DE2155911B2

DE2155911B2 - Gerät zur Bestimmung der Zahl von mikroskopischen Teilchen, sowie des Absorptionswertes einer Suspensionsprobe, insbesondere zur Bestimmung der Zahl der weißen Blutkörperchen sowie des Hämoglobingehalts von Blut

Info

Publication number: DE2155911B2
Application number: DE2155911A
Authority: DE
Inventors: Wallace Henry Miami Springs Fla. Coulter (V.St.A.)
Original assignee: Coulter Electronics Ltd
Current assignee: Coulter Electronics Ltd
Priority date: 1970-11-19
Filing date: 1971-11-10
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2155911A1; DE2155911C3; GB1358069A; US3743424A; FR2114560A5; CA942380A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung der Zahl von mikroskopischen Teilchen, sowie des Absorptionswertes einer Suspensionsprobe, insbesondere zur Bestimmung der Zahl der weißen Blutkörpchen sowie des Hämoglobingehalts von Blut, bestehend aus einem Coulter-Zähler mit einem die Probe enthaltenden Gefäß und einem in das Gefäß ragenden Meßöffnungsträger, aus einer optischen Einrichtung zum Messen des Absorptionswertes der Probe und aus einer gemeinsamen Steuereinrichtung für den Coulter-Zähler und die optische Einrichtung.

Ein derartiges Gerät ist aus der FR-PS 15 71423 bekannt. Dieses bekannte Gerät ist ein vollautomatisches Untersuchungsgerät, das es ermöglicht, die Zahl der roten und weißen Blutkörperchen sowie den Hämoglobingehalt einer Blutprobe festzustellen. Hierzu wird während des Untersuchungsvorganges eine Probe aus einem Probengefäß selbsttätig abgesogen, von einer Dosiervorrichtung in Teilproben aufgeteilt und nach Zusatz entsprechender Verdünnungsmittel verschiedenen Untersuchungsvorrichtungen zugeführt. Jede Untersuchungsvorrichtung weist mehrere parallel arbeitende sogenannte Couiter-Zählvorrichtungen auf, wobei die eine Untersuchungsvorrichtung zur Bestimmung der Zahl der roten Blutkörperchen, und die andere zur Bestimmung der Zahl der weißen Blutkörperchen dient. Mit der Untersuchungsvorrichtung für die weißen Blutkörperchen ist eine photometrische Meßvorrichtung verbunden. Das Außengefäß dieser Meßvorrichtung weist einen von der Teilprobe erfüllten Ansatz auf, der zur Hämoglobinbestimmung von der photometri

schen Meßvorrichtung untersucht wird. Die Untersuchungsvorrichtungen für die weißen und roten Blutkörperchen werden wechselweise von Teilproben- bzw. Spülflüssigkeit ausgefüllt Nachteilig ist bei diesem Gerät, daß es sehr kompliziert und aufwendig aufgebaut ist

Die US-PS 33 89 335 beschreibt eine als sogenannte Coulter-Zähler bekannte, automatische Teilclienanalysiervorrichtung, insbesondere für Blutkörperchen. Die Teilchenerfassungsvorrichtung ist mit einem Siphon vereinigt, wobei über Start-/Stop-Elektroden die Meßzeit und damit das Probenvolumen bestimmt wird. Nachteilig ist bei diesem bekannten Gerät, daß es eine reine Zählvorrichtung ist, die es nicht ermöglicht, bei Blut den sogenannten Hämoglobingehalt zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene, vollautomatisierte Gerät zur Bestimmung der Zahl von mikroskopischen Teilchen, sowie des Absorptionswertes einer Suspensionsprobe einfacher und billiger aufzubauen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß ein einfacherer, daher billigerer Aufbau des Gesamtgerätes erreicht wird. Zudem ist es möglich, auch ein bereits vorhandenes Zählgerät nach dem Coulter-Prinzip mit einer verhältnismäßig einfachen photometrischen Meßeinrichtung ohne störende Beeinflussung der einzelnen Meßvorgänge zu vervollständigen.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung,

F i g. 2 ein Zeitdiagramm zur Operationsfolge des kolorimetrischen Teiles und

Fig.3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung mit einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Kombination eines elektronischen Teilchenzähl- und/ oder -Klassiergerätes und eines optischen Kolorimeters. Die Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist zur Untersuchung von Blutkörperchen vorgesehen, so daß das optische Kolorimeter als Hämoglobinometer bezeichnet wird. Der elektronische Teilchenzähler enthält ein Manometer-Siphon-Gerät 10 und ein Gefäß- und Elektrodensystem 12. Der Block 14 stellt die Elektronik, die Stromquelle und die Zähl- und Meßschaltung dar. Der Block 16 zeigt das Hämoglobinometer.

Der Zähler 14 mit seinem Manometer-Siphon-Gerät 10 und dem Gefäß- und Elektrodensystem arbeitet nach dem bereits erwähnten Coulterprinzip. Man läßt eine Teilchensuspension in einer leitfähigen Verdünnung eine kleine Tastöffnung zwischen zwei Gefäßen passieren, durch die auch ein elektrischer Strom fließt. Bei jedem Durchgang eines Teilchens durch die Tastöffnung wird der Widerstand des wirksamen Suspensionsvolumens in der Tastöffnung geändert, wodurch ein Signal erzeugt wird, dessen Amplitude der Teilchengröße proportional und dessen Dauer gleich der Zeit ist, die das Teilchen zum Passieren der Tastöffnung benötigte. Die Signale können zur Untersuchung der Suspension elektronisch Klassifiziert und gezählt werden.

Die beiden erwähnten Gefäße umfassen ein Tastrohr 18 mit einer kleinen Tastöffnung 20 in einer Wand und

ein größeres Becherglas 22 mit der Suspension 24, in die das Tastrohr 18 eintaucht Eine Elektrode 26 im Tastrohr 18 und eine weitere Elektrode 28 im äußeren Gefäß 22 sind über Leitungen 30 mit dem Detektorabschnitt des Zählers 14 und mit der Quelle des Stromes ·"> durch die Tastöffnung verbunden. Da die Elektroden in Kontakt mit dem Verdünnungsmittel sind ermöglichen sie die Erfassung der Signale, die beim Durchgang der Teilchen durch die Tastöffnung 20 erzeugt werden.

Das Manometer-Siphon-Gerät 10 umfaßt ein Mano- i< > meter 32, über ein Reservoir 34 und eine Leitung 36 mit dem Verzweigungskopfstück 38 verbunden, das wiederum flüssigkeitsdicht mit dem oberen Ende des Tastrohres 18 verbunden ist. In einer oberen Abzweigung 40 befindet sich ein manueller Absperrhahn 44 zur ι ·'> Verbindung des Kopfstücks 38 mit einer Vakuumquelle. Das Manometer 32 enthält eine Quecksilbersäule 46, deren Bewegung den Siphoneffekt bewirkt. Das Manometer ist nach außen über einen Meßabschnitt 48 und ein Standrohr 50 offen. Das Mancneter 32, der > <> MeOabschnill 48 und das Standrohr bestehen normalerweise aus Kapillarglasrohren. Ebenso sind das Tastrohr 18 und das Gefäß 22 ebenso wie das Kopfstück 38 und die Leitung 36 aus Glas oder einem anderen isolierenden Material hergestellt. »·->

In dem Meßabschnitt 48 sind zwei Elektroden 52,54 eingesetzt und mit äußeren Leitungen 56 bzw. 58 verbunden. Die Quecksilbersäule 46 ist bei 60 über einen in die Wand des Manometers 32 eingesetzten Elektrodensatz geerdet. Die Leitungen 56 und 58 führen m zu Start- und Stoppschaltern des Zählerteiles der elektronischen Schaltung 14. Die Vorrichtung wird einfach dadurch in Betrieb gesetzt, daß man das Kopfstück 38 durch Öffnen des Ventils 44 mit der Vakuumquelle verbindet. Die Quecksilbersäule 46 r> kommt dadurch in die dargestellte Lage mit ungleicher Säulenhöhe rechts von der Startelektrode 54. In der Zwischenzeit wird der Zähler der Schaltung 14 auf Null zurückgestellt. Das auf die Flüssigkeit in dem geschlossenen System aus dem Tastrohr 18, dem Kopfstück 38 4< > und der Leitung 36 einwirkende Vakuum kann die Suspension 24 nicht so schnell durch die Tastöffnung 20 saugen, wie die Quecksilbersäule 46 aus ihrem Gleichgewicht gebracht wird. Nachdem dieser Zustand erreicht ist, wird das Ventil 44 geschlossen. Die 4^r> Quecksilbersäule 46 versucht nun wieder in ihre Gleichgewichtslage zu kommen.

