DE2117385A1

DE2117385A1 - Schwärzungs- oder Dichtemesser

Info

Publication number: DE2117385A1
Application number: DE19712117385
Authority: DE
Inventors: George F. Wellesley; Woodward Robert C Weston; Mass. Clifford jun. (V.StA.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-09
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1971-11-04
Also published as: CA927623A; FR2089411A5; GB1346486A; US3706877A

Description

Patentanwälte

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8 Manchen 22, SUäincdorfstr. W

CLIFFORD INSTRUMENTS, INC., Natick (Massachusetts), V.St.A.

Schwärzungs- oder Dichtemesser

Die Erfindung betrifft einen Schwärzungs- oder Dichtemesser.

In klinischen Labors wird die sogenannte Zonenelektrophorese verwendet, bei der immer die Notwendigkeit auftritt, die quantitative Untersuchung einer Substanz- oder Materialmenge, z.B. von eingefärbtem Protein, in Form eines Berichts festzuhalten.

Bekannte Verfahren und Vorrichtungen zur Dichtebestimmung von eingefLLrbten Streifen haben sich als unfähig für die schnelle Gewinnung genauer Laborergebnisse erwiesen. Z.B. werden bei einem bekannten Verfahren Streifen in verschiedene Abschnitte geschnitten, aus denen dann der Farbstoff durch Elution herausgelöst wird, llach dem Herauslösen des Farbstoffs wird die optische Dichte der Elusionslösung gemessen, und die erhaltenen Werte werden in einer Kurve als Funktion der Wegstrecke auf dem Ausgangsstreifen aufgetragen. Ss versteht sich, daß ein derartiges Vorgehen zeitraubend ist und viele Verl'ahrensschritte erfordert.

Ein anderes für diesen Zweck verwendetes Verfahren besteht in der Sättigung des Elektrophoresestreifens mit einem Öl, um diesen transparenter zu machen. Das Papier wird an einem beleuchteten Spalt vorbeibewegt, und die durch das Papier tretende Lichtmenge wird durch eine geeignete elektrische Einrichtung gemessen. Auch hier wird eine Kurve in Abhängigkeit von der Wegstrecke auf dem Papierstreifen er-

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halten. Dieses Verfahren hat den !lachteil, daß jede Änderung der Lichtquelle zu einem Fehler in der Dichtemessung führt.

Ein weiteres gegenwärtig benutztes Verfahren (vgl. z.B. US-PS 2 834 247) verwendet einen mechanischen Kugel- und Scheibenintegrierer, der eine Folge von Zacken unter der Dichteprofilkurve zeichnet. Jede Zacke stellt eine begrenzte Fläche unter der Dichteprofilkurve dar. Der Bediener bestimmt dann, wo Komponenten angefangen und aufgehört haben, zählt die Impulse unter jeder Zacke, addiert alle Impulse und errechnet dann einen Flächenprozentwert.

Sin anderes bekanntes Verfahren verwendet einen elektronischen Spannungs-Frequenz-Umsetzer, um Solenoide zu betätigen, die Flächenzacken unter dem ICurvenzug zeichnen.

Ein weiteres Verfahren tastet die Elektrophoreseverteilung ab, erfaßt wiederholt das durchgelassene Licht und projiziert das Dichteprofil auf eine Kathodenstrahlröhre. Der Bediener stellt die Grundlinie ein, setzt Gatter, um das gesamte Flächenintegral der Vertei- ■ lung zu bilden, uni stellt ein Ließgerät auf "100" ein₀ Die Integrationsgatter werden für einzelne Spitzen gesetzt, und der Lediener liest den Flächenwert vom Gießgerät ab. Jedoch wird bei diesem Verfahren nicht die durch den Bediener gefällte Entscheidung festgehalten, welche Senken für die speziellen Flächenprozentwerte ausgewählt wurden.

Alle derartigen Verfahren haben liachteile, d.h. sie sind entweder zu zeitaufwendig oder zu ungenau oder erfordern die Übertragung der Ergebnisse in die Form eines endgültigen Berichts.

3s ist daher Aufgabe der Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, durch die vollständige .Elektrophoreseergebnisse auf einen einzigem Formblatt geliefert werden können, so daß keine manuelle Aufzeichnung von Daten notwendig ist.

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Erfindungsgemäß wird die Probe (Slektrophoresestreifen) abgetastet, und das durch die Probe geschickte Licht wird von einem . Fotometer empfangen. Dieses Signal ist im allgemeinen direkt proportional der von Slektrophoresestreifen durch_elassenen Lichtmenge. iiine (analoge) Profilkurve der Verteilung wird auf einer Registrierkarte aufgezeichnet. Gleichzeitig mit der Aufzeichnung der Profilkurve wird die Fläche unter der Profilkurve integriert und dieser Wert gespeichert. Durch LIarkieren der Registrierkarte, auf der die Profilkurve aufgezeichnet wird, wählt der Bediener Abschnitte der Profilkurve aus, für die Substanz- oder Liaterialmengen-

werte und Flächenprozentsätze zu bestimmen sind. Die Sesamtsubstanzin
Lenge der Probe z.B. die Jesamtnenge von Protein, wird in einer iiechenanordnung im Dichtemesser über eine digitale Hingabe gespeichert. Die Verteilung wird erneut oder wieder abgetastet, und wo die vom Bediener eingetragenen LIarken erfaßt werden, werden Flächenprozentsätze und Substanzmengenwerte in digitaler Form direkt auf die Iiegistrierkarte ausgedruckt. Xach dem Wiederabtasten findet der Bediener auf einer Registrierkarte (Bogen) alle notwendige Information in fertiger Form.

Die erfindungsgemäiDe Anordnung hat eine quelle von Strahlungsenergie ("welle oder !Teilchen) wie Licht, das ultraviolett, infrarot, weiß oder von irgendeiner Wellenlänge sein kann, wobei das abgestrahlte Licht in einen Lichtstrahl geformt, z.S. durch ein Linsensystem, und dann auf die Probe fokussiert und bei Durchsetzen der Probe durch einer: Spalt begrenzt wird. Die Probe, die transparent, durchscheinend oder halbdurchlässig sein kann, enthält eine quantitativ oder qualitativ zu analysierende Substanz (ilaterial), die die Probe durchsetzende Energie variiert, um die Procenanalyse zu unterstützen.

Z. 3. wird ein Slektrophoresestreif en einer.: Lichtstrahl ausgesetzt, der der Probe durch Reflektieren, Durchlassen, Fluoreszenz od. dgl. beeinflußt werden kann, d.h. durch Liohtabsorption. Das

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von der Probe kommende Lichtvaird von einem geeigneten Empfänger wie einem Fotometer empfangen, z.B. einer Fotozelle, einem Fotovervielfacher, einer Fotodiode usw., und dort in ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses elektrische Signal wird dann zu einem Funktionsgenerator übertragen, der das Signal auf einen Pegel umsetzt, der linear mit der Menge der zu analysierenden Substanz in der Probe verknüpft ist. Das Umsetzen des Signals aus der lichtempfangenden Einrichtung kann linear, logarithmisch, logarithmisch-reziprok, linearreziprok oder durch irgendeine hybride Funktion erfolgen_o Andere Arten von Proben, axe selbst eine Strahlungsquelle darstellen, können ebenfalls ohne Schwierigkeiten erfindungsgemäß untersucht werden, wobei dann eine besondere Energiequelle nicht erforderlich ist, z.j3. radioaktive Proben. Z.B. können Substanzen wie Proteine durch radioaktive i'eilchen markiert werden, in welchem Fall die markierte Substanz selbst die Energiequelle ist und der Spalt nur ein radioaktives Ilaterial. zu reflektieren oder absorbieren braucht, so aaß der Fotovervielfacher zu irgendeinem Zeitpunkt nur jeweils einen Abschnitt der Verteilung erfaßt. Diese Technik kann auch bei markierten Aminosäuren Anwendung finden.

ITach Durchlaufen des Funktionsgenerators wird das Signal in der gewünschten Funktion als Profilkurve aufgezeichnet. Gleichzeitig mit dem Aufzeichnen der Profilkurve wird das Signal in eine Impulsfolge umgesetzt, deren Pulsfrequenz mit dem Signalpegel verknüpft ist, und die Impulse werden addiert und gespeichert, so daß also die Fläche unter der Profilkurve integriert wird. Nachdem das Dichteprofil gezeichnet und die Fläche unter dem Profil integriert worden ist, wird ein Teil des aufgezeichneten- Profils, von dem zusätzliche Information erwünscht ist, z.B. die spezielle Fläche zwischen ausgewählten Profilstellen, markiert. Die Probe wird dann über diesen gesamten, natürlich auch vorher abgetasteten Teil wieder abgetastet. Das integrierte wiederabgetastete Signal wird dann mit dem vorher

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gespeicherten (Gesamt-) Abtastsignal verglichen, und die Vergleichswerte in Porin von Flächenprozentsätzen werden ebenso wie die Material τ oder 3ubstanzHiem,en ausgerechnet. Auf Befehl wird die gewünschte Information dann direkt auf einem Aufzeichnungsträger wie einer Registrierkarte oder einem Registrierblatt aufgezeichnet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Fähigkeit, einerseits eine Funktion des Dichteprofils, z.B. den Kehrwert des Dichteprofils, aufzuzeichnen und andererseits über eine andere Funktion des Dichteprofils zu integrieren, z„B. als Logarithmus des Kehrwerts; oder das Kurvenprofil aufzuzeichnen und dieses (also über dieselbe Funktion) zu integrieren. Da das Ausdrucken der Information beim Wiederabtasten auf den gleichen Aufzeichnungsträger erfolgt, der bereits vom Bediener mit Harken versehen worden, ist, wird die jesamte einschlägige Information direkt auf dasselbe Berichtsformular (Karte, Bogen) ausgedruckt.

