Счетчик частиц

 

Изобретение относится к медицине, ветеринарии, биотехнологии, производству эмульсий и порошковых материалов. Предлагаемое устройство может применяться как счетчик лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов в крови человека и животных, а также как измеритель объема и концентрации растительных и животных клеток и бактерий в биотехнологических производствах и в системах контроля чистоты технологических жидкостей в промышленном производстве. Счетчик частиц содержит кювету с электропроводящей суспензией частиц и вертикально расположенные в ней измерительные трубки, имеющие в нижней части калиброванные входные отверстия. Верхние концы измерительных трубок соединены пневмопроводом с источником вакуума. В кювете размещен наружный электрод, а в измерительных трубках - внутренние электроды. Электронный блок измерения и обработки данных включает генератор импульсов тока и последовательно соединенные коммутатор, схему дифференциального усиления, компаратор и счетчик импульсов тока. Генератор импульсов тока подсоединен к наружному электроду и через коммутатор к внутренним электродам. Счетчик обеспечивает повышение чувствительности измерения размеров частиц за счет повышения отношения сигнала к шуму, а также позволяет увеличить производительность процесса измерения. 2 ил.

Изобретение относится к медицине, ветеринарии, биотехнологии, производству эмульсий и порошковых материалов. Предлагаемое устройство может применяться как счетчик лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов в крови человека и животных, а также как измеритель объема и концентрации растительных и животных клеток и бактерий в биотехнологических производствах и в системах контроля чистоты технологических жидкостей в промышленном производстве.

Известен счетчик частиц [1] , который имеет общий принцип измерения размеров и количества частиц.

Его недостатками являются низкая чувствительность, обусловленная малым значением прикладываемого напряжения (при большом напряжении происходит нагрев суспензии) и малым отношением сигнала к шуму, а также малая пропускная способность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является счетчик частиц французской фирмы "Соulter" [2] , содержащий кювету с электропроводящей суспензией частиц и вертикально расположенную в ней измерительную трубку, имеющую в нижней части калиброванное входное отверстие, причем верхний конец измерительной трубки соединен пневмопроводом с источником вакуума (ручным поршневым насосом), в измерительной трубке установлен внутренний электрод, а в кювете - внешний электрод, электроды соединены с источником тока и электронным блоком измерения и обработки данных.

Недостатком прототипа является низкая чувствительность, обусловленная малым значением прикладываемого напряжения (при большом напряжении происходит нагрев суспензии) и малым отношением сигнала к шуму. Кроме того, измерительная труба имеет недостаточную производительность.

В основу изобретения поставлена задача создания такого счетчика частиц, который обеспечивал бы повышение чувствительности измерения размеров частиц за счет повышения отношения сигнала к шуму, а также позволил бы увеличить производительность процесса измерения.

Задача решается тем, что счетчик, содержащий кювету с электропроводящей суспензией частиц и вертикально расположенную в ней измерительную трубку, имеющую в нижней части калиброванное входное отверстие, источник вакуума (насос), соединенный пневмопроводом с верхним концом измерительной трубки, внутренний и наружный электроды, первый из которых размещен в измерительной трубке, а второй - в кювете, и электронный блок измерения и обработки данных, согласно изобретению снабжен расположенными в кювете и подсоединенными к пневмопроводу несколькими измерительными трубками с калиброванными входными отверстиями и внутренними электродами, при этом электронный блок измерения и обработки данных включает генератор импульсов тока и последовательно соединенные коммутатор, схему дифференциального усиления, компаратор и счетчик импульсов тока, генератор импульсов тока подсоединен к наружному электроду и через коммутатор к внутренним электродам.

На фиг. 1 приведена схема счетчика частиц; на фиг. 2 изображен один из вариантов принципиальной схемы выполнения счетчика частиц.

