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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Bluttrennung und insbesondere
die Trennung menschlichen Bluts in seine Komponenten rote Blutkörperchen,
Plasma und Blutplättchen.
Die vorliegende Erfindung betrifft im Einzelnen die Erfassung eines
unerwünschten Überlaufens
roter Blutkörperchen
in eine Blutkomponentenströmung,
z. B. in eine Blutplättchenströmung, die
keine roten Blutkörperchen
enthalten sollte.
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Kontinuierlich
betriebene Bluttrenneinrichtungen werden verwendet, um menschliches
Blut in seine verschiedenen Komponenten zu trennen, wie etwa Blutplättchen,
rote Blutkörperchen
und/oder Plasma. Diese Komponenten werden aus den Trenneinrichtungen
in getrennten Strömungen
entnommen, die gelegentlich als Sammelrohre bezeichnet werden. Normalerweise
werden die Sammelrohre der Bluttrenneinrichtung kontinuierlich überwacht,
um das unerwünschte
Auftreten eines Überlaufens
einer Blutkomponente in ein Sammelrohr, das für den Transport einer anderen
Blutkomponente vorgesehen ist, zu erfassen. Es kann z. B. das Überlaufen
roter Blutkörperchen
in ein Sammelrohr, das nur für
den Transport von Blutplättchen
vorgesehen ist, überwacht
werden.
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Eine
herkömmliche
Technik, mit der ein unerwünschtes Überlaufen
roter Blutkörperchen überwacht wird,
besteht in der Messung eines Farbindexes einer von roten Blutkörperchen
verschiedenen Blutkomponente, die durch ein Sammelrohr strömt. Diese
Messung erfolgt an einem Punkt, der stromabwärts von der Bluttrenneinrichtung
liegt. Durch die Verwendung einer grünen Lichtquelle und die Messung
der optischen Dichte der von roten Blutkörperchen verschiedenen Blutkomponente
können
die Anzahl von Partikeln, die in der von roten Blutkörperchen
verschiedenen Blutkomponente strömen,
und die Absorptionsfähigkeit
für grünes Licht
der von roten Blutkörperchen
verschiedenen Blutkomponente überwacht
werden. Ein Ansteigen der Absorptionsfähigkeit für grünes Licht in Bezug auf die
optische Dichte wird dann mit dem Auftreten des Überlaufens roter Blutkörperchen
korreliert.
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Dieser
Typ der Erfassungseinrichtung erfordert typischerweise, dass eine
Lichtquelle körperlich
an einer Seite eines Sammelrohrs positioniert und ein Photosensor
an der gegenüberliegenden
Seite des Sammelrohrs angeordnet wird. Damit dieses System optisch
effektiv funktioniert, muss der Abschnitt des Sammelrohrs nahe an
der Lichtquelle eine im Allgemeinen ebene Oberfläche zur Lichtquelle und zum
Photosensor aufweisen. Es sind verhältnismäßig teure Anordnungen und kundenspezifische
Behälter
verwendet worden, um eine ebene Grenzfläche zur Lichtquelle und zum
Photosensor zu schaffen, um dadurch den optischen Wirkungsgrad zu
verbessern. Sammelrohre können
z. B. abgeflacht werden.
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Ein
weiteres Problem, das bei einer derartigen Erfassungseinrichtung
auftritt, besteht darin, dass eine Messung der optischen Dichte
die Messung der Intensität
des Lichts, das vom Photosensor empfangen wird, erfordert. Objekte,
wie etwa Schmutzpartikel, die die vom Photosensor aufgenommene Lichtintensität beeinflussen,
neigen dazu, eine falsche Angabe des Überlaufens roter Blutkörperchen
zu erzeugen. Es besteht außerdem
ein ständiger
Bedarf an einer Detektoreinrichtung, die eine größere Empfindlichkeit bei einer
sensitiven Erfassung des Überlaufens
roter Blutkörperchen
besitzt.
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Die
folgenden US-Patente sind von allgemeinem Interesse: Das US-Patent
Nr. 3.236.602 betrifft eine Strömungszelle
für die
farbmetrische Bestimmung der Lichtdurchgangscharakteristiken einer
Flüssigkeit.
Das US-Patent Nr.3.527.542 betrifft eine Vorrichtung zum Messen
einer Blutströmung,
bei der ein erster Strahl monochromatischen Lichts sich durch eine
Küvette
bewegt und auf eine erste Photozelle auftrifft, während ein zweiter
Lichtstrahl auf einer zweiten Photozelle auftrifft. Die Neuausgabe
des Patents Nr. 29.141 beschreibt eine geteilte Zelle zur Verwendung
mit optischen Partikelsensoren, die auf dem Prinzip der Lichtstreuung
oder Lichtunterbrechung arbeiten.
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Verschiedene
Patente bezeichnen Lichtquellen mit bestimmten Wellenlängen für die Messung
von Flüssigkeitscharakteristiken.
Das US-Patent Nr. 4.227.814 beschreibt einen optischen Detektor,
der bei einer Bluttrennvorrichtung verwendet wird, bei der ein Überlaufen
roter Blutkörperchen
in Abhängigkeit
von der optischen Dichte erfasst wird. Schwachenergetisches Licht
(750 Zoll-Cdl. bei einem Leistungsverbrauch von 1 bis 2 Watt) bewegt
sich durch die Probe und ein Photodetektor erfasst die optische
Dichte der Probe. Blaugrünes
Licht mit einer Wellenlänge
von 550 nm (Nanometer) und ein Photodetektor des Typs 9 CAD Sulphid
werden verwendet. Das US-Patent Nr.4.229.179 beschreibt eine spektrophotometrische
Messvorrichtung, bei der sichtbare, UV- oder fluoreszierende Strahlungsenergie,
die sich durch eine Probe bewegt, erfasst wird. Das US-Patent Nr.4.444.498
beschreibt die Messung von Bluteigenschaften durch die Verwendung
von Licht, das vom Blut reflektiert wird und durch zwei intermittierend
betriebene Lichtquellen bereitgestellt wird, die zwei unterschiedliche
Wellenlängen
(rot und infrarot) besitzen. Optische Rückkopplungsschleifen steuern
die Intensität
der zwei Lichtquellen. Ein breitbandiger Sensor erfasst die beiden
Reflexionen der unterschiedlichen Wellenlängen.
