DE69122752T2

DE69122752T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Gerinnungszeit von Blut und Plasma

Info

Publication number: DE69122752T2
Application number: DE1991622752
Authority: DE
Inventors: Llampallas Antonio Gasull; Gisper-Sauch Enrique Martinell
Original assignee: Grifols SA
Current assignee: Grifols SA
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2011-08-03
Also published as: EP0525273B1; DE69122752D1; ES2094212T3; EP0525273A1

Description

Eines der interessanteren Merkmale bei der Handhabung von Blut und Plasma für klinische Zwecke besteht in der Bewertung der Gerinnungszeit.
Zu diesem Zweck sind verschiedene Verfahren und Systeme bekannt, die auf physikalischen Effekten beruhen, die sich auf die Ausbildung von Fibrin beziehen, das für die Gerinnungskaskade typisch ist.
Unter den bereits bekannten Vorrichtungen und Systemen sind die optischen und mechanischen Gerinnungsmesser zu erwähnen. Einige dieser Systeme enthalten rotierende Stangen, die Meßgeräten des optischen Typs entsprechen; andere Systeme verwenden eine rotierende Kugel mit Sensoren, die auf dem Hall-Effekt beruhen, andere beruhen auf vibrierenden oder schwingenden Geweben in Verbindung mit Schwingungssensoren, ahdere Typen beruhen auf der Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen Elektroden und wiederum andere Systeme beruhen schließlich auf der Messung der Veränderungen der Kapillar-Viskosität.
Um die Geschwindigkeit des Prozesses zu erhöhen erfordern die automatisierten Systeme die gleichzeitige Durchführung einer Serie verschiedener Messungen. Dies kann bewerkstelligt werden, indem eine Serie von Sensoren parallel angeordnet wird oder indem die Reaktionsbehälter schnell vor einem einzigen Sensor vorbeigeführt werden.
In beiden Fällen treten in der praktischen Ausführungsform des Prozesses bestimmte Beschränkungen hinsichtlich des Raums oder der Zeit auf.
Um für die obenerwähnten Nachteile eine Lösung zu finden, basieren der Prozeß und die Vorrichtung dieser Erfindung auf vollständig anderen und neuartigen Prinzipien, die im wesentlichen in der Bestimmung des Zeitpunkts bestehen, zu dem der Gerinnungsprozeß einsetzt, indem die Veränderung der mechanischen Eigenschaften bewertet wird, die in dem zu analysierenden Fluid auftreten. Das Prinzip ist daher im wesentlichen mechanischer Natur und erfordert eine Kugel, eine Stange oder irgendeinen anderen Gegenstand, dessen Bewegung durch die Reaktion beeinflußt wird. Diese Veränderung wird mittels einer Bildaufnahmekamera in Form eines entsprechenden Bildes erfaßt, so daß das erzeugte Signal als dynamisches Bild verarbeitet werden kann, wobei mittels eines Digitalisierungsvorgangs der Zeitpunkt erfaßt wird, zu dem die Veränderung der Bewegung des mechanischen Gegenstandes, der in dem zu analysierenden Fluid bewegt wird, auftritt. Wie oben erwähnt, besteht das Fluid vorzugsweise aus Plasma oder Blut.
Die Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem die Gerinnung einsetzt, wird mittels eines programmierbaren Rechners durchgeführt, in welchem die Werte bestimmter Parameter, die von der mechanischen Eigenschaft des analysierten Fluids abhängen, mit einer bestimmten Norm oder einem Muster verglichen werden. Somit wird die Kamera zur Aufnahme von Bildern des Prozesses nur für das Aufnehmen und Weiterleiten des erzeugten Signals an den Rechner verwendet.
Es können irgendwelche Parameter für die Bestimmung des Zeitpunkts verwendet werden, zu dem die Gerinnung einsetzt, um diesen Wert mit einem bestimmten Modell zu vergleichen. Solche Parameter können irgendwelche Parameter sein, die von der Veränderung der mechanischen Eigenschaften des zu analysierenden Fluids zu dem Zeitpunkt, zu dem die Veränderungen bei der Gerinnung auftreten, d. h. bei der Bildung von Fibrin, abhängen. Die vorzugsweise verwendeten bestimmten Parameter sind die Winkelgeschwindigkeit, die Lineargeschwindigkeit und die Position, d. h. der Rotationsradius des mechanischen Elements in bezug auf das analysierte Fluid.
