DK146984B - Apparat til undersoegelse af i en vaeske suspenderede partikler - Google Patents

Description

i 146984

Opfindelsen angår et apparat til undersøgelse af i en væske suspenderede partikler, især blodlegemer, omfattende to kar, der er adskilt af en isoleret væg med en gennemgående aflang kanal, og to måleelektroder, én i hvert kar, og som er for-5 bundet med hver sin pol af en elektrisk energiforsyning og med et aftastningskredsløb til registrering af de ved partiklens passage af kanalen optrædende impulsagtige modstandsændringer .

Ved registreringen af den impulsagtige modstandsændring i et kendt 10 apparat til partikelanalyse optræder der forstyrrelser son følge af væsketurbulens og randeffekter af det elektriske målefelt. Scm særlige forstyrrelser kan nævnes, at der i karret, der ligger i gennemstrømsretningen ved målekanalens udgang,optræder en hvirvel, der fører de allerede målte partikler tilbage i området af måle-15 feltet. Partikler, der på denne måde recirkuleres, giver på-ny anledning til en ændring af den målte potentialforskel, hvorved måleresultatet forvanskes. Det er allerede foreslået at tilvejebringe en rumlig begrænsning af suspensionen i kanalen. Derved bliver indretningen imidlertid forholdsvis kom-20 pliceret og dyr.

Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.444.320 kendes et apparat af den indledningsvist nævnte art, hvor der ud over måleelektroderne i området af målekanalen er indrettet en fødeelektrode. Som følge af denne anordning af måleelektro-25 derne måles partiklen i det øjeblik, den befinder sig i nær heden af midten af målekanalen, dvs. et sted, hvor forstyrrelser af målingen som følge af turbulens og randeffekter af målefeltet indvirker mindst muligt. Det er imidlertid en ulempe, at reproducerbarheden af målingen afhænger af de geo-30 metriske og elektrokemiske beskaffenheder af måleelektroden.

Blandt andet må der ved rengøring af målekanalen udvises den største forsigtighed for, at måleelektroden ikke bliver ændret på nogen måde. Apparatet er tilsvarende dyrt i drift, ligesom fremstillingen af en kanal med to identiske måle-35 elektroder yirker fordyrende.

146984 2

Formålet med opfindelsen er at anvise, hvorledes man vil kunne konstatere partiklerne i et bestemt punkt (i midten af målekanalen) under deres passage af målekanalen uden at skulle være afhængig af måleelektroder, der er anbragt i 5 målekanalen. Derudover skal reproducerbarheden være uafhængig af geometrien og den elektrokemiske beskaffenhed af de i kanalen anbragte måleelektroder. Endvidere skal den på vurderingen af potentialforskellen mellem de i beholderen anbragte måleelektroder, baserede partikelanalyse med mulig-10 hed for jordforbindelse af koblingen og den vidtgående ufølsomhed overfor ændringer af elektrodeoverfladen kombineres med mulighed for måling i det øjeblik, partiklen befinder sig i nærheden af midten af målekanalen og med elimineringen af forstyrrelser som følge af randeffekter af målefel-15 tet og som følge af recirkulerede partikler. Til dette formål er apparatet ifølge opfindelsen ejendommeligt ved en hjælpeelektrode anbragt mellem måleelektroderne og i kanalen i kontakt med suspensionen, hvilken hjælpeelektrode er indrettet til afgivelse af en hjælpeimpuls, når en partikel 20 passerer hjælpeelektroden i kanalen, til udløsning af af-tastningen af den impulsagtige modstandsændring.

Hensigtsmæssige udførelsesformer fremgår af underkravene.

Det foreslåede apparat anvendes fortrinsvis til samtidig undersøgelse af i samme væske suspenderede partikler af for-25 skellig størrelse, især til undersøgelse af erythrozytter og thrombozytter i fortyndet blod. Virkemåden forklares i det følgende.

