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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Blutkoagulationszeit, umfassend einen Detektionsabschnitt, der eine Aufnahmeeinrichtung, die einen eine Probe enthaltenden Behälter aufweist, eine Abdeckung zum Abdecken der Aufnahmeeinrichtung gegen Licht und eine optische Einheit, die eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger aufweist, umfaßt, sowie eine Detektorschaltung zum Detektieren von Signalen, die von dem Detektionsabschnitt her übertragen werden; eine Eingabetastatur; eine Rechenschaltung; eine Speicherschaltung; eine Anzeige- bzw. Darstellungseinrichtung und einen Aufzeichnungsabschnitt.
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Generell gibt es viele Arten von Blutkoagulationszeiten, aufgrund deren Krankheiten von Tieren wie auch von Menschen durch Messen der Blutkoagulationszeit diagnostiziert werden; z. B. die Prothrombinzeit (nachstehend abgekürzt als PT bezeichnet), die partielle Thromboplastinzeit (nachstehend abgekürzt als PTT bezeichnet), die Fibrinogenbestimmung, Mangelfaktorbestimmungen, die aktivierte partielle Thromboplasteinzeit (nachstehend abgekürzt als APTT bezeichnet) und die Recalcifierungszeit. Diese zu messenden Blutkoagulationszeiten ergeben sich gemäß der Art des hinzuzufügenden Reagens, sowie gemäß dem Teil des Blutes, mit dem eine Reaktion des Reagens bewirkt wird. Als Beispiel sei die Prothrombinzeit (PT) angeführt, bei deren Bestimmung Thromboplastin und Calcium in angemessener Weise zu dem Plasma hinzugefügt werden, das durch Zentrifugaltrennung von Blut gesammelt bzw. gewonnen worden ist. Nachfolgend wird die Zeitdauer gemessen, bis zu der die Erzeugung von weißlichen netzartigen Fibrinklumpen resultiert. Es sei als anderes Beispiel die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (APTT) angeführt. Zunächst wird Blutplasma gesammelt, nachdem das Blut einer Zentrifugaltrennung unterworfen worden war, und dann wird Actin zu demselben hinzugefügt. Außerdem wird Calciumchlorid hinzugefügt. Es wird die Zeitdauer gemessen, bis die Koagulation ausgebildet ist. Genauer gesagt, wird das Blutplasma in einem Kühlschrank aufbewahrt, nachdem man es durch Zentrifugaltrennung von Blut erhalten hat. Das Actin, das in Wasser, welches eine Temperatur von 37°C hatte, während einer Minute erwärmt worden war, wird in einer Menge von 0,1 ml in ein Teströhrchen gegossen, das 0,1 ml des Plasmas enthält. Man läßt die Mischung während 2 Minuten in Wasser einer Temperatur von 37°C stehen. Dann werden zu dieser Mischung 0,1 ml CaCl2 von 0,02 M, das in Wasser gebracht worden war, welches eine Temperatur von 37°C hatte, unter Druck hinzugefügt. In diesem Augenblick wird eine Stoppuhr gestartet. Das Teströhrchen wird während 25 Sekunden in dem Wasser von 37°C erwärmt. Das Testrohr wird herausgenommen, und wenn Koagulation beobachtet wird, dann wird die Stoppuhr angehalten. Auf diese Weise wird die Blutkoagulationszeit gemessen.
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Die vorstehend beschriebene Praxis ist ein mittels Handbetätigung ausgeführtes direktes Verfahren, das allgemein als manuelles Verfahren bezeichnet wird. Dieses manuelle Verfahren erfordert bei seiner Ausführung eine Menge an Kenntnis, Fertigkeit und Erfahrung. Nachteiligerweise ist es für unerfahrene Personen schwierig auszuführen.
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Um die Schwierigkeiten der manuellen Verfahren zu überwinden, sind auch schon automatische Meßverfahren vorgeschlagen worden. Ein typisches Beispiel hierfür ist ein optisches Verfahren, bei dem Blutkoagulationen optisch detektiert werden. Jedoch werden bei diesem Verfahren die Koagulationen nur lokal detektiert, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit einer ungenauen Messung der Koagulationszeit ergibt. Außerdem ergibt sich eine verminderte Reproduzierbarkeit.
