DE2340252A1

DE2340252A1 - Verfahren und einrichtung zur auszaehlung von biologischen partikeln

Info

Publication number: DE2340252A1
Application number: DE19732340252
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Meric
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-10
Filing date: 1973-08-09
Publication date: 1974-02-21
Also published as: JPS49125097A; NL7310960A; BE803075A; GB1400640A; US3830569A; ES417763A1; IT1008026B; FR2195907A5

Description

"Verfahren und Einrichtung zur Auszählung von biologischen Partikeln"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie die gesamte Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Auszählung von ungelösten biologischen Partikeln, insbesondere der Gesamtheit der körperlichen Bestandteile des Blutes in der Art einer Momentaufnahme nach der Methode der Diffraktion eines Lichtbündels durch die Blutkörperchen mit Hilfe der Messung des abgelenkten Lichtstromes mittels Fotozellen. Ein solches Verfahren ermöglicht die Auszählung biologischer ungelöster Bestandteile in einer Flüssigkeit und insbesondere die direkte und momentane Bestimmung der quantitativen Zusammensetzung der im Blut enthaltenen Teilchen.

Es ist bekannt, daß das Blut insbesondere drei Zelltypen enthält! die roten Blutkörperchen, die weißen Blutkörperchen

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und die Blutplättchen. Die Kenntnis der Konzentration dieser Teilchen ist besonders wichtig für die Diagnose einer Vielzahl von menschlichen Krankheiten. Von Interesse ist außerdem die Kenntnis des Hämatokritwertes, dem Volumenanteil der roten Blutkörperchen an der Gesamtblutmenge. Mehrere Verfahren und Einrichtungen werden benutzt, um qualitatxve und quantitative Messungen der verschiedenen Blutbestand— teile durchzuführen.

Beispielsweise ist ein Verfahren der elektronischen Zählung bekannt, bei dem die sich bewegenden biologischen Partikelchen innerhalb eines Elektrolyten zwischen zwei Elektroden (positiv und negativ) durch eine MikroÖffnung wandern, die in den Elektrolyten eingetaucht ist. Wenn ein Teilchen diese Öffnung versperrt folgt daraus eine Widerstandserhöhung, die registriert und gezählt wird. Diese Technik ist anwendbar für die Auszählung der weißen und roten Blutkörperchen, jedoch erfordert sie, um die Zahl der Blutplättchen bestimmen zu können, eine vorhergehende Abscheidung der roten Blutkörperchen, beispielsweise durch Zentrifugieren oder Sedimentieren. Diese Arbeitsgänge sind jedoch zeitaufwendig, schwierig und haben zahlreiche Nachteile, wie etwa die Risiken bei der Eliminierung der Blutplättchen im Verlauf der vorhergenannten Trennungsverfahren.

Bei einer anderen klassischen Methode, dem sogenannten optischen Auszählen, wird die von den Blutkörperchen hervorgerufene Zerstreuung (diffusion) gemessen, die eines nach dem anderen

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in einer bestrahlten Lösung vorbeiziehen. Die Ungenauigkeiten dieser Auszählung sind auf Grund der Störungen in der Einrichtung durch die roten Blutkörperchen-groß. Die elektronischen Wachteile der Einrichtung verursachen zahlreiche Fehler bei der endgültigen Berechnung. Außerdem erfordert die Einrichtung eine häufige Eichung und ist für den Benutzer sehr kostenaufwendig.

Es ist außerdem bereits vorgeschlagen worden, Durchmesser und Anzahl der kleinen Partikelchen (mit Durchmessern von beispielsweise 2 - 100 Mikron) zu messen durch Anwendung eines optischen Verfahrens, bei dem man durch Umformung elektrischer Brnergie das Licht analysiert, welches von den Partikelchen gebeugt worden ist und welches von einer Lichtquelle ausgeht, die eventuell ein Laserstrahl sein kann (siehe beispielsweise: E.N. Leith, Photographie Science and Engineering mars-avril I962 pages 75-80» H. Thiery. Journal of Photographie Science vol 11 p. 69-77 (1963); J. Cornillault. Applied Optics p. 265-268 Fevrier 1972; H. Stark Applied Optics p. 333-337, Fevrier 1971; etc.); Mit solchen Verfahren, die auf der Beugung des Lichtes beruhen, ist bereits früher nach früheren Veröffentlichungen die Zählung bestimmter Bestandteile des Blutes nahegelegt worden. So beispielsweise durch die amerikanischen Patentschriften 2 769 375 und 2 996 708, in denen Verfahren und Einrichtungen sehr vielfältiger Art beschrieben worden sind, die auf dem Studium des Lichtes beruhen, welches durch bestimmte Blutbestandteile gemäß vorherbestimmten Winkeln