Når en partikel gennemløber kanalen, ligger den i på hinanden følgende tidspunkter først mellem den første elektrode og 30 hjælpeelektroden, derefter i nærheden af hjælpeelektroden og senere mellem hjælpeelektroden og den anden måleelektrode. Måleværdien dannes nu eksempelvis mellem den første og den anden måleelektrode, medens hjælpeimpulsen udtages mellem 146984 3 den første måleelektrode og hjælpeelektroden. Derefter giver partiklens gennemløb anledning til, at der dannes en måleimpuls og en hjælpeimpuls. Måleimpulsen strækker sig omtrent over hele varigheden af partiklens gennemløb af hele 5 kanalen. Hjælpeimpulsen strækker sig omtrent over det tidsrum, det tager partiklen at gennemløbe det kanalafsnit, der ligger ud for hjælpeelektroden, dvs. mellem den første måleelektrode og hjælpeelektroden. Hjælpeimpulsen udviser en faldende flanke, når partiklen passerer hjælpeelektroden, 10 medens måleimpulsen til dette tidspunkt udviser en stor amplitude. Når en partikel ikke gennemløber målekanalen, men derimod føres i en hvirvel ved udgangen af kanalen i området af målefeltet, frembringes der ingen hjælpeimpuls, og måleværdien bortfalder som støjimpuls. Det er indlysende, at en 15 af hjælpeimpulsen udløst måleværdiaftastning kun afgiver en måleværdi, når partiklen gennemløber kanalen, og ikke når partiklen recirkulerer som følge af en hvirvel. Der er desuden steder i kanalen, hvor randeffekten af målefeltet ikke virker. Når partiklen befinder sig et sådan sted, er den 20 øjeblikkelige måleværdi således kun afhængig af partikelstørrelsen og ikke af partikelbanen. Aftastningen kan udløses til det tidspunkt, hvor partiklen befinder sig et sådant sted, således at aftastningsværdien ikke forstyrres af målefeltets randeffekter. Til dette formål er hjælpe-25 elektroderne anbragt ved disse steder i kanalen eller noget efter disse steder i strømningsretningen, således at hjælpeimpulsen i hovedsagen ophører, når partiklen befinder sig ved det gunstigste sted, og aftastningen udløses af hjælpeimpulsens bagflanke.

30 I de hidtidige indretninger til analyse af blodprøver frembringer de recirkulerede erythrozytter svage målesignaler af i hovedsagen samme størrelsesorden som de signaler, der normalt frembringes af de meget mindre thrombozytter. Ved den foreslåede fremgangsmåde og ved den foreslåede indret-35 ning frembringer de recirkulerende erythrozytter ikke noget fejlsignal, således at det derved at muligt at tælle og måle 4 146984 erythrozytter og thrombozytter. Specielt er det inden en tælling af thrombozytter ikke nødvendigt at forbehandle prøven for at dekomponere erythrozytterne, hvorved prøveforberedelsen bliver hurtigere, enklere og billigere, samtidigt 5 med at tilsvarende fejlkilder elimineres, og der opnås en renere tælling og måling af partiklerne ved hjælp af måle-værdiaftastningen.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 viser et apparat ifølge opfindelsen med to af en isoleret væg adskilte kar, fig. 2 den isolerede væg,en kanal og en hjælpeelektrode, og fig. 3 hjælpeelektroden i en anden udformning.

I fig. 1 er der vist to kar 1 og 2, der er adskilt af en elek-15 trisk isolerende væg 3. En kanal 4 i væggen 3 forbinder karrene indbyrdes. Såvel karrene som kanalen 4 er fyldt med en suspension 5 af de partikler, der skal undersøges. I kanalen 4 er suspensionens 5 hydrostatiske tryk i karret 2 større end i karret 1, således at suspensionen 5 flyder i pilens 20 6 retning gennem kanalen 4. Den hydrostatiske trykforskel, der opnås på kendt måde, er i fig. 1 symboliseret ved, at væskestanden i karret 2 er højere end i karret 1.

I hvert af karrene 1 og 2 er der anbragt en måleelektrode 7 henholdsvis 8, der står i forbindelse med suspensionen.

25 De tilsvarende tilledninger 9 og 10 er sluttet til hver sin pol 11 henholdsvis 12 af en elektrisk spændingskilde 13, der kan levere en konstant strøm gennem ikke-nummererede ledere.

Den ene pol 11 eller 12 kan eventuelt være jordforbundet. Elektrodemetallet er f.eks, platin eller guld.

