DE2556677A1

DE2556677A1 - Verfahren zur diskriminierung gegenueber den einfluessen von artefakten bei optischen untersuchungen unter ausnutzung von streuung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2556677A1
Application number: DE19752556677
Authority: DE
Inventors: Eugen Kenneth Achter; Jerome Carl Kremen; Paolo Priarone; Rodolfo Ramiro Rodriguez
Original assignee: Baxter Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1975-01-29
Filing date: 1975-12-16
Publication date: 1976-08-05
Also published as: JPS562903B2; JPS5190883A; SE428728B; ES444659A1; BE837847A; IL48531A; FR2307311A1; AU503832B2; NL7600084A; SE7600908L; AU8701375A; NO145896B; NO145896C; IL55909A0; DK23576A; MX143271A; FR2307311B1; FR2307262A1; FR2307262B1; IL48531A0

Description

Verfahren zur Diskriminierung gegenüber den Einflüssen von Art£fakten bei optischen Untersuchungen unter Ausnutzung von Streuung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Im biologischen Labor ist die Nephelometrie ein Standardwerkzeug für das quantitive Erfassen der Menge bestimmter biologischer Stoffe in einer flüssigen Probe. Die Messung erfolgt dadurch, daß ein Lichtstrahl durch die Flüssigkeit hindurchgelenkt wird und die Lichtmenge bestimmt wird, die unter verschiedenen Winkeln gestreut wird. Die Lichtmenge, die gestreut wird, hängt von der Größe der streuenden Teilchen, ihrer Konzentration, ihrer Form, der Wellenlänge des benutzten Lichtes, den Brechungsindizes der Teilchen und

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des Mediums, in dem sie suspendiert sind,und von dem Winkel ab, unter dem die Streuung gemessen wird. Es ist eine große Menge an Erkenntnissen vorhanden, die es ermöglicht, daß aus solchen Beobachtungen die Konzentration bestimmt wird, wenn die Verteilung der

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Teilchengröße bekannt ist; es treten jedoch praktische Schwierigkeiten auf.

Z.B. war der Anlaß für die vorliegende Erfindung der Wunsch nach einer Meßmöglichkeit für die Bestimmung der Menge an immunochemischen Komplex in einer Probe.

Aus Filtrationsversuchen, die zur Bestimmung der angenäherten Größe der zu den gewünschten bzw. nicht gewünschten Streusignale führenden Teilchen gemacht wurden, wurde bestimmt, daß der interessierende immunochemisehe Komplex durch ein 0,4-Mikron-Filter hindurchgeht, jedoch von einem 0,2-Mikron-Filter zurückgehalten wird. Seine Größe beträgt daher ungefähr 300 Nanometer.

Der für die Messung des Streulichtes gewählte Winkel beeinflußt die Größe der Messung sehr. Ein kleiner Vorwärtswinkel erhöht die Menge des gestreuten Lichtes, wie dies z.B. bei der Betrachtung von Lichtern während der Nacht durch Nebel hindurch festzustellen ist. Darüber hinaus sind Teilchen größerer und mittlerer Größe von einer größeren Effektivität bei der Streuung von Licht unter kleinen Vorwärtswinkeln als kleine Teilchen. Daher sind kleine Vorwärtswinkel wünschenswert, um den Beitrag der Teilchen kleiner Größe zu minimalisieren. Andererseits wird eine starke Streuung auch von großen Staubteilchen hervorgerufen, die unvermeidbar in den Proben vorhanden sind. Daher sollten größere Winkel der Vorwärtsstreuung benutzt werden, um den Beitrag der großen Teilchen zu minimalisieren. Größere Teilchen, wie z.B. tanzen in der Lösung herum und die von ihnen hervorgerufene Streuung ist nicht konstant, da die Anzahl der Staubteilchen in dem Feld des Lichtstrahls nicht konstant ist, da

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sie von einem statistischen Gesichtspunkt aus gesehen relativ gering an Zahl sind.

Bei der Untersuchung eines immunochemisehen Komplexes haben die verschiedenen in der Lösung vorhandenen in der Lösung vorhandenen Bestandteile verschiedene Größen. Die Teilchen, welche gelöste Makromoleküle umfassen, Puffer, Antikörper und Serum sind viel kleiner als die Teilchen an immunochemischen Komplexen, während die störenden Staubteilchen wesentlich größer sind. Als Folge dieser Unterschiede in Größe und des Unterschiedes zwischen der großen Konzentration des vorhandenen Puffers, Antikörpers und Serums und der kleinen Konzentration der anwesenden Staubteilchen ist festzustellen, daß die Streuung infolge der Staubteilchen fluktuiert, während die Streuung infolge aller anderen Komponenten im wesentlichen stetig ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Diskriminierung anzugeben, bei dem Meßstörungen nicht auftreten, insbesondere die fluktuierenden Teilchen die Messung nicht beeinflussen können.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gewünschte Komponente dadurch gemessen wird, daß von dem beobachteten Wert der konstante Beitrag von Teilchen, welche kleiner sind als die interessierenden Teilchen abgezogen wird, während der fluktuierende Beitrag, z.B. vom Staub, elektrisch unterdrückt wird, so daß er nicht in die Messung eingeht. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die interessierenden Teilchen die größten der Teilchen sind, die in einer konstanten makroskopischen Weise vor-

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handen sind. Die irreguläre Streuung an größeren Teilchen, wie z.B. Staub, wird von der elektronischen Signalverarbeitungsschaltung
ignoriert, die den Minimumwert des Streusignals über ein Zeitintervall mißt.

Es wurde gefunden, daß es einen breiten Bereich von Vorwärtsstreuwinkeln gibt, die mittig um ungefähr 30° liegen, in dem der ausgewählte Winkel das Verhältnis an Streuung durch mittlere und große Teilchen zur Streuung durch kleine Teilchen erhöht, ohne daß auch die Streuung von Teilchen größerer Größe in einem solchen Maße angehoben wird, daß die Fähigkeit des elektrischen Verarbeitungssystems überdeckt wird, die die Teilchen größerer Größe darstellende fluktuierende Komponente zu unterdrücken.

Das Nephelometer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

Das optische System benutzt eine Anordnung, die Proben in Reagenzgläsern aufnimmt und die Vorwärtsstreuung von einem kleinen Flüssigkeitsvolumen zwischen den Wandungen des Probenrohres genau mißt. Das optische System ist so ausgelegt, daß die spiegelnde Reflexion des einfallenden Strahls auf den Wandungen des Probengefäßes nicht mit der Messung der Streuung interferiert; daher können kommerziell erhältliche Reagenzgläser als Probengefäße zufriedenstellend eingesetzt werden.

Bei der Ausmessung von immunochemisehen Komplexen wird auch hier
ein Streuwinkel von ungefähr 30 bezüglich des belichtenden Strahls innerhalb des kleinen Volumens verwendet, da gefunden wurde, daß

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für einen breiten Bereich um diesen Winkelwert herum das Verhältnis an erwünschter Streuung von den interessierenden immunochemischen Komplexteilchen zu der nicht interessierenden Streuung durch größer und kleinere Teilchen in der Untersuchungssubstanz wesentlicher höher ist als bei anderen Streuwinkeln.

