DE69007743T2

DE69007743T2 - Szintillationszählsystem zur lokalen Messung von radioaktiven Proben in einer mit mehreren Schächten versehenen Platte.

Info

Publication number: DE69007743T2
Application number: DE69007743T
Authority: DE
Inventors: Donald E Osten; John D Tomisek; Cauter Gustaaf C Van
Original assignee: Packard Instrument Co Inc
Current assignee: Revvity Health Sciences Inc
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2010-07-24
Also published as: DE69007743D1; EP0425767B1; US5198670A; EP0425767A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein radiometrische Analysesysteme und insbesondere solche Systeme, die flüssige Szintillatoren zum Erfassen von Strahlung von radioaktiven Proben verwenden.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur lokalen Messung der Radioaktivität von beta-emittierenden Proben, während sich die Proben in einem mit mehreren Schächten ausgebildeten Tablett befinden, und auf eine Vorrichtung zur Ausführung desselben, wobei die besonderen Merkmale davon in dem Oberbegriff der jeweiligen unabhängigen Ansprüche 1 und 9 dargelegt sind. Es sind auch aus der Druckschrift US-A- 4005292 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die die gleichen Merkmale, wie oben beschrieben, umfassen.
Die Verwendung von Tabletts oder Platten mit mehreren Schächten für Zellenkulturen und ähnliches ist auf dem Gebiet der Biotechnologie Allgemeingut geworden. Bei vielen Gelegenheiten werden Zellenkulturen mit radioaktiven Isotopen gekennzeichnet, und somit muß die Radioaktivität der endgültigen Proben gemessen werden. Dies ist häufig ein zeitaufwendiger und mühsamer Vorgang wegen der großen Anzahl der betroffenen Proben. Beispielsweise sind in einer der am häufigsten verwendeten Platten mit mehreren Schächten insgesamt 96 Proben in jeder Platte enthalten. Natürlich muß jede dieser mehreren Proben getrennt gemessen werden.
Systeme, die bereits zum Messen der Radioaktivität solcher Proben vorgeschlagen worden sind, verlangen typischerweise mehrere Schritte, die das Verfahren zeitaufwendig und deshalb kostspielig machen. Beispielsweise beschreibt US-Patent Nr. 4,298,796 ein System zum Messen der Radioaktivität solcher Proben, indem zuerst die Proben von dem Tablett oder der Platte, in der die Zellen kultiviert werden, entfernt werden, was die Überführung der Proben zu einer Filtermatte zum Ergebnis hat. Die Filtermatte wird dann in einen Behälter eingeschlossen, der einen flüssigen Szintillator enthält, und die einzelnen Proben werden gemessen, während sie in dem Behälter angeordnet sind. Die einzige gegenwärtige bekannte, im Handel erhältliche Fassung dieses Systems verwendet zwei Photoelektronenvervielfacherröhren zum Erfassen der Lichtszintillationen, die jeder einzelnen Probe zuzuordnen sind, so daß die Probe gemessen werden kann, wobei die gut bekannte Erfassungstechnik mit Coinzidenz zusammen mit Flüssigszintillations-Spektrometern verwendet wird.
Bei dem in US-A-4005292 und insbesondere in Beziehung auf eine Ausführungsform beschriebenen System, wird eine Reihe von Probenröhren, von denen jede eine flüssige Szintillationsprobe enthält, mit festem Abstand oberhalb einer Reihe von Photodetektoren angeordnet, die in der Reihe mit überlappenden Sichtfeldern angeordnet sind, um elektrische Impulse in Reaktion auf Lichtszintillationen zu erzeugen.
In diesem System ist die Reihe von Photodetektoren unterhalb der Proben mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet und an der Probenanalysiervorrichtung mittels eines Satzes von Zugfedern befestigt, wobei ein Kollimatorglied zwischen die Proben und die Photodetektoren eingefügt ist. Der Kollimator ist notwendig, um eine Störung zwischen benachbarten Proben zu verhindern. Ferner ist eine Sortiervorrichtung vorgesehen, um die elektrischen Signale zu verarbeiten, damit jedes der Ausgangssignale einer bestimmten Probe zugeordnet wird.
Bei diesem Stand der Technik wird die Unterscheidung zwischen einem gültigen und einem ungültigen Probenereignis nur auf der Grundlage der Form des Impulses durchgeführt, was kaum angemessen ist, zu garantieren, daß nur Probenereignisse aufgezeichnet werden.
