DE3506328A1

DE3506328A1 - Verfahren zum korrigieren von koinzidenzfehlern bei in einer teilchenanalysieranordnung erhaltenen parameterdaten von teilchen, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3506328A1
Application number: DE19853506328
Authority: DE
Inventors: Robert Miami Fla. Auer
Original assignee: Coulter Corp
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1982-02-16
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1986-08-28
Anticipated expiration: 2005-02-23
Also published as: DE3506328C2; US4510438A

Description

- - Patentanwälte Dfpl.-lng. E. Eder 3506328 Dlpl.-Ing. Κ. Schieschke

8 München 40, EHsabethetraße 3^

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Korrigieren von Koinzidenzfehlern bei in einer Teilchenanalysieranordnung erhaltenen Parameterdaten von Teilchen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.

Ein Teilchenanalysator mit einer Meßöffnung ist aus der US-PS 2,656,508 bekannt. Die Meßöffnung weist dabei einen sehr kleinen Erfassungsbereich auf, durch welchen sich einzelne Teilchen mit einer Geschwindigkeit von oftmals über tausend pro Sekunde bewegen. Sie werden dabei erfaßt, gezählt und analysiert. Dabei geschieht es häufig, daß aufgrund der physikalischen Parameter der Abtastöffnung und der Teilchenkonzentration zwei Teilchen in dem Abtastbereich gleichzeitig auftreten. Es wird dann nur ein Teilchen erfaßt, gezählt und analysiert, während sich aber zwei oder mehr Teilchen gleichzeitig in der Abtastzone befinden.

Die Korrektur der Zählfehler aufgrund einer solchen" Koinzidenz ist bisher auf unterschiedliche Art und Weise erfolgt. Eine Möglichkeit besteht darin, daß die Bedienungsperson eine Korrekturkurve zu Hilfe nimmt, welche die richtigen, von Fehlern korrigierten Zahlenangaben für eine Vielzahl von durch die Vorrichtung vorgenommenen Zählungen enthält. Das erhaltene Ergebnis ist sehr genau, jedoch auch zeitaufwendig. Darüber hinaus ist eine vollautomatische Erfassung und Auswertung fehlerkorrigierter Zählungen nicht möglich.

Es sind weitere Methoden entwickelt worden, bei denen die Zählung oder Vorbereitung zur Zählung zum Erhalt fehlerfreier Werte auf elektrischem Wege erfolgt. Die US-PS 3,626,164 beschreibt eine Schaltung, in der Zahlenbeträge zu dem erfaßten Betrag hinzuaddiert werden, um einen korrigierten Zahlenbetrag zu erhalten, der dem tatsächlichen Betrag sehr nahe kommt. Die US-PS 3,936,740 offenbart eine Schaltung, die eine digitale Verzögerung der von der Coulter-Vorrich-

tung erzeugten Impulse bewirkt. Die US-PS 3,949,197 zeigt eine Schaltung für eine statistische Korrektur einer erfaßten, von Teilchen abgeleiteten Impulszählserie, so daß der effektive direkte Koinzidenzverlust oder Zuwachs bei der Zählung nicht zu einem Zählfehler führt. Ferner beschreibt die US-PS 4,009,443 eine Schaltung, die die Zeitspanne ändert, während welcher Impulse gezählt werden. Es gibt noch weitere Beispiele für die Koinzidenzkorrektur bei Coulter-Apparaturen; es wird jedoch angenommen, daß die vorstehenden Beispiele den Stand der Technik ausreichend wiedergeben.

Somit ist die Koinzidenzkorrektur bei der Zählung von Teilchen in einem Meßbereich mit Hilfe von Signalen aus dem Meßbereich auf der Grundlage einer gewissen statistischen Theorie erfolgt. Jedoch ist bisher kein direkter Versuch unternommen worden, um festzustellen, wann diese den Fehler verursachende Koinzidenz vorliegt.

Abgesehen von verfälschten Zählergebnissen führt die Koinzidenz zu Fehlern bei der Analyse anderer Parameter, beispielsweise des Teilchenvolumens. Strömt ein Teilchen durch eine Meßöffnung, so kann sein Volumen anhand der Veränderung des elektrischen Stromflusses durch die Meßöffnung analysiert bzw. ermittelt werden. Eine Koinzidenz von zwei Teilchen in der Meßöffnung bewirkt eine Veränderung des elektrischen Stromflusses, die anders ist als die, welche nur durch jeweils eines der Teilchen hervorgerufen wird. Hierdurch entstehen Fehler bei der Teilchenvolumenbestimmung, die korrigiert werden müssen, um das tatsächliche Teilchenvolumen zu bestimmen. Auch hier ist bisher kein direkter Versuch unternommen worden, um festzustellen, wann diese Fehler verursachende Koinzidenz auftritt.

Es wäre daher von großem Vorteil,ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Hand zu haben, um direkt feststellen zu können, wann eine Teilchenkoinzidenz in einer Meßöffnung vorliegt.

