DE1901608C3 - Auswählverfahren und Wählanordnung für mehrere Zählergebnisse von mikroskopischen Teilchen, insbesondere Blutkörperchen - Google Patents
Auswählverfahren und Wählanordnung für mehrere Zählergebnisse von mikroskopischen Teilchen, insbesondere BlutkörperchenInfo
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- G01N15/10—Investigating individual particles
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Auswählverfah-
ren fyr mehrere Zählergebnisse von mikroskopischen
Teilchen, insbesondere Blutkörperchen, bei dem die von den Teilchen hervorgerufenen Impulse in mehreren
getrennten, parallelen Zählkanälen ausgewertet werden, die Zählwerte der Kanäle miteinander verglichcn
werden und ein sich ergebender, eine einstellbare Schwelle übersteigender Differenzwert über ein
Schaltnetzwerk den abweichenden Zählwert des einen Kanals für die Ermittlung des mittleren Zählergebnisses
aller Zählkanäüe eliminiert.
Ein derartiges Auswählverfahren und eine Wählanordnung ist aus der französischen Patentschrift
501 599 vorbekannt. Hierbei werden unter Verwendung
eines sogenannten »Coulter Zählers« Teilchenanalysen von Blutkörperchen erstellt. Die in mehreren
getrennten, parallelen Zahlkanälen anfallenden Zählwerte der Teilchen werden miteinander verglichen.
Ergeben sich von Kanal zu Kanal Abweichungen in den Zählwerten, dann ergibt sich ein Differenzwert,
der, wenn er einen voreingestellten Schwellenwert übersteigt, bewirkt, daß der abweichende Zählwert für
die Mittelwertbildung ausgeschaltet wird. Trotz eines Fehlers in einem Zählkanal, /.. B. einer Verstopfung
der Tastöffnung der Teilchenfcststelivorrichtung, wird es damit möglich, doch noch ein gültiges Meßergebnis
zu erhalten. Nachteilig ist, daß der Schwellenwert für den Differenzwert der Zählwcrie der Kanäle während
der Meßvorgänge festangestellt ist. Das hat zur Folge, daß bei niederen Zählmittdwerten für einen Meßvor-
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gang der Meßfehler zu groß wird, wenn der Schwellenwert
auf einen zulassigen Meßfehler für größere Zählmittelwerte abgestellt ist. Damit muß der
Schwellenwert fur den Differenzwert der Zählwerte der Kanäle je nach der zu erwartenden Größe des
ZählmiUelwertes je Meßvorgang von Hand vei stellt
werden. Hierbei besteht aber die Gefahr von Einstellfehlern durch die Bedienungspervr.i
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte
Wählverfahren dahingehend zu verbessern. daß die Gefahr von manuellen Eir.stellfehlern beseitigt
und trotzdem nur die Meßwerte derjenigen Kanäle von der Bildung des Meßmittel wertes ausgeschaltet
weroen, die um einen zulässigen Meßfehler, der unabhängig von der Große des Meßmittelwertes
ist, abweichen.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß der Wert jeder Schwelle während der Zählung
abhängig von dem Mittelwert der Zähiwcrte mindestens
zweier Kanäle verändert wird
Aut, statistischen Gründen erhält rr. in optimaL Frgebnisse,
wenn die Änderung des Wertes jeder Schwelle als Funktion der Quadratwurzel des Mittelwertes
erfolgt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Aus-Wählverfahrens dient eine Wählanordnung mit mindestens
drei parallelen Erfassungs- und Zählkanälen für die von mikroskopischen Teilchen hervorgerufenen
Impulse, von denen jeder eine Integrierst jfe. eine
Vergleichsstufe /ur Differenzbildung jeweils zweier Zählwerte, einen Schwellenstromkreis mit veränderbarem
Schwellunwert für einen gebildeten Differenzwert, eine vom Schwellenstromkreis gesteuerte
Schaltvorrichtung, die jeden Kanal an ein einen Mittelwert der Zählergebnisse bildendes Netzwerk schaltet,
sowie eine den Mittelwert der Zählergebnisse wiedergebende Anzeigevorrichtung umfaßt.
Die Wählanordnung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß jeder Schwellenstromkreis mit
einem Netzwerk verbunden ist, das zur Veränderung des Schwellenwertes während der Zählung mit Netzwerken
zur Bildung des Mittelwertes mindestens zweier Zählwerte verbunden ist.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteiansprüchen.
Die EriiniJungwird nachfolgend an Hand mehrerer
in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Auswählanordnung für mehrere Zählergebnisse von mikroskopisehen
Teilchen,
F i g 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Auswählanordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Schaltbild eines Netzwerkes zur Verwendung
in der Auswählanordnung,
Fig. 4 ein Strom-Spannungs-Diagramm für das Netzwerk nach Fig. 3,
Fig. 5 ein anderes Strom-Spannungs-Diagramm fiir das Netzwerk nach Fig. 3,
Fig. (i ein Blockschaltbild einer anderen Ausfiihrungsform
tier Wählanordnung,
Fig. 7 ein Diagramm für die Wählanordnung nach
F i g. 6, und
Fig. 8 ein Schaltbild für einen Teil der Anordnung
nach Fig. (■>.
Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform der Wählanordnung mit drei Kanälen A, B und C. Die von mikroskopischen Teil-
chen hervorgerufenen Zählsignale werden den Klemmen 21, 22 und 23 zugeführt. An diese sind Zähler
24, 26 und 28 angeschlossen, die je einem Zählkanal zugehuren. Liefern die Zähler an ihren Ausgängen
30, 32 und 34 Auigangssignale, deren Werte nicht wesentlich voneinander abweichen, dann werden
diese über die Verbindungsleitungen 36, 38 und 40 und die geschlossenen Schalter 42, 44 und 46 über
Leitungen 48, 50 und 52 zu einem Netzwerk 54 zur Bildung des Mittelwertes für die Zählwerte weitergeleitet.
