DE3813437A1 - Verfahren und anordnung zur bestimmung der blutgruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Blutgruppe, bei welchem eine Blutprobe mit einem Blut­ gruppen-spezifisch zu einer Agglutination von Erythrozy­ ten führenden Antiserum vermischt wird, sowie eine Anord­ nung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Blutgruppen, insbesondere des A-B-0-Sy­ stems und des Rhesus-Systems, durch Antigen-Antikörper- Reaktionen einer Blutprobe mit spezifischen Antiseren zu ermitteln. Die Antigen-Antikörper-Reaktion der Blutprobe mit dem Antiserium führt bei positivem Verlauf zu einer Agglutination, d.h. sichtbaren Verklumpung von Erythrozy­ ten, während bei negativem Verlauf die Verklumpung unter­ bleibt oder zumindest sehr viel geringer erfolgt.

Die Überprüfung, ob bei Vermischen der Blutprobe mit dem Antiserum eine Agglutination stattfindet, erfolgt bisher visuell und ist damit subjektiven Fehlern ausgesetzt. Insbesondere bei Blut von kranken Personen kann die Ag­ glutination nur schwach ausfallen, so daß es zu Fehlbe­ stimmungen der Blutgruppe kommen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine An­ ordnung zu schaffen, das eine Bestimmung der Blutgruppe auf der Grundlage spezifischer, zu einer Agglutination von Erythrozyten führenden Antigen-Antikörper-Reaktionen auf elektrischem, meßtechnischem Weg erlaubt.

Die Erfindung geht von der beispielsweise aus "Medical and Biological Engineering", März 1975, Seiten 182 bis 186 bekannten Eigenschaft des Bluts aus, daß der spezifi­ sche Widerstand des Bluts mit wachsendem Hämatokritwert zunimmt. Es wurde nun gefunden, daß sich die spezifische elektrische Impedanz der mit Antiserum vermischten Blut­ probe entsprechend der fortschreitenden Agglutination ändert und daß die Änderungsgeschwindigkeit ein durch die Sedimentation der Erythrozyten nur unwesentlich beeinfluß­ tes Maß für das Testergebnis darstellt. Die Änderungsge­ schwindigkeit bei positivem Testergebnis ist beachtlich größer als bei negativem Testergebnis. Durch Messen der spezifischen elektrischen Impedanz oder eines hierzu pro­ portionalen, durch Meßelektroden bestimmten Werts und Überwachen der sich während eines Zeitintervalls vorbe­ stimmter Dauer ergebenden Impedanzänderung läßt sich eine positive Reaktion von einer negativen Reaktion unter­ scheiden, wenn die ermittelten Impedanzänderungen mit einem durch vorangegangene Eichung bestimmten mittleren Wert, d.h. einem zwischen den Impedanzbereichen positiver und negativer Reaktion liegenden Grenzwert, verglichen werden. Liegt der Wert der Impedanzänderung über dem Grenzwert, handelt es sich um eine positive Reaktion, liegt er unter dem Grenzwert, ist die Reaktion negativ.

Für die Durchführung des Verfahrens genügt prinzipiell eine Impedanz-Meßeinrichtung, mit der die spezifische elektrische Impedanz der mit Antiserum vermischten Blut­ probe gemessen werden kann. Anhand der von einem Anzeige­ instrument der Meßeinrichtung im Verlauf der Agglutina­ tionsreaktion angezeigten Impedanzwerte läßt sich die Än­ derung der Impedanz und ihre Relation zu dem vorbestimm­ ten Grenzwert ermitteln. In einer bevorzugten Ausgestal­ tung der Anordnung ist jedoch die Impedanz-Meßeinrichtung so ausgebildet, daß sie auf ein beispielsweise durch Be­ tätigen einer Taste erzeugtes Startsignal hin einen er­ sten Momentanwert eines die Impedanz repräsentierenden Meßsignals in einem Haltespeicher speichert und nach Ab­ lauf des an das Startsignal anschließenden vorbestimmten Zeitintervalls das gespeicherte Meßsignal von einem zwei­ ten Momentanwert selbsttätig subtrahiert. Die zweite Mes­ sung und die Subtraktion kann, insbesondere bei längerer Dauer des dazwischenliegenden Zeitintervalls manuell, beispielsweise durch Betätigen einer zweiten Meßtaste, ausgelöst werden. Zweckmäßigerweise wird jedoch die zwei­ te Messung durch ein Zeitglied oder eine Ablaufsteuerung selbsttätig ausgelöst.

