DE2232340B2 - Einrichtung zum Zählen und Klassifizieren von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich au) eine Einrichtung zum Zählen und Klassifizieren suspendierter Teilchen mit einem eine Meßstelle enthaltenden Leitungskanal, der von einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit ausgeht, mit zwei im Leitungskanal stromab von der Meßstelle mit Abstand zueinander angeordneten, das Meßvolumen definierenden Fühlern für die Anwesenheit von Flüssigkeit, einer von dem Leitungskanal stromab vom zweiten Fühler abzweigenden ersten Leitung mil einem ersten Ventil, einem zweiten an dem abgeschlossenen Leitungskanal zwischen dem Fühler und dem ersten Ventil angeordneten zur Atmosphäre öffnenden zweiten Ventil, einer Meßvorrichtung, die eine mit einem Teilchendurchgang durch die Meßstelle verbundene Änderung einer physikalischen Größe wahrnimmt, und einer Steuervorrichtung zum Betätigen einer Pumpe und der Meßvorrichtung mit Hilfe der zwei Fühler.

Unter Zählen und Klassifizieren ist dabei neben einer einfachen Bestimmung einer Gesamtzahl auch eine Bestimmung oder Bewertung der Figenschaften einzelner odi:. Mer Teile zu verstehen. So werden ζ. Β mit solchen Einrichtungen die Größenverteilung roter Blutkörperchen oder die Häufigkeit einzelner, gewisse Eigenschaften aufweisenden Zellen in einer Zellsuspension oder die Häufigkeit bestimmter Staubpartikeln bestimmt. Für diese Arbeiten ist es äußerst wichtig, daß der Zähl- oder Bestimmungsvorgang zum Vergleich stets auf gleich große Volumina bezogen wird. Das kann in der Weise geschehen, daß neben dem eigentlichen Zähl- oder Bestimmungsvorgang das untersuchte

vO Suspensionsvolumen gemessen wird. Anschließend

kann dann eine Umrechnung auf die Volumenemheit oder ein Vergleichsvolumen vorgenommen werden.

Für ständig wiederkehrende Messungen oder Reihenuntersuchungen empfiehlt es sich jedoch, eine Einrichtung der obengenannten Art so auszugestalten, daß der Zähl- oder Bestimmungsvorgang stets automatisch auf das gleiche Volumen bezogen ist

Eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art ist beispielsweise durch die US-PS 36 54 551 bekanntgeworden, deren wesentliche Nachteile darin bestehen, daß die Durchführung einer kontinuierlichen Messung weder vorgesehen noch möglich ist. und daß es auch nicht möglich ist. schnell aufeinanderfolgende Einzelmessungen auszuführen, weil die Probenkammer vor der Durchführung jeder Messung entleert werden muß. Die Messungen erfordern daher einen erheblichen Zeitaufwand. Ein weiterer -schwerwiegender Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß bei der für die Entleerung der Probenkammer notwenigen Entlüftung nicht vermieden werden kann, daß Teilchen der bereits gemessenen Probe an der Wand der Probenkammer zurückbleiben und damit eine nachfolgende Messung verfälschen können. Weil außerdem das Vakuum zum Ansaugen der Meßprobe für jede Messung im Probenraum neu aufgebaut werden muß. läßt sich die Gefahr einer Bildung von Luftbläschen nich' mit Sicherheit ausschalten, so daß auch aus diesem Grunde Fehlmessunpen zu befürchten sind.

Eine durch das DT-Gbm 7116 730 bekanntgewordene Einrichtung besitzt im wesentlichen die gleichen Nachteile. Bei dieser Einrichtung ist nämlich zur Belüftung des Systems eine mit einem Ventil versehene Leitung vor dem ersten Meßfühler angeordnet, wobei jedoch die Belüftung genau zwischen den Elektroden der Meßstrecke und damit am empfindlichsten und störanfälligsten Teil der gesamten Einrichtung erfolgt.

Im übrigen ist bei dieser bekannten Einrichtung ein herstellungstechnisch sehr aufwendig aus teilweise komplizierten Präzisionsteilen zusammengebauter und damit teurer Meßkopf vorgesehen.