Somit ist das System, das in US-A-4005292 beschrieben ist, nicht nur kompliziert in seinem Aufbau, sondern verlangt detaillierte und zeitaufwendige Maßnahmen, um überhaupt eine Genauigkeit der Impulsklassifizierung zu erhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Hauptzielsetzung der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Szintillationszählsystem zu schaffen, das die Einschränkungen bei Szintillationstem nach dem Stand der Technik auf diesem Gebiet überwindet, und das die Radioaktivität von mehreren Proben unmittelbar in dem Tablett oder der Platte mit mehreren Schächten messen kann, in denen solche Proben normalerweise kultiviert oder sonst vorbereitet werden. In diesem Zusammenhang ist eine verwandte Zielsetzung dieser Erfindung, ein solches verbessertes Szintillationzählsystem zu schaffen, das nahezu jegliche Probenhandhabung vor der Messung der Radioaktivitätsstärken der Proben ausschließt.
Eine andere bedeutende Zielsetzung dieser Erfindung ist, ein verbessertes Syntillationszählsystem zu schaffen, das gleichzeitig mehrere Proben direkt in der Platte mit den mehreren Schächten messen kann, in der die Proben bereitet sind, wodurch große Probendurchsatzraten erreicht werden.
Es ist eine weitere Zielsetzung dieser Erfindung, ein solches verbessertes Syntillationszählsystem zu schaffen, das äußerst schnell und leicht zu verwenden ist, unabhängig von der Anzahl von Proben, die in dem Tablett oder der Platte mit den mehreren Schächten enthalten ist.
Eine noch weitere Zielsetzung dieser Erfindung ist, ein solches verbessertes Syntillationszählsystem zu schaffen, daß nur eine einzige Sekundärelektronenvervielfacherröhre verwendet, um die Radioaktivität jeder Probe zu messen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden Zielsetzungen umgesetzt, indem ein Verfahren der örtlichen Messung der Radioaktivität von mehreren beta-emittierenden Proben angegeben wird, während die Proben in einer Probenplatte mit mehreren Schächten sind, wobei jenes die Schritte umfaßt, die in dem unabhängigen Anspruch 1 angegeben sind.
Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, das die Merkmale umfaßt, die im Anspruch 9 angegeben sind.
Andere Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden Zielsetzungen verwirklicht, indem ein System zur örtlichen Messung der Radioaktivität von mehreren Proben bereitgestellt wird, während die Proben in einer Probenplatte mit mehreren Schächten sind, in denen die Proben kultiviert oder sonst vorbereitet werden. Ein Szintillator ist in jedem eine Probe enthaltenden Schacht vorgesehen, und mehrere Sekundärelektronenvervielfacherröhren werden den Probenschächten benachbart angeordnet, die den Szintillator zur gleichzeitigen Messung der Radioaktivität von mehreren Proben enthalten. Nur eine einzige Sekundärelektronenvervielfacherröhre erfaßt die Szintillationen von jedem Schacht und wandelt die erfaßten Szintillationen in entsprechende elektrische Impulse um. Die elektrischen Impulse von jeder Sekundärelektronenvervielfacherröhre werden verarbeitet, um zwischen Impulsen zu unterscheiden, die Probenereignissen in den Schächten zuzuordnen sind, und Impulsen, die keinen Probenereignissen zuzuordnen sind, wie Rauschen der Sekundärelektronenvervielfacherröhre. Die Unterscheidung wird durchgeführt, indem bestimmt wird, ob eine ausgewählte Anzahl von elektrischen Impulsen innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auftritt, wobei das Auftreten der ausgewählten Anzahl von Impulsen innerhalb des vorbestimmten Zeitintervalls ein Probenereignis bedeutet. Die elektrischen Impulse, die Probenereignissen zuzuordnen sind, werden einem Impulsanalysator zugeführt, der die Anzahl und die Energiewerte der Impulse bestimmt, die jeder Probe zuzuordnen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen :
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf ein die Erfindung verkörperndes Syntillationszählsystem zum Messen der Radioaktivität von Proben in einer Platte mit 96 Schächten;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des in Fig 1 gezeigten Systems; und
