NL8300783A - Werkwijze en inrichting voor het detecteren van verandering in het afbreekpunt van een druppeltjes-opwekinrichting. - Google Patents

Description

ψ 'i» 4 4 '% -1- 23026/JF/ts

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het detecteren van verandering in het afbreekpunt van een druppeltjes-opwekin-richting.

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor gebruik in een druppeltjes-opwekinrichting, waarin een vloeistof-straal-stroom wordt verschaft en trillingen daarop worden overgebracht, teneinde golvingen op het oppervlak van de stroom te veroorzaken en opvolgende afbreking van de straalstroom in druppeltjes, die benedenstrooms worden ver- i 10 zameld en het aftasten van de golving op het oppervlak van de straalstroom op een punt op de stroom voorafgaand aan het afbreekpunt van de stroom in druppeltjes, alsmede op een inrichting, voor het analyseren en sorteren van in een vloeistof gesuspendeerde deeltjes, welke inrichting is voorzien van een straalorgaan voor het opwekken van een straalstroom uit de 15 vloeistdfsuspensie, een trillin'gsorgaan voor het doen trillen van de straalstroom voor het opwekken van golvingen op het oppervlak van de stroom en opvolgend afbreking van de stroom in druppeltjes voor verzameling benedenstrooms en een stralingsorgaan voor het doen invallen van een stralings-bundel op de straalstroom op een plaats, die ligt voor het afbreekpunt van j 20 de druppeltjes.

In het algemeen betreft deze uitvinding een inrichting voor het sorteren van minutieuze deeltjes in een fluïdum en in het bijzonder op een inrichting, waarin een vloeistof-straalstroom, die deze deeltjes bevat in trilling wordt gebracht voor het opwekken van golvingen op het oppervlak 25 van de straalstroom en opvolgende afbreking van de stroom in druppeltjes, die daarna worden gesorteerd in overeenstemming met de deeltjeskarakteris-tieken en benedenstrooms worden verzameld.

Naar inrichtingen van de hiervoor genoemde soort kan worden verwezen als stromingscytometrische sorteerinrichtingen en worden gebruikt 30 bij medisch onderzoek en op diagnosegebied voor de snelle analyse van bloedcellen en andere biologische cellen. Inrichtingen voor celscheiding en celsortering zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 4.038.556, 3.963.606, 3.710.933 en 3.380.584, in Science, vol. 198, blz. 149-157, gepubliceerd op 14 oktober 1977 en in de daarin genoemde literatuurplaatsen.

35 Het Amerikaanse octrooischrift 4.038.556 beschrijft en toont een werkwijze en inrichting voor de gelijktijdige optische meting van verscheidene karakteristieken van elk deeltje van eengroep van kleine deeltjes, terwijl de deeltjes zijn gesuspendeerd in een vloeistof.

8300783 r v -2- 23026/JF/ts

Het Amerikaanse octrooischrift 3.963.606 beschrijft en toont een deeltjesscheider voor het scheiden van deeltjes in de vloeistof in overeenstemming met bepaalde karakteristieken, inclusief een inrichting voor het instellen van een elektrische vertraging om gelijk te zijn aan de tijds-5 duur tussen vrijlating van een deeltje uit een straal vormende opening naar het afbreekpunt.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.710.933 beschrijft en toont een inrichtiqg voor het automatisch analyseren en sorteren van minutieuze deeltjes, die zijn gesuspendeerd in een vloeistof op basis van bepaalde 10 vooraf gekozen karakteristieken.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.380.584 beschrijft en toont een deeltjesscheider, waarin elektrische pulsen tot gevolg hebben, dat een aan-stuurorgaan voor een akoestisch koppelorgaan het fluïdum dat de deeltjes bevat, doet trillen.

15 Het Science artikel, vol.' 198,blz. 149-157 beschrijft en toont een stromingscytometer. Fluorescentie van biologische cellen in een fluïdum-stroom wordt gemeten op het punt van kruising met een laserbundel. Druppeltjes, die de cellen van belang bevatten worden uit de fluïdumstroom gesorteerd.

Een hoofdprobleem bij het gebruik van de celsorteerinrichting, waar-20 bij een straalstroom, die wordt onderworpen aan trillingen, afbreekt in druppeltjes,is het vaststellen of verandering is opgetreden met betrekking tot het punt, waarop de straalstroom in druppeltjes breekt. Wanneer het nauwkeurige ogenblik van afbreking met betrekking tot het aftastpunt verandert, dan houdt het instrument op een celsorteerder te zijn en wordt een 25 water- of zout wateroplossing-sorteerorgaan van onbekend celgehalte. Een zelfs erger ongewenst resultaat is dat de niet-gewenste deeltjes worden gesorteerd, wanneer er een verandering in het afbreekpunt is. Een dergelijke verandering is vaak het gevolg van veranderingen in de mechanishe koppelcoëfficiënten, zoals luchtbellen, die binnentreden in de stromingskamer en gedeeltelijke 30 verstoppingen van de straalstroomuitgangsopening. Optische gevoeligheden, zoals de aanwezigheid van ongewenst licht, maken het gebruik van een verlich-tingsstroboscoopbron voor het waarnemen van een afbreekpunt op de straalstroom, terwijl de inrichting gegevens neemt of de cellen sorteert, onpraktisch. Het is op dat moment van het sorteren dat een monitor het meest nodig 35 is.

