Vorrichtung zur Bestimmung der Radioaktivität von Proben
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be stimmung der Radioaktivität von Proben, mit einem Gehäuse, das eine Anordnung zum Haltern der zu untersuchenden Proben. und mindestens eine strahlungsempfindliche Einrichtung, die beim Empfang von. Strahlung aus einer Probe ein impulsförmiges Ausgangssignal liefert, enthält.
Die Anwendung der Radioaktivitätsverdünnungs- methode zur Bestimmung des Blutvolumens ist allgemein bekannt. Das Verfahren besteht, kurz gesagt, darin, dass man eine kleine Menge von Serumalbu- min, roten Blutkörperchen oder einem anderen Be standteil des zirkulierenden Blutes mit einer genau bekannten Menge eines radioaktiven Isotops markiert. Nachdem dieses Material sich gut vermischt hat, entnimmt man eine Blutprobe und bestimmt die Aktivität eines sehr genau abgemessenen Volumens dieser Probe.
Das Volumen des zirkulierenden Blubes lässt sich sodann nach der folgenden Gleichung errechnen : Y=A v a wobei V = das unbekannte Zirkulationsvolumen, v = das Volumen der gemessenen Probe, a = die Aktivität dieser Probe, q = die Gesamtaktivität des verabreichten
Isotops.
In der Praxis hat sich dieses Verfähren bisher nicht recht durchsetzen können, weil die vorzuneh- menden Massnahmen kompliziert sind und geübtes Personal benötigt wird. So muss man zunächst einmal eine genau bekannte sterile Dosis in für die Injizierung geeigneter Form zusammen mit einer Ver gleichsdosis zubereiten, wobei man für beide Dosen volumetrische Glasbehälter, einen für Laboratori- umszwecke geeigneten PrÏzisions-SzintillationszÏhler und geeignete Strahlungsnormale ben¯tigt. Danach muss das Volumen der nach stattgefundener Vendün numg entnommenen Blutprobe genau gemessen und die AktivitÏt der Probe unter Berücksichtigung der Vergleichsdosis bestimmt werdsn. In beiden.
Fällen muss man die Eigenaktivität des Szintillationszählers sowie etwaige statistische Fehler berücksichtigen. Der Arzt mu. ss daher praktisch einen ganzen Tag lang auf das Ergebnis der vorgenommenen Blutvolumenunter- suchung warten, und zwar hauptsächlich wegen der vielen en Verfahrensschritte, wie den mehrfach vorzu- nehmenden Volumenmessungen einschliesslich Pipet tierungen, Verdünnungen, Arbeiten mit Strahlungs- quelle. n, un, d schlies. slich vier Zählerdurchgänge, n mit zusätzlicher Einberechnung der Eigenaktivität, wobei zweimal subtrahiert und zweimal multipliziert werden muss.
Zm, allgemeinen werden daher mindestens zwei Leute benötigt und die Messungen müssen in einem Forschungslabor vorgenommen werden. Resultate stehen normalerweise erst Stunden nach der vorgenommenen Untersuchung zur Verf gung und man benötigt für das Verfahren verhältnismässig gut aus gebildete Spezialisten. Die Folge ist, dass Blutvolu menbestimmungsn bisher im wesentlichem eine labor- technische Angelegenheit geblieben sind und die Chirurgen und sonstigen praktizierenden KlinikÏrzte verhältnismässig selten klinischen Gebrauch von dem Verfahren machen, obwohl seine Zweckmässigkeit in vielen Situationen sehr wohl erkannt wird.
Zweck der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe sich z. B. das Blutvolumen innerhalb von Minuten bestimmen lässt, so dass die Blutvolumenbestimmung nunmehr in der chirugischen wie auch in der allgemeinen klinischen Praxis eingeführt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der strah lungsempfindlichen Einrichtung mindestens zwei in verschiedenen Abständen von ihr angeordnete Pro benhalterungen, von denen aus Strahlung die strah lungsempfindlicheiEinrichtung erreichen kann, zuge- ordnet sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass man das Blutvolumen an einem entsprechenden Instrument direkt ablesen kann, ohne e dass volumetrische Pipettierungen, Berechnungen oder die Tätigkeit besonders ausgebildeten Personals erforderlich sind, und dass weit voneinander abwei chende Aktivitätswerte, beispielsweise der Dosis und der Probe, effektiv miteinander verglichen, zu starke oder zu schwache Dosen wahrgenommen werden k¯nnen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 eine teilweise als Blockschaltbild ausgeführte schematische Darstellung der erfindungsge- mässen Vorrichtung ;
Fig. 2 ein die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäss Fig. 1 veranschaulichendes Diagramm ;
Fig. 3-5 Querschnittsansichten der wichtigsten baulichen Elemente der erfindungsgsmässen Vorrichtung ; und
Fig. 6-8 Einzelschaltbilder bestimmter, in Fig. 1 in Blockform gezeigter Baueinheiten, einschliesslich der Schaltung des erfindungsgemässen reversiblen Impulsspeicherzählgerätes.
Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht die Vorrichtung allgemein aus einem baulichen Teil zum Anordnen der Dosen und Proben, derart, dass sie mittels zweier Szintillatoren und lichtempfindlicher Einrichtungen gemessen werden können, sowie geeigneten Schal tungseinrichtungen zum Addieren, Subtrahieren und Speichern der Zählimpulse und zum Bestimmen und Anzeigen der Zählzeiträume, sowie zum Bereitstellen. von Zu stark¯- und Zu alt¯-Signalen, entsprechend den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung.
Wie man aus Fig. 1 sieht, bestehen die neuartigen baulichen Elemente, aus einem als Ganzes mit 12 bezeichneten, mit einem Bleimantel abgeschirmten Ge häuserohr. An den Enden des Rohres 12 befinden sich Einblicköffnungen, in denen geeignete Sekundär- elektronenvervielfacherröhren (SEV) 22, 32 angeordnet werden können.
Die Röhren 22, 32 sind an geeignete Verstärker-Impulsgenerator-und Zähler- einrichtungen 24 bzw. 34 angeschlossen, in denen die von den Röhren empfangenen Lichtimpulse in für Speicherungs-und anderweitige Zwecke geeignete Ausgangsimpulse umgewandelt werden. Das Gehäu- serohr 12 ist mit drei Íffnungen versehen: Eine Mit telöffnung 40 durchsetzt das Rohr senkrecht unid radial in der Mittelebene und zwei gegen die Rohr- mittelebene versetzte Öffnungen 26, 36 verlaufen gleichfalls in vertikaler Richtung quer durch das
Rohr 12 zwischen der Mittelöffnung 40 und dem ent sprechenden Rohrende und sind von Szintillatoren 28 bzw. 38 umgaben.
Jede dieser Öffnungen kann von einem rohrförmigen Teil durchsetzt sein, das zur Halterung radioaktiven Materials in geeigneten Testr¯hrchen, ReagenzglÏsern oder dgl. dient. Im
Rohr 12 können ferner Filter oder ähnliche Elemente zum Beeinflussen der Strahlungsverteilung und-In- tensität vorgesehen sein. Vorzugsweise befinden sich solche Filter 44 unmittelbar angrenzend an, die Szin tillatoren 28 und 38, und jedes Filter trägt an seiner Innenfläche ein konzentrisches Scheibenelement 42 zum Beeinflussen der Strahlungsverteilung der Dosis, um den Einfluss der Lage der Dosis auf die Messun ; gen auszuschalten oder zumindest zu verringern.
Durch derartige strahlungsmodifizierende Elemente wird es möglich, mehr als nur ein Radioisotop zu verwenden, ohne dass eine e Neueinstellung der Vorrichtung erfond rlich ist. Die Szintillatoren können aus irgendeinem geeigneten bekannten Material bestehen ; vorzugsweise umgeben sie die Öffnungen 26 bzw. 36. Die Szintillatoren haben flache Enden und einen zylindrischen Querschnitt mit einer senkrecht ber ihren Durchmesser verlaufenden Öffnung zur Aufnahme des die Probe enthaltenden Gefässes.
Bei einer derartigen Anordnung zählen die beiden SEV entweder die Szintill, ationen, die von einer in der Mittelöffmung befindlichen Dosis erzeugt werden, oder sie zählen gleichzeitig Ungemischt-und Ge mischtproben, die sich in den seitwärtigen Öffnungen befinden ; jede Röhre zählt dabei jeweils nur die Szintillationen des ihr benachbarten, Szintillators.
Die Ausgangssignale der beiden SEV-VerstÏrker Impulsgenerator-unid Zählereinheiten 24, 34 werden mittels geeigneter Schalter 50, 52, 54 alternativ weitengeleitet, und zwar in der Dosis -Schaltstellung zwecks DosiszÏhlun über den Zähler 60 zur Vor wärtsklemme 71 des reversiblen (vorwärts und rück- wärts zählenden) Speicherzählgerätes 70, in der Rest¯-Schaltstellung zwecks RestzÏhlung ber den Zähler 60 zur Rückwärtsklemme 73 des reversiblen Speicherzählgerätes 70, oder in, der Proben Schalt- stellung zwecks gleichzeitiger ZÏhlung beider Proben,
sowohl zur Vorwärts-als auch zur Rückwärtsklemme des reversiblen Speicberzählgerätes 70, wobei die zur Ungemischtprobe gehörigen Schaltungselemente an die Vorwärtsklemme und die zur Gemischtprobe geh¯rigen Schaltungselemente an die Rückwärts- klemme des Speicherzählgerätes angeschlossen sind.
Ausserdem ist noch eine Lösch Schaltstellung vorgesehen. Wie weiter unten näher erläutert wenden wird, ist das reversible Speicherzählgerät 70 in der Lage, Zählwerte zu speichern und mittels den entsprechenden Eingangsklemmen zugef hrter Impulse auf die gespeicherten Zählwerte aufzuaddieren oder von den gespeicherten Zählwerten wegzusubtrahie- ren, sowie Ausgangssignale abzugeben, die das Erreichen des NullzÏhlwertes¯ nach einem AbzÏhlvorgang anzeigen, sowie auch anderweitige Operationen zu leisten. Drei Ausgänge führen vom reversiblen SpeicherzÏhlgerÏt 70 nach der Steuerstufe 100.