Die Erfinder haben in Versuchen festgestellt, daß die Parameter, die zur Durchführung der Erfindung besser geeignet sind, die Lineargeschwindigkeit und den Rotationsradius umfassen, da die Winkelgeschwindigkeit über den gesamten Prozeß praktisch erhalten bleibt.
Die mit dem Erfassungssystem der vorliegenden Erfindung erreichten Vorteile liegen hauptsächlich darin, daß das Erfassungssystem selbst von dem Ort entfernt sein kann, an dem die Reaktion durchgeführt wird, wobei nur ein "Sichtpunkt" erforderlich ist, von dem aus das Bild aufgenommen wird. Diese Eigenschaft erlaubt das Zusammenfassen (z. B. auf einer rechteckigen flachen Oberfläche) der Reaktionsgefäße oder Hohlräume, um auf diese Weise den Raumbedarf zu verringern, da nicht für jede Reaktion ein einzelner Detektor erforderlich ist. Gleichzeitig erlaubt der neue Prozeß das parallele Verarbeiten mehrerer Reaktionsholräume, ohne daß die Reaktionen gleichzeitig ablaufen müssen, da es nicht erforderlich ist, daß alle Reaktionen zum gleichen Zeitpunkt beginnen, wobei vorausgesetzt wird, daß die Erfindung die separate Verarbeitung derselben erlaubt. Wenn die Erfassung mittels eines programmierbaren Rechners durchgeführt wird, ist es gleichzeitig sehr einfach, bis zur Veränderung der Erfassungsparameter fortzufahren, was in extremen Fällen vom Rechner selbst in einer "intelligenten" Weise ausgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung erlaubt daher, die automatische Erfassung des Auftretens der Gerinnung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit großer Leistungsfähigkeit und in einer kurzen Zeitspanne durchzuführen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Prozesses der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise eine Platte, die die Reaktionsgefäße oder Hohlräume trägt und die aus einer Mikrotitrationsplatte des Standes der Technik bestehen kann und vorzugsweise aus Kunststoffmaterial mit mehreren Gefäßen oder kleinen Hohlräumen hergestellt ist, in denen die Reaktionen durchgeführt werden. Die äußere Form der Platte kann nach Bedarf verändert werden. Sie kann einfach rechteckig mit z. B. 10 Spalten und 10 Zeilen von Reaktionshohlräumen ausgebildet sein. In jedes der Gefäße oder Reaktionshohlräume wird eine Kugel eingesetzt, so daß dann, wenn die Platte gedreht wird, ohne ihre allgemeine Ausrichtung zu verändern, die resultierende Bewegung der Kugeln innerhalb jedes Gefäßes oder jedes Hohlraums bei konstantem Drehsinn kreisförmig ist.
Allgemein ausgedrückt wird das Drehen jeder Kugel mittels einer gemeinsamen mechanischen Vorrichtung für alle Kugeln erzeugt, so daß es nicht erforderlich ist, auf jede gesondert einzuwirken.
Mit den Eigenschaften des Systems der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit der Verwendung von Einweg-Mikrotitrationsplatten mit großem Fassungsvermögen der Reaktionshohlräume. Dies trägt zur Beschleunigung des Gesamtprozesses und zur Verringerung des Raumbedarfs bei.
Für ein besseres Verständnis wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in welchen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zeigt, das dem Prozeß der vorliegenden Erfindung entspricht;
Fig. 2 und 3 eine Ansicht von oben bzw. eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt einer Probenträgerplatte sind;
Fig. 4 eine Ansicht der Antriebsvorrichtung der Probenträgerplatte zeigt;
Fig. 5 ein Detail der Befestigung des Antriebsmotors an der Probenträgerplatte zeigt;
Fig. 6 und 7 Beispiele der Vorrichtung der Bildaufnahmekamera zeigen;
Fig. 8 eine vereinfachte Draufsicht der Vorrichtung zur Plazierung der Proben in den Reaktionshohlräumen ist;
Fig. 9 eine vereinfachte Ansicht der Vorrichtung zur Zuführung der Reaktionsprodukte in die Gefäße der Hohlraumträgerplatte gemäß der Erfindung ist.
