DE2117875A1

DE2117875A1 - Einrichtung und Verfahren zur Messung verschiedener Blutgerinnungszeiten

Info

Publication number: DE2117875A1
Application number: DE19712117875
Authority: DE
Inventors: Gerald J. North Wales; Weatherby Eugene J. Perkasie; Pa. Kane (V.StA.)
Original assignee: Bio Data Corp
Current assignee: Bio Data Corp
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-04-13
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1306915A; US3658480A; DE2117875B2; CA948436A; DE2117875C3

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GONTHER KOCH 2117875 DR. TINO HAIBACH

8 München 2, ¹^- April 1971

UNSER ZEICHEN: ^3

Bio/Data Corporation, Hatboro, Pennsylvania /USA

Einrichtung und Verfahren zur Messung verschiedener Blutgerinnungszeiten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen verschiedener Blutgerinnungszeiten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein automatisches Gerät zur Regelung der Blut- oder Plasmagerinnung und auf ein Verfahren zur Bestimmung der Blutgerinnungszeit.

Die Messung von Gerinnungszeiten von Prothrombin oder anderen Blut- oder Plasmagerinnungszeiten sind bekannte Laboratoriumsverfahren· Die Prothrombinzeit wird bestimmt, indem man bekannte Mengen von Blutplasma mit gewissen Reagenzien mischt und die Zeit zwischen dem Mischen der Lösung und dem Beginn der Klumpenbildung mißt. Wie in der Literatur beschrieben, gibt es verschiedene Anwendungen für diesen Test. Beispielsweise ist es besonders wünschenswert die Blutgerinnungszeit von Personen zu kennen, die mit einer Antigerinnungstherapie behandelt werden. Die Prothrombinzeit des Blutes von Personen, die mit solcher Therapie behandelt werden, muß genau geregelt werden, und zwar sowohl anfangs zur Bestimmung der richtigen Dosierung und

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während der Behandlung zur Ermittlung möglicher Änderungen.

Es gibt verschiedene andere bekannte Terstverfahren, welche die Gerinnung von Blut oder Plasma erfordern. Solche Tests haben lediglich die Tatsache gemeinsam, daß sie alle auf die Gerinnung von Blut hinauslaufen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und auf ein Verfahren zum Messen der Gerinnungszeit für solche Tests. Die genauen Laboratoriumstests werden im einzelnen nicht beschrieben, da sie indsr Fachwelt bekannt sind. Es dürfte genügen, lediglich auf zwei Tests Bezug zu nehmen, welche hauptsächlich dixch die Art des Antigerinnungsmittels in dem Plasma vor der Zugabe eines Neutralisierungsmittels abweichen. Wenn Blut von einem Patient entnommen wird, wird es entweder in ein citriertes oder ein oxaliertes Antigerinnungsmittel gegeben. Das Gemisch von Blut und Antigerinnungsmittel wird in ein Plasma übergeführt. Danach wird es zur Bestimmung seiner Gerinnungszeit getestet. Das Reagenz hebt den Effekt des Antigerinnungsmittels auf. Ein solcher Test ist der Oxalattest, da das Antigerinnungsmittel Schwefeloxalat enthält. Der andere Test kann als der Citrattest bezeichnet werden, da er Citratverbindungen verwendet.

Es gibt verschiedene bekannte Geräte zum Messen der Gerinnungszeiten. Beispielsweise sind solche Geräte beschrieben in den US-Patenten 3,307,392 und 3,458,287. Das US-Patent 3*307,392 beschidbt ein ziemlich rudimentäres auf Licht ansprechendes elektronisches Gerät zum Messen der Prothrombinzeit, wobei das erste Differential eines Signals bestimmt wird, das proportional ist zu dem durch das Gemisch von Blut und Reagenz übertragene Licht. Das in diesem Patent beschriebene Gerät ist abhängig von der Fähigkeit der beschriebenen Schaltung, aneusprechen, wenn das erste Ableitungssignal, welches proportional ist

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zu der Menge des übertragenen Lichtes, ein Minimum oder ein Maximum nach einem ersten Minimum erreicht.

