DE1804292C3 - Vorrichtung zur Bestimmung der Prothrombinzeit von Blutplasma - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung der Prothrombinzeit von BlutplasmaInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Prothroinbinzeit von Blutplasma, mit
einem Behälter für eine Blutprobe, in dem ein frei beweglicher ferromagnetischer Rührstab angeordnet
ist und dem auf seiner Außenseite eine ein Magnetfeld erzeugende drehbare Anordnung zugeordnet ist, deren
Magnetfeld so bemessen ist, daß bei konstanter Drehgeschwindigkeit eine Relativbewegung zwischen ihr
und dem ferromagnetische!! Element vor der Verfestigung des Blutplasmas nicht, bei der Verfestigung
des Blutplasmas infolge dessen ansteigender Viskosität jedoch möglich ist, so daß die Relativbewegung zur
ßesiimmiiiii! der Prolhrombinzeit durch Erzeugung
eines sie kennzeichnenden Signals auswertbar ist.
Die Blutgerinnung oder Koagulation ist der übcrgang
flüssigen Biuic:. in einen halbfesten gelanigen
Zustand. Du Gerinnung ist im wesentlichen von der Beschaffenheit des Plasmas abhängig und bewirkt
eine Änderung eines der Plasniaproteine. Fibrinogen,
vom Sol/usiand (flüssig) zum Gelzustand (Test).
ίο Diese Konsisien/änderung wird durch da>
Vorhandensein winziger schraubenähnlicher, unlöslicher Strukturen hervorgerufen, die ein ineinander verwohenes
Netzwerk von Fasern bilden, welche aus dem Protein Fibrin entstehen.
Die Gerinnungsvorgänge werden durch Flüssigkeit aus verletztem Gewebe eingeleitet und beschleunigt.
Die verletzten Gewebe und die zerstörten Blutplattchen geben ähnliche Substanzen ab, insgesamt Thrombokinase,
die die Gerinnungsreaktionen einleiten.
Tritt Blut aus einem verletzten Gefäß aus. so ist es unmittelbar den Flüssigkeiten verletzter Gewebe
ausgesetzt, wodurch automatisch der Gerinnungsprozeß beginnt.
Ein unmittelbarer Faktor für den Gerinnungsprozeß
ist Thrombin, da es eine Änderung von Fibrinogen in Fibrin bewirkt und so eine Gerinnung
erzeugt. Nach der gegenwärtig gellenden medizinischen Theorie existiert Thrombin innerhalb des Blutes in
der inaktiven Form des Prothrombins, welches durch Thromhokinase und Calcium zum Zeitpunkt der
Gerinnung in Thrombin umgewandelt wird. Prothrombin selbst tritt im normalen Plasma nicht auf, sondern
es ist mit einer als Anti-Prolhrombhi bezeichneten Substanz kombiniert, die mit der Thrombokinase
zur Einleitung des Gerinnungsvorganges vereinigt wird. Dadurch wird Prothrombin frei. Dieses wird bei
Anwesenheit von Calcium in Thrombin umgewandelt. Das Thrombin erzeugt zusammen mit dem in normalem
Plasma vorhandenen löslichen Protein Fibrinogen das Fibrin, welches als unlösliches Protein die tatsächliche
Gerinnung darstellt.
Die Prothrombinzeit ist ein Maß für die Gerinnungszeit von Plasma, zu dem eine aus Gewebe stammende
Thromboplastinsuspension beigefügt wurde. Dies bcdeutet, daß die <>Prothrombinzeit« die für das Auftreten
einer Gerinnung in einer mit einem Koagulierungsmittel wie z. B. Thromboplastin bei Vorhandensein
von Calcium behandelten Blutplasniaprobe erforderliche Zeil ist. Normale Prothrombinzeiten liegen
zwischen etwa 11 und etwa 15 Sekunden und sind beim
Menschen relativ konstant. Eine Abweichung von der normalen Prothrombinzeit zeigt entweder eine latente
Abnormalität in der Gesundheit des Patienten oder ein fehlerhaftes Analysierungsverfahren an.
