DE4117583A1 - Geraet zur messung der blutsenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Blutsenkung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Meßgerät ist in der DE-OS 36 40 164 beschrie­ ben. Durch die optoelektronische Ausmessung wird eine ge­ nauere Ablesung erhalten als dies früher durch visuelle Beurteilung der Lage der Phasentrennfläche zwischen Serum und sedimentierten Blutkörperchen unter Verwendung einer Ableseskala der Fall war. Im einzelnen hat die DE-OS 36 40 164 ein solches Meßgerät zum Gegenstand, bei welchem die das Blut enthaltenden Meßküvetten ohne Beschädigung des Meßkopfes eingesetzt und entnommen werden können.

Wie die Auswertung der vom Meßkopf des bekannten Meßgerätes abgegebenen Signale erfolgt, ist in der DE-OS 37 40 164 nicht im einzelnen beschrieben.

Der Sedimentationsprozeß der roten Blutkörperchen in der Meßküvette nimmt sehr viel Zeit in Anspruch. Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Meßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine rasche zuverlässige Aussage über den voraussicht­ lichen Endwert der Höhe der Phasengrenze zwischen Blutserum und Blutkuchen erhalten wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Meßgerät gemäß Anspruch 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät wird die Dynamik des Sedimentationsprozesses zur Extrapolation des Lageendwertes für die Trennfläche zwischen Blutserum und Blutkuchen verwendet, indem man den bisher gewonnenen Teil der Sedi­ mentationskurve laufend an mindestens eine Musterkurve anpaßt, deren Trennflächen-Lageendwert bekannt ist.

Die laufende Feinauswertung des Sedimentationsprozesses liefert darüber hinaus zusätzliche Informationen, die bei den bisherigen Grob-Auswerteverfahren übersehen wurden. So ist gerade der allererste Teil der Sedimentation, in welchem sich noch keine deutliche Trennfläche zwischen Blutserum und Blutkuchen ausgebildet hat, ein Fingerabdruck der zu untersuchenden Blutprobe. Gerade in diesem ersten Bereich der Sedimentationskurve finden sich auch nicht nur zahlenmäßige sondern auch qualitative Unterschiede bei genauer Auswertung des Sedimentationsvorganges.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Ein Meßgerät gemäß Anspruch 2 liefert über den Typ derjeni­ gen Musterkurve, die am besten zum momentan vermessenen Sedimentationsvorgang paßt, eine wertvolle Zusatzinforma­ tion über den Gesundheitszustand des Patienten. Darüber hinaus gestattet die Verwendung qualitativ unterschied­ licher Musterkurven eine zuverlässigere Extrapolation des Lageendwertes der Phasengrenzfläche.

Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 3 werden die zusätzli­ chen Informationen auf einige wenige, auch dem nicht mit Details des Sedimentationsprozesses vertrauten Arzt nütz­ liche Daten reduziert.

Wie schon dargelegt, enthält das über die Höhe der Meß­ küvette gemessene Profil der optischen Dichte der Blutprobe wertvolle Zusatzinformation, die über die durch die reine Lage der Phasen-Trennfläche gegebene Information hinausgeht. Nun ändert sich die optische Dichte im Laufe des Sedimen­ tationsprozesses erheblich. Bei einem Meßgerät gemäß An­ spruch 4 kann man Veränderungen der optischen Dichte im Bereich kleiner, mittlerer und großer optischen Dichten gleichermaßen quantitativ auswerten, indem man jeweils das Ausgangssignal einer Lichtschrankenanordnung verwendet, deren Licht stark, mittel oder nur schwach absorbiert wird.

Ein Meßgerät gemäß Anspruch 5 gestattet einen einfachen Vergleich der gemessenen Dichteprofile mit typischen Dichte­ profil-Referenzkurven, was sowohl im Hinblick auf die Gewinnung zusätzlicher Information als auch im Hinblick auf eine sichere Extrapolation des Lageendwertes der Phasen- Trennfläche von Bedeutung ist, da für die letztere nicht nur der einzige Meßwert "Lage der Trennfläche" verwendet wird sondern das gesamte Dichteprofil.

Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 6 werden die Beiträge der der Küvettenwand benachbarten Bereiche der Blutsäule, die durch Störeffekte wie Adhäsion verfälscht sind, automatisch ausgeblendet, da die Küvette zugleich als Zylinderlinse wirkt, die die Küvetten-Randbereiche durchquerende Strahlen so stark ablenkt, daß diese den kleine Abmessung aufweisen­ den Lichtdetektor der Lichtschrankenanordnung nicht mehr treffen.

Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 7 wird die sowieso zur Bestimmung der Blutsenkung durchgeführte Relativbewegung zwischen Meßkopf und Meßküvette auch noch dazu verwendet, einen auf der Meßküvette angebrachten Barcode auszulesen, der den jeweiligen Patienten identifiziert. Damit erkennt das Meßgerät automatisch ohne irgendwelche Eingaben des Bedienungspersonales eine neu eingesetzte Meßküvette und startet für diese das Meßprogramm. Auch sind auf diese Weise falsche Zuordnungen zwischen Blutprobe und Patient ausgeschlossen.

Diese Sicherung gegen Probenverwechslung ermöglicht es auch, das Meßgerät gemäß Anspruch 8 so auszubilden, daß es eine Vielzahl von Aufnahmen für Meßküvetten aufweist, die taktweise in eine mit der Bahn des Meßkopfes fluchtende Arbeitsstellung bewegt werden. Dies kann z. B. durch einen Drehtisch oder einen Endlosförderer geschehen, der die Küvettenaufnahmen bewegt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er­ läutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch ein Gerät zur Messung der Blutsenkung längs der Schnitt­ linie I-I von Fig. 2;

Fig. 2 eine Aufsicht auf das Meßgerät nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Auswerteelektronik des Meßgerätes;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Profiles der optischen Dichte zu Beginn, kurz nach Beginn und zu Ende der Senkung; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung zweier unterschied­ licher Typen von Senkungskurven.

In Fig. 1 ist mit 10 schematisch der Unterbau eines Blut­ senkungs-Meßgerätes bezeichnet. Dieser lagert eine vertikale Welle 12, deren unteres Ende über einen Schneckentrieb 14 von einem Elektromotor 16 angetrieben wird. Das untere Ende der Welle 12 trägt einen Drehtisch 18, der in Umfangs­ richtung gleich verteilt acht Aufnahmen 20 aufweist, in welche das untere Ende einer schlanken zylindrischen Blut­ proben-Meßküvette 22 einsetzbar ist. Deren oberes Ende wird jeweils durch einen geschlitzten federnden Haltearm 24 gehalten, der an einer am oberen Ende der Welle 12 befestigten Haltescheibe 26 befestigt ist.

In einem insgesamt mit 28 bezeichneten Meßkopfgehäuse ist eine untere Umlenkrolle 30 sowie eine obere Umlenkrolle 32 für einen Zahnriemen 34 gelagert. Das in Fig. 1 links gelegene Arbeitstrum des Zahnriemens 34 ist fest mit einem Meßkopf 36 verbunden, der auf zwei seitlichen Führungs­ stangen 38 läuft. Die untere Umlenkrolle 30 ist durch einen Elektromotor 40 angetrieben, dessen Welle zugleich mit einem inkrementalen Winkelgeber 42 verbunden ist (z. B. Schlitzscheibe oder dergleichen).

Der Meßkopf 36 hat zwei symmetrisch zur Gerätemittel­ ebene liegende Schenkel 44, 46, die seitlich an einer vor dem Meßkopfgehäuse 28 stehenden Meßküvette vorbei bewegbar sind. In der in Fig. 1 wiedergegebenen oberen Endlage des Meßkopfes 36 können sich die Haltescheibe 26 und die oberen Enden der Meßküvetten frei unter dem Meßkopf 36 hindurch bewegen.

Im Schenkel 46 des Meßkopfes 36 befindet sich eine Licht emittierende Diode (LED) 48, die im Roten arbeitet, sowie unterhalb derselben eine im Grünen emittierende LED 50. Diesen gegenüberliegend enthält der Schenkel 44 einen Fototransistor 52 bzw. 54 (nur in Fig. 3 dargestellt). Die beiden LED/Fototransistor-Paare bilden jeweils eine Licht­ schranke, wobei die LED 48 und die LED 50 von einer im Unterbau 10 vorgesehenen Versorgungseinheit 56 mit Wechsel­ spannung vorgegebener Frequenz erregt werden.

Unterhalb der LED 50 ist im Schenkel 46 eine weitere LED 58 vorgesehen, die zusammen mit einem benachbarten Foto­ transistor 60 eine in Reflexion arbeitende Lichtschranke bildet. Die Arbeitswellenlänge der LED 58 unterscheidet sich vorzugsweise von den Wellenlängen der LEDs 48 und 50.