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Das
US-Patent Nr.4.810.090 beschreibt ebenfalls beispielhaft die Erfassung
der Blutplättchen-Konzentration
und die Erfassung des Überlaufens
von roten Blutkörperchen
in die Blutplättchen-Strömung unter Verwendung
einer LED, die infrarotes Licht emittiert (875 nm), und einer LED,
die grünes
Licht emittiert (565 nm), die zu unterschiedlichen Zeitpunkten betrieben
werden. Diese beiden LEDs emittieren Licht längs einer Achse, die durch
den Strom der Blutplättchen-Strömung verläuft. Ein
erster Lichtsensor ist in der Achse und den beiden Lichtquellen
gegenüberliegend
angeordnet, um Licht zu erfassen, das sich in der Achse und durch die
Blutplättchen-Strömung bewegt.
Ein zweiter Lichtsensor ist im Allgemeinen quer zu den beiden Lichtquellen
angeordnet, er ist jedoch stromaufwärts vom ersten Sensor angeordnet,
um Licht zu messen, das außerhalb
der Achse und stromaufwärts
von den beiden Lichtquellen gestreut wird. Ein dritter Lichtsensor
ist im Allgemeinen quer zu den beiden Lichtquellen angeordnet, er
ist jedoch stromabwärts
vom ersten Sensor angeordnet, um Licht zu messen, das außerhalb
der Achse und stromabwärts
von den Lichtquellen gestreut wird. Bei anomalen Bedingungen, wenn
z. B. eine Klumpenbildung, Blasenbildung, Hämolyse und das Überlaufen von
roten oder weißen
Blutkörperchen
erfolgt ist, werden ein Farbindex und ein Beugungsindex berechnet.
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In
anderen US-Patenten wird ebenfalls gebeugtes Licht als ein Mittel
zum Identifizieren von Blutkomponenten gemessen. Das US-Patent Nr.4.522.494
beschreibt z. B. eine Vorrichtung, die die Konzentration von nicht
aggressiven Blutplättchen
und die Konzentration von Plättchen,
die sich in einer flexiblen Tasche befinden, unter Verwendung von
gebeugtem Laserlicht feststellt. Das US-Patent Nr.4.577.964 betrifft
die Verwendung von gebeugtem Licht, um Blutplättchen von roten Blutkörperchen
in einem Probenvolumen zu unterscheiden. Das US-Patent Nr. 4.745.279
betrifft die Diffusion von infrarotem Licht durch ein Blutvolumen,
um das Hämatokrit
eines Blutvolumens zu messen. Diese Vorrichtung kann verwendet werden,
um die Sauerstoffsättigung
durch die Verwendung eines LED-Lichtemitters und eines Reflexionsdetektors
zu messen, die auf derselben Seite des Blutvolumens angeordnet sind.
Das US-Patent Nr.5.372.136 beschreibt eine Anordnung aus Fingerklemme
und Ohrläppchenklemme,
bei der Licht mit wenigstens zwei Wellenlängen durch Körpergewebe
geleitet wird und der Durchgang oder die Reflexion von Licht durch
einen Photodetektor gemessen wird.
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Während der
Stand der Technik, der oben beispielhaft angegeben ist, im Allgemeinen
für seine
begrenzten vorgesehenen Anwendungsmöglichen nützlich ist, besteht Bedarf
an einem Aufbau und einer Anordnung, die eine empfindlichere Erfassung
des Überlaufens
von roten Blutkörperchen
ermöglicht.
Es besteht außerdem
Bedarf an einer Vorrichtungskonfiguration, bei der die Sammelrohre
keine spezielle abgeflachte Konstruktion zwischen gegenüberliegenden
Sende- und Empfangsvorrichtungen aufweisen müssen.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine neue, ungewöhnliche und nicht offensichtliche
Konstruktion und Anordnung zum Überwachen
eines unerwünschten Überlaufens
einer Blutkomponente in ein Rohr, das für den Transport einer anderen
Blutkomponente vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere
geeignet, ein oder mehrere Blutsammelrohre an einer oder an mehreren
Stellen stromabwärts
von einer kontinuierlich betriebenen Bluttrenneinrichtung kontinuierlich
zu überwachen,
um das unerwünschte Überlaufen
einer Blutkomponente in ein Sammelrohr, das für den Transport einer anderen
Blutkomponente vorgesehen ist, zu erfassen.
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Die
vorliegende Erfindung schafft demzufolge eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch
12.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird das unerwünschte Überlaufen
von roten Blutkörperchen in
ein Rohr, das für
den Transport von Blutplättchen
vorgesehen ist, kontinuierlich überwacht.
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Da
ein Ansteigen der Konzentration der roten Blutkörperchen eine Vergrößerung des
Zählers
dieses Verhältnisses
bewirkt, wenn sich der Nenner gleichzeitig verringert, ist das sich
ergebende Verhältnissignal sehr
empfindlich auf Änderungen
der Konzentration der in dem Rohr befindlichen roten Blutkörperchen.
Dieses Verhältnis ändert sich
z. B. bedeutend bei einer Konzentration von Hämatokrit von 1 %, 0,5 und selbst
unterhalb von 0,5 %, wodurch die Vorrichtung bzw. das Verfahren
dieser Erfindung empfindlicher wird als eine Erfassung des Überlaufens
von roten Blutkörperchen
gemäß dem Stand
der Technik.
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Die
Lichtausgänge
dieser zwei Lichtquellen können
kontinuierlich sein, wobei in diesem Fall die beiden Lichtreflexionen
durch die Verwendung der zwei speziellen Lichtdetektoren erfasst
werden, die jeweils auf eine der zwei Wellenlängen ansprechen. Alternativ
können
die beiden Lichtquellen mit Energie in Form von Impulsen in zwei
unterschiedlichen Zeitintervallen versorgt werden und einer oder
beide Lichtdetektoren sind in der Weise vorgesehen, dass sie ein
Ansprechverhalten auf einen verhältnismäßig breiten
Wellenlängenbereich besitzen.
Da die zwei Lichtreflexionen während
zwei unterschiedlichen Zeitintervallen auftreten, werden Störungen zwischen
den zwei Lichtreflexionen vermieden.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die jeweilige Lichtquelle und ihr
zugehöriger Lichtdetektor
körperlich
auf derselben Seite des Rohrs angebracht. Die zwei Lichtquellen
und die zwei Detektoren sind vorzugsweise körperlich auf derselben Seite
des Rohrs angeordnet. Bei dieser Konfiguration kann das Rohr automatisch
in die Vorrichtung der Erfindung geladen werden und die Einrichtungszeit
und die Herstellungskosten werden minimal gemacht. Darüber hinaus
erfordern die Konstruktion und die Anordnung dieser Erfindung nicht
die Verwendung von Küvetten,
es ist nicht erforderlich, dass das Rohr abgeflacht ist, sie sind
weniger anfällig
auf die falsche Erfassung des Überlaufens
roten Blutkörperchen,
die Lichtemitter und die Lichtdetektoren sind auf derselben Seite
des Rohrs angeordnet und sie dienen für die optisch effektive und empfindliche
Erfassung des Überlaufens
von roten Blutkörperchen.
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Diese
sowie weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden einem Fachmann bei Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung
gegenwärtig
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, die Zeichnung und die beigefügten Ansprüche deutlich.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer kontinuierlich betriebenen Bluttrenneinrichtung
mit drei verhältnismäßig lichtdurchlässigen Blutkomponenten-Sammelrohren
und einem Detektor für
rote Blutkörperchen
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die eines der Sammelrohre betrifft;
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2 ist
ein Ablaufplan, der das Verfahren der vorliegenden Erfindung erläutert;
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der ein Blutplättchen-Sammelrohr eine zugeordnete
erste Emissions-/Erfassungsstation, die betrieben wird, um eine
erste Farbe des Lichts (rot) in das Sammelrohr auszusenden und um
anschließend
die Reflexion dieser ersten Farbe von der Blutkomponentenströmung in
dem Sammelrohr zu erfassen, und eine zweite Emissions-/Erfassungsstation,
die betrieben wird, um eine zweite Farbe des Lichts (grün) in das
Sammelrohr auszusenden und um anschließend die Reflexion dieser zweiten
Farbe von der Blutkomponentenströmung
in dem Sammelrohr zu erfassen, aufweist;
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4 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der ein Blutplättchen-Sammelrohr eine zugeordnete
erste Emissions-/Erfassungsstation aufweist, die betrieben wird,
um eine erste Farbe des Lichts (rot) in das Sammelrohr auszusenden
und um anschließend
die Reflexion dieser ersten Farbe von der Blutkomponentenströmung in
dem Sammelrohr zu erfassen, wobei eine zweite Emissions-/Erfassungsstation
der ersten Emissions-/Erfassungsstation diametral gegenüberliegend
angeordnet ist und betrieben wird, um eine zweite Farbe des Lichts
(grün)
in das Sammelrohr auszusenden und um anschließend die Reflexion dieser zweiten Farbe
von der Blutkomponentenströmung
in dem Sammelrohr zu erfassen;
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5 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Blutkomponentenströmung senkrecht zu der Ebene
der Figur erfolgt, wobei das rote Licht und das grüne Licht
unter einem Winkel von etwa 45° zur
Sammelrohrachse eines Sammelrohrs projiziert werden und wobei ein
einzelner Photodetektor das Sammelrohr längs einer Achse, die im Allgemeinen
unter einem Winkel von 90° zu
der Sammelrohrachse verläuft,
betrachtet;
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6 ist
ein Ablaufplan, der eine Initialisierungsprozedur für die Vorrichtung
von 5 zeigt;
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7 ist
eine Darstellung, die mehrere Kurven enthält, wovon jede Änderungen
der Lichtreflexion zeigt, die bei Wellenlängen von 400 bis 700 nm gemessen
werden, die auf eine Spender-Blutprobe auftreffen, die eine verhältnismäßig hohe
Konzentration der Blutplättchen
besitzt, wobei das Hämatokrit
der Proben in einem Bereich von 0 % Hämatokrit (Reihe 1) bis 3 %
Hämatokrit
(Reihe 5) liegt;
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8 ist
eine Darstellung, die ähnlich
wie 7 mehrere Kurven enthält, wobei die Spender-Blutprobe
eine normale Konzentration der Blutplättchen besitzt; und
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9 ist
eine Darstellung, die ähnlich
wie die 7 und 8 mehrere
Kurven enthält,
wobei die Spender-Blutprobe eine verhältnismäßig niedrige Konzentration
der Blutplättchen
besitzt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, enthält eine herkömmliche,
kontinuierlich betriebene Blut trenneinrichtung 20 drei
verhältnismäßig lichtdurchlässige Blutkomponenten-Sammelrohre 21, 22 und 23.
Das Sammelrohr 21 ist für
den Transport von roten Blutkörperchen
vorgesehen. Das Blutplättchen-Sammelrohr 22 ist
für den
Transport von Blutplättchen
vorgesehen, wobei die Strömungsrate
der Blutkomponente in dem Sammelrohr 22 typischerweise
im Bereich von etwa 0,8 bis etwa 25 ml/min liegt. Das Plasma-Sammelrohr 23 ist
für den
Transport von Blutplasma vorgesehen. In 1 ist die
Richtung der Blutkomponentenströmung
von links nach rechts, wie durch die den Sammelrohren zugehörigen Pfeile
angegeben ist, wobei angenommen wird, dass das durch die Trenneinrichtung 10 getrennte
Blut menschliches Blut ist, wobei diese Festlegung jedoch lediglich
beispielhaft erfolgt. Bei dieser Ausführungsform sind die Sammelrohre 21, 22 und 23 aus
optisch durchlässigem
Polyvinylchlorid hergestellt und besitzen im Allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt
mit einem Innendurchmesser von etwa 2,87 mm und einem Außendurchmesser
von etwa 4,75 mm.
