專利名稱：微粒測定裝置及其測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微粒測定裝置及其測定方法，更詳細地說，涉及以血球，膠乳、水泥等的微粒的測定為對象，使試樣懸浮液流過貫通孔，根據(jù)阻抗的變化測定試樣懸浮液中的微粒的這種以阻抗變化檢測法為依據(jù)的粒子測定裝置及其測定方法。
以往測定血液中的血球、或水泥粉、膠乳等工業(yè)用的粒子的粒徑分布時，通常采用阻抗變化檢測法測定粒徑的分布。這種測定方法，如美國專利第3783376號公報所述，它是將一塊滑板裝設在試樣容器的連通部件上，在滑板上設有試樣懸浮液能以通過的貫通孔，測定通過貫通孔的微粒，并進行分析。根據(jù)微粒通過貫通孔時產生的信號脈沖數(shù)，測定微粒的個數(shù)，根據(jù)該脈波的高度，測定微粒的體積，從而求出粒徑的分布。在上述公開的示例中，就是在一塊滑板上形成一個通孔。
利用阻抗變化檢測法，測定試樣懸浮液中的微粒通過貫通孔時阻抗的變化，所檢測的信號強度與微粒的體積之間具有線性比例關系?？墒?，所能測定的微粒大小受到貫通孔直徑的限制。例如，當微粒的大小在貫通孔直徑的1/30以下時，微粒產生的信號與噪聲很難區(qū)分。反之，當微粒太大時，會堵塞檢測孔，阻礙微粒通過。因此不可能進行準確的測定。因此，如果測定粒徑分布范圍大的試樣時，就必須準備有不同直徑的貫通孔的滑板。
采用上述舊有的阻抗變化檢測法測定粒徑分布時，必須通過手動方式逐塊更換選定的有貫通孔的滑板。因此操作復雜，有礙于快速測定。
本發(fā)明的目的是提供一種能簡化滑板的更換，迅速且容易地將貫通孔配置在測定位置、利用阻抗變化檢測法的微粒測定裝置及其測定方法，同時提供一種具有高測定精度的利用阻抗變化檢測法的微粒測定裝置及其測定方法。
本發(fā)明的這種微粒測定裝置包括兩個試樣容器、滑板和一對電極；滑板裝在2個試樣容器之間，可以滑動，滑板上的貫通孔能使試樣懸浮液在兩個試樣容器之間通過，電極配置在兩個試樣容器以內，且能與在試樣容器內輸送的試樣懸浮液接觸，利用這對電極，測定試樣懸浮液通過貫通孔時，產生的阻抗，根據(jù)該阻抗測定試樣懸浮液中的微粒?；迳系呢炌资怯煽晒┻x用的多個不同口徑的貫通孔群組成的。
貫通孔可采用這樣的配置方法，即將通孔大致沿同心圓的方式布置在滑板上，通過從外部旋轉驅動，便能選擇貫通孔。另外，還可將滑板上的貫通孔布置在大致沿同一軸線的方向上，通過從外部沿同一軸向移動，便能選擇通孔。
滑板上的貫通孔的兩端開口部分最好有向外側擴展的錐面。這樣做有利于防止在通孔的開口邊緣部分形成過度集中的電場。以上所說的錐面包括剖面形狀呈直線的經(jīng)過精整成型的C面和剖面形狀呈曲線狀的、經(jīng)過精整成型的R面或拋物面。
在滑板上至少將貫通孔的穿裝部分最好用紅寶石、藍寶石或陶瓷制成。這樣做能對孔進行精細的加工，有利于形成高精度的通孔。既可用上述材料構成整塊滑板，也可僅只將通孔部分采用上述材料制成。
滑板上備有與試樣容器緊密接觸的凸臺，通孔最好做在凸臺上。這樣做有利于減少滑板與試樣容器之間的接觸面積，同時能減輕滑動時的摩擦及磨損。