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des elektronischen Signalverarbeitungssystems, das mit jedem der in dem System der Fig. 1 und 2 verwendeten Sekundärelektronenvervielfacherröhren verbunden ist.
Während die Erfindung verschiedene Abwandlungen und alternative Formen einnehmen kann, sind besondere Ausführungsformen davon in beispielhafter Weise in den Zeichnungen gezeigt und werden im einzelnen hier beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, daß es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die besonderen geoffenbarten Formen zu begrenzen, sondern daß im Gegensatz die Absicht besteht, alle Abänderungen, Äquivalente und Alternativen zu überdecken, die in den Bereich der Erfindung fallen, wie er durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird sich nun den Zeichnungen zugewandt und es wird zuerst auf Fig. 1 bezug genommen, wo ein Szintillationsspektrometer zum Messen der Radioaktivitätswerte von mehreren Proben gezeigt ist, die in einer Probenplatte 10 enthalten sind, die mehrere Probenschächte S1-S96 aufweist. Bei dem besonderen dargestellten Beispiel sind die Schächte in acht Reihen angeordnet, von denen jede zwölf Schächte enthält. Die Platte 10 wird durch einen Förderer 11 in eine lichtdichten Zählkammer 12 über einen herkömmlichen Verschlußmechanismus 13 beladen, der geöffnet und geschlossen wird, um Zutritt und Austritt aufeinanderfolgender Probenplatten zu gestatten.
In der Zählkammer wird die Platte 10 mit den mehreren Schächten unterhalb von zwei Reihen 14 und 15 von Sekundärelektronenvervielfacherröhren (EMT's) P eingestellt. Bei der besonderen dargestellten Ausführungsform sind die Sekundärelektronenvervielfacherröhren P in zwei Reihen angeordnet, von denen jede sechs Sekundärelektronenvervielfacherröhren zum Zählen von Proben in einer Platte mit 96 Schächten enthält, die eine Matrix von 8 x 12 Probenschächten bildet. Wie man in Fig. 1 sehen kann, sind die zwei Reihen von Sekundärelektronenvervielfacherröhren P1-P6 und P7-P12 relativ zueinander so versetzt, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhren in einer Reihe mit abwechselnden Schächten in einer der zwölf Schachtreihen ausgerichtet ist während die Sekundärelektronenvervielfacherröhren in der anderen Reihe zu den dazwischenkommenden Schächten in einer benachbarten Reihe mit 12 Schächten ausgerichtet ist. Infolgedessen sind, nachdem irgendeine Reihe mit 12 Schächten unter beiden Reihen von Sekundärelektronenvervielfacherröhren P1-1-P-12 hindurchgegangen ist, die Proben in allen 12 Schächten in dieser Reihe gezählt worden.
Die Probenplatte mit den mehreren Schächten wird periodisch unter den 12 Sekundärelektronenvervielfacherröhren so eingestellt, daß jeder Probenschacht letztlich direkt unter einer der Sekundärelektronenvervielfacherröhren zum Zählen angeordnet wird. Somit wird, wenn die Platte acht Reihen an Probenschächten S1-S12, S13-S24, S25-S36, S37-S48, S49-S60, S61-S72, S73-S84 und S85-S96 enthält, die Platte anfangs mit den Schächten S2, S4, S6, S8 und S10 in der ersten Reihe zu der zweiten Reihe von sechs Sekundärelektronenvervielfacherröhren P7-P12 ausgerichtet positioniert. Nachdem die Proben in diesen 6 Schächten gezählt worden sind, wird das Tablett gerastet, um das Tablett um eine Reihe vorwärts zu bewegen, so daß die Schächte S1, S3, S5, S7, S9 und S11 in der ersten Reihe zu der ersten Reihe von Sekundärelektronenvervielfacherröhren P1-P6 ausgerichtet sind, und die Schächte S2, S4, S6, S8, S10 und S12 in der zweiten Reihe zu der zweiten Reihe von Sekundärelektronenvervielfacherröhren P7-P12 ausgerichtet sind.
Die Verwendung von zwei Reihen von Sekundärelektronenvervielfacherröhren, um eine einzelne Reihe von Proben zu zählen, ist von Vorteil dahingehend, daß dies die Verwendung größerer Sekundärelektronenvervielfacherröhren gestattet, als möglich wäre, wenn alle Sekundärelektronenvervielfacherröhren in einer einzigen Reihe wären. Im allgemeinen liefert die größere Sekundärelektronenvervielfacherröhre einen besseren Wirkungsgrad, weil sie mehr Photone erfassen kann. Bei der dargestellten Anordnung können zwei Reihen von Sekundärelektronenvervielfacherröhren von einem halben Zoll verwendet werden, um die Proben in einer üblichen Platte mit 96 Schächten mit nur neun Rastschritten zu zählen.
Jeder der 96 Probenschächte ist mit einem Szintillator versehen, der Strahlung, wie Betateilchen, in entsprechende Lichtimpulse umwandelt. Wie es mehr im einzelnen unten beschrieben wird, kann der Szintillator in einer Vielzahl von unterschiedlichen Formen vorgesehen werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine vorbestimmte Menge an flüssigem Szintillatorcocktail in jedem Probenschacht angeordnet, bevor die Probenplatte in die Zählkammer 12 eingebracht wird. Dann, wenn das Radionukleid in der Probe zerfällt, erregen die sich ergebenden Betateilchen den fluoreszierenden Stoff, das in dem flüssigen Szintillatorcocktail enthalten ist. Der fluoreszierende Stoff wandelt die Energie der Betateilchen in optische Ereignisse um, die von der entsprechenden Sekundärelektronenvervielfacherröhre erfaßt werden. Die Sekundärelektronenvervielfacherröhre wiederum erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, das den erfaßten, optischen Ereignissen entspricht, und dieses Signal wird elektronisch verarbeitet, um den Radioaktivitätswert der Probe zu bestimmen.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wird der Ausgang von jedem der zwölf Sekundärelektronenvervielfacher durch ein Paar von Verstärkern 16 und 17 zu einem Komparator 18 geschickt, der als ein Einzelphotonendetektor dient. Genauer gesagt erhält der Komparator 18 eine Bezugsspannung von einer Bezugsquelle 19 für eine Bezugsschwelle für ein einzelnes Photon, und erzeugt einen Ausgangsimpuls nur, wenn das Eingangssignal von der Sekundärelektronenvervielfacherröhre die durch die Bezugsspannung festgelegte Schwelle überschreitet. Die Ausgangsimpulse von dem Komparator 18, die manchmal als "Einzel"-Impulse bezeichnet werden, zeigen an, daß die Amplitude des erfaßten Impulses groß genug ist, wenigstens ein einzelnes Photoelektron darzustellen.
Die Ausgangsimpulse von dem Komparator 18 werden einem Stoßimpulszähler 20 zugeführt, der so arbeitet, daß er die "Einzel"-Impulse summiert, die von dem Komparator erhalten werden. Der Zähler 20 summiert die erhaltenen Impulse während eines Zeitintervalls, das von einem Zeitgeber 21 gesetzt wird, der von dem ersten Impuls bei jedem Szintillationsstoß gestartet wird. Wie es gut bekannt ist, erzeugt jedes Betateilchen einen Photonenstoß in dem flüssigen Szintillator, und somit ist jede "Szintillation", die einem einzelnen Betateilchen zugeordnet werden kann, tatsächich ein Stoß von Szintillationen, die innerhalb eines kurzen Zeitintervalls erzeugt werden. Die Dauer des Zeitintervalls ist eine Funktion der Szintillations-Abklingzeitkonstanten des besonderen verwendeten Szintillators. Jedes Photon kann die Erzeugung eines getrennten elektrischen Impulses von der Sekundärelektronenvervielfacherröhre bewirken, und somit wandelt die Sekundärelektronenvervielfacherröhre jeden Stoß an Szintillationen in einem entsprechenden Stoß von elektrischen Impulsen um.
Wenn ein Probenzerfallsereignis einen hohen Energiewert hat, kann das Signal der Sekundärelektronenvervielfacherröhre zu dem Komparator 18 oberhalb des Schwellenpegels, der durch das Bezugssignal gesetzt ist, über einen größeren Anteil des Impulsstoßes bleiben; als ein Ergebnis mag der Impulszähler 20 niemals mehr als einen einzelnen Impuls erfassen, selbst wenn ein Stoß von zahlreichen Impulsen tatsächlich durch den Szintillator und die Sekundärelektronenvervielfacherröhre erzeugt worden ist. Um diesen Fall zu vermeiden erzeugt eine Impulserzeugungsschaltung 22 einen Satz von Impulsen in Reaktion auf einen aufrechterhaltenen Ausgang von dem Komparator 18. Dieser Satz von Impulsen wird dem Impulszähler 20 zugeführt, so daß der entsprechende Ausgang der Sekundärelektronenvervielfacherröhre als ein Probenereignis behandelt wird.
Wenn immer der Zähler 20 zwei oder mehrere Impulse innerhalb der Zeitdauer erhält, die durch den Zeitgeber 21 gesetzt ist, erzeugt der Zähler ein Ausgangssignal, das einen Analog/Digital(A/D)-Umwandler 30 freigibt. Der Umwandler 30 erhält auch den Ausgang der Sekundärelektronenvervielfacherröhre über einen Verstärker 31, und, wenn der Umwandler freigegeben ist, führt er das digitale Gegenstück des analogen Ausgangs der Sekundärelektronenvervielfacherröhre dem Speicher 32 eines herkömmlichen Mehrkanalanalysators zu. Die Rauschimpulse, die von einer Sekundärelektronenvervielfacherröhre erzeugt werden, sind typischerweise einzelne Impulse statt Impulsstöße. Somit kann das Signalverarbeitungssystem zwischen Rauschimpulsen und Impulsen, die Probenereignissen zuzuordnen sind, unterscheiden, indem bestimmt wird, ob irgendein gegebener Impuls Teil eines Impulsstoßes ist. Wenn von dem betreffenden Impuls bestimmt wird, daß er aus einem Stoß stammt, der durch ein Probenzerfallsereignis hervorgerufen worden ist, wird der Impulsstoß als ein einzelnes Probenereignis gezählt und an einen Impulsanalysator weitergegeben, der den Energiewert des Impulsstoßes bestimmt. Wenn von dem Impuls angenommen wird, daß er aus einem Rauschereignis stammt, wird der Impuls Rauschen zugeordnet und nicht berücksichtigt.
Das Signalverarbeitungssystem muß wenigstens zwei aufeinanderfolgende Impulse innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls erfassen, damit irgendein gegebener Impuls einem Probenereignis zugeordnet werden kann. Um die Erfassung solcher aufeinanderfolgender Impulse zu ermöglichen, gibt der Zeitgeber 21 den Stoßzähler 20 frei, um aufeinanderfolgende Impulse während einer bestimmten Zeitdauer zu zählen. Diese Zeitdauer ist innerhalb eines ausgewählten Bereiches einstellbar, das heißt innerhalb des Bereiches von ungefähr 50 bis 225 Nanosekunden, der von dem besonderen in den Probenschächten verwendeten Szintillator abhängt. Wenn sie angeregt sind, geben Szintillatoren ihre Energie während einer Zeitdauer ab, die sich mit dem Szintillator ändert. Diese Zeitdauer ist als die "Abklingzeitkonstante" oder "Abklingzeit" bekannt. Szintillatoren werden im allgemeinen als "schnell", was bedeutet, daß die absorbierte Energie sehr schnell freigegeben ist, oder "langsam" klassifiziert, was bedeutet, daß die Energie über eine ausgedehnte Periode abgegeben wird. Als Folge davon kann die von dem Zeitgeber 21 gesetzte Zeitdauer kürzer für "schnelle" Szintillatoren als für "langsame" Szintillatoren sein. Im allgemeinen sollte der Zeitgeber auf eine Zeitdauer gesetzt werden, die ungefähr drei- bis viermal die Szintillationsabklingzeitkonstante des Szintillators ist. Wenn beispielsweise ein Szintillator eine Abklingzeitkonstante von 50 Nanosekunden hat, wird der Zeitgeber 21 auf ungefähr 175 Nanosekunden gesetzt, was 3,5-mal die Abklingzeitkonstante ist. (Die von dem Szintillator in Reaktion auf ein einzelnes Zerfallsereignis ausgesandte Photonenrate wird in jedem Zeitintervall um 50% verringert, das durch die Szintillationsabkingzeitkonstante vorgegeben ist.)
Gewisse Hintergrundereignisse, wie kosmische Strahlen, erzeugen Impulsstöße, die als Probenereignisse in dem System dieser Erfindung erfaßt werden. Jedoch sind die radioaktiven Proben, die normalerweise in einem System dieser Art gemessen werden, ausreichend aktiv, daß ihre Zerfallsereignisse mit einer Rate viele mal höher als die Rate des Auftretens von Hintergrundereignissen, wie kosmische Strahlen, vorliegen. Somit hat die Erfassung und das Zählen solcher Hintergrundereignisse nur eine vernachläßigbare Wirkung auf die Endergebnisse der Probenmessungen.
Rauschimpulse, die in den Sekundärelektronenvervielfacherröhren entstehen, sind einzelne, thermische Ereignisse von Photoelektronen und werden somit nicht als Probenereignisse erfaßt. Ferner kann die Abklingzeit solcher Rauschimpulse an der Anode der Sekundärelektronenvervielfacherröhre (wie es durch die Dynoden-Kettenschaltung der Sekundärelektronenvervielfacherröhre bestimmt ist) auf 10 bis 15 Nanosekunden begrenzt werden, und somit ist von solchen Impulsen nicht wahrscheinlich, daß sie als Teil eines Impulsstoßes von einer Probe erfaßt werden. Rauschimpulse der Röhre sind üblicherweise bei weitem die häufigsten Hintergrundereignisse, und somit ist das Unterscheiden zwischen den Impulsstößen, die durch Probenereignisse erzeugt werden, und den einzelnen Impulsen vom Röhrenrauschen besonders wichtig. Beispielsweise können Rauschimpulse der Röhre mit einer Rate von 500 bis 1000 pro Minute auftreten, während kosmische Strahlen typischerweise mit einer Rate von nur 10 bis 40 pro Minute auftreten.
Die Signalverarbeitungsschaltungsanordnung kann normalerweise aufeinanderfolgende Impulse in einem Stoß als getrennte Impulse nur unterscheiden, wenn die Impulse um mehr als ungefähr zehn Nanosekunden voneinander beabstandet sind. Dies wird manchmal als die "Impulspaar-Auflösungszeit" bezeichnet. Viele Szintillatoren, die normalerweise bei der Flüssigszintillator-Spektrometrie verwendet werden, sind äußerst schnell und erzeugen Impulsstöße, in denen die Impulskomponenten um weniger als zehn Nanosekunden beabstandet sind. Szintillatoren mit längeren Abklingzeitkonstanten, vorzugsweise von wenigstens 15 Nanosekunden, werden bevorzugt. Im allgemeinen tritt das meiste des von einem Szintillator in Reaktion auf ein einzelnes Zerfallsereignis ausgesandte Licht innerhalb von drei oder vier Abklingzeitkonstanten auf. Somit erlaubt, wenn ein Szintillator, der eine Abklingzeitkonstante von 15 Nanosekunden hat, verwendet wird, das Einstellen des Zeitgebers auf 55 Nanosekunden, daß mehrere Impulskomponenten eines einzelnen Stoßes erfaßt werden.
Ein Beispiel eines flüssigen Szintillationscocktails, der zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignet ist, enthält Diisopropyl-Naphthalen als Lösungsmittel und einen Leuchtstoff, wie Pyren. Ein bevorzugter Cocktail dieser Art hat 0,0992 Gramm Pyren in 15 Millilitern von Diisopropyl-Naphthalen. Bei einem Versuch wurde dieser Cocktail mit 38.100 Zerfällen pro Minute (DPM) Kohlenstoff-14 Toluen markiert, und 500 Mikroliter wurden mit einer Pipette in einen Probenschacht eingebracht und mit der Schaltung des Impulserfassungssystems der Fig. 3 gezählt. Das sich ergebende Spektrum hatte die charakteristische Form eines Betaspektrums, und der Zählwirkungsgrad war 72%.
Ein anderer flüssiger Szintillationscocktail, der zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignet ist, ist eine Mischung aus Diisopropyl-Naphthalen und P-bis (O-methyl Styryl)-Benzen, was nachfolgend als "bisMSB" bezeichnet wird. Ein bevorzugter Cocktail dieser Art enthält ein Gramm bisMSB auf jeden Liter Diisopropyl-Naphthalen. Bei einem Versuch wurde dieser Cocktail mit mit Tritium behandeltem Thymidin markiert und mit der Impulserfassungsschaltung der Fig. 3 gezählt. Es wurde ein Zählwirkungsgrad von 7,87% erhalten.
Wenn es erwünscht ist, kann der Szintillator ein fester statt eines flüssigen sein. Beispielsweise können Szintillatorkugeln aus mit Cerium dotiertem Yttriumsilikat oder Calziumfluorid bei einer Szintillations-Näherungs-Radioimmununtersuchung verwendet werden, die in einem Probentablett mit mehreren Schächten ausgeführt wird, wie es mehr im einzelnen in der anhängigen US-Patentanmeldung Serial Nr. 444,297 des Zessionars beschrieben ist, die am 1. Dezember 1989 für "Scintillation Proximity Radioimmunoassay Using Solid Scintillator Support Body" eingereicht worden ist. Die Kugel aus Szintillator sind äußerst klein, beispielsweise 10 Mikron, und somit sind zahlreiche Kugeln in jedem Probenschacht enthalten. Das dotierte Yttrium-Silikat besitzt eine Szintillations-Abklingzeitkonstante von 56 Nanosekunden, und Calziumfluorid hat eine Szintillations-Abklingzeitkonstante von 1000 Nanosekunden. Festszintillatoren können auch verwendet werden, um die Wände der Probenschächte zu bilden, oder nur Teile der Wände, wie die Böden der Schächte, statt in der Form von Kugeln verwendet zu werden. Alternativ kann eine stabile Schicht aus Festszintillator auf den Böden der Probenschächte abgesetzt werden. Eine noch andere geeignete Form von Szintillator zur Verwendung mit dieser Erfindung ist umkehrbar zwischen dem festen und dem flüssigen Zustand.