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Ein
Detektor 24 zum Erfassen des Überlaufens roter Blutkörperchen
der vorliegenden Erfindung ist dem Sammelrohr 22 zugeordnet.
Obwohl der körperliche
Abstand oder die Strecke, die zwischen dem Detektor 24 und
der Trenneinrichtung 20 vorhanden ist, nicht wesentlich
ist, beinhaltet die Nutzung der vorliegenden Erfindung ein Anhalten
der Trenneinrichtung 20, wenn rote Blutkörperchen
in dem Blutplättchen-Sammelrohr 22 erfasst
werden. Es kann deshalb erwünscht
sein, den körperlichen
Abstand zwischen dem Detektor 24 und der Trenneinrichtung 20 minimal
zu halten. In jedem Fall enthält
der Detektor 24 Lichtquellen und einen oder mehrere entsprechende
Lichtdetektoren. Gemäß einem
wichtigen Merkmal der Erfindung sind sowohl die Lichtquellen als
auch der bzw. die entsprechenden Lichtdetektoren, die sich im Detektor 24 befinden,
auf derselben Seite des Sammelrohrs 22 angeordnet.
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2 ist
ein Ablaufplan, der die vorliegende Erfindung erläutert. Wie
bei den Funktionen 10 und 11 gezeigt ist, werden
rotes Licht und grünes
Licht zu dem Blutsammelrohr gerichtet, das nach dem Vorhandensein
oder dem Überlaufen
von roten Blutkörperchen überwacht
werden soll. Der hier verwendete Ausdruck "grünes
Licht" soll sichtbare
elektromagnetische Strahlung bedeuten, die eine Wellenlänge im Bereich
von etwa 4912 bis etwa 5750 Angström besitzt, und der Ausdruck "rotes Licht" soll sichtbare elektromagnetische Strahlung
bedeuten, die eine Wellenlänge
im Bereich von etwa 6470 bis etwa 7000 Angström besitzt.
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Die
Funktionsblöcke/Verfahrensschritte 10, 11 können im
gleichen Zeitintervall auftreten, wobei in diesem Fall zwei Lichtsensoren
oder Lichtdetektoren vorgesehen sind, wobei ein Sensor wahlweise
lediglich auf die Reflexion von rotem Licht anspricht und der andere
Sensor wahlweise lediglich auf die Reflexion von grünem Licht
anspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform treten jedoch die
zwei Schritte 10, 11 in zwei unterschiedlichen,
jedoch eng benachbarten Zeitintervallen auf. In dieser Ausführungsform
kann lediglich ein Sensor vorgesehen sein, wobei dieser eine Sensor
ein Ansprechverhalten mit einem großen Wellenlängenbereich besitzt, so dass
er während
eines Zeitintervalls auf die Reflexion von rotem Licht anspricht
und während eines
anderen Zeitintervalls auf die Reflexion von grünem Licht anspricht. Auf jeden
Fall sind die Erfassung der Reflexion von rotem Licht und die Erfassung
der Reflexion von grünem
Licht an den Funktionsblöcken 12 bzw. 13 dargestellt.
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Bei
dem Funktionsblock 14 wird der Betrag der Reflexion des
roten Lichts mit dem Betrag der Reflexion des grünen Lichts verglichen. In einer
bevorzugten Ausführungsform
wird das Verhältnis
aus dem Betrag der Reflexion des roten Lichts und dem Betrag der
Reflexion des grünen
Lichts bestimmt. Während
der Funktionsblock 14 so aufgebaut und angeordnet sein
kann, dass er direkt ein Ausgangssignal bereitstellt, zeigt 2 einen
Vergleichsfunktionsblock 15, der das Verhältnis, das
durch den Funktionsblock 14 bestimmt wurde, mit einem vom
Benutzer bereitgestellten Schwellenwert 16 vergleicht,
der das minimale Überlaufen
darstellt, das toleriert werden kann oder bei dem bei einer gegebenen
Anwendung keine nachteiligen Konsequenzen entstehen. Ein Funktionsblock 17 reagiert
dann auf den Vergleich 15 und liefert ein Ausgangssignal,
wenn das Verhältnisausgangssignal
von 14 den Schwellenwert von 16 übersteigt.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der dem Blutplättchensammelrohr 22 gemäß der Erfindung
eine erste Emissions-/Erfassungsstation 30 zugeordnet ist,
die betrieben wird, um eine erste Farbe des Lichts (rot) in das
Sammelrohr 22 auszusenden und anschließend die Reflexion dieser ersten
Farbe aus der Blutkomponentenströmung 32 in
dem Sammelrohr 22 zu erfassen. In einem geringen Abstand
von der Station 30 ist eine zwei Emissions-/Erfassungsstation 31 gemäß der Erfindung
angeordnet, die betrieben wird, um eine zweite Farbe des Lichts
(grün)
in das Sammelrohr 22 auszusenden und anschließend die
Reflexion dieser ersten Farbe aus der Blutkomponentenströmung 32 in
dem Sammelrohr 22 zu erfassen. Es wird angemerkt, dass
gemäß einem
wichtigen Merkmal der Erfindung sowohl die Lichtquelle als auch
ihr entsprechender Lichtdetektor auf derselben Seite des Sammelrohrs 22 angeordnet
sind.
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Die
beiden entsprechenden Ausgangsleitungen 34 und 35 der
Stationen 30 und 31 befördern elektrische Signale,
deren Beträge
zu dem Betrag des reflektierten ersten Lichts und zu dem Betrag
des reflektierten zweiten Lichts direkt proportional sind. Ein Komparator 33 für elektrische
Signale wird gemäß der Erfindung betrieben,
um die zwei Signale auf den Leitungen 34, 35 zu
vergleichen und als Ergebnis dieses Vergleichs ein Ausgangssignal 34 bereitzustellen.
