DE1773227B2 - Photometrisches Meßverfahren und Gerät, insbes. für die Bestimmung der Absorption einer Blutprobe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein photometrisches Meßverfahren, insbesondere für die Bestimmung der Absorption einer Blutprobe, bei dem proportional zur Lichtdurchlässigkeit eines Vergleichskörpers und eines Probenkörpers cetrennte Meßwerte photoelektrisch erzeugt werden, die gespeichert und verglichen werden und der Abgleich der Meßwerte das Meßergebnis liefert, sowie auf ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der FR-PS 1 199 483 ist bereits ein derartiges photometrisches Meßverfahren bekannt. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß sowohl der Meßwert für den Vergleichskörper als auch fur den Probenkörper gespeichert wird. Zur Speicherung dienen zwei Speicherkondensatoren. Die getrennte Ansteuerung dieser Speicher und die Notwendigkeit, zwei Speicher verwenden zu müssen, bedingen einen unnötig hohen baulichen Aufwand. Das Meßergebnis aus den beiden zu vergleichenden Meßwerten wird durch den Potentialvergleich an beiden Speicherkondensatoren gebildet. Die beiden Speicherpotentiale werden auf einen Differenzverstärker gegeben. Solange eine Poientialdifferenz vorhanden ist, wird von diesem Verstärker ein Stellmotor für den Schleifer eines Potentiometers angetrieben. Diese Speicherkondensatoren müssen mit Entladewiderständen verbunden sein. Wenn auch die Zeitkonstante des hierdurch gebildeten /?C-Kreises jeweils sehr hoch gewählt wird, so wird trotzdem eine Entladung der Speicherkondensatoren stattfinden, zumindest dann, wenn verhältnismäßig lange Zeit notwendig ist, den Schleifer des Potentiometers in die Abgleichposition zu bewegen. Es wird somit notwendig sein, von dem Vergleichskörper bzw. dem Probenkörper nicht nur eine Messung vorzunehmen, sondern mehrmals hintereinander solche Messungen durchzuführen, damit stets neue Meßwerte in die Speicherkondensatoren eingegeben werden. Diese Meßergebnisbildung bedingt bei diesem bekannten Meßverfahren einen unnötig großen Zeitaufwand. Insbesondere wenn Reihenuntersuchungen von Probenkörpern durchgeführt werden sollen, sind aber möglichst kurze Meßzeiten für jeden einzelnen Probenkörper erwünscht.

Aus Kortüm, Kolorimetrie, Photometrie und Spektrometrie, Springer Verlag, 1962, ist es bekannt, bei sogenannten Einstrahlphotomeiern für den Vergleichskörper und für die Probe jeweils nur einen Meßwert zu erzeugen und den größeren Meßwert zu speichern. Hierzu wird eine Einstellung des Meßinstrumentes auf 100°.i) bei der Messung des Vergleichskörpcrs vorgenommen. Dieses bekannte Verfahren läßt sich aber auf das eingangs beschriebene Meßverfahren nicht anwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Meßverfahren dahingehend zu verbessern, daß das Meßergebnis rascher und einfacher erhalten werden kann. Außerdem soll dieses Verfahren ausführende Gerät billiger herstellbar sein.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß nur ein einziger Speicher zur Speicherung des größeren Meßwertes verwendet wird, daß der Speicher bei Erzeugung des kleineren Meßwertes geleert wird, bis der gespeicherte Wert dem kleineren Meßwert gleich

ίο ist, und daß aus der Zeitdauer der Leerung des Speichers das Meßergebnis bestimmt wird.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren bietet den Vorteil, daß die Messung verhältnismäßig rasch ausführbar ist, wobei das Meßergebnis aus einer Zeitmessung für die Entladung des Speichers vom gespeicherten größeren Meßwert zum kleineren Meßwert gewonnen wird.

Das Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mit einem photoelektrischen Meßwertgeber, einer Meßwertspeichervorrichtung, einer Meßwertvergleichsvorrichtung, einer Ausgabevorrichtung für das Meßergebnis und einer Steuervorrichtung für die Gerätestufen ist dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Speicher in Form eines Kondensators zur Aufladung auf das größere Meßwertpotential vorhanden ist, daß ein Entladekreis an den Speicher anschaltbar ist, daß eine Steuervorrichtung vorhanden ist, die den Entladekreis zeitabhängig zu- und abschaltet, daß ein Schaltkreis vorhanden ist, der, verbunden mit dem Speicher, abhängig von der Entladezeit des Speichers, seine Schaltzustände ändert.

Ein solches Gerät, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, kann verhältnismäßig billig aufgebaut werden, da nur ein einziger Speicher sowohl für den Probenmeßwert als auch für den Vergieichsmeßwert notwendig ist. Auch die Verarbeitung durch Vergleich dieser Meßwerte kann ohne baulichen Aufwand erfolgen.

