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Vorrichtung zum Zählen kleiner Partikeln Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zum Zählen mikroskopisch kleiner Partikeln. Insbesondere richtet
sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Zählen von Blutkörperchen durch eine
photoelektrische Vorrichtung bei Dunkelfeldbeleuchtung.
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Bei einer bekannten Vorrichtung zum Zählen kleiner Partikeln befinden
sich die Partikeln in einem durchscheinenden Medium in Suspension und werden im
Dunkelfeld beleuchtet.
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Die Beugungsbilder der Partikeln gelangen durch eine Spaltblende
auf die Photokathode eines Sekundärelektronenvervielfachers, wenn der Objekttisch
mit den im Medium enthaltenen Partikeln durch den Beleuchtungsstrahlengang bewegt
wird. Die am Sekundärelektronenvervìelfacher entstehenden Impulse werden verstärkt
und einem Diskriminator zugeführt, an den ein Zählwerk angeschlossen ist. Um Alterungserscheinungen
und Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle auszugleichen, ist ein Regelkreis vorgesehen,
der für konstante Helligkeit sorgt.
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Bekannterweise können im Betrieb eines Vervielfachers auch bei Stabilisierung
seiner Betriebsspannungen erhebliche Veränderungen seiner Charak teristik auftreten.
Außerdem können mechanisch, z. B. temperaturbedingte Dejustierungen des optischen
Systems ebenfalls die Impulshöhe entscheidend beeinflussen, wodurch größere Meßfehler
auftreten können. Dies trifft besonders auf Diskriminatorschaltungen zu. Wenn sich
die Verstärkerwirkung des Vervielfachers oder die Intensität der Beleuchtung oder
die optische Ausrichtung des Systems verändert, verändert sich auch die Impulshöhe,
so daß Teilchen die eigentlich gezählt werden sollten, nicht mehr gezählt werden,
oder Teilchen, die nicht gezählt werden sollten, gezählt werden. Zur Vermeidung
von Zählfehlern ist es daher wünschenswert, die Empfindlichkeit der photoelektrischen
Vorrichtung so zu steuern, daß die gewünschte Unterscheidungswirkung erreicht werden
kann.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Eichung der Zählvorrichtungen
für kleine Partikeln zu vereinfachen und zu verbessern.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Zählvorgang
durch eine Intensitätsmessung kontrolliert wird, indem für die obere wachung der
Gesamtempfindlichkeit des von der Beleuchtungseinrichtung bis zum Ausgang des photoelektrischen
Wandlers reichenden Teiles der Vorrichtung ein an Stelle des Mediums abtastbares
Trübungsnormal und ein Anzeigegerät zur Anzeige des Gleichstrommittelwertes der
Ausgangssignale des
photoelektrischen Wandlers vorgesehen sind, so daß bei Abtastung
des Trübungsnormals die Anzeige des Anzeigegerätes ein Maß für diese Gesamtempfindlichkeit
ist.
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Die Empfindlichkeit der Zählvorrichtung kann somit auf einfache Art
und Weise konstant gehalten werden, wobei auch mechanische und elektrische Änderungen
erfaßt und berücksichtigt werden. Durch die Veränderung der Empfindlichkeit erübrigt
sich die Verwendung eines Diskriminators.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden beschrieben.
Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
des optischen Systems und der Vorrichtung, F i g. 2 eine schematische Darstellung
eines beispielsweisen Verteilungszustandes der zu zählenden Partikeln im vergrößerten
Maßstab und im unteren Teil eine graphische Darstellung der den zu zählenden Partikeln
zugeordneten photoelektrischen Stromsignale, F i g. 3 eine schematische Darstellung
ähnlich wie F i g. 1, jedoch in einer anderen Ausführungsform.
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Es wird auf die Zeichnungen im einzelnen und insbesondere auf F i
g. 1 Bezug genommen. Die Vorrichtung besteht aus einem transparenten Probenhalter
11, auf welchem eine kleine Lösungsmenge mit einer großen Anzahl sehr kleiner Partikeln
aufgestellt werden kann, wobei die zu zählenden Partikeln beispielsweise rote oder
weiße Blutkörperchen sind. Die Probe auf dem Halter 11 wird in einem Dunkelfeld
beleuchtet. Das optische System 12 für die Dunkelfeldbeleuchtung besteht aus einem
Kondensor 13, der mit einer Lichtquelle 14 ausgerichtet
ist, und
einer kreisförmigen Blende 15 zum Abdecken des mittleren Teiles eines konvergierenden
Lichtstrahlenbündels. Die kreisförmige Blende 15 ist außerdem koaxial zur optischen
Achse angeordnet Die Probe auf dem Halter 11 wird somit durch einen hohlen Lichtkegel
16 beleuchtet, welcher von dem ringförmigen Umfangsbereich außerhalb der Blende
15 ausgeht. Der hohle Lichtkegel 16 wird in der Brennebene 17 als kleiner Fleck
fokussiert. In dieser Brennebene 17 befindet sich der Probenhalter 11.
