CH648671A5 - Apparatus for measuring the blood clotting time - Google Patents
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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 The invention relates to a device for measuring blood, but the device is susceptible to faults, since sometimes the measuring tube clot time does not decrease at all, only partially or only very delayed because of its own weight. This primarily results
Bei einem derartigen bekannten Gerät befindet sich in daraus, dass die nicht besonders geschützte Bohrung der Ver- In such a known device it is found that the not particularly protected bore of the
dem Messröhrchen, das in starker Schräglage gehalten und staubungsgefahr ausgesetzt ist. Die Verlagerung der Stahlku- the measuring tube, which is held in a steep inclined position and exposed to the risk of dust. The relocation of the steel
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- is driven in rotation, one in relation to the crumb is thus automatically registered. The registration with which the measuring tube wall merges into the measuring tube is, despite the very expensive construction of the device, a relatively small glass ball, which is insecure due to the inclined angle. Here too, the optical detection system
ge des Messröhrchens in dessen Bodenbereich durch die stem praktisch nur die Verwendung heller Plasmaproben, ge of the measuring tube in its bottom area due to the stem practically only the use of bright plasma samples,
Schwerkraft an einer vorgegebenen Stelle gehalten wird, wo- 65 nicht aber dunkler Plasmaproben oder Vollblutproben. Gravity is held at a predetermined location, but not dark plasma samples or whole blood samples.
bei im Normalfall die Glaskugel durch die Rotation des Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu- in the normal case the glass ball by the rotation of the The present invention is therefore the task
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 Measuring tube is rotated. Now starts with creating a device of the generic type that prevents coagulation from forming fibrin or fibrin filaments safely and reliably with a simple design
eine automatische Erfassung des Gerinnungsbeginns gewährleistet. automatic detection of the start of coagulation is guaranteed.
Die erfindungsgemässe Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1. The solution according to the invention results from the characterizing part of claim 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. The design there causes a fibrin thread structure to form between the ball in the area of its ball track at the start of coagulation, but also between the ball and the corresponding area of the measuring tube wall and, on the opposite side, also between the ball and the corresponding area of the limiting pin . The limiting pin also prevents the ball from moving under the weight of the rotating measuring tube towards the center of the tube base. It has been shown that with this configuration there is a safe and reliable ball entrainment when the coagulation begins and that the ball travels a precisely defined path in the entrainment phase, so that this change in position of the ball is automatically carried out accordingly by a sensor triggering a control pulse can be registered. The construction of such a device is also very simple. Only the rotary drive for the measuring tube is required. It is also preferred to hold the ball in a very simple manner in the first part of the measurement phase in a known manner at a predetermined location in the bottom region of the measuring tube by arranging the measuring tube in an inclined position, that is, the ball is held in place by gravity .
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge-mässen Geräts sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Particularly advantageous embodiments of the device according to the invention are characterized in the dependent claims.
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. Particularly noteworthy is the design according to claim 2. The use of such a channel ensures that the ball practically always has only point contact with the measuring tube in the first part of the measuring phase, in this phase there is therefore no tendency to take the ball around prematurely and in particular also there are no tendencies for the ball to wobble or swing.
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. It has also been shown that a particularly safe and, in particular, also very precisely defined driving of the ball can be achieved when the limiting pin and the measuring tube wall are corrugated in their regions close to the ball.
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. The use of the magnetic sensor and the formation of the ball from a ferromagnetic material are also of particular advantage. This makes it possible to examine not only bright plasma samples, but also dark plasma samples and whole blood samples, so that such a device is also particularly versatile.
Ein Ausführungsbeispiel eines Geräts gemäss der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. An embodiment of a device according to the invention is described below with reference to the drawing.
Es zeigen Show it
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Messröhrchen eines Geräts gemäss der Erfindung, 1 is a plan view of a measuring tube of a device according to the invention,
Fig. 2 einen Schnitt gemäss Schnittlinie II - II der Fig. 1 mit Darstellung des Messröhrchens in seiner schrägen Funktionslage, 2 shows a section along section line II - II of FIG. 1, showing the measuring tube in its oblique functional position,
Fig. 3 das Schaltbild des magnetischen Sensors und des zugeordneten Steuerkreises eines Geräts gemäss der Erfindung. Fig. 3 shows the circuit diagram of the magnetic sensor and the associated control circuit of a device according to the invention.
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- The measuring tube 1 of the present device shown in FIGS. 1 and 2 has an essentially cylindrical side wall 2 which tapers slightly upwards in terms of its material thickness and which merges at right angles into the bottom 3 of the measuring tube. Centrally to the central longitudinal axis of the tube stands from the base 3 a conically upward
3 648 671 3,648,671
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. recent limiting pin 4 before. Furthermore, the base 3 defines a ball track for a steel ball 5 to be arranged in the measuring tube (see FIG. 2). This ball raceway is defined by a groove 6 which is molded into the base 3 5 and which has a radius of curvature which is slightly larger than the radius of the ball 5. This configuration has the effect that the ball 5 lies practically only in the channel 6 with point contact.
