DE2340252A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR COUNTING BIOLOGICAL PARTICLES - Google Patents
METHOD AND EQUIPMENT FOR COUNTING BIOLOGICAL PARTICLESInfo
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Description
"Verfahren und Einrichtung zur Auszählung von biologischen Partikeln""Process and device for enumeration of biological particles"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie die gesamte Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Auszählung von ungelösten biologischen Partikeln, insbesondere der Gesamtheit der körperlichen Bestandteile des Blutes in der Art einer Momentaufnahme nach der Methode der Diffraktion eines Lichtbündels durch die Blutkörperchen mit Hilfe der Messung des abgelenkten Lichtstromes mittels Fotozellen. Ein solches Verfahren ermöglicht die Auszählung biologischer ungelöster Bestandteile in einer Flüssigkeit und insbesondere die direkte und momentane Bestimmung der quantitativen Zusammensetzung der im Blut enthaltenen Teilchen.The present invention relates to a method and the entire device for carrying out this method for counting undissolved biological particles, in particular all of the physical components of the blood in the manner of a snapshot using the diffraction method of a light beam the blood cells with the help of the measurement of the deflected luminous flux by means of photocells. Such a procedure enables the enumeration of biological undissolved constituents in a liquid and in particular the direct one and instantaneous determination of the quantitative composition of the particles contained in the blood.
Es ist bekannt, daß das Blut insbesondere drei Zelltypen enthält! die roten Blutkörperchen, die weißen BlutkörperchenIt is known that the blood has three cell types in particular contains! the red blood cells, the white blood cells
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und die Blutplättchen. Die Kenntnis der Konzentration dieser Teilchen ist besonders wichtig für die Diagnose einer Vielzahl von menschlichen Krankheiten. Von Interesse ist außerdem die Kenntnis des Hämatokritwertes, dem Volumenanteil der roten Blutkörperchen an der Gesamtblutmenge. Mehrere Verfahren und Einrichtungen werden benutzt, um qualitatxve und quantitative Messungen der verschiedenen Blutbestand— teile durchzuführen.and the platelets. Knowing the concentration of these particles is especially important in diagnosing one Variety of human diseases. Knowledge of the hematocrit value, the volume fraction, is also of interest of red blood cells in the total amount of blood. Several procedures and facilities are used to qualitatxve and make quantitative measurements of the various blood components.
Beispielsweise ist ein Verfahren der elektronischen Zählung bekannt, bei dem die sich bewegenden biologischen Partikelchen innerhalb eines Elektrolyten zwischen zwei Elektroden (positiv und negativ) durch eine MikroÖffnung wandern, die in den Elektrolyten eingetaucht ist. Wenn ein Teilchen diese Öffnung versperrt folgt daraus eine Widerstandserhöhung, die registriert und gezählt wird. Diese Technik ist anwendbar für die Auszählung der weißen und roten Blutkörperchen, jedoch erfordert sie, um die Zahl der Blutplättchen bestimmen zu können, eine vorhergehende Abscheidung der roten Blutkörperchen, beispielsweise durch Zentrifugieren oder Sedimentieren. Diese Arbeitsgänge sind jedoch zeitaufwendig, schwierig und haben zahlreiche Nachteile, wie etwa die Risiken bei der Eliminierung der Blutplättchen im Verlauf der vorhergenannten Trennungsverfahren.For example, a method of electronic counting is known in which the moving biological particles migrate within an electrolyte between two electrodes (positive and negative) through a micro-opening that is immersed in the electrolyte. If a particle blocks this opening, an increase in resistance follows, which is registered and counted. This technique is applicable for the counting of white and red blood cells, however, in order to be able to determine the number of blood platelets, the red ones must first be separated Blood cells, for example by centrifugation or sedimentation. However, these operations are time-consuming, difficult and have numerous drawbacks, such as the risks of eliminating platelets over the course of the day the aforementioned separation procedures.
Bei einer anderen klassischen Methode, dem sogenannten optischen Auszählen, wird die von den Blutkörperchen hervorgerufene Zerstreuung (diffusion) gemessen, die eines nach dem anderen In another conventional method, the so-called optical counting, caused by the blood cell scattering (diffusion) is measured, the one after the other
409808/093 3 " 3 "409808/093 3 " 3 "
in einer bestrahlten Lösung vorbeiziehen. Die Ungenauigkeiten dieser Auszählung sind auf Grund der Störungen in der Einrichtung durch die roten Blutkörperchen-groß. Die elektronischen Wachteile der Einrichtung verursachen zahlreiche Fehler bei der endgültigen Berechnung. Außerdem erfordert die Einrichtung eine häufige Eichung und ist für den Benutzer sehr kostenaufwendig.pass in an irradiated solution. The inaccuracies These counts are large due to the disturbances in the facility by the red blood cells. the electronic watchdogs of the facility cause numerous errors in the final calculation. Also requires the device requires frequent calibration and is very expensive for the user.
