DE2714763A1

DE2714763A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des volumens einer materialschicht

Info

Publication number: DE2714763A1
Application number: DE19772714763
Authority: DE
Inventors: Stephen Clark Wardlaw
Original assignee: MASSEY JAMES VINCENT
Current assignee: MASSEY JAMES VINCENT
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1977-10-06
Also published as: FR2346692B1; SE7703712L; US4091659A; ATA234477A; ES460989A1; ZA771226B; US4077396A; CH625624A5; JPS52120896A; MX145210A; AU2388077A; SE426268B; FR2346692A1; SU1168104A3; AR212616A1; IT1115959B; BR7702079A; DE2714763B2; CA1085644A; GB1544337A

Description

1. Stephen Clark Wardlaw; Branford, Conn., V.St.A.

2. Robert Aaron Levine; Guilford, Conn., V.St.A.

3. James Vincent Massey, III; Trumbull, Conn., V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Materialschicht

Beanspruchte Priorität: 2.April 1976 V.St.A.

Nr. 673 o58

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zur näherungsweisen Bestimmung der Volumen einer Materialschicht in einer zentrifugierten Materialmischung mit mindestens zwei aneinander angrenzenden Materialschichten unterschiedlicher Dichte.

Es wurden bereits verschiedenartige Techniken vorgeschlagen, um das Volumen einer Schicht eines Bestandteils innerhalb einer Materialmischuhg zu bestimmen, nachdem diese zentrifugiert worden ist, um die verschiedenen Komponenten der Mischung gemäß ihrer Dichte oder ihres spezifischen Gewichts in Schichten zu trennen.

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Diese Techniken haben insbesondere bei der Messung einzelner Bestandteile verschiedener biologischer Flüssigkeiten Verwendung gefunden wie beispielsweise bei Blut.

Ein bestimmter Blutbestandteil, dessen schnelle und leichte Volume nbeStimmung sich als außerordentlich schwierig herausgestellt hat, ist die Leukozytenschicht, die verschiedene Arten weißer Blutzellen und Thrombozyten enthält. In einer zentrifugierten, mit gerinnungshemmenden Mitteln versetzten Blutprobe liegt die Leukozytenschicht zwischen der Schicht aus roten Blutkörperchen oder Erethrozytenschicht und der Plasmaschicht. Wegen des relativ geringen Ausmaßes der Leukozytenschicht fehlte bisher eine visuelle Technik zur Messung der Leukozytenschicht.

Ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl weißer Blutzellen verwendet eine genau gemessene Menge des gesamten Blutes, das in genauem Maße verdünnt und in eine optische ZähIkammer mit einem definierten Volumen gegeben wird. Die verdünnte Blutprobe wird dann unter dem Mikroskop untersucht und die Leukozyten oder weißen Blutzellen werden visuell gezählt. Dieses Meßverfahren ist zeitaufwendig, erfordert eine relativ teure Ausrüstung und enthält Fehlerquellen wie eine ungenaue Messung der Probe oder eine ungenaue Probenverdünnung.

Es wurde ferner ein Verfahren zur automatischen Messung der Leukozytenzahl in einer Blutprobe angegeben. Die Probe des gesamten Blutes wird von Hand oder automatisch verdünnt und die weißen Zellen werden dadurch gezählt, daß entweder das von ihnen gestreute Licht in der Blutprobe aufgefangen und gemessen wird, wenn die Zellen eine bestimmte Stelle passieren oder daß ihr Einfluß auf ein elektrisches Feld gemessen wird, wenn sie eine schmale öffnung passieren. Diese automatisierten Verfahren sind recht genau, jedoch ist die hierzu benötigte Ausrüstung ziemlich teuer. Außerdem erfordert die Bedienung der Geräte speziell geschultes Personal.

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Auf dem allgemeineren Gebiet der volumetrischen Messung von Materialschichten in einer zentrifugierten Materialmischung ist vorgeschlagen worden, die axiale Erstreckung der interessierenden Schicht physisch zu vergrößern, um weitere Operationen an der Schicht vornehmen zu können. Insbesondere wurde im Stand der Technik ein speziell geformtes Fläschchen zur Verwendung bei der Bestimmung der Leukozytenanzahl in der gesamten Blutprobe vorgeschlagen. Das Fläschchen ist ein Zentrifugengefäß und weist einen axial mittleren Bereich mit einem verringerten Innendurchmesser auf, der wegen seines verringerten Volumens eine dünne vertikale Säule aus Leukozyten erzeugt. Ein Material hoher Dichte, wie beispielsweise Quecksilber, muß in diesem Fläschchen verwendet werden, um die Blutprobe so anzulieben, daß die Leukozyten in die enge in dem axial mittleren Bereich gelegene Einschnürung des Gefäßes gelangen. Nachdem sie in die richtige Lage gebracht worden sind, werden die Leukozyten aus dem Gefäß angesaugt und weiteren Untersuchungen unterworfen. Es ist zu bemerken, daß ein solches Fläschchen schwierig in seiner genauen Form herzustellen und ziemlich zerbrechlich ist und daß es nur unter Schwierigkeiten als Kapillare verwendet werden kann, da eines seiner Enden geschlossen sein muß, um das Einführen des Quecksilbers zu erleichtern. Ein derartiges Fläschchen wird daher nur für relativ große Blutproben und zur Entnahme von Leukozyten verwendet.

