die strömungsdichte Halterung der Platte auf dem Grundkörper durch den Unterdruck erreicht wird, mit dem die Glasplatte gegen die Platte und dadurch auch die Platte gegen den die Unterdruckleitung aufweisenden Grundkörper gezogen wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in auseinandergezogener Darstellung den Grundkörper, die die Meßöffnung aufweisende Platte und die Glasplatte einer Vorrichtung.
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Fig. 2 zeigt in einer auseinandergezogenen Darstellung eine abgewandelte Platte und die Glasplatte, die auf einem Grundkörper gemäß Fig. 1 eingesetzt werden können.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung hat einen Grundkörper, etwa aus Kunststoff, in dem verschiedene Kanäle und Kammern eingeformt sind. Der Kanal 11, der eine Eintrittsöffnung 4 aufweist, führt zu einer Kammer 9, von der aus ein Kanal 12 weiterführt, der eine gemeinsame Mittelachse mit dem Kanal 11 hat. Am Ende des Kanals 12 erstreckt sich von diesem rechtwinklig und schräg nach oben ein Kanal 13, der in der oberen Fläche des Grundkörpers 1 mündet.
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In der Kammer 9 befindet sich eine Kathode 7, die im Betrieb der Vorrichtung in nicht dargestellter Weise mit einer Spannungsquelle verbunden wird. Im Betrieb kommt es in der Kammer 9 an der Kathode zu einer Gasblasenbildung, und der so gebildete Wasserstoff kann aus der Kammer 9 über den Kanal 10 abgeleitet werden, der an seinem Ende ein nicht dargestelltes Sperrventil aufweist. Über diesen Kanal kann auch bei Probenwechsel der noch in den Kanälen befindliche Elektrolyt abgeleitet werden.
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Ein weiterer, parallel zu den Kanälen 11 und 12 verlaufender Kanal 15 hat eine Austrittsöffnung 6, die in der gleichen Wandfläche liegt, wie die Eintrittsöffnung 4 des Kanals 11. Am Ende des Kanals 15 verläuft senkrecht zu ihm und schräg nach oben ein Kanal 14, der in der oberen Fläche des Grundkörpers 1 mündet. Der Kanal 14 bildet eine Kammer, in die sich eine Anode 8 erstreckt, die im Betrieb in nicht dargestellter Weise mit einer Spannungsquelle verbunden wird.
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Zusätzlich ist im Grundkörper 1 ein Kanal 16 vorhanden, der, wie durch den Pfeil V angedeutet, mit einer Unterdruckquelle verbunden werden kann und von dem aus sich zwei kurze Kanäle 17 und 18 senkrecht nach oben erstrecken und in der oberen Fläche des Grundkörpers 1 enden.
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In die obere Fläche des Grundkörpers 1 sind Positionierstifte 19, 19&min; eingesetzt, deren Funktionsweise später beschrieben werden wird.
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Die Platte 2 hat zwei Durchtrittsöffnungen 21 und 22, zwischen denen eine Meßöffnung 23 liegt, wobei die Meßöffnung 23 über entsprechend geformte Vertiefungen in der oberen Fläche der Platte 2 mit den Durchtrittsöffnungen 21 und 22 verbunden ist. Die Durchtrittsöffnungen 21 und 22 sind so positioniert, daß sie bei auf die Oberfläche des Grundkörpers 1 richtig aufgesetzter Platte 2 mit den Austrittsöffnungen der Kanäle 13 und 14 fluchten.
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Ferner befinden sich in der Platte 2 zwei Bohrungen 24 und 25, von denen aus sich zwei Nutabschnitte in Richtung parallel zur Verbindungslinie der beiden Durchtrittsöffnungen 21 und 22 erstrecken. Die Bohrungen 24 und 25 kommen bei richtig auf den Grundkörper 1 aufgesetzter Platte 2 in fluchtende Lage mit den Austrittsöffnungen der Kanäle 17 und 18.
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Die Platte 2 wird sehr einfach dadurch genau auf der oberen Fläche des Grundkörpers 1 positioniert, daß ihre in einer Seitenwand vorhandenen Ausschnitte 26 und 27 in Eingriff mit den Positionierstiften 19 gebracht werden, während eine benachbarte Seitenfläche zur Anlage an den Positionierstiften 19&min; kommen. Auf diese Weise sind die Durchtrittsöffnungen 21 und 22 und die Bohrungen 24 und 25 genau fluchtend mit den Austrittsöffnungen der zugehörigen Kanäle des Grundkörpers 1 ausgerichtet.
