DK155764B - Fremgangsmaade og apparat til bestemmelse af blodkomponenter - Google Patents

Description

i

DK 155764B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et apparat til spektrofotometrisk bestemmelse af koncentrationen af et antal hæmoglobinderivater (eller parametre,· der er afledt af koncentrationen af individuelle hæmoglobinderivater) i fuldblod.

5 Det er kendt at bestemme koncentrationen af forskellige hæmoglobinderivater såsom deoxyhæmoglobin, oxyhæmoglobin, carboxyhæmoglo-bin, methæmoglobin og sulf hæmoglobin ved spektrofotometriske metoder (jfr. fx Ole Siggaard-Andersen, The Acid-Base Status of the Blood, 4. udgave, Munksgaard, København, 1974, s. 181-187, og US 10 3.972.614). Ligeledes er i GB 1.589.450 beskrevet en fremgangsmåde og et apparat til måling af mængden af oxyhæmoglobin, reduceret hæmoglobin, carboxyhæmoglobin og methæmoglobin i hæmolyseret blod, baseret på stoffernes absorptivitet af lys ved fire forskellige bølgelængder. Oplysninger om koncentrationen af de forskellige hæmoglo-15 binderivater, især oxyhæmoglobin og deoxyhæmoglobin, er vigtige sammen med oplysninger om oxygen koncentrationen eller oxygenpartialtrykket i blodet i flere kliniske situationer, såsom fx når en patient er under bedøvelse.

Som forklaret i Siggaard-Andersen, loc.cit., er det teoretiske grund-20 lag for den spektrofotometriske bestemmelse af koncentrationen af hæmoglobinderivater i en blanding, at den samlede absorbans ved en hvilken som helst bølgelængde er summen af bidraget fra hvert derivat, og at hvert derivat følger Lambert-Beers lov. Således AX = Ι·ΣεΧ·Ογ 25 hvor A^ er blandingens absorbans ved bølgelængden X, er koncentrationen af derivatet y, I er lysbanelængden, og er ekstinktionskoefficienten af derivatet y ved bølgelængden X.

Absorbansen A defineres som A = logp· hvor lo er intensiteten af det lys, der falder ind på prøven, og I er intensiteten af det resulterende modificerede lys. Forholdet jQ beteg nes transmissionen.

DK 155764B

2 I overensstemmelse med dette kan koncentrationerne af et bestemt an-5 tal hæmoglobinderivater i en blodprøve bestemmes ved måling af transmissionen eller absorbansen af blodprøven ved i det mindste samme antal forskellige bølgelængder. Såfremt lysets banelængde og data, som er repræsentative for ekstinktionskoefficienten for hvert derivat ved hver bølgelængde, er kendt, kan de ukendte koncentra-10 tioner bestemmes ved at løse et ligningssæt omfattende det bestemte antal lineære ligninger med samme antal variabler.

Skønt de kendte metoder til bestemmelse af hæmoglobinderivater (fx de i US 3.972.614 beskrevne metoder) fungerer tilfredsstillende med de fleste blodprøver, vil man få forkerte resultater, hvis disse meto-15 der anvendes i forbindelse med turbiditetsholdige blodprøver. Således nævner Siggaard-Andersen, loc.cit., s. 186-187, at turbiditeten af hæmolysatet, forårsaget af leukocytter, lipæmi eller erythrocyt-ghosts, er en stor fejlkilde. En nylig udkommet artikel, "Effect of Intralipid on Measurements of Total Hemoglobin and Oxyhemoglobin in 20 Whole Blood", Lakshman R. Sehgal et al., Critical Care Medicine, bind 12, 10. oktober 1984, s. 907-909, behandler de problemer, man møder på grund af lysspredningseffekten på bestemmelsen af hæmoglobinarter på blod fra patienter, som har modtaget Intralipid® (en infusionsvæske, der bl.a. indeholder sojalecithin og glycerol). I 25 artiklen nævnes, at lysspredningen påvirker de målte koncentrationer af alle hæmoglobinarter, men mest dramatisk methæmoglobin, og det konkluderes, at man bør se bort fra de data for hæmoglobinderivater, der måles på blodprøver fra patienter, som har modtaget Intralipid®.

Tilstedeværelsen af turbiditet i blod, der underkastes hæmoglobin-30 derivat-bestemmelse, udgør således et stort problem, som ikke er beskrevet i de ovennævnte patentskrifter (US 3.972.614 og GB 1.589.450), og som indtil videre ikke er blevet løst på tilfredsstillende måde.

DK 155764B

3

Det har nu vist sig, at den fejl, der stammer fra eksistensen af tur-biditet i fuldblod, som skal testes, kan elimineres i fuldstændig tilfredsstillende grad, hvorved det bliver muligt at opnå pålidelige data for koncentrationen af de forskellige hæmoglobinderivater, uanset om 5 det pågældende blod indeholder turbiditetsfremkaldende bestanddele eller ej.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til spektrofotometrisk bestemmelse af koncentrationen af et antal hæmoglobinderivater, herunder i det mindste deoxyhæmoglobin og oxyhæmoglobin, eller parametre, der er 10 afledt af koncentrationen af individuelle hæmoglobinderivater, især oxygenmætningsfraktionen, i hæmolyseret fuldblod, idet der transmitteres lys til det blod, der skal testes, den modifikation, der forårsages af blodet, på det lys, der transmitteres til blodet, bestemmes ved et antal individuelle bølgelængder, og koncentrationerne (eller de 15 afledte parametre) bestemmes på basis af lysmodifikationen ved de individuelle bølgelængder, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at koncentrationerne (eller de afledte parametre) korrigeres på basis af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer lysmodifikationskarakteristika for hvert af hæmoglobinderivaterne ved hver af de 20 individuelle bølgelængder, idet eventuelle af turbiditet forårsagede fejl i de værdier, der bestemmes, i det væsentlige kompenseres ved anvendelse af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer en modifikation af lys karakteristisk for turbiditet ved hver af bølgelængderne.