Auch bei einer durch das DT-Gbm 19 86 816 bekanntgewordenen Einrichtung ist vor dem ersten Meßfühler eine mit einem Ventil versehene Leitung vorge sehen. Diese Einrichtung ist im übrigen so aufgebaut, daß in einem Gasraum nacheinander ein Unterdruck und ein Überdruck erzeugt wird, durch welchen Flüssigkeit in einen Meßraum eingesaugt, und aus diesem wieder herausgedrückt wird. Die herausgedrückte Flüs-

so sigkeit kann dann über eine durch ein Rückschlagventil abgeschlossene Leitung ins Freie treten. Da jedoch die Abflußleitung zwischen den Meßelektroden für die Zählung der Teilchen abzweigt, kann dabei nicht verhindert werden, daß sich die Proben bei aufeinanderfol- genden Messungen vermischen. Die Meßflüssigkeit muß daher nach jeder Messung gewechselt werden. Das Auswechseln der Meßflüssigkeit ist kompliziert und aufwendig, weil es hierzu erforderlich ist, die Einrichtung auseinanderzunehmen, die getrennten Teile mit Flüssigkeit zu füllen und dann wieder zusammenzu bauen, bevor überhaupt eine Messung durchgeführt werden kann.

Ferner ist bereits bekannt, siehe DT-PS 12 00 577, an einem aus Glas hergestellten, senkrecht angeordneten

f>5 Leitungskanal, der in seinem unteren Bereich die Meßstelle aufweist, übereinander oberhalb der Meßstelle zwei Pholozellen anzuordnen, die nacheinander bei aufsteigender Suspension von einer Brennlinie eines

juif den Leitungskanal gerichteten LichtbündeJs getroffen werden- Die Photozellen sind mit einem Verstärker für ein Zählwerk in einer Art Koinzidenzschaltung derart zusamroengeschaltet, daß der Verstärker nur arbeitet, wenn nur die untere Zelle vom Licht getroffen wird, aber nicht arbeitet, wenn entweder beide Zellen im Dunkeln oder im Hellen liegen. Die bekannte Einrichtung sieht dann weiter vor, daß durch einen Kolben, der in dem als Rohr ausgebildeten Leiutngskanal in Längsrichtung verschieblieh ist und mindestens eine Längs- _!0 bohrung aufweist, an die eine Radialbohrung anschließt, die mit einer durch die Wand des Leitungskanals liegenden Bohrung bei entsprechender Verschiebungsstellung zur Deckung gebracht werden kann, der Leitungskanal für die Aufnahme des nächsten Meßvo- _!5 lumens wieder freigemacht wird. Dabei werden auch gleichzeitig beioe Photozellen durch Eindrücken des Entleerungskolbens verdunkelt. An eine weitere Axialbohrung des Kolbens kann eine Pumpe angeschlossen sf in. die die Flüssigkeit ansaugt, nachdem der Kolben wieder hoch bewegt worden ist. Auch «:ine derartige Einrichtung ist schon wegen der Kolbenreibung unter großem Aufwand so auszuführen, daß sie einen schnellen, selbsttätigen Meßablaut gewährleistet.

Eine andere bekannte Einrichtung, s. DT-PS 11 34 223, arbeitet lediglich mit einem einfachen Kolben, dessen Hub das Volumen und gleichzeitig Beginn und Ende des Meßvorgangs bestimmt.

Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art mit einer Durchflußsteuerung zu versehen, die unter Vermeidung der Vermischung der Proben bei aufeinanderfolgenden Messungen eine wesentlich schnellere Folge einzelner Meßvorgänge als die bisher üblichen Einrichtungen gestattet, und damit die Möglichkeit zu schaffen, eine sol- ehe Zähleinrichtung insbesondere auch bei Massenuntersuchungen einsetzen zu können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs erwähnten Einrichtung dadurch gelöst, daß vor dem ersten Fühler eine mit einem dritten Ventil versehene zweite Leitung abzweigt, die ebenfalls an die Ansaugseite der Pumpe angeschlossen ist, und daß die drei Ventile von der Steuervorrichtung betätigbar sind.

Die Erfindung zeichnet sich gegenüber bekannten Einrichtungen durch einfacheren Aufbau und größere P'Mriebssicherheit aus und gestattet, in schneller Folge die in konstanten Volumina enthaltenen Teilchen zu zählen oder /u bestimmten. Ferner biete 1 Me die beim Stand der Technik nicht vorgesehene vorteilhafte Möglichkeit, wahlweise auch mit kontinuierlichem Durch- fluß zu arbeiten.