Das in dem US-Patent 3,458,287 beschriebene Gerät ist eine Weiterentwicklung des in dem Patent 3*307,392 beschriebenen Grundgedankens. Es mißt die zweite Ableitung eines Signals, welches proportional ist zur der Lichtmenge, die durch das Blut übertragen wird und es mißt, wenn dieses zweite Ableittungssignal das Vorzeichen ändert. Die beiden bekannten Geräte haben den Mangel, daß sie schwerwiegend beschränkt sind, Die in den Patenten gezeigten Diagramme lassen erkennen, daß die Zeitkontanten des Exponentialkurven extrem breit sind. Dadurch ist die Zeit, in welcher das Differentialsignal jeweils ein Maximum oder ein Minimum erreicht, relativ ungenau,und zwar wegen der langsamen Änderung der Neigung der Kurve. Das zweite Diffenrential nach Patent 3,458,287 ist ein Schritt zur Lösung des Problems, da es relativ klarer ist für die Bestimmung, wenn die Neigung der Kurve von negativen zu positiven Werten ändert. Dabei ist jedoch die Verlässlichkeit bei der Messung der Gerinnungszeit herabgemindert. Zum Beispiel ist aus dem Patent 3,307>392 zu entnehmen, daß die Gerinnungszeit nicht genau bekannt ist. In dem Patent wird nämlich darauf hingewiesen, daß der Endpunkt gemessen werden kann entweder als die Zeit, in welcher das erste Differential ein Minimum erreicht oder als die Zeit, in der das erste Differential ein Maximum nach einem ersten Miniraum erreicht. Es ist auch bekannt, daß die Gerinnung (die manchmal als Endpunktzeit bezeichnet wird) irgendwo zwischen den Werten des Minimums und des Maximums liegen kann. Die Gerinnungszeit ist also tatsächlich eine Reihe von Werten und die Auswahl des besonderen Wertes innerhalb der Reihe ist der Wahl des Pulvers überlassen.

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Die Erfindung sucht die Mängel der bekannten Geräte zu ver- . meiden, indem die Einrichtung für das erste Differential beibehalten wird, während gleichzeitig die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Nessung gesteigert wird. Gemäß der Erfindung
wird weder das erste noch das zweite Differential zur Messung der Gerinnungszeit benutzt. Vielmehr wird eine Komponente des ersten Differentials für einen Vergleich mit einem vorausbestimmten Wert abgeleitet.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Peststellung der Gerinnungszeit zu schaffen, die betriebssicherer arbeiten als bekannte Geräte, die dem gleichen Zweck dienen. Die bekannten Vorrichtungen sind insbesondere dann wenig betriebssicher, wenn sie benutzt werden, die Gerinnungszeit über.eine ausgedehnte Zeitdauer von z.B. ^O Sekunden festzustellen. Andere bekannte Einrichtungen berücksichtigen nicht die extrem langen Zeitkonstanten von den zu messenden Signalen. Infolgedessen haben derartige bekannte Schaltungen nicht die erforderliche Empfindlichkeit und arbeiten nicht mit der erwünschten Genauigkeit.

Die Erfindung schafft ein Gerinnungszeitgerät, das sehr viel empfindlicher ist. So zeigt z.B. ein bekanntes Gerät die Gerinnungszeit für normales Blutplasma auf 11 bis 15 Sekunden an. Weil die Erfindung jedoch sehr viel empfindlicher ist, werden die Gerinnungszeiten für das gleiche Blut bei 10 ί 0,5 Sekunden vom unteren Ende des Bereiches angezeigt. Dies geschieht deshalb, weil die erfindungsgemäße" Einrichtung eine höhere Empfindlichkeit besitzt und in der Lage ist, den Beginn der Blutgerinnung zu bestimmen.

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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der Einrichtung zur Messung verschiedener

Blutgerinnungszeiten,
• Fig. 2 eine graphische Darstellung," die die elektrischen Werte veranschaulicht, die in der Schaltung nach Fig.l

erzeugt werden,
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die elektrischen Werte

veranschaulicht, die in der Schaltung nach Fig.l ) erzeugt werden,

Fig. 4 eine Kurvenschar, die von der Zeitschaltung abgeleitet

wird,
Fig· 5 eine Modifikation der Zeitschaltung.

Die Fig.2 und 3 der Zeichnung zeigen zwei graphische Darstellungen, die verschiedene Signale veranschaulichen, die in der Schaltung gemäß Fig.l erzeugt werden können. Diese graphischen Darstellungen lassen am besten das Wesen der Erfindung erkennen.