Een doel van de onderhavige uitvinding is in een druppeltjesopwek-inrichting een verandering in de ampltide van de golvingen op den vast punt op het oppervlak van een vloeistofsuspensie-straalstroom, liggend voor het druppeltjesafbreekpunt af te tasten en aan te geven, dat een dergelijke 8300783 Λ 4 -3- 23026/JF/ts verandering is opgetreden.

Een ander doel is het automatisch onwerkzaam maken van de sorteer-functie in een deeltjesanalyse en -sorteerinrichting, wanneer er een beduidende verandering in het druppeltjesafbreekpunt is.

5 Een verder doel is de informatie te gebruiken, die is afgeleid uit een verandering in de amplitude van golving op een vast punt op het oppervlak van de straalstroom, teneinde het niveau van de amplitude van golving op dat vaste punt terug te brengen tot de oorspronkelijke toestand daarvan.

Andere doelen zullen .'blijken uit het lezen van de gedetailleerde 10 beschrijving van de uitvinding.

Ter verwezenlijking van ten minste één van de hierboven opgesomde doelen, voorziet de uitvinding in een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat de trillingen als een functie van de golving op het genoemde punt worden geatuurd, alsmede in een inrichting van de 15 in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft,dat deze een aftastorgaan onvat dat is gekoppeld met het trillingsorgaan om in responsie op door de stroom veistrooide straling een uitgangssignaal te verschaffen, dat een functie is van de golving öp de genoemde plaats.

De vloeistof-straalstroom, die de minutieuze deeltjes in suspensie 20 bevat, wordt aangedreven met een frequentie, waarmee het gewenst is druppeltjes op te wekken, normaal 20 tot 40 kHz, afhankelijk van de diameter van de straaluitgangsopening; bijvoorbeeld een frequentie van 32 kHz voor een straaluitgangsopeningsdiameter van 76 jum en een frequentie van 40 kHz voor een straaluitgangsopeningsdiameter van 50-60 jm. De straal wordt in trilling 25 gebracht door het invoeren van een kleine verstoring, zoals door een aangedreven piëzo-elektrisch kristal, aan de uitgangsopening van de straalstroom.

Deze verstoring is in de vorm van een golving of een staande golf op het oppervlak van de straalstroom en deze golving neemt toe naarmate de straal zich voortplant en veroorzaakt het benedenstrooms afbreken van druppeltjes.

30 De amplitude van de verstoring of golving op enig punt langs de straalstroom is een functie van de afstand van dat punt tot het punt van druppeltjesafbreking en dit aspect is beschreven in het rapport van Richard G. Sweet, j SEL-64-004, maarttl964, van de Stanford Laboratories van de Stanford University, Verenigde Staten van Amerika. Overeenkomstig de uitvinding wordt de 35 amplitude van de golving op een vast punt bewaard. Een verandering van deze amplitude aan dat vaste punt geeft een verandering in het afbreekpunt aan.

Een laserbundel, die wordt gebruikt .als de verlichtingsbron in de optische cel-sorteerinrichtingen, die zijn beschreven in de voorgaande Amerikaanse octrooischriften, wordt gebruikt als een geconcentreerde bron van lichtstra- 8300783 -4- 23C':£/JF/ts ί len in het bewakingsschema van de uitvinding.. De laserbundel treft de straalstroom op een vast punt en daarna verstrooit de laserbundel,teneinde een lobpatroon van licht op te wekken, dat in hetzelfde vlak ligt als de laserbundel en loodrecht staat op de straalstroom. Zoals bekend is, wordt 5 dit verstrooide laserlicht gemoduleerd door de oppervlaktegolvingen op de straal. Tot nu toe is deze modulatie beschouwd<Jals een ongewenst verschijnsel, wanneer cellichtverstrooiïng wordt gemeten en is gebruikelijk geblokkeerd in het instrument. De onderhavige uitvinding detecteert een dergelijke modulatie door het positioneren van de fotodiode in het vlak van de laser-10 lichtverstrooiing. Het uitgangssignaal van de fotodiode wordt omgezet in een spanning, die kan worden gebruikt (1) om de bedieningspersoon of zichtbaar öf hoorbaar opmerkzaam te maken dat er een verandering is opgetreden in het punt, waarop de straalstroom opbreekt in druppeltjes, (2) om automatisch de intensiteit van de trillingen, die worden overgebracht op de 15 straal te sturen om de amplitude van golving op het punt op de straal, waarop deze wordt bewaakt te herstellen, of.(3) om automatisch de inrichting onwerkzaam te maken.Elke gebeurtenis of elke combinatie van de voorgaande gebeurte nissen kan worden gebruikt bij het in de praktijk brengen van de uitvinding.

Indien gewenst, kan een secundaire bron van geconcentreerde licht-20 stralen anders dan de laserbundel worden gebruikt om<lde straalstroom op een punt, dat dichter bij het druppeltjesafbreekpunt ligt en waar golvingen groter zijn en derhalve het daarvan verkregen signaal groter is,te treffen of te ondervragen. In dit geval dient de fotodiode verstandig te worden geplaatst , teneinde het door de straal verstrooide of gereflecteerde licht te 25 ontvangen.

