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Ve@fahren und Vorrichtung zum Messen und Registrieren der
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Aggregati onsgeschwindigkeit von in Flüssigkeit suspendierten Teilchen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen und gegebenenfalls
Registrieren der Aggregationsgeschwindigkeit von in Flüssigkeit su@@@ndierten Teilchen,
und sie betrifft weiterhin die Vorrichtung zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Die Erfindung ist dabei insbesondere gerichtet auf die Messung der
Aggregationsgeschwindigkeit von roten Blutkörperchen in Blut in Ab-Bei der überwiegenden
Zahl vnri organischen Erkrankungen ist die Zusammenlagerung der roten Blutkörperchen
(Erythrocytenaggregation) im Blut umso stärker, je schwerwiegender ie Erkrankung
ist. Da die irythrocytenaggregate aufgrund dos Stoke'schen Sedimentations-@esetzes
schneller sedimentieren als einzelne, nicht aggregierte Teilchen, kommt es nnben
der Aggregation der Erythrocyten (roten
Blutkörperchen) auch zur
Sedimentat on der Aggregate. Die Sedimentationsgeschwindigkeit der Erythrocytenaggregate
wird überwiegend von zwei Faktoren bestimmt a) von der Art und der Konzentration
der aggregat fördernden Proteine, und b) von der Anzahl der suspendierten Erythrocyten
pro Volumen Plasma (siehe Ehrly, A.M. und Fink, M.M.: Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit
bei verschiedenen Hämatokritwerten. Med. Welt 22, 1960 (1971).
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Je höher die Konzentration der aggregationsfördernden Substanzen ist
und je kleiiier die Anzahl der suspendierten Erythrocyten im Blut ist, umso höher
ist die Sedimentationsgeschwindigkeit, die in der Praxis in Form der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit
(BSG) nach Westergren gemessen wird.
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Die Bestimmung der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit erfolgt als
universelle Suchmethode für organisch krankhafte Prozesse (z.B. Rheuma, Tuberkulose,
Krebs, Entzündungen) und ist eine der am häufigsten angewandten Labormethoden in
der Medizin. Bei der Durchführung eser Bestimmung der BSG werden 4 ml Venenblut
mit 1 ml einer gerinnungshemme;1den Na-Citrat-Lösung vermischt und dann in speziellen
Meßröhrchen von 200 mm Länge und ca. 2 mm lichter Weite aufgezogen und senkrecht
aufgestellt. Nach 1 und nach 2 Stunden wird die Phasentrennung beobachtet und die
Erythrocytenfreie Plasmasäule abgelesen und in Form des Wertes mm/Stunde angegeben.
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Diese Bestimmungsmethode der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit
ist sehr zeitaufwendig und es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, dieses Bestimmungsverfahren
zu verbessern und insbesondere durch ein schneller arbeitendes Verfahren zu ersetzen.
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Zu diesem Zweck hat man einmal versucht, das Verfahren beispielsweise
durch Schrägsenkung, Zentrifugieren, Erwärmen und dergleichen zeitlich abzukürzen.
Die erhaltenen Ergebnisse waren indessen wenig befriedigend und vor allem nicht
vergleichbar mit den Resultaten des bisher üblichen Blutsenkungsverfahren und aus
diesem Grunde haben diese abgeänderten Methode keinen Eingang in die klinische
Praxis
gefunden.
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Man hat weiterhin auch lichtoptische Methoden benutzt, um die Aggregationsneigung
bzw. um die Aggregationsgeschwindigkeit der Erythrocyten im Blut zu bestimmen. Hier.
.rkommt einmal das Auflichtverfahren bzw. die Reflektometrie in Betraclit, und zum
andern das Transmissionsverfahren, bei dem die Zunahme des durch eine dünne Blutschicht
hindurchtretenden Lichtes bestimmt wird.
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Dieses letztgenannte Transmissionsverfahren ist auch Gegenstand der
Patentliteratur geworden.
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So beschreibt einmal die deutsche Offenlegungsschrift 2 413 285 ein
Verfahren, bei dem eine Blutprobe in einer aus transparentem Material gefertigten
Mischkammer angeordnet und durch einen in die Probe hineinragenden kegelförmigen
Körper aus transparentem Material in Rotation versetzt wird. Nach dem Abstoppen
der Rotationsvorrichtung wird dann die Transmission eines vertikal durch den kegelförmigen
Rotationskörper und die B tprobe hindurchgeschickten Lichtstrahles mit Hilfe eines
Photometers bestimmt und graphisch dargestellt.