Es ist ferner ein weiterer Vorschlag bekannt, um die Trennung aufgrund Zentrifugierens zu verbessern. Diese bekannte Technik verwendet dicht gepackte künstliche Mikrokugeln, die sich in dem Zentrifugengefäß befinden, um das freie Volumen zu begrenzen, das von dem zentrifugierten flüssigen Material in dem Zentrifugengefäß eingenommen werden kann. Die Mikrokugeln sind mit einem Plastikkern und und einer Metallhülle ausgebildet, um die gesamte Dichte der Kugel jeweils genau festlegen zu können. Die Kugeldichten sind so gewählt, daß jeweils eine Vielzahl von Kugeln in jeder Schicht des zentrifugierten Materials schwimmt. So hat jede Materialschicht die Dichte, die der Dichte der zugeordneten Menge von Kugeln entspricht, wobei diese aufgrund des Dichte-

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gradienten in der zentrifugierten Mischung nur innerhalb der Materialschicht gleicher Dichte schwimmen. Auf diese Weise wird die axiale Erstreckung zwecks einer leichteren visuellen Messung vergrößert. Die Kugeln unterschiedlicher Dichte können auch unterschiedlich gefärbt sein, um die einzelnen Schichten besser von einander abzuheben. Diese Technik beinhaltet einige Probleme. Ein Problem betrifft das Zentrifugieren allgemein, nämlich wie man die Mikrokugeln in ein Gefäß, insbesondere ein Kapillargefäß, bringt. Ein anderes Problem betrifft ihre Anwendung beim Messen einer Leukozytenschicht. Letzteres Problem rührt von den Packungseigenschaften von Kugeln her, bei denen der verbleibende, der Leukozytenschicht zur Verfügung stehende Raum etwa 33 % des ursprünglich ohne Kugeln vorhandenen Raumes beträgt. Das bedeutet, daß die axiale Erstreckung der Leukozytenschicht in einer zentrifugierten Blutprobe nur etwa um das Dreifache bei der Verwendung von Mikrokugeln allein vergrößert werden kann. Dieser Grad von Vergrößerung ist ungenügend, um eine einfache visuelle Bestimmung des Volumens der Leukozytenschicht mit einem annehmbaren Genauigkeitsgrad zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg anzugeben, auf dem sich die näherungsweise Bestimmung des Volumens einer Materialschicht in einer zentrifugierten Materialnischung visuell mit relativ guter Genauigkeit rasch und einfach sowie preiswert durchführen läßt. Insbesondere soll eine Bestimmung der Leukozyten- und Thrombozytenzahl einer Blutprobe ermöglicht v/erden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich verfahrensmäßig aus Anspruch 1 und vorrichtungsmäßig aus Anspruch 6. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignet.

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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Für die Verwendung der Vorrichtung zur Bestimmung der Leukozytenzahl ist der Körper vorzugsweise aus einem Harzmaterial hergestellt, dessen spezifisches Gewicht so gewählt ist, daß der Körper auf der Erethrozytenschicht in einer zentrifugierten Blutprobe schwimmt oder leicht in diese einsinkt. Der Körper ist ferner vorzugsweise so ausgebildet, daß seine Achse im wesentlichen mit der Achse des als Kapillarrohr ausgebildeten Rohres zusammenfällt.

Die geometrische Form der volumenverdrängenden Masse kann in weitem Umfang variieren, wie noch im folgenden gezeigt werden wird. Die volumenverdrängende Masse kann auch in Verbindung mit Mikrokugelhaufen zur weiteren Vergrößerung der Schichtdicke verwendet werden. Wie im folgenden noch näher beschrieben werden wird, eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur visuellen Bestimmung einzelner Bestandteile der Leukozytenschicht.

Wegen ihres einfachen Aufbaus läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut als zum einmaligen Gebrauch bestimmte Meßvorrichtung verwenden. Die Bestimmung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in einer Arztpraxis schnell auch von relativ ungeschultera Personal durchgeführt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.