Da die Mehrzahl der klinischen Labors Programme verwenden, die zur Benutzung von Elektronenrechnern führen, um die Laborergebnisse für die Patienten zusammenzufassen, ist bei dem erfindungsgemäßen Dichtemesser auch die Ilechnerkornpatibilität berücksichtigt. Die Flächenprozentinformation und die Prozentproteinwerte werden beide in Form eines Binärcodes für Dezimalziffern (BCD-Code) gespeichert. Bei Empfang eines Impulses vom Eechner kann die Information in den Rechner eingegeben und dort in einem Speicherblock gespeichert werden, bis der Rechner die Information über diesen Patienten abruft. Ks ist vorteilhafterweise nur ein Minimum an Rechnerspeicherkapazität erforderlich, da die Notwendigkeit des punktweisen Aufzeichnens des Dichteprofils vollständig entfällt.

Da der erfindungsgemäße Dichtemesser über eine eigene Rechenanordnung verfügt, braucht kein gesonderter Elektronenrechner verwendet zu werden, um Flächenprozent- oder Prozentsubstanzwerte zu ge-

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winnen, so daß vollständige Ergebnisse unabhängig davon erzielt werden, können, ob der Elektronenrechner in Betrieb ist oder nicht. 3ine Durchsicht der das Dichteprofil enthaltenden liegistrierkarte ergibt sofort Aufschluß über die Identifikation von Albumin und der verschiedenen Globuline. Zur feststellung von Fraktionen entlang der. Dichteprofil werden die abgetastete Verteilung, nämlich die Probe, und der Schreiber beide durch Sehrittschaltiaotoren angetrieben. Durch Zählen der Schritte zu jeder Senke wird eine Ortsinforiaation geliefert, die in einem einfachen liechnerprograiam verwendet werden kann, um die Fraktionen zu identifizieren.

Da die meisten Zelluloseazetat- und Gelverteilungen durch Integration des Logarithmus ihres Kehrwerts genau quantitativ erfaßt werden können, wird diese Itechriungsart beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Srfinaung verwendet. Wenn jedoch die LIenge der lichtabsorbierenden Substanz nicht linear mit der optischen Dichte ansteigt, ist der Dichtemesser auch mit einer Einrichtung versehen, um die Integration linear über eine Funktion wie die Farbstoffkonzentration auf Filterpapier oder eine derartige andere Funktion, die vom Benutzer vorgegeben wird, vorzunehmen.

Die Analoganordnung des erfindungsgemäßen Dichtemessers ist mit den Ligitalrechen- und Druckeinrichtungen eines Digitalelektronenrechners kombiniert, um auf eines einzigen Berichtsforrnular vorzusehen ein Dichteprofil der Slektrophoreseverteilung, Harken wie Löcher oder von einem elektronischen Senicenfühlsysten, das anzeigt, wie die Verteilung für Rechenzwecke unterteilt wurde, einen digitalen oder numerischen Flächenprozentsatz, der auf der Karte bzw. dem Formular für eine Spitze oder eine Gruppe von Spitzen der Verteilung ausgedruckt ist, ferner mit einer Einrichtung zum Eingeben des Werts der Gesamtmenge der Probensuastanz in den Dichtemesser und zum Ausdrucken dieses Werts in Digitalforiü auf die ICarte sowie mit einer Einrichtung zum llultiplizieren von Flächenprozentsatz mit dem Ge-

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samtnien^eirwert und zum Ausdrucken des werts der llen^e jeder ausgewählten Fraktion bzw. iCoiaponente.

Sie irfindun_ö- macht also das Ablesen von Ließ ^e rät en überflussig und verhindert dadurch Interpolationsfehler, aber auch dbertra^ungsfehlar, und sie kombiniert Analo₀- und Di^italdarstellun.j zur jiusnutzunj der 3,-röoeren Präzision der Di^italberechnunvon Ergebnissen und ist ferner nick.; auf eine bestimmte ..nzahl von Spitz on durch die Anzahl von Analo^speickern beschränkt. Das verv/eiidete I.arkiersystem ist insoAveit vorteilhaft, als es genaue -,r^ebnisse von allen Seruinprotein- unu Liboprotein-Verteiluii^eii erhält, die oft Schultern und V/endepunkte haben, die ein elektronisches Senkenfühlsyste:.; veranlassen, die Verteilungen in Fraktionen au unterteilen, die nicht auf axe ^ewLInsch-je tatsächliche Substanzverteilunf, besoden sina.

Die Jrfindun^· wird anhand der ^eichnun^ näher erläutert. JJs ξ ei_c. en:

Fi?;. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführun.^s bei spiels des erfinduni,s,~e:aäßen Dichteinessers;

Fi^. 2 das Blockschaltbild der Hauptbaugruppen des Dichtenessers;

Fi^. 5 eine sc.ier.atische Ansicht, teilweise in Schnitt, des optischen Systeus des Dichtemessers;

Fi^. 4a und 4^D Draufsichten auf άοη Probenhaltorj

Fi^. 5 ein Blockschaltbild mit der Verstärker- und öignalformbau^rup^e, eineu -Betriebsarteirwähler, einen Inte^rierer und einem Vergleicher des Dichtenessers;

'J¹Ij. 3 das lloekschaltbild des Di^italdruckantriebssysteras j

Fig. 7 ein Teilblockschaltbild der und eine Draufsicht auf die Steuerung»

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Figo 8 eine Draufsicht auf den Analogschreiber;

Fig. 9a und 9b scheinatisch die Bewegung der Brückeneinheit während des nachführ-, Abtast-, Vorlauf- und ;7iederabtasttakts;

Fie. 10 eine Draufsicht auf das Senkenfühlsystemj Figo 11 das Blockschaltbild der einzelnen Punktionsblöcke; Fig. 12 das Schaltbild der Drucksteuerung; Fig. 1 J das Schaltbild der Einheitensteuerung (Sinheitssteuerun^·) ; Fig. 14 das Schaltbild der Vorlaufschaltung; und Figo 15 das Schaltbild des Yorwärts-Sj.ckvärts-Zählers.

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Das Instrument 10 ist in Fig. 1 abgebildet und hat zwei Konsolen 12 und 14. Das ganze System ist auch als Blockschaltbild in Fig· 2 gezeigt. Jede größere Baugruppe des Systems soll zunächst, einzeln vor der Beschreibung des gesamten Systems in einem arbeitenden Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Optisches System

Das optische System ist genauer in Fig. 3 abgebildet. Es hat eine Lichtquelle22 weißen Lichts, die durch eine geregelte Stromversorgung 24 versorgt wird. Die Lichtquelle 22 wie abgebildet ist eine übliche Lampe, die bei einer festen Temperatur von etwa 1500 ⁰C (27OO ⁰K) betrieben wird. Falls die Lichtintensität konstant gehalten werden soll, kann ein Empfänger 25 (in Strichlinie abgebildet) verwendet werden, um die Stromversorgung 24 aufgrund der empfangenen Lichtintensität zu regeln. Das Licht von der Lichtquelle 22 durchsetzt eine warmeabsorbierende oder -reflektierende Linse 26, eine Kondensorlinse 28, ein Filter 30, wird von einem Spiegel J2 abgelenkt und tritt dann durch eine Blende 34·

Wenn im Hinblick auf die zu untersuchende Probe eine Lichtquelle vorgesehen 3ein soll, die nicht weißes Licht, sondern ultraviolettes, infrarotes oder dergleichen Licht erzeugt, kann die Wellenlänge der einfallenden Strahlung nach Wunsch durch Filter, Lionochromatoren oder Linsen ausgewählt werden. Es kann die von der Probe abgestrahlte Lichtenergie durch Reflexion, Durchlaß, Fluoreszenz oder Fluoreszenzunterdrückung gemessen werden.

Gemäß Fig. 3 und 4 wird eine Elektrophoreseprobe 36 in einen einzigen Halter 37 eingesetzt, der eine flexible magnetische Matte wie aus Vinylferrit zusammen mit einem magnetischen Werkstoff 40 wie Stahl verwendet. Der Halter 37 ist mit einem Schrittschaltmotor 44 verbunden, der den Halter 37 auf einer bestimmten Bahn während des Abtast- und Wiederabtasttakts hin- und herbewegt. Der Schrittschalt-

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motor ist auch mit einer Steuereinheit gemäßJj¹Ig. 7, 11 und 13 verbunden» Die Verwendung der magnetischen ilatte Jd zum. Festhalten der Probe erlaubt das Einführen und Positionieren der Probe iia Halter 37» wobei gleichzeitig die Probe während des Abtast- und Wiederabtasttakts sicher festgehalten wird. Ein Endschalter 46 kann so eingestellt sein, daß er mit einem Ende eines Teils der abzutastenden Probe' zusammenfällt, so daß die Bewegung des Probenhalters 37 sm Ende des Abtasttakts beendet wird.

