DE102013015016A1

DE102013015016A1 - Method for particle detection in a particle-containing fluid and corresponding particle detection device

Info

Publication number: DE102013015016A1
Application number: DE102013015016.7A
Authority: DE
Inventors: Simon Brugger; Zinaida Vasileuskaya-Schulz; Mike Muhl; Robert Rieger; Martin Strnad; Britta Brunnenkan; Markus Schwär
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2013-09-07
Filing date: 2013-09-07
Publication date: 2014-09-18

Abstract

Bei einer Partikeldetektionsvorrichtung (1) mit einer Detektoreinheit (4), welche einen Partikel (6) in einem fluidführenden Messkanal (5) überwacht, wird vorgeschlagen, aus dem Ausgangssignal (9) der Detektoreinheit (4) ein erstes zeitabhängiges Messignal (11) und ein zweites zeitabhängiges Messsignal (12) bereitzustellen, für die Messsignale (11, 12) ein Korrelogramm (14) zu berechnen und einen Zähler (17) zu inkrementieren, wenn das Korrelogramm (14) einen vorgegebenen Schwellwert (15) übersteigt.In the case of a particle detection device (1) with a detector unit (4) which monitors a particle (6) in a fluid-carrying measuring channel (5), it is proposed that a first time-dependent measuring signal (11) and provide a second time-dependent measurement signal (12), calculate a correlogram (14) for the measurement signals (11, 12) and increment a counter (17) if the correlogram (14) exceeds a predetermined threshold value (15).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Partikeldetektion in einem partikelhaltigen Fluid, wobei das Fluid an einer wenigstens ein Messfenster aufweisende Detektoreinheit vorbeigeführt wird, wobei ein zeitabhängiges Ausgangssignal der Detektoreinheit aufgenommen wird und wobei ein Zähler inkrementiert wird, wenn ein Partikel in dem partikelhaltigen Fluid detektiert wird.The invention relates to a method for particle detection in a particle-containing fluid, wherein the fluid is guided past a detector unit having at least one measuring window, wherein a time-dependent output signal of the detector unit is recorded and wherein a counter is incremented when a particle is detected in the particle-containing fluid.

Die Erfindung betrifft weiter eine Partikeldetektionsvorrichtung mit einer wenigstens ein Messfenster aufweisenden Detektoreinheit und einem an der Detektoreinheit vor dem wenigstens einen Messfenster angeordneten, ein partikelhaltiges Fluid führenden Messkanal.The invention further relates to a particle detection device having a detector unit having at least one measuring window and a measuring channel which is arranged on the detector unit in front of the at least one measuring window and guides a particle-containing fluid.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise aus der Zytometrie bekannt, wobei das Messfenster als strukturierte Maske ausgeführt ist und die Detektoreinheit ein optisches Signal aufzeichnet, zu dem eine Korrelation mit einer Maskenfunktion der Maske berechnet wird. Auf diese Weise kann bei bekannter Fließgeschwindigkeit der Partikel vor dem Messfenster auf die Anzahl der vorbeiströmenden Partikel geschlossen werden. Es ist auch bekannt, eine Korrelation des gemessenen Signals mit der Maskenfunktion eine Korrelation des gemessenen Signals mit einer Modulationsfunktion detektierten Lichtstrahls zu berechnen. In jedem Fall ist es bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erforderlich, eine Korrelation des gemessenen oder detektierten Signals mit einer bekannten Funktion, beispielsweise einer Maskenfunktion oder einer Modulationsfunktion, zu berechnen.Such methods and devices are known for example from cytometry, wherein the measuring window is designed as a structured mask and the detector unit records an optical signal to which a correlation with a mask function of the mask is calculated. In this way, in the case of a known flow velocity of the particles in front of the measuring window, it is possible to deduce the number of passing particles. It is also known to calculate a correlation of the measured signal with the mask function, a correlation of the measured signal with a light beam detected by a modulation function. In any case, in the known methods and apparatus, it is necessary to calculate a correlation of the measured or detected signal with a known function, for example a mask function or a modulation function.

Das Detektieren fluoreszenter Partikel in einem Zytometer kann bei starker HintergrundFluoreszenz schwierig sein. In Zytometern der bekannten Bauart löst man dieses Problem durch die Verwendung eines Hüllstroms, der das Beobachtungsvolumen verkleinert und der so das Verhältnis von PartikelFluoreszenz zu HintergrundFluoreszenz vergrößert.Detecting fluorescent particles in a cytometer can be difficult with high background fluorescence. In prior art cytometers, this problem is overcome by the use of an envelope current that reduces the volume of observation and thus increases the ratio of particle fluorescence to background fluorescence.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren hierzu bereitzustellen.The invention has for its object to provide an alternative method to this.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Partikeldetektion die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass aus dem zeitabhängigen Ausgangssignal ein erstes zeitabhängiges Messsignal und ein zweites zeitabhängiges Messsignal bereitgestellt werden, dass aus dem ersten zeitabhängigen Messsignal und dem zweiten zeitabhängigen Messsignal ein Korrelogramm erstellt wird und dass der Zähler inkrementiert wird, wenn das erstellte Korrelogramm zumindest an einem Punkt einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Unter einem Korrelogramm wird hierbei eine Funktion verstanden, welche den Wert einer Korrelationsfunktion zu unterschiedlichen Zeitverschiebungen beschreibt. Es kann beispielsweise eingerichtet sein, dass der Schwellwert dann als überschritten gewertet wird, wenn das Korrelogramm an wenigstens einem Punkt seines Definitionsbereichs den Schwellwert überschreitet. Die erfindungsgemäße Erstellung eines Korrelogramms ermöglicht es, Übereinstimmungen in den zwei zeitabhängigen Messsignalen aufzufinden, ohne dass die Fließgeschwindigkeit der Partikel, welche diese übereinstimmenden Signalbestandteile erzeugen, oder eine Maskenfunktion des Messfensters oder eine Modulationsfunktion bekannt sein muss.To achieve this object, the features of claim 1 are provided according to the invention in a method for particle detection. In particular, it is thus proposed according to the invention in a method of the type described above that from the time-dependent output signal, a first time-dependent measurement signal and a second time-dependent measurement signal are provided, that from the first time-dependent measurement signal and the second time-dependent measurement signal, a correlogram is created and that the counter increments when the correlogram created exceeds a predetermined threshold at least at one point. Here, a correlogram is understood to mean a function which describes the value of a correlation function at different time shifts. It can be set up, for example, that the threshold value is considered as exceeded if the correlogram exceeds the threshold value at at least one point of its definition range. The creation of a correlogram according to the invention makes it possible to find matches in the two time-dependent measurement signals, without having to know the flow velocity of the particles which generate these matching signal components, or a mask function of the measurement window or a modulation function.

Unter einem Fluid werden Substanzen mit endlicher Viskosität verstanden. Beispiele für Fluide sind Gase und Flüssigkeiten und Gemische davon. Bevorzugte Anwendungsbeispiele der Erfindung sind, wenn das Fluid eine Flüssigkeit oder ein Gas ist. Im Folgenden kann daher für bevorzugte Anwendungsbeispiele der Begriff „Fluid” durch „Flüssigkeit” oder durch „Gas” ersetzt werden.A fluid is understood to mean substances of finite viscosity. Examples of fluids are gases and liquids and mixtures thereof. Preferred application examples of the invention are when the fluid is a liquid or a gas. In the following, therefore, for preferred application examples, the term "fluid" can be replaced by "liquid" or by "gas".

