DE2342675C3 - Meßgerät zur Bestimmung des mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere Blutkörperchen - Google Patents

Description

für den Beginn und das Ende einer Volumenmessung dienen, wobei das in der Zwischenzeit durchgeflossene Flüssigkeitsvolumen dem Produkt des Meßrohr-Innenquerschnittes mit der Distanz h gleich ist.

Die Meßzellen-Elektroden E₁ und E₂ sind mit den Eingängen eines Impulsbildners A in der Auswertevorrichtung A V verbunden, der dazu bestimmt und ausgebildet ist, unter Eüminierung der den Potentialschwankungen an den beiden Elektroden E₁, E₂ überlagerten Gleichspannung für jede Spannungsschwankung einen form- und zeitgetreuen Meßimpuls« zu erzeugen. Alle Meßimpulse α aus dem Impulsbildner A werden einer Signalerzeugervorrichtung C zu geführt, die dazu bestimmt und ausgebildet ist. tür jeden Impuls α, dessen Höhe einen vorbestimmten Minimalpegel überschreitet, aber einen vorbestimmten Maximalpegel nicht erreicht und dessen zeitliche Dauer eine Mindestzeit überschreitet, ein logisches Nutzsignal c entsprechender Dauer zu erzeugen. Diese Nutzsignale c zeigen damit je den Durchtritt eines Teilchens durch die Verengung der Meßzelle MZ an, während z. B. für induzierte Störungen oder Luftbläschen kein Nutzsignal c erzeugt wird. Die Nutzsignale c aus der Vorrichtung C werden einem logischen Tor T₁. zugeführt, das über ein logisches Steuersignal /, aus der Logik-Vorrichtung L₁, geöffnet wird, sofern das Startsignal S₁ schon den Wert »Ja« und das Stopsignal s, noch den Wert »Nein< hat rend je einer festen Integrationszeit t zu speichern, so daß Rechteckimpulse b mit einer festen Dauer 11 und einer der Scheitelspannung E je eines zugeordneten Impulses α entsprechenden Höhe erzeugt werden. Diese Impulse b werden über einen Widerstand Ri einem Integrationsverstärker 1 mit einem Kondensator K₁ zugeführt. Dieser Widerstand ist dazu bestimmt, dem Kondensator K₁ während der Dauer 11 jedes Impulses b einen Strom

zuzuführen, d. h. dem Kondensator X₁ eine Ladung

E-.If

R₁

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

₁. = Zc₁- ίί'__(Ε- lf)_d/,

wobei

Am Ausgang des Logiktores T₁. erscheint also während der Zeit vom Durchtritt des Flüssigkeitspegels durch die Vorrichtung S₂ für jedes Teilchen ein zu zählendes Nutzsignal c'. Diese Signale werden im Zählwerk TZ fortlaufend gezählt. Der im Zählwerk TZ bis zum Auftreten des Stopsignnls s₂ erreichte Zählstand N entspricht also der Teilchenzahl im Einheitsvolumen der Meßflüssigkeit AiF. Die Nutzsignale c werden auch einer Signalerzeuger-Vorrichtung D zugeführt, die davon nur solche als Ausgangssignale d weiterleitet, die erst nach Ablauf einer Mindestwartezeit Ii^(I msec) seit dem Abfallen des vorausgehenden Nutzsignals c auftreten. Die Mindestwartezeit if zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen d ist wesentlich größer als die Pulsbreiten der Nutzsignale f. Die Signaled werden einem Tor 7'_d zugeführt, das unter Wirkung der Logikschaltung L₂, bzw. von deren Ausgangssignal Z₂ geöffnet ist, wenn das Startsignal s, vorhanden und ein Hilfsstop-Signal s_p aus dem Ausgang des Hilfsiählers HZ noch nicht vorhanden ist. Das Hilfsstop-Signal s_p erhält dann den Wert »Ja«, wenn der Stand des Hilfszählers HZ einen vorbestimmten Wert P erreicht hat. Das Steuersignal Z₂ entspricht also der Bedingung Z₂ = S| ■ Sp. Es werden also alle Signale d als Signaled' im Hilfszählcr HZ gezählt, die nach Auftreten des Startsignales s, erscheinen, solange der vorbestimmle Endstand P (z.B. 10000) des Hilfszählers HZ noch nicht erreicht ist.

