DE2300356C3 - Einrichtung zum Zählen von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen - Google Patents

Description

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Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine vorbekannte Einrichtung zum Zählen von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Bei solchen Einrichtungen ist eine Fehlerüberwachungseinrichtung erwünscht, die automatisch anzeigt, ob die Zählung durch innere Apparatestörungen verfälscht wurde. Solche Störungen können beispielsweise durch Verschmutzung der Kapillarstrecke, durch Fehler bei der Volumenmessung, durch unzulässige Pumpenleistungsänderungen oder durch elektronische Störungen beim Zählvorgang hervorgerufen werden.

Störungen bei der Volumenmessung mit geeichtem Meßrohr können durch eine zeitliche Eingrenzung der Meßzeit erfaßt werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die hierfür vorgesehene überwachungseinrichtung auf allfällige Pumpenleistungsänderungen anspricht. Um diesen Falschalarm vorzubeugen, muß die zeitliche Toleranz der überwachungseinrichtung so stark ausgeweitet werden, daß ihr Nutzen fraglich erscheint. Eine integrale überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Einrichtung ist durch Vergleich zweier oder mehrerer aufeinanderfolgenden Messungen möglich. Dies erhöht jedoch die totale Meßzeit und erfordert Speicher zur Aufbewahrung der Zwischenresultate. Im Falle einer Automatisierung müssen außerdem die Resultate der Messungen automatisch miteinander und die Differenz mit einer oberen Toleranz verglichen werden. Zudem geht bei Fehlmessungen wertvolle Meßzeit und Probeflüssigkeit verloren. Eine zeitliche parallele Durchführung zweier oder mehrerer Messungen eliminiert zwar den Nachteil der Meßzeitvergrößerung, jedoch nur auf Kosten eines größeren apparativen Aufwandes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der vorstehend erläuterten, im Zusammenhang mit dem Erfindungsgegenstand bekannten Maßnahmen zum Feststellen bzw. Anzeigen von durch unbekannte Störungen im komplexen Gesamtsystem verursachten Zählfehlern mit Hilfe von einfachen und betriebssicheren Zusatzeinrichtungen, die den Besonderheiten des Erfindungsgegenstandes optimal angepaßt sind, zu vermeiden.

Die Erfindung macht Gebrauch von aus anderen Anwendungsgebieten der Impulszähltechnik bekannten Maßnahmen, nämlich der Doppelzählung mit Ermittlung und Vergleich der Zählfehler mit einem einstellbaren Toleranzfehler.

Erfindungsgemäß ist der Erfindungsgegenstand durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches definiert.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ergänzung von Teilchenzählern durch einen weiteren Schaltsignalgeber, insbesondere wenn dieser genau bei halben Meßvolumen anspricht, und die Verwendung eines Vor/Rückwärtszählers als Differenzkontroll-Zählwerk besteht darin, daß sie eine einfache, zuverlässige und wirtschaftliche überprüfung der Teilchenzählung ermöglicht, ohne daß die Nachteile der bekannten Einrichtungen in Kauf genommen werden müssen. Zweckmäßige Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In den Zeichnungen ist ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 halbschematisch dargestellt einen Teil der Teilchen - Detektier- und Volumenmeßeinrichtung kombiniert mit einer Fehlerüberwachungseinrichtung,

F i g. 2 einen Zahlenvergleicher für beispielsweise 4-Bit-Vergleich, schematisch dargestellt.

Gemäß F i g. 1 besteht in einem Meßkopf 10 eines Teilchen-Detektors zwischen zwei Elektroden 11 und 13, die in je einem Flüssigkeitsraum angeordnet sind.