Dieses Netzwerk 54 ist von einer einfachen Matrix gebildet, die aus Widerständen 56, 58 und 60 besteht.
Am Ausgang 62 erscheint der Mittelwert der gespeicherten Zählwertc der drei Kanäle A, B und
C.
Bei dem Diagramm nach Fig. 2 sind die Zeitwerte
auf der waagerechten Achse und die Spannungswerte auf der senkrechten Achse dargestellt. Der Einfachnci:
halber sind nur die aufaddierten Werte der Zählsignale der Kanäle A und B gezeigt. Arbeiten die Kaiiält?
zufriedenstellend, d. h. liefert keiner einen Wert, der wesentlich von den anderen abweicht, dann steigt
der Wert des Zählsignals entlang der geraden Linie 64 an die bei to beginnt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt
die Zählung, zum Zeitpunkt tf endet sie. Zum Zeitpunkt tf wird, der Spannungswert am Ausgang 62 auf
eine Anzeigevorrichtung gegeben. Das Gerät ist nun fin einen weiteren Meßvorgang bereit.
Wird bei einer Teilchenerfassungsvorrichtung, z. B. nach dem Coulter-Pnnzip, die Abtastöffnung für die
während der Messung hindurchströmende!) mikro skopischen Teilchen, die zu zählen sind, verstopft,
dann behält das Zählsignal des gestörten Kanals den Wert, der zum Zeitpunkt des Verstopfens der Abtastöffnung
gegeben war. Das Zählsignal, anstatt nach einer geradlinigen Funktion zuzunehmen, bleibt konstant.
Wenn einige wenige Teilchen noch durch die Abtastöffnung hindurchtreten, dann nimmt der Zählwert
langsam zu, aber die Zählung verläuft nicht nor mal.
Nach Fi g. 2 wird angenommen, daß die Abtastöff nung des ß-Kanals zum Zeitpunkt tp verstopft wird,
jedoch nicht vollständig. Der Wert des Zählsignals dieses Kanals nimmt nach der Linie 66 zu. Diese Linie
verläuft langsam ansteigend. Hieraus folgt, daß noch einige Teilchen durch die Abtastöffnung hindurchfließen.
Nach Fig. 1 und 2 sind die Ausgangsleitungen 30, 32 und 34 auch jeweils mit einem Eingang 70 und
72 verbunden. Der Vergleicher 68 vergleicht die Zählsignale der Kanäle A und B\ der Vergleicher 70
vergleicht die Zählsignale der Kanäle B und C; und der Vergleicher 72 vergleicht die Zählsignale der Kanäle
A und C. Die Leitung 74 verbindet die Ausgangsleitung
32 mit dem zweiten Eingang des Vergleichers 68, die Leitung 76 verbindet die Ausgangsleitung
34 mit dem zweiten Eingang des Vergleichers 70; und die Leitung 78 verbindet die Leitung 30 mit
dem zweiten Eingang des Vergleichers 72.
Ein Verstärker 80 ist mit seiner Ausgangsleitung 82 mit einem Schwellenstroinkreis 84 verbunden. Der
Ausgang des Schwellenstromkreises 84 ist über eine Leitung 86 mit einem logischen Netzwerk 88 verbunden.
In gleicher Weise ist ein Verstärker 90 über seine Ausgangsleitung 92 mit einem Schwellenstromkreis
94 verbunden, dessen Ausgangsleitung 96 mit dem logischen Netzwerk 88 verbunden ist. Ferner ist ein
Verstärker 100 über seine Ausgangsleitung 102 mit
dem Schwellenstromkreis 104 verbunden, dessen Ausgangsleitung 106 mit dem logischen Netzwerk 88
verbunden ist. Drei UND-Glieder bilden das Netzwerk 88. Ihre Eingänge sind über Querleitungen 98.
108 und HO miteinander verbunden. Die Ausgangsleitungen
118, 120 und 122 verbinden das Netzwerk 88 mit den Schaltstromkreisen 42, 44 und 46. Das
logische Netzwerk arbeitcl folgendermaßen:
Wenn auf den Leitungen 86, 96 und 106 keine Signale vorhanden sind, geben die UND-Glieder 112,
113undll6auf den Ausgangsleilungen 118,120 und 122 keine Ausgangssignale ab. Die Schalterstromkreise
42, 44 und 46 bleiben in ihrem normalerweise geschlossenen Zustand. Von den Zählsignalen der
Kanäle A, B und C wird ein Durchschnittswert bestimmt, der an der Ausgangsklemme 62 erscheint.
Liefert ein Kanal ein abweichendes Zählsignal, erbringt jeder Verglcicher ein abweichendes Differenz signal,
der das abweichende Zählsignal mit verarbeitet hat. Der Kanal B liefert ein abweichendes Zählsignal,
wahrend die Kanäle A und C übereinstimmende Zählsignale lietern. Auf der 1 eitung 106 ist dann kein
Signal vorhanden, du keine wesentlichen Unterschiede an den Hingängen des Vergleichen 72 auftreten.
Dagegen führen die Leitungen 86 und 96 Ausgangssignalc, da das Signal des Kanals Ii in beiden
Fällen mit den Signalen anderer Kanäle verglichen wird. Demgemäß erhält nur das UND-Glied 114 auf
beiden Eiingangsleitungen 96 und 98 Signale. Hin Ausgangssignal ist somit nur auf der 1 eitung 120 vor
handcn. Der Schaltkreis 44 öffnet. Der /?-Kanal wird
mit seinem Zählwert über den Widerstand 58 nicht am zu bildenden Durchschnittswert beteiligt.