Eine Fotozelle 48 wie eine Vakuumfotodiode empfängt das von der Probe durchgelassene Licht und setzt das Signal in einen Strom proportional zur Energie um, die von der untersuchten Probe abgegeben wird.

Integration

Gemäß Fig» 5 wird der Strom von der Fotozelle 48 in Fig. 3 in einen Verstärker 50 wie einen Verstärker mit regelbarer Verstärkung eingespeist. Einer von mehreren Funktionsgeneratoren wie ein Logarithmusinverter 52, ein Linearinverter 54 oder eine Hybridfunktion 55 empfängt das Signal vom Verstärker 50 und gibt es bei einem anderen Pegel an einen Analogschreiber 56 wie einen Servoverstärker ab. Gleichzeitig wird das Signal auch zu einem Spannungs-Frequenz-tTmsetzer 57 übertragen. Gewünschtenfalls kann-das Signal direkt übertragen werden, anstatt einen der Funktionsgeneratoren zu durchlaufen. Mehrere in Kaskade geschaltete BCD-Dekadenzähler in einem Gesamtverteilungsintegrator 58 oder Gesamtflächenzähler akkumulieren, summieren und speichern die vom Spannungs-Frequenz-TJmsetzer 57 empfangenen Impulse, wodurch die Gesamtfläche unter der Dichteprofilkurve auf der Registrierkarte von Figo 8 integriert wird. Beim Wiederabtasten werden ausgewählte Abschnitte der Dichteprofilkurve für die Untersu-

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chung ausgewählt, und die Probe wieder abgetastet, so daß die Fläche

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unter dem ausgewählten Teil erneut integriert wird und die Impulse in einem Spitzen-Integrator 59 oder Wiederabtastzähler akkumuliert werden. Biese Wiederabtastimpulse werden in einem Vergleicher 60 mit den Impulsen verglichen, die im Gesamtverteilungsintegrator 58 gespeichert sind. Die gesamten Impulse im Gesamtflächenzähler werden digital durch 1000 dividiert, um Einheiten oder Werte zum Vergleich von 0,1 -_t* der Gesamtfläche unter der Kurve zu ergeben. Wenn die Wiederabtastimpulse einen vorbestimmten Pegel entsprechend 0,1 ~/o der Gesamtfläche erreichen, wird die Information in das Digitaldruck- und -antriebssystem von Fig. 6 und 12 eingespeiste Iiach jeder Übertragung von 0,1 >a-Impulsen zu Datenwählern löscht der Vergleicher den Vfiederabtastzähler 59» und die Impulse werden wieder akkumuliert, bis sie einen Wert von 0,1 -ß> der Gesamtfläche erreichen, wie durch den Vergleicher bestimmt ist. Wiederum wird die Information zu den Datenwählern übertragen. Diese Arbeitsweise dauert während des V/iederabtastens an, während periodisch das Senkenfühlsystem das Druck- und Antriebs-System steuert, damit die gewünschte Information ausgedruckt wird, wie weiter unten erläutert werden wird.

Geaäß Fig. 7 und 5 kann der Bediener die Integration über eine Funktion wie den Logarithmus des Kehrwerts vornehmen und als eine andere Funktion wie den einfachen Kehrwert aufzeichnen während eines Abtasttakts, oder gewünschtenfalls durch Wahl geeigneter Funktionen die Integration und die Aufzeichnung in Bezug auf dieselbe Funktion vornehmen, oder jede Funktion kann direkt gewonnen werden.

Digitaldruck- und -antriebssystem

Gemäß Fig. 6 und 11 hat das Digitaldruck- und -antriebssystem mehrere Datenwählerschaltungen 62a, b und c, die mit mehreren Druckvorsatzgeräten 64a und b verbunden sind, die das von den Datenwählern empfangene Signal zu den Zählerrädern weiterleiten und diese im Auf-

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zeichnungssystem betätigen. Ein Haterialmultiplizierer 66 oder llilligrammadapter, der eine binärcodierte Schaltung aufweist, speichert die Gesamtmenge an Protein, welcher Wert in den Multiplizierer durch den Bediener über eine Digitaleingabe 78 gemäß Fig. 7 und 11 eingegeben wird. Die 0,1 70-Signale vom Vergleicher breiten sich in zwei Richtungen aus, nämlich einmal direkt zu den Datenwählern zusammen mit dem Druckadapter 64a und das andere Mal zum. Milligrammadapter 66 und dann zu den Datenwählern, die dem Druckadapter 64b zugeordnet sind. Der I.iaterialmultiplizierer multipliziert digital das Proζent-Signal mit dem Gesamtmaterialwert, wie er vor der Übertragung zu den Datenwählern eingegeben wird.

Wie noch im einzelnen beschrieben werden wird, wird bei Empfang eines Befehls von einer in Fig. I4 abgebildeten Vorlaufschaltung I4 der gespeicherte Gesamtmaterialwert auf die Registrierkarte vor dem Wiederabtasten ausgedruckt. Bei Empfang eines Befehls vom Senkenfühlsystem werden der Flächenprozentsatz sowie das Produkt von Flächen-Prozentsatz und Gesanitmaterial entsprechend dem ausgewählten Teil der Registrierkarte auf der Registrierkarte ausgedruckt.

Eine Drucksteuerschaltung 68 empfängt Befehle von einer Einheitssteuerung 80 in Fig. 7 und dem Senkenfühlsystem 101 gemäß Fig. 11, 12 und 13.

Einheit s st euerung

Gemäß Fig. 7> 11 und I3 hat die Einheitssteuerung 80 ein Steuerfeld 70 mit mehreren Schaltern zum Auslösen des Betriebs des Instruments, nämlich einen Lösch-, einen Abtast- und einen V/iederabtastschalter sowie einen Senkenwählmelder, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Ein Integratorsteuerschalter 72 und ein Aufzeichnungssteuerschalter 74 wählen die Aufzeichnungs- und Integrationsfunktion, wie bereits anhand von Fig. 5 beschrieben wurde. Am Steuerfeld 70 befindet

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sich auch ein Abtastlängenschalter Jb, der aas Verhältnis der liewegungsgeschv/iiidigkeit dor Verteilung zur Bewejungsgesch-windigkeit der Brücke im Aufzeichnungsgerät bestimmt. Dieses Geschwindigkeitsverhältnis steuert die Große der Gesamt bewegung der Verteilung, die der Brückenbewegung über den ausnutsbaren l'eil der He^istrierkarte entspricht, und der Abtastlilngenschaltcr ist in diesen Entfernungen kalibriert»

I.Iit dem Steuerfeld 70 steht die ilinheitssteuerung 80, die genauer in F±_:-j. 13 abgebildet ist, in Verbindung. Ein Impulsgenerator 82, der in der !Drucksteuerung 68 angeordnet ist, ist mit der Einheitssteusrun_to 80 verbunden und erzeugt eine Impulsfolge zum Antrieb beider Schrittschaltraotoren 44 und 90, die als Antriebe in Figo 11 für den Abtaster bzw. das Aufzeichnungsgerät abgebildet sind. Damit die }iewe/jung der Brücke, die den Schreibstift trägt, und des Halters, der die abzutastende Probe trägt, jeweils jedoch der gleichen Strecke während des Abtastens und 7/lederabtastens entspricht, zählt ein Vorwärts-Hückwärts-Zähler 84 die während.des Abtastens und \7iederabtastens erzeugten Impulse, um den \/iederabtastbetrieb zu beenden, wenn derselbe Abschnitt der ursprünglich abgetasteten Verteilung v/ieder abgetastet vforden ist. Das gev/ührleistet, daß die integrierte Gesamtfläche bei beiden Abtastungen identisch ist.

Uin ITachführsehalter 8J bewegt den Schreibstift in die Ausgangsstellung vor dem Auslösen des Abtasttakts. Sine Vorlaufschaltung 80 für das V/iederabtasten bewegt die Brücke, die den Schreibstift, die Zählerräder und das Senkenfühlsystem trägt, um eine vorbestimate Strecke vor dem Auslösen des Viederabtastens der Probe, um eine mechanische Versetzung des Schreibstifts Ju und des Senkenfühlsystems 1Ü1 zu kompensieren. Die Vorlaufschaltung 80 steuert auch das Ausdrucken der Gesamtrnateriallänge, die im Materialmultiplizierer gespeichert ist»

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Aufzeichnungs- oder Sehreibsystem

Gemäß Fig. 8 sowie 9a und 9b hat der Analogschreiber eine Brückeneinheit 92, die zwei Sätze von Zählerrädern 94 und 96 aufweist, die mit dem Druckadapter 64a und 64b verbunden sind und den Flächenprozentsatz der ausgewählten Teile der Dichteprofilkurve sowie die Katerialproteinpegel aufzeichnen. Ein Schreibstift 98 liegt an einer Registrierkarte 100 an. Die Bahn des Schreibstifts 98 entlang ihrer x-Achse wird durch die Bewegung der Brücke gesteuert, die durch den Schrittschaltmotor 90 angetrieben wird. Die Amplitude oder Bewegung des Schreibstifts entlang der y-Achse wird durch den Analogsehreiber gesteuert, wobei die Schreibstiftlage direkt proportional zum für die Aufzeichnung ausgewählten Signal ist. Der Schreibstift 98 ist in einem Arn 102 der Brückeneinheit 92 verschiebbar gelagert.