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Darüber hinaus ist es bei den automatischen Verfahren ein schwieriges Problem, wie die Blutkoagulationszeit definiert werden soll. Wie in den Fig. 1 bis 4 veranschaulicht ist, gibt es nach dem Stand der Technik im Prinzip zwei grundsätzliche Methoden zur Messung der Blutkoagulationszeit, nämlich:
- (a) Entweder wird die Zeit gemessen, die vom Zeitpunkt der Zugabe des Gerinnungsmittels zu der Blutprobe bis zum Zeitpunkt des Beginns der Blutgerinnung oder bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Blutgerinnung einen vorbestimmten Absolutwert erreicht hat, verstrichen ist; diese Meßmethode ist für normale Blutproben, bei denen sich keine Schwierigkeiten ergeben, in Fig. 1 und für abnormale Blutproben, bei denen diese Methode versagt, in Fig. 2 dargestellt;
- (b) oder es wird durch Differenzbildung aufeinanderfolgender Meßwerte der Punkt ermittelt, in dem die Gerinnung des Blutes mit höchster Geschwindigkeit erfolgt, also die zeitliche Änderung der Gerinnung am größten ist, und es wird entweder die Zeit T 1 vom Beginn der Zugabe des Gerinnungsmittels zu einer normalen Blutprobe bis zu dem vorstehend erwähnten Punkt gemessen, wie in Fig. 3 und 4 veranschaulicht ist, oder aufgrund des ermittelten Punktes größter Gerinnungsgeschwindigkeit wird der Punkt konstruiert, der dem Beginn der Blutgerinnung entspricht, und es wird die Zeit als Gerinnungszeit ermittelt, die vom Beginn der Zugabe des Gerinnungsmittels bis zu diesem letzteren Punkt vergangen ist. Fig. 4 zeigt die Schwierigkeiten, die sich bei dieser Methode ergeben, wenn eine abnormale Blutprobe vorliegt.
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Eine automatisch arbeitende Einrichtung der eingangs genannten Art zum Messen der Blutkoagulationszeit ist aus der DE- OS 28 48 552 bekannt, und weitere Einrichtungen, mit denen die Blutkoagulationszeit automatisch gemessen werden kann, sind in der DE-OS 24 01 084 und der US-PS 44 54 752 beschrieben. Hiervon arbeiten die Einrichtungen nach den zuletzt genannten beiden Druckschriften in der vorstehend unter (a) angegebenen Weise, während die Einrichtung nach der zuerst genannten Druckschrift in der vorstehend unter (b) angegebenen Weise arbeitet.
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So wird in der Einrichtung nach der US-PS 44 54 752 die Zeit gemessen, die vom Zeitpunkt der Zugabe des Gerinnungsmittels zur Blutprobe bis zum Beginn der Gerinnung vergeht. Diese Einrichtung arbeitet zwar bei normalen Proben, bei denen die über die Zeit aufgetragene Blutgerinnungskurve steil ansteigt und einen verhältnismäßig gut definierten Einsatzpunkt hat, wie in Fig. 1 veranschaulicht, verhältnismäßig zufriedenstellend. Jedoch ergeben sich bei abnormalen Proben, bei denen der zeitliche Verlauf der Blutgerinnungskurve sehr flach ist und sich der Einsatzpunkt dieser Kurve sehr flach ist und sich der Einsatzpunkt dieser Kurve nur schwer definieren läßt, sehr ungenaue oder gar keine brauchbaren Meßwerte für die Blutkoagulationszeit, wie Fig. 2 zeigt. Bei einer solchen Niveaudetektion, wie sie den Fig. 1 und 2 zugrunde liegt, besteht nämlich die Wahrscheinlichkeit, daß es geschieht, daß das vorher eingestellte Niveau nicht erreicht wird, wenn die Blutprobe abnormal ist. In solchen Fällen wird das Ergebnis als "eine Messung ist unmöglich" aufgezeichnet. In den Fig. 1 und 2 ist das Niveau L 3 eingestellt worden. Fig. 2 zeigt, daß die Kurve das Niveau L 3 nicht erreicht, wodurch bewirkt wird, daß die Messung unaufhörlich weitergeht. Weitere Niveaus L 1 und L 2 und zu den Niveaus zugehörige Zeiten T 1 bis T 3 sind in Fig. 1 und 2 angegeben.
