NO128462B - - Google Patents

Description

Anordning for analyse av partikler i en prøve av en væskesuspensjon.

Oppfinnelsen vedrbrer en anordning for analyse av partikler i en prove av en væskesuspensjon samt omfattende en telle- og måleanordning for å frembringe en tellepuls for "hver detektert partikkel med en pulsamplitude, som er avhengig av volumet av den detekterte pårtikkei, videre en summeringsanordning for å motta og summere antall tellepulser og for å omforme disse til en utgangsspenning, svarende til det totale antall inntellede pulser, videre en anordning for å bestemme middelvolumet av de inntellede partikler, videre en multipliseringsanordning for å bestemme det totale partikkelvolum og en med denne forbundet avlesningsanordning.

Mere spesielt vedrorer oppfinnelsen et apparat for å bestemme hematokritindeksen i blodet, hvilken defineres som forholdet mellom det totale volum av rode blodlegemer i en gitt prbve av blod og det totale volum av proven. Indeksen uttrykkes normalt i prosent. Kjennskapet til denne indeks er meget verdifull ved diagnostiske studier og behandlinger av sykdommer hvis sympto-mer og ytringer kan omfatte fysiske endringer i blodet.

Den klassiske metode for bestemmelse av hematokritindeksen er folgende: Blod suges opp slik at det fyller et ror, vanligvis av kapillarrors dimensjoner, hvorefter roret roteres i en sen-trifuge, slik at blodlegemene samler seg i bunnen av roret. Derefter måles hoyden av de oppsamlete blodlegemer, og denne verdi sammenlignes med den målte hoyde av den totale blodsoyle, således inklusive det stort sett klare blodplasmaet. Beregnin-gen av den. prosentuelle ;verdi foretas .normalt ved hjelp av en av mange skalaer som er kommersielt tilgjengelige. Denne ar-beidsprosess er tidskrevende, proven må håndteres i flere ar-beidstrinn av teknisk kyndige personer, og' dette gir et betyde-lig spillerom for at feil kan - forekomme på grunn- av den menneske-lige faktor. Hittil er det ikke kjent noen apparater for automatisk bestemmelse av hematokritindeksen.

For nærværende finnes det flere typer blodlegemetellere som automatisk gir en korrekt verdi for antall blodlegemer, av hvilke apparater ..:rlig skal nevnes de som er konstruert i overensstem-melse med ae prinsipper som ble lansert av Wallace H. Coulter, og som gjenfinnes i det britiske patent 722 418.. Ved disse så-kalte Coulter-apparater bringes en suspensjon av en blodprove i et eller annet opplosningsmiddel til å passere gjennom en åpning med mikroskopiske dimensjoner. Opplosningsmidlet utgjores for-, trinnsvis av en elektrolytisk bufferopplosning av hensiktsmessig sammensetning som ikke påvirker blodlegemenes storrelse. Slike elektrolyttopplbsninger anvendes nu i meget stor utstrekning. Hver gang en celle passerer gjennom åpningen, oppstår en endring i den elektriske impedans for det opplosningsmiddel som befinner seg i åpningen. Denne endring benyttes for å frembringe et elektrisk signal hvis amplitude er proposjonal med det aktuelle blod-legemes volum, og hvis varighet er like stor som den tid som går med for at blodlegemet skal passere gjennom den folsomhetssone som representeres av nevnte åpning..

De elektriske signaler som således fås forsterkes og telles. Signalene kan også diskrimineres eller trinnvis oppdeles med hensyn til storrelsen ved at man gjor bruk av forskjellige typer terskelkretser.for å tilveiebringe den onskede storrelses-oppdeling. Signalene i en gitt prove kan også akkumuleres elektrisk for oppnåelse av en verdi i form av en spenning som representerer en total sammenregning.. Ved eksperimenter har koincidens- eller sammenfallende studier oket kunnskapen om de faktorer ved hjelp av hvilke den verdi som representerer summeringen kan modifiseres til å gi en korrigert sammenregning; som tar. hensyn til den statistiske sannsynlighet av at noen av de pul-

ser som frembringes av avsokeren (scanneren) eller åpningen bevirkes av to eller flere blodlegemer som.samtidig har passert gjennom denne.

