DE1947051C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen und Anzeigen des kontinuierlichen Verlaufs einer eine Widerstandsänderung hervorrufenden Kenngröße bei der Blutuntersuchung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen und Anzeigen des kontinuierlichen Verlaufs einer eine Widerstandsänderung hervorrufenden Kenngröße bei der Blutuntersuchung, wie Blutgerinnungszeit, wobei das Blut in einer Testprobe eingegeben und sein elektrischer Wider-Standsverlauf über die Zeit mittels einer elektrischen Schaltung ermittelt wird.

Ein solches Verfahren und eine hierzu geeignete Vorrichtung ist bekannt aus dem Aufsatz von Rosenthal und Tobias, veröffentlicht in den J. Lab. Clin. Med. 33. 1948, auf den Seiten 1110 bis 1122. Abgesehen davon, daß sich die genannte Arbeit von Rosenthal und Tobias ixr wesentlichen auf den Zustand des Blutes nach Eintritt der Gerinnung bezieht, also auf die sogenannte »Blutretraktionszeit« (blood retraction time), sind R ο s e η t h a 1 und Tobias auch noch zu im wesentlichen unzutreffenden Erkenntnissen der bei der Blutgerinnung insgesamt auftretenden Phänomene gelangt. Die Messung wurde durchgeführt, indem jeweils eine Blutprobe in einer Widerstandsmeßbrücke auf ihr elektrisches Verhalten hin untersucht wurde, wobei mit einer Spritze entnommenes Blut in eine Meßröhre, nämlich, wie der Darstellung der Fig. 3 entnommen werden kann, ein Reagenzgläschen eingeführt und in dieses Elektroden eingesetzt wurden, anschließend wurden dann 40 Minuten lang Messungen vorgenommen. Die Fig. 4 dieser Veröffentlichung zeigt, daß im wesentlichen unzutreffende Werte ermittelt wurden, denn, wie auch auf S. 1120 in der Mitte ausgeführt, ergab sich bei den Messungen von Rosenthal und Tobias vor Beginn der Blutgerinnung keine wesentliche Widerstandsänderung. Die Messungen zeigen allgemein ansteigende Widerstandswerte für den Nachgerinnungszeitpunkt.

Wo gegebenenfalls dennoch bei den insgesamt unzulänglichen Meßbedingungen vor Eintritt der Gerinnung eine Widerstandsänderung festgestellt wurde, wurde dies nicht auf Mechanismen innerhalb des zu untersuchenden Blutes zurückgeführt, sondern wurde so interpretiert, daß dies vermutlich auf Temperaturänderungen oder eine nicht ausreichende Bemessung der Elektroden zurückzuführen ist Die geringfügige Temperaturänderung könnte dabei in der Spritze stattgefunden haben (s. die letzten Zeilen des ersten Absatzes auf S. 1115 dieses Aufsatzes).

Fig. 6 der genannten Arbeit zeigt vergleichsweise, jedoch immer nach Eintritt der Blutgerinnung, den Verlauf der Widerstandskurven von untersuchtem Blut, wobei zu Vergleichszwecken auch Untersuchungen mit Blutproben durchgeführt wurden, denen ein Antikoagulanz beigegeben war. Wesentlich ist jedoch, daß Tobias und Rosenthal nicht etwa tatsächlich Veretleichsmessungcn durchführten, sondern lediglich zum besseren Verständnis des Verlaufs der Bhitretraktion auch Einzelmessungen an mit Antikoagulantien aufweisenden Blutproben durchführten und die Ergebnisse in dem gleichen Kurvendiagramm niederlegten, in welchem auch eine normale Meßprobe ohne Zusatz von Antikoagulantien eingezeichnet war.

Die Ergebnisse, zu denen Tobias und Rosenthal gelangt sind, müssen vom heutigen, im wesentlichen durch die Erkenntnisse vorliegender Erfindung begründeten Standpunkt als irrelevant angesehen werden, denn sie waren außerordentlich ungenau und erlaubten keine reproduzierbare Bestimmung etwa des Blutgerinnungszeitpunktes. Im übrigen konnten Rosenthal und Tobias überhaupt nur deshalb zu einigermaßen verwertbaren Ergebnissen gelangen, weil ihre Messungen unter absolut laboratoriumsmäßigen Bedingungen mit genauer Konstanthaltung der Temperatur der verwendeten Blutproben und äußerster Reinlichkeit vorgenommen wurden, was bei praktischen Untersuchungsfällen nahezu ausgeschlossen ist

Von besonderem Interesse ist hierbei auch der Aufsatz von Hellmut Harten, »Die Thrombelastographie«, aus der Zeitschrift f. d. gesamte experimentelle Medizin, Bd. 117, S. 189 bis 203, (1951). Der Aufsatz selbst bezieht sich auf die Bestimmung des Gerinnungszeitpunktes und auf die Erfassung der mit dem Gerinnungsvorgang zusammenhängenden Mechanismen, wobei eine komplizierte Vorrichtung, ein sogenannter Thrombelastograph, vorgeschlagen wird zur mechanischen Bestimmung zur Messung der Thrombuselastizität. Diese Vorrichtung ist äußerst umständlich und besteht im Prinzip aus einer zylindrischen Küvette, in die ein zylindrischer Stift zentrisch so weit hineinragt, daß der Stift von den Seitenwänden ebenso weit entfernt ist wie von seinem Boden. Beide Teile sind aus einem nicht benetzbaren Material; der Stift ist mit einem dünnen Stahldraht an einem Festpunkt aufgehängt am oberen Ende des Stiftes befindet sich ein kleiner Spiegel. Die Küvette sitzt auf einem um die senkrechte Achse drehbaren Sockel. Es erfolgt eine minimale Drehung der mechanischen Vorrichtung so, daß die Sehne des bogenförmigen Ausschlags genau gleich '/12 des Radius ist. Es ist einzusehen, daß ein derart zeitraubendes und kompliziertes Meßverfahren für praktische Anwendungsfälle, beispielsweise bei Arbeiten von Hausärzten, wobei die Blutgerinnungszeit am Bett des Patienten gemessen werden muß und nicht unter laboratoriumsmäßigen Bedingungen erfolgen kann, nicht brauchbar ist.

Von besonderem Interesse bei diesem Aufsatz von H a r t e r t sind jedoch die Bemerkungen im 3. Absatz auf S. 190, wo eingangsmäßig einige andere Verfahren zur Bestimmung der Blutgerinnungszeit abgehandelt sind. Dort ist ausgeführt daß bei Gerinnung sich die elektrische Leitfähigkeit des Blutes ändert, auf Grund eigener Untersuchungen nimmt sie anfangs etwas zu und nach Überschreitung der maximalen Gerinnungsreaktionsgeschwindigkeit stärker ab. Abgesehen davon, daß diese Erkenntnisse im Gegensatz zu denen von Rosenthal und Tobias stehen, wird weiter ausgeführt, daß die Leitfähigkeitsmessungen bisher noch zu keiner wesentlichen Bereicherung der Kenntnis über die Blutgerinnung geführt und ihre funktioneilen Grundlagen umstritten sind; die Leitfähigkeitsmessungen erlauben nicht einmal, wie z. B. in dieser Veröffentlichung besonders ausführlich besprochene Viskositätsmessung, die Definition zeitlich markanter Punkte, die untereinander vergleichbar sind. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Fachwelt die Versuche, durch