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gebeugt wird. Dennoch, ist das Interesse an diesem Verfahren begrenzt, da bei ihrer Anwendung für das Auszählen von biologischen Partikeln es bisher nicht möglich war, die roten Blutkörperchen und evtl. das Gesamtvolumen der Blutkörperchen zu zählen, ohne direkt den Kämatokritwert berechnen und die Blutplättchen und die weißen Blutkörperchen zählen zu können.

Es stellt sich, daher das Problem, ein technisches Verfahren vorzuschlagen, welches direkt die Parameter liefert, die mit den wesentlichen Bestandteilen des Blutes korrespondieren, und eine wirtschaftlich vertretbare einfache Einrichtung mit geringen Kosten zu schaffen, die in großer Anzahl für Laboratorien und medizinische Untersuchungsanstalten bereitgestellt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeicb.net, daß zwei zu analysierende Blutproben, bei denen in der einen die roten Blutkörperchen hämolysiert und in der anderen diese Blutkörperchen splaärisiert sind, im Strahl eines Lichtbünclels von einem konvergierenden optischen System angeordnet sind, welches von einer kohärenten und monochromatischen Lichtquelle gespeist wii'd, um in der Brennebene des optischen Systemes, in der mindestens zwei lichtempfindliche Zonen, die die von den Blutbestandteilen gebeugten Lichtstrahlen empfangen, die Lichtstrahlen zu erlialteii, die mit der Aus — gangsrichtung des Lichtbündels einen Winkel bilden zwischen:

409808/0933 "'"

S = (1,5 bis 2,5) A und S₂ = (3 bis 5) S₁ (l)

TT dm

^s* = 0_T5 X und S₂ =' 3 S« (2)

dm

und daß das von den lichtempfindlichen Zonen empfangene Licht in elektrische Signale umgewandelt wird, während zugehörige, an sich bekannte elektrische Einrichtungen die direkte und sofortige Anzeige der Analyseergebnisse der Zahl der Blutplättchen, der weißen sowie der roten Blutkörperchen, des Kämatokritwertes und des mittleren Kugelvoluraens erlauben»

Die Erfindung bringt eine einfache Lösung mit geringem Kostenaufwand des genannten Problems« Sie erlaubt zum ersten Male die schnelle Bestimmung der quantitativen Anteile der wesentlichen Blutbestandteile mit einer sehr kleinen Blutprobe, nämlich der roten, der weißen Blutkörperchen, der Blutplättchen sowie des Hämatokritwertes und des mittleren Kugelvolumens, ohne daß eine Separierung der roten Blutkörperchen und der Blutplättchen wie bei den bekannten elektronischen Auszählungen erfolgen muß und ohne HilfsbeStimmungen durchführen zu müssen, wobei die wesentlichen Unzulänglichkeiten der bekannten Einrichtungen vermieden werden. Außerdem wird mit Hilfe einer leichten Ausfüiirungseinrichtung und mit einem Aufbau, der einfacher als bei den bisher bekannten Einrichtungen zur Analysierung des Blutes ist, die direkte Kenntnis der haLiptsächlichen hämatologischen Parameter des Blutes erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem bekannten Prinzip, welches bereits vorher genannt wurde, nämlich der

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-C-

Beugung des Lichtes durch, die Mikroteilchen des Blutes und durch die Analyse■der Spektren der räumlichen (spatial) Frequenzen der ünterschiedsmerkmale der Probe, die mit den Verschiedenen Bestandteilen des Blutes übereinstimmen. Da jedoch bis zum jetzigen Zeitpunkt die Verfahren der Auszählung, die dieses Prinzip benutzen, nicht die Registrierung nur eines Teiles der Elemente des Blutes erlaubten, hat man herausgefunden, daß durch eine Serie von besonderen Anpassungen und kombinierten scharfsinnigen Arbeitsweisen es möglich ist, direkt Kenntnis von. der Gesamtheit der gesuchten Parameter zu'erreichen und so die drängende Forderung zu erfüllen, mit einer einfach zu handhabenden Einrichtung reproduzierbare Ergebnisse zu geben.

