DE2165836C3

DE2165836C3 - Device for counting particles suspended in a liquid

Info

Publication number: DE2165836C3
Application number: DE2165836A
Authority: DE
Inventors: Josef 7808 Waldkirch Thoma
Original assignee: Hellige GmbH
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies GmbH
Priority date: 1971-12-31
Filing date: 1971-12-31
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2165836A1; DE2165836B2; US3800220A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Zählung von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere vor Erythrozyten und/oder Leukozyten im Blut, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Gerät ist aus dem DT-Gbm 19 86 816 und der DT-OS15 98 791 bekanntThe present invention relates to a device for counting particles suspended in a liquid, in particular against erythrocytes and / or leukocytes in the blood, according to the preamble of claim 1. A such a device is from the DT-Gbm 19 86 816 and the DT-OS15 98 791 known

Bei den danach bekannten Meßverfahren wird der Umstand verwertet, daß in einem elektrischen Stromkreis, der durch die Probeflüssigkeit verläuft, meßbare Widerstandsänderungen auftreten, wenn die zu zählenden Teilchen den Slrompfäd durchwandern. Durch geeignete elektronische Mittel werden diese Widerstandsänderungen in zählbare elektrische Impulse umgewandeltIn the measuring methods known thereafter, the fact is exploited that in an electrical circuit, which runs through the sample liquid, measurable changes in resistance occur when the to be counted Particles wander through the Slrompfäd. These changes in resistance are made possible by suitable electronic means converted into countable electrical impulses

Bei den bekannten Zählvorrichtungen dieser Art wird ein Elektrodenpaar sowohl zur Bestimmung des durch eine Pumpenvorrichtung zwischen seinen beiden Elektroden hin und her geförderten Meßvolumens der Flüssigkeit als auch zum Einleiten und Abstellen des Zählvorgangs benutzt, während ein zweites Elektrodenpaar mit der elektronischen Zählvorrichtung verbunden ist und die elektrischen Zählimpulse aufnimmt Und zwar entstehen die Zählimpulse dabei in der Weise, daß die Flüssigkeit durch eine in ihrem Durchmesser nur wenig größeren öffnung als der Durchmesser der zu zählenden Teilchen unter der Wirkung der Pumpenvorrichtung gefördert wird, so daß diese öffnung den elektrischen Strompfad weitgehend einschnürt undIn the known counting devices of this type, a pair of electrodes is used both to determine the by a pump device between its two electrodes back and forth conveyed measuring volume of the Liquid as well as to initiate and stop the counting process, while a second pair of electrodes is connected to the electronic counting device and receives the electrical counting pulses And Although the counting pulses arise in such a way that the liquid only passes through one in its diameter little larger opening than the diameter of the particles to be counted under the action of the pump device is promoted so that this opening largely constricts the electrical current path and

ίο somit bei jedem Durchtritt eines zu zählenden Teilchens eine entscheidende Änderung des elektrischen Widerstandes, bei Blutkörperchen eine Erhöhung desselben, eintritt, weiche zur Auslösung eines zugeordneten Zählimpulses ausreicht Die Einrichtung besteht dabeiίο thus with each passage of a particle to be counted a decisive change in the electrical resistance, in the case of blood cells an increase in the same, occurs, which is sufficient to trigger an assigned counting pulse. The facility exists

aus einem Meßzylinder mit der feinen öffnung in seinem unteren Teil und einem Probenbecher für die Flüssigkeit in welchen der Meßzylinder eintaucht Im Meßzylinder sind die beiden Elektroden des erstgenannten Elektrodenpares mit einem bestimmten Abstand übereinander angeordnet, während von dem Zähl-Elektrodenpaar eine Elektrode im Meßzylinder und eine Elektrode außerhalb desselben in den Probenbecher eintaucht Dabei kann die erstgenannte Zählelektrode gleichzeitig auch die untere Steuerelektrode des erstgenannten Elektrodenpaares bilden.from a measuring cylinder with the fine opening in its lower part and a sample cup for the Liquid in which the measuring cylinder is immersed In the measuring cylinder are the two electrodes of the former Electrode pares arranged one above the other with a certain distance, while of the counting electrode pair one electrode in the measuring cylinder and one electrode outside it in the sample cup immersed in this case, the first-mentioned counting electrode can also be the lower control electrode of the form the first pair of electrodes.