Das Verfahren und das Gerät nach der Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise bei der Bestimmung des Hämoglobingehalts einer Blutprobe verwendbar, jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Bekanntlich ist Hämoglobin ein eisenhaltiges Proteinpigment, das in den roten Blutkörperchen des Menschen und bei vielen anderen Formen tierischen Lebens gefunden wird. Die relative Menge des Hämoglobins in einer Blutprobe ist einer der wichtigsten Parameter, welche für die Diagnose und die Behandlung verschiedener Krankheiten und Bedingungen verwendet wird, beispielsweise Anämie. Bekannte Verfahren zur Bestimmung des Hämoglobingehaltes bestehen darin, das Blut zu hämolysieren, um die roten Blutkörperchen aufzubrechen und das Hämoglobin aus dem Inneren derselben freizusetzen, und dann die erhaltene Suspension mit einem geeigneten Reagenz zu behandeln. Ein internationales Komitee für Hämatologie hat Standardwerte aufgestellt. Der Standard für die Messung von Hämoglobin unter Benutzung einer besonderen Wellenlänge des Lichtes ist definiert durch die Formel

HGB = 36,77 D = 36,77 log₁₀100/Γ (I) in welcher

HGB das Hämoglobin in Gramm je 100 ml ist, D die optische Dichte oder Extinktion eine:;

540-Nanometer-Lichtes in 1,00 cm Länge und
T die prozentuale Lichtdurchlässigkeit

ist. D ist vorstehend als gleich dem Logarithmus zur derfolgender Blutproben. In der nachfolgenden BeBasis 10 von 100, dividiert durch die prozentuale Schreibung der Erfindung wird das das Bezugsme-Durchlässigkeit des Lichtes, angegeben. Die gewählte dium darstellende Signal als vom höherer Spannung Wellenlänge kann durch die Verwendung bestimmter als diejenige der Probe beschrieben und zuerst der Filter erhalten werden, die Länge des Strahls kann 5 Speicherschaltung zugeführt. Dies ist: der Fall, wenn durch einen Faktor in den Resultaten eingestellt wer- das Bezugsmedium eine höhere Lichtdurchlässigkeit den, und die Funktion ist logarithmisch. als das Probenmedium hat. Die Erfindung ist jedoch

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge- auch arbeitsfähig, wenn die relativen optischen Dich-

ben sich aus den Unteransprüchen. tegrade umgekehrt sind und zuerst der Meßwert der

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in io Probe umgewandelt wird.

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen Wie F i g. 1 zeigt, ist eine Speicherschaltung 12 mit

näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt dem Meßwertumwandler 10 durch eine Leitung 14

F i g. 1 ein Blockschaltbild des Gerätes gemäß gekoppelt, die den beiden Zellen R und S gemeinsam

einer Ausführungsform der Erfindung, ist. Die Speicherschaltung ist so vorgesehen, daß

Fig. 2 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild der 15 zuerst der Ausgang aus der Bezugszelle R auf genomin F i g. 1 dargestellten Ausführungsform, men und gespeichert wird. Da die Bezugsmedium-

F i g. 3 A und 3 B Diagramme zu der Speicherstel- Färbungsdichte verhältnismäßig gering ist, findet nur

lung nach Fig.2, betrieben nach zwei geringfügig eine geringfügige Absorption statt so daß ein Signal

verschiedenen Modi, von einem verhältnismäßig hohen Wert umgewandelt

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Geräts gemäß ao und der Speicherschaltung 12 zugeführt wird,

einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Mit der Speicherschaltung 12 ist eine Empfangs-

F i g. 5 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild der schaltung 16 durch eine Ausgangsleitung 18 gekop- Ausführungsform nach F i g. 4 und pelt. Die Empfangsschaltung ist während der Zufuhr

F i g. 6 ein Diagramm, welches die Spannung an des Signals von der Bezugszelle ,R zur Speicherschalverschiedenen Stellen des Geräts nach Fig. 5 zu 25 tung 12 unwirksam, jedoch ist während der Zufuhr aufeinanderfolgenden Zeitpunkten zeigt. des die Probe in der Zelle 5 darstellenden Signals die

Es wird zuerst auf F i g. 1 Bezug genommen, in Empfangsschaltung entsperrt, so daß sie als Ablei-

welcher in Blockform ein elektrooptischer Meßwert- tung für das in der Speicherschaltung 12 gespeicherte

umwandler 10 dargestellt ist. Dieser Meßwertuni- Bezugssignal wirkt. Diese Steuerung wird durch eine

wandler kann verschiedene Formen haben und ver- 30 Steuereinrichtung 20 über deren Ausgangsleitung 22

schiedene Arten von Eingängen verarbeiten, um sein ermöglicht, welche als Steuereingang über die Emp-

Ziel zu erreichen, nämlich die Lieferung von zwei fangsschaltung 16 dient. Die Steuereinrichtung ist in

aufeinanderfolgenden elektrischen Ausgängen, von Wirklichkeit ein selbsttätiges Frogrammierzentrum,

denen der eine die Lichtdurchlässigkeit eines Bezugs- welches die verschiedenen Funktionen in dem voll-

mediums darstellt während der andere die Licht- 35 automatisierten System regelt. Durch eine Schaltlei-

durchlässigkeit der verdünnten Blutprobe darstellt. In tung 24 regelt die Steuereinrichtung ferner, welche

einer einfachen Form können eine lichtelektrische der Zellen R oder S durch die Wandlerschaltungsan-

Zelle und eine Beleuchtungsquelle auf entgegenge- Ordnung innerhalb des Meßwertwandlers 10 betätigt

setzten Seiten eines schmalen Kanals fest angeordnet wird.