Die Achsen der drei Lichtschranken stehen senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 1 und schneiden jeweils die Achse der Meßküvette, die jeweils in Arbeitsstellung vor dem Meßkopfge­ häuse 28 steht.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Fototransistoren 52, 54 und 60 über auf die Frequenz ihrer Betriebsspannung eingestellte schmalbandige Wechselstromverstärker 62 bis 66, die ausgangsseitig noch eine Gleichrichterstufe ent­ halten, mit den Eingängen von zugeordneten Analog/Digital­ wandlern 68, 70, 72 verbunden, die als Einschubkarten eines Auswerterechners 74 gezeigt sind.

Der Winkelgeber 42 ist über einen Auf/Abzähler 76 mit einer Eingabe/Ausgabekarte 78 des Auswerterechners 74 verbunden. Über weitere E/A-Karten 80, 82 steuert der Auswerterechner 74 den Elektromotor 16 und den Elektro­ motor 40.

Der Auswerterechner 74 arbeitet mit einem Massenspeicher 84 zusammen, z. B. einer Festplatte. Im Massenspeicher 84 werden zum einen die in Abständen anfallenden Ausgangs­ signale der A/D-Wandler 68 bis 72 abgelegt, so daß man im Massenspeicher 84 für die verschiedenen vom Drehtisch 18 getragenen Meßküvetten 22 den gesamten zeitlichen Ver­ lauf des Sedimentationsprozesses der Blutkörperchen abge­ speichert vorliegen hat. Dabei wird für jede der Meßküvetten 22 das gesamte Profil der optischen Dichte über die gesamte Höhe hinweg für die drei verwendeten Arbeitswellenlängen und die verschiedenen Meßzeitpunkte abgespeichert. Aus diesen Werten kann man z. B. durch Differenzieren dann die jeweilige Lage der Trennfläche zwischen Blutserum und Blutkuchen ableiten und zusätzlich abspeichern.

Der Massenspeicher 84 enthält ferner eine Mehrzahl von verschiedenen Musterkurven, die Profile der optischen Dichte wiedergeben, wie sie für verschiedene Vergleichs­ proben erhalten wurden, z. B. an gesunden Patienten und Patienten, die ausgeprägt an bestimmten Krankheiten litten. Ferner können sich unter den Musterkurven solche befinden, die typischen theoretisch beherrschbaren Sedimentations­ vorgängen entsprechen. So lassen sich bestimmte Typen von Sedimentationsvorgängen und auch bestimmte Blutsenkungs­ typen durch eine Wachstumskurve oder eine Volterra-Kurve wiedergeben.

In Fig. 5 ist bei 86 eine Wachstumskurve schematisch wiedergegeben, die durch ihren asymptotischen Grenzwert h_E und die Steigung ihrer Tangenten 88 im Ursprung charak­ terisiert ist. Bei 90 ist eine Volterra-Kurve wiedergegeben, die sich charakterisieren läßt durch ihren asymptotischen Endwert h_e, sowie die Steigung ihrer Wendetangente 92 und beispielsweise deren Schnittpunkte mit der Zeitachse und mit der Asymptote h = h_E.

Fig. 4 zeigt idealisiert die zeitliche Entwicklung des Profiles der optischen Dichte gemessen über die Höhe der Meßküvette. Zu Beginn der Messung ist die optische Dichte über die Meßküvette konstant, wie durch die ausgezogene Kurve 94 dargestellt. In einer allerersten Phase des Sedi­ mentationsprozesses können sich die Blutkörperchen zunächst noch unbehindert durch andere Blutkörperchen nach unten bewegen. Die optische Dichte im obersten Abschnitt der Küvette nimmt entsprechend ab. Im untersten Abschnitt nimmt sie entsprechend zu, da die Blutkörperchen durch die Boden­ wand der Meßküvette gestaut werden. Beides ist durch die gestrichelte Kurve 96 angedeutet.

Mit zunehmender Verdichtung der Blutkörperchen behindern aber die jeweils darunter liegenden Blutkörperchen die Abwärtsbewegung der darüber liegenden Blutkörperchen, so daß sich die schon oben angesprochene Trennfläche zwi­ schen Serum und Blutkuchen ausbildet, wie an der strich­ punktierten Kurve 98 erkennbar. Nunmehr sinkt der optisch gegen überstehendes Serum abgegrenzte Blutkuchen in sich zusammen, bis nach langer Zeit dann die durch die gestri­ chelte Kurve 100 wiedergegebene dicht gepackte Endanordnung der Blutkörperchen erhalten wird.