Diese Signaled' werden auch einem Impulshöhenspeicher B in der Integrationsvorrichtung IV zügeführt. An den Haupteingang des Impulshöhen-Speichers ß werden alle Impulse« aus dem Impulsbildner A geführt, die zeit- und formgelreu den Strombzw. Spannungsänderungen an den Eingängen des Impulsbildners A entsprechen. Der Impulshöhenspeieher B ist dazu bestimmt und ausgebildet, von denjenigen Impulsenii. für welche gleichzeitig auch ein Signal d' erzeugt wird, die Scheitelspannung E wähist, aufgebaut wird.

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

Gemäß dem Ziel der vorliegenden Erfindung soll nun aus dem Wert U₁ = a · MCV₀ ein korrigierter Wert

MCV, =

(/ + qN)

in digitaler Form abgeleitet werden, worin die Teilchenzahl N pro Volumcncinheit der Meßflüssigkeit berücksichtigt wird, um die mit steigender Teilchenkonzentration steigende Wahrscheinlichkeit zu berücksichtigen, daß in der Verengung der MeßzelleMZ gleichzeitig zwei oder mehr Teilchen durchtreten und statt zwei ader mehr Impulse« normaler Scheitelhöhe E nur je einen Impuls a mit mehrfacher Scheitelhöhe £ erzeugen, also einen zu großen Wert MC\[, für das mittlere Teilchenvolunien vortäuschen. Der Wert der Korrekturkonstanlen q kann empirisch ermittelt werden.

Zur Realisierung dieses Zieles ist der Ausgang des Integrationsverstärkers 1, der den auf den Wert U₁ aufzuladenden Kondensator K₁ enthält, an den einen Eingang eines Vergleichen V angeschlossen, an dessen anderem Eingang eine Referenzspannung U_r anliegt. Der Verstärker V erzeugt ein Ausgangssignal r »Ja« während der Zeit, in der-die Eingangsspannung U₁ einen Wert U₁ > (.■', hai. und dieses S'gnal wird 0

»Nein«, sobald 17, < U_r wird, d. li., daß als Anfangsbedingung der Integration U₁ = U_r gesetzt wird. Ein in einem Logikglied L₃ erzeugtes Signal Z₃ entspricht folgenden Bedingungen: /₃ = Z₁ · I₁' v- d. h., das Signal Z₃ wird »Ja«, wenn die Teilchengesamtzahl N Im Zahler T₂ ermittelt, die Zahl P im Hilfszählcr HZ erreicht und U₁- > U_r sind.

Ein mittels des logischen Signals Z₃ schließbarer Steuerkontakt SK verbindet im geschlossenen Zustand den Kondensator K₁ über ein Widerstandsglied Q mit einer Spannung U₁., welche gegenüber (Jen Impulsen b umgekehrte Polarität aufweist, um während der Schließung des Schalters SK den Kondensator K, mit einem Strom

I₁, = U₁. ■ Y₁, (Y_e = Leitwert des Gliedes Q)

zu entladen.

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

d'zI(V '

₁
ν..-

Sie kann in bekannter Weise dadurch in digitaler Form angezeigt werden, daß während der Entladezcit Z,. einem Zeitzähler Z, aus einem Zeitimpulsgeber ZG mit konstanter Frequenz Zeitimpulse i, zugeführt werden. Die Zeitimpulse i, aus dem Zeitgeber ZG werden über ein Tor T₁ geleitet, das vom Signal Z₃, welches den Schalter SX schließt, geöffnet wird.

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

u, ■

Y_c ■ U₁, (I + qN)

wobei

Z₀ =

U₁-K₁

U₁

ist, die am Zeitzähler Z, angezeigte Entladezeit

(l + qN)
5

welche also den richtigen Wert des mittleren Teilchenvolumens darstellt.

An sich ist es möglich, Entladeströme i,, = i,._o (/ + qN) und auch Spannungen U₁, = U_i<} · (I + qN) ίο in Abhängigkeit von einem Digitalwerl N zu erzeugen, so daß damit auch mit einem festen Leitwert Y₀ der Widerstandschaltung Q die gewünschte Korrektur

Vi Z₀

bewirkt werden kann.

Die in der Zeichnung dargestellte Widerstandsschaltung Q läßt aber das gestellte Ziel mit einenminimalen Aufwand erreichen. Es werden darir vom Zähler TZ aus, entsprechend dessen Zähler stand N über vom Zähler gesteuerte Kontakte k„ einem festen Leitwert V₀ Zusatzleitwerte Y im Gesamtwert JV · y zuaddiert, wobei mit den Widerständen R₁ und K₂ eine geeignete Stromteilung ein gestellt wird.

Der resultierende Leitwert

wird damit identisch zum empirisch gefundener richtigen Wert

■ U_e

gesetzt.