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Die
zwei Stationen 30, 31 können während des gleichen Zeitintervalls
arbeiten, das z. B. eine Länge von
Sekundenbruchteilen besitzen kann. In diesem Fall erscheinen die
beiden Signale auf den Leitungen 34 und 35 ebenfalls
während
diesem gemeinsamen Zeitintervall. Der Signalkomparator 33 kann
möglicherweise ein
(nicht gezeigtes) Speichermittel enthalten, das betrieben wird,
um die Beträge
dieser zwei Signale 34, 35 zu speichern, um einen
Betragsvergleich zu ermöglichen.
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Gemäß einem
wichtigen Merkmal dieser Erfindung ist der oben beschriebene Signalvergleich
ein Vergleich, wie etwa eine Verhältnisberechnung, die den Vorteil
nutzt, dass sich die Reflexion des roten Lichts vergrößert und
die Reflexion des grünen
Lichts abnimmt, wenn die Konzentration der roten Blutkörperchen
ansteigt.
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Die
zwei Stationen 30, 31 können außerdem während zwei unterschiedlichen
Zeitintervallen betrieben werden, die voneinander beabstandet sind.
In diesem Fall erscheinen die zwei Signale auf den Leitungen 34 und 35 auch
während
diesen zwei unterschiedlichen Zeitintervallen und der Signalkomparator
enthält
ein (nicht gezeigtes) Speichermittel, das betrieben wird, um die
Beträge
dieser zwei Signale 34, 35 zu speichern, um einen
Betragsvergleich nach dem Ablauf des späteren oder zweiten Zeitintervalls
zu ermöglichen.
Obwohl der körperliche
Abstand der zwei Stationen 30, 31 über die
Länge des
Sammelrohrs 22 für
die Erfindung nicht wesentlich ist, kann es erwünscht sein, dass dieser Abstand
minimal gehalten wird und/oder den späteren Betrieb der Station 31 relativ
zu dem früheren
Betrieb der Station 30 in Abhängigkeit von der Strömungsrate
der sich in dem Sammelrohr 22 befindlichen Blutkomponente 32 zeitlich
zu planen. Auf diese Weise arbeiten die beiden Stationen 30 und 31 an
demselben Strömungsvolumen
der Blutkomponente 32.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der das Blutplättchensammelrohr 22 eine
zugeordnete erste Emissions-/Erfassungsstation 40 gemäß der Erfindung
aufweist, die betrieben wird, um eine erste Farbe des Lichts (rot)
in das Sammelrohr 22 auszusenden und anschließend die
Reflexion dieser ersten Farbe von der Blutkomponentenströmung 32 in
dem Sammelrohr 22 zu erfassen. Diametral gegenüberliegend zur
Station 40 ist eine zweite Emissions-/Erfassungsstation 41 gemäß der Erfindung
angeordnet, die betrieben wird, um eine zweite Farbe des Lichts
(grün)
in das Sammelrohr 22 auszusenden und anschließend die
Reflexion dieser zweiten Farbe von der Blutkomponentenströmung 32 in
dem Sammelrohr 22 zu erfassen.
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Die
entsprechenden Ausgangsleitungen 44 und 45 der
Stationen 40 und 41 transportieren elektrische Signale,
deren Beträge
zu dem Betrag des reflektierten ersten Lichts und zu dem Betrag
des reflektierten zweiten Lichts direkt proportional sind. Ein Komparator 33 für elektrische
Signale gemäß der Erfindung
wird betrieben, um die beiden Signale auf den Leitungen 44, 45 zu
vergleichen und um als Ergebnis dieses Vergleichs ein Ausgangssignal 34 bereitzustellen.
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Die
zwei Stationen 40, 41 können während desselben Zeitintervalls
betrieben werden, wobei die zwei Stationen 40, 41 jeweils
Lichtdetektoren enthalten, die wahlweise lediglich auf das erste
Licht für
den Detektor der Station 40 bzw. auf das zweite Licht für den Detektor
der Station 41 reagieren. In diesem Fall erscheinen die
zwei Signale auf den Leitungen 44 und 45 ebenfalls
während
dieses gemeinsamen Zeitintervalls. Der Komparator 33 kann
möglicherweise
ein (nicht gezeigtes) Speichermittel enthalten, um die Beträge dieser
zwei Signale 44, 45 zu speichern, wenn der Signalvergleich
erfolgt. Die zwei Stationen 40, 41 können außerdem während zwei
unterschiedlichen Zeitintervallen betrieben werden. In diesem Fall
wird der Lichtdetektor, der sich in jeder der zwei Stationen 40, 41 befindet,
lediglich während
der Betriebsperiode der entsprechenden Station 40, 41 betriebsfähig gehalten.
Da Störungen
ausgeschlossen werden, indem für
die zwei Lichtdetektoren unterschiedliche Zeitperioden vorgesehen
sind, können
die zwei Lichtdetektoren ein Farbansprechverhalten über einen
verhältnismäßig breiten
Bereich besitzen. Die zwei elektrischen Signale auf den Leitungen 44 und 45 erscheinen
ebenfalls während
dieser zwei Zeitintervalle und der Signalkomparator 33 enthält in diesem
Fall ein (nicht gezeigtes) Speichermittel, das betrieben wird, um
die Beträge
dieser zwei Signale 44, 45 zu speichern, um einen
Vergleich zu ermöglichen,
nachdem das spätere
oder zweite Zeitintervall abgelaufen ist. Es wird angemerkt, dass
gemäß einem
wichtigen Merkmal der Erfindung jede einzelne Lichtquelle und ihr
zugehöriger Lichtdetektor
auf derselben Seite des Sammelrohrs 22 angeordnet sind.
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Gemäß einem
wichtigen Merkmal dieser Erfindung ist der am Bezugszeichen 33 vorgesehene
Vergleich ein Vergleich, wie etwa eine Verhältnisberechnung, die den Vorteil
nutzt, dass sich die Reflexion des roten Lichts vergrößert und
die Reflexion des grünen
Lichts abnimmt, wenn die Konzentration von roten Blutkörperchen
ansteigt.