本發(fā)明的這種微粒測定工藝包括第1道測定工序和第2道測定工序。第1測定工序是使試樣懸浮液通過裝設在兩個試樣容器之間的滑板上形成的第1貫通孔，并測定此時產生的阻抗，根據(jù)該阻抗的變化，測定試樣懸浮液中的微粒；第2道工序是使試樣懸浮液通過滑板上形成的第2貫通孔，并測定此時產生的阻抗，根據(jù)該阻抗的變化，測定試樣懸浮液中的微粒。此外還包括一道通孔選擇替換工序，即在第1道測定工序和第2道測定工序之間，根據(jù)第1測定工序中的測定結果，從具有與第1通孔不同口徑的貫通孔群中選定一個貫通孔作為第2通孔，通過推動滑板，將試樣懸浮液的通路從第1貫通孔變換到第2貫通孔。
該微粒測定方法在第2道測定工序中所選的第2貫通孔的口徑最好是較比第1貫通孔的口徑小。這樣做有利于從直徑大的微粒到直徑小的微粒順次分階段進行測定。
利用本發(fā)明的這種微粒測定裝置進行微粒測定時，首先使試樣懸浮液通過裝設在兩個試樣容器之間的滑板上做出的第1貫通孔，測定此時產生的阻抗，根據(jù)阻抗的變化，測定試樣懸浮液中的微粒(第1道測定工序)。然后，根據(jù)第1測定工序的測定結果，從具有與第1貫通孔不同口徑的貫通孔群中選定一個貫通孔作為第2貫通孔，通過推動滑板，將試樣懸浮液的通路從第1貫通孔轉換到第2貫通孔(貫通孔選擇轉換工序)。
然后，使試樣懸浮液通過在滑板上形成的第2通孔，測定此時產生的阻抗，根據(jù)阻抗的變化，測定懸浮液中的微粒(第2道測定工序)。如果設定貫通孔選擇轉換工序，使第2貫通孔小于第1貫通孔的孔徑，從而能夠迅速測定粒徑分布廣的微粒。
另外，如果在貫通孔兩端開口部分分別做成向外側擴展的錐面，則能防止電場過度集中，可以提高測定精度。
另外，如果在滑板上至少將貫通孔部分用紅、藍寶石或陶瓷做成，則能形成精度高的貫通孔。另外，如果在滑板上備有與試樣容器緊密接觸的凸臺，且在該凸臺上做成貫通孔，不但能減少滑板與試樣容器的接觸面積，而且能減輕滑動時的摩擦及磨損。


圖1是本發(fā)明的一個實施例中的微粒測定裝置的簡略結構圖。
圖2是該微粒測定裝置中的滑板的正視圖。
圖3是該微粒測定裝置的測定方法的流程圖。
圖4是利用圖3中的測定方法獲得的粒徑分布的測定分析結果的一個示例的曲線圖。
圖5是利用圖3中的測定方法獲得的粒徑分布的測定分析結果的一個示例的曲線圖。
圖6是利用圖3中的測定方法獲得的粒徑分布的測定分析結果的一個示例的曲線圖。
圖7是利用圖3中的測定方法獲得的粒徑分布的測定分析結果的一個示例的曲線圖。
圖8是該微粒測定裝置中的滑板的另一實施例的正視圖。
圖9是圖8所示滑板的側視圖。
圖10是圖9中的一部分的放大圖。
圖11是使用圖8所示滑板的微粒測定裝置的簡略結構圖。
圖12是該微粒測定裝置中的滑板的另一實施例的正視圖。
圖13是圖12中的滑板的側視圖。
圖14是微粒測定裝置的另一實施例的簡略結構圖。
圖15是圖14所示的微粒測定裝置中的滑板的正視圖。
圖16是該滑板的另一實施例的正視圖。
圖17是圖16所示滑板的側視圖。
圖18是與圖16所示滑板相對應的另一實施例的正視圖。
圖19是圖18所示滑板的側視圖。
圖20是本發(fā)明的另一實施例中的微粒測定裝置的簡略結構圖。
圖21是本發(fā)明的另一實施例中的滑板的正視剖面圖。
圖22是本發(fā)明的另一實施例中的滑板的斜視圖。