Die Ergebnisse einer solchen Direktbestimmung könnten dann beispielsweise bei der Korrektur von Koinzidenzfehler enthaltenden Daten, der Bestimmung des Vorhandenseins gültiger Daten oder dergleichen Anwendung finden.

Die Erfindung will daher ein Verfahren für die Korrektur von in Teilchen-Parameter-Daten auftretenden Koinzidenzfehlern schaffen, wobei die Korrektur im wesentlichen in dem Augenblick erfolgt, in dem der Koinzidenzfehler in einer dieser parametrischen Daten oder Zahlenangaben auftritt, wobei hier unter parametrischer Zahlenangabe mindestens ein Parameter im Zusammenhang mit der Teilchenanalyse gemeint ist. Der Fehler führt sich im Augenblick der Messung in das zugrundeliegende Datenmaterial ein. Er ergibt sich aufgrund der Koinzidenz von mindestens zwei Teilchen, welche durch die Länge der Meßöffnung hindurchströmen.

Die Erfindung löst das Problem mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 11.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein flacher Strahlungsenergiestrahl durch eine Meßöffnung quer zu einem durch diese hindurchströmenden Teilchenstrom geschickt. Einzelne Teilchen, die diesen flachen Strahl durchqueren, verändern die Verteilung der die Durchflußkammer bzw. Meßöffnung beaufschlagende Strahlungsenergie so weit, daß in Abhängigkeit hiervon elektrische Erfassungssignale erzeugt werden können. Der flache Strahl in der Meßöffnung ist so dimensioniert, daß er den gesamten Querschnitt derselben abtastet, dergestalt, daß die Teilchen nacheinander erfaßt werden.

Im Anschluß hieran werden die Erfassungssignale in der gewünschten Weise zur Korrektur von Koinzidenzfehlern bei Daten aus der Meßöffnung verwendet, die anders als mit Hilfe des Strahlungsenergiestrahls erhalten worden sind, beispielsweise mittels herkömmlicher Meßöffnungsabtastverfahren. Bei-

spielsweise gibt ein einziges Erfassungssignal während eines elektrischen Volumensignals weder einen Hinweis auf eine Koinzidenz von Teilchen in der Meßöffnung noch auf ein gültiges Volumensignal. Mehr als ein Erfassungssignal während eines Volumensignals deutet auf eine Koinzidenz von Teilchen in der Meßöffnung und somit auf ein falsches Volumensignal hin.

Kernpunkt der Erfindung ist die optische Erfassung eines kleinen Bereiches, nämlich des Querschnitts der Meßöffnung, um die Gültigkeit von aus einem größeren Bereich, der Länge der Meßöffnung, erhaltenen Daten zu verifizieren.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Teilchenerfassungs- und Analysieranordnung unter Verwendung einer Meßöffnung;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Durchflußkammer im Schnitt längs einer Mittelebene mit einer vergrößerten Meßöffnung und einem Bnergiestrahl quer zur Strömungsrichtung der Teilchen;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Durchflußkammer;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Schaltkreises zur Korrektur der Koinzidenzfehler und

Fig. 5 Diagramme der Erfassungssignale und eines Volumensignals von zwei koinzidierend durch die Meßöffnung

hindurchströmenden Teilchen.

In Fig. 1 ist eine Teilchenanalysieranordnung 10 gezeigt. Diese umfaßt eine Durchflußkammer 12 mit einer Meßöffnung 14 zwischen einer Einlaßkammer 16 und einer Auslaßkammer 18. Die zu untersuchenden Teilchen werden von einer Teilchenquelle 20 über die Durchflußkammer 12 und die Meßöffnung 14 in einen Teilchenauffangbehälter 22 geleitet. Von einer Hüllflüssigkeitsquelle 24 in einem Hüllflüssigkeitsbehälter 26 strömt eine Hüllflüssigkeit durch die Meßöffnung 14 hindurch. Diese trägt dazu bei_f die von der Teilchenquelle 20 zugeführten Teilchen auf die Mittelachse der öffnung 14 zu konzentrieren.

Die Zufuhr und Ableitung der Teilchen und der Hüllflüssigkeit zu und aus der Durchflußkammer 12 kann auf jede Art und Weise, beispielsweise über Leitungen und dergleichen, erfolgen. So werden durch die Leitung 28 die Teilchen von der Teilchenquelle 20 zur Durchflußkammer 12 überführt. Über die Leitung 30 wird die Hüllflüssigkeit von der Hüllflüssigkeitsquelle 24 in die Durchflußkammer 12 eingespeist. Über eine Leitung 32 werden die Teilchen aus der Durchflußkammer 12 in den Teilchenauffangbehälter 22 abgeführt,und über eine Leitung 3 4 wird die Hüllflüssigkeit von der Durchflußkammer 12 in den Behälter 26 abgeführt.

