DE2239449C3

DE2239449C3 - Meßgerät zur Bestimmung des mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit auspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen

Info

Publication number: DE2239449C3
Application number: DE2239449A
Authority: DE
Inventors: Hermann Zuerich Gaehwiler (Schweiz)
Original assignee: Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1972-08-10
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2239449B2; CA958119A; CH538787A; US3878369A; DE2239449A1; SE397587B; IT969915B; GB1366049A; FR2152270A5; JPS4859897A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung des mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbeson- ^h> dere von Blutkörperchen, umfassend: einen Teilchendetektor mit einer zwischen zwei Elektroden kapillar verengten Meßstrecke innerhalb eines Flüssigkeits-Transportweges, mit Flüssigkeits-Fördermitteln zum Fördern von Suspensionsflüssigkeit durch die Meßstrekke und mit einem mit den Elektroden wechselstromgekoppelten Impulsverstärker, der für jedes die Meßstrekke durchwandernde Teilchen einen elektrischen Teilchenirnpuls mit einer zum Teilchenvolumen proportionalen Scheitelhöhe zu erzeugen bestimmt ist; eine Impulshöhen-Speicher- und Integriervorrichtung, in der die Scheitelhöhe jedes Teilchenimpulses während einer vorbestimmten Auswertezeit gespeichert und integriert wird, und in der eine zur Scheitelhöhensumme einer vorbestimmten Gesamtzahl von darin ausgewerteten Teilchenimpulsen proportionale Ausgangsgröße erzeugt wird; sowie Diskriminatorvorrichtungen zur Sperrung der Auswertung von solchen Impulsen, deren Parameter außerhalb vorgegebener Werte liegen.

Es ist ein Gerät zur Bestimmung de:, mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen, bekannt (US-PS 34 73 010), in dem die Suspensionsflüssigkeit eine Meßstrecke durchläuft und für jedes suspendierte Teilchen durch einen wechselstromgekoppelten Impulsverstärker ein elektrischer Impuls einer der Teilchengröße proportionalen Scheitelhöhe erzeugt wird. Jeder Teilchenimpuls wird mit seiner Scheitelhöhe verlängert bis zum Auftreten eines nächsten Teilchenimpulses, der wiederum mii der neuen Scheitelhöhe mit Hilfe eines Scheitelhöhen-Speichers bis zum nächsten Teilchenimpuls verlängert wird. Während einer vorbestimmten Integrationszeit, die mit Sicherheit eine Vielzahl von Teilchenimpulsen umfaßt, wird die so erhaltene, stufenförmig wechselnde Histogrammspannung mit Hilfe einer Summiervorrichtung integriert, so daß eine dem mittleren Blutkörperchenvolumen proportionale Ausgangsspannung erzeugt wird.

In diesem bekannten Gerät werden zwar Störimpulse unterdrückt, also nicht ausgewertet und mitgezählt; dennoch ist der ermittelte Spannungswert dem mittleren Blutkörperchenvolumen nicht genügend genau proportional, da bei rascher Aufeinanderfolge von Teilchenimpulsen wegen des Einschwingvorgangs des Verstärkers scheinbar geringere Scheitelhöhen ermittelt werden, als es der Größe der betreffenden Teilchen entspricht.

Ferner ist ein Gerät der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 21 09 046), in dem die Scheitelhöhen der Teilchenimpulse in Ladungen umgewandelt und diese Ladungen integriert werden. Auch dieses Gerät hat den bei dem vorher beschriebenen Gerät genannten Nachteil, daß wegen des Einschwingvorgangs des Impulsverstärkers zu rasch folgende Teilchenimpulse zu geringe Scheitelhöhen ergeben und das Meßergebnis verfälschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Meßgerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine genauere Bestimmung des mittleren Teilchenvolumens möglich wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Schaltglied zum zusätzlichen Aussperren von Teilchenimpulsen, deren zeitlicher Abstand von einem unmittelbar vorher im Teilchendetektor entstandenen Impuls unter einem bestimmten Wert liegt, der mindestens so groß wie die Einschwingdauer des Impulsverstärkers ist.