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5 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine Blutkomponentenströmung durch ein dreidimensionales
Volumen 50 erfolgt, das durch den Schnittpunkt eines Strahls 52 roten
Lichts und eines Strahls 51 grünen Lichts definiert ist. Die
Richtung der Blutkomponentenströmung
in Bezug auf die Ebene von 5 ist nicht
wesentlich. Die Strömung
kann z. B. senkrecht zu der Ebene von 5 erfolgen,
sie kann in der Ebene von 5 erfolgen
oder kann unter einem Winkel zu der Ebene von 5 erfolgen.
Das heißt,
der Bereich 50 stellt ein im Allgemeinen räumliches
Volumen dar, das die zu überwachende
Blutkomponentenströmung
transportiert, wobei diese Strömung
z. B. in einem lichtdurchlässigen
Sammelrohr mit kreisförmigem
Querschnitt, das oben beschrieben wurde, stattfinden kann.
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Zwei
geradlinige stabförmige
Strahlen 51 und 52 von 5 bezeichnen
im Allgemeinen einen Strahl grünen
Lichts, der von einer grünen
LED 53 ausgesendet wird, und einen Strahl roten Lichts 52,
der von einer roten LED 54 ausgesendet wird. Die Strahlen 51, 52 besitzen
z. B. einen kreisförmigen
Querschnitt. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung sind die Lichtstrahlen 51, 52 unter
einem Winkel von etwa 45° zu
einer horizontalen Referenzachse 55 gerichtet, die in der
Ebene von 5 verläuft, d. h. die Strahlen 51, 52 definieren einen
eingeschlossenen Winkel 58 von etwa 90°.
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Ein
Photosensor 56, der sowohl auf die Reflexion von grünem Licht
als auch auf die Reflexion von rotem Licht anspricht, ist so angeordnet,
dass er das Volumen 50 sowie das von diesem reflektierte
rote Licht und grüne
Licht betrachtet. Die Reflexion erfolgt längs einer Photosensor-Betrachtungsachse 59,
die unter einem Winkel von etwa 90° nach unten zur Referenzachse 55 verläuft, d.
h. die Photosensor-Betrachtungsachse 59 im
Allgemeinen unter einem Winkel 58 schneidet. Obwohl das
für die
Erfindung nicht wesentlich ist, umfasst der Sensor 56 eine
Photodiode, die eine Größe von etwa
2,92 mm besitzt.
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Die
LEDs 53, 54 und der Photosensor 56 sind
in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die das Volumen 50 enthält, d. h.
sie können
z. B. in der Ebene von 5 angeordnet sein, oder sie
können
in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein, die zu der Ebene von 5 geneigt
ist. Es wird anerkannt, dass der genaue Aufbau und die Anordnung
von 5 in jedem Fall mehrere mechanische oder physikalische
Unterstützungsflächen und
dergleichen bereitstellen. Im Betrieb wird der Photosensor 56 so
betrieben, dass er rotes Licht und grünes Licht erfasst, das von
diesen verschiedenen Oberflächen
sowie von den Blutkomponenten, die durch das Volumen 50 strömen, reflektiert
wird.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung werden die LEDs 53, 54 mit
einer Rate von etwa 2 kHz bei einem Tastverhältnis mit im Allgemeinen gleichen
Aus/Ein-Zuständen
impulsartig ausgeschaltet und anschließend eingeschaltet. Die Energiezufuhr
in Form von Impulsen der LEDs 53, 54 ist zeitlich
gestaffelt, so dass eine LED in dem Zeitintervall eingeschaltet
ist, in dem die andere LED ausgeschaltet ist.
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Die
zwei Ausgangssignale, die von dem Photosensor 56 bereitgestellt
werden, d. h. ein Ausgangssignal bezüglich der Reflexion roten Lichts
während
eines Zeitintervalls und ein Ausgangssignal bezüglich der Reflexion grünen Lichts
während
eines zweiten Zeitintervalls, werden nun gemäß 2 durch
einen Signalkomparator, wie etwa der Signalkomparator 33 der 3 und 4,
verarbeitet. Bei diesem Aufbau und der Anordnung von 5 ist
der Anteil von Hämatokrit
ungefähr
1 Prozent, wenn dieses Verhältnis
etwa 1,5 beträgt.
Unter Verwendung der eindeutigen Verhältnisberechnung dieser Erfindung
werden Änderungen
der Oberflächenbeschaffenheit
der Vorrichtung, Änderungen
der Sauberkeit und der körperlichen
Ausrichtung der Vorrichtungsabschnitte, Änderungen der optoelektronischen
Komponenten usw., die zwischen Testläufen sowie mit der Zeit auftreten
können,
berücksichtigt.
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Um
die Vorrichtung von 5 zu initialisieren, wird die
in 6 gezeigte Prozedur eingehalten. Bei dem Funktionsblock 60 wird
eine trockene leere Kassette in einem Detektor 24 des Überlaufens
von roten Blutkörperchen
positioniert, wobei die LEDs 53 und 54 ausgeschaltet
sind,. Das Bluttrennungssystem 20, von dem der Detektor 24 Bestandteil
ist, erfasst unmittelbar und automatisch das Vorhandensein einer
leeren Kassette (Funktionsblock 61) und ist so programmiert,
dass es sofort beginnt, eine Reihe von Operationen auszuführen, um
vor dem Einleiten von Blut in die Kassette ein Verhältnis der
kompensierten Werte rot/grün
auf 1 einstellt.