25 Opfindelsen er bygget på den erkendelse, at det er muligt at behandle bestemmelsen af det turbiditetsbevirkede bidrag til den samlede reduktion af lystransmissionen på samme måde som bestemmelsen af den reduktion, der er forårsaget af hvert af de individuelle hæmoglobinderivater, med andre ord at behandle bidraget fra turbiditeten ved 30 hver bølgelængde, ved hvilken der foretages måling, analogt med bidraget fra hvert hæmoglobinderivat. Selv om der for turbiditetens vedkommende ikke er nogen direkte proportionalitet mellem den reduktion i lystransmission, som turbiditeten forårsager ved hver bestemt bølgelængde, og koncentrationen af de turbiditetsbevirkende bestand-35 dele, er dette ikke en kritisk ulempe, eftersom de "absorbanser", der

DK 155764B

4 forårsages af turbiditet ved hver bestemt bølgelængde, simpelt hen kan elimineres fra ligningssættet, hvorved det ikke får betydning, at den "absorbans", der skyldes en turbiditet ved hver bestemt bølgelængde, ikke på nogen enkel måde kan korreleres med koncentrationen 5 af de turbiditetsbevirkende bestanddele. Det, der er vigtigt for den foreliggende opfindelse, er, at der kan bestemmes en "turbiditets-koncentration”, som derefter kan anvendes til kompensationen, uanset hvad den faktiske koncentration af de forskellige turbiditetsbevirkende bestanddele var.

10 De ovenfor nævnte parametre, der er afledt af koncentrationen af individuelle hæmoglobinderivater, kan være de parametre, der ofte anvendes i praksis til bedømmelse af hæmoglobinderivat-fordelingen, såsom tHb (totalt hæmoglobin), Hb02 (oxyhæmoglobin-fraktion), HbCO (carboxyhæmoglobin-fraktion), MetHb (methæmoglobin-fraktion), 15 HbC^SAT (fraktion af oxygenmætning), 02ct (C^-indhold) og C^cap (oxygenkapacitet). Forholdene mellem disse parametre og direkte beregnede koncentrationsværdier fremgår af nedenstående ligninger: tHb = cRHb + cHb02 + cHbCO + cMetHb _ cRHb RHb ‘ tHb”

20 HbCO = ^bCQ

cHb02

Hb02 = - tHb cMetHb 25 MetHb = - tHb cHb02

Hb02SAT = - cRHb + cHb02 5

DK 155764 B

C^ct = Hb02 · tHb 02cap = (Hb02 + RHb) · tHb hvor cRHb er den målte koncentration af deoxyhæmoglobin, cHb02 den målte koncentration af oxyhæmoglobin, cHbCO den målte koncen-5 tration af carboxyhæmoglobin, cMetHb den målte koncentration af met-hæmoglobin, og tHb summen af koncentrationen af disse derivater.

Det er klart, at den normale beregning af de afledte parametre vil omfatte, at de direkte parametre først beregnes, hvorefter de behandles i overensstemmelse med de ovenfor anførte forhold, men det ligger 10 naturligvis også inden for opfindelsens rammer at foretage den matematiske beregning på en hvilken som helst måde, som ikke først ville resultere i de direkte parametre.

Eventuelt kan SHb = (sulfhæmoglobin-fraktion) også bestemmes, og den bestemmes faktisk 15 og anvendes i den for tiden foretrukne udførelsesform.

De lysbølgelængder, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, vælges sædvanligvis fra det synlige eller nære infrarøde område, i hvilket hæmoglobinderivaterne har en relativt høj absorption, således som det fremgår af fig. 7, som vil blive beskrevet i det 20 følgende. Det ligger imidlertid inden for den foreliggende opfindelses rammer at anvende lys med bølgelængder fra et hvilket som helst andet spektralt område, inden for hvilket hæmoglobinderivaterne viser tilstrækkelig absorption for det omhandlede spektrofotometriske system.

25 Ved den praktiske udførelsesform for den foreliggende opfindelse har hensigtsmæssige bølgelængder til måling vist sig at være 535 , 560,

DK 155764B

6 577, 622 og 636 nm som bølgelængder, ved hvilke hæmoglobinderivaterne har en tilfredsstillende absorption, men det vil være klart for fagfolk, at der til målingen også kunne anvendes andre individuelle bølgelængder i det omhandlede interval. Den yderligere bølgelængde, 5 ved hvilken der foretages en måling i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses principper, er hensigtsmæssigt en bølgelængde, ved hvilken forholdet mellem lysspredning eller tilsyneladende absorption på grund af turbiditet og absorption på grund af hæmoglobinderivater er relativt stort. Som et eksempel har en bølgelængde på 10 over 650 nm, fx en bølgelængde på ca. 670 nm, vist sig hensigtsmæssig.