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an der Detektoreinheit ein erstes Messfenster und ein zum ersten Messfenster in einer Fließrichtung des Fluids beabstandetes zweites Messfenster von einem gemeinsamen Detektor überwacht werden, wobei das erste zeitabhängige Messsignal und das zweite zeitabhängige Messsignal als Kopien des aufgenommenen zeitabhängigen Ausgangssignal bereitgestellt werden. Von Vorteil ist dabei, dass das Verfahren mit einem einzigen Detektor ausführbar ist, wobei das Korrelogramm eine Autokorrelation beschreibt. Ein an dem ersten Messfenster und etwas später an dem zweiten Messfenster vorbeiströmedes Partikel erzeugt in dem Ausgangssignal zwei zeitversetzte Signalausschläge, die durch eine Autokorrelation in dem Korrelogramm als Peak ersichtlich sind. Besonders günstig ist es dabei, wenn das erste zeitabhängige Signal und das zweite zeitabhängige Signal als gegeneinander zeitversetzte Kopien des aufgenommenen zeitabhängigen Ausgangssignals bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Übereinstimmung, die sich zwangsläufig bei einer Zeitverschiebung von 0 in der Autokorrelation ergibt, ausgeblendet werden.In one embodiment of the invention it can be provided that a first measuring window and a second measuring window spaced from the first measuring window in a flow direction of the fluid are monitored by a common detector, wherein the first time-dependent measuring signal and the second time-dependent measuring signal are copies of the recorded Time-dependent output signal can be provided. The advantage here is that the method is executable with a single detector, the correlogram describes an autocorrelation. In the output signal, a particle which has rushed past the first measurement window and a little later past the second measurement window generates two time-shifted signal deflections, which are indicated by an autocorrelation in the correlogram as a peak. It is particularly advantageous if the first time-dependent signal and the second time-dependent signal are provided as mutually time-offset copies of the recorded time-dependent output signal. In this way, the coincidence which necessarily results with a time shift of 0 in the autocorrelation can be masked out.

Bevorzugt wird das Fluid in einem Messkanal geführt. Das Messfenster kann hierbei so an dem Messkanal positioniert sein, dass ein Messbereich des Messkanals überwachbar ist. Sind zwei oder mehr Messfenster ausgebildet, so kann jedes Messfenster zur Überwachung eines zugeordneten Messbereichs des Messkanals angeordnet sein.The fluid is preferably conducted in a measuring channel. The measuring window can in this case be positioned on the measuring channel such that a measuring range of the measuring channel can be monitored. If two or more measuring windows are formed, then each measuring window can be arranged to monitor an assigned measuring range of the measuring channel.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an der Detektoreinheit ein erstes Messfenster von einem ersten Detektor der Detektoreinheit und ein zum ersten Messfenster in einer Fließrichtung des Fluids beabstandetes zweites Messfenster von einem zweiten Detektor der Detektoreinheit überwacht wird, wobei das zeitabhängige Ausgangssignal eine dem ersten Detektor zugeordnete erste Komponente und eine dem zweiten Detektor zugeordnete zweite Komponente hat. Von Vorteil ist dabei, dass die von einem vorbeiströmenden Partikel an dem ersten Messfenster und dem zweiten Messfenster jeweils erzeugten Signale jeweils getrennt voneinander unabhängig erfassbar sind, so dass keine systembedingten Autokorrelationen auftreten, die ausgeblendet werden müssten. In one embodiment of the invention it can be provided that a first measuring window is monitored by a first detector of the detector unit and a second measuring window spaced from the first measuring window in a flow direction of the fluid by a second detector of the detector unit, wherein the time-dependent output signal a the has first component associated with the first detector and a second detector associated with the second component. It is advantageous in this case that the signals respectively generated by a passing particle at the first measuring window and the second measuring window are each independently detectable separately, so that no system-related autocorrelations occur which would have to be masked out.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erster Detektor der Detektoreinheit nach einem ersten physikalischen Messprinzip und ein zweiter Detektor nach einem zweiten, von dem ersten physikalischen Messprinzip verschiedenen physikalischen Messprinzip arbeitet, wobei das Ausgangssignal eine erste Komponente, die von dem ersten Detektor erzeugt wird, und eine zweite Komponente, die von dem zweiten Detektor erzeugt wird, hat. Von Vorteil ist dabei, dass eine Überwachung eines einzelnen Messfensters ermöglicht ist, um ein Vorbeiströmen eines Partikels zu erkennen. Denn das vorbeiströmende Partikel hinterlässt in den beiden Komponenten jeweils eine Signatur, die unabhängig voneinander erzeugt ist. Somit kann der Vorbeigang eines Partikels vom Hintergrund einfach getrennt werden. Die beiden Detektoren können jedoch auch an voneinander beabstandeten Messfenstern angeordnet sein.In one embodiment of the invention, it may be provided that a first detector of the detector unit operates according to a first physical measuring principle and a second detector according to a second, different from the first physical measuring principle physical measuring principle, wherein the output signal is a first component of the first detector and a second component generated by the second detector. The advantage here is that a monitoring of a single measurement window is made possible to detect a flow past a particle. Because the passing particle leaves in the two components each have a signature that is generated independently. Thus, the passing of a particle from the background can be easily separated. However, the two detectors can also be arranged on spaced measuring windows.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal wenigstens zwei Komponenten hat, wobei das erste zeitabhängige Messsignal aus der ersten Komponente und das zweite zeitabhängige Messsignal aus der zweiten Komponente bereitgestellt wird. Von Vorteil ist dabei, dass voneinander unabhängige Messsignale bereitstellbar sind, für welche Kreuzkorrelationen zur Erstellung des Korrelogramms berechenbar sind.In one embodiment of the invention it can be provided that the output signal has at least two components, wherein the first time-dependent measurement signal from the first component and the second time-dependent measurement signal from the second component is provided. The advantage here is that mutually independent measurement signals can be provided, for which cross-correlations can be calculated to produce the correlogram.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Detektoreinheit nach einem optischen Messprinzip arbeitet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Detektion von Partikeln in dem Fluid mit einfach handhabbaren Mitteln erreichbar ist. Das optische Messprinzip kann beispielsweise eine Durchlicht-, Streulicht- und/oder Fluoreszenzlicht-Messung sein.In an embodiment of the invention it can be provided that the detector unit operates according to an optical measuring principle. The advantage here is that a detection of particles in the fluid can be achieved with easy to handle means. The optical measuring principle can be, for example, a transmission of transmitted light, scattered light and / or fluorescent light.

Eine besonders gute Vergleichbarkeit der zeitabhängigen Messsignale kann erreicht werden, wenn die Detektoreinheit zwei Detektoren hat, die nach einem übereinstimmenden physikalischen Messprinzip arbeiten.A particularly good comparability of the time-dependent measurement signals can be achieved if the detector unit has two detectors which operate according to a matching physical measurement principle.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein, beispielsweise der bereits erwähnte, Definitionsbereich des erstellten Korrelogramms zumindest eine Zeitverschiebung enthält, die durch eine Fließgeschwindigkeit des partikelhaltigen Fluid und/oder einen Abstand in Fließrichtung des Fluids von wenigstens zwei Messfenstern voneinander gegeben ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Bereich von Zeitverschiebungen, in welchem eine Korrelation bei einem Vorbeiströmen eines Partikels an den wenigstens zwei Messfenstern erwartbar ist, durch das erstellte Korrelogramm überwachbar ist. Die erfindungsgemäße Verwendung eines Korrelogramms hat gegenüber der bisher üblichen Berechnung einer einzigen Korrelationsfunktion jedoch den Vorteil, dass auch Korrelationen, die sich für vorbeiströmende Partikel mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ergeben, erfassbar sind. Unterschiedliche Geschwindigkeiten können sich beispielsweise bei Verzicht auf einen Hüllstrom aus dem Geschwindigkeitsprofil der vorbeiströmenden Flüssigkeit ergeben.In one embodiment of the invention can be provided that, for example, already mentioned, the definition range of the created correlogram contains at least one time shift, which is given by a flow rate of the particle-containing fluid and / or a distance in the direction of flow of the fluid from at least two measurement windows from each other. It is advantageous in this case that a range of time shifts, in which a correlation can be expected in the case of a particle flowing past the at least two measurement windows, can be monitored by the correlogram that has been created. The use according to the invention of a correlogram, however, has the advantage over the hitherto customary calculation of a single correlation function that even correlations which result for passing particles at different speeds can be detected. Different speeds can result, for example, in the absence of an envelope flow from the velocity profile of the flowing liquid.

