DE2505837A1

DE2505837A1 - Koinzidenz-korrekturschaltung

Info

Publication number: DE2505837A1
Application number: DE19752505837
Authority: DE
Inventors: Arthur Richard Oefinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Biochem Immunosystems US Inc
Priority date: 1974-03-01
Filing date: 1975-02-12
Publication date: 1975-09-25
Also published as: FR2262835B1; NL168333C; NL7502387A; JPS5639417B2; NL168333B; DE2505837B2; AU7808275A; BE826007A; ES435131A1; JPS50120880A; ZA75616B; CA1013434A; US3864551A; DE2505837C3; FR2262835A1; GB1468332A

Description

Die Erfindung betrifft Teilchenzählsysteme und insbesondere eine Schaltung Kur Korrektur von Koinzidenzfehlern, welche durch gleichzeitigen Durchgang mehrerer Teilchen durch eine Meßöffnung verursacht werden.

Es sind zum Beispiel Systeme zum Zählen von Blutzellen oder anderen in Flüssigkeit suspendierten Teilchen bekannt (vgl. z.B. die RE US-PS 27,902). Bei einem derartigen System werden elektrische Impulse beim Durchgang von Teilchen durch eine Meßöffnung einer Umwandler- oder Leitfähigkeitszelle erzeugt, welche in einem Strömungsweg liegt und Elektroden auf einander gegenüberliegenden Seiten der öffnung hat. Die Impedanz des Strömungsweges wird durch die Anwesenheit eines Teilchens innerhalb der Öffnung deutlich geändert, was zur Erzeugung von elektrischen Impulsen entsprechend der Anzahl von Partikeln, welche durch die öffnung gelangen, führt. Diese Impulse werden elektronisch gezählt, um eine Ausgangsanzeige der Partikelzahl zu liefern. Ein bekanntes Volumen von Partikeln enthaltender Flüssigkeit wird üblicherweise mittels einer geeigneten Anlage gemessen, um die Partikelzahl für ein bekanntes Flüssigkeitsvolumen darzustellen.

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Während des Betriebs entstehen als Koinzidenzfehler bekannte Fehler wegen des gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Durchganges von mehr als einem Teilchen durch die Meßöffnung, was als einzelnes Partikel erscheint mit dem Ergebnis, daß die Zahl der gemessenen Partikel niedriger als die tatsächliche Partikelzahl für eine gegebene Menge an Probenflüssigkeit ist. Der Fehler ist statistisch für bekannte Teilchenkonzentrationen und Meßöffnungsdurchmesser vorherberechenbar, üblicherweise werden Korrekturtabellen verwendet, um die korrigierte Teilchenzahl zu bestimmen. Die Verwendung einer Korrekturtabelle ist natürlich zeitaufwendig und führt selbst zu Fehlern durch Fehlablesen der Tabelle oder fehlerhafte Wiedergabe von Korrekturziffern. Es sind auch schon Maßnahmen zur Lieferung korrigierter Partikelzähler vorgeschlagen worden (vgl. z.B. die US-PS 3 626 164). Dabei werden unterschiedliche Korrekturen auf die gemessene Zählung nach spezifischen Ziffern der Zählungen angewendet, welche aus einer Vielzahl von Dekadenzählern bestimmt werden, um eine Ausgangszählung zu finden, die hinsichtlich Koinzidenzfehlern einigermaßen korrigiert ist. Eine kontinuierliche Korrektur während des Zählbereiches ist jedoch nicht vorgesehen. Die Korrektur entspricht auch nicht genau dem tatsächlichen Fehler, welcher auftritt.