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Auf die so angeordnete Platte 2 wird eine Glasplatte 3 aufgelegt, die etwa eine Dicke von 0,1 mm haben kann. Diese Glasplatte ist so dimensioniert, daß sie die am weitesten außenliegenden Bereiche der Durchtrittsöffnungen 21 und 22 sowie auch die Bohrungen 24 und 25 mit ihren anschließenden Nuten vollständig überdeckt. Wird daher bei aufgelegter Glasplatte 3 an den Kanal 16 ein Unterdruck angelegt, so wird die Glasplatte 3 über die Kanäle 17 und 18 sowie die Bohrungen 24 und 25 an die obere Fläche der Platte 2 angesaugt. Gegebenenfalls kann die Platte 2 auch durch Klebung fest mit dem Grundkörper 1 verbunden werden.
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Zur Durchführung von Messungen werden die Kathode 7 und die Anode 8 mit einer Gleichspannungsquelle verbunden und über die Eintrittsöffnung 4 wird dem Kanal 11 Elektrolyt zugeführt, wie dies durch den Pfeil E angedeutet ist. Der Elektrolyt fließt vom Kanal 11 in die Kammer 9, durch den Kanal 12 und durch den Kanal 13 und tritt von diesem durch die Durchtrittsöffnung 21 in der Platte 2 in den Kanalabschnitt ein, der durch die Vertiefung in der Oberfläche der Platte 2 und die daraufliegende Glasplatte 3 gebildet wird. Von dort gelangt der Elektrolyt durch die Meßöffnung 23 und die Durchtrittsöffnung 22 in den Kanal 14, der die Anode 8 enthält und dann in den Kanal 15, aus dem der Elektrolyt über die Austrittsöffnung 6 abfließt, wie dies durch den Pfeil 8 angedeutet ist. Dieser Elektrolytstrom wird dadurch erzeugt, daß an die Austrittsöffnung 6 ein Unterdruck angelegt, der beispielsweise von der gleichen Unterdruckquelle stammen kann, wie der Unterdruck am Kanal 16.
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Die zu untersuchende Probe wird dem Elektrolyten über den Kanal 5 zugeführt, und zwar genau mittig in die Durchtrittsöffnung 21, so daß der Elektrolyt die Probe mitnimmt und durch die Meßöffnung 23 transportiert. Die Probe wird dann zusammen mit dem Elektrolyten über den Kanal 15 abgeführt.
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Wie vorstehend beschrieben, wird die Glasplatte 3 durch Unterdruck auf der Platte 2 gehalten. Verstopft die Meßöffnung 23 während eines Meßvorganges, so braucht lediglich der Unterdruck am Kanal 16 unterbrochen zu werden, und die Glasplatte 3 kann von der Platte 2 abgehoben werden, so daß dann eine einfache und schnelle Reinigung der Meßöffnung 23 möglich ist.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist eine etwas abgewandelte Platte 2&min; mit Meßöffnung 23&min; dargestellt, die an ihrer Oberseite mit einer Glasplatte 3&min; abgedeckt wird, die die Durchtrittsöffnungen 21&min; und 22&min; in der gleichen Weise überdeckt, wie dies in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschrieben wurde. Abweichend von der Platte 2 aus Fig. 1 ist in der oberen Fläche der Platte 2&min; aus Fig. 2 eine Ringnut 28 ausgebildet, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Glasplatte 3&min;. Die Ringnut 28 steht, wie dargestellt, mit den Bohrungen 24&min; und 25&min; über in der oberen Fläche der Platte 2&min; ausgebildete Nutabschnitte in Verbindung, so daß der an die Bohrungen 24&min; und 25&min; angelegte Unterdruck sich bei aufgelegter Glasplatte 3&min; in der gesamten Ringnut 28 verteilt. Dadurch wird die Glasplatte 3&min; in einem ringförmigen, außerhalb des Stroms von Elektrolyt und Probe liegenden Bereich mit Unterdruck beaufschlagt und fest auf der oberen Fläche der Platte 2&min; gehalten.