Insbesondere bei der Berechnung von Autokorrelationen, bei welcher zwei Kopien eines einzigen Ausgangssignals zur Erstellung des Korrelogramms verwendet werden, ist es vorteilhaft, wenn ein, insbesondere der bereits erwähnte, Definitionsbereich des erstellten Korrelogramms eine Zeitverschiebung von Null nicht enthält. Somit hat der Definitionsbereich beispielsweise nur Werte für Zeitverschiebungen echt größer Null. Bevorzugt ist eine minimale Zeitverschiebung so groß gewählt, dass der Beitrag einer Autokorrelation einer natürlichen Rauschquelle im Korrelogramm unterhalb des vorgegebenen Schwellwerts bleibt. Denn andernfalls könnte ein hoher Wert im Korrelogramm, der sich daraus ergibt, dass die Identität der zeitlich unverschobenen Messsignale festgestellt wird, irrtümlich als Vorbeigang eines Partikels gewertet wird.In particular, in the calculation of autocorrelations, in which two copies of a single output signal are used to generate the correlogram, it is advantageous if a, in particular the already mentioned, range of definition of the created correlogram does not contain a time shift of zero. Thus, for example, the domain has only values for time shifts that are really greater than zero. Preferably, a minimum time shift is chosen to be so large that the contribution of an autocorrelation of a natural noise source in the correlogram remains below the predetermined threshold value. Otherwise, a high value in the correlogram, which results from the fact that the identity of the temporally unshifted measurement signals is detected, could erroneously be considered a passing of a particle.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste zeitabhängige Messsignal und das zweite zeitabhängige Messsignal aus einem Zeitfenster des Ausgangssignals bereitgestellt werden. Während bei der Berechnung einer festen Korrelationsfunktion gemäß dem Stand der Technik eine kontinuierliche Verarbeitung des Ausgangssignals möglich ist, wird durch das beschriebene Ausschneiden eines Zeitfensters aus dem Ausgangssignal die Berechnung eines Korrelogramms, das heißt die Berechnung von Korrelationsfunktionen zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitverschiebungen ermöglicht. Das Korrelogramm kann somit für das ausgeschnittene Ausgangssignal für unterschiedliche Zeitverschiebungen aus dem Definitionsbereich des Korrelogramms berechnet werden. In one embodiment of the invention it can be provided that the first time-dependent measurement signal and the second time-dependent measurement signal are provided from a time window of the output signal. While in the calculation of a fixed correlation function according to the prior art a continuous processing of the output signal is possible, the described cutting out of a time window from the output signal enables the calculation of a correlogram, that is the calculation of correlation functions at a plurality of different time displacements. The correlogram can thus be calculated for the cut-out output signal for different time shifts from the domain of definition of the correlogram.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann hierbei vorgesehen sein, dass das Verfahren erneut mit einem um eine vorgegebene Zeitdifferenz verschobenen Zeitfenster ausgeführt wird. Somit ist ein zyklisches Ausführen des Verfahrens ermöglicht.In one embodiment of the invention, it can be provided here that the method is executed again with a time window shifted by a predetermined time difference. Thus, a cyclic execution of the method is possible.

Besonders günstig ist es dabei, wenn eine Zeitdifferenz, beispielsweise die bereits erwähnte Zeitdifferenz, nach welcher das Verfahren wiederholt ausgeführt wird, kleiner ist als eine Zeitspanne, die durch eine Fließgeschwindigkeit des partikelhaltigen Fluids, beispielsweise die bereits erwähnte Fließgeschwindigkeit, und einen Abstand in Fließrichtung von wenigstens zwei Messfenstern voneinander, beispielweise durch den Abstand des ersten Messfensters zu dem zweiten Messfenster, gegeben ist. Von Vorteil ist dabei, dass Lücken in der Überwachung des Ausgangssignals vermeidbar sind, sodass unbemerkte Passagen von Partikeln praktisch ausschließbar sind.It is particularly advantageous if a time difference, for example, the time difference mentioned above, after which the process is carried out repeatedly, is smaller than a period of time, by a flow rate of the particle-containing fluid, for example, the flow rate already mentioned, and a distance in the flow direction of at least two measuring windows from each other, for example by the distance of the first measuring window to the second measuring window, is given. The advantage here is that gaps in the monitoring of the output signal can be avoided, so that unnoticed passages of particles are practically impossible to exclude.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Zeitdifferenz, nach welcher das Verfahren wiederholt ausgeführt wird, beispielsweise die bereits erwähnte Zeitdifferenz, größer ist als eine Zeitspanne, die durch eine Fließgeschwindigkeit des partikelhaltigen Fluids, beispielsweise die bereits erwähnte Fließgeschwindigkeit, und eine Abmessung in Fließrichtung eines Messfensters, beispielweise des eingangs erwähnten Messfensters oder des ersten Messfensters oder des zweiten Messfensters, gegeben ist. Von Vorteil ist dabei, dass Doppelzählungen von Partikeln vermeidbarer sind. Es ist somit vermeidbar, dass ein erfasstes Partikel bei einer wiederholten Ausführung erneut gezählt wird.In one embodiment of the invention, it may be provided that a time difference after which the method is repeatedly executed, for example the time difference already mentioned, is greater than a time span which is determined by a flow velocity of the particle-containing fluid, for example the flow rate already mentioned, and a dimension in the flow direction of a measurement window, for example the measurement window mentioned at the beginning or the first measurement window or the second measurement window. The advantage here is that double counting of particles are avoidable. It is thus avoidable that a detected particle is counted again in a repeated execution.

Allgemein kann gesagt werden, dass durch Erstellung des Korrelogramms in einer automatisierten Berechnung der Vorbeigang eines Partikels an dem wenigstens einen Messfenster, beispielsweise an dem gemeinsam genutzten Messfenster oder dem ersten und zweiten Messfenster, von Hintergrundsignalen, welche das Ausgangssignal beeinflussen, trennbar ist.In general, it can be said that by generating the correlogram in an automated calculation, the passage of a particle past the at least one measurement window, for example at the shared measurement window or the first and second measurement windows, can be separated from background signals which influence the output signal.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist bei einer Partikeldetektionsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass Signalbereitstellungsmittel zur automatischen Bereitstellung eines ersten zeitabhängigen Messsignals und eines zweiten zeitabhängigen Messsignals aus einem zeitabhängigen Ausgangssignal der Detektoreinheit ausgebildet sind, das Korrelogramm-Erstellungsmittel zur automatischen Erstellung eines Korrelogramms aus dem ersten zeitabhängigen Messsignal und dem zweiten zeitabhängigen Messsignal ausgebildet sind und das Inkrementiermittel zur automatischen Inkrementierung eines Zählers, wenn das erstellte Korrelogramm zumindest an einem Punkt einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine Partikeldetektionsvorrichtung bereitstellbar ist, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren automatisiert ausführbar ist.To achieve the above object is inventively provided in a particle detection device of the type described above, that signal providing means for automatically providing a first time-dependent measurement signal and a second time-dependent measurement signal from a time-dependent output of the detector unit are formed, the correlogram-generating means for automatically generating a correlogram from the are formed the first time-dependent measurement signal and the second time-dependent measurement signal and the incrementing means for automatically incrementing a counter when the created correlogram exceeds a predetermined threshold at least at one point, are formed. The advantage here is that a particle detection device can be provided, with which the method according to the invention can be carried out automatically.