Der Streuwert infolge der Teilchen, welche kleiner sind als die interessierenden Teilchen wird von der Gesamtstreuung abgezogen, um den Betrag an Streuung von den interessierenden Teilchen her zu bestimmen. Diese Subtraktion wird halbautomatisch durch die Meßanlage ausgeführt, und zwar in Übereinstimmung mit Ablesungen an Standard- oder "Blind"-Lösungen von Teilchen, welche kleiner sind als die interessierenden Teilchen. Dies wird weiter unten in einem genauen Protokoll beschrieben.

Weitere Unteransprüche richten sich auf besondere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Meßanlagen.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung genauer beschrieben werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch den optischen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Nephelometers für immunochemische Untersuchungen,

Fig. 2 einen vergrößerten Horizontalschnitt lärigs der Linie 2-2 der Fig. 1 ,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt zur Darstellung des Lichtstreubereiches des Nephelometers gemäß Fig. 1,

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Fig. 4 eine perspektivische schematische Darstellung, welche der Fig. 3 entspricht und in der dargestellt ist, wie das Sichtfeld des Photomultipliers durch Feldblenden eingeengt wird, damit dieser die Vorwärtsstreuung von nur einem begrenzten Teil der Probe innerhalb des Probenrohrs erfaßt,

Fig. 5 ein vereinfachtes Blockdiagramm der elektrischen Signalverarbeitungs- und -steuerschaltung des Nephelometers,

Fig. 6 das Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer nephelometrischen Meßanlage zur Bestimmung immuno-.chemischer Komplexe,

Fig. 7 ein Diagramm der elektrischen Steuer- und Meßabschnitte des Nephelometers, welches Diagramm die Zuordnung dieser Teile zu den Steuerelementen auf einer Steuertafel der Meßanlage zeigt,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten

Ausführungsform des Nephelometers, wobei die Steuer- und Anzeigeelemente auf der Steuertafel und der optische Abschnitt dargestellt sind und

Fig. 9A, 9B schematische Darstellungen der elektrischen Schaltung in dem Nephelometer gemäß Fig. 8.

In der Fig. 1 ist der optische Abschnitt 11 eines erfindungsgemäßen Nephelometers dargestellt. Der optische Abschnitt besteht aus einem Gehäuse 12, in dem eine horizontal ausgerichtete Lasereinheit 13 angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Lasereinheit 155 benutzt, die von der Firma Spectrophysics, Mountain View, Kalifornien, vertrieben wird. Das in dem Strahl 14 abgestrahlte Licht weist eine WeI-

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lenlänge von 632.8 nm auf.

Das Gehäuse 12 ist mit einer vertikal angeordneten Probenaufnahme-

kammer 15 ausgerüstet, die eine relativ dicke rechte Seitenwand, (in der Fig. 1) eine Vorderwand 17, eine Rückwand 18, eine linke Seitenwand 19 und einen Boden 20 aufweist. Die Kammer 15 wird weiterhin durch einen entfernbaren Deckel 21 begrenzt, der einen Umfangsflansch 22 besitzt.

Die rechte Seitenwand 16 ist mit einer sich nach innen öffnenden und vertikal erstreckenden V-Nut 23 versehen, die mit einem üblichen Probenrohr 24 in Eingriff kommen kann, wenn das Probenrohr vertikal ausgerichtet ist. In der linken Seite der Probenaufnahmekammer 15 (Fig. 1) ist ein vertikal sich erstreckender Druckblock 25 mit einer sich nach innen öffnenden vertikalen V-Nut 26 verschiebbar angeordnet. Er ist mit zwei in vertikaler Richtung gekrümmten Drahtfedern 27,27 versehen, die symmetrisch an der linken Seitenfläche des Blockes befestigt sind, so daß sie sich gegen die linke Seitenwand 19 legen können und den mit der V-Nut 26 versehenen Block 25 federnd gegen das Probenrohr 24 drücken können, um dieses in fester Anlage an der V-Nut 23 der rechten Seitenwand 16 zu halten (vgl. Fig. 2).

Die linke Seitenwand 19 und der Druckblock 25 sind mit einer öffnung 28 bzw. 29 versehen, die mit dem Strahl 14 ausgefluchtet sind. Die rechte Seitenwand ist mit einer sich vertikal erstrekkenden Ausnehmung 30 versehen, zu der auch eine Lichtfallenausnehmung 31 gehört, die auf den Strahl 14 ausgefluchtet und mit einem geeigneten lichtabsorbierenden Material ausgekleidet ist. Die Aus-

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nehmung 30 steht in Verbindung mit einem um 45 (gegenüber der Horizontalen) geneigten Lichtdurchlaßkanal 32, der in der rechten Seitenwand 16 ausgebildet ist und an seinen gegenüberliegenden Enden mit kollimierenden Blenden 33 bzw. 34 (field stops) versehen ist. Die Blenden weisen - wie vorstehend beschrieben - eine 2,8 Divergenz auf und sind unter 45° bezüglich des Strahls 14 ausgefluchtet und sind bei der Verwendung eines üblichen 12 χ 75 inm-Probenrohrs 2 4 auf einen Punkt auf der Wandung des Probenrohrs ausgerichtet, der ungefähr 3,07 mm oberhalb der Strahlmittellinie liegt.

Die Blende 3 4 öffnet zu einem Lichtrohr 35, das zu einer Photomultiplierröhre 36 in einer Kammer 37 führt, welche in der in der Fig. 1 gezeigten Weise dem Gehäuse 12 zugeordnet ist.

Bei einigen bekannten Nephelometern, die Probenrohre (Reagenzgläser) als Testzellen benutzen, liegen der einfallende Strahl und die beobachtete Streustrahlung in einer sich senkrecht zur Achse des Reagenzglases erstreckenden Ebene. Bei einer solchen Anordnung werden die einfallenden Strahlen vielfach von den Seiten des Reagenzglases in derselben Ebene wie die beobachtete Streustrahlung reflektiert und ohne Diskriminierung erfaßt. Eines der Merkmale des vorhandenen Nephelometers ist darin zu sehen, daß die Probenrohrachse in dieselbe Ebene gelegt wird wie die einfallenden und gestreuten Strahlen, um auf diese Weise das Störsignal infolge ■Mehrfachreflexionen an den Seiten des Probenrohres zu vermeiden. Diese Störsignale sind nicht reproduzierbar, wenn verschiedene Probenröhrchen verwendet werden. Die vorstehend erwähnten Mehrfachreflexionen sind solche an der Glas-Luft-Grenzfläche und sie

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treten beim Fehlen von Verunreinigungen auf, sind aber stark unterschiedlich beim Einsatz verschiedener Probenröhrchen, da eine große Anzahl von Reflexionen zum Tragen kommt.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, bestrahlt der Laserstrahl einen Abschnitt des Probenrohrs 24 und seines Inhaltes zwischen dem Eintrittsquerschnitt 24A und dem Austrittsquerschnitt 24D in großem Maße. An diesen beiden Flecken rufen die unvermeidbaren Oberflächenablagerungen und die Artifakte, die normalerweise auf und in dem Glas oder dem Kunststoff der Reagenzgläser oder Küvetten gefunden werden, und die Unregelmäßigkeiten an der Rohr-Flüssigkeit-