In den genannten Formeln ist A die Wellenlänge des verwendeten Lichtes; dm der- mittlere Durchmesser der zu analysierenden Körperciien; S₁, S„, S^ und S* sind in Radianten ausgedrückt. *

3
Ss ist bekannt, daß ein mm menschliches Blut normalerweise ungefähr 5<»000.000 rote Blutkörperchen bei nur 8.000 weißen Blutkörperchen und 300*000 Blutplättchen umfaßt, wobei das von den roten Blutkörperchen eingenommene Volumen (der sogenannte Hämatokritwert) ungefähr 45 °p des gesamten Blutvolumens beträgt. Die Größe der Teilchen beträgt ungefähr 3 Mikron bei den Blutplättchen, 6 Mikron bei den roten Blutkörperchen und 12 Mikron bei den weißen Blutkörperchen»

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Die Anzahl der weißen Blutkörperchen und der Blutplättchen ist beträchtlich niedriger als die der roten Blutkörperchen, so daß es für das Auszählen der Plättchen und der weißen Blutkörperchen notwendig ist, zuvor die roten Blutkörperchen vom Hämoglobin freizumachen, das sie umgibt, damit sie ihre lichtbeugende Wirkung verlieren» Dieses Ergebnis wird in bekannter Weise dadurch erreicht, in dem die zu analysierende Blutprobe in eine hämolysierende Flüssigkeit gebracht wird, wie beispielsweise Ammoniumoxalat mit einer Konzentration vom 1 g/Liter odor irgendein anderes Mittel mit gleicher Wirkung (s. E. Poner "Hemolysis and Related Phenomena" Verlag Grüne und Stratton, New York). Durch die Ilämolysierung werden die roten Blutkörperchen in sogenannte Stromas umgeformt. Mit der genannten Methode ist es mit guter Genauigkeit möglich, die Gesamtheit, der weißen Blutkörperchen und der Blutplättchen auszuzählen.

Außerdem ist es zur Auszählung der roten Blutkörperchen notwendig, diese zu sphärisieren, in dem die Blutprobe in eine geeignete flüssige Lösung gebracht wird, beispielsweise in die sogenannte "Gowers" auf der Basis von Sodasulfat und Essigsäure oder ein anderes sphärisxerendes Mittel ( s. E. Ponder, bereits zitiert).

Nach dein ex-f indungs gemäß en Verfahren Airerden nacheinander zwei r,u analysiei-ende Blutproben einer L:LcV..tdiffraktion gemäß den-Winkeireiiien (1) una (2) unterworfen, um um den Brennpunkt des optischeil Syster.ics herum eine Liclxtaufspaltung zu -erhalten, die das Spektrum der räumlichen Frequenzen der Gesamtheit der kör-

SAD ORIGINAL 40980 8/0933 - s -

perliclien Blutbestandteile darstellt. Die Blutproben können nacheinander in dem gleichen Gefäß, beispielsweise einer Küvette oder, wie im weiteren noch ausgeführt wird, in zwei verschiedenen Küvetten untersucht werden, die in der Brennebene des optischen Systems angeordnet sind.

Nach einer interessanten Variante des erfindungsgeniäßen Verfahrens kann man auch mit einer einzigen Blutprobe in einer einzelnen Küvette arbeiten - trotzdem direkt ein Gesamtergebnis der Auszählung der Bestandteile erhalten - in dem man einen Zirkulationskreis in der Küvette vorsieht, nach dem man zu der Probe eine entsprechende Menge eines sphärisierenden Mittels hinzufügt und dann nach einer vorhergegebenen Zeit

Menge/
eine zusätzliche eines bekannten Mittels hinzugibt, um die Hämolyse der roten sphärisierten Blutkörperchen zu bewirken.