Claims

1. Ein Verfahren zur Messung der Radioaktivität von mehreren beta-emittierenden Proben an Ort und Stelle, während die Proben (S1...Sn) in einem Probentablett (10) mit mehreren Schächten sind, wobei das genannte Verfahren die Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines Szintillators in jedem eine Probe enthaltenden Schacht (S1... Sn) zum Erzeugen von Lichtimpulsen in Reaktion auf die genannten Betaemissionen;

Anordnen mehrerer Sekundärelektronenvervielfacherröhren (PMTs) (P1-P12) in einer Matrix nahe den genannten den genannten Szintillator enthaltenden Probenschächten, die zur gleichzeitigen Messung der Radioaktivität von mehreren Proben mit den genannten PMT's, die die Szintillationen von den genannten Szintillatoren erfassen und die erfaßten Szintillationen in entsprechende elektrische Impulse umwandeln;

Verarbeiten der elektrischen Impulse von jeder Sekundärelektronenvervielfacherröhre, um daraus ein Probenereignis zu bestimmen; und

Zuführen nur der elektrischen Impulse, die Probenereignissen zuzuordnen sind, zu einem Impulsanalysator, gekennzeichnet durch

Positionieren der PMT's den Enden der genannten Probenschächte (S1... Sn) nahe benachbart derart, daß nur ein einzelner PMT die Szintillationen von jedem entsprechenden Schacht erfaßt, wobei die Vorderseite von jedem PMT, im wesentlichen das gesamte Ende des entsprechenden Probenschachtes überdeckt; und daß

der genannte Schritt zum Bestimmen eines Probenereignisses das Unterscheiden zwischen Impulsen, die Probenereignissen in den genannten Schächten zuzuordnen sind, und Impulsen enthält, die Nicht-Probenereignissen, wie Sekundärelektronenvervielfacherröhren-Rauschen, zuzuordnen sind, wobei die genannte Unterscheidung durchgeführt wird, indem bestimmt wird, ob eine ausgewählte Anzahl von elektrischen Impulsen innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auftritt, wobei das Auftreten der genannten ausgewählten Anzahl von Impulsen innerhalb des genannten vorbestimmten Zeitintervalls ein Probenereignis bedeutet.

2. Das Verfahren des Anspruches 1, bei dem die genannten Sekundärelektronenvervielfacherröhren in mehreren Reihen angeordnet sind, in denen jede Röhre zu einem der Probenschächte in dem genannten Tablett ausgerichtet ist, und wobei die genannten Röhren und das genannte Tablett relativ zueinander aufeinanderfolgend indexiert werden, um die Radioaktivität aller Proben in dem genannten Tablett zu messen.

3. Das Verfahren des Anspruches 2, bei dem die genannten Sekundärelektronenvervielfacherröhren in wenigstens zwei Reihen angeordnet sind, wobei die Röhren in einer Reihe relativ zu den Röhren in der anderen Reihe so versetzt sind, daß die Röhren in einer Reihe zu abwechselnden Probenschächten in einer Reihe von Probenschächten in dem genannten Tablett ausgerichtet werden können, und wobei die Röhren in einer zweiten Reihe zu dazwischenliegenden Probenschächten in der genannten Reihe von Probenschächten angeordnet werden können.

4. Das Verfahren des Anspruches 1, bei dem die genannte ausgewählte Anzahl von elektrischen Impulsen zwei oder drei Impulse ist, und das genannte vorbestimmte Zeitintervall innerhalb des Bereiches von ungefähr 50 bis ungefähr 225 Nanosekunden ist.