Die Teilchenanalysieranordnung 10 umfaßt ferner zwei Elektroden 36 und 38, welche jeweils in der Ein- und Auslaßkammer der Durchflußkammer 12 angeordnet sind. Die beiden Elektroden 36 und 38 sind an einen Vplumen-Erfassungsstromkreis 40 über Leiter 42 bzw. 44 angeschlossen. Der Volumen-Erfassungsstromkreis 40 bewirkt über die Leiter 42 und 44 sowie Elektroden 36 und 38 einen elektrischen Stromfluß in Längsrichtung durch die Meßöffnung 14. Wie bei solchen Systemen bekannt, verändern die durch die Meßöffnung 14 hindurchströmenden Teilchen den Stromfluß durch die öffnung. Diese Stromflußänderungen können in dem Volumen-Erfassungs-

Stromkreis 40 erfaßt werden und liefern elektrische Signale, welche ein Maß sowohl für das Volumen als auch andere Parameter der durch die Meßöffnung strömenden Teilchen sind. Die sich auf das Volumen der durch die öffnung strömenden Teilchen beziehenden Signale werden über die Leitung 43 abgegeben. Das über die Leitung 43 abgegebene Volumensignal würde jedoch Koinzidenzfehler enthalten. Diese sind vorher auf verschiedene Art und Weise zu korrigieren.

Diese Koinzidenzfehler werden dadurch korrigiert/ daß man einen flachen Strahl Strahlungsenergie durch die optisch transparenten Wandungen der Durchflußkammer 12, und im besonderen durch die Meßöffnung 14, quer zur Strömungsrichtung der Teilchen leitet. Dieser Strahlungsenergiestrahl ist so dimensioniert, daß er sich zumindest von einer Wandung der Meßöffnung 14 zur anderen erstreckt. Er weist eine Höhe in Strömungsrichtung der Teilchen auf, die etwa gleich dem Durchmesser der Teilchen ist, die durch die Meßöffnung 14 strömen. Strömen in der Meßöffnung 14 keine Teilchen durch den Lichtstrahl hindurch, so geht der Strahlungsenergiestrahl ungehindert durch die gegenüberliegende Wandung der Durchflußkammer 12 hindurch und trifft auf eine Strahlensperre. Strahlungsenergie, die von einem in der Durchflußkammer 12 dispergierten oder gestreuten Strahl, der aufgrund von Mangeln an den Durchflußkammerwandungen oder der Hüllflüssigkeit entweder abgelenkt oder gebrochen worden ist, wird in einem Winkel an der Strahlensperre vorbeigeleitet und trifft auf die Oberfläche eines optischen Sensors auf. Der optische Sensor wiederum gibt ein Erfassungssignal über den Betrag der auf seine Oberfläche auftreffenden Strahlungsenergie ab.

Strömen keine Teilchen durch die Meßöffnung 14 und den flachen Strahlungsenergiestrahl, so weist das Erfassungssignal einen Gleichstromwert auf, d.h. seih Wert ändert sich nicht. Strömt dagegen ein Teilchen durch die Meßöffnung 14 und da-

mit durch den flachen Strahlungsenergiestrahl, so bewirkt es eine Änderung der Verteilung der auf den optischen Sensor auftreffenden Strahlungsenergie dadurch, daß es den flachen Lichtstrahl bricht und Licht von diesem umleitet. Diese Veränderung der Verteilung der auf die Oberfläche des Sensors auftreffenden Strahlungsenergie bewirkt eine Änderung des Wertes des Erfassungssignals, so daß das Erfassungssignal einen Impuls bzw. einen Wechselstromwert erzeugt.

Der Impuls des Erfassungssignals wird zur Anzeige des Vorhandenseins von Teilchen im Bereich des flachen Lichtstrahls in der Meßöffnung 14 verwendet. Aufgrund der besonderen Dimensionen des flachen Lichtstrahls in der Meßöffnung 14 zeigt jeweils ein Impuls des Erfassungssginals das Vorhandensein eines einzelnen Teilchens"in der Meßöffnung an. Folglich deuten mehrere Impulse des Erfassungssignals, die während eines einzigen Volumensignals am Leiter 43 auftreten, auf einen falschen Volumenwert aufgrund von Koinzidenz hin. Anschließend kann das fehlerhafte Volumensignal entsprechend ausgewertet, beispielsweise auch ignoriert, werden, um Koinzidenzfehler bei der Summierung erhaltener Teilchenvolumen-Signale zu vermeiden.

