DE3788723T2 - Teilchenanalysator zur messung des widerstandes und der reaktanz von teilchen. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Teilchenanalysiergerät und insbesondere ein solches Teilchenanalysiergerät, welches ausgelegt ist zum Messen des elektrischen Widerstandes und der Reaktanz eines Teilchens wie einer Blutzelle, um die elektrische Opazität des Teilchens zu bestimmen.
• Wie es im Stand der Technik gut bekannt ist, ist die elektrische Opazität einer Blutzelle als das Verhältnis der Wechselstromimpedanz zur Gleichstromimpedanz der Zelle definiert worden. Ein Gerät zum Liefern von Daten, was das Messen der elektrischen Opazität der Zelle ermöglicht, wurde zuerst vorgeschlagen in dem US-Patent 3,502,974 im Namen von Wallace H. Coulter und Walter R. Hogg mit dem Titel "Signal Modulated Apparatus For Generating And Detecting Resistive And Reactive Changes In A Modulated Current Path For Particle Classification And Analysis". Derartige Opazitätsparameter können auf eine Reihe von unterschiedlichen Arten verwendet werden, um gewisse Ergebnisse zu erzielen, wenn man Blutzellen analysiert. Beispiele der Verwendung der Opazität sind beschrieben in dem US-Patent 4,298,836 im Namen von Michael R. Groves et al. mit dem Titel "Particle Shape Determination", dem US-Patent 4,525,666 im Namen von Michael R. Groves mit dem Titel "Cell Breakdown" und dem US- Patent 4,535,284 auf Michael R. Groves et al. mit dem Titel "High And Low Frequency Analysis Of Osmotic Stress Of Cells". Jedes der oben angegebenen US-Patente ist dem Rechtsinhaber der vorliegenden Erfindung abgetreten worden. Zusätzlich sind Verwendungen der Opazität beschrieben in der veröffentlichten PCT-Anmeldung WO 85/05684, welche ebenfalls an den hiesigen Rechtsnachfolger abgetreten ist, und in den Artikeln mit dem Titel "Flow System Measurement Of Cell Impedance Property", R. A. Hoffmann und W. B. Britt, The Journal of Histrochemistry and Cytochemistry, Band 27, Nummer 1, Seiten 234-240 (1979) und "Two Dimensional Impedance Studies of BSA Buoyant Density Separated Human Erythrocytes", R. C. Leif et al., Cytometry Band 6, Seiten 13-21 (1985).
• Ein einzigartiges Gerät und Prinzip der Blutzellenzählung und -vermessung wurde erfunden von Wallace H. Coulter und ist beschrieben in dem US-Patent 2,656,508. Gemäß dem Coulter'schen Prinzip fließ bzw. verläuft ein Fluidelektrolyt mit Teilchen wie Blutzellen von einer Kammer zu einer weiteren Kammer durch eine kleine Öffnung oder Apertur. Eine Elektrode ist in jeder der Kammern angeordnet und ein Gleichstrom oder ein Strom niedriger Frequenz wird an die Elektroden und durch die Öffnung angelegt, wodurch ein elektrisches Feld in der Öffnung erzeugt wird. Wenn ein Teilchen oder eine Blutzelle die Öffnung durchquert, ändert sich der elektrische Widerstand innerhalb der Öffnung. Dieser elektrische Widerstand kann erfaßt bzw. sensiert werden durch Erfassen der Spannung über den Elektroden, wodurch das Vorhandensein eines Teilchens in der Öffnung einen Impuls in der Spannung hervorruft, die von den Elektroden erfaßt wird.
• Das Coulter-Prinzip, welches zuerst in dem zuvor erwähnten US-Patent 2,656,508 beschrieben worden ist, ist erweitert worden durch zusätzliches Liefern eines Hochfrequenzstromes durch die Öffnung zur selben Zeit, zu der das niederfrequente oder Gleichstrom-Signal durch die Öffnung verläuft. Durch geeignete Filtertechniken können sowohl der elektrische Niederfrequenzwiderstand und die Hochfrequenzreaktanzen der Zelle erfaßt werden, die die Öffnung durchquert. Eine solche Erfassung ist in größerer Genauigkeit in den zuvor erwähnten Artikeln und dem US-Patent als die Struktur beschrieben worden, die verwendet wird, um die Daten zum Bestimmen der Opazität zu erhalten. Zusätzlich können Zellen erfaßt werden unter Verwendung von alleine dem Hochfrequenzstrom und, bei derartigem Tun, kann zusätzliche Information auf der Grundlage der Tatsache erhalten werden, daß die Amplitude des Impulses in Antwort auf die Frequenz des Stromes durch die Öffnung variiert.
• Eines der Probleme bei der bekannten Struktur ist die Interferenz gewesen, die zwischen den zwei getrennten Stromquellen erzeugt wird, die verwendet werden, um das Wechselstrom- und das Gleichstromfeld innerhalb der Öffnung zu erzeugen. Als eine Art der Kopplung lehrt der Stand der Technik, die niederfrequente oder Gleichstromquelle und die Hochfrequenzstromquelle parallel miteinander und parallel mit den Elektroden zu koppeln, die das Teilchen in der Öffnung erfassen. Diese Art der Kopplung kann jedoch zu Interferenz zwischen den zwei Quellen führen. Dies gilt insbesondere, wenn Vielfach-Hochfrequenzoszillatoren verwendet werden, wie es in dem Patent 3,502,974 beschrieben ist. Wenn zwei abgestimmte Hochfrequenzschaltungen über der Öffnung gekoppelt werden, kann jede leichte Veränderung in den Bedingungen bzw. Umständen veranlassen, daß eine oder beide der zwei Frequenzen verstimmt wird. Ein Drift in der Temperatur oder in dem Druck des Fluides oder eine Blase innerhalb der Öffnung können z. B. zu Problemen bei der obigen Schaltung führen. Dieses Problem ist in jener Art von