sein, in welchen aufeinanderfolgend eine Bezugszel- ♦«> Der Ausgang 22 der Steuereinrichtung ist dem le R und dann eine Probenzelle 5, welche die ver- Eingang einer Steuerschaltung 26 gemeinsam, so daß dünnte Blutprobe enthält, tritt Die Bezugszeiie sowohl die Empfangsschaltung 116 als auch die Steukann ein Volumen eines Verdünnungsmittels enthal- erschaltung 26 während der Meßwerrumwandlung ten, das seinerseits das herkömmliche salinische, des Inhalts der Probenzelle S gleichzeitig getriggert konservierend wirkende Hämoglobin-Reagens und 45 werden. Die Steuerschaltung 26 besitzt einen Ausein hämolysierendes Material enthält. Ein Verdün- gang 28, der mit dem EntspemingseingangE einer nungsmittel von einer solchen Zusammensetzung bistabilen Vorrichtung 30 gekoppelt ist Ferner ist würde eine bestimmte optische Dichte haben, durch die Speicherschaltung 12 mit einem Sperreingang D welche eine relative Menge der durch die Photozelle der bistabilen Vorrichtung 30 über eine Leitung 32 hindurchtretenden Beleuchtung absorbiert wird. 50 gekoppelt. Auf diese Weise wird die bistabile Vor-Durch die Verwendung eines Volumens des Verdün- richtung in den Durchlaßzustaad geschaltet, wenn mingsmittels als Bezugsgröße und durch die Verwen- das Signal von der Probenzelle der Speicherschaltung dung einer gemeinsamen Verdünnungsmittelquelle zugeführt wird, und nach einer Zeitdauer, welche sowohl für die Bezugszeiie als auch für die Proben- dem Unterschied zwischen der Dichte des Bezugsmezelle S würden Veränderungen der optischen Dichte 55 diums und derjenigen des Probenmediums proportiodes Verdünnungsmittels infolge seiner Zusammenset- nal ist in den Sperrzustand geschaltet, zung, Temperatur usw. keine grundsätzlichen Abwei- Wenn gewünscht, kann der hinsichtlich seiner chungen in der vergleichenden Farbüberwachung er- Dauer gesteuerte Ausgang aus der bistabilen Vorzeugen, richtung 30 einer Analogform eines registrierenden

Bei einer einfachen Form des Meßwertumwandlers 60 Meßgerätes 34 zugeführt werden. Andernfalls odei 10 kann entweder ein eine Verdünnung simulieren- sogar gemeinschaftlich kann der zeitabhängige Ausdes Bezugsfilter, Luft, klares Wasser oder ein an- gang aus der bistabilen Vorrichtung einem Impclsderes Bezugsmedium bzw. eine andere Bezugssub- generator 36 eingeblendet und dann als Impulsreihe stanz an Stelle des Fluidvolumens des Verdünnungs- in einen Drucker 38 oder in eine andere digital mittels verwendet werden. Eine kompliziertere Form 65 orientierte Ausgangsvorrichtung eingeldtet werden, des Meßwertumwandlers arbeitet nach dem Prinzip Die schematische Darstellung der Fig.2 ermögeiner Durchflußzelle und ermöglicht eine selbsttätig licht ein noch mehr ins einzelne gehendes Verständablaufende Behandlung bzw. Verarbeitung aufeinan- nis der Arbeitsweise und des Zusammenwirkens des

Meßwertumwandlers 10, der ~,

der Empfangsschaltung 16 und der 26 welche Glieder durch gestrichelte ,«,.u»»-„-kennzeicnnet sind. In Lesern Zusammenhang ist daxauf hinzuweisen, daß diese elektnsche Schaltungsanordnung stark vereinfacht ist, jedoch ausreichend sein dürfte, dem Fachmann eine angemessene AnweTsung zu geben, nach der eine äquivalente mngsanordnung, die auf den Markt gebracht kann leicht eebaut werden kann. Die primären elektrischen Komponen.:- innerhalb

des^eCrtumwandlers 10 sind eine PhotozeUe 40

und eine Strom-Spannungsumformer-

42. Es ist nur eine PhotozeUe erforderl

Bezugs- und die Probenzelle/?

Äquivalente mechanisch auf die

nung übertragen werden oder sich

nung zu einem optischen System *

über die Steuereinrichtung 20 eine

regung der PhotozeUe 40 durch d

bewirkt. Natürlich können zwei

zugeordnete

f £_a rester Ano<ü

¹⁵

leet wird Der Kondensator 46 kann daher über den wiSand 48 und den Transistor 50 entladen wer_den. _Ferner wird die bistabile Vorrichtung 30 gleichae Steuerschaltung 26 betätigt, welche

zeitig, _{nter TransistO}r 52 ist.

ein gee g ^P ^^ ^ _M

Hämoglobin in der Probe darstellende Span^n₈ führt, der Transistor 44 nicht zum zweiten Ma Γη den Leitungzustand getrieben worden ist Dies ist ^^ ^ Umstand bedingt, daß die auf den Kondensator 46 gebrachte Ladung infolge der Umwandde s _elleninhai_te größer als die Spannung

ist, welche nun auf der Leitung 14 zugeführt wird, so ^ _{Transistor 4}4 gesperrt wird. Da sich jedoch Kondensator weiterhin über den Widerstand 48 _entlädt, nimmt der Unterschied in der Emitterspan_nung ^ Basisspannung des Transistors 44 so lange s Spannung am Emitter ausreichend niedrig P^ ^ _{Hämoglobin verurS}achte Ba- ^ _{den Transistor in den Lei}tungszustand

bringen kann. Die Dauer der Kondensatorentladung s proportional der Basisspannung, die zum Hämoglobingehalt der Blutprobe umgekehrt propor-

^&^^^SSSZ ₂₅ ^Ve^der Transistor 44 in den Leitstand meterveränderungen zwischen den beiden Monitoren *_{5 zurückgebracht} ^_nJ, verändert er den Pegel des