Vorzugsweise sind die Verstärker 80, 90 und 100 Differenzverstärker, die ein negatives Signal erzeugen,
unabhängig von der Polarität des Unterschiedes zwischen den beiden zugeführten Zalilsignalen. Die
Schwellenwerte der SchweHcnstromkreise 84, 94 und 104 werden in Übereinstimmung mit den Mitteiwer
ten der Zäh'signale von zwei Kanälen gesteuert. Her
Schwellenwert des Schwelienstromkrcises 84 wird von einem Netzwerk 124 mit Quadratwurzel-Charaktensiik
gesteuert. Der Hingang dieses Netzwerkes 124 ist mit der Exitung 126 mit einem Anschlußpunkl 130
verbunden, an den die den Mittelwert bestimmenden Widerstände 132 und 134 angeschlossen werden. In
gleicher Weise ist das Netzwerk mit Ouadratwurzel-Charakteristik mit der Leitung 138 verbunden. Sein
Eingang ist über die Leitung 140 mit dem Anschlußpunkt
142 verbunden, an den auch die den Mittelwert bestimmenden Widerstände 144 und 146 angeschlossen
sind, die mit den Leitungen 32 bzw. 34 verbunden sind. Das Netzwerk 148 ist in gleicher Weise ausgebildet
und angeschlossen wie die Netzwerke 124 und 136.
Ein Netzwerk mit Quadratwurzel-Charakteristik ist in Fig. 3 dargestellt Die linke Anschlußklemme 160
konnte z. B. mit der Leitung 152 der Fig ί verbunden
werden, die rechte Anschlußklemme 162 ist dann mit der Leitung 150 in Fig. 1 zu verbinden. Die Signalspannung
an der Anschlußklemme 160 ist dann die Eingangsspannung ^n und die Ausgangsspannung
En erscheint an de ι Ausgangsklemme 162 Eine ein
wandfreie Kurve nv-\ Quadratwurzel Charakteristik ist als Linie 164 in dci graphischen Darstellung nach
Fig. i» dargestellt l>er Hauptteil des Netzwerkes befindet
sich nach I ig ^ links von einem Rück kupp
liinßsverstärkcr 161 zwischen AnschluBpunku π 168
und 160. Is sind drei Strome vorhanden, die kombiniert
den Gesumtstrom /', bilden, der von dem Anschlußpimkt
168 nach rechts fließt. Der Strom i, fließi im oberen Zweig über einen Widerstand 170; Stron
/'. fließt im mittleren Zweig über einen Widerstani 172; der Strom /, fließt im unteren Zweig über einer
Widerstand 174. bei Widerstand 176 ist mit dem An schlußpunkt 178 verbunden, mit dem der Widerstani:
172 verbunden um! die Diode /) verbunden ist. Dii
Diode I) ist andererseits mit dem Anschlußpunkt 18(1
verbunden. Über die Widerstände 181 und 182 isl dei Anschlußpunkt 180 mit dem Anschlußpunkt 183
und einer Spannungsquelle t V verbunden. Der Anschlußpunkt 183 ist mit dem Widerstand 170 verbunden
und zusätzlich durch einen Widerstand 184 geerdet. Die Spannungan dem Anschlußpunkt 162ist das
Produkt aus dem Rückkopplungsverstärkerwider stand 186 und dem Strom ir
Der Widerstand von dem Anschlußpunkl 168 zui Ειrde wird auf einem extrem niedrigen Wert mittels
des Rückkopplungszweiges über den Widerstand 18<i
in Verbindung mit dem hohen Verstärkungsgrad des Verstärkers 161 gehalten. Der Eiingangsstrom dieses
Verstärkers 161 hängt ab von der Summe der Ströme Z1, i, und /,, die die Spannung erzeugen, welche an
den Widerständen 170, 172 und 174 anliegt. Da der Widerstand von dem Anschlußpunkl 168 zur Erde
vernaehlässigbar ist. verglichen mit den Widerständen 170. 172 und 174, kann das rechte Ende jedes dieser
Widerstände als geerdet angesehen werden. Die Ströme, die über diese Widerstände fließen, sind
gleich den Spannungen an den Anschlußpunkten 183, 178 und 160, dividiert durch den Wert der Wider
stände 170. 172 bzw. 174 Diese Strome sind in Fi g. 4
gezeigt.
Der konstante Strom /, gibt das Startniveau über
der Grundlinie, so daß stets eine Spannung für den Stromkreis vorhanden ist. selbst wenn die Hingangsspannun·!
t',„, gleich null ist. Bei niederen Zählwerten
würden 7u niedere Schwellenwerte zu einer beträch! liehen Zurückweisung von Zählsignalen fuhren.
Der Strom i, für geringe Werte der Eingangsspannung ergibt sich aus der Hingangsspannung dividiert
durch den GesamtwidcrMand der Widerstände 176 und 172. Die Diode D ist hierbei in Spcrrichtung vorgespannt.
Die Spannung an dem Anschlußpunkt 178 ist bestimmt von den Spannungsteüerwiderständcn
172 und 176. Wenn die Spannung am Anschlußpunkt 178 die Spannung am Anschlußpunkt 180 um einen
solchen Wert übersteigt, daß die Diode D leitend wird, steigt die Spannung am Anschlußpunkt 178 nur
um einen geringen Wert weiter an. Die Kurve für den Strom ι steigt ab dem Punkt, an dem die Diode D
zu leiten beginnt, nur mehr wenig an. Ab diesem Punk t ist der Strom i2 einfach die Spannung an dem Anschlußpunkt
178 (die fast gleich der Spannung an dem Anschlußpunkt 180 ist) geteilt durch den Widerstand
des Widerstands 172.
