DE2722305A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der genauigkeit einer radioaktivitaetsmessung an einer probe - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der genauigkeit einer radioaktivitaetsmessung an einer probeInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung sur Bestimmung
der Genauigkeit einer Hadioaktivitataaieaaung
an einer Probe
Anmelder:
Bookman Instruments, Inc., Pullerton, CaI·, UBA
Vertreten
Dipl.-Ing. C. Wallach
Dipl«-Ing· Q. Koch
Br. S. Haibach
Dipl.-Ing. B. Feldkamp 8000 HOnchan
Dipl«-Ing· Q. Koch
Br. S. Haibach
Dipl.-Ing. B. Feldkamp 8000 HOnchan
Erfinder:
Donald L. Horrocks, Chemiker, Placentia, OaI., UBA
709847/1U9
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Genauigkeit einer Radioaktivitätemessung an
einer Probe in Gegenwart von Untergrundstrah-
lung
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Aktivitätemessung
und näherhin RadioaktivitätBmessungen an einer
Probe in einer Umgebung mit einem signifikanten, nicht der Probe zuzuschreibenden Untergrundstrahlungspegel* Viele
der kommerziell verfügbaren Strahlungszähler sind mit einer Funktion zur automatischen Subtraktion einer die Untergrundstrahlung
wiedergebenden vorgegebenen Größe von der gemessenen Strahlungerate der Probe ausgestattet, um
eine nur der Probe allein zuzuschreibende Strahlungsrate zu gewinnen. Vie jedoch im einzelnen noch erläutert wird,
ergeben diese bekannten Vorrichtungen eine falsche Anzeige der tatsächlichen statistischen Fehlergrenzen für die Bestimmung
der Strahlungerate der Probe allein.
Im allgemeinen beruhen die Geräte zur Radioaktivitätsmessung
in ihrer Betriebsweise auf dem Nachwels diskreter Strahlungs- bzw. Radioaktivitätsvorgänge, und auf der
Akkumulation einer Zählung dieser nachgewiesenen Strahlungs- bzw. Radioaktivitätsvorgänge. Je nach der Zerfallscharakteristik der Jeweils untersuchten Probe und dem jeweils
speziell durchgeführten Experiment sind die Geräte jeweils so ausgebildet bzw. eingestellt, daß sie auf
Strahlung mit Energie ansprechen, die in vorgewählte Energiegrenzen fallen, welche einen Energiepegelbereich oder
ein "Energiefenster" definieren. Da der radioaktive Zerfallsprozeß
ein Zufalle- oder statistischer Prozeß ist,
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hängt die Genauigkeit jeder Radioaktivitätsaessung, in
Zählraten oder Zählungen je Zeiteinheit, von der Anr>ah1
von nachgewiesenen Zählvorgängen la Verlauf der Messung ab. Ersichtlich wird bei Akkumulation einer großen Zahl
von einseinen Zählvorgängen über eine verhältnismäßig lange Test- bzw. Meßperiode die erhaltene Meßgröße aus Zählvorgängen
Je Zelteinheit (Zählrate) genauer als bei Messung
einer kleineren Zahl von Zählvorgängen über eine entsprechend kürzere Zeitperiode·
Ein statistischer Parameter, der bei Strahlungsmessungen häufig zur Anzeige der Zuverlässigkeit einer Strahlungsmessung
dient, ist die Btsndardabweichung, üblicherweise
durch das Symbol β" wiedergegeben· Vie weiter unten noch
erläutert, 1st es in manchen Jftllen auch erwünscht, die
Zuverlässigkeit einer Messung an Hand eines Mehrfachen der Standard Abweichung, beispielsweise 2 t! auszudrücken. Ia
folgenden soll die Bezeichnung "Fehlerwert" und "+B" sowohl
die Standardabweichung wie auch Vielfache hiervon umfassen. Der Betrag der Standardabweichung 1st für eine bestimmte
An f. whi von Zählvorgängen V durch die Gleichung gegeben:
In prozentualer Angabe ist die Standardabweiohung gegeben
durch die Beziehungι
Die Signifikanz der Standardabweiohung beeteht darin, daß
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für eine große awM van Heßvorgängen eine Wahrscheinlichkeit
von 68,3 % dafür besteht, daß eine beliebige gleichwertige Messung innerhalb des Bereiches von ± r*
Hittelwert der großen Zahl toil Heßvorgängen liegt. Bei der
BadloaktivitltBmeasung stellt Jeweils jede akkumulierte
Zählung eine neue Messung der. Ia einseinen liefert jeweils
jede einseine akkumulierte Mhlung Susannen mit den vorhergehenden Zahlungen ein· neue Baals für die Bestimmung
der Radioaktivität der Probe» Demzufolge besteht nach der ikkuBulation von V Zählungen eine Wahrscheinlichkeit von
68,3 % dafür, daß eine svelte Messung auf der Basis der
Akkumulation von Zählungen über die selbe Zeitperiode innerhalb eines Bereiches von +.Pg vo« Kittel- oder Durchschnittswert
der Aktivität ans den W Zählungen liegt. Anders ausgedrückt t Ss besteht eine Wahrscheinlichkeit von
68,3 % dafür, daß die wahre Radioaktivität der Probe im Bereich von +.6* j der an» dan Ϊ »Mimgen bestimmten Radioaktivität liegt.