5 U6984

Den i fig. 1 viste kanal udviser en cirkulær åbning, hvis diameter til undersøgelse af erythrozytter (røde blodlegemer) typisk er fra af størrelsesordenen 50 pi. I kanalen 4 er der i pilens 6 retning anbragt en hjælpeelektrode 15, som er væ-5 sentlig kortere end kanalen 4, og som står i forbindelse med væsken 5 i nærheden af kanalens 4 midte. En tilledning 16 til hjælpeelektroden 15 er indlejret i den isolerende væg 3. Også hjælpeelektroden udgøres af et almindeligt.metal, såsom platin eller guld. Tilledningen 16 kan udgøres af det 10 samme metal eller et andet metal, såsom kobber, som så i kontaktområdet med væsken 5 er belagt med elektrodemetallet, eksempelvis ved en galvanisk proces. Væggen 3 med den indlejrede tilledning 16 og hjælpeelektroden 15 kan være formet af tre lag med en mellem to isolerende plader klæbet me-15 talplade. Kanalen 4 tilvejebringes så ved udboring af et hul vinkelret på pladerne. Hjælpeelektroden 15 udgøres af den forgyldte snitflade af kobberlaget gennem kanalens 4 udboring - se fig. 2.

I fig. 2 er der vist et snit gennem væggen 3 i nærheden af 20 kanalen 4. Væggen består af to plane glasfiberforstærkede plastplader 17 og 18, til hvilke der er klæbet et som tilledning tjenende kobberlag eller en kobberplade 16. Kanalen 4 er en i længderetningen cylindrisk boring, der er centreret omkring en kanalakse 19. Hjælpeelektroden 15 er altså 25 en del af kanalens 4 væg.

Såfremt kanalens 4 diameter tillader det, kan hjælpeelektroden over den isolerende elektriske tilledning også rage ind i kanalen fra kanalenden - se fig. 3. Kanalen er her en enkelt boring gennem en isolerende væg 3. En kobberstav 32, 30 der er omgivet af et isolerende lag 33, tjener som tilledning. Stavens spids er blottet for isolering, og den blottede metaldel er forgyldt og danner hjælpeelektroden 34. Det hele er af hensyn til, at det skal være illustrativt indtegnet med en stærkt forøget diameter i forhold til kanalens indre.

6 146984 Væskens impedansændring måles mellem de to måleelektroder.

Til dette formål ledes der en konstant strøm mellem måleelektroderne 7 og 8 via væsken 5, således at spændingen mellem de to måleelektroder 7 og 8 ændres, når en partikel pas-5 serer kanalen 4. Denne spændingsændring måles ved hjælp af et følerorgan, der i det væsentlige består af en kondensator 40 og en differentialforstærker 41, idet differentialforstærkerens 41 ene indgang er direkte forbundet til måleelektroden 8 eller dennes tilledning 10, og differential-10 forstærkerens 41 anden indgang via kondensatoren 40 er forbundet til måleelektroden 7 eller dennes tilledning 9. På differentialforstærkerens 41 udgang 42 opstår der derved en måleværdi, der angiver det tidslige forløb af ændringen af potentialforskellen mellem de to måleelektroder. På lignende må-15 de måles ændringen af potentialforskellen mellem hjælpeelektroden 15 og måleelektroden 7 ved hjælp af et følerorgan, der i det væsentlige består af kondensatoren 40, en yderligere kondensator 43 og en differentialforstærker 44, idet differentialforstærkerens 44 ene indgang via kondensatoren 40 er 20 forbundet til måleelektroden 7 eller dennes tilledning 9, og differentialforstærkerens 44 anden indgang via kondensatoren 43 er forbundet til hjælpeelektroden 15 eller dennes tilledning 16. Det er indlysende, at kondensatorens 40 ene terminal er forbundet til den ene indgang af differential-25 forstærkeren 41 og 44. På udgangen 45 af differentialforstærkeren 44 fremkommer der derved en hjælpeværdi, der angiver det tidslige forløb af ændringen af potentialforskellen mellem måleelektroden 7 og hjælpeelektroden 15. Når en partikel gennemløber kanalen 4 i pilens 6 retning, ændres hjælpeværdi-30 en på udgangen 45. Efter at partiklen har passeret hjælpe- elektroden 15, vender hjælpeværdien tilbage til sin oprindelige værdi. Differentialforstærkerens 44 forstærkning samt den til indgangsværdien "nul" svarende hvileværdi på udgangen 45 kan indstilles næsten vilkårligt. Det samme gælder 35 differentialforstærkeren 41, hvis hvileværdi fortrinsvis er nul.

