DE1698203B2

DE1698203B2 - Amplitudendiskriminator fuer ein teilchenanalysiergeraet

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Publication number: DE1698203B2
Application number: DE19621698203
Authority: DE
Priority date: 1961-04-06
Filing date: 1962-02-05
Publication date: 1973-04-19
Also published as: SE314547B; DE1272008B; FR1328366A; SE335020B; DE1698203C3; GB927346A; DE1698203A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Amplitudendiskriminator für ein Teilchenanalysiergerät mit einer einstellbar vorgespannten Diode zur Einstellung des unteren Schwellenwertes.

Bei einem derartigen aus der Zeitschrift Nature 174 (1954), 10 7, S. 83 und 84, bekannten Amplitudendiskriminator für ein Teilchenanalysiergerät wird der Schwellenwert durch einen Abkapkreis bestimmt. Der Schwellenwert ist zur Bestimmung der Größenverteilung für jede wiederholte Zählung neu durch die Bedienungsperson einzustellen. Nachteilig ist, daß hierbei Fehleinstellungen möglich sind.

Feiner ist aus Philips'Techn. Rdsch. 22 (1060/61), Nr. 1,S. 1 bis 17, ein Teilchenanalysiergerät mit einem Amplitudendiskriminator bekannt, bei dem über einen Spannungsteiler mit Wählschalter vorbestimmte Schwellenwerte einstellbar sind. Nachteilig ist, daß die Schwellenwerte nicht unabhängig voneinander voreinstellbar sind, da die Schwellenwerte vom selben Spannungsteiler abgeleitet sind.

Schließlich ist es aus der Zeitschrift Electronic Engineering 1953, Oktober, S. 402 bis 406, bekannt, für mehrere einstellbare Schwellenwerte Diskriminatorstufen parallel zu schalten. Der Schaltungsaufwand ist hierbei unnötig hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Amplitudendiskriminator für ein Teilchenanalysiergerät zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und durch Voreinstellung von Schwellenwerten eine einfache und exakte Wahl des gewünschten Schwellenwertes ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zur Erzeugung der gewünschten Vorspannungen parallelgeschaltete Spannungsteiler vorgesehen sind, die jeweils in Hintereinanderschaltung einen Abgleichwiderstand und ein Potentiometer umfassen, und die Potentioraeterabgriffe an einem mit der Diode verbundenen Handumschalter angeschlossen sind.

Zur einfachen Einstellung besitzt nach einer Ausgestaltung der Erfindung jedes Potentiometer einen Stellknopf mit einer auf die Teilchengröße geeichten Skala.

Damit eine Voreinstellung möglich ist, die unbeabsichtigt nicht verändert werden kann, ist nach einer

ίο anderen Ausgestaltung der Erfindung jedem Stellknopf eine Arretiervorrichtung zugeordnet.

Für einfachere Teilchenanalysen, ζ. Β. von Blut, wobei nur die Zahl der roten und weißen Blutkörperchen festgestellt werden soll, genügt es, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwei gleich ausgebildete Spannungsteiler vorgesehen sind und der Handumschalter zwei Schaltstellungen besitzt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema eines Amplitudendiskriminators, der z. B. in einCoulter-Teilchenanalysiergerät zur Untersuchung von Bluikörperchen eingebaut ist.

Fi g. 2 eine Teilansicht der Einstcller für den Amplitudendiskriminator.

Das bekannte Coulter-Teilchenanalysiergeräi nach F i g. 1 besteht aus einem Flüssigkeitsmeßgerät 10. einem Vorverstärker 20, einem Hauptverstärker 30.

einem Kalhodenstrahloszilloskop 35, einem Amplitudendiskriminator 40, einer Zählwerk-Torschaltung 60, einem Zählwerk 65 und einem Steuerkreis 70.

