CN107466364B - 对颗粒进行计数的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对颗粒进行计数的设备，包括检测器和比较器，所述检测器被布置用于响应于一个或多个颗粒的通过而产生电测量信号，所述比较器被布置用于比较测量信号与阈值信号，并且当测量信号超过阈值信号时增大计数值，其特征在于，所述设备还包括阈值调节电路，所述阈值调节电路将低通滤波器应用于测量信号，并且所述阈值调节电路连接到比较器以便将得出的信号作为阈值信号使用。

Description

对颗粒进行计数的设备

技术领域

本发明涉及流体中流动和悬浮颗粒的计数，尤其针对血液学和流式血细胞计数。

背景技术

流式血细胞计数的测量之一基于在测量区域中当一个或多个颗粒被引导流动通过所述测量区域时测量阻抗的变化，其被称为库尔特(Coulter)法。阻抗变化数量指示颗粒数量，而测量的阻抗值与颗粒体积成比例。目前使用的在现有器械上进行血细胞计数的计数技术，基于对大于阈值的幅度的事件的检测。每次通过阈值对应于一个事件。库尔特法可用于对内生或外生颗粒进行计数，如细胞、泡囊、寄生物、团块(bille)、病毒、污染物或者甚至毒素。

所述计数的原理的主要缺陷是，在存在大量事件时缺乏分辨率。在这种情况下，存在两个或更多个不能彼此区分的事件的重合。实际上，可能发生两个或者更多个颗粒大致同时在测量区域中通过并且因此一起相互影响，这对测量的阻抗有影响。当待计数的颗粒数量大量增加时，重合变得越来越频繁，并且检测可能受到传感器的分辨率的限制。

在存在非常大数量的事件时，重合变为使得测量的信号几乎不再低于阈值水平。因此，超过一定数量，事件频次的增大表现为计数的减少。为了避免重新发送由于这种饱和现象而完全产生错误的测量结果，设置基于指示器(诸如传感器占用时间之类)的警报系统，用于指示存在传感器的饱和。

为了补偿由于重合而未检测的事件，可通过测量占用时间来进行计数校正。

线性化或重合校正在于根据计数的事件外推实际事件的数量。所述外推尤其因为事件数量大而更多，结果，计数的不确定性增大。

线性化方法基于外推。因此，其实施起来很复杂，要求对于每个制造的机器进行特定的校准，并且存在检验问题。

因此，待计数的颗粒数量越多，越强烈地需要校正所计数的事件的数量，结果会增大所实现的测量的不确定性。在传感器饱和的情况下，测量结果的不确定性对于校正而言过大。

发明内容

本发明旨在改善这种情况。为此，本发明提出一种对颗粒进行计数的设备，包括检测器和比较器，所述检测器被布置用于响应于一个或多个颗粒的通过而产生电测量信号，所述比较器被布置用于比较测量信号与阈值信号，并且当测量信号超过阈值信号时增大计数值。所述设备包括阈值调节电路，所述阈值调节电路将低通滤波器应用于测量信号，并且所述阈值调节电路连接到比较器以便将得出的信号作为阈值信号使用。

该设备是有利的，因为阈值信号随着检测的信号而可变。因此，当检测的信号由于检测到大量通过而增大时，检测阈值也增大。这改善了所述设备的分辨率并允许丢失更少的计数。

在各种具体实施方式中，所述设备可具有以下特征之一或多个特征的组合：

-比较器和调节电路是以模拟的方式实现的，调节电路包括串联安装的电阻和电容，并且比较器是比较器模式的运算放大器，所述比较器的一个输入端接收测量信号，并且另一个输入端在电阻与电容之间连接到调节电路；

-比较器安装在至少两个迟滞电阻之间；

-所述设备还包括用于使测量信号数字化的模数转换器，并且比较器与阈值调节电路是以数字的形式实现的；

-阈值调节电路是一阶有限脉冲响应滤波器；

-所述设备还包括确保阈值信号最小值的电路；

-所述设备包括以随动模式安装在所述设备的输出端及所述设备的正输入端之间的运算放大器、连接到所述设备的负输入端的电压源、以及在运算放大器的输出端与阈值调节电路之间的二极管；