In einer ersten Be'xiebsphase, der Ansaugphase, wird mittels der Pumpenvorrichtung die Probeflüssigkeit aus dem Probenbecher in den Meßzylinder durch die feine öffnung angesaugt wenn die Pumpe eingeschaltet wird.In a first operating phase, the suction phase, by means of the pump device the sample liquid from the sample cup into the measuring cylinder through the fine opening sucked in when the pump is switched on.

im Meßzylinder steigt dann die Flüssigkeitssäule an, bis ihre Oberfläche die unterste Steuerelektrode, die gleichzeitig auch die innere Zählelektrode bilden kann, erreicht Von ihr wird dann die elektronische Zählvorrichtung eingeschaltet und jeder von einem in den Meßzylinder eintretenden Teilchen erzeugte Impuls gezählt Erreicht die Flüssigkeitssäule im Meßzylinder die obere Steuerelektrode, dann wird der Zählvorgang automatisch unterbunden und nach einer gewissen Verzögerung auch der Motor für die Pumpe abgeschaltet oder umgeschaltet, so daß die Ansaugphase in eine Ausstoßphase umschlägt Dabei wird der Zählvorgang wieder eingeschaltet, wenn die Oberfläche der Flüssigkeitssäule den durch die Flüssigkeit gegebenen elektrischen Kontakt zu der obersten Steuerelektrode verliert.The liquid column then rises in the measuring cylinder until its surface is the lowest control electrode, which can also form the inner counting electrode at the same time, The electronic counting device is then switched on by her and each one in the Particles entering the measuring cylinder are counted. Reaches the liquid column in the measuring cylinder the top control electrode, then the counting process starts automatically prevented and, after a certain delay, the motor for the pump is also switched off or switched over, so that the intake phase changes over to an ejection phase turned on again when the surface of the liquid column meets the electrical given by the liquid Loses contact with the top control electrode.

Wird dieser elektrische Kontakt zur Spitze der unteren Steuerelektrode im Meßzylinder ebenfalls unterbrochen, dann wird der Zählvorgang wieder ausgeschaltet. Der Antrieb für dit Pumpe bleibt dann zweckmäßig so lange erhalten, bis der Pumpenkolben seine Endlage erreicht hat und möglichst alle Flüssigkeit aus dem Meßzylinder durch die feine öffnung wieder ausgestoßen istIf this electrical contact to the tip of the lower control electrode in the measuring cylinder is also interrupted, then the counting process is switched off again. The drive for the pump then expediently remains that way Long received until the pump piston has reached its end position and if possible all the liquid out of the Measuring cylinder is ejected again through the fine opening

Für diese Art von Zählvorrichtungen wird also das zur Zählung herangezogene Flüssigkeitsvolumen maßgeblich durch den Abstand der beiden Steuerelektroden im Meßzylinder bestimmt, was sehr genau sein kann. Es spielt dabei keine Rolle, wie lange die Pumpe wirkt und wieviel Flüssigkeit insgesamt angesaugt und ausgestoßen wird, sofern nur die Oberfläche der Flüssigkeitssäule Ie in jeder Phase mindestens den Abstand zwischen den beiden Steuerelektroden bzw. ihren Kontaktspitzen durchwandert. Ansaug- und Ausstoßphase können also zur Zählung und zur gegenseitigen Kontrolle verwertet werden.For this type of counting device, the liquid volume used for counting is decisive determined by the distance between the two control electrodes in the measuring cylinder, which can be very precise. It It does not matter how long the pump works and how much liquid is sucked in and expelled in total is provided only the surface of the liquid column Ie in each phase at least the distance between the migrates through both control electrodes or their contact tips. So the suction and discharge phases can can be used for counting and mutual control.

^A5 In der Ausstoß- oder Druckphase sollte nun zweckmäßig durch den Kolbenhub die gesamte vorher in der Ansaugphase in den Meßzylinder eingesaugte Flüssigkeitsmenge wieder durch die feine öffnung ^A 5 In the ejection or pressure phase, the entire amount of liquid previously sucked into the measuring cylinder in the suction phase should now expediently be returned through the fine opening by means of the piston stroke

herausgepreßt werden. Wegen der Komprimierbarkeit der Luft, die das Kupplungselement zwischen dem Pumpenkolben und der Flüssigkeitssäule darstellt, bleibt aber immer eine Restmenge der Flüssigkeit bzw. der Suspension im Meßzylinder zurück, was zu bedenklichen Zählfehlern bei nachfolgenden Messungen mit Blut anderer Herkunft führen könnte. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen daß in der Druck- oder Ausstoßphase für die Probeflüssigkeit die gesamte im Meßzylinder enthaltene Flüssigkeitsmenge wieder durch die feine öffnung in den Probenbecher zurückgefördert wird.be squeezed out. Because of the compressibility the air, which represents the coupling element between the pump piston and the liquid column, remains but always a residual amount of the liquid or the suspension in the measuring cylinder back, which is questionable Could lead to counting errors in subsequent measurements with blood of other origins. It is therefore the The object of the invention to ensure by suitable measures that in the printing or ejection phase for the sample liquid, the entire amount of liquid contained in the measuring cylinder through the fine opening is fed back into the sample beaker.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Das Wesen der Erfindung besteht somit in dem Anschluß einer Reserveluftkammer an den Pumpenzylinder, so daß für die Ausstoßphase ein größeres Luftvoluinen zur Verfügung steht, als es dem Kolbenhub in der Ansaugphase entspricht Die Pumpe kann dann einen höheren Druck ausüben, wodurch die anderenfalls im Meßzylinder verbleibende Restmenge der Flüssigkeit vollständig ausgetrieben wird. Nachfolgende Zählvorgänge können dann nicht mehr durch Flüssigkeitsreste der vorhergehenden Zählungen verfälscht werden, und außerdem ergibt sich eine wirksame Reinigung auch der feinen Öffnung im Meßzylinder, die dann durch verbleibende Blutkörperchen nicht mehr verstopft werden kann.According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1 solved The essence of the invention consists in the connection of a reserve air chamber to the pump cylinder, so that a larger volume of air is available for the ejection phase than is available for the piston stroke The pump can then exert a higher pressure, which would otherwise reduce the pressure The remaining amount of the liquid remaining in the measuring cylinder is completely expelled. Subsequent Counting processes can then no longer be falsified by liquid residues from the previous counts are, and also results in an effective cleaning of the fine opening in the measuring cylinder, the then can no longer be clogged by remaining blood cells.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erääutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.

Wenn es sich um die Zählung von Blutkörperchen handelt, wird die Blutprobe 3 mit einer leitenden physiologischen Flüssigkeit verdünnt und in den Probenbecher 1 gefüllt In diesen und in die Blutprobe 3 taucht ein Meßzylinder 2, der am Boden eine feine, auf die Größe der zu zählenden Teilchen geeignet abgestimmte öffnung 9 hat, z. B. für Blut mit einem Durchmesser von etwa 70 μπι. Er ist oben mittels des Stopfens 2a verschlossen und steht durch das eingesetzte Rohr 5 mit einer Pumpe 6, 7 in Verbindung, mit welcher die Flüssigkeit 3 in den Meßzylinder 2 über die öffnung 9 angesaugt und aus ihr wieder ausgestoßen werden kann.If it is a matter of counting blood cells, the blood sample is 3 with a conductive physiological fluid diluted and filled into the sample cup 1 into this and into the blood sample 3 A measuring cylinder 2 is immersed, the bottom of which is a fine, suitable for the size of the particles to be counted has matched opening 9, for. B. for blood with a diameter of about 70 μπι. He is above by means of the Plug 2a closed and is through the inserted tube 5 with a pump 6, 7 in connection with which the liquid 3 is sucked into the measuring cylinder 2 via the opening 9 and expelled from it again can be.