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Dieses bekannte Verfahren arbeitet somit bei Strömungsstillstand der
Blutprobe mit der Folge, daß durch zwischenzeitlich aufgetretene Sedimentations-
und Entmischungseffekte keine optimalen Ergebnisse erhalten werden.
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In der deutschen Patentschrift 2 408 214 wird weiterhin ein Verfahren
zum Messen der spontanen Aggregation der Blutplättchen in blutplättchenreichem Zitratplasma
beschrieben, bei dem ein die Untersuchungsprobe enthaltendes Gefäß in Rotation versetzt
wird, und die Messung während der Rotation des Gefäßes, beispielsweise einer temperierbaren
Scheibenküvette mit einer Umdrehungszahl von 10 bis 60 Umdrehungen pro Minute, mit
einem Photometer mit horizotalem Lichtstrahl durchgeführt wird. Die die Probe enthaltende
Scheibenküvette wird dabei nur unvollständig gefüllt, um während der Rotation eine
ständige Durchmischung der Probe zu erzielen.
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Dieses Verfahren braucht einmal eine relativ grosse Blutmenge und
ist zum anderen auch nur zur Messung der Blutplättchen (Thrombocyten) bestimmt.
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809835/0143
In umfangreichen Versuchen haben die
Anmelder festgestellt, daß bei lichtoptischen Verfahren die Sedimentation des Blutes
eine ganz wesentliche Fehlerquelle darstellt und daß daher Messungen im stationären
Zustand der Blutprobe sehr mit Fehlern behaftet sind.
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Aufgrund früherer Untersuchungen und den von den Anmeldern durchgeführten
Versuchen wo! je gefunden, daß die im Blut enthaltenen Erythrocyten sich zunächst
zu einfachen, geldrollenförmigen primären Agyregaten zusammenlagern, die sich dann
ihrerseits zu größervolumigen sekundären Aggregaten verbinden. Es wurde festgestellt,
daß diese Aggregation der Teilchen von minimalen Scherungskräften besonders begünstigt
wird, die auch in den sogenannten Westergrenröhrchen unterstellt werden müssen.
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Die eigentliche Sedimentation der Erythrocyten, welche bei der Messung
der BSG als Maß für die Aggregationstendenz der roten Blutkörperchen dient, muß
bei einer lichtelektrischen Methode zur Erlangung eines mit der üblichen Blutsenkung
vergleichbaren Wertes verhindert werden, da Entmischungserscheinungen zu Störungen
der Lichttransmission und der Reflektion führen.
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Weiterhin hat siswh gezeigt, daß für eine lichtoptische Messmethode
auch die räumlichen Gegebenheiten im Probenkörper so sein müssen, daß sich die großen,
sekundären Aggregate unbeengt ausbilden können.
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Insbesondere bei Blutproben son Patienten mit Tumoren oder mit Blutarmut,
bei denen die Sedimentationsges<#1#windigkeit besonders stark erhöht ist und
somit die Entmischung zwischen Blut und Plasma bereits innerhalb der ersten Minute
beginnt, muß besonderer Wert auf die Verhinderung einer solchen Sedimentation während
des Messvorganges gelegt werden, um einwandfreie und mit der bisher üblichen Blutsenkung
vergleichbare Werte zu erzielen.
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Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren
zur Messung und gegebenenfalls Registrierung der Aggregationsgeschwindigkeit von
in FlüssiTkeit suspendierten Teilchen, insbesondere der roten Blutkörperchen in
menshlichem Blut zu schaffen, bei dem die Sedimentation des Blutes und die damit
verbundenen
Fchlerquellen weitgehend ausgeschaltet sind, und mit
dem einmal der Blutprobe optimale Bedingungen für die Zusammenlagerung der in der
Flüssigkeit vorhandenen Teilchen geboten werden, so daß eine giinstige Kontaktquote
(Trefferquote) der Teilchen erreicht wird, ohne daß es jedoch zur Sedimentation
und damit zur groben Entmischung der Blutproben kommt. Weiterhin soll die Messzeit
des erfindungsgemäßen Verfahrens kurz sein und <.; sollen Messungen mit minimalen
Probenmengen möglich sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Schaffung einer
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs
geschilderten Art, unter Hindurchleiten des Lichtstrahles eines Photometers unter
Rotation der in einer scheibenförmigen Küvette enthaltenen Probe um eine horizontale
Achse, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Probe während der Messung von einer
drehbar ausgebildeten .caitenwand der Küvette einer Scherbewegunq unterworfen wird.