圖中，1微粒測定裝置2試樣容器317、22、30滑板4a、4b電極8—11，31—34檢測孔(貫通孔)18a—21a，31a—34a錐面22a、30a凸臺實施例1圖1表示本發(fā)明的一個實施例中的微粒測定裝置。微粒測定裝置1主要由試樣容器2和滑板3構成。試樣容器2由容器2a、2b兩個容器構成，在各容器2a、2b的下部，形成彼此相對的連通孔2c、2d。另外，由極板連通孔4a及4b構成的一對電板4分別配置在容器2a、2b的內部。另外，試樣吸管5插在容器2b內。
滑板3如圖2所示，它是外徑為40mm、厚為5mm的紅寶石或陶瓷材料制成的圓板，驅動裝置7通過驅動軸6安裝在中心孔3a中。驅動裝置7是步進電動機或直流電動機等一類的電動機。檢測孔8—11是4個口徑不同的連通孔，大致等距配置在滑板3的同心圓上。檢測孔8—11的各口徑/微粒測定范圍之間的對應關系分別是檢測孔8為3mm/150—1200μm，檢測孔9為800μm/40—320μm，檢測孔10為200μm/10—80μm，檢測孔11為50μm/2.5—20μm。
滑板3配置在容器2a、2b之間，可以滑動，檢測孔8—11與連通孔2c、2d相對應。因此，通過驅動裝置7驅動滑板3，借以改變位置，當檢測孔8—11位于與連通孔2c、2d相對應的位置上時，2個容器2a與2b連通。
電源12、信號檢測裝置13及粒徑分析裝置14分別連接在極板4a、4b上。為了使試樣容器2內所裝的試樣流動，將流體控制裝置15連接到容器2a內。試樣吸管5及過濾裝置16分別連接在流體控制裝置15上。
流體控制裝置15通過圖中未示出的控制器驅動，能將試樣容器2a內所裝的試樣通過試樣吸管5吸引到容器2b的一側，另外通過圖中未示出的控制器的驅動，能將試樣容器2內所裝的試樣導入過濾裝置16，對試樣的粒徑進行調整。
滑板3上的檢測孔可設定任意個孔。如上所述，采用以等旋轉角旋轉的電動機時，最好有2—12個不同口徑的檢測孔群。
該實施例中的微粒測定裝置1按下述操作方式進行測定。圖3是該測定順序的流程圖。首先，在步S1進行初始化設定。其次在步S2從檢測孔8—11中選定一個與作為檢測對象的試樣的粒徑相對應的檢測測孔，并使該檢測孔滑動到與連通孔2c、2d相對應的位置上。此時，選定檢測孔8—11中的口徑最大的檢測孔8(口徑為3000μm)。
可以使用眾所周知的能將檢測孔8—11中的任何一個檢測孔準確設置在規(guī)定位置上用的定位裝置及檢測該設置位置的檢測裝置。例如，將微動開關與接觸部件組合，檢測滑板3的原點，按驅動裝置7的電動機的步進數(shù)讀取滑板3的旋轉角(使用步進電動機時)，或通過在電動機上設定旋轉編碼器的讀數(shù)，就能準確設定位置。
其次，在步S3中將作為測定對象的懸浮液試樣約10ml注入試樣容器2a內，通過流體控制裝置15進行驅動，通過試樣吸管5將該試樣吸到容器2b中。于是，試樣便通過檢測孔8。被吸到容器2b中的試樣從試樣吸管5排至系統(tǒng)以外。
在步S4中，測定通過檢測孔8時的試樣微粒，并進行分析。此時，用信號檢測裝置13通過電極4檢測通過檢測孔8時的試樣的微粒數(shù)的脈沖數(shù)，以及試樣微粒的體積的脈沖高度，并利用粒徑分析裝置14測定分析粒徑分布。利用檢測孔8進行的粒徑分布的測定分析結果如圖4所示，在顯示畫面上顯示出分布曲線。(在該分析示例中，估計還存在粒徑大約在150μm以下的微粒)。
然后在步S5中，根據(jù)步S4中的粒徑分布的測定結果，由檢測人員判斷是否測定出有粒徑在300μm以下的微粒。如果測定出有300μm以下的粒徑的微粒，從步S5移到步S6，由檢測人員判斷是否對試樣進行過濾。當需要對試樣進行過濾時，在步S7中過濾試樣。試樣過濾結束后，從步S7移到步S2，旋轉滑板，設定口徑較小的檢測孔。此時是將檢測孔8轉換成檢測孔9。以下按同樣方法進行測定，并依次設定口徑更小的檢測孔。
