DE2125046C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer mit statistischen Fehlern behafteten Zählung von mikroskopischen Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen - Google Patents

Description

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, da- Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß durch gekennzeichnet, daß die durch die Span- jeder Zählzyklus in mindestens zwei aufeinandernungseinrichtung (58) ausgedrückte vorgegebene folgende Teilzählintervalle geteilt wird, daß die mittlere Gesetzmäßigkeit das Auftreten der Teilchenkoinzi- Impulshäufigkeit oder eine davon abhängige Größe denz in einem Coulterschen Teilchendetektor 45 des ersteren dieser Intervalle gemessen und das Errepräsentiert, gebnis mit einem die Korrekturkurve ausdrückenden

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 Signal verglichen wird und daß während des Ablaufs bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein diskreter des zweiten Zählintervalls eine dem Ergebnis des Spannungswert einem unterschiedlichen Verarbei- Vergleichs proportionale Anzahl von Impulsen als tungskanal, F i g. 5, für Korreklurimpulsdaten 50 Korrekturimpulse dienen.

elektrisch zugeordnet ist und daß jeder Kanal Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verein Vergleichselement (60) enthält, das als einen fahrens ist im Anspruch 11 angegeben.
Eingang (61) seinen zugeordneten, diskreten Span- Dadurch, daß die mittlere Impulshäufigkeit perionungswert hat, wobei sämtliche Vergleichselemente disch je Zählzyklus festgestellt und ein analoges die Vergleichseinrichtung umfassen. 55 Signal erzeugt wird, das den Veränderungen der

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch ge- Impulshäufigkeit exakt folgt, kann eine verhältniskennzeichnet, daß jeder Verarbeitungskanal durch mäßig exakte Zählung erreicht werden. Jede der aufein logisches Glied (64) abgeschlossen ist, das einanderfolgenden Impulshäufigkeitsmessungen liefert auf sein Vergleichselement (60) derart anspricht, bei anderen Werten einen anderen Korrekturwert und daß, wenn das Vergleichselement von seinem 60 führt zu einer entsprechenden Zählmodifiziening der diskreten Spannungswert (59) und nicht von dem Impulsrcihe. Ferner läßt sich die Impulshäufigkeit analogen Wert des Impulshäufigkeitsmessers (6) in kurzen Intervallen, beispielsweise von 100 Impulsen, beherrscht wird, ein Korrektlirimpuls von diesem feststellen, wobei die Zähländerung im Verlaufe des Kanal erzeugt wird und von diesem logischen letzten Teilzahlintervalls erfolgt, so daß man am Glied (64) zur Addierschaltung (3) gelangt, wobei 65 Ende jedes Teilzahlintervalls ein genaues Meßergebnis die Anzahl der derart beherrschten logischen erhält.

Glieder (64) die Anzahl der erzeugten Korrektur- Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus

impulse bestimmt. den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Korrekturvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein etwas detaillierteres Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Feststellung der Impulshäufigkeit,

Fig. 3 ein teil weises Schaltbild der Ausgleichsschaltung in der in Fig. 1 gezeigten Korrekturvorrichtung,

Fig. 4 Einzelheiten der elektrischen Schaltung der Korrekturvorrichtung und

F i g. 5 eine detaillierte Ausführung der Ausgleichsschaltung nach Fig. 3.

Die von der Korrekturvorrichtung verarbeiteten Impulse können von permanenten Detektoren als Impulsquelle, wie etwa einem Geiger-Müller-Zähler, einer Fotovervieifacherröhre, einem Teilchenzähler od. dgl. geliefert werden. Das Ausfuhrungsbeispiel bezieht sich auf einen Coulter-Teilchendetektor, mit einem Meßgefäß mit einer geeichten Meßöffnung, die die Teilchen in flüssiger Suspension, beispielsweise Blutkörperchen in einer elektrisch leitenden Lösung passieren. Nach der Erfindung soll die Teilchen-lmpulszähl ung abhängig von einem statistischen Gesetz korrigiert werden, das die Anzahl der koinzidenten Durchgänge von Teilchen berücksichtigt, die im Verlaufe der Zählung der Teilchen bei ihrem Durchtritt durch die Meßöffnung auftreten.

Teilchen-Koinzidenzen, bedingt durch den gleichzeitigen Durchtritt von zwei Teilchen durch die Meßöffnung, hängen bekanntlich vom Lösungsgrad, d. h. der Konzentration der Teilchen in der untersuchten Flüssigkeit und von den räumlichen Abmessungen der Meßöffnung ab. Weiter hat sich gezeigt, daß die Koinzidenzen von der Durchtrittsgeschwindigkeit der Teilchen durch die Meßöffnung und der Viskosität der Suspension unabhängig sind. Die Koinzidenzrate, d. h. der Prozentsatz der Koinzidenzen bei einer bestimmten Menge gezählter Teilchen, ist unabhängig von der gezählten Anzahl und damit auch von dem analysierten Volumen, da die Rate ein Phänomen ausdrückt, das während des ganzen Meßvorganges permanent und konstant ist. Es hat sich herausgestellt, daß die Gesetzmäßigkeit der Änderung, die die Koinzidenzrate steuert, wenn diese 10% der gezählten Teilchen nicht übersteigt, sich wie folgt ausdrücken läßt:

50

(D

η — Anzahl der nicht gezählten Impulse.
η = Anzahl der gezählten Impulse,
ρ = Koinzidenzfaktor.

Bei einem Coulter-Zähler

P =

d \³ 500
1007 V

(2)

d = Durchmesser der Meßöffnung in Mikron und V = Volumen des Saughebers des Coulter-Zählers in Mikroliter.

Die Erfindung basiert hauptsächlich darauf, daß der gleichzeitige Durchgang von zwei oder mehr Teilchen, der beim Coulter-Zähler von der Teilchenkonzentration und den Abmessungen der Meßöffnung abhängt, in Beziehung steht zur mittleren Durchtriltshäufigkeit der Teilchen durch die Meßöffnung. Die mittlere Durchtrittshäufigkeit der Teilchen durch die Meßöffnung kann man in regelmäßigen Intervallen messen. Beim Feststellen des Häufigkeitswertes bestimmt man einen Wert, der die Erfassung von Anomalien, d. h. von Koinzidenzen während des Zählens erlaubt.

Man erhält

T '

wobei

η = Anzahl der Teilchen im Volumen und

T = Zeit für den Durchtritt dieses Volumens durch die Meßöffnung, d. h. zum Zählen der η Teilchen.

Zur Ermittlung der mittleren Durchtrittshäufigkeit genügt es deshalb, wenn man irgendeine Anzahl von Teilchen-Impulsen, beispielsweise von 100 Impulsen, betrachtet und die zum Zählen dieser Teilchen-Impulse erforderliche Zeit feststellt.

Aus den Gleichungen (1) und (2) kann man die prozentuale Koinzidenzrate

Il Ti errechnen. Daraus folgt	und	/1	- v( Μ'	12.5	- · FaT.
	W	"' P \ lOOO;·	1 "" 10'"
	Aus
wobei
P
	für eine Coulter-Meßöffnung gilt:	Gleichung (3) folgt die Koirizidenzrate
	_ 25/ d \3.500	η 12.5 d1
Vl(XV V '	1Ϊ 1010 V
d3 500 n2
' 10" V \&
12.5 d3 _
]0io y n-

55

Die Ausdrücke d, V und T sind bei gegebenen Meßbedingungen konstant. Es gilt dann

kFA = Koinzidenzrate.

60 Bei einer Coulter-Meßöffnung unterliegt die Koinzidenzrate somit während des Zählvorganges einer linearen Veränderung abhängig von der mittleren Durchtrittshäufigkeit der Teilchen. Hiervon wird bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Korrektur der Zahl der Teilchenimpulse über die Ausgleichsschaltung Gebrauch gemacht, wobei die mittlere Durchtrittshäufigkeit für

7 8

jede Meßphase wahrend des Zählvorganges durch schaltung 7 zugeführt wird und dort zur Errechnunj

einen Häufigkeitsmesser ermittelt wird. der Anzahl der der Addierschaltung 3 zuzuführender

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispie! wird Korrektur-Impulse dient. Der Verstärker 15 kanr

davon ausgegangen, daß die unregelmäßig aufein- durch einen elektronischen Schalter 17 kurzgeschlos-

anderfolgenden Teilchen-Impulse von einem Coulter- 5 sen werden, der während des Zählzyklus zwischer

Teilchendetektor gezählt werden, mit einer Korrektur den Impulsen 0 und 19 über eine Steuerschaltung It

in Abhängigkeil von der erwähnten Gesetzmäßigkeit, zurückgestellt wird, die hierzu ein Signal von dei

gesteuert durch die Veränderung der Koinzidenzrate, Steuerschaltung 5 erhält.

die während der Teilchenerfassung eintritt. Die Vor- Nach F i g. 4 liegt der Detektor 1 an einer Impulsrichtung umfaßt eine Impulsquelle 1 in Form eines io formerschaltung 19, z. B. einer monostabilen Kipp-Teilchendeteklors, der über eine Leitung 2 eine un- schaltung, die abhängig von einem angeschlossenen regelmäßige Impulsfolge abgibt. Die über die Lei- Kondensator 20 den Teilchen-Impulsen vom Detektor lung 2 abgegebene Impulsfolge gelangt direkt zu einer eine bestimmte Impulsbreite von etwa zwei Mikro-Addierschaltung 3, die an eine übliche Ausgabevor- Sekunden verleiht. Der Ausgang der Impulsformerrichtung 4 angeschlossen ist. Außerdem gelangt die 15 schaltung 19 ist mit der Steuerschaltung 5 verbunden, vom Detektor 1 gelieferte Impulsfolge zu einer Steuer- die zwei normale, binär kodierte Dekadenzähler 20,21 schaltung 5, an die ein Häufigkeitsmesser 6 ange- enthält. Der Zähler 20 zählt die Einer und der Zähler 21 schlossen ist, der die mittlere Häufigkeit der vom die Zehner. Für die Zehnerzählung ist der Einer-Detektor 1 gelieferten Teilchenimpulse mißt. Der Aus- dekadenzähler 20 über eine Leitung 22 an den Zehnergang des Häufigkeitsmessers 6 und die Steuerschal- 20 dekadenzähler 21 angeschlossen. Der Dekadenzähler tung 5 sind mit einer Ausgleichsschaltung 7 für die 20 umfaßt zwei Ausgänge, die an zwei Inverterschal-Anzahl der Zählkorrekturimpulse verbunden. Eine tungen 23,24 mit je sechs Kanälen liegen. Die Inverter-Ausgangsleitung 8 der Ausgleichsschaltung 7 führt schaltung 23 wird vollständig benutzt, während von der über eine Verzögerungsschaltung 9 zur Addierschal- Inverterschaltung 24 lediglich fünf Kanäle benutzt tung 3, in der die Zahl der Korrekturimpulse zu der 25 werden. Von den Ausgängen des Dekadenzählers 21 Impulsfolge addiert wird, die über die Leitung 2 dienen lediglich die mit 1, 2 und 9 bezeichneten, zur direkt vom Detektor 1 kommt. Ermittlung der erwähnten drei Intervalle 0 bis 19, 20

Die Anzahl der Korrekturimpulse steht im direkten bis 89 und 90 bis 99. Der Ausgang »1« des Dekaden-Verhältnis zur Koinzidenzrate. Der Addiervorgang Zählers 21 gelangt über eine Diode 25 zum einen Einkann somit i:i einem vorgegebenen Zyklus wiederholt 30 gang eines NAND-Gliedes 26, dessen anderer Einwerden. Für das Ausführungsbeispiel wurde ein gang mit dem Ausgang »9« des gleichen Dekaden-Wiederholungszyklus von 100 Impulsen gewählt. Für zählers 21 direkt verbunden ist. Der Ausgang »2« je 100 vom Detektor 1 gelieferten Teilchenimpulse dieses Zählers 21 liegt über eine Diode 28 an einer erhält die Addierschaltung 3 somit eine Anzahl von Leitung 27. Die Anoden der Dioden 25 und 28 sind Korrekturimpulsen, die sowohl von einer analogen 35 über einen Widerstand 29 an eine positive Spannung Spannung des Häufigkeitsmessers 6 als auch einer angeschlossen. Die Ausgänge der Inverterschaltungen mathematischen Funktion oder einer Gesetzmäßigkeit 23 und 24 sind mit Ausnahme der Leitung für »9« in bestimmt wird, die die Ausgleichsschaltung? berück- einem Kabel 30 vereinigt, das mit der Ausgleichssichtigt. Die Steuerschaltung 5 teilt die Zyklen von schaltung 7 verbunden ist. Der letzte Ausgang 9 der 100 Impulsen in drei Intervalle ein: 40 Inverterschaltung 24 liegt an einer Leitung 31, die

über eine Schaltung von Gliedern 56, 57 zur Aus-

0 bis 19 Rückstellung gleichsschaltung 7 führt.

20 bis 89 Häufigkeitsmessung Die Bezugsspannungsquelle 13 des Häufigkeits-

90 bis 99 Korrektur messers 6 besteht aus der Reihenschaltung eines

45 Widerstandes 32 und eines Potentiometers 33, zwi-

Abhängig von den Bedingungen des jeweiligen sehen der positiven Spannungsquelle + V und Masse,

Meßverfahrens kann man auch eine andere Ver- wobei der Schleifkontakt des Potentiometers am

teilung dieser Intervalle wählen. Drainanschluß eines Feldeffekttransistors 12 liegt,

Nach Fi g. 2 liefert der Häufigkeitsmesser 6 eine der die Funktion des Schalters 12 in Fig. 2 ausübt, analoge Spannung, die eine lineare Funktion der vom 50 Der Sourceanschluß des Feldeffekttransistors 12 liegt Detektor 1 abgegebenen Impulsfolge ist. Infolge der über einen Schalter 34 an einem der Regulierwider-Steuerung durch die Steuerschaltung 5 bewirkt der stände 35, die bestimmte Werte besitzen und den Häufigkeitsmesser 6 eine Häufigkeitsmessung ledig- variablen Widerstand 14 nach Fig.l bilden. Der lieh im Intervall, entsprechend den Impulsen 20 bis 89, Gateanschluß des Feldeffekttransistors 12 führt zu bei je 100 vom Detektor 1 gelieferten Impulsen. Hier- 55 einer Diode 36 mit parallelgeschaltetem Widerstand zu erhält der Häufigkeitsmesser 6 von der Steuerschal- 37. Die Kathode der Diode 36 liegt an einem Spantung 5 über eine Leitung 10 ein Steuersignal, das an nungsteiler aus einem Widerstand 38, zwischen Masse eine Steuerschaltung 11 eines elektronischen Schalters und einem Widerstand 39, an einer negativen Span-12 gegeben wird. Dieser Schalter 12 liegt an einer nungsquelle — V. Die Verbindungsstelle der Wider-Bezugsspannungsquelle 13, die eine einstellbare Be- 60 stände 38 und 39 liegt am Kollektor eines Transistors zugsspannung liefert. Außerdem ist der Schalter 12 40, der zur Steuerschaltung 11 gehört. Der Emitter mit einem variablen Widerstand 14 verbunden, was des Transistors 40 ist an eine positive Spannungsnoch ausführlicher erläutert wird. Der Widerstand 14 quelle + V angeschlossen. Seine Basis ist über einen liegt am Eingang eines Funktionsverstärkers 15, dem Widerstand 41 mit der Leitung 10 und einem Wideriin als Integrator wirkender Kondensator 16 parallel 65 stand 42 verbunden, der an die positive Spannungs- »eschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers 15 bildet quelle -I- V angeschlossen ist. ien Ausgang des Häufigkeitsmessers, an dem die Der Verbindungspunkt der Widerstände 35 liegt am maloge Spannung auftritt, die danach der Ausgleichs- Verstärker 15, der einen Differenzspannungsverstär-

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stärker 43 enthält, der von zwei Feldeffekttransistoren 44 und 45 gebildet wird, deren Ausgänge zu einem Funktionsverstärker 46 führen. Der Kondensator 16 liegt zwischen dem Eingang des Differenzspannungsverstärkers 43 und dem Ausgang des Funktionsverstärkers 46. Das analoge Ausgangssignal des Häufigkeitsmessers 6 erscheint auf einer Leitung 47, die mit einem der Eingänge der Ausgleichsschaltung 7 verbunden ist.