Dabei ist besonders zu beachten, daß bei der Ausführung aufeinanderfolgender Einzelmessungen jeweils am Ende einer Messung selbsttätig eine Ruhestellung hergestellt wird, in welcher alle Ventile geschlossen sind. Damit ist das ganze Flüssigkeitssystem abgeschlossen, wodurch als wesentlicher Vorteil erreicht wird, daß das Vakuum für das Ansaugen der Flüssigkeit erhalten bleibt und bei erneuter Einschaltung der Einrichtung sofort eine neue Zählung erfolgen kann. Weil erfindungsgemäß beide abzweigende Leitungen an die Ansaugseite der zur Erzeugung des Vakuums vorgesehenen Pumpe angeschlossen sind, ist außerdem gewährleistet, daß keine Flüssigkeit in den Vorratsbehälter zurückfließen kann, wodurch eine Vermischung der Proben bei aufeinanderfolgenden Einzelmessungen ausgeschlossen ist. Die erfinJungsgemäße Einrichtung bewährt sich vor allem bei Massenuntersuchungen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventile als elektromagnetisch betätigte Schlauchquetschvenäle ausgeführt Sie gestattet eine genaue Volumenabmessung, ohne daß z. B. bewegliche Glasteile oder Quecksilbermafiometer erforderlich sind, die stets Wartungsschwierigkeiten verursachen. Die in der Einrichtung verwendeten Teile sind äußerst dauerhalft, so daß sie fiber lange Zeit wartungsfrei benutzt werden könnea

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig.] ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung in vereinfachter Darstellung,

F i g. 2 eine Obersicht über die verschiedenen Arbeitsabläufe in dieser Einrichtung und

F i g. 3 eine vereinfachte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der in der Einrichtung vorgesehenen Magnetventile.

Eine Einrichtung nach der Erfindung zum Zählen von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, s. Fig.), weist einen Behälter 10 auf, der mit der die bestimmenden Teilchen enthaltenden Suspensionsflüssigkeit 12 gefüllt ist In den Behälter 10 taucht ein Rohr od. dgl. 14 ein. Das Rohr 14 ist an seinem unteren, in den Behälter 10 eintauchenden Ende bis auf eine seitliche Wandöffnung 16 abgeschlossen. Durch die öffnung 14 hindurch kann die Suspensionsflüssigkeit 12 in das Rohr 14 eintreten. In die Flüssigkeit des Behälters 10 ist eine Elektrode 18 eingetaucht Eine zweite Elektrode 20 befindet sich in dem Rohr 14. Die Anordnung entspricht im wesentlichen einer Einrichtung nach der US-PS 29 85 830. Die Elektroden 18. 20 sind mit einer Vorrichtung 22 verbunden, die zwischen den plattenförmigen Elektroden 18. 20 ein elektrisches Feld herstellt. Bei Durchgang eines Teilchens der Suspensionsflüssigkeit durch die öffnung 16 ergibt sich eine Änderung des Feldes, die in der Vorrichtung 22 in ein Signal umgesetzt wird, das einem in der Vorrichtung 22 enthaltenen Zählwerk zugeführt wird.

Das Rohr 14 bildet zusammen mit einem Zwischenstück .31 und einem oberen Rohr 15 einen Leitungskanal. In das obere Rohr 15 ragen zwei Meßfühler 24, 26 hinein, deren Abstand das Meßvolumen bestimmt, in welchem suspendierte Teilchen gezählt werden sollen. Das Rohr 15 ist an seinem oberen Ende mit einem Verschluß 28, in der Darstellung ein Stopfen, versehen, durch den hindurch die Anschlußleitungen der Fühler 24. 26 zu einer Steuer- und Schaltvorrichtung 30 gehen. Statt elektrisch arbeitender Fühler 24, 26 können am Rohr 15 auch photoelektrisch arbeitende Fühler vorgesehen sein.

Vom Zwischenstück 31 geht eine Zweigleitung 32 ab. die ein Magnetventil 1 enthält. Ferner geht vom oberen Rohr 15 oberhalb der Elektrode 26 eine Zweigleitung 33 ab. an die eine Leitung 34 anschließt, die die Leitung 33 mit der Zweigleitung 32 verbindet und ein Magnetventil 2 enthält. Das Magnetventil 1 liegt in der Leitung 32 zwischen der Abzweigung vom Zwischenstück 31 und der Einmündung des Leitungsteils 34.