Een kenmerk van de uitvinding is de sorteringsblokkeerschakeling, die is voorzien van een snelle veranderingsdetector, die reageert op een gelijkgericht uitgangssignaal, waarvan het gelijkstroomniveau evenredig is met het percentage modulatie van de bundel van geconcentreerde lichtgolven (laser-30 bundel bijvoorbeeld), zoals deze wordt beïnvloed door de golvingen op het oppervlak van de straalstroom. Deze detector stuurt een relaisaandrijf-grendelmechanisme, dat werkt om de sorteerfunctie van de deeltjesanaly-sator te blokkeren, wanneer er een beduidende verandering in de ampltide van golving op de straalstroom is. Deze schakeling is voorzien van een 35 bédieningspersooir terugstelsnrichting en een alarm, dat indien gewenst, het type verandering kan aangeven, gebaseerd op de polariteit van het uitgangssignaal van'lde snelle veranderingsdetector.

Een ander kenmerk is een automatische versterkingsfactor-regel (AVR)-lussysteem voor het variëren van de intensiteit van de trillingen, die wor- 8300783 4 ·.

-5- 23026/JF/ts den opgedrukt op de straalstroom door het piëzo-elektrische kristal, voor langzame verandering in de amplitude van modulatie. Het hiervoor genoemde gelijkgerichte uitgangssignaal dient als een regelspanning voor de AVR-lus.

Dit lussysteem varieert het vermogen, dat wordt toegevoerd voor het aanstu-5 ren van het piëzo-elektrisch kristal. Bijgevolg worden fijne, zich van grove onderscheidende, amplitudecorrecties op het oppervlak van de straalstroom verkregen. Een arm-blokkeersturing voor het AVR-systeem maakt aanvankelijk instelling van het druppeltjesafbreekpunt mogelijk.

Slechts als voorbeeld zullen illustratieve uitvoeringsvormen van 10 de uitvinding nu worden beschreven onder verwijzing naar de bijbehorende tekening, waarin: fig. 1 een blokschema is, dat toont hoe de elektrische elementen van de uitvinding zijn gekoppeld met een bekend type deeltjesanalyse- en*sorteer-inrichting; 15 fig- 2 de elektrische schakeling toont van de snelle veranderings- detector, het relaisaandrijf-grendelmechanisme en de alarmcircuits van Het schema van fig. 1; fig. 3 schematisch de elektrische schakeling toont voor het omzetten van signalen, dat wordt verkregen van de fotodiode, in een gelijkgerichte 20 gelijkstroom, die evenredig is met de modulatie van de lichtstralen door de oppervlaktegolvingen op de straalstroom; en figuren 4 tot en met 8 gedetailleerder de elektrische schakelingen van de blokken, die in fig. 3 zijn getoond, laten zien. !

In de figuren van de tekening zijn dezelfde delen aangegeven door 25 dezelfde verwijzingscijfers.

Het blokschema van fig. 1 is door een streeplijn 10 verdeeld in twee delen. Inrichtingscomponenten aan de linkerzijde van de streeplijn, zijn die ; welke normaal bestaan in een bekend type deeltjesanalyse- en -sorteerinrich-ting, waarnaar soms wordt verwezen als een stromings-cytometrische sorteer-30 inrichting. Een dergelijke bekende sorteerinrichting wordt gevonden in de TPS- en EPICS-serie instrumenten, die worden vervaardigd en verkocht door Coulter Electronics, Ine. uit Hialeah, Florida, Verenigde Staten van Amerika.

i

Slechts die componenten van de deeltjesanalyse- en -sorteerinrichting, die noodzakelijk zijn voor het toelichten van de werking van de inrichting vol-35 gens de onderhavige uitvinding, zijn getoond. Inrichtingscomponenten aan de rechter zijde van de streeplijn 10 omvatteno* delen van de onderhavige uitvinding, die zijn toegevoegd aan en gekoppeld met de bekende deeltjesanalyse- en "sorteerinrichting voor het verwezenlijken van de doelen van de uitvinding. Het dient te worden opgemerkt, dat het automatische versterkings- 8300783 * -» -6- 23026/JF/ts factorregel (AVR)-kenmerk en het blokkeerkenmerk, dat een relaisaandrijf-grendelmechanisme van de uitvinding met zich brengt, zijn ingebracht op twee plaatsen in de normale signaalwegen van de deeltjesanalyse- en -sorteerin-richting, zoals hierna gedetailleerder zal blijken.

5 De bekende deeltjesanalyse- en -sorteerinrichting, die aan de linker zijde van de streeplijn 10 is getoond, zal nu kort worden beschreven.

Deze is voorzien van een stromingskamer 12, waarin een zoutoplossing (normaal 13 p.s.i.g.) onder druk wordt ingebracht en door een kleine opening 14 (dia-meterbereik van 50 jam tot 200 jam, afhankelijk van de toepassing van de in-10 richting) verlaten voor het vormen van een vloeistof-straalstroom 16. Het monster ( een suspensie van minutieuze deeltjes, zoals bloedcellen of biologische cellen) wordt ingebrahht in de stromingskamer 12 via een buis 18. Beneden de uitgangsopening 14 en boven en voorafgaand aan het afbreekpunt, wordt de straalstroom 16 ondervraagd door een lichtbron of stralingsorgaan 15 20 (normaal een laserbundel) en de responsie van het minutieuze deeltje in het monster op de verlichting (normaal lichtverstrooiing en fluorescentie) wordt gedetecteerd door de sensorinrichting 22, eveneens op een punt dat ligt voor en boven het afbreekpunt.

