DE2505837C3 - Koinzidenz-Korrekturschaltung J. T. Baker, Chemical Co, Phillips- - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koinzidenz-Korrekturschaltung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Es sind z. B. Einrichtungen zum Zählen von Blutzellen oder anderen in Flüssigkeit suspendierten Teilchen bekannt (vergL z. B. die RE US-PS 27 902). Bei einer derartigen Einrichtung werden elektrische Impulse beim Durchgang von Teilchen durch eine Meßöffnung einer Umwandler- oder Leitfähigkeitszelle erzeugt welche in einem Strömungsweg liegt und Elektrode aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Öffnung hat Die Impedanz des Strömungsweges wird durch die Anwesenheit eines Teilchens innerhalb der Öffnung deutlich verändert was zur Erzeugung von elektrischen Impulsen entsprechend der Anzahl der Teilchen, welche durch die Öffnung gelangen, führt Diese Impulse werden elektronisch gezählt, um eine Ausgangsanzeige der Teilchenzahl zu liefern. Ein vorbestimmtes Volumen von Teilchen enthaltender Flüssigkeit wird üblicherweise mittels einer geeigneten Zusatzeinrichtung gemessen, um die Teilchenzahl für ein bekanntes Flüssigkeitsvolumen darzustellen. Während des Betriebes entstehen wegen des gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Durchganges von mehr als einem Teilchen durch die Meßöffnung Koinzidenz-Fehler, weil der gleichzeitige Durchgang mehrerer Teilchen in der Messung als ein Teilchen erscheint mit dem Ergebnis, daß die Zahl der gemessenen Teilchen niedriger als die tatsächliche Teilchenzahl für ein gegebenes Probenflüssigkeitsvolumen ist Der Koinzidenz-Fehler ist statistisch für bekannte Teilchenkonzentrationen und Meßöffnungsdurchmesser vorher berechenbar. Es werden bereits Korrekturtabellen verwendet um die korrigierte Teilchenzahl zu bestimmen. Dies ist zeitaufwendig und führt zu Fehlablesungen der Tabelle oder fehlerhafter Wiedergabe der Korrekturziffern.

Aus der DE-OS 19 30 597 ist eine Schaltung der gattungsgemäßen Art bekannt Hiebei werden in äquidistanten Zählabständen mit dem Zählerstand ansteigende Korrekturbeträge hinzugefügt was bei einer mit dem Zählerstand ansteigenden Korrekturkurve ein immer häufigeres Hinzufügen einzelner Korrekturimpulse bedeutet, ohne daß die Genauigkeit wesentlich verbessert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es bei der Schaltung der gattungsgemäßen Art Korrekturen in der Weise vorzusehen, daß mit Hilfe einer kontinuierlichen Korrektur der Koinzidenz-Fehler über den gesamten

ein Zählbereich weitgehend dem statistisch vorausbere-,';henbaren Koinzidenz-Fehler entspricht

Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst

Auf diese Weise wird erreicht, daß fiber die gesamte Meßperiode niemals eine Abweichung des Teilchenimpuls-Zählwertes von der effektiven durch die Meßöffnung gelangten Teilchenzahl auftritt, die größer als ein Teilchenimpuls beträgt Dies wird aufgrund des Umstandes erreicht, daß bei den statistisch vorberechenbaren Teilchenimpuls-Zählwerten jeweils gerade der fehlende Korrekturimpuls zu der aufgelaufenen Teilchenimpulszahl hinzuaddiert wird, um den Zählwert in Übereinstimmung mit den statistisch bestimmten tatsächlichen Weiten des aufgelaufenen Fehlers zu korrigieren.

Die Unteransprüche betreffen im einzelnen vorteilhafte Ausgestaltungen der Koinzidenz-Korrekturschaltung nach Anspruch 1, die neben der Steigerung der Genauigkeit zu einer größeren Anpaßbarkeit der Schaltung führen, was insbesondere bei Verwendung eines progranmierbaren Festwertspeichers als Speichereinheit zutrifft, welcher z. B. auch für mehrere Teilchentypen programmiert werden kann.