Beregningen af koncentrationen af hvert af hæmoglobinderivaterne eller de parametre, der er afledt af koncentrationen af individuelle hæmoglobinderivater, kan foretages med et hvilket som helst hensigts-15 mæssigt beregningsmiddel såsom i en separat regnemaskine, en analogcomputer forbundet til det spektrofotometriske udstyr eller fortrinsvis i en digital mikroprocessor efter en analog/digital omdannelse <· af de spektrofotometrisk målte absorbanser.

I den foreliggende sammenhæng omfatter udtrykket "modifikationen af 20. det indfaldende lys" absorbansen, transmissionen eller en hvilken som helst hensigtsmæssig tilsvarende egenskab, der udtrykker blodets indflydelse på det lys, som transmitteres til blodet. Ligeledes skal udtrykket "lysabsorptionskarakteristikum" forstås i sin brede betydning, idet det betegner en iboende egenskab hos hæmoglobinderivatet ved 25 den pågældende bølgelængde. På lignende måde betegner "en absorption karakteristisk for turbiditet" en tilsyneladende absorption, der ifølge sagens natur forårsages af turbiditet på grund af lysspredning, hvilket er forklaret nedenfor.

Den ovenfor nævnte forudbestemte koefficient, der repræsenterer et 30 lysabsorptions karakteristikum for hvert af hæmoglobinderivaterne ved hver af bølgelængderne, kan være absorptiviteten eller ekstinktionskoefficienten eller alternativt en hvilken som helst anden koefficient, der repræsenterer en entydig hæmoglobinderivat-afhængig absorptionsopførsel ved den bestemte bølgelængde.

DK 155764B

7

Den forudbestemte koefficient, der repræsenterer en absorption karakteristisk for turbiditet ved hver af bølgelængderne, kan på analog måde være en koefficient, der måles på samme måde, som man ville måle ekstinktionskoefficienten, med andre ord en koefficient, der på 5 analog måde er nyttig ved beregningen af koncentrationen af de enkelte bestanddele, som hvis turbiditeten opførte sig i overensstemmelse med Lambert-Beers lov. Den koefficient, der repræsenterer en absorption karakteristisk for turbiditet ved hver af bølgelængderne, kan bestemmes empirisk, fx ved spektrofotometriske målinger på 10 specialfremstillede plasmaprøver, der omfatter standard-"koncentra-tioner" af bestanddele, som bevirker turbiditet, hvilket fx er illustreret i eksempel 2. I denne sammenhæng bør det nævnes, at "de absorptioner, der er karakteristiske for turbiditet" er værdier, der afhænger af den optiske konfiguration af den pågældende instrument-15 type. Dette skyldes, at turbiditeten ikke giver anledning til en faktisk absorption, men snarere til en reduktion i transmitteret lys på grund af spredning. De nedenfor anførte absorption s karakteristika er bestemt på et prototype-instrument af den type, der er beskrevet i beskrivelsens specielle del og vist på tegningen.

20 I overensstemmelse med det, der er forklaret ovenfor, og under den forudsætning (hvilket har vist sig rimeligt), at turbiditetsholdigt blod kan behandles på lignende måde som blod uden turbiditet, er forholdet mellem absorbanserne og koncentrationerne af hvert af hæmoglobinderivaterne og "turbiditetskoncentrationen" som følger: 25 AX1 = Κε}1 ” . - . il. - XI . r , 1 · C, ε2 · C2 — ε6 · Cg) ,X2 _ X2 . _ , X2 . _ X2 . .. , A - |(ε, · C, ε2 · O, — eg · Cg) t ' (ligningssystem I) i 30 ’ *X6 _ X6 e r . X6 _ ~ X6 . ~ A = IU-j · C.j + Z2 · Cj — tg · Cg) XI X2

hvor A betegner prøvens absorbans ved en første bølgelængde, A

betegner prøvens absorbans ved en anden bølgelængde, I betegner

DK 155764B

8 lysbanelængden, betegner den ekstinktionskoefficient, der er ka rakteristisk for hæmoglobinderivat 1 ved bølgelængden XI, er koncentrationen af hæmoglobinderivat 1, etc., og ét af indekstallene, fx 6, viser "bestanddelens" turbiditet.

5 Faktisk målte absorbansværdier på rene hæmoglobinderivater, hver i en koncentration på 1 mmol/l, er anført nedenfor:

Derivat X Absorbans (ε·Ι) RHb 535,0 0,8510 560.0 1,2080 10 577,0 0,8945 622.0 0,1203 636.0 0,0956 670.0 0,0679

Hb02 535,0 1,1427 15 560,0 0,7867 577.0 1,3424 622.0 0,0234 636.0 0,0156 670.0 0,0097 20 HbCO 535,0 1,2562 560.0 1,1220 577.0 0,9498 622.0 0,0303 636.0 0,0170 25 670,0 0,0053 SHb 535,0 0,7549 560.0 0,7890 570.0 0,8138 622.0 2,3780 30 636,0 0,9596 670.0 0,1457

DK 155764B

9

MetHb 535,0 0,6573 560.0 0,4302 577.0 0,4187 622.0 0,3393 5 636,0 0,3259 670.0 .0,0395 RHb betegner deoxyhæmoglobin, HbC^ betegner oxyhæmoglobin, HbCO betegner carboxyhæmoglobin, SHb betegner sulfhæmoglobin, og MetHb betegner methæmoglobin.