De stromingskamer 12 is gemonteerd op 20 en wordt gedragen door een piëzo-elektrische kristalinrichting 24, die de kamer 12 met een hoge frequentie doet trillen. De exacte frequentie, waarop de kamer 12 trilt, is afhankelijk van de gekozen diameter van de uitgangsopening 14, welke frequentie normaal 20-40 kHz is. Deze trillingen brengen geringe verstoringen teweeg, normaal golvingen op het oppervlak van de straal 25 16, die toenemen vanwege bekende oppervlaktespanningseffecten en uiteindelijk de straal afknijpen bij een afbreekpunt 26 in goed bepaalde druppeltjes 28. De exacte afstand van de spuitkop, die is voorzien van de opening 14, tot het afbreekpunt 26, is omgekeerd evenredig met de amplitude van de aanvankelijke verstoring of golving. De grootte van de verstoring is even-30 redig met de amplitude van de signaalspanning, die op het kristal 24 wordt gedrukt, wanneer de mechanische koppelcoëfficiënten van de inrichting constant worden gehouden. Helaas zijn er verscheidene factoren, die veranderingen kunnen veroorzaken in de mechanische koppelcoëfficiënten en deze factoren zijn moeilijk te elimineren. Deze omvatten luchtbellen, die 35 binnentreden in de stromingskamer 12 te zamen met het monster of met de zoutpplossing en de uitgangsopening 14 verstoppen vanwege resten, zoals opengebroken cellen of vet.

Het piëzo-elektrische kristal wordt aangestuurd door een vermogens-versterker 30, die normaal zijn signaal afleidt van een frequentiegenerator - 8 3 0 0 7 8 3 * t -7- 23026/JF/ts 32 via een variabele potentiometer 34, die wordt gebruikt voor het variëren van de amplitude van het signaal, dat wordt toegevoerd naar het kristal 24 en derhalve het variëren van het nominale afbreekpunt 26. Potentiometer 34 dient als een grove correctiebron voor het aansturen van de ver-5 mogensversterker 30, die het kristal 24 aanstuurt. Leiding 36 geeft de normale weg van de potentiometer 34 naar de vermogensversterker in afwezigheid van de componenten van de onderhavige uitvinding aan. De inrichting van de onderhavige uitvinding heeft daarin een schakelaar 59 ,die niet aanwezig is in inrichtingen volgens de stand van de techniek met het oog 10 op een hierna te beschrijven doel.

Verbonden met de sensor 22 is de sorteerbeslissingslogica 38, waarin de signalen, die zijn verkregen van de detectoren (niet getoond, maar maken deel uit van de sensorinrichting 22) worden toegepast op eën stel criteria teneinde te beslissen of het al dan niet gewenst is het deeltje, dat die 15 signalen afgeeft, te vangen. Wanneer vangen is gewenst, dient die beslis-· sing te worden vertraagd, zoals door sorteervertraging 40, terwijl het deeltje loopt van het aftastpunt naar het afbreekpunt. Een sorteerpuls wordt daarna gevormd door sorteerpuls vormende schakeling 41 en versterkt en toegevoerd, via vermogensversterker 43, naar de straalstroom als een spanning, net als 20 het druppeltje. , dat iet gewenste deeltje zal bevatten, afbreekt van de straal. Vanwege deze opgedrukte spanning breken de druppeltjes af met een netto lading, j. De straal druppeltjes passeert door een intens constant elektrisch veld, dat de geladen druppeltjes versnelt in het horizontale vlak terwijl deze naar beneden lopen. De geladen druppeltjes lopen in een an-25 dere baan dan de baan van niet-geladen druppeltjes en vallen in verschillende vangvaten, waardoor een fysische sortering van de deeltjes wordt bewerkstelligd. Een kenmerkende sorteersnelheid voor dit proces is 4000 , deeltjes per seconde. Verwezen wordt naar het Amerikaanse octrooxschrift 3.380,584, dat een manier beschrijft voor het opdrukken van een spanning 30 op een benedenstrooms gedeelte van de straalstroom, die deeïtjes bevat, die dienen te worden geladen voor opvolgende verzameling en op een artikel door Hulett, Bonner, Sweet en Herzenberg, Clinical Chemistry, vol. 19, no. 8, 1973, dat het opdrukken vaneen spanning op een bovenstrooms gedeelte van de straalstroom voor dezelfde doeleinden beschrijft.

35 De hiervoor beschreven inrichting is bekend in de techniek en geen uitsluitende rechten worden gevraagd voor deze werkwijze voor het analyseren en sorteren van minutieuze deeltjes volgens de stand van de techniek. Een dergelijke inrichting is beschreven en getoond in de hiervoor genoemde Amerikaanse octrooischriften en de daarin aangehaalde literatuurplaatsen.

8300783 -8- 23026/JF/ts

De onderhavige uitvinding maakt gebruik van het verband tussen de amplitude van golving op het oppervlak van de straalstroom op een willekeurig vast punt en de positie van het druppeltjes-afbreekpunt,οιπ vast te stellen, dat er een verandering in het druppeltjes-afbreekpunt is opgetreden.