Durch den Stopfen 2b hindurch sind außerdem zwei Steuerelektroden £1 und £3 in den Meßzylinder 2 eingeführt, von welchen die tiefer endende Elektrode £1 den Zählvorgang einleitet, sobald sie von der angesaugten Flüssigkeitsmenge 4 im Meßzylinder berührt wird, und ?inen elektrischen Stromkreis zwischen ihr und einer zweiten, in den Probenbecher 1 und in die Flüssigkeitsprobe 3 eintauchenden Elektrode £3 schließt, wobei der Strompfad an der öffnung 9 eingeschnürt ist. Dazu ist vorausgesetzt, daß der Meßzylinder 2 aus einem elektrisch nichtleitenden Material, z. B. Glas, besteht. Sobald die angesaugte Probemenge 4 im Meßzylinder die ein Stück oberhalb der Spitze der Elektrode £1 endende Elektrode £3 berührt, wird sowohl selbsttätig dar Zählvorgang beendet als auch der Antrieb 11 der Pumpe 6,7 von der Saugphase in die Druckphase umgesteuert, wozu entsprechende an sich bekannte Schaltmittet 10 dienen. In der Druckphase wird dann der Zählvorgang zwecks Kontrolle der ersten Zählung wiederholt. Immer wenn jeweils ein Teilchen, z. B. ein Blutkörperchen, die öffnung 9 passid t, ändert sich dort aufgrund der geringen Leitfähigkeit dieser Teilchen der Widerstand im elektrischen Stromkreis zwischen den Elektroden £1 und EZ Diese Widerstandsänderungen erzeugen über einen Verstärker 12 und einem Diskriminator 13 die vom Zählwerk 14 zu zählenden Impulse. Das Meßverfahren beruht also auf einer unmittelbaren Zählung von Impulsen, die von jedem Teilchen beim Passieren der öffnung 9 hervorgerufen werden. Wenn in der Druckphase der sinkende Flüssigkeitsspiegel der Probeblutmenge 4 den elektrischen Kontakt zur Spitze der Elektrode £1 verliert, wird der zwischen den Elektroden E1 und £2 verlaufende, an den Eingang des Verstärkers 12 geführte Stromkreis unterbrochen und der Zählvorgang automatisch beendet In der schematischen Schaltungsskizze ist noch der Hauptschalter IS gezeigt Das Elektrodenpaar El, £3 hat also Steuer- und Schaltfunktionen, sowohl für den Pumpenantrieb als auch für den Zählvorgang. Die für die Zählung maßgeblichen Widerstandsänderungen werden dagegen von dem Elektrodenpaar Ei. £2 aufgenommen, wobei der Einfachheit halber die Elektrode £ ί beiden Paaren angehörtTwo control electrodes £ 1 and £ 3 are also inserted into the measuring cylinder 2 through the stopper 2b , of which the lower-end electrode £ 1 initiates the counting process as soon as it is touched by the amount of liquid 4 in the measuring cylinder, and an electrical circuit between it and a second electrode £ 3 immersed in the sample beaker 1 and in the liquid sample 3 closes, the current path being constricted at the opening 9. For this purpose it is assumed that the measuring cylinder 2 is made of an electrically non-conductive material, e.g. B. glass. As soon as the aspirated amount of sample 4 in the measuring cylinder touches the electrode £ 3, which ends a little above the tip of the electrode £ 1, the counting process is ended automatically and the drive 11 of the pump 6,7 is switched from the suction phase to the pressure phase, for which purpose the corresponding on known switching means 10 are used. In the printing phase, the counting process is then repeated for the purpose of checking the first count. Whenever one particle, e.g. B. a blood corpuscle that passes the opening 9, the resistance in the electrical circuit between the electrodes £ 1 and EZ changes there due to the low conductivity of these particles.These changes in resistance generate the pulses to be counted by the counter 14 via an amplifier 12 and a discriminator 13 . The measuring method is based on a direct counting of the pulses which are produced by each particle when it passes through the opening 9. If the falling liquid level of the sample blood volume 4 loses electrical contact with the tip of electrode £ 1 during the printing phase, the circuit running between electrodes E1 and £ 2 and connected to the input of amplifier 12 is interrupted and the counting process is automatically terminated in the schematic circuit diagram the main switch IS is also shown. The pair of electrodes El, £ 3 has control and switching functions, both for the pump drive and for the counting process. The changes in resistance which are decisive for the counting, however, are determined by the pair of electrodes Ei. £ 2 added, with the electrode £ ί belonging to both pairs for the sake of simplicity

Um in der Druckphase die Volumenkompression der Kupplungsluft zwischen der Pumpe und der Probeflüssigkei« auszugleichen, ist an den Pumpenzylinder eine Luftkammer 8 angeschlossen, und zwar in einer solchen Höhe, daß der Verbindungskanal Sa in der von der Ansaugphase eingenommenen Ausgangslage des Kolbens 7 in den zur Atmosphäre hin offenen Teilraum des Pumpenzylinders 6, in der vor der Ausstoßphase eingenommenen herausgezogenen Endlage des Kolbens aber in den mit dem Meßzylinder 2 volumenmäßig verbundenen Hubraum 6a des Pumpenzylinders mündet Dadurch wird kurz vor Beendigung der Saugphase dem erzeugten Vakuumraum 2a, 5, 6a eine bestimmte Menge Reserveluft zugeführt, beispielsweise ein Drittel des dem Kolbenhub entsprechenden Volumens, ohne daß so die Saugwirkung wesentlich eingeschränkt würde. Es steht aber dann ein größeres Luftvolumen für den Ausstoß der Probeflüssigkeit 4 zur Verfügung, wenn n-ach dem Umschalten auf die Druckphase der Ausstoßvorgang abläuftIn order to compensate for the volume compression of the coupling air between the pump and the sample liquid in the pressure phase, an air chamber 8 is connected to the pump cylinder at such a height that the connecting channel Sa in the initial position of the piston 7 assumed by the suction phase in the for Partial space of the pump cylinder 6 that is open to the atmosphere, but in the withdrawn end position of the piston assumed before the ejection phase, it opens into the displacement 6a of the pump cylinder, which is connected in terms of volume to the measuring cylinder 2 Reserve air is supplied, for example a third of the volume corresponding to the piston stroke, without the suction effect being significantly restricted. However, a larger volume of air is then available for the ejection of the sample liquid 4 when the ejection process takes place after switching to the printing phase