Die Ströme iv i:. /3 addiert ergehen den Strom ι,,
dessen Verlauf ähnlich der strichlierten Kurve nach Fig. 5 ist. Diese beginnt bei einer Ausgangsspannung
mit einem Wert \on 200, was mehreren Volt positiv
entspricht Der erste Teil der Kurve ist mit 202 bezeichnet und gehl in dem zweiten Teil 204 mit einem
Knick 206 über, der zum gleichen Zeitpunk! auftritt,
wie der Knick des Stromverlaufes von /, in Fig 4 Dk zwt ι Kur\enteile 202 und 204 weichen nicht wc
sentln h MUi d«T theoretisch pcih k!en parabolischen
Kurve all und die Ausgangsspannung C11 am Anschlußpunkt
162, die durch die strichlierte Kurve dargestellt wird, ist für die meisten Zwecke durchaus zufriedenstellend.
Es ist zu erkennen, daß der Ausgang des Netzwerkes nach Fig. 3 bei einem positiven Eingangssignal
negativ ist. Durch eine Umkehrstufe kann »ueh eine positive Ausgangsspannung erzielt werden.
Wie aus F i g. 2 zu ersehen, stellen zwei Kurven 208
und 210 obere und untere zulässige Bereichgrenzen dar, innerhalb derer das Netzwerk mit Quadratwurzel-Charakteristik
auf die Zählmittelwcrtc anspricht und dadurch dem Schwellcnwertstromkreis Grenzen
setzt, die die Differenzen kontrollieren, die sich bei
einem Vcrgleichssignal ergeben, das einen Zählzustand zurückweist oder annimmt. Beispielsweise sind
den Kanälen A und B nach Fig. 1 der Vergleicher 68 und der Schwellenwcrtstromkreis 84 sowie das
Netzwerk 124 mit Ouadratwurzel-Charakteristik zugeordnet. Wenn die akkumulierten Zählungen der
Kanäle A und B darstellenden Signalspannungen zunehmen,
wird ihr Durchschnittswert durch die Kurve 64, links von der Zeit tp, dargestellt. Der Schwellenwertstromkreis
84 liefert kein Ausgangssignal, es sei denn, daß ein Zählwert der Kanäle außerhalb der
Cirenzkiirven 208 und 210 liegt. Diese Grenzkurven geben den Bereich an für die annehmbaren Zählwerte
für die Kanäle A und B. Das Differenzsignal kann durch Veränderungen in dem einen oder anderen Kanal
entstehen, wobei der Verstärker 80 die Differenz der Zählwerte in ein negatives Signal umkehrt, das
vom Schwcl'cnwertstromkreis 84 durchgelassen wird, oder nicht.
Die Abtastöffnungen und die Kanäle A und B arbeiten
bis /um Zeitpunkt t richtig, zum Zeitpunkt tp verstopft aber die Abtastöffnung des Kanals B, so
wird \on diesem Zeitpunkt an der Zählwcrt des Kanals H mir mit einer abnormal verringerten Geschwindigkeit
größer werden. Das Zählwertsignal des Kanals B folgt nun der Kurve 66. Das Zählwertsigna!
des Kanals A folgt dagegen der Linie 212, die die Linie 64 fortsetzt. Das Zählwertsignal des Kanals B bildet
mit dem Zählwcrtsignal des Kanals A ein Mittelwertzählsignal,
das einer Kurve 214 folgt. Das Netzwerk 124 mit Ouadratwurzel-Charakteristik
schafft nun neue Grenzen und diese sind proportional der Quadratwurzel des Mittclwertzählsignals dargestellt
durch die Kurve 214. Der Unterschied zwischen den Grenzen, die bestehen wurden, wenn keine Verstopfung
der Abtastöffnung vorhanden wäre und denjenigen, die erzeugt werden, weil eine solche Verstopfung
erfolgt, sind so minimal, daß sie praktisch nicht bemerkbar sind. Tatsächlich sind aber Veränderungen
in der Steigung der Kurven 2M und 210 an Punkten
215 und 217 vorhanden, hervorgerufen durch die
plötzlichen Änderungen der Steigung der Kurve 64 zum Zeitpunkt tp. Diese Veränderungen können nicht
einmal in der stark vergrößerten Fi g. 2 gesehen werden und sind daher nicht dargestellt
Der neu festgestellte Mittelwert, wie er durch die Kurve 214 gezeigt wird, bewirkt, daß die Grenzen sich
verändern, wobei die obere Grenze nun einer Kurve
216 und die untere Grenze einer Kurve 218 folgt. Für
einen bestimmten Zeitpunkt bewirken diese neuen Grenzen kein Zuriickweisungssignal über den
Schwellenwertstromkreis, da das Differenzsignal nicht über die Grenze hinausgeht. Zum Zeitpunkt tr aber
weicht die B-Kanal-Zählkurve 66 so weit von der
Zählwertkurve 212 des Kanals B ab (oder von der Mittelwertkurve 214 in anderen Ausführungsfor
men), daß das Diffcrcnzsignal größer als der Schwel lenwert wird, somit ein Zurückweisungssignal ent
steht.
Bei dem Aufbau nach Fig. 1 werden die Kanäli
paarweise verglichen. Der erhaltene Differenzwer und die Schwellenwertgrenze stehen mit dem Zähl
mittelwert der paarweise verglichenen Kanäle in Zu sammenhang. Wenn der Differenzwert von zwei Ka
>o nälen den Schwellenwert unterschreitet, erfolgt ein<
Auswahl des nicht normal arbeitenden Kanals, in die scm Falle des Kanals B, der zurückgewiesen wird. Dei
Zählwert des Kanals A kann immer noch mit derr Zählwert eines anderen Kanals einen Mittelwert bil
'5 den, um gegebenenfalls einen End-Mittelwert zurr Zeitpunkt t. zu erreichen.
F i g. 6 zeigt eine andere Ausführungsform mit einei
größeren Genauigkeit und der Möglichkeit, Zählwertc auch beim Auftreten von Abnormalitäten aus-
in zuwerten.
Die Leitungen 30, 32 und 34 der Fig. 6 sind Ausgänge
von Zählkreisen, die den Kanälen A, B und C zugehören. Die Vergleichcr 68,70, 72 entsprechen
denjenigen von Fig. 1. Jeder der Differentiailvergleieher
68, 70 und 72 hat eine veränderliche Ansprechgrenzc. Es ist jeweils wieder ein Schwellcnwertstromkreis
84, 94 und 104 vorhanden.
Der Eingang der Differentialvergleicher in Fig. 6
kann verschieden arbeiten. Es können wie in Fig. 1
3» die Kanäle A, B und C paarweise verglichen werden.
Es kann aber auch wie in F i g. 4 jeder Kanalzählwert mit dem Mittelwert aller anderen Kanalzählwerte verglichen
werden.
Die Vorrichtung 54 zur Mittelwertbildung hat einen Ausgang 220, an dem der Mittelwert der summierten
Zählsignale aller drei Kanäle auftritt, vorausgesetzt, daß alle Schalter 42, 44 und 46 geschlossen sind. Die
Leitung 222 verbindet den Ausgang 220 mit jeder der Eingangsleilungen 74,76 und 78 für die Differentialverstärker
8Θ, 90 und 100. Der Mittelwert wird somit
mit den Zahlwerten verglichen, die an den Kanalleitungen 30, 32 und 34 auftreten. Da alle Zählwerte
an den Eingängen 30,32,34 mit dem gleichen Mittelwert
verglichen werden, der von allen annehmbaren Zählwerten der Kanäle abhängt, ist das logische Auswählnetzwerk
88 nach F i g. 1 nicht mehr notwendig. Eine Leitung 224 verbindet den Ausgang 220 mit
einem Netzwerk 226, mit Quadratwurzel-Charakteristik, das mit j bezeichnet wird und dessen Ausgang
5" über eine Leitung 228 mit den Schwellenwertstromkreisen
84,94 und 104 der Grenzwertsteueremgangsleitungen 128, 138 und 150 verbunden ist. Somit
spricht das Netzwerk mit Quadratwurzel-Charakteristik den Mittelwert aller verfügbaren Zählsigriale an,
um den Schwellenwert festzusetzen, der bestimmt, ob oder ob nicht am Ausgang der Differentialvergleicher
ein Vergleichssignal auftritt. Da dieses Netzwerk auf alle über die Schalter 42, 44 und 46 übertragenen
Zählwerte anspricht, muß ständig am Ausgang 220
ein Mittelwert vorhanden sein, der geeignete Schwellenwerte
bestimmt, die entscheiden, ob die Differenzwerte der Differentialvergleicher annehmbar sind.
Wenn man annimmt (im Gegensatz zu F i g. 6), daß die Ausgangsleitungen 230,232 und 234 der Sichwellenwertkreise
mit den Schaltern 42, 44 und 46 verbunden
sind, wie die Leitungen 118,12(1 und 122 in
Fig. 1, dann würde, wenn ein Kanal blockiert, sein
zugehöriger Schalter sich öffnen und das akkumuliert/»
Zahlsignal dieses Kanals würde nichl im Mittelwert am Ausgang220 berücksichtigt sein. Das Gerät würde
weiterhin die richtigen Ergebnisse liefern, und die Mittelwertbildung aus den Zählwerten von nur zwei
Kanälen würde die erforderlichen Signale für das Netzwerk 226 und die Rückkopplung von Mittelwerten
zu den Verstärkern bestimmen. Behält man diese Annahme bei, würde, wenn dabei ein Kanal nicht arbeitet
und ein eine Verstopfung anzeigendes Differenzsignal von den beiden verbleibenden Kanälen abgeleitet,
auftritt, der Ausgang der entsprechenden Schwellenwertstromkreise diese beiden Kanäle eliminieren.
Das Ergebnis ist dann, daß die Spannung am Ausgang 220 auf null fällt. Der Ausgang am Netzwerk
mit Quadratwurzel-Charakteristik wird ebenfalls null. Die Schwellenwertstromkreise wurden eine Nullgrenze
bestimmen, der ganze Stromkreis würde unwirksam gemacht, so daß von diesem Stromkreis keinerlei
Angaben abgeleitet werden konnten. Dies ware annehmbar, wenn die Differenz zwischen den Zahlwerten der beiden verbleibenden Kanäle durch eine
Blockierung der Abtastöffnung verursacht würde; wird sie aber durch eine vorübergehende Abnormalität
verursacht, dann würden alle Zählwerte verlorengehen, es sei denn, daß irgendwelche Vorbeugungsmaßnahmen
ergriffen werden.
Nach I· i g. 1, nach der die Netzwerke mit Quadrat
wurzel-Charakteristik ihre Signale von einem Vergleich der Zählwerte der Kanalpaare ableiten, würde
eine sich selbst reparierende, vorüberegehende Abnormalität
nicht zu einem Verlust sämtlicher Zählwerte fuhren. Aber diese Aufzeichnungsform ist teurer
und die Genauigkeit ist etwas geringer.