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Die beiliegenden, teilweise scheinet is ehe n Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Anzahl von Leukozyten oder weißen Blutkörperchen und Thrombozyten,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein Kapillarrohr gemäß dem Stande der Technik, wie es zum Zentrifugieren einer Blutprobe verwendet wird, um diese in ihre Bestandteile, nämlich rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen, Thrombozyten und Plasma zu trennen,

Fig. 3 einen Axialschnitt der Vorrichtung gemäß Big. 1, wie sie zur optischen Bestimmung der Leukozyten- und Thrombozytenzahl in einer zentrifugierten Blutprobe verwendet wird,

Fig. 4 bis 6 perspektivische Ansichten verschiedener Ausführungsformen des Einsatzkörpers der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 7 einen Axialschnitt der Ausführungsform gemäß Fig. 5 längs der Linie 7-7,

Fig. 8 einen Axialschnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 6,

Fig. 9 einen axialen Teilschnitt durch ein Probenrohr gemäß einer Ausführung der Erfindung, Mikrokugeln oder Materialteilchen geeigneten spezifischen Gewichtes zur Markierung von Zwischenphasen enthaltend, die in Verbindung mit einem länglichen volumenverdrängenden Körper der in Fig. dargestellten Art verwendet werden, und

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Fig. 1o und 11 perspektivische Ansichten weiterer Ausführungsformen des Einsatzkörpers, der als volumenverdrängende Masse gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, die gemäß der Erfindung zur näherungsweisen Bestimmung der Leukozyten- und Thrombozytenzahl in einer Blutprobe verwendet werden kann. Die Vorrichtung umfaßt ein Kapillarrohr 2 üblicher Bauart mit einer durchlaufenden Innenaussparung oder einem Kanal 4, der an beiden Enden des Kapillarrohrs 2 offen ist. Ein in axialer Richtung länglich ausgebildeter volumenverdrängender Einsatzkörper 6 ist innerhalb des Kanals 4 des Kapillarrohrs 2 angeordnet. Bei der Ausführung in Fig. 1 besitzt der Einsatzkörper die Form eines starren zylindrischen Einsatzes oder Stöpsels und ist aus einem Material gefertigt, dessen spezifisches Gewicht so gewählt ist, daß der Einsatzkörper 6 auf der zentrifugierten Masse roter Blutkörperchen schwimmt. Aufgrund seiner Form wird der Einsatzkörper 6 in dem Kanal 4 so gehalten, daß die Achsen des Kanals 4 und des Einsatzkörpers 6 stets im wesentlichen zusammenfallen. Der Durchmesser des Einsatzkörpers 6 ist hinreichend kleiner als der Durchmesser des Kanals 4, so daß der Einsatzkörper 6 innerhalb des Kanals 4 gleiten und während des Zentrifugierens der Blutprobe bis auf die Schicht der roten Blutkörperchen absinken und nach dem Zentrifugieren auf der Schicht der roten Blutkörperchen schwimmen kann.

Aufgrund der Differenz der Durchmesser des Einsatzkörpers 6 und des Kanals 4 ist ein Freiraum mit begrenztem Volumen gebildet, der von der zentrifugierten Schicht an Leukozyten und Thrombozyten eingenommen wird. Durch Einschränkung des der Leukozytenschicht zur Verfugung stehenden freien Raumes ist die scheinbare Höhe oder Dicke der Leukozytenschicht größer als bei einer Leukozytenschicht in einem nicht eingeengten Kapillarkanal. Volumenänderungen der Leukozytenschicht von Probe zu Probe werden auf diese Weise vergrößert, so daß man visuell ganz allgemein bestimmen kann, ob die Anzahl an Leukozyten und Thrombozyten hoch, niedrig oder mittel ist. Diese allgemeine Bestimmung dient dann

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dazu, anzuzeigen, ob weitere kompliziertere Untersuchungen notwendig sind. Man erkennt, daß das Ausmaß der Vergrößerung der Dicke der Leukozytenschicht dadurch verändert v/erden kann, daß man die Durchmesserdifferenz von Einsatzkörper 6 und Kanal 4 verändert. So können etwa Vergrößerungsfaktoren im Bereich von 4 bis 2o erhalten werden. Beispielsweise ist es leicht, einen Vergrößerungsfaktor oder Multiplikator von 9 zu erreichen. Wie man erkennt, rührt die scheinbare Vergrößerung der Dicke oder Höhe der Leukozytenschicht daher, daß der Einsatzkörper 6 Volumen in dem an die Schicht aus roten Blutkörperchen angrenzenden Bereich des Kapillarrohres 2 verdrängt und auf diese Weise das der Leukozytenschicht zur Verfügung stehende freie Volumen um einen Faktor o,75 oder mehr verkleinert.