Fig.2 veranschaulicht graphisch Kurven, die durch die Schaltung nach Fig.l erzeugt werden, wenn der Versuch bei einem Plasma . durchgeführt wird, das als Antigerinnungsmittel eine Oxaiver-" bindung enthält. Jede Kurve der graphischen Darstellung repräsentiert die Darstellung einer Spannung als Funktion der Zeit, durchgeführt auf einem StreifenkartenaufZeichnungsgerät. Die Kurve A repräsentiert den Ausgang einer lichtempfindlichen Einrichtung, z.B. eines Photowiderstands, der eine Spannungssignal erzeugt, das proportional der auf ihn auffallenden Lichtmenge ist. Wenn man den ersten Abschnitt der Kurve A vernachlässigt,

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ergibt sich offensichtlich, daß sie einen glatten langsamen Anstieg für eine gewisse Zeit aufweist· Dann kehrt sich die Richtung um und die Kurve fällt schnell ab. Darauf ergibt sich wiederum ein Wendepunkt und die Kurve verläuft asymptotisch nach einem festen Wert hin. In beiden Fällen sind die Änderungen der Steigung der Kurve A relativ glatt, wobei der erste Umkehrpunkt, der bei 15,6 Sekunden liegt, die Gerinnungszeit angibt.

Die Kurve B stellt die erste Ableitung der Kurve A dar. Dies zeigt,, daß der Endzeitpunkt, der durch Änderungen der Neigung der Kurve der ersten Ableitung angezeigt wird (B-I und B-2 in Fig.2), glatt verläuft und nicht abrupt. Dies trifft insbesondere für den Punkt zu, der in Fig.2 mit B-I bezeichnet ist. Diese Punkte lassen sich daher ziemlich schwer genau messen. Die Kurve C in Fig.2 stellt die Ausgangsspannung der Schaltung nach Fig.l dar und wird im einzelnen weiter unten diskutiert. Der Endzeitpunkt ist bei C-I angegeben. Dieser Endzeitpunkt ist ziemlich abrupt im Vergleich mit dem Endzeitpunkt, der durch die Kurve B bei B-I angegeben wird. Der Maßstab der Ordinate für die Kurven B und C ist identisch. Natürlich ist der Zeitmaßstab für alle drei Kurven A, B und C gleich.

Fig.3 zeigt die gleichen K_urven wie jene in Fig.2 mit dem Unterschied, daß diese Kurven das Brgebnis darstellen, das erhalten wird, wenn ein Reaganz dem zitronensauren Blutplasma hinzugefügt wird. In diesem Fall 1st das Problem sogar noch größer als dann, wenn ein Plasma mit einer Oxalverbindung benutzt wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Kurve D, die den Ausgang der Fotozelle repräsentiert, sehr viel glatter und ebenso .die Änderungen inäer Spannung, die die Gerinnung, beispielsweise bei D-I,anzeigen. Wegen der Glätte der Kurve D ist die Kurve E ebenfalls sehr glatt, sogar an den Punkten E-I und E-2, die den Endzeitpunkt angeben. Außerdem sind die

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Kurven, wie z.B. D und E, anfälliger für eine Reflexion von Störungen der elektrischen Schaltung sowie anderer Störungen, die durch Turbulenz erzeugt werden, wie dies in dem Anfangsabschnitt der Kurven angedeutet ist. So ist eine Ablesung der ersten Ableitung der Zitratkurve der optischen Dichte sehr schwierig.

Die Kurve F repräsentiert den Ausgang der in Fig.l dargestellten Schaltung. Es ist erkennbar, daß der Endzeitpunkt F-I sehr scharf und ausgeprägt ist im Vergleich mit den Punkten E-I und E-2, wodurch eine Ablesung und/oder eine Abnahme wesentlich einfacher wird.

Im folgenden wird auf Fig.l der Zeichnung bezuggenommen· Hier ist eine Schaltung dargestellt, die die Kurven C und F liefert und die Gerinnungszeit zu messen gestattet.