Gemäß der DE-PS 2343363 ist bereits eine elektronische Schaltanordnung zur Koinzidenz-Korrektur für Einrichtungen zum Zählen von in einem fließfähigen Medium suspendierten Teilchen beim Durchtritt durch eine kapillare Verengung, mit einer Vorrichtung, die eine in vorgegebener Funktion voir. momentanen Zählerstand mindestens einer Zählstufe des Teilchenzählwerks abhängige Anzahl von Zusatzimpulsen mit zeitlicher Verzögerung zu den Zählimpulsen an eine logische Addiervorrichtung liefert, die den Teilchenimpulsen die Zusatzimpulse hinzuaddiert, vorgeschlagen, bei der ein Flip-Flop vorgesehen ist, dessen einer Ausgang direkt an ein ODER-Gatter geführt ist, und dessen anderer Ausgang über einen Untersetzer, dessen Untersetzungsverhältnis Ober einen Funktionsgenerator in Abhängigkeit vom Zählerstand gesteuert wird, ebenfalls an das ODER-Gatter geführt ist Bei dieser Schaltung ist aber keine Speichereinheit im Sinne der Erfindung vorgesehen, der die Teilchenimpuls-Zählwerte vorgibt, bei denen eine Korrektur durch die Addition eines einzigen Korrekturimpulses erfolgt

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Teilchenzählsystems, in welchem die Erfindung Anwendung findet,

F i g. 2 eine Blockdiagrammdarstellung einer beispielhaften Koinzidenz-Korrekturschaltung nach der Erfindung, und

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

Ein Teilchenzählsystem, bei welchem die Erfindung mit Vorteil angewendet wird, ist schematisch in F i g. 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 Impulse auf der Ausgangsleitung 12 entsprechend und beim Auftreten von Teilchen, welche durch die öffnung hindurchgelangen. Teilchen enthaltende Flüssigkeit wird von einem Probenbehälter über eine Eingangsrohr 14 in die Zelle 10 gezogen und über ein Rohr 16 hinausEcführt welches in einen Abfallbehälter 18 mündet, an welchen außerdem eine Pumpe 20 angeschlossen ist Die Pumpe 20 erzeugt einen Unterdruck 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 Zählanzeige 26 zu liefern, welches sichtbar die

ίο 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

t5 Stopp-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 bedienen.

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 Koinzidenz-Fehler bezeichnet und führt zu einer niedrigeren Zählung, als sie tatsächlich sein müßte.

Der Koinzidenz-Fehler ist statistisch für bekannte Öffnungsdurchmesser und Konzentrationen der Pro-

benflüssigkeit 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 Zähldurch-

gang 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, die jeweils die elektrischen Impulse erhalten, welche bei einer gemessenen Teilchenzählung entstehen. Der Multivibrator 32 liefert Ausgangsimpulse als Taktsignale an ein Adressenregister 36 sowie an

so einen 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 Festwertspeichers 44 verbunden, dessen Ausgang mit einem Mehrfachkoppler 46, welcher erste und zweite Ausgangssignale zu den Gattern 40 und 42 liefert, verbunden ist Ein Steuersignal

ho wird von einem (nicht dargestellten) Erzeuger an einen Eingang des Gatters 40 und über eine Umkehrstufe 48 an einen Eingang des Gatters 42 geliefert. Die Multi ν ibratoren 32 und 34 sind typischerweise monostabile Multivibratoren. Der Multivibrator 32 wird durch

t>"> die Hinterflanke eines Teüchenimpulses getriggert, während der Multivibrator 34 durch die Vorderflanke eines Teüchenimpulses getriggert wird. Es ergibt sich dadurch eine vcrbestimmis Zeitverzögerung zwischen

den jeweiligen Ausgangsimpulsen der Multivibratoren 32 und 34, welche ausreicht, um eine Signalverarbeitung zur Erzeugung von Korrekturdaten zu ermöglichen.