Nach der vorliegenden Erfindung liefert eine Koinzidenfc-Korrekturschaltung eine Korrektur, welche im wesentlichen mit dem tatsächlichen Fehler übereinstimmt, welcher bei einem Teilchenzählsystem auftritt, und die erfindungsgemäße Koinzidenfc-Korrekturschaltung liefert effektiv eine kontinuierliche Korrektur für derartige Fehler, so daß eine korrigierte Zählung über den gesamten Zählbereich vorliegt. Bei vorbestimmten Zählpegeln, deren Darstellungen in einem Festwertspeicher (read-only memory) gespeichert sind, wird ein Korrekturimpuls zu der aufgelaufenen gemessenen Partikelzahl aufaddiert, um die Zählung

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in Übereinstimmung mit den statistisch bestimmten tatsächlichen Werten des aufgelaufenen Fehlers zu korrigieren.

Für die Verwendung bei einem Teilchenzählsystem wird also nach der Erfindung eine Schaltung für die Korrektur für den gleichzeitigen Durchgang von mehreren Teilchen durch eine Meßöffnung vorgeschlagen. Ein Festwertspeicher wird verwendet, um Daten zu speichern, welche die vorbestimmten Zählpegel darstellen, bei welchen Korrekturen während einer Zählfolge vorgenommen werden müssen und bei derartigen Zählpegeln wird ein Korrekturimpuls zu der dann gemessenen Partikelzahl hinzuaddiert, um eine Ausgangszählung zu liefern, welche kontinuierlich korrigiert in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Wert des aufgelaufenen Koinzidenzfehlers ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung.

Es zeigen: .

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teilchenzählsystems, in welchem die Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 eine Blockdiagrammdarstellung einer Koinzidenz-Korrektur schaltung nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine Blockdiagrammdarstellung einer typischen. Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 2.

Ein Teilchenzählsystem, bei welchem die Erfindung mit Vorteil angewendet wird, ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Es entspricht dem Gegenstand des RE US-Patentes 27 902. Dieses System enthält eine Leitfähigkeitszelle oder einen Umwandler 10 mit einer Meßöffnung und Elektroden zur Erzeugung elektrischer

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Impulse auf der Ausgangsleitung 12 entsprechend und beim Auftreten von Teilchen, welche durch die öffnung hindurchgelangen. Teilchen enthaltende Flüssigkeit wird von einem Probebehälter in die Zelle 10 über ein Eingangsrohr 14 gezogen und wird über ein Rohr 16 hinausgeführt, welches in einen Abfallbehälter mündet, an welchen ausserdem eine Pumpe 20 angeschlossen ist. Die Pumpe 20 erzeugt einen negativen Druck zum Saugen der Probenflüssigkeit durch die Zelle 10 zur Analyse während eines Zähldurchganges. Die Ausgangsimpulse von der Zelle 10 werden einem Verstärker 22 zugeführt, dessen Ausgang an eine Logikschaltung 24 gekoppelt ist, welche die aufgenommenen Impulse verarbeitet, um ein Ausgangssignal zu einer Fehlanzeige 26 zu liefern, welches sichtbar die Teilchenzahl für eine gegebene Probenflüssigkeitsmenge anzeigt. Die analysierte Probenmenge wird durch eine Volumenmeßeinrichtung 28 bestimmt, welche eine bekannte Menge der Probenflüssigkeit, die durch das Rohr 16 fließt, ermittelt und elektrische Start- und Stop-Signale an die Logikschaltung 24 liefert, um ein Zählintervall festzulegen, in welchem eine Teilchenzählung zur Anzeige aufsummiert wird. Eine geeignete Steuereinrichtung 30 ist an die Logikschaltung 24 angeschlossen, um diese zu steuern.

Der Durchgang eines Teilchens durch die Meßöffnung der Leitfähigkeitszelle 10 ändert die Impedanz des Strömungsweges innerhalb der Zelle, wodurch ein entsprechender elektrischer Impuls entsteht, welcher dann zur Bildung der aufsummierten Teilchenzählung verarbeitet wird. In der Praxis können zwei oder mehrere Teilchen gleichzeitig durch die Meßöffnung hindurchgelangen, wodurch lediglich ein einziger Impuls entsteht, welcher fälschlicherweise den Durchgang eines einzigen Teilchens anzeigt. Der Fehler, der durch derartige Vielfachteilchendurchgänge entsteht, wird als Koinzidenzfehler bezeichnet und führt zu einer niedrigeren Zählung, als sie tatsächlich sein müsste.