Die vorhergenannten Diffraktionswinkelreihen (i) und (2) korrespondieren in folgender Weise: die erste Reihe entspricht der Zählzone der weißen Blutkörperchen, der Blutplättchen und der roten Blutkörperchen ( die Gesamtheit der Bestandteile mit verschiedenen Durchmessern um einen mittleren Wert bleiben schwach) und die zweite Reihe der Zone zur Ermittlung des gesamten Volumens, welches van den Partikeln eingenommen wird. Die Bestimmung eines bestimmten Intervalles der Diffraktionswinkel ist bereits angegeben worden (amerikanisches Patent Nr.2769 3&5)ι aus dem man wie folgt ableiten kann*

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2.5 A bis Sp =t 3 bis k S₁

aber sie höft nur die Ermittlung der roten Blutkörperchen angezeigt. Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß bei der Auswahl der Intervalle gemäß den Formeln (1) und (2) man Auszählungszonen schaffen kann, die mit der Gesamtheit der Blutzellen sowie mit der Bestimmung des Hämatokritwertes korrespondieren.

In der Praxis kann man das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Einrichtung durchführen, die gekennzeichnet ist durch»

a) eine kohärente und monochromatische Lichtquelle,

b) ein konvergierendes optisches System vor dieser , Lichtquelle,

c) mindestens eine Küvette zur Aufnahme der zu analysierenden Blutprobe, die im Verlauf der Lichtstrecke angeordnet ist_r

d) ein Lichtschirm in der Brennebene des optischen Systemes, der wenigstens zwei Fenster besitzt, deren innerer und äußerer Rand mit nachfolgenden Diffraktionswinkeln korrespondieren!

(1) S = (1,5 bis 2,5) λ et S₂ » (3 bis 5)

T~ dm

(2) SM = 0.5 λ et S' = 3 S«

T dm

und dm haben die gleiche Definition wie sie vorher angegeben worden ist)

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e)" Einrichtungen zur Messung des gebeugten Lichtstromes, der durch diese Fenster hindurchtritt»

f ) Mittel zur Umformung des Lichtstromes in elektrische Signale, die jeden Typ der Blutbestandteile kennzeichnen, und um direkt die Auszählungsergebnisse anzuzeigen. ·

Der Laser ist als Leichterzeuger besonders gut geeignet, da seine räumliche Kohärenz einen Lichtstrahl mit geringer natürlicher Diffraktion ermöglicht· Außerdem ist seine Ausstrahlung außerordentlich monochromatisch und seine Leistung hoch, so daß es möglich ist, auf einen Ausgangsverstärker zu verzichten«

Das optische System vom Typ eines Impulsdehners (elargisseur) ist vorzugsweise an seinem inneren Brennpunkt mit einem räumlichen Filter ausgestattet, welches aus einem in seinem Zentrum durchbrochenen Laserstrahlen zurückhält und außerdem dazu dient, den Lichtstrahl zu reinigen, in dem er die Störwellen von Nebendiffraktionen vermindert oder evtl. Kohärenzungenauigkeiten des Lichtstrahles herabsetzt.

Das Gefäß, welches die zu analysierende Probe aufnimmt, kann aus zwei transparenten dünnen Platten bestehen mit parallelen Oberflächen. Für den Fall, daß die roten Blutkörperchen zunächst spüirisiert und dann in der gleichen Probe hämolysiert werden, kann das Gefäß ein Rezipient mit transparenten Wänden sein, welcher mit einer Zuführungseinrichtung für sphärisierende

. 11

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Das Gefäß- ist vorzugsweise zwischen der äußeren Linse des optischen Systemes und der Brennebene dieses Systemes augeordnet. Bei dieser Anordnung entsprechen die homothetischen Angaben(le rapport d^lhomoth4tie_i}_ den Distanzangaben, wenn man die Distanz zwischen den zu analysierenden Partikeln und der Brennebene ändert, wobei sich das Diffraktionsbild (homothetisch) in Bezug auf sein Zentrum ändert.

Gemäß einer Variante des Verfahrens und der Einrichtung der Erfindung kann man die Einrichtung mit zwei Küvetten ausrüsten, die man zwischen der äußeren Linse des optischen Systemes und der Brennebene dieses Systemes anordnet.