Nach Fig. 1 liefert eine Strahlungsenergxequelle 50, beispielsweise ein Laser, einen Strahl 52 mit koherenter Strahlungsenergie, zum Beispiel Licht. Dieser Strahl 52 wird durch eine Optik 54 zur Strahlformung geleitet, wo er in einen flachen Strahl 56 mit den gewünschten, bereits erwähnten Dimensionen umgeformt wird. Dieser flache Strahle 56 geht nun durch die optisch transparenten Wandungen 58 und 60 der Durchflußkammer 12 und der Meßöffnung 14 hindurch. Die auf die Durchflußkammer 12 einwirkende Strahlungsenergie ist in den Fig. 2 und 3 als aus zwei Teilen bestehend dargestellt, nämlich einem Strahl erster Ordnung, welcher dispergiertes bzw. gestreutes Licht aufgrund der Brechung oder Ablenkung des flachen Strahles 56 aufweist, und einem Restteil an Strahlungsenergie des flachen Strahls 56, wel-

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eher einen Strahl 65 der Ordnung Null bildet. Dabei ist der aus der Strahlungsenergie des flachen Strahls 56 gebildete Strahl der Ordnung Null ein Strahl, der nicht durch Brechung oder Ablenkung entstanden ist. Die in der Durchflußkammer 12 wirksam werdende Strahlungsenergie wird auf einen Lichtsensor 66 (Fig. 1) gelenkt, der, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Sperre 68 für Strahlen der Ordnung O und eine Fläche 70 aufweist. Der Strahl der Ordnung Null trifft auf die Strahlensperre 68 auf und wird voll von dieser absorbiert. Der Strahl der ersten Ordnung ist im wesentlichen auf die Fläche 70 des Lichtsensors 66 gerichtet, und diese Energie ist es, die zur Erzeugung des Erfassungssignals in dem Leiter 72 verwendet wird, das dann an einen Koinzidenz-Korrekturstromkreis 74 weitergegeben wird. Der Ausgang des Koinzidenz-Korrektur Stromkreises 74 wird über den Leiter 76 mit einer Teilchenanalysiereinrichtung 78 verbunden.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Durchflußkammer 12. Die Wandungen 58 und 60 der Durchflußkammer 12 sind wegen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht schraffiert. Durch eine Leitung 80 werden Teilchen 82, 84, 86 und 88 in Pfeilrichtung 92 durch die Einlaßkammer 16, die Meßöffnung 14, die Auslaßkammer 18 und anschließend durch die Leitung 90 geschickt. Ebenfalls wird in die Einlaßkammer 16 von der Hüllflüssigkeitsquelle 24 eine Hüllflüssigkeit eingespeist, die durch die Meßöffnung 14, die Auslaßkammer" 18 und schließlich in den Hüllflüssigkeitsbehälter 26 strömt. Dadurch steht die Einlaßkammer 16 mit der Auslaßkammer 18 über die Meßöffnung 14 in Fluidverbindung, wobei die Hüllflüssigkeit dazu beiträgt, die Teilchen' in der axialen Mitte der Meßöffnung 14 zu halten, um ein besseres Volumensignal zu erhalten.

Dabei beträgt aus mechanischen und betriebstechnischen Gründen die Länge der Meßöffnung 14 ein Vielfaches des Durchmessers der zu messenden Teilchen. Somit besteht die Wahr-

scheinlichkeit, daß sich zu einem gegebenen Zeitpunkt mehrere Teilchen in der Meßöffnung 14 gleichzeitig befinden, was als Koinzidenz bezeichnet wird. Ein Beispiel einer solchen Koinzidenz sind die Teilchen 84 und 86, die sich in der Meßöffnung 14 gleichzeitig befinden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, hat der flache Strahl 56 eine Dicke längs des in Pfeilrichtung 92 verlaufenden Teilchenflusses, die in etwa dem Teilchendurchmesser entspricht. Nach Fig. 3 hat der Strahl 56 eine Breite,- die etwa-gleich ist der Breite der Meßöffnung 14,. d.h. der Strahl 56 erstreckt sich im wesentlichen von der einen Wandung der Meßöffnung 14 zur anderen. Dadurch soll verhindert werden, daß Teilchen in der Meßöffnung 14 nicht erfaßt werden.

In Fig. 3 ist eine quadratische Meßöffnung 14 gezeigt. Selbstverständlich kann der Querschnitt der Meßöffnung, wie nachstehend erwähnt, auch kreisrund sein.

Dadurch, daß der flache Strahl 56 so dimensioniert ist, daß seine Höhe in etwa dem Durchmesser eines einzelnen Teilchens entspricht, werden die einzelnen durch die Meßöffnung 14 hindurchgehenden Teilchen nacheinander erfaßt, auch wenn der Abstand zwischen den Teilchen sehr gering ist. Somit bieten der flache Strahl 56 und der Lichtsensor 66 die Möglichkeit, die durch die Meßöffnung 14 hindurchströmenden¹ Teilchen einzeln zu erfassen, unabhängig von der Bestimmung ihres Volumens und von dem Durchströmen der Meßöffnung 14 in Längsrichtung.