Maschine dargestellt, die in dem Artikel mit dem Titel "The Toa Micro Cell Counter" von P.W. Helleman und C.J. Benjamin, Scand. J. Haemat. (1969) 6, Seiten 69-76 beschrieben ist, bei der die abgestimmte Oszillatorschaltung bzw. oszillatorabgestimmte Schaltung und die abgestimmte Detektorschaltung bzw. detektorabgestimmte Schaltung separat parallel in der Schaltung gekoppelt sind. Aufgrund dieser Instabilität konnten die Vorrichtungen des Standes der Technik kommerziellen Erfolg nicht erzielen, obwohl sie für zumindest 15 Jahre bekannt waren. Um das Prinzip des Erfassens von Daten hinreichend zu machen, um die Opazität oder Hochfrequenzantwort eines Blutzellenteilchens praktikabel anzugeben, sind Verbesserungen in sowohl der Oszillatorschaltungsanordnung als auch der Einrichtung zum Verbinden der Oszillatorschaltungsanordnung in der Schaltung mit dem Rest des traditionellen Wandlers vom Coulter-Typ erforderlich.
• "The Review Of Scientific Instruments", Band 29, Nummer 1, Januar 1968, Seiten 121 und 122; P. J. Kindlmann et al.: "Capacitive detection of very small aquatic animals" diskutiert die Erfassung und Aufzeichnung von Wasserorganismen. Der Artikel berichtet, daß ein Thermistor für Tiere einer Größe von etwa 7 mm verwendet worden ist und daß der Coulter-Zähler für Bakterien einer Größe von wenigen Micrometern verwendet worden ist. Der Artikel betrifft die Erfassung von sich frei bewegenden Organismen zwischen diesen zwei Größenbereichen, insbesondere zwischen 100 und 1000 u, und es ist angegeben, daß Vorabmessungen angaben, daß für einen Öffnungsdurchmesser von etwa 1 mm und Organismen einer Größe von 500 bis 800 u Kapazitätsveränderungen von wenigstens 0,01 pF erwartet werden konnten.
• Es ist ein Gerät offenbart, bei dem die Kapazitätsfluktuationen in eine Spannung gewandelt werden, die durch einen Fühleroszillator ausgegeben wird, gefolgt von einem digitalen Diskriminator. Die von den Elektroden der Öffnung gebildete Kapazität wird zu einem Teil der Schwingkapazität eines Oszillators mit etwa 10 MHz gemacht. Die Ausgänge von sowohl diesem Oszillator und einem Kristalloszillator mit 10 MHz werden verstärkt und in Impulse geformt und an die jeweiligen Eingänge eines J-K-Hochgeschwindigkeits-Flip- Flops angelegt. Die zwei Ausgänge des Flip-Flops werden gefiltert, differenziert und an jeweilige Univibratoren angelegt. Die Univibratorausgänge werden gefiltert und an einen Differenzverstärker angelegt. Eine der Frequenzdifferenz proportionale Spannung wird erhalten.
• Der Ausgang des Differenzverstärkers ist mit einem Operationsverstärker verbunden, der als ein Integrator dient und eine Frequenzsteuerspannung für den Fühleroszillator liefert, um das System gegen einen Langzeit-Drift zu stabilisieren.
• Erfindungsgemäß wird ein Teilchenanalysiergerät geschaffen mit einem Detektor, durch welchen eine Serie von Teilchen läuft. Die Detektoreinrichtung hat einen gewissen elektrischen Widerstand und eine Reaktanz, wobei sich entweder der Widerstand oder die Reaktanz oder beide verändern, wenn ein Teilchen hierdurch verläuft. Zusätzlich hat das Analysiergerät eine Oszillatoreinrichtung einschließlich einer aktiven Einrichtung und einem Schwingkreis zum Liefern eines Ausgangssignals. Der Schwingkreis ist mit der Detektoreinrichtung derart gekoppelt, daß die Reaktanz als ein Teil des Schwingkreises enthalten ist. Das Analysiergerät ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis weiterhin nutzbar mit dem elektrischen Widerstand gekoppelt ist, so daß der elektrische Widerstand als ein Teil des Schwingkreises enthalten ist, und daß eine Wandler- bzw. Erfassungseinrichtung zum Erfassen jeder Änderung der Ausgangssignalamplitude des Oszillators in Antwort darauf vorgesehen ist, daß ein Teilchen den Detektor durchläuft.
• Gemäß einem Beispiel dieser Erfindung umfaßt ein Teilchenanalysiergerät gemäß der Erfindung zum Bestimmen des Vorliegens und gewisser Parameter von Teilchen eine Vielzahl von Oszillatoreinrichtungen, von denen jede ein unterschiedliches Frequenzsignal liefert, und eine Kopplungseinrichtung bzw. Kopplungseinrichtungen zum Koppeln von jeder der Oszillatoreinrichtungen parallel zu der Detektoreinrichtung. Die Kopplungseinrichtung umfaßt Reaktanzeinrichtungen, die jeweils einer bzw. jeder Oszillatoreinrichtung zugeordnet und ausgelegt und derart bemessen sind, daß das von der jeweiligen Oszillatoreinrichtung gelieferte Signal über einen niederohmigen Pfad mit der Detektoreinrichtung gekoppelt ist und über einen hochohmigen Pfad mit den anderen der Vielzahl von Oszillatoreinrichtungen bzw. den anderen Oszillatoreinrichtungen verbunden ist. Schließlich umfaßt das Beispiel der Erfindung eine Einrichtung zum Ausgeben bzw. Manifestieren des Vorhandenseins und der gewissen Parameter für jede der Frequenzen, wann immer ein Teilchen den Detektor durchläuft.
• Beispielhaft werden nachstehend Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des verbesserten Teilchenanalysiergerätes;
• Fig. 2 ist ein teilweise in Blockform vorliegender Schaltplan des in Fig. 1 gezeigten Teilchenanalysiergerätes;