Grenzfläche und der Rohr-Luft-Grenzfläche eine starke Vorwartsstreuung hervor, die in keiner Beziehung zu der Vorwärtsstreuung steht, die man messen möchte. Um diese unerwünschte Vorwärtsstreuung aus der Messung zu eliminieren, wirken die Blenden 33 und 34 zusammen, um eine Familie von extremen Strahlen zu begrenzen, von denen zwei (63A und 63B) in der Fig. 4 dargestellt sind. Diese beiden extremen Strahlen liegen in einer vertikalen Ebene, die den vertikalen Durchmesser einer jeden der beiden Blenden 33 und 3 4 enthält. Diese beiden extremen Strahlen, die - wie in der Figur gezeigt - an der Rückseite des Probenrohrs einer Brechung unterliegen, bestimmen einen Teil des vorderen Sichtfeldes 24B bzw. des hinteren Sichtfeldes 24C. Der Teil des Probenrohrvolumens, der zwischen diesen beiden Grenzflächen liegt und von dem Laserstrahl beleuchtet wird, kann von dem Photomultiplier 36 erfaßt werden. Der Photomultiplier hat eine Eingangsapertur 36B, die größer ist als die Ausgangsapertur 36A der Blenden 33 und 34, welche Ausgangsapertur 36A die Eingangsapertur 36B umgibt.

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Die Blenden 33 und 3 4 sind vertikal angeordnet und bestimmen daher ein Sichtfeld, dessen Wirkungsquerschnitt mehr elliptisch als rund ist. Dies ist mehr oder weniger eine Sache der Bequemlichkeit in solchen Fällen, in denen runde Blenden und vertikale Montierungen verwendet werden.

Obwohl der effektiv ausgenutzte Teil des Probenrohrs 24 sich in der Fig. 4 fast von der einen inneren Rohrwandung zur anderen inneren Rohrwandung erstreckt, so sollte doch festgehalten werden, daß die Darstellung in der Fig. 4 zur Sichtbarmachung von Details etwas übertrieben ist. Bei bevorzugten Ausführuncrsbeispielen wurde ein effektiver Abschnitt von ungefähr 1 mm Abmessung in der Hauptdimension in der Nähe der Mitte eines Probenrohrs von 10 mm Durchmesser benutzt. Diese Disproportion in der Größe erhöht die Meßgenauigkeit .

In der Fig. 2 ist eine Sicherheitsverschlußplatte 38 dargestellt, die verschiebbar an der linken Seitenwand 19 anliegt und wie die Fig. 1 zeigt, einen unteren Flansch 39 besitzt, durch den ein mit einem Kopf versehener vertikaler Stift 40 geführt ist, der starr am Boden 20 des Gehäuses 12 befestigt ist. Eine Vorspannungsschraubenfeder 41 umgibt den unteren Schaftabschnitt des Stiftes 40 und stützt sich an dem Flansch 39 und dem Boden 20 ab. Das obere Ende der Sicherheitsverschlußplatte 38 erstreckt sich durch einen Führungsschlitz 42 in der oberen Wandung des Gehäuses 12, wobei der Schlitz 42 unterhalb des Umfangsflansches 22 des Deckels 21 ausgebildet ist. Die Sicherheitsverschlußplatte 38 weist eine Lichtdurchtrittsöffnung 43 auf, die in Ausfluchtung mit der öff-

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nung 28 gebracht werden kann, wenn der Deckel 21 in seine Schließstellung am oberen Ende der Kammer 15 gebracht wird, welche in der Fig. 1 gezeigt ist. Wenn der Deckel 21 abgehoben wird, drückt die Feder 41 die Sicherheitsverschlußplatte 38 in Schließstellung, in der sie die Öffnung 28 abdeckt. Damit wird sichergestellt, daß die Bedienungsperson keinen Laserlichtblitzen ausgesetzt wird, wenn sie bei abgenommenem Deckel 21 nach unten in das Probenrohr 24 schaut.

Wie aus den Figuren 3 und 4 ablesbar ist und wie bereits vorstehend erwähnt worden ist, tritt an der Wandung des Probenrohrs 24 Brechung auf, so daß der Austrittswinkel des Streustrahls 63 45° bezüglich des einfallenden Laserstrahls 14 beträgt, während im Inneren des Probenrohrs der Streuwinkel 31, 6° bezüglich des einfallenden Laserstrahls 14 beträgt. Der 45°-Winkel ist ein bei der Herstellung leicht einzuhaltender Winkel und der aus diesem Winkel folgende Winkel von 31,6 zeigt ein hohes Verhältnis an Streuung an immunochemisehen Komplexteilchen zur Streuung an kleineren Teilchen, ohne daß die elektronische Verarbeitungsschaltung (die weiter unten erklärt werden wird) mit exzessiven fluktuierenden Rauschsignalen überlastet wird, die durch die Gegenwart größerer Teilchen, wie z.B. Staub, hervorgerufen werden können. Es wird auch klar werden, daß der gewinkelte und von dem. Photomultiplier erfaßte Streustrahl in einer vertikalen Ebene liegt, die die Achse des Probenrohrs enthält, so daß Artefakte infolge von internen Reflexionen in dem Probenrohr vermieden werden, wie vorstehend erklärt.

Als Proberohre für den Einsatz mit der Erfindung eignen sich

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kommerziell erhältliche Probenrohre. Z.B. können ordinäre KIMBLE-Reagenzgläser, 10 χ 75 mm, in zufriedenstellender Weise eingesetzt werden, wenn sie nicht schon durch oberflächliche optische Inspektion feststellbare Fehler besitzen.

Im Betrieb streuen Teilchen von ungefähr 0,3 ,u Größe in der Flüssigkeit in dem Probenrohr 24 den einfallenden Laserstrahl 14 in starkem Maße in den optischen Pfad, der durch die Blenden 33 und 34 bestimmt ist. In der Photomultiplierröhre 36 werden entsprechende Signal 36 erzeugt, so daß diese Signale zur Messung der Menge an ursprünglich in dem Probenröhrchen enthaltenen Antigen verwendet werden können, nachdem eine bekannte Menge an Antikörpermaterial der in dem Probenrohr enthaltenen Flüssigkeit hinzugefügt worden ist.

Bei niedrigen Antigen-Pegeln und relativ niedrigen Vorwärtsstreuwinkeln, wie z.B. bei dem hier benutzten Winkel (angenähert 31,6°) wird der Einfluß von Staubteilchen in dem Probenrohr und vergleichbaren Artefakten ziemlich wichtig und stellt eine Quelle schwerwiegender Fehler dar. In der Fig. 5 ist in Blockform eine Signalverarbeitungsschaltung dargestellt, die gegenüber sporadischen positiven Spitzeneffekten (spike effects) diskriminiert, die durch solche Staubteilchen oder andere Artefakte hervorgerufen werden.