In Fig. 5 zeigt die obere Darstellung die Wellenform 94 des von dem Stromkreis 40 erhaltenen Signals. Die untere Darstellung zeigt die von dem Lichtsensor 66 abgegebenen Impulse des Erfassungssignals. Der erste der durch die Wellenform 96 dargestellten Impulse entspricht dem Teilchen 86 nach Fig. 2, welches durch den Lichtstrahl 56 hindurch-

strömt, während der durch die Wellenform 9 8 dargestellte Impuls der durch das nachfolgende Teilchen 84 erzeugte Impuls ist, wenn dieses durch den Lichtstrahl 56 hindurchgeht. Dabei sind in Fig. 5 keine genauen Werte der Wellenformen 94, 96 und 98 in bezug aufeinander wiedergegeben, sondern lediglich ihre zeitlichen Verhältnisse beim Auftreten dieser Signale. So kann das Auftreten zweier Impulse des Erfassungssignals während des Auftretens eines Volumensignals zur Anzeige der Koinzidenz von Teilchen in der Meßöffnung 14 verwendet werden, während das Auftreten von nur einem Erfassungssginal, wie' durch· die Wellenform 96 darge- ..^ stellt, auf das Vorhandensein eines Signalteilchens in der Meßöffnung 14 hinweist. Letzteres ist dann der Fall, wenn das Teilchen 84 der Fig. 2 sich nicht koinaidierend mit dem Teilchen 86 in der Meßöffnung 84 befindet; es entsteht dann während der Erzeugung der Volumen-Signal-Wellenform-.. 94 keine Wellenform 98. Die gestrichelte Wellenform 99 zeigt die Ausdehnung des Volumensignäl.s bei einer Koinzi¹"· denz der Teilchen 84 und 86 in der Meßöffnung.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines elektrischen Stromkreises zum Modulieren der Koinzidenz einschließlich von Rohdaten aus dem Volumen-Erfassungsstromkreis 40, um korrigierte, von Koinzidenzfehlern freie Daten zu erhalten. Dieser Stromkreis verwendet die Impulse des Erfassunsstromkreises, um die gültigen Volumendaten in die Teilchenänalysierehrichtung 78 einzugeben.

Die Leitungen 42 und 44 der Elektroden 46 und 48 sind, wie aus dem Blockschaltbild ersichtlich, an den Eingang eines Volumenverstärkers 100 angeschlossen. Der Ausgangswert des Volumenverstärkers 100 entspricht im wesentlichen dem Ausgangswert des Volumen-Erfassungsstromkreises 40 auf der Leitung 43. Nach Fig. 5 ergibt sich hier eine im wesentlichen glatte Welle 94.

Dieses Signal des Koinzidenzkorrekturstromkreises 74 wird sowohl an einen Scheitelwerterfassungs- und -haltestromkreis 102 als auch an den Eingang eines Vergleichers 104 gegeben^ welcher als Rauschdiskriminator wirkt. Der andere Eingang des Vergleichers 104 ist an einen variablen Widerstand VR1 angeschlossen/ der eine Rausch-Schwellenwertspannung bestimmt.

überschreitet das Signal auf der Leitung 43 den von dem variablen Widerstand gewählten Rausch-Schwellenwert,"so gibt der Vergleicher 104 ein entsprechendes, nachstehend als "KONVERTIEREN*bezeichnetes Signal über die Leitung 106 an zwei Flip-Flops 108 und 110 vom Typ D und analog an den Digitalwandler 112 ab. Der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 112 erscheint auf der Leitung 76. Der Analog/Digital-Wandler 112 ist über Leitungen 114 und 116 mit dem Scheitelwerterfassungs- und -haltestromkreis 102 verbunden, über die Leitung 114 wird ein als "GEDEHNTER IMPULS" bekanntes Signal an den Analog/Digital-Wandler 112 gegeben, während über die Leitung 116 ein LÖSCHUNGSSIGNAL zum Seheitellertfassungs- und -haltestromkreis 102 geleitet wird.

Darüber hinaus gelangt an den Eingang des Koinzidenzkorrekturstromkreises 74 ein Signal in Form einer glatten Welle von dem Sensor 66 über die Leitung 72. Dieses wird in dem Verstärker 118 verstärkt und über die Leitung 120 einem Vergleicher 122 zugeführt, der ebenfalls als Rausch-Diskriminator ausgebildet ist. Der andere Eingang des Vergleichers 122 ist an einen variablen Widerstand VR2 angeschlossen, welcher eine Rausch-Schwellenwertspannung sicherstellt. Liegt das Signal auf der Leitung 120 über diesem Rausch-Schwellenwert, dann gibt der Vergleicher 122 ein entsprechendes Signal über seinen Ausgang an die Leitung 124 ab. Die Signale auf der Leitung 124 besitzen die Wellenformen nach Fig. 5. Diese Signale oder Impulse werden den "Takt"-Eingängen CK der Flip-Flops 108 und 110 zugeführt. Der Ausgang Q des Flip-Flop 110 ist über die Leitung 126 sowohl

mit dem Analog/Digitalwandler 112 als auch mit dem Koinzidenzzähler 128 verbunden.