• Fig. 3 ist ein zum Verständnis des Betriebs der in Fig. 2 gezeigten Schaltung hilfreicher Signalverlauf;
• Fig. 4 zeigt eine Koppelschaltung zum Koppeln von zwei Hochfrequenzoszillatoren parallel zu dem Partikelbzw. Teilchendetektor; und
• Fig. 5 zeigt eine Koppelschaltung zum Koppeln irgendeiner Anzahl von Oszillatoren parallel zu dem Teilchendetektor.
• In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des verbesserten Teilchenanalysiergerätes 10 gezeigt. Das Herz des Analysiergerätes 10 umfaßt einen Coulter-Wandler 12, der im Stand der Technik gut bekannt ist. Kurz gesagt umfaßt der Wandler 12 eine Haltekammer 14, eine Öffnung 16, eine Aufnahmekammer 18 und eine Elektrode 15 in jeder Kammer. Ein zu testende Teilchen enthaltendes Fluid wird in der Haltekammer 14 angeordnet. Das Fluid verläuft bzw. geht durch die Öffnung 16, so daß die Partikel, wie Blutzellen 20, eines zur Zeit durch die Öffnung 16 verlaufen. Das die Partikel enthaltende Fluid wird dann in der Aufnahmekammer 18 gehalten.
• Um zu erfassen, daß eine Blutzelle 20 durch die Öffnung 16 verläuft, ist eine Niederfrequenz-Stromquelle 22 angeschlossen, um einen Strom durch die Öffnung 16 zu liefern. Dies kann erzielt werden durch Koppeln bzw. Anschließen einer Batterie seriell zu einem Widerstand, wodurch die Gleichstromquelle zwischen den Elektroden 15 in der Haltekammer 14 und der Aufnahmekammer 18 des Coulter-Wandlers 12 geschaffen wird. Zur selben Zeit wird die Spannung über der Öffnung 16 durch Erfassen der Spannung über den Elektroden 15 überwacht. Jedesmal, wenn eine Blutzelle 20 durch die Öffnung 16 verläuft, verursacht ein erhöhter elektrischer Widerstand aufgrund der Zelle, daß die Spannung zwischen den Elektroden 15 zunimmt, wodurch ein Impuls in dem erfaßten Spannungssignal erzeugt wird. Um die elektrische Opazität der Blutzelle 20 zu erzielen, ist es notwendig, einen Hochfrequenzoszillator/Demodulator 24 über der Öffnung 16 anzuschließen. Der Hochfrequenzoszillator/Demodulator 24 kann ein herkömmlicher Oszillator hoher Güte sein, der sowohl eine aktive Einrichtung als auch einen Schwingkreis umfaßt. Der Oszillator/Demodulator 24 ist mit den Elektroden 15 derart gekoppelt, daß die Öffnung 16 parallel zu dem Schwingkreisabschnitt des Oszillatorabschnittes der Schaltung 24 parallel gekoppelt ist. Dies wird in größerer Genauigkeit nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
• Um zu verhindern, daß das Hochfrequenzsignal von dem Oszillator/Demodulator 24 und das niederfrequente Signal von der Stromquelle 22 miteinander interferieren, ist es wesentlich, beide Signale über eine Koppelschaltung 26 anzulegen, bevor sie mit den Elektroden 15 gekoppelt werden. Die Koppelschaltung 26 isoliert auch die zwei Ausgänge voneinander. Die Details der Koppelschaltung 26 werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
• Nunmehr wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 die detaillierte Schaltungsanordnung des Teilchenanalysiergerätes, welches in Fig. 1 in Blockform gezeigt ist, beschrieben. In Fig. 2 sind die vier Hauptkomponententeile des Blockdiagrammes der Fig. 1 in gestrichelten Linien gezeigt und mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Niederfrequenz-Stromquelle 22 kann einfach aus einer seriell mit einem Widerstand 30 gekoppelten Gleichspannungswelle 28 bestehen. Somit wird ein konstanter Gleichstrom von der Niederfrequenz-Stromquelle 22 geliefert. Der Oszillator/Demodulator 24 enthält sowohl einen aktiven Einrichtungsabschnitt 32 und einen Schwingkreisabschnitt 34. Diese zwei Abschnitte bilden eine herkömmliche Oszillatorschaltung wie einen Hartley-Oszillator, der im Stand der Technik gut bekannt ist. Die Schaltungskomponenten des Oszillator/Demodulators 24 sind so ausgewählt, daß der Oszillatorabschnitt eine relativ große Güte hat. Die gezeigte aktive Einrichtung ist eine Vakuumröhre 36, welche eine herkömmliche Triodenröhre mit Platten-, Gitter- und Kathodenelektrode ist. Alternativerweise kann ein Transistor mit hohem Eingangswiderstand bzw. hoher Eingangsimpedanz wie ein FET verwendet werden. Zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre 36 ist ein Gitterableitwiderstand 38 angeschlossen, um an das Gitter der Röhre 36 einen Bias-Strom anzulegen.
• Der Schwingkreis 34 umfaßt einen variablen Kondensator 40, der parallel mit einer mit einem Abgriff versehenen Spule 42 verbunden ist. Der Kondensator 40 kann eingestellt werden, um die geeignete Resonanzfrequenz aus dem Schwingkreis 34 zu erhalten. Z.B. können der Wert der Spule 42 und die Einstellung für den Kondensator 40 derart gewählt werden, daß die Frequenz des Schwingkreises 34 zwischen 10 und 50 MHz beträgt.