Bei dem Aufbau nach Fig. 6 sind die Ausgänge
der Schwellenwertstromkreise 84, 94 und 104 mit einer dazwischengeschalteten »Nur-eins-Auswähl-Matrix«
231 verbunden, die aus logischen Elementen besteht, die so miteinander verbunden sind, daß ein
vollständiges Ausschalten aller Zählwerte verhütet wird. Die Leitungen 230, 232 und 234 sind die Eingänge
zu der »Nur-eins-Auswahl-Matrix«. Wenn einmal ein Kanal durch seinen entsprechenden Schwellenwertstromkreis
als abnormal beurteilt wurde, dann hat diese Matrix die Aufgabe, die verbleienden
Kanäle zu verriegeln. Um den Kanalbetrieb aufrechtzuerhalten, müssen Signale /u seinem Schalt
kreis blockiert werden. Wenn z. H. der Kanal /> auszuschalten ist, bleiben die Schalter 42 und 46 offen,
unabhängig von weiteren Ausgangssignalen von irgendwelchen anderen Schwellwertkreisen. Die Ausgänge
der »Nur-eins-Auswahl-Matrix« 231 sind mit den entsprechenden Schaltkreisen über die Leitungen
236,238 und 240 verbunden. Die Wirkungsweise wird in Verbindung mit der Darstellung in Fi g. 7 erläutert
Um eine tatsächliche Blockierung der Abtastöffnung in einem der verbleibenden Kanäle zu erkennen,
kann ein einfaches aber wirksames logisches Element verwendet werden. Dieses Element kann ein
»UND«-Glied 242 sein, mit drei Eingängen, die über Leitungen 244, 246 und 248 mit den entsprechenden
Ausgängen 86,96 und 106 der Differentialvergleicher verbunden sind. Wenn ein Zählwert eines Kanals abnormal
ist, bewirkt dieser Kanal einen Vergleichssignalausgang, der ein Eingangssignal für das »UND«
Glied 242 liefert. Angenommen, der Kanal B ist außer Betrieb, dann ist ein Signal auf der Leitung 246
vorhanden, weil das Differenzsignal ein Vergleich zwischen dem Zählwert des Kanals B und dem Mittelwert
der beiden anderen Kanalzählwerke ist. Der Schalter 44 ist unter diesen Umständen offen. Es sei
nun angenommen, daß eine Blockierung im Kanal C vorhanden ist und sein sich ändernder Zählwert beim
Vergleich mit dem Mittelwert der Zählwerte der Kanäle A und C einen wesentlichen Unterschied bedingt,
der im Laufe der Zeit weitergeht. Da A und C im Betrich gesperrt sind, kommen die Signale noch
durch die Schalter 42 und 46 in die den Mittelwert bestimmende Vorrichtung 54 und schaffen immer
iHKh gewisse Schwelicnwertgrenzen durch das Netzwerk
226 mit Quadratwurzel-Charakteristik. Da auch ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Zählwert
des Kanals A und dem Mittelwert der Z.ahlwerte von
'5 Kanal A und C vorhanden ist, der ebenfalls zunimmt,
wenn die Zeit weiterläuft, sind Ausgangssignale an den entsprechenden Differentialvergleichern vorhanden,
die als Fingangssignale auf den Leitungen 244
und 248 erseheinen. So sind alle drei Eingänge des
™ UND-Gliedes 242 stromführend und dieses gibt ein
Ausgangssignal über ihre Ausgangsleitung 250 ab. Der normalerweise geschlossene Schalter 252 öffnet,
der /wischen dem Ausgang 220 und einer Ausgangsklcmmc 254 eingeschaltet ist.
In Fig. 7 ist auf der senkrechten Achse eine Spannung
für die Zählsignale, Grenzwertsignale od. dgl
aufgetragen. Auf der waagerechten Achse ist die /ahl/eit aufgetragen, die sich von dem Anfangszeitpunkt
/D bis /ur Endzählzeit if erstreckt, die beispicls-
3" weise 4 Sekunden beträgt. Der Kurvenverlauf und
Spannungsuntcrschicde sind sehr stark übertrieben dargestellt
Links vom Zeitpunkt tpB ist die Arbeitsweise der
Ausführiingsform nach Fig. 6 normal. Alle drei Zählwerte
der Kanäle A, B und C liegen auf im wesentlichen derselben Geraden 260. Diese gibt den Mittelwert
der Zählwcrte wieder, der stetig zunimmt. Die von dem einzigen Netzwerk 226 mit Quadratwurzel-Charakteristik
bestimmten Grenzen werden durch die Kurven 262 und 264, den oberen bzw. unteren Grenzen,
angegeben.
Zum Zeitpunkt tpB wird der Kanal B dauernd blockiert. Der Durchschnitt aller drei Kanäle ändert
sich, aber A und C erzeugen weiterhin mit derselben Geschwindigkeit sich vergrößernde Zählwerte. Der
sich nicht ändernde Zählwert des ß-Kanals ist durch eine gestrichelte waagerechte Linie 266 dargestellt
und der neue Mittelwert für alle drei Kanäle ist eine Kurve 268, die eine geringere Steigung hat als die der
so Kurve 260. Eine strichpunktierte Linie 270 bildet die
Verlängerung der alten Mittelwertkurve 260. Da das Netzwerk 226 mit Quadratwurzel-Charakteristik auf
den Mittelwert aller Zählwerte am Ausgang 220 anspricht, bezieht sich sein Ausgang auf die Mittelwerts-
kurve 268. Demgemäß wird der oberste Zurückweisungsgrenzwert
eine Kurve 272 und der unterste Grenzwert wird die Kurve 274. Es sollte darauf hingewiesen
werden, daß die Grenzkurven tatsächlich Kurven mit Quadratwurzel-Charakteristik sind, obwohl
selbst in einer übertriebenen Zeichnung wie hier sie lediglich als gebogen gezeigt sind.
