DE3218515C2

DE3218515C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Blutgerinnungszeit

Info

Publication number: DE3218515C2
Application number: DE3218515A
Authority: DE
Inventors: Kurt Rotkreuz Schildknecht
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1981-06-16
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1985-02-07
Also published as: ATA181682A; HK36685A; NL8202218A; SG15085G; DK156523B; GB2100427A; NO160744B; NO160744C; FR2507781A1; IT1151774B; SE8203750L; NO821988L; GB2100427B; AU8471782A; ES8306880A1; DE8214336U1; FI72612B; DE3218515A1; IT8221474A0; AT382971B

Abstract

Verfahren zur Messung der Gerinnungszeit einer Blutprobe (31), bei dem ein Probe-Reagenz-Gemisch (32) durch Einführung der Probe und mindestens ein Reagenz in einer Küvette (1) gebildet wird. Zur Verringerung des Arbeits- und Materialaufwands wird das Probe-Reagenz-Gemisch in einer stillstehenden Küvette (1) so bewegt, daß das Gemisch um eine in der Küvette hineinragende Kante (3) hin und her fließt, wodurch sich ein Gerinnsel (33) an dieser Kante bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Gerinnungszeit einer Blutprobe, bei dem ein Probe-Reagenz-Gemisch in einer stillstehenden Küvette so bewegt wird, daß das Gemisch um eine in die Küvette hineinragende Kante hin und her fließt, und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es ist ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung bekannt (deutsches Gebrauchsmuster GM 77 07 546), bei dem die Gerinnung des Probe-Reagenz-Gemisches durch Rühren derselben mit einem Rührstab herbeigeführt wird, der vor der Messung in die Küvette eingeführt werden muß und durch eine außerhalb der Küvette liegende Magnetrühreinrichtung angetrieben wird.

Wenn eine große Zahl von Messungen durchzuführen ist, wird der Arbeitsaufwand für die Einführung der Ruh rs ι übe in die Kiivctleii ;ils Nachteil des obcnerwähnien bekannten Verfahrens empfunden. Da die Magnetrühreiniichtung einen beträchtlichen Anteil des gesamten Materialaufwandes der bekannten Vorrichtung darstellt, wäre es außerdem wünschenswert, eine Vorrichtung zu haben, die ohne eine solche Einrichtung ar

beitet

Es ist ferner ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt (DE-AS 15 98 514). bei dem die Probe in den einen Aufnahmebehälter und ein Reagenz in den s anderen Aufnahmebehälter einer zweiteiligen Küvette pipettieit wird. Beide Aufnahmebehälter sind über eine Kapillare miteinander verbunden. Die Mischung der Probe mit dem Reagenz wird bei dierem bekannien Verfahren dadurch erreicht daß diese beiden Koniponenten mittels variablen Luftdrucks durch die Kapillare hin und her befördert werden, wobei in beiden Aufnahmebehältern Niveauänderungen erzeugt werden. Die Gerinnung des Probe-Reagenz-Gemisches führt zu einer fortschreitenden Verstopfung der Kapillare und dadurch zu einer Verminderung der Amplitude der Niveauänderungen in den Aufnahmebehältern. Der Zeitpunkt der Gerinnung des Probe-Reagenz-Gemisches wird durch die Feststellung dieser Verminderung der Amplitude durch eintretende Luftdruckänderungen erfaßt Probe und Reagenz werden bei diesem bekannten Verfahren vor Beginn des Pumpvorgangs durch die Kapillare getrennt gehalten, die die Aufnahmebehälter für Probe bzw. Reagenz verbindet. Erst durch den Pumpvorgang wird-die Probe mit dem Reagenz gemischt und zwar am stärksten innerhalb der Kapillare, so daß bei der Gerinnung sich das Gerinnsel irgendwo innerhalb der Kapillare bilden muß. Das Prinzip dieses bekannten Verfahrens liegt also darin, daß durch das Getrennthalten von Probe und Reagenz zu Beginn der Messung und durch das Pumpen dieser beiden Komponenten durch die Kapillare ein Bereich definiert wird, nämlich der Innenraum der Kapillare, in dem die Gerinnung erfolgt. weil dort die stärkste Vermischung der Probe mit dem Reagenz stattfindet. Nach diesem Prinzip ist es jedoch nicht möglich, den Entstehungsort des Gerinnsels genau zu bestimmen. Eine Messung der Gerinnungszeit nach diesem Prinzip kann daher nicht sehr genau sein.