10 Faktisk målte absorbansværdier på en uklar opløsning, der udgøres af en opløsning af 90% plasma og 10% Intralipid® (200 mg/ml infusionsvæske fra Kabi Vitrum A/S, København (indeholdende bl.a. sojaleci-thin og glycerol) er:

Turb 535,0 0,4050 15 560,0 0,3650 577.0 0,3420 622.0 0,2880 636.0 0,2730 670.0 0,2420 20 Den faktiske lysbanelængde var ca. 0,0089 cm.

Når ligningssystem I løses med hensyn til koncentrationer, fås følgende system: C1 = Kl,1 * Αλ1 * K1.2 * A>2 — K1,6*Ai6 C2 * K2,1 · A” * K2,2 · A'2 - K2,6 * A“ 25 ' • (ligningssystem II) i C6 * K6,1 · aX1 * K6,2 4 A'2 - K6,6 * A'6 10

DK 15S764B

Når man anvender de specifikke absorbanser fra ligningssystem I til at bestemme koefficienterne i ligningssystem II, fås følgende specifikke ligningssystem: cRHb = -22,292 χ A535,0 5 +17,612 χ A560,0 + 8,675 χ A577,0 -10,019 χ A622,0 +22,862 χ A636,0 -15,384 χ A670'0 10 cHb02 = - 4,550 χ A535,0 - 8,891 χ A560'0 +16,561 χ A577,0 - 1,895 χ A622,0 + 1,883 χ A636,0 15 - 2,247 χ A670,0 cHbCO = +25,128 χ A535,0 - 2,101 χ A560,0 -20,073 χ A577,0 +14,333 χ a622,0 20 -39,033 χ A636,0 +16,462 χ A670,0 cSHb = + 0,114 χ A535,0 - 0,188 χ A560,0 - 0,026 χ A577,0 25 + 7,278 χ A622,0 - 7,519 χ a636,0 - 0,049 χ A670,0 cMetHb = + 0,275 χ A535,0 - 0,429 χ A560,0 30 - 0,000 χ A577,0 -20,424 χ A622,0 +56,752 χ A636,0 -39,527 χ A670,0

DK 155764B

11 cTurb = + 5,773 χ A535,0 - 4,356 χ A560,0 - 2,642 χ A577,0 + 1,525 χ A622'0 5 -10,371 χ a636'0 *51,850 χ A670,0

Ifølge den foreliggende opfindelse er det antal bølgelængder, ved hvilke der foretages måling af prøvens absorbans, normalt i det mindste lige så stort som det antal hæmoglobinderivater, der skal bestem-10 mes, plus én.

Selv om måling ved et antal bølgelængder, som svarer til det antal hæmoglobinderivater, der skal bestemmes, plus én, vil gøre det muligt at konstruere og løse ovennævnte ligningssystem, ligger det inden for opfindelsens rammer at måle blodets lysmodifikation ved andre bølge-15 længder. Dette kan fx udføres for at få yderligere data, som kan anvendes til at kontrollere rigtigheden af målingerne ved indsætning af de beregnede værdier i en yderligere ligning og/eller udførelse af kompensation for eventuelle andre i blodprøven tilstedeværende bestanddele, der udviser modifikation af lys ved én eller flere andre 20 bølgelængder, ved hvilke der foretages måling. Der kan hensigtsmæssigt kompenseres for sådanne yderligere bestanddele, hvoraf nogle typiske er diagnostiske farvestoffer såsom Evan's Blue, Methylene Blue eller Cardio Green og/eller plasmapigmenter såsom bilirubin eller caroten, ved under beregningen af koncentrationen af hæmoglobin-25 derivaterne at anvende forudbestemte data, der repræsenterer en modifikation af lys karakteristisk for den pågældende bestanddel ved hver af de bølgelængder, ved hvilke der foretages måling, og ved at anvende data, der fås ved måling ved en yderligere bølgelængde, normalt en bølgelængde, ved hvilken forholdet mellem modifikation af 30 lys på grund af bestanddelen og absorption på grund af hæmoglobinderivaterne er relativt stort.

Det ligger også inden for opfindelsens rammer at foretage en endnu finere kompensation for turbiditetsbevirkede fejl ved at behandle tur-biditeten som to eller flere individuelle bestanddele, fx tre individu-

DK 155764B

12 elle bestanddele: Én bestanddel er turbiditet, der opstår på grund af tilstedeværelsen af relativt store partikler såsom erythrocytter, en anden bestanddel er turbiditet, der opstår på grund af tilstedeværelsen af lipidkugler, og en tredje bestanddel er turbiditet, der opstår 5 på grund af små rester såsom cellerester, etc., især små rester, der skyldes en ultrasonisk hæmolysationsbehandling. ffølge opfindelsen udføres dette ved måling ved en yderligere bølgelængde af hver yderligere turbiditetsbestanddel, der skal bestemmes, og udførelse af beregninger på basis af koefficienter, herunder de individuelle turbidi-10 tetsbestanddele, idet disse koefficienter hensigtsmæssigt bestemmes empirisk på samme måde som beskrevet ovenfor.

