DE60212444T2

DE60212444T2 - Verfahren zur quantitativen hämoglobinbestimmung in unverdünntem nichthämolysiertem vollblut

Info

Publication number: DE60212444T2
Application number: DE60212444T
Authority: DE
Inventors: Joakim Pettersson; Johnny Svensson
Original assignee: Hemocue AB
Current assignee: Hemocue AB
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: KR20040077865A; PL369207A1; EP1698883A1; ES2362499T3; RU2004123207A; PT1456649E; SE0104443D0; US20030123047A1; NO20033690L; DE60212444D1; EP1456649A1; NO20033690D0; SI1698883T1; MXPA04006323A; DK1456649T3; ES2266614T3; ZA200403916B; JP2005513502A; US6831733B2; JP2010117364A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Analyseverfahren und ein System zur Durchführung dieser Analyse. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von Hämoglobin in einem unveränderten Vollblut und ein System, das für diese Bestimmung verwendet werden kann.
Stand der Technik
Eine Einweg-Küvette zur Probenentnahme aus einem Fluid, dem Mischen der Probe mit einem Reagens und der direkten Herstellung optischer Analysen aus der mit dem Reagens vermischten Probe ist bereits vom US Patent Nr. 4 088 448 bekannt. Diese bekannte Küvette hat verschiedene Vorteile dahingehend, dass sie u. a. das Verfahren der Probenentnahme vereinfacht, die Anzahl der Utensilien verringert und die Genauigkeit der Analyse bedeutend verbessert, indem das Analyseverfahren von der Arbeitsweise des Bedieners, der die Analyse anfertigt, unabhängig gemacht wird. Ein Aufbau einer Küvette, der auf der gleichen Grundlage basiert und verbesserte Strömungseigenschaften aufweist, wird im US Patent 5 674 457 offenbart.
Eine Einweg-Küvette, die entsprechend diesen Patenten entwickelt wurde, wird gegenwärtig weit verbreitet für die Hämoglobin-Bestimmung (Hb-Bestimmung) von unverdünntem Vollblut verwendet. Aus diesem Grund wurde der Hohlraum der Küvette mit einem Reagens so vorbehandelt, dass die Wände der roten Blutkörperchen aufgespalten und eine chemische Reaktion eingeleitet wird, wenn eine Blutprobe in die Küvette hereingezogen wird. Das Ergebnis der Reaktion ermöglicht eine Hb-Bestimmung durch eine Absorptionsmessung direkt durch die transparenten Wände der Küvette, die im Messbereich, der auch das optische Fenster genannt wird, einen vorgegebenen und genau definierten Abstand zwischen den inneren Flächen der gegenüberliegenden, planaren Wände hat. Das Messverfahren basiert auf einem modifizierten Azidmethämoglobin-Verfahren nach Vanzetti, G., Am. J. Lab. & Clin. Med. 67, 116 (1966).
Die spektralphotometrischen Messungen wurden bei 570 und 880 nm durchgeführt. Dieses quantitative Messverfahren auf der Basis der Trockenchemie hat einen beachtlichen Erfolg, wie z. B. im Artikel von Schenck et al in Clinical Chemistry, Band 32, Nr. 3, 1986 zu sehen ist, da dieses Verfahren gleiche oder sogar überlegene Ergebnisse im Vergleich mit den Ergebnissen ergibt, die mit den standardisierten Nassverfahren für die Bestimmung von Hb erreicht wurden. Das verwendete Reagens besteht aus Natrium-Desoxycholat, das die roten Blutkörperchen hämolysiert, Natrium-Azid und Natrium-Nitrid, die das Hämoglobin in Azidmethämoglobin umwandeln.
Auf Grund der hygroskopischen Eigenschaften der verwendeten Reagenzien ist die Lagerfähigkeit begrenzt, wobei die Lagerung der Küvetten in abgedichteten Verpackungen erforderlich ist, die ein Trockenmittel enthalten. Noch unangenehmer ist die Tatsache, dass in Klimabereichen mit hoher Feuchtigkeit die Küvette innerhalb weniger Minuten nach Entnahme aus der Verpackung verwendet werden muss, da ansonsten die Reagenzien zerstört und die Messung ungenau und damit unbrauchbar wird.