Bin Senkenfühlsystem 101 gemäß Figo 10 hat eine Lichtquelle und einen Fotowiderstand IO6 am Arm 102, wobei die Lichtquelle I04 und der Fotowiderstand 1Oo auf gegenüberliegenden Seiten der Registrierkarte 100 angeordnet sind. Bei Betätigung beiia. Uiederabtasten erfaßt das Senkenfühlsystem die auf der Registrierkarte durch den Bediener eingetragenen Marken und üb erträgt ein Signal zum Digitaldruck- und -antriebssystem. Gewünschtenfalls kann an Stelle der Lichtquelle 104 und des Fotowiderstands I06 ein anderes Senkenfühlsystem vorgesehen werden, z.B. ein elektronisches.

Fig» 8 ist eine Draufsicht auf die verschiebbare Brücke und die Registrierkarte nach dem Abtasten und Wiederabtasten. Ein Schrittschaltmotor 90, der vorzugsweise durch dieselbe Impulsfolge wie der Abtasterschrittschaltmotor 44 gesteuert wird, bewegt die Brückeneinheit 92 auf einer festen Bahn während des Abtast- und Wiederabtasttakts der Verschiebung. Sine Zahlenreihe 112 stellt Flächenprozentsätze und eine Zahlenreihe II4 Materialwerte dar, die auf der Registrierkarte bei jeder Marke angesammelt sind.

. Die Registrierkarte 100 wird von einem einzigen Halter 124 ge-

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tragen. Beide 3nden der Registrierkarte 100 werden magnetisch durch Lagnetstreifen 116 gehalten, die die Registrierkarte 100 überlappen und magnetisch an der Stahloberfläche des Halters 124 festgehalten werden.

Betrieb

'£s soll jetzt der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Untersuchung eines Elektrophoresestreifens dargestellt werden, auf dem verschiedene Proteinfraktionen einer Blutprobe über die Streifenlänge verteilt sind.

Zunächst wird die Stromversorgung des Instruments eingeschaltet. Gemäß Fig. 4a und b wird eine Probe 36 auf aen Stahlhalter 40 gesetzt, und die magnetische Hatte 38 wird auf die Probe 36 gelegt und von der Stahlplatte 40 magnetisch festgehalten. Die Blende 34» durch die Licht fällt, wird auf die gewünschte Breite eingestellt. Der Endschalter 46, der sowohl in Fig. 4& und b als auch in Fig. 3 abgebildet ist, wird dann von Hand eingestellt, um die Bewegung der abgetasteten Probe während des Abtasttakts zu begrenzen; im allgemeinen befindet sich der Schalter 46 ungefähr am Ende der Proteinverteilung. Der Probenhalter wird so lange justiert, bis die Blende oder der Schlitz sich über einem durchsichtigen Abschnitt der Verteilung befindet, also ein maximaler Lichtdurchfall durch die Probe erfolgt» Die von der Lampe 22 erzeugte Lichtenergie durchsetzt die verschiedenen Filter und Linsen und wird auf die Verteilung fokussiert, durchläuft die Blende 34 und wird von der Fotoröhre 48 empfangen, die mit dem Verstärker 50 verbunden ist. Der Verstärker 50 mit regelbarer Verstärk kung wird so lange verstellt, bis die empfangenen Impulse im Spannungs-Frequenz-Umsetzer möglichst nahe 0 sind. Das kann durch eine visuelle' elektrische Einrichtung wie eine Blinkleuchte 16 vorgenommen werden, die auf der Konsole Η in Fig. 1 und der Fig. 11 abgebildet ist. Der

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Endschalter für die Brückeneinheit (nicht gezeigt) kann ebenfalls verstellt werden, um die Bewegung der Brückeneinheit -während des Abtastens zu begrenzen.

Eine Registrierkarte 100 wird auf eine ebene Fläche gemäß Fig. gelegt und magnetisch festgehalten, indem die Kanten der Karte am Halter durch die IJagnetstreifen 116 gesichert werden, die mit dem magnetischen Halter auf den Kanten der ebenen Fläche zusammenwirken.

Die Funktion, in der die Kurve geschrieben und in der die Fläche unter dem Dichteprofil integriert wird, wird dann erzeugt. Gemäß der Zeichnung wird sowohl für die Integration als auch für die Profilprobe der Logarithmus des Kehrwerts verwendet. Kit dem Aufzeichnungs- oder Schreibschalter ist es möglich, die Amplitude des Kurvenzugs im Terhältnis 2s 1 zu variieren, indem die optische Dichte T_s*5 oder 5jO gewählt wird. Das heißt, wenn der Logarithmus des Kehrwerts auf die optische Dichte 3,0 eingestellt ist, ist die Amplitude der Kurve auf der Registrierkarte halb so groß_s als wenn die optische Dichte 1,5 gewählt worden wäre.

Es versteht sich, daß gewünschtenfalls bei Aufzeichnung des Kehrwerts die kleinen Spitzen größer dargestellt wurden, so daß der Bediener eine leichtere Entscheidung über die richtige Wahl der Senken zwischen den Spitzen treffen könnte, während die Integration als Logarithmus des Kehrwerts durchgeführt werden könnte, um das Material genau quanitativ zu erfassen.

Gemäß Fig. 7 wird der Abtastlängenwählschalter 76 eingestellt, um die Länge der Abtastung der Kurve durch den Schreibstift unter Bezug auf die Abtastung der Probe zu bestimmen. Die Abtastlänge bestimmt das Verhältnis der Geschwindigkeit der Brüclceneinheit zu der des Probenhalters * Das heißt, gemäß der Zeichnung ist es auf 50 eingestellt, was bedeutet, daß die Geschwindigkeit, mit der die Brückeneinheit angetrieben wird, viermal so groß wie die Geschwindigkeit

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■ist, mit der sich die Probe von ihrer Ausgangsstellung bewegt, bis der Abtasttakt durch Betätigung des Endschalters 46 beendet wird. Die Länge der Abtastung der Probe wird durch die Lage des Endschalters bestimmt, nachdem die Probe in den Kalter eingesetzt worden ist. Die Länge der Kurve auf der Registrierkarte entlang der x-Achse wird durch die Abtastlängensteuerung bestimmt, die vom Verhältnis der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des den Probenabtaster antreibenden Schrittschaltmotors sowie der des die Brückeneinheit antreibenden Sohrittschaltmotors abhängt. Der Endschalter 90 für die Brückeneinheit kann anstelle des Endschalters 46 vorgesehen sein.

Die Materialmenge in einer speziellen Probe _} die im vorliegenden Fall die Gesamtmenge an Protein in der Probe ist, wird dann durch die Digitaleingabe 78 von Hand eingegeben und im Milligrammadapter von Pig. 6 gespeichert. Gemäß Fig. I3 wird, wenn die Löschlampe nicht eingeschaltet ist, der Löschschalter (Lampenschalter), der ebenfalls auf dem Steuerfeld 70 in Fig. 7 gezeigt ist, betätigt, so daß ein Flipflop 115a in den "1"-Zustand über ein Gatter 111c gesetzt wird. Das erregt die Löschlampe am Steuerpult 70 ^ur*d hält das Instrument im gelöschten oder rückgesetzten Betriebszustand. Der Nachführsehalter 83 wird betätigt, um die Brückeneinheit in die in Fig« 9a abgebildete Stellung um die Naehführstrecke zu verschieben. Bin mit dem Verstärker 50 verbundenes O-Potentiometer wird so eingestellt, daß die Leuchte 16 aufblinkt. Auch werden bei Betätigen des Wiederabtastschalters alle Stufen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 84 in Fig. I5 über Gatter 5Ha und 511t auf "0" gesetzt oder gelöscht.

Wenn der Nachfuhrschalter 8J betätigt wird, bewegt sich die Brückeneinheit oder der Schreiber um die Hachführstrecke A gemäß Fig. 9· Nach Fig. I3 wird ein Gatter 211a durch die Betätigung des ITachführschalters 83 auf dem Steuerpult geöffnet, um von Hand die Schreibereinheit nach rechts in Fig. 9a zu verschieben.

Der Abtastschalter am Steuerpult 70 wird dann betätigt, und da

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die Schalter des Steuerpults 70 Leuchtschalter sind, wird die Betätigung des Schalters durch Licht angezeigt, wie in Fig. 13 abgebildet ist.