Det fremgår af ovennævnte ligningssystemer, at turbiditets-"koncentrationen" om ønsket kan beregnes på basis af de tilgængelige data.

Denne beregning kan hensigtsmæssigt anvendes til kontrollering af, at 15 turbiditetsværdien ligger under et forudbestemt acceptabelt niveau.

Fx kan det være ønskeligt, at operatøren får en advarsel, hvis turbiditetsværdien bliver så stor, at dette på trods af kompensationen ifølge opfindelsen kunne forventes at medføre en betydelig påvirkning af de beregnede koncentrationer af hæmoglobinderivaterne.

20 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udføres in vitro i et analyseapparat på en prøve af hæmolyseret fuldblod. Det ligger inden for opfindelsens rammer, at fremgangsmåden også kan udføres i forbindelse med in v/Vo-målinger på mennesker, fx som beskrevet i beskrivelsen til US 4.167.331, hvortil der henvises.

25 JP Kokai 54-084781 angår en fremgangsmåde til bestemmelse af koncentrationen af et stof (fx urinsyre) i serumprøver, ved hvilken prøvens absorbans bestemmes ved anvendelse af mindst fire bølgelængder, herunder en bølgelængde nær ved absorptionscentret for det stof, der skal undersøges. Et antal ligninger, der benytter forudbestemte stan-30 dardspektre for de stoffer, der skal undersøges, samt for turbiditet, hæmoglobin og bilirubin, behandles for at bestemme koncentrationen af det undersøgte stof, turbiditet, hæmolysegrad og gulsotgrad, hvorved man får en præcis bestemmelse af stoffet såsom urinsyre i serumprøven uden forstyrrelser forårsaget af turbiditet, hæmoglobin og biliru-

DK 155764B

13 bin. I patentbeskrivelsen er det ikke anført, at det ville være muligt at opnå pålidelige og nyttige målinger af koncentrationen af hæmoglobinderivater og specielt de deraf afledte parametre, især oxygenmætningsfraktionen, i fuldblod indeholdende turbiditet.

5 US 4.357.105 angår, spektrofotometrisk bestemmelse af det samlede indhold af hæmoglobin i en hæmolyseret blodprøve ved hjælp af analogteknik. Prøvens turbiditet bestemmes ved måling i det infrarøde område, hvor hæmoglobin ikke adsorberer. I patentet er det anført, at der kan korrigeres for den påvirkning, som hæmoglobin udøver på 10 bestemmelsen af hæmoglobinkoncentrationen, ved at trække den således fundne turbiditetsværdi fra den - for høje - hæmoglobinværdi, der findes. Som vist i eksempel 1 nedenfor ville en sådan procedure med korrektion for en fast tu rbiditets værdi ikke medføre nogen nyttig og pålidelig bestemmelse af koncentrationen af hæmoglobinderivater.

15 Et kommercielt tilgængeligt instrument, Corning 2500, bestemmer hæmoglobinderivater på principielt en måde, der svarer ret nøje til det instrument, der er beskrevet i US 3.972.614. Til bestemmelse af koncentrationen af hæmoglobinderivater når instrumentet til en indikation af tilstedeværelsen af forstyrrende stoffer (til hvilke turbiditet kan 20 høre). Imidlertid kompenserer instrumentet tilsyneladende ikke for den fejl, der skyldes turbiditet, hvilket er den foreliggende opfindelses fundamentale tanke.

US 4.167.331 angår et ikke invasivt apparat til spektrofotometrisk bestemmelse af oxygenmætningsfraktionen - et såkaldt oximeter. Der er 25 beskrevet en udførelsesform, hvor der tages hensyn til tilstedeværelsen af et absorberende stof ud over oxyhæmoglobin og deoxyhæmoglo-bin, fx et farvestof eller carboxyhæmoglobin, ved, at der udvides med en yderligere bølgelængde. Kompensation for tilstedeværelsen af lysspredende bestanddele såsom turbiditet er på ingen måde overvejet 30 i patentet.

Opfindelsen angår også et apparat til spektrofotometrisk bestemmelse af koncentrationen af et antal hæmoglobinderivater, herunder i det mindste deoxyhæmoglobin og oxyhæmoglobin, eller parametre, der er

DK 155764B

14 afledt af koncentrationen af individuelle hæmoglobinderivater, i hæmo-lyseret fuldblod, især oxygenmætningsfraktionen, idet apparatet omfatter lyskildeanordninger til transmission af lys til det blod, der skal testes, lysdetektoranordninger til modtagelse af lys, som blodet 5 har modificeret, og måleanordninger til bestemmelse af lysmodifikationen ved et antal individuelle bølgelængder og til bestemmelse af koncentrationerne (eller de afledte parametre) på basis af den lysmodifikation, der måles ved de individuelle bølgelængder, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at koncentrationerne (eller de afledte 10 parametre) korrigeres på basis af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer lysmodifikationskarakteristika for hvert af hæmoglobinderivaterne ved hver af de individuelle bølgelængder, idet eventuelle af turbiditet forårsagede fejl i bestemmelserne i det væsentlige kompenseres ved at anvende forudbestemte koefficienter, der repræsen-15 terer en modifikation af lys karakteristisk for turbiditet ved hver af de individuelle bølgelængder.