Es ist außerdem bereits vorgeschlagen worden, Durchmesser und Anzahl der kleinen Partikelchen (mit Durchmessern von beispielsweise 2 - 100 Mikron) zu messen durch Anwendung eines optischen Verfahrens, bei dem man durch Umformung elektrischer Brnergie das Licht analysiert, welches von den Partikelchen gebeugt worden ist und welches von einer Lichtquelle ausgeht, die eventuell ein Laserstrahl sein kann (siehe beispielsweise: E.N. Leith, Photographie Science and Engineering mars-avril I962 pages 75-80» H. Thiery. Journal of Photographie Science vol 11 p. 69-77 (1963); J. Cornillault. Applied Optics p. 265-268 Fevrier 1972; H. Stark Applied Optics p. 333-337, Fevrier 1971; etc.); Mit solchen Verfahren, die auf der Beugung des Lichtes beruhen, ist bereits früher nach früheren Veröffentlichungen die Zählung bestimmter Bestandteile des Blutes nahegelegt worden. So beispielsweise durch die amerikanischen Patentschriften 2 769 375 und 2 996 708, in denen Verfahren und Einrichtungen sehr vielfältiger Art beschrieben worden sind, die auf dem Studium des Lichtes beruhen, welches durch bestimmte Blutbestandteile gemäß vorherbestimmten WinkelnIt has also been proposed to measure the diameter and number of small particles (with diameters of, for example, 2-100 microns) using an optical method in which, by converting electrical energy, one analyzes the light which has been diffracted by the particles and which emanates from a light source, which may possibly be a laser beam (see for example: EN Leith, Photography Science and Engineering mars-avril I962 pages 75-80 »H. Thiery. Journal of Photography Science vol 11 p. 69-77 (1963) ; J. Cornillault. Applied Optics p. 265-268 Fevrier 1972; H. Stark Applied Optics p. 333-337, Fevrier 1971; etc.); With such methods, which are based on the diffraction of light, the counting of certain constituents of the blood has already been suggested in earlier publications. For example, by the American patents 2,769,375 and 2,996,708, in which methods and devices very versatile type have been described, based on the study of light, which according to predetermined by certain blood components angles
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gebeugt wird. Dennoch, ist das Interesse an diesem Verfahren begrenzt, da bei ihrer Anwendung für das Auszählen von biologischen Partikeln es bisher nicht möglich war, die roten Blutkörperchen und evtl. das Gesamtvolumen der Blutkörperchen zu zählen, ohne direkt den Kämatokritwert berechnen und die Blutplättchen und die weißen Blutkörperchen zählen zu können.is flexed. Still, there is interest in this procedure limited, since when used for counting biological particles it was not previously possible counting the red blood cells and possibly the total volume of the blood cells without directly taking the kematocrit value calculate and count the platelets and white blood cells.
Es stellt sich, daher das Problem, ein technisches Verfahren vorzuschlagen, welches direkt die Parameter liefert, die mit den wesentlichen Bestandteilen des Blutes korrespondieren, und eine wirtschaftlich vertretbare einfache Einrichtung mit geringen Kosten zu schaffen, die in großer Anzahl für Laboratorien und medizinische Untersuchungsanstalten bereitgestellt werden kann.Hence the problem, a technical process arises to propose which directly supplies the parameters that correspond to the essential components of the blood, and an economically justifiable simple setup low cost creating in large numbers for laboratories and medical testing facilities can be provided.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeicb.net, daß zwei zu analysierende Blutproben, bei denen in der einen die roten Blutkörperchen hämolysiert und in der anderen diese Blutkörperchen splaärisiert sind, im Strahl eines Lichtbünclels von einem konvergierenden optischen System angeordnet sind, welches von einer kohärenten und monochromatischen Lichtquelle gespeist wii'd, um in der Brennebene des optischen Systemes, in der mindestens zwei lichtempfindliche Zonen, die die von den Blutbestandteilen gebeugten Lichtstrahlen empfangen, die Lichtstrahlen zu erlialteii, die mit der Aus — gangsrichtung des Lichtbündels einen Winkel bilden zwischen:The method according to the invention of the type mentioned at the beginning is essentially characterized by the fact that two to analyzing blood samples in which the red blood cells hemolyzed in one and these blood cells in the other are sphered, are arranged in the beam of a light beam from a converging optical system, which wii'd fed by a coherent and monochromatic light source to be in the focal plane of the optical System in which at least two light-sensitive zones, which receive the light rays diffracted by the blood constituents to derive the light rays which are associated with the direction of the light beam form an angle between:
409808/0933 "'"409808/0933 "'"
S = (1,5 bis 2,5) A und S2 = (3 bis 5) S1 (l)S = (1.5 to 2.5) A and S 2 = (3 to 5) S 1 (l)
TT dmTT dm
s* = 0T5 X und S2 =' 3 S« (2) s * = 0 T 5 X and S 2 = '3 S «(2)
dmdm
und daß das von den lichtempfindlichen Zonen empfangene Licht in elektrische Signale umgewandelt wird, während zugehörige, an sich bekannte elektrische Einrichtungen die direkte und sofortige Anzeige der Analyseergebnisse der Zahl der Blutplättchen, der weißen sowie der roten Blutkörperchen, des Kämatokritwertes und des mittleren Kugelvoluraens erlauben»and that that received by the photosensitive zones Light is converted into electrical signals while associated, known electrical devices the direct and immediate display of the analysis results of the number of Platelets, white and red blood cells, of the kematocrit value and the mean spherical volume allow »