146984 7 Måleværdien aftastes, når ændringen af hjælpeværdien udviser en faldende flanke, eftersom dette omtrent svarer til det tidspunkt, hvor partiklen føres forbi hjælpeelektroden. Der er indrettet et styrekredsløb 46, hvis indgang 52 er forbun-5 det til udgangen 45, og som ved en faldende flanke af hjælpeværdien ved en forudbestemt værdi af hjælpeværdien afgiver et styresignal. Styrekredsløbet kan udgøres af en serieforbindelse af en Schmitt-trigger med hysterese og en monostabil multivibrator. Schmitt-triggeren kipper, når hjælpeværdien 10 antager en bestemt værdi, efter at Schmitt-triggeren er indstillet til en højere værdi af hjælpeværdien. Schmitt-trig-gerens omskiftning udløser en impuls fra den monostabile multivibrator, der derved tilvejebringer et styresignal ved udgangen 47 af styrekredsløbet 46. Der er indrettet et af-15 tastningskredsløb 48, hvis styreindgang 49 er forbundet med udgangen 47, medens dens signalindgang 50 er forbundet med differentialforstærkerens 41 udgang 42. Dette aftastnings-kredsløb er opbygget på kendt måde og virker på den måde, at der som aftastningsværdi på dets udgang 51 opstår det samme 20 signal som på dets signalindgang 50, så længe der ved dets styreindgang 49 er en impuls. I en foretrukken udformning er aftastningskredsløbet 48 kombineret med et holdekredsløb, der holder den på udgangen 51 tilførte udgangsværdi, indtil der fremkommer en ny udgangsværdi. Den til enhver 25 tid sidste udgangsværdi står således til rådighed ved udgangen 51 til videre bearbejdning indtil næste aftastning.

I det foreliggende tilfælde svarer hver udgangsværdi til partikelstørreisen af en gennem kanalen ført partikel, og den videre bearbejdning af aftastningsværdien foregår på 30 sædvanlig måde, eksempelvis ved tælling og klassificering efter størrelse.

Hvis differentialforstærkerens hvileværdi indstilles til nul, bliver den værdi, ved hvilken Schmitt-triggeren kipper, indstillet til en værdi, der er lidt større end nul. Der kan og-35 så anvendes andre kombinationer af hvile- og kippeværdi. Det er blot vigtigt, at Schmitt-triggeren kipper ved en faldende

Claims (2)

146984 flanke af hjælpeværdien. Eksempelvis kan differentialforstærkerens forstærkning være så stor, at der på udgangen 45 enten fremkommer værdien nul eller en hjælpeværdi, der i praksis svarer til differentialforstærkerens 44 mætningstilstand. Hjælpe-5 værdien er i praksis et logisk signal med to tilstande, og Schmitt-triggeren behøver kun at reagere på hjælpeværdiens ændring fra mætningstilstand til nul. Når undersøgelsens formål kun er at tælle partikler (hvor recirkulerede partikler ikke skal medtælles), kan differentialforstærkeren 41 10 indstilles til en meget stor forstærkning, således at der også på udgangen 42 fremkommer et logisk signal. I denne udformning kan styrekredsløhet og aftastningskredsløbet erstattes af en enkelt OG-port, på hvis udgang 51 der fremkommer et logisk signal, når der på begge indgangene 50 og 15 52 er et logisk signal samtidigt. Aftastningssignalet frem bringes således af OG-porten. Holdekredsløbet vil derved kunne spares. Det er indlysende, at hjælpeelektroden tjener til at bestemme partiklens position i kanalen og ikke til dannelse af må-20 leværdien. Af denne årsag bliver målingen ikke påvirket af geometriske eller elektrokemiske ændringer af hjælpeelektroden. Ved rensning af kanalen behøver man heller ikke at træffe særlige forholdsregler. Der kan være indrettet yderligere hjælpeelektroder til andre formål, eksempelvis til yderli-25 gere afskærmning overfor spredningsfelter. Hjælpeværdien mellem den bestemte hjælpeelektroden og en anden hjælpeelektrode kan også dannes.

1. Apparat til undersøgelse af i en væske suspenderede partikler, især blodlegemer, omfattende to kar (1, 2), der er 30 adskilt af en isoleret væg (3) med en gennemgående aflang kanal (4), og to måleelektroder (7, 8), en i hvert kar, og som er forbundet med hver sin pol (11, 12) af en elektrisk