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. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the limiting pin 4 is corrugated on its outer jacket in that it is provided with a plurality of small webs 7 which are spaced apart and parallel to the longitudinal axis of the measuring tube. The side wall 2 of the measuring tube is also corrugated in its lower region, which cooperates with the ball 5, and i5 also in the form of a few small webs 8 which are spaced apart from one another and are parallel to the longitudinal axis of the tube. The webs 7 and 8 project only so far that they at least in the normal phase of operation, they cannot have any contact with the ball 5 located in the channel 6. The arrangement of the channel 6, 20, its dimensioning and the dimensioning of the ball and the dimensioning of the webs is dimensioned such that the ball 5 in this normal phase is only a short distance from the respective areas of the webs 7 and 8 concerned.
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. 2s The configuration is such that, in contrast to the side wall 2, the webs 8 of this side wall enter the channel 6 themselves with a radius of curvature corresponding to the radius of curvature of the channel. The webs 7 and 8 are designed in such a way that they taper slightly upwards both in terms of their height and their width.
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. The device contains a dry thermostat (not shown), in which the measuring tube is rotatably mounted in a slight inclined position of approximately 10 ° - this inclined position is shown in FIG. 2. The measuring tube 1 is set in slow rotation about its longitudinal axis by a rotary drive (not shown). To measure the clotting time, i.e. of the onset of fibrin filament formation in the coagulation batch, the coagulation batch, either light or dark plasma or whole blood, is introduced into the measuring tube tube. Due to the inclined position of the measuring tube, the steel ball 5 is held at a predetermined position relative to the measuring tube 1 and it is set in rotation by the point contact with the rotating measuring tube itself, but otherwise maintains its predetermined spatial position due to its own weight. When the coagulation occurs, the narrow spaces between the steel ball 5 on the one hand and on the other hand the free partial area of the channel 6 and in particular the side wall 2 and the limiting pin 4, and here again in particular between the affected web areas 7 and 8, are immediately formed by the webs 7 and 8 is a particularly well anchoring fibrin thread framework, which leads to a safe and very precisely defined time of the entrainment of the steel ball 5 through the measuring tube 1. The steel ball 5 now follows the rotational movement of the measuring tube 1 and thereby leaves the initially predetermined position. This change of position, which is precisely defined in every way, is registered in the exemplary embodiment shown by a magnetic sensor arranged adjacent to the outer jacket of the measuring tube 1, specifically in the area of the path traversed by the steel ball 60 5 in the entrainment phase, which triggers a control pulse in order to prevent a Enter the coagulation approach to start the registering device for the coagulation time.
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- 65 The magnetic sensor 9 used in the illustrated embodiment is shown together with its control circuit in FIG. 3. The magnetic sensor used has an integrated Hall system 10 and is designed to use an induction
648 671 648 671
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. to convert the change into a proportional voltage change, the output voltage rising with increasing induction. A magnetic sensor of this type with a Hall system has no hysteresis behavior and should therefore be regarded as a linear converter. A permanent magnet (not shown) is provided on the back of the sensor chip, which generates an inductive bias which ensures that the change in induction can be achieved solely by the approach of a magnetic material. Such a change in induction is made even more longitudinally by the sensor chip, since the permanent magnet on the back and the magnetic material passing by on the front are the causes of the magnetic flux. Via a passive RC low-pass filter 11, which serves to suppress interference, the signal emitted by the sensor 9 is capacitively passed to a first operational amplifier 12, namely to its non-inverting input. As a special feature, this first operational amplifier is wired in such a way that its inverting input receives a part of the output voltage of the operational amplifier via a resistor-resistor combination, one resistor being controllable and at the same time bridged by a capacitance. The gain ratio of the operational amplifier 12 results from the set ratio of the two resistors. The bridging capacitance C automatically reduces the set ratio and thus the gain with increasing frequency. As a result, signals with a high voltage change rate, which are a common cause of interference, are completely negative feedback and have no influence on the measurement.
Das auf diese Weise am Ausgang des Operationsverstärkers 12 gewonnene, hochverstärkte Signal wird einem zweiten Operationsverstärker 13 zugeführt, der als Spannungskompe- The highly amplified signal obtained in this way at the output of the operational amplifier 12 is fed to a second operational amplifier 13, which acts as a voltage compensator.
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. rator with hysteresis. The hysteresis behavior ensures that the system is not switched continuously. The shading is designed such that, for example, half the voltage is given to the inverting input of the operational amplifier 13 in type 5 of a voltage divider via two resistors such that the operational amplifier when the half supply voltage is exceeded, as it is from the first operational amplifier 12 to the non-inverting one Given the input of the operational amplifier 13, emits an OK pulse, which is taken as a stop signal for the coagulation time measuring device, for example an electronic stopwatch (not shown). The course of the triggering is such that the ball 5 first approaches the sensor 9 in the entrainment phase and then runs ahead of it, so that a half-wave-shaped course of the signal results. The described arrangement and configuration of the second operational amplifier 13 exactly defines the point, on the rising edge of such a half-wave, at which the stop signal for the electronic stopwatch is emitted.
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. In order to further switch off influences of the mains supply and to keep the operating points that have been set stable, the described control circuit including the sensor is expediently fed via a voltage regulator. 25 At the same time, a temperature-stabilized differential voltage source uses the reference voltage required to set the sensor's offset voltage.
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. In the exemplary embodiment described above, the steel ball 30 5 is held in a structurally particularly simple manner in the first phase of the measurement by gravity in connection with the inclined position of the measuring tube at the predetermined point. In a modification of this, in special cases with a vertical measuring tube, the ball could also be held at the predetermined point by a small holding magnet of predetermined force.
C C.
3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |