CH648671A5 - Apparatus for measuring the blood clotting time - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Blutge- doch das Gerät störanfällig, da manchmal das Messröhrchen rinnungszeit entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspru- gar nicht, nur teilweise oder nur sehr verzögert aufgrund seiches 1. nes Eigengewichtes zurücksinkt. Dies resultiert in erster Linie

Bei einem derartigen bekannten Gerät befindet sich in daraus, dass die nicht besonders geschützte Bohrung der Ver-

dem Messröhrchen, das in starker Schräglage gehalten und staubungsgefahr ausgesetzt ist. Die Verlagerung der Stahlku-

rotierend angetrieben wird, eine im Verhältnis zu der Krüm- gel wird somit zwar automatisch registriert. Die Registrierung mung, mit der die Messröhrchenwand in den Messröhrchen- ist jedoch trotz des sehr teuren Aufbaus des Gerätes relativ boden übergeht, kleine Glaskugel, die aufgrund der Schrägla- unsicher. Auch hier ermöglicht das optische Erfassungssy-

ge des Messröhrchens in dessen Bodenbereich durch die stem praktisch nur die Verwendung heller Plasmaproben,

Schwerkraft an einer vorgegebenen Stelle gehalten wird, wo- 65 nicht aber dunkler Plasmaproben oder Vollblutproben.

bei im Normalfall die Glaskugel durch die Rotation des Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu-

Messröhrchens rotierend bewegt wird. Setzt nun mit Beginn gründe, ein Gerät der gattungsgemässen Art zu schaffen, das der Gerinnung die Bildung des Fibrins bzw. der Fibrinfäden bei einfachem konstruktiven Aufbau sicher und zuverlässig

eine automatische Erfassung des Gerinnungsbeginns gewährleistet.

Die erfindungsgemässe Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Die dortige Ausgestaltung bewirkt, dass sich bei Gerinnungsbeginn ein Fibrinfadengerüst zwischen der Kugel im Bereich ihrer Kugellaufbahn, darüber hinaus aber auch zwischen der Kugel und dem entsprechenden Bereich der Mess-röhrchenwandung und, dem gegenüberliegend, ebenfalls zwischen der Kugel und dem entsprechenden Bereich des Begrenzungszapfens bildet. Dabei verhindert der Begrenzungszapfen darüber hinaus, dass die Kugel bei der Mitnahme durch das rotierende Messröhrchen unter Eigengewicht zur Röhrchen-bodenmitte hin ausweichen kann. Es hat sich gezeigt, dass es bei dieser Ausgestaltung zu einer sicheren und zuverlässigen Kugelmitnahme bei Einsetzen der Gerinnung kommt und dass die Kugel eine exakt definierte Wegbahn in der Mitnahmephase durchläuft, so dass diese Lageänderung der Kugel auch entsprechend sicher durch einen einen Steuerimpuls auslösenden Sensor automatisch registriert werden kann. Ein derartiges Gerät ist in seinem Aufbau auch sehr einfach. Es ist lediglich der Rotationsantrieb für das Messröhrchen erforderlich. Bevorzugt ist dabei ferner, die Kugel in denkbar einfacher Weise im ersten Teil der Messphase dadurch in bekannter Weise an einer vorgegebenen Stelle im Bodenbereich des Messröhrchens zu halten, dass man das Messröhrchen in einer Schräglage anordnet, die Kugel also durch die Schwerkraft die vorgegebene Stelle innehält.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge-mässen Geräts sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Besonders hervorzuheben ist die Ausgestaltung gemäss Anspruch 2. Der Einsatz einer derartigen Rinne gewährleistet, dass die Kugel im ersten Teil der Messphase praktisch immer nur punktförmige Berührung mit dem Messröhrchen hat, in dieser Phase also keinerlei Tendenzen zu einer etwa vorzeitigen Mitnahme der Kugel und insbesondere auch keine Tendenzen für eine Taumel- oder Schaukelbewegung der Kugel vorhanden sind.

Es hat sich ferner gezeigt, dass eine ganz besonders sichere und insbesondere auch zeitlich sehr exakt definierte Mitnahme der Kugel dann zu erreichen ist, wenn der Begrenzungszapfen und die Messröhrchenwandung in ihren kugelnahen Bereichen geriffelt sind.