Die Signalverarbeitungsschaltung ist eine solche Schaltung, die die positiven Peaks in dem Photomultiplierausgangssignal abschneidet, so daß diese positiven Peaks niemals zu der Meßeinrichtung gelangen und in dieser verarbeitet werden können. Diese positiven Peaks werden durch die Staubteilchen in der zu untersuchenden Flüs-

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sigkeit oder die anderen vorstehend erwähnten Artefakte hervorgerufen. Daher ist z.B. infolge der Staubteilchen das von dem Photomultiplier 36 erzeugte Photometersignal variabel und weist große positive Spitzen 71 auf, die von den einzelnen Staubteilchen hervorgerufen werden. Dieses variable Photomultipliersignal wird über eine Leitung 47 auf einen Eingang eines Negationsgliedes 44A und von dort auf ein Additionsglied 44B geführt. Eine stetige Verschiebespannung V, die größer ist als das maximale Ausgangssignal des Photomultipliers wird über eine Leitung 45 auf den anderen Eingang des Addiergliedes 44 B geführt. Das Eingangssignal auf Leitung 47 wird in dem Negationsglied umgekehrt und weist danach die Signalform 72 auf, bei der die Spitzen 73 nach unten gerichtet sind. Das stetige positive Eingangssignal auf Leitung 45 wird in dem Additionsglied 44B dem Signal 72 hinzuaddiert und das am Ausgang 46 des Additionsgliedes 44B anstehende Ausgangssignal 74 weist positive Maxima auf, die den ursprünglichen Minimalwerten 75 des Eingangssignals auf Leitung 47 entsprechen.

Das Ausgangssignal 74 wird über einen zeitgesteuerten Schalter 76, einen elektronischen Schalter 48, einer Diode 49 und einem Operationsverstärker 50 geführt. An dessem Ausgang 52 steht ein Ausgangssignal in Form eines positiven Peaks an, wenn das variable Eingangssignal auf Leitung 47 ein Minimum ist. Das größte positive Peaksignal während des Erfassungsintervalls, das den Oprationsverstärker 50 erreicht, wird in einem Kondensator 77 gehalten, um ein festes Vergleichssignal· am Ausgang 52 des Operationsverstärkers 50 bereitzuhaiten, das über eine Leitung 78 auf einen Eingang eines Vergleichers 53 geführt wird. Das Ausgangssignal 74 des Additions-

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gliedes 44b wird bei geschlossenem zeitgesteuerten Schalter 76 über eine Leitung 79 auf den anderen Eingang des Vergleichers 53 geführt. Der Schalter 48 schließt anfänglich bei dem Anfangswert des Ausgangssignals 74. Der Kondensator 77 wird auf diesen Wert aufgeladen; zu diesem Zeitpunkt wird der elektronische Schalter 48 durch die Einwirkung des Vergleichers 53 geöffnet. Der am Ausgang 52 des Operationsverstärkers 50 anstehende Wert wird so lange gehalten, bis die Amplitude des Ausgangssignals 74 den anfänglich gespeicherten höchsten Punktwert bei 52 übersteigt; zu diesem Zeitpunkt schließt der elektronische Schalter 48 wieder. Der bei 52 anstehende Wert wird nun den relativ stabilen positiven Maximalwerten des Ausgangssignals 74 asymptotisch folgen (erhöhen), was zu einem neuen gespeicherten Wert am Ausgang 52 führt. Das Ausgangssignal 74 fährt fort,solche neuen gespeicherten Werte aufzubauen (mit jeder Zunahme). Der Vergleicher 53 ignoriert die Einflüsse der von den Artefakten hervorgerufenen Minima (wie z.B. das Minimum 80). Jedes Mal dann, wenn die Amplitude des Ausgangssignals 74 unter den getrackten gespeicherten Wert am Ausgang 52 fällt, öffnet der Schalter 48 und das am Ausgang 46 des Additionsgliedes 44B anstehende Signal wird nicht zu dem integrierenden Kondensator 77 zu Spexcherungszwecken weitergeleitet. Andererseits kann das in dem Kondensator 77 gespeicherte positive Signal nicht verlorengehen, solange der Rückstellschalter 88 nicht geschlossen wird. Diese positiven Signale können auch nicht über die Diode 49 verlorengehen, wenn das Signal am Ausgang 46 des Additionsgliedes 44B negativer ist (dies ist der Fall beim Minimum 80) als der in dem Integrierkondensator 77 gespeicherte Wert, da die Diode 49 so gepolt ist, daß positive Ladung nur von links nach rechts (in der Fig. 5)

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fließen kann. Die positiven Signale können aber auch nicht durch den Operationsverstärker 50 verlorengehen, da die Eingangsimpedanz des Rechenverstärkers sehr groß ist, was effektiv einem offenen Schaltkreis gleichkommt.

Auf diese Weise öffnet der elektronische Schalter 48, wenn das auf der Leitung 78 anstehende Signal größer ist als das auf der Leitung 79 anstehende Signal. Die Maxima des Signals 7 4 werden aber in dem Integrierkondensator 77 gespeichert. Auf diese Weise wird das am Ausgang 52 des Operationsverstärkers 50 anstehende Signal mit dem momentan am Ausgang 46 des Additionsgliedes 44B anstehenden Signal in dem Vergleicher 53 verglichen, dessen Ausgangssignal den elektro-

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nischen Schalter ansteuert derart, daß der Schalter 48 nur geschlossen wird, wenn das variable Eingangssignal auf Leitung 47 größer ist als ein zuvor gespeicherter Wert. Daher ist der elektronische Schalter 48 normalerweise geschlossen (kein Signal am Ausgang 52) und öffnet, wenn das Ausgangssignal 74 unter seinen zuvor gespeicherten Wert fällt. Das erwünschte positive Antigen-Streusignal am Ausgang 52 wird in einem algebraischen Summierverstärker 54 mit einem geeigneten negativen Verschiebesignal, das über Leitung 81 zugeführt wird, mit einem über Leitung 82 zugeführten negativen Antikörper-Bundsignal (anti-body blank signal), das in einer noch zu beschreibenden Weise eingestellt wird, und mit einem negativen gespeicherten Serum-(Antigen)-Blind signal (serum blank signal) aufsummiert, das von einem Integrator 83 über eine Leitung 84 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 54 wird über einen zeitgesteuerten Schalter 85 einer Digitalanzeige 56 zugeführt. Die Anzeige durch die Digitalanzeige 56 erfolgt für einen ausgewählten BetriebsZeitraum des algebraischen Summierverstärkers 54, der durch

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einen von Hand aktivierbaren Berechnungszeitgeber 86 bestimmt wird. Der Berechnungszeitgeber 86 ist so ausgelegt, daß der Signalerfaßzeitraum wenigstens einige Sekunden umfaßt, um gegenüber größeren Staubteilchen und vergleichbaren Artefakten in ausreichender Weise zu diskriminieren.

Wenn der Berechnungszeitgeber 86 mittels eines Startschalters 87 aktiviert wird, löst er zunächst eine Entladung des Signalspeicherkondensators 77 aus, indem er momentan den Rückstellschalter 88 schließt, der über dem Kondensator 77 liegt; der Berechnungszeitgeber schließt weiterhin den zeitgesteuerten Schalter 76 und öffnet den zeitgesteuerten Schalter 85. Damit stehen für die Akkumulierung des Antigen-Streusignals im Kondensator 77 einige Sekunden zur Verfügung. Am Ende dieses Zeitintervalls wird der zeitgesteuerte Schalter 76 geöffnet und der zeitgesteuerte Schalter 85 geschlossen, so daß eine Digitalanzeige in dem Anzeigegerät 56 erfolgen kann.