Der eine Ausgang liefert das Zu stark¯-Signal f r das Anzeigegerät 80, ein anderer Ausgang das Zu alt - Signal für das Anzeigegerät 90, und der dritte Ausgang als wichtigster von allen das Nullzählwert Signal bei Erreichen des Nullzählwertes im SpeicherzÏhlgerÏt 70 nach einem AbzÏhlvorgang.
Um eine vorbestimmte Betriebszeit für die Speicherung der Dosis- und Restimpulse einstellen und die Zeitdauer der Abzahlung der Ungemischtprobe abzüglich Gemischtprobe beim Subtrahieren derselben von dem im reversiblen Speicherzählgerät 70 aufgespeicherten Dosisnettozählwert bestimmen zu können, sind Zeitgebereinrichtungen vorgesehen, die aus einem über die Steuerstufe 100 an einen Zeitgeber 120 angeschlossenen Oszillator 110 bestehen ; der Zeitgeber 120 ist seinerseits mit einem DigitalXa- log-Wandler 125 zum Steuern eines Anzeigemessge- rätes 130 verbunden.
Die Steuerstufe 100 ist ferner mit den SEV-Impulsverstärkem 24, 34 verbunden, so dass diese mit der Impulserzeugung beginnen, wenn die Steuerstufe durch den Schalter 56 betätigt wird, woraufhm Ausgangsimpulse über die Schalter 50, 52, 54 in : das reversible Speicherzählgerät einge- speist werden. Zusätzlich ist die Steuerstufe 100 an , die In Ordnunge-, Zu starke-und Zu alte-Anzei- ger 135, 80 bzw. 90 angeschlossen.
Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet bei einer Blutvolumenbestimmung wie folgt :
Der Ablauf der Zählvorgänge ist in Fig. 2 gra phisch veranschaulicht. Zunächst wird die in einer geeigneten Injektionsspritze enthaltene Dosis biologi- scher Flüssigkeit, beispielsweise Serumalbumin, das ein Radioisotop von bekannter ursprünglicher An- fangs-aktivität enthält, in die Mittelöffnung 40 eingesetzt, und der Bedienungsknopf, der vorzugsweise die Schalter 50, 52, 54, 516, 58 alle gleichzeitig betätigt, wird von der Lösch -Stellung in die Stellung Dosis geschaltet.
Daraufhin fängt das reversible SpeicherzäMgerät 70 an, über den Zähler 60 Impulse in seiner Vorwärtsrichtung zu empfangen. Die von den beiden SEV 22, 32 empfangenen Impulse werden bei dieser Arbeitsweise addiert und im Speicher- zählgerät 70 gespeichert. Während diese Dosiszäh- lung im Ganige ist, kann man dem Patienten eine Un gemischt-BBlutprobe entnehmen. Diese wird in ein Probenrö'hrchen abgefüllt und beiseitegelegt, bis sie später benötigt wird. Nach einer vorher festgesetzten Zeitspanne, beispielsweise einer Minute, wird durch den Zeitgeber 120 das ZÏhlen der Dosis gestoppt.
Dabei ergibt sich eine der folgenden drei möglichen Situationen : a) Der In Ordnung -Anzeiger 135 zei,t an, dass die Dosisstärke annehmbar ist ; in diesem Fall kann die bedienende Person zum nächsten Ver fahrensschritt bergehen. b) Der Zu alte-Anzeiger 90 zeigt an, dass die Dosis zu alt ist ; in diesem Fall muss die bedienende Person die Dosis gege n eine frischere austauschen. c) Der Zu Starke-Anzeiger 80 zeigt an, dass die Dosis zu stark ist ; in diesem Fall muss die bedienende Person die Dosis gegen eine schwächere austauschen.
Angenommen die Dosisstärke sei richtig, so kann nunmehr der Dosisbehälter aus der Mittelöffnung 40 entfernt und die Dosis dem Patienten intravenös injiziert werden. Bevor man dem Patienten nach der In jektion eine Gemischtprobe entnimmt, müssen fünf bis zehn Minuten verstreic'hen, damit eine einwand- freie Vermischung gewährleistet ist.
Während dieser Zeitspanne kann man die Dosisrestaktivität messen, indem man die Dosisinjektionsspritze erneut in die Mittelöffnung 40 einführt und den Bedienungsknopf auf Rest schaltet. In dieser Schaltstellung werden die von beiden FotozellenverstÏrkern kommenden Impulse von der Gesamtzahl der im Speicherzählge rät 70 gespeicherten Dosisimpulse subtrahiert, und zwar über den gleichen vorher festgesetzten Zeitraum, über welchen zuvor die Dosisimpulse gezählt worden sind. Auf diese Weise erhält man einen korrigierten DosisnettoimpulszÏhlwert, wie in Fig. 2 graphisch veranschaulicht ist.
Nachdem man ungefähr fünf bis zehn Minuten nach Injizierung der Dosis abgewartet hat, entnimmt man eine Gemischt4Blutprobe und gibt sie in ein Pro benröhrchen. Die in dem Röhrchen enthaltene Blutprobe wird sodann in die Gemischtprobenöffnung 26 eingesetzt, während die vorher abgenommene Unge- mischtprobe in einem ähnlichen Röhrchen in die Un gemischtprobenöffnung 36 eingesetzt wird. Der Be dienurngsknopf wird a, uf Probe geschaltet, woraufhin das gleichzeitige Abzählen beider Proben beginnt.
Dabei werden die Zählwerte der aktiveren Gemischtprobe von den im Speicherzählgerät 70 gespeicherten n Zählwerten subtrahiert, während die Zählwerte der schwächeren Ungemischtprobe zu den im SpeicherzÏhlgerÏt 70 gespeicherten Zählwerten addiert werden. In dem Augenblick, da die gespeicherten Zähl- werte den Wert Null erreichen, wird der Zählvorgang automatisch beendet. Die Zeigemadel des Anzeigege- rätes 130 gibt dann direkt, das Blutvolumen an.
Dies ist graphisch in Fig. 2 veranschaulicht, wo die relativen Zeitwerte, direkt proportional dem Verhältnis der Dosisaktivität zur Probenaktivität sind. Zu beachten ist jedoch, dass das Zeitenfverhältnis in Wirklichkeit sehr viel grösser ist, als in Fig. 2, die lediglich der bequemen Veranscbaulichung der Grundprinzipien des Verfahrens dient.
In Fig. 3, 4 und 5 sind mehr ins Einzelne gehend die neuartigen baulichen Merkmale der Vorrichtung dargestellt. Wie man sieht, besteht das allgemlein mit 12 bezeichnete Ge'häuserdhr au, s zwei beabstandeten Zylinderrohren, nämlich einem Innenrohr 14 und einem Aussenrohr 16, der Zwischenrau, m zwischen den beiden Rohren ist mit einem Material 15 wie zum Beispiel Blei gefüllt, um den Stra'hlungsaustritt aus dem Inneren der Anordnung zu verringern.
Das In, nenrohr ist mit einem ebenfalls aus Blei gefertigten Verschlusstopfen 17 versehen. An ihrem Ende 'hat die Anondnunlg einen Schlitz 18, durch den die Leitungsdrähte von der im Innenrohr 14 befindlichen Fotozellenr¯hre 22 herausgeführt werden können.
Wie auch in Fig. 1 gezei, gt, hat das Gehäuse 12 eine allgemein mit 40 bezeichnete vertikale Mittelöffnung und zwei ähnlich ausgebildete, allgemein mit 26 und 36 bezeichnete seitwärtige Öffnungen, von letzteren ist in Fig. 3 bis 5 lediglich die Íffnung 26 gezeigt, da , die beiden Hälften der Anordnung symmetrisch zu der die Achse der Mittelöffnung 40 enthaltenden Mit telebene ist.
Die Mittelöffnung 40 weist eine Bohrung 41 durch die untere Rohrwandung und-zwei konzentri- sche Bohrungen 43 und 45 durch die obere Rohrwan- dung auf. Die obere konzentrische Bohrung 45 ist grösser als die untere, so dass zwischen den beiden konzentrischen Bohrungen eine ringförmige Schulterfläche 49 gebildet wird. Im Innenrohr 14 sind an den Innenflächen der Szintillatoren 28, 38 Filter 44 befe stigt, die konzentrisch zur Achse des Rohres 14 ein scheibenförmiges Element 42 tragen.
Dieses Element erstreckt sich über einen begrenzten, jedoch beträcht- lichen Teil des Rohrquerschnittes und hat eine abge- schrägte Aussenkante, um den Mittelbereich mit der stärksten Strahlungsintensität des von einem annä- hernd in der Mitte der Öffnung 40 angeordneten Behälter ausgehenden Strahlungsfeldes zu beeinflussen , und zu steuern.
Eine solche Steuerung ist deshalb wichtig, weil sie die Kontrolle der erforderlichen geometrischen Verhältnisse der Anordnung zwecks Ge winnung einheitlicherer Zählwerte bei Verwendung von Materialien unterschiedlicher Radioaktivität erleichtert sowie eine einfachere Bestimmung der geometrischen Verhältnisse zwischen der Mittelöffnung 40 und den seitwärtigen Öffnungen 26 und 36 ermög- ; licht.
Die Ringfläche 49 am Boden der grösseren oberen Bohrung 45 dient d, azu, ein Hohlgefäss 47 aus Kunststoff zu'haltern, das seinerseits eine gewöhnli- che Kunststoffinjektionsspritze 46 so haltert, dass sich die in der Spritze enthaltene Dosis radioaktiven Materials im Serumalbumin 48 etwa in der Mitte des Rohres und des Elementes 42 befindet. Derartige In jektionsspritzen sind an sich al1gemein bekannt ; sie bestehen aus einem Kunststoffzylinder und einem Kolben mit einer an seinem Ende angeordneten Kanüle. Eine nähere Beschreibung dürfte sich daher erubrigen.