Im Betrieb liefern die Verstärker 100 und 118 logische Signale mit brauchbaren Pegeln. Es werden sowohl die Volumenais auch die Erfassungssignale der Verstärker 100 bzw. 118 mit mit den Schwellenwerten zur Rausch-Diskriminierung verglichen. An den Ausgängen der Diskriminatoren in Form der Vergleicher 104 und 122 werden rechteckförmige Wellenformen erhalten, deren Dauer der Zeitspanne entspricht, in der die Impulse zugeführt werden. Der Ausgang des Volumen-Rausch-Vergleichers 104 ist mit den Flip-Flops 108 und 110 vom Typ D verbunden. Beide werden gelöscht, wenn kein Impuls aus dem Volumendiskriminator vorhanden ist. Somit befinden sich

"Q"

die Ausgänge Q der beiden Flip-Flops auf Null gesetzt. Bei Auftreten eines Volumensignals taktet ein Erfassungsimpuls von dem Verstärker 122 die beiden Flip-Flops einmal. In diesem Augenblick wird der Ausgang Q des Flip-Flops 108 auf Eins "1" gesetzt, und der Ausgang Q des Flip-Flop 110 verbleibt in dem Null "0" Zustand. Tritt bei Abgabe des Volumensignals ein zweiter Impuls als Erfassungssignal auf, so geht auch der Ausgang Q des Flip-Flop 110 in einen logischen Eins-"1"-Zustand über.

Gleichzeitig mit dem Arbeiten der Flip-Flops ist dan Volumensignal zum.Erhalt des·Teilchenvolumens in'bezug auf seinen Scheitelwert abgetastet und festgehalten worden. Die Rückflanke des Volumen-Diskriminator-Signals"KONVERTIE-REN"veranlaßt den Analog/Digital-Wandler 112, den gedehnten Impuls von dem Scheitelwerterfassungs- und -haltestromkreis 102 in einen Digitalwert umzuwandeln. Ist das Signal "KONVERTIEREN SPERREN" auf der Leitung 126 vorhanden oder ist sie im logischen "1" Zustand, wenn die Rückflanke des Signals "KONVERTIEREN" erscheint, dann wandelt der Analog/Digital-Wandler 112 den Wert nicht in eine digitale Form um; stattdessen erzeugt der Wandler 112 auf der Leitung 116 das

Signal "LÖSCHEN", um das Signal in dem Scheitelwerterfassungs- und -haltestromkreis 102 zu löschen. Ist das Signal auf der Leitung 126 niedrig beziehungsweise befindet es sich in einem logischen Null "0" Zustand, wenn die Rückflanke "KONVERTIEREN" erscheint, so wandelt der Wandler 112 den erfaßten und gehaltenen Wert in einen digitalen Wert um, gibt diesen aus und erzeugt das Signal "LÖSCHEN" auf der Leitung 116. Das Signal in der Leitung 126 kann auch zum Erhalt der Summierung der Zahl der Koinzidenzfälle an einen Koinzidenzzähler 128 abgegeben werden.

strom

Somit kann der Koinzidenzkorrektur/kreis 74 als Mittel betrachtet werden, welches das Volumensignal nur dann an den Analog/Digital-Wandler 112 weitergibt, wenn während seines Bestehens ein Erfassungsimpuls auftritt.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die zu analysierenden Teilchen einen Durchmesser von etwa 1 bis 20 Mikrometer auf. Die Länge der Meßöffnung beträgt in Durchstromrichtung der Teilchen gesehen etwa 76 Mikrometer, während der flache Strahl 56 - in Durchströmrichtung der Teilchen gesehen - eine Höhe von etwa 5 Mikrometern aufweist.

Wie bereits erwähnt, weist der Sensor 66 eine Strahlensperre der Ordnung Null sowie einen Sensor für die Dispergierung von Licht erster Ordnung auf. Ein solcher Sensor ist beispielsweise in dem US-Patent 4,038,556 von Auer beschrieben. Alternativ kann der Sensor zur Erzeugung eines Erfassungssignals die Energieänderung des Lichtstrahls der Ordnung Null aufgrund eines durch den flachen Lichtstrahl 56 strömenden Teilchens erfassen, während er das dispergierte Licht des Strahls erster Ordnung ignoriert.

Fig. 3 zeigt eine quadratische Meßöffnung 14, wobei jedoch, wie bereits gesagt, auch eine runde öffnung geeignet ist. Der Grund hierfür ist, daß das elektrische Erfassungssignal, welches durch ein durch den flachen Strahl 56 hindurchströ-

mendes Teilchen erzeugt worden ist, das Ergebnis der Veränderung der Energieverteilung darstellt, mit der die Durchflußkamraer beaufschlagt wird und die von dem Photosensor wahrgenommen wird, und nicht eine Funktion der absoluten Lichtmenge, die auf den Sensor auftrifft. Die Impulse des Erfassungssignals sind das Ergebnis der Änderung der Verteilung des auf den Sensor auftreffenden Lichts. Infolgedessen sind die Verteilung des auf den Sensor auftreffenden Lichts und somit gleichbleibende Zustandseigenschaften des Systems, beispielsweise der Brechungsindex der Hüllflüssigkeit, die optische Durchsichtigkeit der Wandungen der Fluidkammer und die Querschnittskonfiguration der Meßöffnung, im wesentlichen irrelevant.