Durch die Erstellung von Korrelogrammen ermöglicht es die Erfindung, auch Partikel zu detektieren, deren Fließgeschwindigkeit von der voreingestellten oder mittleren Fließgeschwindigkeit des Fluids abweicht, beispielsweise durch ein Geschwindigkeitsprofil. Somit ist es bei der erfindungsgemäßen Partikeldetektionsvorrichtung nicht mehr erforderlich, dass ein Hüllstrom verwendet werden muss, um ein Abweichen von der mittleren Fließgeschwindigkeit auszuschließen. Dies vereinfacht den konstruktiven Aufbau der Partikeldetektionsvorrichtung erheblich.By creating correlograms, the invention also makes it possible to detect particles whose flow velocity deviates from the preset or average flow velocity of the fluid, for example by means of a velocity profile. Thus, with the particle detection device according to the invention, it is no longer necessary that an enveloping flow must be used to preclude deviations from the average flow velocity. This considerably simplifies the structural design of the particle detection device.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Detektoreinheit ein erstes und ein zweites Messfenster hat, mit welchem zueinander beabstandete Messbereiche des Messkanals erfassbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein Vorbeiströmen des Partikels an dem ersten Messfenster und an dem zweiten Messfenster jeweils getrennt voneinander Signaturen im Ausgangssignal hinterlässt, die mittels Korrelogramm detektierbar sind. Das erste und das zweite Messfenster können hierbei durch einen gemeinsamen Detektor überwachbar sein, wobei in der beschriebenen Weise Autokorrelationen zur Erstellung des Korrelogramms berechnet werden.In an embodiment of the invention, it may be provided that the detector unit has a first and a second measuring window, with which measuring ranges of the measuring channel spaced apart from one another can be detected. The advantage here is that a flow past the particle at the first measurement window and at the second measurement window in each case separately from each other leaves signatures in the output signal, which are detectable by means of correlogram. In this case, the first and the second measurement window can be monitored by a common detector, wherein autocorrelations for generating the correlogram are calculated in the manner described.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Detektoreinheit einen ersten Detektor und einen zweiten Detektor hat, wobei eine erste Komponente des zeitabhängigen Ausgangssignals von dem ersten Detektor und eine zweite Komponente des zeitabhängigen Ausgangssignals von dem zweiten Detektor erzeugt ist. Von Vorteil ist dabei, dass zwei Messfenster getrennt voneinander überwachbar sind. In diesem Fall kann das Korrelogramm-Erstellungsmittel zur Berechnung von Kreuzkorrelationen der aus den Komponenten des Ausgangssignals bereitgestellten Messsignale eingerichtet sein.Alternatively or additionally, it may be provided that the detector unit has a first detector and a second detector, wherein a first component of the time-dependent output signal from the first detector and a second component of the time-dependent output signal from the second detector is generated. The advantage here is that two measurement windows can be monitored separately. In this case, the correlogram generating means may be arranged to calculate cross-correlations of the measurement signals provided from the components of the output signal.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erstes Messfenster, beispielsweise das bereits erwähnte erste Messfenster, und ein zweites Messfenster, beispielsweise das bereits erwähnte zweite Messfenster, von einem Detektor gemeinsam überwachbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass nur ein Detektor erforderlich ist.In one embodiment of the invention it can be provided that a first measurement window, for example the already mentioned first measurement window, and a second measurement window, for example the already mentioned second measurement window, can be monitored jointly by a detector. The advantage here is that only one detector is required.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Detektoreinheit einen ersten, einem ersten Messfester, beispielsweise dem bereits erwähnten ersten Messfenster, zugeordneten Detektor und einem zweiten Detektor aufweist. Besonders günstig ist es, wenn der zweite Detektor einem zweiten Messfenster, beispielsweise dem bereits erwähnten zweiten Messfenster, zugeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass voneinander unabhängige Komponenten des Ausgangssignals erzeugbar sind. Die beiden Detektoren können auch zur gemeinsamen Überwachung des ersten Messfensters angeordnet sein, beispielsweise wenn die Detektoren mit unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien arbeiten. Der Beitrag von Rauschquellen lässt sich durch Verwendung von zwei Detektoren, auch mit demselben Messprinzip, und der Berechnung von Kreuzkorrelationen gegenüber der Verwendung eines einzigen Detektors mit Berechnung einer Autokorrelation unterdrücken.In an embodiment of the invention, it may be provided that the detector unit has a first, a first measuring solid, for example the already mentioned first measuring window, associated detector and a second detector. It is particularly favorable if the second detector is assigned to a second measuring window, for example the second measuring window already mentioned. The advantage here is that mutually independent components of the output signal can be generated. The two detectors can also be arranged for common monitoring of the first measuring window, for example when the detectors operate with different physical measuring principles. The contribution of noise sources can be suppressed by using two detectors, also with the same measuring principle, and calculating cross-correlations against the use of a single detector with calculation of an autocorrelation.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Signalbereitstellungsmittel zur Bearbeitung eines zweikomponentigen Ausgangssignals der Detektoreinheit ausgebildet sind. Besonders günstig ist es dabei, wenn das zweikomponentige Ausgangssignal von einem ersten Detektor und einem zweiten Detektor erzeugt sind. Von Vorteil ist dabei, dass die bereitgestellten Messsignale voneinander unabhängig sind, so dass Signaturen, die durch den Vorbeigang eines Partikels in den Messsignalen erzeugt sind, mittels Kreuzkorrelation im Korrelogramm detektierbar sind.In one embodiment of the invention it can be provided that the signal providing means are designed for processing a two-component output signal of the detector unit. It is particularly advantageous if the two-component output signal from a first detector and a second detector are generated. The advantage here is that the measurement signals provided are independent of each other, so that signatures that are generated by the passage of a particle in the measurement signals can be detected by cross-correlation in the correlogram.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Korrelogramm-Erstellungsmittel zur Berechnung einer Kreuzkorrelation des ersten zeitabhängigen Messsignals mit dem zweiten zeitabhängigen Messsignal ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass das Korrelogramm mit geringem rechentechnischem Aufwand erstellbar ist. Von Vorteil ist weiter, dass der Definitionsbereich des erstellten Korrelogramms einfach durch einen Zeitverschiebungsparameter der Kreuz- oder Autokorrelation beschreibbar ist.In an embodiment of the invention, it can be provided that the correlogram-generating means for calculating a cross-correlation of the first time-dependent measurement signal with the second time-dependent measurement signal are formed. The advantage here is that the correlogram can be created with little computational effort. It is also advantageous that the domain of definition of the created correlogram can be described simply by a time shift parameter of the cross or autocorrelation.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Detektor und der zweite Detektor nach einem übereinstimmenden Messprinzip arbeiten. Beispielsweise kann dies ein optisches Messprinzip sein. Von Vorteil ist dabei, dass messtechnisch einfache Verhältnisse einrichtbar sind.In one embodiment of the invention it can be provided that the first detector and the second detector work according to a matching measuring principle. For example, this may be an optical measuring principle. The advantage here is that metrologically simple conditions can be established.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Detektor und der zweite Detektor nach voneinander verschiedenen Messprinzipien arbeiten. Bevorzugt arbeiten die Detektoren nach optischen Messprinzipien. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Detektor nach einem Fluoreszenzlicht-Messverfahren arbeitet und dass der zweite Detektor nach einem Streulicht-Messverfahren arbeitet.In one embodiment of the invention it can be provided that the first detector and the second detector work according to different measuring principles. Preferably, the detectors work according to optical measuring principles. For example, it can be provided that the first detector operates according to a fluorescence light measuring method and that the second detector operates according to a scattered light measuring method.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erstes, beispielsweise das bereits erwähnte erste, Messfenster identisch zu einem zweiten, beispielsweise dem bereits erwähnten zweiten, Messfenster ausgestaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das erste Messsignal und das zweite Messsignal, die den jeweiligen Messfenstern zugeordnet sind, direkt miteinander vergleichbar sind.In one embodiment of the invention it can be provided that a first, for example, the already mentioned first measurement window is configured identically to a second, for example, the already mentioned second measurement window. The advantage here is that the first measurement signal and the second measurement signal, which are assigned to the respective measurement windows, are directly comparable with each other.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Abmessung eines ersten, beispielsweise des bereits erwähnten ersten, Messfensters und/oder eines zweiten, beispielsweise des bereits erwähnten zweiten, Messfensters jeweils so gewählt ist/sind, dass eine durch eine Fließgeschwindigkeit des Fluids gegebene Verweildauer vor dem ersten Messfenster und/oder dem zweiten Messfenster kleiner als 10 ms, insbesondere kleiner als 500 μs, ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Wiederholungsrate des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführbar ist, wobei Doppelzählungen von Partikeln vermeidbar sind.In one embodiment of the invention, it may be provided that a dimension of a first, for example, the already mentioned first, measuring window and / or a second, for example, the already mentioned second measuring window is / are selected such that a given by a flow rate of the fluid Dwell time before the first measurement window and / or the second measurement window is less than 10 ms, in particular less than 500 μs, is. The advantage here is that a high repetition rate of the method according to the invention is executable, with double counting of particles can be avoided.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.The invention will now be described in more detail with reference to embodiments, but is not limited to these embodiments. Further exemplary embodiments result from a combination of the features of individual or several protection claims with one another and / or with one or more features of the exemplary embodiments.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Partikeldetektion, bei welcher eine erfindungsgemäße Partikeldetektionsvorrichtung mit zwei separaten Detektoren einer Detektoreinrichtung verwendet wird, 1 1 a schematic representation of a particle detection method according to the invention, in which a particle detection device according to the invention with two separate detectors of a detector device is used,

2 eine Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Partikeldetektion, bei dem zwei zueinander beabstandete Messfenster mit einem gemeinsamen Detektor überwacht werden, wobei ein Korrelogramm von Autokorrelationen berechnet wird und 2 a schematic representation of another method for particle detection according to the invention, in which two spaced apart measuring windows are monitored with a common detector, wherein a correlogram of autocorrelations is calculated and

3 eine Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Partikeldetektion, bei dem zwei unterschiedliche oder gleichartige Detektoren einen Messbereich gemeinsam überwachen, wobei ein Korrelogramm von Kreuzkorrelationen berechnet wird. 3 a schematic representation of another method for particle detection according to the invention, in which two different or similar detectors monitor a measuring range together, wherein a correlogram of cross-correlations is calculated.