Der Flüssigkeitsmeßapparat 10 ist eine Vorrichtung zur Bemessung einer vorherbestimmten, die zu untersuchenden Teilchen in Suspension enthaltenen Flüssiiikeitsmenge und zur Erzeugung elektrischer Signale, deren Parameter Funktionen der physikalischen Eigenschaften (Teilchenvolumen) der durch das Gerät geleiteten bzw. der abgetasteten Teilchen darstellen. Der Flüssigkeitsmeßapparat 10 besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich

1. einer Testvorrichtung 11 mit einem Meßwandler zur Umformung der Informationen über die physikalischen Eigenschaften der abgetasteten

⁴S Teilchen in elektrische, durch elektronische Vorrichtungen analysierbare Signale. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung handelt es sich um eine Tastvorrichtung des bekannten Coulter-Gerätes;

2. einem Manometer 15, welches zur Erzeugung von Signalen dient, die den Beginn und das Ende der Abtastperiode für ein genau bemessenes Flüssigkeitsvolumen anzeigen.

Die Tastsignale, welche Funktionen der physikalischen Eigenschaften der abgetasteten Teilchen darstellen, werden über die Leitung 10a an den Eingang des Vorverstärkers 20 gelegt. Die Manonietersignale, welche Beginn und Ende einer Abtastperiode anzeigen, werden dem Eingang des Stcuerkreises 70 über die Leitung 10 b zugeleitet. Der Steuerkreis 70 gibt an die Abtastvorrichtung 11 über die Leitung 70a ein Steuersignal zum Ein- und Ausschalten der Tastelektroden ab.

Der Vorverstärker 20 dient zur Verstärkung der von der Taslvorriehlung erzeugten und über die Leitung 1On erhaltenen schwachen Signale. Sein Stromkreis schließt Mittel ein zum Vorspannen seines ak-

liven Verstärkerelementes, so daß dieses abschaltet, sobald vom Steuerkreis 70 über die J,eitung70fc am Ende einer Abtastperiode ein Signal ankommt

Die durch den Vorverstärker 20 verstärkten Signale werden über die Leitung 20 α an den Eingang des Verstärkers 30 gelegt.

Der Verstärker 30 verstärkt die über die Leitung 20a erlittenen verhältnismäßig niedrigen Signalwerte auf einen höheren Wert. Die erhöhten Signalwerte werden über die Leitung 30 c an die vertikalen Ablenkplatten des Kathodenstrahloszilloskops 35 und über die Leitung 30 ft an den Eingang des Amplitudendiskriminators 40 gelegt

Nur die über die Leitung 30 b erhaltenen Signalimpulse mit einen bestimmten Schwellenwert übersteigenden Amplituden können diesen Diskriminator 40 passieren und werden anderen Schaltungsteilen zugeleitet.

Der Coulter-Taster liefert einen Signalimpuls mit tiiicr Amplitude, welche eine Funktion des Volumens cincs vom Taster abgetasteten Teilchens darstellt. Durch Einstellung eines bestimmten Schwellenwertes ist es mittels einer Zählvorrichtung möglich, die Zahl jener Teilchen zu bestimmen, deren Volumen eine vorbestimmte Größe übersteigen.

Der Amplitudendiskriminator 40 besteht aus einer Verstärkerröhre41, welche in einer Kathodenfolgeschaltung über einen Kondensator 42 mit der Leitung 30Z) verbunden ist. Die Ausgangssignale der Kathodenfolgestufe entstehen an dem Kathodenwiderstand 43 und werden den Dioden 44 mit dem Sdiwellcnwert-Einstellkreis mit Widerständen 45 und 46, Potentiometern 47, 48 und 49, Rheostaten 50 und 51 und dem Schalter S-3 zugeleitet. Signalimpulse mit den vorbestimmten Schwellenwert übersteigenden Amplituden werden am Knotenpunkt 52 abgegeben und vom Verstärker 53 verstärkt über die Leitung 40 a an andere Teile der Schaltung weitergeleitet.