Das erfindungsgemäße Meßgerät wertet also nur solche Teilchenimpulse aus, die die richtige, d. h. der Teilchengröße proportionale Scheitelhöhe aufweisen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Meßgerätes liegt

darin, daß es unter Verwendung bekannter elektronischer Bausteine eine sehr genaue Bestimmung des mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere Blutkörperchen, sicherstellt, in dem zu dicht aufeinanderfolgende und damit infolge der endlichen Einschwingzeit der Impulsverstärkers fehlerhafte Impulse unberücksichtigt bleiben.

Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf den Schaltungsaufbau des Schaltgliedes zur Aussperrung unerwünschter Teilchenimpulse.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein halbschematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Erzeugung einer dem mittleren Blutkörperchenvolumen proportionalen Ausgangsgröße L

F i g. 2 Diagramme der in F i g. 1 eingezeichneten Signale A bis L in Zuordnung zu gemeinsamen Zeitwerten in der Abszissenrichtung und

F i g. 3 eine Variante zu F i g. 1.

Gemäß Fig. t ist ein Blutkörperchen-Detektor 10 schematisch dargestellt

Zwischen den Elektroden 101 und 102, die in je einem Flüssigkeitsraum angeordnet sind, besteht eine relativ kurze Kapillarverbindung 100. Mit der Elektrode 101 ist der eine Pol einer Gleichspannungsquelle 103 verbunden. Der andere Pol der Gleichspannungsquelle 103 ist über einen Widerstand 104 mit der anderen Elektrode 102 und mit dem Eingang eines Impulsverstärkers 105 verbunden, derart, daß am Ausgang des Verstärkers 105 eine Teilchenimpulsfolge A gemäß F i g. 2 erzeugt wird.

F i g. 2 zeigt, daß diese Impulsfolge »normale« Pulse at, αϊ, 23, 2|, 25, 27, 2β, 2io, 2u mit nicht zu sehr verschiedenen Scheitelhöhen und nicht sehr verschiedenen Breiten umfaßt. Es wird angenommen, daß die genannten Impulse je durch den Durchtritt von Blutkörperchen durch die Kapillarstrecke 100 des Blutkörperchen-Detektors 10 verursacht werden. Andere, nicht bezeichnete Impulse der Folge A überschreiten einen unteren Pegelwert U\ nicht und werden darum nicht ausgewertet. Mit at ist ein übergroßer Impuls bezeichnet, der beispielsweise durch ein Schmutzpartikel statt durch ein Blutkörperchen verursacht sein mag. Der abnormal schmale, aber relativ hohe Impuls 29 mag durch eine elektrische Störung induziert worden sein.

Gemäß F i g. 1 werden die Impulse A zwei Pegelvergleichern 11,12 zugeführt, die je in bekannter Weise je eine Verstärkerstufe mit je zwei Eingängen umfassen. Den einen Eingängen werden die Impulse A zugeführt, während an die anderen Verstärkereingänge einstellbare Gleichspannungen U\ bzw. Ui angelegt sind.