1 zeigt in einem Ablaufdiagramm schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Partikeldetektion. Bei diesem Verfahren wird eine erfindungsgemäße, im Ganzen mit 1 bezeichnete Partikeldetektionsvorrichtung verwendet, die im oberen Drittel von 1 schematische dargestellt ist. 1 shows in a flow chart schematically a method according to the invention for particle detection. In this method, an inventive, as a whole with 1 designated particle detection device used in the upper third of 1 is shown schematically.

Die Partikeldetektionsvorrichtung 1 hat ein erstes Messfenster 2 und ein zweites Messfenster 3, hinter denen eine Detektoreinheit 4 angeordnet ist. The particle detection device 1 has a first measurement window 2 and a second measurement window 3 , behind which a detector unit 4 is arranged.

Die Partikeldetektionsvorrichtung 1 hat weiter einen Messkanal 5, der vor den Messfenstern 2, 3 angeordnet ist. Der Messkanal 5 führt ein Fluid, welches Partikel 6 enthält und somit partikelhaltig ist, an den Messfenstern 2, 3 vorbei.The particle detection device 1 also has a measuring channel 5 , in front of the measuring windows 2 . 3 is arranged. The measuring channel 5 leads a fluid, which particles 6 contains and thus is particle-containing, at the measurement windows 2 . 3 past.

Mit dem ersten Messfenster 2 ist somit ein erster Messbereich 7 des Messkanals 5 überwachbar, während mit dem zweiten Messfenster 3 ein zweiter Messbereich 8 des Messkanals 5 überwachbar ist.With the first measurement window 2 is thus a first measuring range 7 of the measuring channel 5 monitorable while with the second measurement window 3 a second measuring range 8th of the measuring channel 5 is monitorable.

Im Ausführungsbeispiel ist die Detektoreinrichtung 4 zur Durchführung einer Fluoreszenzlicht-Messung eingerichtet. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Detektoreinheit 4 zur Durchlicht- und/oder Streulicht-Messung eingerichtet sein.In the exemplary embodiment, the detector device 4 set up to perform a fluorescent light measurement. In further embodiments, the detector unit 4 be set up for transmitted light and / or scattered light measurement.

Das zeitabhängige Ausgangssignal 9 der Detektoreinheit wird einem Signalbereitstellungsmittel 10 zugeführt, welches aus dem zeitabhängigen Ausgangssignal 9 ein erstes zeitabhängiges Messsignal 11 und ein zweites zeitabhängiges Messsignal 12 in noch genauer zu beschreibender Weise bereitstellt.The time-dependent output signal 9 the detector unit becomes a signal providing means 10 supplied, which from the time-dependent output signal 9 a first time-dependent measurement signal 11 and a second time-dependent measurement signal 12 in a manner to be described in more detail.

Die zeitabhängigen Messsignale 11, 12 werden anschließend Korrelogramm-Erstellungsmitteln 13 zugeführt.The time-dependent measuring signals 11 . 12 then become correlogram builders 13 fed.

In den Korrelogramm-Erstellungsmitteln 13 wird ein Korrelogramm 14 erstellt, in dem eine Kreuzkorrelation aus dem ersten zeitabhängigen Messsignal 11 und dem zweiten zeitabhängigen Messsignal 12 für eine Vielzahl von Zeitverschiebungen automatisch berechnet wird. Somit können die Korrelogramm-Erstellungsmittel 13 in an sich bekannter Weise beispielsweise nicht weiter dargestellte Integrationsmittel, mit denen die erforderlichen Integrationen berechenbar sind, aufweisen.In the Correlogram Builder 13 becomes a correlogram 14 created in which a cross-correlation from the first time-dependent measurement signal 11 and the second time-dependent measurement signal 12 is calculated automatically for a large number of time shifts. Thus, the correlogram generation means 13 in a manner known per se, for example integrating means, not shown further, with which the required integrations can be calculated.

Die Korrelogramm-Erstellungsmittel 13 prüfen, ob das erstellte Korrelogramm 14 zumindest an einem Punkt einen vorgegebenen Schwellwert 15 übersteigt. Ist dies der Fall, so werden Inkrementiermittel 16 aktiviert, mit welchen ein Zähler 17 inkrementiert wird.The correlogram creation means 13 check if the created correlogram 14 at least at one point a predetermined threshold 15 exceeds. If this is the case, then increment means 16 activated, with which a counter 17 is incremented.

Bei dem Ausführungsbeispiel gem. 1 hat die Detektoreinheit 4 einen ersten Detektor 18 und einen zweiten Detektor 19.In the embodiment gem. 1 has the detector unit 4 a first detector 18 and a second detector 19 ,

Der erste Detektor 18 überwacht das erste Messfenster 2 und somit den ersten Messbereich 7 des Messkanals 5.The first detector 18 monitors the first measurement window 2 and thus the first measuring range 7 of the measuring channel 5 ,

Der zweite Detektor 19 überwacht das zweite Messfenster 3 und somit den zweiten Messbereich 8 des Messkanals 5.The second detector 19 monitors the second measuring window 3 and thus the second measuring range 8th of the measuring channel 5 ,

Beide Detektoren 18, 19 arbeiten nach demselben physikalischen Messprinzip einer Fluoreszenzlicht-Messung. Bei weiteren Ausführbeispielen arbeiten die Detektoren 18, 19 mit unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien.Both detectors 18 . 19 work according to the same physical measuring principle of a fluorescence light measurement. In further exemplary embodiments, the detectors work 18 . 19 with different physical measuring principles.

Das Ausgangssignal 9 der Detektoreinheit 4 in 1 ist aus einer ersten Komponente 20 und einer zweiten Komponente 21 zusammengesetzt, wobei die erste Komponente 20 von dem ersten Detektor 18 und die zweite Komponente 21 von dem zweiten Detektor 19 stammt.The output signal 9 the detector unit 4 in 1 is from a first component 20 and a second component 21 composed, wherein the first component 20 from the first detector 18 and the second component 21 from the second detector 19 comes.

Die Signalbereitstellungsmittel 10 stellen aus der ersten Komponente 20 das erste zeitabhängige Messsignal 11 und aus der zweiten Komponente 21 das zweite zeitabhängige Messsignal 12 bereit.The signal providing means 10 represent from the first component 20 the first time-dependent measurement signal 11 and from the second component 21 the second time-dependent measurement signal 12 ready.

Die Signalbereitstellungsmittel 10 sind somit zur Verarbeitung eines zweikomponentigen, zeitabhängigen Ausgangsignals 9 der Detektoreinheit 4 ausgebildet.The signal providing means 10 are thus for processing a two-component, time-dependent output signal 9 the detector unit 4 educated.

1 zeigt im mittleren Drittel das erste zeitabhängige Messsignal 11 als Funktion F₁, zu welcher ein zeitlicher Mittelwert <F₁> gehört. In dem Diagramm des ersten zeitabhängigen Messsignals 11 ist deutlich ein Spitzenwert zum Zeitpunkt t1 erkennbar, zu welcher ein Partikel 6 den ersten Messbereich 7 passiert hat. 1 shows the first time-dependent measurement signal in the middle third 11 as function F ₁ , to which a time average <F ₁ > belongs. In the diagram of the first time-dependent measurement signal 11 is clearly a peak at the time t1 recognizable, to which a particle 6 the first measuring range 7 happened.