Die Probleme, die aus den hygroskopischen Eigenschaften der verwendeten Reagenzien entstehen, können jedoch beseitigt werden, da man festgestellt hat, dass diese Reagenzien nicht so verwendet werden dürfen, wie in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung PCT SE 01/01 442 offenbart ist, gemäß der die erste Absorptionsmessung bei einem Wellenlängenbereich von 490–520 nm direkt an der Probe in der Mikroküvette durchgeführt wird. Gemäß der in dieser Patentanmeldung offenbarten Erfindung ist es jedoch notwendig, dass das Blut hämolysiert wird, bevor die Messung durchgeführt wird. Der Hohlraum der Küvette muss damit ein Hämolysierungsmittel aufweisen, um die roten Blutkörperchen aufzuspalten und das in diesen Zellen enthaltene Hämoglobin freizugeben. Die Notwendigkeit der Verwendung eines Hämolysierungsmittels, wenn photometrische Messungen des Absorptions vermögens von Hämoglobin in einer Blutprobe durchgeführt werden, wird auch z. B. im US Patent 5 064 282 (Artel) offenbart.
Es sind quantitative Verfahren zur optischen Bestimmung von Hämoglobin im Vollblut ohne die Verwendung eines Hämolysierungsmittels bekannt, wobei diesen Verfahren aber gemeinsam ist, dass sie alle vergleichsweise kompliziert sind. Dies hängt vor allem von der Inhomogenität des Blutes auf Grund der hohen Konzentration von roten Blutkörperchen ab, deren Folge es ist, dass Licht beim Zusammenwirken mit diesen Partikeln der inhomogenen Blutproben gestreut wird. Demzufolge wird das Licht nicht direkt durch die Probe hindurch gelassen, sondern über einen Bereich von Streuwinkeln abgelenkt. Ein weiterer Faktor, der Probleme verursacht, ist die Tatsache, dass Blut nicht weniger als fünf unterschiedliche Arten von Hämoglobin enthalten kann. Patentveröffentlichungen, die diese Probleme behandeln, sind u. a. das US Patent 6 262 798 (Shepherd) und die Druckschrift WO 01/53 806 (Radiometer).
Gemäß der im US Patent 6 262 798 offenbarten Erfindung werden mehrere Wellenlängen benötigt, um eine genaue Messung zu erreichen. Die Tatsache, dass viele Wellenlängen nötig sind, macht den Spektralphotometer vergleichsweise kompliziert. Die Wellenlängen werden durch ihre Fähigkeit ausgewählt, die Hämoglobin-Arten bei minimaler Streuung und maximalem Absorptionsvermögen zu unterscheiden. Das Patent offenbart außerdem die Verwendung eines großen Detektors, der das Problem der Streuung über den Erfassungsbereich hinaus verringert.
Die Druckschrift WO 01/53 806 offenbart eine Vorrichtung, die speziell für optische Messungen am Vollblut anwendbar ist. Diese Vorrichtung umfasst einen Absorptionsfilter oder einen Interferenzfilter, der eine Korrektur von Abweichungen der Detektor-Empfindlichkeit und der effektiven Lichtweglänge bereitstellt, wie sie nach dem Abweichen vom Streupegel beobachtet wird. Die Vorrichtung verwendet einen großen Detektor, um das gestreute Licht, das durch den Absorptionsfilter oder den Interferenzfilter hindurch gelassen wird, zu erfassen.
Die Feststellung entsprechend der vorliegenden Erfindung, dass eine genaue Bestimmung der Gesamtmenge von Hämoglobin im Vollblut nicht nur ohne die Verwendung eines Hämolysierungsmittels, sondern auch ohne die Verwendung mehrerer Wellenlängen, wie im US Patent 6 262 798 offenbart ist, oder einem speziellen Absorptions- oder Interferenzfilter vorgenommen werden kann, der eine Korrektur von Abweichungen der Detektor-Empfindlichkeit und der effektiven Lichtweglänge bereitstellt, wie sie sie nach dem Abweichen vom Streupegel beobachtet wird und in der Druckschrift WO 01/53 806 offenbart ist, war daher äußerst unerwartet.
Aufgaben der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein schnelles, quantitatives Verfahren zur Bestimmung von Hämoglobin in unverändertem Vollblut bereitzustellen.
Eine zweite Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Bestimmung von Hämoglobin in unverändertem Vollblut bereitzustellen, das in einer Einweg-Mikroküvette durchgeführt werden kann.
Eine dritte Aufgabe ist es, eine Küvette mit kapillarem Einlass und ohne aktive Reagenzien und Hämolysierungsmittel zur Bestimmung von Hämoglobin in unverändertem Blut bereitzustellen.
Eine vierte Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Verarbeiten von Ergebnissen der Absorptionsmessungen zur Bestimmung von Hämoglobin in unverändertem Vollblut bereitzustellen.
Eine fünfte Aufgabe ist es, ein System zum Ausführen der Verfahren zur Bestimmung von Hämoglobin in unverändertem Vollblut bereitzustellen.
Weitere Aufgaben werden anhand der folgenden Beschreibung und den begleitenden Ansprüchen deutlich.
Zusammenfassung der Erfindung
Die oben genannten Aufgaben werden mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einem System gemäß Anspruch 7 erfüllt.