Von besonderem Vorteil ist ferner der Einsatz des magnetischen Sensors und die Ausbildung der Kugel aus einem fer-romagnetischen Werkstoff. Hierdurch ist es möglich, nicht nur helle Plasmaproben, sondern auch dunkle Plasmaproben und Vollblutproben zu untersuchen, so dass ein derartiges Gerät auch besonders vielseitig einsetzbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines Geräts gemäss der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Messröhrchen eines Geräts gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäss Schnittlinie II - II der Fig. 1 mit Darstellung des Messröhrchens in seiner schrägen Funktionslage,

Fig. 3 das Schaltbild des magnetischen Sensors und des zugeordneten Steuerkreises eines Geräts gemäss der Erfindung.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Messröhrchen 1 des vorliegenden Geräts besitzt eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand 2, die sich in ihrer Materialstärke nach oben leicht verjüngt und die rechtwinklig in den Boden 3 des Messröhrchens übergeht. Zentrisch zur Mittellängsachse des Röhrchens steht von dem Boden 3 ein sich nach oben konisch ver-

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jüngender Begrenzungszapfen 4 vor. Ferner definiert der Boden 3 eine Kugellaufbahn für eine in dem Messröhrchen anzuordnende Stahlkugel 5 (s. Fig. 2). Diese Kugellaufbahn ist durch eine Rinne 6 definiert, die in den Boden 3 eingeformt ist 5 und die einen Krümmungsradius hat, der geringfügig grösser als der Radius der Kugel 5 ist. Diese Ausgestaltung bewirkt, dass die Kugel 5 praktisch nur mit Punktberührung in der Rinne 6 liegt.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist der Begrenzungs-io zapfen 4 an seinem Aussenmantel dadurch geriffelt, dass er mit mehreren, voneinander abständigen, zur Längsachse des Messröhrchens parallelen, kleinen Stegen 7 versehen ist. Auch die Seitenwand 2 des Messröhrchens ist in ihrem unteren, mit der Kugel 5 zusammenwirkenden Bereich verriffelt, und zwar i5 ebenfalls in Form einiger voneinander abständiger, zur Röhrchenlängsachse paralleler, kleiner Stege 8. Die Stege 7 und 8 stehen nur so weit vor, dass sie zumindest in der Normalphase des Betriebes keine Berührung zu der in der Rinne 6 befindlichen Kugel 5 haben können. Die Anordnung der Rinne 6, 20 ihre Dimensionierung sowie die Dimensionierung der Kugel und die Dimensionierung der Stege ist so bemessen, dass die Kugel 5 in dieser Normalphase jeweils in nur geringem Abstand von den jeweils betroffenen Bereichen der Stege 7 und 8 liegt.

2s Die Ausgestaltung ist dabei so getroffen, dass im Gegensatz zur Seitenwand 2 die Stege 8 dieser Seitenwand mit einem Krümmungsradius entsprechend dem Krümmungsradius der Rinne selbst in die Rinne 6 einlaufen. Die Stege 7 und 8 sind so ausgebildet, dass sie sich sowohl bezüglich ihrer Höhe wie 30 ihrer Breite nach oben leicht verjüngen.