Jede der beiden seitwärtigen Öffnungen 26 und 36 weist eine durch beide Wanidungen des Gehäuses 12 geführte vertikale Bohrung 27 auf, deren Durch- messer so bemessen ist, dass sich ein Metallröhrchen 21 einführen lässt, dessen Ende zwecks Halterung in der Bohrung nach awssen erweitert ist. Das Metallröhrchen 21 hat an seinem anderen Ende einen Gum mistopfen 23, der dazu dient, ein zylindrisches Glasröhrchen 25 darin zu haltern. Das Glasröhrchen 25 enthält eine Probe 29 des Materials, dessen Aktivität gemessen werden soll, beispielsweise menschlichen Blutes.
Ein üblicher Szintillatorkristall 28 umgibt das Metallröhrchen 21. Wie man in den Zeichnungen , sieht, hat dieser Kristall flache Enden und einen zylindrischen Querschnitt mit einer durchgehenden Bohrung zur Aufnahme des Röhrchens 21, die zugleich dazu, dient, den Kristall in seiner Lage im Gehäuse zu fixieren. Die Kristalle können aus irgendei- nem geeigneten Material, beispielsweise NaJ, bestehen und brauchen, da sie allgemein bekannt sind, hier nicht näher beschrieben zu werden.
Es ist wichtig, dass ein spezifisches Volumen der zu messenden Probe, und zwar sowohl der Ungemischt-als auch der Gemischtprobe, genau bekannt ist. Dies wird bei der vorliegenden Anordnung in einzigartiger Weise dadurch erreicht, dass man ein die Probe enthaltendes Röhrchen 25 verwendet, das sich über den gesamten Durchmesser des Innenrohres 14 erstreckt und einen gegenüber dem Innenrohr kleinen Durchmesser von beispielsweise 10 bis 30 lo des In nenrohrdurchmessers hat.
Die im Röhrchen 25 enthaltene Probe 29 wird dabei so gehialtert, dass sie sich in Säulenform längs des Rohrdurchmessers von unterhalb bis oberhalb der Ro'hrinnenwand erstreckt, dadurch ist dann ein Erfassen eines ganz bestimmten Probenvolu, mens gewährleistet. Es ist also nur erfor derlich, eine genügende Menge der zu untersuchen- den n Probenflüssigkeit 29 in das Röhrchen, 25 zu geben und dass sich die Probe zwecks Abtastung eines bestimmten Volumes über die gesamte lichte Weite des Rohres erstreckt.
Dies ist ein für die Wir kungsweise der Vorrichtung wichtiger Gesichtspunkt, da. die erforderliche volumetrische Messung durch die Verwendung einer Probe in Form einer Flüssigkeits- sÏule in Verbindung mit der Gehäusekonstruktion automatisch erreicht wird.
Zum Unterschied vom Volumen der Probe 29, ist das Volumen der Dosis 48 nicht wichtig. Dagegen ist es notwendig, dass ihre Gesamtaktivität gemessen wird. Zu diesem Zweck ist bei dieser Konstruktion automatisch dafür gesorgt, dass eine gewöhnliche In jektionsspritze in der Mitte des Rohres gehaltert wird, um ihren radioaktiven Inhalt in. der durch die Scheibe 42 und das strahlungsdämpfende Filter 44 modifizierten Form zu messen. Das Filter kann beispielsweise aus Blei oder Kupfer bestehen.
Dieses Filter macht es möglich, ein kürzeres Gehäusero'hr zu verwenden, da wegen der Abschwächung der Strah lungsintensität der hochaktiven Dosis 48 diese näher an die Kristalle 28, 38 herangerückt werden und dadurch die Gesamtlänge des Gehäuses verringert werden kann. Ferner erleichtert das Filter die Verwen dung verschiedenartiger Radioisotope, ohne dass eine Neueinstellung der Vorrichtung, erforderlich ist.
Die SEV-R¯hren 22, 32 sind innerhalb der Ge häuseen ! den so angeordnet, dass sie mit ihren Stirnflä- chen dicht an dem dazugehörigen Kristall liegen, wie es in Fig. 3 und 5 für die Röhre 22 und den Kristall 28 gezeigt ist. Man verwendet hierfür Sekundärelek- tronenvervielfacherröhren üblichen Typs in bekannter Schaltungsanordnung. Eine nähere Beschreibung erübrigt sich daher.
Die oben beschriebene Anordnung kann in irgendeiner geeigneten Weise so montiert sein, dass ihre drei oberen Offnungen sich für die bequeme Einführung und Entfernung der jeweiligen Proben darbieten, während die elektronischen Einrichtungen in irgendainer zweckmässigen Weise darunter. ange- ordnet sein können. Zu beachten ist jedoch im Zu sammenhang mit Fig., 3 und 5, dass die Vorrichtung niemals in der Weise benutzt wird, dass sowohl der Dosisbehälter als auch der Probembehälter gleich- zeitig eingesetzt sind ; dies ist in den Zeichnungen lediglich zur Erläuterung der Anordnung gezeigt.
Fig. 6 bis 8 zeigen die speziellen Schaltbilder der in Fig. 1 in Blockform dargestellten Einheiten, wobei in Fig. 6 und 7 das reversible Speicherzählgerät und in Fig. 8 das Steuergerät für den Betrieb der Vorrichtung dargestellt ist. Von einigen Elementen sind keine Detailschaltbilder gezeigt, da disse Elemente allgemein bekannt sind und in herkömmlicher Weise ver- wendet werden. Dies gilt zum Beispiel für die Sekun- därelektronenfvervielfacherröhren und die dazugehö- rigen Impulsgeneratoren, die bei Empfang eines Ein gangssignales entsprechende Ausgangsimpulse an den Schaltern 50, 52 erzeugen.
Ebenso stellen der Oszillator 110 und der Zeitgeber 120 allgemein übliche Elemente dar ; der Zeitgeber ist ein gewöhnliches Impulszählgerät, das irgendeinen geeigneten Digital Analog-Wandler steuert, der seinerseits eine geeignete Ausgangsspannung für die Betätigung des Mess anzeigegerätes 130 liefert.
Das reversible Speicherzählgerät, wie es in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, besteht aus zehn Fortschaltregister- stufen, deren jede einem, GedÏchtnisstromkreis und einen Steuerstromkreis aufweist. Davon, sind in der Zeichnung nur die Stufen 1, 2 und 10 dargestellt, wobei die übrigen, nicht gezeigten Stufen gleich ausgebildet sind wie die Stufe 2 (mit Ausnahme eines weiter unten zu erörternden zusätzlichen Merkmals).
Die Stufen befinden sich jeweils innerhalb der mit gestrichelten Linien umnandeten Blöcke und tragen die Bezugszahlen 140-1, 140-2 bzw. 140-10. Das Gedächtniselement in den einzelnen Stufen ist von allgemein üblicher Ausbildung und braucht daher hier nicht näher beschrieben zu werden, zumal es in der Zeichnung. speziell gezeigt ist. Der Steuerkreis wie in der Zeichnung gezeigt besteht aus zwei Und Gattern sowie einem ¸Oder¯-Gatter, so dass bei Empfang eines entsprechenden Eingantgssignales das entsprechende Ausgangssignal des betreffenden Ge dächtniskreise, herausgegriffen und an den Gedächt- niskreis der nächstfolgenden Stufe weitergeleitet wird.
Zusätzlich zu den üblichen Speiseleitungen und Masseanschlüssen für die einzelnen Stufen sowie zu einer Rückstell-oder Löschleitung sind eine Vor wärtsschaltleitung 141 und eine Rückwärtsschaltlei- tung 142, die sämtlichen Stufen gemeinsam sind, vorgesehen. Ferner ist eine Eingangsleitung 144 vorhanden, über die die erste Stufe l40-1 Eingangsimpulse zum Zählen erhält. Die letzten vier Stufen haben spezielle Ausgangsleituogen, jeweils entsprechend der -Leitung 145, zum Betätigen des Zu u stark¯-Anzeigers 80.
Die drei letzten Stufen haben besondere, jeweils der O-Leitung 146 entsprechende Aus gangsleitungen,über die der Zu alt¯-Anzeiger 90 betätigt wird. Die Ausgangsleitung 148 der Endstufe 1140-10 ist an das Steuergerät 100 angeschlossen ; sie fiv'hart das Signal, das anzeigt, dass im Speicherzählge- rät beim AbzÏhlen der Ungemischt- minus Gemischt proben-ilmpulse der Nullzählwert erreicht ist.
Mit den Stufen 140-1 bis 14-10 ist ein Polaritäts-FTip- Flop 152, wie in Fig. 6 gezeigt, gekoppelt, der diie Aufgabe h, at, selektiv entweder die Rückwärtsleitung 142 oder die Vorwärtsleitung 141 zu erregen, je nachdem ob ein Eingangssignal am der Rückwärts- klemme 73 oder an der Vorwärtsklemme 71 des Speicherzählgerätes 70 erscheint.
Zusätzlich dazu, das, s die Eingangsimpulse dazu verwendet werden, das Speicherzählgerät je nach der Herkunft der Impulse entweder zum Subtrahieren nach rückwärts oder zum Addieren nach vorwärts fortzuschalten, werden die Rückwärts-und Vor wärtsimpulse ausserdem durch einen Diodenkreis 154 ohne Rücksicht auf ihre Herkunft addiert, so dasssie .sichunabhängigvon der Richtung, auf die das Spei cherzählgerät über die Vorwärtsleitung141 bzw. die Rückwärtsleitung 142 geschaltet worden ist, als Zähl- impulse verwenden lassen.
Dies wird dadurch er reicht, dass. die gemeinsamen Bin, gan ; gssignale vom Additionsdiodenkreis1'54einemVerzögerungsuni- vibrator 156 zugeleitet werden, dessen Ausgang an den Eingang 144 der ersten Registerstufe 140-1 angeschlossen ist, so dass die aufeinanderfolgenden Stufen jeweils im Sinne einer Zählung gesteuert wenden.
