DE69022782T2 - Sich selbst auffüllender Anti-Siphon, Flüssigkeitsströmungssystem für Verfahren und Vorrichtungen zur Teilchenanalyse. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzielung eines Flüssigkeitsumlaufes in einem analytischen Instrument, insbesondere in solchen Instrumenten, die zur Analyse von biologischen oder industriellen Proben dienen.
• Die Analyse von Flüssigkeitsproben umfaßt üblicherweise die Absaugung von Flüssigkeit von der Probe durch eine Leitung, die an ihrem eingetauchten Ende eine Dosieröffnung besitzt. Der typische Partikelanalysator besteht aus drei Komponenten: einem Probengefäß, einem Flüssigkeitsumlaufsystem und einem Sensor.
• Partikelanalysatoren bewegen suspendierte biologische oder industrielle Partikel aus dem Probengefäß zum Sensor über das Flüssigkeitssystem. Der Sensor detektiert, zählt und identifiziert die Partikel. Das Flüssigkeitsumlauf System bewegt dann die Probe in einen Abfallbehälter. Das Detektieren, Zählen und Identifizieren von Partikeln kann mit einer Vielzahl von Sensoren durchgeführt werden. Diese umfassen Sensoren vom Impedanz-, Lichtstreuungs- und Fluoreszenz-Typ. Unabhängig davon, welcher sensormechanismus verwendet wird, benötigt der Analysator auch ein Flüssigkeitsumlaufsystem.
• Viele Instrumente benötigen vorbereitete Proben zur Analyse. Die Vorbereitung kann einfach darin bestehen, daß die Probe mit einem Reagenz vermischt wird. Üblicherweise stellt die Probenvorbereitung ein Zweischrittverfahren dar.
• Zuerst wird die Probe in einem geeigneten Gefäß gesammelt und dann durch Verdünnung in Salzwasser präpariert. Nach Beendigung des analytischen Zyklus muß ein Ventil geschlossen werden, um ein Ablaufen des Verdünnungsmittels vom System durch eine Siphon-Wirkung zu verhindern, bevor neue flüssige Proben zur Analyse angeordnet sind. Herkömmliche Flüssigkeitsumlaufsysteme verwenden eine Kombination von Abklemmventilen und/oder Absperrhähnen, um diese Aufgabe zu lösen. Diese Verfahren sind nachteilig, da Absperrhähne manuell betätigt werden müssen, während normalerweise geschlossene Abklemmventile die Neigung besitzen, eine permanente Verformung der Rohre des Systems zu verursachen. Darüber hinaus verwenden die meisten Flüssigkeitssysteme für analytische Instrumente Schrittmotoren oder peristaltische Pumpen, Zeitsteuerungen und Verdünnungseinheiten. Diese Präzisionsflüssigkeitssysteme sind teuer, komplex und erfordern eine periodische Wartung für einen zuverlässigen Betrieb. Dies trifft insbesondere für Systeme zu, die zum Analysieren von mikroskopischen Partikeln verwendet werden, wie beispielsweise roten und weißen Blutzellen.
• Des weiteren besitzt die gegenwärtige Ausführungsform der meisten Partikelsammel- und Verdünnungseinheiten Nachteile in bezug auf ihre Konstruktion und Betriebsweise, die die Genauigkeit und den Wirkungsgrad ihrer Messungen reduzieren und die Komplexität der Wartung erhöhen.
• Diese Merkmale erniedrigen zusammen den Wirkungsgrad und erhöhen die Betriebskosten von solchen analytischen Instrumenten drastisch. Es ist daher ein Bedarf nach einem einfachen, jedoch zuverlässigen Flüssigkeitssteuersystem vorhanden, mit dem diese Nachteile überwunden werden können, indem Abklemmventile und manuell betätigte Absperrhähne ausgeschaltet werden und ein zuverlässiger Betrieb mit geringen Wartungsanforderungen ermöglicht wird.
• Ein Ziel von mindestens bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, ein selbstfüllendes Anti- Siphonflüssigkeitsumlaufsystem zu schaffen, das keine Abklemmventile oder manuell betätigte Absperrhähne aufweist und einfach im Betrieb und in der Wartung ist.
• Ein weiteres Ziel von zumindestens bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, ein analytisches Instrument zum Detektieren, Zählen und Identifizieren von Partikeln vorzusehen, das mehrere Flüssigkeitsumlaufuntersysteme aufweist, um Proben aus Mehrprobenbehältern abzusaugen, und das analytische Mehrfachkanäle aufweisen kann.
• Ein Flüssigkeitsumlauf System gemäß der Erfindung ist im Patentanspruch 1 der beigefügten Patentansprüche wiedergegeben.
• Ein Verfahren zum Analysieren von Partikeln gemäß der Erfindung ist in Anspruch 15 der beigefügten Patentansprüche beschrieben.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
• Ein repräsentatives Flüssigkeitsumlaufsystem des Standes der Technik ist in der US-PS 3 902 115 beschrieben. Dieses System besitzt noch Ventile in seinen Leitungen, und es sind hierbei keine Vorkehrungen zum wahlweisen Verlängern der Enden der Leitungen in ihre entsprechenden Speicher getroften.
• Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• Figur 1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten analytischen Instrumentes;
• die Figuren 2A-2C Vorderansichten eines Abschnittes des in Figur 1 dargestellten Systems;
• die Figuren 3A und 3B Vorderansichten des Systems der Figur 1 zum Zeitpunkt des ersten Gebrauches;
• Figur 4A eine vergrößerte Ansicht des Dosieröffnungsbereiches der Figuren 2A - 2C und Figur 4B eine weiter vergrößerte Seitenansicht der Öffnung;
• Figur 5 eine Draufsicht auf eine Modifikation der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform;
• Figur 6 eine Vorderansicht des in Figur 5 gezeigten Systems; und
• die Figuren 7A und 7B vergrößerte Seitenansichten der in den Figuren 2A-2C und 4A-4C gezeigten Öffnungen.
• Figur 1 zeigt ein analytisches Instrument, das eine Vielzahl von Analysierunterstationen 10 und 100 aufweist, die jeweils eine Partikelanalyse mit einer Flüssigkeitsprobe durchführen können. Die Figuren 2A-2C sind Vorderansichten der Unterstation 10. Da die Unterstationen einander im wesentlichen entsprechen, wird ihre Funktionsweise nur in Verbindung mit der Unterstation 10 beschrieben, die in den Figuren 2A-2C dargestellt ist.
• Jede Unterstation, die durch die Station 10 wiedergegeben wird, umfaßt eine Plattform 11 zum Halten eines Probenbehälters 13, der über eine Trennwand 14 in zwei Speicher 15 und 16 aufgeteilt ist. Der Speicher 15 enthält eine zu analysierende biologische oder industrielle Flüssigkeitssuspension von Partikeln, während der Speicher 16 ein Reagenz 18 enthält. In Abhängigkeit von der Art der durchzuführenden Analyse kann die Flüssigkeitsprobe 17 von der Bedienungsperson oder anderem Personal behandelt werden, bevor sie dem Speicher 15 zugeführt wird.
• Eine Reihe von Leitungselementen 5A-5D sorgt für einen engen Flüssigkeitskontakt zwischen den Speichern 15 und 16 und einer Kolbenpumpe 21. Das Element 5D sorgt für einen Flüssigkeitskontakt zwischen dem Probenspeicher 15 und der Pumpe 21. Ein Rückschlagventil 23 ist zwischen Rohrelementen 5A und 5B angeordnet, um eine Flüssigkeitsströmung von der Pumpe 21 zum Speicher 16 zu ermöglichen, während eine Strömung in entgegengesetzter Richtung verhindert wird. Das Rohrelement 5C verbindet den Flüssigkeitsprobenspeicher 15 und den Reagenzspeicher 16, um eine Flüssigkeitsströmung dazwischen zu bewirken, wie hiernach in größeren Einzelheiten beschrieben wird. Es versteht sich, daß die von den Leitungselementen 5A und 5B vorgesehene Flüssigkeitsbahn wahlweise ist. Das System funktioniert gemäß den Konzepten der Erfindung auch ohne die durch die Leitungselemente 5A und 53 gebildete Flüssigkeitsbahn. Der auf diesem Gebiet tätige Fachmann entnimmt der nachfolgenden Beschreibung, daß diese Leitungen vorgesehen sind, um die Umlaufleistung des Systems und Somit den Wirkungsgrad desselben zu erhöhen.
• Die Enden der Elemente 5B, 5C und 5D sind mit Öffnungselementen 5A, 5F und 5G versehen, die im Hinblick auf ihre Funktionen innerhalb des Flüssigkeitsumlaufsystems als Abfall-, Füll- und Zählöffnungen bezeichnet werden. Bei einer typischen Zählanalyse von Blutzellen wird die flüssige Probe durch die Zählöffnung 5G abgesaugt, die einen Abtastmechanismus zum Detektieren und Zählen einer jeden durchlaufenden Zelle aufweist. Die Abfallöffnung 5E und die Füllöffnung 5F besitzen einen Durchmesser von etwa 200 um, während der Durchmesser der Zählöffnung 5G zwischen 45 um zum Zählen von roten Blutzellen und 100 um zum Zählen von weißen Blutzellen schwankt. Der Durchmesser der Zählöffnung entspricht dem Durchmesser des gezählten Zellentyps, so daß zu einem Zeitpunkt nur eine Zelle die Öffnung passieren kann. Vorzugsweise besitzen die Abfall- und Füllöffnung eine sich verjüngende konische Form, wie in Figur 7A gezeigt während die Zählöffnung bogenförmig ausgebildet ist, wie in Figur 7B gezeigt.
• Während der Zählphase des analytischen Zyklus wird Flüssigkeit durch die Füllöffnung 5F vom Verdünnungsmittelspeicher infolge des negativen Drucks abgesaugt, der durch die Abwärtsbewegung des Kolbens in der Pumpe 21 verursacht wird, und über das Element 5C und um die Verbindungswand 2 gefördert, wo sie mit der Probenflüssigkeit und den durch die Öffnung 5G abgesaugten suspendierten Partikeln an einem Punkt 5H unmittelbar über der Zählöffnung 5G in Kontakt tritt, wie in den Figuren 4A und 4B gezeigt.