Wie bereits emfthnt, ist es bei der RadioaktivitKtemeesung
auch Üblich, das Doppelte dar Btandardabweichung, d. h.
die Größe +26* zugrunde su legen, was gleichbedeutend damit ist, daß 95»5 % der gsse Werte im Bereich ± 26"
vom Mittel- oder Durchschnittswert liegen« Die Berechnung von ±2 6* erfolgt nach der Besiehung:
oder, in prosentualer Form:
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In -vielen Anwendungsfällen -von Radioaktivität!
ist ea aufierordentlieh bedeutsam, daß der Bereich möglleher
Fehler einer Messung genau bekannt Ist. Sin derartiger
Anvendungafall iat beiapielaweiae die Verwendung -von
radioaktiven laotopen ala Tracer in Rsdioimmunoassax-Terfahren
zur Heaaung von Konzentretionspegeln spezifischer
Antigene, Antikörper oder anderweitiger Substanzen Is
Blut. Eine Diagnose dea Zustande eines Patienten auf der Basis einer Radioaktivitätsmessung dieser Tracer in einer
Blutprobe kann aehr wohl unrichtig sein, falls dar Bereich des Beglichen Fehlers der Strahlungszählung nicht suverlässig
bekannt ist.
Dieses Problem wird noch weiter kompliziert durch die charakteristische Fora der typischen Ansprechkurve, welche
die Besiehung zwischen de· jeweils essenen Radioaktivitätspegel zur Konzentration einer bestimmten Substanz In
der vermessenen Blutprobe wiedergibt· üblicherweise sind hierbei komplexe chemische Reaktionen beteiligt, und die
Konzentration nimmt tjpischerwelse mit zunehmenden Btrahlungspegeln
ab bzw. mit abnehmenden Strahlungspegeln zu. Bedeutsamer ist dabei noch» daß ein kleiner Fehler In der
Strahlungsmessung bei verbal tn1 sas*M g niedrigen Strahlungspegeln
infolge der geringeren Velgung der Kurv· in diesem Bereich einen verhältnismäßig größeren Fehler la
der Abschätzung der Konzentration bedeutet. Falls daher der Fehlerbereich 1· Strahlungspegel nicht genau bekannt
ist, äußert sich diese ühgenanlgkeit in einer noch größeren Ifagenauigkeit dea Fehlerbereiohs für die überwacht·
Konzentration} hierdurch kann dl· Zuverlässigkeit d*r klinischen Diagnose ffir einen Patienten eingeschränkt und beeinträchtigt werden.
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Vi· bereite erwähnt, sehen viele kommerziell verfügbare
Btrahlunge8KbJ.tr die Möglichkeit einer automatischen Subtraktion
einer vorgegebenen Größe, die als Anzeige eines gemessenen Ibitergrundstrahlungspegels dient, von der gesessenen
Strahlungerate vor· Viele Geräte dieser Art sehen auch die Berechnung und Anzeige eines Fehlerwertes, etwa
der GrSBe ±C oder +2 f , für die gemessene Zählrate vor.
Zn allen diesen bekannten Vorrichtungen und Verfahren wird
jedoch der dem Benutzer wiedergegebene Fehlerwert nur aus der Jeweiligen tatsächlichen Gesamtzahl von gemessenen
Zählungen abgeleitet, die selbstverständlich eine Anzeige für den gemeinsamen Strahlungspegel von Proben- und Untergrundetrahlungsquellen
zusammengenommen ist. Der in dieser Weise berechnete Fehlerwert, d. h. ohne Bezugnahme bzw.