Entsprechendes gilt für den Vergleich der ermittelten Impedanzänderung mit dem Grenzwert. Auch hier erfolgt der Vergleich zweckmäßigerweise selbsttätig mittels eines Komparators, der Signaleinrichtungen, die lediglich das Vorhandensein einer positiven oder einer negativen Reak­ tion anzeigen, steuert.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Haltespeicher als im Start-Stopp-Betrieb arbeitender Rampensignalgene­ rator ausgebildet. Der Rampensignalgenerator wird durch das vorstehend erwähnte Startsignal gestartet und von einem Komparator gestoppt, wenn das Rampensignal den Wert des ersten Meßsingnals erreichet. Der von dem Rampensignal­ generator im Stoppzustand gehaltene Wert kann dann nach­ folgend von dem zweiten Meßwert subtrahiert werden.

Die Impedanz-Meßeinrichtung mißt zweckmäßigerweise die spezifische Impedanz der Blutprobe mit Hilfe von zwei in die Blutprobe eintauchenden Meßelektroden, die an eine Wechselstrom-Konstantstromquelle angeschlossen ist. Die Verwendung einer Wechselstromquelle verhindert Meßfehler aufgrund von Polarisationerscheingungen in der Blutprobe. Die Impedanzmessung kann mit Hilfe einer Brückenschaltung erfolgen, insbesondere wenn komplexe Impedanzwerte be­ rücksichtigt werden sollen. Für eine Messung des Real­ teils der Impedanz, d.h. des Ohm′schen Widerstands, ge­ nügt jedoch eine Spannungsmessung, insbesondere wenn für die Spannungsmessung ein Zerhacker-stabilisierter Ver­ stärker verwendet wird, um Meßfehler durch Rauschein­ flüsse zu eliminieren.

Die Impedanzmessung der Blutprobe erfolgt zweckmäßiger­ weise in einer vergleichsweise kleinen Probenkammer, wo­ bei die Meßelektroden der Impedanz-Meßeinrichtung vor­ zugsweise im Bereich der Bodenfläche der Probenkammer vorgesehen sind, so daß die Erythrozyten über den Elektro­ den agglutinieren können. Vorzugsweise wird die Bodenflä­ che der Bodenkammer durch im Abstand nebeneinander ange­ ordnete, flächige Meßelektroden gebildet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Zeitdiagramm der Impedanz Z einer Blutprobe abhängig von der Zeit t während des Blutgruppen­ tests mit einem Antiserum;

Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine für die Impedanz­ messung verwendete Probenkammer, gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 3;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Probenkammer und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer für die Bestimmung der Blutgruppe einer Blutprobe geeigneten Impedanz- Meßeinrichtung.

Die Blutgruppe läßt sich durch Vermischen von Blutproben mit spezifischen Antiseren bestimmen, die aufgrund von Antigen-Antikörper-Reaktionen zu einer Hämagglutination führen. Bei der Hämagglutination kommt es zu einer sicht­ baren Verklumpung von Erythrozyten bei positivem Verlauf der Reaktion. Bei negativem Verlauf der Reaktion unter­ bleibt die Agglutination. In einem A-B-0-Blutgruppensy­ stem läßt sich eine eindeutige Blutgruppenbestimmung durch Tests mit Antiseren "Anti A", "Anti B" und "Anti A+B" gemäß nachfolgender Tabelle durchführen.