Da das unveränderte Vollblut Blutkörperchen enthält, gibt es eine beträchtliche Streuung des Lichts in der Probe. Damit wurde vordem erwartet, dass eine quantitative Hämoglobin-Bestimmung in unverdünntem, nicht hämolysiertem Vollblut das Erfassen und Analysieren des gestreuten Lichts erfordern würde. Erfindungsgemäß kann die Hämoglobin-Bestimmung durch zwei Absorptionsmessungen durchgeführt werden, ohne dass man den Streu-Koeffizienten der Inhalte des Blutes quantitativ kennen oder die gemessenen Wirkungen des gestreuten Lichts physikalisch verringern muss. Man hat unerwartet herausgefunden, dass durch Kompensieren des Absorptionspegels der Probe bei der zweiten Absorptionsmessung die Wirkung der Streuung ohne weiteres nachgewiesen werden kann. Damit ist gemäß der Erfindung die Hämoglobin-Bestimmung einfach und erfordert nur zwei Absorptionsmessungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat man somit festgestellt, dass die hygroskopischen Reagenzien beseitigt werden kennen. Des Weiteren hat man festgestellt, dass die Zeit zum Erlangen der analytischen Bestimmung verringert werden kann. Da die Analysen in großen Ausmaßen in z. B. Krankenhäusern und Blutbanken durchgeführt werden, ist der Aspekt der Zeit wichtig.
Im Kontext dieser Anwendung sollte der Begriff "Absorptionsmessung" als eine Messung aufgefasst werden, die die Absorption in einer Probe betrifft. Bei einer Absorptionsmessung wird die Intensität des Lichts, die nach dem Zusammenwirken mit der Probe erfasst wird, mit der Intensität des Lichts verglichen, die auf die Probe einstrahlt. Das erfasste Licht entspricht der Durchlässigkeit durch die Probe. Das Licht, das den Detektor nicht erreicht, wird als absorbiert angesehen. Damit kann bei den Ergebnissen der Messung die Durchlässigkeit anstelle der Absorption verwendet werden. Da die Durchlässigkeit die Umkehrung der Absorption ist, würde das Erfassen der Durchlässigkeit dennoch eine Absorptionsmessung sein. Die gemessene Absorption entspricht jedoch nicht nur dem Licht, das wirklich in der Probe absorbiert wurde, da etwas vom Licht in der Probe gestreut wurde, so dass es den Detektor nicht erreicht.
Des Weiteren sollte der Begriff "Bestimmung" als die Messung aufgefasst werden, die nicht unbedingt einen absolut genauen Wert der Konzentration von Hämoglobin in der Probe erlangt. Damit sollte die Konzentration von Hämoglobin in vernünftigen Fehlerspielräumen "bestimmt" werden, so dass das Ergebnis lediglich eine Größenordnung der Konzentration angibt, während nicht unbedingt ein absoluter Wert angegeben wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun ausführlicher beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische grafische Darstellung des Absorptionsvermögens von Hämoglobin;
3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems;
4A eine grafische Darstellung, die eine vorbereitende Bewertung des erfinderischen Verfahrens im Vergleich mit gegenwärtig verwendeten HemoCue-Mikroküvetten veranschaulicht;
4B eine grafische Darstellung, die eine vorbereitende Bewertung des erfinderischen Verfahrens im Vergleich mit einem internationalen Bezugsverfahren veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Mit Bezug nun auf 1 wird jetzt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Hämoglobin-Bestimmung beschrieben. Zunächst wird in einem Schritt 1 eine Einweg-Kapillar küvette mit einer Probe aus unverändertem Vollblut gefüllt. Damit erhält man eine zu analysierende Probe. Dann wird in einem Schritt 2 eine erste Absorptionsmessung an der Probe bei einer Wellenlänge im Bereich von 490–520 nm durchgeführt. Des Weiteren wird in einem Schritt 3 eine zweite Absorptionsmessung an der Probe durchgeführt. Die zweite Absorptionsmessung wird bei einer Wellenlänge im Bereich von 650–1200 nm durchgeführt. Diese zweite Absorptionsmessung wird verwendet, um die Lichtstreuung in der Probe zu kompensieren, wie unten ausführlicher beschrieben wird. Schließlich werden in einem Schritt 4 die Ergebnisse der Messungen mittels eines vorgegebenen Algorithmus zum Bestimmen der Konzentration von Hämoglobin in der Probe verarbeitet.
