DE2342675B2

DE2342675B2 - Messgerät zur Bestimmung des mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere Blutkörperchen

Info

Publication number: DE2342675B2
Application number: DE2342675A
Authority: DE
Inventors: Walter Prof. Dipl.- Ing. Dr. Zuerich Guggenbuehl (Schweiz)
Original assignee: Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1972-09-14
Filing date: 1973-08-23
Publication date: 1975-05-07
Also published as: CA984003A; SE398270B; IT993896B; DE2342675C3; FR2199878A5; GB1385290A; JPS4969390A; JPS5346118B2; US3887868A; DE2342675A1; CH549210A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist bereits ein Meßgerät bekannt (US-PS 34 73 010), bei dem die erforderliche Korrektur des primär erzeugten Meßwertes zur Berücksichtigung des Koinzidenzfehlers im Sinne einer progressiven Verminderung der angezeigten Impulshöhensumme mit wachsender Teilchenkonzentration in der Suspensionsflüssigkeit dadurch selbsttätig bewirkt wird, daß in einem in der Impulshöhen-Integriervorrichtung erzeugten und integrierten Histogramm aller anfallenden Teilchenimpulse, in dem grundsätzlich alle Impuls-Scheitelhöhen bis zum Eintreffen des nächsten Teilchenimpulses verlängert werden, bei jedem neuen Teilchenimpuls kurzzeitig unterbrochen wird. Abgesehen davon, daß eine Auswertung aller anfallenden Teilchenimpulse zu einer Verfälschung schon der unkorrigierten Kondensator-Endspannung als Primärwert des mittleren Teilchenvolumens führt, vermag diese Näherungslösung für die Kompensation des Koinziderizfehlers. vor allem wegen der dazu notwendigen sehr aufwendigen Analog-Schaltungsanordnung, nicht zu befriedigen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den zuvor genannten Nachteil zu vermeiden in dem Sinne, daß durch Benutzung bekannter Kriterien für »richtige«, d. h. normale, Teilchenimpulse apperativ alle nicht normalen Teilchenimpulse ausgeschieden, d. h. nicht zur Mittelwertbildung der lmpuls-Schcitelhöhcn ausgewertet werden (DT-OS 22 39 449). Erreicht wird dies dadurch, daß Impuls-Auswahl- und Umwandlungsvorrichtungen dazu vorgesehen sind, aus allen

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anfallenden Teilchenimpulsen nur solche zur Auswertung in der Impulshöhen-Integriervorric;uung auszuwählen, die vom vorhei angefallenen Teilchenimpuls einen einstellbaren zeitlichen Mindestabstand haben, eine voreinstellbare Minimalhöhe und eine voreinstcllbare Minimalbreite überschreiten, eine voreinstellbare Maximalhöhe nicht überschreiten und nicht während der Auswertung eines Teilchenimpulses in der Impulshöhen-Integriervorrichtung auftreten. Zur Zählung der ausgewerteten Teilchenimpulse und zur Stillsetzung der weiteren Auswertung von Teilchenimpulsen bei Erreichen eines vorbestimmten Endzählerstandes ist ein Zählwerk vorgesehen.

Es ist schließlich ein Meßgerät zur Anzeige des Haematokritwertes mit analoger Darstellung mit verhältnismäßig aufwendigen Hilfsmitteln bekannt (US-PS 34 39 267). Hierbei sind Vorkehrungen getroffen, um den Stand des Teilchenzählers zur Kompensation des Koinzidenzfehlers in Abhängigkeit von der Anzahl der gezählten Teilchenimpulse zu vergrößern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und vereinfachte Korrekturvorrichtung zur Kompensation des Koinzidenzfehlers im Sinne einer Digitalisierung des angezeigten Ausgangswertes des mittleren Teilchenvolumens zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Meßgerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu erblicken, daß das Widerstandsglied nur einen geringen Aufwand erfordert. Die Praxis hat ferner gezeigt, daß die eriindungsgemäße Korrektur des Leitwertes des Widerstandsgliedes auf den F.ndwert bei geeigneter Wahl der Größen vollständig den Anforderungen zu genügen vermag. Die Erfindung schafft außerdem die Vorausseizungen dafür, daß gegeoenenfalls zusätzlich oder als Ersatz für das mittlere Teilchenvolumen der Haematokritwert als Produkt des mittleren Teilchenvolumens mit der ermittelten Gesamtzahl der Teilchen in der vorbestimmten Menge von Suspensions-Flüssigkeit auf einfache Weise digital angezeigt werden kann.