Der Prozeß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Anordnen der im Blockdiagramm der Fig. 1 gezeigten Elemente, die entsprechend angeordnet sind, so daß eine Fernsehkamera 40 die Bilder der Platte 37 aufnehmen kann, die die Reaktionsgefäße trägt, in die von einer Probenvorbereitungsvorrichtung 34 die verschiedenen Proben eingegeben worden sind. Das Zuführen der Reaktionsprodukte wird mittels einer Proportioniervorrichtung 35 durchgeführt. Die Probenvorbereitungsvorrichtung 34 empfängt eine Probe 32, wobei die Proportioniervorrichtung 35 die Reaktionsprodukte 33 getrennt empfängt. Die Temperatur wird von einer Temperaturregelvorrichtung 31 geregelt, die auf alle betrachteten Elemente wirkt, d. h. auf die Proben und die Probenvorbereitungsvorrichtung, die Reaktionsprodukte und die Proportioniervorrichtung sowie auf die Platte, die die Reaktionsgefäße trägt. Die Informationen werden von der Fernsehkamera 40 aufgenommen und an eine Datenvorbereitungsstufe 41 weitergeleitet, um an einen Bildprozessor 42 weitergeleitet zu werden. Anschließend verarbeitet der Rechner 43 die Daten, die an Standardrechnersysteme 44 weiterzuleiten sind.
Ein Prozessor 36 führt die Steuerung des Prozesses der Probenvorbereitungsvorrichtung 34, der Proportioniervorrichtung 35 und des Systems für die automatische Zuführung und Entnahme der Platte 38 sowie der Antriebsvorrichtung 39 für die Rotation der die Reaktionshohlräume tragenden Platten durch. Das System für die Prozeßsteuerung empfängt eine Rückmeldung vom Rechner 43.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Prozesses umfaßt eine Mikrotitrationsplatte 1, die eine Serie von Gefäßen oder Hohlräumen 2 trägt, die z. B. gemäß einem Muster, das üblicherweise wie in der Zeichnung gezeigt geradlinigen Spalten und Zeilen entspricht, oder gemäß irgendeinem anderen an die Vorrichtung angepaßten Muster verteilt sind. Jeder Hohlraum oder jedes Gefäß empfängt von einer Seite eine Probe des zu analysierenden Fluids, d. h. des Blutes oder des Plasmas, dessen Gerinnungsgeschwindigkeit bestimmt werden soll, und empfängt von der anderen Seite die Reaktionsprodukte, die zur Verbesserung der Gerinnung verwendet werden sollen.
Damit die Vorrichtung zur Durchführung des Prozesses dieser Erfindung geeignet ist, ist es wesentlich, daß jeder Hohlraum 2 eine mechanische Vorrichtung besitzt, um die physikalischen Veränderungen des zu analysierenden Fluids zu dem Zeitpunkt, zu dem die Gerinnung eingeleitet wird, zu erfassen. In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt, in der jedes Gefäß oder jeder Hohlraum eine Kugel 3 besitzt.
Das Antreiben der Platte 1 wird vorzugsweise so durchgeführt, daß die mechanische Vorrichtung, die zum Erfassen des Beginns der Gerinnung dient, einer Drehbewegung in nur einer Richtung unterworfen werden kann. Zu diesem Zweck ist es möglich, einen Antriebsmotor 4 mit einer entsprechenden ersten Riemenscheibe 5 zu verwenden, die mittels eines Riemens eine zweite Endriemenscheibe 7 antreiben kann, die eine Exzenterwelle 8 besitzt, die an der Plattform 10 angebracht ist, die die hohlraumtragende Mikrotitrationsplatte 1 unterstützt. Auf diese Weise führt die Platte eine Kreisbewegung in nur einer Richtung aus, so daß an jedem Punkt der Platte die Bewegung einer Drehung in nur einer Richtung entspricht, wie in Fig. 5 durch den Pfeil 9 gezeigt ist.
Für eine bessere Zeitsteuerung der Bewegung der Plattform und der auf der Plattform unterstützten Hohlraumträgerplatte sind der Riemen 6 sowie die Riemenscheiben 5 und 7 mit Zähnen versehen.
Die Plattform 10 nimmt die Hohlraumträgerplatte mittels der Ränder 11, 12, 13 und 14 auf, die nur beispielhaft dargestellt sind. Die Plattform besitzt gleichzeitig eine Serie von Löchern 15, um die Beobachtung des Hohlraums 2 der Mikrotitrationsplatte 1 von der Unterseite her zu erlauben.