Patentanwälte ⁰W-IiJB. _E/fder

- Leerseite -

Claims

Patentanwälte j.

Dlpl.-!ng. E. Eder I

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Coulter Electronics, Inc. Hialeah, Florida, USA

Verfahren zum Korrigieren von Koinzidenzfehlern bei in einer Teilchenanalysieranordnung erhaltenen Parameterdaten von Teilchen, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patentansprüche

*. 1. Verfahren zum Korrigieren von Koinzidenzfehlern bei in einer Teilchenanalysieranordnung erhaltenen Parameterdaten von Teilchen, bei dem die Korrektur im wesentlichen zu dem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der Koinzidenzfehler in einem parametrischen Zahlenwert dieser Daten auftritt, der parametrische Zahlenwert mindestens einen Teilchen-Analyse-Parameter darstellt, und der Fehler in dem Zahlenwert im Augenblick der Messung auftritt und auf der Koinzidenz mindestens zweier Teilchen in dem Längenbereich einer Meßöffnung beruht, welche durch diese Meßöffnung hindurchströmen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Ermittlung des parametrischen Zahlenwertes in Abhängigkeit von einer über die Länge der Meßöffnung durchgeführten Messung, wenn mindestens ein Teilchen durch die Meßöffnung hindurchströmt, wobei es bei dieser Ermitt-

lung des parametrischen Zahlenwertes noch unmöglich ist, zwischen Koinzidenz und Nichtkoinzidenz von Teilchen in der Meßöffnung zu unterscheiden;

b) Erfassen des Vorhandenseins einzelner Teilchen in der Meßöffnung in anderer Weise als über die Länge der Meßöffnung;

c) Erzeugen eines Erfassungssignals in Abhängigkeit von der Erfassung des Vorhandenseins eines einzelnen Teilchens in der Meßöffnung und

d) Modulieren des parametrischen Zahlenwertes in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal nach Ermittlung des parametrischen Zahlenwertes und Erzeugung des Erfassungssignals zum Erhalt korrigierter parametrischer Daten, die diesen Koinzidenzfehler nicht mehr aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Teilchen die Meßöffnung in einer ersten Richtung axial durchströmen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen der Teilchen ein Strahlungsenergiestrahl quer zu der ersten Richtung die Meßöffnung durchquert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein flacher Strahlungsenergiestrahl verwendet wird, so daß alle durch die Meßöffnung hindurchströmenden Teilchen durch diesen Strahl hindurchgehen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlungsenergiestrahl mit einer Höhe in der ersten Richtung von mindestens in etwa dem Teilchendurchmesser und mit einer vorbestimmten Breite verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Teilchenerfassung die Strahlungsenergie optisch erfaßt

wird, die von dem durch die Meßöffnung hindurchgehenden Strahlungsenergiestrahl erhalten wird, wobei das Erfassungssignal in Abhängigkeit von einer Veränderung der Verteilung der Strahlungsenergie aufgrund der durch den Strahlungsenergiestrahl hindurchströmenden Teilchen erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Strahlungsenergiestrahl hindurchströmenden Teilchen einen Strahl erster Ordnung mit Strahlungsenergie erzeugen, die von diesem Strahl dispergiert wird, und daß ein Strahl der Ordnung Null den Rest der Strahlungsenergie dieses Strahls umfaßt, sowie dadurch, daß zur optischen Erfassung die Einrichtung eine Strahlenenergiesper^re umfaßt, welche im wesentlichen den gesamten Strahl der Ordnung Null empfängt, sowie eine Fläche, auf die im wesentlichen der gesamte Strahl der ersten Ordnung auftrifft.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Erfassungssignals Impulse in Abhängigkeit von durch den Strahlungsenergiestrahl hindurchgehenden Teilchen erzeugt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Modulieren der parametrischen Daten jeder der parametrischen Zahlenwerte in Abhängigkeit von einem Erfassungssignal zum Erhalt eines richtigen,koinzidenzfehlerfreien parametrischen Zahlenwertes geschaltet -wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungssignal Impulse umfaßt, die die einzelnen erfaßten Teilchen darstellen, und daß der Schritt des Modulierens der parametrischen Daten die zusätzlichen Schritte des Abtastens und Festhaltens des jeweiligen parametrischen Zahlenwertes und des Zählens der Anzahl der Erfassungssignalpulse umfaßt, welche bei der Ermittlung der einzelnen Zahlenwerte auftreten, wobei jeder einzelne erfaßte und festgehaltene parametrische Zahlenwert in Abhängigkeit von der Anzahl der Erfassungssignalimpulse geschaltet wird, die während