Ein Testrohr 12 oder ein anderer·Behälter für eine Mischung von Plasma und Reagens wird durch irgendeinei herkömmlichen Träger 14 zwischen einer Quelle elektromagnetischer Energie 16 (vorzugsweise Licht) und einem elektromagnetischen Wandler 18 getragen, welch letzterer vorzugsweise als fotoelektrische Einrichtung ausgebildet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Strahlungsquelle 16 als Glühfadenlampe ausgebildet und der Wandler 18 ist ein Fotowiderstand. Die Lichtquelle 16 und der Wandler 18 sind.aufeinander so angepaßt, daß ein geeigneter Ausgang erzeugt wird. Die Kurven A und B repräsentieren den Spannungsausgang der Fotozelle 18. Diese Spannung wird durch herkömmliche Mittel, beispielsweise ein Koaxialkabel 20 der Schaltung 10 zugeführt.

Das Spannungsausgangssignal, das von der Fotozelle 18 und dem Widerstand 22 gewonnen wird, der mit positiven Seite einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, wird gefiltert, d.h. es wer-

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den Wechselstromstörkomponenten bzw. Welligkeiten durch einen Widerstand 24 und einen Kondensator 26 ausgelöscht. Das Signal

zier am Kondensator 26 wird in einer Differenixxxauasstufe differenzier^ die einen Widerstand 200 und einen Kondensator 28 aufweist. Kondensator 28 und Widerstand 30 sind mit im Gegentaktschaltung angeordneten Dioden 32 und 34 verbunden, die ihrerseits über einen Widerstand 38 geerdet sind. Der Widerstand 30 und der Kondensator 202 zusammen mit dem Widerstand 204 und den Kondensatoren 206 und 208 begrenzen die HochfrequenzverStärkung des Verstärkers. Die Art und Weise, in der die Schaltung als Differenzierstufe arbeitet, ist bekannt und braucht daher im einzelnen nicht beschrieben zu werden. Es genügt die Feststellung, daß das Spannungssignal, das an den Eingangsklemmen des Funktionsverstärkers 36 auftritt, die erste Ableitung der Spannung gegenüber den Zeitkurven darstellt, die durch die Fotozelle l8 erlangt werden.

Wie ersichtlich, wird dem Verstärker 36 von der positiven Klemme einer Gleichstromquelle, nicht dargestellt, über einen Widerstand 40 und einen Leiter 42 Leistung zugeführt. Die negative Klemme der Gl^eichspannungsquelle ist über einen Widerstand 44 und einen Leiter 46 mit dem Funktionsverstärker 36 verbunden. Es sind geeignete Mittel vorgesehen, um den Wechselstrom nach Erde abfließen zu lassen und gemäß dem Ausführungsbeispiel sind hierfür Kondensatoren 47 und 48 vorgesehen. Der Funktionsverstärker 36 ist mit einer üblichen Rückkopplung und Steuerschaltung versehen und braucht daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Es ist ein hoher Verstärkungsgrad erforderlich, weil

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die Zeitkonstante des Signals so groß ist, daß die Differenzierstufe das ^aignal in hohem Maße abschwächt. Der Verstärker 36 liefert außerdem eine gute lineare Verstärkung für das differenzierte Signal.

Die verstärkte und sich mit der Zeit ändernde Ausgangsspannung des Punktionsverstärkers 36 wird über den Kondensator 50 und geeignete Begrenzungswiderstände 52 und 54 der Basis des Transistors 56 zugeführt. Der Zweck des Kondensators 50 besteht " darin, den Gleichstromanteil des Ausgangssignals des Verstärkers 36 zu entfernen. Demgemäß besitzt der Verstärker 36 infolge der Eingangsbetriebscharakteristik einen a ± 1 Volt Gleichstrompegel, der entfernt werden muß. Aus diesem Grunde wird das Signal kapazitiv an die Basis des Transistors 56 angekoppelt. Der Transistor 56 bildet eine Hälfte eines Differenzverstärkers, dessen Funktion darin besteht, daö Eingangssignal zu verstärken. Die andere Hälfte des Verstärkers besteht aus einem Transistor 58, dessen Basis an ein Potentiometer 60 angeschlossen ist. Dieses Potentiometer 60 liefert eine Bezugsspannung,gegenüber der das vom Verstärker 36 gekoppelte Signal angepaßt wird.