Die Einweg-Mikroküvette, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann von der Art sein, wie sie im US Patent 4 088 448 oder vorzugsweise im US Patent 5 674 457 offenbart ist. Die Küvette kann als ein einheitliches Körperelement definiert werden, die mindestens einen Hohlraum mit einem optischen Fenster (Messbereich) aufweist, in dem zwei ebene oder gekrümmte Flächen, die dem Hohlraum zugewandt sind, in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind und damit eine vorgegebene Lichtweglänge definieren. Dieser Abstand zwischen den Oberflächen, die den Messbereich definieren, ist ein entscheidender Parameter beim Bereitstellen der richtigen Lichtweglänge für die Hämoglobin-Messung. Die Lichtweglänge sollte weniger als 1 mm betragen, um zu gewährleisten, dass die Intensität des Lichts, das durch eine Probe in der Küvette hindurch gelassen wird, ausreichend ist, um die Bestimmung von Hämoglobin in der Probe zu ermöglichen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand weniger als 0,2 mm und besser zwischen 0,05 und 0,2 mm. Der Abstand zwischen den Innenflächen vom Rest des Hohlraums liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 0,1–2 mm, wobei dies wirksam ist, um zu ermöglichen, dass die Probe in den Hohlraum durch Kapillarkräfte durch den Hohlraum-Einlass eindringt, der mit dem Äußeren des Körperelements in Verbindung steht. Darüber hinaus hat der Hohlraum ein vorgegebenes, feststehendes Volumen von weniger als etwa 25 μl. Es sind keine aktiven Zusatzstoffe wie Reagenzien oder Hämolysierungsmittel für die Bestimmung gemäß dem erfinderischen Verfahren notwendig.
Die Küvetten gemäß der vorliegenden Erfindung können durch ein beliebiges, geeignetes Material gebildet werden, das die Bildung von notwendigen engen Toleranzpegeln ermöglicht. Vorzugsweise wird die Küvette durch Spritzgießen aus einem transparenten, polymeren Material hergestellt.
Um die Probleme bezüglich des kapillaren Füllens der Küvette zu überwinden, kann es notwendig sein, die Innenflächen der Küvette vorzubehandeln, um diesen Flächen einen hydrophilen Charakter zu verleihen. Dies kann erreicht werden, indem die Oberflächen mit einem geeigneten Reinigungsmittel wie Brij 35 beschichtet werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, ein hydrophiles Material zur Herstellung der Küvette auszuwählen. Ein entscheidendes Merkmal des erfinderischen Verfahrens ist es, dass die Absorptionsbestimmung bei einer Wellenlänge in einem Bereich von 490–520 nm, besser im Bereich 500–510 nm und am besten bei 506 nm ausgeführt werden sollte. Die zweite, kompensierende Absorptionsmessung wird vorzugsweise bei einer Wellenlänge im Bereich von 650–1200 nm, besser im Bereich von 850–910 nm und am besten im Bereich von 860–900 nm durchgeführt.
Die Absorptionsmessungen werden direkt am Vollblut in der Probe durchgeführt, d. h. das Blut ist unverändert (unverdünnt und nicht hämolysiert).
Im Wellenlängen-Bereich von 490–520 nm sind die Absorptionen der fünf unterschiedlichen Formen von Hämoglobin, nämlich Oxyhämoglobin, Desoxyhämoglobin, Carboxyhämoglobin, Methämoglobin und Schwefel-Hämoglobin ähnlich und signifikant. Damit wird die Absorption in diesem Wellenlängen-Bereich nur geringfügig von der Verteilung zwischen den unterschiedlichen Formen von Hämoglobin im Blut abhängen. Speziell bei 506 nm ist der Unterschied zwischen den Absorptionsvermögen von Oxy- und Desoxyhämoglobin nahe Null.
Da diese Formen von Hämoglobin im normalen Blut vorherrschend sind, könnte vorteilhafterweise die Absorption von Oxy- und Desoxyhämoglobin verwendet werden, so dass ein Absorptions-Koeffizient bestimmt wird, um eine gemessene Absorption mit der Konzentration von Hämoglobin bei 506 nm in eine Beziehung zu bringen. Demzufolge werden einige Vermutungen bezüglich der Inhalte von unterschiedlichen Formen von Hämoglobin in der Blutprobe vorgenommen. Damit wird die Hämoglobin-Bestimmung nicht so genau oder die Verarbeitung der Messergebnisse wird modifiziert werden müssen, wenn eine Messung an einer Blutprobe mit einer sehr unterschiedlichen Verteilung der Formen von Hämoglobin vorgenommen wird. Des Weiteren werden die Messungen nur die gesamte Konzentration von Hämoglobin und nicht die Konzentrationen der spezifischen Formen von Hämoglobin bestimmen.
Eine zweite Absorptionsmessung wird bei einer Wellenlänge vorgenommen, in der die Absorption von Licht im Blut wesentlich kleiner ist. Eine solche Absorptionsmessung könnte passenderweise bei einer Wellenlänge im Bereich von 650–1200 nm durchgeführt werden. Die Unterschiede zwischen den Absorptionsmessungen werden dann so angesehen, dass sie auf die Absorption von Hämoglobin zurückzuführen sind.