• Wie in Figur 4B gezeigt, enden die Verbindungselemente 5C und 5D der Wand 2 an einem Punkt 3, der in einem größeren Abstand über der Öffnung 5B angeordnet ist als ein Punkt 6, an dem die Außenwand 7 de Elementes 5C endet. Durch diese Konstruktion wird eine dynamische Funktionsweise erreicht, wodurch Partikel 7, die in die Öffnung 5G mit einer Geschwindigkeit V eindringen, von der im Element 5C in einem Bereich mit erhöhtem Volumen fließenden Flüssigkeit mitgerissen werden. Folglich besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, daß die Partikel 7 mit dem Wandabschnitt 8 kollidieren und sich an diesem festsetzen.
• Die Bodenfläche des Öffnungselementes 5G ist an ihrem hinteren Abschnitt konisch und ellbogenförmig ausgebildet, so daß ein Kanal 4 gebildet wird. Der Kanal 4 geht in ein Leitungselement 5J über. Beide Teile bilden eine Kammer, durch die Luft gedrückt wird. Diese Druckluft erfüllt zwei Aufgaben. Zuerst, wenn die Öffnung 5G in die Flüssigkeit vor dem Zählabschnitt des analytischen Zyklus eingetaucht wird, vermischt die Luft die Lösung, so daß eine gleichmäßige Partikelsuspension im Speicher erzeugt wird. Der Mischprozeß wird während des Zählzyklus unterbrochen. Als zweites werden beim Entfernen der Öffnung 5G vom Speicher 15 Tropfen, die sich an der Bodenfläche der Öffnung ansammeln, durch die geneigte Fläche bis zu einem Punkt in Richtung auf den Kanal 4 gedrückt, an dem die Druckluft die Tropfen von der Fläche wegbläst.
• Während der Zählphase wird aufgrund der Wirkung des Rückschlagventils 23 keine Flüssigkeit durch die Abfallöffnung 5E abgesaugt. Wenn die Zählphase jedoch beendet ist, wird die Flüssigkeitsströmung durch eine Aufwärtsbewegung des Kolbens in der Pumpe 21 umgekehrt, und Flüssigkeit tritt aus den Elementen 5A und 5B durch die Öffnung 5E sowie aus den Elementen 5C und 5D durch die Öffnungen 5F und 5G aus. Bei der Vewendung im analytischen Instrument der vorliegenden Erfindung werden sämtliche Öffnungen 5E, 5F und 5G auf dem gleichen Niveau gehalten.
• Es wird nunmehr in Verbindung mit den Figuren 2A-2C die Funktionsweise eines typischen Arbeitszyklus des analytischen Instrumentes beschrieben.
• Die mechanische Bewegung der Plattform 11 und der Kolbenpumpe 21 wird durch ein neuartiges Nockensystem koordiniert, das eine Reihe von Nocken 30, 31 aufweist, die an einer gemeinsamen Nockenwelle 32 montiert sind. Dieses System ist im Detail in einer gleichzeitig eingereichten europäischen Patentanmeldung (siehe EP-A 0 404 321) beschrieben. Durch die Drehungder Welle 32 bewegen die Nocken 30 und 31 die Pumpe und Plattform zur richtigen Zeit im analytischen Zyklus mit Hilfe der Nockenfolger und Federn, die im Tandem die Drehbewegung der Nocken in eine Linearbewegung zur Veschiebung der Plattform und Pumpe überführen. Eine Codiereinrichtung 33 und ein entsprechender Sensor 33A detektieren die relative Drehlage der Welle 32 und geben diese Information an eine Steuereinheit 34 zur Auswertung weiter. Auf der Basis dieser Information über die Relativlage gibt die Steuereinheit ein Stop-, Start- oder Umkehrsteuersignal an den Motor 35. Obwohl dieses Nockensystem neu ist, ist es für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Der auf diesem Gebiet tätige Fachmann weiß, daß die Beschreibung dieses Systems aus Vollständigkeitsgründen erfolgt und daß auch irgendein anderes Verfahren zum Koordinieren und Betätigen der Plattform und Pumpe in Verbindung mit den hier offenbarten Prinzipien eingesetzt werden kann.
• Vor dem ersten Gebrauch wird das in den Figuren 2A-2C gezeigte Flüssigkeitsumlaufsystem mit Luft gefüllt. Wie in Figur 3A gezeigt, primt eine Bedienungsperson anfangs das System mit einer Flüssigkeit, indem sie einen Behälter 13A verwendet, der dem Behälter 13 entspricht, jedoch keine Trennwand 14 aufweist. Nach Inbetriebnahme hebt das Nockensystem die Plattform an, um die Öffnungen 5E, 5F und 5G in die Flüssigkeit im Behälter 13A einzutauchen. Der durch die Abwärtsbewegung des Kolbens in der Pumpe 21 erzeugte negative Druck zieht Flüssigkeit sowohl durch die Füllöffnung als auch durch die Zählöffnung in die Elemente 5C und 5D ein. Trotz des Unterdrucks wird keine Flüssigkeit durch die Wirkung des Rückschlagventils 23 in die Elemente 5A und 53 eingezogen Wie in Figur 33 gezeigt, bewegt sich am Endes des Füllvorgangs der Pumpenkolben nach oben, wodurch die Flüssigkeit durch die Rohrelemente 5C und 5D und durch die Elemente 5A und 5B über das Rückschlagventil 23 zuruck in den Behälter 13A gedrückt wird. Am Ende der Aufwärtsbewegung des Kolbens werden die Rohrelemente 5A, 5B, 5C und 5D alle mit Flüssigkeit gefüllt.