Figur 2 zeigt ein Kapillarrohr 2¹, das eine Blutprobe enthält, die durch Zentrifugieren in ihre Schichten bildende Bestandteile getrennt worden ist. Man erkennt, daß das untere Ende des Kanals des Kapillarrohres 2' durch einen mit 3 bezeichneten Klecks Ton, Wachs oder dergleichen vor dem Zentrifugieren verschlossen worden ist. Die Schicht roter Blutkörperchen ist allgemein mit dem Buchstaben R bezeichnet, die aus Leukozyten und Thrombozyten bestehende Schicht (buffy layer), im weiteren der Kürze halber nur Leukozytenschicht genannt, ist mit dem Buchstaben B bezeichnet und die Plasmaschicht wird durch den Buchstaben P bezeichnet. Wie man erkennt, ist die axiale Ausdehnung oder Dicke der Leukozytenschicht B sehr gering, so daß es unmöglich ist, visuell allgemein zu bestimmen, ob die Anzahl an weißen Blutkörperchen und Thrombozyten abnormal hoch, gering oder mittel ist.

In Fig. 3 ist nun eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt, durch deren Verwendung die Grenzflächen der Leukozytenschicht B in axialer Richtung auseinandergerückt werden. Die Probe wurde in dem Kapillarrohr 2 zusammen mit dem in dem Kanal 4 angeordneten Einsatzkörper 6 zentrifugiert. Wie man aus Fig. 3 erkennt und wie bereits oben beschrieben wurde, bilden die Innenwand des Kanales 4 und die Umfangsflache des Einsatzkörpers 6 ein ringförmiges freies Volumen V direkt oberhalb der Erethrozytenschicht

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das die Leukozytenschicht B während des Zentrifugierens einnimmt. Man erkennt auch, daß das freie Volumen V wesentlich kleiner ist als das entsprechende Volumen des Kanales 4 und daß auf diese Weise die axiale Erstreckung der das ringförmige freie Volumen einnehmenden Leukozytenschicht wesentlich vergrößert wird. Mit anderen Worten: Der Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Meniskus der Leukozytenschicht B ist gegenüber der Darstellung in Fig. 2 vergrößert worden. Eine Mindestvergroßerung um den Faktor 4 wird als brauchbar angesehen, um gemäß der Erfindung die Anzahl von Leukozyten und Thrombozyten zu bestimmen.

Gegebenenfalls kann ein Maßstab 8 zum Vergleich verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Zahl an Leukozyten und Thrombozyten in einem oberen, einem unteren oder einem mittleren Bereich liegt. Der Maßstab 8 kann Markierungen 1o aufweisen, welche in Flucht mit dem oberen und dem unteren Meniskus der Leukozytenschicht gebracht werden können. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Meniskus der Leukozytenschicht gemessen werden, um die Leukozyten und Thrombozytenanzahl zu bestimmen. Eine genauere Messung der relativen Vergrößerung der Leukozytenschicht in axialer Richtung kann an der Vorrichtung gemäß Fig. auch durch Verwendung mechanischer, optischer oder elektrischer Meßeinrichtungen durchgeführt werden.

Die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 3 wird in folgender Weise verwendet. Der Einsatzkörper 6 wird in den Kanal 4 des Kapillarrohres 2 eingesetzt, wonach die Enden des Kapillarrohres 2 nach einwärts umgebogen werden können, um den Einsatzkörper 6 innerhalb des Kanales 4 zu halten. Der Einsatzkörper 6 kann auch an der Innenwand des Kapillarrohres 2 angeklebt werden mit Hilfe eines im Blut löslichen Klebstoffes, wie beispielsweise Akazienharz. Das Kapillarrohr 2 wird dann in der üblichen Weise verwendet, um einem Patienten beispielsweise durch Einstechen in den Finger oder dergleichen eine Blutprobe zu entnehmen. Die entnommene Blutprobe wird sodann zentrifugiert, wobei die Aufteilung in Schichten und die axiale Vergrößerung der Leukozytenschicht ge-

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maß Fig. 3 erfolgt.

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Aufgrund der in axialer Richtung länglich ausgebildeten Form des Einsatzkörpers 6 bietet es sich an, diesen durch Extrudieren einer synthetischen Harzschmelze und durch darauffolgendes Zerschneiden des Extrudates auf Stücke der richtigen Länge herzustellen. Der Einsatzkörper 6 ist aus einem Material oder aus Materialien hergestellt, die ein spezifisches Gewicht oder ein Querschnittsschüttgewicht von 1,o2 g/cm bis 1,o9 g/cm , vorzugsweise ein spezifisches Gewicht von etwa 1,o4 g/cm aufweisen, so daß der Einsatzkörper 6 auf der Erethrozytenschicht R schwimmt, aber durch die Leukozytenschicht B hindurchsinkt. Beispiele eines solchen Materials sind etwa Acrylonitrilbutadienstyrol (ABS), "handelsübliches" Styrol und MMA Styrolcopolymer. Es ist auch möglich, den Einsatzkörper 6 in der Weise herzustellen, daß Materialien unterschiedlicher Dichte übereinandergeschichtet werden, bis das spezifische Gewicht des aus Schichten aufgebauten Einsatzkörpers 6 den geeigneten Wert hat.