Fin Ausführungsbeispiel eines Meßgerätes nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es umfaßt eine Meßvorrichtung MV zur Detektion von in einem vorbestimmten Volumen einer elektrolytisch leitenden Meßflüssigkeit MF suspendierten Teilchen, z. B. von Blutkörperchen, als pulsartige Schwankungen einer mittleren Gleichspannung.

Zu diesem Zweck wird in bekannter Weise Meßflüssigkeit MF aus einem Behälter FB₁ mit Hilfe einer Saugpumpe SP durch eine Meßzelle MZ und ein kalibriertes Meßrohr MR in einen zweiten Behälter FB₂ gefördert. Die Meßzelle MZ enthält zwischen zwei Erweiterungen für je eine Elektrode £, bzw. E₂ eine kapillare Verengung, deren Querschnitt etwa 3- bis lOmal so groß ist wie der mittlere Durchmesser der in der Meßflüssigkeil suspendierten Teilchen. Am kalibrierten Meßrohr MR sind in einer vorbestimmten Distanz/1 voneinander zwei optischelektrische Pegeldetektorvorrichtungen S₁ bzw. S₂ angeordnet. Diese sind dazu bestimmt und ausgebildet, beim Durchtritt des Flüssigkeitspegel^ je ein elektrisches Signal X₁ bzw. s₂ vom Zustand »Nein« in den Zustand »Ja« umzusteuern. Das Signal x, kann also a!s Startsignal und das Signal S₂ als Stopsignal

für den Beginn und das Ende einer Volumenmessung dienen, wobei das in der Zwischenzeit durchgeflossene Flüssigkeitsvolumen dem Produkt des Meßrohrinnenquerschnittes mit der Distanz/i gleich ist.

Die Meßzellen-Elektroden E₁ und JE₂ sind mit den Eingängen eines Impulsbildners A in dei Auswertevorrichtung A V verbunden, der dazu bestimmt und ausgebildet ist, unter Eliminierung de» den Potentialschwankungen an den beiden Elektroden E₁, E₂ überlagerten Gleichspannung für jede Spannungsschwankung einen form- und zeitgetreuen Meßimpuls α zu erzeugen. Alle Meßimpulse α aus dem Impulsbildner A werden einer Signalerzeugervorrichtung C zu geführt, die dazu bestimmt und ausgebildet ist, für jeden Impuls α, dessen Hohe einen vorbestimmten Minimalpegel überschreitet, aber einen vorbestimmten Maximalpegel nicht erreicht und dessen zeitliche Dauer eine Mindestzeit überschreitet, ein logisches Nulzsignal c entsprechender Dauer zu erzeugen. Diese Nutzsignale c zeigen damit je den Durchtritt eines Teilchens durch die Verengung der Meßzelle MZ an, während z. B. für induzierte Störungen oder Luftbläschen kein Nutzsignal c erzeugt wird. Die Nutzsignale c aus der Vorrichtung C werden einem logischen Tor T_c zugeführt, das über ein logisches Steuersignal /, aus der Logik-Vorrichtung L₁, geöffnet wird, sofern das Startsignals, schon den Wert »Ja« und das Stopsignal s₂ noch den Wert »Nein« hat (/, = S₁ S₁).

Am Ausgang des Logiktores T_c erscheint also während der Zeit vom Durchtritt des Flüssigkcitspegels durch die Vorrichtung S₂ fur jedes Teilchen ein zu zählendes Nutzsignal c'. Diese Signale werden im Zählwerk TZ fortlaufend gezählt. Der im Zählwerk TZ bis zum Auftreten des Stopsignals \, erreichte Zählstand N entspricht also der Teilchenzahl im Einheitsvolumen der Meßflüssigkeit MF. Die Nutzsignale c werden auch einer Signalerzeuger-Vorrichtung D zugeführt, die davon nur solche als Ausgangssignale d weiterleitet, die erst nach Ablauf einer Mindestwartezeit Ii % (1 msec) seit dem Abfallen des vorausgehenden Nutzsignals <■ auftreten. Die Mindestwartezeit Ir zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen d ist wesentlich größer als die Pulsbreiten der Nutzsignalec. Die Signaled werden einem Tor T_d zugeführt, das unter Wirkung der Logikschallung L₂, bzw. von deren Ausgangssignal /₂ geöffnet ist, wenn das Startsignal s, vorhanden und ein Hilfsstop-Signal S₁, aus dem Ausgang des Hilfszählers HZ noch nicht vorhanden ist. Das Hilfsstop-Signal s_p erhält dann den Wert »Ja«, wenn der Stand des Hilfszählers HZ einen vorbestimmten Wert P erreicht hat. Das Steuersignal I₂ entspricht also der Bedingung /₂ = S) ■ Sp. Fs werden also alle Signale d als Signale d' im Hilfszähler HZ gezählt, die nach Auftreten des Startsignales s, erscheinen, solange der vorbestimmte Endstand P (z.B. 10000) des Hilfs-/ählers HZ noch nicht erreicht ist.