Oppfinnelsen baserer seg. på dette prinsipp og om det antas at . den korrigerte summering, nedenfor betegnet Cc, av. en gitt prove er kjent, og at man kan få frem en verdi for blodlegemenes middelvolum, nedenfor benevnt middelcellevolumet MCV, hvilket likeså er korrigert med- hensyn til sammenfallende -blodlegemer, så kan hematokritverdien, nedenfor benevnt ..Het uttryk- .. kes på folgende måte:

eller uttrykt med ord så er hematokritverdien Het lik middelcellevolumet MCV multiplisert med den korrigerte sumverdi Cc. Faktoren for det totale blodvolum inklusive blodplasmaet kan angis sammen med den opprinnelige opplosning, som ble anvendt for å tilveiebringe proven, men eftersom dette opplosningsmiddel normalt er hoyst vesentlig, f. eks. en del blod på 50 000 deler opplosning, så er nærvær eller fravær av plasma uten betydning. Et storre antall organer finnes for å utfore - multipliseringsoperas jonen.

Oppfinnelsen vedrorer således en anordning 3/ det innledningsvis nevnte slag som kjennetegnes ved at anordningen danner en hematokritmåler, idet summeringsanordningen og anordningen for å bestemme middelvolumet av de inntellede partikler (MCV-anordningen 36) består av to fra hverandre adskilte anordninger, som hver for seg er koblet til en spesiell utgangskrets (38 resp. 34) av telle- og måleanordningen, slik at MVC-anordningen vil motta såvel opplysning om det inntellede antall som opplysning om den oppmålte verdi (pulsamplitudeinformasjon), summeringsanordningen derimot bare opplysning om det inntellede antall, og at MCV-anordningen er forsynt med en regneanordning for av de mottatte telle- og pulsamplitudeinformasjoner kontinuerlig å beregne middelvolumet av de detekterte partikler, samt med en omformingsanordning for kontinuerlig omforming av det beregnede middelvolum til et utgangssignal, videre at utgangskretsen fra summeringsanordningen og utgangskretsen fra MCV-anordningen er forbundet med en inngangskrets for multipli-kasjons anordningen, og at avlesningsanordningen er forsynt med et omregningsorgan for omregning av det fra multiplikasjonsanordningen mottatte inngangssignal til en prosentuell verdi av den analyserte prove.

For at oppfinnelsen skal forstås bedre skal nu en foretrukket utforelsesform av denne som et eksempel beskrives under hen-visning til tegningene hvor: Fig. 1 er et blokkdiagram over et apparat for automatisk bestemmelse av hematokritverdien. Fig. 2 er et diagram som viser spenningskurvene i en typisk krets for korrigering av cellesummering for koincidens. Fig. 3 viser til slutt et koblingsdiagram for en typisk pumpekrets.

Det vil forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til det her viste og beskrevne utforelseseksempel, idet en rekke modifika-sjoner forekommer innenfor oppfinnelsens ramme.

I fig. 1 vises til venstre med den prikkstrekete blokk 10

et partikkelteIlende apparat av ovenfor nevnte generelle type. Avsokerorganet 12 1 blokken 10 utgjbres av et med åpning for-skynt ror av kjent slag, eksempelvis et sådant som beskrives i det britiske patent 907 028, hvilket ror er nedsenket i en suspensjon av blodlegemer i kjent opplosningsmiddel. Elek-troder i roret samt i suspensjonen utenfor roret tilfores en passende munnstykkespenning fra en kilde som normalt er an-bragt i samme hoyde som forsterkerne, treskelkretsene og lignende, hvilke kretser samtlige er betegnet med detektororganet 14. Linjen, eller kanalen 16 markerer at stromkilden lig-ger i detektorbanen 14. Signalene fra avsokerorganet 12 overfores til detektororganet 14 ved hjelp av en stromledning, symbolsk markert med linjen 18.

Det partikkeltellende apparat 10 inneholder fortrinnsvis et måleorgan 20 som kan være av det slag som beskrives i bri-tisk patent 865 069. Hvis stromningshastigheten for en prove er kjent, så kan et urverk eller en timer anvendes for å kon-trollere arbeidscyklusen. Nedenfor skal imidlertid en annen og hensiktsmessigere metode beskrives. Når et forut bestemt volum av prbvesuspensjonen oppmåles, frembringes i måleorganet 20 stoppsignaler som i forening med passende kontrollkretser 24 kan utnyttes for å avaktivere apparatet.<H>ensiktsmessige startsignaler kan likeledes fås fra samme måleorgan 20. For det viste apparat påvirkes og aktiveres MCV-beregneren 22, detektororganet 14 samt integratoren 23, som nedenfor skal bli nærmere forklart om og når dette er nodvendig, av måleorganet 20 og kontrollkretsene 24 via passende elektriske forbindelser 26, 28, 30 og 32. Kontrollkretsene 24 former sine funksjoner ved hjelp av releer, bryterkretser samt ved pålegging eller borttagning av forspenninger fra halvledere eller forsterkere osv. Disse funksjoner kan foruten aktivering og/eller avaktivering av kretsene utfores av tilbakestillings-regneanordninger og lignende apparater.