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Anfänglich wird
die rote LED 53 mit einer LED, die mit 2000 Zyklen/Sekunde
betrieben wird, für
acht Zyklen mit Energie versorgt. Während jedes der acht Zyklen,
in denen die rote LED 53 mit Energie versorgt werden, werden
zwei Probenmessungen aufgenommen und gespeichert und repräsentieren
reflektierte Werte des eingeschalteten roten Lichts, wie am Funktionsblock 63 gezeigt
ist. Anschließend
wird die rote LED 53 abgeschaltet (Funktionsblock 64),
wobei in dieser Zeit zwei Probenmessungen aufgenommen werden, die
als reflektierte Werte bei ausgeschaltetem roten Lichts bezeichnet
werden, wie am Funktionsblock 65 gezeigt ist. Die Funktionsblöcke 62, 63, 64 und 65 werden
weitere sieben Mal wiederholt, d. h. bis sechzehn Reflexionsmessungen
bei eingeschaltetem roten Licht und sechzehn Reflexionsmessungen
bei ausgeschaltetem roten Licht gesammelt werden. Daraufhin wird
der Mittelwert des reflektierten roten Lichts bestimmt, indem eine
Mittelwertbildung an den sechzehn Reflexionsmessungen bei eingeschaltetem
roten Licht ausgeführt
wird, eine Mittelwertbildung an den sechzehn Reflexionsmessungen
bei ausgeschaltetem roten Lichts ausgeführt wird und der Mittelwert
bei ausgeschaltetem roten Licht von dem Mittelwert bei eingeschaltetem
roten Licht subtrahiert wird, wie am Funktionsblock 66 gezeigt
ist.
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Die
grüne LED 54 wird
dann für
acht Zyklen von einer LED mit Energie versorgt, die ebenfalls bei
2000 Zyklen/Sekunde betrieben wird, wie im Funktionsblock 67 gezeigt
ist. Während
jedem der acht Zyklen, in denen die grüne LED 54 mit Energie
versorgt wird, werden zwei Probenmessungen durchgeführt und
gespeichert, wobei sie Reflexionswerte des eingeschalteten grünen Lichts
darstellen, wie am Funktionsblock 68 gezeigt ist. Anschließend wird
die grüne
LED 54 abgeschaltet (Funktionsblock 69), wobei
während
dieser Zeit zwei Probenmessungen aufgenommen werden und als Reflexionswerte
bei ausgeschaltetem grünen
Licht bezeichnet werden, wie am Funktionsblock 70 gezeigt
ist. Die Funktionsblöcke 67, 68, 69 und 70 werden
sieben weitere Male wiederholt, d. h. bis sechzehn Reflexionsmessungen
bei eingeschaltetem grünen
Licht und sechzehn Reflexionsmessungen bei ausgeschaltetem grünen Licht
gesammelt wurden. Anschließend
wird der Mittelwert des reflektierten grünen Lichts bestimmt, indem
eine Mittelwertbildung an den sechzehn Reflexionsmessungen bei eingeschaltetem
grünen
Licht und eine Mittelwertbildung an den sechzehn Reflexionsmessungen
bei ausgeschaltetem grünen
Licht ausgeführt
werden und der Mittelwert der Reflexion bei ausgeschaltetem grünen Licht
von dem aus Mittelwert der Reflexion bei eingeschaltetem grünen Licht
subtrahiert wird (Funktionsblock 71).
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Die
Initialisierungsprozedur von 6 wird im
Funktionsblock 72 beendet, indem das berechnete Rot/Grün-Verhältnis auf
den Wert "eins" gesetzt wird, was
durch Einstellung des Anregungsstroms der grünen LEDs 54 bewirkt
werden kann. Wenn ein Wert "eins" mit einer derartigen
Einstellung nicht erreicht werden kann, wird das System in einen
Alarmzustand versetzt. Es wird angemerkt, dass es für die Erfindung
nicht wesentlich ist, ob der Mittelwert des reflektierten roten
Lichts (Schritte 62-66) vor oder nach der Bestimmung
des Mittelwerts des reflektierten grünen Lichts (Schritte 67-71)
erfolgt. Es sollte außerdem
klar sein, dass vor der Ausführung
des Schritts 72 und der Setzung des Verhältnisses
aus den kompensierten Werten von rot und grün, die oben beschrieben wurden,
mehrere Wiederholungen der Schritte 62-71 ausgeführt werden
können, wodurch
zusätzliche
Daten für
die Mittelwerte des reflektierten Lichts und das Rot/Grün-Verhältnis bereitgestellt
werden. Obwohl in der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
eine bestimmte Anzahl von Messungen und Zyklushäufigkeiten offenbart sind,
sollte ferner klar sein, dass die Anzahl, die Häufigkeit und das Muster von
Messungen und Zyklen variiert werden können.
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Anschließend wird
Blut in die Kassette eingeleitet und während es durch die Kassette
strömt,
werden das reflektierte rote Licht und das reflektierte grüne Licht
wiederholt gemessen, wie in den Schritten 62-71 beschrieben
wurde. Nachdem jeweils ein Paar aus Mittelwerten des reflektierte
roten Lichts und des reflektierten grünen Lichts erhalten wurden
(Schritte 66 und 71), wird ein Verhältnis zwischen
dem reflektierten roten Licht und dem reflektierten grünen Licht
erhalten. Wenn das Verhältnis
zwischen dem reflektierten roten Licht und dem reflektierten grünen Licht
bestimmte Grenzwerte erreicht oder übersteigt, ist ein Zustand
des Überlaufens gegeben.
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In 7 sind Änderungen
der Reflexion von Licht der Wellenlängen von 400 bis 700 nm, das
auf eine Spender-Blutprobe mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration von
Blutplättchen
auftrifft, aufgezeichnet. Die in der Reihe 1 getestete Blutprobe
enthielt kein Hämatokrit
(hct), die in der Reihe 2 getestete Probe enthielt 0,1 % hct, die
in der Reihe 3 getestete Probe enthielt 0,5 % hct, die in der Reihe
4 getestete Probe enthielt 1 % hct und die in der Reihe 4 getestete
Probe enthielt 3 % hct. Die genäherten
Verhältnisse
zwischen dem reflektierten roten Licht von etwa 700 nm und dem reflektierten
grünen
Licht von etwa 550 nm von 7 sind in Tabelle
I zusammengefasst.
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Wie
in Tabelle I deutlich ersichtlich ist, besteht eine Tendenz zur
Vergrößerung des
Verhältnisses
zwischen dem reflektierten roten Licht und dem reflektierten grünen Licht
von 0 % Hämatokrit
bis 3 % Hämatokrit sowie
sogar eine Differenzierung zwischen einer Probe mit 0 % Hämatokrit
und einer Probe mit 0,1 % Hämatokrit.