Der Kondensator 16 liegt parallel zur Drain-Source-Strecke eines Feldeffekttransistors 17, der den Schalter 17 in F i g. 2 bildet. Der Gateanschluß dieses Transistors ist an den Verbindungspunkt der Anode einer Diode 48 und eines parallelgeschalteten Widerstandes 49 angeschlossen. Der andere Anschluß dieses Widerstandes und die Kathode der Diode liegen an einer negativen Spannungsquelle — V und am Kollektor eines Transistors 50, der zur Steuerschaltung 18 gehört. Die Basis des Transistors 50 liegt über einen Widerstand 51 an der Leitung 27 der Steuerschaltung 5 und über einen Widerstand 52 an einer positiven Spannungsquelle + V. Der Emitter des Transistors 50 ist ebenfalls an diese Spannungsquelle + V angeschlossen.

Die vom Detektor 1 gelieferten Impulse erscheinen auf der Leitung 2 und werden der Verzögerungsschaltung 9 zugeführt, die aus einer Reihenschaltung eines Kondensators 53 und eines Widerstandes 54 zwischen derpositivenSpannungsquelle + KundMasse besteht, wobei der Verbindungspunkt an einem der Eingänge der Addierschaitung 3 liegt, die von einem NAND-Glied gebildet ist. Der andere Eingang dieser Addierschaltung 3 ist mit dem Ausgang der Ausgleichsschaltung 7 über die Leitung 8 verbunden.

Die Verzögerungsschaltung 9 gibt den zugeführten Impulsen eine Verzögerung von zwei Mikrosekunden. Die verzögerten Impulse werden nach einer Impulsformung in einer Schaltung 55, die der Impulsformerschaltung 19 gleicht, einem der Eingänge eines NAND-Gliedes 56 zugeführt, das am anderen Eingang das Signal der Leitung 31 vom Ausgang »9« des Inverters 24 der Steuerschaltung 5 erhält. Der Ausgang des Gliedes 56 gelangt zu einem Inverterglied 57, das eine positive Spannung erhält und ausgangsseitig mit der Ausgleichsschaltung 7 verbunden ist.

Die Ausgleichsschaltung 7 nach den Fi g. 3 und 5 umfaßt zehn parallele, gleiche Kanäle, von denen in F i g. 3 nur einer gezeigt ist. In F i g. 3 liegt ein Spannungsteiler 58 zwischen Masse und einer negativen Spannungsquelle - V. Die Verbindungspunkte 59 zweier Widerstände A₁, R₂ usw. sind jeweils mit den einzelnen Kanälen der Schaltung verbunden. Jeder Verbindungspunkt 59 des Spannungsteilers führt zu einem der Eingänge eines Funktionsverstärkers 60 über einen Widerstand 61. Der andere Eingang dieses Verstärkers liegt über einen Widerstand 62 am Ausgang des Häufigkeitsmessers 6, wobei die beiden Eingänge dieses Verstärkers 60 über eine Diode 63 miteinander verbunden sind. Der Ausgang des Funktionsverstärkers 60 führt über einen Widerstand 65 zu einem der vier Eingänge eines NAND-Gliedes 64. Der gleiche Eingang liegt über eine Diode 66 an Masse und über eine Diode 67 an einer positiven Spannungsquelle + V. Ein zweiter Eingang des Gliedes 64 führt zum Glied 57, ein dritter Eingang über die Leitung zur Steuerschaltung 5 und der vierte Eingang zum Steuerschalter 68, wodurch die Vorrichtung mit oder ohne Zählkorrektur arbeiten kann. Der Ausgang des

Gliedes 64 ist über eine Diode 69 an die Addierschal lung 3 gelegt.

Wie Fig. 5 zeigt, sind die Ausgänge der zeh NAND-Glieder 64 der zehn Kanäle der Schaltung untereinander und über einen Widerstand 70 mi einem Spannungsanschluß + V verbunden. Die Aus gangsimpulse werden der Ausgangsleitung 8 zugeführi

Der Widersland R_n des Spannungsteilers 58 lieg an Masse. Der Ausgang des Verstärkers 72 ist übe einen Widerstand 73 an eine Meldeschaltung 71 ange schlossen. Die Eingänge des Verstärkers 72 liegei über Widerständen 74 bzw. 75 an der Leitung 47, dii den Ausgang des Häufigkeitsmessers 6 bildet, und an Verbindungspunkt der Widerslände R_n und R₁₂ de: Spannungsteilers 58.

Die beschriebene Ausführungsform arbeitet wif folgt:

Die Steuerschaltung 5 erhält die vom Detektor 1 kommenden Teilchen-Impulse und bestimmt einer /.ahl-Zyklus von 100 Impulsen. Jeder Zyklus wird ir drei Intervalle unterteilt. Die Ausgänge »1«, »2« unc »;<( des Zehnerdekadenzählers 21 dienen hierzu. Während des ersten Intervalls, d. h. des Rückstellintervalls zwischen den Impulsen 1 und 19, gelangt ein Signa! von den Ausgängen »1«, »2« des Dekadenzählers 21 auf die Leitung 27, schaltet den Transistor 50 und damit den Transistor 17 durch, der den Verstärker 15 des Haufigkeitsmessers 6 kurzschließt. Das Glied 26 bleibt leitend und der Kondensator 16 entladen. Während des folgenden Intervalls zwischen den Impulsen 20 und89 gibt das Glied 26 ein Ausgangssignal auf die Leitung 10. Dieses Ausgangssignal schaltet den Transistor 40 durch, der den Transistor bzw. Schalter 12 schließt. Durch Einschalten des Transistors 12 wird die Bezugsspannung, von der Bezugsspannungsquelle 13 über einen der Widerstände 35, auf die Schaltungsanordnung 15 mit dem Verstärker 46 und den Kondensator 16 gegeben, so daß letzterer während des Intervalls, in der der Schalter 12 geschlossen ist, aufgeladen wird.