Bestimmung des elektrischen Widerstandes des Blutes zu auswertbaren Ergebnissen zu kommen, eindeutig ablehnt, und im folgenden werden auch im weiteren Verlauf der Entwicklung dann wieder Meßmethoden zur Bestimmung der Blutgerinnungszeit bekannt und vorgeschlagen, die auf einer mechanisch-elektrischen Be-Stimmung der Gerinnungszeit beruhen. Es wird in diesem Zusammenhang verwiesen auf den Aufsatz von Richardson und B i s h ο ρ, »A New Accurate and Reliable Method to Record Blood Coagulation Time ...«, veröffentlicht in J. of the American Pharmaceutical Association, Vol. XLVI, No. 9, 1957, den S. 553 bis 555. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird eine von einem Motor angetriebene und sich dadurch in etwa 10 Sekunden nach oben und unten bewegende Plattform verwendet, auf welcher der Behälter mit dem zu untersuchenden Blut steht In den Behälter tauchen Elektroden ein, die je nach dem Gerinnungszustand des Blutes während der Oszillation des Blutbehälters und der Plattform sich entweder völlig aus dem Blut lösen können oder wobei infolge zunehmender Gerinnung eine mehr oder weniger große Verbindung und somit ein mehr oder weniger großer Widerstand zwischen den Elektroden bestehen bleibt. Ein solches Verfahren ähnelt in seinem Aufwand dem bekannten Thromboelastogramm-Verfahren und ist wie für jeden Fachmann leicht einzusehen ist relativ unzuverlässig und ungenau, da es sehr häufig von nicht vorhersehbaren Zufällen abhängt ob zwischen Elektroden nun ein Blutfaden hängenbleibt oder nicht

Der Vollständigkeit halber seien im folgenden noch einige weitere Verfahren zur Bestimmung der Blutgerinnungszeit und allgemein zur Ermittlung von Kenngrößen bei der Blutuntersuchung angegeben. Solche Blutuntersuchungsverfahren sind die in Kliniken und Laboratorien im Grunde am häufigsten durchgeführten Untersuchtungstests und bilden ein wesentliches Hilfsmittel bei der Überwachung von mit Antikoagulantien behandelten Patienten, die an akuter Koronarthrombose, an Thrombophlebitis, an Lungeninfarkten und anderen thromboembolischen Krankheiten leiden. Die Bestimmung der Blutgerinnungszeit gehört weiterhin zu den vorbereitenden Untersuchungen bei einer Diagnose und folgt der Behandlung verschiedener Blutungskrankheiten. Sehr häufig lassen sich im übrigen auch bestimmte Krankheiten durch das Auftreten einer verringerten Blutgerinnungszeit feststellen, wie beispielsweise eine Neigung zu thrombotischen Erscheinungsformen bei postoperativen Patienten, bei Fällen von j^ffiia|^|bei Karzinomen der Bauchspeichel-

gÖ^ii^chanlsmus der Blutgerinnung ist bestimmt durcheuie Anzahl von Faktoren, beispielsweise Blutblättchen; Enzyme and Ionen, so daB die Blutgerinnung insgesaint zu kompliziert ist als daß in jedem Fall eine genaue Analyseerfolgen kann. Der Arzt bzw. der Praktiken muß sich dabei auf Untersuchungsmethoden verlassen, die auf dieWirksamkeit des Blutgerinnungsmechanismus im ganzen hindeuten oder auf eine bestimmte^^|t|tc^üt&ing, wie beispielsweise auf die Bestim-

pth|om

En Erstes Verfahren zur Bestimmung der Blutgerinnuiigszeit ist ,^er sogenaimte »Lee-White-Test«. Bei di Test^vird venöses Blut in drei Teströhrchen ^t und'ljei 37°C in einem Wasserbad gehalten^ J3ig Bfl^erinnungszeit wird durch Schwenken des ersten^und ,dann des zweiten Teströhrchens in ZeitinteryaDeniyon 1 Minute bestimmt; dabei wird die Zeit bei welcher sich ein festes Gerinnsel in jedem der Röhrchen gebildet hat, aufgezeichnet und auch die Gerinnung des Blutes in dem dritten Röhrchen festgestellt, um die Gerinnungszeit zu bestimmen.

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Blutgerinnungszeit ist das Kapillarröhrchenverfahren. Eine Glaskapillare wird mit Blut von einer Fingerpunktur gefüllt, in regelmäßigen Abständen werden kurze Stiikke der Kapillare abgebrochen, bis ein Blutpfropfen zwisehen den abgebrochenen Teilen der Kapillare erscheint. Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Auftretens der Blutgerinnung ist das schon weiter vorn erwähnte Thromboelastogrammverfahren. Hierbei kann beispielsweise auch ein gabelförmiges Instrument, das in der Blut- oder Plasmaprobe bewegt wird, zur Bestimmung der Viskosität, die im Moment der Gerinnung ansteigt, verwendet werden.

Schließlich kann das Auftreten der Blutgerinnung auch dadurch bestimmt werden, daß die Lichtdurchläs-

ao sigkeit einer Blutplasmaprobe nach ihrer Trennung von dem Blut überwacht wird. Bei Auftreten des Gerinnsels wird die Probe undurchsichtig.

Alle diese Verfahren sind zeitraubend, ungenau oder äußerst kompliziert. Es fehlt ein geeignetes Verfahren, das eine genaue, bequemer und häufiger vorzunehmende Bestimmung von Kenngrößen bei der Blutuntersuchung ermöglicht; dadurch werden dem behandelnden Arzt wertvolle Angaben vorenthalten, die bei der Behandlung von Patienten von großer Wichtigkeit sein können. Im folgenden wird noch auf einige speziellere Untersuchungsmethoden, die sich insbesondere auf die Blutuntersuchung beziehen, eingegangen.

So ist es aus dem französischen Patent 15 15 891 bekannt die Schrumpfung eines Blutgerinnsels durch Registrieren der elektrischen Widerstandsänderung zu bestimmen. Hierzu wird ein Mehrfachstromgenerator verwendet der an verschiedenen Sekundärwicklungen Spannungen bei 50 Hz liefert es sind mehrere von den erzeugten Strömen durchflossen Meßzellen vorgese-

hen, eine Thermostatvorrichtung und ein Mehrfachgalvanometer-Punktschreiber. Als Meßzellen dienen relativ großkalibrige Glasröhrchen mit im Abstand von 4 mm parallelliegenden stabförmigen Eisenelektroden, zwischen denen sich das Blutgerinnsel als an den Elektroden haftender Körper ausbilden soll. Es wird dann die Schrumpfung dieses Körpers gemessen, was auf eine Retraktionszeitbestimmung hinausläuft indem über mehrere Stunden der Widerstandsverlauf aufgezeichnet wird. In der ersten Stunde durchläuft der Widerstand der Blutprobe zwar ein Minimum, welches jedoch nicht als Maß für den Gerinnungszeitpunkt gelten kann und der, wie in dieser Veröffentlichung ausgeführt auf die Wiedererwärmung des vorher abgekühlten Blutes zurückzuführen ist

Aus der DT-PS 7 64 544 ist eine Einrichtung zur Messung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten bekannt mit welcher nach der Differenzmethode Momentanwertmessangen durchgeführt werden können. Dabei wird aber einen Transformator den beiden zu verglei-

chenden, hintereinander geschalteten Leitfähigkeitsmeßzellen ein Wechselstrom zugeführt; parallel zu jeder LeitfäMgkeitsmeßzelle ist ein Transformator geschaltet der die zu vergleichenden entstehenden WechselSpannungen zwei gegeneinander geschalteten

Gleichrichteranordnungen zuführt, zwischen deren miteinander verbundenen Ausgangsklemmen in bekannter Weise ein den Differenzstrom anzeigendes Gleich-Strommeßgerät liegt Diese Veröffentlichung steht mit

vorliegender Erfindung in keiner weiteren Beziehung.

Dies trifft in ähnlicher Weise auf die aus der DT-AS 12 63 354 bekannte Leitfähigkeitsmeßanordnung zur linearen Anzeige der Konzentration von in einer Flüssigkeit suspendierten, isolierenden Teilchen zu, bei welcher der Feststoffgehalt der suspendierten Teilchen as Volumenprozentangabe dadurch bestimmt werden soll, daß eine Bezugszelle und eine Meßzelle in Reihe an einer Reihenschaltung zweier Spannungszellen angeschlossen sind und daß der Widerstand der Bezugszelle gleich dem halben Widerstandswert der mit reiner Flüssigkeit, nämlich Elektrolyt ohne Feststoffteilchen, gefüllten Meßzelle ist, wobei die Anzeigespannung zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Zellen und dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung zweier Spannungszellen entnommen wird.

Eine dem Anmeldungsgegenstand insofern naner kommende Veröffentlichung, als sie sich ebenfalls aut die Bestimmung der Blutgerinnungszeit und der Ketraktionszeiten bezieht stellt die US-PS 26 51 751 dar. Bei der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Vorrichtung sind die zu messenden Proben, üblicherweise einen Elektrolyten enthaltende Teströhrchen in Reihe mit einem sehr hohen Widerstand geschaltet. In Verbindung mit einer Konstantspannungsversorgung soll es auf diese Weise, insbesondere bei periodischer Abtastung einer Vielzahl von Testproben nach Art eines Zeitmultiplexverfahrens ein zutreffender Wert fur den Widerstand der Probe ermittelt werden. Vergleichsmessungen werden gar nicht durchgeführt und der Ve- such, eine Widerstandsänderung mit Hilfe einer wecnselstrom-Konstantquelle zu ermitteln, ist darauf zurückzuführen, daß Polarisationserscheinungen ausgeschlossen sein sollen. Um der äußerst schwierig zu beherrschenden Temperatureinnüsse Herr zu werden, schlägt diese Veröffentlichung die Anordnung der 1 eströhrchen in einem geeigneten, temperaturgeregelten Bad vor. Dem Verlauf der ermittelten Kurven in Hg. 3 läßt sich, sollte es sich um einen Anstieg des Widerstandes über der Zeit handeln, vermutlich lediglich die sogenannte Retraktionszeit entnehmen, die schon in der ersten Veröffentlichung von Rosen thai una Tobias ermittelt worden ist und auf welche im übrigen in diesem US-Patent 26 51 751 in Spalte 1 ausdrücklich Bezug genommen wird.

Der DT-AS 12 20 642 läßt sich ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Maßzahl tür den Gehalt an Kalzium-Ionen im Blut als bekannt entnehmen, bei dem die elektrische Leitfähigkeit einer Nativ-Blut-Probe mit der einer Vergleichsprobe aus Nativ-Blut ins Verhältnis gesetzt wird, das mit einem zur Bildung eines Kalzium-Komplexes führenden ?«■£"" in solcher bekannter Menge versetzt ist daß em UderschuB an Reagens verbleibt Hierzu wird eine elektrische Meßschaltung verwendet mit welcher sicn ein Vergleichsquotient abzulesen gestattet aus dem dann ein Hinweis auf Störungen im hormonellen oder im aiiinentären Kalzhim-Haushalt festgestellt werden kann. Das bekannte Verfahren gibt keinen Hinweis auf die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung ewer «> Kenngrößenänderung, d.h. auf die Möglichkeit daß man durch die kontinuierliche Ermittlung einer Keaxtion auf einen Zeitablauf bezogene Kenngrößen gewinnen kann, die von außerordentlicher Bedeutung für die jeweiligen Zustände eines Patienten se™ können. Abgesehen davon, daß bei dieser VeröffentlicriungleAglich der Momentanwert an Kalzium-Ionen bestimmt werden sol wird durch die Zugabe des gewählten Rea

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45 gens, nämlich bevorzugt Natriumzitrat, der Widerstandswert der Probe selbst so stark beeinflußt, daß das System nach dieser DT-AS möglicherweise zur Gewinnung eines Anhaltspunktes über den Gehalt an Kalzium-Ionen geeignet ist nicht jedoch Tür die hier vorliegenden Zwecke.

In der Anlage ähnlich ist das aus der GB-PS 9 78 218 bekannte Verfahren zur Messung des Leitfähigkeitsunterschiedes zweier Flüssigkeiten, die durch zwei Zellen fließen. Hierzu sind zwei Leitfähigkeitszellen vorgesehen sowie eine erste Brückenschaltung und eine zweite Brückenschaltung, die über Transformatoren von einer Wechselspannung gespeist werden und wobei zwei der Brückenarme der ersten Brückenschaltung von den Leitfähigkeitszellen gebildet sind. Die Leitfähigkeitszellen sind dabei durch eine Säule verbunden, die ein Reagens enthält, welches in der Lage ist die Leitfähigkeit der Lösung im Verhältnis zur Menge der gelösten Substanzen zu ändern; anschließend wird die Lösung in die zweite Leitfähigkeitszelle überführt. Auf diese Weise können jedoch lediglich Momentanwerte gemessen werden, die Überwachung von kontinuierlich verlaufenen Reaktionen ist nicht beabsichtigt und auch nicht möglich, denn die Reaktion findet gerade außerhalb der Leitfähigkeitszellen in der verbindenden Säule statt. Nach Vollendung der Reaktion, bei welcher im speziellen Fall dieser Veröffentlichung Thallium mit Sauerstoff zur Kombination gebracht wird, was zu ionisiertem Hydroxyd führt, wird die Flüssigkeit zurückgebracht und der neue Testwert mit dem Wert der Flüssigkeit vor der Reaktion verglichen. Solche Meßverfahren sind schon von ihrer Anlage her nicht zur Bestimmung von Blutgerinnungszeiten oder verwandten Kenngrößen geeignet denn nach Einsetzen der Blutgerinnungsreaktion ist ein Transport des geronnenen Blutes, wie bei dieser Veröffentlichung erforderlich, nicht mehr möglich. Bei dieser bekannten Vorrichtung kann nicht festgestellt werden, wann eine Zustandsänderung eintritt sondern lediglich, ob und gegebenenfalls in welchem Maße eine Reaktion stattgefunden hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen und Anzeigen des kontinuierlichen Verlaufs einer eine Widerstandsänderung hervorrufenden Kenngröße bei der Blutuntersuchung, wie Blutgerinnungszeit oder sonstiger interessierender Kenngrößen anderer Prozesse zu schaffen, das mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit praktisch an jedem Ort ohne größeren Aufwand durchgeführt werden kann und präzise einen ) zeitabhängigen Meßwert ausschließlich des zu untersuchenden Prozeßverlaufes ergibt

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß mindestens eine Testprobe und mindestens eine Vergleichsprobe des zu untersuchenden Blutes gleichzeitig in einer verhältnisbildender Schaltung in enger, gleiche Umweltseinflüsse bewir kender Beziehung angeordnet werden und mindesten! einer der Proben (Meß- oder Vergleichsprobe) von An fang an an einer lediglich den Prozeßverlauf nicht je doch unmittelbar den Blutwiderstand beeinflussende] Maßnahme unterworfen wird, und daß das Ungleichge wicht der elektrischen Schaltung kontinuierlich über wacht und/oder gemessen wird. Eine Vorrichtung zu Durchführung dieses Verfahrens geht dabei aus voi einer die Blutprobe aufnehmenden Meßzefle mit zwe Elektroden und damit verbundener elektrischen Schal tung, vorzugsweise Brückenschaltung zum Bestimme

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des Blutwiderstandsverlaufs über die Zeit und besteht erfindungsgemäß darin, daß neben der mindestens einen Meßzelle mindestens eine zu dieser identische Vergleichszelle mit zwei Elektroden vorgesehen ist und daß eine der Meßzellen eine den Prozeßverlauf, jedoch nicht unmittelbar den Blutwiderstand beeinflussende Maßnahme enthält.