5 Zoals hierboven beweerd, neemt de amplitude van de golvingen toe, naarmate het afbreekpunt wordt genaderd. Een toeneming in amplitude van de golving op een willekeurig gegeven punt langs de straal is een indicatie, dat het afbreekpunt dichterbij ligt, terwijl een afneming in de amplitude een indicatie is, dat het afbreekpunt verder weg ligt. De inrichting volgens de onder-10 havige uitvinding bewaart de positie van het afbreekpunt teneinde één van de volgende drie resultaten te bewerkstelligen’. (1) een indicatie, of visueel zoals door middel van een meter, öf hoorbaar, door middel van een alarm,van een verandering in het afbreekpunt te’ verschaffen, (2) het sorteerproces te blokkeren en een alarm doen klinken, wanneer er een snelle verandering 15 in het afbreekpunt is, of (3) automatisch en ogenblikkelijk het afbreekpunt te herstellen, zoals door middel van een automatische versterkingsfactor-regellufe, voor kleine en langzame veranderingen in het afbreekpunt.

De inrichtingscomponenten aan de rechter zijde van de streeplijn 10 van het blokschema van fig. 1 omvatten delen van de< onderhavige uitvin-20 ding, die zijn gekoppeld met de bekende deeltjesanalyse- en -sorteerinrich-ting, die ligt aan de linkerzijde van de streeplijn 10 en bevatten een fotodiode of aftastorgaan 44, die het licht, dat door de straalstroom 16 wordt verstrooid als gevolg van de botsing daarop door de geconcentreerde bundel van intens licht 20,detecteert. Dit verstrooide licht heeft twee 25 componenten, een gelijkstroomcomponent, die evenredig is met de grootte van de straalstroom 16 op het aftastpunt 21, het punt op de straalstroom 16, waarop de bundel 'licht,deze treft, en het vermogen van de intense lichtbundel 20 ( de laser). De diode 22 werkt in de stroommodus, dat wil zeggen, dat deze een lage uitgangsimpedantie heeft, waardoor een lineair verband 30 tussen het optische vermogen en de stroom wordt opgewekt en de effecten van de diodecapaciteit voor maximale elektronische bandbreedte wordt verminderd. Fotodiode 44 is gekoppeld met een operationele versterker 46, die werkt als een transimpedantieversterker. Versterker 46 eet de stroom van diode 44 lineair in een spanning om. De uitgang van de transimpedantiever-35 sterker 46 splitst in een wisselstroomweg, bevattende wisselstroomversterker 48 en een gelijkstroomweg, bevattende gelijkstroomversterker 50.

De wisselstroomweg bevat de basisinformatie die dient te worden gebruikt bij het in de praktijk brengen van de uitvinding, namelijk de amplitude van de golving op de straalstroom. Omdat de door de fotodiode-detector 44 op- 8300783 -9- 23026/JF/ts gewekte amplitude van de golvingssignalen laag is, wordt dit signaal een aanzienlijke versterkingsfactor gegeven door de wisselstroomversterker 48 van in de orde 3 van grootte van 10 . Teneinde de signaal/ruis-verhouding in deze wisseistroonr* weg te vergroten is de bandbreedte van de wisselstroomversterker beperkt tot 5 het bereik van frequenties van oscillatie, die worden opgedrukt op het piëzo-elektrische kristal 24.

Aangezien de grootte van de straal 16 constant wordt gehouden gedurende een testloop van monsterdeeltjes en zelden wordt veranderd, is de gelijkstrooincomponent evenredig met de grootte van de straal 16^en het 10 vermogen van de laser 20, waarna een verandering in het gelijkstroomniveau in de weg, die de gelijkstroomversterker 50 bevat, kan worden beschouwd als een verandering in laservermogen. Het signaal via de gelijkstroomweg stuurt de versterkingsfactor.van de spanningsgestuurde versterkingsfactorversterker 52 in de uitgang van de wisselstroomweg, waardoor het wisselstroomwegsignaal 15 kan worden genormaliseerd met betrekking tot laservermogen, als een gevolg waarvan hercalibratie van de inrichting wordt geëlimineerd, elke keer dat het vermogen van de laser 20 wordt veranderd en het vermogen van de laser 20, waarna een verandering in het gelijkstroomniveau in de weg, bevattende gelijkstroomversterker 50, kan worden beschouwd 20 ais een verandering in laservermogen. Het signaal via de gelijkstroomweg regelt de versterkingsfactor van een spanningsgeregelde versterkingsfactorversterker 52 in de uitgang van de wisseIstroomweg, waardoor het wisselstroomwegsignaal kan worden genormaliseerd met betrekking tot laservermogen, als een resultaat waarvan hercalibratie van de inrichting wordt geëlimineerd, 2^ elke keer dat het vermogen van de laser 20 wordt veranderd. Anders gezegd verwijdert de gelijkstroomweg het effect van de verandering in laservermogen uit de meting van de afstand van het aftastpunt 21 tot het afbreekpunt 26.

Het wisselstroomsignaal van de spanningsgestuurde versterker 52 wordt gelijkgericht door gelijkrichter 54 (bij voorkeur een dubbelfasige gelijkrichter JU voor het verkrijgen van een vlakker gelijkstroom-uitgangssignaal laarvan) voor het opwekken van een gelijkstroomsignaal op de leiding 56, dat evenredig is met de amplitude van de golvingen op de straalstroom 16 en evenredig met 1 de afstand van het aftastpunt 21 tot het afbreekpunt 26. De details van één geschikte dubbelfasige of volledige-golfgelijkricHter, die"kan worden ^ gebruikt, is getoond in fig. 8.