Die Betätigung des Abtastschalters des Steuerpults JO nach der Bewegung der Brückeneinheit um ihre "lachführ"-Strecke bei gesetztem Flipflop 115a setzt das Flipflop 115& in dessen "!"-Zustand und setzt das Flipflop 115a in dessen "O"-Zustand über das Gatter 112a zurück. Bas Plipflop 115b ermöglicht, daß das Flipflop 1i6a über das Gatter 112b unmittelbar nach dem Setzen des FLipflops 115b gesetat wird. Das Ausgangssignal des Gatters 112b setzt auch das Flipflop 115b über Gatter 111d und 11Ja surück« Wenn eines der beiden Flipflops 115b und 116a gesetzt ist₉ wird die Abtastleuchte über das Gatter 11JcL erregt. Das Flipflop 116a hält so das Instrument im Abtastbetriebszustand, bis es durch ein Signal vom Endschalter 46 des Abtasters rückgesetzt wird.

Der vom Gatter 211a erzeugte Logikpegel steuert den Drehsinn des Schrittschaltmotors 90_s der dia Brückeneinheit antreibt. Sin Ansteuersignal für den Schrittschaltmotor 9Ö_y das ein 10 ms~Rechtecksignal ist, wird von einem Gatter 211 d erhalten. Die durch Gatter 211s und 210c erzeugten Logikpegel steuern den Drehsinn des Schrittschaltmotors $0 über eine Logikschaltung in der Antriebsein-™ heit dieses Schrittschaltmotors. Das Motoransteuersignal wird von einem Sechteckwellentaktgeber in der Drucksteuereinheit über ein Gatter 211b oder 211c abgeleitet. Während des Abtasttakts wird das Gatter 211b über das Gatter 211a durch das Flipflop 116a geöffnet, das gesetzt ist. Das Gatter 211a erzeugt einen "Verschiebung nach rechts"-Befehl. Gemäß Fig. 9a wird dadurch die Brückeneinheit nach rechts während ihres Abtasttakts verschoben.

Der Abtasterantriebsmotor oder Schrittschaltmotor 44 wird in ähnlicher Weise gesteuert, wenn sich das Instrument im Abtasttakt befindet. Das Flipflop 116a befiehlt dem Abtaster, der die Probe haltert,

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¹¹ VorschieOUn₄; nach rechts" während des Abtasttakts (ein Flipflop 117b befiehlt den Abtaster "Verschiebung nach, links" während des V/iederabtuataküs; LLber Logikschältun_en, die gleich denen für den Antrieb des bekrittschaltEotors der Br.'ckeneinheit sind und siel: i.c allgeuainen in der· Antriebseinheit des Schrittschaltmotor^ 44 befinden. Die Impulsdauer v-er Ansteuerimpulse für den Schrittschaltmotor 44 i^£- von Hand wählbar, um drei Abtastlängen einausteilens 25 cm, 50 cm und 100 cn geniäii Fig. 7. Der Abtastlüngenschalter Jo auf da.a Steuerpult und geidui Fi.'. Yj wählt Gatter 21;ja, 213b oder 21Jc (über Inverter 212b, 212c und 212d) für das richtige Ansteuersignal des Schrittschaltmotor s 44 aus. Die drei verfügbaren Signale werden vom 10 ms-i'aktgeber und den Ausgangssignalen von 2v;eistufenzähler-Flipflops 11Ga und 115b gewonnen, die Rechteckiiapulse von 20 ns und 40 ^s erzeugen. Die Ausgangssignale der Gatter 213a, 21Jb und 213c werden in ein Gatter 214d eingespeist, das während des Abtasttakts durch das Flipflop 11Oa geöffnet ist. (Während des Wiederabtasttakts wird das Gatter 2i4d durch ein Flipflop 117b geöffnet.)

7/enn der Abtastschalter betätigt wird, werden die Sehrittschaltiiiotoren 44 u^d 90 durch einen Impulsgenerator· 62 angetrieben, so daß die bchrittschaltnotoren den Abtasterhalter 40 quer zum Lichtstrahl, der durch die Blende 34 fällt, und die ürücksneinheit 92 entlang der x-Achse der Registrierkarte 100 bewegen. Die Schwankungen des \~on der Probe durchgelassenen Lichts werden vom Fotometer 4& empfangen und sun Verstärker 50 übertragen. Das Signal -.vird in eine ausgewählte Integratorfunktion, gemäß der Zeichnung den Logarithmus des Kehrv/erts, und gleichzeitig in eine ausgewählte Analogschreiberfunktion umgesetzt, genäß der Zeichnung den Logarithmus des Mehrwerts. Die Dichteprofilkurve der abgetasteten Probe wird auf der fiegistrierkarte 1CO durch den Schreibstift 98 aufgezeichnet. Die Impulse vom Spannungs-Frequenz-"ünsetser werden serienweise in den in Kaskade geschalteten BCD-Dezinialaählern im Gesamtverteilungsintegrator 58 akkumuliert und während des Abtastens der Probe summiert. Wenn der Probenhalter 40 den End-

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schalter 46 betätigt, wird ein Signal zur Einheitssteuerung 80 übertragen.

Während des Abtasttakts werden die 40 ms-Taktimpulse in den Vorwärts -Rückwärts -Zähl er 84 eingespeist, und während dieses Takts befiehlt das Flipflop 116a dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 84, hochzu-

zu zählen. Die Impulse während des Abtastens werden bis irgendeinem willkürlichen Zählerstand addiert, der von der Abtastperiode abhängt. Gemäß Fig. 15 öffnet das Flipflop 116a der Einheitssteuerung über Gatter 214a und 214b ein Gatter 512b, und ein Gatter 512a wird über Gatter 501a bzw» 501b gesperrt« Wenn ein Flipflop 515a» das auf f 40 ms-Impulse von der Einheitssteuerung anspricht, rückgesetzt wird, wird ein Übertragimpuls durch Gatter 512b und 512c in den Eingang eines Flipflops 513*> eingespeist» In ähnlicher Weise erhält jede der neun gezeigten Stufen einen Eingangsimpuls von der vorhergehenden Stufe, wenn letztere von "1" auf "0" rückgesetzt wird. Bas führt zu einem Vorwärtszählbetrieb. Y/ährend des Abtasttakts empfängt der Yorlaufzähler 86 40 ms-Impulse von einem Gatter 214c, das durch ein Flipflop 417a geöffnet wird.

Gemäß Fig. 13 signalisiert der Endschalter 46 über Gatter 112c, 113b und 113c, daß der Abtaster das Ende der Bahn in der Abtastrichtung erreicht hat. Das Ausgangssignal des Gatters 112c setzt ein k Flipflop 116b, so daß der Senkenwählbetrieb ausgelöst und der Abtastbetrieb beendet wird» Obwohl der Endschalter 46 für den Abtaster gezeigt ist, kann ein ähnlicher Endschalter vorgesehen werden, der so justiert wird, daß er die Bahn der Brückeneinheit anstatt die des Abtasters begrenzt, in welchem Fall der Brückeneinheits-Endschalter auf ein Anlegen von irgendeinem Abschnitt der Brückeneinheit ansprechen würde. Gemäß Fig. I3 ist der Endschalter (für den Schreiber oder für den Abtaster) so dimensioniert, daß ein Schalter wie abgebildet für den Abtaster oder für die Brückeneinheit oder für beide verwendet werden kann, wobei die Einheitssteuerung auf das

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erste empfangene Signal anspricht. Das Ausgangssignal des Gatters 112c setzt auch das Flipflop 1i6b, das den Senkenwählzustand einstellt und das Flipflop 116a zurücksetzt.

Der Senkenwählmelder oder die Senkenwählleuchte am Steuerpult wird betätigt, und der Bediener wählt zu diesem Zeitpunkt die Senken der Profilkurve aus, zwischen denen der Flächenprozentsa,tz und die Proteinpegel zu bestimmen sind. Gemäß Fig. 8 werden diese Senken ausgewählt, indem Schlitze in den Rand der Registrierkarte 100 eingestanzt werden. Die Senkenwählleuchte wird durch das Flipflop 116b gesteuert.

Der Vorlaufzähler 86, der schematise}! in Fig. 14 gezeigt ist, wird auf eine bestimmte Zahl (die Zahl wird während der Endüberprüfungen bestimmt) über Gatter 419a und 419 b durch ein Signal von der Einheitssteuerung voreingestellt, vrenn der Senkenwählschalter betätigt wird. Die voreingestellte Zahl ist bestimmt durch das Anschalten von Verbindungsdrähten an die Anschlüsse wie abgebildet. Während des Wiederabtastens'oder Vorlaufs werden Taktimpulse von der Einheitssteuerung in den Eingang des Zählers eingespeist. Der Zähler ist so geschaltet, daß er von der voreingestellten Zahl heruntergezählt wird. Beim Zählerstand 010000 (d.h. bei einer dezimalen 2) erzeugt ein Gatter 412 einen Befehl, der bewirkt, daß der Materialmengenwert, der durch den Digitalschalter gespeichert worden war, auf die Registrierkarte ausgedruckt wird. Beim Zählerstand 1000000 (also einer dezimalen 1) erzeugt ein Gatter 4II das Ende des Vorlaufsignals, wobei das Signal den Wiederabtast-2-Betrieb auslöst und den Vorlaufoder Wiederabtast 1-Betrieb beendet.