Das Gerät beinhaltet einen Trockenthermostaten (nicht dargestellt), in dem das Messröhrchen in einer geringfügigen Schräglage von ca. 10° - diese Schräglage ist in Fig. 2 gezeigt-drehbar gelagert ist. Das Messröhrchen 1 wird von einem 35 nicht dargestellten Drehantrieb in langsame Rotation um seine Längsachse versetzt. Zur Messung der Gerinnungszeit, d.h. des Einsetzens der Bildung von Fibrinfäden im Gerinnungsansatz wird der Gerinnungsansatz, und zwar entweder helles oder dunkles Plasma oder Vollblut, in das Messröhr-40 chen eingegeben. Durch die Schräglage des Messröhrchens wird die Stahlkugel 5 an einer vorbestimmten Stelle relativ zum Messröhrchen 1 gehalten und sie wird durch die Punktberührung mit den sich drehenden Messröhrchen selbst in Drehung versetzt, behält aber im übrigen aufgrund ihres Ei-« gengewichtes ihre vorgegebene Raumlage bei. Beim Gerinnungseintritt nun bildet sich in den engen Räumen zwischen der Stahlkugel 5 einerseits sowie andererseits den freien Teilbereich der Rinne 6 und insbesondere der Seitenwand 2 und dem Begrenzungszapfen 4 und hier wiederum insbesondere so zwischen den betroffenen Stegbereichen 7 und 8 alsbald ein durch die Stege 7 und 8 sich besonders gut verankerndes Fibrinfadengerüst aus, das zu einer sicheren und zeitlich sehr exakt definierten Mitnahme der Stahlkugel 5 durch das Messröhrchen 1 führt. Die Stahlkugel 5 folgt also jetzt der Drehbe-55 wegung des Messröhrchens 1 und verlässt dadurch die zunächst vorgegebene Stellung. Diese in jeder Weise exakt definierte Lageveränderung wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen angrenzend an den Aussenmantel des Messröhrchen 1, und zwar im Bereich der von der Stahlkugel 60 5 in der Mitnahmephase durchlaufenen Wegbahn angeordneten magnetischen Sensor registriert, der einen Steuerimpuls auslöst, um ein zuvor bei Eingabe des Gerinnungsansatzes in Gang gesetztes Registrierwerk für die Gerinnungszeit zu stoppen.

65 Der im dargestellten Ausführungsbeispiel eingesetzte magnetische Sensor 9 ist samt seinem Steuerkreis in Fig. 3 dargestellt. Der eingesetzte magnetische Sensor besitzt ein integriertes Hall-System 10 und ist darauf ausgelegt, eine Induktions-

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änderung in eine proportionale Spannungsänderung zu wandeln, wobei mit zunehmender Induktion ein positives Steigen der Ausgangsspannung erfolgt. Ein derartiger magnetischer Sensor mit Hall-System besitzt kein Hystereseverhalten, ist also als linearer Wandler zu betrachten. Auf der Rückseite des Sensorchips ist ein Permanentmagnet (nicht dargestellt) vorgesehen, der eine induktive Vorspannung erzeugt, die gewährleistet, dass die Änderung der Induktion allein durch die Annäherung eines magnetischen Werkstoffes zu erreichen ist. Eine derartige Änderung der Induktion erstrecht sich längs durch den Sensorchip, da der auf der Rückseite befindliche Permanentmagnet und der vorbeilaufende magnetische Werkstoff auf der Vorderseite die Ursachen des magnetischen Flusses sind. Über einen passiven RC-Tiefpass 11, der der Unterdrückung von Störeinflüssen dient, gelangt das vom Sensor 9 abgegebene Signal kapazitiv auf einen ersten Operationsverstärker 12, und zwar auf dessen nicht-invertierenden Eingang. Als Besonderheit ist dieser erste Operationsverstärker so beschaltet, dass sein invertierender Eingang über eine Widerstands-Widerstands-Kombination einen Teil der Ausgangspannung des Operationsverstärkers zugeführt erhält, wobei der eine Widerstand regelbar ist und er gleichzeitig mit einer Kapazität überbrückt ist. Das Verstärkungsverhältnis des Operationsverstärkers 12 ergibt sich dabei aus dem eingestellten Verhältnis der beiden Widerstände. Die überbrückende Kapazität C verringert dabei automatisch bei steigender Frequenz dies eingestellte Verhältnis und damit die Verstärkung. Hierdurch sind Signale mit hoher Spannungsände-rungsgeschwindigkeit, die eine häufige Ursache von Störungen sind, vollkommen gegengekoppelt und haben keinerlei Einflussmöglichkeit auf die Messung.