Es ergibt sich auf diese Weise der wesentliche Vorteil, daß sämtliche Änderungen des Blutwiderstandes, die nicht auf die Gerinnung zurückzuführen sind, und dazu gehören insbesondere Temperatureinflüsse, die zu einer außerordentlich staricen Verfälschung des Meßergebnisses führen können, sowie sonstige Einflüsse wie Sedimentation und dergleichen absolut ausgeschaltet sind und daß es erstmals gelingt, den kontinuierlichen Verlauf einer Kenngröße in einem normalen und nicht an Laboraioriumsbedingungen gebundenen Meßverfahren mit solcher Präzision und Reproduzierbarkeit anzugeben, daß ein Arzt verbindliche Angaben über für seine Therapie erforderliche Größen wie Blutgerinnungszeit, Prothrombinzeit und dergleichen erhält. Erst die Erfindung ermöglicht überhaupt die nunmehr gesicherte Erkenntnis, daß der elektrische Widerstand einer Blutprobe während und vor der Gerinnungszeit nicht konstant bleibt sondern bis auf einen minimalen Wert abfällt, der mit dem Gerinnungszeitpunkt des Blutes zusammenfällt. Diese Feststellung läßt sich auf Grund der kontinuierlich durchgeführten Vergleichsmessung treffen; je stärker dann der Gerinnungsprozeß fortschreitet umso größer wird dann wieder der elektrische Widerstand der Meßblutprobe, wie dies auch von Rosenthal und Tobias ermittelt worden ist. Die bisherigen Ermittlungen haben jedoch nicht erkannt daß bis zur Gerinnung der so gemessene Vergleichswiderstand eine fortschreitende Verringerung zeigt und daß sich auf diese Weise das sich bildende Minimum oder eine Ableitung dieser Kurve als Maß für den Gerinnungszeitpunkt ausnutzen läßt Die Blutgerinnungszeit läßt sich nunmehr in einfacher Weise, jedoch äußerst präzise als der Zeitraum bestimmen, der vom Zeitpunkt nach einer erfolgten Blutprobe bis zum Erreichen eines ersten Minimums im Wid^rstandsverlauf der Vergleichsmessung vergeht

Besonders vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung auch in einer weiteren Ausbildung der Umstand, daß auf Grund des relativ einfachen Meßverfahrens die Blutgerinnur.gszeiten eines Patienten über einen längeren Zeitraum festgestellt werden können, so daß Veränderungen in der Blutgerinnungszeit Anlaß zu enthd hetischen Maßnahmen geben Zur sowie Aufbau und Wirkungsweise von Ausführung*«- fielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung; anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen^ Fig 1 eine Brückenschaltung zur Bestimmung des Vergleichswiderstandes zwischen einer Meß-und einer Vergleichsmeßzelle, die mit Blut derselben Blutprobe

änderungen in aei diuibwu·"»·*·"·«· ■ — — ■ ,-

snrechenden therapeutischen Maßnahmen gebe* Zur 5<> bracht werden. Jf . j_. ι .: ;.^ink.tt Vfrlüiifs ntiür Kenn- F 1 £. 2 zeigt

r. g. i eine der in F i g. 1 verwendeten Meßzellen. Fig.2a einen Querschnitt durch die Meßzelle der ,ο F i g. 2 entsprechend der Linie 2a-2ö,

Fi g- 3 zeigt den graphischen Verlauf des von der Brückenschaltung angezeigten Vergleichswiderstandes über der Zeit vor und nach der Gerinnung,

F i g 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltung der F i g. 1 mit Meßzellen in allen vier Brukkenzweigen, , . ·

F i g. 4a zeigt ein mehrteiliges Meßröhrchen, das drei der Widerstände in F ig. 4 ersetzt,

F i g. 5 zeigt ein mehrteiliges Kapillarröhrchen, das alle vier Widerstände in F i g. 4 ersetzen kann,

Fig.6 zeigt eine zweckmäßige Verbesserung des Kapillarröhrchen in F i g. 5 und

F i g 7 zeigt eine Meßzellenform, wie sie anstelle der in F i g. 2 gezeigten Meßstelle verwendet werden kann. In der Meßzelle 3 der Brückenschaltung 1 befindet sich das Meßblut bzw. die Meßflüssigkeit, ceren Gerinnungszeit festgestellt werden soll; die Meßzelle 3 ist mit einem Widerstand 5 und einem weiteren veränderlich einstellbaren Widerstand 6 in Reihe geschaltet uno bildet mit diesem einen Parallelzweig zur Bruckenspeisespannungsquelle 10. Die beiden übrigen Bruckenarme werden gebildet von der Vergleichsmeßzelle 2 uno einem mit dieser in Serie geschalteten Widerstand 4

Die an den Punkten dund c zugeführte Bruckenspeisespannung hat eine Frequenz von 1OkHz und eine Spitzenspannung von 1,2 Volt Parallel zu den Widerständen 5 und 6 bzw. 4 sind einstellbare TnmmerKon densatoren 8 bzw. 7 geschaltet so daß die BrucKenschaltung genau ins Gleichgewicht gebracht werden kann. Zur Bestimmung des Brückengleichgewichtes ist ein Zweistrahl-Oszilligraph 9 vorgesehen; der uszmograph überwacht mit einem Strahl einmal die an aen Punkten c und d zugeführte Brückenspeisespannung und ist außerdem in die Meßdiagonale zwischen die Punkte a und b geschaltet Wird die Messung mit senr hoher Empfindlichkeit von 1 Millivolt pro cm ausgeführt, kann durch Einstellung des Widerstandes b uno Beobachtung der an dem Oszillographen anliegenden Restspannung die Brücke leicht ins Gleichgewicht ge-

sprecnenucn uKia^»^ —■--—----- ~

Gewinnung des kontinuierlichen Verlaufs emer Kenngröße kann beispielsweise die verwendete, die Versleichsprobe und die Meßprobe enthaltende Brückenschaltung kontinuierlich abgeglichen werden, beispielsweise von einer Nachlaufeinrichtung, so daß sich em Ausgangssignal ergibt welches der Widerstandsdifferenz zwischen den beiden Meßzellen entspricht

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung laßt sich das erfindungsgemäße Verfahren und die zn seiner Durchführung geeignete Vorrichtung auch noch auf die Bestimmung und Anzeige des Verlaufs von sonstigen chemischen, biochemischen und biologischen Prozessen anwenden, vorzugsweise auf die Bestimmung des Wuchses von Mikroorganismen unter dem Einfluß bestimmter Agens, wie Antibiotika. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung smd Gegen-

acht werden. .

F i g.2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine zefle, wie sie in möglichst gleicher Ausführung fur MeB-zelle 3 und VergleichsmeßzeHe 2 in den beiden ön»- kenzweigen Verwendung findet Die MeßzeUe bestem

röhrchen 12 mit einem Außendurchmesser von 5 mm. einem Innendurchmesser von 2 mm und eine Länge von ca. 40 mm. Das eine Ende der MeBzeue isi bei 13 abgeschrägt Im Inneren des Röhrchens 12 shw zwei Gold/Platin-Bektroden 14 und 15 vorgesehen, ακ durch Bestreichen der inneren Kapülarwand nut einer Platin/Gold-Paste hergestellt siad, so daß zwei zylindrische Bänder von einer Breite von ca. 5 mm und einer

Dicke von 0,1 mm entstanden sind, die vonemanaer 65 einen axialen Abstand von ca. 10 mm aufweisen, um

einen festen zylindrischen Platin/Gold-Film an aen

Stellen zu erreichen, an denen die Paste aufgebracnu*.

wird das Glasröhrchen 12 bei 620 Grad Celsius drei

Stunden lang erhitzt und dann langsam während 10 Stunden auf Raumtemperatur wieder abgekühlt. In das Glasröhrchen 12 sind zwei radiale Löcher beispielsweise unter Verwendung von Ultraschalltechnik gebohrt; durch diese Löcher sind Kupferanschlüsse 16 und 17 geführt, die die inneren Elektroden mit den äußeren Schaltkreisen verbinden. Die Kupferzuleitungen sind mit den Elektroden 14,15 verschweißt und werden mit dem Glasröhrchen 12 durch ein geeignetes Epoxyd-Harz verbunden. Wie F i g. 1 entnommen werden kann, ist jede der Meßzellen 2 und 3 auf einem passenden Sockel 18 befestigt. Es kann dann zu Reinigungszwekken leicht aus der Brückenschaltung entnommen und wieder eingesetzt werden.