Das negative Antikörper-Bündeinstellsignal (anti-body blank adjustment signal) auf Leitung 82 wird von einem Potentiometer 90 abgeleitet, das mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden ist. Das Potentiometer wird (bei geschlossenem Schalter 91) so eingestellt, daß das auf der Leitung 82 anstehende negative Signal zu einer Null-Anzeige auf dem Digitalanzeigegerät 56 in einem Vorversuch führt, der einer reinen Bezugsprobe des Antikörpermaterials ausgeführt wird. Das negative Antigen-(Serum)-Eüindsignal auf Leitung 84 ist ein Kompensiersignal, das von dem Ausgang des algebraischen Summierverstärkers 54 bei offenem Schalter 91 in der Leitung 82 in einem Vorversuch abgeleitet wird, der mit einer reinen Antigen-

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bezugsprobe durchgeführt wird, ehe das Antikörpermaterial zugeführt wird. Dieses Antigen- (Serum) -Büindsignal wird in einem Integrator 83 gespeichert, der während eines solchen Vorversuchs durch einen "Setz"-Schalter 93 aktiviert wird. Das gespeicherte negative Antigenblinds ignal steht dann zur Verfügung, und das erforderliche kompensierende negative Antigen-(Serum)-Eündsignal auf der Leitung 84 während des Versuches mit der vorstehend beschriebenen Endmischung zur Verfügung zu stellen.

Es ist daher klar, daß durch die Subtraktion des auf Leitung 82 herangeführten vorgewählten Antikörper-Elindsignals und des auf Leitung 84 herangeführten gespeicherten Antigen-Blinds ignals von dem Hauptversuchssignal am Ausgang 52 des Operationsverstärkers 50 die erforderliche Diskriminierung bezüglich anderer Teilchen, wie z.B. freien Antikörperteilchen und anderen Teilchen in dem reinen Antikörpermaterial und freien Antigenteilchen und anderen Teilchen in dem reinen Serum, erreicht wird und daß die digitale Anzeige der immunokomplexen Teilchen durch die Anwesenheit von anderen Teilchen in der letztendlichen Versuchsmischung nicht beeinflußt wird. Diese Digitalanzeige kann daher benutzt werden, um eine genaue Indikation der anfänglich in der Probe vorhandenen Antigenmenge herangezogen werden, nachdem die Probe einer bekannten Menge eines Antikörper-Reagenz ausgesetzt worden ist.

Das Betriebsverhalten der in der Fig. 5 gezeigten Schaltung kann leichter verstanden werden, wenn diese mit der einfacheren Ausführungsform gemäß Fig. 6 verglichen wird. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich dadurch, daß die Schaltung gemäß Fig. 6 ein

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Vierkanal-System ist, in dem vier optische Messungen gleichzeitig durchgeführt und die Meßsignale gleichzeitig verarbeitet werden, um die gewünschte Anzeige auf dem Anzeigegerät 56a zu erzielen. Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 werden die vier optischen Messungen sequentiell ausgeführt, die Ergebnisse der ersten drei Messungen werden gespeichert und diese gespeicherten Messungen werden mit der vierten Messung kombiniert, um die gewünschte Anzeige an dem Anzeigegerät 56 zu erzielen.

In der Fig. 6 sind vier optische Versuchsstationen 11a,11b,11c und 11d dargestellt. An der Station 11a erfolgt eine Messung der Vorwärtsstreuung der Pufferlösung, die in einer solchen Reinheit verfügbar ist, daß sie nur vernachlässigbare Staubanteile enthält. Jedes der anderen biologischen Reagenzien, die eingesetzt werden müssen, das Antikörpermaterial und das Serum, die an den Stationen 11b und 11c gemessen werden, enthalten wegen der Art und Weise,in der sie hergestellt werden, notwendigerweise Staub. An der vierten Station 11d wird eine Lösung gemessen, die als Bestandteile sowohl die Antikörperprobe als auch die Serumprobe enthält, die zum Aufbau des immunochemischen Komplexes miteinander reagieren, dessen Konzentration von dem Anzeigegerät 56a angezeigt werden soll.

Das Signal auf Leitung 101 ist ein Signal, das im wesentlichen nur den Streueigenschaften des reinen Puffers entspricht. Da Pufferlösung auch in den Mischungen an den Stationen 11b - 11d vorhanden ist und das Puffersignal in ähnlicher Weise von den anderen Signalen an Differenzverstärkern 108,109 und 110 abgezogen wird, legt das Puffersignal wirksam den Null-Betriebspunkt bzw. den Bezugswert für das Instrument fest. Die Signale auf den Ausgangsleitun-

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gen 102,103 bzw. 104 der Meßstationen 11b, 11c bzw. 11d werden von Staubanteilen irregulär beeinflußt und die Staubsignale werden mit Hilfe von Minimumpunktspeichern 105,106 bzw. 107 eliminiert. Diese Speicher entsprechen in ihrem Aufbau der in der Fig. 5 gezeigten Baugruppe bestehend aus Integrierkondensator 77, Diode 49, elektronischem Schalter 48 und Vergleicher 53; diese Baugruppe arbeitet auch als Minimumpunktspeicher.

Die Ausgangssignale der Differenzverstärker 108, 109 und 110 werden in geeigneter Weise in einem algebraischen Summierverstärker 54a kombiniert, um das immunochemische Komplexsignal aufzubauen, das dem Anzeigegerät 56a zugeführt wird.

Bei Verfolgung der Signalverläufe in Fig. 6 wird ersichtlich, daß jedes der unerwünschten Signale aus dem Ausgangssignal des algebraischen Summierverstärkers 54a eliminiert worden ist, sei es durch Löschung in den Minimumpunktspeichern 105 bis 107 oder sei es durch Subtraktion in den Differenzverstärkern 108 bis 110 oder in dem algebraischen Summierverstärker 54a.

Die Fig. 7 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Darstellung, auf welche Art und Weise die Zielsetzungen der Erfindung erreicht werden. Es wurde kein Versuch unternommen, in der Fig. 7 den Aufbau der tatsächlich verwendeten Schaltkreise darzustellen, vielmehr wurde die Darstellung auf funktionale Charakteristika beschränkt. Wahrscheinlich ist der beste Weg, die Arbeitsweise des Systems zu beschreiben, wenn man einfach den Versuchsablauf beschreibt und genau erklärt, was passiert, wenn die Bedienungsperson die verschiedenen Drehknöpfe dreht oder verschiedene Druckknöpfe

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betätigt. Daher zeigt das Diagramm der Fig. 7 nahe den geeigneten Abschnitten der Schaltung diejenigen Beschriftungen, die auf der Schalttafel angeordnet sind, vor der die Bedienungsperson bei Durchführung des Versuchs sitzt.