在步S6中，當檢測人員判定無需過濾試樣時，從步S6移到步S8。在步S8中判斷是否要將未經(jīng)過濾的試樣再次進行測定。當在步S8中判定“是”時，移至步S2。另外，根據(jù)步S4中的粒徑分布測定結果，如果無需測定粒徑在300μm以下的微粒時或在步S8中斷定為“否”時，移到步S9，由檢測人員判斷是否結束測定。當斷定將要結束試樣的測定時，經(jīng)過對試樣容器2進行清洗等的工作，然后結束測定。如果不結束試樣的測定工作，從步S9移至步S1。另外，通過設定檢測孔9—11，按上述測定操作方法得到的粒徑分布的測定結果的各個示例示于圖5—7中。
實施例2在實施例1中，滑板3上的檢測孔8—11直至兩端的直徑一律等同，但如圖8—11所示，檢測孔18—21的兩端開口部分也可以分別形成向外側擴展的錐面18a—21a。此時，錐面18a—21a為c面，也就是斷面形狀是按直線精整過的表面，有相同的傾角，可取30—60°，最好為45°。另外，錐面18a—21a也可以是R面，即斷面形狀是按曲線精整的面。這時，R面的曲率半徑隨檢測孔口徑的不同而有所不同，半徑最好為10—50μm。另外，如圖10所示，檢測孔的口徑與長度之比D/L最好為1/1.2—1.4。此時，如果D/L過大，則開口部分形成的電場不均勻，微粒的體積與脈沖高度的正比關系難以成立。如果D/L太小，則存在多個微粒同時進入檢測孔內的問題。
實施例3在實施例1中，滑板3上的檢測孔8—11是在平整的表面上形成的，但如圖12或圖13所示，也可以在檢測孔的開口周邊部分的滑板22的主面上形成凸臺22a。這時，凸臺22a呈圓環(huán)狀。因此，滑板3與試樣容器2的接觸面積減小，還能降低滑動時的摩擦力和磨損。凸臺22a的高度最好為0.1—1mm。
實施例4在實施例1中，通過從外部驅動滑板3旋轉借以選擇檢測孔，但如圖14及圖15所示，也可將滑板30做成大致呈矩形，將檢測孔31—34配置在滑板30上大致在同一軸線的位置上，從外部沿同一軸線的方向推動滑板，借以選擇檢測孔31—34。此時，檢測孔31—34沿滑板30的縱向按口徑的大小順序形成。沿同一軸向移動的滑板30的驅動裝置，(例如)可通過聯(lián)軸節(jié)將螺桿連接在直流電動機的轉軸上，并將軸10連接在與螺桿配合移動的移動構件上(圖中未示出)。利用這種結構，可按實施例1中所述的測定順序測定及分析試樣的粒徑分布。
如圖17及圖18所示，滑板30上的檢測孔31—34的兩端開口部分也可分別形成向外側擴展的錐面(C面或R面)31a—34a。在本發(fā)明中，錐面31a—34a形成的傾角約為45°的C面，各錐面31a—34a與上述情況相同，D/L為1/1.2—1.4。因此能防止檢測孔8—11的開口邊緣部分的電場過度集中。
在檢測孔31—34的開口周邊部分的滑板30的主面上也可形成連續(xù)的直線狀的凸臺30a。因此能減少滑板30與試樣容器2之間的接觸面積，還能降低滑動時的摩擦力及磨損。
實施例5在實施例1中，試樣大致呈水平方向流動，但也可如圖20所示，采用稱之為集束圍護(sheath)液的不含微粒的液體包圍在待測微粒的周圍，利用流體力學中的集束力，使微粒排成一列進行測定，構成利用所謂集束圍護液流(sheath Flow)的阻抗變化檢測法的微粒測定裝置。