Die Häufigkeitsmeßschaltung 6 gibt über die Leitung 47 eine Spannung ab, die der Zeit zwischen dem Λ). und dem 89. Impuls proportional ist. Diese analoge Spannung ist der Häufigkeit der vom Detektor 1 abgegebenen Impulse umgekehrt proportional, wie folgender Ausdruck zeigt ■

Vs =

RC

Vat

(7)

^{Vs =} v~r

wobei

7' = Zeitintervall zwischen dem 20. und 89. Impuls, V - am Potentiometer 33 eingestellte Konstante, wobei das Potentiometer abhängig von den physikalischen Parametern des Detektors 1 einstellbar ist,

Vs = Ausdruck der Zeit als Spannung zwischen dem 20. und dem 89. Impuls, d. h„ Ks ist der Zählzeit für ein Intervall von 100 gezählten Im-, pulsen analog, und

-^q = eine Integrationskonstante, die am Schalter 34 einstellbar ist, dessen Stellung von den physikalischen Parametern des Detektors 1 abhängt.

Bei Verwendung eines Coulter-Ziihlers als Detektor 1 ermöglicht das Potentiometer 33 die Steuerung der Vorrichtung in Abhängigkeit vom Druck am Saugheber dieses Zählers und der Viskosität der zu untersuchenden Flüssigkeit. Der Schalter 34 wählt eine Integrationskonstante, abhängig vom Durchmesser der Meßöffnung des Detektors.

Sobald am Ausgang 9 des Dekadenzählers 21 ein Signal erscheint, wird das Tor 26 wieder geschlossen, der Schalter 12 öffnet und schaltet den Häufigkeitsmesser 6 ab, der das gerade gebildete analoge Spannungssignal speichert. Das 90. Signal wird vom Inverter 24 umgeformt und auf das Glied 56 gegeben, das dann Impulse der Impulsformerschaltung 55 durchläßt. Diese Impul .c sind gegenüber denjenigen des Detektors 1 verzögert. Das Ausgangssignal des Gliedes 56 wird im Glied 57 umgekehrt und auf die Ausgleichsschaltung 7 gegeben. Letztere bewirkt einen Vergleich zwischen dem Ausgangsspannungswert des Häufigkeitsmessers 6 und einer analogen Bezugsspannung, die vom Spannungsteiler 58 (F i g. 3) abhängig von dem Korrekturgesetz gebildet wird. Dadurch ändert sich die Korrekturrate, d. h. die Anzahl der Korrekturimpulse, die pro 100 gezählten Impulsen hinzugefügt werden, nach der erwähnten Gesetzmäßigkeit:

T = kF

T = k/V„

(X)

wobei V_s die Ausgangsspannung des Häufigkeitsmessers 6 ist.

.leder der zehn Kanäle der Ausgleichschaltung 7 entspricht einer von zehn Korrekturraten, so daß grundsätzlich 0 bis 10 Korrekturimpulse für je 100 gezählte Impulse zur Verfügung stehen.

Jedes NAND-Glied 64 (Fig. 5) ist leitend, wenn seine vier Eingänge Eingangssignale erhalten und ist nicht leitend, wenn einer der Eingänge kein Signal erhält. Wenn ein NAND-Glied 64 leitend ist, erscheint auf der Leitung 8 ein Impuls. Ein Eingang eines Gliedes 64 erhält eine Eingangsspannung, wenn ein Signal auf der Leitung 31, die mit dem Ausgang 9 der Steuervorrichtung 5 verbunden ist. erscheint, d. h. zwischen den Impulsen 90 und 99. Ein weiterer Eingang erhält auch Eingangsspannung, wenn diesem über einen der Ausgänge der Inverterschaltungen 23 oder 24 über das Kabel 30 ein Signal zugeführt wird. Das bedeutet, daß die Impulse 90 bis 99 nacheinander 1 bis 10 Impulse für die Glieder 64 bewirken können. Auf einen weiteren Eingang jedes Gliedes 64 wird die Spannung des Häufigkeitsmessers 6 gegeben. Diese Spannung wird den Widerständen 62 zugeführt und mit den Spannungen verglichen, die an den Verbindungspunkten 59 der Widerstände R₁ bis R₁₂ des Teilers 58 anfallen.. Die Werte dieser Widerstände sind so gewählt, daß die aufeinanderfolgenden Spannungswerte an den Verbindungspunkten 59 übereinstimmen mit dem Gesetz T = k/V_s, das eine Hyperbel beschreibt. Der vierte Eingang jedes NAND-Gliedes 64 erhält eine Eingangsspannung, wenn der Schalter 68 in der Koinzidenzkorrekturstellung ist.

Der eine Eingang jedes Verstärkers 60 erhält entsprechend seinem Verbindungspunkt 59 ein definiertes Potential, das einem Punkt einer Hyperbel oder einer gegebenen Korrekturrate entspricht. Der andere Eingang jedes Verstärkers 60 liegt an dem Potential auf der Leitung 47. Die Widerstände 61 und 62 sind gleich groß. Zur Vergrößerung des Gleichgewichtspunktes sind die Verstärker 60 offen geschaltet. Dadurch überwiegt der Teilereingang des zugeordneten Verstärkers, der dem Teilerpunkt entspricht, an dem die gegebene Spannung entsteht, wenn der Häufigkeitsmesscr 6 eine kleinere Spannung als die gegebene Spannung am Teiler 58 liefert, so daß der Verstärker eine Ausgangsspannung abgibt, die nach Rückführung durch die Diode 67 auf eine logische »1« auf das zugeordnete Gatter 64 gegeben wird. Wenn dagegen der Häufigkeitsmesser 6 eine Spannung liefert, die größer ist als die Spannung am Verbindungspunkt des Spannungsteilers 57, so überwiegt der Häufigkeitsmessereingang, und der Verstärker 60 liefert eine negative Spannung, die über die Diode 66 an Masse geht. In diesem Fall bleibt das zugeordnete Glied 64 gesperrt.