Wie oben erwähnt, werden die letzten vier Stufen des Speicherzählgerätes 70 ausserdem dazu verwen- det, Ausgangssignale für die Betätigung tdes Zu stark¯-Anzeigers 80 und des Zu alt -Anzeigers 90 zu liefern. Und zwar wind der Zu stark¯-Anzeiger 80 immer dann in Tätigkeit gesetzt, wenn am Ausgang 145 jeder der vier letzten Stufen über die angeschlossenen Additionsdioden 81, 82, 83 und 84 (Fig. 8) ein ¸1¯-Signal erscheint.
Der Zu alt Anzei- ger 90 wird immer dann betätigt, wenn am Ausgang 146 jeder der drei letzten Stufen über die angeschlos- senen Dioden 9. 1, 92 und 93 (Fig. 8) ein 0-SignaI, zusammen mit einem Signal vom Steuer-Flip-Flop 1, 64, auftritt.
Das Steuergerät ist in Fig. 8 gezeigt. Sein Eingang 112 ist an die Dosis-, Rests--und Probe 4Klem- men des Schalters 56 angeschlossen. Ferner ist sein EingangübereinegeeigneteVerzögerungsstufe161 mit einem SteueraFlip-iFlop 160 verbunden, der eine Gatterstufe 162 steuert, die einerseits den Oszillator
110 über die Leitung163 mit dem Zeitgeber 120 verbindet und andererseits ein Ausgangssignal an einen zweitenSteuer-iFlip-jFlop1(64liefert, der seinerseits mit seinem Ausgang 165 die zu den Fotozellenröhren gehörigenImpulsgeneratoren 24, 34 einschaltet.
Der Oszillator 110 wird mittelsdesSchalters 58 auf zwei i verschiedene Frequenzen geschaltet, wobei die niedri- gere Frequenz während der Probenzählungverwen- det wird. um die Probenzählzeit gegenüber der Dosis zählzeit zu verlängern. Ferner sind Mittel vorgesehen, um bei Eintritt einer Reihe verschiedener Bedin gu, ngen die SteueriFlipqFlops 160 und164 ausser Tätigkeit zu setzen.
Und zwar sind diese Bedingungen oder Ereignisse folgende : Auftreten eines Nullzähl- wert -Signals vom Ausgang 143 des Spe, icherzáhlgez rätes an der Klemme 1, 70 ; Auftreten eines Signals vom Zeitgeber 120 gleichfalls an der. Klemme 170 oder Auftreten eines Signales vom Zu stark"-Flip Flop 166 an dessen Klemme 167, das zugleich dazu dient,, den Zu Starke-Anzeiger 80 zu betätigen. Tritt eines der genannten Signale auf, so wird es beiden Steuer-Flip-Flops 160, 164 zugeleitet, wodurch beide Flip-Flops rückgestellt bzw. gelöscht werden.
Wenn am Ende der DosiszÏhlzeit die Dioden 91, 92, 93 Nulb-SignaIe vom Speicherzählgerät 70 empfan gan., so wird ber die Diode 94 der Zu altiFlip- Flop 168 betätigt. Ein an dessen'Klemme 169 erscheinendes Signal setzt daraufhin den Zu schwach bzw. Zu alt -Anzeiger 90 in Tätigkeit. Ist die Dosis weder zu stark noch zu alt , so erregt am Ende der Dosiszählzeit die Und -Diodenstuè 136 den Verstärker 134, der über seine Ausgangsklemme 138 den In Ordnunge-Anzeiger 13. 5 in Tätigkeit setzt.
Ein an die L¯sch"-Klemme des Schalters 56 angeschlossener Löschverstärker 116 dient dazu, die verschiedenen Elemente der gezeigten Schaltung zu löschen n bzw. auf ihren ursprünglichen Zustand zurückzustellen.
Was die in den Zeichnungen nicht speziell angegebenen Schaltungselemente anbelangt, so bestehen die den Sekundärelektronenvervielfacherröhren nachgeschalteten Stufen 24, 34 vorzugsweise aus Zählern üblicher Art in Sechzehnerstufumg mit einem geeigneten Gatter zum Einsahalten des Zählers mit tels eines Signales von der Klemme 165 des Steuergerätes, so dass der Impulsausstoss des Zählers über einendurch den Zeitgeber 120 festgelegten Zeitraum gesteuert werden kann.
Denartige Zähler und Gatter sind als Elemente des zweiseitig gerichteten Speicher- zÏhlgerÏte. und des Steuergerätes bereits gezeigt ; sie werden auch in den Stufen 24, 34 in durchaus übli- cher Weise verwendet und brauchen daher nicht noch einmal im einzelnen gezeigt zu werden. Der Zähler 60 ist einfach ein gewöhnliches Impulszählgerät, wie es bereits als Element anderer Schaltungseinheiten gezeigt ist und daher gleichfalls nicht mehr näher beschrieben zu werden braucht.
Auch bei dem Zeitgeber 120 handeltessich um ein gewöhnliches Impuls- zählgerät, dessen Ausgangssignale beispielsweise in einer Additionsstufe vereinigt werden, so dass ein Ausgangsstrom erzeugt wird, mit, dem man ein ge wöhnliches Messgerät 130 in der Weise steuert, dass die Anzeige des Messgerätes mit dem Anwachsen der Zählwerte vorrückt.
Nachdem nunmahr die speziellen baulichen und elektronischen Elemente der Vorrichtung im einzelnen beschrieben worden sind, kann jetzt die Wir kungsweise und Bedeutung bestimmter Elemente etwas genauer erläutert werden, als es anlässlich der kurzen Beschreibung der Arbeitsweise, wie sie weiter oben gegeben wurde, möglich war.
Der erste Schritt bei der Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des Blutvolumens, ausgehend davon, dass die Schaltung im gelöschten Zustand ist und die Schalter 50, 52, 54, 56 und 58 sich in der Lösch-SteHungbefinden,bestehtdarin,dass man die in einem abgeschlossenen Behälter, beispielsweise einerInjektionsspritze 46, enthaltene Dosis in die Mittelöffnung 40 des Rohrgehäuses 12 ein, setzt, wie es in Fig. 3 und 5 gezeigt ist, wobei in , diesem Stadium des Betriebes keine der beiden Proben sich in dem Gehäuse befindet.
Sodann schaltet man die Schalter 50, 52, 54, 56 und 58 auf Dosise, so dass die von der Dosis 48 emittierte, auf die Kristalle 28 und 38 auftreffende und dort Szintiüationen hervorrufende Strahlung von den Fotozellenröhren 22, 32 wahrgenommen, und mittels der dazugehörigen Impulsgeneratoren 24, 34, die bei Einrücken der Schalter in die "Dosis"-Stellung ber das Steuergerät 100 eingeschaltet worden sind, in Impulse. umgewandelt werden.
Solange die Ausgangsschalter 50, 52 der r Stufen 24, 34 auf Dosisgeschaltetsind,werden die Impulse von den SEV zusammenaddiert, dabei wird die Impulszahl durch den Zähler 60 zweckmässiger- weise um einen Faktor von 64 reduziert. Die resultierenden Zählwerte werden der Vorwärtsklemme 71 des reversiblen Speicher. zählgerätes 70 zugeleitet.
Da unter diesen Bedingungen lediglich Vorwärtsimpulse in das Speicherzählgerät 70 eingespeist werden, wird durch den PolaritÏts-Flip-Flop 152 lediglich die Vor wärtsleitumg 141 des Speicherzählgerätes 70 gesteuert, so dass der SpeicherzÏhler beim ZÏhlen der am Eingang 144 eintreffenden Impulse jeweils nach vorwärts schaltet. Zum gleichen Zeitpunkt, wie das Steuergerät die Impulsgeneratoren 24, 34 in Tätigkeit gesetzt hat, ist durch das Steuergerät auch der Zeitgeber 120 durch den Oszillator 110 in Gang gesetzt wor- den, so dass der Zeitgeber 120 angefangen hat, über einen vorher festgelegten Zeitraum zu laufen.
Wenn nach Ablauf dieses Zeitraumes von beispielsweise einer Minute der Zeitgeber 120 ausschaltet, schickt er einen Impuls auf den Eingang 170 des Steuergerätes 100. Daraufhin stoppt das Steuergerät die Tätigkeit der Jmpulsgenenatoren 24, 34 mittels eines Signales von der, Klemme 105, was zur Folge hat, dass keine weiteren Impulse mehr in das Speicherzählgerät 70 eingespeist werden. Jedoch bleiben die während der Dosisza'hl, ung gespeicherten Impulse erhalten, da in diesem, Stadium das Speicherzählgerät nicht gelöscht wird.
Damit der Betrieb weiter voranschreiten kann, muss jedoch der Zustand des Speicherzählgerätes so sein, dass die Anzahl der gespeicherten Zählwerte weder gross tgenug ist, um den Zu Starke-Anzeiger 80 auszulösen, noch klein genug ist, um den Zu alt Anzeiger 90 auszulösen, wobei der letztere so gesteuert wird, dass er erst nach dem Abschalten des Zeitgebers 120 in Tätigkeit gesetzt werden kann.
Auf jeden Fall leuchtet zu dem Zeitpunkt, da der Zeitge ber abschaltet und damit die Impulsspeicherung im Speicherzählgerät 70 abgebrochen wird, einer der drei Anzeiger, entweder der Zu stark Anzeiger 80 oder der Zu alt -Anzeiger 90 oder der In Ord- nung"-Anzeiger 1@5 auf oder gibt eine anderweitige Anzeige von sich, so dass die Person, die die Vorrich tung bedient, weiss, ob mit der Volumenbestimmung fortgefahren werden kann odermiteinerneuen Dosis von vorn begonnen wenden muss.
Der nächste Schritt des Verfahrens bei Verwen- dungderdargestellten. Vorrichtung besteht darin, dass über, den gleichen Zeitraum wie zuvor die Aktivität des Restes, der nach Injizierung der Dosis in den Patienten, dessen Blutvolumen bestimmt werden soll, in der Spritze 46 verblieben ist, gemessen wird.