Nachdem auf der Registrierkarte 100 die Marken angebracht worden sind, um die zu prüfenden Senken auszuwählen, wird der Wiederabtastschalter betätigt, so daß ein Flipflop 117a über ein Gatter 112a gesetzt wird. Diese Betätigung setzt auch das Flipflop 116b zurück. Das

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Flipflop 11?a bewirkt den Vorlauf- oder Wiederabtast 1»Betrieb, Gemäß Fig. 9^> wird dadurch die Brückeneinheit 101 um die Vorlauf strecke G bewegt, während der Abtaster unbewegt bleibt. Das heißt, der Schrittschaltmotor 90 treibt die Brückeneinheit an. Der Vorlaufsähler, der vorher Impulse vom Gatter 214c erzeugt hat_s das durch das Flipflop 117a geöffnet worden war, ist so aufgebaut, daß er eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen während dieses Vorlauftakts herunterzählt, um die Bewegung der Brückeneinheit um die Strecke C gemäß Fig« 9b su steuern« Wie bereits erwähnt wurde» wird das Flipflop 215 durch das Flipflop 117a gesetzt, das das Gatter 21Oe

^ veranlaßt, einen "Verschiebung nach links"-Befehl zu erseugen, und das auch das Gatter 211c öffnet_s um die Älotoransteuerimpulse su liefern ο Wenn der Wiederabtastschalter betätigt wird, empfängt die Drucksteuerung Druckbefehle vom Vorlauf zähler BG₉ z.B., dex- Wert der Gesamtmaterialmenge, der in der Mgitaleingabe 78 gespeichert ist, wird auf Befehl vom Vorlaufzähler zu den Dekaden zählern in den Datenwählern 62a₉ b und c zusammen mit dem Druckadapter 64b übertragen» Der Befehl vom Vorlaufzähler öffnet das Gatter 312a von Fig. 12, um die Schaltung au triggern, die die auszudruckenden Daten von den Datenwählern su den Druckadaptern weiterleitet. Ein Flipflop 310a öffnet ein Gatter 306b, um Druckimpulse zu den Druckadaptern, den Zählerrädern und dann zur Druckersolenoidsteuerung zum geeigneten Zeitpunkt zu übertragen. Diese Schaltung wird genauer wäh-

ψ rend des Wiederabtast 2-Takts des Instruments beschrieben werden.

Der Materialmengenwert in der Digitaleingabe 78 wird gemäß Fig»8 durch die Zählerräder 36 ausgedruckt. Nach Beendigung des Vorlauftakts, wenn der Vorlaufzähler auf 0 oder eine dezimale "1" heruntergezählt worden ist, wird ein Signal vom Gatter 4II (Fig. I4) in ein Gatter 212a der Einheitssteuerung eingespeist. Dieses setzt ein Flipflop 117b und bewirkt, daß der Abtastermotorantrieb einen "Verschiebung nach links"-Befehl erzeugt. Über Gatter 214a und 214b veranlaßt es auch, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 82 am Ende des Vorlaufs herunterzählt. Die Brückeneinheit bewegt sich weiter, und der Vorwärts-Rück-

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wärts-Zähler beginnt, heruntergezählt zu werden, und gleichzeitig wird der Schrittschaltmotor 44 betätigt, die Probe wieder abgetastet und die Kurve erneut integriert, wie für den Abtasttakt beschrieben wurde.

Gemäß Fig. 15 wird ein Gatter 512a vom Gatter 214b geöffnet und ein Gatter 512b gesperrt, so daß ein Flipflop 513"b einen Eingangsinpuls empfängt, wenn ein Plipflop 513a gesetzt wird, was ähnlich für die anderen Stufen abläuft. Bei dieser Betriebsart wird der Zähler vom Zählerstand heruntergezählt, der während des Abtastens hochgezählt worden war. Wenn der Zählerstand 0 erreicht, erzeugt ein Gattex· 515 ein Ausgangssignal für die Sinheitssteuerung und die Gatter 111a, 111b und 111c, was ein Flipflop 115a setzt, während ein Flipflop 117b rückgesetzt wird, um den Antrieb des Schrittschaltmotors 44 und den 7/iederabtast 2-^rüakt zu beenden. Dadurch wird der Schrittschaltmotor 44 für den Abtaster angehalten, und die erneute Integration der Probe hört auf. iJie Brückeneinheit bewegt sich weiter um eine Strecke E gemäß Fig. 9^> bis sie am "linken" Endschalter nach Bewegung um die Nachführstrecke anschlägt.

Beim Y/iederabtasten werden die bei der erneuten Integration empfangenen Impulse zum Wiedez-abtastzähler übertragen und addiert. Gemäß Fig. 11 werden die vom Spannungs-Fi'equena-Uinsetzer empfangenen Impulse beim Wiederabtasten in «ϊ»θη Wiederabtastzähler 59 addiert. Diese Impulse werden kontinuierlich addiert und im .Vergleicher 60 gegen die insgesamt addierten Impulse und im Gesamtflächenzähler verglichen. Die anfangs vom Gesaintflachenzahler empfangenen Impulse werden durch 1000 dividiert, um 0,1 yo-Impulswerte zu schaffen. Jedesmal, wenn der ',Yiederabtastzähler 59 Impulse entsprechend 0,1 ya-Impulsen zählt, wie durch den Vergleicher 60 bestimmt ist, wird diese Information direkt zu den Dekadenzählern in den Datenwählern 62a, b und 62c.übertragen.

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Wie am deutlichsten aus Fig. 11 ersichtlich ist, werden die Impulse serienweise in den Dekadenzählern der Druckbaugruppen direkt vom Vergleicher addiert. Dasselbe Signal oder der derselbe Wert vom Vergleicher, jedesmal bei Erreichen des 0,1 -/i-Impulspegels, wird direkt zum Milligrammadapter 66 übertragen. Der MlIigramnadapter multipliziert den Prozentsatz jedes empfangenen signals mit der Gesamtproteinmenge, die durch die Digitaleingabe 78 eingegeben wurde_} und überträgt serienweise diese Information zu den Dekadenzählern, die den Datenwählern der Materialdruckbaugruppen zugeordnet sind. Nach jeder Übertragung des 0,1 ^-Impulses zu den richtigen Datenwählern wird der Wiederabtastzähler automatisch durch den Vergleicher rückgesetzt» Beim Wiederabtastbetrieb dauert die Übertragung von Information zu den Datenwählern an, und es findet eine solche Addition in beiden Sätzen der Dekadenzähler statt, bis die erste Marke auf der Registrierkarte 100 durch die Fotozelle des Senkenfühlsystems erfaßt worden ist. Wenn die Fotozelle 106 im Senkenfühlsystem, das im Arm der Brückeneinheit $2 enthalten ist, die erste vom Bediener gestanzte Marke erfaßt, wird die Information direkt auf die Registrierkarte 100 durch die Zählerräder 94 und 96 ausgedruckt.

Gemäß Figo 12 wird das Signal von der Fotozelle, das die Marke erfaßt, die durch den Bediener gestanzt wurde, um die Senken auszuwählen, dem Verstärker A 8 zugeführt. \Yenn die Lochmarke gesendet ist, setzt das Ausgangssignal des Verstärkers A 8 das Flipflop 310a über die Gatter 308, 301a, 302c und 3O2d. Gatter 312a und 312b bilden ein Impulsformernetzwerk wie gezeigt. Das Ausgangssignal des Gatters 3O2d öffnet auch ein Gatter 312a, um die Schaltung anzusteuern, die auszudruckende Daten von den Datenwählern zu den Druckadaptern überträgt. Diese Schaltung mit Flipflops 316a, 3i6b sowie Gattern 312a, 312b, 312c, 311c, 311d, 306a, 315a» 315^ und 315c erzeugt einen 0,4

l Die Dateneingangsleitungen der Datenwähler werden während der Lösch-

Transferbefehl für Datenwähler, auf den ein 0,4 /Us-Löschbefehl folgt.

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und Transferperiode gesperrt.

Gemäß Pig. 11, kann, wenn das Ausgangs3ignal vom Gatter J02d das Gatter 512a öffnet, um die Schaltung wie beschrieben anzusteuern, bezogen auf die Datenwähler 62a, 62b und 62c, die in den Dekadenzählern angesammelte Information durch die Transfer- oder Übertragungsgatter und in BGD-Serien-Umsetzer gelangen, die die Druckadapter aufweisen. Insbesondere für die 0,1 >«-Impulse, die direkt zu den Prozentsatzdruckbaugruppen übertragen werden, fließt die in den Dekadenzählern angesammelte Information durch die Irans fe rgatter und in die Serienumsetzer oder Druckadapter 64a. Ein ähnlicher Torgang findet an den Druckadaptern 64b statt, wo die Information, die im Milligrammadapter multipliziert und in den Dekadenzählern angesammelt worden war, zu den Serienumsetzern der Druckadapter 64b übertragen wird.