以往，作為阻抗變化檢測法的缺點是微粒通過檢測孔時，檢測信號的強度隨微粒在檢測孔內通過的位置的不同而有所不同，還有當多個微粒彼此靠近通過檢測孔時，縱然有兩個以上的微粒通過，仍然是作為一個微粒判斷，以及由于結構上的原因，通過檢測孔后流速急劇下降，通過檢測孔后的微粒滯留在檢測用的細管周圍，往往成為產生噪聲的原因等。這都是試樣微粒在檢測孔內彼此靠近通過時所產生的問題，在本發(fā)明中，由于采用了集束圍護液流的方式，所以形成了一種能以抑制試樣微粒在檢測孔內彼此靠近通過的結構。
經(jīng)過試樣控制裝置35調整過的懸浮液試樣從試樣噴嘴36噴出，通過檢測孔后，由試樣吸管37回收。在采用集束圍護液流檢測法的情況下，集束圍護液從圍護液(fluent sheath)入口38流入，包圍在試樣噴嘴36的周圍，流入檢測用的細管部分。
從試樣噴嘴36噴出的懸浮液試樣在被圍護液包圍的狀態(tài)下逐漸集束，通過檢測孔39時，微粒呈排成一列的狀態(tài)。另外，圍護液從圍護液入口40導入，包圍在通過檢測孔39后的微粒周圍，并導入試樣吸管37中。因此，通過檢測孔39后的由于流速的急劇下降而使微粒滯留在檢測孔39周圍的問題能得到改善。
實施例6在實施例1—5中，是用驅動裝置移動滑板，但在本實施例中，如圖21、圖22所示，是用手動方式改變滑板的位置，選擇檢測孔。在圖21中，通過軸41將滑板3支承在軸承42上，可以轉動。在滑板3上還形成供操作者手動旋轉用的手柄43。
在圖22中，在滑板30上形成手柄44。因此操作者通過旋轉手柄43、或沿同一軸向移動手柄44，就能依次逐級將任意的檢測孔配置在測定位置上。
利用(例如)旋轉用的或直線用的編碼器，可一邊監(jiān)視孔的位置信息，一邊調節(jié)檢測孔的位置。另外，通過將有彈力的球的球頭塞與同該球頭相配合的凹坑相組合，也能可靠地進行檢測孔的定位。
在這些實施例中，通過從外部旋轉驅動滑板3，或者沿同一軸向移動滑板30，就能依次調換檢測孔8—11、18—21、或31—34。因此就能容易且迅速地將貫通孔調定在測定位置。在粒徑分布廣的情況下進行測定時尤其有效。
如果采用本發(fā)明的所述的一種微粒測定裝置，由于在滑板上形成可供選擇的有多個不同口徑的貫通孔的通孔群，就能容易且迅速地將貫通孔調定在測定位置。
如果采用本發(fā)明的所述的另一種微粒測定裝置，則由于貫通孔大致配置在滑板的同心圓上，可通過從外部進行旋轉驅動來選定貫通孔，因此能容易且迅速地將貫通孔調定在測定位置。
如果采用本發(fā)明所述的又一種微粒測定裝置，則由于貫通孔配置在滑板上大致同一軸線上，所以可通過從外部沿軸向移動來選定貫通孔，所以能容易且迅速地將貫通孔調定在測定位置上。
如果采用本發(fā)明所述的另一種微粒測定裝置，則由于滑板上的貫通孔兩端的開口部分分別有向外側擴展的錐面，因此在貫通孔的兩端開口部分能形成均勻的電場，能進行高精度的測定。
如果采用本發(fā)明所述的又一種微粒測定裝置，則由于至少在滑板上的貫通孔部分采用紅寶石或陶瓷構成，因此能對貫通孔進行精密加工，可進行高精度的測定。
如果采用本發(fā)明所述的又一種微粒測定裝置，則由于滑板上具有與試樣容器緊密接觸的凸臺，并在該凸臺上形成貫通孔，因此減小了滑板與試樣容器的接觸面積，并能降低摩擦力和磨損。因此能長期保持較高的測定精度。