Dies geschieht in der Weise, dass man die Schalter . auf Rest stellt, nachdem man die entleerte Injektionsspritze 46 wie zuvor in die Öffnung 40 eingesetzt hat. In dieser Schalterstellung bleibt die Einstellung der Schaltung die gleiche wie zuvor, ausser dass die Ausgangsimpulse des ZÏhlers 60 jetzt an die Rück wärtsklemme 73 des Speicherzählgerätes 70 ge- schickt werden, so dass von den bereits im Speicher- zählgerät gespeicherten Impulsen subtrahiert und so ein korrigierter oder Nettodosiszählwert erhalten wird. Dies ist graphisch in Fig. 2 veranschaulicht.
Unter diesen Verhältnissenarbeitet der reversible Speicherzähler 70 genau wie zuvor, ausser dass jetzt durch den Polaritäts-Flip8Flop 152 seine Rückwärts- leitung 142 gesteuert und dadurch die dem Eingang 144 der ersten Stufe zugeleiteten Impulse rückwärts gezählt werden. Wiederum wird bei Abschalten des Zeitgebers 120 der Impulsausstoss der Generatoren 24, 34 abgebrochen.
Im Anschluss an die Dosis-. und Restzahlung wird die leere Spritze 46 aus d r Mittelöffnung entfernt, die Gemischtprobe in ihrem Röhrchen 25 wird in die Íffnung 26 eingesetzt,unddieUngemischtprobe wird in die Öffnung 36 eingesetzt. Wie bereits er wähnt, ist es wesentlich, dass das Volumen der Pro benflüssigke, it in den Behälterröhrchen so, gross ist, dass es sich über die gesamte lichte Weite des Innen- rohres 14 des Gehäuses erstreckt, da man nur dann ein vorbestimmtes, genau bekanntes Volumen für den Vergleich mit dem unbekannten Volumen zur Verfügung hat.
Normalerweise ist das Volumen des dem Patienten entnommenen Blutes so klein gegen- über dem Gesamtvolumen, dass es vernachlässigt werden kann. In manchen Fällen kann es sich jedoch als notwe, ndig erweisen, das entnommene Volumen vom Gesamtvolumen zu subtrahieren, um das Netto Nutvolumen zu bestimmen, was allerding keinen Ei fluss auf die Wirkungsweise des Verfahrens und der Vorrichtung hat.
Wegen der verhältnismässig geringen Aktivität der Gemischtprabe und der Ungemischtprobe, ist die erfindungshgemässe Vorrichtung zweckmässig so aus gebildet, dass die Proben dicht an die entsprechenden
Szintillatoren 28 bzw.
38 angekoppelt sind, um so viel wie möglich von ihrer Aktivität auszun tzen, wobei der Abstand zwischen den beiden Szintillato- ren genügend gross ist, um die Möglichkeit einer Be- einflussung der Szintillatoren durch die jeweils andere Probe auszuschliessen. Auf diese Weise werden effektiv die beiden Proben getrennt, jedoch gleichzeitig gemessen, so idass Hintergrundeffekte, die bei- spielsweise von einem in der Nähe befindlichen Röntgengerät. stammen, beide Messungen identisch beeinflussen und sich aufheben, wie weiter unten ersichtlich werden wird.
Sind die ProbenimGehäuse'1(2eingesetzt, so stellt man die Schalter 50,. 52, 54, 58 auf Probe.
Dadurch werden die Impulsgeneratoren 24, 34 so geschaltet, dass die Ausgangsimpulse des Impulsgene- rators 24, derdieAktivitätderGemischtprobe,der h¯her aktiven, der beiden Proben, erfasst, direktaui die Rückwärtsklemme 73 des Speicherzählgerätes 70 und die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 34, der die Aktivität der Ungemischtprobe erfasst, direkt auf die Vorwärtsklemme 71 des Speicherzählgerätes 70 gekoppelt werden.
Zugleich beginnt das Speicher zählgerät 70 die, eingespeisten Impulse zu zählen. Da jedoch die Rückwärtsklemme an die höher aktive Probe in der Öffnung 26 angeschlossen ist, ist t der über die Rückwärts-und Vorwärtsklemmen in das Speicherzählgerät gelangende Nettozählwert negativ, so dass die während der Dosiszählung im Speicherzählgerät gespeicherten Zählwerte sich fortlaufend vermindern.
Diese Verminderung dauert so lange an, bis der Zählwert im Speicherzähl- gerät den Wert Null erreicht, worauf der nächst- folgende Einzelzählwert am Ausgang 148 des Speicherzählgerätes 70 erscheint und als Nullzähl wert-Signal an das Steuergerät 100 weitergeleitet wird und dieses stoppt. Inzwischen hat während die- ses Herunterzählvorganges der Zeitgeber 120 den Anzeiger 130 aus seiner Nullstellung über die Skala vorgerückt, so dass die Stellung des Anzeigers 130 diejenigeZeitspanneanzeigt,während welcher das Rückwärtszählen bis zum Nullzählwertp andauerte, wie aus dem Diagramm in Fig. 2 ersichtlich ist.
B, ei geeigneter Bemessung des Anzeigers 130 gibt die An zeigernadeldirektdasBlutvolumenan, so dass die Vorrichtung bei Beendigung der Zahlung, die nicht mehr als ein paar Minuten beansprucht,eine.unmit- telbare Anzeige desBlutvolumens im Patienten liefert, und zwar des Blutvolumens des Patienten, abz g lich derjenigen,gewöhnlichvemaohläss.igbaren, Blutmenge, die für die Proben entnommen worden ist.
Nachdem die Blutvolumenbestimmung somit be endet ist, kann man die Vorrichtungfüreineneue Messung r ckstellen bzw. l¯schen, indem man ein fach die Schalter 50, 52, 54,56, 58 auf "L¯schen" stellt. Dadurch wird mittels des Löschverstärkers 116 die ganze Schaltung in üblicher Weise gelöscht. Die Proben werden entfernt, so dass nunmehr alles für die ZÏhlung der neuen Dosis bereit ist.
Um noch etwas näher auf die Arbeitsweise des Speicherzählgerätes 70 b, gleichzeitigen Zählen der beiden Proben einzugehen, sei bemerkt, dass jeder einzelne dernacheinanderamentwederder Vor wärtsklemme 71 oder der Rückwärtsklemme 73 eintreffenden Impulse imstande ist, den gesamten Spei cherzähler je nach der Herkunft des Impulses entweder vorwärts oder rückwärts zu schalten, so dass der Impuls, wenn er nach Durchlaufen der Additionsstufe 154 und der Verzögerungsstufe 156 auf den Eingang 144 gelangt, entweder subtrahiert oder addiert wird.
Es ist daher nicht nur dafür gesorgt, dass der Speicherzähler 70 für die Addition oder die Subtraktion konditioniert wird, indem bei Eintreffen eines Eingangsimpulses an entweder dem Vorwärts- eingang oder dem Rückwärtseingang sämtliche Zäh- lerstufen auf die entsprechende Fortschaltrichtung geschaltet werden, sondern es werden zusätzlich die an beidsnEingängenerscheinendenImpulse zum Zwecke der Zählungnach dem Fortschalten in entweder der Vorwärts-oder der Rückwärtsrichtung addiert. Das Nullzä'hlwertSignal wird durch einen l -Ausstoss aus der letzten Stufe geliefert.
Ein sol- ches ls"iAusgangssignal wird dann erzeugt, wenn der Speicherzähler um den ersten weiteren Schritt nach rückwärts geschaltet wird, nachdem sämtliche Stufen den 0 JZustan, d erreicht haben, was bedeutet, dass im gesamten Speicherzähler der Zäihlwert 0 vorhanden ist, d. h. keine Impulse gespeichert sind. In ähnlicher Weise kann man den Speicherzäh- ler auf anderweitige Bedingungeneinstellen,die geeignet sind, einen Null -Zustand zu definieren.
Die Stufenza'hl im Speicherzähler ist so gross gewählt, dass sie hinreicht, die maximal zu erwartenden Zählwerte zu verarbeiten. Im vorliegenden Fall dürften zehn Stufen mit einem maximalen Zählwert von 2' ausreichen. Man kann aber selbstverständlich das Speicherzählgerät mit jeder beliebigen Anzahl von Stufen ausrüsten.
Besonders zu beachten ist, dass die bauliche und schaltungsmässigeAusgestaltung der Vorrichtung zw-ckmässig so gewählt ist, dass der Strahlungspegel der hochaktiven Dosis auf einen Wert reduziert wird, der etwa in der GrössenordnungdesStrahlungspegels der weit weniger aktiven Proben liegt, um so, einen effektiven VergleichderZählwertezuermöglichen.
Diesem Zweck dient nicht nur der Zähler 60, der die dem Speicherzähler 70 zugeleiteten Dosis-und RestzÏhlwerte um den Faktor 64 reduziert, sondern auch die Anordnun, g der Dosis in einem beträchtlichen Ab- stand von den Szintillatorkristallen 28, 38 sowie die Verwendungdes die Strahlungsintensitätverringern- den Filters 44 und der Mittelscheibe 42, die dazu dient, die direkte Strahlung zu verringern,ohne die mehr indirekte Strahlung zu beeinflussen.
Letzteres ist besonders wertvoll für die Gewinnung eines einheitlicheren Strahlungspegelsübereinenweiteren Bereich, was nicht nur eine grössere Messgenauig- keit, sondern sogar auch die Verwendung verschie- denartiger Radioisotope ohne Nachstellung der Vorrichtung ermöglicht. Dies ist besonders nützlich für dis medizinische Praxis, wo zwei derartige Isotope, nämlich Jod 13dundChrom 51, häufig verwendet werden.
Abschliessend kann gesagt werden, dass durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen des Volumes von Substanzen, die auf irgend eine Weise verdünntodergemischtwerdenkönnen,auf radioak- tivem Wege geschaffen worden ist, wobei die Vorrichtung sich besonders für die Messung des menschlichen Blutvolumens eignet.