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Die in der DE-OS 24 01 084 beschriebene Einrichtung zum Messen der Blutkoagulationszeit arbeitet im einzelnen in der Weise, daß die Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Zugabe des Gerinnungsmittels zur Blutprobe und dem Zeitpunkt, in dem die Gerinnung einen vorbestimmten, willkürlich vorgegebenen Absolutwert erreicht hat, gemessen wird. Dieser Zeitpunkt, in dem also die Gerinnung, vorstehend die Trübung der Meßprobe, einen vorbestimmten Absolutwert erreicht hat, wird dadurch gemessen, daß eine Differenzbildung zwischen zwei Meßsignalen erfolgt, nämlich zwischen einem ersten Signal, das der minimalen Trübung, also dem Beginn der Blutgerinnung, entspricht, und einem zweiten Signal, welches das aktuelle Meßsignal ist. Diese Art der Messung setzt, damit brauchbare Meßwerte erhalten werden, ebenfalls, wie vorstehend im Zusammenhang mit der US-PS 44 54 752 erörtert, einen verhältnismäßig steil ansteigenden zeitlichen Verlauf der Blutgerinnung bzw. der Trübung der Probe und eine verhältnismäßig hoch ansteigende Blutgerinnungs- bzw. Trübungskurve voraus, wie in Fig. 1 dargestellt. Bei einer abnormalen Blutprobe jedoch, bei der sich nur ein sehr flacher Anstieg der Blutgerinnungs- bzw. Trübungskurve ergibt und diese Blutgerinnungs- bzw. Trübungskurve absolut sehr flach ist, wie in Fig. 2 veranschaulicht, ergibt sich entweder überhaupt kein Nulldurchgang des Differenzsignals, weil das Differenzsignal immer oberhalb der Nullinie bleibt, oder der Nulldurchgang wird ziemlich verwaschen und ungenau.
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Schließlich arbeitet die Einrichtung nach der DE-OS 28 48 552 in der Weise, daß der Punkt der maximalen Blutgerinnungsgeschwindigkeit ermittelt wird, wobei jedoch diese in Fig. 3 im Prinzip dargestellte Arbeitsweise dahingehend modifiziert ist, daß die Zeit, welche dem Punkt maximaler Blutkoagulationsgeschwindigkeit entspricht, nicht direkt als Maß der Blutkoagulationszeit herangezogen wird, sondern aufgrund des Punktes maximaler Blutkoagulationsgeschwindigkeit vielmehr der Punkt konstruiert wird, in dem das Blut zu koagulieren beginnt, so daß also als Blutkoagulationszeit die Zeit, welche vom Zeitpunkt der Zugabe des Gerinnungsmittels bis zum Zeitpunkt des Beginns der Blutkoagulation vergeht, aus dem Meßergebnis abgeleitet wird. Da jedoch der Punkt des Beginns der Blutkoagulation aus der Messung der maximalen Blutkoagulationsgeschwindigkeit in der Einrichtung nach der DE-OS 28 48 552 abgeleitet wird, ergeben sich hier die Schwierigkeiten, die in Fig. 4 veranschaulicht sind. Die Fig. 3 zeigt, daß die Messung der maximalen Blutkoagulationsgeschwindigkeit zwar bei normalen Blutproben verhältnismäßig zufriedenstellend funktioniert, bei denen sich ein ausgeprägtes Koagulationsgeschwindigkeitsmaximum ergibt, jedoch ergeben sich nur sehr ungenaue oder gar keine Meßwerte, wenn die Blutkoagulationszeit bei abnormalen Blutproben gemessen wird, bei denen die zeitliche Blutgerinnungskurve einen sehr flachen Verlauf hat, wie in Fig. 4 dargestellt.