• Nach dem Primen ist das System für die Flüssigkeitsprobenanalyse bereit. Nach dem Absenken und Entfernen wird der Behälter 13A durch einen Flüssigkeitsprobenbehälter 13 ausgetauscht. An diesem Punkt ist das Anti-Siphon-Merkmal der vorliegenden Erfindung zu erkennen. Da sämtliche Öffnungen auf dem gleichen Niveau gehalten werden, fließt die in den Rohrelementen verbleibende Flüssigkeit nicht durch die Öffnungen 5E, 5F und 5G ab, wenn die Probenbehälter 13A und 13 ausgetauscht werden. Die Oberflächenspannung zwischen der Flüssigkeit und der Seiten- und Bodenwand des Rohres benachbart zur Öffnung trägt ebenfalls zu diesem Effekt bei.
• Es wird nunmehr wieder auf die Figuren 2A-2C Bezug genommen. Wenn der Flüssigkeitsprobenbehälter 13 angeordnet ist, beginnt das Nockensystem einen analytischen Zyklus des Instrumentes. Der Kolben bewegt sich wiederum in der Pumpe 21 nach unten, um einen negativen Relativdruck in den Rohrelementen zu erzeugen, wodurch Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsprobe 17 durch die Zählöffnung 5G nach oben gezogen wird, wie durch die Pfeile in Figur 2A angedeutet. Die Größe der Zählöffnung ist so ausgewählt, wie vorstehend angegeben, daß sie zu einem Zeitpunkt von einer Blutzelle passiert werden kann. Eine zwischen eine Widerstandsdrahtelektrode 41, die im Element 5C angeordnet ist, und eine Plattenelektrode 42, die im Probenspeicher 15 angeordnet ist, gelegte Spannung U bewirkt, daß ein elektrischer Strom durch die leitende Flüssigkeit 17 fließt. Über eine geeignete Elektronik 44 wird die Stromänderung detektiert, die auftritt, wenn eine Zelle die Öffnung des Öffnungselementes 5G passiert. Jede passierende Zelle bewirkt, daß die elektronisch aufgezeichnete Zellenzählung erhöht wird. Die Geschwindigkeit, mit der der Kolben absinkt, ist in Abhängigkeit von der Größe der Öffnung vorgegeben, um während der Ansaugphase des Instrumentenzyklus einen gewünschten Flüssigkeitsdurchsatz durch die Öffnung 5G zu erhalten.
• Zur gleichen Zeit wird die Flüssigkeit 18 aus dem Reagenzspeicher 16 durch die Füllöffnung 5F in das Leitungselement 5C gezogen. Wie in den Figuren 4A und 4B gezeigt bewegt sich die in das Element 5C durch die Füllöffnung 5F eingezogene keagenzflüssigkeit 18 entlang dem Leitungselement 5C bis zu einem Punkt 5H hinter der Zählöffnung 5G, wo sich die Elemente 5C und 5D in engem Flüssigkeitskontakt befinden. Einige Blutzellen, die in die Zählöffnung 5G eindringen, besitzen die Neigung, an dem Punkt 5H unmittelbar hinter der Öffnung zu verbleiben und somit eine Unterbrechung des Stromflusses sowie eine falsche Zellenzählung zu bewirken. Obwohl die elektrischen Eigenschaften dieser Falschanzeigen erfaßt und über geeignete Schaltungen ausgefiltert werden können, werden diese Probleme im vorliegenden System vermieden, da durch das Fließen der Reagenzflüssigkeit 18 am Punkt 5H mit erhöhtem Volumen die abgelagerten Zellen in die durch das Element 5D fließende Flüssigkeit mitgerissen werden, wodurch der Bereich unmittelbar hinter der Öffnung ausgespült wird.
• Eine Blasenkammer ist am oberen Ende des Pumphohlraumes ausgebildet, um im Flüssigkeitsumlaufsystem gebildete Blasen einzufangen. Diese Blasen werden üblicherweise durch den Aufbau von Gaspartikeln verursacht, die bei der elektrochemischen Reaktion an den Zählöffnungselektroden 41 und 42 erzeugt werden. Diese Gasblasen bewegen sich durch das Element 5D nach oben und werden am oberen Ende des Pumphohlraumes gesammelt. Wie in Figur 2B gezeigt werden nach der Beendigung des Zählzyklus und nach Umkehr der Bewegung des Kolbens in der Pumpe 21 die im Kolbenhohlraum angesammelte Flüssigkeit und die Blasen veranlaßt, durch die Leitungselemente 5A und 5D auszutreten. Das System ist so ausgebildet, daß das Volumen der in der Pumpe gesammelten Flüssigkeit größer ist als das kombinierte Volumen aus den drei Rohrelementen. Die gesammelten Blasen mit Flüssigkeit werden durch das Rückschlagventil 23 und durch die Abfallöffnung 5E zurück in den Reagenzspeicher 16 gedrückt, indem ein Teil der Flüssigkeit ihren Weg zurück in die Leitung 5C findet und durch die Füllöffnung 5F austritt.
• Da die im Kolbenraum während des Zählzyklus gesammelte Flüssigkeit durch die Öffnungen 5E, 5F und 5G austritt und nur durch die Öffnungen 5F und 5G gesammelt wird, wenn der durch die Pumpe 2 erzeugte Durchsatz während der Füll- und Spülphasen des analytischen Zyklus identisch ist, ist der Druck über die Öffnungen während einer jeden Phase nicht gleich.