Berücksichtigung des mit der Messung der Untergrundstrahlung
allein verbundenen Fehlerwertee, kann sich daher von dem wahren Fehlerwert um einen ganz beträchtlichen Faktor
unterscheiden, Je nach den speziellen Größen der Probe und
den Untergrundstrahlungspegeln·
Ber Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines
Verfahrene und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Zusammenhang einer Strahlungsmessung zugrunde,
das die Berechnung und Anzeige bzw. Wiedergabe eines wahren Fehlerwertes gewährleistet, bezogen auf die Radioaktivität
einer Probe allein, bei Messung in Gegenwart von Untergrundetrahlung·
Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht nach seinem Grundgedanken
die folgenden Verfahrensschritte vor: Messung der Untergrundstrahlung allein; Messung der von der Probe ausgehenden
Strahlung in Gegenwart der Untergrundstrahlung;
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Bestimmung der der Probe allein zuzuschreibenden Strahlung durch Subtraktion, sowie Bestimmung des wahren Fehlerwertes
für den Betrag der Frobenetrahlung durch Kombination des der Messung der Untergrundstrahlung allein zugeordneten
Fehlerwertes mit dem der gemeinsamen Proben- und Untergrundstrahlung entsprechenden Fehlerwert·
Im einzelnen erfolgt die Bestimmung der Badioaktlvitätszählrate
der Probe durch Subtraktion der auf die Untergrundstrahlung zurückgehenden Zählrate von der auf die
Kombination aus Proben- und Untergrundstrahlung zurückgehenden Zählrate. Die besondere bedeutsame Bestimmung des
Fehlerwertes der Zählrate der Probe allein erfolgt durch Ziehen der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der
Fehlerwerte für die Untergrundstrahlungszählrate und die aus der Untergrundstrahlung und Frobenetrahlung gemeinsam
resultierende Zählrate·
Gemäß einer Aueführungeform einer erfindungsgemäfien Vorrichtung
kann ein Operator einen Wert für die Untergrundstrahlungszählrate und den entsprechenden Fehlerwert für
die Untergründetrahlungszählrate in das Gerät einführen·
Das Gerät weist Mittel zur gemeinsamen Messung der Proben- und Untergrundstrahlung auf, des weiteren Mittel zur Berechnung
eines Fehler-wertes für die gemeinsame Proben- und Untergrundstrahlung, Mittel zur Ableitung der Proben-Zählrate
aus der Proben-Zählrate und der gemeinsamen Proben- und Untergrundetrahlungezählrate, sowie Mittel zur Bestimmung
des Fehlerwertes für die Probenzählrate aus den gemessenen Zählraten und den vom Operator eingegebenen Werten.
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einer diesbezüglichen Ausführungsform dient das Instrument
suATst sur Hessung der Strahlung an einer Untergrundoder
"Blank"- bsv. Leerprobe, woraus eine UntergrundBtrahlungssahlrate
und ein entsprechender F ehlervert gewonnen werden· Diese Großen werden sodann gespeichert zur späteren Verwendung bei der Berechnung der Probensahlraten und
der entsprechenden Proben-Fehlerwerte für nachfolgend verProben.
Gem&ß einer weiteren Aueführungsfor* der Erfindung kann
eine automatische Beendigung der Radloaktlvitatemeeaung in
der Torrichtung -vorgesehen sein, sobald der berechnete wahre Fehlerwert für die Probensahlrate sich auf einen
-vorgegebenen oder Soll-Wert -verringert hat. Zu dieses.
Zweck anB der Fehlerwert für die ProbensShlrate «ehrfach
bsw. hftuflg wfthrend des HeBvorgangs berechnet und nach jeder
Berechnung alt des. gewunechten oder Soll-Fehlerwert
-verglichen werden.
Oes&fl einer anderen Aueführungsform der Erfindung werden
die jeweilige Z&hlrate der Ibitergrundstrahlung und die für
die Hessung der Untergrundsahlrate angewandte Zeitdauer
als Eingangsgrößen de« Instrument -von einem Operator eingegeben.
Me Frobenstrahlungssihlrste wird wie vor berechnet,
hingegen wird der Fehlerwert unter Terwendung einer -vergleichbaren aber verschiedenen Formel und einer entsprechenden
Apparatur berechnet.
ins den -vorstehenden Darlegungen und der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung von Auaführungsbelapielen folgt, dsB die Erfindung einen signifikanten Fortschritt auf dem
Gebiet der Strahlungsmessung darstellt, insbesondere soweit
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dl· Messung von verhältnismäßig niedrigen Strahlungspegeln
in Umgebungen mit signifikanter Ohtergrundstrahlung in
Frag· steht. Insbesondere gewährleistet die Erfindung dl·
Heeaung der Probenstrahlung zusammen alt einer genaueren
Bestimmung des Fehl entert ea, als dies Usher alt den bekannten Vorrichtungen des gleichen allgemeinen Typs mogllch
war·
folgenden werden Ausführungsbelspiele der Erfindung an
Band der Zeichnung beschrieben; in dieser neigen
VIg. i en Blockschaltbild einer Strahlungameßapparatur
gemäß einer Ausführungsfox· der Erfindung,
flg. 2 eine typische Dosis-Ansprechkurve ("dose response11)
für einen Badioinmunoassay-Veat, für welchen die
Erfindung Torteilhaft anwendbar 1st, zur Veranschaullchung
der Besiehung «wischen den Strahlungspegel in einer Blutprobe und der Konzentration
einer bestirnten Substanz in dem Blut·
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bestiasnmg des mit einer in Gegenwert -von signifikanter
üntergrundatrahlung erfolgten Radioaktivität smeseung
verbundenen wahren fehlerwertes. Zwar ist mit bekannten Instrumenten die korrekte Berechnung und Anzeige des
Strahlungspegels einer Probe durch Subtraktion eines getrennt gemessenen Untergrundstrahlungspegels möglich; bei
diesen Instrumenten wird jedoch in fälschlicher Velse der
Berechnung des Fehlerwertes (d. h. des statistischen Maßes
für die Wahrscheinlichkeit eines Fehler· im Ergebnis) eine gemeiam Hessung der Proben- und untergrundstrshlungs-
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pegel zugrunde gelegt. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Bestimmung eines Fehlerwertes, bei welcher auch der mit
der getrennten Messung der Untergrundstrahlung verbundene Fehlerwert berücksichtigt wird.