• Eine Verbindung bzw. ein Knoten der parallelen Kombination von Kondensator 40 und Spule 42 ist direkt mit der Platte der Röhre 36 verbunden und der andere Knoten von Kondensator 40 und Spule 42 ist über einen Gitterkoppelkondensator 44 mit dem Gitter der Röhre 36 verbunden. Bei einem derartigen Oszillator arbeitet die Röhre 36 in dem Modus Klasse C. Der Abgriff 46 der Spule 42 führt tatsächlich dazu, daß in der Spule 42 zwei konzentrierte Induktanzen sind. Somit macht die Art und Weise, auf die der Schwingkreis 34 bezüglich der Vakuumröhre 36 angeschlossen ist, den Oszillatorabschnitt des Oszillator/Demodulators 24 zu einem herkömmlichen Hartley-Oszillator. Der Abgriff 46 der Spule 42 ist über einen Kondensator 48 mit Masse verbunden. Der Kondensator 48 soll hinreichend groß gewählt werden, um für Wechselspannungen der Frequenz als Kurzschluß zu wirken, auf die der Schwingkreis 34 abgestimmt ist. Zusätzlich ist die Plattenspannungsquelle Vbb mit einem Ende eines Plattenwiderstands 49 verbunden, dessen anderes Ende mit dem Abgriff 46 verbunden ist.
• Der Coulter-Wandler 12 kann schematisch als ein elektrischer Öffnungswiderstand 15, der parallel mit einem Öffnungskondensator 52 gekoppelt ist, gezeigt werden. Der elektrische Widerstand 50 und der Kondensator 52 werden gebildet aus sowohl dem normalen Widerstandswert und Kapazitätswert der Öffnung 16 zuzüglich jedes zusätzlichen Widerstands und/oder Kapazitätswertes, der als ein Ergebnis des Vorhandenseins einer Blutzelle 20 dazu addiert wird.
• Die Koppelschaltung 26 umfaßt eine Spule 54 und einen Kondensator 56. Jeweils ein Ende der Spule 54 und des Kondensators 56 sind miteinander und mit dem Knoten zwischen dem elektrischen Öffnungswiderstand 50 und der Öffnungskapazität 52 verbunden. Das andere Ende des elektrischen Öffnungswiderstandes 50 und der Öffnungskapazität 52 sind ebenfalls und mit Masse verbunden. Das andere Ende der Spule 54 ist mit dem Ende des Widerstandes 30 verbunden, der entfernt von der Spannungsquelle 28 ist. Das andere Ende des Kondensators 56 ist mit der Platte der Vakuumröhre 36 und mit der Verbindung bzw. dem Knoten zwischen dem Kondensator 40 und der Spule 42 verbunden. Der Wert der Spule 54 ist so ausgewählt, daß die Spule 54 für das Niederfrequenz- oder Gleichstromsignal, welches von der Quelle 22 geliefert wird, als Kurzschluß wirkt, und Signale vom Oszillator/Demodulator 24 mit der Resonanzfrequenz, die durch den Schwingkreis 34 bestimmt ist, als Leerlaufschaltung wirkt. Der Wert des Kondensators 56 ist andererseits so ausgewählt, daß der Kondensator 56 für Signale mit der durch den Schwingkreis 34 bestimmten Resonanzfrequenz als Kurzschluß wirkt und für die Gleichstromquelle von der Quelle 22, den Gleichstromimpuls über dem Wandler 12 und die Hüllkurve 57 (nachstehend bezüglich Fig. 3 erörtert) des Signals des Schwingkreises 34 als Leerlaufschaltung wirkt.
• Wie es zuvor erwähnt wurde, wird die Spannung Vbb über den Plattenwiderstand 49, den Abgriff 46 und die obere Hälfte der Spule 42 an die Platte der Vakuumröhre 36 angelegt. Da die Spule 54 für die Gleichspannung ein Kurzschluß ist und für die Wechselspannung einen Leerlauf darstellt und da der Kondensator 48 für die Wechselspannung einen Kurzschluß bildet und für die Gleichspannung einen Leerlauf darstellt, erscheint der Abgriff 46 als eine Wechselstrommasse für den Oszillatorabschnitt des Oszillator/Demodulators 24.
• Da sowohl der Kondensator 56 als auch der Kondensator 48 mit Werten ausgewählt sind, daß sie für die Hochfrequenzsignale von dem Oszillator/Demodulator 24 als Kurzschlüsse wirken, sind der elektrische Widerstand 50 und die Kapazität 52 des Wandlers 12 tatsächlich parallel mit dem Schwingkreis 34 verbunden. Somit sind der elektrische Öffnungswiderstand 50 und die Kapazität 52 elektrisch ein Teil des Schwingkreises. Dies veranlaßt, daß die von der Schaltung 34 gelieferte Resonanzfrequenz nicht nur von den Werten des Kondensators 40 und der Spule 42 abhängt, sondern auch von den Werten des elektrischen Widerstandes 50 und der Kapazität 52. Aufgrund der Tatsache, daß der elektrische Widerstand 50 und die Kapazität 52 des Wandlers 12 als ein Teil des Schwingkreises 34 angeschlossen sind, werden irgendwelche Veränderungen in den Werten des elektrischen Widerstandes 50 oder der Kapazität 52 aufgrund von z. B. einer durch die Öffnung 16 gehenden Blase oder einer Veränderung im Druck oder der Temperatur des durch die Öffnung 16 fließenden Fluides die Schaltung nicht verstimmen, wie dies zuvor beim Stand der Technik der Fall war. Vielmehr kann sich eine leichte Wirkung auf die Frequenz ergeben, diese Veränderung wird jedoch einen vernachlässigbaren Effekt haben, wenn die in Fig. 2 gezeigte Schaltung zum Messen der Opazität verwendet wird.
• Während eine Veränderung in dem Wert der Kapazität 52 eine geringe Wirkung auf die in Fig. 2 gezeigte Schaltung haben kann, wird eine Veränderung in dem Wert des elektrischen Widerstandes 50 aufgrund des Eintretens einer Blutzelle 20 in die Öffnung 16 die Amplitude des an dem Abgriff 46 gelieferten Signals beeinflussen. Tatsächlich nimmt durch Erhöhen des Wertes des elektrischen Widerstandes 50 die Güte des Oszillatorabschnittes des Oszillator/Demodulators 24 zu. Dies wiederum erhöht den Wert der Amplitude des an dem Abgriff 46 auftretenden Signals. Dies gilt insbesondere, wenn die Vakuumröhre 36 als ein Verstärker der Klasse C arbeitet. Dieselbe Erhöhung in der Signalamplitude tritt an der Platte der Röhre 36 auf. In Fig. 3 ist der Signalverlauf des Signals an dem Ausgang des Abgriffs 46 gezeigt und zwar bezüglich der Größe bzw. Amplitude zunehmend, wann immer eine Blutzelle 20 in der Öffnung 16 vorliegt. Dies liegt an der Erhöhung im durch die Zelle 20 gelieferten Widerstandes und an der entsprechenden Zunahme in der Güte des Oszillator/- Demodulators 24. Dieses Signal bestimmt die Hüllkurve 57, die von dem Abgriff 46 durch einen Kondensator 58 verbunden bzw. erhalten und durch einen Operationsverstärker 60 verstärkt werden kann. Einfach gesagt wird das Signal an der Platte der Vakuumröhre 36 durch den erhöhten Widerstand amplitudenmoduliert, und zwar aufgrund einer Blutzelle 20, die durch die Öffnung 16 geht. Die maximale Amplitude des Hüllkurvensignals 57 kann verwendet werden, um die Wechselstromimpedanz der Zelle 20 zu bestimmen.
