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"Vorrichtung zur Bestimmung der Mikroblutkörperchen-
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senkung" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der
Mikroblutkörperchensenkung.
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Ein wesentliches Ziel der Erfindung besteht darin, aus einer kleinen
Blutprobe binnen kurzer Zeit verwertbare Blutsenkungsdaten verfügbar zu machen.
Ferner wird angestrebt, die Genauigkeit der Blutsenkungsauswertung gegenüber den
bekannten Methoden der Blutsenkung zu steigern.
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Bei der Auswertung mit Hilfe der neuen Vorrichtung ergeben sich mehrere
Vorteile. Der wesentliche Vorteil gegenüber
allen bisher geübten
Verfahren zur Blutsenkung liegt in der Schnelligkeit der Auswertung durch Geschwindigkeitsmessung
der Absenkung der Erythrozytensäule.
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Die erfundene Vorrichtung ur Bestimmung der Mikroblutkörperchensenkung
zeichnet sich dadurch aus, daß eine Lichtquelle und als Lichtempfänger ein fotoelektrischer
Umformer beiderseits einer aufrecht-stehenden Glaskapillare so angeordnet sind,
daß ein von der Lichtquelle ausgehender Lichtstrom durch die in der Kapillaren enthaltene
Blutprobe hindurch auf den fotoelektrischen Umformer fällt und daß an den Ausgang
des Umformers eine Auswertevorrichtung angeschlossen ist, die den vom Umformer augenblicklich
empfangenen und/oder die zeitliche änderung des Lichtstroms darstellt. Die feste
Zuordnung von Lichtquelle, Erythrozytensäule und fotoelektrischem Lichtempfänger
erlaubt eine Erfassung der Senkungsgeschwindigkeit in engen Grenzen und ist demnach
innerhalb eines kurzen Zeitraums möglich.
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Subjektive Fehler bei der Ablesung werden ausgeschaltet und dies trägt
ebenfalls zur Abkürzung des Meßvorganges bis zur Erreichung auswertbarer Daten bei.
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Der Umformer kann ein Fotoelement sein. Insbesondere wird die Erfindung
in einer Kombination einer Lumineszenzdiode
als Lichtquelle und
einem Fotoelement als Lichtempfänger gesehen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 in vereinfachter und sehr stark vergrößerter
Darstellung einen Längsschnitt längs der Achse der Glaskapillare im Bereich der
Lichtquelle und des LichtempfEngers, Fig. 2 das Blockschaltbild des elektrischen
Teils der Vorrichtung, Fig. 3 ein Diagramms in dem das Signal am Ausgang des fotoelektrischen
Umformers über der Zeit während verschiedener Blutsenkungen aufgetragen ist, und
Fig. 4 aufgeteilt in 4a und 4b - eine Einzeldarstellung des Schaltbildes nach Fig.
2.
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Eine Mikroblutsenkung in heparinisierten Glaskapillaren, also in Kapillaren,
deren Innenflächen einen gerinnungshemmenden Belag tragen, unterliegen anderen Gesetzmäßigkeiten
als die Blutsenkung nach Westergreen. Die mittleren geradlinigen Teile in den Kurven
nach Fig. 3 können zugleich als Weg-Zeitdiagramm der Abwärtsbewegung der Grenzfläche
zwischen der Plasmasäule und der Blutkörperchensäule angesehen werden.
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Die Glaskapillare 10 trägt auf ihrer Innenwandfläche 11 einen gerinnungshemmende
Belag. Die Kapillare 10 ist in einer mechanischen Haltevorrichtung 12 in Form eines
Führungsrohres
in aufrechter Lage und verschiebbar in ihrer Längsrichtung gehalten. Das Rohr 12
enthält eine Schlitz- oder Spaltblende 13, durch die ein Beobachtungsraum seiner
Höhenlage und seiner Höhenerstreckung nach festgelegt ist. Dieser Beobachtungsraum
erfaßt einen wesentlichen Teil des Innenquerschnitts der Kapillare 10. In Längs-
oder Höhenrichtung soll dieser Beobachtungsraum möglichst klein oder niedrig sein,
damit der Zeitraum des Durchlaufs der .Plasma-Blutkörper-Grenzfläche nur eine kurze
Zeit benötigt. Der Blendenspalt beträgt in der Höhenrichtung beispielsweise 1/10
mm. Mit Spaltbreiten oder Schlitzbreiten bis zu etwa 0,5 mm lassen sich noch sehr
gute Ergebnisse erzielen.