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Demzufolge wird beim Beleuchten einer Probe auf dem Halter 11 durch
den teilweise abgeblendeten Lichtkegel ein Teil dieses Lichtes durch jedes der vielen
kleinen Partikeln, die in der beleuchteten Fläche enthalten sind, in verschiedenem
Maße und in verschiedene Richtungen gebeugt oder gestreut.
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Ein bestimmter Teil dieses gestreuten Lichtes, das von jedem einzelnen
beleuchteten kleinen Gegenstand herkommt, wird durch ein Objektiv 18 gesamt melt
und fällt auf einen Spalt 19 in der Brennebene, auf welche die Probe durch das Objektiv
18 abgebildet wird. Nach dem Durchgang durch den Spalt 19 trifft das Licht auf einen
photoelektrischen Wandler, beispielsweise eine photoelektrische Zelle oder einen
Sekundärelektronenvervielfacher, der die einfallende Lichtenergie in einen elektrischen
Strom umwandelt, der proportional zur Intensität der Lichtenergie ist.
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Es ist zu beachten, daß der photoelektrische Wandler 20 niemals dem
Licht ausgesetzt ist, welches unmittelbar durch die Lösung hindurchgeht, die die
zu zählenden Partikeln enthält.
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Der Probenhalter 11 dient bei normalem Gebrauch dazu, eine dünne
Schicht einer Probe, beispielsweise eine rote und weiße Blutkörperchen enthaltende
Blutschicht aufzunehmen, welche durch den hohlen Lichtkegel 16 analysiert werden
soll. Es ist, um beste Ergebnisse zu erzielen, nicht nur erwünscht, daß diese Lösung
eine solche Verdünnung aufweist, daß keine erhebliche Uberlagerung der Partikeln
stattfindet, wenn Licht durch eine dünne Schicht im Halter 11 durchgelassen wird,
sondern es ist auch erwünscht, daß die Partikeln genügend weit voneinander entfernt
sind, so daß das von einem Partikel gestreute Licht nicht durch ein benachbartes
Partikel gestört wird. Der Halter 11 soll in einer waagerechten Ebene, vorzugsweise
in einer hin- und hergehenden Bewegung durch eine Abtastvorrichtung 21 verschiebbar
sein, so daß die Probeschicht auf der gesamten Meßfläche abgetastet werden kann.
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Wenn die zu zählenden Partikeln 22, welche, wie in F i g. 2 gezeigt,
in verdünnter Lösung verteilt angeordnet sind, abgetastet werden, wobei der Spalt
19 eine Länge a (F i g. 2) hat, dann erzeugt der photoelektrische Wandler in Abhängigkeit
von den Partikeln photoelektrische Stromsignale, wie in der graphischen Darstellung
im unteren Teil dieser Figur gezeigt. Der Ausgang des photoelektrischen Wandlers
liegt am Impulsverstärker 23, der wiederum den Summierzähler 24 steuert. Von den
Ausgangsimpulsen werden nur die größeren gezählt, welche oberhalb eines vorgegebenen
Diskriminierungspegels im unteren Teil der F i g. 2 liegen.
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Die Signale, welche von den Partikeln hervorgerufen werden, die sich
auf einer der Kanten 19 a (F i g. 2) an den gegenüberliegenden Enden des Spaltes
19 befinden, führen oft zu Zählfehlern, wie auch zu Rauschsignalen, die durch das
Ansprechen der Vorrichtung auf Verunreinigungen und Fremdkörper
in der Probelösung
zurückzuführen sind. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß bei einer ungünstigen
Einstellung des diskriminierenden Pegels einige der größeren Signale nicht registriert
werden oder Störsignale aufgespürt werden können. Es ist daher für eine genaue Zählung
sehr wichtig, den diskriminierenden Pegel auf einen bestimmten Wert einzustellen.