Die Streuung von Licht weicht jedoch mit der Konzentration von Hämoglobin in der Probe ab, wobei die Streuung von Licht aber nicht nur von der Konzentration des Hämoglobins abhängt. Die Streuung von Licht geschieht auf Grund des Zusammenwirkens von Licht mit Partikeln im Blut wie roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen, Blutplättchen (Thrombozyten), Lipiden und anderen Makromolekülen. Erfindungsgemäß hat man unerwartet festgestellt, dass die Wirkung der Streuung mit dem gemessenen Ergebnis in der zweiten Absorptionsmessung in Zusammenhang gebracht werden kann, wie mit Bezug auf die schematische, grafische Darstellung in 2 erläutert wird. In 2 veranschaulicht die durchgezogene Linie schematisch die gemessene Absorption in einer ersten Probe mit einer hohen Konzentration von Hämoglobin. Die Absorption weist sowohl die wahre Absorption als auch die durch Licht gestreute auf, so dass sie einen Detektor nicht erreicht. Die gestrichelte Linie in 2 veranschaulicht schematisch die gemessene Absorption in einer zweiten Probe mit einer niedrigeren Konzentration von Hämoglobin. Es sollte angemerkt werden, dass die schematische, grafische Darstellung in 2 nur die Hauptmerkmale der Absorption der Proben von Vollblut hervorhebt und nicht die Absorption von realen Proben veranschaulicht. Wie man in 2 sehen kann, entspricht der Unterschied der Absorption für die erste Probe zwischen einer ersten Wellenlänge von 506 nm und einer zweiten Wellenlänge von 880 nm im Wesentlichen dem entsprechenden Unterschied der Absorption für die zweite Probe. Wenn die Konzentration von Hämoglobin direkt anhand der Unterschiede bei den gemessenen Absorptionen bestimmt wird, wird daher ein fehlerhaftes Ergebnis, wenigstens für eine der Proben, zurückgeführt werden. Damit wird eine Kompensation der Lichtstreuung benötigt, wobei erfindungsgemäß festgestellt wurde, dass eine Kompensation der Absorptionspegel die Streuung nachweisen und eine einfache Hämoglobin-Bestimmung ermöglichen wird.
Es wurde aus Erfahrung bestimmt, dass, wenn eine Kompensation verwendet wird, die proportional zum Absorptionspegel ist, ein genauer Wert der Konzentration von Hämoglobin erreicht werden kann.
Gemäß dem obigen sollten die Ergebnisse der Absorptionsmessungen verarbeitet werden, um die Konzentration von Hämoglobin in der Probe zu bestimmen. Diese Verarbeitung kann durch einen vorgegebenen Algorithmus durchgeführt werden. Dieser Algorithmus berechnet die Konzentration von Hämoglobin entsprechend dem oben beschriebenen Schema.
Die Kompensation der Lichtstreuung ist vom Ergebnis der zweiten Absorptionsmessung abhängig. Eine Kompensationsfunktion könnte durch die Durchführung von Absorptionsmessungen an einer Reihe von Blutproben mit bekannten Hämoglobin-Konzentrationen bestimmt werden. Diese Absorptionsmessungen werden in einer Messanordnung durchgeführt, die zu verwenden ist. Dann wird die benötigte Kompensation der Lichtstreuung mit den Werten der zweiten Absorptionsmessung verglichen, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Auf diese Weise kann eine Funktion der zweiten Absorptionsmessung herausgefunden werden, die eine Kompensation ergeben würde, so dass die ermittelten Hämoglobin-Konzentrationen in einen akzeptablen Fehlerspielraum fallen würden.
In einem vereinfachten Modell ist die Kompensation vom Ergebnis der zweiten Absorptionsmessung wenigstens in einem Bereich des Ergebnisses der zweiten Absorptionsmessung abhängig. Dieser Bereich des Ergebnisses der zweiten Absorpti onsmessung kann sich über typische Werte der zweiten Absorptionsmessung erstrecken, die mit der spezifischen Messanordnung erreicht werden.
Mit der Verarbeitung wird die Konzentration von Hämoglobin in der Probe bestimmt, indem die folgende Gleichung berechnet wird: [Tot Hb] =(Abs1 – Abs2)·k + F(Abs2)wobei [Tot Hb] die gesamte Konzentration von Hämoglobin in der Probe ist, Abs₁ das gemessene Absorptionsvermögen der ersten Absorptionsmessung ist, Abs₂ das gemessene Absorptionsvermögen der zweiten Absorptionsmessung ist, k ein Kalibrierungskoeffizient ist, der von der Messanordnung abhängt, und F(Abs₂) eine Funktion ist, die von dem gemessenen Absorptionsvermögen der zweiten Absorptionsmessung abhängt. Der Kalibrierungskoeffizient k kann für jedes Instrument, das für die Hämoglobin-Bestimmung verwendet wird, spezifisch sein. Die Kompensierungsfunktion F(Abs₂) kann einen konstanten Teil, der ebenfalls für jedes Instrument eine Kalibrierung ist, und einen variablen Teil haben, der vom Ergebnis der zweiten Absorptionsmessung abhängt und wie oben beschrieben erreicht wird. In diesem Fall kann der variable Teil für ein Ergebnis der zweiten Absorptionsmessung, das in der Mitte des Bereiches der Ergebnisse der zweiten Absorptionsmessung liegt, Null sein.
Mit Bezug nun auf 3 wird ein System beschrieben, das das oben beschriebene Verfahren ausführt. Das System umfasst eine Einrichtung 10, die Licht bei einer ersten Wellenlänge in einem ersten Bereich von 490–520 nm und bei einer zweiten Wellenlänge in einem zweiten Bereich von 650–1200 nm emittiert. Diese Einrichtung 10, die Licht emittiert, kann durch eine Kombination aus einer Lichtquelle, die mit verschiedenen Wellenlängen oder in breiten Wellenlängenbereichen emittiert, zusammen mit Filtern ausgeführt werden. Damit ist die Lichtquelle so eingerichtet, dass sie Licht sowohl bei der ersten Wellenlänge als auch bei der zweiten Wellenlänge emittiert. Durch die Verwendung der Filter könnten die emittierten Wellenlängen selektiv gesteuert werden, so dass sie sich in einem dieser Bereiche befinden. Alternativ können eine erste und eine zweite Lichtquelle verwendet werden, um die erste bzw. die zweite Wellenlänge zu emittieren. Als Lichtquellen können Licht emit tierende Dioden verwendet werden. Dann kann durch An- und Ausschalten der zwei Lichtquellen die Einrichtung 10, die Licht emittiert, selektiv gesteuert werden, um Licht mit der ersten oder mit der zweiten Wellenlänge zu emittieren.
Die erste Wellenlänge, die durch die Einrichtung 10, die Licht emittiert, emittiert wird, befindet sich vorzugsweise im Bereich von 500–510 nm, besser bei 506 nm. Des Weiteren befindet sich die zweite Wellenlänge, die durch die Einrichtung 10, die Licht emittiert, emittiert wird, vorzugsweise im Bereich von 850–910 nm und besser im Bereich von 860–900 nm.
Das System umfasst des Weiteren einen Küvettenhalter 12, der so eingerichtet ist, dass er eine Kapillarküvette aufnimmt, die eine Lichtweglänge von weniger als 1 mm hat und eine Probe von unverändertem Vollblut enthält. Wenn eine Küvette im Halter 12 angeordnet ist, wird das optische Fenster genau positioniert, so dass es mit dem Licht von der Lichtquelle bestrahlt wird. Der Küvettenhalter ist vorzugsweise so eingerichtet, dass er eine Küvette aufnimmt, die eine Lichtweglänge von weniger als 0,2 mm und besser im Bereich von 0,05–0,2 mm hat.
Das durch die Probe hindurch gelassene Licht wird von einem Detektor 14 erfasst, so dass man eine erste Absorptionsmessung für Licht im ersten Bereich und eine zweite Absorptionsmessung für Licht im zweiten Bereich erhalten kann.
Das System umfasst des Weiteren eine Verarbeitungseinheit 16 zum Verarbeiten der Ergebnisse der ersten und der zweiten Absorptionsmessung, um die Konzentration von Hämoglobin in der Probe entsprechend dem oben beschriebenen Algorithmus zu bestimmen.
Das System kann passenderweise in einem Fotometer ausgeführt sein, das die Einrichtung 10, die Licht emittiert, den Küvettenhalter 12 und den Detektor 14 umfasst. Fotometer, die geeignet sind, um diese Messungen durchzuführen, kann man durch Verwendung von Fotometern erhalten, die mit geeigneten Wellenlängen-Filtern und Licht emittierenden Dioden modifiziert sind. Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung misst ein Fotometer das Absorptionsvermögen bei den zwei Wellenlängen, wobei ein eingebauter Mikroprozessor entsprechend einem programmierten Algorithmus die gesamte Konzentration von Hämoglobin im Blut berechnet. Damit ist kein spezieller Absorptions- oder Interferenzfilter, der eine Korrektur von Abweichungen der Detektor-Empfindlichkeit und der effektiven Lichtweglänge bereitstellt, wie in der Druckschrift WO 01/53 806 offenbart ist, notwendig.