Die Form des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Einsatzkörpers 6 ist die eines geraden Zylinders. Dagegen zeigen die Fig. 4, 5 und andere Formen des Einsatzkörpers 6, welche für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden können.

Fig. 4 zeigt einen Einsatzkörper 12, in dessen äußerer Umfangsflache ein oder mehrere axiale Kanäle 14 ausgebildet sind. Die axialen Kanäle 14 bilden Durchgänge, in denen sich die Leukozytenschicht während des Zentrifugierens absetzt.

Fig. 5 zeigt einen Einsatzkörper 16 mit einer zylindrischen Mantelfläche 18. In der Mantelfläche 18 des Einsatzkörpers 12 ist ein axial verlaufender Kanal 2o ausgebildet, in dem sich die Leukozytenschicht absetzt. Der Kanal 2o weist an seinem der Erethrozytenschicht R zugewandten unteren Ende eine enge öffnung auf und das Volumen des Kanales 2o vergrößert sich logarithmisch von der unteren Öffnung 22 zum oberen Ende 24. Die Vergrößerung des Kanalvolumens gemäß einer logarithmischen oder anderen nicht

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linearen Funktion kann ein sehr genaues Hilfsmittel zur Bestimmung der Leukozyten und Thrombozytenanzahl sein, wenn ein großer Variationsbereich erwartet wird, wie dies der Fall bei abnorm niedrigen oder abnorm hohen Werten ist. Fig. 7 zeigt den logarithmischen Verlauf der Wand des Kanals 2o in dem Einsatzkörper 16.

Fig. 6 zeigt einen Einsatzkörper 26, der an seinem der Erethrozytenschicht zugewandten oder in diese eintauchenden unteren Ende 2 8 einen im wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt der geringen axialen Distanz D aufweist. Danach neigt sich die Mantelfläche des Einsatzkörpers 26 nach oben und radial innen zum oberen Ende 32 des Einsatzkörpers 26 bzw. zu seiner Achse hin gemäß einer logarithmischen oder anderen nicht linearen Funktion. Figur 8 zeigt den logarithmischen Verlauf der Mantelfläche 3o in Richtung auf die Achse A.Auch diese Ausfuhrungsform erlaubt eine größere Genauigkeit über einen weiten Meßbereich durch die logarithmische oder in anderer Weise nicht lineare Zunahme der Größe des die Leukozytenschicht enthaltenden freien Volumens zwischen der Außenwand des Einsatzkörpers und der Innenwand des Kapillarrohres 2.

Es wurde auch gefunden, daß in bestimmter Weise gefärbtes Material wie beispielsweise gefärbte Styrolteilchen mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,o35 bis 1,o75 g/cm der Blutprobe zugegeben werden können und in Verbindung mit dem länglichen Einsatzkörper dazu verwendet werden können, die Menisci zwischen der Thrombozytenschicht und der Lymphozytenschicht einerseits und der Lymphozytenschicht und der Schicht aus polymorphonuklearen Leukozyten (Polys) scharf zu definieren. Diese scharfe Diskriminierung innerhalb der Leukozytenschicht erleichtert weiter die erfindungsgemäße Bestimmung der Anzahl an Leukozyten und Thrombozyten.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der Styrolpartikel 38 an der Innenwand 36 eines Kapillarrohres 34 mittels eines in Blut löslichen Klebstoffes, beispielsweise Akazienharz, angeklebt sind. Auch der längliche Einsatzkörper 35 ist in gleicher Weise

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an der Innenwand 36 des Kapillarrohres 34 angeklebt.

In Fig. 1o ist ein Einsatzkörper 4o dargestellt, von allgemein zylindrischer Gestalt, der jedoch mindestens zwei Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Der untere Abschnitt 42 besitzt einen größeren Durchmesser der für einen größeren Vergrößerungsfaktor der Schichtdicke, beispielsweise einen Faktor von etwa 2o, sorgt. Der obere Abschnitt 44 besitzt einen geringeren Durchmesser, welcher einen geringeren Vergrößerungsfaktor der Schichtdicke liefert, beispielsweise einen Faktor von etwa 3. Die beiden Abschnitte 42 und 44 sind durch eine radial verlaufende Schulter 46 miteinander verbunden. Dieser Einsatzkörper 4o liefert unterschiedliche lineare Vergrößerungsfaktoren für die Schichtdicke der Leukozytenschicht und kann dazu verwendet werden, rasch abnorm hohe Leukozyten-und Thrombozytenzahlen anzuzeigen. Diese hohe Anzahl ist: dann gegeben, wenn die Leukozyten-Schicht sich bis oberhalb der Schulter 46 erstreckt. Der zweite Abschnitt 44 gibt dann einen schnellen Hinweis darauf, um wie viel die Leukozyten-und Thrombozytenzahl zu hoch ist.