Die Erfindung bringt eine einfache Lösung mit geringem Kostenaufwand des genannten Problems« Sie erlaubt zum ersten Male die schnelle Bestimmung der quantitativen Anteile der wesentlichen Blutbestandteile mit einer sehr kleinen Blutprobe, nämlich der roten, der weißen Blutkörperchen, der Blutplättchen sowie des Hämatokritwertes und des mittleren Kugelvolumens, ohne daß eine Separierung der roten Blutkörperchen und der Blutplättchen wie bei den bekannten elektronischen Auszählungen erfolgen muß und ohne HilfsbeStimmungen durchführen zu müssen, wobei die wesentlichen Unzulänglichkeiten der bekannten Einrichtungen vermieden werden. Außerdem wird mit Hilfe einer leichten Ausfüiirungseinrichtung und mit einem Aufbau, der einfacher als bei den bisher bekannten Einrichtungen zur Analysierung des Blutes ist, die direkte Kenntnis der haLiptsächlichen hämatologischen Parameter des Blutes erhalten.The invention brings a simple solution at low cost of the problem mentioned, «For the first time, it allows the quantitative proportions of the essentials to be determined quickly Blood components with a very small blood sample, namely the red, white blood cells, platelets as well as the hematocrit value and the mean sphere volume, without a separation of the red blood cells and the blood platelets as in the known electronic counting must take place and without having to carry out auxiliary provisions, thereby avoiding the major shortcomings of the known devices. In addition, with the help of a lightweight execution device and with a structure that is simpler than with the previously known devices for analyzing the blood, the direct knowledge of the essential Obtaining hematological parameters of the blood.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem bekannten Prinzip, welches bereits vorher genannt wurde, nämlich derThe method according to the invention is based on a known one Principle which has already been mentioned, namely the
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-C--C-
Beugung des Lichtes durch, die Mikroteilchen des Blutes und durch die Analyse■der Spektren der räumlichen (spatial) Frequenzen der ünterschiedsmerkmale der Probe, die mit den Verschiedenen Bestandteilen des Blutes übereinstimmen. Da jedoch bis zum jetzigen Zeitpunkt die Verfahren der Auszählung, die dieses Prinzip benutzen, nicht die Registrierung nur eines Teiles der Elemente des Blutes erlaubten, hat man herausgefunden, daß durch eine Serie von besonderen Anpassungen und kombinierten scharfsinnigen Arbeitsweisen es möglich ist, direkt Kenntnis von. der Gesamtheit der gesuchten Parameter zu'erreichen und so die drängende Forderung zu erfüllen, mit einer einfach zu handhabenden Einrichtung reproduzierbare Ergebnisse zu geben. Diffraction of light by the microparticles of the blood and by analyzing ■ the spectra of the spatial Frequencies of the differential features of the sample associated with the Different components of the blood match. However, since the counting procedures, who use this principle did not allow the registration of only part of the elements of the blood, it has been found that through a series of special adaptations and combined ingenious ways of working it is possible to have direct knowledge of. the totality of the desired parameters and thus the urgent demand to give reproducible results with an easy-to-use device.
In den genannten Formeln ist A die Wellenlänge des verwendeten Lichtes; dm der- mittlere Durchmesser der zu analysierenden Körperciien; S1, S„, S^ und S* sind in Radianten ausgedrückt. *In the formulas mentioned, A is the wavelength of the light used; dm is the mean diameter of the bodies to be analyzed; S 1 , S ", S ^, and S * are expressed in radians. *
3
Ss ist bekannt, daß ein mm menschliches Blut normalerweise ungefähr 5<»000.000 rote Blutkörperchen bei nur 8.000 weißen
Blutkörperchen und 300*000 Blutplättchen umfaßt, wobei das
von den roten Blutkörperchen eingenommene Volumen (der sogenannte Hämatokritwert) ungefähr 45 °p des gesamten Blutvolumens beträgt.
Die Größe der Teilchen beträgt ungefähr 3 Mikron bei den Blutplättchen, 6 Mikron bei den roten Blutkörperchen und
12 Mikron bei den weißen Blutkörperchen»3
It is known that a mm of human blood normally comprises about 5,000,000 red blood cells with only 8,000 white blood cells and 300,000 platelets, the volume occupied by the red blood cells (the so-called hematocrit value) being about 45 ° p of the total blood volume . The size of the particles is approximately 3 microns for platelets, 6 microns for red blood cells and 12 microns for white blood cells »
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Die Anzahl der weißen Blutkörperchen und der Blutplättchen ist beträchtlich niedriger als die der roten Blutkörperchen, so daß es für das Auszählen der Plättchen und der weißen Blutkörperchen notwendig ist, zuvor die roten Blutkörperchen vom Hämoglobin freizumachen, das sie umgibt, damit sie ihre lichtbeugende Wirkung verlieren» Dieses Ergebnis wird in bekannter Weise dadurch erreicht, in dem die zu analysierende Blutprobe in eine hämolysierende Flüssigkeit gebracht wird, wie beispielsweise Ammoniumoxalat mit einer Konzentration vom 1 g/Liter odor irgendein anderes Mittel mit gleicher Wirkung (s. E. Poner "Hemolysis and Related Phenomena" Verlag Grüne und Stratton, New York). Durch die Ilämolysierung werden die roten Blutkörperchen in sogenannte Stromas umgeformt. Mit der genannten Methode ist es mit guter Genauigkeit möglich, die Gesamtheit, der weißen Blutkörperchen und der Blutplättchen auszuzählen.The number of white blood cells and platelets is considerably lower than that of red blood cells, making it useful for counting platelets and white blood cells It is necessary to first free the red blood cells from the hemoglobin that surrounds them so that they can refract their light Losing effect »This result is achieved in a known way by adding the blood sample to be analyzed placed in a hemolyzing fluid such as Ammonium oxalate with a concentration of 1 g / liter or any other agent with the same effect (see E. Poner "Hemolysis and Related Phenomena" Verlag Grüne and Stratton, New York). As a result of the ilemolyzing, the red blood cells become transformed into so-called stroma. With the method mentioned it is possible with good accuracy to determine the entirety, count of white blood cells and platelets.
Außerdem ist es zur Auszählung der roten Blutkörperchen notwendig, diese zu sphärisieren, in dem die Blutprobe in eine geeignete flüssige Lösung gebracht wird, beispielsweise in die sogenannte "Gowers" auf der Basis von Sodasulfat und Essigsäure oder ein anderes sphärisxerendes Mittel ( s. E. Ponder, bereits zitiert).In addition, to count the number of red blood cells it is necessary to to sphericalize them by placing the blood sample in a suitable liquid solution, for example in the so-called "Gowers" based on sodasulfate and acetic acid or another spherical agent (see E. Ponder, already cited).