Zum sicheren Verständnis des Folgenden sollte festgehalten werden, daß der Probenschalter vier Schaltstellungen aufweist, die sich gegenseitig ausschließen. Diese Schaltstellungen sind: PUFFER BLIND, ANTIKÖRPER BLIND, PROBE BLIND und PROBE AUSLESEN.

Protokoll

A. Nach einer Vorwärmzeit von 30 min wird die HOCHSPANNUNG angeschaltet. Damit wird negative Spannung an die Kathode des Photomultipliers gelegt.

B. Anheben der Abdeckung der Probenstation. Einstellen des PHOTO-METER-BLIND-Schalter in Stellung MITTEL. EMPFINDLICHKEIT-Schalter auf X30. Einstellung des Analogmeßgeräts auf Null unter Benutzung der PHOTOMETER-BLIND-Feineinstellung. Durch diesen Schritt wird die elektronische "Null"-Stellung erreicht.

C. Einführen eines Probenrohrs mit der höchsten "Bezugs"-Konzentration von Antigen/Antikörper in die Probenstation und Einstellung der Empfindlichkeitssteuerknöpfe,bis das Analogmeßgerät auf "9" (oder einen beliebigen anderen festgesetzten Wert) steht. Diese Einstellung der Empfindlichkeit stellt sicher, daß

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alle weiteren Messungen im Meßbereich liegen.

D. Umschalten des PROBENSCHALTERS auf PUFFER BLIND. Das digitale Meßgerät wird mit dem Ausgang des Photometers veränderlicher
Verstärkung verbunden. Alle anderen Teile der Schaltung sind
von dem digitalen Meßgerät getrennt.

E. Einführen eines Probenrohrs mit reinem Puffer in die optische Station und Einstellung der Anzeige des digitalen Meßgeräts
auf Null unter Zuhilfenahme der PHOTOMETER-BLIND-Betätigungselemente. Bei den meisten immunologischen Versuchen verbleibt der Grob-Schalter der PHQTOMETER-BLIND-Betätigungselemente in seiner MITTEL-Stellung.

Der auf die Streuung am Puffer zurückzuführende Fehler wird nun bei allen nachfolgenden Ablesungen, die an anderen Probengefäßen erfolgen, abgezogen.

F. Einstellung des ANTIKÖRPER-BLIND-Potentiometers in Uhrzeigerrichtung bis in Null-Lage. Damit ist sichergestellt, daß in
dem nächsten Schritt die Antikörper-Blindsubtraktion auf Null gestellt wird.

G. Umschalten des PROBENSCHALTERS in die Stellung ANTIKÖRPER BLIND, was zur Folge hat:

i. Der Integrator wird auf Null zurückgestellt und daher liegt der Eingang Nr. 3 des algebraischen Summierverstärkers 54b (Endverstärker) auf Null.
ii. Der Eingang Nr. 2 des Summierverstärkers 54b ist mit dem

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ANTIKÖRPER-BLIND-Potentiernteter verbunden, das auf Null eingestellt worden ist.

iii.Das digitale Meßgerät 56b ist nun mit dem Ausgang des algebraischen Summierverstärkers 54b verbunden. Die angezeigte Zahl ist das Ergebnis des vorherigen Betriebs und wird daher ignoriert.

H. Einführung eines Antikörper-Blind-Probengefäßes in die optische Station und Niederdrücken des Schalters BERECHNE. Damit wird zunächst der Minimumpunktspeicher gelöscht; dann untersucht der Minimumpunktdetektor das Ausgangssignal des Photometers variabler Verstärkung während eines vorgegebenen Zeitraums, der durch das BERECHNUNGSZEIT-Einstellelement festgelegt worden ist, und speichert am Ende dieses Zeitraums die niedrigste Amplitude, welche aufgetreten ist. Das Digitalmeßgerät zeigt denselben Wert an, da die Eingänge Nr. 2 und Nr. 3 des algebraischen Summierverstärkers 54b auf Null liegen.

I. Einstellung des ANTIKÖRPER-BLIND-Potentiometers CCW, bis das digitale Meßgerät auf Null steht. Die am Eingang Nr.2 des Verstärkers 54 anstehende Spannung wird angehoben, bis sie gleich dem Spannungswert am Ausgang des Minimumpunktdetektors ist. Da dieser Wert der Wert der Antikörper-Blindprobe ist, wird der Antikörper-Blindwert nunmehr fortdauernd in dem Potentiometer aufgezeichnet.

J. Umschaltung des PROBENSCHALTERS auf PROBE BLIND. Das Digital-

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meßgerät 56b erfaßt weiterhin das Ausgangssignal des algebraischen Summierverstärkers 54b; der Integrator wird weiterhin auf Null gehalten und das ANTIKÖRPER-BLIND-Potentiometer wird abgeschaltet. Die angezeigte Zahl entspricht nunmehr dem Wert der Antikörper-Blindprobe, die in den vorherigen Schritten erzielt wurde.

K. Einführen des Probenblindgefäßes in die optische Station und Drücken des Knopfes BERECHNE. Der Minimumpunktspeicher wird auf Null zurückgestellt (gelöscht). Der Minimumdetektor untersucht das Ausgangssignal des Photometers veränderlicher Verstärkung (variable gain photometer) und speichert den Minimumpunkt. Die auf dem Digitalmeßgerät dargestellte Zahl ist daher der Wert der Serumblindprobe.

L. Umschalten des PROBENSCHALTERS auf PROBE AUSLESEN. Das Digital-Meßgerät ist noch mit dem Ausgang des algebraischen Summierverstärkers verbunden. Durch den Übergang auf das "Auslesen" wird der in der Fig. 7 unten rechts dargestellte 0,5-sec-Zeitgeber angetriggert, der die Kontakte K₁ und K₁, ansteuert. Der Kon-

I a ι Jd

takt K₁ erdet den Eingang Nr.2 des Endverstärkers für die ersten 0,5 sec. Der Kontakt K., verbindet den Eingang des Integrators mit dem Ausgang des algebraischen Summierverstärkers 54b (Endverstärker); dies führt zu folgendem Ergebnis: Die Spannung am Eingang Nr.3 des Verstärkers 54b nimmt allmählich zu, bis sie gleich der Spannung am Eingang Nr.1 ist.(Bitte erinnern Sie sich daran, daß die Spannung am Eingang Nr.2 immer noch Null beträgt.) Das Digitalmeßgerät wird daher zu einer Anzeige von 000.0 übergehen. Am Ende des 0,5-sec-Intervalls öffnen die Kon-

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takte K₁, und K₁ . Der Wert am Eingang Nr.3 wird gehalten und entspricht dem Antikörper-Blindwert, da das Antikörper-Blindpotentiometer ebenfalls zugeschaltet ist. Da der Eingang Nr.1 auch den Serum-Blindwert führt, zeigt das digitale Meßgerät nunmehr einen negativen Antikörper-Blindwert an.

M. Einführen eines Gefäßes mit dem Antigen/Antikörper-immunochemischen Komplex in die Auslesestation und Niederdrücken des Knopfes BERECHNE. Zunächst wird der Minimumpunktdetektor auf Null zurückgestellt. Dann erfaßt er den Wert des Ausgangssignals des Photometers und speichert den Minimumpunkt, welcher Speicherwert auf den Eingang Nr.1 des algebraischen Summierverstärkers 54b geführt wird. Dieser Wert entspricht der Konzentration des Antigen/Antikörper-immunochemischen Komplexes plus dem Serum- und dem Antikörper-Blindanteil. Da an den Eingängen Nr.2 und die vorher erhaltenen Werte der Antikörper- bzw. Serum-Blindanteile anstehen, entspricht der von dem digitalen Meßgerät 56b angezeigte Wert der Konzentration des immunochemischen Komplexes.

N. Aufzeichnen der Ablesung des MESSGERÄTS. Dies ist die einzige Zahl, die die Bedienungsperson aufzeichnet.

Ein Prototyp bzw. eine bevorzugte Ausführungsform der Meßanlage ist vor kurzem gebaut worden und soll nunmehr anhand der beigefügten Figuren 8,9A und 9B beschrieben werden.

Die Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung das Äußere der Anlage. Auf der linken Seite findet sich die elektrische Konsole

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und auf der rechten Seite befindet sich die optische Einheit 11e. Zu der letzteren gehört eine Abdeckung 21a, die an ihrer Hinterseite schwenkbar an einem Gehäuse befestigt ist (in Abweichung von dem mit Flansch versehenen Deckel 21 gemäß Fig. 1). Eine schwenkbar gelagerte Abdeckung 21 ist wohl zu bevorzugen, da sie durch das Scharnier einfach nach oben geschwenkt werden kann, wie dies durch die Drehpfeile in der Fig. 8 dargestellt ist, ohne daß eine vollständige manuelle Entfernung der Abdeckung erforderlich ist. Die Photomultipliereinheit, die mit einem nach hinten vorstehenden Hochspannungsanschluß versehen ist, wird in der Fig. 8 mit 37a bezeichnet.

Zu der Konsole 101 gehört ein Steuerfeld mit einer Vielzahl von Betätigungselementen. Diese Elemente sind in der Fig. 8 mit den Bezeichnungen versehen, wie sie in der Fig.7 und in dem vorstehend aufgelisteten Protokoll verwendet worden sind.

Das in den Fig. 9A und 9B gezeigte Beschaltungsdiagramm ist detailreicher als die der Beschreibung des Prinzips dienende Fig. 7. Im folgenden sollen nicht alle Schaltelemente und ihre Bemessungen aufgeführt werden, da die Beschaltung derselben von dem Fachmann ohne weiteres aus den Fig. 9A und 9B abgelesen werden kann. Hinsichtlich der Offenbarung wird hiermit eindrücklich auf die Fig. 9A und 9B verwiesen. Dies gilt auch für die anderen Schaltdiagramme darstellenden Fig. 5,6 und 7.

Bei der Betrachtung der Fig. 9A und 9B wird deutlich, daß jeder der vier Schaltknöpfe des Probenschalters und der DÄMPFÜNG-DRUCKKNOPF

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sich selbst beleuchten, wenn sie betätigt werden, so daß die Bedienungsperson den von ihr eingeleiteten Schritten des Betriebs ohne weiteres folgen kann. In der Schaltung gemäß den Fig. 9A und 9B werden üblicherweise erhältliche Bauelemente verwendet und nach Studium der vorstehenden Erläuterungen dürfte das Verständnis der Arbeitsweise der Schaltung gemäß den Fig. 9A und 9B dem Fachmann keinerlei Schwierigkexten bereiten. In den Fig. 9A und 9B sind einige Schaltplatten durch gestrichelte Linien dargestellt, auf denen bestimmte Bauelemente zusammengefaßt worden sind.

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Claims

255C67?

Baxter Laboratories, Inc.
Morton Grove
Illinois 60053, USA.

4. Dezember 1975 Anwaltsakte

P atentansprüche

Verfahren zur Diskriminierung gegenüber den Einflüssen von Artefakten bei optischen Untersuchungen, bei denen ein Lichtstrahl durch Material geleitet wird, das zu untersuchende Teilchen enthält und bei denen die Teilchen durch das Ansprechen eines photoempfindlichen elektrischen Detektors erfaßt werden, der in einem ausgewählten, von dem Material fortführenden Streustrahlpfad angeordnet ist und eine Signalwellenform erzeugt, die fluktuierende Artefaktpeaks, welche Peaks fluktuierende Teilchen mit größeren Abmessungen als die interessierenden Teilchen darstellen, zusammen mit einer stetigen normalen Signalkomponente enthält, welche Komponente die interessierenden Teilchen darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwellenform negiert wird, daß ein konstantes Signal von gleicher Polarität wie die Artefaktpeaks, aber mit einer Amplitude größer als die des maximalen Peaks hinzuaddiert wird, so daß eine negative Wellenform erhalten wird, bei der die Artefaktpeaks der Richtung nach umgekehrt sind, daß die umgekehrten Artefaktpeaks in der negierten Signalwellenform ausgeschaltet werden und daß

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ein geglättetes Ergebnisausgangssignal aus dem Rest der negierten Wellenform erzeugt wird, wobei die Amplitude des geglätteten Ausgangssignals quantitativ die interessierenden Teilchen darstellt, und zwar unbeeinflußt durch die fluktuierenden Artefakte von Teilchen, welche größer sind als die interessierenden Teilchen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschalten der umgekehrten Artefaktpeaks erreicht wird, indem das Ausgangssignal mit der negierten Signalwellenform verglichen wird und die negierte Signalwellenform unterbrochen wird, wenn ihre Amplitude unter die des Ausgangssignals fällt.

3. Optische Meßanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem transparenten Gefäß für die Aufnahme des die interessierenden Teilchen enthaltenden Materials, einer Einrichtung für die Führung des Lichtstrahls durch den Behälter und einem Photodetektor, in dem von dem Behälter fortführenden und den Lichtstrahl schneidenden Streustrahlpfad, gekennzeichnet durch ein Negationsglied (44A) für die Negation des Ausgangssignals (47) des Photodetektors (36), eine Schaltung (45, 44B) für die Addition des konstanten Signals (V) zu dem negierten Signal (72), eine Schaltung (76,49,50,52,77;78,79,53,48) zum Ausschalten der negierten Peakabschnitte und eine Schaltung (54,43) für die Erzeugung des geglätteten Ausgangssignals.

4. Meßanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Ausschalten der negierten Peakabschnitte einen

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zwischen das Negationsglied (44A) und die Schaltung (45,44B) für die Addition des konstanten Signals (V) einerseits und der

Schaltung (54,83) für die Erzeugung des geglätteten Ausgangsander er sei ts
signals/geschalteten Schalter (48) und Schaltersteuermittel (53,78,79) aufweist, die den Schalter öffnen, wenn die Amplitude des geglätteten Ausgangssignals die momentane Amplitude der negierten Signalwellenform (74) übersteigt.

5. Meßanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltersteuermittel aus einem Vergleicher (53) bestehen, der den Schalter (58) ausgangsseitig ansteuert/und daß Schaltmittel vorgesehen sind, die den Ausgang der Schaltung (54,83) für die Erzeugung des geglätteten Ausgangssignals mit einem Vergleichs-

verbindet, eingang (78) des Vergleichers (53)/und Schaltmittel für die Verbindung des Ausgangs (46) des Addiergliedes (44B) mit dem anderen Vergleichseingang (79) des Vergleichers (53) vorgesehen sind.