Das Flipflop 510a öffnet das Gatter 306b, um Druckimpulse zu den Druckadaptern zu übertragen. Das Flipflop 310a öffnet auch ein Gatter 314a, um Taktimpulse zum Eingang eines fünfstufigen Zählers gelangen zu lassen, der Flipflops 305a, 305b, 309a, 309b und 310b aufweist. Der fünfstufige Zähler steuert das Zeitintervall, während dem die Druckimpulse und Hücksetzimpulse in die Druckadapter eingespeist werden. Dieser Zähler erzeugt auch den Druck- oder Solenoidbefehl zum geeigneten Zeitpunkt. Im Senkenwählbetrieb werden Rücksetzimpulse auf Befehl von der Einheitssteuerung über ein Gatter 314d erzeugt. Am Ende des Drucktakts werden Flipflops 316a, 316b und 310a durch ein Signal vom Gatter 313 über Gatter 315d, 315e und 315f rückgesetzt. Das Flipflop 310a löscht dann den fünfstufigen Zähler. Die Drucksteuerung ist dann bereit, den nächsten Befehl zu empfangen. Während des Wiederabtastbetriebs werden die Druckbefehle von der Senkenfühlschaltung nur während dieser Arbeitsweise angenommen, was durch ein Gatter 3O8 gesteuert wird. Der Druckbefehlausgangssignalcode ist ein 2 Bit-Code, der durch Gatter 311a und 311b erzeugt wird. Daher über-

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trägt ein Gatter JOöb in richtiger zeitlicher Lage Druckimpulse zu den Druckadaptern 64a und 64b. Diese Information vfird zu den Zählerrädern weitergegeben, die in die richtige Stellung gedreht werden. Anschließend wird auf -Befehl vom Zähler der Druck- oder Solenoidbefehl abgegeben, wodurch die Information in Digitalform auf die Registrierkarte 100 gemäß Fig. 8 ausgedruckt wird.

Dieser Wiederabtastbetrieb wird fortgesetzt, und jedesmal, wenn das Senkenfühlsystem eine vom Bediener in die Hegistrierkarte eingetragene bzw. gestanzte Larke erfaßt_s wird die in den Dekadenzählern angesammelte Information zu den Druckadaptern übertragen und dann auf die Registrierkarte gedruckt. Das T/iederabtasten und erneute Integrieren der Probe und die Bewegung der Brückeneinheit dauern an, bis die Bewegung des Abtasterantriebs aufhört, wenn der Zähler 84 heruntergezählt worden ist» Die Brücke setzt ihre Bewegung bein 7/iederabtasten fort, so daß ein linker Schreiberendschalter (nicht gezeigt), der sich an die Brückeneinheit am Ende der ITachführstrecke anlegt, ein Flipflop 215 rücksetzt, das aus Gattern 215a und 215b besteht» Dieses sperrt seinerseits die Schreibermotoransteuerimpulse über Gatter 215o> 215d, 21Oc₁ 211c und 211d« Das Ansteuersignal für den Schreiberschritt· schaltmotor, das ein 10 ias-Eechtecksignal ist_? wird vom Gatter 211d empfangen. Wie bereits erwähnt wurde, wird beim Wiederabtastbetrieb ψ das Flipflop 215 der Sinheitssteuerung durch das Flipflop 117a gesetzt. Dadurch erzeugt daa Gatter 21Cc einen "Verschiebung nach links"-Befehl und öffnet auch das Gatter 211c, um die liotoransteuerimpulse zu liefern.

Ähnlich wird der Schrittschaltmotor 44 für den Antrieb des Abtasters gesteuert. Das Flipflop 11?b bewirkt eine "Verschiebung nach links" des Abtasters während des Wiederabtastbetriebs über die Logikschaltungen, die sich in der Ansteuereinheit des Schrittschaltiaotors 44 befinden» Gemäß Figo 9^ befindet sich die Brückeneinheit jetzt in der durch die Strichlinie dargestellten Stellung, und vor der Untersuchung der nächsten Probe wird der Rückführschalter betätigt, um die Brückeneinheit und den Schreibstift zurück zum Beginn des Abtasttakts zubringen. 109845/1652

Claims

Patentansprüche

1. bchwilrsungs- oder Dichteuesser, g e 1: e η η ζ q lehnet ά u r c Ii

a) eine Energiequelle (22),

b) eine Einrichtung (4U), durch die eine zu untersuchende Probe (36) der -.nergie ausgesetzt wird,

c) eine Einrichtung (44) zum Abtasten der Probe (36) durch i^elativbewegung zwischen der Probe und der Energiequelle (22),

d) eine Einrichtung; (4c) zuu Umsetzen der von der Probe ausgehenden Energie in ein elektrisches signal,

e) eine Einrichtung (93, IOO) zur Anzeige eines ausgewählten Signals in Analo^f orrn,

f) eine einrichtung, \5·3) zur InteüTa"Cion eines ausgewählten Ji^nals, _ώ) eine einrichtung zur Auswahl eines 'Jeils des in Analogfcrm vorliegenden Signals, wenn zusätzliche Information über diesen 2eil erwünscht ist,

h) eine Linrichtun£,·, durch die das Vfiederabiasten der Probe (36) und die Integration ies empfangenen ii^nals auslösbar sina,

i) eine einrichtung (cO) zum Vergleich des integrierten V/iederabtastsijnals mit dem integrierten -ibtastsi^nal, und

J) eine Einrichtung (62a - o2c, 64a, 64b, 68, 94, 96) zur Aufzeichnung der verglichenen Signale in Di^italform.

2. Dichteaesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (22) Lichtenergie abstrahlt und ein optisches Systen (26, 28, 30, 32) zur Erzeugung eines Lichtstrahls hat, da£- die Einrichtung zur übertragung der Energie zur Probe (36) eine Blende (34) hat, wobei die Probe sich auf einer Halterung (40) befindet, und daß die Einrichtung zur Abtastung der Probe einen Antrieb (44) für die Bewegung der Halterung auf einer vorbestimmten Bahn hat.

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3· Dichtemesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aie Halterung einen Halter (40) mit einer ebenen A'üflageflache hat, in der sich ein Spalt befindet, daß der Halter (40) aus magnetisierbarer! Werkstoff besteht, daß eine magnetische !latte (38) mit einer Spaltblende an der ebenen Auflagefläche des Halters gesichert ist, wobei die Probe (36) auf der ebenen Auflagefläche des Halters lie_öt und die magnetische !.latte (5.8) am magnetisierbar en Werkstoff des Halters (40) anliegt und dadurch die Probe festhält.

4. Dichtemesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Halterung (40) einen IuOtor (44) hat, der bei einer W ausgewählten konstanten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl arbeitet, um die Halterung zwischen vorbestimmten Stellungen hin- und herzuverschieben.

5o Dichtemesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Umsetzen der Lichtenergie in ein elektrisches Signal ein Fotometer (48) aufweist, durch das die Lichtenergie in elektrischen Strom umgesetzt und der Strom zu einem Verstärker (50) übertragen wird, der als Ausgangssignal eine Spannung abgibt, daß die Einrichtung zur Anzeige in Analogform eine Stelleinrichtung (102) in «Wirkung sv erb in dung mit einem Schreibstift (98) zum Schreiben einer Dichteprofilkurve hat,

^ daß die Einrichtung (58) zur Integration einen Spannungs-Frequenzümsetzer (57) und mehrere BCD-Kaskadeii-Zähler hat, daß die' Einrichtung· zur Auswahl von Teilen der Dichteprofilkurve, die bei der V/iederabtastung zu integrieren sind, eine Einrichtung hat, um einen Aufzeichnungsträger (IOO), auf den die Dichteprofilkurve geschrieben wird, zu markieren, und daß eine Einrichtung zur Steuerung des Abtast- und Wiederabtasttakts vorgesehen ist.

6. Dichtemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Wiederabtasten der Probe (36) eine Halterung (40)

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und einen Antrieb (44) umfaßt, um die Halterung auf einer vorbestimmten Bahn zu bewegen,

daß die Einrichtung (59) zur Integration des Signals während des ϊ/iederabtastens eine Einrichtung hat, um eine Anzahl von impulsen durch BCD-Kaskaden-Zähler zu speichern, daß die Einrichtung (oO) zum Vergleich des tfiederabtastsignals mit dem insgesamt gespeicherten Signal eine Einrichtung hat, um den Prozentsatz der Wiederabtastsi/^nale, bezogen auf das insgesamt gespeicherte Signal, zu berechnen, und

daß die Einrichtung zur Aufzeichnung des Signals in Mgitalform (112, 114) ein Druckwerk (94, JG) hat.

7· Dichtemesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aie Einrichtung zur Berechnung des Flächenprozentsatzes einen digitalen Dividierer hat.

8. Dichtenesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchende Probe (36) eine Dünnschicht-Chromatographieplatte ist.

9. Dichtenesser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung vorbestimmter Flächen der Dichteprofilkurve.

10. Dichtemesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß £i-e Funktionsgeneratoren (52, 54> 55) vorgesehen sind, um das von der Probe (36) erhaltene Signal auf einen Pegel au bringen, der mit der Menge des i'öaterials der zu untersuchenden Probe verknüpft ist,

daß die Einrichtung (58) zur Integration des ausgewählten Signals gleichzeitig mit dem Aufzeichnen des ausgewählten Jignals auf den Aufzeichnungsträger (1OO) in Analogform arbeitet und an die Funktionsgeneratoren angeschlossen ist,
daß die Einrichtung (60) zum Vergleich des integrierten Wiederabtast-

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signals des ausgewählten ieils der Analogprofilkurve mit den insgesamt gespeicherben Abtastsignal "bein Vergleich Impulse abgibt, und daß die Einrichtung (94) zum Aufzeichnen der verglichenen Signale in Digitalform auf dem Aufzeichnungsträger (100) aufzeichnet.

11. Dichtemesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ifunktionsgeneratoren einen Umsetzer (54) ^3ur Bildung des linearen Kehrwerts, einen Umsetzer (52) zur Eildung des Logarithmus des Kehrwerts und einen Umsetzer (55) ^zur Bildung einer Punktion von χ aufweisen, daß eine Einrichtung (72, 74) vorhanden ist, um nach ,/unsch die gemessenen .Verte in einer der Punktionen auizeichnen und in dieser oder einer anderen der Funktionen au integrieren, da£ der Aufzeichnungsträger eine liegxs trierkarte (100) ist, und daß die Einrichtung zur Aufzeichnung in Digitalform aufweist:

1) Ein Gehäuse,

2) eine Brückeneinheit (92), die am C-ehäuse befestigt ist und sich quer zur Registrierkarte (1OO) erstreckt _}

3) einen Fühler, der anzeigt, wann die 7/iederabtastung eines ausgewählten Seils der Dichteprofilkurve beendet worden ist,

daß der Schreibstift (°8) an der Brücke (92; befestigt ist, daß die Registrierkarte (1OG) magnetisch von einem träger (124) gehalten ist, und

daß der Schreibstift (98) und der Fühler auf der :c-Aciise der Registrierkarte (IOD) axial getrennt sind, und daß das Digitaldruckwerk (94, 95) sich im Gehäuse der Brücke (92) befindet und axial mit dem Fühler (ΙΟΙ) auf der y-Achse der Registrierkarte (IOO) fluchtet und von dieser getrennt ist.

12. Diclrcemesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die

der

Einrichtung zur Berechnung des Prosentsatzes wiederabtastsignale₉ bezogen auf das insgesamt gespeicherte Signal, aufweists Eine Einrichtung (73) zur Speicherung einer Zahl, die der Jesaintmaterialmenge entspricht,

eine Einrichtung zur Steuerung der Bewegung der Halterung (40) und

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der Er Lick e (92),

eine Einrichtung zur Steuerung der Auswahl der Information, die zum I/ruckwerk (94, 9i) in der !Bracke übertragen wird, eine Einrichtung (do) zur liultiplikation des Prozentsatzes mit der Gesaintuaterialiaen^e, wobei

das Druckwerk (94, ':'b) den Prozentsatz und die Gesamtmaterialmenge für den ausgewählten Teil der Dichteprofilkurve bei .mapfang eines Befehls vom Fühler (1C1) ausdruckt.

Y-\* Dichtcmesser nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchende Probe ein jälektrophoresestreifen (>6) ist.

14. Dichtei.,esser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die drucke (9-) ^und die Halterung (4<~>) f^r die Probe (3.6) jeweils durch ochrittschaltnotoren (44» 90) angetrieben werden, aie r.it Impulsen aus ein und dez'selben Impulsfolge gespeist v/erden.

15. Vorfahren zur Abtastung einer Probe uiv_ zur Aufzeichnung der Ergebnisse der Abtastung, dadur ch gekennzeichnet ,

a) daß sine Lichtquelle vorgesehen wird,

b) daß die zu untersuchende Prooe einen Lichtstrahl ausgesetzt wird,

c) daß ein *eil des von der Probe beeinflüften Lichtstrahls von einer.: iaupfanger empfangen wird,

d) daß dieser i'*eil in ein elektrisches Signal umgewandelt wird,

e) da£ das elektrische Signal integriert wird,

f) da:; das Signal auch als Profilkurve auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird,

g) dau ein 2eil der Profilkurve ausgewählt wird, um über diesen Teil zusätzliche Information zu gewinnen,

h) daß die Probe hinsichtlich des ausgewählten Teils wiederabgetastet und das dadurch gewonnene Signal integriert wird,

i) daß d-as integrierte Wiederabtastsignal mit dem insgesamt integrierten Abtastsignal verglichen wird,

j) daß ein Yfert gewonnen ?,rird, der ein Liaß für den Vergleich zwischen den -./iederabtastsi^al und de.j Gesamtabtastsi:,nal darstellt, und

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k) daß dieser wert in Digitalform auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet -wird.

1u. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung des von der Probe beeinflußten 'i'eils des Lichtstrahls in ein elektrisches Signal durch ein Fotometer vorgenommen wird, und daß das elektrische Signal integriert wird, indem es in eine Anzahl von Impulsen unigesetzt wird, die anschließend gespeichert werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl des gewünschten Teils der Profilkurve durch Markieren des Auf- W Zeichnungsträgers erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche I5 - 17» dadurch gekennzeichnet, daß das bein 'Jiederabtasten empfangene Signal in Impulse unbesetzt wird, die summiert werden, und daß digital die bei>;i Jiederabtasten empfangenen Impulse durch die vorher, beim Abtasten gespeicherten Impulse in einen digitalen Dividierer dividiert werden,,

19· Verfahren nach einem der Ansprüche 15 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnen des berechneten Werts in JDi^italform auf dem Aufzeichnungsträger durch Drucken vorgenommen wird, daß eine ::aterialnengengrÖße gespeichert wird, daß der Wert mit der Materialfc mengengröße multipliziert wird und da.i das dadurch erhaltene Produkt in Ligitalform auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird.

2G. Verfahren nach eine... der Ansprüche 15 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal zu einem von mehreren Funktionsgeneratoren übertragen wird, daß die Funktion ausgewählt wird, in der die Kurve aufzuzeichnen ist, und daß die Funktion ausgewählt wird, über die die Integration durchzufahren ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsgeneratoren einen Umsetzer für den Logarithmus des Kehrwerts,

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e 1Ip¹UmS eta er für die Bildung des Kehrwerts und eiif'ümsetaer für eine Funktion von χ umfassen.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 - 21, dadurch ge-iennzeich-

zu
net, daß die untersuchende Probe eine Elektrophoreseprobe ist.

23* Rechner in Modulbauweise zur Berechnung eines Bruchteils einer Gesamtfläche unter einer Kurve, gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung (48) zum Empfang von Signalen entsprechend Änderungen in der Zusammensetzung einer abgetasteten Probe (56) von einer Energiequelle (22),

W eine Einrichtung (98» IOO) zur Aufzeichnung der Signale in Analogform,

g) eine Einrichtung (5β) zur Integration der Signale,

d) eine Einrichtung zur Auswahl eines (Teils der Signale in Analogform, um über diesen Teil zusätzliche Information zu gewinnen,

e) eine Einrichtung (59) ^zum Empfang und zur Integration von Signalen entsprechend Änderungen in der Zusammensetzung der wiederabgetasteten Probe,

f) eine Einrichtung (öo) zum Vergleich des integrierten wiederabgetasteten Signals mit den integrierten abgetasteten oignalen, und

g) eine Einrichtung (94» 96) zur Aufzeichnung der verglichenen Signale in Digitalforia.

24. Rechner nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (58) zur Integration der empfangenen Signale eine Einrichtung aufweist, um eine Anzahl von Impulsen in BCD-Kaskaden-Zählern zu speichern, und daß die Einrichtung (60) zum Vergleich des wiederabgetasteten Signals mit dem insgesamt gespeicherten abgetasteten Signal eine Einrichtung aufweist, um den Prozentsatz der wiederabgetasteten oignale, bezogen auf das insgesamt gespeicherte Signal, zu berechnen.

25. Rechner nach Anspruch 2J oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anzeige in Analogform eine Stelleinrichtung in Y/irkungs-

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verbindung mit einem Schreibstift (98) hat, um die Kurve aufzuzeichnen, daß die Einrichtung (5S) zur Integration einen bpannunjs-Frequenz-Ucisetzer (57) und mehrere BCD-i^askaden-Zähler hat, und daß die Einrichtung zur Auswahl von feilen der Kurve eine einrichtung hat, um einen Aufzeichnungsträger (100),auf den die Kurve aufgezeichnet wird, zu markieren.

26. Rechner nach einea der Ansprüche 23 - 25, dadurch gekennzeichnet, daj3 Funktionsgeneratoren (52, 54 > 55) vorgesehen sind, um die empfangenen Signale auf einen Pegel zu bringen, der von der ^aterialmenge der zu untersuchenden Probe abhängt, daß die Einrichtung (53) zur Integration der ausgewählten signale gleichzeitig mit dem Aufzeichnen der ausgewählten Signale in Analogform arbeitet und an die Funktionsgeneratoren angeschlossen ist, dais die Hinrichtung (oO) zum Vergleich als Srgebnis des Vergleichs Impulse abgibt, und daß die einrichtung (94> 9o) zur Aufzeichnung der verglichenen jignale in Di._italforxu auf dem Aufzeichnungsträger (1~O) aufzeichnet.

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