1«^

, V mt

+ /und ein herkömmliches ^ÄJ;^G^_H ^d Masse liegenden Kondensator 46 undf stand 48, der den Zugang zur Ausgang möglicht. Das anfängliche Auf aden tors erfolgt, wenn die Photozelle 40 leuchtung erregt wird, welche durch hindurchtritt, und einen steuernden die Leitung 14 legt. Dies hat zur^ Transistor 44 leitend wird, wodurch Kondensator gekoppelt wird^ Da die ^ bistabilen Vorrichtungen vorderflanken- oderJ fiankenempfindlich sein können, bedeutet der stand, daß der Transistor 44 nun lertend^f^l daß von seinem Ausgang 32 em Sperrsignal übema_ gen wird. Der Meßwertumwandler 10 spncW^ waü fend eines kurzen Zeitraums auf jedenaa^°f^ Darstellung der Bezugszelle an. Auf ehest W ra

der Kondensator auf den relativen .^We£ ^f £J welcher der Durchlässigkeit proportion^ IS^ o

Absorption der Bezugsmedien. Obwohl der W«ter_ stand 48 einen Entladungsweg bddet, wird eine tnt ladung verhindert, da die Empfangsschataing, 16 *e einer Rechteckwelle, aus der Vorrichtung 30 umge-_{Diese Im lsdauer läßt sich} leicht in regi-

^^ ^₁ und/oder Digitalausgange durch her_{che Mittdj beispi}el_Sweise von der m Fig. 1 dargestellten Art, umwandeln. Obwohl m Fig. 1 ^_{2 nicht} dargestellt, kann das Sperren der bistabi-_{Vorrichtu 30 oder} sogar das zweite Entspen-en ^ _Transistors 44 _{durch geeigri}ete Ruckkopplungs_n ^ _{Steuereinrichtung} tnggern, um einen er_neuter! Arbeitszyklus derselben einzuleiten, um die _eUemnhalte und eine weitere^Blutprobe: wieaufeinanderfolgend zu überwachen und umzuwandeln. Natürlich wird während des erzeugten Ar_{der Kondensator m den} gleichen Entla-

_αια5^_ι&η(1 gebracht, den er anfanghch besaß

In Fig. 3 A und 3B sind typische Kondensator- ^^ _{gezeigt F} 3^ _stellt ^_€

_bereits beschriebene Arbeitsweise dar, be, welcher _Kondensator anfänglich auf emen Wert^ _{(S au{ Grund der} Bezugszelle) aufgeladen

I^ ^ ^ ^ _{einen w F (auf} Grund der

_{obe A} Spannung) entladen dD

richtung 20 ihre Progra^erung werte^^Q über die Schalüeitung24 das Ansprecn η _{dungsf ormeln erglbt} sich, daß

14 gelegte Spannung

werden die

zugsmediums eine Konstante ist, während die Funktionsverstärkers über eine Leitung 116 gekop-

Gramm je 100 ml der Probe gleichzusetzen mit pelt. Daher befinden sich die Eingänge sowohl des

15,95/ Verstärkers 112 als auch des Schaltkreises 118 in

_RC V' einer Spannungsfolgebeziehung. Die Ausgangsseite

, ⁵ des Schaltkreises ist durch eine Leitung 120 mit einer

In ähnlicher Weise kann, wenn ein digitalisierter ersten Seite eines gesteuerten Schalters 122 gekoppelt

Ausgang bei Verwendung eines Impulsgenerators und durch eine Leitung 124 mit einer Empfangs-

von der in F ι g. 1 dargestellten Art benutzt wird, der schaltung 126. Eine Speicherschaltung 128 ist mit

Hamoglobingehalt wie folgt berechnet werden: einer zweiten Seite des gesteuerten Schalters 122

k-fp-t (4) ^{10 durch eine} Leitung 130 verbunden. Die Pfeilköpfe

,,,.,, für die Leitungen 120 und 130 stellen den Umstand

in welcher/: eine vorberechnete Konstante ist, die dar, daß die Speicherschaltung 128 über den Schalter

von den verwendeten Standardwerten abhängt, fp die 122 aufgeladen und nachfoleend durch den gleichen

Frequenz des Impulsgenerators ist und; die Aus- Schalter zur Empfangsschaltung 126 entladen wer-

gangsdauer. Auf diese Weise kann die Impulsfre- 15 den kann

quenz so eingestellt werden, daß eine einfache Bezie- Ein Ausgangsumsetzer 132 ist durch eine I eitung

hung zur Hamoglobinkonzentration besteht. Bei- 134 mit dem Ausgang des Verstärkers 112 gekop-

spielsweise können einhundert Impulse 1 g Hämoglo- pelt. Eine Steuereinrichtung 136 liefert über eine

bin je 100 ml Probe darstellen. Leitung 138 einen Steuereingang an den Ausaangs-

Fig. 3 B unterscheidet sich von Fig. 3 A insofern, 20 umsetzer. Eine Schaltleitung 140 regelt wahlweise, als em zweistufiges Bezugsprobenverfahren angewen- welche der Zellen R oder S durch den Meßwertumdet wird. Anfänglich überwacht der Meßwertum- wandler 110 betrieben wird. Die Steuereinrichtung wandler ein völlig klares oder btenkes Medium, bei- regelt ferner den Status des gesteuerten Schalters, wie spielsweise Luft oder Wasser Dies hat zur Folge, durch eine Steuerleitung 142 symbolisiert,
daß der Kondensator auf den Wert yon K, aufgela- ₂₅ Die Arbeitsweise des in Fi g. 5 dargestellten Geraden wird, der hoher als der Wert V_R ist. Sodann wird tes ist in sehr kurzer Zusammenfassung wie folgt: die Bezugszelle optisch überwacht und die Emp- Anfänglich wählt die Steuereinrichtung 136 das umfangsschaltung 16 getoggert. Da Κ« niedriger als K₈ zuwandelnde Bezugsmedium/? und schließt den ist, beginnt sich der Kondensator bei t_b zu.entladen Schalter 122, so daß eine der Lichtdurchlässigen was früher als r₀ ist Die Steuerschaltung wird jedoch 30 des Bezugsmediums proportionale Spannung über erst getnggert nachdem die Spannung V_KC auf den den Verstärker 112, die Schaltung 118 und den Wert V_R abgefallen ist. Schalter 122 der Speicherschaltung 128 zugeführt