Diese Signaled' werden auch einem Impulshöhenspeicher ß in der Integrationsvorrichtung IV zugeführt. An den Haupteingang des Impulshöhen-Speichers ß werden alle Impulse« aus dem Impulsbildner A geführt, die zeit- und foringetreu den Strombzw. Spannungsänderungen an den Eingängen des Impulsbildners A entsprechen. Der Impulshöhenspeicher ß ist dazu bestimmt und ausgebildet, von denjenigen Impulsen«, für welche gleichzeitig auch ein Signal d' er/eugt wird, die Scheitelspannung E während je einer festen Integrationszeit t zu speichern, so daß Rechteckimpulse b mit einer festen Dauer Ir und einer der Scheitelspannung E je eines zugeordneten Impulses α entsprechenden Höhe erzeugt wer-S den. Diese Impulse b werden über einen Widerstand R₁ einem Integrationsve-stärker I mit einem Kondensator K, zugeführt. Dieser Widerstand ist dazu bestimmt, dem Kondensator K₁ während der Dauer I r jedes Impulses b einen Strom

zuzuführen, d. h. dem Kondensator K₁ eine Ladung

E- U
R₁

zuzuführen, so daß am Ausgang des Verstärkers I durch die vorbestimmte Zahl P von ausgewerteten Impulsen α, für die auch je ein Signal d' entsteht, eine Spannung vom Wert

wobei

R₁ K₁

ist, aufgebaut wird.

Diese Spannung U₁ stellt einen Analogwert für ein mittleres Teilchenvolumen MCV₀ dar, weil die einzelnen Scheitelhöhen E der je über eine bestimmte Dauer 11 integrierten Impulse α dem Volumen des verursachenden Teilchens entsprechen und der Endwert U₁ die Summe einer festen Zahl P solcher Impulse darstellt. Die bis dahin beschriebenen Teile der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung sind bereits vorgeschlagen (DT-OS 22 39 449).

Gemäß dem Ziel der vorliegenden Erfindung soll nun aus dem Wert U,~ u · MCK₀ ein korrigierter Wert

MCV₁ =

MCV₀
Il + qN)

in digitaler Form abgeleitet werden, worin die Teilchenzahl N pro Volumeneinheit der Meßflüssigkeit berücksichtigt wird, um die mit steigender Teilchenkonzentration steigende Wahrscheinlichkeit zu berücksichtigen, daß in der Verengung der Meßzelle MZ gleichzeitig zwei oder mehr Teilchen durchtreten und

statt zwei oder mehr Impulse α normaler Scheitelhöhe E nur je einen Impuls a mit mehrfacher Scheitelhöhe £ erzeugen, also einen zu großen Wert MCV₀ für das mittlere Teilchenvolumen vortäuschen. Der Wert der Korreklurkonstanten q kann empirisch ermittelt werden.

Zur Realisierung dieses Zieles ist der Ausgang des Integrationsverstärkers I, der den auf den Wert U₁ abzuladenden Kondensator K_; enthält, an den einen Eingang eines Vergleichcrs V angeschlossen, an dessen anderem Eingang eine Referenzspannung U_r anliegt. Der Verstärker V erzeugt ein Ausgangssignal r »Ja« während der Zeit, in der die Eingangsspannung U, einen Wert U₁ > U_r hat, und dieses Signal wird 0

»Nein«, sobald U₁ < U_r wird, d. h.,daß als Anfangsbedingung der Integration U, = U_r gesetzt wird. Ein in einem Logikglied L₃ erzeugtes Signal /₃ entspricht folgenden Bedingungen: /₃ = Z₁ · I₂ ■ v, d. h., das Signal /₃ wird »Ja«, wenn die Teilchengesamtzahl N im Zähler T₂ ermittelt, die Zahl P im Hilfszähler HZ erreicht und l/, > U_r sind.