• Um die Drücke über die Öffnungen aufrechtzuerhalten, ist es erforderlich, den von der Kolbenmpumpe 21 während des Spülabschnittes des analytischen Zyklus erzeugten Durchsatz im Vergleich zu dem während des Füll- oder Zählabschnittes erzeugten Durchsatz um das Zweifache zu erhöhen. Durch das Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit während des Spülabschnittes des analytischen Zyklus wird ein Druck aufgebracht, dessen Größe dem Druck während der Füllphase entspricht, der jedoch eine entgegengesetzte Polarität besitzt. Dies trägt dazu bei, die Öffnungen von irgendwelchen Partikelresten zu befreien. Vorzugsweise wird der Druck an der Zählöffnung während beider Phasen des Flüssigkeitsstromes auf 6 Zoll Quecksilbersäure gehalten, und der Querschnittsbereich der Abfallöffnung 5E ist So bemessen, daß er der Summe der Querschnittsbereiche der Füll- und Zählöffnungen 5F und 5G entspricht. Zum Zählen von roten Blutzellen besitzen die Füll-, Zähl- und Abfallöffnungen typischerweise Durchmesser von 200, 45 und 205 um. Für das Zählen von weißen Blutzellen liegen die Durchmesser typischerweise bei 200, 100 und 224 um.
• Wenn der analytische Zyklus beendet ist, wird die Plattform 11 abgesenkt wie in Figur 2C gezeigt, so daß der Behälter 13 entfernt und ersetzt werden kann.
• Das vorliegende System füllt sich Somit selbst, wobei ein Pumpzyklus Verwendung findet, der dem für den analytischen Schritt entspricht. Da darüber hinaus die Öffnungen der verschiedenen Rohrelemente auf dem gleichen Niveau gehalten werden, vermeidet das System mögliche Ungenauigkeiten oder Verschmutzungen, die sonst durch einen ungesteuerten Siphon-Effekt der Flüssigkeit auftreten könnten.
• Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zusätzliche Flüssigkeiten 51 und 52, die in Speichern 53 und 54 enthalten sind, in den Flüssigkeitsprobenspeicher 15 Flüssigkeitsprobenspeicher 15 eingeführt werden müssen. Bei diesen Flüssigkeiten kann es sich um zusätzliche Flüssigkeitsprobenspeicher 15 eingeführt werden müssen. Bei diesen Flüssigkeiten kann es sich um zusätzliche Flüssigkeitsproben oder andere Reagenzien handeln, die während oder vor dem tatsächlichen Zählschritt zugesetzt werden können. Leitungselemente 51A und 51B sehen einen Flüssigkeitskontakt zwischen einer weiteren Kolbenpumpe 55 und dem Speicher über ein Ventil 56 vor, während Elemente 52A und 52B eine Flüssigkeitsbahn vom Speicher 54 zur Kolbenpumpe 57 durch das Ventil 58 bilden. Leitungselemente 51C und 52C bilden Flüssigkeitsbahnen von den Pumpen 55 und 57 zum Flüssigkeitsprobenspeicher 15 über die Ventile 59 und 60.
• Wenn Flüssigkeit 51 in den Speicher 15 eingeführt werden muß, wird das gemeinsame Nockenwellensystem so ausgebildet, daß die Elemente 55, 56 und 59 zur geeigneten Zeit im Instrumentenzyklus betätigt werden. Zuerst wird das Ventil 59 geschlossen und das Ventil 56 geöffnet. Die Kolbenpumpe 55 saugt dann Flüssigkeit 51 vom Speicher 53 entlang dem Element 51A durch das Ventil 56 nach oben in den Kolbenraum der Pumpe 55, wie in Figur 6 gezeigt. Nachdem die geeignete Menge an Flüssigkeit 51 im Raum angesammelt ist, wird das Ventil 56 geschlossen und das Ventil 59 geöffnet. Die Wirkung der Kolbenpumpe 55 wird dann umgekehrt, um Flüssigkeit durch das Element 51C in den Speicher 15 zu pumpen. Dieser Abschnitt des Zyklus ist in Figur 6 durch die Kombination der Ventile 58 und 60 mit der Pumpe 57 verdeutlicht.
• Um das Anti-Siphon-Merkmal des Systems zu bewahren, sollten die offenen Ausgangsenden der Leitungselemente 51C und 52C im Speicher 15C auf dem gleichen Niveau gehalten werden wie die offenen Eingangsenden der Elemente 51A und 52A. Nach Beendigung des Zählzyklus sollten die Ventile 56, 58, 59 und 60 in der offenen Stellung gehalten werden.
• Es wird nunmehr wieder auf Figur 1 Bezug genommen. Die Funktionsweise der zusätzlichen Analysenunterstationen entspricht im wesentlichen der vorstehend beschriebenen Funktionsweise mit Ausnahme von einigen zeitlichen Abstimmungen des Systems. Um die Lastanforderung an den Motor und damit die Größe des in das Zählsystem eingeführten elektrischen Rauschens zu reduzieren, sind die Nocken so ausgebildet, daß die Kolbenpumpe in jeder Unterstation nacheinander die Zählphase des Zyklus vor jeder Flüssigkeitsabgabe bewirkt, d.h. die Pumpe in der Station 10 saugt Flüssigkeit durch ihre Zählöffnung an, um eine Zählung von Zellen zu bewirken. Dann zieht die Pumpe in der Station 100 Flüssigkeit durch ihre entsprechende Zählöffnung, bevor die Pumpe in der Station 10 beginnt, die in ihren Hohlraum eingezogene Flüssigkeit abzugeben. Wenn sämtliche Unterstationen ihre Zählungen durchgeführt haben, werden die Pumpen vom Nockensystem veranlaßt, gleichzeitig die Ausstoßphase zu beginnen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das System nur einen Satz einer Zählelektronik mit einem Zählsignaleingang, der zwischen jeder Unterstation des Meßzyklus umschaltbar ist, benötigt, da während des Spülabschnittes der Analyse das durch den Betrieb des Motors verursachte Rauschen ein Problem darstellt.