Dabei saugt die Säule die Suspension 24 durch die Tastöffnung 20, durch die inzwischen auch der Strom fließt. Das Zählen beginnt erst dann, wenn die w Quecksilbersäule die Startelektrode 54 erreicht, wobei über Erde 60 und die Leitung 58 ein Stromkreis über einen (nicht gezeigten) Schalter geschlossen wird. Während der Bewegung der Quecksilbersäule durch den Meßabschnitt 48 wird gezählt. Sobald die Säule die v> Elektrode 52 erreicht wird ein Stromkreis über Erde, die Leitung 56 und die Quecksilbersäule 46 geschlossen und dadurch ein Stoppschalter (nicht gezeigt) zur Beendigung der Zählung betätigt. Da Flüssigkeit normalerweise inkompressibel ist ist das Volumen des Kapillarröh- t>o chens des Meßabschnittes 48 gleich dem Volumen der Suspension 24, die bei eingeschaltetem Zähler durch die Tastöffnung gesaugt wurde. Dadurch kann man die Zählung auf ein bestimmtes abgesaugtes Suspensionsvolumen beziehen und bei bekannter Verdünnung die M Teilchenkonzentration ermitteln. Zur Zählung und Untersuchung weißer Blutkörperchen umfaßt die Suspension 24 eine Suspension roter Blutkörperchen, gelöst mit einem geeigneten Härr.olysemiiteL Damit die Suspension der weißen Blutkörperchen stabil und zur Hämoglobinermittlung geeignet ist. können hier bestimmte andere Reagenzien hinzugefügt werden.

Das zur Hämogk>binbestimn?ung dienende optische Kolorimeter ist als Hämoglobinometer bekannt und enthält zur Ermittlung des Absorptionswertes der Lösung eine Normallösung im Meßbereich des optischen Kolorimeters. Für die Information ist eine geeignete Speicherschaltung vorhanden. Darauf wird vom gleichen Kolorimeter die zu untersuchende Probe geprüft und ihre Absorption mit derjenigen des Normals verglichen. Das Normal umfaßt das für die Probe verwendete Verdünnungsmittel, so daß die Absorptionsdifferenz ein Maß für die Absorption des Materials bildet, das die Farbänderung bewirkt. Im Fall des Hämoglobinometers bezieht sich die Differenz auf den Hämoglobingehalt der Blutprobe.

Eine Quelle 62 der Verdünnung 64 des Hämoglobinometers 16 ist über die Leitung 66 und das Ventil V 2 mit der optischen Meßkammer 68 verbunden. Die Kammer 68 ist über eine Leitung 70 und einer Pumpe P entleerbar. Die Kammer befindet sich zwischen einer Lichtquelle 72 und einem lichtempfindlichen Gerät 74, mit einem oder mehreren Filtern, Koilimatorlinsen und dergleichen gemäß Element 76. Die Leitung 78 und das Ventil Vl bringen die Probe in die Kammer 68. Das Gerät 74 ist mit dem Detektor 8© verbunden, der eine Schaltung zum Vergleich der Absorptionswerte und zum Lesen und zur Anzeige des Differenzwertes besitzt. Eine geeignete Programmiereinrichtung 82 steuert elektrisch über verschiedene Kanäle 84, 86, 88 und 90 die Arbeitsweise der Ventile Vl, V 2, der Pumpe fund des Detektors 80. Der Ausgang des lichtempfindlichen Gerätes 74 führt über den Kanal 52 ebenfalls zum Detektor 80.

Der elektronische Zähler und das hier gewählte optische Kolorimeter, das Hämoglobinometer, arbeiten gleichzeitig. Beide werden nach Betätigung des Ventils 44 automatisch über das Manometer-Siphon-System 10 ein- und ausgeschaltet. Die Einlaßleitung 78 führt zu einem Stehler 94, der in die Suspension 24 im Gefäß 22 eintaucht. Eine Tropfkammer 96 in der Leitung 78 unterbricht die elektrolytische Bahn zwischen dem Gefäßsystem 12 und dem Hämoglobinometer, so daß bei Betrieb des Zählers keine Kriechströme und auch kein Rauschen auftreten kann. Die Programmiereinrichtung 82 wird durch die gleiche Schaltung ein- und ausgeschaltet, die den Zähler ein- und ausschaltet. Die Leitungen 98 und 100 sind deshalb mit den Leitungen 56 bzw. 58 verbunden.

Die Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung erfolgt anhand des Zeitdiagrammes nach Fig.2. Es sei angenommen, daß sich beim Einschalten ein Quantum des Normals 64 in der Kammer 68 befindet. Sobald die Quecksilbersäule 46 die Startelektrode 54 berührt beginnt die Programmeinrichtung 82 zu arbeiten. Ihre erste Funktion besteht darin, den Detektor 80 so zu steuern, daß die Absorption des Normals in der Kammer 68 gelesen und diese Information elektronisch gespeichert wird. Die beiden Ventile sind zu diesem Zeitpunkt geschlossen. Die Pumpe P ist vorzugsweise außer Betrieb. Etwa 2 Stunden später öffnet das Ventil Vl und die Pumpe P beginnt zu arbeiten. Dies erfolgt während einer ausreichend langen Zeitspanne, in der ein Quantum der Suspension 24 aus dem Gefäß 22 in die Kammer 68 abgesaugt und das Normal aus der Kammer abgelassen wird, d. h. während etwa 3 Sekunden. Zu