EineweitereMöglichkeitzurBestimmungeines unbekanntenVolumensbesteht darin, dass man nacheinander die Aktivität der Dosis'und die Aktivität der Probe misst und auf diese Weise Zählwerte der gleichen Grössenoidnung dadurch erhält, dass man die Dosis in einem entsprechend grösseren Abstand von der strahlungsempfindlichen Einrichtung anordnet als die Probe.
Sodann kann die Vorrichtung zum Bestimmen des Alters biologischer Flüssigkeiten verwendet werden, wobei eine bekannte Menge eines Radioisotops einer vorbestimmten Menge einer solchen Flüssigkeit kurz nach deren Zubereitung zugesetzt und sodann, zu einem unbekannten Zeitpunkt nach der Zuberei tung, die Radioaktivität der Flüssigkeit gemessen wird. Das Alter der Flüssigkeit wird dann durch Vergleich der gemessenen Radioaktivität mit der bekannten ursprünglichen Radioaktivität, deren Halbwerts- zeit, b, ekannt ist, ermittelt.
Device for determining the radioactivity of samples
The invention relates to a device for determining the radioactivity of samples, with a housing that has an arrangement for holding the samples to be examined. and at least one radiation-sensitive device which, when receiving. Radiation from a sample provides a pulsed output signal contains.
The use of the radioactivity dilution method to determine blood volume is well known. In short, the procedure consists of labeling a small amount of serum albumin, red blood cells, or some other component of circulating blood with an accurately known amount of a radioactive isotope. After this material has mixed well, a blood sample is taken and the activity of a very precisely measured volume of this sample is determined.
The volume of the circulating blood can then be calculated using the following equation: Y = A v a where V = the unknown circulation volume, v = the volume of the measured sample, a = the activity of this sample, q = the total activity of the administered
Isotope.
In practice, this procedure has so far not really been able to gain acceptance because the measures to be taken are complicated and trained personnel are required. First of all, a precisely known sterile dose in a form suitable for injection must be prepared together with a comparative dose, whereby volumetric glass containers, a precision scintillation counter suitable for laboratory purposes and suitable radiation standards are required for both doses. After that, the volume of the blood sample taken after the dilution has taken place must be precisely measured and the activity of the sample must be determined taking into account the comparison dose. In both.
In these cases, the scintillation counter's own activity and any statistical errors must be taken into account. The doctor must. So wait practically a whole day for the result of the blood volume test carried out, mainly because of the many procedural steps, such as the multiple volume measurements including pipetting, dilution, and working with a radiation source. n, un, d close. Four counter runs, n with additional calculation of self-activity, whereby it has to be subtracted twice and multiplied twice.
In general, therefore, at least two people are required and the measurements must be taken in a research laboratory. Results are usually only available hours after the examination, and the procedure requires relatively well-trained specialists. The result is that blood volume determinations have so far essentially remained a laboratory-technical matter and surgeons and other practicing clinicians make comparatively seldom clinical use of the method, although its usefulness is well recognized in many situations.
The purpose of the invention is therefore to provide a device with the help of which z. B. can determine the blood volume within minutes, so that the blood volume determination can now be introduced in surgical as well as in general clinical practice.
The invention relates to a device which is characterized in that the radiation-sensitive device is assigned at least two sample holders which are arranged at different distances from it and from which radiation can reach the radiation-sensitive device.
The device according to the invention can be designed in such a way that the blood volume can be read directly on a corresponding instrument, without volumetric pipetting, calculations or the work of specially trained personnel being required, and activity values that differ widely from one another, for example the dose and the sample , effectively compared with each other, too strong or too weak doses can be perceived.
An example embodiment of the invention is shown in the drawing. Show it :
1 shows a schematic representation of the device according to the invention, partially in the form of a block diagram;
FIG. 2 shows a diagram illustrating the mode of operation of the device according to FIG. 1; FIG.
3-5 cross-sectional views of the most important structural elements of the device according to the invention; and
6-8 individual circuit diagrams of certain modules shown in block form in FIG. 1, including the circuit of the reversible pulse memory counter according to the invention.
As shown in Fig. 1, the device generally consists of a structural part for arranging the doses and samples in such a way that they can be measured by means of two scintillators and light-sensitive devices, as well as suitable circuit devices for adding, subtracting and storing the counting pulses and for Determining and displaying the counting periods, as well as for providing. of too strong¯ and too old¯ signals, in accordance with the principles of the present invention.
As can be seen from Fig. 1, the novel structural elements consist of a housing pipe designated as a whole with 12, shielded with a lead jacket Ge. At the ends of the tube 12 there are viewing openings in which suitable secondary electron multiplier tubes (SEV) 22, 32 can be arranged.
The tubes 22, 32 are connected to suitable amplifier, pulse generator and counter devices 24 and 34, respectively, in which the light pulses received by the tubes are converted into output pulses suitable for storage and other purposes. The housing tube 12 is provided with three openings: A central opening 40 penetrates the tube vertically and radially in the central plane and two openings 26, 36 offset from the central plane of the tube likewise run transversely through the tube in the vertical direction
Tube 12 between the central opening 40 and the corresponding tube end and are surrounded by scintillators 28 and 38, respectively.
Each of these openings can be penetrated by a tubular part which is used to hold radioactive material in suitable test tubes, test tubes or the like. in the
In addition, filters or similar elements for influencing the radiation distribution and intensity can be provided in the pipe 12. Such filters 44 are preferably located immediately adjacent to the scintillators 28 and 38, and each filter carries a concentric disk element 42 on its inner surface for influencing the radiation distribution of the dose in order to determine the influence of the position of the dose on the measurement; gen off or at least reduce it.
Such radiation-modifying elements make it possible to use more than just one radioisotope without having to readjust the device. The scintillators can be made of any suitable known material; they preferably surround the openings 26 and 36, respectively. The scintillators have flat ends and a cylindrical cross-section with an opening running perpendicularly across their diameter for receiving the vessel containing the sample.
With such an arrangement, the two SEMs either count the scintillations generated by a dose located in the central opening, or they simultaneously count unmixed and mixed samples located in the side openings; each tube only counts the scintillations of the neighboring scintillator.
The output signals of the two SEV amplifier pulse generator and counter units 24, 34 are alternatively forwarded by means of suitable switches 50, 52, 54, namely in the dose switch position for the purpose of dose counting via the counter 60 to the forward terminal 71 of the reversible (forward and backward) downward counting) memory counter 70, in the remainder switch position for the purpose of counting the remainder via the counter 60 to the reverse terminal 73 of the reversible memory counter 70, or in the sample switch position for the purpose of simultaneous counting of both samples,
for both the forward and backward terminals of the reversible memory counter 70, the circuit elements belonging to the unmixed sample being connected to the forward terminal and the circuit elements belonging to the mixed sample being connected to the reverse terminal of the memory counter.
In addition, a delete switch position is provided. As will be explained in more detail below, the reversible memory counter 70 is able to store counter values and to add pulses supplied to the stored counter values by means of the corresponding input terminals or to subtract them away from the stored counter values, as well as to emit output signals that indicate that the Display zero counting values after a counting process, as well as performing other operations. Three outputs lead from the reversible storage counter 70 to the control stage 100.
One output supplies the too strong signal for the display device 80, another output the too old signal for the display device 90, and the third output, the most important of all, the zero count signal when the zero count value is reached in the memory counter 70 after a counting process.
In order to set a predetermined operating time for the storage of the dose and residual pulses and to be able to determine the duration of the payment of the unmixed sample minus the mixed sample when subtracting the same from the net dose count stored in the reversible memory counter 70, timer devices are provided which are sent from one via the control stage 100 to one Timer 120 connected to oscillator 110; The timer 120 is in turn connected to a digital-to-analog converter 125 for controlling a display measuring device 130.
The control stage 100 is also connected to the SEV pulse amplifiers 24, 34, so that they begin to generate pulses when the control stage is actuated by the switch 56, whereupon output pulses are fed into the reversible memory counter via the switches 50, 52, 54. be fed. In addition, the control stage 100 is connected to the OK, too strong and too old indicators 135, 80 and 90, respectively.
The device described above works as follows when determining blood volume:
The sequence of counting processes is illustrated graphically in FIG. 2. First, the dose of biological fluid contained in a suitable injection syringe, for example serum albumin, which contains a radioisotope of known original initial activity, is inserted into the central opening 40, and the operating button, which preferably controls the switches 50, 52, 54, 516, 58, all actuated at the same time, is switched from the delete position to the dose position.
Thereupon the reversible memory meter 70 begins to receive pulses through the counter 60 in its forward direction. The pulses received by the two SEV 22, 32 are added in this mode of operation and stored in the memory counter 70. While this dose count is in progress, an unmixed blood sample can be taken from the patient. This is filled into a sample tube and set aside until it is needed later. After a predetermined period of time, for example one minute, the timer 120 stops counting the dose.
This results in one of the following three possible situations: a) The OK indicator 135 shows that the dose strength is acceptable; in this case the operator can proceed to the next procedural step. b) Too old indicator 90 indicates that the dose is too old; in this case, the operator has to exchange the dose for a fresh one. c) Too strong indicator 80 indicates that the dose is too strong; in this case the operator must exchange the dose for a weaker one.
Assuming the dose strength is correct, the dose container can now be removed from the central opening 40 and the dose can be injected intravenously into the patient. Before a mixed sample is taken from the patient after the injection, five to ten minutes must elapse to ensure perfect mixing.
During this period of time, the residual dose activity can be measured by reinserting the dose injection syringe into the central opening 40 and switching the control button to residual. In this switch position, the impulses coming from both photocell amplifiers are subtracted from the total number of dose impulses stored in the memory counter 70, over the same predetermined period of time over which the dose impulses were previously counted. In this way, a corrected net dose pulse count is obtained, as is graphically illustrated in FIG.
After waiting approximately five to ten minutes after injecting the dose, take a mixed blood sample and place it in a test tube. The blood sample contained in the tube is then inserted into the mixed sample opening 26, while the previously removed unmixed sample is inserted into the unmixed sample opening 36 in a similar tube. The control button is switched to sample, whereupon the simultaneous counting of both samples begins.