De uitvinding beschrijft en toont drie manieren voor het benutten van de gelijkspanning op leiding 26. De eenvoudigste is voor het aansturen van een percentage modulatiemeter 58, die voorziet in een visuele indicatie met betrekking tot de positie van het druppeltjesafbreekpunt 26 op de 8300783 -10- 23026/JF/ts straalstroom 16. Juist gecalibreerd,, kan een dergelijke meter 58 worden gebruikt voor het instellen van het afbreekpunt 26, door het met de hand bijstellen van potentiometer 34 en het gebruikmaken van de normale weg 36 in de bekende analyse- en sorteerinrichting, door het omlopen van de 5 AVR-inrichting die hierna zal worden beschreven. De meter 58 is zo verbonden dat deze te allen tijde werkzaam is.

De gelijkgerichte spanning op leiding 56 ( de uitgang van gelijk-richter 54) kan eveneens worden gevoed als een stuurspanning in een automatische versterkingsfactorregel-(AVR)-lus, die zal voorzien in fijne, 10 in tegenstelling tot grove, correcties van de spanningsaansturing of vermogensversterker 30, die de piëzo-elektrische kristaltransducent 54 via weg 60 voedt, en derhalve fijne correcties in het verleen van het afbreek-punt 26, aannemend natuurlijk, dat de sturing van de normale weg 36 wordt overgedragen door schakelorgaan 59, wanneer het AVR-kenmerk van de uitvinding ^ wordt gebruikt. Deze AVR-lus bevat een AVR-versterkerinrichting 64, die wordt gevoed door de spanning op leiding 56 via leiding 66 en gelijksoortig in ontwerp is als de schakeling van de spanningsgestuurde versterkingsfactor-versterker 52, zoals getoond in fig. 7. Een geschikte dubbelpolige omschake- laar 59 is verbonden over de leiding 36 en 37. Schakelaar 59 dient voor het 20 ....

effectief deactiveren van de AVR-lus van de inrichting, wanneer het is gewenst, de analyse- en -sorteerinrichting voor een specifieke druppeltjes-vertraging aanvankelijk in te stellen. Nadat de juiste tijdsvertraging is ingesteld, wordt de AVR-inrichting 64 geactiveerd voor het handhaven van het gewenste afbreekpunt. Voorafgaand aan de activering van de AVR· , wordt 25 de spanningsuitgangsklem Vq (leiding 37) bijgesteld op dezelfde amplitude als die op de normale weg 36, door middel van potentiometer 67, zoals aangegeven door de nuldetectiemeter 68, waarna schakelaar 59 kan worden omgeschakeld om de besturing van de vermogensversterker 30 over te dragen aan de AVR-inrichting.

30

Een andere manier voor het bewaken van het afbreekpunt 26 op de straal 16 is door middel van een inrichting, die is voorzien van een snelle veranderingsdetector 70, waaraan de gelijkrichterspanning op leiding 56 wordt toegevoerd. Het uitgangssignaal 80 van de snelle veranderingsdetector 70 is nul, wanneer een gelijkstroomsignaal wordt toegevoerd ( hetgeen het geval 35 is, wanneer het afbreekpunt 26 constant is) en verandert van nul wanneer een "snelle" verandering in druppeltjesafbreekpunt wordt ontmoet. De polariteit van de verandering in het uitgangssignaal 80 van de snelle veranderingsdetector 70, geeft aan of het gelijkgerichte signaalniveau van gelijk- 8300783 \ _1X_ 23026/JF/ts richter 54 is toegenomen of afgenomen. Het uitgangssignaal van detector 70 kan een alarmschakeling 72 aansturen om de bedieningspersoon attent te maken op een verandering in het afbreekpunt. Ditzelfde uitgangssignaal kan even-ens een relaisinrichting aansturen, die is samengesteld uit een aandrijf-5 grendelmechanisme 76, dat op zijn beurt dient voor het automatisch blokkeren van de sorteerinrichting via leidingen 78 in de deeltjesanalyse- en -sorteer-inrichting. Bedieningspersoon-terugstelling 74 dient voor het met de hand terugstellen van het aandrijfgrendelmechanisme 76. Het alarm 72 kan worden gemaakt voor het aangeven van de soort verandering in het afbreekpunt, X0 gebaseerd op de polariteit van Het uitgangssignaal van de detector 70.

Fig. 2 geeft schematisch één vorm aan,die de elektrische schakeling van de snelle veranderingsdetector 70 kan aannemen, inclusief het relais-aandrijfmechanisme en de bedieningspersoon-terugstelling en het alarm. Fig.

2 toont zowel het hoorbare alarm 72 als een visueel alarm 71. De verandering 15 van het signaal op leiding 56 is' gekoppeld met een versterker 70 door een condensator C^. Dit wisselstroomsignaal wordt versterkt en toegevoerd naar leiding 80. Wanneer het signaal op leiding 56 een constante gelijkstroom-waarde is, zal leiding 80 nabij de nulpotentiaal zijn. Leiding 80 is verbonden met twee vergelijkers 77 en 79, die zijn opgebouwd voor het aftasten 20 van variaties in het signaal op leiding 80 in iedere polariteit, die verschilt van een nulpotentiaal. Een geringe bewakingsband wordt gebruiktl voor het accepteren van versterkerverschuiving. Wanneer het signaal op leiding 80 verandert, tast de respectieve vergelijker de verandering af en schakelt. Het schakelen wordt afgetast en vergrendeld door de grendelaar 81. De Q-uit-25 gang van de grendelaar 81 schakelt, blokkeert NEN-poorten in 78, waardoor dus sorteersignalen worden onderbroken. Het schakelen van de grendelaar activeert eveneens zowel een visueel alarm 71 als een hoorbaar alarm 72. De waarden van condensator en weerstand R^ worden gekozen voor snelheid van verandering, terwijl en R^ worden gekozen voor gevoeligheid voor verandering.