Gemäß dieser Erfindung ist eine Fernsehkamera zum Aufnehmen der Bilder vorgesehen. Die Fernsehkamera ist unterhalb der Plattform angeordnet und in Richtung zum oberen Abschnitt ausgerichtet, wie in der in Fig. 6 gezeigten Version, in der die Kamera das Bezugszeichen 16 besitzt. Die Kamera könnte ferner seitlich angeordnet sein, wobei sie mit einem Spiegel kombiniert ist, wie in der in Fig. 7 gezeigten Version, in der die Fernsehkamera 17 die Bilder über Spiegel 18 aufnimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Vorrichtung durch ein Reaktionsvorbereitungssystem vervollständigt, das in den Fig. 8 und 9 schematisch dargestellt ist. Das Reaktionsvorbereitungssystem wird von einem Träger für eine Serie von Reaktionsspenderdüsen gebildet, die jeweils über eine im entsprechenden Behälter endende Rohrleitung mit einer Schlauchpumpe für die Reaktanten verbunden sind.
Der Träger ist schematisch durch die Platte 19 dargestellt, die mehrere Löcher 20 für die Aufnahme der Düsen trägt, die in Fig. 9 mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet sind, und deren Bewegung über ein mit 22 und 23 bezeichnetes Doppelarmsystem bewerkstelligt wird. Eine Serie von Behältern 24 für die Reaktanten führt die Reaktanten über die in Fig. 9 gezeigten, dazwischenliegenden Schlauchpumpen 25 den Düsen 21 zu.
Das Antriebssystem für die Platte 19 führt eine Bewegung entsprechend den drei Koordinatenachsen aus, um die erforderlichen Verschiebungen bezüglich der Hohlräume der Platte zu erhalten, um das Einfüllen der Reaktanten auf dieser Platte zu ermöglichen.
Die Fernsehkamera ist mit einem Bildverarbeitungssystem verbunden, das eine Aufnahme- und Digitalisierungsvorrichtung und eine Signalverarbeitungsvorrichtung enthält. Das Ergebnis ist die Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem eine Veränderung der Bewegung der jeweiligen Kugeln auftritt.
Der Speicher des Systems enthält eine Echtzeitdarstellung des Bildes, das der realen Ansicht oder Szene entspricht. Diese Informationen werden mittels eines Algorithmus verarbeitet, der auf speziellen elektronischen Schaltungen beruht.
Ergänzend umfaßt die Vorrichtung dieser Erfindung eine Vorrichtung für die Beleuchtung der Szene sowie für die thermostatische Regelung der Platte, die die Reaktanten trägt, sowie andere herkömmliche Hilfsvorrichtungen.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Gerinnungszeit von Blut und Plasma, das eine mechanische Vorrichtung umfaßt, die das Fluid und die entsprechenden zu analysierenden Reaktanten berührt, wobei die mechanische Vorrichtung einer Verschiebung unterworfen ist, die durch den Beginn der Gerinnung des zu analysierenden Fluids verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet. daß die Echtzeitbilder der in dem zu analysierenden Fluid verschobenen mechanischen Vorrichtung mittels einer Fernsehkamera (40, 16, 17) erhalten werden und an einen Rechner (43) übertragen werden, der die Bilder analysieren kann, um aus diesen die Veränderung eines oder mehrerer Parameter abzuleiten, die sich auf die Veränderung der Bewegung der mechanischen Vorrichtung als Funktion des Beginns der Gerinnung beziehen.

2. Vorrichtung zur Bestimmung der Gerinnungszeit von Blut und Plasma gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, mit einer Vorrichtung zum Tragen einer Mikrotitrationsplatte (1) mit mehreren Hohlräumen (2) für die zu analysierenden Proben und Reaktanten, wobei die Platte durchsichtig ist, um die visuelle Beobachtung zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Plattform (10) zum Aufnehmen der Mikrotitrationsplatte (1) mittels Rändern (11), (12), (13) und (14) besitzt, wobei die Plattform Löcher (15) für die Beobachtung der Hohlräume (2) der Platte (1) von der Unterseite her besitzt, die Plattform (10) so angetrieben wird, daß sie in allen ihren Punkten eine kreisförmige Bewegung in nur einer Richtung ausführt, die Vorrichtung ein Reaktantenzuführungssystem mit mehreren Düsen (21) besitzt, die einem Träger zugeordnet sind, der in drei Richtungen angetrieben wird, um das Einfüllen der verschiedenen Reaktanten in die jeweiligen Probengefäße (2) der Platte (1) zu ermöglichen, und die Reaktanten mittels Rohrleitungen aus entsprechenden Behältern (24) über entsprechende Schlauchpumpen (25) zugeführt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera (16, 17) zum Aufnehmen der Echtzeitbilder derart an der Vorrichtung angebracht ist, daß ihr Sichtfeld alle Probenhohlräume (2) auf der Trägerplatte (1) von einem einzigen Sichtpunkt aus abdeckt, vorzugsweise von unterhalb der Probenträgerplatte (1).