Die einzigen elektrischen Veränderungen, die not- wird. Die Steuereinrichtung öffnet dlnn den Schalter wendig sind, um die in Fig. 3 B dargestellte Arbeits- I₂₂ und wählt die ProbeS zur Meßwertumwandlung. weise zu erzielen, besteht dann daß der vorher ge- ₃₅ Die Probe hat eine geringere Lichtdurchlässigkeit Js meinsame Ausgang 22 von der Steuereinrichtung ge- das Bezugsmedium R, so daß die über den Verstärsondert entsperrt wird und eine dritte Überwa- ker 112 und den vorspannbaren Schaltkreis 118 zuchungsposition (blank) fur die Schaltung 24 vor- geführte Spannung niedriger als die in der Speichergesehen wird. Esse, angenommen daß das gestn- schaltung 128 gespeicherte ist. Sodann schließt die ehe te Rechteck Λ in Fig.l beide mechanischen 40 Steuereinrichtung den Schalter 122 und ermöglicht Teile dieser modifizierten Bezugszelle enthalt. Ferner eine Entladung von der Speicherschaltung übe? den sei angenommen, daß der Meßwertumwandler 10 die gesteuerten Schalter zur Empfangsschaltung 126. Die notwendige mechanische und optische Ausrüstung Entladung bleibt weiterhin von Bedeutung bis die umfaßt, um die erforderliche überwachung und rela- Speicherschaltung sich auf dem gleichen niedrigeren tive Anordnung der Bezugs- und Probenmedien zu 45 Potential als dasjenige befindet weicht Wirklich ermöglichen. Wie erwähnt, kann der Meßwertum- der Probe 5 umwandeltwird ^hinsichthch wandler 10 zwei Monitoren aufweisen (oder sogar Während der Entladungsperiode ist der vorspann- ^!l^d„^fⁿ„^fur-^de ^Lieff™S ™ y,so daß die bare Schaltkreis 118 auf Sperrung vorTespannf. In-

tzssr ^{Leitung 14} «£^s?^J**£%^

gend sein soil. Schaltkreises wieder ausgeglichen ist wird der trie-

In Fig.4 ist eine zweite Ausführungsform der Er- eernde Einoano fiir ΓΤπ Γ

findung dargestellt. Der Einfachheit halber wird an- Der UmS^l₃₂ ^iRt H" ^U™^Setzer ^genommen, genommen, daß der Meßwertumwandler 110 der 55 erWegwar iZ* ^dlC?™^eT> ^{wahrend we ]che}\

!leiche wie der vorangehend beschriebene Meßwert- dem UnSsSed ü? *«^eMessung ,st proportional

umwandler 10 ist Mi? dem Ausgang des Meßwert- tZn^B^J^T

umwandle« 110 ist ein Rechen- bzw. Funktionsver- natürlich eine dirpVt „_mmr(;

stärker 112 über eine Leitung 114 gekoppelt. Der „SowÄS _P ^? Γ
Rechen- bzw. Funktionsverstarker ist in seinem Auf- 60 handelt

bau so gestaltet, daß er nach einem Spannungsfolge- Die Einzelheiten des erfinduneseemäßen Geräts

modus arbe,tet so daß seme Ausgangsspannung auf werden durch die schematisThe D^Sng m ^

der Leitung 116 eng dem Eingang auf der Leitung in Verbindung mit dem SZT W

114 folgt. Der Rechen- bzw^ Funktionsverstärke? Fig.7 ^s^L^

^^^X&s^^{m 65} ^iÄ^kr^br^tionTⁱⁿ

Ein vorrpannbari Schaltkreis 118 ist an seiner iHSSSnitoftaiSS
Emgangsseite nut dem Ausgang des Rechen- bzw. trachten sind, welche sie darstellen