Über dem Magnetventil 2 und der Einmündung des Kanals 33 in den Kanal 34 ist noch eine an die Atmosphäre anschließende Leitung 36 mit dem von den Teilen 14, 31, 15. 33 gebildeten Leitungskanal verbunden. Das Leitungsstück 36 enthält ein Magnetventil 3.

Die Leitung 32 mündet in einem Sammel- und Ausgleichsgefäß 38, das vollständig abgeschlossen ist und in Seinem oberen Bereich pinpn Ansrhliifl IQ an Aia

Saugseite einer Pumpe 40 aufweist.

Die Magnetventile 1, 2, 3 und die Pumpe 40 sind ebenfalls an die Steuer- und Schaltvorrichtung 30 angeschlossen, die auch eine Stromquelle enthält.

Die Steuereinrichtung 30 ist mit entsprechenden, an sich bekannten und deshalb nicht näher dargestellten Schaltmitteln ausgestattet, die eine Betätigung der Einrichtung in der nachfolgend mit Bezug auf das Schema der F i g. 2 näher beschriebenen Weise ermöglichen.

Zunächst wird der Behälter 10 mit der Suspension 12 gefüllt. Sodann wird ein Startknopf gedrückt, der die in Spalte 1 der F i g. 2 angegebene Ventilstellung schaltet. Die Ventile 1 und 3 sind geschlossen, das Ventil 2 ist offen und die Pumpe 40 läuft. Gleichzeitig wird zwischen den Elektroden 18 und 20 ein Feld hergestellt. Auf Grund der Ventilstellung und der Wirkung der Pumpe 40 wird Suspensionsflüssigkeit durch die öffnung 16 angesaugt, bis sie von unten her den Fühler 24 erreicht und über die Vorrichtung 30 das Zählwerk in der Vorrichtung 22 eingeschaltet wird. Die Flüssigkeit wird weiter angesaugt, bis sie den Fühler 26 erreicht. Dadurch wird der Zählvorgang in der Vorrichtung 22 unterbrochen und die in der zweiten Spalte mit »Stopp 1« der F i g. 2 angegebene Ventilstellung hergestellt. Das Ventil 2 schließt, während die Ventile 1 und 3 geöffnet werden. Dadurch fließt die im oberen Rohr 15 stehende Flüssigkeit wieder ab, bis der Flüssigkeitsspiegel unmittelbar unter dem Fühler 24 steht und damit ein weiterer Schaltimpuls ausgelöst wird, der die mit Stop Il in Fig.2 bezeichnete Ventilstellung automatisch herstellt.

In der Stellung Stop Π ist der Betrieb der Einrichtung unterbrochen, da alle drei Magnetventile 1, 2, 3 geschlossen sind. Auch bei laufender Pumpe 40 wird der Zählvorgang bei dieser Stellung der Ventile nicht fortgesetzt. Die Anordnung ist in dieser Stellung sofort wieder startbereit. Die Probe 12 kann gewechselt werden oder die Zählung kann wiederholt werden durch Betätigen der Taste »Start«.

In der Stellung »Stopll«, der Ruhestellung des Gerätes, kann keine Flüssigkeit aus dem Gefäß 14 in das Gefäß IC zurückfließen, wodurch Fehler bei nachfolgenden Messungen ausgeschlossen werden. Die vierte Spalte gibt die Ventilstellung bei Dauerbetrieb an. In diesem Fall ist nur das Magnetfeld 1 geöffnet, während die Ventile 2 und 3 geschlossen sind. Die Suspensionsflüssigkeit läuft dann aus dem Rohr 14 durch das Zwischenstück 31 in die Leitung 32 und von dort in den Ausgleichs- und Sammelbehälter 38. Eine solche Schaltmöglichkeit ist erforderlich, um das Verteilungsverhältnis verschiedener Teilchen in einer Flüssigkeit festzustellen. Dabei werden die Meßsignale üblicherweise direkt einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (Vielkanalanalysator) zugeleitet. Dabei soll der Meßvorgang nicht durch den Schaltmechanismus (Kontakte 24 und 26) unterbrochen werden.