Das auf diese Weise am Ausgang des Operationsverstärkers 12 gewonnene, hochverstärkte Signal wird einem zweiten Operationsverstärker 13 zugeführt, der als Spannungskompe-

rator mit Hysterese arbeitet. Das Hystereseverhalten gewährleistet dabei, dass nicht etwa laufend geschaltet wird. Die Beschattung ist so ausgebildet, dass über zwei Widerstände dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 13 in Art 5 eines Spannungsteilers beispielsweise die halbe Spannung vorgegeben wird dergestalt, dass der Operationsverstärker bei Übersteigen der halben Versorungsspannug, wie sie von dem ersten Operationsverstärker 12 auf den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 13 gegeben wird, einen io Impuls abgibt, der als Stopsignal für das die Gerinnungszeit messende Registrierwerk, beispielsweise eine elektronische Stoppuhr (nicht dargestellt), genommen wird. Der Verlauf der Auslösung ist ja so, dass sich die Kugel 5 in der Mitnahmephase dem Sensor 9 zunächst nähert und dann daran vor-15 beiläuft, so dass sich ein halbwellenförmiger Verlauf des Signals ergibt. Durch die geschilderte Anordung und Ausgestaltung des zweiten Operationsverstärkers 13 wird exakt der Punkt, und zwar auf der steigenden Flanke einer derartigen Halbwelle, festgelegt, an dem das Stoppsignal für die elektro-20 nische Stoppuhr abgegeben wird.

Um ferner Einflüsse der Netzversorgung auszuschalten und die einmal eingestellten Arbeitspunkte stabil zu halten, wird zweckmässig der geschilderte Steuerungskreis einschliesslich des Sensors über einen Spannungsregler gespeist. 25 Dabei Uefert gleichzeitig eine temperaturstabilisierte Differenz-Spannungsquelle die zur Einstellung der Offset-Span-nung des Sensors notwendige Referenzspannung.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in konstruktiv besonders einfacher Weise die Stahlkugel 30 5 in der ersten Phase der Messung durch die Schwerkraft in Verbindung mit der Schräglage des Messröhrchens an der vorgegebenen Stelle gehalten. In Abwandlung hierzu könnte in Sonderfällen bei senkrechtstehendem Messröhrchen die Kugel auch durch einen kleinen Haltemagneten vorbestimm-35 ter Kraft an der vorbestimmten Stelle gehalten werden.

C

3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. 648 671 2

   PATENTANSPRÜCHE ein, kommt es aufgrund der Anhaftung der Fibrinfäden an

   1. Gerät zur Messung der Blutgerinnungszeit mit einem der Glaskugel und an der Wandung des Messröhrchens dazu, rotierend angetriebenen Messröhrchen und einer in dessen dass die Glaskugel von dem Messröhrchen bei dessen Dre-Bodenbereich an vorgegebener Stelle gehaltenen und von der hung mitgenommen wird. Es kommt also zu einer Ortsverän-Röhrchenwandung rotierend bewegbaren Kugel, die im Zeit- 5 derung der Glaskugel, die von der Bedienungsperson mit dem punkt der Fibrinfaserbildung von der Wandung des Mess- Auge registriert wird, woraufhin dann beispielsweise ein Zeit-röhrchens mitnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die werk oder ein vergleichbares Registriergerät, das zu Beginn Kugellaufbahn im Bereich des Messröhrchenbodens (3) so der Messung eingeschaltet wurde, abgeschaltet wird, angeordnet und ihr ein zentrisch vom Boden (3) vorstehender Eine automatische Registrierung des Beginns der Gerin-Begrenzungszapfen (4) derart zugeordnet ist, dass die Kugel io nung und damit eine automatische Messung der Gerinnungs-