Der diskriminierende Pegel ist insbesondere von verschiedenen Faktoren, beispielsweise
der Intensität der Lichtquelle 14, der Ausrichtung des optischen Systems und der
Empfindlichkeit des photoelektrischen Wandlers abhängig.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält Mittel zum Messen und
zur Anzeige des Ausgangssignals des photo elektrischen Wandlers. Diese bestehen
aus einem Gleichstromverstärker 25 zur Aufnahme des Gleichstromausgangssignals des
photoelektrischen Wandlers und einem Anzeigeinstrument 26 am Ausgang des Gleichstromverstärkers
25. Der Gleichstromverstärker 25 kann parallel zum photoelektrischen Wandler 20
mit dem Impulsverstärker 23 verbunden werden. 37 zeigt einen Umschalter, welcher
den photoelektrischen Wandler 20 abwechselnd mit dem Impulsverstärker 23 oder mit
dem Gleichstromverstärker 25 verbindet. Der Impulsverstärker 23, die Zählschaltung
24 und der Gleichstromverstärker 25 sollen durch einen Spannungsstabilisator 27
geregelt werden.
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Die Messung des Ausgangssignals des photoelektrischen Wandlers 20
kann unter Verwendung einer genormten Streuungsplatte oder eines Trübungsnormals
durchgeführt werden, deren Streueigenschaften bekannt sind. Die genormte Streuungsplatte
wird an Stelle der Probe auf den Probenhalter 11 gesetzt.
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Nach dem Messen des Ausganges des photoelektrischen Wandlers 20 unter
den vorgenannten Bedingungen kann jeder der Faktoren, die bei der Bestimmung des
diskriminierenden Pegels mitwirken, z.B. die Empfindlichkeit des photographischen
Wandlers 20 verändert werden, bis das Anzeigegerät einen bestimmten Wert anzeigt,
der für eine zu analysierende Probe erforderlich ist, wobei eine genaue Zählung
der Anzahl der in der Probe vorhandenen Partikeln durchgeführt werden kann. Die
Empfindlichkeit des photoelektrischen Wandlers 20 kann durch Veränderung der am
photoelektrischen Wandler 20 angelegten Spannung, der Helligkeit der Lichtquelle
14, der Durchlässigkeit eines neutralen Filterkeiles, der in den optischen Strahlengang
eingesetzt werden kann, sowie der Ausgangssignalverstärkung des photoelektrischen
Wandlers gesteuert werden. 28 zeigt einen Empfindlichkeitsregler für den photoelektrischen
Wandler, z. B. einen Abschwächungswider stand oder einen Spannungsregler, der mit
einem Hochspannungsstabilisator 29 verbunden ist.
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Es ist damit auch zur optischen oder elektrischen Regelung der ganzen
Vorrichtung eine Angabe über das Ausgangssignal des photoelektrischen Wandlers vorhanden,
wenn die Blende 15 oder die Lampe der Lichtquelle 14 ausgewechselt wird.
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Ein Beispiel, bei welchem die Vorrichtung dieser Erfindung in der
Praxis Anwendung findet, besteht in der Analyse bestimmter Eigenschaften des menschlichen
Blutes, z. B. der Feststellung der Anzahl roter oder weißer Blutkörperchen in verdünnter
Lösung.
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Obwohl diese Vorrichtung im obigen ausführlich mit Bezug auf die Blutanalyse
beschrieben worden ist, wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung
durch
geringe, im folgenden beschriebene Veränderungen oder Einstellungen auch bei der
Analyse anderer Ansammlungen mikroskopisch kleiner Partikeln verwendet werden kann.
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F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher
zu zählende, mikroskopisch kleine Partikeln in gleichmäßigem Fluß einer durchscheinenden
Flüssigkeit suspendiert sind. Die durchscheinende Flüssigkeit 30 wird durch ein
enges Rohr oder ein Kapillarrohr 31 mit einem transparenten Fenster 32 geführt,
das senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist. Zur Einstellung der Durchflußgeschwindigkeit
können eine Pumpe und ein Drosselventil zur Anwendung kommen, die in der Figur nicht
gezeigt sind.
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Die in der Flüssigkeit 30 befindlichen Partikeln werden im Dunkelfeld
beleuchtet und beim Passieren des Fensters 32 mittels der Lichtquelle 14 und des
photoelektrischen Wandlers 20 aufgespürt Die Irisblende 33 begrenzt das gestreute
Licht, das auf den photoelektrischen Wandler 20 fällt und verhindert, daß das ungehindert
durch die Flüssigkeit hindurchtretende Licht zum Wandler gelangt. Die gleichen Bezugszeichen,
welche in F i g. 1 verwendet wurden, bezeichnen jeweils entsprechende Teile. Die
Anzahl der Partikeln kann in derselben Weise festgestellt werden, wie es in bezug
auf Fig. 1 beschrieben wurde; der Ausgang des photoelektrischen Wandlers 20 kann
ebenfalls gemessen und angezeigt werden.
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In diesem Fall wird die genormte Streuungsplatte an der Stelle des
transparenten Fensters 32 angeordnet.
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Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung kann zur kontinuierlichen Analyse
eines verhältnismäßig großen Volumens einer Probe verwendet werden.