Lyskildeanordningerne til transmission af lys til blodet kan være en enkelt lyskilde, som kan omfatte en samling monochromatiske lyskilder, der er beregnet til sekventiel transmission af lys med hver af 20 de omtalte bølgelængder til blodet, eller anordningerne kan omfatte en enkelt lyskilde, der samarbejder med et sæt af optiske filtre, som hver gør det muligt at transmittere lys med en enkelt bølgelængde, hvilke filtre sekventielt kan anbringes foran lyskilden, således at lys med hver af de enkelte bølgelængder sekventielt transmitteres til blo-25 det. I en for tiden foretrukken udførelsesform er lyskildeanordningerne imidlertid en konventionel lyskilde, der frembringer et bredt bånd, idet opdelingen i individuelle bølgelængder foretages efter den af blodet forårsagede modifikation af lyset, fx ved hjælp af en optisk gitterindretning, hvilket forklares nærmere nedenfor.

30 Apparatets måleanordninger kan udformes som hardware under anvendelse af måleforstærkere og vægtningsnetværk, der udgør et matrix-vægtningskredsløb, eller det kan i en anden udførelsesform omfatte en computer, som hensigtsmæssigt omfatter lagringsanordninger til at lagre data, der repræsenterer de forudbestemte koefficienter for et 35 · antal hæmoglobinderivater ved hver af de individuelle bølgelængder,

DK 155764B

15 og til at lagre data repræsenterende de koefficienter, der repræsenterer den modifikation af lys, der er karakteristisk for turbiditet ved hver af de individuelle bølgelængder, og endvidere en beregningsanordning til på basis af den lysmodifikation, der måles ved de indi-5 viduelle bølgelængder, og de nævnte data at beregne oxygenmætningen, hæmoglobinderivat-koncentrationerne eller hæmoglobinderivaternes afledte parametre.

I en foretrukken udførelsesform omfatter apparatet ifølge opfindelsen prøveindtagningsanordninger, hæmolyseringsanordninger, et rør til at 10 føre prøven fra prøveindtagningsanordningen gennem apparatet, hvilket rør har transparente vægdele, som afgrænser en lystransmissionsbane gennem en blodprøve, der er anbragt i røret, lyskildeanordninger til transmission af lys til lystransmissionsbanen og lysdetektoranordninger til modtagelse af lys, der transmitteres gennem 15 blodprøven.

Hæmolyseringen af blodprøven kan enten være blevet foretaget i et hjælpe-hæmolyseapparat eller i hæmolyseanordninger, der er inkorporeret i apparatet.

Hæmolysering kan foretages med forskellige midler, fx et kemisk hæ-20 molysemiddel, lyd eller ultralyd. I en foretrukken udførelsesform er hæmolysemidlet inkorporeret i apparatet og omfatter en ultrasonisk lydgeneratoranordning til at udstråle ultrasonisk lydenergi til prøven i apparatets prøveledning.

En anden udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen omfatter an-25 ordninger til anbringelse af apparatet mod levende væv, således at der tilvejebringes en lystransmissionsbane fra lyskildeanordningen via det levende væv til lysdetektoranordningen.

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet under henvisning til tegningen, hvor 30 fig. 1 i perspektiv og i samlet skematisk form viser en for tiden foretrukken udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen,

. DK 155764B

16 fig. 2 skematisk viser et hus til den for tiden foretrukne udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, fig. 3 skematisk og i perspektiv viser den optiske del af den for tiden foretrukne udførelsesform for apparatet ifølge opfindel-5 sen, fig. 4 og 5 er detaljerede plane afbildninger af den i fig. 3 viste optiske del, fig. 6 viser et samlet blokdiagram over det elektroniske kredsløb i den for tiden foretrukne udførelsesform for apparatet ifølge 10 opfindelsen, fig. 7 viser et diagram, der illustrerer absorptionsspektre for de-oxy- eller reduceret hæmoglobin, oxyhæmoglobin, carboxy-hæmoglobin, methæmoglobin og sulfhæmoglobjn i intervallet 450-650 nm, og 15 fig. 8 viser et diagram, der er opnået under anvendelse af målemetoden ifølge opfindelsen, og som er forklaret i detaljer i eksempel 2.

I fig. 1 er vist en for tiden foretrukken udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen til bestemmelse af bl.a. oxygenmætning eller oxy-20 genindhold i en blodprøve ved bestemmelse af i alt fem hæmoglobinderivater i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilket apparat i sin helhed har henvisningsbetegnelsen 10. Apparatet 10 omfatter et væskerør- eller ledningssystem omfattende et indgangsrør 11, hvori blodprøven kan injiceres, og som strækker sig fra 25 en åbning 12 på en ydre sideoverflade af apparatets hus til en hæ-molyse- og måleblok 13 og videre til en væskedetektor- og væskeledningsopdelingsblok 14, hvori der er anbragt en væskedetektor 28, og derigennem, et første affaldsrør 15, et andet affaldsrør 16, en rørsektion 17, der strækker sig fra væskedetektoren og væskeled-30 ningsopdelingsblokken 14 til en pumpe 18, endnu en rørsektion 19, der strækker sig fra pumpen 18 til en trevejsventil 20, et rør 21 til tilførsel af skyllevæske og endvidere et luftsugerør 22. Røret 21 til tilførsel af skyllevæske er nedsænket i en skyllevæske, der er indeholdt i en skyllevæskebeholder 23, og strækker sig fra skyllevæske-35 beholderen 23 til trevejs venti len 20. Det første og andet affaldsrør 15 og 16 og luftsugerøret 22 strækker sig ind i en affaldsbeholder 24,

DK 155764 B

17 fortrinsvis kun ind i den øverste del deraf som vist ved stiplede linjer i fig. 1.