   (5) in geringem Abstand von dem entsprechenden Bereich des zeit für eine bestimmte, in das Messröhrchen eingegebene Begrenzungszapfens (4) sowie auch in geringem Abstand von Probe ist bei einem derartigen Gerät nicht sinnvoll möglich, dem entsprechenden Bereich der Messröhrchenwand (2) liegt weil erstens die Mitnahmebewegung der Glaskugel relativ un-und dass an der von der Kugel (5) in der Mitnahmephase be- sicher ist und weil zweitens bei dieser Anordnung und Ausgeschriebenen Wegbahn ein auf die Kugel ansprechender, einen 15 staltung die Glaskugel sehr schnell zur Mitte des Messröhr-Steuerimpuls auslösender Sensor (9) angeordnet ist. chenbodens hin unter ihrem Eigengewicht ausweichen kann,
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass so dass sich häufig nur eine sehr geringfügige Verlagerungsbe-die Kugellaufbahn durch eine im Messröhrchenboden (3) ge- wegung der Kugel einstellt, die zwar visuell noch wahrgenom-bildete Rinne (6) definiert ist, deren Krümmungsradius ge- men werden kann, die aber automatisch nicht sicher genug re-ringfügig grösser als der Krümmungsradius der Kugel (5) ist. 20 gistriert werden kann. Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung
3. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner, dass im Hinblick auf das Erfordenis der visuellen Erder Begrenzungszapfen (4) und die Messröhrchenwand (2) in fassung nur mit hellen Plasmaproben gearbeitet werden kann, ihren kugelnahen Bereichen geriffelt sind. Bei Verwendung dunkler Plasmaproben und bei Verwendung
4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von Vollblut wäre die Verlagerungsbewegung der Kugel visu-die Riffelung durch kleine, voneinander abständige und zur 25 eil nicht ausreichend sicher zu erfassen. Messröhrchenlängsachse parallele Stege (7,8) gebildet ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Es ist ferner ein Gerät bekanntgeworden, bei dem in ei-die an der Messröhrchenwand (2) vorgesehenen Stege (8) mit nem auf- und abbeweglichen Messröhrchen eine Stahlkugel einem dem Rinnenradius entsprechenden Radius in die Rinne durch zwei einander gegenüberliegende Magneten gegenüber

   (6) einlaufen. 30 dem sich bewegenden Röhrchen in einer Stillstandslage gehal-
6. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ten ist, wobei in einer dazu senkrechten Achse eine Sensorein-der Sensor ein magnetischer Sensor (9) ist und die Kugel (5) richtung, bestehend aus Lampe und Fotozelle, angeordnet ist. aus ferromagnetischem Material besteht. Im Normalfall bewegt sich das Messröhrchen relativ zu der
7. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von den Magneten gehaltenen Kugel. Setzt mit Gerinnungs-der magnetische Sensor (9) mit einem integrierten Hall-Sy- 35 beginn die Fibrinfadenbildung ein, kommt es wiederum zu ei-stem (10) versehen ist. ner Mitnahme der Stahlkugel durch das sich auf- und abbe-
8. 8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich- wegende Messröhrchen. Hierdurch wandert die Stahlkugel net, dass der magnetische Sensor (9) steuertechnisch mit ei- dann vor der Fotozelle fort, so dass das Licht der Lampe die nem Operationsverstärker (12) verknüpft ist, dessen nicht-in- Fotozelle erreicht und ein Steuerimpuls erzeugt wird, der da-vertierenden Eingang er beaufschlagt, wobei der invertierende to zu benutzt werden kann, einen zuvor in Gang gesetzten Zähl-Eingang des Operationsverstärkers (12) mit einem Teil seiner mechanismus zu stoppen.

   Ausgangsspannung über zwei Widerstände verbunden ist, Ein derartiges Gerät hat einen komplizierten Aufbau und von denen einer einstellbar ist, welch letzterer von einer Ka- ist in der Herstellung teuer. Es müssen in jedem Fall zwei Er-

   pazität überbrückt ist. fassungssysteme für die Kugel vorhangen sein, und zwar ein-
9. 9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass « mal das Magnetische Haltesystem und zum anderen das den zwischen dem Ausgang des magnetischen Sensors (9) und Steuerimpuls auslösende optische Erfassungssystem. Die dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers Stahlkugel und die Wandungen des Messröhrchen müssen (12) ein passiver RC-Tiefpass (11) eingeschaltet ist. mit hoher Genauigkeit gefertigt werden, um eine sichere Mit-
10. 10. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nähme sicherzustellen. Darüber hinaus wäre die Erzeugung hinter dem ersten Operationsverstärker (12) ein zweiter Ope- so einer zwangsweisen Auf- und Abbewegung für das Messröhr-rationsverstärker (13) vorgesehen ist, der als Spannungskom- chen aufwendig. Um hier preiswert bleiben zu können, ist da-parator mit Hysterese beschaltet ist. her unter dem Messröhrchen ein Motor vorgesehen, der einen

    Exzenter treibt. Der Exzenter hebt periodisch das in einer Ge-

    stellbohrung geführte Messröhrchen an, das dann aufgrund

    55 seines Eigengewichtes wieder zurücksinkt. Hierdurch wird je-