Nach dem Grundgedanken des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Weise vorgegangen, daß zunächst die Untergrundstrahlung
allein und sodann die sowohl der Probe wie dem Untergrund zuzurechnende Strahlung gemeinsam gemessen
wird. Durch Subtraktion wird wie bei den bekannten Geräten die der Probe allein zuzurechnende Strahlung bestimmt; in
Abweichung von den bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird Jedoch der in Beziehung zur Probe allein stehende
Fehlerwert bestimmt, indem man den der Messung der Untergrundstrahlung allein zuzuordnenden Fehlerwert und den der
gemeinsamen Messung der Proben- und der Untergrundstrahlung
zuzuordnenden Fehlerwert miteinander kombiniert. In den nachfolgenden Gleichungen werden die folgenden Symbole
mit den angegebenen Bedeutungen verwendet:
F ■ Zahl der der Probenstrahlung zuzumessenden
Zählungen
- Zahl der der Untergrund strahlung zuzurechnenden
Zählungen
e Zahl der der Proben- und der Untergrundstrahlung
gemeinsam zuzurechnenden Zählungen
tb β Zeit der Messung der Untergrundstrahlungs-Zählungen
s Zeit der Messung der Untergrund- und Proben-70984
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etrahlungs-Zählungen zusammen
- Strahlungerate der Probe (Zählungen/Minute)
* Strahllingerate dee Untergrundes (Zählungen/ Minute)
- Strahlungerate von Untergrund und Probe zusammen (Zählungen/Minute)
+2rg(ji) - prozentualer Fehlerwert für He
±2 ^8 . absoluter Fehlerwert von H8
+2 G"b(#) » prozentualer Fehlerwert für
±2 (T^ » absoluter Fehlerwert für R^
±2<r 8+j,(#) - prozentualer Fehlerwert für
» absoluter Fehlerwert für
Falls tfe - ^8+I)! d· G· falle die Heßzelten der Untergrund·
strahlung und der gemeinsamen Messung von Untergrund- und Probenstrahlung gleich sind, so gilt ersichtlich
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- ±2 -τ- (9)
und entsprechend der Fehlervert +2 β*β+^, für Rs+b durch
Der absolute Fehlervert +20*. für R_ 1st dann gegeben
durch
Als prozentuale Größe 1st der wahre Fehlerwert für R0 gegeben
durch die Beziehung
200 rf
±2re(%) - i-g *- (12)
±2re(%) - i-g *- (12)
Die in Fig. 1 veranschaulichte bevorzugte Auaführungßfom
einer erfindungsgemftBen Vorrichtung weist einen herkömmlichen
Strahlungssähler 10, eine Teilerschaltung 12, eine
SubtrtJctionsschaltung 14-, eine Fehlerwertberechnungs-
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schaltung 16, eine Fehlexvertkorirekturachaltung 18 und
•Ine Wiedergab·- bzw· Anzeigevorrichtung 20 auf· Bei 22
bzw. 24 werden die Werte für die untergrundetrahlungsrate
(B1,) bzw. für ihren zugehörigen fehlerwert (2«*^) über
leitungen 26 bzw. 28 von eines Operator ala EingangsgrOSen
an die Subtraktionaechaltung 14- aowi· an dl· Fehlerwertkorrekturschaltung
1(fi$geben·
Yen dem Strahlungezähler 10 werden auf der leitung 30 ein
Zählwert (H0+0) und auf der leitung 32 ein Seitwert (*βΛ)
für die gemeinsame Messung einer Proben·- und einer Untergrund etrahlung abgeleitet und zugeführt· Dl··· Werte werden der Teilerschaltung 12 zugeführt, welch· den Betrag
von H8+b nach der Gleichung (7) bestimmt. Dieser Re^b-Wert
wird über eine leitung 3)4- der Subtraktionsschaltung 14 zugeführt
und in dieser der Betrag von R8 bestlaat; di«s«r
Wort wird als Ausgangsgröße· über eine Leitrang 36 der Anzeige-
bzwο Wiedergabevorrichtung 20 zugeführt; bei dieser
kann es sich vm eine beliebig· Ausgangsvorrichtung, beispielsweise
einen Drucker oder eine Digital-Anzeigevorrichtung
handeln·
In der Fehlerwertberechnungsschaltung 16 wird der Fehlerwert
für die geaeinsaae Hessung von Proben- und üntergrundstrahlung
(2β"β+ΐ)(%)) geaftB der nachfolgenden Beziehung bestimmt:
Dieser Wert wird über eine leitung 38 der Penl«rw«rtkorrekturschaltungie
zugeführt, in welcher der Betrag des
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Fehlerwert θ β 2β'Β(%) für die Prob enetralilungs rate R8 gemäß
den Gleichungen (11) und (12) bestimmt wird; dieser Wert wird über eine Leitung 40 der Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung
20 zugeführt. Die Fehlerwertkorrekturschaltung 18
verarbeitet ferner auch den über eine Leitung 26 zugeführten Wert für R^ und den über eine Leitung 34 zugeführten
Wert von
Sie Hauptschaltungsteile der Vorrichtung, d. L. die Teilerschaltung
12, die Subtractionsschaltung 14, die Fehlerwertberechnungsschaltung
16 und die Fehlerwertkorrekturschaltung 18 können beliebige herkömmliche Analog- oder
Digitalschaltungen zur Durchführung der vorstehend beschriebenen
Funktionen sein. Diese Schaltungsteile können in einer Reihe spezieller Aueführungsformen vorliegen, deren
Ausbildung im einzelnen für die vorliegende Erfindung
nicht wesentlich und nicht kritisch ist«
Des weiteren sei bemerkt, daß vorstehend die verschiedenen Schaltungefunktionen unter Bezugnahme auf die Ermittlung
eines Fehlerwertes 26 beschrieben wurden; selbstverständlich
können jedoch gleichartige entsprechende Schaltungen zur Bestimmung eines Fehlerwertes C oder eines anderweitigen
Kriteriums für die statistische Genauigkeit verwendet werden.
Gemäß einer Aueführungeform der Erfindung werden anfänglich
zunächst die Werte von Rb und 2ffb(%) bestimmt, wobei
eine Blank- bzw. Leerprobe in den Strahlungszähler 10 eingebracht wird. Diese Werte werden sodann intern im Instrument
gespeichert zur späteren Zufuhr über die Leitungen 26 und 28, wenn nachher anderweitige Proben in den Zähler
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eingebracht werden. Sie Vorrichtung arbeitet dann automatisch,
wobei die erste Probe zur Bestimmung der Untergrundstrahlung dient, und wobei für die nachfolgenden Proben
die jeweiligen Strahlungeraten und Fehlerwerte automatisch bestimmt und angezeigt werden·
Gemäß einer alternativen Aueführungeform der Erfindung wird nicht anfänglich zunächst der Untergrundfehlerwert
2&l>(%) berechnet, sondern vielmehr stattdessen als Eingangsgröße
die Zeit tfc der Untergrundstrahlungsmessung bei 42 zusammen mit dem Wert für H^ zugeführt. Gemäß dieser
Ausführungeform erfolgt die Berechnung von 2 4*8 nach der
Beziehung
±2(TB - ±,'
Der Betrag von t ^ wird über die in Fig. 1 gestrichalt
eingezeichnete Leitung 44 zugeführt und wie zuvor aus der
Gleichung (12) +2 «*.(£) bestimmt.
Das nachfolgende Beispiel der Bestimmung von B und ±2f{%) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt auf
der Grundlage der nahfolgend angegebenen gemessenen Zählwerte und Meßzeiten:
| *b | - 1055 | Zählungen |
| *b | • 50 | Minuten |
| Hs+b | - 912 | Zählungen |
| Vb | - 20 | Hinuten· |
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Die prozentualen Fehlerwerte gemäß Gleichung (4) sind dann wie folgt:
±6,62
.21,10 Zählungen/Minute, aus Glei chung (6)
QAO
Re+b " 2Ö>
* ^*60 Zählungen/Minute aue Glei
chung (7) und
Hinute aus Gleichung (8). Durch Einsetzen in die Gleichung (11) erhält man:
/45.60 χ 6.62\ 2 /2110 χ 616Τ
/21.10 χ 6.16 (
(3.02)2 + (1
• ±5»29 Zählungen/Hinute.
• ±5»29 Zählungen/Hinute.
- 24,50 + 13»43 % Zählungen/Minute.
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Somit besteht eine 95»5#ige Wahrscheinlichkeit dafür, daß
der wahre Wert von R8 in den Bereich 24,50 ± 3,29 Zählungen/Minute
fällt·
Alternativ, das heißt, falls also der Vorrichtung statt der Werte R^ und 26*b die Werte S^ und t^ zugeführt werden,
läßt sich der Fehlerwert aus der Gleichung (14) berechnen :
■ ± 3»29 Zählungen/Minute.