Dieser Zustand bleibt, bis eine Grenze von irgend einem Schwellenwert überschritten wird, wobei alle
Schwellenwertstromkreise die gleiche Grenze haben Zum Zeitpunkt trB wird die untere Grenze des
Schwcllenwertstromkieises 94 des Kanals B durch das Differenzsignal überschritten, das in dem Verstärker
erzeugt wird, der den Schalter 44 über die »Nur-
eins-Auswahl-Matrix« 231 zurückgewiesen, d. h. im
(erdrückt wird. Zur gleichen Zeit werden die beiden linderen Kanäle zur kontinuierlichen Arbeitsweise
durch die Matrix 231 gesperrt. Die graphische Darstellung nach Fig. 7 /.eigt dies, indem der Mittelwert
der Kanüle A und C längs einer Linie 276 steigt, und
/war zurück z.u der gleichbleibenden mittleren Steigung, die jetzt durch eine Kurve 278 dargestellt wird.
Diese Kurve läuft weiter bis zu dem nächsten Zwischenfall. Die oberen und unteren Grenzkurven 280
bzw. 282 werden von dem Mittelwert der Zählsignale der Kanäle A und C abgeleitet und sind im wesentlichen
eine Axtrapolierung und Fortsetzung der Grenzkurven 262 bzw. 264. Hierbei wird angenommen, daß
die Kanäle A und C während der ganzen Zeit normal gearbeitet haben.
Zum Zeitpunkt ipC verstopft die Abiastöffnung
des Kanals C jedoch nicht ganz. Sobald dies geschieht, steigt der Zählwert des Kanals C mit einer geringeren
Steigung längs einer gestrichelten Kurve 284. Abhängig von der Art der Verstopfung und wie lange sie
besteht, kann der Zählwert dieses Kanals unterdrückt werden. Wenn der statistische Wert gut ist, d. h. wenn
er innerhalb der Grenzen bleibt, tue durch die Verwendung lies Netzwerkes mit Ouadraiwurzel-C'haraktcristik
gegeben werden, ist es nicht notwendig, Zählwerte vollständig zu unierdrücken. Der neue
Mittelwert schließt die Zählwerte der Kanäle A und
fein. Dies stellt die voll ausgezogene Kurve 286 dar.
Dabei wird angenommen, daß der Zahlwert des .Kanals A einer gestrichelten Kurve 288 als eine lineare
Fortsetzung der Kurve 278 folgt. Das Net/werk mit Ouadratwurzcl-Charakteristik spricht auf den neuen
Mittelwert vom Zeitpunkt tpC ab an und die neuen Grenzen der Schwellenwertstromkrcise 84 und 104
sind Kurven 289 und 290.
Wenn keine Zählwerte der Kanäle, die mit ihrem
Mittelwert verglichen werden, die Grenzen der Schwellenwertstromkrcise überschreiten, schneidet
die Lini·: 286 des Mittelwertes die endgültige Zählz.eit //bei einem Spannungswert 292, der dem Mittelwert
des Zählvorganges entspricht. Andererseits ändert sich der Ausgang von beiden Differential vergleichern,
da jeder seinen eigenen Kanalzählwert mit dem des Mittelwertes vergleicht. Die Differenzbeträge nehmen
im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit zu und beide überschreiten ihre entsprechenden
Schwellwerte zu ungefähr der gleichen Zeit irC kurz
vor dem Ende der Zählperiode. Falls dies geschehen sollte, wird der Zahlvorgang ungültig. Hierzu öffnet
der Schalter 252 sich im Zeitpunkt trC und wenn der Ausgang 254 an irgendeinen folgenden Geräteteil angeschlossen
ist, wird kein Ausgangssigna] abgegeben, das einem Zählwert entspricht. Wenn andererseits die
Kanaizählwerte innerhalb der gegebenen Grenzer zurückkehren, nachdem der Zählvorgang ungültig geworden
ist, schließt sich der Schalter 252 wieder und ein Ausgangssignal erscheint am Ausgang 254. Die.1·
ist möglich, weil die »Nur-eins-Auswähl-Matrix« 231 einen Mittelwert der beiden Kanalzählwerte liefert
Die Schalter 42 und 46 bleiben geschlossen, obwohl der Schalter 252 für einen Zeitraum offen ist. Der
Mittelwert am Ausgang 220 genügt nicht, um in der
ίο Schaltung weiterverarbeitet zu werden. Falls die Abtastöffnungen
jedoch genügend schnell zu einem normalen Betrieb vor dem Ende des Zählvorganges zurückkehren,
kann ein genügend gültiger Ausgangswert erzielt werden. Das Kriterium ist die Länge dei
T, Zeit, wahrend der die eine Abtastöffnung blockiert
bleibt. In der Praxis kann dies ein sehr geringer Teil
der Gesamtzeit sein.
Die »Nur-eins Auswähl-Matrix« 231 kann, wie in I-ig. S gezeigt, aus *UND«-Gliedern und Umkehr-
2" stufen aufgebaut werden. Für jeden der Kanäle sind
solche Glieder und Stufen vorhanden, wobei so viele Hingänge fur jedes »UND«-Glied vorhanden sind wie
Kanäle. Ein »1.« auf einer der Eingangsleitungen 230,
232 oder 234 stellt eine fehlerhafte Arbeitsweise in
'5 dem entsprechenden Kanal dar. Eine »0« auf einer
der Ausgangsleitungen 236, 238 oder 240 öffnet den entsprechenden Schalter 42, 44 oder 46. Es ist verständlich,
daß »()'< auf allen Eingangsleitungen 230. 232 und 234 z.u »<)'' auf allen Ausgangsverbindungen
237, 239 und 241 fuhren, wobei dieser Zustand eine annehmbare Information in allen drei Kanälen darstellt.
Wie allgemein bekannt, bewirkt ein »0« an nur einem Hingang, daß das »UND«-Glied einen Ausgang
»0« hat.