Zur Erläuterung der Erfindung sei angenommen, dass das Partikel 6 den zweiten Messbereich 8 zu einer Zeit t2 durchquert. Dies führt zu einem Ausschlag in dem zweiten zeitabhängigen Messsignal 12, welches in einem Diagramm als Funktion F₂ mit einem zeitlichen Mittelwert <F₂> im mittleren Drittel von 1 dargestellt ist. Deutlich ist dort der Ausschlag zum Zeitpunkt t2 erkennbar.To explain the invention, it is assumed that the particle 6 the second measuring range 8th traversed at a time t2. This leads to a rash in the second time-dependent measurement signal 12 , which in a diagram as a function F ₂ with a time average <F ₂ > in the middle third of 1 is shown. Clearly there is the rash at time t2 recognizable.

Die Ausschläge in den Messsignalen 11 bzw. 12 zu den jeweiligen Zeitpunkten t1 bzw. t2 bilden somit eine Signatur des Vorbeigangs des Partikels 6 an dem jeweiligen Messfenster 2 bzw. 3.The rashes in the measurement signals 11 respectively. 12 at the respective times t1 and t2 thus form a signature of the passing of the particle 6 at the respective measurement window 2 respectively. 3 ,

Die Diagramme der zeitabhängigen Messsignale 11, 12 sind in 1 im mittleren Drittel der Zeichnung dargestellt.The diagrams of the time-dependent measuring signals 11 . 12 are in 1 shown in the middle third of the drawing.

Im unteren Drittel der 1 ist das aus den zeitabhängigen Messsignalen 11, 12 berechnete Korrelogramm 14 dargestellt.In the lower third of the 1 is that from the time-dependent measurement signals 11 . 12 calculated correlogram 14 shown.

Das Korrelogramm 14 enthält zu den Zeitverschiebungen τ jeweils den Wert der Kreuzkorrelation der um die Zeitverschiebung τ gegeneinander verschobenen Messsignale 11, 12 gibt.The correlogram 14 contains the value of the time displacements τ Cross-correlation of the time shifted τ against each other shifted measurement signals 11 . 12 gives.

Bei einer Zeitverschiebung τ, durch welche die Zeitpunkte t1 und t2 miteinander in Deckung gebracht werden, ergibt sich eine starke Korrelation, da in diesem Fall die Ausschläge durch den Partikeldurchgang des Partikels 6 durch die Messbereiche 7, 8 zur Deckung gebracht sind.With a time shift τ, by which the times t1 and t2 are brought into coincidence, there is a strong correlation, since in this case the deflections by the particle passage of the particle 6 through the measuring ranges 7 . 8th are brought to cover.

Zu den übrigen Zeitverschiebungen ergibt sich nur ein geringer Wert der Korrelationsfunktion, da die zeitlichen Messsignale 11, 12 jenseits des Durchgangs des Partikels 6 durch den jeweiligen Messbereich 7, 8 im Wesentlichen durch Hintergrundfluoreszenz willkürlich und zufällig beeinflusst sind. In diesem Fall liegt keine Korrelation zwischen den Messsignalen 11, 12 vor.To the other time shifts, only a small value of the correlation function, since the temporal measurement signals 11 . 12 beyond the passage of the particle 6 through the respective measuring range 7 . 8th essentially arbitrarily and randomly affected by background fluorescence. In this case, there is no correlation between the measurement signals 11 . 12 in front.

Zu dem Wert der Zeitverschiebung τ, bei welcher die Zeitpunkte t1 und t2 zur Deckung gebracht sind, übersteigt das Korrelogramm somit den Schwellwert 15. Für die übrigen, von dieser Zeitverschiebung weit entfernten Zeitverschiebungen bleibt das Korrelogramm dagegen unter dem Schwellwert 15.To the value of the time shift τ at which the times t1 and t2 are brought into coincidence, the correlogram thus exceeds the threshold value 15 , By contrast, for the remaining time shifts, far away from this time shift, the correlogram remains below the threshold value 15 ,

Das Überschreiten des Schwellwerts 15 zeigt somit an, dass ein Ereignis sowohl im ersten Messbereich 7 als auch im zweiten Messbereich 8 stattgefunden hat, wobei die Ereignisse miteinander korrelierbar sind. Es muss sich daher um einen Durchgang eines Partikels 6 durch diese Messbereiche 7, 8 handeln.Exceeding the threshold 15 thus indicates that an event is both in the first measurement range 7 as well as in the second measuring range 8th has taken place, whereby the events are correlated with each other. It must therefore be a passage of a particle 6 through these measuring ranges 7 . 8th act.

Das Inkrementiermittel 16 wird daher angesteuert und inkrementiert somit den Zähler 17, der die durchgehenden Partikel 6 durch den Messkanal 5 zählt.The increment means 16 is therefore driven and thus increments the counter 17 that is the continuous particle 6 through the measuring channel 5 counts.

Das erste Messfenster 2 ist identisch zu dem zweiten Messfenster 3 ausgebildet. Die Abmessung der Messfenster 2, 3 in Fließrichtung 22 des Fluids ist so gewählt, dass die Verweildauer der mitströmenden Partikel 6 vor den jeweiligen Messfenstern 2, 3 jeweils kleiner als eine ms, beispielsweise 200 μs, ist.The first measurement window 2 is identical to the second measurement window 3 educated. The dimension of the measurement window 2 . 3 in the flow direction 22 of the fluid is chosen so that the residence time of the flowing particles 6 in front of the respective measurement windows 2 . 3 each less than a ms, for example, 200 microseconds, is.

Die bereits erwähnten Signalbereitstellungsmittel 10 stellen das erste zeitabhängige Messsignal 11 und zweite zeitabhängige Messsignal 12 jeweils aus einem Zeitfenster des zeitabhängigen Ausgangssignals bereit.The already mentioned signal providing means 10 provide the first time-dependent measurement signal 11 and second time-dependent measurement signal 12 each ready from a time window of the time-dependent output signal.

Die Diagramme im mittleren Drittel der 1 zeigen dieses Zeitfenster.The diagrams in the middle third of the 1 show this time window.

Das Zeitfenster ist hierbei so gewählt, dass ein Durchgang der Partikel 6 durch die Messbereiche 7 und 8 erfassbar ist.The time window is chosen so that a passage of the particles 6 through the measuring ranges 7 and 8th is detectable.

Nach Berechnung des Korrelogramms 14 oder parallel zu der Berechnung des Korrelogramms 14 wird das beschriebene Verfahren erneut ausgeführt, wobei das erwähnte Zeitfenster um eine Zeitdifferenz verschoben im Ausgangssignal 9 ist. Diese Zeitdifferenz ist so gewählt, dass keine unüberwachten Lücken zwischen den Zeitfenstern im Ausgangssignal 9 bleiben und dass eine Doppelzählung von Partikeln 6 vermieden ist.After calculation of the correlogram 14 or parallel to the calculation of the correlogram 14 the method described is carried out again, wherein said time window shifted by a time difference in the output signal 9 is. This time difference is chosen so that there are no unsupervised gaps between the time slots in the output signal 9 stay and that a double counting of particles 6 is avoided.

2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren in einer stark vereinfachten Prinzipdarstellung. 2 shows a further inventive method in a much simplified schematic representation.

Konstruktiv und/oder funktionell zu dem Ausführungsbeispiel gem. 1 gleichartige oder ähnliche Bestandteile und Funktionseinheiten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu 1 gelten daher zu 2 entsprechend.Constructive and / or functional to the embodiment gem. 1 similar or similar components and functional units are denoted by the same reference numerals and not described separately again. The remarks to 1 therefore apply to 2 corresponding.

Das Ausführungsbeispiel gem. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gem. 1 dadurch, dass die Detektoreinheit 4 nur einen einzigen Detektor 18 aufweist, welcher die Messfenster 2 und 3 und somit die Messbereiche 7 und 8 simultan überwacht.The embodiment acc. 2 differs from the embodiment according to. 1 in that the detector unit 4 only a single detector 18 which has the measuring windows 2 and 3 and thus the measuring ranges 7 and 8th monitored simultaneously.