Vor Beginn der Messung werden die beiden Meßzellen 2 und 3 mit einer Reinigungslösung gesäubert und dann anschließend für 20 Minuten in kochendes Wasser gelegt, um sicherzustellen, daß jedwede Enzymspuren zerstört werden, die die natürliche Gerinnung des Blutes beeinflussen könnten. Die Meßzellen 2, 3 werden dann getrocknet In die Zelle 2, die als Vergleichsmeßzelle dient, wird eine geeignete Heparinlösung eingebracht, die normalerweise als Antikoagulans verwendet wird.

Zu untersuchendes Blut kann durch eine Fingerpunk tur erhalten werden, wobei jedoch der erste Tropfen infolge der durch die Punktur entstandenen Gewebeschäden nicht verwendet werden soll. Mit Hilfe einer Pipette werden dann die beiden Meßzellen 2 und 3 gefüllt, wobei zu beachten ist, daß die Vergleichsmeßzelle 2 zuletzt gefüllt wird, um eine zufällige Beeinflussung durch Heparin zu verhindern. Wie schon erwähnt, wird durch die Verwendung von zwei Meßzellen in der Brücke sichergestellt, daß sämtliche anderen Einflüsse, die eine Veränderung des elektrischen Widerstandes bewirken könnten, beispielsweise Temperaturänderungen oder Sedimentation der roten Blutkörperchen usw., bei der Messung ausgeschaltet werden.

F i g. 3 zeigt den Verlauf des Vergleichswiderstandes, wie er durch Einstellung des veränderbaren Widerstandes 6 und unter Verwendung der in F i g. 1 dargestellten Schaltung ermittelt wurde. Dabei wurde so vorgegangen, daß die Brücke in Abständen von etwa einer halben Minute durch den einstellbaren Widerstand 6 ins Gleichgewicht gebracht wird, wobei die Gleichgewichtsbedingung durch Beobachtung des Oszillographen 9 auf kleinste Amplitude erreicht wurde. Die Abszisse in F i g. 3 zeigt den Zeitmeßstab in Minuten von dem Moment an, an welchem die Meßzelle 3 mit Blut gefüllt ist; der Nullpunkt entspricht so einer Zeit von ca. weniger als einer halben Minute nach der Fingerpunktur. In Ordinatenrichtung ist der elektrische Widerstand aufgetragen, wie er von Widerstand 6 abgelesen werden kann, wenn die Brücke in das Gleichgewicht gebracht wird. Widerstand 6 ist ein mehrgängiger, mit einer Skala versehener einstellbarer Widerstand.

Die Kurve in F i g. 3 zeigt einen steilen, kontinuierlichen Abfall des Widerstandes bis zu einem Minimalwert (gekennzeichnet durch einen Pfeil), der nach ca. 11,5 Minuten nach Beginn der Messung erreicht wird. Der durch Abgleich der Brücke gemessene elektrische Widerstand der Meßzelle 3 steigt anschließend wieder in einem weniger steilen Verlauf und mit einigen Schwankungen an.

Zusätzlich zu dieser Messung wurde während des Meßverlaufs eine Kontrollmessung mit drei weiteren Röhrchen ausgeführt, die int wesentlichen den Meßzellen 2 und 3 entsprechen und die mit Blut aus derselben Punktur gefüllt waren. Die Gerinnung des Blutes in diesen drei Kontrollmeßzellen wurde mechanisch überwacht. Dabei lag die Gerinnungszeit zwischen 10,5 und 11,5 Minuten, was sehr genau dem durch einen Pfeil angegebenen Minimum des Kurvenverlaufs in Fig.3, das bei 11,5 Minuten liegt, entspricht

Mit Hilfe der soeben beschriebenen Meßanordnung kann nicht nur die Gerinnungszeit bestimmt werden, sondern es können auch weitere Informationen über den Gerinnungsprozeß selber gewonnen werden. Die sehr geringe Blutmenge, die zur Füllung der Meßzellen 2 und 3 benötigt wird und die Einfachheit des Meßverfahrens selber ermöglichen eine häufige Bestimmung

«5 der Blutgerinnungszeit eines Kranken, die an seinem Bett ausgeführt werden kann.

Die vorbeschriebene Meßanordnung kann noch in verschiedener Art weiter verbessert und ausgestaltet werden. Einmal ist es möglich, eine selbstabgleichende Brücke in Verbindung mit einem Registriergerät zu verwenden, so daß eine automatische Aufzeichnung des Widerstandsverlaufs während des Gerinnungsvorganges möglich ist. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, daß die Meß- und die Ver-

*5 gleichsmeßzelle 2, 3 automatisch von einem intravenösen Katheter gefüllt werden, wobei in der Vergleichsmeßzelle 2 entweder Heparin zugesetzt wird oder die Gerinnung durch sonstige Methoden verzögert wird. Wenn gewünscht, ist es auch möglich, die erste Ableitung dec Widerstandsverlaufs nach F i g. 3, also die Änderung des dem Ungleichgewicht der Schaltung entsprechenden Signals, zu erhalten und gleichzeitig die beiden Meßzellen 2, 3 automatisch zu spülen und neu zu füllen, wenn die Ableitung zu Null wird, was dem ersten Minimalwert der Widerstandskurve entspricht. Auf diese Weise kann die automatische Aufzeichnung von Änderungen in der Blutgerinnungszeit eines Patienten aber längere Zeiträume hindurch erreicht werden, was wichtig ist bei der Überwachung einer Antikoagulantien-Behandlung von Patienten.

In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltung dargestellt, wobei in sämtlichen vier Brückenarmen mit Blut gefüllte Meßzellen 22 bis 25 angeordnet sind. In dem Meßzweig b-d befindet sich in Reihe mit der MeßzJ.le 25 ein einstellbarer Widerstand 21, in dem Meßzweig a-d ist ein Festwiderstand 20 angeordnet Bei einer solchen Brücke werden keine zusätzlichen Trimmkondensatoren wie in F i g. 1 mehr benötigt da die einzelnen Meßzellen im wesentlichen gleiche Kapazität^beläge haben. Die Meßzellen 22, 23 und 25 sind in diesem Fall VergleichsmeBzeüen, in welchen die Gerinnung durch Zusatz von Heparin verhindert ist, während die Meßzelle 24 die eigentliche Meßzelle darstellt

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die drei Zellen 22 23 und 25 aus einer einzigen zusammenhängenden geraden Röhre oder Küvette 38 bestehen, die mit viel Elektroden 31 bis 34 versehen ist, wie in F i g. 4a dargestellt Jede dieser Elektroden 31 bis 34 hat eine elektri sehe Verbindungsleitung nach außen, die an den ent sprechenden Brückenpunkten angeschlossen wird. On Verhinderung der Gerinnung des Blutes in diesen dre zusammenhängenden Zellen kann auch durch Überzuj der inneren Bohrung mit einer Süikonschicht erfolgen.