Sofern in an sich bekannter Weise am Ausgani des AND-Gatters T₁ an Stelle des Zeitzählers Z, ode parallel dazu ein vom Teilchenzähler TZ gesteuerte Impulsuntersetzer, z. B. in der Form eines integriertei »rate multipliers« angeschlossen und auf einen Hilfs zähler geschaltet wird, kann an diesem Hilfszähle das Produkt N MCV₁,, also der Haematokritwert de Suspensionsflüssigkeit, in digitaler Form angezeig werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Meßgerät zur Bestimmung des mittleren Volumens von in einer elektrolytisch leitenden Flüs- sigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere von Blutkörperchen, umfassend einen Teilchendetektor mit einer zwischen zwei Elektroden kapillar verengten von der Suspension durohströmbaren Meß-Strecke und mit einer an die beiden Elektroden angekoppelten Impulserzeuger-Vorrichtung, die für jedes die Meß-Strecke durchwandernde Teilchen einen elektrischen Teilchenimpuls mit einer zum Teilchenvo'umen proportionalen Scheitelhöhe erzeugt, einen Teilchenzähler zur Zählung ausgewählter Teilchenimpulse, eine Impulshöhen-Summiervorrichtung zur Erzeugung einer zur Scheitelhöhensumme der ausgewählten Teilchenimpulse proportionalen End-Ladespannung eines der Summiervorrichtung zugehörigen Kondensators sowie eine Einrichtung zur Messung der End-Ladespannung des Kondensators nach Erreichen eines bestimmten Zählerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die End-Ladespannung (IZ₁) eine Zeit-Meßvorrichtung (ZG, T₁, Z₁) zur Messung der Entladezeit (Z₁) des Kondensators (K₁) über ein Widerstandsglied (Q) umfaßt, dessen wirksamer Leitwert (Y) in Abhängigkeit vom Endstand(;V) des Teilchtnzählers (TZ) um einen Faktor (/ + q ■ N) vergrößerbar ist.

   35

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

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

   Es ist bereits vorgeschlagen worden, den zuvor genannten Nachteil zu vermeiden in dem Sinne, daß durch Benutzung bekannter Kriterien für »richtige«, d. h. normale, Teilchenimpulse apperativ alle nicht normalen Teilchenimpulse ausgeschieden, d. h. nicht zur Mittelwertbildung der Impuls-Scheitelhöhen ausgewertet werden (DT-OS 22 39 449). Erreicht wird dies dadurch, daß Impuls-Auswahl- und Urnwandlungsvorrichtungen dazu vorgesehen sind, aus allen anfallenden Teilchenimpulsen nur solche zur Auswertung in der Irnpulshöhen-Integriervorrichtung auszuwählen, die vom vorher angefallenen Teilchenimpuls einen einstellbaren zeitlichen Mindestabstand haben, eine voreinstellbare Minimalhöhe und eine voreinstellbare Minimalbreite überschreiten, eine voreinstellbare Maximalhöhe nicht überschreiten und nicht während der Auswertung eines Teilchenimpulses in der Impulshöhen-Integriervorrichtung auftreten. Zur Zählung der ausgewerteten Teilchenimpulse und zur Stillsetzung der weiteren Auswertung von Teilchenimpulsen bei Erreichen eines vorbestimmten Endzählerstandes ist ein Zählwerk vorgesehen.

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

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

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

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

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

   Zu diesem Zweck wird in bekannter Weise Meßflüssigkeit MF aus einem Behälter FB₁ mit Hilfe einer Saugpumpe SP durch eine Meßzclle MZ und ein kalibriertes Meßrohr MR in einen zweiten Behälter FB₂ gefördert. Die Meßzelle MZ enthält zwischen zwei Erweiterungen für je eine Elektrode E₁ bzw. E₂ eine kapillare Verengung, deren Querschnitt etwa 3- bis lOmal so groß ist wie der mittlere Durchmesser der in der Meßflüssigkeit suspendierten Teilchen. Am kalibrierten Meßrohr MR sind in einer vorbestimmten Distanz h voneinander zwei optischelektrische Pegeldetektorvorrichtungcn S₁ bzw. S₂ angeordnet. Diese sind das:u bestimmt und ausgebildet, beim Durchtritt des Flüssigkeitspegel je ein elektrisches Signal S₁ bzw. s₂ vom Zustand »Nein« in den Zustand »Ja« umzusteuern. Das Signal s, kann also als Startsignal und das Signal s₂ als Stopsignal