Der Lichtschirm in der Brennebene ist mit mindestens zwei Fe*nstern versehen, deren innere und äußere Radien den vorhergenannten Formeln (i) und (2) entsprechen. Bei Durchführung des Verfahrens befindet sich die Küvette (oder im Falle der Variante die beiden Küvetten) mit der Probe in der Meßstrecke in Bezug auf die Bresaebene des optischen Systemes, wobei man die Meßunterschiede, die sich durch die Stromas ergeben, deren Diffraktion sehr schwach, jedoch wahrnehmbar ist, nicht korrigieren kann. Es ist vorteilhaft, wenn man die Diffraktionswinkel zwischen S₁ = 1,5 Α»/λ"~ dm und S„ = 3 S₁ wählt, wobei drei Fenster vorgesehen sind, von denen zwei den Meßzonen entweder für die roten Blutkörperchen und Hämatokritwert (in diesem Falle sind die roten Blutkörperchen spliärisiert) oder für die Blutplättchen und die weißen Blutkörperchen (in diesem Falle sind die roten Blutkörperchen hamorysiert)

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entsprechen, und das dritte Fenster zur Messung· der Störungen aufgrund der Staotias dient_o Es ist ebenso möglich, vier Fenster in dem Lichtschirm vorzusehen, insbesondere für den Pail, d& die Diffraktion variiert zwischen S₁ = 2,5 A- et S„ = 3 S.·

Die Meßeinrichtungen für den Lichtstrom, der durch jedes Fenster dringt, sind dahinter angeordnet und können aus Photozellen bestehen, die die aufgenommene Energie in elektrische Signale umwandeln, die eingebracht in eine elektronische Einrichtung bekannter Art, die Aufgabe eines Rechners übernehmen und die direkte Anzeige der numerischen Resultate der Analyse auf einer Tafel erlauben.

Im folgenden wird anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Einrichtung, die durch die Figuren 1 und 2 der anliegenden Zeichnung dargestellt ist, die Erfindung näher erläutert:

Figur 1 ist ein vereinfachtes Schema der Einrichtung, Figur 2 ist eine Ansicht des Lichtschirmes mit Fenstern.

Die Lichtquelle wird von einem kontinuierlichen Laser 1 gebildet, der mit zwei Spiegeln 2 und 3 ausgerüstet ist ( der letztere reflektiert nicht).

Vor dieser Lichtquelle 1 sind zwei Linsen k und 5 angeordnet, die den Laserstrahl 6 verstärken. Ein Lichtschirm ?' mit einer Blende 8 in seinem Zentrum ist im Brennpunkt der Linse h ange-

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ordnet und bildet ein räumliches Filter, Ein weiterer Lichtschirm 9* der mit einer zentrischen Blende 10 ausgerüstet ist, hinter der ein Lichtempfänger 11 vorgesehen ist, besitzt vier Fenster 12,13,14 und 15, wobei" hinter jedem Fenster Vakuumphotodioden 16,17j 18 und 19 angeordnet sind. Jedes Fenster hat im Prinzip eine Ringform, jedoch muß diese Ausbildung in der Praxis nicht streng eingehalten werden, da die erfindungsgemäße Einrichtung keine absoluten Bestimmungen macht. Falls die Einrichtung die Aufgabe eines Meßwertaufnehmers übernimmt, muß sie geeicht und mit Ergebnissen gespeist werden, die mit Bezugsmessungen verglichen sind.

Die zu analysierende Blutprobe befindet sich in der Küvette 20 zwischen der Linse 5 und der Brennebene F des optischen Systemes mit einem Abstand D von dieser Ebene. Die inneren und die äußeren Begrenzungsradien r.. und r₂ des Fensters 12 entsprechen τ* = D S₁ und r„ = D S₂, S₁ und S« entsprechen der vorhergenannten Definition (1) mit dm = 6 Mikron (mittlerer Durchmesser der roten sphärisierten Blutkörperchen. Das Fenster I3 besitzt Radien r„ = Ds₁ und r^ = Ds₂ , S₁ und S₂ entsprechen der Definition (1) mit dm = 3 Mikron (mittlerer Durchmesser der Blutplättcheri).