Reaktionen mit Testserum

Bei dem Test mit "Anti A+B" handelt es sich um einen Kontrolltest. Für die Bestimmung der Blutgruppe sind des­ halb die Reaktionen von drei Blutproben mit drei ver­ schiedenen Antiseren erforderlich. Die Bestimmung der Blutgruppe im Rhesussystem erfolgt in ähnlicher Weise.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen zeitlichen Verlauf der mit einem Impedanzmeßgerät nach Fig. 4 in einer Probenkammer gemäß den Fig. 2 und 3 gemessenen Impedanz Z einer Blut­ probe während der Antigen-Antikörper-Reaktion. Zum Zeit­ punkt t ₀ wird die Blutprobe in die Probenkammer einge­ füllt. Aufgrund der Einwirkung des Bluts auf die Elektro­ den der Elektrodenkammer nimmt die Impedanz zunächst ab, während die nachfolgende Sedimentation der Erythrozyten wieder zu einem Anstieg der Impedanz führt. Zum Zeitpunkt t ₁ wird das Antiserum zugeführt, beispielsweise einge­ spritzt, und bis zum Zeitpunkt t ₂ mit der Blutprobe ver­ mischt, beispielsweise verrührt. Die dann einsetzende Antigen-Antikörper-Reaktion führt bei positiver Reaktion zu einer Hämagglutination mit vergleichsweise raschem An­ stieg der Impedanz Z, wie dies in Fig. 1 nachfolgend dem Zeitpunkt t ₂ mit einer ausgezogenen Linie dargestellt ist. Bei negativer Reaktion ist der Anstieg deutlich langsamer, was in Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist.

Für die Ermittlung des Reaktionstyps wird im Anschluß an das Ende des Rührvorgangs die Änderung der Impedanz be­ zogen auf ein Zeitintervall vorbestimmter Dauer T gemes­ sen und mit einem die Impedanzbereiche positiver Reaktio­ nen und negativer Reaktionen voneinander trennenden Grenzwert verglichen. Ist die Impedanzänderung größer als der Grenzwert, handelt es sich um eine positive Reaktion, ist sie kleiner, so ist die Reaktion negativ. Im einzel­ nen wird zum Zeitpunkt t ₂ eine erste Impedanzmessung durchgeführt, wobei der gemessene Impedanzwert Z ₀ gespei­ chert und nach Ablauf des Zeitintervalls T von dem zum Zeitpunkt t ₃ abhängig vom Reaktionstyp gemessenen Impe­ danzwert Z⁺ bzw. Z⁻ subtrahiert wird. Die Impedanzände­ rung Δ Z⁺ bzw. Δ Z⁻ wird mit dem vorstehend genannten Grenzwert verglichen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten der Probenkammer. Die Probenkammer hat eine Bodenplatte 1 und eine darüber­ liegende, mit einer durchgehenden Öffnung 3 versehene Deckplatte 5. Der Durchmesser der Öffnung 3 ist ver­ gleichsweise klein, um das Blutprobenvolumen klein halten zu können. Die Platten 1, 5 bestehen aus Isoliermaterial. Zwischen den Platten 1, 5 sind zwei beispielsweise aus Silber bestehende Elektrodenplatten 7, 9 angeordnet, die sich unter Bildung eines isolierenden Spalts 11 mit Ab­ stand voneinander gegenüberliegen und im wesentlichen die gesamte Bodenfläche der ansonsten muldenförmigen, durch die Öffnung 3 umschlossenen Kammer bilden. Die Erythrozy­ ten agglutinieren oberhalb der Elektroden 7, 9.

Die in Fig. 4 dargestellte Impedanz-Meßeinrichtung hat eine an die Elektroden 7, 9 angeschlossene Wechselstrom- Konstantstromquelle 13 und mißt die Amplitude der auf­ grund der Impedanz der Blutprobe zwischen den Elektroden 7, 9 sich ergebenden Wechselspannung. Die Amplitude der Wechselspannung ist ein Maß für die Impedanz. Die Kon­ stantstromquelle 13 erzeugt nullpunktsymmetrische Wech­ selsignale, um Polarisationserscheingungen aufgrund einer überlagerten Gleichspannung zu vermeiden. An die Elektroden 7, 9 ist über einen Trennkondensator 15 ein Wechselstromverstärker 17 angekoppelt, der durch eine allgemein mit 19 bezeichnete Zerhackerstufe hinsichtlich Rauschspannungsfehler stabilisiert ist. Solche unter dem Begriff Chopper-Verstärker bekannte Stufen umfassen einen Serienkondensator 21, der über einen in einem Querzweig liegenden steuerbaren Schalter 23 dem Ausgang des Ver­ stärkers 17 parallel geschaltet werden kann. Dem Ausgang des Verstärkers 17 parallel geschaltet kann sich der Kon­ densator 21 auf die Ausgangsspannung aufladen, so daß sich bei geöffnetem Schalter 23 seine Spannung der Aus­ gangsspannung unter Kompensation einer eventuellen Rauschspannung hinzuaddiert. Mit 25 und 26 sind in Serie zum Signalweg liegende Entkopplungswiderstände bezeich­ net. Der Schalter 23 wird durch Taktsignale einer Steue­ rung 29 zweckmäßigerweise synchron und mit gleicher Fre­ quenz zur Stromquelle 13 gesteuert.

An den Ausgang der Stufe 19 schließt sich eine getaktete Gleichrichterschaltung 31 an. Die Gleichrichterschaltung 31 hat einen gegebenenfalls zeitlich versetzt zum Schal­ ter 23 einschaltenden, steuerbaren Schalter 33 in einem Serienzweig, der zusammen mit einem im Querzweig liegen­ den Kondensator 35 eine Tast- und Halteschaltung bildet. Der Schalter wird ebenfalls von einem Taktsignal der Steuerung 29 in der Weise gesteuert, daß in der Tast- und Halteschaltung 31 lediglich Spannungswerte einer Polari­ tät gespeichert werden. Falls erforderlich kann ein aus einem Serienwiderstand und einem Parallelkondensator be­ stehendes Glättungsnetzwerk nachgeschaltet sein, das eine eventuell noch pulsierende Gleichspannung der Schaltung 31 glättet. Ein nachgeschalteter Trennverstärker 43 dient der Impedanzanpassung.

Die Steuerung 29 steuert die Differenzbildung der im Zeitabstand T gemessenen Impedanzwerte. Zur Speicherung des zuerst gemessenen Impedanzwerts ist ein im Start- Stopp-Betrieb arbeitender Rampensignalgenerator 45 vor­ gesehen, der bei Betätigung einer Starttaste 47 von der Steuerung 29 gestartet wird und ein mit vergleichsweise rascher Anstiegsgeschwindigkeit ansteigendes Rampensignal erzeugt. Ein Komparator 49 vergleicht das Rampensignal mit dem die Impedanz repräsentierenden Ausgangssignal des Trennverstärkers 43. Sobald das Rampensignal den Wert des Meßsignals des Trennverstärkers 43 erreicht, stoppt der Komparator 49 den Rampensignalgenerator 45, der auf diese Weise den Wert des Meßsignals speichert. Bei dem Rampen­ signalgenerator 45 kann es sich um einen Taktsignale zäh­ lenden Zähler handeln, dem ein Digital/Analog-Wandler nachgeschaltet ist. Ein Differenzverstärker 51 subtra­ hiert das in dem Rampensignalgenerator 45 gehaltene Signal von dem Meßsignal des Trennverstärkers 43 und lie­ fert an seinem Ausgang ein der Impedanzänderung Δ Z ent­ sprechendes Signal, welches in einem bei 53 angedeuteten Anzeigeinstrument angezeigt werden kann. Das Instrument 53 zeigt der Impedanzänderung entsprechende Werte an, die nach Ablauf des Zeitintervalls T durch Vergleich mit dem vorangegangen erwähnten Grenzwert die Unterscheidung po­ sitiver und negativer Reaktionen erlauben. Das Instrument 53 kann, falls eine selbsttätige Auswertung vorgesehen ist, gegebenenfalls entfallen, was in Fig. 4 durch eine gestrichelte Verbindungslinie angedeutet ist.