30 Fig. 4 toont een schakeling voor de transimpedantie-voorversterker 46 van fig. 2 en 3. Fig. 5 toont een schakeling van de wisselstroomversterker 48 van fig. 2 en 3. Fig. 6 toont een schakeling van de jelijkstroomver- sterker 50 van fig. 2 en 3. Fig. 7 toont eer schakeling van de spannings- gestuurde versterkingsfactorversterker 52 van fig. 2 en 3. Fig. 8 toont 35 de schakeling van de volledige-golfgelijkrichter 58 van fig. 2 en 3.

De waarden van de componenten, alsmede de componentdelen, getoond in fig. 2 tot en met 8, , zijn louter illustratief en kunnen worden vervangen door equivalente delen en schakelingen voor het bereiken van de gewenste resultaten. 83 0 0 7 8 3 t w -12- 23026/JF/ts

MotEificaties kunnen worden aangebracht in de inrichting van de uitvinding zonder buiten de geest en strekking daarvan te komen. Aangezien de wisselstroomweg 58 de basisinformatie, bestaande uit de amplitude van golvingen op de straalstroom vertegenwoordigt,hoeft bijvoorbeeld^de gelijkstroom-5 weg 50 niet te worden gebruikt in een vereenvoudigde vorm van de uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Gemeend wordt, dat de onderhavige uitvinding voldoende is geopenbaard aan die, geschoold in de techniek, om deze te kunnen begrijpen en het hen mogelijk te maken de uitvinding in de praktijk te brengen, niet alleen zoals 10 specifiek hierin belichaamd’, maar in verscheidene vormen, zoals omvat door de volledige strekking van de uitvinding, zoals neergelegd in de hieraange-voegde conclusies.

83 0 0 7 8 3 ’

Claims (15)

1. Werkwijze voor gebruik in een druppeltjes opwekinrichting, waarin een vloeistof-straalstroora wordt verschaft en trillingen daarop worden over- 5 gebracht, teneinde golvingen op het oppervlak van de stroom te veroorzaken en opvolgende afbreking van de straalstroom in druppeltjes, die benedenstrooms worden verzameld en het aftasten van de golving op het oppervlak van de straalstroom op een punt op de stroom voorafgaand aan het afbreekpunt van de stroom.in druppeltjes, met het kenmerk, dat de trillingen 10 als een functie van de golving op het genoemde punt worden gestuurd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het genoemde punt vast is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stroom wordt 15 ondervraagd door het toepassen van een geconcentreerde stralenbundel op de straalstroom op een vast punt op de stroom voorafgaand aan het afbreekpunt op de stroom in druppeltjes , . dat het aftasten het afleiden omvat van een gelijkstroomsignaal van de ondervraging, dat evenredig is met de amplitude van de golvingen op het vaste punt en dat het sturen van de trillingen 20 het sturen van de intensiteit van de trillingen door het gelijkstroom-signaal in responsie op een afwijking van de amplitude van een vooraf bepaald niveau omvat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het sturen van de trillingen het automatisch sturen omvat van de intensiteit van de tril- 25 lingen, die worden uitgeoefend op de stroom in responsie op een verandering in de amplitude van golving op het vaste punt in zo een richting, dat de amplitude van golving op het vaste punt wordt hersteld op de oorspronkelijke toestand ervan, teneinde voorloop van het afbreekpunt te verkomen.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het automatisch 30 sturen van de trillingen het automatisch herstellen omvat van de waarde van de amplitude van golving op het vaste punt voor afwijkingen beneden een vooraf bepaald niveau en de inrichting automatisch onwerkzaam wordt gemaakt, wanneer de afwijkingen in de ampltiude van de golving op het vaste punt het niveau overschrijden.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 2-5, met het kenmerk, dat de trillingen worden gestuurd als een functie van de amplitude van de golving.

7. Inrichting voor het analyseren en sorteren van in een vloeistof gesuspendeerde deeltjes, welke inrichting is voorzien van een straalorgaan 8300783 _14_ 23026/JF/ts voor het opwekken van een straalstroom uit de vloeistofsuspensie, een trillingsorgaan voor het doen trillen van de straalstroom voor het opwekken van golvingen op het oppervlak van de stroom en opvolgend afbreking van de stroom in druppeltjes voor verzameling benedenstrooms en een stralings-5 orgaan voor het doen invallen van een stralingsbundel op de straalstroom op een plaats, die ligt voor het afbreekpunt van de druppeltjes, met het kenmerk, dat deze een aftastorgaan (44) omvat, dat is gekoppeld met het trillingsorgaan (24) om in responsie op door de s troom (16) verstrooide straling een uitgangssignaal te verschaffen, dat een functie is van de golving 10 op de genoemde plaats (21).