Claims (19)

1. Flüssigkeitsumlaufsystem zum Einsatz mit analytischen Instrumenten mit

einem Reagenzspeicher (16) zum Halten einer Menge eines Reagenz (18);

einem Probenspeicher (15) zum Halten einer Menge einer flüssigen Suspension (17) von zu analysierenden Partikeln;

einem Pumpspeicher;

ersten Leitungseinrichtungen (5C) zwischen dem Reagenzspeicher (16) und dem Probenspeicher (15);

zweiten Leitungseinrichtungen (5D) mit einem aufstromseitigen Ende mit einer Öffnung (5G), die so dimensioniert ist, daß der Durchgang von einzelnen suspendierten Partikeln aus dem Probenspeicher (15) in die zweiten Leitungseinrichtungen ermöglicht wird, und einem abstromseitigen Ende, das sich in den Pumpspeicher erstreckt;

wobei das abstromseitige Ende der ersten Leitungseinrichtungen (5C) in Strömungsmittelverbindung mit dem aufstromseitigen, mit einer Öffnung versehenen Ende der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) steht, so daß Reagenzflüssigkeit (18) von den ersten Leitungseinrichtungen (5C) in die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) durch einen gemeinsamen Kanal freigegeben wird, der unmittelbar aufstromseitig der in bezug auf die Partikel dimensionierten Öffnung (5G) angeordnet ist und die Partikel (7) mitführt, wenn sie in die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) durch die Öffnung (5G) eindringen;

ersten Elektrodeneinrichtungen (42), die im Probenspeicher (15) angeordnet sind;

zweiten Elektrodeneinrichtungen (41), die in den zweiten Leitungseinrichtungen (5D) abstromseitig der Öffnung (5G) angeordnet sind; und

Pumpeinrichtungen (21) zum Ziehen von Reagenz durch die ersten Leitungseinrichtungen (5C) in die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) und zum Ziehen von Reagenz und mitgeführter Probenflüssigkeit und Partikeln durch die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) an den zweiten Elektrodeneinrichtungen (41) vorbei und in den Pumpspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das aufstromseitige Ende (5F) der ersten Leitungseinrichtungen (5C) wahlweise in den Reagenz- Speicher (16) unter das normale Niveau des Reagenz (18) verlängert werden kann und das abstromseitige Ende wahlweise in den Probenspeicher (15) unter das normale Niveau der Flüssigkeit (17) im Probenspeicher verlängert werden kann;

(b) die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) ein aufstromseitiges Ende besitzen, das wahlweise in den Probenspeicher (15) unter das Niveau der Flüssigkeit (17) verlängert werden kann; und

(c) sich das aufstromseitige und abstromseitige Ende der ersten Leitungseinrichtungen (5C) und das mit der Öffnung versehene aufstromseitige Ende der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) auf dem gleichen Niveau befinden.

2. System nach Anspruch 1, das des weiteren umfaßt dritte Leitungseinrichtungen (5A, 5B) mit einem abstromseitigen Ende (5E), das wahlweise in den Reagenzspeicher (16) verlängert werden kann, um den oberen Abschnitt des Pumpspeichers und den Reagenzspeicher miteinander zu verbinden, und die Ventileinrichtungen (23) aufweisen, um einen Durchfluß nur vom Pumpspeicher zum Reagenzspeicher (16) zu ermöglichen, wobei das abstromseitige Ende (5E) der dritten Leitungseinrichtungen auf dem gleichen Niveau wie das aufstromseitige und abstromseitige Ende der ersten Leitungseinrichtungen und das mit der Öffnung versehene auf Stromseitige Ende der zweiten Leitungseinrichtungen (5F, 5G) gehalten wird und wobei die Pumpeinrichtungen (21) Reagenz und mitgeführte Probenflüssigkeit sowie Partikel, die im Pumpspeicher gesammelt sind, zurück durch die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) drücken sowie nach dem Zurückdrücken durch die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) dann zurück durch die ersten Leitungseinrichtungen (5C) drücken und ferner Reagenz und mitgeführte Probenflüssigkeit sowie in den Pumpeinrichtungen (21) gesammelte Partikel durch die dritten Leitungseinrichtungen (5A, 5B) drücken.

3. System nach Anspruch 2, bei dem die Ventileinrichtungen (23) ein Rückschlagventil sind.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Leitungseinrichtungen (5A-5D) eine Reihe von flexiblen Rohren sind.

5. System nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei dem der Pumpspeicher des weiteren eine am oberen Ende desselben ausgebildete Blasenkammer zum Einfangen von Blasen, die in den zweiten Leitungseinrichtungen (5D) strömen, umfaßt, wenn die Pumpeinrichtungen (21) Reagenz und mitgeführte Probenflüssigkeit sowie Partikel durch die zweiten Leitungseinrichtungen ziehen, und zum Freigeben der eingefangenen Blasen durch die dritten Leitungseinrichtungen (5A, 5B) und die Ventileinrichtungen (23) in den Reagenzspeicher (16)

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein abstromseitiger Abschnitt der ersten Leitungseinrichtungen (5C) einheitlich mit einem aufstromseitigen Abschnitt der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) derart ausgebildet ist, daß in die ersten Leitungseinrichtungen (5C) gezogenes und in die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) strömendes Reagenz die in das mit der Öffnung versehene Ende (5G) der zweiten Leitungseinrichtungen gezogenen Partikel in einem Bereich von erhöhtem Querschnitt relativ zum abstromseitigen Abschnitt der zweiten Leitungseinrichtungen (5D), durch die das mitgeführte Reagenz strömt, mitführt.