Den vorbestimmten Schwellenwert erhält man, indem man den Schalter 5-3 in die entsprechende Schalterstellung bewegt. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Schalter .S-3 entweder in die mit R (rote Blutkörperchen) oder mit W (weiße Blutkörperchen) bezeichnete Schalterstellung bewegt werden. Der Schalter 5-3 verbindet den Knotenpunkt 52 über den Widerstand 45 mit dem Schleifer des Potentiometers 47 oder des Potentiometers 48.

Das Potentiometer 47 ist in einen Spannungsteilerkreis mit dem Potentiometer 49, dem Rheostaten und dem Widerstand 46 über den Ausgangsklemmen einer 240-V-Stromquclle verbunden. Ähnlich ist auch das Potentiometer 48 in einem Spannungsteilerkreis mit dem Potentiometer 49, dem Rheostaten 51 und dem Widerstand 46 über den Ausgangsklemmen der Stromquelle verbunden.

Durch diese Schaltanordnung erscheint am Knotenpunkt 52 ein positives Potential. Der Schleiler des Potentiometers 49 wird im »signalloscn Zustand« eingestellt, so daß der Grundpegel, bzw. das über dem Kathodenwiderstand 43 entwickelte Bezugspotential eine bestimmte Größe besitzt, welche weniger positiv ist als das Bezugspotential zwischen dem Knotenpunkt 52 und Erde im Ruhezustand.

In diesem Zustand sind die Dioden 44 vorgespannt. Wird an den Diskriminator 40 über die Leitung 30 b

i i d itlltn

Wird an den Diskriminator 40 ü g

ein positiver Signalimpuls mit einer den eingestellten Schwellenwert übersteigenden Amplitude abgegeben, so wird das Gitter der Röhre 41 in positiver Potentialrichtung betrieben, wodurch sich der Kathodenstrom erhöht. Überschreitet das Potential am Knotenpunkt 54 das Potential am Knotenpunkt 52 um mehr als das Arbeitspotential der Dioden 44, dann werden die den Schwellenwert übersteigenden Teile der Impulssignale am Knotenpunkt 52 erscheinen und ver- stärkt auf der Ausgangsleitung 40a. Impulse mit Amplituden unter dem eingestellten Schwellenwert bewirken kein Leitendwerden der Dioden 44 und er- scheinen daher nicht auf der Ausgangsleitung 40 a. Auf diese Weise werden diejenigen Signalimpulse erfaßt, deren Amplituden den eingestellten Schwellenwert übersteigen.

J₅ Die Signalimpulse auf der Ausgangsleitung 40a werden an den Eingang einer Zählwerk-Torschaltung 60 gelegt. Die Zählwerk-Torschaltung erfüllt zwei Funktionen:

Erstens wirkt sie als Begrenzer und erzeugt auf Eingangsimpulsc der Leitung 40« ansprechend Ausgangsimpulse konstanter Amplituden. Ihre zweite Funktion ist es, als Tor zu wirken und nur dann Signahmpulse zum Zählwerk 65 über die Leitung 60 a passieren zu lassen, wenn sie das entsprechende Signa! \om Steuerkreis 70 über die Leitung 70 c empfängt. Sobald über die Leitung 40a ein Signal ankommt, überträgt die Zählwerk-Torschaltung 60 auch Impulse an den Helligkeitskreis des Oszilloskops 35 über die Leitung 60 fc. Auf diese Weise läßt sich auf dem Oszilloskop-Schirm ein optisch wahrnehmbarer Schwellenwert darstellen.

Bei dem Zählwerk 65 kann es sich um ein beliebiges mechanisches, elektrisches oder elektro-mechanisches Zählwerk handeln, welches die Anzahl der seinem Eingangskreis über die Leitung 60a zugeführten Impulse registriert.