Es ist außerdem ein Verfahren zur Bestimmung der Gerinnungszeit bekannt (DE-OS 24 01 084). bei dem der Eintritt der Gerinnselbildung durch eine fotoelektrische Messung der Trübungsänderung des Probe-Reagenz-Gemisches festgestellt wird. Dabei ist jedoch keine genaue Bestimmung des Ortes vorgesehen, an dem sich bei der Gerinnung das Gerinnsel bilden soll. Eine genaue Messung der Gerinnungszeit ist daher auch mit diesem Verfahren nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art die Meßgenauigkeit dadurch erheblich zu erhöhen, daß der Ort der ersten Gerinnung genau festgelegt ist und der Zeitpunkt der Gerinnung unmittelbar erfaßt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kante eine scharfe Kante ist und daß die Entstehung des sich an der Kante bildenden Gerinnsels durch Messung der Extinktion des Probe-Reagenz-Gemisches mit einem die Küvette nahe unterhalb der Kante durchquerenden Lichtstrahl festgestellt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Messung der Gerinnungszeit einer Blutprobe, mit einer stillstehenden Küvette, deren oberer Teil durch eine Trennwand in zwei Räume aulgeteilt ist. Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand eine vom Boden der Küvette beabstandete scharfe Kante aufweist und daß eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger vorgesehen sind.

die in bezug auf die Küvette so angeordnet sind, daß der Lichtstrahl die Küvette nahe unterhalb der Kante durchquert.

Gegenüber dem erstgenannten bekannten Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung iiat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß kein Rührstab in die Küvette eingeführt werden muß und daß deshalb auch kein Antrieb für einen solchen Rührer erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es daher, eine wesentliche Reduktion des Arbeits- und Materialaufwands zu jrzielen.

Die erfindungsgemäße Lösung hat außerdem gegenüber dem zweit- und drittgenannten Stand der Technik den Vorteil, daß bei der Gerinnung das Gerinnsel sich stets an der scharfen Kante in der Küvette, also einem definierten Ort. bildet Dies ermöglicht eine eindeutige und sichere Erfassung des Gerinnsels mit einem Lichtstrahl und dadurch eine genaue Bestimmung des Zeitpunkts der Gerinnung. Auf diese Weise wird die Meßgenauigkeit erheblich verbessert und werden fehlerhafte Meßergebnisse praktisch ausgeschlossen.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Küvette einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und die darin vorgesehene elektrooptische Anordnung.

F i g. 2 einen Querschnitt der Küvette der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der darin vorgesehenen Anordnung zur Erzeugung eines variablen Luftdrucks in der Küvette,

Fig. 3 Schritte, die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden,

Fig. 4a bis 6b zeigen eine andere Küvettenform und ihre Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

F i g. 7 zeigt schematisch einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der in Fig.2 gezeigten Anordnung 2) zur Erzeugung eines variablen Luftdrukkes.

F i g. 8 zeigt schematisch einen typischen Verlauf des Luftdrucks, der mit der Anordnung gemäß F i g. 7 erzeugbar ist.

F i g. 1 zeigt die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzte Küvette 1. Diese Küvette ist aus einem Material, das die Durchführung von optischen Messungen des Küvetteninhaltes ermöglicht. Die Küvette muß nicht zwingend die in F i g. 1 gezeigte Form haben. Wesentlich ist hingegen, daß sie eine Trennwand 2 mit einer scharfen Kante 3 hat. Diese Trennwand trennt den oberen Teil der Küvette in zwei Räume 7 und 8.

Die Vorrichtung enthält ferner eine Lichtquelle 5, /.. B. eine lichtaussendende Diode, und einen Lichteinpfänger 6, z. B. eine Photodiode, in der in F i g. 1 gezeigten Anordnung. Mit diesen Komponenten wird ein Lichtstrahl 4 erzeugt bzw. empfangen, der die Küvette durchquert, wobei er nahe und unterhalb der Kante 3 verläuft um die Messung der Extinktion des vom Lichtstrahl 4 erfaßten Inhalts der Küvette zu ermöglichen. Der Verlauf des Lichtstrahls 4 wird so gewählt, daß ein sich an der Kante 3 bildendes Gerinnsel 33 vom Lichtstrahl 4 erfaßt wird.

Die Vorrichtung enthält außerdem eine Lichtquelle 62. /. B. eine lichtaussendende Diode 62, und einen Lichtempfänger 63, z. B. eine Photodiode 63, in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Mit diesen Komponenten wird ein Lichtstrahl 61 erzeugt bzw. empfangen, der die Küvette durchquert, wobei er oberhalb der Kante 3 verläuft, um eine Messung der Extinktion des vom Lichtstrahl 61 erfaßten inhahs der Küvette zu ermöglichen. Der Verlauf des Uchlslrahls 6t wird so gewählt, daß die maximal vorgesehene Probemenge, die in die Küvette eingeführt wird, vom Lichtstrahl 61 nicht erfaßt wird, daß aber nach Zugabe eines Reagenz auch beim minimal vorgesehenen Volumen des Probe-Reagenx-Gernisches, dieses vom Lichtstrahl 61 erfaßt wird.