7. System nach Anspruch 6, bei dem die ersten Leitungseinrichtungen (5C) die Form eines umgedrehten U besitzen.

8. System nach Anspruch 7, bei dem der einheitlich geformte abstromseitige Abschnitt der ersten Leitungseinrichtungen und der aufstromseitige Abschnitt der zweiten Leitungseinrichtungen zu einer einzigen Einheit geformt sind, die einen Kanal (5J) für am hinteren Abschnitt der Einheit gebildete Druckluft aufweist, wobei die Bodenfläche der Einheit an einem hinteren Abschnitt ellbogenförmig ausgebildet ist und sich vom hinteren zum vorderen Abschnitt verjüngt, wobei die Dosieröffnung (5G) der zweiten Leitungseinrichtungen derart angeordnet ist, daß jegliche Tropfen der Flüssigkeit, die sich auf der Bodenfläche der Einheit sauuneln, zum Druckluftkanal (5J) gedrückt werden, und wobei das System des weiteren Einrichtungen zum Drücken von Luft durch den Druckluftkanal aufweist.

9. System nach Anspruch 8, bei dem das aufstromseitige Ende (5F) der ersten Leitungseinrichtungen (5C) und das abstromseitige Ende (5E) der dritten Leitungseinrichtungen (5B) ebenfalls mit Öffnungen versehen sind, die derart ausgewählt sind, daß der Querschnittsbereich der Öffnung (5E) der dritten Leitungseinrichtungen der Summe der Querschnittsbereiche der Öffnungen in jeder der ersten und zweiten Leitungseinrichtungen (5C, 5D) entspricht.

10. System nach Anspruch 9, bei dem die Öffnung (5G) in den zweiten Leitungseinrichtungen einen Durchmesser von etwa 45 um und die Öffnung (5F) in den ersten Leitungseinrichtungen einen Durchmesser von etwa 200 um besitzt

11. System nach Anspruch 9, bei dem die Öffnung (5G) in den zweiten Leitungseinrichtungen einen Durchmesser von etwa 100 um und die Öffnung (5F) in den ersten Leitungseinrichtungen einen Durchmesser von etwa 200 um besitzt.

12. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Pumpeinrichtungen (21) eine Kolbenpumpe sind, in der der dritte Speicher ausgebildet ist.

13. Analytisches Instrument zum Analysieren von biologischen oder industriellen Flüssigkeitsproben mit einem oder mehreren Flüssigkeitsumlaufsystemen nach einem der vorangehenden Ansprüche mit

Einrichtungen zum Anlegen eines Potentials zwischen die ersten und zweiten Elektroden, so daß dazwischen ein Strom fließt;

Einrichtungen zum Detektieren einer Stromänderung, wenn ein einzelner suspendierter Partikel das mit der Öffnung versehene aufstromseitige Ende (5G) der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) passiert;

Zähleinrichtungen, die auf die Detektionseinrichtungen ansprechen und die Zahl der das mit der Öffnung versehene aufstromseitige Ende der zweiten Leitungseinrichtungen passierenden Partikel zählen, wobei die einrichtungen zum Anlegen eines Potentials, die Zähleinrichtungen und die Detektionseinrichtungen alle auf jede einer Reihe von Unterstationen geschaltet werden können;

Einrichtungen zum Koordinieren der Pumpeinrichtungen und der wahlweisen Freigabe der Öffnungen; und

Einrichtungen, die auf die Koordinierungseinrichtungen ansprechen, um den Betrieb der Pumpeinrichtungen sowie die wahlweise Freigabe der Öffnungen mechanisch durchzuführen.

14. Analytisches Instrument nach Anspruch 13, bei dem jedes Flüssigkeitsumlaufsystem des weiteren eine Vielzahl von zusätzlichen Speichern zum Halten einer Vielzahl von zusätzlichen Reagenzien umfaßt,

wobei eine Vielzahl von Pumpen und entsprechenden zusätzlichen Leitungseinrichtungen jeweils ein aufstromseitiges Ende besitzen, das wahlweise in den entsprechenden zusätzlichen Speicher verlängert werden kann, sowie ein abstromseitiges Ende, das Flüssigkeit in den Reagenzspeicher abgeben kann, um die Reagenzien in den zusätzlichen Speichern über die Flüssigkeitsbahnen in den Reagenzspeicher zu pumpen, wobei sich die aufstromseitigen und abstromseitigen Enden einer jeden zusätzlichen Leitungseinrichtung auf dem gleichen Niveau befinden;

zweite Ventileinrichtungen zum wahlweisen Schließen und Öffnen der Flüssigkeitsbahnen die zusätzlichen Speicher zum Reagenzspeicher bilden; und

die Koordinierungseinrichtungen auch so angeordnet sind, daß sie das wahlweise Pumpen der zusätzlichen Reagenzien und das Öffnen und Schließen der zweiten Ventileinrichtungen koordinieren.