Am Ausgang des Pegelvergleichers 11 entsteht ein Rechtecksignal C jeweils während der Zeit, ir; der ein Impuls der Folge A den Minimalpegel U\ überschreitet. In gleicher Weise entsteht während der Zeit, in welcher ein Impuls der Folge A den einstellbaren Maximalpegel Ui überschreitet, ein Rechtecksignal B, welches nach Inversion im Inverter 4 die in F i g. 2 dargestellte Form B erhält und an einem Eingang des AN D-Tores 7* liegt. An einem zweiten Eingang des AND-Tores 7i liegt das Signal C, Die Signale C werden aber gemäß F i g. 1 auch einer Impulsabstand-Meßvorrichtung 13 zugeführt und schließen jeweils während ihrer Wirkungsdauer den Schalter Sn, der dann den Kondensator Cu kurzschließt. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen Cist der Schalter S13 offen, so daß der Kondensator cm von einer positiven Spannungsquelle i/o mit vorbestimmter Steigung aufgeladen wire. Die Kondensatorspannung liegt am Eingang eines Pegelvergleichers, der gleich ausgebildet sein kann, wie die Pegelvergleicher 11 und IZ Er erzeugt jeweils Binärsignal D, sobald die Spannung am '' Kondensator cn einen voreinstellbaren Wert i/3 erreicht Dies geschieht nur dann, wenn die Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Signalen C bzw. A größer sind als ein durch Einstellung der Spannung Us vorbestimmter minimaler Zeitabstand. Die allfällig

1') erzeugten Signale D fallen synchron mit dem Ansteigen eines nachfolgenden Signals C ab (siehe F i g. 2). Mit Hilfe einer Triggervorrichtung 130 wird jeweils beim Abfallen der Signale Dein Triggersignal £ erzeugt Man sieht aus F i g. 2, daß nur für die Eingangssignale 21, a*, 25, 26, 27, 29, 210, 2u Triggersignale £ erzeugt werden, weil die Signale 22, 23 und 2g den vorangehenden Eingangssignaien zu schnell folgen.

Die Triggersignale E werden, sofern in später zu beschreibender Weise das AND-Tor T_c nicht gesperrt ist, als Signale £' an einen monostabilen Multivibrator 141 angelegt, was jeweils ein Rechtecksignal F von beispielsweise 10-⁵sec Dauer auslöst Die Signale F lösen bei ihrem Abfallen in einem Multivibrator 142 ein weiteres Rechtecksignal G von etwa gleicher Dauer aus.

> Die Signale G werden als Steuersignale bezeichnet und sind gegenüber den Triggersignalen £um die Dauer der Signale F verschoben. Sie fallen je in das Scheitelwert-Gebiet der entsprechenden Eingangspulse A (siehe Fig.2). Die Steuersignale G werden dem dritten

j" Eingang des AND-Tores Th zugeführt und lösen, sofern das Tor 7/, nicht durch Fehlen der Signale Bund/oder C gesperrt ist, synchrone Schaltsignale //aus.

Die Schaltsignale H dienen einerseits zur Schließung der Schaltvorrichtung Si₆ am Eingang der Impuls-

^r> speichervorrichtung 16 mit einer später zu beschreibenden Wirkung. Anderseits lösen die Schaltsignale H in der Zeitschaltvorrichlung MVi z. B. einem monostabilen Multivibrator, Summiersignale / von wesentlich längerer Dauer z. B. ΙΟ-³ see aus. Diese Signale / bewirken

⁴⁽¹ nach Invertierung im Inverter /, während ihrer Dauer die Sperrung des erwähnten logischen AND-Tores T_c und damit eine Sperre für Übertragung der Triggerimpulse £ aus der Triggervorrichtung 130 an den Multivibrator 141 der Impulsverschiebe-Vorrichtung 14.

⁴' Anderseits werden die Signale /dem einen Eingang des logischen AND-Tores ^zugeführt.

Mit 15 ist in Fig. 1 ein Zählwerk bezeichnet Es enthält einen Impulszähler Z der auf eine zu erreichende Endzahl N, z.B. auf 10 000 ausgewertete

"'" Eingangsimpulse einstellbar ist. Er erzeugt an seinem Ausgang ein positives Signal Δ N, solange die Zahl der gezählten Pulse kleiner als die eingestellte Endzahl N ist Dieses Signal Δ N erzeugt am Ausgang eines logischen AND-Tores T₀ ein Signal O, sofern auch ein Freigabe-