Für eine selbsttätige Auswertung des Meßergebnisses ist in der Schaltung nach Fig. 4 ein weiterer Komparator 55 vorgesehen, der das der Impedanzänderung entsprechende Signal des Differenzverstärkers 51 mit einem an einem Grenzwertgeber 57 einstellbaren Grenzwert vergleicht. Der Komparator 55 steuert Signaleinrichtungen, beispielsweise Signallampen 59, 61, von denen eine bei positiver Reak­ tion aufleuchtet, während die andere eine negative Reak­ tion anzeigt. Der Komparator 55 wird von der Steuerung 29 bis zum Ablauf des Zeitintervalls T gesperrt, um eine Fehlanzeige zu verhindern.

Claims (9)

1. Verfahren zur Bestimmung der Blutgruppe, bei welchem eine Blutprobe mit einem Blutgruppen-spezifisch zu einer Agglutination von Erythrozyten führenden Anti­ serum vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der spezifischen elektrischen Impedanz der mit Antiserum vermischten Blutprobe während eines Zeitintervalls vorbestimmter Dauer gemessen und zur Bestimmung der Blutgruppe mit einem Grenzwert vergli­ chen wird.

2. Anordnung zur Bestimmung der Blutgruppe einer hierfür mit einem Blutgruppen-spezifisch zu einer Agglutina­ tion von Erythrozyten führenden Antiserum zu vermi­ schenden Blutprobe, gekennzeichnet durch eine die Änderung der spezifischen elektrischen Impe­ danz der mit Antiserum vermischten Blutprobe in einem Zeitintervall vorbestimmter Dauer messende Impedanz- Meßeinrichtung (13, 19, 31, 45, 49, 51) mit einer Anzeigeeinrichtung (53, 59, 61) für die Anzeige von Werten der Impedanzänderung oberhalb bzw. unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz-Meßeinrichtung (13, 19, 31, 45, 49, 51) einen auf ein Startsignal hin ein den momentanen Wert der Impedanz repräsentierendes Meßsignal speichernden Haltespeicher (45, 49) und eine Subtraktionseinrich­ tung (51) aufweist, die bei Ablauf des an das Start­ signal anschließenden vorbestimmten Zeitintervalls das gespeicherte Meßsignal von dem die Impedanz des der Blutprobe bei Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls repräsentierenden Meßsignals subtrahiert.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltespeicher (45, 49) einen durch das Startsignal triggerbaren Rampensignalgenerator (45) und einen das Rampensignal mit dem Meßsignal vergleichenden Kompara­ tor (49) aufweist, der den Rampensignalgenerator (45, 49) stoppt, wenn das Rampensignal den momentanen Wert des Meßsignals erreicht.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz-Meßeinrichtung (13, 19, 31, 45, 49, 51) eine Wechselstrom-Konstantstrom­ quelle (13), zwei im Abstand voneinander in die Blut­ probe einzutauchende, an die Wechselstrom-Konstant­ stromquelle (13) angeschlossene Meßelektroden (7, 9) und eine die Spannung zwischen den Meßelektroden mes­ sende Spannungs-Meßeinrichtung (17, 19, 31) aufweist, wobei die Anzeigeeinrichtung (53, 59, 61) auf die ge­ messene Spannung anspricht.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs-Meßeinrichtung (17, 19, 31) einen Zer­ hacker-stabilisierten Verstärker (17, 19) aufweist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (59, 61) einen Komparator (55) aufweist, der das die Änderung der Impedanz repräsentierende Signal der Impedanz-Meß­ einrichtung (13, 19, 31, 45, 49, 51) mit einem Grenz­ wertsignal wählbarer Größe vergleicht.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz-Meßeinrichtung (13, 19, 31, 45, 49, 51) für die Aufnahme der Blutprobe eine muldenförmige Probenkammer aufweist, auf deren Bodenfläche zwei mit Abstand nebeneinander angeordnete Meßelektroden (7, 9) angeordnet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkammer durch eine Bodenplatte (1), eine über der Bodenplatte (1) angeordnete, mit einer Öffnung (3) versehene Deckplatte (5) und zwei zwischen der Boden­ platte (1) und der Deckplatte (5) angeordnete, inner­ halb der Öffnung (3) sich gegenüberliegende Elektro­ denplatten (7, 9) gebildet ist.