Nach dein ex-f indungs gemäß en Verfahren Airerden nacheinander zwei r,u analysiei-ende Blutproben einer L:LcV..tdiffraktion gemäß den-Winkeireiiien (1) una (2) unterworfen, um um den Brennpunkt des optischeil Syster.ics herum eine Liclxtaufspaltung zu -erhalten, die das Spektrum der räumlichen Frequenzen der Gesamtheit der kör-After your ex-found procedure, Airerden two consecutively r, u analyzing blood samples of a L: LcV..tdiffraction according to the angles Subject to (1) and (2) in order to obtain a light splitting around the focal point of the optical Syster.ics, the the spectrum of spatial frequencies of the entirety of the bodily
SAD ORIGINAL 40980 8/0933 - s -SAD ORIGINAL 40980 8/0933 - s -
perliclien Blutbestandteile darstellt. Die Blutproben können nacheinander in dem gleichen Gefäß, beispielsweise einer Küvette oder, wie im weiteren noch ausgeführt wird, in zwei verschiedenen Küvetten untersucht werden, die in der Brennebene des optischen Systems angeordnet sind.represents pearl blood components. The blood samples can one after the other in the same vessel, for example a cuvette or, as will be explained below, in two different cuvettes are examined which are in the focal plane of the optical system are arranged.
Nach einer interessanten Variante des erfindungsgeniäßen Verfahrens kann man auch mit einer einzigen Blutprobe in einer einzelnen Küvette arbeiten - trotzdem direkt ein Gesamtergebnis der Auszählung der Bestandteile erhalten - in dem man einen Zirkulationskreis in der Küvette vorsieht, nach dem man zu der Probe eine entsprechende Menge eines sphärisierenden Mittels hinzufügt und dann nach einer vorhergegebenen ZeitAccording to an interesting variant of the inventive method you can also work with a single blood sample in a single cuvette - still an overall result directly the counting of the constituents - by providing a circulation circuit in the cuvette, after which an appropriate amount of sphericalizing agent is added to the sample and then after a predetermined time
Menge/
eine zusätzliche eines bekannten Mittels hinzugibt, um die Hämolyse der roten sphärisierten Blutkörperchen zu bewirken.Lot/
adding an additional one of a known agent to effect hemolysis of red spherized blood cells.
Die vorhergenannten Diffraktionswinkelreihen (i) und (2) korrespondieren in folgender Weise: die erste Reihe entspricht der Zählzone der weißen Blutkörperchen, der Blutplättchen und der roten Blutkörperchen ( die Gesamtheit der Bestandteile mit verschiedenen Durchmessern um einen mittleren Wert bleiben schwach) und die zweite Reihe der Zone zur Ermittlung des gesamten Volumens, welches van den Partikeln eingenommen wird. Die Bestimmung eines bestimmten Intervalles der Diffraktionswinkel ist bereits angegeben worden (amerikanisches Patent Nr.2769 3&5)ι aus dem man wie folgt ableiten kann*The aforementioned diffraction angle series (i) and (2) correspond in the following way: the first series corresponds to the counting zone of white blood cells, platelets and red blood cells (all the components with different diameters around an average value remain weak) and the second series the zone for determining the total volume that is occupied by the particles. The determination of a certain interval of the diffraction angle has already been specified (American patent No. 2769 3 & 5) ι from which one can derive as follows *
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2.5 A bis Sp =t 3 bis k S1 2.5 A to Sp = t 3 to k S 1
aber sie höft nur die Ermittlung der roten Blutkörperchen angezeigt. Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß bei der Auswahl der Intervalle gemäß den Formeln (1) und (2) man Auszählungszonen schaffen kann, die mit der Gesamtheit der Blutzellen sowie mit der Bestimmung des Hämatokritwertes korrespondieren.but she just hopes the identification of the red blood cells appears. According to the invention it has been found that when selecting the intervals according to formulas (1) and (2) one Can create counting zones that deal with the totality of blood cells as well as with the determination of the hematocrit value correspond.
In der Praxis kann man das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Einrichtung durchführen, die gekennzeichnet ist durch»In practice you can use the method according to the invention carry out a facility that is characterized by »
a) eine kohärente und monochromatische Lichtquelle,a) a coherent and monochromatic light source,
b) ein konvergierendes optisches System vor dieser , Lichtquelle,b) a converging optical system in front of this, light source,
c) mindestens eine Küvette zur Aufnahme der zu analysierenden Blutprobe, die im Verlauf der Lichtstrecke angeordnet istr c) at least one cuvette for receiving the blood sample to be analyzed, which is arranged in the course of the light path r
d) ein Lichtschirm in der Brennebene des optischen Systemes, der wenigstens zwei Fenster besitzt, deren innerer und äußerer Rand mit nachfolgenden Diffraktionswinkeln korrespondieren!d) a light screen in the focal plane of the optical system, which has at least two windows, whose inner and outer edge correspond to the following diffraction angles!