Der Strahlungszähler 10 kann entweder über eine vorgegebene
feet β Zeitperiode zur Messung der Strahlung von einer Probe betrieben werden, wonach die Werte von B8 und
+2β"ο(%) bestimmt werden; oder er kann bis zur Ansammlung
einer vorgegebenen Zahl von Zählungen betrieben werden. Alternativ kann der Strahlungszähler 10 auch bis zur Erreichung
einer gewünschten Genauigkeit betrieben werden, wie sie durch einen vorgewählten Wert von +2tTB(%) wiedergegeben
wird. Bei der Betriebsweise des Instrumente nach der zuletzt erwähnten Alternative kann die Messung von B8 und
seines Fehlerwertes automatisiert werden, indem man zusätzlich einen Komparator 50 vorsieht, welcher kontinuierlich
den jeweils berechneten Wert der Größe ±2S"e(%") mit
einem als Sollwert auf einer Leitung 52 eingegebenen gewünschten
Wert vergleicht. Sobald der gewünschte oder
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Sollwert des Fehlerwertee gleich groß und größer ale der
gemessene Fehlerwert wird, wird auf eine?Auegangeleitung
54 des !Comparators 50 ein Gleichheitesignal erzeugt und zu
dem Strahlungszähler zurückgeführt, um dessen Betrieb zu
beenden. Bei dieser Betriebsart muß die Vorrichtung häufig
betätigt werden, gegebenenfalls ebenso oft wie die einzelnen Nachweiezählungen, um einen jeweils neuen Fehlerwert
zum Vergleich mit dem gewünschten oder So11-Fehlerwert zu
erzeugen. Bei Betriebsart des Strahlungszählers 10 über eine vorgegebene Betriebszeit, oder bis zur Akkumulation
einer vorgegebenen Zahl von Zählungen, braucht die Vorrichtung jeweils nur einmal je Strahlungsmessung betätigt
zu werden, um R8 und seinen zugehörigen Fehlerwert nach
der Beendigung des Meßbetriebs des Strahlungezählers zu bestimmen.
Fig. 2 veranschaulicht den charakteristischen Kurvenverlauf einer typischen graphischen Darstellung der Beziehung
zwischen gemessenem Strahlungepegel und der Konzentration einer bestimmten Substanz im Blut, das In einem Radioimmunoassay-Test
überwacht werden solle Üblicherweise beruhen derartige Tests auf komplexen chemischen Reaktionen,
die im einzelnen hler nicht unmittelbar interessieren, und die überwachte Substanzkonzentration verhält sich typischerweise
umgekehrt bezüglich dem Strahlungspegel, was einen annähernd hyperbolischen Kurvenverlauf ergibt. Bei
verhältnismäßig hohen Strahlungepegeln, wie etwa bei R>| angedeutet, besitzt der entsprechende Konzentrationswert
C1 einen verhältnismäßig kleinen Fehlerwert. Bei verhältnismäßig
niedrigen Strahlungspegeln, wie etwa bei R2 angedeutet,
hingegen wird der mit dem entsprechenden Konzentrationewert C2 verbundene Fehlerwert wegen der flachen
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Neigung der Kurve in diesem Bereich verhältnismäßig groß. Hieraus ist ersichtlich, daß ein ungenauer Fehlerwert bei
niedrigen Strahlungepegeln in seiner Auswirkung durch den typischen Verlauf der in derartigen Radioimmunoassay-Testa
zugrunde gelegten Ansprechkurve stark vergrößert wird.
Als weiteres Beispiel mögen die Radioimmunoassay-Daten gemäß
der folgenden Tabelle dienen, die aus der Akkumulation von Jeweils 10.000 Zählungen für Jeweils fünf Proben und
eine Blank- oder Leerprobe herrühren:
| Probe ( | Zeit | Vb | Rfl | (Gleichung 12) |
| Blank- oder Leerprobe |
10,0 | 1000 | - | - |
| 1 | 2,0 | 5000 | 4000 | 2,55 |
| 2 | 3.33 | 3000 | 2000 | 3,16 |
| 3 | 5.0 | 2000 | 1000 | 4,47 |
| 4 | 6,67 | 1500 | 500 | 7,21 |
| 5 | 6,33 | 1200 | 200 | 15,62 |
Der mit den bekannten Vorrichtungen nach dem Stande der Technik berechnete Tehlerwert wäre wie folgt:
± 2 % Jeweils für Jede Probe. 709847/1U9
Dies ist in Vergleich zu setzen zu den aus den gleichen Daten bestimmten wahren Fehlerwerten, die im Bereich bis
zu 15 % liegen können.