In Fig. 11 ist ein Einsatzkörper 4 8 von allgemein zylindrischer Form dargestellt, der einen einstückig mit seinem oberen Ende 5o ausgebildeten Handgriff 52 aufweist. Dieser Handgriff 52 erleichtert das Einsetzen der Einsatzkörper 48 in die Kapillarrohre und steht aus den Enden der Kapillarrohre etwas vor. Der Handgriff 52 kann nach dem Einziehen der Blutprobe in das Kapillarrohr erfaßt werden und langsam nach Art einer Pumpe auf- und abbewegt werden, um in dem Kapillarrohr vorhandene Farbstoffe mit dem Blut zu vermischen. Der Handgriff 52 kann mit dem Einsatzkörper 48 über eine Schwächungszone 54 verbunden sein, so daß der Handgriff 52 nach dem Mischen aber vor dem Zentrifugieren von dem Einsatzkörper 48 abgebrochen werden kann. Um die Ausdehnung der Leukozytenschicht in axialer Richtung noch mehr zu vergrößern, kann ein Belag aus Mikrokugeln auf die äußere Oberfläche des Einsatzes oder eines in dem Einsatz ausgeformten Kanales aufgebracht sein. Die Mikrokugeln können miteinander und mit dem Ein-

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satzkörper durch einen blutlöslichen Klebstoff wie beispielsweise Akazienharz verbunden sein. Für den Fall, daß eine andere Flüssigkeit als Blut untersucht werden soll, muß der entsprechende Klebstoff natürlich in dieser zu untersuchenden Flüssigkeit löslich sein.

Wie bereits oben erwähnt, kann die axiale Ausdehnung der zu messenden Schicht durch die Verwendung eines sich in axialer Richtung erstreckenden volumenverdrängenden Körpers um einen Faktor 4 bis etwa 2o vergrößert werden. Bei der Bestimmung der Leukozyten-und Thrombozytenanzahl in einer Blutprobe liegen die Vergrößerungsfaktoren für eine Vergrößerung der axialen Leuko-

vorzuqsweise
zytenschichtabmessung/in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 15.

Es wurde gefunden, daß bei einer Ausdehnung der Leukozytenschicht in axialer Richtung innerhalb des bevorzugten Vergrößerungsbereiches eine Schichtung der einzelnen Bestandteile der Leukozytenschicht, d.h. der polymorphonuklearen, der mononuklearen Zellen einschließlich dor Lymphozyten, der Monozyten und der Throrabozyten gemäß ihrem spezifischen Gewicht sichtbar gemacht: werden konnte. Die Bestandteile der Leukozytenschicht lagern sich geordnet nach abnehmendem spezifischen Gewicht in folgender Weise übereinander: Die polymorphonuklearen Zellen, die mononuklearcn Zellen und Lymphozyten (in der gleichen Schicht) und schließlich die Thrombozyten.

Wenn, wie bereits oben bemerkt wurde, der volumenverdrängende Einsatzkörper aus einem Material geeigneten spezifischen Gewichtes besteht, und geeignete axiale Abmessungen aufweist, wird er etwas in den oberen Bereich der Erethrozytenschicht R der zentrifugierten Blutprobe eindringen. In diesem Bereich der Erethrozytenschicht lagern sich die Reticulozyten oder unreifen roten Blutkörperchen während des Zentrifugierens ab. Auf diese Weise verursacht der Einsatzkörper auch eine Vergrößerung der Reticulozyten-Teilschicht innerhalb der Erethrozytenschicht in axialer Richtimg. Es wurde gefunden, daß auch eine näherungsweise

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Bestimmung der Reticulozytenzahl durch Zufügen eines fluoreszierenden Farbstoffes zu der Blutprobe durchgeführt werden kann. Diese Zählung ist für den Arzt wichtig, um bei einem Patienten die Produktionsrate für neue rote Blutkörperchen bestimmen zu können.