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Der Koinzidenzfehler ist statistisch für bekannte öffnungsdurehmesser und Konzentrationen der Probenflüssigkeit vorausbestimmbar und die Korrektur ist bei vorbestimmten Zählungen einer Sequenz von gemessenen Zählungen notwendig. Die vorliegende Erfindung sieht eine Schaltung zur Berichtigung der gemessenen Zählung über einen bestimmten Zähldurchgang vor, indem die notwendigen Korrekturimpulse hinzuaddiert werden, um eine korrigierte Ausgangszählung zu schaffen, die tatsächlich die wahre Teilchenzahl wiedergibt.

Die neue Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Sie enthält einen ersten Multivibrator 32 und einen zweiten Multivibrator 34 _s die jeweils die elektrischen Impulse erhalten, welche eine gemessene Teilchenzählung wiedergeben. Der Multivibrator 32 liefert Ausgangssignale als Zeitgebersignale (clock signal) einem Adressenregister 36 sowie zu einem Eingang eines ODER-Gatters 38, dessen Ausgang die korrigierte Zählung darstellt. Die Ausgangsimpulse von dem Multivibrator 34 werden einem Eingang von NAND-Gattern 40 und 42 zugeführt, deren Ausgänge zu jeweiligen Eingängen des ODER-Gatters 38 führen. Die Ausgangsleitungen des Adressenregisters 36 sind mit den Eingängen eines Pestwertspeichers (read-only memory) 44 verbunden, dessen Ausgang mit einem Mehrfachkoppler (Multiplexer) 46, welcher erste und zweite Ausgangssignale zu den Gattern 40 und 42 liefert Ein Kontrollsignal wird von einer geeigneten Quelle an einen Eingang des Gatters 40 und übef* eine Umkehrstufe (inverter) an einen Eingang des Gatters 42 geliefert. Die Multivibratoren 32 und 34 sind typischerweise monostabile (one shot) Multivibratoren. Der Multivibrator 32 wird durch die Hinterkante eines Eingangsimpulses getriggert, während der Multivibrator 34 durch die Führungskante eines Eingangsimpulses getriggert wird. Es ergibt sich dadurch eine vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen den jeweiligen Ausgangsimpulsen der Multivibratoren, welche ausreicht, um eine Signalverarbeitung zur Erzeugung von Korrekturdaten zu ermöglichen.

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Das Adressenregister 36 liefert einen Ausgangscode entsprechend der Zahl von Zeitgeberimpulsen, die ihm zugeführt wurden. Dieser Code adressiert (addresses) einen Pestwertspeicher 44, welcher Daten gespeichert hat, welche die Koinzidenzpunkte einer Korrekturtabelle repräsentieren, an welchen zusätzliche Impulse zu einer gemessenen Zählung hinzuaddiert werden müssen. Beim Auftreten der Adressen der gespeicherten Daten liefert das Gedächtnis 44 einen Ausgangscode zu dem Mehrfachkoppler 46, welcher ein Ausgangssignal zu dem Gatter 40 oder 42 liefert, um einen zusätzlichen Impuls herzustellen, welcher der gemessenen Zählung zur Korrektur hinzuaddiert wird. Wenn die erfindungsgemäße Schaltung bei einem System zur Zählung unterschiedlicher Teilchentypen, z.B. zur Zählung von roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen, oder Blutblättchen, verwendet wird, ist der Koinzidenzfehler unterschiedlich für unterschiedliche Lösungen und erforderliche Meßöffnungsdurchmesser. Der Festwertspeicher 44 kann Korrekturdaten für verschiedene notwendige Korrekturen enthalten. Das Gedächtnis 44 kann beispielsweise Korrekturdaten für Vielfachsätze von Daten speichern. Nur ein NAND-Gatter 40 oder 42 ist in Übereinstimmung mit dem Wert des an diese angelegten Steuersignale betriebsbereit, welches von dem Teilchentyp abhängt, z.B. von den roten Zellen oder weißen Zellen, welche gezählt werden sollen.