12

Die primären elektrischen Komponenten innerhalb zeigt die Spannung an der Speicherschaltung 128 an, des Meßwertumwandlers 110 sind eine Photozelle die einen an Masse liegenden Kondensator aufweist. 144 und ein Strom-Spannungs-Umsetzer 146. Die Wie ersichtlich, bilden die Speicherschaltung und die Ausgangsleitung 114 enthält einen Isolier- und Stabi- Empfangsschaltung ein herkömmliches RC-GYicd.
lisierungswiderstand 148 und einen Knotenpunkt/!. 5 Obwohl der Schalter 122 als normalerweise offen Der Knotenpunkt A und weitere Knotenpunkte, die dargestellt ist, ist er zum Zeitpunkt <₀ durch die nachstehend näher gekennzeichnet werden, dienen Steuereinrichtung 136 geschlossen, so daß die zum Spannungsvergleich verschiedener Punkte in der + 10-V-Spannung an den Knotenpunkten A, B schematischen Darstellung und stehen mit ähnlich und C auch an den Ladestromkreis gelegt wird und gekennzeichneten Wellenformen in F i g. 7 in Bezie- io deshalb am Knotenpunkt D ebenfalls eine Spannung hung. Es sei beispielsweise angenommen, daß ein po- von + 10 V besteht. Für die Zwecke der Beschreisitives 10-V-Signal durch die Meßwertumwandlung bung wurde der typische Spannungsabfall an der vordes Bezugsmediums R erzeugt wird und daß die spannbaren Diode 118 der Einfachheit halber unbe-Meßwertumwandlung der Probe S ein positives Si- rücksichtigt gelassen, jedoch ist, wie ersichtlich, zum gnal von nur 5 V ergibt. Daher ist bei t_t in F i g. 7 bei 15 Zeitpunkt f₀ die Spannung am Knotenpunkt B höher der Wellenform am Knotenpunkt A eine Spannung als +10 und beträgt beispielsweise +10,6V.
von + 10 V gezeigt, was darstellt, daß die Licht- Zunächst wird der Inhalt des Ausgangsumwanddurchlässigkeit des Bezugsmediums dann durch die lers 132 nicht beschrieben und lediglich erwähnt, daß Photozelle 144 gemessen wird. an seinem Eingang eine Diode 152 normalerweise

Der KnotenpunktA ist in den positiven ( + ) Ein- ao durch die positive Spannung am Knotenpunkte in gang des Funktionsverstärkers 112 gekoppelt. Dieser der Sperrichtung betrieben wird, welche Spannung Verstärker ist symbolisch dargestellt statt mit nähe- höher als diejenige ist, welche an die Diode durch die ren Schaltungseinzelheiten, da zahlreiche Formen positive Spannungsquelle gelegt wird, welche im von Schaltungsanordnungen verwendet werden kön- Ausgangsumwandler symbolisiert ist. Daher ist zum nen, solange sie in einem Spannungsfolgemodus be- as Zeitpunkt ί₀ während der Meßwertumwandlung des trieben werden, so daß die Spannung am Knoten- Bezugsmediums R der Ausgangsumwandler gesperrt, punktB in der Verstärkerausgangsleitung 116 sehr Wie sich aus dem Nachfolgenden ergibt, wird der genau der Spannung am Knotenpunkt A folgt. Span- Ausgangsumwandler 132 nur entsperrt, wenn am nungsfolge-Funktionsverstärker entsprechen diesem Knotenpunkts ein negatives Potential, d.h. zwi-Kriterium dadurch, daß sie eine nahezu unendliche 30 sehen den Zeitpunkten t_s und f₄, besteht.
Eingangsimpedanz (in der Größenordnung von Zum Zeitpunkt f, liefert die Steuereinrichtung 136 100 Megohm) bei geringster Belastung, eine beson- ein Signal an die Leitung 142, so daß der Schalter ders niedrige Ausgangsimpedanz (in der Größenord- 122 öffnet und die Speicherschaltung 128 von der nung von 1 Ohm) und einen hohen Verstaikungs- übrigen Schaltungsanordnung isoliert wird. Wie in faktor haben. Der dargestellte Verstärker 112 ist ein 35 F i g. 7 gezeigt, bleiben die Spannungen an jedem der Abgleichdifferentialverstärker und hat einen negativen Knotenpunkte konstant. Zum Zeitpunkt t, wird die Eingang (—) in Gegenkopplung von einem Knoten- Schallleitung 140 der Steuereinrichtung in die Stelpunkt C. Sogar eine Veränderung von wenigen Milli- lung zur Probe S gebracht und ferner ein Sperrsignal volt zwischen den beiden Eingängen hat zur Folge, an den Ausgangswandler über die Leitung 138 gedaß der Ausgang stabil von der vollen negativen zur 40 geben, um Schaltstöße bei einem unerwünschten vollen positiven Sättigung schwingt. Bei dieser Form Triggern des Ausgangsumwandlers zu verhindern,
hat der Verstärker eine vernachlässigbare Dämpfung Da die Probe S eine geringere Lichtmenge hin- und ist gut für seine Aufgabe geeignet, die Aufrecht- durchtreten läßt, folgt eine niedrigere Spannung, beierhaltung der Spannung an den Knotenpunkten A, B spieisweise von +5V, als am Knotenpunkt A am und C auf dem gleichen Niveau zu halten. Dies ist 45 Knotenpunkt B, so daß die Diode des Schaltkreises bei r₀ bei den Wellenformen A, B und C gezeigt. 118 in Vorwärtsrichtung betrieben wird, wodurch

Obwohl andere und einfachere Formen für die der Knotenpunkt C ebenfalls auf + 5 V gebracht

Spannungsfolge-Schaltungsanordnung verwendet wer- wird.

den könnten, würde die erforderliche und durch die Es wird in Erinnerung gebracht, daß der Schalter Erfindung erzielte Präzision darunter leiden. Es ist 50 122 zum Zeitpunkt t_x geöffnet wurde und zum Zeitsogar möglich, die Knotenpunkte A und B unmittel- punkt t„ offenbleibt. Zum Zeitpunkt f_s wird der bar miteinander zu verbinden oder miteinander zu Schalter 122 wieder durch die Steuereinrichtung gevereinigen, jedoch würden Stabilität und Genauigkeit schlossen, was wesentliche Reaktionen zur Folge hat. weniger als wünschenswert sein. Die Knotenpunkte C und D, an denen verschiedene