Счетчик частиц (фиг. 1) содержит кювету 1 с электропроводящей суспензией частиц и вертикально расположенные в ней измерительные трубки 2, имеющие в нижней части калиброванные входные отверстия 3. Измерительные трубки 2 соединены пневмопроводом 4 с источником 5 вакуума (ручным поршневым насосом). В кювете установлен наружный электрод 6, а в измерительных трубках 2 - внутренние электроды 7. Электронный блок измерения и обработки данных включает генератор 8 импульсов тока и последовательно соединенные коммутатор 9, схему 10 дифференциального усиления, компаратор 11 и счетчик 12 импульсов тока. Генератор 8 импульсов тока подсоединен к наружному электроду 6 и через коммутатор 9 к внутренним электродам 7. Счетчик частиц может быть снабжен вычислительной машиной (ЭВМ) 13, связанной через аналого-цифровой преобразователь 14 с выходом схемы 10 дифференциального усиления. Коммутатор 9 может состоять (фиг. 2) из тактового генератора 15, выходы которого соединены через тиристоры (или полевые транзисторы, или реле) 16 с внутренними электродами 7. Кроме того, коммутатор 9 снабжен делителем 17, установленным на входе схемы 10 дифференциального усиления. Схема дифференциального усиления включает дифференциальный усилитель 18, к второму входу которого подсоединены инвертор 19 и делитель 20.

Счетчик работает следующим образом.

Кювету 1 заполняют электропроводной суспензией. Включают источник вакуума (насос) 5 и исследуемая суспензия поступает через калиброванные отверстия 3 в трубки 2. Генератор 8 импульсов формирует зондирующие импульсы тока с частотой повторения F_повт.≅ V/L , где V - скорость течения суспензии; L - толщина калиброванного отверстия, и длительностью τ ≅ (0,1) , исходя из допустимых температурных режимов в измерительных трубках 2. Импульсы тока формируются и периодически подаются через коммутатор 9 по отдельным каналам электрической цепи посредством тиристоров 16 (фиг. 2) на наружный электрод 6 и последовательно на каждый внутренний электрод 7. Частицы, проходя через калиброванные отверстия 3 трубок 2, в момент подачи зондирующих импульсов формируют счетные импульсы тока, которые подаются через коммутатор 9 на вход схемы 10 дифференциального усиления. Схема дифференциального усиления обеспечивает на выходе ослабление зондирующих импульсов и усиление счетных импульсов. Далее сигналы с дифференциального усилителя 18 схемы 10 поступают на компаратор 11, который передает сигналы с амплитудой больше заданного уровня на счетчик 12 импульсов, который подсчитывает число частиц с объемом больше заданного. Кроме того, сигналы с дифференциального усилителя могут подаваться через аналого-цифровой преобразователь 14 на ЭВМ, где данные обрабатываются и накапливаются в автоматическом режиме.

Преимущество предложенного счетчика части по сравнению с существующими заключаются в увеличении мощности измерительного сигнала в 10²-10⁴ раз и в увеличении отношения сигнал/шум в 10-100 раз и тем самым в увеличении чувствительности в том же отношении. Импульсный режим работы устройства с большой скважностью позволяет регистрировать частицы, проходящие через разные измерительные трубки, и тем самым увеличивать пропускную способность счетчика частиц за счет увеличения числа измерительных трубок. Увеличение точности измерения обеспечивается также за счет того, что не требуется стабилизация скорости протекания суспензии через измерительную трубку. Точность измерения объема протекающей жидкости повышается за счет цифрового подсчета калиброванных объемов измерительной трубки.

Предлагаемое устройство может быть изготовлено в условиях малого предприятия и промышленного производства с использованием стандартного оборудования и микросхем, современных материалов и технологии.

(56) Заявка Франции N 2156325, кл. G 01 N 15/00, 1972.

Заявка Франции N 2092378, кл. G 01 N 15/00, 1972.

Формула изобретения

СЧЕТЧИК ЧАСТИЦ , содеpжащий кювету с электpопpоводящей суспензией частиц и веpтикально pасположенную в ней измеpительную тpубку, имеющую в нижней части калибpованное входное отвеpстие, источник вакуума, соединенный пневмопpоводом с веpхним концом измеpительной тpубки, внутpенний и наpужный электpоды, пеpвый из котоpых pазмещен в измеpительной тpубке, а втоpой - в кювете и электpонный блок измеpения и обpаботки данных, отличающийся тем, что, он дополнительно снабжен pасположенными в кювете и подсоединенными к пневмопpоводу несколькими измеpительными тpубками с калибpованными входными отвеpстиями и внутpенними электpодами, пpи этом электpонный блок измеpения и обpаботки данных включает генеpатоp импульсов тока, подключенный к последовательно соединенными с коммутатоpом схеме диффеpенциального усиления, компаpатоpу и счетчику импульсов тока, пpи этом генеpатоp импульсов тока подсоединен к наpужному электpоду и чеpез коммутатоp - к внутpенним электpодам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2