Die Prothrombinzeitbestimmung ist für die Einteilung der Blutungszubtände durch Koagulationsdefekte sehr wichtig. Außerdem ist durch die neuere
Entwicklung und weitläufige Anwendung von Antikoagulierungsniitteln
eine extreme Sorgfalt erforderlieh, da sich das Ansprechen verschiedener Patienten
auf verschiedene Medikamente und verschiedene Dosierungen entscheidend ändern kann. Um die
Dosierung des Antikoagulierungsmittels auf dem richtigen Wert zu halten und damit die Möglichkeit
weiterer Schaden geringerer oder gefährlicherer Art zu reduzieren, muß die Prothrombinzeit genau bestimmt
werden. Der Arzt kann nur dann die richtige Dosierung festlegen, ohne schädliche Folgen be-
furchun zu müssen, wenn er über /uverüisr.ii-.e Daten
scrfü.üi.
[Hnch die französische Patentschrift ! 2-10 524 isl
cjne \ >>rrichumg der ei η pan Uh ge;i;mn;cn An bekannt.
Bei dieser Vorrichtung belindel sich ein frei bewegliches fcrmniagneiisclies Element in dem Probenbehälter,
unter dein die Anordiiung zur Erzeugung eines Maunelfelde-·
g.\lrehi wird. Durch den jeweiliuen Zustand
der Kcl.KiN bewegung /wischen dem ferromagnetische!!
|-;ieiiiciH und der Magnelfeldanordnimg kann jeweils
eine AusMige üher die Verfestigung der Reaklionsinischu:ig
erhalte" werden. Bei der bekannten Vorrieliiung
muß der Endpunkt der Analyse durch die Bedi·. nungsperson mittels Beobachtung der Reaktionsniisc!:ung
festgestellt werden.
i'j.irch die liSA.-l'atentschrift 3 216 240 isl eine
weilerL' Analysicrungsvorrichiiing bekannt, bei der
gleui IaIIs ein ferromagneiisehes Element in einem
Probenbehälter angeordnet ibt. Dieses hlement ist jedn. Ii nur um eine feste hori/ontaic Achse drehbar,
und es wird eine fotoelcktrische Auswertung der ReI.iiivbewegung /wischen dem ferromagnetischen
[lenient und einer außerhalb des Behälters drehbaren M.unelfeldanordnung vorgenommen. Die fotoelektri^he
Auswertung hat den Nachteil, daß eine Eichung tür Flüssigkeiten unterschiedlicher Durch-Ia--gkeitswerte
erforderlich ist und daß die Auswerte- \o! richtung selbst empfindlich gegenüber Staub und
Pii'hensprit/ern ist, die eine Abschirmungs\.irkung
w.irsaehcn können.
vul'gahe der Erfindung ist es, die Nachteile der
bcf.aitnten Vorrichtungen, nämlich einerseits die Auswertung
durch direkte Beobachtung andererseits das Erfordernis einer Eichung und die Empfindlichkeil
gegenüber Verschmutzungen, /u vermeiden und eine \orrichtung /ur Bestimmung der Prothrombin/eit
\.>n Blutplasma zu schaffen, die eine genaue Zeitbestimmung ermöglicht und den Endpunkt der Analyse
automatisch anzeigt.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art lost die Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß eine
Anordnung /ur elektromagnetischen Erzeugung eines einer Signalausvvertevorrichtung zuzuführenden elektrischen
Signals vorgesehen ist, die ein induktives Schaltelement aufweist, welches mit der das Magnetfelderzeugenden
Anordnung elektromagnetisch fest gekoppelt ist und in dem das Signal durch die Relativbewegung
induziert wird.
Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ist eine sehr genaue Bestimmung der Prothrombinzeit möglich,
und zwar unabhängig von optischen Eigenschaften der jeweiligen Probe. Die Vorrichtung ist unempfindlich
gegenüber Verschmutzungen und kann mechanisch sehr einfach aufgebaut werden. Durch die
elektromagnetische Auswertung ist es möglich, den Einsatzpunkt der Relativbewegung zwischen dem
Rührstab im Behälter und dem Drehmagneten viel genauer zu bestimmen, als dies durch einfache Betrachtung
oder optische Auswertevorrichtungen möglich ist.
Der Endpunkt der Analyse wird festgestellt, indem zuerst die Bewegung des drehbaren magnetischen
Rührstabes auf eine konstante Winkelgeschwindigkeit innerhalb der Flüssigkeitsprohe gebracht und danach
die Änderung üieser Geschwindigkeit durch einen Anstieg der Viskosität der Flüssigkeit festgestellt
wird. Diese Auswertung kann dadurch erreicht werden, daß die magnetische Vorrichtung vorgesehen isl, die
den magnetischen Rülirslab
Drehung durch
Hiissigkeitsprni.e veranlaßt uiiJ mit ihr zugeordneten
Spulen bei einer Änderung >.|..τ Drehung des magnetischen
Riihrstahes durch die damit verbundene :> Anderimg des Magnetfeldes einen elektrischen Impuls
erzeugt. Dieser Impuls kennzeichnet das F11Je der
Bestimmung und kann zur Ausschaltung eine·. Zeitgebermechanismus
verwendet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sine!
ίο m den Unteransprüchen beschrieben. I in Ausführungshcispiel
wird im folgenden an Hand der Figur cläutert.
Mit einer Vorrichtung der in der Figur daigestellten
Art wird die Analyse durchgeführt, bis die Viskosität der Probenflüssigkeit bis zu einem Grad
gesteigert ist, durch den die Rotation des magnetischen Rührslabes innerhalb des Behälters gehemmt oder
zumindest gehindert wir' /u diesem Zeitpunkt wird ein elektrischer Impuls .-r/ciigl, der zum Stoppen
eines Zeitgebers genutzt werden kann, der bei Beginn der Analyse gestartet wurde. Ein Start- und ein
Stoppsignal können miteinander verknüpft und in einen Datenspeicher eingespeichert werden, aus dem
die Analysedaten je nach Wunsch ausgelesen werden können.
Die gesamte Analyse kann automatisch durchgeführt werden, ohne daß irgendwelche Tätigkeit einer
l.aborkraft außer der Bereitstellung des Probenstoffes und den zur Inbetriebsetzung der Vorrichtung erforderlichen
Operationen nötig ist. Die Auswertung beginnt mit der Probeneingabe und wird bei Frreichen
eines bestimmten Endpunktes automatisch beende!. Die Analyse ist auf diese Weise unabhängig
von menschlicher Unzulänglichkeit bei der Auswahl des erwünschten Endpunktes. Wie Tuch noch gezeigt
wird, sind mit der erfindiingsgemäßen Vorrichtung
zuverlässige und reproduzierbare Daten erstellbar, deren normale Abweichung innerhalb der für die
jeweilige Analyse zulässigen Toleranzen liegt.
4<> In der Figur ist ein frei beweglicher Reaktionsbehälter
dargestellt, der in der Auswerfvorrichtung 80 angeordnet ist. Er enthält Reagenzien und abgemessene
Mengen Wasser und flüssigen Probenstoffes. Gleichzeitig mit der Probeneingabe in den Behälter 10 wurde
der Zeitgeber zur Kennzeichnung des Beginns dei ' Analyse gestartet. Der Behälter 10 ist in einer Transportvorrichtung
82 gelagert, mit der er in die Auswerte- \orrichtung 80 gebracht und aus dieser ausgestoßen
wird. Im Inneren der Auswertevorrichtung 80 isl ein Aluminiumrohr 84 vorgesehen, dessen Durchmesser
ein Fins.hieben des Behälters ?0 ermöglicht.
Auf der Außenseite des Rohres 84 ist eine Isolierung
86 vorgesehen, die die Analysenzone gegen äußere Einflüsse abschirmt. Die Isolierung 86 ist
an der Platte 88 befestigt, die wiederum mit federnd vorgespannten Schrauben 90 an einer /weilen Platte 92
befestigt ist, die auf der Oberseite des Motors 94 angeordnet ist. Die Achse 96 ragt aus dem Motor 94
durch die Platte 92 in eine ringförmige Öffnung ')8 der PIaIlL 88, der Isolierung 86 und des Aluminiumrohres
84. Um die Achse 96 ist unterhalb des Behälters 10 ein zylindrischer Magnet 100 angeordnet, auf
dessen Oberseile ein zylindrischer Stahlslab 102 befestigt
ist. Dieser ist von einer Spule 104 umgeben, deren eines Ende mit dem Schleifring 106. deren anderes
Ende mit dem Schleifring 108 verbunden ist. Die Leitungen 110 verbinden die Schleifringanordnung
mit ''er elektronischen Schaltung zur Umset/ung des
mit der Änderung des Magnetfeldes am Endpunkt
der Bestimmung erzeugten Impulses in ein Stoppsignal für den Zeitgeber.
Heim Betrieb der Anordnung wird der in der Figur gezeigte Mechanismus mit dem Magneten 100, dem
daran befestigten Stahlstab 102 und der Spule 104 mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit gedreht.
Dadurch wird der magnetische Rührstab 24 im unleren Bereich des Behälters 10 gleichfalls mit konstanter
Winkelgeschwindigkeit durch die Flüssigkeitmischung gedreht. Bei der Bildanalyse wird der
magnetische Rührstab 24 bei Gerinnung festgehalten oder an einer Drehung zumindest gehindert. Durch
diese Rotationsänderung wird in den Spulen ein Wechselstrom erzeugt, da diese mit dem Rührstab
elektromagnetisch gekoppelt sind. Das so erzeugte Signal wird über die Schleifringanordnung und die
Anschlußleitungen dem Zeitgeber als Stoppsignal zugeführt. Da der Anfangs- und der Endpunkt der
Bestimmung nicht von menschlichen Beobachtungen ao oder Funktionen abhängen, können mit der beschriebenen
Vorrichtung außergewöhnlich zuverlässige und genaue Daten innerhalb der für die jeweilige
Analyse geltenden Toleranzen erzeugt werden.
Die folgende Bestimmung einer Prothrombinzeit as
wird unter Verwendung einer Vorrichtung der in der Figur gezeigten Art beschrieben. An einer Reagenzieneingabe;.lelle
werden z. B. Thromboplastin und Calciumchlorid in den unleren Behälterbereich gegeben.
Der Behälter wird dann zu einer Wassereingabestellc gebracht, an der eine abgemessene Wassermenge eingegeben
wird. Gleichzeitig damit wird unter dem Behälter ein Magnet gedreht, wodurch der magnetische
Rührstab innerhalb des Behälters in Drehung versetzt wird und das Thromboplastin und das
Calciumchlorid in Lösung bringt. Bei der Weiterbewegung des Behälters erfolgt eine Temperaturerhöhung
der Reagenzlösung durch äußere Aufheizung auf etwa 37' C, diese Temperatur wird beibehalten.
An der Analysierungsstelle wird eine abgemessene Piasmaprobe in den unteren Behälterbereich eingegeben
und gleichzeitig der Zeitgeber gestartet. Der Drehmagnet an der Analysierungsstelle verursacht
eine Drehung des magnetischen Rührstabes im Behälter und eine Mischung des Plasmas mit der Reagenslösung.
Es erfolgt eine weitere Drehung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, bis die erhöhte Viskosität
der Gesamtflüssigkeit die Drehgeschwindigkeit ändert. Bei der Gerinnung wird der Rührstab festgehalten
und an einer weiteren Drehung gehindert, Dadurch erfolgt eine Magnelfeldänderung und eine
Induktion eines Wechselstromes in der den rotierenden
Magneten umgebenden Spule, der automatisch in ein Stoppsignal für den Zeitgeber umgesetzt wird.
| Handelsübliche Vorrichtung | Beispiele IX bis XX | Erfindungsgemäßc Vorrichtung |
| Beispiele I bis VIII | Beispiele XXI bis XXXVIII | |
| 12,6 | 12,5 | 12,1 |
| 11,8 | 12,4 | 12,1 |
| 11,9 | 12,4 | 12,2 |
| 11,9 | 11,9 | 12,2 |
| 12,4 | 11,4 | 12,2 |
| 13,0 | 12,0 | 12,1 |
| 11,9 | 12,0 | 12,2 |
| 11,9 | 12,4 | 12,1 |
| Mittelwert 12,175 σ = 0,440 |
12,4 11,9 11,4 |
12,1 12,3 12,1 |
| 12,9 | 12,3 | |
| Mittelwert 12,133 | 12,3 | |
| σ = 0,450 | 12,3 11,9 |
|
| 12,2 | ||
| 12,2 | ||
| 12,1 | ||
| Kombinierter Mittelwert | - 12,150 | Mittelwert 12,166 |
| σ | = 0,434 | σ = 0,103 |
Eine
Beispiele I bis XXXVlIl
Reihe von Prothrombinzeitbestimmungen
Reihe von Prothrombinzeitbestimmungen
zum anderen unter Verwendung einer handelsüblichen Analysierungseinrichtung durchgeführt. Der erfindungsgemäße
Zeilgeber arbeitete mit einem Synchronmotor mit 90 U/rnip. ur.d einem Drehmoment «on
29,6 cm/kg bei 60 Hz. Auf dem Drehmagnelen befanden
sich zwei in Reihe geschaltete Spulen mit jeweils X(HK) Windungen aus Draht und einem Widersland
von 3(KK) Ohm, so daß der Gesamt widerstand
6(KK) Ohm betrug. Bei dieser Versuchsreihe wurde auf beiden Vorrichtungen Thromboplastin und nc
males menschliches Vergleichsplasma verwendet. D
Zweck dieser Tests bestand darin, die Reproduzit
males menschliches Vergleichsplasma verwendet. D
Zweck dieser Tests bestand darin, die Reproduzit
Ιλ'^γΙ.*'*|( f\t*r Pactimmtinnnn nt\t !^wl«·- Π« νΐ«·1^«...- »>
F
bestimmte Bedingungen zu ermitteln.
Beide Einrichtungen wurden etwa 25 Minuten ν
Beginn der Tests auf 37°C gebracht. Die mit d
eriindungsgemäBen Vorrichtung durchseführter. E
Stimmungen wurden mit einem einzelnen auswechs
Beginn der Tests auf 37°C gebracht. Die mit d
eriindungsgemäBen Vorrichtung durchseführter. E
Stimmungen wurden mit einem einzelnen auswechs
baren Behälter vorgenommen, der über der magi
tischen Auswerfvorrichtung fast angeordnet w;
In ein und demselben Behälter wurden verschiede
mit Teflon überzogene Riihrsläbc verwendet. Bei c
tischen Auswerfvorrichtung fast angeordnet w;
In ein und demselben Behälter wurden verschiede
mit Teflon überzogene Riihrsläbc verwendet. Bei c
erlindungsgcmäßen Vorrichtung wurden die Plasmaproben
automatisch in die Thromboplastinlösung im Behälter eingegeben.
Bei der anfänglichen Datenreihe der handelsüblichen Vorrichtung trat eine große Streuung auf, die zunächst
auf Bedienungsfehler zurückgeführt wurde. Diese erste Datengruppe entspricht den Beispielen 1 bis VIII.
Eine zweite Datengruppe wurde mit einer anderen Bedienungsperson unmittelbar nach der ersten abgeleitet
und entspricht den Beispielen IX bis XX. Die Beispiele XXI bis XXXVIII entsprechen den mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Bestimmungen. Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle in Sekunden angegeben.
Normale Abweichungen bei jeder Datengruppc der folgenden Tabelle und die kombinierten Daten
der handelsüblichen Vorrichtung wurden mit folgender Formel berechnet:
a —
in der σ die Normalabwcichung,
Xi der Probenwert,
X der Mittelwert und
η die Anzahl der Proben ist.
Die Ergebnisse zeigen, daß die crfindungsgemäßi Vorrichtung unter gleichen Bedingungen wesentlicl
besser reproduzierbare Werte liefert als die bekannt! Vorrichtung. Obwohl die mit beiden Vorrichtunger
erhaltene mittlere Prothrombinzeit praktisch dieselbi
ist, ist die Normalabweichung bei der erfindungs gemäßen Vorrichtung weniger als ein Viertel derjenigei
bei der bekannten Vorrichtung. Ferner liegt die Nor malabweichung innerhalb der für diese Art der Be
ίο Stimmung vorgeschriebenen Grenzen.
Es sei bemerkt, daß die Anzahl der Spulen, die ver wendete Drahtart und die Widerstandswerte nich
den genannten Werten entsprechen müssen. Sie sine variabel und ergeben sich aus dem jeweils vorgegebener
Signal-Rausch-Verhältnis. Ferner sind dem Fachmanr auch andere Ausführungsformen mit anderen gcome
Irischen Verhältnissen möglich. Beispielsweise könncr
• an Stelle einer gemeinsamen Drehung des Magneten der Spulen und der Eisenkerne mit gleicher Ge
ao schwindigkeit nur der Magnet und die Eisenkerne drehbar sein, während die Spulen stationär angcordne
sind. Dadurch werden Schleifringe überflüssig, denr die stationären Spulen können direkt mit einem Ver
stärker oder anderen elektronischen Schaltungen ver
as bunden sein. Auch kann an Stelle der Schleifringe eir
Quecksilberkontakt zur Übertragung von Strom änderungen verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309637/27(5
Claims (5)
1. Vorrichuiny /ur Bestimmung der Prothromniii/eii
von imüpmsrr.u, !nil einen! Behälter für
eine Blutprobe, in dem ein frei beweglicher ferromagiiJliseher
Rührstab angeordnet ist und dem auf seiner Außenseite eine ein Magnetfeld erzeugende
drehbare Anordnung zugeordnet ist. deren Magnetfeld so bemessen ist, daß bei konstanter Drehgeschwindigkeit
eine Relativbewegung zwischen ihr und dem ferromagnetische!! Element vor der
Verfestigung des Blutplasmas nicht, bei der Verfestigung des Blutplasmas infolge dessen ansteigender
Viskosität jedoch möglich ist, so daß die Relativbewegung zur Bestimmung der Proihromhm/eit
durch Erzeugung eines sie kennzeichnenden Signals auswertbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Anordnung (104,
106, 108, 110) zur elektromagnetischen Erzeugung
eines einer Signalauswertevorrichtung zuzuführenden elektrischen Signals vorgesehen ist, die ein
induktives Schaltelement (104) aufweist, welches mit der das Magnetfeld erzeugenden Anordnung
(100, 102) elektromagnetisch fest gekoppelt ist und in dem das Signal durch die Relativbewegung
induziert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. Jaß der Behälter (10) in einer ihn
umgebenden Halterung (84. 86) angeordnet ist, die ein magnetisch abschirmendes Material (86)
aufweist und an ihrer Unters;- te mit einer Aussparung (98) versehen ist, durch die hindurch die
Anordnung (100, 102) zur Erzeugung des Magnetfeldes und das mit ihr gekoppelte induktive Schallelement
(104) bis unter den Behälter (10) in die Halterung (84, 86) eingeführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die das Magnetfeld erzeugende Anordnung (100, 102) aus einem mit einem Antriebsmotor
(94) gekoppelten Drehmagneten (100) und daran befestigten Polen (102) aus ferromagnelischem
Material besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Drehmagneten (100)
eine von dem Magnetfeld durchsetzte Spule (104) angeordnet ist, die über Schleifkontaktringe (106,
108) mit der Sigiialauswcrtevorrichlung verbunden
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswertevorrichtung
einen Zeitgeber aufweist, dessen bei Eingabe einer Blutprobe in den Behälter (10) gestarteter Ablauf
durch das elektrische Signal unterbrochen wird.
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