6. Meßanlage für die Messung der Konzentration von Teilchen mittlerer Größe in einer Mischung mit sowohl größeren als auch kleineren Teilchen, wobei die Teilchen mittlerer und kleinerer Größe im wesentlichen in einem makroskopischen Sichtfeld konstant sind und die Teilchen größerer Größe in dem Sichtfeld fluktuieren, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13) zur Führung eines Strahls (14) elektromagnetischer Strahlung durch die Teilchenmischung hindurch, einer Einrichtung (33,34,36) zur Bestimmung des Sichtfeldes und zur Erfassung und Messung der Streuung in dem Sichtfeld aus dem Strahl (14) heraus in eine

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nicht mit der Achse des Strahls (14) zusammenfallenden Richtung (63), wobei die Streuung ein Maß für die kombinierte Konzentration aller in der Mischung vorhandener Teilchen ist, eine Einrichtung (44A, 4433,53 , 48) für die Unterdrückung der Fluktuation in der Messung infolge der Fluktuation der Teilchen größerer Größe durch Abschneiden der fluktuierenden Peaks (71) in der Messung während eines Zeitintervalls, um damit eine stetige Messung zu ermöglichen, die durch Minimummessung über das Zeitintervall bestimmt ist, welche Minimumnies sung ein Maß für die kombinierte Konzentration der Teilchen mittlerer und kleinerer Größe in der Mischung ist, und eine Einrichtung (54) für die Subtraktion eines die Konzentration der Teilchen kleinerer Größe darstellenden Signals von dem Ergebnis der stetigen Messung, wobei ein Meßergebnis erzielt wird, das allein ein Maß für die Konzentration der Teilchen mittlerer Größe in der Mischung ist.

7. Meßanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung für das sequentielle Bestimmen der Konzentration von verschiedenen der Teilchen kleinerer Größe durch sequentielles Erfassen und Messen der Streuung aus Proben dieser Teilchen kleinerer Größe vorgesehen ist, wobei die Proben der Teilchen kleinerer Größe bezüglich ihrer Konzentration in Beziehung zu den entsprechenden Konzentrationen in den Mischungen der genannten Teilchen stehen, daß weiterhin eine Einrichtung für das sequentielle und automatische Speichern der Meßergebnisse der Messung der Konzentrationen der verschiedenen Teilchen kleinerer Größe vorgesehen sind, wobei das Speichern der Zeit erfolgt, während der die sequentiellen Messungen durchgeführt

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werden, und daß schließlich eine Einrichtung für die Benutzung der gespeicherten Meßergebnisse in der Einrichtung (54;54a) für die Subtraktion vorgesehen sind.

8. Meßanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Führung eines Strahls elektromagnetischer Strahlung durch die Mischung ein Laser (13) ist, daß die Mischung eine in einem Probenrohr (24) enthaltene Flüssigkeit ist, daß eine an einem Ende offene Kammer (15) vorgesehen ist, die mit federnden Positionierungsmitteln (27) für die Positionierung des Probenrohrs in dem Laserstrahl (14) und mit einer Eintrittsöffnung (28,29) in lichtdichter Beziehung mit dem Laser (13) und mit einer Austrittsöffnung in lichtdichter Beziehung mit einer Lichtfalle (31) versehen ist, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnungen mit dem Laserstrahl (14) ausgefluchtet sind, um den ungebeugten Strahl (14) vor und nach seinem Auftreffen auf das Probenrohr aufzunehmen, daß die Kammer weiterhin mit einer Erfassungsöffnung (32,35) in lichtdichter Beziehung mit der Einrichtung (36) für die Erfassung und Messung der nicht in der Achse des Laserstrahls (14) liegenden Streuung (63) versehen ist, daß der Kammer (15) ein beweglicher Verschluß (38) zwischen dem Laser (13) und der Eintrittsöffnung (28,29) für eine wahlweise Ausblendung des Laserstrahls (14) zugeordnet ist und die Kammer mit einer lichtdichten Abdeckung (21;21a) für ihr offenes Ende versehen ist und daß eine Einrichtung (39,40,41) für das automatische Schließen des Verschlusses (38) vorgesehen ist, die den Verschluß immer dann schließt, wenn die Abdeckung abgenommen ist und den Verschluß

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nur dann öffnet, wenn die Abdeckung die Kammer dicht verschließt,

9. Meßanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung des Sichtfeldes und zur Erfassung und Messung der Streuung einen Photodetektor

und (36) in einem lichtdichten Gehäuse (37) zwei Feldblenden (33,

34) längs der optischen Achse des Streustrahls (63) zwischen dem Probenrohr (24) und dem Photodetektor (36) umfaßt, wobei die Feldbegrenzungsblenden (33,3 4) den Erfassungsbereich des Streulichtes (63) durch den Photodetektor (36) auf eine Teilmenge des gesamten in dem Probenrohr gestreuten Lichtes begrenzen, wobei diese Teilmenge aus einem Volumen innerhalb des Probenrohrs (24) stammt, welches durch die Grenzen des Laserstrahls (14) und durch die von den Blenden (33,34) bestimmten Grenzen definiert ist, so daß Schmutz auf und Fehlstellen in den Wandungen des Probenrohrs und Naheffekte der Innenwandung des Probenrohrs auf die Teilchen das von dem Photodetektor erzeugte Signal nicht wesentlich beeinflussen.

lO.Meßanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung und Speicherung der Streuung von einer Art der Teilchen kleiner Größe Mittel für das Aussetzen einer standardisierten Probe dieser Art von Teilchen kleiner Größe in dem Sichtfeld und Mittel für das Abziehen eines einstellbar großen Signals von dem Ergebnis der Messung dieser Art von Teilchen kleiner Größe aufweist, wobei das Signal für die Reduzierung des Ergebnisses der Streumessung auf Null ausreicht.

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11. Meßanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die standardisierte Probe ausreichend rein ist, so daß sie als im wesentlichen staubfrei bezeichnet werden kann.

12. Meßanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die standardisierte Probe Staub enthält.

13. Meßanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die standardisierte Probe unbekannt ist, aber unter bekannten Bedinungen hergestellt worden und nun zu überprüfen ist.

14. Meßanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Subtrahieren eine einstellbare Spannungsquelle aufweist.

15. Meßanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Messung und Speicherung der Streuung und einer Varietät von Teilchen kleiner Größe die Einrichtung für die Speicherung des Ergebnisses der Streumessung einen elektrischen Integrator (83) umfaßt.

16. Meßanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Probenrohrs (24) in Meßstellung mit der Längsachse des Strahls (14) elektromagnetischer Strahlung eine Ebene definiert und daß die außerhalb der Achse liegende Streuung längs einer Achse (63) erfolgt, die ebenfalls

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in dieser Ebene liegt.

17. Meßanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die interessierenden Teilchen mittlerer Größe immunochemische Komplexteilchen sind und daß die Streuung Vorwärtsstreuung ist und längs einer Achse (63) erfaßt wird, die mit dem Strahl (14) einen Winkel von angenähert 30° einschließt.

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