Utgangen fra det partikkeltellende apparat 10 av Coulter-typen er over ledningen 34 koblet til beregnerenheten 22 i MCV-måleren 36 og over en annen ledning 38 koblet til pumpe-

kretsens 40,i et korrigerende regneorgan 42. Ledningen 34

har pulser hvis amplituder er proporsjonale med storrelsen. Disse pulser er folgelig bærere for såvel antall som volum-informasjoner.. Ledningen 38 overforer bare antall pulser av samme amplitude. Apparatet 10 er normalt forsynt med organ som girv ukorrigerte summer, og det er forsynt med kretser som på utgangene gir begge typer av signaler som er nodvendige via ledningene 34 og 38.

Den MCV-måleren som vises i blokkdiagrammet i fig. 1, inneholder en beregnerenhet 22 som driver et servovoltmeter, generelt betegnet med 46. Voltmeteret inneholder en. servoforsterker 47 hvis utgang driver en motor 49 som igjen bringer en skive 51 med en skala 53 til å rotere forbi et observa-sjonsvindu med en indeksmarkering som vist ved.55. Denne rota-sjonsbevegelse tilveiebringer en dreining av akselen 57 samt dennes forlengete akseldel 57' som driver glidekontaktene for potensiornetrene 58 og 59. Glidekontaktene for hvert av disse potensiometrene er koblet til midtkontakten av disse som vist ved 60 og 61. Hoyspenningskontakten 62 for potensiometeret 59 er koblet til en referensspenningskilde 63, koblet til jord ved 64, slik at referens-sp enningen for kilden 63 går over potensiometeret 59 til jord. Også potensiometrets 59 lavspen-. kontakt 65 er koblet til jord.

Potensiometeret 59 utgjor en del av servovoltmeteret 46 og folgelig er dets lopekontakt 61 ved-en -tilbakef oringsledning 66 koblet til forsterkeren 47.

En vinkelinnstilling av skiven 53 som.fås når det hersker balansetilstand, er proporsjonal med middelcel.levolumet MCV, og denne vinkelinnstilling overfores ved akselens 57 del 57' til potensiometerets 58 glidekontakt. Skalaen 53 er fortrinnsvis kalibrert, slik at MCV kan avleses gjennom vinduet 55.

Som ovenfor angitt- har detektororganets 14 andre utgang bare antallsinformasjoner, hvilke, i form av elektriske pulser via ledningen 38 overfores til en pumpekrets 40.som ved 48 pumper ladning inn i kondensatoren for en akkumulerings- eller inte-greringskrets 23. En typisk pumpekrets vises i fig. 3. Pulser kommer inn ved 38 og fores av "avlastningskondensatoren" Cl gjennom dioden D2 til forbindelsen 48. Derifra overfores lad-ningene til en akkumulerende kondensator eller "oppsamlerkon-densator" C2 i integratoren 23.

Integratoren 23 tilforer en utgang ved 5 2 en spenning som er proporsjonal med den rå eller ukorrigerte summering. Som påpekt er integratoren 23 over forbindelsen 32 forenet med kontrollkretsene 24. Etter en utfort bestemmelse må integratoren 23 stilles til-bake til fullstendig utladet tilstand, og dette kan skje ved anvendelse av kontrollkretsene 24. Apparatet kan om det bnskes forsynes me(j midler for å opprettholde en kontroll av appara-

tet når integratoren 23 befinner seg i oppladet tilstand. Integratoren 23 kan f.eks. være installert således at når et metnings-punkt er oppnådd, overfores et signal gjennom kontrollkretsene til avaktivering av detektororganet. Normalt er beregneren av middelcellevolumet MCV selvkontrollerende ettersom den eneste effekt på de utgående informasjoner ved 57<1>som fås ved å variere den tid som beregneren er under arbeid, er at den statistiske proven okes eller minskes.