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Eine solche Scherbewegung verhindert dabei die als sehr nachteilig
für das lichtoptisclie Verfahren erkannte Sedimentation der Teilchen, und erhöht
andererseits gleichzeitig die Bedingungen für die Ausbildung der Teilchenaggregate
(Trefferquote).
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Zur Eliminierung des Temperatureffektes wird das Verfahren gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Weise durchgeführt,
daß die Probe während der Messung mittels eines Temperiermediums auf einer konstanten
Temperatur gehalten wird.
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Durch die Verwendun geeignet temperierter Thermostatenflüssigkeiten
kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei verschiedenartigen Temperaturen unter
Normaltemperatur oder über Normaltemperatur durchgeführt werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, direkt aus der
Vene entnommenes, nicht antikoalugiertes Blut zu untersuchen und
weiterhin
Ißt sich das Verfahren auch für die automatische Reihenuntersuchung verwenden.
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Die Vorrichtung zur Durchfüh> 7 des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht gemäß einer weiteren voiteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
aus einer, im horizontalen Strahlengang eines Photometers angeordneten, die Probe
enthaltenden Küvette, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine im Strahlengang
liegende Seitenwand der Küvette drehbar ausgebildet ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, ist die im Strahlengang liegende, drehbar ausgebildete Seitenwand der
Küvette, von einem Motor mit einer beliebigen, in der Regel konstanten, Drehzahl
angetrieben.
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Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn auf der
drehbar ausgebildeten Seitenwand der Küvette Profile angebracht sind, die die Scherbewegung
(Durchmischung) der Probe unterstützen.
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Diese Profile können entweder als Erhöhungen oder als Vertiefungen
ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig hat sich eine schaufelförmige Ausbildung
dieser Profile erwiesen.
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Ebenfalls zur Unterstützung der Scherbewegung der in der Küvette enthaltenen
Probe, sind gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
auf der feststehenden Küvettenwand Profilierungen vorgesehen, die in Verbindung
mit den Profilierungen auf der gegenüberliegenden drehbaren Küvettenwand die Scherbewegung
der Probe unterstützen.
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Auch diese, auf der feststehenden Küvettenwand vorgesehenen Profilierungen
können als Erhöhungen oder als Vertiefungen ausgebildet sein.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfinduiig ist die Küvette mit von einem Temperiermedium durchflossenen Gehäuse
umgeben. Dieses Temperiermedium, welches in einem Thermostaten auf konstanter Temperatur,
entweder unter Normaltemperatur auf oder über Normaltemperatur, gehalten wird, sorgt
dafür, daß die in der Küvette enthaltene Probe stets gleichbleibende Temperatur
aufweist, so daß auf diese Weise der Temperatureffekt bei
den Messungen
ausgeschaltet wird.
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Die Durchführung der erfindungsgemäßen Messverfahren wird wesentlich
erleichtert mit einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bei der die Küvette zwei öffnungen für die Zufuhr und die Abgabe der
Probe aufweist. Diene öffnungen, die zweckmässig im feststehenden Teil der Küvette
angebracht sind, ermöglichen die fortlaufende Messung von Flüssigkeiten und sie
gestatten ebenfalls auch eine schnelle Messung einzelner Proben.
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Durch Hindurchleiten eines Spülmediums wird die Probe nach Entfernung
des gemessenen Blutes gereinigt und steht dann einer erneuten Beschickung mit einer
anderen Probe zur Verfügung.
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Die öffnungen sind dabei zweckmässig verschließbar ausgebildet.
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Andererseits kann aber auch an die öffnungen direkt eine Injektionsspritze
angeschlossen werden, mit der die jeweilige Probe, gegebenenfalls nach entsprechender
Temperierung des Injektionsspritzeninhaltes in einem entsprechend temperierten Bad,
in die Küvette eingefüllt wird.
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Das der Bestimmung der Lichttransmission dienende Photometer ist zweckmässig
mit einem Schreiber für die Registrierung der Lichtdurchlässigkeit der Probe in
Abhängigkeit von der Zeit versehen.