Im Betrieb werden die Impulse, welche von einem Teilchenzählsystemumwandler in einer Zahl, welcher die Teilchenzählung repräsentiert, geliefert werden, an den Multivibrator 32 angelegt, welcher entsprechende Ausgangsimpulse zu dem ODER-Gatter 38 führt, welches einerseits Ausgangsimpulse für die nachfolgende Verarbeitung und Anzeige liefert. Die Eingangsimpulse werden ausserdem an den Multivibrator 34 gelegt, welcher entsprechende Impulse auf einen Eingang der NAND-Gatter 40 und 42 legt. Ein Steuersignal wird an das eine oder das andere der

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Gatter 40 und 42 gelegt, so daß ein bestimmtes Gatter in Übereinstimmung mit dem Typ der Blutzellen, welche gezählt werden sollen, ausgewählt wird. Während eines Zählungsdurchganges für rote Blutzellen wird beispielsweise ein Anschaltsignal an das Gatter 40 gelegt, während das Gatter 42 während einer Zählung von weißen Blutzellen angeschaltet wird. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das Steuersignal ein Logikpegel, der an das Gatter 40 und von dem die Umkehrung an das Gatter 42 angelegt wird. Somit liefert ein Steuereingang des Logikpegels einen Eins-Pegel an dem Gatter 40 und einen Null-Pegel an dem Gatter 42. Alternativ liefert ein Steuerpegel Null einen Null-Pegel am Gatter 40 und einen Eins-Pegel am Gatter

Das Adressenregister 36 arbeitet auf die Zeitgeberimpulse hin, welche vom Multivibrator 32 herkommen, was wiederum repräsentativ für die Eingangsimpulse ist, um einen Parallelausgangscode zur Verfügung zu stellen, um das Gedächtnis 44 nachfolgend zu adressieren und zwar in Übereinstimmung mit den aufeinanderfolgenden Werten der aufgenommenen Teilchenzählung. Bei ausgewählten Adressen der im Gedächtnis 44 gespeicherten Daten liefert das Gedächtnis einen Ausgangscode an den Mehrfachkoppler 46, welcher seinerseits ein Ausgangssignal an die Gatter 40 und 42 liefert. Das eingeschaltete Gatter 40 oder 42 liefert bei Eingang eines Signales von dem Multiplexer 46 und dem Multivibrator 34 einen Ausgangsimpuls zu dem ODER-Gatter 38, welches einen Korrekturimpuls zur Addition zu der dann vorliegenden Zählung abgibt.

Der Festwertspeicher . 44 ist typischerweise ein Halbleiter-Speicher, welcher in Übereinstimmung mit den Korrekturen pEOgrammiert ist, die für einen bestimmten Öffnungsdurchmesser und eine bestimmte Prob enflüs'sigke its Verdünnung notwendig sind. In dem dargestellten Beispiel hat das Gedächtnis beispielsweise

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Daten für die Koinzidenzkorrektur sowohl für rote als auch für weiße Zellen gespeichert. Der Multiplexer 46 dekodiert die Gedächtnisausgangscode, welche für die Koinzidenzkorrektur sowohl bei roten als auch bei weißen Zellen geliefert werden. Wie zuvor beschrieben erhält man die beabsichtigte Korrekturinformation nur aufgrund der Bestimmung durch die Einschaltung' des Gatters 40 oder 42 in Abhängigkeit davon, ob rote oder weiße Zellen gezählt werden.