(1) S = (1,5 bis 2,5) λ et S2 » (3 bis 5)(1) S = (1.5 to 2.5) λ et S 2 »(3 to 5)
T~ dmT ~ dm
(2) SM = 0.5 λ et S' = 3 S«(2) SM = 0.5 λ et S '= 3 S «
T dm T dm
und dm haben die gleiche Definition wie sie vorher angegeben worden ist)and dm have the same definition as given earlier)
409808/0333 1Q 409808/0333 1Q
e)" Einrichtungen zur Messung des gebeugten Lichtstromes, der durch diese Fenster hindurchtritt»e) "Equipment for measuring the diffracted luminous flux, who passes through these windows »
f ) Mittel zur Umformung des Lichtstromes in elektrische Signale, die jeden Typ der Blutbestandteile kennzeichnen, und um direkt die Auszählungsergebnisse anzuzeigen. ·f) Means for converting the luminous flux into electrical signals that characterize each type of blood component, and to directly display the counting results. ·
Der Laser ist als Leichterzeuger besonders gut geeignet, da seine räumliche Kohärenz einen Lichtstrahl mit geringer natürlicher Diffraktion ermöglicht· Außerdem ist seine Ausstrahlung außerordentlich monochromatisch und seine Leistung hoch, so daß es möglich ist, auf einen Ausgangsverstärker zu verzichten«The laser is particularly well suited as a light generator because its spatial coherence a ray of light with little natural Diffraction enables · In addition, its appearance is extraordinarily monochromatic and its performance high, so that it is possible to do without an output amplifier «
Das optische System vom Typ eines Impulsdehners (elargisseur) ist vorzugsweise an seinem inneren Brennpunkt mit einem räumlichen Filter ausgestattet, welches aus einem in seinem Zentrum durchbrochenen Laserstrahlen zurückhält und außerdem dazu dient, den Lichtstrahl zu reinigen, in dem er die Störwellen von Nebendiffraktionen vermindert oder evtl. Kohärenzungenauigkeiten des Lichtstrahles herabsetzt.The optical system of the type of a pulse stretcher (elargisseur) is preferably at its inner focal point with a spatial Filter equipped, which holds back a laser beam broken through in its center and also to it serves to clean the light beam by reducing the interference waves from secondary diffractions or possibly inaccuracies in coherence of the light beam.
Das Gefäß, welches die zu analysierende Probe aufnimmt, kann aus zwei transparenten dünnen Platten bestehen mit parallelen Oberflächen. Für den Fall, daß die roten Blutkörperchen zunächst spüirisiert und dann in der gleichen Probe hämolysiert werden, kann das Gefäß ein Rezipient mit transparenten Wänden sein, welcher mit einer Zuführungseinrichtung für sphärisierendeThe vessel, which holds the sample to be analyzed, can consist of two transparent thin plates with parallel ones Surfaces. In the event that the red blood cells are first aerated and then hemolyzed in the same sample, the vessel can be a recipient with transparent walls, which is provided with a feed device for spherical
. 11. 11
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Das Gefäß- ist vorzugsweise zwischen der äußeren Linse des optischen Systemes und der Brennebene dieses Systemes augeordnet. Bei dieser Anordnung entsprechen die homothetischen Angaben(le rapport dlhomoth4tiei}_ den Distanzangaben, wenn man die Distanz zwischen den zu analysierenden Partikeln und der Brennebene ändert, wobei sich das Diffraktionsbild (homothetisch) in Bezug auf sein Zentrum ändert.The vessel is preferably arranged between the outer lens of the optical system and the focal plane of this system. With this arrangement, the homothetic information (le rapport d l homoth4tie i } _ corresponds to the distance information if the distance between the particles to be analyzed and the focal plane is changed, whereby the diffraction image (homothetic) changes with respect to its center.
Gemäß einer Variante des Verfahrens und der Einrichtung der Erfindung kann man die Einrichtung mit zwei Küvetten ausrüsten, die man zwischen der äußeren Linse des optischen Systemes und der Brennebene dieses Systemes anordnet.According to a variant of the method and the device of the invention, the device can be equipped with two cuvettes, placed between the outer lens of the optical system and the focal plane of this system.
Der Lichtschirm in der Brennebene ist mit mindestens zwei Fe*nstern versehen, deren innere und äußere Radien den vorhergenannten Formeln (i) und (2) entsprechen. Bei Durchführung des Verfahrens befindet sich die Küvette (oder im Falle der Variante die beiden Küvetten) mit der Probe in der Meßstrecke in Bezug auf die Bresaebene des optischen Systemes, wobei man die Meßunterschiede, die sich durch die Stromas ergeben, deren Diffraktion sehr schwach, jedoch wahrnehmbar ist, nicht korrigieren kann. Es ist vorteilhaft, wenn man die Diffraktionswinkel zwischen S1 = 1,5 Α»/λ"~ dm und S„ = 3 S1 wählt, wobei drei Fenster vorgesehen sind, von denen zwei den Meßzonen entweder für die roten Blutkörperchen und Hämatokritwert (in diesem Falle sind die roten Blutkörperchen spliärisiert) oder für die Blutplättchen und die weißen Blutkörperchen (in diesem Falle sind die roten Blutkörperchen hamorysiert)The light screen in the focal plane is provided with at least two windows, the inner and outer radii of which correspond to the aforementioned formulas (i) and (2). When the method is carried out, the cuvette (or in the case of the variant, the two cuvettes) with the sample is located in the measuring section in relation to the bresa plane of the optical system, whereby the measuring differences resulting from the stroma, whose diffraction is very weak, but is perceptible, cannot correct. It is advantageous to choose the diffraction angle between S 1 = 1.5 Α »/ λ" ~ dm and S "= 3 S 1 , whereby three windows are provided, two of which are the measuring zones for either the red blood cells and the hematocrit value ( in this case the red blood cells are spheroidized) or for the platelets and the white blood cells (in this case the red blood cells are hemorysized)
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entsprechen, und das dritte Fenster zur Messung· der Störungen aufgrund der Staotias diento Es ist ebenso möglich, vier Fenster in dem Lichtschirm vorzusehen, insbesondere für den Pail, d& die Diffraktion variiert zwischen S1 = 2,5 A- et S„ = 3 S.·and the third window is used to measure the disturbances due to the Staotias o It is also possible to provide four windows in the light screen, especially for the Pail, d & the diffraction varies between S 1 = 2.5 A and S "= 3 p.
Die Meßeinrichtungen für den Lichtstrom, der durch jedes Fenster dringt, sind dahinter angeordnet und können aus Photozellen bestehen, die die aufgenommene Energie in elektrische Signale umwandeln, die eingebracht in eine elektronische Einrichtung bekannter Art, die Aufgabe eines Rechners übernehmen und die direkte Anzeige der numerischen Resultate der Analyse auf einer Tafel erlauben.The measuring devices for the luminous flux that penetrates through each window are arranged behind it and can consist of photocells exist that convert the absorbed energy into electrical signals that are introduced into an electronic device known type, take over the task of a computer and the direct display of the numerical results of the analysis on a Allow blackboard.