Ein Korrekturzyklus läuft auf folgende Weise ab:

Zwischen den Impulsen 0 und 19 wird die Häufigkeitsmesser 6 wie beschrieben zurückgestellt, und zwischen den Impulsen 20 bis 89 erfolgt die Messung.

Sobald der 90. Impuls auftritt, wird das Glied 56 durch das Signal auf der Leitung 31 angesteuert und wird immer dann geöffnet, wenn von der Verzögerungsschaltung 9 und der Impulsformerschaltung 55 ein verzögerter Impuls zugeführt wird. Das Glied 57 liefert somit zur Ausgleichsschaltung 7 eine Reihe von Impulsen, die gegenüber den vom Detektor 1 kommenden Impulsen um zwei Mikrosekunden verzögert sind.

Es sei beispielsweise angenommen, daß der Häufigkeitsmesser 6 eine Häufigkeit entsprechend der Spannung V_s ermittelt hat, die kleiner ist als die Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R,, und R₇, was einer Korrekturrate 6 entspricht oder 6 Impulsen, die den Impulsen vom Detektor 1 hinzuzufügen sind. Dadurch wird beim Auftreten des 90. Impulses der erste Kanal der Schaltung 7 geöffnet, da die Spannung des Häufigkeitsmessers 6 kleiner ist als die Spannung am Verbindungspunkt 59 zwischen den Widersländen R₁ und R₂. Die Spannung des Häufigkeitsmessers 6 ist außerdem kleiner als das Potential an den Widerständen R₂-Rs, R3-R4, R₁-R₅, R₅-R₁, und R<,-R7, so daß die entsprechenden Glieder 64 in den ersten sechs Kanälen offen sind. Dagegen ist die Spannung des Häufigkeitsmessers 6 höher als die Spannung zwischen den Widerständen R₇ und R₈, so daß das zugeordnete Glied 64 in den übrigen Kanälen geschlossen ist.

Das öffnen eines Gliedes 64 bewirkt somit einen entsprechenden Impuls auf der Leitung 8, der nach Abgabe des 90. bis 96. Impulses durch den Detektor 1 infolge des NAND-Gliedes der Addierschaltung 3 addiert wird.

Wenn die Spannung des Häufigkeitsmessers 6 kleiner ist als das Potential zwischen den Widerständen R₁₁ und R|2, das eine Korrektur von mehr als zehn Impulsen erfordern würde, so bewirkt der Verstärker 72 die Abgabe einer Alarmmeldung über die Vorrichtung 71.

Eine Aufgabe der Vorrichtung ist es, die Zählung der Impulse mit einer Genauigkeit von ± 1 % zu korrigieren. Es läßt sich zeigen, daß die Messung der mittleren Impulshäufigkeit mit einer Genauigkeit vor maximal 4% ausführbar ist, wenn man die vom Detektor selbst und der zugehörigen Apparatur bewirkter Fehler berücksichtigt. Ferner führen die in der Korrekturvorrichtung verwendeten Schaltungen höchsten: zu einem Fehler von ± 5%. Diese Fehler von 4 und 5°/c

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fuhren jedoch im endgültigen Zählresultat lediglich zu 0,4 bzw. 0,5%, da sie lediglich 10% der gezählten Impulse betreffen (maximale Korrekturrate). Daraus folgt, daß die Genauigkeit von ±1% ohne weiteres zu erreichen ist.

Bei Versuchen mit einem Coulter-Detektor mit einer Meßöffnung von 100 Mikron und einer untersuchten Flüssigkeitsmenge von 500 Mikrolitern wurden ,die Widerstände des Spannungsteilers 58 wie folgt errechnet:

Unter der Annahme, daß eine Impulshäufigkeit eines Koinzidenzfehlers von 0,5% mit einer Spannung von 10 Volt in Übereinstimmung gebracht wird, ist es möglich, diese Spannung durch Einstellen des Spannungsteilers 32, 33 zu eichen. Ferner kann man durch die Zeitkonstante der Schaltung mit dem Widerstand 35 und der Kapazität 16 mittels der Funktion F = k/V_s die Spannungen entsprechend den Häufigkeiten errechnen für eine Korrektur von 1, 2, 3 ... %.

Da die Genauigkeit in absoluten Werten 1% erreichen muß, ist die erste Stufe der Korrekturrate nicht mit 1%, sondern mit 0,5% zu wählen. Die weiteren Stufen werden dann zu 1,5, 2,5, 3,5% ... gewählt. Mit einer Spannung von 15 Volt am Spannungsteiler 58 kann man dann die Spannungs- und Widerstandsgrößen gemäß folgender Tabelle errechnen:

Teiler spannung (negativ)	Kor rekt u r- rate (%)	Kanal nummer der Ausgleichs schaltung	Teiler widerstand (Ohm)	Werte der Widerstände R, bis R12 (Ohm)
15	0	0	3000	1000
10	0,5	1	2000	1330
3,33	1,5	2	666	267
2	2,5	3	400	113
1,43	3,5	4	286	66,5
1,1	4,5	5	220	37,4
0,91	5,5	6	182	28
0,77	6,5	7	154	21
0,666	7,5	8	133,2	15.8
0,587	8,5	9	117,4	12,4