Ein anderes übliches Testverfahren besteht darin, daß man
sämtliche Proben während einer festen Zeitdauer, beispielweise 2 Hinuten lang, mifit, wie dies in dem nachfolgenden
Beispiel für die gleichen Proben wie im vorhergehenden Beispiel zugrunde gelegt ist:
| Probe | Hs+b | Rs | (Stand der Technik) |
(Gleichung (12)) |
| Blank-bzw· Leerprobe 1 |
1000 5000 |
4000 | 2,00 | 2,74 |
| 2 | 3000 | 2000 | 2,50 | 4,47 |
| 3 | 2000 | 1000 | 3,16 | 7,75 |
| 4 | 1500 | 500 | 3,65 | 14,14 |
| 5 | 1200 | 200 | 4,08 | 33,17 |
Auch hier ist wieder ersichtlich, daß die vom Instrument nach dem Stande der Technik gelieferten Fehlerwerte grob
ungenau sind und häufig nur einen kleinen Bruchteil des wahren Fehlerwertes anzeigen, der sich ergibt, wenn bei
verhältnismäßig niedrigen Strahlungspegeln gemessen wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung eine bedeutsame Verbesserung auf dem Gebiete der
Strahlungsmessung in Gegenwart von Hintergrund- bzw. Untergrundstrahlung
erbringt· Insbesondere gewährleistet die
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Erfindung eine genauere Bestimmung des Fehlerwertes, als
dies bisher an Geräten vom im allgemeinen gleichen Typ möglich war. Die Erfindung wurde vorstehend an Hand spezieller Aueführungsformen und Beispiele im einzelnen erläutert,
die jedoch selbstverständlich in mannigfachen Einzelheiten abgewandelt werden können, ohne daß hierdurch
der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Verfahren und Vorrichtung zur Radioaktivitätemessung, zur Bestimmung der Radioaktivität einer in Gegenwart von signifikanter
Untergrundstrahlung vermessenen Probe, und zur Bestimmung eines Fehlerwertes, der in Beziehung zu einer
speziellen Genauigkeitswahrscheinlichkeit des Ergebnisses steht. Gemäß der Erfindung werden Fehlerwerte für die Messung
der Untergrundstrahlung allein bzw. für die gemeinsame
Messung von Proben- und Untergrundstrahlung miteinander kombiniert zur Erzeugung eines nur die Probenstrahlung
allein betreffenden wahren Fehlerwertes.
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Claims (10)
- PatentansprücheΓ1 ·) Verfahren zur Bestimmung der Genauigkeit einer 3udio«ktivitätsmessung an einer Probe allein, bei Meeeing ic Gegenwart von Untergrundstrahlung, gekennzeichnst durch die folgenden Verfahrenaschrittet(a) Heeeung der Untergrundstrahlung allein,(b) Messung der Strahlung von der Probe in Gegenwart der Untergrundstrahlung,(c) Bestimmung von Fehlerwerten für die beiden vorstehend genannten Hefiverfahrensschritte (a) und Cb) <(d) Bestimmung der auf die Probe allein zurückgehend« α Strahlung durch Subtraktion des Heßergebnisese dos ersten Heßschritt es (a) vom HeBergebnis des svei en HeBschrittes (b), sowie(e) Bestimmung der Genauigkeit des Ergebnisses des letzten Verfahrensschrittes (d) durch Kombint;.on der den beiden erstgenannten HsBschritten (α) un«t (b) gemäß?zugeordneten fehlerwerte·
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, daß die Verfahrensechritte (c) bis (e) von Zeit zu Zeit während des zweiten Heßverfahrensechrittes (b) durchgeführt werden und daß zusätzlich folgende Verfahrene-· schritte vorgenommen werden:(f) Vergleich des jeweiligen gemäß (e) bestimmten FeIilerwertes der Bestimmung der der Probe allein zuzurechnenden Strahlung gemäß (d) mit einem gewünscji-709847/1U9ten od«r Sollwert dee Fehlervertee, und(g) Abbrach dee zweiten Meßverfahrensschrittes (b), sobald der jeweils gemäß (·) festgestellte Pehlerwert den gewünechten oder Soll-Wert des fehlerwertes erreicht.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Jeweilige Meßwert der Dhtergründetrahlung und der zugehörige fehlerwert gespeichert werden, zur nachfolgenden Verwendung in den Verfahreneechrltten fd) bis (e) zur Bestimmung der auf die Probe allein zurückgehenden Strahlung und des hierzu gehörigen fehlerwertee.