Die Emitter der Transistoren 56 und 58 sind gemeinsam über einen Widerstand 62 mit der negativen Klemme der Spannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 56 ist an die Basis des Transistors 64 angeschaltet. Der Kollektor des Transistors 58 ist an den Emitter des Transistors 64 angeschaltet. Der Kollektor des Transistors 58 ist außerdem über einen Widerstand 66 mit der positiven Klemme der Spannungsquelle verbunden. Die Basis des Transistors 64 ist über einen Widerstand 58 mit der positiven Klemme der Spannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 64 ist über einen Widerstand 70 mit Erde verbunden und er ist außerdem in Reihe mit dem Widerstand 72 an die Basis des Transistors 74 angeschaltet.

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Die unmittelbar vorstehend beschriebene Schaltung dient zur Messung der Differenz der Spannungspegel an den Basiselektroden der Transistoren 56 und 58. Sobald die Spannung an der Basis des Transistors 56 größer als der vorgegebene Spannungspegel an der Basis des Transistors 58 wird, schaltet der Transistor 64 den Transistor 74 in den leitenden Zustand um. Sobald der Spannungspegel an der Basis des Transistors 56 kleiner als der Spannungspegel an der Basis des Transistors 58 wird, schaltet der Transistor 64 den Transistor 74 in den Sperrzustand. Der Transistor 74 ist wird somit durch den Transistor 64 normalerweise in dem nicht-leitenden oder Sperr-Zustand gehalten; der Transistor 64 wird seinerseits in Abhängigkeit von den an dem Differenzverstärker anliegenden Differenz-Spannungen gesteuert. Der Transistor 64 ist so vorgespannt, daß er rasch in den Sättigungszustand gelangt, sobald der Spannungspegel an der Basis des Transistors 56 den Spannungspegel an der Basis des Transistors 58 übersteigt. Hierdurch wird praktisch das Differenzsignal in ein Rechteck-Signal umgewandelt. Eine derartige Rechteck-Impulsform ist vorteilhaft, da ihre kurze Anstiegszeit zum Triggern von Zeitgeberschaltungen verwendet werden kann, wie weiter unten beschrieben.

Der Emitter des Transistors 74 liegt an Masse. Der Kollektor ist über einen Widerstand 76 mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, deren Spannung in dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel etwas niedriger als die dem Verstärker 36 zugeführte Hauptspeisespannung ist.

Beim Einschalten des Transistors 74 in seinen Leitungszustand wird ein Spannungsimpuls erzeugt, der einer Flip-Flop-Schaltung in der Zählvorrichtung 78 zugeführt wird. Der Zähler 78 ist vorzugsweise ein Digital-Zähler, der bei Zugabe eines Reagens in das Probenrohr 12 in Gang gesetzt wird. Der Zähler 78 zeigt somit die Zeit an, die verstreicht, bis die an die

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Basis des Transistors 56 angelegte Spannung einen vorgegebenen Pegel übersteigt. Wie weiter unten erläutert, stellt diese Zeitdauer den Endpunkt oder die Koagulationszeit dar. Es sei betont, daß die Zählvorrichtung 78 nur ein Beispiel für eine ganze Reihe von Zeitmeß- bzw. Zeitgabevorrichtungen darstellt, die für die Zwecke der Erfindung verwendet werden können. Beispielsweise könnte die Zählvorrichtung und ihre zugehörige Steuerschaltung durch einen Streifenblattschreiber ersetzt werden.JT5ie Basis des Transistors 56 ist auch mit der Kollektor-Emitter-Strecke zweier Rücken-an-Rücken geschalteter Transistoren 80 und 82 verbunden, die einen Pestkörperoder Transistorschalter bilden. Die andere Kollektor-Emitter-Strecke der Transistoren 80 und 82 liegt an Masse. Die Basiselektroden der Transistoren 80 und 82 sind über gleiche Widerstände 84 und 86 mit dem einen Ende eines Widerstandes 88 verbunden. Dieser Widerstand 88 seinerseits ist mit einer positiven Spannungsoptfe^f-i-e⁸ der Speisespannungsquelle verbunden, deren Spannungswert etwas kleiner als die an den Verstärker angelegte Spannung ist. .Die Widerstände 84 und 86 sind ferner auch mit einer Austastschaltung 90 verbunden, die bei Erregung die Spannung von der Speisespannungsquelle durchschaltet, wodurch die Transistoren 80 und 82 in den Sättigungszustand gelangen und damit die Basis des Transistors 56 an Masse gelegt wird.