15. Verfahren zum Analysieren von Partikeln mit den folgenden Schritten

Zuführen einer Menge eines Reagenz (18) aus einem Reagenzspeicher (16) und einer Menge einer flüssigen Suspension (17) von zu analysierenden Partikeln aus einem Probenspeicher (15) zu ersten und zweiten Leitungseinrichtungen (5C, 5D);

Versehen der zweiten Leitungseinrichtungen mit einer Öffnung (5G) an ihrem aufstromseitigen Ende, die so dimensioniert ist, daß sie den Durchgang von einzelnen suspendierten Partikeln (7) vom Probenspeicher (15) in die zweiten Leitungseinrichtungen (5G) ermöglicht;

Verbinden eines abstromseitigen Endes der ersten Leitungseinrichtungen (5C) und des mit der Öffnung versehenen aufstromseitigen Endes (5G) der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) derart, daß das in den ersten Leitungseinrichtungen strömende Reagenz in die zweiten Leitungseinrichtungen unmittelbar aufstromseitig der auf die Partikel abgestimmten Öffnung oder eines Bereiches erhöhten Volumens abgegeben wird, wenn die Partikel durch die Öffnung (5G) in die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) eindringen;

Anordnen einer ersten Elektrode (42) im Probenspeicher und einer zweiten Elektrode (41) in den zweiten Leitungseinrichtungen (5D) abstromseitig der Öffnung (5G);

Vorsehen von Pumpeinrichtungen (21), die einen Pump- Speicher in Flüssigkeitskontakt mit einem auf Stromseitigen Ende der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) besitzen, um Reagenz durch die ersten Leitungseinrichtungen (50) in die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) zu ziehen und um Reagenz und mitgeführte Probenflüssigkeitspartikel (7) durch die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) an der zweiten Elektrode (41) vorbei in den Pumpspeicher zu ziehen;

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte

Aufrechterhalten eines aufstromseitigen Endes und des abstromseitigen Endes der ersten Leitungseinrichtungen (50) und des mit der Öffnung versehenen aufstromseitigen Endes der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) auf dem gleichen Niveau;

wahlweises Verlängern des aufstromseitigen Endes der ersten Leitungseinrichtungen (5C) in den Reagenz- Speicher (16) unter das normale Niveau des Reagenz (18) und des abstromseitigen Endes der ersten Leitungseinrichtungen (5C) und des aufstromseitigen Endes der zweiten Leitungseinrichtungen (5D) in den Probenspeicher (15) unter das normale Niveau der Flüssigkeit (17) im Probenspeicher;

Aktivieren der Pumpeinrichtungen (21), um Flüssigkeit aus dem Reagenzspeicher (16) und dem Probenspeicher (15) zum Pumpspeicher abzuziehen; und

Zählen der Anzahl der Partikel, die die Öffnung (5G) passieren, indem die Änderung des zwischen der ersten und zweiten Elektrode fließenden elektrischen Stromes gemessen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, das des weiteren die Schritte des Umkehrens der Flüssigkeitsströmung umfaßt, um Reagenz und mitgeführte Probenflüssigkeit sowie in den Pumpeinrichtungen (21) gesammelte Partikel durch die zweiten Leitungseinrichtungen (5D) zu drucken und nach dem Zurückführen durch die zweiten Leitungseinrichtungen unter Druck durch die ersten Leitungseinrichtungen (5C) zurückzudrücken.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, das des weiteren folgende Schritte umfaßt:

Vorsehen von dritten Leitungseinrichtungen (5A, 5B) mit einem abstromseitigen Ende (5E), das in den Reagenzspeicher (16) verlängert werden kann, und einem aufstromseitigen Ende in Flüssigkeitskontakt mit dem Pumpspeicher sowie Ventileinrichtungen (23), um einen Durchfluß durch die dritten Leitungseinrichtungen nur vom Pumpspeicher zum Reagenzspeicher (16) zu ermöglichen;

Aufrechterhalten des abstromseitigen Endes (5E) der dritten Leitungseinrichtungen auf dem gleichen Niveau wie das aufstromseitige Ende und die abstromseitigen Enden der ersten Leitungseinrichtungen (5C) und das mit der Öffnung versehene auf Stromseitige Ende der zweiten Leitungseinrichtungen (5D);

wahlweises Verlängern des abstromseitigen Endes (5E) der dritten Leitungseinrichtungen (5A, 5B) in den Reagenzspeicher (16) in Koordination mit der Verlängerung des aufstromseitigen Endes und der abstromseitigen Enden der ersten Leitungseinrichtungen (5C) und des aufstromseitigen Endes der zweiten Leitungseinrichtungen (5D); und

Drücken von Reagenz und mitgeführter Probenflüssigkeit sowie den in den Pumpeinrichtungen (21) gesammelten Partikeln durch die dritten Leitungseinrichtungen (5A, 5B), wenn der Flüssigkeitsstrom reversiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, das des weiteren die Schritte des Sammelns von in den Pumpspeicher gezogenen Blasen und danach des Abführens der gesammelten Blasen in den Reagenzspeicher durch die dritten Leitungseinrichtungen (5A, 5B) umfaßt.

19. System nach Anspruch 18, bei dem die Luftdruckeinrichtungen Luft durch einen Luftkanal (5J) drücken, um jedwede Tropfen zu entfernen, die in Richtung auf den Luftkanal entlang der Bodenfläche der Einheit gedrückt werden, wenn die Leitungseinrichtungen von den entsprechenden Speichern entfernt werden.