Um die interene Schichtung innerhalb der Leukozytenschicht und die Reticulozytenschicht erkennen zu können, wird ein fluoreszierender Farbstoff wie beispielsweise Acridin-Orange oder dergleichen der Blutprobe vor dem Zentrifugieren zugefügt. Der Farbstoff wird von verschiedenen Bestandteilen der Leukozytenschicht und von den Reticulozyten in unterschiedlichem Maße absorbiert, so daß die unterschiedlichen Schichten bei Bestrahlung mit Licht in unterschiedlichem Ausmaß fluoreszieren. So kann die Dicke jeder Teilschicht innerhalb der Leukozytenschicht und die Dicke der Reticulozytenschicht durch Bestrahlung des Kapillarrohres mit Licht der geeigneten Wellenlänge ermittelt werden. Sofern dies erwünscht ist, kann auch eine optische Vergrößerung zur Beobachtung dieser Schichtung verwendet werden. Der Farbstoff kann auf die Wand des Kapillarrohres oder den Einsatzkörper aufgetragen werden oder er kann in den Kapillarkanal in Form einer festen aber löslichen Masse eingefüllt werden. Für die Verwendung bei nicht gerinnungsfreiem Blut kann ein Antikoagulans wie beispielsweise Heparin, in der gleichen Weise der Blutprobe zugeführt werden. Man erkennt, daß die Erfindung eine schnelle, einfache visuelle Bestimmung der Leukozytenzahl, der Thrombozytenzahl und der Reticulozytenzahl durch die Verwendung eines geeigneten fluoreszierenden Farbstoffzusatzes und einer entsprechenden Lichtquelle ermöglicht, was beides in einer Arztpraxis leicht verfügbar ist.

Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Vorrichtung, die eine neunfache Ausdehnung des axialen Abstandes zwischen dem oberen und dum unteren Meniskus der Leukozytenschicht in einer Probe zentrifugiorten Blutes erbringt, weist eine Zentrifugierkapillare mit einem Innendurchmesser von 1,416 min (o,o5575 inch) auf. Der Einsatz-

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körper hat die Form eines geraden Zylinders mit einem Durchmesser von 1,3462 nun (o,o53 inch) und einer Höhe von etwa 12,7 mm (o,5 inch) und besteht aus Rexolit, das ein vernetzten Polystyrol mit. einem spezifischen Gewicht von 1,o43 g/cm ist.

Fachleute werden erkennen, daß die Erfindung eine visuelle oder mechanische Bestimmung der Leukozyten-und Thrombozytenzahl in einer zentrifugierten Blutprobe ermöglicht, die schnell und mit geringen Kosten durchgeführt werden kann. Bei einer geeigneten Vergrößerung der Leukozytenschichtdicke kann eine Einzelbestimmung der Leukozyt anzahl und der Thrombozytenzahl durch Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie gebrauchsfertig verpackt werden kann und ein billiges jederzeit verfügbares Gerät darstellt. Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, bedarf es keiner teuren und zeitverbrauchenden Geräte zum Zählen von Zellen.

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Claims

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Ansprüche

11 Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung des Volumens einer Schicht einer koagulationsgehenunten Gesamtblutprobe, dadurch gekennzeichnet , daß eine Blutprobe in ein Kapillarrohr im wesentlichen konstanten Durchmessers gebracht wird;

daß die Blutprobe im Kapillarrohr zentrifugiert wird, so daß gravimetrisch getrennte Schichten gebildet werden; daß die zu bestimmende Schicht in Axialrichtung des Kapillarrohrs mindestens vierfach ausgedehnt wird; und daß der Abstand zwischen dem unteren Meniskus und dem oberen Meniskus der zu bestimmenden Schicht, bei im Kapillarrohr bleibender Blutprobe bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Zwischenschicht zwischen ,der Erethrozytenschicht und der Plasmaschicht bestimmt wird.
3. Verfahren nach /*nspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutprobe ein Farbstoff zugegeben wird, der in unterschiedlichem Ausmaß durch mehrere enthaltene Leukozytentypen und Thrombozyten absorbiert wird;

daß durch Zentrifugieren eine Zwischenschicht zwischen der Erethrozytenschicht und der Plasmaschicht in mindestens zwei getrennte Leukozytenkomponentenschichten und eine Thrombozytenschicht getrennt wird;

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daß die Zwischenschicht in Axialrichtung des Kapillarrohrs ausgedehnt wird;

und daß die axiale Ausdehnung jeder Leukozytenkomponentenschicht und der Thrombozytenschicht mit Hilfe der unterschiedlichen Färbung der Zellschichten bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutprobe ein Farbstoff zugegeben wird, der eine Reticulozytenschicht besonders anfärbt; daß durch Zentrifugieren gravimetrisch die Reticulozytenschicht von den restlichen Erethrozyten getrennt wird; daß die Reticulozytenschicht in Axialrichtung des Kapillarrohrs ausgedehnt wird;

und daß die axiale Ausdehnung der Reticulozytenschicht mit Hilfe ihrer unterschiedlichen Färbung bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht oder die Reticulozytenschicht auf etwa fünffache bis fünfzehnfache Schichtdicke ausgedehnt wird.
6. Vorrichtung zur näherungsweisen Bestimmung des Volumens einer Materialschicht in einer zentrifugierten Materialmischung mit mindestens zwei aneinander angrenzenden Materialschichten unterschiedlicher Dichte, umfassend ein Rohr mit einem im wesentlichen konstanten Innendurchmesser zur Aufnahme der Materialmischung und eine im Innenraum des Rohres befindliche, volumenverdrängende Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die