Teiler	Kor- ·	Kanal	Teiler	Werte der
spannung	rektur-	nummer der	widerstand	Widerstände
(negativ)	rate	Ausgleichs		R, bis R12
		schaltung
	(%)		(Ohm)	(Ohm)

0,526 9,5 10 105,2 10

0,480 10,5 Meldung 95,2 95

ίο Verwendbar sind beispielsweise die folgenden Bauteile und Logikschaltungen:

Glieder 3, 26,56 und 57 7400 N

Impulsformerschaltungen 19 und 55 SN 74121 N

Dekadenzähler 20 und 21 SN 749 N und

SN 7442 N

Inverter 23 und 24 SN 7404 N

Verstärker 46 809 CE

Verstärker 60 und 72 SCF 2709 CE

Gatter 64 SN 7420 N

Transistoren 40 und 50 2 N 2905 A

Transistor 12 U 1714

Transistor 17 2 N 3821

Verstärker 43 2 N 3957

Dioden 25, 28, 36, 48, 63, 66. 67

und 69 1 N 4148

Kondensator 16 1 Micro

Kondensator 20 2200 pF

Kondensator 53 22 nF

Widerstand 54 Ik

Widerstand 29 33 k

Widerstand 32 100

Widerstand 33 820

Widerstand 35 5 k bis 100 k

Widerstand 49 270 k

Widerstand 51,52 10 k

Widerstand 61,62 40,2 k

Widerstand 65 2,2 k

Widerstand 70 33 k

Selbstverständlich können die Werte der Widerstände R₁ bis R₁₂ des Spannungsteilers 58 so gewählt werden, daß an Stelle der für das Ausführungsbeispiel angenommenen Gesetzmäßigkeit eine andere Gesetzmäßigkeit bzw. deren Kurvenverlauf zur Anwendung kommt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche: C/

1. Verfahren zur Korrektur einer mit statistischen Fehlern behafteten Zählung von mikroskopischen Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen, bei dem die von den Teilchen ausgelösten Impulse über Zählzyklen addiert und den die Zählzyklen bestimmenden zugehörigen Zwischenzählwerten entsprechend einer den durch Teilchenkoinzidenz bedingten Fehler berücksichtigenden Korrekturkurve bereits während der Zählung Teilkorrekturbeträge selbsttätig hinzugefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zählzyklus in mindestens zwei aufeinanderfolgende feilzählintervalle geteilt v»ird, daß dio mittlere Impulshäufigkeit oder eine davon abhängige Größe des ersteren dieser Intervalle gemessen und das Ergebnis mit einem die Korrekturkurve ausdrückenden Signal verglichen wird und daß während des Ablaufs des zweiten Zählintervalls eine dem Ergebnis des Vergleichs proportionale Anzahl von Impulsen als Korrekturimpulse dienen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Korrekturimpulse dienenden Impulse vor dem Addieren gegenüber den Impulsen der Impulsfolge um eine vorgegebene Periode verzögert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zählzyklus in drei Intervalle unterteilt und daß das Ergebnis des gemessenen mittleren Häufigkeitswertes während des zusätzlichen dritten, den anderen vorausgehenden Intervalls, gelöscht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Abzählen und Abteilen der Impulse bzw. Intervalle die Tdlchenimpulse der Impulsreihe in digitaler Form verarbeitet.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der mittleren Teilchen-Impulshäufigkeit als analoger Spannungswert eine Bezugsspannung je Zyklus integriert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zählen von Teilchen in flüssiger Suspension eine Teilchenimpulsreihe erzeugt wird, wobei die Bezugsspannung zur Messung der !mittleren Teilchen-Impulshäufigkeit einstellbar ist, so daß die Integration der Bezugsspannung vom Flüssigkeitsdruck und Viskositätsparametern der Teilchensuspension unabhängig ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in der Suspension mittels eines Coulterschen Tastöffnungsrohres erfaßt werder und daß die zu integrie^rende Spannung einstellbar und proportional dem Tastöflhungsdurchmesser gewählt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Gesetzmäßigkeit durch mehrere diskrete Spannungswerte definiert ist, die je einen digitalen Wert von Korrekturimpulsen repräsentieren.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Spannungswerte zu einer Hyperbel gehören.