Die neue Schaltung ist typischerweise in integrierter Schaltungsform enthalten, wobei der Festwertspeicher in Übereinstimmung mit der Ausbildung einer bestimmten Meßöffnung in dem Umwandler eines Teilchenzählsystems und dem Lösungsverhältnis der Probenflüssigkeit programmiert ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der neuen Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher das Adressenregister 36 aus drei integrierten Binärzählern 50, 52 und 54 (z.B. Texas Instruments Type 7493) besteht. Das Zeitgebersignal von dem Multivibrator 32 wird an den Zeitgebereingang des Zählers 50 gelegt, dessen D-Ausgang an den Zeitgebereingang des Zählers 52 gekoppelt ist, während der D-Ausgang dieses Zählers seinerseits an den Eingang des Zählers 54 gekoppelt ist. Die A- und B-Ausgänge des Zählers 50 sind an die jeweiligen Steuereingänge der Multiplex-Gatter 56 und 58 gelegt, welche den Multiplexer 46 von Fig. 2 darstellen. Die Gatter 56 und 58 sind typische Multiplexer (z.B. Texas Instruments Type 74153). Die C- und D-Ausgänge des Zählers 50 sind als Eingänge zu dem Festwertspeicher 44 geführt, während die vier Ausgänge des Zählers 52 und die A- und B-Ausgänge des Zählers 54 ebenfalls als Eingänge zu dem Gedächtnis 44 verwendet sind.

Aus dem zuvor Gesagten geht hervor, daß die erfindungsgemäße Schaltung eine Korrektur für Koinzidenzfehler in Übereinstimmung

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mit dem tatsächlich während eines Teilchenzähldurchganges aufgelaufenen Fehlers liefert und zwar in kontinuierlicher Weise. Die erfindungsgemäße Schaltung kann in ihrer tatsächlichen Ausführung eine Vielzahl von Ausgestaltungen annehmen, um den speziellen konstruktionsmäßigen und betriebsmäßigen Erfordernissen zu entsprechen, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. Dementsprechend soll die Erfindung nicht auf das beschränkt sein, was als besondere Ausführungsform in dieser Beschreibung, den Ansprüchen und der beiliegenden Zeichnung angegeben wurde.

Alle angegebenen Merkmale sind - auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und unabhängig von deren Rückbeziehung - für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination erfindungswesentlich. Schutz wird für das begehrt, was objektiv schutzfähig ist.

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Claims

Patentansprüche

Teilchenzählsystem mit einem Umwandler, welcher eine öffnung aufweist, durch welche die Partikelnenthaltende Flüssigkeit strömt, und Mitteln zum Erzeugen elektrischer Impulse in Übereinstimmung mit den Teilchen, welche durch die öffnung hindurchgelangen, sowie eine Schaltung zur Korrektur eines koinzidenten Durchganges von zwei oder mehreren Teilchen durch die öffnung, wobei die Schaltung durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

eine Einrichtung zur Lieferung erster Impulse auf die elektrischen Impulse hin und repräsentativ für die gemessene Teilchenzahl;

Mittel zur Erzeugung zweiter Impulse auf die elektrischen Impulse hin;

eine Speichereinrichtung, welche Daten enthält, die vorbestimmte Teilchenzählungen repräsentieren, bei welchen Korrekturen auftreten sollen;

eine Adresseneinrichtung, welche auf die ersten Impulse hin arbeitet und die Speichereinrichtung adressiert, um die Lieferung von parallelen Ausgangscode von dieser Speichereinrichtung auszulösen;

eine Multiplexereinrichtung, welche auf die parallen Ausgangscode hin arbeitet, um wenigstens ein Torsteuersignal zu liefern;

eine erste Gattereinrichtung, welche auf das wenigstens eine Torsteuersignal und die zweiten Impulse hin arbeitet, um einen Korrekturimpuls zu liefern; und