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volumenverdrängende Masse (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) ein derartiges spezifisches Gewicht besitzt, daß sie durch die Materialschicht (B) geringerer Dichte absinkt, jedoch auf der Materialschicht (R) höherer Dichte schwimmt; und daß die Abmessungen der volumenverdrängenden Masse (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) derart gewählt sind, daß die Schichtdicke der zu bestimmenden Materialschicht (B) im Vergleich zum Zustand ohne volumenverdrängende Masse mindestens vervierfacht wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der volumenverdrängenden Masse (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) derart gewählt sind, daß die Schichtdicke der zu bestimmenden Materialschicht (B) im Vergleich zum Zustand ohne volumenverdrängende Masse etwa verfünffacht bis etwa verfünfzehnfacht wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die volumenverdrängende Masse einen in Axialrichtung des Rohrs (2) länglichen Körper (6; 12; 16; 26; 35;

derartigen
4o; 48) aufweist mit einem/spezifischen Gewicht, daß er durch die Materialschicht (B) geringerer Dichte absinkt, jedoch auf der Materialschicht (R) höherer Dichte schwimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sichim wesentlichen das gesamte Material (B) geringerer Dichte im Freiraum zwischem dem Körper ( 6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48)

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und dem Rohr (2) befindet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) transparent ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) als Kapillarrohr ausgebildet ist, welches an beiden Enden zum Ansaugen einer Materialprobe durch Kapillarwirkung offen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Rohres (2) an beiden Enden in Richtung auf die Rohrachse umgebogen ist, um die Masse (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) im Rohr (2) zu halten.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und seine Achse mit der Rohrachse im wesentlichen zusammenfällt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (12; 16) mindestens eine im wesentlichen axial verlaufende Nut (14; 2o) in seiner Außenumfangsfläche (18) zur Aufnahme von Material (B) der geringeren Dichte aufweist.

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15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Gestalt des Körpers (16; 26) so gewählt ist, daß sie eine nicht lineare Vergrößerung der axialen Schichtdicke der Materialschicht (B) geringerer Dichte bewirkt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Gestalt des Körpers (4o) so gewählt ist, daß sie eine mehrstufige, jeweils lineare Vergrößerung der axialen Schichtdicke der Materialschicht (B) geringerer Dichte bewirkt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansammlung farbiger Partikel (38) an der Innenwand des Rohres (2) mittels eines in der Materialmischung löslichen Bindemittels befestigt ist, wobei das spezifische Gewicht der Partikel (38) so gewählt ist bzw. sind, daß sie sich in der zentrifugierten Materialmischung in einer bzw. mehreren bestimmten Zwischenphase(n) zwischen aneinander angrenzenden Materialschichten absetzen und die Zwischenphasen bzw. Grenzflächen scharf markieren.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verwendung der Vorrichtung zur näharungsweisen Bestimmung der Leukozyten- und Throinbozytenzahl einer zentrifugierten Blutprobe die volumenverdrängende

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Masse (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) ein derartiges spezifisches Gewicht besitzt, daß sie auf der Erethrozytenschicht (R) schwimmt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

daß das spezifische Gewicht der Masse (6; 12; 16; 26; 35; 4o;

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48) etwa I,o2 g/cm bis etwa I,o9 g/cm beträgt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) ein Färbemittel enthält, das unterschiedlich von unterschiedlichen Leukozytenzellen und den Thrombozyten absorbiert wird.
21. Vorrichtung nach Anspruch 17, und einem der Ansprüche 18 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß farbige Partikel (38) mindestens zweier unterschiedlicher Dichten vorgesehen sind; daß das Bindemittel in Blut löslich ist; und daß die farbigen Partikel (38) mindestens zwei unterschiedliche Zwischenphasen in der Schicht (B), die die Leukozyten und die Thrombozyten enthält, bzw. Grenzflächen zu benachbarten Komponentenschichten dieser Schicht markiert.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die volumenverdrMngende Masse (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) vor Gebrauch der Vorrichtung mit einem in Blut löslichen Bindemittel an der Rohrinnenwand befestigt ist.

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23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des Körpers (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) so gewählt ist, daß er mindestens teilweise in die im axial oberen Bereich der Erethrozytenschicht ausgebildeten Reticulozytenschicht einsinkt und daß das Rohr (2) ein Färbemittel enthält, das eine optische Abgrenzung der Reticulozytenschicht ermöglicht. '
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Körpers (6; 12; 16; 26; 35; 4o; 48) relativ zu den Rohrinnenabmessungen so gewählt sind, daß die axiale Ausdehnung der Reticulozytenschicht etwa um das Fünfbis Fünfzehnfache vergrößert wird.

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