Den rå sum ved 52 korrigeres ved at den bearbeides med faktorer som tar hensyn til koincidens eller sammenfallen av signaler, og en virksom analogkrets er markert som en korreksjonskrets ved hjelp av blokken 54. Denne krets er utformet som en enkel ikke lineær krets eller eventuelt som en eller annen type av en.manuelt innstillbar krets som er egnet til å avgi en korrigert sumspenning ved 56.

Denne korrigerte spenning overfores til potensiometeret 58 ved dettes hoyspenningskontakt 71, slik at den passerer gjennom hele potensiometeret. Lavspenningskontakten 7 2 er koblet til jord ved 74. Potensiometeret 58 inneholder en analogberegner 75 som vil bli forklart i korthet.

Korreksjonskretsen 54 frembringer den type spenningskurver som generelt vises i fig. 2. Kurven 76 danner en inntegning av den inngående spenning i 52 i forhold til den utgående spenning i 56.

Avvikelsen fra den rette linjen vises ved sammenligning

med en sådan lineær funksjon som er markert med den strekete linje 77. Den korreksjon som tilveiebringes av kretsen utgjores av differensen mellom de to kurver. Ved små konsentra-sjoner hvor koincidensen er av meget liten betydning, kan kretsen 54 gjores meget enkel eller til og med elimineres. MCV-måleren kan fortrinnsvis være forsynt med en eller annen form for innebygget koincidenskorrektor.

Med koincidens menes innenfor partikkeltelleområdet den virk-ning som fås når mer enn en enkel partikkel passerer' gjennom åpningen samtidig. Ved en sådan koincidénspassasje vil som det forstås bare en enkelt elektrisk puls frembringes, selv om denne er storre enn normalt, men summeringskretsene kan normalt ikke oppdage dette. Den resulterende sum er da den rå eller ukorrigerte sum som opptrer ved 52, og denne er en viss faktor lavere enn den virkelige sum, hvilken faktor beror på konsentra-sjonen for provesuspensjonen. Statistiske studier har gitt ganske vidtfavnende informasjoner om en koincidenskorreksjon,

og slike kjente data er blitt benyttet ved utformning av korreksjonskretsen, i det tilfelle en sådan er blitt anvendt.

Potensiometerets 58 lopekontakt er med sitt kontaktpunkt 60

forenet med et avlosningsorgan 79 for hematokritindeksen via

. ledningen 78. For enkelthets skyld kan også lopekcntakten markeres med siffer 60. Ledningen 78 får en'spenning over jordpotensialet som representerer et mål for spenningen på potensiometerets 58 lopekontakt 60. Da potensiometerets 58 lopekontakt 60 er mekanisk koblet til akselens 57 forlengelse 57 1 , som igjen antar en vinkelstilling som er proporsjonal med middelcellevolumet, så -er også lopekontaktenes 60 vinkelinnstilling proporsjonal med middelcellevolumet MCV. Ettersom videre spenningen over potensiometeret 58 er proporsjonal med den korrigerte sum, vil også spenningen på lopekontakten 60 variere proporsjonalt med den korrigerte sum Cc.

Av dette folger at ettersom spenningen ved 78 er proporsjonal med såvel MCV som Cc-, så må den også være proporsjonal med disses produkt og folgelig er spenningen også proporsjonal med hematokritindeksen Het. Et voltmeter som er koblet mellom ledningen 78 og jord, vil folgelig angi en verdi som kan kalibreres til i prosent å angi hematokritverdien. Avlesnings-organet 79 for hematokritverdien utgjor også i grunnen et sådant organ, nemlig et enkelt voltmeter som er koblet mellom ledningen 78 og jord. Det er fordelaktig å benytte et servovoltmeter som muliggjor en avlesning etter en skala som beveger seg i forhold til avlesninsvinduet, og som kan fås til ved slutten av en innstillingsbevegelse å beholde sin stilling,

slik at informasjonen bevares i en viss tid, og kontinuerlig kontroll unngås. Et sådant organ kan også om onskelig påvirke en datagivende enhet.

Avlesningsenheten 79 for hematokritindeksen, som vist i fig. 1, er forsynt med en servoforsterker 80som driver en motor 81,

som igjen dreier en skive 82 langs hvis periferi er anordnet en skala 83. Skalaen er gradert for å angi hematokritverdien i prosent Het, og beveger seg i forhold til et avlesningsvindu 84 som er forsynt med en passende indeksmarkering for samvirke med skalaen. Skiven 82 dreier akselen 86 som igjen forflytter poten-siometerete 87 lopekontakt.