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Andererseits können auch andere digitale Messeinrichtungen an das
Photometer angeschlossen werden, mit denen die Messwerte bestimmt und gegebenenfalls
registriert werden können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht bei kontinuierlicher Rotation
der Küvettenwand eine fortlaufende Untersuchung verschiedener Blutproben und ermc
;licht damit eine Automatisierung der Blutuntersuchung. Elektronisch gesteigert
wird die Küvette mit der Probe beschickt, das Ergebnis gemessen und registriert,
dann die Küvette ausgespült, getrocknet und mit der nächsten Probe beschickt. Das
Ergebnis kann dabei digital abgelesen oder von einem Schreiber ausgedruckt werden.
Die einzelne Messung kann beliebig lange ausgedehnt werden, da die Sedimentation
durch die von der
rotierenden Küvettenwand verursachte Scherbewegung
verhindert wird.
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Anhand der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Aiisfhrungsbeispiek
wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 Eine schematische Darstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Aggregationsgeschwindigkeit von in
Flüssigkeit suspendierten Teilchen, Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der
Küvette für die Probenaufnahme, Fig. 3 eine Ansicht der drehbaren Küvettenwand,
Fig. 4 eine Ansicht der feststehenden Küvette.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung
besteht aus einer Küvette mit der Messkammer 1 für die Aufnahme der zu untersuchenden
Blutprobe, die aus einem feststehenden Küvettenteil 2 und einer drehbar angeordneten
Küvettenwand 3 besteht, welche von einem Motor 4 über ein Zahnradgetriebe in Rotation
versetzt werden kann, und wobei die Küvette in den Strahlengang eines aus Hg-Quarzlampe
5 und Photomultiplier 6 bestehenden Photometers geschaltet ist, und wobei sich an
den Photomultiplier 6 ein Schreiber 7 anschließt. Die Küvette 1 ist mit einem Mantel
für die Durchleitung eines Temperiermediums 9 versehen, welches die Küvette und
damit die zu untersuchende Probe auf einer konstanten Temperatur hält. Der Elektromotor
10 dient zur Umwälzung des Temperiermediums. Die Blutprobe wird mit Hilfe der im
Temperierbad 8 auf einer Temperatur von 37 0C gehaltenen Spritze 11 in die Küvettenkammer
1 eingespritzt, und dort auf die Anderung der Transmission in Abhängigkeit von der
Zeit untersucht.
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In Fig. 2 ist der Aufbau der Küvette nochmals im einzelnen dargestellt.
In dem vom Kühlmedium durchflossenen Mantel 12 ist die drehbare Küvettenwand 3 mittels
Kugellagern 13 drehbar gelagert, und kann über das Zahnradgetriebe 14 in Rotation
versetzt werden.
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Durch Aufschrauben des feststehenden Kilvettenteils 2 wird die Messkammer
1 ausgebildet, in die über die Zuführung-und Abgabeöffnungen 15 und 16 die zu untersuchende
Probe in die Messkammer1 eingeführt wird.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ansicht der drehbaren Küvettenwand, zeigt
die darauf angebrachten Profilierungen 17 in Form von Erijebungen, die die Scherbewegung
der zu untersuchenden Probe unterstützen.
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In Fig. 4 zeigt die dargestellte feststehende Küvettenwand ebenfalls
in Form von Erhebungen angebrachte Profilierungen 18, die mit den auf der drehbaren
Küvettenwand vorgesehenen Profilierungen 17 zusammenwirken, und zur Erhöhung der
Scherbewegung der zu untersuchenden Blutprobe in der Messzelle beitragen.
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Die Umdrehungsgeschwindigkeit der drehbaren Küvettenwand 3 liegt im
Bereich von 0 bis 20 Umdrehungen pro Minute, und sie beträgt vorzugsweise 1 Umdrehung
pro Minute.
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Die Messzeit beträgt üblicherweise bei der Bestimmung der Aggregationsgeschwindigkeit
von Erythrocyten als Analogbestimmung zur BSG-Bestimr~.iig nach Westergren 1 Minute.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten speziellen Ausführungsform der Erfindung
ist das Abbildungsverhältnis von Zeichnung zur Wirklichkeit etwa 2 : 1.
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Es hat sich bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung als zweckmäßig
erwiesen, wenn die Schichtdicke in der Küvette zwischen den beiden planparallelen
Glasplatten etwa 1 Millimeter beträgt.
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Patentansprüche -