Da mit derartigen Einrichtungen mikroskopisch kleine Teilchen gezählt oder ihre Eigenschaften bestimmt werden sollen, ergeben sich bei Verwendung handelsüblicher Ventile zusätzliche Schwierigkeiten dadurch, daß durch die Ventilsteuerung Verunreinigungen in die

ίο Suspension oder das System gelangen könnten. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist die Einrichtung vorzugsweise mit Ventilen ausgestattet, die, obwohl sie sehr einfach gebaut sind, trotzdem keinerlei Wartungsprobleme mit sich bringen und auch die Gefahr einer Verunreinigung der Einrichtung ausschließen.

Wie F i g. 3 zeigt, weist ein solches Magnetventil eine Halterung 50 auf, die an einem Rahmenteil der Einrichtung nach F 1 g. 1 befestigt sein kann. Die Halterung 50 hält in einem Ansatz 52 eine Magnetspule 54. die über

zo Leitungen 56 an die Schalt- und Steuervorrichtung 30 angeschlossen ist. Die Halterung 50 ist in axialer Richtung mit einer Bohrung 51 versehen, in deren offenes Ende eine Einstellschraube 58 eingesetzt ist. die die Bohrung 51 abschließt. Ein Magnetkolben 60, der in der Spule 54 sitzt, ist mit einem Schaft 62 ausgebildet, der mit Bezug auf die Schraube 58 vom entgegengesetzten Ende in die Bohrung 51 hineinragt. Zwischen der Schraube 58 und dem freien Ende des Schaftes 62 liegt die in diesem Teil aus einem elastischen Schlauch, vor zugsweise aus Silikon bestehende Leitung 32, die durch eine quer zur Achse der Bohrung 51 gehende öffnung der Halterung 50 hindurchgeführt ist Der Kolben 60 ist an seinem Übergang zum Schaft 62 mit einer abgeschrägten Fläche 66 ausgebildet, der eine entsprechend

,abgeschrägte Fläche 64 in dem Halterungsansatz 52 gegenübersteht. Die Schraube 58 wird so justiert, daß in Schließstellung ein noch verbleibender Spalt zwischen den Flächen 64 und 66 möglichst klein und etwas kleiner als die doppelte Wandstärke des Silikonschlauches 32 ist.

Bei Erregung der Spule 54 wird der Kolben in der Darstellung in F i g. 3 nach links gedrückt, wodurch der elastische Schlauch der Leitung 32 zusammengequetscht und damit geschlossen wird. Bei Abschaltung

der Erregung reicht die Elastizität des Schlauchmaterials aus. um den Schlauch wieder zu öffnen und außerdem den Magnetkolben 60 in die Ausgangsstellung zurückzudrücken. Bei einem Innendurchmesser eines Schlauches von etwa 1 mm sind derartige Ventile üblichen Mehrwegehähnen, die ebenfalls an sich für die Ausfuhrung der Erfindung verwendbar sind, erheblich überlegen.

Hierzu 2 ßlatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Zählen und Klassifizieren von

in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen mit einem eine Meßstelle enthaltenden Leitungskanal. der von einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit ausgeht, mit zwei im Leitungskanal stromab von der Meßstelle mit Abstand zueinander angeordneten, das Meßvolumen definierenden Fühlern für die An-Wesenheit von Flüssigkeit, einer von dem Leitungskanal stromab vom zweiten Fühler abzweigenden ersten Leitung mit einem ersten Ventil, einem zweiten an dem abgeschlossenen Leitungskanal zwischen dem zweiten Fühler und dem ersten Ventil angeordneten zur Atmosphäre öffnenden zweiten Ventil, einer Meßvorrichtung, die eine mit einem Teilchendurchgang durch die Meßstelle verbundene Änderung einer physikalischen Größe wahrnimmt, und einer Steuervorrichtung zum Betätigen einer Pumpe und der Meßvorrichtung mit Hilfe der zwei Fühler, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Fühler (24) eine mit einem dritten Ventil (I) versehene zweite Leitung (32) abzweigt, die ebenfalls an die Ansaugseite der Pumpe (40) angeschlossen ist, und daß die drei Ventile (1. 2. 3) von der Steuervorrichtung (30) betätigbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leitungen (32; 33. 34) über ein Auffanggerät (38) an die Ansaugseite der Pumpe (40) angeschlossen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (1, 2, 3) elektromagnetisch betätigte Schlauchquetschventile sind.

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