der Ermittlung dieses parametrisehen Zahlenwertes gezählt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der parametrische Zahlenwert in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal unmittelbar nach Ermittlung des parametrischen Zahlenwertes und Erzeugung des Erfassungssignals moduliert wird.
11. Vorrichtung zum Korrigieren von Koinzidenzfehlern bei in einer Teilchenanalysieranordnung erhaltenen Parameterdaten von Teilchen zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

a) eine Meßeinrichtung (40, 42, 44), die den parametrischen Zahlenwert in Abhängigkeit von einer über die Länge der Meßöffnung (14) durchgeführten Messung ermittelt, wenn mindestens ein Teilchen durch die Meßöffnung hindurchströmt, wobei die Meßeinrichtung nicht in der Lage ist, zwischen Koinzidenz und Nichtkoinzidenz von Teilchen in der Meßöffnung zu unterscheiden;

b) ein Erfassungsmittel (56) , welches ein Erfassungssignal in Abhängigkeit von dem Erfassen des Vorhandenseins eines einzelnen Teilchens in der Meßöffnung erzeugt, wobei das Erfassungsmittel das Vorhandensein einzelner Teilchen anders erfaßt als über die Länge der Meßöffnung;

c) eine Korrektureinrichtung (74) zum Modulieren des parametrischen Zahlenwertes (bei 42) in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal (bei 72) nach Ermittlung des parametrischen Zahlenwertes (bei 42) und Erzeugung des Erfassungssignals (bei 72) zum Erhalt korrigierter parametrischer Daten (bei 76), die diesen Koinzidenzfehler nicht mehr aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen durch die Meßöffnung (14) in einer ersten

Richtung/ axial zur Meßöffnung, hindurchströmen und daß die Erfassungseinrichtung einen Strahlungsenergiestrahl (56) umfaßt, der durch die Meßöffnung quer zu der ersten Richtung hindurchgeht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (56) flach und darüber hinaus so dimensioniert ist, daß alle durch die Meßöffnung (14) hindurchströmenden Teilchen durch den flachen Strahl hindurchgehen müssen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßöffnung (14) eine bestimmte Breite aufweist und die Teilchen mindestens in etwa einen Durchmesser haben und der Strahl (56) eine Höhe in der ersten Richtung aufweist, die mindestens etwa den in etwa einen Durchmesser und eine Breite aufweist, die in etwa der bestimmten Breite entspricht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung einen optischen Sensor umfaßt, der die Strahlungsenergie des durch die Meßöffnung hindurchgehenden Strahlungsenergiestrahls empfängt, wobei der optische Sensor zur Erzeugung des Erfassungssignals in Abhängigkeit von einer Veränderung der Verteilung, der Strahlungsenergie aufgrund der durch den Strahlungsenergiestrahl hindurchströmenden Teilchen wirkt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Strahl (56) hindurchgehenden Teilchen einen dispergierte Strahlungsenergie enthaltenden Strahl erster Ordnung erzeugen sowie einen Strahl der Ordnung Null, -welcher die restliche Strahlungsenergie des Strahls enthält, sowie dadurch, daß der optische Sensor eine Strahlensperre umfaßt, welche im wesentlichen den gesamten Strahl der Ordnung Null empfängt, sowie eine Fläche, auf die im wesentlichen der gesamte Strahl der ersten Ordnung auftrifft.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungssignal Impulse umfaßt, die in Abhängigkeit von durch den Strahlungsenergiestrahl (56) hindurchströmenden Teilchen erzeugt worden sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch

gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine Schalteinrichtungjzum_i5chalten_{hlenwerte der parametrischen Daten} in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal umfaßt, um einen korrigierten, koinzidenzfehlerlosen parametrischen Zahlenwert weiterzugeben.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung Erfassungsund Halteeinrichtungen zum Erfassen und Halten jedes einzelnen parametrischen Zahlenwertes umfaßt, sowie Zählreinrichtungen zum Zählen der Anzahl der Erfassungssignalimpulse, die in jedem parametrischen Zahlenwert auftreten, wobei die Schalteinrichtung zum Schalten der einzelnen parametrischen Zahlenwerte der Erfassungs- und Halteeinrichtung in Abhängigkeit von der Anzahl der Erfassungssignalimpulse, die von der Zähleinrichtung während der Ermittlung dieses parametrischen Zahlenwertes gezählt werden, wirksam ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung jeden parametrischen Zahlenwert von der Abtast- und Halteeinrichtung in Abhängigkeit von einem Erfassungssignal durchläßt, das während der Ermittlung dieses parametrischen Wertes gezählt wird.
21. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung jeden einzelnen parametrischen Zahlenwert von der Abtast- und Halteeinrichtung in Abhängigkeit von der Zähleinrichtung weitergibt, die einen Erfassungssignalimpuls während der Ermittlung dieses parametrischen Zahlenwertes zählt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung den parametrischen Zahlenwert in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal unmittelbar nach Ermittlung des parametrischen Zahlenwertes und des Erfassungssignals moduliert.

Patentanwälte Dlpl.-lng. E. Eder DJpl.-Jng. K. ^

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