• Alternativerweise kann das amplitudenmodulierte Signal 57 erhalten werden durch Liefern des an die Platte der Vakuumröhre 36 angelegten Signals über einen Koppelkondensator 62, einen herkömmlichen Wechselstromdemodulator 64 und einen Ausgangskondensator 66. Beim Abnehmen des Hüllkurvensignals 57 von dem Abgriff 46 ist es notwendig, den Kondensator 44 auf einen relativ großen Wert, z. B. 0,5 Mikrofarad, zu halten, um einen festgelegten Gitterbias an der Triode 36 während der Teilchenübergangszeit bzw. Teilchentransientenzeit zu halten. Wenn man den Demodulator 64 verwendet, kann ein kleinerer Kondensator, z. B. 20 Picofarad, verwendet werden, um den Bias bzw. die Vorspannung an der Triode 36 während der Partikelübergangszeit verändern zu lassen.
• Das Vorhandensein und die Größe des Impulses, der als die Gleichstromantwort auf eine durch den Wandler 12 querende bzw. laufende Zelle erzeugt wird, kann erfaßt werden durch Anlegen des Ausgangs von der Stromquelle 22 über einen Koppelkondensator 68 und einen Operationsverstärker 70, und zwar auf an sich bekannte Weise. Die Gleichstromimpulsgröße ist proportional zu dem elektrischen Gleichstromwiderstand der Zelle 20. Durch Anlegen von sowohl dem erfaßten Gleichstromimpuls und Wechselstromimpuls an eine geeignete Ausgabeeinrichtung (nicht gezeigt) kann dann die Opazität auf bekannte Weise bestimmt werden, wie es in dem US-Patent 3,509,973 auf den Namen von Wallace H. Coulter et al. gezeigt ist. Somit ist gezeigt, daß durch Koppeln des elektrischen Widerstandes 50 und der Kapazität 52 des Wandlers 12 parallel mit dem Schwingkreis 34 die Wirkungen von Kurzzeitdrifts in dem Wandlerwiderstand und der Wandlerkapazität keine nachteiligen Wirkungen auf den Schaltungsbetrieb haben und ein amplitudenmoduliertes Ausgangssignal aufgrund des veränderten Wandlerwiderstandes und somit eine veränderte Güte der Schaltung liefern. Das amplitudenmodulierte Signal kann direkt erfaßt werden, um eine Ablesung zu liefern, die die Reaktanz einer Blutzelle 20 betrifft, die durch die Öffnung 16 verläuft.
• In Fig. 4 ist eine Koppelschaltung 74 gezeigt, die brauchbar ist zum Koppeln eines Paares von RF-Oszillator/Detektoren 76 und 78 parallel zu dem Wandler 12, gebildet durch den Widerstand 50 und den Kondensator 52. Die Oszillatoren 76 und 78 sind in einem separaten Zweig 77 und 79 der in Fig. 4 gezeigten Schaltung angeschlossen, wobei jeder Zweig 77 und 79 parallel mit dem Wandler 12 verbunden ist. In Fig. 4 sind den gleichen, zuvor in Fig. 1 und 2 erläuterten Komponenten gleiche Bezugsziffern gegeben. Weiterhin können die Oszillatoren 76 und 78 ähnlich dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Oszillator 24 sein, mit der Ausnahme, daß sie unterschiedliche Frequenzen F1 und F2 liefern. Weiterhin ist der Kondensator 56, der in Fig. 2 gezeigt ist, als die Kondensatoren 56-1 und 56-2 für jeden Zweig gezeigt. Die verbleibenden Komponenten, die im Detail nachstehend beschrieben werden, bilden die Koppelschaltung 74, die verwendet wird, um die Oszillatoren 76 und 78 in der Schaltung mit dem Wandler 12 zu koppeln.
• Die Reaktanz und der elektrische Widerstand des Wandlers 12 werden ein Teil von jedem jeweiligen Oszillator 76 und 78, so daß die Signalgrößen der Signale RF1-Impuls und RF2-Impuls, die von dem jeweiligen Oszillator geliefert werden, sich in Abhängigkeit von der Antwort mit den bestimmten Frequenzen F1 und F2 auf das Durchlaufen von Zellen durch die Öffnung 16 ändern. Die Signalgrößenveränderungen werden dann erfaßt und zusätzliche Parameter der Blutzelle können bestimmt werden. Um zuverlässige Daten zu gewinnen, ist es wichtig, daß die Signale der zwei Oszillatoren 76 und 78 nicht miteinander interferieren. Somit muß die Koppelschaltung 74, die die Oszillatoren 76 und 78 parallel mit dem Wandler 12 verbindet, zwei Funktionen liefern. Zunächst muß sie die Frequenzen des anderen Oszillators isolieren und zum zweiten muß sie die Oszillatorschaltungsanordnung mit dem Wandler 12 koppeln. Um dieses Ergebnis zu erzielen, hat der Oszillator 76, der auf eine Frequenz F1 abgestimmt ist, einen sperrenden Kreis, der aus einer Spule 80, seriell verbunden mit einem Kondensator 82 besteht, parallel verbunden mit der seriellen Kombination von Oszillator 76 und Kondensator 50-1. Diese Kombination von Elementen ist über einen Oszillatorschwingkreis, der aus einer parallel mit einer Spule 86 verbundenen Kondensator 84 besteht, mit dem Wandler 12 verbunden. Der Oszillator 78, der auf eine Frequenz F2 abgestimmt ist, ist seriell mit dem Kondensator 56- 2 verbunden und diese zwei Elemente sind parallel mit einem sperrenden Kreis verbunden, der aus einem Kondensator 88, seriell verbunden mit einer Spule 90 besteht. Diese Kombination von Elementen ist über einen Oszillatorschwingkreis, der aus einem Kondensator 92 und einer parallelen Spule 94 besteht, mit dem Wandler 12 verbunden.