5. Das Verfahren des Anspruches 1, bei dem der genannte Szintillator eine Szintillationsabklingzeitkonstante der Leuchtlebensdauer von mehr als ungefähr 15 Nanosekunden hat.

6. Das Verfahren des Anspruches 1, bei dem der genannte Szintillator ein flüssiger Szintillationscocktail ist.

7. Das Verfahren des Anspruches 1, bei dem der genannte Szintillator mehrere Kugeln umfaßt, die bei einer Szintillations-Näherungs-Radioimmununtersuchung verwendet werden.

8. Das Verfahren des Anspruches 1, bei dem der genannte Szintillator zwischen dem festen und dem flüssigen Zustand umkehrbar ist.

9. Ein Szintillationszählsystem zum gleichzeitigen Messen der Radioaktivität von mehreren radioaktiven Proben, wobei das genannte System umfaßt:

ein Probentablett (10) das mehrere Probenschächte (S1... Sn) bildet, die in einer Anordnung von X Spalten und Y Reihen angeordnet sind;

einen Szintillator in jedem Probenschacht zum Erzeugen von Lichtimpulsen in Reaktion auf Strahlung von der genannten Probe;

mehrere Sekundärelektronenvervielfacherröhren ("PMTs") (P1-P12), die in einer Matrix nahe den genannten Probenschächten zum Umwandeln von Lichtimpulsen von den Szintillatoren in den jeweiligen Schächten in entsprechende elektrische Impulse angeordnet sind;

eine elektronische Signalverarbeitungseinrichtung (18- 22), die die genannten elektrischen Impulse von den genannten PMT's erhält und aus diesen ein Probenereignis bestimmt; und

einen Impulsanalysator (32) , der nur die elektrischen Impulse erhält, die Probenereignissen zugeordnet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

jeder der Probenschächte nur einen zugeordneten und zu diesem ausgerichteten PMT nahe dem Ende des schachtes benachbart derart hat, daß die Vorderseite von jedem PMT im wesentlichen das gesamte Ende des genannten Schachtes überdeckt; und daß

die genannte elektronische Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung enthält, um ein Probenereignis zu bestimmen, die bestimmt, ob eine ausgewählte Anzahl elektrischer Impulse innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auftritt, wobei das Auftreten der genannten ausgewählten Anzahl von Impulsen innerhalb des genannten vorbestimmten Zeitintervalls ein Probenereignis bedeutet.

10. Das System des Anspruches 9, bei dem die genannten PMT's in mehreren Reihen angeordnet sind, in denen jeder PMT zu einem der Probenschächte in der genannten Reihe ausgerichtet ist, und das eine Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Indexieren der genannten PMT's und der genannten Probenschächte relativ zueinander enthält, um die Radioaktivität aller Proben in den genannten schächten zu messen.

11. Das System des Anspruches 10, bei dem die genannten PMT's in wenigstens zwei Reihen angeordnet sind, wobei die PMT's in einer Reihe relativ zu den PMT's in der anderen Reihe so versetzt sind, daß die PMT's in einer Reihe zu abwechselnden Probenschächten in einer Reihe von Probenschächten ausgerichtet werden können, und die PMT's in einer zweiten Reihe zu den dazwischenliegenden Probenschächten in der genannten Reihe von Probenschächten ausgerichtet werden können.

12. Das System des Anspruches 9, bei dem die genannte ausgewählte Anzahl von elektrischen Impulsen zwei oder drei Impulse ist, und das vorbestimmte Zeitintervall innerhalb des Bereiches von ungefähr 50 bis ungefähr 225 Nanosekunden ist.

13. Das System des Anspruches 9, bei dem der genannte Szintillator eine Szintillatorintillationszerfallskonstante von mehr als ungefähr 15 Nanosekunden hat.

14. Das System des Anspruches 9, bei dem der genannte Szintillator wenigstens einen Teil der Wände der Probenschächte bildet.

15. Das System des Anspruches 9, bei dem der genannte Szintillator auf den Böden der Probenschächte abgesetzt ist.

16. Das System des Anspruches 9, bei dem der genannte Szintillator in der Form von festen Kugeln ist.

17. Das Verfahren des Anspruches 1 und das System des Anspruches 9, wobei die genannten Proben in den genannten Schächten mit Tritium behandelte Thymidin-Proben sind, die Betateilchen emittieren.