Der vorspannbare Schaltkreis 118 besitzt eine 55 Spannungen bestehen, werden miteinander gekop-Diode, die so gekoppelt ist, daß sie durch die Span- pelt. Dem Knotenpunkt C werden weiterhin die nung am Knotenpunkt B in Vorwärtsrichtung und + 5 V von dem Meßwertumwandler 110, dem Verdurch die Spannung am Knotenpunkt C in Sperrich- stärker 112 und dem Schaltkreis 118 zugeführt, austung betrieben wird. Die Rückkopplung vom Kno- genommen, wenn der Kreis 118 in Sperrichtung betenpunkt C zum negativen Eingang des Verstärkers 60 trieben wird, wie nachfolgend beschrieben wird. Der 112 besteht über eine Leitung 150. Die Leitung 124 Knotenpunkt D kann nur die in der Speicherschalkoppelt sowohl den Knotenpunkt C als auch die Lei- tung 128 gespeicherte Spannung abziehen. Zum Zeittung 120 mit der Empfangsschaltung 126, die einen punkt r_s entlädt sich daher die Speicherschaltung an Masse liegenden Widerstand aufweist. über die Knotenpunkte D und C in den Widerstand

Ein Knotenpunkt D und der Knotenpunkt C befin- 65 der Empfangsschaltung 126 und zur Masse. Dies hat den sich auf entgegengesetzten Seiten des gesteuerten zur Folge, daß die Spannung am Knotenpunkt C auf Schalters 122 und sind mit diesem durch die Leitun- + 10 V springt und dann gleichzeitig mit der Spangen 130 und 120 verbunden. Der Knotenpunkt D nung am Knotenpunkt D zur Masse abfällt.

Sobald die Spannung am Knotenpunkte auf mingsentladung vom Bezugspegel zum Probenpegel + 10 V springt, wird der vorspannbare Schaltkreis erhalten, der in eine äquivalente Hämoglobinberech-118 in Sperrichtung betrieben, wodurch eine unmit- nung für die Probe umgewandelt werden kann,
telbare Verbindung vom Knotenpunkts zum Kno- Was die Schaltungsanordnung des Ausgangsumtenpunkt C verhindert wird. Gleichzeitig bringt die 5 wandlers und dessen Wirkungsweise betrifft, so wird, Rückkopplungsleitung 150 eine wesentlich verschie- wenn die Diode 152 in Vorwärtsrichtung betrieben dene Spannung als die, welche, an die Leitung 114 wird, Strom von der Basis eines Transistors 154 abgelegt ist, zum Verstärker 112. Der Funküonsver- gezogen, so daß dieser nicht leitend wird und seine stärker wird daher zur Sättigung getrieben, und seine Kollektorspannung ins Positive geht. Die positive Ausgangsspannung am Knotenpunkt B fällt auf ia Kollektorspannung wird der Basis eines Unijunc-— 5 V ab. Das hat zur Folge, daß die Diode 152 im tion-Transistors 156 zugeführt, so daß dieser leitend Ausgangsumwandler 132 in Vorwärtsrichtung betrie- wird und einen Ausgang an einen Integrator 158 lieben wird, wodurch der Umwandler entsperrt wird. f ert. Der Integrator ist während der Dauer von (r₄—1₃)

Während der Zeit zwischen f₃ und t_t sind die wirksam und liefert an seinem Ausgang 160 einen

Spannungen wie in Fig.7 gezeigt Zum Zeitpunkt f₄ 15 Analogwert des Hämoglobingehaltes zur weiteren

hat die Spannung am Knotenpunkt C auf + 5 V ab- Verarbeitung durch eine geeignete nicht gezeigte

geklungen, welcher Wert auch aem negativen Ein- Einrichtung. Ein Transistor 162 ist an seiner Basis

gang an Verstärkers 112 über die Rückkoppelungs- mit der Sperrsignalleitung 138 verbunden, um ein

leitung 150 zugeführt wird, und die gleiche Span- unerwünschtes Einschalten des Unijunction-Transi-

nungsmenge wird über die Einga:igsleitung 114 dem 20 stors während der Zeit t₂ zu verhindern,

positiven Eingang des Funktionsverstärkers züge- So früh nach dem Zeitpunkt r₄, als mechanisch

führt. Hierdurch werden die Eingänge des Funk- durchführbar ist, kann das Bezugsmedium/? wieder

tionsverstärkers abgeglichen, so daß dieser außer durch die Steuereinrichtung für den Beginn eines

Sättigung kommt, seine Ausgangsspannung am Kno- weiteren Arbeitszyklus von f₀ bis i₄ gewählt werden.

tenpunkt B auf + 5 V zurückspringt und die Diode 25 Es können die gleichen oder verschiedene Proben

152 im Ausgangsumwandler wieder in der Sperrich- während jedes Zyklus oder auf einer periodischen

tung betrieben wird, wodurch der weitere Betrieb des oder abwechselnden Basis je nach der Programmie-

Umwandlers verhindert wird. Auf diese Weise wird rung der Steuereinrichtung und den Notwendigkeiten

eine Messung des genauen Zeitpunktes der Span- des Benutzers analysiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Photometrisches Meßverfahren, insbesondere für die Bestimmung der Absorption einer Blutprobe, bei dem proportional zur Lichtdurchlässigkeit eines Vergleichskörpers und eines Probenkörpers getrennte Meßwerte photoelektrisch erzeugt werden, die gespeichert und verglichen werden und der Abgleich der Meßwerte das Meßergebnis liefert, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger Speicher zur Speicherung des größeren Meßwertes verwendet wird, daß der Speicher bei Erzeugung des kleineren Meßwertes geleert wird, bis der gespeicherte Wert dem kleineren Meßwert gleich ist, und daß aus der Zeitdauer der Leerung des Speichers das Meßergebnis bestimmt wird.