• Um Interferenz und die Erzeugung von Schwebungs- bzw. Überlagerungsfrequenzsignalen durch den einen der Oszillatoren 76 und 78 außerhalb des Zweigs 77 und 79, der den anderen der Oszillatoren 76 und 78 enthält, zu verhindern, sind Komponenten des Oszillatorschwingkreises und des sperrenden Kreises so ausgewählt, daß sie die Oszillatorfrequenz aus den Zweigen 77, 79 blockieren, in denen sie enthalten sind. Somit sind in dem Zweig 77 die Werte der Spule 80 und des Kondensators 82 so ausgewählt, daß sie alle Signale mit der Frequenz F2 dämpfen. Auf ähnliche Weise sind die Werte des Kondensators 84 und der Spule 86 so ausgewählt, daß sie Signale mit der Frequenz F2 blockieren oder diesen eine hohe Impedanz entgegensetzen bzw. präsentieren. In dem anderen Zweig 79 sind die Werte des Kondensators 88 und der Spule 90 ausgewählt, um die Frequenz F1 zu dämpfen, und die Werte des Kondensators 92 und der Spule 94 sind ausgewählt, um die Frequenzen F1 zu blockieren oder diesen eine hohe Impedanz entgegenzusetzen bzw. zu präsentieren.
• Zusätzlich zum Auswählen der Spulen- und Kondensatorwerte, wie oben beschrieben, auf solche Werte, um bestimmte Frequenzen zu dämpfen oder zu blockieren, sind die Werte des Kondensators 56-1 und 56-2 so ausgewählt, daß eine feste bzw. enge bzw. strenge Kopplung zwischen dem elektrischen Widerstand 50 und der Kapazität 52 des Wandlers 12 und der Schaltungsanordnung in jedem der jeweiligen Oszillatoren 76 und 78 besteht. Mit anderen Worten, sollte der Wert des Kondensators 56-1 für Signale mit der Frequenz F1 so sein, daß ein niederohmiger Pfad zwischen dem Oszillator 76 und dem Wandler 12 besteht. Auf ähnliche Weise sollte der Wert des Kondensators 56-2 so ausgewählt sein, daß zwischen dem Wandler 12 und dem Oszillator 78 für Signale mit einer Frequenz von F2 ein niederohmiger Pfad besteht.
• Somit sind mit der Koppelschaltung 74 die jeweiligen Oszillatoren 76 und 78 über den Wandler 12 unabhängig von und isoliert von dem anderen der Oszillatoren 76 oder 78 verbunden bzw. angeschlossen. Weiterhin liefern die Oszillatoren 76 und 78 jeweils ein Ausgangssignal RF1-Impuls und RF2- Impuls, die ähnlich dem Signal sind, welches von dem Verstärker 60 des Oszillators 24 in Fig. 2 geliefert wird, welches Signal in Fig. 3 gezeigt ist. Natürlich könnte mit der Koppelschaltung 74 jede Art von Oszillator verwendet werden, die ein Signal liefert, welches die Antwort darauf zeigt bzw. manifestiert, daß eine Blutzelle oder ein andersartiges Teilchen durch den Wandler 12 geht.
• In Fig. 5 ist eine allgemeinere Version der Koppelschaltung 74, die in Fig. 4 gezeigt ist, dargestellt. In Fig. 5 sind N unterschiedliche Oszillatoren 96, 98, 100, . . . , 102 jeweils parallel über eine geeignete Koppelschaltung mit dem Wandler 12 vorgesehen. In jeder Koppelschaltung sind N-1 Kopplerschaltungen 104, 106, . . . , 108, 110, 112, . . . , 114, 116, 118, . . . , 120 und 122, 124, . . . , 126 vorgesehen, von denen jede aus einer seriellen Sperre bzw. einem seriellen sperrenden Kreis 128 und einem parallelen Oszillatorschwingkreis 130 besteht, und zwar abgestimmt auf die Frequenzen der Oszillatoren, die außerhalb jenes Zweiges sind. Somit sind in dem Zweig, der dem Oszillator 96 zugeordnet ist, der ein Signal mit einer Frequenz F1 liefert, die verschiedenen Koppelfilter 104, 106 und 108 jeweils auf die Frequenzen F2, F3, . . ., FN abgestimmt, wie es sich durch die Notierungen T2, T3, . . . , TN manifestiert, und zwar um zu verhindern, daß Signale von den anderen Oszillatoren 98, 100, . . . , 102 mit dem Oszillator 96 interferieren. Die anderen Zweige sind ähnlich dahingehend, daß eine Koppelschaltung 110, 112, 114, 116, 118, 120 und 122, 124, . . . , 126 jeweils abgestimmt sind auf die Frequenzen der Oszillatoren 96, 98, 100, 102, die außerhalb jenes Zweiges liegen. Wiederum ist in jedem Fall der Wert des Kondensators 56-1, 56-2, 56-3, 56N derart ausgewählt, daß für Signale mit der Frequenz des Oszillators, der in dem Zweig enthalten ist, ein niederohmiger Pfad vorliegt.
• Somit liefert mit der in Fig. 5 gezeigten Kopplung jeder der Oszillatoren 96, 98, 100 und 102 ein Signal, welches die Antwort einer durch den Wandler 12 gehenden Zelle manifestiert bzw. zeigt, und zwar zu der bzw. mit der bestimmten Frequenz jenes Armes bzw. Zweiges. Dieses Signal wird direkt von dem Oszillator geliefert, wie oben erläutert, und zwar bezüglich Fig. 3. In Fig. 5 können jedoch mehrfache unterschiedliche Frequenzantworten erhalten werden und, wenn man so verfährt, können unterschiedliche Parameter und Antworten der bestimmten Zelle erfaßt bzw. bestimmt werden, wodurch eine bessere Information über die bestimmte Zelle erhalten werden kann.

