DE311655T1

DE311655T1 - Vielteilige differentielle analysiervorrichtung mit verwendung der lichtstreuungstechniken.

Info

Publication number: DE311655T1
Application number: DE198888903074T
Authority: DE
Inventors: H. Wallace Miami Springs Fl 33166 Coulter; M. Carlos Miami Fl 33175 Rodriguez
Original assignee: Coulter Electronics Inc
Current assignee: Coulter Electronics Inc
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1989-11-16

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur selektiven Differenzierung mindestens einer weissen Blutzellen-Subpopulation in einer Blutprobe, wobei die Differenzierung auf individueller Blutzellen-Lichtstreuung beruht, und wobei diese Vorrichtung umfasst : eine cytometrische Durchflussküvette (10), welche Einlass- (92) und Auslassmittel (99) für den Eintritt und Austritt einer Blutprobe in flüssiger Suspension aufweist; Einführungsmittel (74, 80) für die Einführung einer Probe weisser Blutzellen in das Einlassmittel der Durchflussküvette, um zu bewirken, dass die Probe weisser Zellen durch die Durchflussküvette (10) fliesst; ein Lichtbündel (20), welches derart angeordnet ist, dass die Achse (26) seiner Lichtstrahlen in rechten Winkeln zum Durchfluss der weissen Zellen durch die Durchflussküvette tritt; Löschmittel (28, 30), welche achsial mit der Achse (26) der Lichtstrahlen ausgerichtet sind, um einen Teil der durch die weissen Zellen gestreuten Lichtstrahlen als Antwort auf das Aufprallen des Lichtes auf diese Zellen, wenn sie durch das Bündel hindurchtreten,

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zu löschen; Lichtsammeimittel (24), welche auf das durch die Zellen nach Durchtritt durch das Bündel (20) und die Löschmittel (28, 30) gestreute Licht ansprechen; und Auswertungsmittel (140, 142, 148, 150) zur Auswertung des Ausgangssignals aus dem Lichtsammelmittel (24), um Daten zu erzeugen, die Hinweise auf die weisse Zellen-Subpopulation geben, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung derart gestaltet ist, dass sie so arbeitet, dass weisse Blutzellen, insbesondere einschliesslich eosinophile Blutzellen, die nicht gefärbt wurden, differenziert werden, wobei das Löschmittel (28) derart wirkt, dass es die gesteuten Lichtstrahlen löscht, die in einem niederen Winkel zur Bündelachse (26) stehen und wobei das Lichtsammelmittel (24) derart gestaltet und angeordnet ist, dass es auf Licht anspricht, das in einem Sammelwinkel von über 10° aber weniger als 70° in bezug auf die Achse (26) gestreut ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das bezeichnend ist für die Zellen, und dass das Auswertungsmittel (140, 142, 148, 150) derart gestaltet und angeordnet ist, dass es differenzierende Daten erzeugt, die midnestens für die eosinophile Subpopulation bezeichnend sind

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtlöschmittel bandförmig (30) gestaltet ist, wobei die Breite an den gegenüberliegenden Enden grosser ist als im Zentrum.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtlöschmittel (28) derart angeordnet ist, dass es alle gestreuten Lichtstrahlen mit Ausnahme der bei 40° _+ 20° zentrierten abfängt und blockiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht löschmittel ein Maskenglied (28) enthält, welches in rechten Winkeln zu und in achsialer Ausrichtung mit den Lichtstrahlen angeordnet ist, die von der Durchflussküvette (10) ausgehen, und welches einen elliptischen, lichtabsorbierenden oder -blockerenden Teil aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtlöschmittel absorbierende Mittel (200, 204) zur selektiven Absorption von Lichtstrahlen vor deren Auftreffen auf das Lichtsammeimittel (24) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die absorbierenden Mittel (200, 204) winkelförmig angeordnete Oeffnungen (202, 206, 208, 210, 212) aufweisen, um den Durchgang der gestreuten Lichtstrahlen mit vorgeschriebenen Winkeln zu erlauben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen einen zentral angeordneten, unterbrochenen Ring (206, 212) aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Oeffnungen (202, 208) auf der Achse (26) der die Durchflussküvette (10) verlassenden Lichtstrahlen liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsammelmittel eine Struktur (220) enthält, welche auf Licht anspricht, das durch die Blut- , zellen in einem Sammelwinkel von 15° _+ 5° gestreut wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Oeffnungen (210) von der Lichtbündelachse (26) inbezug auf die Lichtstrahlen im Bereich von 0,5° bis 2° entfernt angeordnet ist. .

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsammelmittel eine Struktur (218) enthält, welche auf Licht von engem Streuwinkel von 0,5° bis 2° anspricht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsammelmittel eine Struktur (226) enthält, die auf der Lichtbündelachse (26) angeordnet ist und auf achsialen Lichtverlust anspricht.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Lichtsammeimittel einzelne Glieder (214, 216) aufweist, die in einem Winkel von 45° inbezug auf die Achse (26) des Lichtbündels (20) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussküvette (10) einen runden Querschnitt (15) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufküvette (10) zwischen dem Einlass (92) und dem Auslass (99) einen rechteckigen Querschnitt (199) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,

14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsammeimittel Glieder (52, 54, 56) aufweist, die angrenzend an mindestens drei Seiten der Durchlaufküvette (10) angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertungsmittel (30) Anzeigemittel (148, 150) zur elektronischen Anzeige der Daten wie auch als gedruckte Kopie der Daten entsprechend der Anzeige enthält.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadruch gekennzeichnet, dass die Durchflussküvette (10) eine

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Fühleröffnung (12), angeordnet zwischen dem Einlass (92) und dem Auslass (99) und in gerader Linie mit der Achse
(26) des Lichtbündels (20) aufweist, und dass das Lichtlöschmittel (28) angrenzend an die Durchlaufküvette (10) angeordnet ist, um den Durchgang von Licht innerhalb
eines Winkelbereiches von 0° bis 10° einzuschränken.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsammeimittel in bezug auf die Ausführung udn Anordnung des Lichtlöschmittels (30, 200, 202) ausgeführt und angeordnet ist (24, 214, 220), um das Licht zu sammeln und darauf anzusprechen, welches durch
die Probe in einem Winkel von 45° +^ 25° in bezug auf die Achse (26) des die Oeffnung (12) der Durchflussküvette verlassenden Lichtes gestreut wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste elektronische Stromkreismtitel (102, 109, 124, 130, 134) zur Erzeugung eines, ersten als Coulter-DC-Volumen gekennzeichneten Signals, wobei diese ersten Stromkreismittel gekennzeichnet sind durch Schaltungen (104, 120,
132, 138) zur Erzeugung eines zweiten Signals unter Verwendung des Ausgangssignals des Lichtsammeimittels (214, 216) und gekennzeichnet als Log der Durchschnittswinkel-Lichtstreuung (MALS), und ein erstes Ausgangssignal, entwickelt aus den ersten und zweiten Signalen und gekenn-

zeichnet durch gedrehte Lichtstreuumg (RLS).

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch zweite elektronische Stromkreismittel (102, 107, 122, 128, 136) zur Erzeugung eines dritten Signals, gekennzeichnet als Coulter-RF, ein zweites Ausgangssignal, welches das erste Signal des Coulter-DL-Volumens und das dritte Coulter-RF-Signal verwendet, gekennzeichnet als Coulter-Trübung.

22.. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgeführt und angeordnet ist (134, 136, 138, 172, 246, 248, 250, 252, 256), dass das erste RLS-Ausgangssignal Daten ergibt, die spezifisch sind für die weisse Zeil-Subpopulation von Neutrophilen, getrennt von den Eosinophilen, und auch eine Gruppe von drei Subpopulationen von Lymphocyten, Monocyten und Basophilen, wobei das erste Signal von Coulter-DC-Volumen daten ergibt, die die Monocyten von der Gruppe von drei Subpopulationen trennt, und dass das zweite Ausgangssignal von Coulter-Trübung Daten ergibt, welche die Lymphocyten und Basophilen von der Gruppe dieser drei Subpopulationen trennt, wodurch die Vorrichtung die fünf weissen Zell-Subpopulationen der Eosinophilen, Neutrophilen, Monocyten, Lymphocyten und Basophilen unterscheidet .

23. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste elektronische Stromkreismittel (102, 122, 128, 136) zur Erzeugung eines ersten Signals, gekennzeichnet als Coulter RF, und eines zweiten Signals unter Verwendung des Ausgangssignals des Lichtsammeimittels und gekennzeichnet als Log der Winkeldurchschnittlichstreuung (MALS); und durch zweite elektronische Stromkreismittel (102, 104, 126, 132, 158) zum Vergleichen des ersten Coulter-RF-Signals und des zweiten Signals vom Log von MALS, wodurch fünf Subpopulationen von weissen Blutzellen unterschieden werden können.

24. Verfahren zur Differenzierung von mindestens einer weissen Blutzellen-Subpopulation in einer Blutprobe, wobei die Differenzierung auf individueller Zell-Lichtstreuung beruht, wobei das Verfahren folgende Stufen umfasst : Führung von Lichtstrahlen entlang einer Achse und orthogonal durch einen Flüssigkeitsdurchgang während gleichzeitig die Blutprobe durch den Durchgang geführt wird; Ablesen einiger der von jeder Zelle der Blutprobe gestreuten Lichtstrahlen; elektronische Verarbeitung der Resultate der Ablesestufe um weisse Blutzellen-Differenzierungsdaten zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe des Ablesens mit weissen Blutzellen durchführbar ist, insbesondere einschliesslich Eosinophilen, welche nicht gefärbt wurden, und

innerhalb eines Sammelwinkels von 10° bis 70°, bezogen auf die Achse, und die Verarbeitung Daten ergibt, welche wenigstens für die eosinophile Subpopulation bezeichnend sind.

25. Verfahren nach Anspruch 24, in welchem die Stufe des Durchführens die Stufen der Beschaffung des Flüssigkeitsdurchganges innerhalb einer Coulter-Volumen-Flüssigkeitsdurchflusskammer, des hydrodynamischen Fokussierens der Blutprobe, während sie durch die Kammer fliesst, der Erzeugung von Coulter-Volumen DC Signalinformation (DC) umfasst, gekennzeichnet durch den Vergleich des DC mit Signalinformation, erhalten aus der Lichtstreuungsablesung, wodurch die Verarbeitung Daten erzeugt, welche fünf getrennte weisse Zeil-Subpopulationen unterscheiden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Durchführen der Blutprobe durch die Durchflusskammer die Blutprobe mit einem roten Blutzellen lysierenden Reagens vermischt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablesestufe Durchschnittswinkel-Lichtstreuungs-(MALS)-Signaldaten ergeben.

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28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die MALS-Signaldaten durch die Verarbeitungsstufe einen Log der Durchschnittswinkel-Licht streuuungssignalinformation (Log von MALS) für die Klassifizierung der weissen Blutzellen in drei getrennte Gruppen entwickeln.

29. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen der Erzeugung von Coulter-Volumen-DC-Signalinformation (DC) und des Teils des Log von MALS durch den DC zur Erzeugung einer gedrehten Lichtstreuungs-Signalinformation (RLS).

30. Verfahren nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch die Stufe des Vergleichens des RLS mit dem DC, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf Blutzellen-Subpopulationen erzeugt.

31. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen des Erzeugens einer Coulter-Volumen-DC-Signalinformation (DC) und des Vergleichens des Log von MALS mit dem DC, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf Blutzellen-Subpopulationen erzeugt.

32. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen des Erzeugens einer Coulter-RF-

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Signalinformation (RF) und des Vergleichens des Log von MALS und des RF, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf Subpopulationen von weissen Blutzellen ergibt.

33. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen der Gewinnung von engen Winkel-Lichtstreuungs-Signalinformationen (NALS) aus der Ablesestufe und des anschliessenden Vergleichens des Log von MALS mit dem NALS, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von vier weissen Blutzellen-Subpopulationen erzeugen.

34. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen der Gewinnung von achsialer Lichtverlust-Signalinformation (ALL) aus der Ablesestufe unddes Vergleichens des Log von MALS mit dem ALL, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf weissen Blutzellen-Subpopulationen erzeugt.

35. Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch die Stufen der Gewinnung, aus der Ablesestufe, einer 15° -Lichtstreuungs-Signalinformation (15° LS) und einer achsialer Lichtverlust-Signalinformation (ALL) und des Vergleichens des 15° LS mit dem ALL, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf weissen Blutzellen-Subpopulationen erzeugen.

36. Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch die Stufen der Gewinnung, aus der Ablesestufe,einer Achsiallichtverlust-Signalinformation (ALL),der Erzeugung einer Coulter-Volumen DC-Signalinformation (DC) und des Teils.des ALL durch das DC, wobei diese Verarbeitung Daten für die Differenzierung von zwei weissen Blutzellen-Subpopulationen erzeugt.

37. Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch die Stufen der gleichzeitigen Einwirkung eines Coulter-Volumen-DC-Signals (DC) und eines Coulter-RF-Signals (RF) auf den Durchflusszelldurchgang und des Vergleichens des DC mit dem RF, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von vier weissen Blutzellen-Subpopulationen erzeugt.

38. Verfahren nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch die Stufen des elektronischen Teilens des RF durch das DC, um ein Trübungssignal zu erzeugen, welches unabhängig vom Blutzellenvolumen und abhängig von der inneren Blutzellenleitfähigkeit ist, und des Vergleiqhens des Trübungssignals mit dem DC, wobei die Verarbeitung Daten für die Beschleunigung der Differenzierung der vier weissen Blutzellen-Subpopulationen erzeugt.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 24, 27 oder 37, gekennzeichnet durch die Stufe des Konditionierens der weissen Blutzellen, derart, dass sie sich dem ursprünglichen Zustand nähern, während sie durch den Durchgang fliessen.

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Geänderte Ansprüche

[erhalten vom Internationalen Bureau am 15. August 1988 (15.08.88); ursprüngliche Ansprüche 32 und 33 geändert, andere Ansprüche unverändert (1 Seite)].

■ 27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablesestufe Durchschnittswinkel_r.. Lichtstreuungs - (MALS) -Signaldaten ergeben.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die MALS-Signaldaten durch die Verarbeitungsstufe einen Log der Durchschnittswinkel-Lichtstreuungssignalinformation (Log von MALS) für die Klassifizierung der weissen Blutzellen in drei getrennte Gruppen entwickeln.

29. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen der Erzeugung einer Coulter-Volumen-DC-Signalinformation (DC) und des Teils des Log von MALS · durch DC zur Erzeugung einer gedrehten Lichtstreuungssignalinformation (RLS).

.30. Verfahren nach Ansp ruch 29, gekennzeichnet durch die Stufe des Vergleichens des RLS mit dem DC, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf

Blut zellen-Subpopulationen erzeugt.

31. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen des Erzeugens einer Coulter-Volumen-DC-Signalinformation (DC) und des Vergleichens des Log von MALS mit dem DC, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf Blutzellen-Subpopulationen erzeugt .

32. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen der Erzeugung einer Coulter-RF-Signalwertinformation (RF) und des Vergleichens des Log von MALS mit dem RF, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von fünf Subpopulationen von weissen Blutzellen erzeugt.

33. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Stufen des Gewinnens einer Engwinkel-Licht streuungs-Signalinformation (NALS) aus der Ablesestufe und des anschliessenden Vergleichens des Log von MALS mit dem NALS, wobei die Verarbeitung Daten für die Differenzierung von vier weissen Blutzellen-Subpopulationen erzeugt.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Eder Dip!.-Ing. K. Schieschke 8000 Mönchen 40, Eüsabethstr.