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eine relativ kurze Kapillarverbindung 12 als Meß-Strecke. Mit der Elektrode 11 ist der eine Pol einer Gleichspannungsquelle 14 verbunden. Der andere Pol der Gleichspannungsquelle 14 ist über einen Widerstand 15 mit der anderen Elektrode 13 und mit dem Eingang eines Verstärker-Schweilwertschalters 16 verbunden. Die Probeflüssigkeit wird durch eine nichtdargestellte Pumpe von einem nichtdargestellten Behälter durch ein Ansaugrohr 9 in den Meßkopf 10 und dann in ein Volumen-Meßrohr 30 angesaugt. Beim Durchtritt von Blutkörperchen durch die Kapillarverbindung 12 ändert sich die elektrische Leitfähigkeit in der Flüssigkeitmeßstrecke zwischen den Elektroden 11 und 13, wodurch Impulse erzeugt werden. Diese Impulse werden in den Verstärker-Schwellwertschalter 16 geleitet und von dort als Impulsfolge A einem Teilchenzähler 19 zur eigentlichen Teilchenzählung zugeführt. Als Ein- und Aunchaltsignalgeber dient eine Voiumenmeßeinrichtung, bestehend aus dem geeichten Meßrohr 30 und zwei fotoelektrischen Vorrichtungen, nämlich je einer Lichtquelle 31 bzw. 32, einer Fotozelle 41 bzw. 42 und einem Verstärker-Schwellwertschalter 51 bzw. 52. Jede der zwei am Meßrohr 30 in einer bestimmten Entfernung zueinander angeordneten fotoelektrischen Vorrichtungen erzeugt beim Vorbeigang des Spiegels der Probeflüssigkeit an je einer zugehörigen Lichtschranke S₁ bzw. S₃ infolge der dabei auftretenden Änderungen der optischen Eigenschaften ein End-Durchtritt^csignal B bzw. C. Diese Signale werden mindestens zum Ein- und Ausschalten des Teilchenzählers 19 benutzt.

Eine erfindungsgemäße Fehlerüberwachungseinrichtung besteht aus einer dritten fotoelektrischen Vorrichtung mit einer Lichtquelle 133, einer Fotozelle 143 und einem Verstärker-Schwellwertschalter 153. Diese zusätzliche fotoelektrische Vorrichtung ist am geeichten Meßrohr 30 derart angeordnet, daß das durch die beiden ursprünglichen fotoelektrischen Vorrichtungen abgegrenzte Meßvolumen nun in zwei gleich große Meßvolumenteile 301 und 302 aufgeteilt wird. Die End-Durchtritts-Signale ß, C, und das mittlere Durchtrittssignal D der drei fotoelektrischen Vorrichtungen werden nun auch einer Logikeinheit 100 zugeleitet. Je ein Ausgang dieser Logikeinheit ist mit einem Zähltor 110, einem Vor/Rückwärtszähler 120 als Differetizkontroll-Zählwerk und einem Zahlenvergleicher 160 elektrisch verbunden. Die Impulsfolge A wird ebenfalls dem Zähltor 110 zugeführt und, bei entsprechendem Schaltzustand des Zähltores, an den Vor/Rückwärtszähler weitergeleitet, über einen Parallelausgang werden die Ausgangssignalc J „ des Vor/Rückwärtszählers 120 dem Zahlenvergleicher 160 zugeführt. Eine einstellbare Eingabevorrichtung 180 ist über die Verbindungen 181 und 182 mit dem Vor/ Rückwärtszähler 120 und dem Zahlenvergleicher 160 verbunden. Eine Alarmvorrichtung 170 wird vom Zahlenvergleicher mit einem Signal K angesteuert.

Die Zählresultate der zwei durch die drei Schaltsignalgeber abgegrenzten Meßzeitteile 301 und 302 müssen, falls die Auszählung ordnungsgemäß erfolgt, innerhalb der statistischen Ungenauigkeil des Zählerprinzipes übereinstimmen. Wird die Anzahl der zu müssenden Blutkörperchen für eine ganze Meßzeit mit η = 30 (X)O angenommen, so beträgt die Streuung

der Zählvorgänge
Meßzeit würde diese Zahl

= 0.58%. Für die halbe

= 0,82% betragen.

In der Toleranz für den Vergleich der beiden Meßzeitteil-Resultate müssen jedoch auch die Einstellgenauigkeiten der Schaltsignalgeber berücksichtigt werden. Werden alle Zählungen innerhalb plus/minus zweimal der StandarÖabweichung akzeptiert, so resultiert für rote Blutkörperchen mit η = 30 000 eine zulässige Toleranz von ± AZ = ± 2,32%. Das Auftreten so eng auf Gleichheit tolerierter Meßresultate in den beiden Meßzeitteilen ist bei Verschmutzung der

ίο Kapillarstrecke sowie bei Fehlern in der Zeitgeberoder der Zähleiriheit sehr unwahrscheinlich.

Mit Vorteil ist der dritte Schaltsignalgeber so angeordnet, daß zwei gleiche Meßzeitteile gebildet werden. Im weiteren wird durch die Voreinstellung des Vor/Rückwärtszählers auf den halben Zählwert (JZ) einer vorbestimmten Toleranz (2AZ) das Oberläufen des Zählers über Null bei der Rückwärtszählung vermieden. Mit Hilfe des auf den vorbestimmten Toleranzwert (2AZ) voreingestellten Zahlenvergleichers wird ein Alarmsignal bei Fehlzählungen automatisch abgeleitet.