Das Fenster 14 hat Begrenzungsradien r_t = Ds₁ und r^ = Ds₀,

5 · ' O , ti

S₁ und S₂ entsprechen der vorhergenannten Definition (i) mit

dm = 12 Mikron (mittlerer Durchmesser der weißen Blutkörperchen)·

Das Fenster 15 schließlich hat Radien r„ = Ds¹. und rg = Ds* ,

'"■ ' ' ■"■ -■■ ' ■"-- 14 -

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S' und S' entsprechen der vorhergenannten Definition (2) mit dm = 6 Mikron,,

Die Strahlen des Bündels 6 erleiden eine Diffraktion beim Durchtritt durch das Blut und treffen auf den Schirm 9 innerhalb der Ringzonen, die durch die Radien τ* - r_{2 t} r - r^ , r_ - r^ und - Γ« jedes Fensters gebildet werden. Die Lichtströme treffen

auf Photodioden 16,17,18 und 19_t die Spannungen S (Blutplättchen), S, (weiße Blutkörperchen), S (rote Blutkörperchen) ud. S_w (Hämatokritwert) erzeugen, deren Intensität der Zahl der vorhandenen körperlichen Elemente in dem zu analysierenden Blut proportional ist· Jedoch hängt beispielsweise die Spannung S nicht nur von der vorhandenen Zahl der Blutplättchen in der Probe ab, sondern in gleicher Weise von der Zahl der weißen Blutkörperchen und dar Stromas · TJm die Zahl der BlutplUttchen: zu erhalten muß man S mit den Signalen S, und S korrigieren. Diese Korrekturen kann man automatisch sofort vornehmen, in dem man beispielsweise auf bekannte Art die Signale S , S, , S und S^ , die von den vorfaergenannten Photodioden empfangen werden, über Viderstandsbrücken eingibt· In diesem Falle liest man das Ausgangsresultat in der Form einer Spannung· Man kann in gleicher vorteilhafter Weise analoge oder numerische Module wählen, die zum gleichen Resultat führen« Die Anzeigeeinrichtungen für die Resultate, die kein neues Kennzeichen des erfindungsgemäün Verfahrens sind, sind auf den angefügten Zeichnungen nicht dargestellt·

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Die Auszählung der Bestandteile, die mit den vorhergenannten Spannungen korrespondieren, werden direkt durch die nachfolgenden Formeln erhalten, ausgedrückt durch die nachfolgend beschriebenen Rechnungsmodulet

- nach der Hämolyse der roten Blutkörperchens

N = a S - bS, - c + dS
ρ ρ b r

N, = a«S, - b«S -c'-d'S
b D ■ ρ r

N und N, stellen dabei die Anzahl der Blutplättchen und

3 der weißen Blutkörperchen in einem mm Blut dar· S und S,

pb

tragen entsprechend den Blutplättchen und den weißen Blutkörperchen Rechnung, jedoch ergibt sich ein einfaches Verhältnis zwischen den beiden Signalen, welches durch die Größen b und b¹ angegeben ist· Diese Größen sowie a und a¹ und c und c¹ (Störungeneinrichtung) sind durch vorhergehende Eichung bestimmt. Die Größen d und d¹ beziehen sich auf den Einfluß der Stromas, der je nachdem ob die Hämolyse mehr oder weniger vollständig ist, unterschiedlich sein kann.

- nach der Sphärisierung der roten Blutkörperchen:

N = e S -F
r r

3 K stellt dabei die Zahl der roten Blutkörperchen pro um Blut dar und die Palctoren e und f sind wie oben durch eine

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vorangegangene Eichung bestimmt. Wie bereits vorher beschrieben, liefern die sphärisierten roten Blutkörperchen, wobei das Fenster mit der Meßzone für den Hämatokritwert korrespondiert, in gleiiäaer Weise den Parameter Hätnatokritwert H nach folgender Formel:

H = g S„ - h

(g + h werden durch Eichung bestimmt).