Claims (19)

1. Teilchenanalysiergerät mit einem Detektor (12), welchen eine Serie von Teilchen durchläuft, wobei der Detektor (12) einen gewissen elektrischen Widerstand (50) und eine Reaktanz (52) aufweist, wobei sich entweder der Widerstand (50) oder die Reaktanz (52) oder beide beim Durchlaufen eines Teilchens (20) ändern, wobei das Analysiergerät weiterhin eine eine aktive Einrichtung (32) und einen Schwingkreis (34) zur Erzeugung eines Ausgangssignals aufweisende Oszillatoreinheit (24) umfaßt, wobei der Schwingkreis (34) mit dem Detektor (12) gekoppelt ist, so daß die Reaktanz (52) einen Teil des Schwingkreises (34) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (34) weiterhin nutzbar mit dem elektrischen Widerstand (50) gekoppelt ist, so daß der elektrische Widerstand (50) einen Teil des Schwingkreises (34) bildet, und daß eine Wandlereinrichtung (58, 60; 62, 64, 66) vorgesehen ist, um jede Änderung der Ausgangssignalamplitude der Oszillatoreinheit in Antwort auf ein Durchlaufen eines Teilchens durch den Detektor (12) zu erfassen.

2. Analysiergerät nach Anspruch 1, mit einer Konstant- Strom-Quelle (22) zum Liefern konstanten Stroms durch den Detektor (12), dadurch gekennzeichnet, daß eine Trenneinrichtung (26) zum Trennen der Konstant-Strom- Quelle (22) und der Oszillatoreinheit (24) vorgesehen ist.

3. Analysiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (26) eine in Reihe zwischen die Konstant-Strom-Quelle (22) und den Detektor (12) geschaltete Drosselspule (54) aufweist sowie einen in Reihe zwischen den Schwingkreis (34) und den Detektor (12) geschalteten Kondensator (56).

4. Analysiergerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (62, 64, 66) zwischen der aktiven Einrichtung (32) und dem Schwingkreis (34) angeschlossen ist.

5. Analysiergerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand (50) und die Reaktanz (52) parallel mit dem Schwingkreis (34) geschaltet sind.

6. Analysiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoreinheit (24) mindestens zwei Oszillatoren (76, 78) aufweist, welche jeweils mit einem Schwingkreis (34) zur Erzeugung von Signalen mit zwei verschiedenen Frequenzen (F1, F2) versehen und mit dem Detektor (12) gekoppelt sind, so daß der elektrische Widerstand (50) und die Reaktanz (52) des Detektors (12) einen Teil des Schwingkreises (34) jedes Oszillators (76, 78) bilden.

7. Analysiergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Oszillator (76, 78) mit dem Detektor (12) über eine Filtereinrichtung (77, 79) zum Herausfiltern jedes Signals mit der Frequenz (F1, F2) des von dem anderen Oszillator (76, 78) erzeugten Signals gekoppelt ist.

8. Analysiergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Filtereinrichtung (77, 79) einen Oszillatorschwingkreis (84, 86; 92, 94) aufweist, welcher mit dem Detektor (12) und dem mit der Filtereinrichtung (77, 79) verbundenen Oszillator (76, 78) in Reihe geschaltet ist.

9. Analysiergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillatorschwingkreis (84, 86; 92, 94) auf die Frequenz (F1, F2) des anderen Oszillators (78, 76) abgestimmt ist.

10. Analysiergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Filtereinrichtung (77, 79) einen sperrenden Kreis (80, 82; 88, 90) aufweist, welcher mit dem der Filtereinrichtung (77, 79) zugeordneten Oszillator (76, 78) parallel geschaltet ist.

11. Analysiergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der sperrende Kreis (80, 82; 88, 90) auf die Frequenz (F2; F1) des anderen Oszillators (78, 76) abgestimmt ist.

12. Analysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Oszillator (76, 78) mit dem Detektor (12) für einen Hochfrequenzstrom durch den Detektor (12) gekoppelt ist.

13. Analysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (58, 60) mit dem Schwingkreis (34) jedes Oszillators (76, 78) gekoppelt ist.

14. Analysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (34) jedes Oszillators (24) ein Paar in Reihe geschaltete Reaktanzen (42) eines Typs aufweist, welche mit einer Reaktanz (40) des entgegengesetzten Typs parallel geschaltet sind, wobei eine Hüllkurve des Ausgangssignals zwischen den in Reihe geschalteten Reaktanzen (42) des einen Typs geschaffen wird.

15. Teilchenanalysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Bestimmung des Vorhandenseins und gewisser Parameter von Teilchen (20) , dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Oszillatoreinheiten (F1, F2, . . . , FN) vorhanden ist, von welchen jede ein unterschiedliches Frequenzsignal erzeugt,

daß eine Kopplungseinrichtung . . . . . .TN, 56-1 . . . 56-N) zum parallelen Koppeln der einzelnen Oszillatoreinheiten (F1, F2 . . . , FN) mit dem Detektor (12) vorgesehen ist, wobei die Kopplungseinrichtung (T1 . . . TN, 56- 1 . . . 56-N) eine jeder Oszillatoreinheit (F1, F2 . . . FN) zugeordnete Reaktanzeinrichtung (80, 82, 84, 56-1 . . . 56- N) aufweist, welche so angeordnet und bemessen ist, daß das von jeder Oszillatoreinheit (F1, F2 . . . FN) erzeugte Signal über einen niederohmigen Pfad (56-1 . . . 56-N) mit dem Detektor (12) und über einen hochohmigen Pfad (T1 . . . TN) mit der anderen Oszillatoreinheit oder mehreren der Vielzahl von Oszillatoreinheiten (F1, F2 . . . FN) gekoppelt ist, und

daß eine Ausgabeeinrichtung (58, 60) zum Ausgeben des Vorhandenseins der gewissen Parameter für jede der Frequenzen (F1 . . . FN), jedesmal wenn ein Teilchen (20) den Detektor (12) durchläuft, vorgesehen ist.

16. Analysiergerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (T1 . . . TN, 56-1 . . . 56- N) einen in Reihe zwischen jeder Oszillatoreinheit (F1 . . . FN) und dem Detektor (12) angeschlossenen Oszillatorschwingkreis (84, 86, 92, 94) aufweist, wobei jeder Oszillatorschwingkreis (84, 86, 92, 94) auf die Frequenz der Oszillatoreinheit (F1 . . . FN) abgestimmt ist, mit welcher er nicht gekoppelt ist.

17. Analysiergerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (F1 . . . TN, 56-1 . . . 56-N) einen mit jeder Oszillatoreinheit (F1 . . . FN) parallel geschalteten sperrenden Kreis (80, 82, 88, 90) aufweist, wobei jeder sperrende Kreis (80, 82, 88, 90) auf die Frequenz der Oszillatoreinheit (F1 . . . FN) abgestimmt ist, mit welcher er nicht gekoppelt ist.

18. Analysiergerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (T1 . . . TN, 56-1 . . . 56- N) Kondensatoreinrichtungen (56-1 . . . 56-N) einschließt, die verbunden sind mit und gekoppelt sind in Reihe zwischen jeder Oszillatoreinheit (F1 . . . FN) und dem Detektor (12).

19. Analysiergerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (T1 . . . TN, 56-1 . . . 56-N) Kondensatoreinrichtungen (56-1 . . . 56-N) einschließt, die verbunden sind mit und gekoppelt sind in Reihe zwischen jeder Oszillatoreinheit (F1 . . . FN) und dem Detektor (12).