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Der Beobachtungsraum im Blendenspalt wird durch eine Lumineszenzdiode
14 ausgeleuchtet.
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Durch Absorption oder, genauer gesagt, Extinktion im Probenquerschnitt
gelangt nur ein Teil der von der Diode 13 emittierten Lichtstrahlung in ein der
Diode gegenüberliegendes Fotoelement 15. Diese Extinktion ist proportional dem Verhältnis
der Volumenanteile von Erythrozytensäule zu Plasmasäule im Beobachtungsraum. Vor
Beginn der Messung muß die Grenzfläche zwischen Plasmasäule und Erythrozytensäule
über dem Beoachtungsraum oder in dessen oberem Teil stehen. Je näher diese Grenzfläche
dem Beobachtungsraum ist, um so weniger Zeit vergeht, bis die Messung zu einer Anzeige
führt. Es ist also erwünscht, vor der Messung die Glaskapillare in Längs- oder Höhenrichtung
so zu verschieben, daß sich die genannte Grenzfläche knapp über dem Beobachtungsraum
befindet. Durch Absinken der Grenzfläche ändert sich die Extinktion im Probenquerschnitt
und damit der -aus der Austrittsseite aus der Probe austretende und auf das Fotoelement
15 fallende Lichtstrom.
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Eine saubere Grenzfläche wird erreicht, wenn die heparinisierte Kapillare
10 einen Innendurchmesser von wenigstens 1,5 mm hat. Der Durchmesser soll jedoch
nicht größer als 2 mm sein.
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Die Erythrozytensäule ist mit 16 und die Grenzschicht mit 17 bezeichnet;
der Lichtstrom und seine Intensitätsabnahme ist durch die unterschiedlichen Bündel
von Pfeilen 18 und 20 angedeutet. Die Plasmasäule ist mit 21 bezeichnet.
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Die elektrische Schaltung und Speisung der neuen Vorrichtung sei anhand
des Blockschaltbildes in Fig. 2 erläutert.
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Darin zeigt der Block 24 einen Impuls generator, der eine Konstantstromquelle
23 ein- und ausschaltet, so daß die die Lumineszenzdiode 14 enthaltende Lichtquelle
22 intermittierend gespeist wird. Zur Temperaturstabilisierung befindet sich zwischen
der Lichtquelle 22 und der Stromquelle 23 eine Rückkopplung 25, 26, 27, die Lichtintensitätsschwankungen
zufolge von Temperaturschwankungen ausregelt.
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Die Regelabweichung kann dabei beispielsweise dem Streulicht entnommen
werden5 das von der Lumineszenzdiode ausgeht.
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Ein Teil 20 des von der Lumineszenzdiode 14 in der Lichtquelle 22
emittierten Lichtstromes 18 durchdringt die Probe 16, 17, 21, trifft auf das Fotoelement
15 und erzeugt an dessen Ausgang Stromimpulse, deren Frequenz durch die Tastfrequenz
bestimmt ist, mit der der Impulsgenerator 24 die Stromquelle 23 schaltet oder tastet.
Das Ausgangssignal des Fotoelements 15 wird in nachfolgenden Aufbereitungsstufen,
wie einem Verstärker 28, einem Verstärker und Filter 29, und einem Verstärker mit
Gleichrichter 30 aufbereitet, verstärkt, gleichgerichtet und in Spannungswerte umgesetzt,
so daß am Ausgang des Gleichrichters
30 eine Spannung zur Verfügung
steht, die annähernd proportional dem von der Grenzfläche 17 zurückgelegten Weg
ist. Die Ausgangsspannung der VerstSrker- und Gleichrichterstufe 30 wird in weiteren
Schaltungsgliedern zur Steuerung und Kontrolle des Meßvorganges sowie zur Ermittlung
der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit benutzt. Die Meßergebnisse werden digital
angezeigt, vorzugsweise dreistellig.
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Es ist aus mancherlei Gründen vorteilhaft, die Lichtquelle im Impulsbetrieb
zu betreiben, beispielsweise zur Ausschaltung einer Temperaturtrift von Gleichspannungsanteilen,
zur Unterdrückung von Brummspannungen oder zur Vermeidung von Fehlern durch Offsetspannungen.
In der beschriebenen Anordnung erzeugt der Impuls generator 24 eine Wechselspannung
von etwa 1 kHz.
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Im einzelnen tastet eine astabile Kippschaltung des Impulsgenerators
24 Uber einen Transistor T1 einen als Konstantstromquelle geschalteten integrierten
Schaltkreis IC 2, der die Leuchtdiode 14 mit. Stromimpulsen versorgt. Dementsprechend
gibt- die Lumineszenzdiode 14 das Licht impulsweise mit der genannten Tastfrequenz
ab. Wegen der starken Temperaturabhängigkeit der Lichtstromabgabe der Lumineszenzdiode
sollten für größere Schwankungen der Umgebungstemperatur zusätzliche oder andere
Schaltungen verwendet werden, die die Lichtintensität stabilisieren.
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Der Fotoempfänger 15 kann je nach seiner Schaltung und Dimensionierung
eines Widerstandes R9 als Fotodiode oder als Fotoelement arbeiten. Der Ausgang des
Licht empfängers 15 ist im gezeigten Beispiel an einen integrierten Schaltkreis
IC 3 im Strom-Spannungsumsetzer 28» der zugleich Verstärker ists angeschlosten.
Die Ausgang8spannung dieses umsetzers (IC 3) wird durch einen als BandSilter
geschalteten
integrierten Schaltkreis IC 4 im Block 29 selektiv verstärkt; zugleich werden dadurch
Störspannungen unterdrückt. In den Stufen IC 5 und IC 6 des Blocks 30 wird die Ausgangsspannung
des Filters im Block 29 gleichgerichtet. Durch Dimensionierung von IC 5 erreicht
man eine weitere Unterdrückung von Störungen.
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Das so gewonnene Signal läßt sich in folgender Weise weiterverarbeiten:
Die vom Impulsgenerator vorgegebene und von ihm oder der Stromquelle 23 abgenommene
Impulsfrequenz wird als Zeitbasis benutzt. Bei einer bestimmten Eingangsspannung,
beispielsweise einer Spannung von 5 Volt am Ausgang des Verstärker-, Gleichrichter-
und Entstörungsblocks 30 starten Spannungskomperatoren IC 7, IC 8 und IC 9 einen
Zähler; sie stoppen den Zählvorgang, wenn die Eingangsspannung eine andere Schwelle,
beispielsweise von 7 Volt erreicht hat. Dieser Vorgang ist in der rechten Kurve
im Diagramm in Fig. 3 durch Eintrag der entsprechenden Abszissen- und Koordiantenwerte
hervorgehoben. Die Festlegung eines solchen mittleren Spannungsbereichs gewährleistet
die Verlagerung des eigentlichen Meßvorganges in den Linearteil der Ausgangsspannungskurve
der Meßschaltung.
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Anstiegszeit und Absinkgeschwindigkeit sind dort proportional..Die
Eichung erfolgt durch Wahl der Spannungsschwellen und der gewählten Frequenz. Allerdings
kann die Zeitbasis auch von einem eigenen Impuls generator (IC 10 in Fig. 4) geliefert
werden, muß also nicht vom Impulsgenerator 24 abgeleitet werden.
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Einer der Komparatoren dient der Anzeige der richtigen Einstellung
der Grenzschicht im oberen Bereich des Meßspaltes.
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Das Blockschaltbild 2 enthält noch folgende Funktionsblöcke, die in
Fig. 4 zum Teil in Einzelschaltelemente aufgelöst erscheinen: Es bezeichnen: 31
ein Servosystem, 32 eine Betriebskontrollschaltung, 33 die Komparatorschaltung mit
den Komparatoren IC 7, IC 8 und IC 9, 34 den Impulsgenerator mit dem Schaltkreis
IC 10, 35 die Steuerlogik, 36 den Digitalzähler und 37 die Digitalanzeige. In Fig.
4 sind übliche Schaltsymbole für die einzelnen Schaltelemente verwendet, so daß
sich eine Erläuterung dazu erübrigt.
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Durch entsprechende Verknüpfung der logischen Ausgangssignale der
Spannungskomparatoren IC 7, IC 8 und IC 9 werden die Steuersignale erzeugt, die
für die automatische Positionierung und für weitere Steuer- und Kontrollzwecke benutzt
werden. Die automatische Höhenverstellung der Kapillaren vollzieht sich wesentlich
schneller und leichter als die Einstellung von Hand, die ein mühsames Ausprobieren
der richtigen Lage darstellt.
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Im Zweifel sind alle hier beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale
für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination erfindungswesentlich. Schutz
wird begehrt für das, was objektiv schutzfähig ist. Patentansprüche:
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e e r s e i t e