Im folgenden wird anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Einrichtung, die durch die Figuren 1 und 2 der anliegenden Zeichnung dargestellt ist, die Erfindung näher erläutert:In the following, based on the description of an embodiment of the device, which is shown by Figures 1 and 2 of attached drawing is shown, the invention is explained in more detail:
Figur 1 ist ein vereinfachtes Schema der Einrichtung, Figur 2 ist eine Ansicht des Lichtschirmes mit Fenstern.Figure 1 is a simplified scheme of the device, Figure 2 is a view of the light screen with windows.
Die Lichtquelle wird von einem kontinuierlichen Laser 1 gebildet, der mit zwei Spiegeln 2 und 3 ausgerüstet ist ( der letztere reflektiert nicht).The light source is formed by a continuous laser 1 equipped with two mirrors 2 and 3 (the latter does not reflect).
Vor dieser Lichtquelle 1 sind zwei Linsen k und 5 angeordnet, die den Laserstrahl 6 verstärken. Ein Lichtschirm ?' mit einer Blende 8 in seinem Zentrum ist im Brennpunkt der Linse h ange-In front of this light source 1, two lenses k and 5 are arranged, which amplify the laser beam 6. A light screen? ' with a diaphragm 8 in its center, the focal point of the lens h is
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ordnet und bildet ein räumliches Filter, Ein weiterer Lichtschirm 9* der mit einer zentrischen Blende 10 ausgerüstet ist, hinter der ein Lichtempfänger 11 vorgesehen ist, besitzt vier Fenster 12,13,14 und 15, wobei" hinter jedem Fenster Vakuumphotodioden 16,17j 18 und 19 angeordnet sind. Jedes Fenster hat im Prinzip eine Ringform, jedoch muß diese Ausbildung in der Praxis nicht streng eingehalten werden, da die erfindungsgemäße Einrichtung keine absoluten Bestimmungen macht. Falls die Einrichtung die Aufgabe eines Meßwertaufnehmers übernimmt, muß sie geeicht und mit Ergebnissen gespeist werden, die mit Bezugsmessungen verglichen sind. arranges and forms a spatial filter, another light screen 9 * which is equipped with a central aperture 10, behind which a light receiver 11 is provided, has four windows 12, 13, 14 and 15, with "vacuum photodiodes behind each window 16,17j 18 and 19 are arranged. Every window has in principle a ring shape, but this training does not have to be strictly adhered to in practice, since the inventive Establishment does not make absolute provisions. If the device takes on the task of a transducer, must they are calibrated and fed with results that are compared with reference measurements.
Die zu analysierende Blutprobe befindet sich in der Küvette 20 zwischen der Linse 5 und der Brennebene F des optischen Systemes mit einem Abstand D von dieser Ebene. Die inneren und die äußeren Begrenzungsradien r.. und r2 des Fensters 12 entsprechen τ* = D S1 und r„ = D S2, S1 und S« entsprechen der vorhergenannten Definition (1) mit dm = 6 Mikron (mittlerer Durchmesser der roten sphärisierten Blutkörperchen. Das Fenster I3 besitzt Radien r„ = Ds1 und r^ = Ds2 , S1 und S2 entsprechen der Definition (1) mit dm = 3 Mikron (mittlerer Durchmesser der Blutplättcheri). The blood sample to be analyzed is located in the cuvette 20 between the lens 5 and the focal plane F of the optical system at a distance D from this plane. The inner and outer boundary radii r .. and r 2 of the window 12 correspond to τ * = DS 1 and r "= DS 2 , S 1 and S" correspond to the aforementioned definition (1) with dm = 6 microns (mean diameter of the red The window I3 has radii r = Ds 1 and r ^ = Ds 2 , S 1 and S 2 correspond to the definition (1) with dm = 3 microns (mean diameter of the platelets).
Das Fenster 14 hat Begrenzungsradien rt = Ds1 und r^ = Ds0,The window 14 has limiting radii r t = Ds 1 and r ^ = Ds 0 ,
5 · ' O , ti 5 · ' O, ti
S1 und S2 entsprechen der vorhergenannten Definition (i) mitS 1 and S 2 correspond to the aforementioned definition (i) with
dm = 12 Mikron (mittlerer Durchmesser der weißen Blutkörperchen)·dm = 12 microns (mean white blood cell diameter)
Das Fenster 15 schließlich hat Radien r„ = Ds1. und rg = Ds* ,Finally, the window 15 has radii r "= Ds 1 . and rg = Ds *,
'"■ ' ' ■"■ -■■ ' ■"-- 14 -'"■ ''■" ■ - ■■' ■ "- 14 -
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S' und S' entsprechen der vorhergenannten Definition (2) mit dm = 6 Mikron,,S 'and S' correspond to the aforementioned definition (2) with dm = 6 microns ,,
Die Strahlen des Bündels 6 erleiden eine Diffraktion beim Durchtritt durch das Blut und treffen auf den Schirm 9 innerhalb der Ringzonen, die durch die Radien τ* - r2 t r - r^ , r_ - r^ und - Γ« jedes Fensters gebildet werden. Die Lichtströme treffenThe rays of the bundle 6 undergo a diffraction when passing through the blood and strike the screen 9 within the ring zones which are formed by the radii τ * - r 2 t r - r ^, r_ - r ^ and - Γ «of each window . The streams of light hit
auf Photodioden 16,17,18 und 19t die Spannungen S (Blutplättchen), S, (weiße Blutkörperchen), S (rote Blutkörperchen) ud. Sw (Hämatokritwert) erzeugen, deren Intensität der Zahl der vorhandenen körperlichen Elemente in dem zu analysierenden Blut proportional ist· Jedoch hängt beispielsweise die Spannung S nicht nur von der vorhandenen Zahl der Blutplättchen in der Probe ab, sondern in gleicher Weise von der Zahl der weißen Blutkörperchen und dar Stromas · TJm die Zahl der BlutplUttchen: zu erhalten muß man S mit den Signalen S, und S korrigieren. Diese Korrekturen kann man automatisch sofort vornehmen, in dem man beispielsweise auf bekannte Art die Signale S , S, , S und S^ , die von den vorfaergenannten Photodioden empfangen werden, über Viderstandsbrücken eingibt· In diesem Falle liest man das Ausgangsresultat in der Form einer Spannung· Man kann in gleicher vorteilhafter Weise analoge oder numerische Module wählen, die zum gleichen Resultat führen« Die Anzeigeeinrichtungen für die Resultate, die kein neues Kennzeichen des erfindungsgemäün Verfahrens sind, sind auf den angefügten Zeichnungen nicht dargestellt·on photodiodes 16, 17, 18 and 19 t the voltages S (blood platelets), S, (white blood cells), S (red blood cells) ud. S w (hematocrit value), the intensity of which is proportional to the number of physical elements present in the blood to be analyzed white blood cells and the stroma. These corrections can be carried out automatically immediately, for example by entering the signals S, S,, S and S ^, which are received by the aforementioned photodiodes, via resistor bridges in a known manner Voltage · One can choose analog or numerical modules in the same advantageous manner, which lead to the same result.