Das Adressenregister 36 liefert einen Ausgangscode entsprechend der Zahl von Taktimpulsen, die ihm zugeführt wurden. Dieser Code adressiert einen Festwertspeicher 44, welcher Daten gespeichert hat, welche die Koinzidenzpunkte einer Korrekturtabelle repräsentieren, an welchen zusätzliche Impulse zu einer gemessenen Zählung hinzuaddiert werden müssen. Bei tu Auftreten der Adressen der gespeicherten Daten liefert der Speicher 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 is Korrektur hinzuaddiert wird. Wenn die Schaltung bei einem System zur Zählung unterschiedlicher Teilchentypen, z. B. zur Zählung von roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen oder Blutblättchen, verwendet wird, ist der Koinzidenz-Fehler unterschiedlich für unterschiedliche Lösungen und erforderliche Meßöffnungsdurchtnesser. Der Festwertspeicher 44 kann gleichzeitig Korrekturdaten für verschiedenartige notwendige Korrekturen in Form von Vielfachsätzen enthalten. 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 Teilchenimpulse, welche von einem Teilchenzählumwandler in einer Zahl, welche die Teilchenzählung repräsentiert, geliefert werden, an den Multivibrator 32 angelegt, welcher entsprechende Ausgangsimpulse zu dem ODER-Gatter 38 führt, welches seinerseits Ausgangsimpulse für die nachfolgende Verarbeitung und Anzeige liefert Die Teilchenimpulse werden außerdem an den Multivibrator 34 angelegt, weicher entsprechende Ausgangsimpulse auf einen Eingang der NAND-Gatter 40 und 42 legt. Ein Stuersignal wird an das eine oder das andere der 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 das entgegengesetzte Signal an das Gatter 42 angelegt wird, Somti 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 42.

Das Adressenregister 36 arbeitet auf die Taktimpulse hin, welche vom Multivibrator 32 herkommen, was wiederum repräsentativ für die Teilchenimpulse ist um einen Parallelausgangscode zur Verfugung zu stellen, welcher den Speicher 44 nachfolgend adressiert, und zwar in Übereinstimmung mit den aufeinanderfolgen den Werten der aufgenommenen Teilchenzählung. Bei ausgewählten Adressen der im Speicher 44 gespeicherten Daten liefert der Speicher 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 Signals von dem Mehrfachkoppler 46 und dem Multivibrator 34 einen Ausgangsimpuls zu dem ODER-Gatter 38, welches einen Korrekturimpuls zur Addition zu der dann vorliegenden Teilchenimpulszählung abgibt

Der Festwertspeicher 44 ist typischerweise ein Halbleiter-Speicher, welcher in Übereinstimmung mit den Korrekturen progarmmiert ist, die für einen bestimmten Öffnungsdurchmesser und eine bestimmte Probenflüssigkeitsverdünnung notwendig sind. In dem dargestellten Beispiel hat der Speicher beispielsweise Daten für die Koinzidenz-Korrektur sowohl für rote als auch für weiße Zeilen gespeichert Der Mehrfachkoppler 46 dekodiert die Speicherausgangscode, welche für die Koinzidenz-Korrektur 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 mit integrierten Schaltungselementen ausgeführt wobei der Festwertspeicher 44 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 F i g. 3 dargestellt in welcher das Adressenregister 36 aus drei integrierten Binärzählern 50, 52 und 54 besteht Die Ausgangsimpulse des Multivibrators 32 werden an den Takteingang des Zählers 50 gelegt dessen D-Ausgang an Takteingang des Zählers 52 gekoppelt ist während der ZT-Ausgang dieses Zählers seinerseits an den Takteingang des Zählers 54 gekoppelt ist Die A- und B-Ausgänge des Zählers 50 sind an die jeweiligen Steuereingänge der Multiplex-Gatter 56 und 58 geigt welche den Mehrfachkoppler 46 von F i g. 2 darstellen. Die Gatter 56 und 58 sind typische Multiplexer. 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 Speicher 44 verwendet sind.