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de genoemde plaats (21) vast is.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat het uitgangssignaal een functie is van de amplitude van de golving.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat deze een koppelorgaan (54,56) omvat, dat is verbonden met het aftastorgaan (44) om te voorzien in een signaal, dat een verandering in de amplitude van golving op de vaste plaats (21) aangeèft, waardoor de verandering in de amplitude van de golving correleert met een verandering in positie van het 20 afbreekpunt (26) van de druppeltjes.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het aftastorgaan (44) is voorzien van een fotodiode (44) die werkend in de stroom-modus zo is gepositioneerd, dat deze de stralen, die worden verstrooid door de straalstroom (16) als een gevolg van botsing door de bundel ontvangt 25 en detecteert, waarbij het koppelorgaan (54, 56) is voorzien van een gelijkrich-terorgaan '54) dat is gekoppeld met de uitgang van de fotodiode (44) voor het opwekken van een spanning, die evenredig is met de amplitude van de golvingen op de straalstroom (16) op de vaste plaats (21) en verder is voorzien van een met de uitgang van het gelijkrichterorgaan (54) verbonden 30 orgaan (58,72), dat in responsie op de het gelijkgerichte uitgangssignaal ervan een verandering aangeeft in de amplitude van golving op de vaste plaats (21) en een deeltjesaftastorgaan (22) dat werkzaam is op een punt dat voor het afbreekpunt (26) ligt.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat deze een 35 automatische versterkingsfactorstuurschakeling (64) omvat, die een ingang heeft gekoppeld met de uitgang van het gelijkrichterorgaan (54) en een uitgang heeft gekoppeld met het trillingsorgaan (24) voor het wijzigen van de intensiteit van trillingen, die worden overgebracht op de straalstroom (16) in responsie op een verandering in het niveau van de amplitude 8300783 _15_ 23026/JF/ts '5* V van golving op de vaste plaats (21) in zo een richting, dat de ampltide van golving op de vaste plaats (21) wordt hersteld in zijn oorspronkelijke toestand en daardoor een verandering in het afbreekpunt (26) van de straalt stroom wordt gecorrigeerd.

13. Inrichting volgens conclusie 7, 8 of 9, met het kenmerk, dat deze een met het aftastorgaan (44) gekoppeld operationeel transL-pedantie-voorvers terkerorgaan (46) omvat, een met de uitgang van het voorversterkerorgaan (46) gekoppeld wisselstroomwegorgaan (48),dat is voorzien van een wisselstroom-versterkerorgaan (48),een met de uitgang van het wisselstroomversterkerorgaan (4f 10 gekoppeld gelijkrichterorgaan (54) voor het gelijkrichten van het daarvan verkregen signaal en een met de uitgang van het gelijkrichterorgaan (54) verbonden orgaan (58, 72) voor het in responsie op het uitgangssignaal van het gelijkrichterorgaan (54) waarschuwen van de bedieningspersoop, met betrekking tot een verandering in het afbreekpunt (26).

14. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het aftast orgaan ( 44) is voorzien van een fotodiode (44), die zo is gepositioneerd, dat deze de door de straalstroom (16) als een resultaat van botsing door de bundel verstrooide stralen ontvangt en detecteert, waarbij het koppel-orgaan (54, 56) is voorzien van een met de uitgang van de fotodiode (44) 20 gekoppeld gelijkrichterorgaan (54) voor het opwekken van een spanning, die evenredig is met de amplitude van de golvingen op de straalstroom (16) op de vaste plaats (21) en verder is voorzien van een met de uitgang van het gelijkrichterorgaan (54) gekoppeld orgaan (58), dat in responsie op het gelijkgerichte uitgangssignaal van het gelijkrichterorgaan (54) een 25 verandering in de amplitude van golving op de vaste plaats (21) aangeeft, een automatische versterkingsfactorstuurschakeling (64), waarvan een ingang j * * 1 is gekoppeld met de uitgang van het gelijkrichterorgaan (54) en waarvan een uitgang is gekoppeld met het trillingsorgaan (24) voor het wijzigen van de intensiteit van op de straalstroom (16) uitgeoefende trillingen, in res-30 ponsie op een verandering in het niveau van de amplitude van golving op de vaste plaats (21) in zodanige richting, dat de amplitude van golving op de vaste plaats (21) wordt hersteld in zijn oorspronkelijke toestand en daardoor een verandering in het afbreekpunt (26) van de straalstroom (16) wordt gecorrigeerd, een met de uitgang van het gelijkrichterorgaan 35 (54) gekoppeld blokkeerorgaan (70, 76, 80), dat in responsie op het uit gangssignaal van het gelijkrichterorgaan (54) de sorteerfunctie van de inrichting onwerkzaam maakt, welk blokkeerorgaan (70, 76,80) is voorzien van een snelle veranderingsdetectororgaan (70) en een aanstuurgrendel- -16- 23026/JE/ts inrichting (76), gekoppeld met de uitgang van het detectororgaan (70).

15. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat deze een gelijk- stroomwegorgaan (50) omvat,dat is voorzien van een eveneens met de uitgang van het voorversterkerorgaan (46) gekoppeld gelijksttroomversterkerorgaan (50) jeen 5 met de uitgang van zowel het wisselstroom- als gelijkstroomversterker- orgaan (48, 50) zodanig gekoppeld spanningsgestuurde versterkingsfactorver-sterkerorgaan (52), dat het uitgangssignaal van het gelijkstroomversterker-orgaan (50) de versterkingsfactor van het spanningsgestuurde versterkings-factorversterkerorgaan (52) stuurt en een verbinding van het gelijkrich-10 terorgaan (54) naar het versterkingsfactorversterkerorgaan (52), waardoor het gelijkrichterorgaan (54) het daarvan verkregen wisselstroomsignaal gelijkricht en een spanning opwekt, die evenredig is met de amplitude van de golvingen op de straalstroom (16) op de vaste plaats (21). Eindhoven, februari 1983. 8300783