-所述设备还包括触发电路，所述触发电路包括以比较器模式安装的运算放大器，该运算放大器的一个输入端接收测量信号，并且另一个输入端连接到电压源，以及

-测量信号由库尔特法产生，并且低通滤波器的截止频率小于200Hz。

本发明还提出一种对颗粒进行计数的方法，包括下列操作：

a)通过检测器响应于检测到一个或多个颗粒的通过而产生测量信号，

b)通过将选定频率的低通滤波器应用于来自操作a)的信号，产生可变阈值信号，

c)比较测量信号与可变阈值信号，并且当测量信号超过可变阈值信号选定的量时，发出指示检测到颗粒的信号。

附图说明

通过阅读以下说明，本发明的其他特征和优点将变得更清楚，该说明是通过以示意性和非限制性的方式给出的例子以及附图得到的，附图中：

-图1表示根据本发明的设备的一部分的示意图，

-图2表示图1的元件的电路图，以及

-图3表示图2的变型电路图。

具体实施方式

附图和下述说明基本上包含属性明确的元素。因此，它们不仅用于使本发明更好理解，而且在需要时还帮助定义本发明。

图1示出根据本发明的计数设备2。下面，将设备2视为专用于检查(或者分析)以血液学样本形式呈现的流体，以便进行血细胞计数。但是，本发明既不限于这种类型的流体，也不限于阻抗计数。实际上，本发明涉及任何类型的流体，任何类型的流式计数器，并且尤其是流式细胞计。本发明还可用于进行团块或者任何其他颗粒的计数。

如图1所示，首先，根据本发明的设备2包括液体集中式(hydrofocalisé)测量槽4，如例如专利文献FR2653885中所描述。清楚的是，所述设备可以是非液体集中式的。

简言之，这种槽4包括内壁，在内壁中设置有一般用蓝宝石制成且限定量孔的聚焦管口(buse)6，在这里所述的实施例中，直径为60μm。所述壁限定内室8，在所述内室8中设置有毛细管(未示出)，并且其端部位于管口6的对面并且与之相距一小段距离。该毛细管用于将要检查的流体输送到管口6的上游，以便通过次级鞘液在该处引导为初级流10的形式，所述次级鞘液在所述内室8中在所述毛细管周围流动。

该实现允许获得包括血细胞样品的流体动力包层(gainage)效应，所述血细胞样本流入称为测量的区域或区。图1，以及管口6，是所述设备的接近该测量区域处的示图。在这里所述的例子中，被分析的初级流10是所准备的血液，所述血液在通道2中按照图1上箭头所示的方向流动。

检测器12在管口6处连接于槽4，并包括电流源，使得管口6被电流通过。在不存在细胞时，初级流10和鞘液限定负载阻抗，所述负载阻抗由设置在管口6每一侧处的两个电极9测量。当血细胞位于初级流10中时，引起阻抗增大。这种阻抗变化一方面允许确定细胞体积(定性测量)，另一方面允许进行细胞计数(定量测量)。因此，检测器12形成响应于一个或多个颗粒的通过而产生电信号的检测器。检测器12可包括放大器和滤波器，以便产生电子电路14可利用的测量信号。

检测器12向电子电路14发出反映出在管口6处测量的阻抗的电信号。电子电路14的作用是根据由检测器12发出的信号来实现细胞测量。

现在，将参照图2来说明电子电路14。

电子电路14包括两个部分：

-阈值调节电路50，包括电阻52和电容54，以及

-比较器56。

包括以串联的形式设置的电阻52和电容54的阈值调节电路50形成低通滤波器。其直接连接于电阻52一侧的检测器12和电容54一侧的地。在这里所述的例子中，电阻52具有6千欧姆的值，并且电容54具有1nF的值、截止频率为166.67Hz。在非液体集中式流测量的情况下，根据重合通过的分辨率与对噪声或其他事件(诸如由边缘通过而引起的失真之类)的免疫性之间的折衷，来计算截止频率值。本申请人的测试表明，RC值的10％的变化引起计数的细胞数量上的0.6％的变化，并且因此对商业组件的大容限。

在这里描述的示例中，比较器56是Texas Instruments(注册商标)公司销售的TLE2071型运算放大器。比较器56的负输入端在电阻52和电容54之间连接到调节电路50。对阈值调节电路50的研究表明，根据以下关系，比较器56的负输入端的电压S(t)与来自检测器12的测量信号M(t)有关：

或者瞬时地：

因此，运算放大器以比较器模式安装，使得在其输出端，在来自检测器12的测量信号M(t)大于来自阈值调节电路50的阈值信号S(t)的情况下，所述运算放大器发出正电压，否则0。

借助这种电子设置，可变阈值信号随着测量信号值而变化。因此，当多个细胞在管口6的出口处同时通过时，即使测量信号增大，因为阈值信号接近测量信号，所以所述设备也保持极佳的分辨率，而不阻碍检测。

在上文中，已经描述了允许进行定量测量的流式血细胞计数设备。图3示出比图2的实施方式更为先进的实施方式变型，其例如可用于还允许实现定性测量的颗粒计数设备。

在该实施方式中，电子电路14具有四个部分：

-阈值调节电路50，包括电阻52和电容54，

-由两个电阻58和60围绕的比较器56，用于可变阈值计数，

-由两个电阻64和66围绕的比较器62，用于定性测量，以及

-比较器68，与二极管70和电压源72耦合。

包括以串联的形式设置的电阻52和电容54的阈值调节电路50形成低通滤波器。其直接连接于电阻52一侧的检测器12和电容54一侧的地。如对于图2的实施方式那样，电阻52具有6千欧姆的值，并且电容54具有1nF的值、截止频率为166.67Hz。