10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (5) mit Einrichtungen (20 bis 29), die mindestens zwei Teilzählintervalle der unregelmäßig aufeinanderfolgenden Teilchen-Impulse bestimmen, für die Ausgänge (30, 31) vorhanden sind, durch einen an die Steuerschaltung (5) angeschlossenen Impulshäufigkeitsmesser (6) für das erste Teilzählintervall (Impulse 20 bis 89), der am Ausgang (47) ein analoges Spannungssignal liefert, das eine Funktion der mittleren Teilchen-Impulshäufigkeit während des ersten Teilzählintervalls ist, durch eine das analoge Ausgangssignal des Impulshäufigkeitsmessers (6) aufnehmende Ausgleichsschaltung (7) mit Einrichtungen (58) zur Erzeugung eines analogen Spannungssignals, abhängig von einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit und mit Einrichtungen (60) zur Ausführung eines Vergleiches zwischen dem analogen Ausgangssignal des Impulshäufigkeitsmessers und dem analogen, die Gesetzmäßigkeit ausdrückenden Signal, worauf, abhängig vom Vergleichsergebnis, eine Anzahl Zählkorrekturimpulse geliefert werden, und durch eine am Ausgang der Ausgleichsschaltung angeschlossene Addierstufe (3), die die Impulse der Impulsreihe und die Korrekturimpulse der Ausgleichsschaltung zusammenaddiert und den Summenrest an die Ausgabestufe (4) liefert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (S) so ausgebildet (21, 24, 31) und angeschlossen (56,57) ist, daß die Impulse des zweiten Teilzählintervalls (Impulse 90 bis 99) der Ausgleichsschaltung (7) überführbar sind und daß diese Ausgleichsschaltung einen Schaltkreis (64, 69, 70) enthält, der aus der Zahl der Impulse des zweiten Teilzählintervalls die Korrekturimpulse bestimmt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschaltung (5) mit der Addierschaltung (3) über eine Verzögerungsschaltung (9) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (5) Einrichtungen (20, 21, 25, 28) zur Bildung eines dritten Teilzählintervalls (Impulse 0 bis 19) besitzt und daß der Impulshäufigkeitsmesser (6) auf dieses dritte Teilzählintervall ansprechende Rückstellmittel (17, 18) zum Zurückstellen des Impulshäufigkeitsmessers besitzt.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (5) zyklisch arbeitend ausgebildet ist und daß das dritte Teilzählintervall (Impulse 0 bis 19) dem ersten Teilzählintervall (Impulse 20 bis 89) vorangeht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulshäufigkeitsmesser (6) und die Steuerschaltung (5) eine logische Verknüpfungsschaltung (11, 12, 17, 18, 20, 21, 22, 26) zur digitalen Impulszählung enthalten, die die Impulsreihe zyklisch in Zählzyklen gleicher Größe (100 Impulse) und jeden Zählkyklus in ein erstes (Impulse 20 bis 89), ein zweites (Impulse 90 bis 99) und ein drittes (Impulse 0 bis 19) Teilzählintervall unterteilt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulshäufigkeitsmesser (6) einen Integrator (15, 16) umfaßt, der an eine Bezugsspannungsquelle (13) über einen ersten Schalter (12) angeschlossen ist,

der gesteuert durch die Steuerschaltung (5) wäh- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur

rend des ersten Teilzahlintervalls (Impulse 20 einer mit statistischen Fehlern behafteten Zählung

bis 89) schließbar ist _von mikroskopischen Teilchen, insbesondere von

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge- Blutkörperchen, bei dem die von den Teilchen auskennzeichnet, daß der Impulshuufigkeitsmesser (6) 5 gelösten Impulse über Zählzyklen addiert und den einen Entladekreis (16) aufweist, der einen zweiten, die Zählzyklen bestimmenden zugehörigen Zwischendem Integrator parallelgeschalteten Schalter (17) zählwerten entsprechend einer den durch Teilchenenthält und daß der zweite Schalter durch die koinzidenz bedingten Fehler berücksichtigenden Kor- Steuerschaltung (5) nach dem ersten Teilzählinter- rekturkurve bereits während der Zählung Teilkorrek- vall zu Ruckstellzwecken schließbar (27, 50) ist. _Io turbeträge selbsttätig hinzugefügt werden, sowie eine

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, ge- Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens,
kennzeichnet durch eine Einrichtung (1) zur Er- Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der FR-PS zeugung der Impulsreihe durch zu zählende Teil- 15 82 131 bekannt. Hierbei werden vorgegebenen, chen in flussiger Suspension, wobei pro Teilchen i_m wesentlichen äquidistanten Zwischenzählwerten ein Impuls erzeugt wird, und durch eine erste 15 vorbestimmte, von Bereich zu Bereich ansteigende Schaltung (32, 33) im Impulshäufigkeitsmesser (6) Teilkorrekturbeträge selbsttätig hinzugefügt. Nachzur Einstellung der Bezugsspannung (13) für den teilig ist hierbei, daß die Korrekturen nach relativ Integrator (15,16), so daß die Integiation von den langen Zählzyklen von 1000 gezählten Impulsen erParametern des Flusstgkeitsdruckes und der Visko- folgen, so daß, wenn die Teilchenzählung während sität der Teilchensuspension unabhängig ist. ₂₀ eines solchen Zählkylusses beendet wird, das erhaltene

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekenn- Resultat ungenau ist, da die Zählung der nach der zeichnet durch einen Coulterschen Teilchendetek- letzten Korrektur erfaßten Teilchen nicht korrigiert tor als Impulserzeugungseinrichtung (1) mit einem ist.

Meßrohr und mit einer zweiten Schaltung (34, 35) Außerdem bleibt die Koinzidenzkorrekturrate

im Impulshaufigkeitsmesser (6) zur Einstellung 25 in einem gewissen Zählbereich, beispielsweise von

der Bezugsspannung (13) für den Integrator (15,16), ₂00 Korrekturen für den Bereich von 40 000 bis

damit die Integration vom Tastöffnungsdurch- 80000 Impulsen konstant, während die tatsächliche

messer des Meßrohres unabhängig ist. Änderung der Rate kontinuierlich erfolgt. Es wäre

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 allerdings möglich auch bei dem bekannten Verbis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichs- 30 fahren mit einem kürzeren und kleineren Korrekturschaltung (7) eine Einrichtung (58) für diskrete interval! zu arbeiten, um dadurch die Zählgenauigkeit Spannungswerte enthalt, die in ihrer Gesamtheit _zu verbessern. Hierdurch würde die verwendete einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit folgen. Schaltung aber beträchtlich kompliziert und dadurch

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge- die Vorrichtung erheblich verteuert,
kennzeichnet, daß die Spannungseinrichtung (58) 35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das so ausgeführt ist [R₁ bis R₁₂, 59), daß eine Gruppe bekannte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung von Spannungswerten definiert ist, die die mathe- so zu verbessern, daß die Korrektur und damit das matischen Parameter einer die vorgegebene Ge- Zählergebnis exakter werden, ohne daß schaltungssetzmäßigkeit repräsentierenden Hyperbel aus- technisch ein erheblicher Mehraufwand notwendig drücken. 40 wird.