Der Steuerkreis 70 ist derart eingerichtet, daß er die Tasielektroden betätigt, das Zählwerk 65 zurückstellt und die Zählwerk-Torschaltung 60 auf Befehl der Bedienungsperson schließt, der Zählwerk-Torschaltung 60 das Signal gibt, sich am Beginn eines analytischen Tastvorgangs eines bemessenen Flüssigkeitsvolumens zu öffnen, und die Tastenclektroden nach Beendigung eines Analysevorgangs wieder ausschaltet.

Nachfolgend wird beschrieben, wie es der Bcdienungsperson des Teilchen-Analysiergeräts ermöglicht wird, zwei getrennte Schwellenwerte voreinzustellen und rasch von einem Wert zum anderen umzuschalten Der Betätigungsknopf des Schalters S-3 ist in F i g. 2 unten dargestellt. Wie ersichtlich ist der Knopf zwischen zwei Einstellungen R und W bewegbar. Der Schleifer des Potentiometers 47 wird von einem auf der äußeren Gehäusewand des Analysiergeräts angebrachten Knopfes 200 betätigt, während das Potentiometer 48 einen entsprechend angeordmim Betätigungsknopl 202 aufweist. Jeder Knopf ist auf seinem Rand mit einer Skala verschen, welche mit einer Indexmarke auf der Gehäusewand bei bzw. 206 zusammenwirkt. Nach Wunsch kann jeder Knopf in seiner Stellung mittels einer einfachen Sperrvorrichtung arretiert werden, wie dies z. B. bei 2Ο8 und 210 dargestellt ist. In Fig. 2 ist in schematischer Form auch die Schinnseite des Kathoden-65 strahloszilloskops 35 dargestellt, und zwar in zwei Teile aufgebrochen, um zwei Betriebszustände zu veranschaulichen Die Schirmliäche des Kathoden-

ile aufgebrochen, um zwei Bet veranschaulichen. Die Schirmliäche des Kathodenstrahloszilloskops 35 ist mit 212 bezeichnet, und um

zwischen zwei Einstellungen unterscheiden zu können, ist die linke Seite mit 212-R bezeichnet und die rechte Seite mit IVl-W. Diese beiden Zustände stellen das Ansprechen des Analysiergeräts auf die beiden Einstellungen des Schalters S-3 dar.

Bei der zahlen- und größenmäßigen Bestimmung von Blutkörperchen hat sich erwiesen, daß z. B. das durchschnittliche Volumen roter Blutkörperchen in der Größenordnung von 80 μ³ liegt. Um nun eine Zählung von Blutkörperchen-Bruchstücken zu verhindern und um zu vermeiden, daß Rauschsignale zu Fehlzählungen führen, wird der Schwellenwertpegel für die Zählung roter Blutkörperchen auf einen Wert eingestellt, welcher nur von Körperchen mit Volumen über 35 μ³ passierbar ist. Daher wird der Schalter S-3 in die R-Position gebracht, bei welcher das Potentiometer 47 in den Schwellenwerteinstellkreis geschaltet ist. Der Knopf 200 wird auf den Indexpunkt 35 μ³ eingestellt und in dieser Position durch die Vorrichtung 208 arretiert, wobei Potentiometer 49 und Rheostat 50 vorher geeicht worden sind.

Wird eine Suspension roter Blutkörperchen vom Flüssigkeitsmeßapparat 10 abgetastet, so erscheint auf dem Schirm des Kathodenstrahloszilloskops 35 eine Kurve ähnlich wie bei 212-7? dargestellt. Die Blutkörperchen-Bruchstücke und die Rauschsignale erscheinen als »Störzeichen« am Boden der Kurve bei 214. Im Bereich 216 ist die Kurve der unteren Impulse schwach sichtbar, da sie Impulse darstellt, welche Funktionen von Teilchen mit weniger als 35 μ^! sind. Im Bereich 218 ist die Kurve der oberen Impulsteile klar sichtbar, da sie Impulshöhen darstellt, welche Funktionen von Teilchengrößen über 35 μ" sind.. Auf diese Weise ist der Schwellenwert, im vorliegenden Fall 35 μ³, oberhalb welchen die Körperchen gezählt werden, für die Bedienungsperson optisch unterscheidbar.