Die Detektoreinheit 4 erzeugt somit ein einkomponentiges Ausgangssignal 9, aus welchem in den Signalbereitstellungsmitteln 10 in noch genauer zu beschreibender Weise ein erstes zeitabhängiges Messsignal 11 und ein zweites zeitabhängiges Messsignal 12 bereitgestellt werden.The detector unit 4 thus produces a one-component output signal 9 from which in the signal providing means 10 to be described in more detail, a first time-dependent measurement signal 11 and a second time-dependent measurement signal 12 to be provided.

Der Detektor 18 arbeitet bei dem Ausführungsbeispiel gem. 2 ebenfalls nach einem optischen Messverfahren.The detector 18 works in the embodiment according to. 2 also according to an optical measurement method.

Ein Partikel 6, das den ersten Messbereich 7 und anschließend den zweiten Messbereich 8 durchquert, erzeugt im Ausgangssignal 9 zu einem Zeitpunkt t1 einen ersten Ausschlag und zu einem zweiten Zeitpunkt t2 einen zweiten Ausschlag. Das mittlere Diagramm in 2 zeigt beispielhaft das zeitabhängige Ausgangssignal 9. Die Ausschläge sind Signaturen des Vorbeigangs des Partikels 6 an den Messfenstern 2 und 3.A particle 6 , which is the first measuring range 7 and then the second measuring range 8th traverses, generated in the output signal 9 at a time t1 a first rash and at a second time t2 a second rash. The middle diagram in 2 shows by way of example the time-dependent output signal 9 , The rashes are signatures of the passing of the particle 6 at the measuring windows 2 and 3 ,

Die Signalbereitstellungsmittel 10 erstellen aus diesem zeitabhängigen Ausgangssignal 9 für ein Zeitfenster zwei Kopien des Ausgangssignals 9 als erstes zeitabhängiges Messsignal 11 und als zweites zeitabhängiges Messsignal 12. Für diese zeitabhängigen Messsignale 11, 12 wird wieder eine Korrelationsfunktion für variierende Zeitverschiebungen berechnet. Im Ergebnis wird somit eine Autokorrelation des Ausgangssignals 9 mit sich selbst berechnet.The signal providing means 10 create from this time-dependent output signal 9 for a time window, two copies of the output signal 9 as the first time-dependent measurement signal 11 and as a second time-dependent measurement signal 12 , For these time-dependent measuring signals 11 . 12 Again, a correlation function for varying time shifts is calculated. As a result, thus an autocorrelation of the output signal 9 calculated with yourself.

Somit liegt wieder ein Korrelogramm 14 vor, welches von dem Korrelogramm-Erstellungsmittel 13 berechnet wurde.Thus again there is a correlogram 14 which of the correlogram generating means 13 was calculated.

Das Korrelogramm 14 zeigt eine Übereinstimung der zeitabhängigen Messsignale 11, 12 bei einer Zeitverschiebung an, welche die Zeitpunkte t1 und t2 miteinander in Deckung bringt.The correlogram 14 shows a coincidence of the time-dependent measurement signals 11 . 12 at a time shift, which brings the times t1 and t2 together.

Diese Übereinstimmung bewirkt, dass das Korrelogramm 14 zu dieser Zeitverschiebung τ den vorgegebenen Schwellwert 15 überschreitet.This match causes the correlogram 14 at this time shift τ the predetermined threshold 15 exceeds.

Sind die Zeitachsen der zeitabhängigen Messsignale 11, 12 in 1 oder 2 auf eine Echtzeit bezogen, so entspricht die Zeitverschiebung τ, bei der das Korrelogramm einen Ausschlag aufweist, der Laufzeit des vom ersten Messbereich 7 zum zweiten Messbereich 8.Are the time axes of the time-dependent measurement signals 11 . 12 in 1 or 2 With reference to a real time, the time shift τ at which the correlogram has a deflection corresponds to the transit time of the first measuring range 7 to the second measuring range 8th ,

Je länger das Zeitfenster, für welches die zeitabhängigen Messsignale 11, 12 bereitgestellt werden, gewählt wird, desto größer ist dieser Ausschlag im Verhältnis zu den sonstigen Funktionswerten des Korrelogramms 14. Diese sonstigen Funktionswerte ergeben sich aus dem zufälligen Einfluss der Hintergund-Fluoreszenz und streuen bei richtiger Normierung bzw. Darstellung um den Funktionswert Null.The longer the time window for which the time-dependent measurement signals 11 . 12 are selected, the greater this rash is in relation to the other function values of the correlogram 14 , These other functional values result from the random influence of the background fluorescence and scatter with the correct normalization or representation by the function value zero.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 3 werden zwei der Detektoren 18, 19 zur Überwachung eines gemeinsamen Messbereichs 7 verwendet. Hierzu werden die Detektoren 18, 19 an einem gemeinsamen Messfenster 2 angeordnet, wobei der erste Detektor 18 nach einem anderen physikalischen Messprinzip arbeitet als der zweite Detektor 19. Beispielsweise kann der erste Detektor 18 ein Fluoreszenzlicht-Detektor sein, während der zweite Detektor 19 ein Streulicht-Detektor ist. Bei weiteren Ausführungsbeispielen arbeiten die Detektoren 18, 19 mit demselben physikalischen Messprinzip.In a third embodiment according to 3 become two of the detectors 18 . 19 for monitoring a common measuring range 7 used. For this purpose, the detectors 18 . 19 at a common measurement window 2 arranged, wherein the first detector 18 works according to a different physical measuring principle than the second detector 19 , For example, the first detector 18 be a fluorescent light detector while the second detector 19 is a scattered light detector. In further embodiments, the detectors work 18 . 19 with the same physical measuring principle.

Im Übrigen ist das erfindungsgemäße Verfahren in 3 analog zu dem Ausführungsbeispiel gem. 1.Incidentally, the inventive method is in 3 analogous to the embodiment according to. 1 ,

Das Ausgangssignal 9 hat eine erste Komponente 20 von ersten Detektor 18 und eine zweite Komponente 21 von zweiten Detektor 19.The output signal 9 has a first component 20 from first detector 18 and a second component 21 from second detector 19 ,

Da unterschiedliche Messverfahren zum Einsatz kommen, korrelieren die beiden Messsignale 11, 12 nicht, wenn keine Partikel 6 im Messbereich 7 vorhanden sind. Beim Durchgang eines Partikels 6 durch den Messbereich 7 wird dagegen ein Ausschlag im Korrelogramm 14 zur Zeitverschiebung τ = 0 erzeugt, da der Partikel in beiden Detektoren 18, 19 zur gleichen Zeit detektiert wird. Bei der Verwendung zweier gleichartiger Detektoren 18, 19 wird zumindest der Teil des Rauschens unterdrückt, der detektorspezifisch ist, z. B. thermisches Rauschen der Detektoren 18, 19.Since different measuring methods are used, the two measuring signals correlate 11 . 12 not if no particles 6 in the measuring range 7 available. When passing a particle 6 through the measuring range 7 on the other hand, there is a rash in the correlogram 14 generated at the time shift τ = 0, since the particle in both detectors 18 . 19 is detected at the same time. When using two similar detectors 18 . 19 At least the part of the noise which is detector-specific is suppressed, e.g. B. thermal noise of the detectors 18 . 19 ,

Auch in diesen Fällen führt der Ausschlag zu einem Überschreiten des Schwellwerts 15 im Korrelogramm 14, wodurch der Zähler 17 inkrementiert wird. Im Unterschied zur Autokorrelation gemäß 2 werden hier Kreuzkorrelationen der Messsignale 11, 12 der Detektoren 18, 19 berechnet. Hierbei wird bei Durchgang eines Partikels 6 im Korrelogramm 14 ein Peak am Punkt Null erzeugt. Dieser Peak wird nicht durch Rauschquellen ausgelöst, da separate Detektoren 18, 19 verwendet werden.Even in these cases, the rash leads to an exceeding of the threshold 15 in the correlogram 14 , causing the counter 17 is incremented. In contrast to the autocorrelation according to 2 Here are cross-correlations of the measured signals 11 . 12 of the detectors 18 . 19 calculated. This is done by passing a particle 6 in the correlogram 14 produces a peak at zero point. This peak is not triggered by noise sources because separate detectors 18 . 19 be used.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die erfindungsgemäße Erstellung eines Korrelogramms 14 eine ausreichende Unterdrückung des zufälligen Hintergrunds ermöglicht, wodurch ein Durchgang von Partikeln 6 detektierbar ist, ohne dass der Messkanal 5 durch Hüllströme oder mikrofluide Techniken reduziert werden muss.In summary, it can be said that the creation of a correlogram according to the invention 14 sufficient suppression of the random background, allowing a passage of particles 6 is detectable without the measuring channel 5 must be reduced by sheath flows or microfluidic techniques.