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Die Auszählung der Bestandteile, die mit den vorhergenannten Spannungen korrespondieren, werden direkt durch die nachfolgenden Formeln erhalten, ausgedrückt durch die nachfolgend beschriebenen RechnungsmoduletThe enumeration of the constituents that match the foregoing Corresponding voltages are directly obtained by the following formulas expressed by those described below Invoice module
- nach der Hämolyse der roten Blutkörperchens- after red blood cell hemolysis
N = a S - bS, - c + dS
ρ ρ b rN = a S - bS, - c + dS
ρ ρ br
N, = a«S, - b«S -c'-d'S
b D ■ ρ rN, = a «S, - b« S -c'-d'S
b D ■ ρ r
N und N, stellen dabei die Anzahl der Blutplättchen undN and N, represent the number of platelets and
3 der weißen Blutkörperchen in einem mm Blut dar· S und S,3 of the white blood cells in a mm of blood represent S and S,
pbpb
tragen entsprechend den Blutplättchen und den weißen Blutkörperchen Rechnung, jedoch ergibt sich ein einfaches Verhältnis zwischen den beiden Signalen, welches durch die Größen b und b1 angegeben ist· Diese Größen sowie a und a1 und c und c1 (Störungeneinrichtung) sind durch vorhergehende Eichung bestimmt. Die Größen d und d1 beziehen sich auf den Einfluß der Stromas, der je nachdem ob die Hämolyse mehr oder weniger vollständig ist, unterschiedlich sein kann.wear in accordance with the platelets and the white blood cells account, however, results in a simple relationship between the two signals which b by the sizes and is indicated b 1 · These variables and A and A 1, and c and c 1 (interference device) are by previous Calibration determined. The quantities d and d 1 relate to the influence of the stroma, which can be different depending on whether the hemolysis is more or less complete.
- nach der Sphärisierung der roten Blutkörperchen:- after spherization of the red blood cells:
N = e S -F
r rN = e S -F
rr
3 K stellt dabei die Zahl der roten Blutkörperchen pro um Blut dar und die Palctoren e und f sind wie oben durch eine3 K represents the number of red blood cells per um blood and the palctors e and f are as above by one
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vorangegangene Eichung bestimmt. Wie bereits vorher beschrieben, liefern die sphärisierten roten Blutkörperchen, wobei das Fenster mit der Meßzone für den Hämatokritwert korrespondiert, in gleiiäaer Weise den Parameter Hätnatokritwert H nach folgender Formel:previous calibration determined. As previously described, the spherized red blood cells supply, with the window corresponds to the measuring zone for the hematocrit value, in the same way the parameter Hätnatokritwert H according to the following Formula:
H = g S„ - hH = g S "- h
(g + h werden durch Eichung bestimmt).(g + h are determined by calibration).
Schließlich erhält man das mittlere Eugelvolumen durch folgenden QuotientenjFinally, the mean Eugel volume is obtained from the following quotient j
v = g sH - h v = g s H - h
e S - f
rit f
r
Überraschenderweise hat man mit der erfindungsgemäßen Einrichtung festgestellt, daß das Fenster, welches dem Hämatokritwert und jenes welches der Berechnung der weißen Blutkörperchen entspricht, deutlich übereinstimmen. In der Praxis ist es daher möglicl'i, mit einer Einrichtung, wie sie in den Zeichnungen gezeigt und nur mit drei Fenstern ausgerüstet ist, die Gesamtheit der fünf Parameter N ,N, , N , H und V zu erhalten, die das BlutSurprisingly, one has with the device according to the invention found that the window that corresponds to the hematocrit value and that which corresponds to the calculation of the white blood cells, clearly agree. In practice it is therefore possible with a device as shown in the drawings and is only equipped with three windows to obtain the totality of the five parameters N, N,, N, H and V that make up the blood
p* b' r* 'p * b 'r *'
charakterisieren, welches der Analyse unterworfen worden ist. Diese Parameter können direkt über ein numerisches Voltmeter angezeigt sein oder auf der Anzeige eines Elektronenrecliners ausgedruckt werden.characterize which has been subjected to the analysis. These parameters can be read directly from a numerical voltmeter displayed or printed on the display of an electron recliner.