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Die Daten, die durch automatische Verfahren der oben erwähnten Arten erhalten werden, befinden sich notwendigerweise nicht in Übereinstimmung mit denjenigen, die durch ein manuelles Direktverfahren erhalten werden, und für Diagnosezwecke ist es notwendig, die Meßwerte durch Vergleich mit solchen, die durch ein konventionelles Verfahren erhalten werden, einzustellen.
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Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber, eine Einrichtung zum Messen der Blutkoagulationszeit zur Verfügung zu stellen, die es in verhältnismäßig einfacher Weise ermöglicht, die Blutkoagulationszeit mit hoher Reproduzierbarkeit unabhängig davon zu messen, ob die Blutprobe normal oder abnormal ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Detektionsabschnitt erhaltenen Werte durch die Detektorschaltung und die Rechenschaltung so lange im Speicher gespeichert werden, bis die sich ändernden Werte bei Erreichen der Sättigung konstant werden, woraufhin die Rechenschaltung ein Signal zu der Detektorschaltung überträgt, so daß die Messung gestoppt wird, und eine Rechenoperation unter der Annahme ausführt, daß der Sättigungswert 100% beträgt, und die Blutkoagulationszeit durch Vergleich mit dem durch die Eingabetastatur eingegebenen Wert bestimmt.
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Auf diese Weise werden reproduzierbare Meßwerte für die Blutkoagulationszeit unabhängig davon erhalten, ob es sich um eine normale Blutprobe oder um eine abnormale Blutprobe handelt.
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Die Erfindung sei nachstehend anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, es zeigt
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Fig. 1 eine Kurve, die man bei einem konventionellen Niveaudetektionsverfahren erhält, wobei die Probe normal ist;
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Fig. 2 eine Kurve, die in der gleichen Weise wie in Fig. 1 erhalten worden ist, wobei jedoch die Probe abnormal ist;
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Fig. 3 eine Kurve, die man bei einem konventionellen Verfahren zur Bestimmung des Punktes maximaler Gerinnungsgeschwindigkeit erhält, wobei die Probe normal ist;
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Fig. 4 eine Kurve, die in der gleichen Weise wie in Fig. 3 erhalten worden ist, wobei jedoch die Probe abnormal ist;
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Fig. 5 eine Blockdarstellung, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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Fig. 6 eine Kurve, die ein Beispiel für eine Messung gemäß dem Prinzip gibt, wie es der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, wobei die Probe normal ist; und
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Fig. 7 eine Kurve, die in der gleichen Weise wie in Fig. 6 aufgenommen worden ist, wobei jedoch die Probe abnormal ist.
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Es sei nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zum Messen der Blutkoagulationszeit näher erläutert:
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Zunächst sei auf Fig. 5 Bezug genommen, wonach ein Detektionsabschnitt 1 vorgesehen ist, der folgendes aufweist: eine Aufnahmeeinrichtung 3 zum Aufnehmen eines Behälters 2, in dem sich die Probe befindet, eine Abdeckung 4 zum Abdecken bzw. -schirmen der Aufnahmeeinrichtung 3 gegen Licht, eine optische Einheit 5, 6 die eine Lichtquelle 5 und einen Lichtempfänger 6 aufweist, und ein thermisches Steuer- bzw. Regelelement 7, durch das die Probe in dem Behälter 2 auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird. Mit 8 ist eine Pipette bezeichnet, die mit einem Schalter versehen ist, der eingeschaltet wird, wenn die Probe, die vorher auf eine gewünschte Temperatur erwärmt worden ist, durch die Pipette 8 in den Behälter 2 gegossen bzw. einlaufen gelassen wird, so daß dadurch ein Signal erzeugt wird, mit dem die Messung eingeleitet bzw. gestartet wird. Der Lichtempfänger 6 ist mit einer Detektorschaltung 10 verbunden, die Signale von dem Detektionsabschnitt 1 detektiert.