The count values of the more active mixed sample are subtracted from the n count values stored in the memory counter 70, while the count values of the weaker unmixed sample are added to the count values stored in the memory counter 70. At the moment when the stored count values reach zero, the counting process is automatically ended. The needle of the display device 130 then indicates the blood volume directly.
This is illustrated graphically in Figure 2, where the relative time values are directly proportional to the ratio of dose activity to sample activity. It should be noted, however, that the time ratio is in reality much greater than in FIG. 2, which is only used for the convenience of illustrating the basic principles of the method.
In Fig. 3, 4 and 5, the novel structural features of the device are shown in more detail. As you can see, the housing, generally designated 12, consists of two spaced cylinder tubes, namely an inner tube 14 and an outer tube 16, the space between the two tubes is filled with a material 15 such as lead, around the To reduce radiation exit from the interior of the arrangement.
The inner tube is provided with a sealing plug 17 also made of lead. At its end the connection has a slot 18 through which the lead wires from the photocell tube 22 located in the inner tube 14 can be led out.
As also shown in Fig. 1, the housing 12 has a vertical central opening, generally designated 40, and two similarly formed side openings, generally designated 26 and 36, of the latter only the opening 26 is shown in Figs. 3 to 5, because the two halves of the assembly is symmetrical to the center plane containing the axis of the central opening 40 with.
The central opening 40 has a bore 41 through the lower pipe wall and two concentric bores 43 and 45 through the upper pipe wall. The upper concentric bore 45 is larger than the lower one, so that an annular shoulder surface 49 is formed between the two concentric bores. In the inner tube 14 are on the inner surfaces of the scintillators 28, 38 filters 44 BEFE Stigt, which carry a disk-shaped element 42 concentric to the axis of the tube 14.
This element extends over a limited but considerable part of the pipe cross-section and has a beveled outer edge in order to influence the central region with the strongest radiation intensity of the radiation field emanating from a container arranged approximately in the middle of the opening 40, and to control.
Such a control is important because it facilitates the control of the required geometrical relationships of the arrangement for the purpose of obtaining more uniform counts when using materials of different radioactivity and easier determination of the geometrical relationships between the central opening 40 and the lateral openings 26 and 36; light.
The annular surface 49 at the bottom of the larger upper bore 45 serves to hold a hollow plastic vessel 47 which in turn holds a conventional plastic injection syringe 46 so that the dose of radioactive material contained in the syringe is approximately in the serum albumin 48 the center of the tube and element 42 is located. Such injection syringes are generally known per se; they consist of a plastic cylinder and a piston with a cannula at its end. A more detailed description is therefore unnecessary.
Each of the two lateral openings 26 and 36 has a vertical bore 27 guided through both walls of the housing 12, the diameter of which is dimensioned such that a metal tube 21 can be inserted, the end of which is widened towards the outside for the purpose of holding it in the bore. The metal tube 21 has at its other end a rubber muck plug 23, which serves to hold a cylindrical glass tube 25 therein. The glass tube 25 contains a sample 29 of the material whose activity is to be measured, for example human blood.
A conventional scintillator crystal 28 surrounds the metal tube 21. As can be seen in the drawings, this crystal has flat ends and a cylindrical cross-section with a through hole for receiving the tube 21, which also serves to hold the crystal in its position in the housing fix. The crystals can be made of any suitable material, for example NaI, and, since they are generally known, do not need to be described in more detail here.
It is important that a specific volume of the sample to be measured, both the unmixed and the mixed sample, is precisely known. This is achieved in the present arrangement in a unique way in that one uses a tube 25 containing the sample, which extends over the entire diameter of the inner tube 14 and has a smaller diameter than the inner tube of, for example, 10 to 30 lo of the inner tube diameter.
The sample 29 contained in the tube 25 is shaped in such a way that it extends in the shape of a column along the tube diameter from below to above the inner wall of the tube, thereby ensuring that a very specific sample volume is captured. It is therefore only necessary to add a sufficient amount of the sample liquid 29 to be examined into the tube 25 and that the sample extends over the entire inside width of the tube for the purpose of scanning a certain volume.
This is an important aspect for the manner in which the device operates, since. the required volumetric measurement is achieved automatically through the use of a sample in the form of a liquid column in conjunction with the housing construction.
Unlike the volume of sample 29, the volume of dose 48 is not important. On the other hand, it is necessary that their total activity is measured. To this end, this construction automatically ensures that an ordinary injection syringe is held in the center of the tube in order to measure its radioactive content in the form modified by the disk 42 and the radiation-attenuating filter 44. The filter can for example consist of lead or copper.
This filter makes it possible to use a shorter housing tube because, because of the weakening of the radiation intensity of the highly active dose 48, it can be moved closer to the crystals 28, 38 and the overall length of the housing can thereby be reduced. Furthermore, the filter facilitates the use of different types of radioisotopes without the need for readjustment of the device.
The SEV tubes 22, 32 are inside the housing! These are arranged in such a way that their end faces lie close to the associated crystal, as is shown in FIGS. 3 and 5 for the tube 22 and the crystal 28. For this purpose, secondary electron multiplier tubes of the usual type in a known circuit arrangement are used. A more detailed description is therefore not necessary.
The arrangement described above can be mounted in any suitable manner so that its three upper openings present themselves for the convenient introduction and removal of the respective samples, with the electronic devices underneath in any convenient manner. can be arranged. However, it should be noted in connection with FIGS. 3 and 5 that the device is never used in such a way that both the dose container and the sample container are inserted at the same time; this is shown in the drawings only to explain the arrangement.
6 to 8 show the special circuit diagrams of the units shown in block form in FIG. 1, with the reversible memory counter being shown in FIGS. 6 and 7 and the control unit for operating the device being shown in FIG. Detailed circuit diagrams are not shown for some elements, since these elements are generally known and used in a conventional manner. This applies, for example, to the secondary electron multiplier tubes and the associated pulse generators, which generate corresponding output pulses at the switches 50, 52 when an input signal is received.
Likewise, oscillator 110 and timer 120 are common elements; the timer is an ordinary pulse counter which controls any suitable digital-to-analog converter which in turn provides a suitable output voltage for actuating the meter 130.
The reversible memory counter, as shown in FIGS. 6 and 7, consists of ten incremental register stages, each of which has a memory circuit and a control circuit. Of these, only stages 1, 2 and 10 are shown in the drawing, the remaining stages, not shown, being designed in the same way as stage 2 (with the exception of an additional feature to be discussed below).
The steps are each located within the blocks surrounded by dashed lines and have the reference numbers 140-1, 140-2 and 140-10, respectively. The memory element in the individual stages is of generally customary design and therefore does not need to be described in detail here, especially since it is in the drawing. specifically shown. The control circuit as shown in the drawing consists of two AND gates and an ¸Oder¯ gate, so that when a corresponding input signal is received, the corresponding output signal from the relevant memory circuit is picked up and passed on to the memory circuit of the next level.
In addition to the usual feed lines and ground connections for the individual stages as well as a reset or extinguishing line, a forward switching line 141 and a reverse switching line 142, which are common to all stages, are provided. There is also an input line 144 via which the first stage 140-1 receives input pulses for counting. The last four stages have special output lines, each corresponding to line 145, for actuating the too strong indicator 80.
The last three stages have special output lines corresponding to the O line 146, via which the too old indicator 90 is actuated. The output line 148 of the output stage 1140-10 is connected to the control unit 100; She fiv'hart the signal that indicates that the zero count has been reached in the memory counter when counting the unmixed minus mixed sample pulses.
Coupled to stages 140-1 through 14-10 is a polarity FTip-flop 152, as shown in Figure 6, which has the task of selectively energizing either the reverse line 142 or the forward line 141, as the case may be an input signal at the reverse terminal 73 or at the forward terminal 71 of the memory counter 70 appears.
In addition to the fact that the input pulses are used to advance the memory counter either to subtract backwards or to add forwards depending on the origin of the pulses, the backwards and forwards pulses are also added by a diode circuit 154 regardless of their origin so that they can be used as counting pulses regardless of the direction in which the memory counter has been switched via the forward line 141 or the reverse line 142.
This is achieved in that. The common bin, gan; g signals from the addition diode circuit 1'54 are fed to a delay vibrator 156, the output of which is connected to the input 144 of the first register stage 140-1, so that the successive stages turn in a controlled manner in the sense of a count.
As mentioned above, the last four stages of the memory counter 70 are also used to provide output signals for the actuation of the Too strong indicator 80 and the Too old indicator 90. The too strong indicator 80 is always activated when a gesetzt1¯ signal appears at output 145 of each of the four last stages via the connected addition diodes 81, 82, 83 and 84 (FIG. 8).
The too old indicator 90 is always activated when a 0 signal at output 146 of each of the last three stages via the connected diodes 9, 1, 92 and 93 (FIG. 8), together with a signal from the control Flip-flop 1, 64 occurs.
The control device is shown in FIG. Its input 112 is connected to the dose, residue and sample 4 terminals of switch 56. Furthermore, its input is connected via a suitable delay stage 161 to a control flip-iFlop 160 which controls a gate stage 162 which, on the one hand, is the oscillator
110 connects to the timer 120 via the line 163 and on the other hand supplies an output signal to a second control iFlip-jFlop1 (64, which in turn switches on the pulse generators 24, 34 belonging to the photocell tubes with its output 165.
The oscillator 110 is switched to two i different frequencies by means of the switch 58, the lower frequency being used during sample counting. to extend the sample counting time compared to the dose counting time. Means are also provided for putting the tax flip flops 160 and 164 out of action if a number of different conditions occur.
These conditions or events are as follows: occurrence of a zero count signal from output 143 of the memory counter at terminal 1, 70; Occurrence of a signal from timer 120 also at the. Terminal 170 or occurrence of a signal from "Too strong" flip-flop 166 at its terminal 167, which also serves to activate the too strong indicator 80. If one of the above-mentioned signals occurs, both control flip-flops will do so 160, 164, whereby both flip-flops are reset or cleared.