Ein mittels des logischen Signals /₃ schließbarer Steuerkontakt SK verbindet im geschlossenen Zustand den Kondensator K₁ über ein Widerstandsglied Q mit einer Spannung U_e, welche gegenüber den Impulsen b umgekehrte Polarität aufweist, um während der Schließung des Schalters SK den Kondensator K, mit einem Strom

ι", = U_eY_e{Y_e = Leitwert des Gliedes Q)

zu entladen.

Die Entladezeit für den Abbau der Spannung U₁ auf den Wert U_r hat den Wert

■■■0*

ist, die am Zeitzähler Z, angezeigte Entladezeit

7 —

U +

welche also den richtigen Wert des mittleren Teilchenvolumens darstellt.

An sich ist es möglich, Entladeströme /,. = /_lO (/ + qN) und auch Spannungen U₀ = U_M ■ (/ + qN) in Abhängigkeit von einem Digitalwert N zu erzeugen, so daß damit auch mit einem festen Leitwert Y₀ der Widerstandschaltung Q die gewünschte Korrektur

_{z =} _ JL_ = h

'«■Ο

«5

r κ,

Y₁.-u

Sie kann in bekannter Weise dadurch in digitaler Form angezeigt werden, daß während der Entladezeit Z_e einem Zeitzähler Z₁ aus einem Zeitimpulsgeber ZG mit konstanter Frequenz Zeitimpulse i, zugeführt werden. Die Zeitimpulse i, aus dem Zeitgeber ZG werden über ein Tor T₁ geleitet, das vom Signal /₃, welches den Schalter SK schließt, geöffnet wird.

Somit entspricht der Entladezeit Z₁, des Kondensators K₁ mit dem Wert

If . f I1 ■ V 7

bewirkt werden kann.

Die in der Zeichnung dargestellte Widerstandsschaltung Q läßt aber das gestellte Ziel mit einem minimalen Aufwand erreichen. Es werden darin vom Zähler TZ aus, entsprechend dessen Zählerstand N über vom Zähler gesteuerte Kontakte k„, einem festen Leitwert Y₀ Zusatzkitwerte Y im Gesamtwert N ■ Y zuaddiert, wobei mit den Widerständen R₁ und R₂ eine geeignete Stromteilung eingestellt wird.

Der resultierende Leitwert

R₁+R₂

wird damit identisch zum empirisch gefundenen richtigen Wert

U_r-Y₁₀(I+ qN)

Y_e-U_t

qN)

u_rK,

gesetzt.

Sofern in an sich bekannter Weise am Ausgang des AND-Gatters T, an Stelle des Zeitzählers Z, oder parallel dazu ein vom Teilchenzähler TZ gesteuerter Impulsuntersetzer, z. B. in der Form eines integrierten »rate multipliers« angeschlossen und auf uinen Hilfszähler geschaltet wird, kann an diesem Hilfszählei das Produkt N ■ MCV₁, also der Haematokritwert der Suspensionsflüssigkeit, in digitaler Form angezeigl werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

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Meßgerät zur Bestimmung des mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüs- sigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen, umfassend einen Teilchendetektor mit einer zwischen zwei Elektroden kapillar verengten von der Suspension durchströmbaren Meß-Strecke und mit einer an die beiden EIek- !roden angekoppelten Impulserzeuger-Vorrichtung, die für jedes die Meß-Strecke durchwandernde Teilchen einen elektrischen Teilchenimpuls mit einer zum Teilchenvolumen proportionalen Scheitelhöhe erzeugt, einen Teilchenzähler zur Zählung ausgewählter Teilchenimpulse, eine Impulshöhen-Summiervorrichtung zui Erzeugung einer zur Scheitelhöhensumme der ausgewählten Teilchenimpulse proportionalen End-Ladespannung eines der Summiervorrichtung zugehörigen Kondensators sowie eine Einrichtung zur Messung der End-Ladespannung des Kondensators nach Erreichen eines bestimmten Zählerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die End-Ladespannung (C₁) eine Zeit-Meßvorrichtung (ZG, T₁, Z₁) zur Messung der Entladezeit (Z,) des Kondensators (K₁) über ein Widerstandsglied (Q) umfaßt, dessen wirksamer Leitwert (Y) in Abhängigkeit vom Endstand(N) des Teilchenzählers (TZ) um einen Faktor (I + q ■ N) vergrößerbar ist.