Im oben genannten Fall ist die Verarbeitungseinheit 16 im Fotometer eingebettet. Die Verarbeitungseinheit 16 kann jedoch auch mit dem Fotometer verbunden und damit außerhalb des Fotometers ausgeführt sein. Zum Beispiel kann ein mit dem Fotometer verbundener Computer verwendet werden.
Der Detektor 14 kann so eingerichtet sein, dass er im Wesentlichen nur direkt hindurch gelassenes Licht erfasst, da das gestreute Licht nicht erfasst werden muss. Dies bedeutet, dass der Detektor 14 Licht erfasst, das sich im Wesentlichen im Durchmesser des Lichtstrahls befindet, der auf die Probe einstrahlt und direkt durch die Probe hindurch gelassen wird. Natürlich kann etwas vom Licht gestreut werden, während er sich dennoch in diesem Durchmesser befindet. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Durchmesser einer Erfassungsfläche des Detektors 14 typischerweise annähernd 2 mm betragen. Der Detektor 14 ist vorzugsweise näher als 10 mm an dem Probenhalter angeordnet ist. Dies bedeutet, dass Licht, das in kleinen Winkeln gestreut wurde, erfasst wird.
Das folgende, nicht einschränkende Beispiel veranschaulicht das erfinderische Verfahren.
Es wurde festgestellt, dass der Zeitraum zum Analysieren des Blutes für das erfinderische Verfahren im Vergleich mit dem Verfahren zum Bestimmen von Hämoglobin in den bekannten, gegenwärtig verwendeten HemoCue-Mikroküvetten etwa 30 Sekunden kürzer war. Dies ermöglicht eine deutliche Verringerung der Gesamtzeit der Hämoglobin-Bestimmung, was in betriebsamen Krankenhäusern und in anderen Situationen, in denen Bestimmungen vorgenommen werden können, vorteilhaft sein kann. Ein weiterer Vorteil ist es, dass es keinen Bedarf für eine Küvette gibt, die aktive Reagenzien oder Hämolysierungsmittel enthält. Damit ist die Lagerung der Küvet ten unempfindlich gegenüber Temperatur und Feuchtigkeit in der Lagerungsumgebung, was die Handhabung der Küvetten vor deren Nutzung wesentlich einfacher macht.
Eine vorbereitende Bewertung des neuen Verfahrens im Vergleich mit dem HemoCue-Verfahren wird in 4A offenbart. Die Bewertung wurde unter Laborbedingungen vorgenommen. Wie man sehen kann, ist die Übereinstimmung zwischen den Verfahren sehr gut.
Die spektralphotometrischen Absorptionsmessungen wurden bei etwa 570 nm für das bekannte Verfahren und etwa 505 nm für das neue Verfahren vorgenommen. Für beide Verfahren wurden kompensierende Messungen bei etwa 880 nm durchgeführt.
Des Weiteren wird in 4B eine zweite Bewertung des neuen Verfahrens im Vergleich dem Standard-ICSH-Verfahren offenbart. Wie man sehen kann, ist die Übereinstimmung zwischen diesen Verfahren ebenfalls sehr gut.
Das vorangegangene war eine Beschreibung eines bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, soll die Erfindung aber in keiner Weise einschränken. Stattdessen können viele Modifikationen, Variationen und Änderungen der Details im Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert wird, vorgenommen werden.

Claims

Verfahren zur quantitativen Hämoglobin-Bestimmung in unverdünntem, nicht hämolysiertem Vollblut, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Einweg-Kapillarküvette, die eine Lichtweglänge von weniger als 1 mm hat; Füllen der Küvette mit einer Probe von unverändertem Vollblut; Durchführen einer ersten Absorptionsmessung bei einer ersten Wellenlänge im Bereich 490–520 nm direkt an der Probe in der Küvette, des Weiteren Durchführen einer zweiten Absorptionsmessung bei einer zweiten Wellenlänge, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet und bei der die Absorption wesentlich geringer ist als bei der ersten Wellenlänge, und Verarbeiten von Ergebnissen der ersten und der zweiten Absorptionsmessung, um die Konzentration von Hämoglobin in der Probe zu bestimmen, wobei der Schritt des Verarbeitens das Kompensieren von Streuung in der Probe umfasst und die Kompensation vom Ergebnis der zweiten Absorptionsmessung abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Verarbeitung die Konzentration von Hämoglobin in der Probe bestimmt wird, indem die folgende Gleichung berechnet wird: [Tot Hb] = (Abs1 – Abs2)·k + F(Abs2)wobei [Tot Hb] die Gesamtkonzentration von Hämoglobin in der Probe ist, Abs₁ das gemessene Absorptionsvermögen der ersten Absorptionsmessung ist, Abs₂ das gemessene Absorptionsvermögen der zweiten Absorptionsmessung ist, k ein Kalibrierkoeffizient ist, der von der Messanordnung abhängt, und F(Abs₂) eine Funktion ist, die von dem gemessenen Absorptionsvermögen der zweiten Absorptionsmessung abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Absorptionsmessung bei einer Wellenlänge im Bereich 500–510 nm, noch besser bei 506 m, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Absorptionsmessung bei einer Wellenlänge im Bereich 650–1200 nm, noch besser im Bereich 850–910 nm und am besten im Bereich 860–900 m, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Absorptionsmessung in einem Fotometer ohne ein Absorptionsfilter oder ein Interferenzfilter durchgeführt wird, die Korrektur von Abweichungen der Detektor-Empfindlichkeit und der effektiven Lichtweglänge bewirken.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Küvette eine Lichtweglänge von weniger als 0,2 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Küvette eine Lichtweglänge im Bereich 0,05–0,2 mm hat.