Um den Einfluß des Umgebungslichtes auf die Exlinktionsmessungen mit den Lichtstrahlen 4 und 61 zu verringern, werden als Lichtempfänger 6 bzw. 63 vorzugsweise Photodioden mit eingebautem Infrarotfilter verwendet, deren Durchlaßbereich von ca. 900 bis ca. 1000 nm geht und eine minimale Dämpfung bei ca. 940 nm hat Dadurch wird z. B. die Empfindlichkeit der Messungen auf eine Umgebungsbeleuchtung mit Glühlampenlicht etwa 5mal kleiner.

Wie in F i g. 2 gezeigt ist der Raum 7 im oberen Teil der Küvette 1 durch eine öffnung 9 mit einer Anordnung 21 verbunden, mit der ein variabler, auf den Inhalt der Küvette wirkenden Luftdruck erzeugt werden kann. Durch diesen Druck wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Probe-Reagenz-Gemisch auf die Weise bewegt, die nachstehend anhand der F i g. 3 (3) erläutert ist Wie nachstehend anhand der F i g. 7 und 8 beschrieben, kann die Anordnung 21 z. B. eine vibrierende Membrane 22 als Pumpelemenl enthalten. Der damit erzeugte Luftdruck gelangt durch einen Kanal 23 und durch die öffnung 9 in die Küvette 1. Die Küvette hat eine öffnung 11, die im Betrieb offen bleibt.

Wie in F i g. 3 gezeigt, werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der oben beschriebenen Vorrichtung folgende Schritte durchgeführt:

(1) Das vorgesehene Ansatzvolumen der Blut- oder Plasmaprobe 31 wird in die Küvette eingeführt und dort inkubiert. Wie in der F i g. 3 als Beispiel gezeigt, wird die Probenmenge vorzugsweise so klein gewählt, daß sie die Kante 3 nicht erreicht, so daß Luft zwischen der Oberfläche der Probe und der Kante 3 frei strömen kann. Der von der Anordnung 21 erzeugte Luftdruck kann also keine Bewegung der Probe bewirken, und die Probe steht still, solange die vorgesehene Reagenzmenge noch nicht in die Küvette eingeführt wird.

(2) Das vorgesehene Ansatzvolumen des Reagenz wird in die Küvette eingeführt. Die Probe- bzw. Reagenzmenge werden so gewählt, daß die Oberfläche des so gebildeten Probe-Reagenz-Gemisches auf jeden Fall oberhalb der Kante 3 und des Lichtstrahls 61 liegt. Dadurch werden folgende Effekte erzielt, sobald das Reagenz in die Küvette eingeführt wird.

(3) Das Probe-Reagenz-Gemisch wird vom Lichtstrahl 61 erfaßt. Dieser Zeitpunkt markiert den Beginn der Messung der Gerinnungszeit. Dieser Zeitpunkt wird mit an sich bekannten Mitteln der elektronischen Signalverarbeitung registriert, Durch die Wirkung des obenerwähnten, mit den in F i g. 2 gezeigten Mitteln erzeugten Luftdrucks fließt nun das Probe-Reagenz-Gemisch und bewegt sich dabei zwischen den in F i g. 3 (3) gezeigten Positionen (a) und (b)hm und her. Dadurch wird zugleich die Probe mit dem Reagenz gut gemischt und ein Fließen des Gemisches um die scharfe Kante 3 der Küvette bewirkt.

(4) Durch die in (3) gezeigte relative Bewegung der Flüssigkeil in bezug auf die Kante 3 bildet sich im

Augenblick der Gerinnung ein Gerinnsel 33 an der Kante 3. Da dieses Gerinnsel vom Lichtstrahl 4 erfaßt wird, ergibt sich eine plötzliche und deutliche Änderung der mit diesem Lichtstrahl gemessenen Extinktion. Durch die Feststellung dieser Änderung wird der Zeitpunkt der Gerinnung und somit die Gerinnungszeit eindeutig und genau gemessen. Für diese Feststellung und für die Anzeige der ermittelten Werte werden an sich bekannte Mittel der elektronischen Signalverarbeitung bzw. Datenanzeige 1« verwendet.

In Abweichung von dem oben beschriebenen Verfahren, und sofern dadurch die Messung nicht beeinträchtigt wird, kann die Probenmenge so groß gewählt werden, daß auch, wenn die Probe sich allein in der Küvette befindet, ihre Oberfläche oberhalb der Kante 3 liegt. In diesem Fall wird vor der Zugabe vom Reagenz die Probe vom Lichtstrahl 4 erfaßt und durch die Wirkung des obenerwähnten Luftdruckes bewegt, analog wie in F i g. 3 (3) für das Probe-Reagenz-Gemisch gezeigt.