diesem Zeitpunkt ist die Pumpe P abgeschaltet und das Ventil Vl geschlossen. Danach steuert die Programmiereinrichtung 82 den Detektor 80 zum Lesen der Absorption der Suspension in der Kammer 68. Wenn dies erledigt und der Vergleich ausgeführt ist, erscheint der Hämoglobinwert in der Anzeige des Detektors 80. Darauf wird das Ventil V2 geöffnet und die Pumpe Pbetätigt, ausreichend lang, damit die Probe aus der Kammer 68 herausgewaschen und diese mit dem Normal gefüllt werden kann, also etwa während 3 Sekunden. Danach wird das Ventil V2 geschlossen, wodurch auch das Normal in der Kammer 68 eingeschlossen wird und die Pumpe wieder abgeschaltet.

Zu diesem Zeitpunkt ist der Zyklus des optischen Kolorimeters abgeschlossen und die Programmiereinrichtung kann sich selbst abschalten. Das Normal 64 bleibt für die nächste Untersuchung in der Kammer. Die Programmiereinrichtung kann auch durch Schließen des Stoppstromkreises über die Quecksilbersäule 46 abgeschaltet werden. Das normale Probevolumen des elektronischen Zählers wird so gewählt, daß zur Ermittlung der weißen Blutkörperchen etwa 15 Sekunden genügen. Der Kolorimeterzyklus kann in 10 Sekunden oder weniger abgeschlossen werden, so daß die Programmiereinrichtung zu einem Zeitpunkt nach Abschluß des Zyklus abgeschaltet werden kann.

Anstatt sie abzuschalten kann die Programmierein-

richtung je nach Konstruktion und Arbeitsweise, die ir einem weiten Bereich schwanken können, zurückge stellt werden. Das Diagramm nach Fig.2 zeigt ein« Rückstellzeitperiode für die Arbeitsweise der Program miereinrichtung 82.

Die Programmiereinrichtung kann mehrere Schaltei enthalten, die von einer Reihe von Nocken odei Steuerscheiben eines Taktgebermotors betätigt werden Das Hämoglobinometer kann eine eigene Stromversor gung besitzen oder an diejenige des Zählers angeschlos sen sein.

Fig.3 zeigt eine modifizierte Ausführungsform dei Erfindung. Anstelle einer Manometer-Siphon-Anord nung öffnet ein (nicht gezeigtes) Timing- odei Zeitsteuergerät die Verbindung 40 zum Vakuurr während einer Zeitspanne, in der ein vorgegebene! Flüssigkeitsvolumen die Tastöffnung 20 passieren kanr und schließt sie dann. In diesem Fall kann das Ventil 4< mit einem Schalter 102 mechanisch verbunden sein, dei wiederum den Stromkreis der Leitung 100 so abschließt daß die Funktion des optischen Kolorimeters bzw Hämoglobinometers eingeleitet wird.

Das Starten des Hämoglobinometers kann durch der Stoppkontakt 52 erfolgen, der einen Stromkreis für da! Hämoglobinometer schließt. Außerdem kann zun Einleiten der Funktion des optischen Kolorimeters bzw des Hämoglobinometers eine mechanische oder elektri sehe Funktion des Zählers herangezogen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur Bestimmung der Zahl von mikroskopischen Teilchen, sowie des Absorptionswertes einer Suspensionsprobe, insbesondere zur Bestimmung der Zahl der weißen Blutkörperchen sowie des Hämoglobingehaltes von Blut, bestehend aus einem Coulter-Zähler mit einem die Probe enthaltenden Gefäß und einem in das Gefäß ragenden Meßöffnungsträger. aus einer optischen Einrichtung zum Messen des Absorptionswertes der Probe und aus einer gemeinsamen Steuereinrichtung für den Coulter-Zähler und die optische Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennt vom Coulter-Zähler (12, 10, 14) ausgebildete optische Einrichtung (16) über eine eine Tropfkammer (96) enthaltende Entnahmeleitung (94, 78) mit dem Gefäß verbunden ist und daß durch die Steuereinrichtung (10; 44) des Coulter-Zählers zugleich die optische Einrichtung betätigbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (16) eine von der Steuereinrichtung (10; 44) betätigbare Programm-Einheit (82) umfaßt, welche ein in die Entnahmeleitung (94, 78) eingeschaltetes Absperrorgan (V₁), ein in eine Verdünnungsmittel-Zufuhrleitung (66) eingeschaltetes Absperrorgan (V2), eine in die Abflußleitung (70) eingeschaltete Pumpe (P) sowie eine Auswerteinrichtung (80) steuert.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung einer Blutprobe als optische Einrichtung ein Hämoglobinometer (16) verwendet ist.