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eine zweite Gattereinrichtung, welche auf die ersten Impulse und den Korrekturimpuls hin arbeitet, um Ausgangsimpulse repräsentativ für eine korrigierte Teilchenzählung zu liefern.
2. Teilchenzählsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die ersten Impulse und zweiten Impulse liefernde Einrichtung jeweils einen Multivibrator aufweisen, welcher arbeitet, um einen Ausgangsimpuls auf einen entsprechenden Eingangsimpuls hin zu liefern.
3. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung ein Festwertspeicher aufweist, welches mit den Daten programmiert ist, welche die vorbestimmten Teilchenzählungen repräsentieren, bei welchen eine Korrektur für eine bestimmte ausgebildete Meßöffnung und ein bestimmtes Lösungsverhältnis der die Teilchen enthaltenden Flüssigkeit auftreten soll.
¹I. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gatter ein NAND-Gatter enthält, welches an die Multiplexer-Einrichtung und an die die zweiten Impulse liefernde Einrichtung gekoppelt ist, und daß die zweite Gattereinrichtung ein ODER-Gatter enthält, welches an das NAND-Gatter und die die ersten Impulse liefernde Einrichtung gekoppelt ist.
5. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis M, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung ein

Festwertspeicher ist, welches Daten repräsentativ für die vorbestimmten Teilchenzählungen für verschiedene Typen von Teilchen enthält, und daß die erste Gattereinrichtung ein erstes und ein zweites NAND-Gatter enthält,

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welche die zweiten Impulse und Torsteuersignale von der Multiplexer-Einrichtung empfangen, und daß eine Einschalteinrichtung an die NAND-Gatter angekoppelt ist und ein ausgewähltes Gatter in Übereinstimmung mit der Type der Teilchen, welche gezählt werden sollen, einschaltet.
6. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung ein Pestwertspeicher, , ist, welches Daten repräsentativ für die vorbestimmte Teilchenzählung für unterschiedliche Typen von Teilchen enthält, daß die Multiplexer-Einrichtung auf die Ausgangscode von dem Pestwertspeicher hin arbeitet, um wenigstens ein Torsteuersignal für jede der unterschiedlichen Typen von Teilchen zu liefern, daß dies erste Gattereinrichtung ein erstes und ein zweites Gatter aufweist, welche die jeweiligen Gattersignale und die zweiten Impulse empfangen, und daß die Einschalteinrichtung an die ersten und zweiten Gatter angekoppelt ist und ein ausgewähltes Gatter in Übereinstimmung mit der Type der Teilchen, die gezählt werden sollen, einschaltet.
7. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gattereinrichtung ein ODER-Gatter enthält, welches an das erste und das zweite Gatter sowie an die die ersten Impulse liefernde Einrichtung angekoppelt ist.
8. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Adresseneinrichtung ein Adressenregister aufweist, welches aufeinanderfolgende Adressencode auf aufeinanderfolgende erste Impulse zur Adressierung des .Pestwertspeichere. in Übereinstimmung mit der Zahl der ersten aufgenommenen Impulse hin liefert.

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9. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalteinrichtung eine Quelle für Steuersignale, eine Einrichtung zum Koppeln dieser Quelle an das erste Gatter und eine Inverter-Einrichtung aufweist, welche die Quelle an das zweite Gatter koppelt.
10. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator, welcher die ersten Impulse liefert, von der Hinterflanke der elektrischen Impulse und dem Multivibrator, welcher die zweiten Impulse liefert, von der Führungskante der elektrischen Impulse getriggert wird, wodurch eine vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen den jeweiligen eztsten und zweiten Impulsen auftritt, die für den Koinzidenz-Korrekturprozess ausreicht.
11. Teilchenzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung ein Pestwertspeicher aufweist, welches mit den Daten programmiert ist, welche die vorbestimmten Teilchenzählungen repräsentieren, bei welchen eine Korrektur stattfinden soll, wobei die Daten statistisch in Übereinstimmung mit dem Verdünnungsverhältnis der die Teilchen enthaltenden Flüssigkeit und dem Öffnungsdurchmesser des Umwandlers bestimmt sind.

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