Aus dem zuvor Gesagten geht hervor, daß die Schaltung eine Korrektur für Koinzidenz-Fehler in Übereinstimmung mit dem tatsächlich während eines Teilchenzahldurchganges aufgelaufenen Fehlers liefert, und zwar in kontinuierlicher Weise.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 Patentansprüche:

1. Koinzidenz-Korrekturschaltung für eine Einrichtung zum Zählen von Teilchen, bei der die Teilchen Einzelimpulse auslösen, wobei die Korrektorschaltung, von den Teilchenimpulsen angesteuert, Korrelcturimpulse erzeugt, die zu den Teilchenimpulsen mit Verzögerung addiert werden, und wobei die Korrekturschaltung eine Speichereinheit aufweist, in der die Teilchenimpuls-Zählwerte gespei- chert sind, bei denen eine Korrektur erfolgen soll, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teilchenimpuls höchstens ein einziger, einem Teilchenimpuls entsprechender Korrekturimpuls folgt

2. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach Anspruch '5 1, gekennzeichnet durch einen ersten Impulserzeuger (32) zur Lieferung erster Ausgangsimpulse auf die Teilchenimpulse hin, einen zweiten Impulserzeuger (34) zur Lieferung zweiter Ausgangsimpulse auf die Teilchenimpulse hin, ein Adressenregister (36), welches auf die ersten Ausgangsimpulse hin arbeitet und die Speichereinheit (44) adressiert, um die Lieferung von parallelen Ausgangscode von der Speichereinheit (44) auszulösen, einen Mehrfachkoppler (46), welcher auf die parallelen Ausgangscode hin arbeitet, um ein Torsteuersignal zu liefern, eine erste Gattereinrichtung (40,42), welche auf das; Torsteuersignal und die zweiten Ausgangsimpulse hin arbeitet, um einen Korrekturimpuls zu liefern, und eine zweite Gattereinrichtung (38), welche auf die ersten Ausgangsimpulse und den Korrekturimpuls hin arbeitet, um Ausgangsimpulse zu liefern, welche repräsentativ für eine korrigierte Teilchen· zählung sind.

3. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulserzeuger (32) und der zweite Impulserzeuger (34) jeweils einen Multivibrator ausweisen.

4. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die *° Speichereinheit (44) einen programmierbaren Festwertspeicher aufweist

5. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die erste Gattereinrichtung (40, 42) mindestens ein NAND-Gatter enthält, welches an den Merhfachkoppler (46) und an den zweiten Impulserzeuger (34) gekoppelt ist und daß die zweite Gattereinrichtung (38) ein ODER-Gatter enthält welches an das mindestens eine NAND-Gatter (40, 42) und den ersten Impulserzeuger (32) gekoppelt ist

6. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Speichereinheit (44) für verschiedene Typen von Teilchen programmiert ist und daß die erste Gattereinrichtung ein erstes und ein zweites NAND-Gatter (40, 42) enthält, welche die zweiten Ausgangsimpulse und Torsteuersignale von dem Mehrfachkoppler (46) empfangen, und daß eine Steuereinrichtung an die NAND-Gatter (40, 42) ^b0 angekoppelt ist und eines der NAND-Gatter (40,42)

in Übereinstimmung mit der Type der Teilchen, welche gezählt werden sollen, einschaltet.

7. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ^h5 Adressenregister (36) aufeinanderfolgende Adressencode auf aufeinanderfolgende erste Ausgangsimpuise zur Adressierung des Festwertspeichers (44) in Übereinstimmung mit der Zahl der ersten Ausgangsimpulse hin liefert

8. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung einen Steuersignalerzeuger, eine Einrichtung zum Koppeln des Steuersignalerzeugers an das erste NAND-Gatter (40) und eine Umkehrstufe (48) aufweist welche den Steuersignalerzeuger an das zweite NAND-Gatter (42) koppelt

9. Koinzidenz-Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der erste Multivibrator (32) von der Hinterflanke der Teilchenimpulse und der zweite Multivibrator (34) von der Vorderflanke der Teilchenimpulse getriggert wird, wodurch eine vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Ausgangsimpulsen auftritt