- 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zur Bestimmung eines fehlerwert·· +Ee als HaB für die Jeweilige spezielle Wahrscheinlichkeit der Genauigkeit der Badioaktivitfttemeesung an der Probe in Gegenwart der Untergrundstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß man im Meßverfahrenssohritt (a) die Strahlungerate Bb der Untergrundstrahlung allein mlBt, daß man im MeBverfahrensschritt (b) die Strahlungerat· R8+)> der Probe in Gegenwart der Untergrundstrahlung mißt» daß man die fehlerwerte 4B5 und .+xg+b *&* di· Heßerertnlsse der beiden vorstehend genannten Heßverfahrensschritte (a) bzw. (b) bestimmt, als jeweiliges Haß für die Wahrscheinlichkeit, daß die wahren Meßwerte der in den Verfahrensschritten (a) und (b) gemeesenen Strahlungswerte in die Bereiche Hb ± B^ bzw· R9^ ♦^ Bs+b fallen, daß man durch Subtraktion von B^ von R0^ dl· dor Prob· allein zususohreibend· Strahlungsrate B4 be-stimmt, und daß man durch Kombination der Werte +E^ und —Es+b den Fehlerwert £Ee für die Bestimmung von H8 ermittelt.
- 5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des Fehlerwertes +E8 nach dem Auedrucc±Eserfolgt·
- 6. Verfahren nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritt;; (c) bis (e) von Zeit zu Zeit während des Meßvea-.'abrfi.ieschrittes (b) zur Messung von H8+^3 vorgenommen werde.;. und daß zusätzlich der jeweils bestimmte Fehlerwert +E8 mit einem gewünschten oder Soll-Fehlerwert verglichen und der Heßverfahrensechritt (b) zur Meesvjig dec Btrahlungsrate H0+l) beendet wird, sobald der Betrag 5es Fehlerwertes +E8 den gewünschten oder Soll-Feh]erverζ erreicht.
- 7· Vorrichtung zur Bestimmung der Genauigkeit einer Rad Loaktivitätsmessung an einer Probe in Gegenwart von TJntergründetrahlung, nach dem Verfahren gemäß eir.em ocl-r mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Vorrichtungeteile:auf Radioaktivitätevorgänge ansprechende Strahlung,?-· Zählvorrichtungen (10) zur akkumulierenden Zählung ν η der üntergrundstrahlung allein zuzuschreibenden Radi -7098U/1U9aktivitätsvorgängen aowie zur akkumulierenden Zählung von der Probe zusammen mit der Untergrundstrahlung zuzuschreibenden RadioaJrtivitätevorgängen; Teilerechaltmittel (12) zur Erzeugung einea der Zeitrat· der Akkumulation der Zählungen von Radioaktivittttsvorgängen durch die Zählvorrichtung entaprechenden Signale; PeIilerwert-Berechnungaachaltmittel (16) zur Bestimmung einea Fehlerwertea ala jeweilige Genauigkeitswahracheinlichkeit der akkumulierten Zählraten; Subtraktionaachaltmittel (14-) zur Subtraktion ein·· die Strahlungerate der Untergrundstrahlung wiedergebenden Signale von einem die gemeinsame Strahlungerate der Proben- und der Untergrundatrahlung wiedergebenden Signal, zur Erzeugung einer der Probe allein zuzuschreibenden Strahlungerate; aowie Fehlerwertkorrekturschaltnittel (18) zur Kombination der der Strahlungsrate der Untepgrundatrahlung allein und der gemeinsamen Strahlungerate von Untergrund- und Probenstrahlung zusammen entsprechenden Fehlerwerte, und zur Erzeugung eineρ der Strahlungerate der Probe allein entsprechenden Fehlej-*- wertes.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7 t gekennzeichnet durch eine Anzeige- bzw. Wiedergabevorrichtung (20) zur voizugeweise visuellen Anzeige der jeweiligen Werte dej ctei Probe allein zuzuschreibenden Strahlungerate und dee zugehörigen, in der Fehlerwertkorrekturschaltucg (16.; ermittelten Fehlerwertee.
- 9* Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet; durch eine Komparatölvorrichtung zum Vergleich der vn Zeit zu Zeit von der Fehlerwertkorrektur schal tuii.5^09847/ 1 1 i, ίermittelten Fehlerwerte mit einem gewünschten oder Soll-Fehlerwert, sowie durch Schaltmittel zur Beendigung der Betriebebetätigung der auf die Radioaktivität svorgänge ansprechenden Zählvorrichtung (10), sobald die Komparatorvorrichtung anzogt, daß der jeweils ermittelte Fehlerwert den gewünschten oder Soll-Fehlerwert erreicht.
- 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Fehlerwertkorrekturschaltmittel (18) ermittelte Fehlerwert durch den Ausdruck +EB « ^ y/(E^)2 + (Εβ+1>) ermittelt wird, wobei +B^ bzw. *βΒ+γ> die Fehlerwerte zu den Strahlungsraten der Untergrundstrahlung allein bzw. zur gemeinsamen Strahlungerate von Untergrund- und Probenstrahlung sind.709847/1149
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