If, at the end of the dose counting time, the diodes 91, 92, 93 received zero signals from the memory counter 70, the too old flip-flop 168 is actuated via the diode 94. A signal appearing at its terminal 169 then activates the too weak or too old indicator 90. If the dose is neither too strong nor too old, at the end of the dose counting time the AND -Diodestuè 136 excites the amplifier 134, which activates the OK indicator 13.5 via its output terminal 138.
An extinguishing amplifier 116 connected to the L¯sch "terminal of switch 56 serves to delete the various elements of the circuit shown or to reset them to their original state.
As far as the circuit elements not specifically indicated in the drawings are concerned, the stages 24, 34 connected downstream of the secondary electron multiplier tubes preferably consist of counters of the usual type in sixteen stages with a suitable gate for holding the counter by means of a signal from terminal 165 of the control unit, so that the Pulse output of the counter can be controlled for a period determined by the timer 120.
Such counters and gates are elements of the bidirectional memory counting device. and the control unit already shown; they are also used in the usual way in stages 24, 34 and therefore do not need to be shown again in detail. The counter 60 is simply an ordinary pulse counter, as it has already been shown as an element of other circuit units and therefore does not need to be described in more detail either.
The timer 120 is also a conventional pulse counter whose output signals are combined, for example, in an addition stage so that an output current is generated with which a conventional measuring device 130 is controlled in such a way that the display of the measuring device is Increase in counts advances.
Now that the special structural and electronic elements of the device have been described in detail, we can now act and meaning of certain elements are explained in more detail than was possible on the occasion of the brief description of the operation as given above.
The first step in performing the blood volume determination method, assuming that the circuit is in the cleared state and switches 50, 52, 54, 56 and 58 are in the clear position, is to have the in a locked state A container such as a hypodermic syringe 46 is inserted into the central opening 40 of the tubular housing 12, as shown in Figures 3 and 5, at which stage of the operation neither sample is in the housing.
The switches 50, 52, 54, 56 and 58 are then switched to Dosise, so that the radiation emitted by the dose 48, impinging on the crystals 28 and 38 and causing scintillation there, is perceived by the photocell tubes 22, 32 and by means of the associated radiation Pulse generators 24, 34, which have been switched on via the control device 100 when the switch is engaged in the "dose" position, in pulses. being transformed.
As long as the output switches 50, 52 of the r stages 24, 34 are switched to dose, the pulses from the SEV are added together; the number of pulses is expediently reduced by a factor of 64 by the counter 60. The resulting counts are applied to the forward terminal 71 of the reversible memory. counter 70 supplied.
Since only forward pulses are fed into the memory counter 70 under these conditions, the polarity flip-flop 152 only controls the forward conduction 141 of the memory counter 70, so that the memory counter switches forwards when counting the pulses arriving at input 144. At the same point in time as the control unit has activated the pulse generators 24, 34, the control unit also set the timer 120 in motion by the oscillator 110, so that the timer 120 has started to close over a predetermined period of time to run.
If the timer 120 switches off after this period of, for example, one minute, it sends a pulse to the input 170 of the control unit 100. The control unit then stops the operation of the pulse generators 24, 34 by means of a signal from the terminal 105, which has the consequence that no further pulses are fed into the memory counter 70. However, the pulses stored during the dose count are retained, since the memory counter is not cleared at this stage.
In order for the operation to proceed further, however, the state of the memory counter must be such that the number of stored counts is neither large enough to trigger the too strong indicator 80 nor small enough to trigger the too old indicator 90, whereby the latter is controlled so that it can only be put into operation after the timer 120 has been switched off.
In any case, at the point in time when the timer switches off and the pulse storage in the memory counter 70 is aborted, one of the three indicators, either the too strong indicator 80 or the too old indicator 90 or the “OK” indicator lights up 1 @ 5 or gives some other indication so that the person operating the device knows whether the volume determination can be continued or whether a new dose has to be started from the beginning.
The next step in the process using the one shown. The device consists in that, over the same period of time as before, the activity of the remainder that has remained in the syringe 46 after the dose has been injected into the patient whose blood volume is to be determined is measured.
This is done in such a way that you have the switch. to rest after the empty syringe 46 has been inserted into the opening 40 as before. In this switch position, the setting of the circuit remains the same as before, except that the output pulses of the counter 60 are now sent to the backward terminal 73 of the memory counter 70, so that the pulses already stored in the memory counter are subtracted and a corrected one or net dose count is obtained. This is illustrated graphically in FIG.
Under these conditions, the reversible memory counter 70 works exactly as before, except that its reverse line 142 is now controlled by the polarity flip-flop 152 and the pulses fed to the input 144 of the first stage are thereby counted down. When the timer 120 is switched off, the pulse output of the generators 24, 34 is again interrupted.
Following the dose-. and the balance, the empty syringe 46 is removed from the central port, the mixed sample in its tube 25 is inserted into port 26, and the unmixed sample is inserted into port 36. As he already mentioned, it is essential that the volume of the sample liquid in the container tube is so large that it extends over the entire clear width of the inner tube 14 of the housing, since only then can a predetermined, exact has known volume available for comparison with the unknown volume.
Normally the volume of blood taken from the patient is so small compared to the total volume that it can be neglected. In some cases, however, it may prove necessary to subtract the volume removed from the total volume in order to determine the net groove volume, but this has no influence on the operation of the method and the device.
Because of the relatively low activity of the mixed sample and the unmixed sample, the device according to the invention is expediently designed so that the samples are close to the corresponding ones
Scintillators 28 resp.
38 are coupled in order to utilize as much of their activity as possible, the distance between the two scintillators being sufficiently large to rule out the possibility of the other sample influencing the scintillators. In this way, the two samples are effectively separated, but measured simultaneously, so that background effects, for example, from a nearby X-ray device. originate, affect both measurements identically and cancel each other out, as will be seen below.
If the samples are inserted in the housing 1 (2, the switches 50, 52, 54, 58 are put to the test.
As a result, the pulse generators 24, 34 are switched so that the output pulses of the pulse generator 24, which detects the activity of the mixed sample, the more active, the two samples, directly the reverse terminal 73 of the memory counter 70 and the output pulses of the pulse generator 34, which records the activity of the unmixed sample detected, can be coupled directly to the forward terminal 71 of the memory counter 70.
At the same time the memory counter 70 begins to count the injected pulses. However, since the reverse clamp is connected to the more highly active sample in opening 26, t the net count value entering the memory counter via the reverse and forward clamps is negative, so that the count values stored in the memory counter during dose counting are continuously reduced.
This reduction continues until the count in the memory counter reaches zero, whereupon the next individual count appears at output 148 of memory counter 70 and is forwarded as a zero count signal to control device 100, which stops. In the meantime, during this countdown process, the timer 120 has advanced the indicator 130 from its zero position over the scale, so that the position of the indicator 130 indicates that time span during which the countdown continued to the zero count value, as can be seen from the diagram in FIG.
B, if the indicator 130 is suitably sized, the indicator needle directly indicates the blood volume so that upon completion of the payment, which does not take more than a few minutes, the device provides an immediate indication of the patient's blood volume, namely the patient's blood volume, minus equal to the usually permissible amount of blood drawn for the sample.
After the blood volume determination has ended, the device can be reset or deleted for a new measurement by simply setting the switches 50, 52, 54, 56, 58 to "Delete". As a result, the entire circuit is deleted in the usual way by means of the cancellation amplifier 116. The samples are removed so that everything is ready for the new dose to be counted.
In order to go into a little more detail about the mode of operation of the memory counter 70b, simultaneous counting of the two samples, it should be noted that each one of the pulses arriving one after the other in either the forward terminal 71 or the reverse terminal 73 is able to either forward the entire memory counter, depending on the origin of the pulse or to switch backwards, so that the pulse, when it reaches input 144 after passing through addition stage 154 and delay stage 156, is either subtracted or added.
It is therefore not only ensured that the memory counter 70 is conditioned for the addition or the subtraction by switching all counter stages to the corresponding incremental direction when an input pulse arrives at either the forward input or the reverse input, but also the pulses appearing at both inputs are added for the purpose of counting after switching in either the forward or the reverse direction. The zero count signal is provided by an I output from the last stage.
Such an output signal is generated when the memory counter is switched backwards by the first further step after all stages have reached the 0 J state, d, which means that the count value 0 is present in the entire memory counter, ie none In a similar way, one can set the memory counter to other conditions which are suitable for defining a zero state.
The number of stages in the memory counter is selected so large that it is sufficient to process the maximum count values to be expected. In the present case, ten levels with a maximum count of 2 'should be sufficient. You can of course equip the memory counter with any number of levels.
Particular attention should be paid to the fact that the structural and circuit design of the device is chosen in such a way that the radiation level of the highly active dose is reduced to a value that is roughly in the order of magnitude of the radiation level of the far less active samples, in order to enable an effective comparison of the counted values.
This purpose is not only served by the counter 60, which reduces the dose and residual counts fed to the memory counter 70 by a factor of 64, but also the arrangement of the dose at a considerable distance from the scintillator crystals 28, 38 and the use of which reduce the radiation intensity the filter 44 and the central disc 42, which serve to reduce the direct radiation without affecting the more indirect radiation.
The latter is particularly valuable for obtaining a more uniform radiation level over a wider range, which not only enables greater measurement accuracy but also the use of different types of radioisotopes without readjusting the device. This is particularly useful in medical practice where two such isotopes, iodine-13d and chromium-51, are commonly used.
Finally, it can be said that the invention has created a device for determining the volume of substances which can be diluted or mixed in any way by radioactive means, the device being particularly suitable for measuring human blood volume.
Another possibility for determining an unknown volume consists in measuring the activity of the dose and the activity of the sample one after the other and thus obtaining counts of the same size by placing the dose at a correspondingly greater distance from the radiation-sensitive device than the sample.
The device can then be used to determine the age of biological fluids, a known amount of a radioisotope being added to a predetermined amount of such a fluid shortly after it has been prepared, and the radioactivity of the fluid is then measured at an unknown point in time after preparation. The age of the liquid is then determined by comparing the measured radioactivity with the known original radioactivity whose half-life, b, is known.