Die Austastschaltung 90 erzeugt während einer vorgegebenen Zeitdauer eine zur Sättigung der Transistoren 80 und 82 dienende Austastspannung und sperrt sodann unter Abschaltung dieser Spannung. Sobald die Austastspannung nicht mehr an den Transistoren 80 und 82 anliegt, ist die Basis des Transistors 56 nicht mehr an Masse^potential gebunden. Dies hat zur Folge, daß als Eingangsspannung an der Basis des Tranästors 66 nunmehr die zeitveränderlich^ Ausgangsspannung des FunktionsVerstärkers 36 wirksam wird. Die

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Austastschaltung 90 ist herkömmlicher Art; sie enthält eine integrierte Zeitgeberschaltung zur Steuerung einer entsprechenden Treiberspannung. Sobald der Zeitgeber einen vorgegebenen Zählerstand erreicht, wird die Austastspannung abgeschaltet.

Die Punktion und Wirkungsweise der Austastschaltung läßt sich am besten anhand der Kurven C und P in den Fig. 2 und veranschaulichen. Wie ersichtlich wird die Kurve C etwa 9 Sekunden lang auf einer festen Spannung (Massepotential) gehalten. Entsprechend wird auch die der Kurve P entsprechende Spannung annähernd 9 Sekunden lang auf Massepotential gehalten und sodann freigegeben. Der Vorteil der Festlegung der diesen Kurvenverläufen entsprechenden Spannungen an Massepotential besteht darin, daß hierdurch schaltungsbedingte Einschwing- und Übergangsspannungen als Folge der Anfangsturbulenzen bei Zugabe des Reagens zu dem Plasma vermieden werden. Auf diese Weise kann die Ausgangsspannung sich auf einen ausreichend stationären Wert beruhigen und einspielen, der erheblich unter dem in der Ba&s des Transistors 58 durch das Potentiometer 60 eingestellten Spannungspegel liegt. Es h"at sieh ergeben, daß 9 Sekunden ein für diesen Zweck ausreichender Zeitraum sind.

Wie aus Figur 1 ersichtlich liegt das Potentiometer 60 zwischen Masse und Widerständen 92 und 94· Der Widerstand 92 ist mit einem Kondensator 96 verbunden, der seinerseits an Masse liegt. Entsprechend ist der Widerstand 9¹* mit einem Kondensator 98 verbunden, der ebenfalls an Masse liegt. Die Kondensatoren 96 und 98 dienen zur Ausfilterung des Schaltungsrauschens. Durch einen Schalter 100 wird entweder der Widerstand 92 oder der Widerstand Sk in Reihe mit dem Potentiometer 60 und mit der Speisespannungsquelle gelegt, zur geeigneten Vorspannung der Basis des Transistors 58. Der Widerstand 92 dient zur Grobjustierung zur Verwendung

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des Geräts mit einem Oxalat-Plasma. Der Widerstand 94 dient zur GrobJustierung bei Verwendung der Schaltung IO mit einem Citrat-Plasma. Die Feineinstellung erfolgt mit dem Potentiometer 60.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß die in Pig. I gezeigte Apparatur die Durchführung eines neuen, erfinderischen Verfahrens zur Messung der Blutkoagulationszeit anhand gibt. Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Das Probenrohr 12 wird zwischen die Lichtquelle 16 und die Photozelle 18 eingebracht. Sodann wird dem in dem Probenrohr befindlichen Plasma ein Reagens zugesetzt und gleichzeitig ein (nicht gezeigter) Startschalter betätigt. Der Startschalter kann Teil einer automatischenPipette zur Zugabe von Plasma zu dem Reagens (oder von Reagens zu dem Plasma) sein. Die Ausgangsspannung der Photozelle 18 wird differenziert, verstärkt, und der Basis des Transistors 56 zugeführt. Durch die Austastschaltung 90 im Zusammenwirken mit den Rücken-an-Rücken geschalteten Transistoren 80 und 82 wird jedoch diese Spannung während des Anfrangsteils der Koagulationszeitdauer auf Massepotential oder einem anderen vorgegebenen stationären Zustendswert gehalten. Nach dieser Anfangsperiode wird durch die Austast-Schaltung 90 die an die Transistoren 80 und 82 angelegte Sättigungsspannung abgeschaltet. Diese Anfangszeitperiode beträgt vorzugsweise etwa 9 Sekunden, kann jedoch selbstverständlich wahl- und wunschweise veränderbar sein. Danach ist die der Basis des Transistors 56 zugeführte Spannung eine über den Kopplungskondensator 50 angekoppelte zeitveränderliche Spannung. Der Differenzverstärker mit den Transistoren 56 und 58 ist jedoch solcher Art, daß er nur den Differenzpegel der an die Basis des Transistors 56 angelegten Spannung mißt. Auf diese Art wird bei der erfindungsgemäßen Schaltung das Problem der Auswertung der das erste Differential der Photozellenspannung wiedergebenden langsam veränderlichen Kurve

