DE2707962A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen und registrieren der aggregationsgeschwindigkeit von in fluessigkeit suspendierten teilchen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum messen und registrieren der aggregationsgeschwindigkeit von in fluessigkeit suspendierten teilchen

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DE2707962A1 DE19772707962 DE2707962A DE2707962A1 DE 2707962 A1 DE2707962 A1 DE 2707962A1 DE 19772707962 DE19772707962 DE 19772707962 DE 2707962 A DE2707962 A DE 2707962A DE 2707962 A1 DE2707962 A1 DE 2707962A1
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Description

  • Ve@fahren und Vorrichtung zum Messen und Registrieren der
  • Aggregati onsgeschwindigkeit von in Flüssigkeit suspendierten Teilchen.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Dieses letztgenannte Transmissionsverfahren ist auch Gegenstand der Patentliteratur geworden.
  • 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.
  • Dieses bekannte Verfahren arbeitet somit bei Strömungsstillstand der Blutprobe mit der Folge, daß durch zwischenzeitlich aufgetretene Sedimentations- und Entmischungseffekte keine optimalen Ergebnisse erhalten werden.
  • 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.
  • Dieses Verfahren braucht einmal eine relativ grosse Blutmenge und ist zum anderen auch nur zur Messung der Blutplättchen (Thrombocyten) bestimmt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • Durch die Verwendun geeignet temperierter Thermostatenflüssigkeiten kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei verschiedenartigen Temperaturen unter Normaltemperatur oder über Normaltemperatur durchgeführt werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Profile können entweder als Erhöhungen oder als Vertiefungen ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig hat sich eine schaufelförmige Ausbildung dieser Profile erwiesen.
  • 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.
  • Auch diese, auf der feststehenden Küvettenwand vorgesehenen Profilierungen können als Erhöhungen oder als Vertiefungen ausgebildet sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die öffnungen sind dabei zweckmässig verschließbar ausgebildet.
  • 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.
  • 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.
  • Andererseits können auch andere digitale Messeinrichtungen an das Photometer angeschlossen werden, mit denen die Messwerte bestimmt und gegebenenfalls registriert werden können.
  • 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.
  • Anhand der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Aiisfhrungsbeispiek wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Umdrehungsgeschwindigkeit der drehbaren Küvettenwand 3 liegt im Bereich von 0 bis 20 Umdrehungen pro Minute, und sie beträgt vorzugsweise 1 Umdrehung pro Minute.
  • Die Messzeit beträgt üblicherweise bei der Bestimmung der Aggregationsgeschwindigkeit von Erythrocyten als Analogbestimmung zur BSG-Bestimr~.iig nach Westergren 1 Minute.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Abbildungsverhältnis von Zeichnung zur Wirklichkeit etwa 2 : 1.
  • 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.
  • Patentansprüche -

Claims (11)

  1. PATENTANSPRÜCIJE 1. Verfahren zum Messen der Aggregationsgeschwindigkeit von in Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere der roten Blutkörperchen in Blut mittels Hindurchleiten des Lichtstrahles eines Photometers unter Bewegung der in einer scheibenförmigen Küvette enthaltenen Probe um eine horizontale Achse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Probe während der Messung von einer drehbar ausgebildeten Seitenwand d¢r Küvntte einer Scherbewegung unterworfen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Probe während der Messung mittels eines Temperiermediums auf einer konstan-en Temperatur gehalten wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bestehend aus einer im horizontalen Strahlengang eines Photometers angeordneten, din Probe enthaltenden Küvette , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß eine im Strahlengang lieqende Settenwand (3) der Küvette drehbar ausqehildet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die im Strahlengang liegende, drehbar ausgebildetes Seitenwand (3) der Küvette von einem Motor (4), mit einer konstanten Drehzahl angetrieben ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der drehbar ausgehildeten Seitenwand (3) der Küvette die Scherbewegung der Probe unterstützende Profile (17) angebracht sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß auf der feststehenden Kvettenwad (2), Profilierungen (18) vorgesehen sind, die in Verbindung mit den Profilierungen (17) auf der gegenüberliegenden, drehbaren Küvettenwand (3) die Scherbewegung der Probe unterstützen.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Küvette mit einem von einem Temperiermedium durchflossenen Mantel umgeben ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Küvette mit zwei öffnungen (15, 16) für die Zufuhr und die Abgabe der Probe versehen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die öffnungen (15, 16) verschließbar ausgebildet sind.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Q d a d u r c g e k e n n z e i c h n e t , daß an das Photometer ein Schreiber (7) für die Registrieru r der Lichtdurchlässigkeit der Probe in Abhängigkeit von der Zeit angeschlossen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an das Photometer ein digitales Anzeigegerät angeschlossen ist.
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