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In 8 sind Änderungen
der Reflexion von Licht mit Wellenlängen von 400 bis 700 nm, das
auf eine Spender-Blutprobe mit einer verhältnismäßig normalen Konzentration
der Blutplättchen
auftrifft, für
solche Proben aufgezeichnet, bei denen sich das Hämatokrit ähnlich wie
in den in 7 dargestellten Reihen ändert. Die angenäherten Verhältnisse
zwischen dem reflektierten roten Licht mit etwa 700 nm und dem reflektierten
grünen
Licht mit etwa 550 nm von 8 sind in
Tabelle II zusammengefasst.
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Wie
in Tabelle II deutlich ersichtlich ist, besteht eine Tendenz zur
Vergrößerung des
Verhältnisses
zwischen dem reflektierten roten Licht und dem reflektierten grünen Licht
von 0 % Hämatokrit
bis 3 % Hämatokrit, die
im Wesentlichen gleich der Tendenz ist, die für die Blutprobe mit einer hohen
Konzentration von Blutplättchen
gemessen wurde. Es gibt wiederum eine Differenzierung zwischen einer
Probe mit 0 % Hämatokrit
und einer Probe mit 0,1 % Hämatokrit.
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In 9 sind Änderungen
der Reflexion von Licht mit Wellenlängen von 400 bis 700 nm, das
auf eine Spender-Blutprobe mit einer verhältnismäßig niedrigen Konzentration
der Blutplättchen
auftrifft, für
solche Proben aufgezeichnet, bei denen sich das Hämatokrit ähnlich wie
in den in den 7 und 8 dargestellten Reihen ändert. Die
angenäherten
Verhältnisse
zwischen dem reflektierten roten Licht mit etwa 700 nm und dem reflektierten
grünen
Licht mit etwa 550 nm von 9 sind in
Tabelle III zusammengefasst.
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Wie
in Tabelle III deutlich ersichtlich ist, besteht eine Tendenz zur
Vergrößerung des
Verhältnisses
zwischen dem reflektierten roten Licht und dem reflektierten grünen Licht
von 0 % Hämatokrit
bis 3 % Hämatokrit, die
im Wesentlichen gleich der Tendenz ist, die für die Blutproben mit einer
hohen bzw. einer normalen Konzentration von Blutplättchen gemessen
wurde. Es gibt wiederum eine Differenzierung zwischen einer Probe mit
0 % Hämatokrit
und einer Probe mit 0,1 Hämatokrit.
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Eine
Betrachtung der Daten, die in 6 angegeben
und in Tabelle 1 zusammengefasst sind, in Kombination mit den Daten,
die in 7 angegeben und in Tabelle II zusammengefasst
sind, zeigt, dass Blutproben, die höhere Blutplättchen-Konzentrationen besitzen, von Blutproben,
die geringere Blutplättchen-Konzentrationen
besitzen, unter Verwendung der Technik der vorliegenden Erfindung
unterschieden werden können. Die
Reflexion von grünem
Licht der Blutproben mit 0 % Hämatokrit
(Reihe 1) verringert sich z. B. von einem hohen Wert der Blutplättchen-Konzentration von
etwa 10 auf einen normalen Wert der Blutplättchen-Konzentration von etwa
8. Die Reflexion von grünem
Licht von Blutproben mit 1 % Hämatokrit
(Reihe 4) verringert sich ebenfalls z. B. von einem hohen Wert der
Blutplättchen-Konzentration von
etwa 5,6 auf einen normalen Wert der Blutplättchen-Konzentration von etwa
4,5. Es ist somit festgestellt worden, dass die Blutplättchen in
Abhängigkeit
von der Konzentration und/oder der Dichte die Reflexion von Licht
beeinflussen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wurden Polyvinyl-Kassetten, die zum Bewerten von Blutproben unter
Verwendung der Technik der vorliegenden Erfindung ver wendet werden,
mit Heißprägefolien
in Rechteckform von etwa ½'' × 1'' mit einer von den drei Farben schwarz,
grau (Folie Nr. LT12106) und weiß (Nr. CC11206) behandelt.
Die Reflexionsfähigkeit
des grünen
und roten Lichts wurde in der oben beschriebenen Weise an Blutproben
mit unterschiedlichen Hämatokrit-Werten
gemessen. Die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle IV zusammengefasst.
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Eine
Betrachtung der Daten, die in Tabelle IV angegeben sind, zeigt,
dass die leeren Kassetten, die mit der jeweils ausgewählten schwarzen,
grauen und weißen
Folie gekennzeichnet wurden, eine unterschiedliche Reflexionsfähigkeit
besitzen. Diese veränderte
Reflexionsfähigkeit
kann z. B. verwendet werden, um die Eigenschaft des an der Bluttrenneinrichtung
angebrachten Wergwerfsatzes anzugeben, und/oder kann eine Angabe
der zu sammelnden Blutkomponenten sein. Die in Tabelle IV angegebenen
Daten sind möglicherweise außerdem eine
Anzeige dafür,
dass unabhängig
von dem Vorhandensein der Folien, die oben beschrieben wurden und
an den zu prüfenden
Kassetten angebracht sind, weiterhin die Tendenz besteht, dass das
Verhältnis
zwischen der Reflexionsfähigkeit
von rotem Licht und der Reflexionsfähigkeit von grünem Licht
in Blutproben größer wird,
wenn sich der Anteil des Hämatokrit
in den Blutproben vergrößert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf deren verschiedene
Ausführungsformen,
die die bevorzugte Ausführungsform
enthalten, genau beschrieben. Da einem Fachmann auf dem Gebiet der Technik,
das diese Erfindung betrifft, bei der Kenntnisnahme der Erfindung
offensichtlich weitere Ausführungsformen
erscheinen werden, die im Umfang der Ansprüche liegen, sollte die vorhergehende
genaue Beschreibung nicht als Einschränkung des Umfangs der Ansprüche betrachtet
werden.