比较器56的输出端环状连接到其正输入端上，并且电阻64一方面连接到该正输入端，以及另一方面连接到检测器12。电阻66串联在环路中。比较器56的负输入端在电阻52和电容54之间连接于调节电路50。

在这里所述的例子中，电阻64具有22千欧姆的值，并且电阻66具有1兆欧姆的值。在这里所述的例子中，对于限制在5V的输出电压，对于比较器56而言，电阻64和66一起固定110毫伏的迟滞作用。当信号跨过可变阈值或者固定阈值时，这种迟滞作用允许对噪音的免疫性。

在这里所示的例子中，比较器62与比较器56相同，并且电阻64和66与电阻58和60相同。比较器62的正输入端接收检测器12的测量信号，而负输入端连接到电压源72。因为比较器62以比较器模式安装，在测量信号大于电压源72的值的情况下，所述比较器62发出正输出电压，否则0。因此，比较器62的输出端可用于基于由检测器12发出的信号来进行定性测量，或者用于在检测器12检测到一个细胞通过时，控制触发光源用于在下游的测量。

在这里所述的示例中，比较器68与比较器56相同，并且其输出端连接到二极管70，所述二极管70与比较器56的正输入端成环路安装，而电压源68连接到比较器68的负输入端。二极管70被安装成仅使来自比较器68的电流通过，且在电阻52和电容54之间连接到阈值调节电路50。因此，该部分确保阈值信号S(t)不能降低到由电压源72固定的值之下。在该例子中，该值是触发传统计数或者定性测量的固定阈值电压的值。

图2和3所示的两种实施方式可以相结合。因此，旨在确保阈值信号值大于固定阈值的部分和迟滞电阻可以被单独或者一起包括在图2的实施方式内，同样，它们可以单独或者一起从图3的实施方式去除。

在上文中，电子电路14被描述为模拟设备。作为变型，所述设备可包括模数转换器和数字比较器，所述模数转换器接收检测器12的测量信号，并且将通过实施1阶有限脉冲响应数字滤波器来实现调节电路50，所述数字比较器比较滤波器输出端的阈值信号与测量信号。

这种滤波器遵守以下方程：

S(n)＝kM(n)+(1-k)S(n-1)

为了减少所需的资源，数字滤波器的系数k选择为2的幂，或其倒数。因此，通过向左或向右的逻辑移位来实现乘法。该方法限制了调节滤波器的截止频率的可能性，但是，其具有非常易于实现的优点。

Claims (7)

1.一种对颗粒进行计数的设备，包括：

检测器，所述检测器被布置用于响应于一个或多个颗粒的通过而产生电测量信号，

第一比较器，所述第一比较器被布置用于比较测量信号与阈值信号，并且当测量信号超过阈值信号时增大计数值，其中，第一比较器安装在至少两个迟滞电阻之间，

第二比较器，所述第二比较器被布置用于基于由检测器发出的电测量信号来进行定性测量，或者在检测器检测到细胞通过时控制触发光源用于在下游的测量，其中，第二比较器安装在至少两个迟滞电阻之间，

第三比较器，所述第三比较器的输出端连接到二极管，所述二极管与第一比较器的正输入端连接，其中电压源连接到第三比较器的负输入端，所述二极管被安装成仅使来自第三比较器的电流通过，且连接到阈值调节电路，以及

阈值调节电路，所述阈值调节电路将低通滤波器应用于测量信号，并且连接到比较器以便将得出的信号作为阈值信号使用。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，阈值调节电路包括串联安装的电阻和电容，并且第一比较器是比较器模式的运算放大器，第一比较器的一个输入端接收测量信号，并且另一个输入端在电阻与电容之间连接到阈值调节电路。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括用于使测量信号数字化的模数转换器，并且其中，第一比较器与阈值调节电路是以数字的形式实现的。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，阈值调节电路是一阶有限脉冲响应滤波器。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括确保阈值信号具有最小值的电路。

6.根据权利要求5所述的设备，包括以随动模式安装在所述设备的输出端和所述设备的正输入端之间的运算放大器、连接到所述设备的负输入端的电压源、以及在运算放大器的输出端与阈值调节电路之间的二极管。

7.根据权利要求6所述的设备，还包括触发电路，所述触发电路包括以比较器模式安装的运算放大器，该运算放大器的一个输入端接收测量信号，并且另一个输入端连接到电压源。

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