Bei der Detektionsvorrichtung 1 mit einer Detektoreinheit 4, welche einen Partikel 6 in einem fluidführenden Messkanal 5 überwacht, wird vorgeschlagen, aus dem Ausgangssignal 9 der Detektoreinheit 4 ein erstes zeitabhängiges Messignal 11 und ein zweites zeitabhängiges Messsignal 12 bereitzustellen, für die Messsignale 11, 12 ein Korrelogramm 14 zu berechnen und einen Zähler 17 zu inkrementieren, wenn das Korrelogramm 14 an zumindest einem Punkt einen vorgegebenen Schwellwert 15 übersteigt.In the detection device 1 with a detector unit 4 which is a particle 6 in a fluid-carrying measuring channel 5 monitored, it is proposed from the output signal 9 the detector unit 4 a first time-dependent measurement signal 11 and a second time-dependent measurement signal 12 provide, for the measurement signals 11 . 12 a correlogram 14 to calculate and a counter 17 to increment if the correlogram 14 at least one point a predetermined threshold 15 exceeds.

Claims

Method for particle detection in a particle-containing fluid, wherein the fluid is applied to at least one measuring window ( 2 . 3 ) having detector unit ( 4 ) is passed, whereby a time-dependent output signal ( 9 ) of the detector unit ( 4 ) and where a counter ( 17 ) is incremented when a particle ( 6 ) is detected in the particle-containing fluid, characterized in that from the time-dependent output signal ( 9 ) a first time-dependent measurement signal ( 11 ) and a second time-dependent measurement signal ( 12 ), that from the first time-dependent measurement signal ( 11 ) and the second time-dependent measurement signal ( 12 ) a correlogram ( 14 ) and that the counter ( 17 ) is incremented when the created correlogram ( 14 ) at least at one point a predetermined threshold ( 15 ) exceeds.

Method according to claim 1, characterized in that on the detector unit ( 4 ) a first measurement window ( 2 ) and to the first measurement window ( 2 ) in a flow direction of the fluid spaced second measuring window ( 3 ) from a common detector ( 18 . 19 ), the first time-dependent measuring signal ( 11 ) and the second time-dependent measurement signal ( 12 ) as preferably time-shifted copies of the recorded time-dependent output signal ( 9 ), and / or that at the detector unit ( 4 ) a first measurement window ( 2 ) from a first detector ( 18 ) of the detector unit ( 4 ) and to the first measurement window ( 2 ) in a flow direction of the fluid spaced second measuring window ( 3 ) from a second detector ( 19 ) of the detector unit ( 4 ) is monitored, wherein the time-dependent output signal ( 9 ) a first detector ( 18 ) associated first component ( 20 ) and a second detector ( 19 ) associated second component ( 21 ) Has.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a first detector ( 18 ) of the detector unit ( 4 ) according to a first physical measuring principle and a second detector ( 19 ) of the detector unit ( 4 ) works according to a second, different from the first physical measuring principle physical measuring principle, wherein the time-dependent output signal ( 9 ) a first component ( 20 ) obtained from the first detector ( 18 ) and a second component ( 21 ) detected by the second detector ( 19 ) has generated.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the time-dependent output signal ( 9 ) at least two components ( 20 . 21 ), wherein the first time-dependent measurement signal ( 11 ) from the first component ( 20 ) and the second time-dependent measurement signal ( 12 ) from the second component ( 21 ) to be provided.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the detector unit ( 4 ) works according to an optical measuring principle and / or that the detector unit ( 4 ) two detectors ( 18 . 19 ), which work according to a consistent physical measuring principle.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a definition range of the created correlogram ( 14 ) contains at least one time shift, which is determined by a flow velocity of the particle-containing fluid and a distance in the direction of flow of the fluid from at least two measurement windows (US Pat. 2 . 3 ) and / or that the or a domain of definition of the created correlogram ( 14 ) does not contain a time shift of zero.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first time-dependent measuring signal ( 11 ) and the second time-dependent measurement signal ( 12 ) from a time window of the time-dependent output signal ( 9 ) and / or that the method is executed again with a time window shifted by a predetermined time difference.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the or a time difference, after which the method is repeatedly executed, is smaller than a period of time, by or a flow rate of the particle-containing fluid and a distance in the flow direction of at least two measuring windows ( 2 . 3 ), and / or that the or a time difference, after which the method is repeatedly executed, is greater than a time period which is determined by the or a flow velocity of the particle-containing fluid and a dimension in the flow direction of a measurement window ( 2 . 3 ) given is.

Particle detection device ( 1 ), with at least one measurement window ( 2 . 3 ) having detector unit ( 4 ) and one at the detector unit ( 4 ) in front of the at least one measurement window ( 2 . 3 ), a particle-containing fluid leading measuring channel ( 5 ), characterized in that signal providing means ( 10 ) for the automatic provision of a first time-dependent measuring signal ( 11 ) and a second time-dependent measuring signal ( 12 ) from a time-dependent output signal ( 9 ) of the detector unit ( 4 ), that a correlogram-generating means ( 13 ) for the automatic creation of a correlogram ( 14 ) from the first time-dependent measurement signal ( 11 ) and the second time-dependent measurement signal ( 12 ) and that increment means ( 16 ) for automatically incrementing a counter ( 17 ), if the created correlogram ( 14 ) at least at one point a predetermined threshold ( 15 ), are formed.

Particle detection device ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the detector unit ( 4 ) a first measurement window ( 2 ) and a second measurement window ( 3 ), with which mutually offensive measuring ranges ( 7 . 8th ) of the measuring channel ( 5 ) are detectable, and / or that the detector unit ( 4 ) a first detector ( 18 ) and a second detector ( 19 ), wherein a first component ( 20 ) of the time-dependent output signal ( 9 ) from the first detector ( 18 ) and a second component ( 21 ) of the time-dependent output signal ( 9 ) from the second detector ( 19 ) is generated.

Particle detection device ( 1 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the first or a first measuring window ( 2 ) and the second or a second measurement window ( 3 ) from a detector ( 18 . 19 ) are jointly controllable, and / or that the detector unit ( 4 ) a first, the or a first measurement window ( 2 ) associated detector ( 18 ) and a second, preferably the or a second measurement window ( 3 ) associated detector ( 19 ) having.

Particle detection device ( 1 ) according to one of claims 9 to 11, characterized in that the signal providing means ( 10 ) for processing a two-component, preferably a first detector ( 18 ) and a second detector ( 19 ), time-dependent output signal ( 9 ) of the detector unit ( 4 ) are formed.

Particle detection device ( 1 ) according to one of claims 9 to 12, characterized in that the correlogram-generating means ( 13 ) for calculating a cross-correlation of the first time-dependent measurement signal ( 11 ) with the second time-dependent measuring signal ( 12 ) are formed.

Particle detection device ( 1 ) according to one of claims 9 to 13, characterized in that the first detector ( 18 ) and the second detector ( 19 ) work according to a matching, preferably optical, measuring principle or that the first detector ( 18 ) and the second detector ( 19 ) work according to different, preferably optical, measuring principles.

Particle detection device ( 1 ) according to one of claims 9 to 14, characterized in that the first or a first measurement window ( 2 ) identical to the or a second measuring window ( 3 ) and / or that a dimension of the or a first measurement window ( 2 ) and / or the or a second measurement window ( 3 ) is / are in each case selected such that a residence time given by a flow velocity of the fluid before the first measurement window ( 2 ) and / or the second measurement window ( 3 ) is less than 10 ms.