Die obige Beschreibung des Ablaufs der Blutsenkung anhand der Fig. 4 war nur grob qualitativ und zeigt, daß es sich insgesamt um einen sehr komplexen nichtlinearen Vorgang handelt. Gerade derjenige Teil des Senkungsprozesses, in welchem die einzelnen Blutkörperchen aber noch am ehe­ sten ihre eigenen Eigenschaften zeigen können, wird bei der klassischen Auswertung der Blutsenkung (nur Beobach­ tung der Lage der Trennfläche) außer Acht gelassen.

Der Auswerterechner 74 ist mit einem Datensichtgerät 102 verbunden, an welchem die jeweils erhaltenen Zwischen­ ergebnisse laufend angezeigt werden. Am Datensichtgerät 102 kann auch bei Bedarf in das den Ablauf des Meßprogrammes steuernde Programm eingegriffen werden.

Zur Dokumentation der am Abschluß des Meßvorganges erhaltenen Werte ist der Auswerterechner 74 mit einem Drucker 104 sowie einem Plotter 106 verbunden.

Claims (8)

1. Gerät zur Messung der Blutsenkung, mit einer Halteein­ richtung (18, 20, 24, 26), durch welche mindestens eine Meßküvette (22) in vorgegebener, vorzugsweise paral­ leler, Orientierung zur Vertikalen gehaltert wird, mit einem mindestens eine Lichtschrankenanordnung (48, 52) auf­ weisenden Meßkopf (36), mit einem Stellantrieb (34, 40) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Halteinrichtung und Meßkopf parallel zur Einspannachse der Meßküvette (22) und mit einem Lagegeber (42, 76), der ein der Relativstellung zwischen Meßküvette (22) und Meßkopf entsprechendes Lage­ signal bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aus­ werterechner (74) sowohl mit den Ausgangssignalen des Meßkopfes (36) als auch mit dem Lagesignal beaufschlagt ist und die Ausgangssignale des Meßkopfes (36) und die zugehö­ rigen Lagesignale laufend abspeichert (84) und die abgespei­ cherten Lagesignale mit mindestens einer Musterkurve (86, 90; 94 bis 100) vergleicht und aus diesem Vergleich einen voraussichtlichen Lageendwert für die Trennfläche zwischen Serum und Blutkuchen extrapoliert und vorzugsweise auch die Senkungsgeschwindigkeit ermittelt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerterechner (74) die gespeicherten Lagesignale mit einer Mehrzahl verschiedener Musterkurven (86, 90; 94 bis 100) vergleicht und für die am besten passende Musterkurve den Trennflächen-Lageendwert und die Senkungs­ geschwindigkeit ermittelt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerterechner (74) zusätzlich weitere charak­ teristische Daten aus den abgespeicherten Signalen berech­ net, insbesondere Anfangspunkt, Endpunkt und Steigung linearer Abschnitte der Sedimentationskurve, welche die Abhängigkeit der Lage der Trennfläche von der Zeit wiedergibt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßkopf (36) mindestens eine weitere Lichtschrankenanordnung (50, 54) trägt, deren Arbeitswel­ lenlänge von der Probe stärker oder schwächer absorbiert wird als die Arbeitswellenlänge der ersten Lichtschranken­ anordnung (48, 50), und daß der Auswerterechner (74) die von der weiteren Lichtschrankenanordnung (50, 54) erhaltenen Meßsignale in gleicher Weise verarbeitet wie die von der ersten Lichtschrankenanordnung (48, 52) erhaltenen.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Musterkurve aus einem Satz zu vor­ gegebenen Meßzeitpunkten gemessener Muster-Profile der optischen Dichte (94 bis 100) über die Höhe der Meßküvette besteht.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unter den Lichtschrankenanordnungen min­ destens eine (48, 52; 50, 54) ist, die in Transmission arbeitet und deren Achse die Küvettenachse schneidet.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßkopf (36) mindestens eine in Reflexion arbeitende Lichtschrankenanordnung (58, 60) aufweist und der Auswerterechner (74) deren Meßsignale zusätzlich im Hinblick auf die Erkennung eines auf der Meßküvette (22) angebrachten Barcodes auswertet.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (18, 24, 26) eine Vielzahl von Aufnahmen (20) für Meßküvetten (22) aufweist und durch einen Antrieb (14, 16) intermittierend jeweils um eine Aufnahmen-Teilung weiterbewegbar ist.