Væskeoverførslen gennem indgangsrøret 11 reguleres af en indgangsrørventil 25. På tilsvarende måde reguleres væskeoverførslen gennem 5 det andet affaldsrør. 15 og gennem luftsugerøret 22 henholdsvis ved hjælp af en første affaldsrørventil 26 og en luftsugerørventil 27. En manuelt betjenelig indgangsklap 29 omfatter en gennemgangsledning 30, som tilvejebringer væskekommunikation mellem indgangsrøret 11 og det andet affaldsrør 16 i den "lukkede" stilling af indgangsklappen 29 10 vist i fig. 1. I den alternative eller "åbne" stilling af indgangsklappen 29 afbrydes væskekommunikationen mellem indgangsrøret 11 og det andet affaldsrør 16. Positionen af indgangsklappen 29 detekteres af en-positionsdetektor eller mikroafbryder 31.

Inde i ovennævnte hæmolyse- og måleblok 13 og således ikke vist på 15 tegningen findes der en ultrasonisk hæmolyseringsgenerator, i det følgende betegnet 32. Blokken 13 er opvarmet termostatisk til en forudbestemt temperatur, fortrinsvis en temperatur på 37°C, og omfatter et varmelegeme 33, der udgøres af en nettransistor og en temperaturføler 34, der udgøres af en NTC-resistor. Under den nederste over-20 flade på hæmolyse- og måleblokken 13 er der anbragt en anordning til udsendelse af lys 35 bestående af en fotolampe. Intensiteten af det lys, der udsendes fra lysudsendelsesanordningen 35, detekteres af en lysdetektor 101 bestående af en fotodiode. Lysdetektoren er forbundet til et kontrol kredsløb, som leverer kraft til lysudsendelsesanordningen 25 35 og har til formål at opretholde en konstant lysintensitet fra lysud sendelsesanordningen 35. En del af det lys, der udsendes fra lysudsendelsesanordningen eller fotolampen 35, transmitteres gennem blodprøven, der er indeholdt i en kuvette 67, som udgør en del af det rør, der strækker sig gennem hæmolyse- og måleblokken 13, og 30 bearbejdes optisk i et monochromator-element 36, der vil blive beskrevet nærmere nedenfor under henvisning til fig. 3, 4 og 5. Målesignaler, der genereres i monochromator-elementet 36, føres ind i en signalprocessor 37, som yderligere står i forbindelse med en central mikrocomputer 38, i hvilken de målesignaler, der genereres i mono-35 chromator-elementet 36 og bearbejdes i signalprocessoren 37, bearbej-

DK 155764B

18 des yderligere i overensstemmelse med målemetoden ifølge den foreliggende opfindelse, og som regulerer apparatets funktioner og operationer. Den centrale mikrocomputer 38 står også i forbindelse med et kontrolorgan 39, hvorigennem den centrale mikrocomputer 38 regulerer 5 operationerne af pumpen 18, ventilerne 20, 25, 26 og 27 og den ultrasoniske generator 32, der findes i hæmolyse- og måleblokken 13, og gennem hvilken den centrale mikrocomputer 38 også modtager kontrolsignaler fra vaeskedetektoren 28 og mi kroafbryderen 31. Apparatet 10 omfatter endvidere en krafttilførselssektion 40, som tilfører kraft 10 til fotolampen 35 og omfatter det ovenfor beskrevne konstante lysintensitetskontrolkredsløb, et display 41, som er vist detaljeret i fig. 2, to indikatorlamper 42 og 43 og en trykkontakt 44.

Før der gås videre med en detaljeret beskrivelse af virkemåden for den i fig. 1 viste udførelsesform for opfindelsen, skal det nævnes, at 15 de små dimensioner af indgangsrøret 10, dvs. det lille tværsnitsareal og den lille længde deraf, gør det muligt at bestemme oxygenmætning eller oxygenindhold i en blodprøve, der er så lille som 35 μΙ.

i.

Det forudsættes, at apparatet indledningsvis er skyllet og kalibreret, dvs. at ingen blodprøve eller ingen skyllevæske er til stede i appara-20 tets rør, og at apparatet er blevet kalibreret ved at anvende den nedenfor beskrevne skyllevæske. Apparatet er klar til at modtage en blodprøve, hvilket indikeres til brugeren ved hjælp af lampen 42, som er en "klar"-lampe. I "klar"-tilstand er ventilerne 25, 26 og 27 åbne, trevejsventilen 20 er lukket, og pumpen 18 er ikke i drift. Brugeren 25 åbner indgangsklappen 29 for at fritlægge åbningen af indgangsrøret 11 for indføring af en blodprøve i indgangsrøret 11. Ved åbning af indgangsklappen 29 afbrydes væskekommunikationen gennem ledningen 30 mellem indgangsrøret 11 og det andet affaldsrør, og åbning af indgangsklappen 29 aktiverer endvidere mikroafbryderen 31, hvilket 30 således frembringer et signal, som leveres til den centrale mikrocomputer 38 og informerer den centrale mikrocomputer 38 om, at indgangsklappen 29 er blevet åbnet.