Die Funktionsweise einer solchen Fehlerüberwachungseinrichtung beispielsweise in einem Blutkörperchen-Analysiergerät ist folgende:

An der Eingabevorrichtung 180 bekannter Art wird der Zählwert einer vorbestimmten Toleranz bzw. auch der Zählwert der halben Toleranz für eine Meßserie eingestellt. Es ist denkbar, daß diese Eingaben automatisch durch das Betätigen einer Teilchenwahltaste, beispielsweise einer roten Taste zum Zählen von roten Blutkörperchen oder einer weißen Taste zum Zählen von weißen Blutkörperchen, erfolgen. Nach dem Start des Meßvorganges werden die Blutkörperchen im Meßkopf 10 detektiert und im Verstärker-Schwellwerkschalter 16 als normierte elektrische Impulse bzw. als Impulsfolge A an den Eingang des Teilchenzählers 19 und des Zähltores 110 weitergeleitet. Sobald der Spiegel der Probeflüssigkeit, in welcher die Blutkörperchen suspendiert sind, infolge der Saugwirkung der nicht dargestellten Pumpe die Lichtschranke S₁ erreicht, wird das dadurch in dieser fotoelektrischen Vorrichtung 31,41,51 erzeugte End-Durchtritts-Signal B auch an die drei UND-Tore 101,102 und 103 in der Logikeinheit 100 weitergeleitet. Durch die Negation des zweiten Signals am Eingang des UND-Tores 101 wird dieses Tor leitend und gibt eine Steuerspannung E für das Zähltor 110 frei. Damit ist auch die Schaltbedingung für das Zähltor 110 erfüllt, und ein Signal F leitet die Vorwärtszählung der Impulse der Impulsfolge A durch den Vor/Rückwärtszähler ein. Erreicht der Spiegel der Probeflüssigkeit eine Lichtschranke S₂, so bewirkt das dadurch erzeugte mittlere Durchtritts-Signal D über das UND-Tor 102 und ein nun leitendes Ausgangssignal H die Umsteuerung des Vor/Rückwärtszählers auf Rückwärtszählung. Die nun anfallenden Impulse der Impulsfolge A werden nun von einem bis dahin erreichten Zählwert abgezogen. Durch das End-Durchtritts-Signal C, das durch den Vorbeigang des Spiegels der Probefiüssigkeit an der Lichtschranke S₃ erzeugt wird, wird der Ausgang des UND-Torcs 101 und dadurch ebenfalls das Zähltor 110 nun 0, wodurch die Zählung gestoppt wird. Mit dem Signal C sind jedoch gleichzeitig die Schaltbedingungen für das UND-Tor 103 erfüllt. Durch ein Signal G wird der Ablcsebcfehl dem Zahlenvergleicher 160 zugeleitet.

Gemäß F i g. 2 wird jetzt ein Ausführungsbeispiel

mit einem einfach konzipierten Zahlenvergleicher

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zuni Vergleichen des resultierenden Zühlwerles des Vor/Rückwärtszählers mit dem voreingegebenen ToIeranzwerl erläutert. Akzeptierung oder Nichtakzeplierung der Messung bzw. des Zählwertes des Teilchcnzählers 19 kann über das Signal K optisch und/oder akustisch nach bekannter Art durch eine Einheit 170 angezeigt werden.

In F i g. 2 sind die parallelen Ausgänge J₀ -J,., von den binären Zählstufen 120, — 120„ bekannter Art des Vor/Rückwärtszählers 120 und der in digitaler Form voreingegebene Toleranzwert bzw. dessen umgewandelte Binärwertung M₀ — M₃ zu vergleichen. Bei einer akzeptierbaren Messung resultieren, gegeben durch die Problemstellung, an den in Frage kommenden Zählstufen des Vor/Rückwärlszählcrs 120 nur Nullen. Lediglich bei den Zählstufen mit niedrigen Gewichten können Informationen Φ 0 entstehen. Zur Vereinfachung der Darstellung sei in diesem Beispiel angenommen, daß der vorbestimmte Toleranzwert 2 IZ < 12 ist. Falls eine Messung innerhalb dieser Toleranz liegt, muß der entsprechende Ausgang J aller Zählstufen höher als 12O₄ auf 0 stehen. Die Ausgangswerte J₀ J 3 der ersten vier Zählstufen 120, — 12O₄ werden mit einer vorgegebenen Toleranzwertung M₀ — M₃ in einem 4-Bit-VergIeicher 161 bekannter Art gewertet. Ergibt die Wertung, daß J < M ist, also die Toleranz eingehalten wurde, so erscheint am Ausgang J < M des Vergleichers 16 die Wertung L Falls am Eingang eines ODER-Tores 162 alle J -Wertungen 0 sind, ergibt das durch die Negation am Ausgang dieses Tores ebenfalls den Wert L am Eingang eines UND-Torcs 163. Durch die Negation am Ausgang des UND-Torcs 163 wird jedoch einem UND-Tor 164 die Wertung 0 zugeleitet. Zusammen mit einer Wertung L des Ablcscsignals G wird dadurch die Wertung am Ausgang des Tores 164 0, d. h. in diesem Fall, daß die Zählung des Tcilchcnzählers 19 akzeptiert werden kann.