Wenn der Kanal B blockiert ist und die beiden Kanäle A und C richtig arbeiten, sind die Eingänge 230,
232 und 234 »0«; »1« und »0«, wie in Fig. 8 gezeigt
Demgemäß wurden die Signale auf den Leitungen 237 und 241 beide »0« sein müssen. Wegen der dazugehörigen
Umkehrer 272 und 276 wurden derartige »0« zu »1« werden und wurden über die Ausgangsleitungen
231, 293 und 295 geführt. Als Ergebnis würden alle Eingänge des B-Kanal-UND-Gliedes 293 »1«
sein und würden bewirken, daß ihre Ausgangsleitungen 239 sich im Zustand »1« befinden. Daher würde
wegen des dazugehörigen Umkehrers 274 ein »0« durch seine Ausgangsleitung 238 zu den Schaltungen
291 und 295 geführt werden. Insofern als diese beiden Glieder »0« Eingänge von ihren Kanalleitungen 230
so und 234 erhalten, wurde kein logischer Konflikt
entstehen. Als eine Folge fiihrt lediglich die Kanal-/?-Ausgangsleiiung
238 ein »0« und nur deren Schalter 44 öffnet sich, um Zählwertsignale zurückzuweisen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Auswählverfahren für mehrere Zahlergebnisse von mikroskopischen Teilchen, insbesondere
Blutkörperchen, bei dem die von den Teilchen hervorgerufenen Impulse in mehreren getrennten,
parallelen Zählkanälen ausgewertet werden, die Zählwerte der Kanäle miteinander verglichen
werden und ein sich ergebender, eine einstellbare >"
Schwelle übersteigender Differenzwert über ein Schaltnetzwerk den abweichenden Zählwert des
einen Kanals für die Ermittlung des mittleren Zählergebnisses aller Zählkanäle eliminiert, dadurch
gekennzeichnet da3 der Wert jeder Schwelle während der Zählung abhängig von dem
Mittelwert der Zählwerte mindestens zweier Zählkanäle verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Änderung des Wertes jeder
Schwelle als Funktion der Quadratwurzel des Mit telwertes erfolgt.
3. Wählanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, mit mindestens
drei parallelen Erfassungs- und Zählkanälen für die von mikroskopischen Teilchen hervorgerufenen
Impulse, von denen jeder eine Integrierstufc,
eine Vergleichsstufe zur Differenzbildung jeweils zweier Zählwerte, einen Schwellenstrom
kreis mit veränderbarem Schwellenwert für einen gebildeten Differenzwert, eine vom Schwellenstromkreis
gesteuerte Schaltvorrichtung, die jeden Kanal an ein einen Mittelwert der Zählergebnisse
bildendes Netzwerk schaltet, sowie eine den Mittelwert der Zählergebnisse wiedergebende Anzci
gevorrichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwellenstromkreis (84, 94, 104) mit
einem Netzwerk (124,136,148; 226) verbunden ist, das zur Veränderung des Schwellenwertes
während der Zählung mit Netzwerken (132, 130. 134,144,142,146,156,154,158; 54) zur Bildung
des Mittelwertes mindest zweier Zählwerte verbunden ist.
4. Wählanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schwellenstromkreis
(84,94,104) ein Differenzsignalgenerator (80,90,
100) vorgeschaltet ist, dessen einer Eingang (30, 32, 34) mit der jeweiligen Teilchenabtastvorrichtung
(24, 26, 28) verbunden ist, während der andere Eingang (74,76,78) entweder mit dem Ausgang
einer anderen Teilchenabtastvorrichtung (26, 28, 24) oder mit dem Ausgang (220) einer
den Zählmittelwert bildenden Vorrichtung (54) verbunden ist.
5. Wählanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes mit einem Schwellenstromkreis
(84, 94, 104) verbundene Netzwerk (124, 136, 148; 226) eine Quadratwurzel-Charakteristik
besitzt.
6. Wählanordnung nach Anspruch 4 oder 5, da- 6»
durch gekennzeichnet, daß jede von einem Schwellenstromkreis (84,94,104) und einem Dif
ferenzsignalgenerator (80, 90, 100) gebildete Vergleichsschaltung (68, 70, 72) je ein Kombinationspaar
bildend mit den Teilchenabtastvorrichtungen (24, 26, 28) verbunden ist.
7. Wählanordnung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (86,
96, 106) der je ein Kombinationspaar bildenden Vergleichsschaltungen mit den Hingängen einer
Torschaltung (112, 114,116) verbunden sind und
die Torschaltungen ein logisches Netzwerk (88)
bilden.
H. Wählanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Torschaltung (112,114.
116) ein UND-Gatter mit zwei Eingängen ist.
9. Wählanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Netzwerk (226)
mit Quadratwurzel-Charakteristik vorhanden ist, das einerseits mit den Schwellenstromkreisen (84,
94,104) und andererseits mit dem Ausgang (220) einer den Zählmittelwert aller Erfassungs- und
Zählkanäle bildenden Vorrichtung (54) verbunden ist.
K). Zählanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, cJati die Ausgänge der ViT-gleichsschaltungen
(68,70,72) mit den Eingängen
einer Auswahl-Matrix-Schaltung (231) verbunden .,ind, deren Ausgänge mit Schaltkreisen (42,
44, 46) verbunden, über die Teilchenimpul.se der
einzelnen Zahlkanäle (A, B, C) einem Netzwerk (54) /ur Bildung des Mittelwerte1- der Zählwerte
aller Kanäle zugeleitet werden.
II. Wählanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Netzwerk (54) zur
Mittelwertbildung der Zählwerte der Zählkanale ein Schaltkreis (252) nachgeschaltet ist. der über
ein UND-Gatter (242) angesteuert wird, dessen Eingänge (244, 246, 248) mit den Ausgängen der
Vergleichsschaltung™ (68, 70, 72) verbunden sind.
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