Schließlich erhält man das mittlere Eugelvolumen durch folgenden Quotientenj

v = _g s_H - h

e S - f
r

Überraschenderweise hat man mit der erfindungsgemäßen Einrichtung festgestellt, daß das Fenster, welches dem Hämatokritwert und jenes welches der Berechnung der weißen Blutkörperchen entspricht, deutlich übereinstimmen. In der Praxis ist es daher möglicl'i, mit einer Einrichtung, wie sie in den Zeichnungen gezeigt und nur mit drei Fenstern ausgerüstet ist, die Gesamtheit der fünf Parameter N ,N, , N , H und V zu erhalten, die das Blut

p* b' r* '

charakterisieren, welches der Analyse unterworfen worden ist. Diese Parameter können direkt über ein numerisches Voltmeter angezeigt sein oder auf der Anzeige eines Elektronenrecliners ausgedruckt werden.

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Die Anzeige der Ergebnisse ist eine Momentaufnahme bei der es jedoch nicht notwendig ist, den Zeitpunkt der Zählung festzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Einrichtung, die mit vier Fenstern ausgerüstet ist, erhält man, in dem man als Wellenlänge des Laserlichtes, den Wert = 0,6328 Mikron annimmt und dementsprechend die Diffraktionswinkel nach der Formel (i) und (2) mit S₁ =2,5 λ / 1Γ dm, die inneren Durchmesser ergeben sich für die vier Fenster wie folgt:

innerer Radius

Blutplättchen (dm : 3 Mikron) 0,167 D

weiße Blutkörperchen (dm : 12 Mikron) Ο,θ4θ D rote. Blutkörperchen (dm : 6 Mikron) 0,092 D Hämatokritwert 0,022 D

(Β ist wie bereits angegeben die Entfernung Küvette - Brennebene ) .

Die äußeren Durchmesser der Fenster können als ein Dreifaches (Drei - Fünffaches) der inneren Durchmesser angenommen werden, wie es die Formeln (i) und (2) zeigen.

Bei der Ausführung sind die Zonen S, und S einerseits und die

b ρ

Zonen S„ und S andererseits homothetisch (homothetiques)·

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Es genügt folgerichtig, sich, mit zwei Meßzonen in der Brennebene zu begnügen und die Küvette dort anzuordnen, wo man das
Blut einllirt» Wenn die erste Position einer Distanz D entspricht!, werden die Zonen der inneren Durchmesser O,I67 D und 0,040 D dazu dienen, die Blutplättchen und die weißen Blutkörperchen zu messen, wobei es genügt, die Küvette näher heranzubringen auf eine ungefähre Entfernung von D/1,8 , um mit Hilfe derselben Fenster die roten Blutkörperchen und den Hämatokritwert zu messen.

Um schließlich die Variante des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Erfindung zu realisieren, gemäß der man zwei Küvetten und nur zwei Fenster vorsieht, genügt es, die erste Küvette
(hämolysiertes Blut) mit einer Distanz D und die zweite ( mit
sphärisiertem Blut) mit einer Entfernung von ungefähr D/1,8
anzuordnen, wobei die Fenster als innere Durchmesser die Werte 0,16? D und 0,040 D haben.

So erhält man eine einfache Vorrichtung und in der Kombination die verschiedenen Analysemöglichkeiten, wie sie bereits beschrieben worden sind. Es ist eine Einrichtung als Prototyp verwirklicht worden, mit einer großen Zuverlässigkeit bezüglich der
notwendigen vollständigen Ergebnisse für ein. Blutbild.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Auszählung "von ungelösten biologischen Partikein, insbesondere von Bestandteilen des Blutes, in der Art einer Momentaufnahme nach der Methode der Diffraktion eines Lichtbündels durch die ungelösten Blutkörperchen und mit
Hilfe der Messung des abgelenkten Lichtstromes mittels
Photozellen, dadurch gekennzeichnet, daß zwo. zu analysierende Blutproben, bei denen in der einen die roten Blutkörperchen hämolysiert und in der anderen diese Blutkörperchen sphärisiert sind, im Strahl eines Lichtbündels von einem
konvergierenden optischen System angeordnet sind, welches
von einer kohärenten und monochromatischen Lichtquelle gespeist wird, um in der Brennebene des optischen Systemes,
in der mindestens zwei lichtempfindliche Zonen die von den Blutbestandteilen gebeugten Lichtstrahlen empfangen,
die Lichtstrahlen zu erhalten, die mit der Ausgangsrichtung des Lichtbündels einen Winkel bilden zwischen:

S₁ = (1,5 bis 2,5) Λ und S = (3 bis 5) S (i) S', = 0.5 λ , und _St ₌ 3 _St (2)

T ¹^

und daß das von den lichtempfindlichen Zonen empfangene Licht iij/elektrische Signale ungewandelt wird, während zugehörige, ansich bekannte elektrische Einrichtungen die direkte und sofortige Anzeige der Analyseergebnisse der Zahl der Blutkörperchen, der weißen sowie der roten Blutkörperchen, des Kämatokrit-

— PO

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-2G-

wertes und des mittleren Kugelvolumens erlauben.