Wird ein einziges zusammenhängendes Röhrchei entsprechend F i g. 4a für die Widerstände 22, 23 ων 25 verwendet gibt es mehrere Möglichkeiten, dea Widerstand 20 im Brückenzweig a-d in F i g. 4a vorzu

sehen: Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Elektroden, die die Meßzelle 23 zwischen sich einschließen, vergröBert werden, so daß sich entsprechend aüfeh-der Widerstand iih Brückenarm ä-d vergrößert. Eine solche Atistandsvergrößerung führt nun wiederum s zu einem Ungleichgewicht der Bnickie M HRnblick auf die Blindwiderstände, dem jedoch durch Parallelschalten einer Kapazität zu den Brückenpunkten ^d begegnet werfen kann. Der veränderbare ^Widerstand 21 wir4"wie F igV4a zeigt Von außen angeschlösseÄ

Wenn man wegen ^rder sich ändernden BÜndwiderstände von der Änderung des Elektrodenabstandes absehen will, kann man auch sämtlichen anderen Vergleichsmeßzellen, mit Ausnahme der Meßzelle 23, Widerstände parallel schalten; in diesem Fall bleibt der Kapazitätsbelag der einzelnen Brückenzweige gleich, da die Elektroden gleichen Abstand voneinander haben, der Widerstand der Meßzelle 23 ist jedoch größer als der Widerstand der übrigen anderen Zellen, so daß die Widerstandsdifferenz wieder mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 21 zu Null gemacht werden kann.

Drittens ist es auch noch möglich, den Widerstand des Brückenzweiges a-d dadurch zu erhöhen, daß die Elektrode 32 aus zwei geteilten, jedoch im engen Abstand zueinander angeordneten zylindrischen Teilelektroden besteht, von denen jede einen eigenen Anschluß nach außen hat Diese Anschlüsse können dann über einen Widerstand 20 verbunden werden, wobei einer der Widerstandsenden mit dem Brückenanschluß a verbunden wird.

Die Küvette 38 entsprechend F i g. 4a kann dadurch hergestellt werden, daß einander angrenzende Blöcke aus Graphit und Silikon bzw. aus einem entsprechend silikonisieften Material abwechselnd in das Innere des Röhrchens eingebracht werden. Wird dann ein Loch 3s durch die Blöcke gebohrt, bekommt man automatisch entsprechend vorgesehene Meßzellen mit Graphitelektroden, wodurch auch gleichzeitig die Blutgerinnung verhindert wird.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß sämtliche vier Meßzellen der Brücke aus einem einzigen zusammenhängenden Röhrchen oder Küvette 40 gebildet sind, siehe F i g. 5, in dessen zylindrisch durchbohrten Inneren fünf identische zylindrische Platin-Elektroden 41 bis 45 angebracht sind. Diese Elektroden 41 bis 45 werden, wie weiter vorne schon ausgeführt, eingebracht und durch die Glaswand mit elektrischen Zuleitungen versehen, wobei die Leitungen der Elektroden 41 und 45 direkt durchverbunden sind und den Brückenpunkt c bilden.

Die nach außen geführten Anschlüsse der übrigen Elektroden 42,43 und 44 bilden dann die Brückenpunkte b, d und a. Mit Ausnahme der Elektroden ist die Küvette 40 innen von dem zugespitzten Ende 48 bis vor die Elektrode 42 mit einer Silikonschicht versehen. Das ss abgeflachte Ende 48 ist so gestaltet, daß an diesem eine ebenfalls mit einer Silikonschicht versehene Nadel einer Spritze angebracht werden kann, so daß die ganze Anordnung nach F i g. 5 ständig mit der Vene eines Patienten verbunden werden kann.

In der Anordnung der F i g. 5 ist die Meßzelle 22 der F i g. 4 durch den Abstand zwischen den Elektroden 44 und 45, die Meßzelle 23 durch den Abstand zwischen den Elektroden 44 und 43, die Meßzelle 25 durch den Abstand zwischen den Elektroden 43 und 42 und die Meßzelle 24 durch die Elektroden 41 und 42 gebildet. Dabei ist der Abstand zwischen den Elektroden 43 und 44 schwach vergrößert, so daß sich ein zusätzlicher Widerstand 20 bildet; ebenfalls vergrößert ist der Abstand zwischen den Elektroden 42 und 43, zwischen denen Von außen ein'einstellbarer Widerstand 21 angebracht ist, wodurch d|e Brücke abgeglichen werden kann. Der Abstand zwischen den Elektroden 41 und 42 entsprich^äem zwischen den Elektroden 44 und 45. Eventuell auftretende Blindstörkomponenten können durch ParaDelschalteh von in der Zeichnung nicht gezeigten Kapazitäten beseitigt werden. Da sämtliche Zellen bis auf die zwischen den Elektroden 42 und 41 angeordnete Meßzelle von innen mit einer Silikonschicht: überzogen sind, wird in diesen der Eintritt der Blutgerinnung verzögert Um in diesem- Zusammenhang einen halb- bzw. vollautomatischen Betrieb mit Registrierung der Blutgerinnungszeiten Ober einen längeren Zeitraum zu ermöglichen, ist das der Spritze abgewandte Ende des Röhrchens nach Fig.5 mit einer intermittierend arbeitenden Saugvorrichtung 51 versehen, die in bestimmten Zeitabständen eine bestimmte geringe frisch; Biutmenge aus der Vene des Patienten in die Küvette ansaugt, so daß der Meßvorgang der Blutgerinnungszeit von neuem beginnen kann. Zur zeitlichen Abstimmung ist eine Zeitgabevorrichtung 52 vorgesehen.

Auch die Meßküvette 40 nach Fig.5 kann ähnlich wie die Küvette in F i g. 4a noch weiter vorteilhaft ausgestattet werden. Beispielsweise können die Elektroden 41, 42, 43, 44, 45 den gleichen Abstand aufweisen, wodurch der Einsatz von besonderen Trimmkondensatoren nicht nötig ist; um unterschiedliche Brückenwiderstände zu gewinnen, können die einzelnen Meßzellen 22,23,24,25 mit parallel geschalteten Widerständen versehen werden.

Der Vorgang der Blutgerinnung in dem Meßröhrchen kann einmal so gemessen werden, daß die Brücke kontinuierlich automatisch ins Gleichgewicht gebracht wird oder durch Messung des Brückenstroms, der in dem Brückenzweig c-b-d entsprechend Fig.4 fließt, beispielsweise indem man die Spannungsdifferenz zwischen den Punkten a und b mißt Man kann auch den !Spannungswert messen, der an den Brückenpunkten a und b zugeführt werden muß, um einen zwischen diesen !Punkten fließenden Strom auf Null zu bringen. Auf jeden Fall wird der Verlust des Brückengleichgewichtes umso größer, je näher der Zeitpunkt der Gerinnung heranrückt, d. h. der Vergleichswiderstand der Meßzelle steigt progressiv an. Beim automatischen Betrieb kann beispielsweise die Maximalspannung, die zwischen den Brückenpunkten a und b erscheint, durch eine auf Maximalwerte ansprechende Registriervorrichtung aufgezeichnet werden, so daß für den behandelnden Arzt bzw. den Kliniker ein sofortiges Diagramm der einzelnen Blutgerinnungszeiten über der Zeit, beispielsweise der vergangenen 24 Stunden vorliegt In diesem Zusammenhang wird natürlich praktischerweise die gesamte Meßapparatur von der Zeitgabevorrichtung 52 in bestimmten Abständen in Tätigkeit gesetzt, so daß eine ständige Überwachung durch Personal nicht nötig ist

Im Hinblick auf den Aufbau der Meßzellen muß noch auf folgendes hingewiesen werden. Der Blutgerinnungsvorgang hängt nicht nur von der Zeit ab, die seit dem Moment der Blutentnahme vergangen ist sondern isit auch eine Funktion des Volumens bzw. der Oberfläche des Röhrchens oder Gefäßes, in welchem sich das zu messende Blut befindet Dieser Umstand kann im Hinblick auf die obige Erfindung insofern in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verwendet werden,

ils, beispielsweise in der Anordnung nach Fig. 1, die Vergleichsmeßzelle 2 einen größeren Durchmesser aufweist als die Meßzelle 3. In diesem Fall wird die Gerinnung in dem Röhrchen der Meßzelle 3, wie beabsichtigt, eher einsetzen als in· dem Röhrchen der Vergltichsmeßzelle 2, da -jas Verhältnis von Oberfläche zu Volumen in diesem Jiöhrchsn am größten ist Besonders zweckmäßig läßt sich eine solche Maßnahme bei dem alle vier Meßzelies? ersetzenden Kapillarglasröhrchen der Fig.5 vorr.t-^anen. Eine solche vorteilhafte Ausgestaltung ist in F i _fc\ 6 beschrieben.

Das küvettenartige Giasröhrchen 100 der F i g. 6 besteht, wie die Anordung der F i g.5, aus einer durchbohrten Glaskapillar-. j;sit räumlich verteilten Elektroden tOl bis 105, die, <*ie schon erwähnt, aus einer an der inneren Röhrchen wand aufgebrachten Platin/Gold-Legierung bestehen können. Das Ende 106 des Röhrchens ist zur Aufnahme einer Spritze abgeschrägt, das ganze Röhrchen weist einen innendurchmesser von 3 mm bis zu der Elektrode 102 auf. Die Bohrung zwisehen den Elektroden 101 und 102 hat einen geringeren Durchmesser von beispielsweise 2 mm und bildet die Meßzelle 121. Die restlichen Zellen sind mit 118 bis 120 bezeichnet. Abrupte Übergänge werden durch konusartige Abschrägungen ausgeglichen. Die Herausfüh- *5 rung der Elektrodenanschlüsse und die Verbindung mit außen ringförmig aufgebrachten zylindrischen Kupfer-Berylliumstreifen 109 als äußere Elektroden kann, wie bei den vorher beschriebenen Kapillarröhrchen auch, über Verbindungsleitungen 107 erfolgen. Es ist aber auch möglich, auf die äußeren Kupfer-Beryllium-Elektroden zu verzichten und die elektrischen Verbindungsleitungen zu einem parallel zu dem Röhrchen verlaufenden Kabel zusammenzufassen. Eine solche Anordnung kann dann beispielsweise leicht durch eine Bar.dage am Körper des Patienten angebracht werden, so daß die Bluttemperatur innerhalb des Meßröhrchens direkt der Bluttemperatur des Patienten entspricht, so daß auch die erhaltenen Resultate im Hinblick auf die Gerinnungszeit genau der tatsächlichen Gerinnungszeit des Patientenblutes entsprechen. Beispielsweise ist eine solche Einrichtung nützlich, wenn der Patient Fieber hat.

Ein in dieser Weise aufgebautes Meßröhrchen kann sehr leicht ohne Beschädigung gereinigt werden. Das ist besonders vorteilhaft, wenn das Meßröhrchen, unmittelbar nachdem die Gerinnung aufgetreten ist, gereinigt wird, wodurch das in dem Röhrchen sich befindliche Blut im wesentlichen noch flüssig ist.

Schließlich zeigt die F i g. 7 noch die Form einer Meßzelle 110 allgemein, wie sie beispielsweise anstelle der in F i g. 2 gezeigten Meßzelle verwendet werden kann; diese Meßzeüe HO entspricht in ihrem Aufbau, wie ersichtlich, der Darstellung der F i g. 6 und umfaßt innere Elektroden 113, 114, hiermit über Verbindungsleitungen 116 verbundene äußere Elektroden 115 sowie eine Auslaß- und eine Einlaßöffnung Ul bzw. 112.

In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, in Verbindung mit der automatischen Registriervorrichtung und der automatischen Blutentnahmevorrichtung den Meßvorgang so einzustellen, daß die automatische Zufuhr frischen Blutes, etwa durch die Saugvorrichtung 51, zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, an welchem noch an keiner Stelle des Röhrchens eine Gerinnung tatsächlich aufgetreten ist. Der Kurve der F i g. 3 kann leicht entnommen werden, daß der Abfall bis zum Gerinnungszeitpunkt fast linear verläuft, so daß es leicht möglich ist, den Meßvorgang abzubrechen, bevor die Gerinnung auftritt; der Zeitpunkt des Abbrechens wird vorteilhafterweise empirisch ermittelt

Wie schon weiter vorne erwähnt, können mit der automatischen Blutentnahmevorrichtung noch auf den jeweiligen Gerinnungszeitpunkt abgestimmte Regeleinheiten verwendet werden, die entweder Alarm geben oder noch zweckmäßiger sofort mit einer entsprechenden Tropfinfusion beginnen oder eine solche in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Blutgerinnungszeit stoppen. :

Soll ein vorzeitiger Abbruch des Meßvorganges vor dem tatsächlichen Auftreten der Gerinnung vorgenommen werden, empfiehlt es sich, auf den differenzierten Wert der Kurve nach F i g. 3 zurückzugreifen, da dieser bis wenige Minuten vor dem Minimalwert des Widerstandes praktisch konstant ist und erst kurz vor der Gerinnung eine Veränderung erfährt

Darauf hinzuweisen ist noch, daß die beschriebene Brückenschaltung auch noch auf vielen anderen Gebieten nutzbringend verwendet werden kann. Beispielsweise können die gewonnene Kurve und die bei Einsatz unterschiedlicher Meßbedingungen sich ergebenden Gesichtspunkte dazu dienen, den Gerinnungsvorgang, insbesondere dessen einzelne Teilaspekte, genauer zu erkennen, insbesondere so ist es möglich, den Zusammenhang des Verlaufs verschiedener Teilkurvenstücke mit bekannten biochemischen oder klinischen Phänomenen, die mit dem Gerinnungsvorgang zusammenhänger», zu erkennen.

Die Schaltung kann ebenfalls für Untersuchungen von Antigen-Antikörper-Reaktionen Verwendung finden, die für Forschungszwecke, für das Stellen von Diagnosen und bei Krankheitsfoigen vorgenommen werden sollen. Beispielsweise kann eine Zelle das Antigen mit einem Antiserum enthalten, während die andere Meßzelle die beiden Komponenten enthält, wovon jedoch eine inaktiviert wurde. Die auftretende Reaktion zeigt sich in der fortschreitenden Änderung des elektrischen Widerstandes, da sich die Antigen-Antikörperchen zu stärkeren und weniger beweglichen Teilchen verbinden.

Eine weitere Möglichkeit bietet sich bei der Untersuchung von Bakterien, Pilz- und Viruskulturen. In diesem Fall enthalten beide Zellen der Meßbrücken ein steriles Kulturmittel, etwa Agar-Agar; auf die eine wird dann der zu untersuchende Stoff, beispielsweise Speichel, Urinsediment usw., aufgebracht. Das Wachsen der Bakterien oder der eines anderen Agens in der geimpften Meßzelle zeigt sich an der Änderung ihres Widerstandes; dieses Wachsen kann ohne Eingriff in die Kultur durch Messen des Vergleichswiderstandes bestimmt werden.

Weiterhin kann auf diese Art die Empfindlichkeit von Mikroorganismen auf spezifische Agens, wie beispielsweise Antibiotika, aufgezeichnet werden. In diesem Fall enthalten beide Meßzellen die mit den Mikroorganismen versehene Kultur. In einer der Meßzellen ist jedoch noch ein spezifisches Material, beispielsweise Antibiotikum, eingebracht. Sollte die Droge keinen Einfluß auf die Kultur ausüben, wird der gemessene Vergleichswiderstand nur klein oder Null sein. Unterschiedliche Drogen und Drogenkombinationen, beispielsweise Penicillin oder Streptomycin, können relativ sehr genau im Hinblick auf ihre Wirksamkeit eingeteilt werden und mit dem gegenwärtig bestehenden System einer Gradeinteilung von 0 bis 5 + , welches auf mikroskopischen Beobachtungen beruht, verglichen werden.

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Weitere Anwendungsgebiete der elektrischen Brükkenschaltung sind beispielsweise die Untersuchung von Gewebekulturen, das Studium chemischer Reaktionen, bei denen eine Widerstandsveränderung vorliegt und die Überwachung biochemischer Reaktionen.

Die Erfindung ermöglicht es weiterhin, auch die Prothrombinzeit zu bestimmen. Falls man also anstelle der Blutgerinnungszeit die Prothrombinzeit zu bestimmen wünscht, wird das Blutplasma zunächst durch »Entkalken« der Blutprobe aufbereitet und mit Hilfe einer Zentrifuge abgetrennt Es werden dann zwei Plasmaportionen, mit denen die beiden Zellen gefüllt werden sollen, entnommen und mit Thromboplastin vermischt; dem Plasmaanteil in einer der Zellen wird dann ein »aufkalkendes« Reagenz zugesetzt und die Prothrombinzsit, d. h. die Zeit, zu welcher eine Gerinnung auftritt, bestimmt, indem man den sich ergebenden Vergleichswiderstand der beiden Proben, d. h. der Meß- und Vergleichsprobe über die Zeit auftragt und feststellt an welchem Punkt bestimmte charakteristische Veränderungen im Kurvenzug auftreten, wobei diese aus früheren empirischen Messungen als mit der Prothrombinzeit zusammenfallend erkannt worden sind Wie bei der Messung der normalen Blutgerinnungszeil ist auch die Prothrombinzeit durch das Erreichen des Minimums der gemessenen Vergleichswiderstandskurve bestimmt Man kann auch einer oder beiden Proben eine weitere elektrolytische Lösung zusetzen, die keine Reaktionen im Zusammenhang mit der Prothrombinzeitmessung aufweist, damit falls das nötig ist die beiden elektrischen Widerstandswerte der Proben soforl zu Anfang gleich bzw. nahezu gleich gemacht werden Zusätzlich dazu oiier allein für sich kann auch der Abstand zwischen den jeweiligen Meßelektroden vergrößert oder verringert werden, um zu demselben Ergebnis zu gelangen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen und Anzeigen des kontinuierlichen Verlaufs einer eine Widerstandsänderung hervorrufenden Kenngröße bei der Blutuntersuchung, wie Blutgerinnungszeit, wobei das Blut in einer Testprobe eingegeben und sein elektrischer Widerstandsverlauf über die Zeit mittels einer elektrischen Schaltung ermittelt wird, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß mindestens eine Testprobe und mindestens eine Vergleichsprobe des zu untersuchenden Blutes gleichzeitig in einer verhältnisbildenden Schaltung in enger, gleiche Umweltseinflüsse bewirkender Beziehung angeordnet werden und mindestens eine der Proben (Meß- oder Vergleichsprobe) von Anfang an einer lediglich den Prozeßverlauf nicht jedoch unmittelbar den Blutwiderstand beeinflussenden Maßnahme unterworfen wird und daß das Ungleichgewicht der elektrischen Schaltung kontinuierlich überwacht und/oder gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des dem Ungleichgewicht der Schaltung entsprechenden Signals über der Zeit ermittelt und als Maß für den Beginn der Blutgerinnung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßvorgang vor Erreichung der Blutgerinnung abgestoppt und die Proben ausgewasehen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der verhältnisbüdenden Schaltung eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 1OkHz verwendet wird und durch Einstellung eines Widerstandes das Gleichgewicht der verhältnisbildenden Schaltung automatisch wiederhergestellt wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einer die Blutprobe aufnehmenden Meßzelle mit zwei Elektroden und damit verbundener elektrischer Schaltung, vorzugsweise Brückenschaltung zum Bestimmen des Blutwiderstandsverlaufs über die Zeit, dadurch gekennzeichnet, daß neben der mindestens einen Meßzelle (3, 24, 121) mindestens eine zu dieser identische Vergleichsmeßzelle (2; 22, 23, 25; 118. 119. 120) mit zwei Elektroden (14, 15) vorgesehen ist und daß eine der Meßzellen eine den Prozeßverlauf, jedoch nicht unmittelbar den Blutwiderstand beeinflussende Maßnahme enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Meßzelle (3) und Vergleichszelle (2) in mit Bezug auf die Speisediagonale (d-c) der Brükkenschaltung gegenüberliegenden Zweigen angebracht und im wesentlichen identisch ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzellen (2,3) aus einem elektrisch isolierenden Röhrchen (12) mit einer Innenbohrung zur Aufnahme der Meßflüssigkeit bestehen und daß die Elektroden (14, 15) im Abstand zueinander ringförmig in der Innenbohrung angeordnet und über durch die Röhrchenwand gehende elektrische Verbindungen mit außenliegenden Leitern (16,17) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Meßzellen (2, 3; 121,118,119,120) bildende Röhrchen (12.110,100) aus Glas und die an der Innenbohrung angeordneten Elektroden (14,12; 101,102,103,104, 105; 114, 113) aus einer Platin/Gold-Verbindung bestehen, die ihrerseits mit ringförmigen, um das Röhrchen gelegten Außenelektroden (109, 115) galvanisch verbunden sind, die die Verbindung zu den Anschlüssen der Brückenschaltung herstellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der die Meßflüssigkeit aufnehmenden Innenbohrung der Meßzellen (22, 23, 24, 25) und der jeweils beiden Elektroden {31, 32, 33, 34) in der Glasbohrung aufeinanderfolgend und aneinanderstoßend der Länge nach durchbohrte Blöcke aus Graphit, Silikon und Graphit angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vier Arme der Brückenschaltung aus einer Meßzelle (22, 23, 24, 25) mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Elektroden gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß drei der in den Brückenarmen angeordneten Meßzellen (22,23.25) aus einer einzigen Küvette (38) mit vier im Abstand voneinander angeordneten Elektroden (31, 32, 33, 34) und einer durchgehenden Bohrung zur Aufnahme einer Vergleichsflüssigkeit bestehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung der Küvette (38) mit Siliko:i überzogen ist oder ein sonstiges, die Blutgerinnung verhinderndes Agens enthält.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Meßzellen (22,23,24.25) durch eine einzige Küvette (40) mit fünf herausgeführten Elektroden (41, 42, 43, 44, 45) und einer durchgehenden Bohrung bestehen, daß drei der durch vier Elektroden (42,43, 44, 45) gebildeten Abschnitte an der Innenwand mit einer Silikonschicht ausgekleidet sind oder eine sonstige gerinnungshemmende Maßnahme enthalten, daß zur kontinuierlichen Überwachung an einem Ende der Küvette (40) eine intermittierend aufweisende Saugvorrichtung (51) angeordnet und das andere Ende mit dem Körper des Patienten verbunden ist, und daß die Saugvorrichtung (51) von einer Zeitgabevorrichtung (52) gesteuert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (41,42,43,44) der einstückigen Meßküvette (40) im gleichen Abstand angeordnet und außen Trimmkondensatoren und/oder Widerstände parallel zu ihnen vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßküvette (40) an einem Ende (48) abgeschrägt ist oder in einer Injektionsnadel endet.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das sämtliche vier Meßzellen bildende küvettenartige Röhrchen (100) Abschnitte (118 bis 120) mit einem größeren Innendurchmesser, die gegebenenfalls mit einer Silikonauskleidung versehen sind, und einen Abschnitt (121) mit einem kleineren Innendurchmesser aufweist und im Bereich der inneren Elektroden (101, 102, 103. 104, 105) das Röhrchen (100) umgebende ringförmige äußere streifenförmi-

ge Anschlüsse aus Beryllium-Kupfer vorgesehen sind, die über Verbindungsleitungen (107) mit den inneren Elektroden (101,102,1OJ, 104,105) in Verbindung stehen.

17. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zur Bestimmung und Anzeige des Verlaufs von chemischen, biochemischen und biologischen Prozessen, vorzugsweise des Wuchses von Mikroorganismen unter dem Einfluß bestimmter Agens, wie Antibiotika.