Die Einschränkung auf den 4-Bit-Vergleicher 161 ist, wie vorher erwähnt, cinfachheitshalber vorgenommen worden. Eine Erweiterung ist durch Kaskadenschaltung solcher bekannten Schaltblöcke möglich.

An Stelle der Voreingabc des halben Toleranzwertes in den Vorwärtszählkrcis könnte der zusätzliche, dritte Schaltsignalgebcr so angeordnet sein, daß der erste Meßzeitteil für die Vorwärtszählung gegenüber dem zweiten für die Rückwärtszählung um den halben Toleranzwert ( I Z) vergrößert wird. Dadurch würde allerdings die Einstellmöglichkeit für verschiedene IZ-Werte erschwert. An sich kann der resultierende Zählwert, durch eine Anzeige ersichtlich gemacht, am Meßende durch den Prüfer mit einem Toleranztabellcnwcrt, also halbautomatisch, verglichen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Zählen von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen, umfassend

einen Teilchen-Detektor zur Erzeugung von Teilchen-Impulsen,

eine Flüssigkeits - Fördervorrichtung zum Durchtreiben von Suspensions - Flüssigkeit durch den Teilchendetektor und ein daran angeschlossenes Volumen-Meßrohr,
zwei am Meßrohr in vorbestimmtem Abstand voneinander angeordnete Lichtschranken-Vorrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Anfangs- und eines End-Durchtrittssignals je beim Durchtritt einer Flüssigkeit/ Luft - Grenzschicht einer Flüssigkeitsäule durch die erste und die zweite Lichtschranken-Vorrichtung sowie

einen Teilchenzähler, der vom Anfangs-Durchtrittssignal ein- und vom End-Durchtrittssignal ausgeschaltet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß am Meßrohr (30) zwischen den beiden Lichtschranken-Vorrichtungen (31,41,51 bzw. 32,42,52) eine dritte Lichtschranken-Vorrichtung (133, 143, 153) zur Erzeugung eines mittleren Durchtritts-Signals (D) etwa in halber Zeitdistanz zwischen dem Anfangs- und dem End- Durchtrittssignal (ß bzw. C) angeordnet ist, und daß .'.ur Auswertung der drei Durchtrittssignale (B, C, D) Logikvorrichtungen (101,102,103,110) dienen, deren Ausgangs-Signale dazu bestimmt sind, eine Toleranz-Kontroll-Vorrichtung (120,160,170,180),der auch die Teilchen-Impulse (A) zugeführt werden, derart zu steuern, daß die Differenz de^r Zählergebnisse zwischen einer ersten Zählphase vom Zeitpunkt der Auslösung des Anfangs-Durchtrittssignals (B) an bis zur Auslösung des mittleren Durchtrittssignals (D) und der zweiten Zählphase vom Zeitpunkt der Auslösung des mittleren Durchtrittssignals (D) an bis zur Auslösung des End-Durchtrittssignals (C), ermittelbar und mit einem an einer Toleranz-Eingabevorrichtung (180) voreinstellbaren Maximal-Toleranzwert (M = 2.1z) vergleichbar und durch eine Anzeigevorrichtung (170) anzeigbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Zählergebnisse der ersten und zweiten Zählphase mit Hilfe eines beim Auftreten des mittleren Durchtrittssignals (D) von Vorwärts- auf Rückwärts-Zählung umgesteuerten Differenz-Kontrollzählers (120) feststellbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dab für den Vergleich des Kontroll-Zählers (120) mit dem Toleranzwert ein Zahlen-Vergleicher (160) vorgesehen ist.