2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei lichtempfindliche Zonen vorgesehen sind, von denen die erste zur BgStimmung der roten Blutkörperchen und des Hämatdritwertes, die zweite der Bestimmung der Blutplättchen und die dritte der Bestimmung der roten Blutkörperchen dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier lichtempfindliche Zonen vorgesehen sind, die mit den folgenden Parametern übereinstimmen»

weiße Blutkörperchen, Blutplättchen, rote Blutkörperchen und Hämato-kritwert.

h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bündel des optischen Systemes eine einzige zu analysierende Blutprobe aufgestellt wird, diesem Blut zunächst eine bestimmte Menge einer die roten Blutkörperchen sphärisierenden Flüssigkeit hinzugegeben wird und danach eine zusätzliche Menge einer Flüssigkeit zur Hämolysierung der roten Blutkörperchen in Stromas hinzugefügt wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet durch folgende Bestandteiles

a) eine kohärente und monochromatische Lichtquelle (1)

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b) ein konvergierendes optisches System (4,5) vor dieser Lichtquelle (1),

c) wenigstens eine Küvette (20) für das zu analysierende Blut, die im Verlauf der Lichtstrecke angeordnet ist,

d) ein Lichtschirm (9) in der Brennebene (F) des optischen Systemes, der wenigstens zwei Fenster (12,13,14,I5) besitzt, deren insrer und äußerer Rand mit den nachfolgenden Diffraktionswinkeln korrespondieren:

(1) S₁ = (1,5 bis 2,5) A-. und S₂ =/3 bis

Ίΐ^ dm

dm

(2) S> = 0.5 Λ- und S« = 3 S» <1f- dm Λ ■ Λ

e) Einrichtung (1J, 16, 17, 18, I9) zur Messung des gebeugten Lichtstromes, der durch diese Fenster hindurchtritt,

f) Mittel zur Umformung des Lichtstromes in elektrische Signale, die jeden Typ der Blutbestandteile kennzeichnen, und um direkt die Auszählergebnisse anzuzeigen,

6« Einrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) ein kontinuierlicher Laser ist und daß in diesem ein räumliches (spatial) Filter im inneren Brennpunkt des optischen Systemes angeordnet ist.

7· Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Blutprobengefäße umfaßt, wobei in dem einen die roten

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Blutkörperchen spfaärisiert und in dem anderen hämolysiert sind, und zwei Fenster in dem Lichtschirm vorgesehen sind»

8, Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette/n (20) im Laufe der Messungen zwischen der äußeren Linse (5) des optischen Systemes und der Brennebene F dieses Systemes angeordnet ist,

9* Einrichtung nach Anspruch 5$ dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtschirm drei Fenster aufweist, von denen zwei innere und äußere Radien besitzen, die mit den Winkeln des Types S₁ und S_ und das dritte Fenster mit den Winkeln des Types S** und S* korrespondieren.

10. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß der Lichtschirm vier Fenster aufweist, von denen drei innere und äußere Radien besitzen, die mit den Winkeln, des Types S₁ und S„ korrespondieren, und das vierte mit den Winkeln des Types S* und 'S· .

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 - 9 « dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen für den gebeugten Lichtstrom aus Photozellen (16, 17, 18, I9) bestehen, wie etwa Photodioden (Photodiodes a vide), die hinter jedem Fenster (11, 12, 13, 1*0 angeordnet sind, und bei denen die Zellen mit einer ansich bekannten elektronischen Einrichtungen verbunden sind, die eine direkte Anzeige des numerischen Resultates der Analyse der gesamten Parameter des Blutes erlauben·

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