Durch diese zusätzliche Luftmenge werden somit auch die sonst verbleibenden kleinsten Reste der Probeflüssigkeit über die öffnung 9 ausgestoßen oder ausgeblasen. Die Maße des Pumpenkolbens 7 müssen daher so bestimmt sein, daß in den beiden Endphasen des Kolbenhubs die Kammer 8 mit je einem der beiden Enden des Pumpenzylinders 6 in Verbindung steht. Die Lage des Kolbens 7 am Ende der Saugphase ist in der Figur gestrichelt mit T angedeutet. Die völlige Entleerung der Probefiüssigkeit aus dem Meßzylinder 2 kündigt sich durch Luftblasen in der Flüssigkeitsprobe 3 des Meßbechers 1 an.Due to this additional amount of air, the otherwise remaining smallest residues of the sample liquid are expelled or blown out via the opening 9. The dimensions of the pump piston 7 must therefore be determined so that the chamber 8 is connected to one of the two ends of the pump cylinder 6 in each of the two end phases of the piston stroke. The position of the piston 7 at the end of the suction phase is indicated by a T in the figure with a dashed line. The complete emptying of the sample liquid from the measuring cylinder 2 is indicated by air bubbles in the liquid sample 3 of the measuring cup 1.

Abgesehen da* on, daß bei der Teiicheniählvorrichtung die Probeflüssigkeit nicht nur durch die Kapillare 9 angesaugt, sondern auch aus ihr ausgestoßen und somit eine Verstopfung dieser Kapillare weitgehend ausgeschlossen wird, wird auch eine saubere, fehlerfreie Messung gewährleistet, ohne daß ständig nach jeder Messung der Meßzylinder 2 gesäubert werJen muß. Dies vereinfacht die Handhabung der Geräte und hat daher für die Anwendung in klinischen Labors eine erhebliche praktische Bedeutung.Apart from that, with the part counting device the sample liquid is not only sucked in through the capillary 9, but also ejected from it and thus clogging of this capillary is largely ruled out, and a clean, fault-free one is also achieved Measurement guaranteed without having to constantly clean the measuring cylinder 2 after each measurement. This simplifies the handling of the devices and therefore has a for use in clinical laboratories considerable practical importance.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for counting particles suspended in a liquid, in particular erythrocytes and / or leukocytes in blood, by determining the changes in resistance caused by these particles in an electrical circuit, with a measuring cylinder which is immersed in a sample cup and has a fine bottom , has an opening that is suitably matched to the size of the particles to be counted and the upper end of which is connected to one end of the pump cylinder of a piston pump, with a first pair of electrodes serving to count the electrical impulses generated by the changes in resistance and a second pair of electrodes for controlling the pump and the Pulse counting device serving, in the measuring cylinder one above the other at a certain distance arranged pair of electrodes whereby when touching the upper electrode through the surface of the liquid sucked in the measuring cylinder, the pumping process is reversed from the suction phase to the pressure phase, characterized in that on the pump cylinder (6), which is open to the atmosphere, is connected to an otherwise closed chamber (8) in such a gap that, in the initial position of the piston (7) assumed before the suction phase, it enters the partial space of the pump cylinder (6) open to the atmosphere, in the withdrawn end position of the piston taken before the thrust phase, however, it opens into the displacement (6a) of the pump cylinder (6) connected to the interior (2a) of the measuring cylinder (2) via a connecting edge (5)

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the chamber (8) consists of an attached glass bubble which opens into the pump cylinder (6) via a channel (Sa)

3. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the lower electrode (Ei) of the electrode pair arranged in the measuring cylinder (2) and serving to control the counting process and the pump also includes one electrode of the electrode pair (E I ₁ E 2)