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vermieden. Sobald der Spannungspegel an der Basis 56 den vorgegebenen Wert der an die Basis des Transistors 58 angelegten Spannung übersteigt, wird der Transistor 7^ leitend, es wird eine Rechteck-Impulsspannung erzeugt und der Zähler 78 abgeschaltet. Der Zähler 78 kann sodann zur Bestimmung der Koagulationszeit abgelesen werden.

Wie bereits erwähnt ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltung eine genauere und wesentlich frühere Bestimmung der Gerinnungszeit als die bekannten Apparaturen und Geräte. Indem man den an den Differenzverstärker angelegten Spannungspegel während einer vorgegebenen Zeitdauer auf Null hält, werden sämtliche Turbulenzen und anderweitigen äußeren Paktoren aus dem Kurvenverlauf entfernt. Somit kann, wenn der Zeitschalter in die Aus-Stellung getriggert wird, der Gerätebenutzer gewiß sein, daß auch wirklich die tatsächliche Gerinnungsdauer und nicht irgendein äußerlicher Faktor gemessen wurde. Außerdem braucht sich der Gerätebenutzer nicht darum zu kümmern, ob das Signal von positiv nach negativ oder umgekehrt wechselt.

In Fig. 4 ist eine ganze Familie oder Gruppe von Kurven G-I bis G-9 dargestellt, welche das der Basis des Transistors zugeführte Signal wiedergeben. Es sei darauf hingewiesen, daß dieses Signal mit fortschreitender Zeit abnehmende Amplitude zeigt. Daher ist der Endzeitpunkt für normales Blut in einem Bereich von 10 bis 15 Sekunden wesentlich leichter nachzuweisen, als der Zeitpunkt für Blut in dem 50-Sekunden-Bereich, wo die Amplitude des Signals um ein Vielfaches niedriger ist. Dies ist natürlich ein unmittelbares Ergebnis des Umstandes, daß die Änderung der optischen Durchlässigkeit des Blutplasmas im Endzeitpunkt wesentlich kleiner als für normales Blut ist. Die an die Kurvenfamilie G-I bis G-9 gelegte Kurventangente veranschaulicht die im wesentlichen asymptotische Abnahme des Signalpegels.

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Des weiteren sei darauf hingewiesen, daß jedes der Signale G-I bis G-9 eine äußerst hohe Anstiegsgeschvixndigkeit (kurze Anstiegszeit) besitzt.

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Aufgrund der Verringerung der Signalintensität ist es vorteilhaft, mit einem Signal mit ziemlich hohem Pegel an der Basis des Transistors 58 zu beginnen und dann schrittweise diesen Pegel mit fortschreitender Zeit zu verringern. Dadurch wird die Schaltung bei der Messung von Signalpegeln für lange Gerinnungszeiten genauer gemacht.

Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung stellt ein derartiges Mittel zur Verringerung des Pegels der an die Basis des Transistors 58 angelegten Spannung dar. Da die Schaltung wesentliche Teile der in Fig. 1 dargestellten Schaltung einschließt, ist lediglich so viel dargestellt, wie zur Erklärung der Abänderung erforderlich ist.