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Weiterhin ist eine Eingabetastatur 11 vorgesehen, die dazu dient, die zu messenden Einzelheiten, Gegenstände, Punkte, Größen o. dgl. und die gewünschten Bedingungen einzugeben. Mit 12 ist eine Rechenschaltung bezeichnet, die mit der Eingabetastatur 11, der Pipette 8, der Detektorschaltung 10 und dem thermischen Steuer- bzw. Regelelement 7 verbunden ist. Mit 13 ist ein Speicher bezeichnet, mit 14 ist eine Anzeige- bzw. Darstellungseinrichtung und mit 15 ein Aufzeichnungsabschnitt bezeichnet, wobei die Speicherschaltung 13, die Anzeige- und Darstellungseinrichtung 14 sowie der Aufzeichnungsabschnitt 15 mit der Rechenschaltung 12 verbunden sind. Mit 16 ist eine thermische Steuer- bzw. Regelschaltung bezeichnet, und 17 ist ein Behälter, der ein Reagens enthält.
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In der vorstehend beschriebenen Einrichtung werden eine Probe, die vorher auf eine gewünschte Temperatur erwärmt worden ist, und ein Reagens, das in gleicher Weise erwärmt worden ist, durch die Pipette 8 in den Behälter 2 gegossen bzw. einfließen gelassen. In diesem Augenblick wird der Schalter, der an der Pipette 8 angebracht ist, eingeschaltet, so daß eine Startzeit für die Messung der Blutkoagulationszeit in der Rechenschaltung 12 eingestellt wird. Wenn die Abdeckung wieder geschlossen worden ist, wird mit der Messung begonnen. Die Meßwerte werden in Serie bzw. aufeinanderfolgend zu der Detektorschaltung 10 und zu der Rechenschaltung 12 übertragen und im Speicher 13 gespeichert. Die Meßwerte können durch die Anzeige- bzw. Darstellungseinrichtung 14 überwacht werden. Die Kurven laufen einige Zeit weiter bzw. steigen einige Zeit an und werden dann flach, was bedeutet, daß eine Sättigung erreicht worden ist, bei der die sich ändernden Werte konstant werden. In diesem Stadium instruiert die Rechenschaltung 12 die Detektorschaltung 10, daß diese den Meßvorgang stoppen soll, was durch die Anzeige- bzw. Darstellungseinrichtung 14 angezeigt bzw. dargestellt wird.
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Es wird angenommen, daß der Endmeßwert, d. h. der Sättigungswert, 100% ist, und auf dessen Basis wird die Rechenoperation bzw. werden die Rechenoperationen in der Rechenschaltung 12 ausgeführt. Die Ergebnisse der Rechenoperation bzw. -operationen werden im freien Raum im Speicher 13 gespeichert. Wenn eine Zeit, die 20%, 50% und 80% entspricht, vorher durch die Eingabetastatur 11 derart eingestellt bzw. angefordert wird, daß sie als ein Endwert ausgedruckt oder angezeigt bzw. dargestellt wird, dann wird diese Zeit durch die Rechenschaltung 12 berechnet.
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Mit der vorstehenden Einrichtung ist es leicht und einfach, die Blutkoagulationszeit zu messen, gleichgültig, ob die Probe normal ist (im Fall der Fig. 6) oder abnormal (im Fall der Fig. 7). Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, kann diejenige Zeit, die 20%, 50% und 80% entspricht, mit Leichtigkeit und einfach berechnet werden. Es wurde gefunden, daß der Wert, der in der Nähe von 80% eingestellt bzw. ermittelt worden ist, in bester Übereinstimmung mit der Blutkoagulationszeit ist, welche mittels eines konventionellen manuellen Verfahrens gemessen wurde.
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Die Berechnung, die auf dem Prozentsatz basiert, ergibt einen konstanten Wert unabhängig von mechanischer Fehl- bzw. Minderfunktion, wie beispielsweise unabhängig von einer Entartung bzw. Verschlechterung der Lampe oder des Lichtempfängers oder von einer unangemessenen Einstellung der Einrichtung, so daß infolgedessen sichergestellt wird, daß stets ein konstanter Wert ausgegeben wird.