"'"' signal U_st einen entsprechenden Freigabewert hat. Das Signal O wird sowohl dem AND-Tor Ti als zweites Eingangssignal als auch dem logischen AND-Tor T_p zugeführt, und während der Wirkungsdauer des Signals O werden von diesem Tor T_p die ihm ebenfalls

^h" zugeführten Schaltimpulse H als zu zählende Signale P dem Zähler Z zugeführt. Sobald der vorbestimmte Zählerstand N erreicht ist, fällt das Signal Δ N ab und damit auch das Signal O. Damit wird das Tor T_p für jede weitere Übertragung von Schaltimpulsen H gesperrt,

^h"> und auch das Tor Ti wird für weitere Übertragung der Zeitimpulse/bzw./'an einen Schalter Si 7 gesperrt.

Die mit 16 bezeichnete Impuls-Scheitelhöhen-Speichervorrichtung ist als an sich bekannte »Track-

Hold«-Schaltung ausgebildet. Sie umfaßt den von den Schaltsignalen H gesteuerten Schalter Sk,, so daß von denjenigen Eingangsimpulsen A\, in deren Mittelband die Schaltimpulse H fallen (siehe Fig.2), die Impuls-Scheitelhöhen gespeichert werden. Während der Dauer ~> der Zeitin-.puise / ist, sofern das Signal O besteht, der Schalter S17 zwischen der Speichervorrichtung 16 und der Summiervorrichtung 17 geschlossen. Es liegt also während der Dauer jedes Signals J am Eingang der Summiervorrichtung 17 das Signal K (siehe Fig.2), dessen Höhe gleich der Scheitelhöhe des zuletzt gespeicherten Eingangsimpulses A ist. Solange diese Speicherspannung Kam Integrator 17 anliegt, steigt die Ausgangsspannung L am Kondensator Cu mit einer Steilheit an, die proportional der konstanten Höhe des \^r·. Signals K ist, und bleibt nach Abfallen des Signals K auf dem erreichten Wert L stehen. Die Spannung L am Ausgang des Integrators 17 entspricht also jederzeit der Summe aller Scheitelhöhen der bereits ausgewerteten Eingangsimpulse A und kann entweder an einem j analogen Anzeigeinstrument 18» oder einem digitalen Anzeiger 18t abgelesen werden.

Nach Erreichung der vorbestimmten Zahl N von ausgewerteten Eingangsimpulsen A bzw. von Schaltimpulsen H bzw. P wird die weitere Auswertung von -\ Eingangsimpulsen A gesperrt, und der dann angezeigte Wert der Summenspannung L entspricht der Summe der Scheitelhöhen aller ausgewerteten Eingangspulse A und ist also proportional zur mittleren Impulshöhe aller ausgewerteten Eingangsimpulse.

Durch Umsteuerung einer Spannung Um auf einen Rückstellwert unter gleichzeitiger Nullstellung des Startsignals U„ wird der Schalter Su zur Kurzschließung des Kondensators Ci 7 unter Rückstellung der Instrumente 18,+18* auf Null geschlossen und der ·· Zählerstand des Zählwerkes 17 auf Null zurückgestellt, so daß die Einrichtung durch Wiedereinschaltung des Startsignals U_sl wieder in Betrieb gesetzt werden kann. F i g. 2 zeigt die Zeitkorrelation der Eingangssignalt A zu den erläuterten Signalen B, C, D, E, F, G, H, J, K uric L und zeigt, daß nur die Eingangsimpulse a_h a_A, 37, an ausgewertet werden. Sie erfüllen folgende Kriterien:
— Sie überschreiten den unteren Pegelwert U\ (Signa C).

— Sie erreichen den oberen Pegelwert Ui nich' (Signal B).

— Sie erstrecken sich mindestens über die Dauern der Impulse F(Signale C+ G).

— Sie haben vom vorangehenden Eingangsim puls A einen zeitlichen Abstand, der mindesten: einem durch Einstellung der Spannung U3 bestimm ten Mindestabstand (Triggersignale E^entspricht.

— Sie fallen nicht in die Integrationszeit de: zuletzt ausgewerteten Eingangsimpulses (Signal J).

Die Einrichtung nach F i g. 3 entspricht weitgehen< derjenigen nach F i g. 1, so daß entsprechende Teile mi gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Änderungen betreffen nur die Speichervorrich tung 16 und die Summiervorrichtung 17.

Als Speichervorrichtung 16 dient ein »Track-Hold« Kreis mit nachgeschaltetem Analog-Digitalwandler 16' dem während der Dauer der Schaltsignale H über den Schalter 5i6 die auszuwertenden Eingangsimpulse / zugeführt werden. Ihre Impuls-Scheitelhöhen werdet dabei gespeichert und in einen entsprechenden Digital wert umgewandelt, sofern das Signal O vorhanden ist Jede Analog-Digital Wandlung wird durch ein Schaltsi gnal H ausgelöst. Während der Wandlungszeiten sperr ein Ausgangssignal /, das AN D-Tor T_e und damit di« Übertragung der Triggerimpulse fan den Multi vibratoi 141. In einem Summierwerk 17' werden die von Analog-Digital-Wandler 16' gelieferten Impulshöhen werte K' der ausgewerteten Eingangsimpulse A zun Signal L summiert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßgerät zur Bestimmung des mittleren Volumeas von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen, umfassend

— einen Teilchendetektor mit einer zwischen zwei Elektroden kapillar verengten Meß-Strecke innerhalb eines Flüssigkeitstransportweges mit Flüssigkeits-Fördermitteln zum Fördern von Suspensionsflüssigkeit durch die Meß-Strecke und mit einem mit den Elektroden wechselstromgekoppelten Impulsverstärker, der für jedes die Meß-Strecke durchwandernde Teilchen einen elektrischen Teilchenimpuls mit einer zum Teilchenvolumen proportionalen Scheitelhöhe zu erzeugen bestimmt ist;

— eine Impulshöhen-Speicher- und Integriervorrichtung, in der die Scheitelhöhe jedes Teilchenimpulses während einer vorbestimmten Auswertezeit gespeichert und integriert wird, und in der eine zur Scheitelhöhensumme einer vorbestimmten Gesamtzahl von darin ausgewerteten Teilchenimpulsen proportionale Ausgangsgröße erzeugt wird; sowie

— Diskriminatorvorrichtungen zur Sperrung der Auswertung von solchen Impulsen, deren Parameter außerhalb vorgegebener Werte liegen,

gekennzeichnet durch ein Schaltglied (13, 130) zum zusätzlichen Aussperren von Toilchenimpulsen, deren zeitlicher Abstand von einem unmittelbar vorher im Teilchendetektor (10) entstandenen Impuls unter einem bestimmten Wert liegt, der mindestens so groß wie die Einschwingdauer des Impulsverstärkers (105) ist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglieü (13, 130) eine Impulsabstands-Meßvorrichtung (13) mit einem Pegelvergleicher und einem Kondensator (Cu) aufweist, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsanwesenheitssignalen (C) mit konstantem Gleichstrom aufgeladen und während des nächsten Impulsanwesenheits-Signals entladen wird, und dessen momentane Ladespannung am einen Eingang des Pegelvergleichers liegt, der ein Binärsignal (D) als Bedingungssignal für die Entsperrung der Impulsauswertung in der Impulshöhen-Speicherund Integriervorrichtung (16, 17) erzeugt, sofern in der Pause zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Impulsanwesenheits-Signalen (C) die Ladespannung am Kondensator (Qi) einen voreingestellten Minimalwert (U₃) erreicht, und daß das Schaltbild (130) eine Triggervorrichtung (130) aufweist, die bei Auftreten des Binärsignals (D) ein Triggersignal (E) zur Entsperrung der Impulshöhen-Speicher- und Integriervorrichtung (16,17) abgibt.

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