System zur quantitativen Hämoglobin-Bestimmung in unverdünntem, nicht hämolysiertem Vollblut, das umfasst: eine Einrichtung, die Licht bei einer ersten Wellenlänge in einem ersten Bereich von 490–520 nm und einer zweiten Wellenlänge in einem zweiten Bereich emittiert, bei dem Absorption von Licht in Blut erheblich geringer ist als bei der ersten Wellenlänge, einen Küvettenhalter, der so eingerichtet ist, dass er eine Kapillarküvette aufnimmt, die eine optische Weglänge von weniger als 1 mm hat und eine Probe von unverändertem Vollblut enthält, einen Detektor, der durch die Probe in einer ersten Absorptionsmessung für Licht in dem ersten Bereich und in einer zweiten Absorptionsmessung für Licht in dem zweiten Bereich hindurch gelassenes Licht erfasst, und eine Verarbeitungseinheit, die Ergebnisse der ersten und der zweiten Absorptionsmessung verarbeitet, um die Konzentration von Hämoglobin in der Probe zu bestimmen, wobei die Verarbeitung Kompensieren von Streuung in der Probe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation von dem Ergebnis der zweiten Absorptionsmessung abhängt und die Verarbeitung die Konzentration von Hämoglobin in der Probe bestimmt, indem die folgende Gleichung berechnet wird: [Tot Hb] = (Abs1 – Abs2)·k + F(Abs2),wobei [Tot Hb] die Gesamtkonzentration von Hämoglobin in der Probe ist, Abs₁ das gemessene Absorptionsvermögen der ersten Absorptionsmessung ist, Abs₂ das gemessene Absorptionsvermögen der zweiten Absorptionsmessung ist, k ein Kalibrierkoeffizient ist, der von der Messanordnung abhängt, und F(Abs₂) eine Funktion ist, die von dem gemessenen Absorptionsvermögen der zweiten Absorptionsmessung abhängt.
System nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung, die Licht emittiert, der Küvettenhalter und der Detektor in einem Fotometer angeordnet sind.
System nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungseinheit in das Fotometer eingebettet ist.
System nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungseinheit mit dem Fotometer verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 7–10, wobei eine Erfassungsfläche des Detektors so groß ist, dass im Wesentlichen nur direkt durchgelassenes Licht erfasst wird.
System nach einem der Ansprüche 7–11, wobei der Detektor näher als 10 mm an dem Probenhalter angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 7–12, wobei die Einrichtung, die Licht emittiert, eine Lichtquelle umfasst, die so eingerichtet ist, dass sie Licht bei der ersten Wellenlänge emittiert und Licht bei der zweiten Wellenlänge emittiert.
System nach einem der Ansprüche 7–12, wobei die Einrichtung, die Licht emittiert, eine erste Lichtquelle, die so eingerichtet ist, dass sie Licht bei der ersten Wellenlänge emittiert, und eine zweite Lichtquelle umfasst, die so eingerichtet ist, dass sie Licht bei der zweiten Wellenlänge emittiert.
System nach einem der Ansprüche 7–14, wobei die erste Wellenlänge, die durch die Einrichtung, die Licht emittiert, emittiert wird, im Bereich 500–510 nm, noch besser bei 506 nm, liegt.
System nach einem der Ansprüche 7–15, wobei die zweite Wellenlänge, die durch die Einrichtung, die Licht emittiert, emittiert wird, im Bereich 650–1200 nm, noch besser im Bereich 850–910 nm und am besten im Bereich 860–900 nm, liegt.
System nach einem der Ansprüche 7–16, wobei der Küvettenhalter so eingerichtet ist, dass er eine Küvette aufnimmt, die eine Lichtweglänge von weniger als 0,2 mm hat.
System nach Anspruch 17, wobei der Küvettenhalter so angeordnet ist, dass er eine Küvette aufnimmt, die eine Lichtweglänge im Bereich 0,05–0,2 mm hat.