如果采用本發(fā)明所述的另一種微粒測定裝置，則由于在第1測定工序與第2測定工序之間設有貫通孔選擇轉換工序，即根據(jù)第1工序中的測定結果，從有不同口徑的貫通孔群中選定一個與第1通孔口徑不同的貫通孔作為第2貫通孔，通過推動滑板，將試樣懸浮液的通路從第1貫通孔轉換到第2貫通孔，因此能將貫通孔容易且迅速地調定在測定位置。
如果采用本發(fā)明所述的另一種微粒測定裝置，則由于在第2工序中選擇的第2通孔比第1通孔的口徑小，因此根據(jù)粒徑的分布，依次逐級地轉換通孔的操作容易，可迅速進行測定。
權利要求
1.一種微粒測定裝置，包括一個滑板和一對電極，該滑板配置在2個試樣容器之間，可以滑動，滑板上設有使上述2個容器之間連通的貫通孔，上述一對電極配置在這兩個試樣容器以內，且可與在試樣容器內輸送的試樣懸浮液接觸，利用這一對電極測定試樣懸浮液通過貫通孔時產生的阻抗，根據(jù)該阻抗測定試樣懸浮液中的微粒，上述滑板上的貫通孔是由多個不同口徑的貫通孔形成的，可供選擇用的貫通孔群。
2.權利要求1所述的微粒測定裝置，其特征為貫通孔大致配置在滑板的同心圓上，通過從外部進行旋轉驅動，可選定貫通孔。
3.權利要求1所述的微粒測定裝置，其特征為貫通孔大致配置在滑板上的一條軸線上，通過從外部沿一條軸線移動，可選定貫通孔。
4.權利要求1所述的微粒測定裝置，其特征為滑板的貫通孔部的兩端開口部分分別有向外側擴展的錐面。
5.權利要求1所述的微粒測定裝置，其特征為至少滑板上的貫通孔部是由紅寶石或陶瓷制成的。
6.權利要求1所述的微粒測定裝置，其特征為滑板上具有與試樣容器緊密接觸的凸臺，在凸臺上做成貫通孔。
7.一種微粒測定方法，它包括第1道測定工序，第2道測定工序，另外還有貫通孔選擇替換工序；第1道測定工序是使試樣懸浮液通過裝設在兩個試樣容器之間的滑板上形成的第1貫通孔，測定此時產生的阻抗，根據(jù)阻抗的變化，測定試樣懸浮液中的微粒，第2道測定工序是使試樣懸浮液通過滑板上形成的第2貫通孔，測定此時產生的阻抗，根據(jù)阻抗的變化，測定試樣懸浮液中的微粒，貫通孔選擇替換工序是在上述第1道測定工序和第2道測定工序之間進行的，根據(jù)第1道測定工序中的測定結果，從具有不同口徑的貫通孔群中選定一個與第1貫通孔的口徑不同的貫通孔作為第2貫通孔，通過推動滑板的方式，將試樣懸浮液的通路從第1貫通孔轉換到第2貫通孔。
8.權利要求7所述的微粒測定方法，其特征為在第2道測定工序中選定的第2貫通孔要比第1通孔的口徑小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能簡化滑板的替換容易且迅速地將貫通孔配置在測定位置，同時具有較高的測定精度的、采用阻抗變化檢測法的微粒測定裝置及其測定工藝。微粒測定裝置1包括之間試樣容器2滑板3和一對電極4a、4b，帶有滑板裝在容器之間，上面設有可使試樣懸浮液通過的檢測孔。通過驅動裝置7的驅動，使檢測孔8-11中的一個孔移到位于與連通孔2c、2d相對應的位置上時，測定并分析粒徑的分布。
文檔編號G01N15/10GK1120668SQ95106018
公開日1996年4月17日 申請日期1995年5月8日 優(yōu)先權日1994年5月9日
發(fā)明者荻野真一 申請人:東亞醫(yī)用電子株式會社