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Die Anzeige der Ergebnisse ist eine Momentaufnahme bei der es jedoch nicht notwendig ist, den Zeitpunkt der Zählung festzustellen.The display of the results is a snapshot, but it is not necessary to specify the time of the count ascertain.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Einrichtung, die mit vier Fenstern ausgerüstet ist, erhält man, in dem man als Wellenlänge des Laserlichtes, den Wert = 0,6328 Mikron annimmt und dementsprechend die Diffraktionswinkel nach der Formel (i) und (2) mit S1 =2,5 λ / 1Γ dm, die inneren Durchmesser ergeben sich für die vier Fenster wie folgt:An embodiment of the method according to the invention with a device equipped with four windows is obtained by assuming the value = 0.6328 microns as the wavelength of the laser light and, accordingly, the diffraction angle according to the formulas (i) and (2) S 1 = 2.5 λ / 1Γ dm, the inner diameters for the four windows result as follows:
innerer Radiusinner radius
Blutplättchen (dm : 3 Mikron) 0,167 DPlatelets (dm: 3 microns) 0.167 D
weiße Blutkörperchen (dm : 12 Mikron) Ο,θ4θ D rote. Blutkörperchen (dm : 6 Mikron) 0,092 D Hämatokritwert 0,022 Dwhite blood cells (dm: 12 microns) Ο, θ4θ D Red. Blood cells (dm: 6 microns) 0.092 D Hematocrit value 0.022 D
(Β ist wie bereits angegeben die Entfernung Küvette - Brennebene ) .(As already stated, Β is the distance from the cuvette to the focal plane ).
Die äußeren Durchmesser der Fenster können als ein Dreifaches (Drei - Fünffaches) der inneren Durchmesser angenommen werden, wie es die Formeln (i) und (2) zeigen.The outer diameters of the windows can be taken as three times (three - five times) the inner diameter, as shown by formulas (i) and (2).
Bei der Ausführung sind die Zonen S, und S einerseits und dieIn the execution, the zones S, and S are on the one hand and the
b ρb ρ
Zonen S„ und S andererseits homothetisch (homothetiques)·Zones S "and S on the other hand homothetical (homothetiques) ·
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Es genügt folgerichtig, sich, mit zwei Meßzonen in der Brennebene
zu begnügen und die Küvette dort anzuordnen, wo man das
Blut einllirt» Wenn die erste Position einer Distanz D entspricht!, werden die Zonen der inneren Durchmesser O,I67 D und
0,040 D dazu dienen, die Blutplättchen und die weißen Blutkörperchen
zu messen, wobei es genügt, die Küvette näher heranzubringen auf eine ungefähre Entfernung von D/1,8 , um mit Hilfe
derselben Fenster die roten Blutkörperchen und den Hämatokritwert zu messen.It is therefore sufficient to be satisfied with two measuring zones in the focal plane and to arrange the cuvette where you want the
Blood Inlet "If the first position corresponds to a distance D !, the zones of inner diameter O, I67 D, and 0.040 D will be used to measure platelets and white blood cells, all that is required is to bring the cuvette closer to an approximate distance of D / 1.8 to measure red blood cells and hematocrit using the same windows.
Um schließlich die Variante des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Erfindung zu realisieren, gemäß der man zwei Küvetten
und nur zwei Fenster vorsieht, genügt es, die erste Küvette
(hämolysiertes Blut) mit einer Distanz D und die zweite ( mit
sphärisiertem Blut) mit einer Entfernung von ungefähr D/1,8
anzuordnen, wobei die Fenster als innere Durchmesser die Werte 0,16? D und 0,040 D haben.Finally, in order to implement the variant of the method and the device according to the invention, according to which two cuvettes and only two windows are provided, it is sufficient to use the first cuvette
(hemolyzed blood) with a distance D and the second (with
spherized blood) at a distance of approximately D / 1.8
to be arranged, with the window as the inner diameter the values 0.16? D and 0.040 D.
So erhält man eine einfache Vorrichtung und in der Kombination die verschiedenen Analysemöglichkeiten, wie sie bereits beschrieben
worden sind. Es ist eine Einrichtung als Prototyp verwirklicht worden, mit einer großen Zuverlässigkeit bezüglich der
notwendigen vollständigen Ergebnisse für ein. Blutbild.This results in a simple device and, in combination, the various analysis options as already described. A device has been implemented as a prototype, with great reliability in terms of the
necessary complete results for a. Blood count.
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Claims (1)
Hilfe der Messung des abgelenkten Lichtstromes mittels
Photozellen, dadurch gekennzeichnet, daß zwo. zu analysierende Blutproben, bei denen in der einen die roten Blutkörperchen hämolysiert und in der anderen diese Blutkörperchen sphärisiert sind, im Strahl eines Lichtbündels von einem
konvergierenden optischen System angeordnet sind, welches
von einer kohärenten und monochromatischen Lichtquelle gespeist wird, um in der Brennebene des optischen Systemes,
in der mindestens zwei lichtempfindliche Zonen die von den Blutbestandteilen gebeugten Lichtstrahlen empfangen,
die Lichtstrahlen zu erhalten, die mit der Ausgangsrichtung des Lichtbündels einen Winkel bilden zwischen:Method for counting "undissolved biological particles, in particular of components of the blood, in the manner of a snapshot according to the method of diffraction of a light beam through the undissolved blood cells and with
Help measure the deflected luminous flux using
Photocells, characterized in that two. Blood samples to be analyzed, in which the red blood cells are hemolyzed in one and these blood cells are spherized in the other, in the beam of a bundle of light from one
converging optical system are arranged, which
is fed by a coherent and monochromatic light source in order to be in the focal plane of the optical system,
in which at least two light-sensitive zones receive the light beams diffracted by the blood components,
to obtain the rays of light that form an angle with the exit direction of the light beam between:
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