Wie in Fig.4a bis 6b gezeigt wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit einer anderen Küvettenform arbeiten.

Fig.4a zeigt einen Querschnitt einer in Fig.4b in Seitenansicht gezeigten Küvette 41. Wie die Küvette 1 in F i g. 1 hat auch die Küvette 41 eine Trennwand 44 mit einer scharfen Kante 43. Die obere Seite 45 der Küvette 41 ist offen. Wie in F i g. 5 gezeigt, wird der Küvette 41 der variable Luftdruck durch eine seitliche Öffnung 42 zugeführt, die über eine Leitung 77 mit der Luftdruck erzeugenden Anordnung verbunden ist. Gegenüber der Küvette 1 gemäß F i g. 1 hat die Küvette 41 in F i g. 4a— 6b den Vorteil, daß sie eine vereinfachte Handhabung ermöglicht, weil sie einfach in die Meßeinrichtung gesteckt werden kann.

F i g. 6a zeigt die Küvette 41, wenn sie nur die Probe enthält F i g. 6b zeigt die Küvette 41, wenn sie das Probe-Reagenz-Gemisch enthält. In Fig.6a und 6b ist die Lage der Lichtstrahlen 4 bzw. 61 mit je einem kleinen Kreis markiert

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Küvette 41 gemäß F i g. 4a und 4b ist gleich wie oben anhand der F i g. 3 beschrieben.

F i g. 7 zeigt schematisch einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung 21 (in F i g. 1) zur Erzeugung des variablen Luftdrucks. Diese Anordnung ist in einem Gehäuse 71 enthalten. Darin ist eine Membrane 72 angeordnet, die einen Eisenblechkern 73 hat. Mit einer einen Magnetkern 74 und eine Magnetspule 75 enthaltenden elektromagnetischen Antriebseinrichtung, der ein geeigneter Wechselstrom zugeführt wird, wird eine Schwingung der Membrane 72 bewirkt. Dadurch entsteht im Gehäuse 71 ein variabler Luftdruck der zwei Küvetten der erfindungsgemäßen Vorrichtung über Leitungen 77 bzw. 78 zugeführt wird.

F i g. 8 zeigt schematisch einen typischen zeitlichen Verlauf des Luftdrucks, der mit der in F i g. 7 gezeigten Anordnung erzeugbar ist Der Luftdruck variiert zwischen +2 und —2 Millibar, und sein Verlauf hat annähemd die Form einer Sinusschwingung mit einer Frequenz von ca. 40 Hz.

Die oben beschriebenen Ausführungsbcispiclc arbeiten z. B. mit einem Probenvoiumen von 100 oder 200u.L und mit einem festen Reagenzvolumen von 200μ1.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der Gerinnungszeit einer Blutprobe, bei dem ein Probe-Reagenz-Gemisch in einer stillstehenden Küvette so bewegt wird, daß das Gemisch um eine in die Küvette hineinragende Kante hin und her fließt dadurch gekennzeichnet, daß die Kante eine scharfe Kante ist und daß die Entstehung des sich an der Kante bildenden Gerinnsels durch Messung der Extinktion des Probe-Reagenz-Gemisches mit einem die Küvette nahe unterhalb der Kante durchquerenden Lichtstrahl festgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Variation des auf den Inhalt der Küvette wirkenden Luftdrucks bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die infolge der Zugabe des Reagenz zu der Probe eintretende Extinktionsänderung als Beginn der Messung der Gerinnungszeit mit einem zweiten, die Küvette oberhalb der Kante durchquerenden Lichtstrahl gemessen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer stillstehenden Küvette, deren oberer Teil durch eine Trennwand in zwei Räume aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (2) eine vom Boden der Küvette beabstap.dete scharfe Kante (3, 43) aufweist und daß eine Lichtquelle (S) und ein Lichtempfänger (6) vorgesehen sind, die in bezug auf die Küvette (1,41) so angeordnet sind, daß der Lichtstrahl (4) die Küvette nahe unterhalb der Kante (3, 43) durchquert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Räume im oberen Teil der Küvette durch eine öffnung (9, 42) mit einer Anordnung (21) verbunden ist, mit der ein variabler Luftdruck erzeugbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Lichtquelle (62) und ein zweiter Lichtempfänger (63) vorgesehen sind, die in bezug auf die Küvette (1,41) so angeordnet sind, daß der Lichtstrahl (61) die Küvette oberhalb der Kante (3,43) durchquert.