Wie es dargestellt ist, wird der Ausgang der Differenzierschaltung in dem Verstärker 36 verstärkt und über den Kondensator 50 in den Differenzierverstärker 100 eingekoppelt. In gleicher Weise legt die Austastschaltung 90 ein Signal über den gesättigten Steuerschalter 102 an, wie dies weiter oben in Verbindung mit der in Fig. 1 erläuterten Schaltung erklärt wurde. Weiterhin entspricht der Differenzverstärker 100 im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten mit der Ausnahme, daß die an die Basis des Transistors 58 angelegte Spannungspegel-Steuerung nunmehr in dem Zähler 78 abgeleitet wird.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Zähler 78 ein vierstufiger Binärzähler, wie er in der Technik gut bekannt ist. Ein derartiger Zähler kann aus vier Dekadenzählern bestehen, die BCD/Dezimal-Treiber ansteuern, wie es in der Technik gut bekannt ist. Der Spannungsausgang jeder Stufe des Binärzählers kann aufeinanderfolgend in Reihe geschalteten Widerständen 104 zugeführt werden, um den Spannungspegel kontinuierlich zu verringern, wenn die Zählung fortschreitet. Das Nettoergebnis ist ein stufenförmiges asymptotisches Signal.

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Dieses Signal kann dem Kondensator 106 zugeführt werden, so daß eine ziemlich gleichförmige asymptotische Kurve ähnlich der Kurve H in Fig. 4 dem Differenzverstärker 100 zugeführt wird. Als Ergebnis wird der Spannungspegel, der von dem von dem Verstärker 36 abgeleiteten Signal überschritten werden muß, fortlaufend mit fortschreitender Zeit verringert. Somit wird die Schaltung für längere Gerinnungszeiten wesentlich empfindlicher, wie dies erforderlieh ist.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

I.) Vorrichtung zur Bestimmung der Gerinnungszeit von Blutplasma, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetische Energiequelle, ein auf die elektromagnetische Energie ansprechender Wandler, Mittel zur Anordnung des Plasmas zwischen der Quelle und dem Wandler, Differenziermittel zur Differenzierung des Signalausganges des Wandlers, Verstärkerraittel zur Verstärkung des differenzierten Signals, ein Differenzverstärker, Mittel zur Erzeugung eines Vergleichssignals, das in den Differenzverstärker eingekoppelt wird. Mittel zur Einkopplung des zeitveränderlichen Bestandteils des verstärkten Differenzsignals in den Differenzverstärker, Mittel zum Festhalten des Bestandteils unterhalb des Pegels des Vergleichssignals für eine voreingestellte Zeitdauer und zur darauffolgenden Freigabe des Signals und Mittel zur Anzeige der Gerinnungszeit in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers, wenn der Wert des Bestandteils den Wert des Vergleichssignals überschreitet, vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Festhalten des Bestandteils unterhalb des Vergleichssignals eine Austastschaltung und einen Schalter zum Festhalten des Bestandteils auf Erdpotential unifassen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g J k e η η-zeichnet, daS die Mittel zu» Festhalten deiffceetandtells unterhalb dee Wertes des Vergleichssignals für eine voreingestellte Zeitdauer und zum darauffolgenden Freigeben

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des Signals einen Zeitgeber einschließen, wobei dieser Zeitgeber so eingestellt ist, daß dieser Bestandteil für eine Zeit ausgeschaltet wird und freigegeben wird, nachdem anfängliche Störungen des differenzierten Signals beendet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Ausgangssignal des Differenzverstärkers ansprechenden Mittel Mittel zur Erzeugung eines Signals zum Anhalten eines Zeitgebers umfassen.
5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, " dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Vergleichssignals Mittel zur Einstellung des Wertes des Vergleichssignals als Punktion der Zeit einschliessen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Vergleichssignals Mittel zur Voreinstellung des Vergleichswertes in Abhängigkeit von der Art der mit dem Blutplasma am Beginn der Zeitgeberperiode gemischten Reagenzien einschließen.
7. Verfahren zur Bestimmung der Gerinnungszeit von Blut- f plasma, gekennzeichnet durch die Schritte des Hindurchleitens elektromagnetischer Energie durch eine Mischung von Blutplasma und Reagenzien* Messung der derart durch das Blutplasma und die Reagenzien geleiteten elektromagnetischen Energie, Umwandlung der so gemessenen elektromagnetischen Energie in ein elektrisches Signal, Differenzierung des elektrischen Signals, Peststellung des zeitveränderlichen Bestandteils des Signals, Vergleichen des Bestandteils dieses Signals mit einem Vergleichssignal und Messung der Zeit, die erforderlich ist, damit der Wert des Bestandteils dieses Signals das Vergleichesignal überschreitet.

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8. Verfahren nach Anspruch 7* gekennzeichnet durch die Schritte der aufeinanderfolgenden Änderung des Vergleichssignals als Punktion der Zeit.

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