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 1, mit einem photoelektrischen »o Meßwertgeber, einer Meßwertspeichervorrichtung, einer Meßwertvergleichsvorrichtung, einer Ausgabevorrichtung für das Meßergebnis und einer Steuervorrichtung für die Gerätestufen, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Speicher (12, 128) in Form eines Kondensators zur Aufladung auf das größere Meßwertpotential vorhanden ist, daß ein Entladekreis (16, 126) an den Speicher anschaltbar ist, daß eine Steuervorrichtung (20, 136) vorhanden ist, die den Entladekreis zeitabhängig zu- und abschaltet, und daß ein Schaltkreis (30, 118) mit dem Speicher (12) verbunden ist, der, abhängig von der Entladezeit des Speichers, seine Schaltzustände ändert.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (12) mit einer Vergleichsvorrichtung (44) für den Vergleich des gespeicherten Meßwertes mit dem nicht gespeicherten Meßwert verbunden ist und diese Vergleichsvorrichtung wirksam wird, wenn die verglichenen Meßwerte gleich groß sind.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (20) sowohl mit dem Entladekreis (16) als auch mit dem Schaltkreis (30) gekoppelt ist, um diese gleichzeitig mit der Bildung des nicht zu speichernden Meßwertes zu betätigen.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis eine bistabile Vorrichtung (30) aufweist, deren Sperreingang (D) mit einem Ausgang (32) des Speichers (12) gekoppelt ist (F i g. 1).

6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (36) und ein damit verbundenes Koinzidenztor (UND), das auch mit der bistabilen Vorrichtung (30) verbunden ist, wobei bei Koinzidenz der Eingänge des Koinzidenztores die vom Impulsgenerator abgegebene Impulsreihe durchgelassen wird, deren Impulszahl ein Maß für die Lichtdurchlässigkeit des Probemediums ist.

7. Gerät nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis (16) einen elektronischen Schalter (50) aufweist, der einen mit einem Bezugspotential verbundenen Ausgang S3 besitzt (Fig. 2).

8. Gerät nach den Ansprüchen 2 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (12) besteht aus einem vorspannbaren, elektronischen Schalter (44), dessen einer Eingang (14) mit dem Meßwertgeber (10) und dessen anderer Eingang mit einer festen Potentialquelle (+ V) verbunden ist, einem ÄC-Glied, dessen Kondensator (46) mit dem einen Ausgang des vorspannbareE Schalters verbunden ist und dessen Widerstand (48) an seinem einen Ende mit dem erwähnten einen Ausgang des vorspannbaren Schalters und damit mit dem Kondensator (46) verbunden ist, während das andere Ende dei Widerstandes mit dem Entladekreis verbunden ist, während der andere Ausgang (32) des Schalters (44) mit der bistabilen Vorrichtung (30) verbunden ist.

9. Gerät nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein normalerweise nichtleitender Transistor (44) ist, der so geschaltet ist, daß er durch das eine Meßsignal leitend wird und durch das nachfolgend andere Meßsignal gesperrt wird, bis sich der Speicherkondensator (46) über den Widerstand (48) auf einen Wert entladen hat, welcher unter demjenigen des kleineren zugeführten Meßsignals liegt.

10. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis durch eine vorspannbare Schaltung (118) gebildet ist, welche zwischen dem Meßwertgeber (110) und dem Speicher (128) angeordnet ist, und daß die Steuervorrichtung (136) den Entladekreis (126) während der Erzeugung des nicht zu speichernden Meßwertes entsperrt hält.

11. Gerät nach Anspruch 2 oder 10, gekennzeichnet durch einen Ausgangsumsetzer (132), welcher mit einem Knotenpunkt (B) verbunden ist, der sich zwischen dem Meßwertgeber (110) und einem Eingang zu dem Schaltkreis (118) befindet, welcher Ausgangsumsetzer auf eine Zustandsänderung des Schaltkreises ansprechen kann.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspannbare Schaltung eine erste Diode (118) aufweist und die Zustandsänderung von dem Vorspannungszustand dieser Diode abhängt, d?ß eine zweite Diode (152) eine Eingangsstufe für den Ausgangsumsetzer (132) bildet und daß die beiden Dioden mit Bezug auf den Knotenpunkt (B) entgegengesetzt gepolt sind.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (128) und der Entladekreis (124) zusammen ein ÄC-Glied bilden und der Ausgangsumsetzer (132) eine Analogstruktur aufweist, deren Betätigung durch die zweite Diode während ihrer Ansprechdauer erfolgt.

14. Gerät nach den Ansprüchen 2 oder 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen Spannungsverstärker (112), der zwischen dem Meßwertgeber (110) und dem Eingang des Schaltkreises (118) angeordnet ist.

15. Gerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Rückkopplungswcg (150) für den Spannungsverstärker (112), der mit dem Ausgang des Schaltkreises (118) und einem Eingang des Spannungsverstärkers verbunden ist.

16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsverstärker (112) ein als symmetrischer Differentialverstärker aufgebauter Operationsverstärker ist und der Rückkopplungsweg (150) und der Meßwertgeber (110)

mit zwei gesonderten Eingängen (+, -) des erwähnten Verstärkers verbunden sind.

17. Gerät nach den Ansprüchen 2 oder 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daf; die Steuervorrichtung (Ϊ36) einen steuerbaren Schalter (122) betätigt, der zwischen Entladekreis (126) und Speicher (128) angeordnet ist.