引言 
血球計數板作為醫生和生物學家的必備工具已經有超過100年的歷史，它最初被醫生用來研究病人的血液樣品，并由此開創了“血液學”這個研究領域。在十八世紀和十九世紀早期，血球計數板經歷了一系列的重大發展。Jack David Davis在論文“The Hemocytometer and Its Impact on Progressive-Era Medicine”中對血球計數板的發展歷程做了詳細介紹[1]。在此我們為大家提供Davis論文的簡介，以期廣大讀者能夠了解血球計數板的前世今生。

血球計數板的發展

1852年，德國科學家Karl Vierdordt (1818-1884)發明了第一個精確計數紅細胞的方法。他使用內徑和長度分別為0.1-0.2 mm和5-8 mm的毛細管吸取血液樣品；在樣品加載到毛細管之后，就可以通過測量毛細管內徑和樣品長度來獲得精確的樣品體積；之后將血樣涂到包被了蛋清的玻璃板上并晾干；最后使用配備刻度目鏡的顯微鏡對細胞進行計數。雖然這種方法費時費力，但可以獲得非常精確的計數結果。

二十二年后的1874年，Louis Charles Malassez (1842-1909)發明了一種新的細胞計數方法。如圖1所示，他將扁平的毛細管粘合到玻璃板上作為計數室。玻璃板上帶有標尺，可以將毛細管長度轉換為樣品體積。通過計數毛細管中紅細胞的數量，再乘以稀釋倍數就可以獲得細胞濃度[1, 2]。
 

 

1875年，Georges Hayem (1841-1933)發明了另一種計數板。他在玻璃板上粘上一塊0.2 mm厚，帶有直徑1 mm孔洞的玻璃片（如圖）。一滴血樣直接加到孔里，然后蓋上蓋玻片。接下來使用帶有標尺（0.2 mmX0.2 mm）的顯微鏡進行細胞計數，結合孔洞高度（0.2 mm）就可以計算獲得細胞濃度（圖2）。由于樣本的加載沒有通過毛細管作用，細胞的分布并不均勻。雖然Hayem制造并銷售了他的產品，但因為準備步驟的繁瑣和存在計數一致性較差的問題而沒有獲得廣泛接受 [1, 2]。
 

 

1877年，William Gowers (1845-1915)改進了Hayem的計數板，簡化了計數方法。因為之前的計數方法需要特殊的顯微鏡（帶有校準過標尺的目鏡），使用非常不方便。William與Hawksley合作發明了第一個直接在玻璃板上帶有標尺的計數室。標尺設計成0.1 mmX0.1 mm的方格，計數室厚度是0.2 mm，由此可精確確定樣品體積以及細胞濃度（圖3）。1906年，William將標尺優化為0.1 mmX0.2 mm的長方格。但因為沒有在行業期刊上發表，William的計數板也沒有獲得廣泛接受 [1, 2]。
 

接下來的改進由Richard Thoma (1847-1923)在1881年完成，主要是計數室高度的定型和網格的增加。他首先將一塊中間有11 mm直徑圓孔的玻璃片粘貼到玻璃板上，然后在圓孔中央再粘上一塊直徑5 mm的玻璃圓片。外層玻璃片比內層玻璃片厚0.1 mm，因此自然形成了一個高度為0.1 mm的計數室。玻璃板底部中央1 mm2的區域被劃分成16個中方格，每個中方格再分為25個小方格；每個中方格的大小是0.25 mmX0.25 mm （圖4）。這種計數板由卡爾蔡司公司和耶拿公司制造。
 

1884年，俄國科學家Sergei Alferow設計了新型的計數板。Alferow的計數板通過兩條平行的溝槽將計數室與板分開。計數室的高度通過四個帶刻度的螺絲控制，樣品通過毛細管作用加入計數室，以增加細胞在計數室中分布的均一度 （圖5）。Alferow是第一個對計數板中細胞進行顯微拍照的人。他將照片投射在帶有刻度的玻璃板上，再用鉛筆將每個細胞標識和計數。他相信他的方法能得到更準確的結果，因為顯微照片是計數板中細胞狀況最真實的記錄 [1, 2]。
 

1903年，W. Brünings發明了一種集混樣和加樣于一體的計數板。他將計數板和一個混樣室用吸液管連接。當血樣在吸液管內混合后便會被直接轉移至計數室（圖6）。這種計數板可以稱得上是“芯片實驗室技術”的最早應用了[1, 2]。
 

對提高血球計數板易用性和精度做出最大貢獻的是Karl Bürker (1872-1957)。Bürker的計數板由一塊重玻璃板和粘到玻璃板上的三個平臺構成。三個平臺在玻璃板上平行排列；中間的平臺（25 mm x 5 mm）被一段1.5 mm寬的溝槽分成兩部分，兩端呈圓形；兩側的平臺(21 mmx 7.5 mm)比中間的平臺高0.1 mm，與其被一條1.5 mm寬的通道分開。蓋玻片蓋到兩側的平臺上之后，就形成了0.1 mm的深度。中間平臺的兩部分各有一個標尺，標尺面積是1 mm2，被劃分成了400個小方格。Bürker的計數板通過毛細管作用加載樣品；計數板上有兩個計數室，無需清洗就可以對樣品進行重復計數（圖7）。通過這一系列成功的改進，Bürker的計數板成為1921年前最常用的一類血球計數板 [1, 2]。
 

血球計數板網格的改進

血球計數板的網格經歷過多次改良。Thoma在1879年的設計的網格為早期的血球計數板奠定了基礎。但隨著血液學研究的發展，科學家們發現這樣的網格不適合白細胞的檢測，因為白細胞的體積比紅細胞和血小板都大。

1892年，J. Zappert將網格的面積擴大至9 mm2，由九個1 mm2大小的區域組成。1894年，A. Elzholz在左側和右側各增加了三組豎線。1902年，W. Türk在Elzholz的基礎上又增加了三組橫線。此時的網格已與當今的血球計數板類似。1907年，O. Neubauer將雙線改為了單線，進一步簡化了網格的設計（圖8）[1]。
 

總結
經過一個世紀的改進，血球計數板從其雛形發展成了現今全世界通用的精密工具（圖9）。雖然血球計數板有不同的型號，但無論在實驗研究還是臨床診斷領域，它依然是細胞計數的金標準。在下一篇文章中，我們會和大家分享使用血球計數板進行細胞計數的誤差來源和減少誤差的方法，以提高細胞計數以及下游實驗的準確度。
 

參考文獻

【1】Davis, J.D., THE HEMOCYTOMETER AND ITS IMPACT ON PROGRESSIVE-ERA MEDICINE, in Department of History1995,      University of Illinois at Urbana-Champaign: Urbana. p. 268.

【2】Verso, M.L., Some Nineteenth-Century Pioneers of      Haematology. Medical History, 1971. 15(1): p. 55-67.

【3】Rouge, M. Counting Cells with a Hemacytometer. 2002;      Available from:      http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/reprod/semeneval/hemacytometer.html.