Sollen weiße Blutkörperchen gezählt werden, so wird der Knopf des Schalters S-3 in die W-Stellung bewegt. Statt des Potentiometers 47 ist dann das Potentiometer 48 in den Kreis geschaltet. Durch Drehung des Knopfes 202 wird der gewünsche Wert der Schwellenpegelgleichungen mit der Indexmarke 206 ausgerichtet; gemäß F i g. 2 wurde dieser Wert mit 50 μ³ eingestellt.

Beim Zählen weißer Blutkörperchen liegt der Schwellenwert 4 vorzugsweise bei 50 μ³, da die meisten weißen Blutkörperchen ein Volumen von über 80 μ³ aufweisen.

Wird eine Suspension weißer Blutkörperchen

ίο mittels des Flüssigkeitsmeßapparates 10 abgetastet, so erscheint auf dem Schirm des Oszilloskops 35 eine Kurve ähnlich der bei IM-W.

Die meisten Verfahren zur zahlen- und größenmaßigen Bestimmung weißer Blutkörperchen erfordern eine Zerkleinerung der roten Blutkörperchen. so daß ein weitaus größerer Anteil Blutkörperchen-Bruchsiücke gegeben ist als bei Untersuchungen roter Blutkörperchen. Die durch diese Bruchstücke erzeugten »Störimpulse« sind bei 220 dargestellt. Die schwach sichtbaren Teile der Kurve sind mit 222 bezeichnet, während die hell sichtbaren Teile der Kurve über der 50 μ³-5οη\νε11ε mit 224 gekennzeichnet sind. Wird der erfindungsgemäße Diskriminator in erster Linie für die Auszählung zweier Teilclienarten, wie

z. B. roter und weißer Blutkörperchen verwendet, so können ständig veränderbare Schwellenwert-Einsteller 200 und 202 vorweg eingestellt und durch den Cheftechniker gesperrt werden. Daraufhin lassen sich auch von weniger geschultem Personal Analysen durchführen, wobei der Schwellenwert umgeschaltet werden kann, indem lediglich der Schalter S-3 betätigt wird. Diese Anordnung verringert nicht nur die Wahrscheinlichkeitsquoten für Fehlanalysen, sondern ermöglicht darüber hinaus eine Zeitersparnis. Da der Flüssigkeitsmeßapparat 10 zwischen den Analyseabläufen nicht verstellt zu werden braucht, können rote und weiße Blutkörperchenbestimmungen in rascher und beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, wobei der Techniker zur Veränderung des Schwellenwertes lediglich den Schalter S-3 zu betätigen hat, statt einen Stellknopf wie 200 einstellen zu müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Amplitudendiskriminator für ein Teilchenanalysiergerät mit einer einstellbar vorgespannten Diode zur Einstellung des unteren Schwellenwertes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der gewünschten Vorspannungen parallelgeschaltete Spannungsteiler (47, 50; 48, 51) vorgesehen sind, die jeweils in Hintereinanderschaltung einen Abgleich widerstand (50; 51) und ein Potentiometer (47; 48) umfassen, und die Potentiometerabgriffe an einen nut der Diode (44) verbundenen Handumschalter (5-3) angeschlossen sind.

2. Diskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Potentiometer (47; 48) einen Stellknopf (200; 202) mit einer auf die Teilchengröße geeichten Skala besitzt.

3. Diskriminator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Stellknopf (200; 202) eine Arretiervorrichtung (208; 210) zugeordnet ist.

4. Diskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleich ausgebildete Spannungsteiler (47, 50; 48, 51) vorgesehen sind und der Handumschalter (S-3) zwei Schaltstellungen besitzt.