Denne lopekontakt er forbundet med midtkontakten 88, som over tilbakeforingsforbindelsen 89 står i forbindelse med en for-sterker 80. En referensspenning er innkoblet over potensiometeret fra hoyspenningskontakten 91 til jord 92. Referensspen-ningskilden 63 anvendes fortrinnsvis også for servovoltmeteret 46.

Det skal bemerkes at potensiometeret 58 ved at det er mekanisk forbundet med MCV-måleren og det korrigerende sumorgan 4 2 på ovenfor beskrevne måte, forårsaker ei multiplisering av MCV

med Cc, slik at det utgående signal/ed 78 utgjor en verdi for Het. Dette danner således en analogberegner og kan defineres som en sådan. Ved den her beskrevne utforelsesform av oppfinnelsen er beregneren 75 forholdsvis enkel. Imidlertid kan andre

former av beregneren med en mer komplisert kobling eller som gjor bruk av kjente multipliseringsanordninger anvendes for å utfore multiplikasjonen.

Ved konstruksjon av et apparat av dette slag, kan man redusere konstruksjonsdelene til et minimum ved at man anvender standard-

volumer av den prove som kommer til anvendelse og en viss spe-

siell utspedning, slik at avlesningsenheten kan kalibreres for avlesning av det sammenpakkede cellevolum direkte i prosent.

Det skal bemerkes at apparatoperåtoren får verdien av middelcellevolumet MCV vist i avlesningsvinduet 55 og vil normalt også ha en sumverdi på detektororganets 14 regneanordninger. En skriveenhet kan kobles til korreksjonskretsen 54, som vist med streket linje,

slik at man derved får en korrigert sumverdi samtidig med de to ovrige verdier.

Claims (4)

1. Anordning for analyse av partikler i en prove av en.væskesus-

pensjon samt omfattende en telle- og måleanordning for å frembringe en tellepuls for hver detektert partikkel med en pulsamplitude, som er avhengig av volumet av den detekterte partikkel,, videre en summeringsanordning for å motta og summere antall tellepulser og for å omforme disse til en utgangsspenning, svarende til det totale antall inntellede pulser, videre en anordning for å bestemme middelvolumet av de inntellede partikler, videre en multipliseringsanordning for å bestemme det totale partikkelvolum og en med denne forbundet avlesningsanordning, karakterisert ved at anordningen danner en hematokritmåler, idet summeringsanordningen (42) og anordningen for å bestemme middelvolumet av de inntellede partikler (MCV-anordningen 36) består av to fra hverandre adskilte anordninger, som hver for seg er koblet til en spesiell utgangskrets (38 resp. 34) av telle- og måleanordningen, slik at MCV-anordningen (36) vil motta såvel opplysning om det inntellede antall som opplysning om den oppmålte verdi (pulsampli-tudeinformas jon) , summeringsanordningen (42) derimot bare opp-, lysning om det inntellede antall, og at MCV-anordningen (36) er forsynt med en regneanordning (22) for av de mottatte telle-og pulsamplitudeinformasjoner kontinuerlig å beregne middelvolumet av de detekterte partikler, samt med en omformingsanordning (46) for kontinuerlig omforming av det beregnede middelvolum til et utgangssignal, videre at utgangskretsen (56) fra summeringsanordningen (42) og utgangskretsen (57) fra MVC-anordningen (36) er forbundet med en inngangskrets for multiplikasjonsanordningen (75) mottatte inngangssignal til en prosentuell verdi av den analyserte prove.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at multiplikasjonsanordningen (75) omfatter et potensiometer (58), hvis lopekontakt (60) bringes til å bevege seg langs dens motstandselement (58) av det ene inngangssignal, og spenningen over motstandselementet er avhengig av det andre inngangssignal, idet utgangssignalet (28) for avlesningsanordningen ut-tas fra lopekontakten (60), samt at omformingsanordningen (46) i MCV-anordningen omfatter et over et servovoltmeter (47) styrt potensiometer (59) for å bestemme det ene inngangssignal.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at et korreksjonsverk (54) er anordnet for kompensasjon av koincidens i summeringsanordningen (42).

4.A nordning som angitt i ett av de foregående krav, karakterisert ved at en styreanordning (24) er anordnet for samtidig å starte og stoppe funksjonen av såvel partikkeltelle- og måleanordningen (10) som av MCV-anordningen (36) og summeringsanordningen (42).