Blodprøven kan indføres ved injektion, dvs. brugeren kan injicere blodprøven ind i indgangsrøret 11 ved hjælp af en sprøjte. Når blod-

DK 155764B

19 prøven når væskedetektoren 28 i væskedetektor- og væskeledningsopdelingsblokken 14, leverer væskedetektoren 28 et væskedetektions-signal til den centrale computer 38, som slukker "klar"-lampen 42 og tænder "optaget"-lampen 43, hvilket fortæller brugeren, at ledningen 5 i hæmolyse- og måleblokken 13 i apparatet 10 er fyldt med væskeprøven. Eventuel overskydende væske, der af brugeren injiceres ind i indgangsrøret 11, flyder gennem det første affaldsrør 15 og ind i affaldsbeholderen 24.

Blodprøven kan alternativt indføres i indgangsrøret 11 ved aspiration 10 gennem et ydre rør, som ikke er vist i fig. 1, og som er monteret på en fri ende af indgangsrøret 11 og strækker sig ind i en blodprøvebeholder, der heller ikke er vist i fig. 1. Brugeren trykker på tryk-kontaken 44, hvorved der gives et aspirationssignal til kontrolorganet 39. Ventilen 26 lukkes, og pumpen 18 aktiveres til indføring af blod-15 prøven i indgangsrøret 11 ved sugning. Når blodprøven når væskedetektoren 28 i væskedetektor- og væskeledningsopdelingsblokken 14, giver væskedetektoren et væskedetektionssignal til den centrale mikrocomputer 38 som forklaret ovenfor, hvorefter den centrale mikrocomputer 38 slukker for pumpen 18 og endvidere slukker "klar"-lam-20 pen 42 og tænder "optaget"-lampen 43.

Brugeren fjerner nu sprøjten eller alternativt det ovenfor nævnte ydre rør fra den frie ende af indgangsrøret 11 og lukker indgangsklappen 29. Væskekommunikationen mellem indgangsrøret 11 og det andet affaldsrør 16 gennem den gennemgående ledning 30 af indgangsklap-25 pen 29 retableres, og indstillingen af indgangsklappen 29 i den i fig.

1 viste stilling, dvs. i lukket stilling, detekteres af mi kroafbryderen 31, som giver et signal til den centrale mikrocomputer 38, hvilket repræsenterer indstilling af indgangsklappen i den i fig. 1 viste stilling.

30 Apparatet er nu klar til at gå videre til næste trin i apparatets arbejdsrutine. For at undgå dannelse af gasbobler inde i kuvetten 67 i hæmolyse- og måleblokken 13 og forbedre hæmolyseringsprocedurens effektivitet sættes blodprøven i apparatet under tryk. Den centrale mikrocomputer 38 lukker ventilen 25 og endvidere ventilen 26, hvis

DK 155764B

20 ventilen 26 ikke i forvejen er blevet lukket, og aktiverer endvidere pumpen 18, så at rørsektionen 17 samt den blodprøve, der er til stede i ledningen i blokkene 13 og 14, sættes under tryk. Efter at den centrale mikrocomputer 38 har slukket pumpen 18, aktiverer den cen-5 trale mikrocomputer 38 den ultrasoniske generator 32 for at hæmolyse-re den blodprøve, der er til stede inde i målekuvetten 67 i hæmolyse-og måleblokken 13.

Apparatet er klar til at gå videre til næste trin eller måletrinnet i arbejdsrutinen. Kontrolorganet 39 påvirker krafttilførselssektionen 40 10 for at få krafttilførselssektionen 40 til at tilføre kraft til lysudsendelsesanordningen eller fotolampen 35 i et tidsrum, i løbet af hvilket hæmoglobinderivaterne bestemmes ud fra de målesignaler, som leveres af monochromator-elementet 36, og som derpå bearbejdes i signalprocessoren 37 og bearbejdes yderligere i den centrale mikrocomputer 38 15 i overensstemmelse med målemetoden ifølge den foreliggende opfindelse, hvilket vil blive beskrevet nærmere nedenfor.

Efter at bestemmelsen af hæmoglobinderivaterne i prøven er færdig, går apparatet videre til et skylletrin i arbejdsrutinen. I skylletrinnet overføres luft og skyllevæske intermitterende gennem apparatets rør i 20 en "luft/væske-dråbekæde". Luft/væske-dråbekæden genereres ved aktivering af pumpen 18 til sugning gennem rørsektionen 19 og ved intermitterende at åbne og lukke ventilen 27 og trevejsventilen 20 til henholdsvis sugeluft og skyllevæske henholdsvis gennem luftsugerøret 22 og gennem skyllevæskeindgangsrøret 21. Luft/væske-dråbekæden 25 leveres til væskedetektor- og væskeledningsopdelingsblokken 14 gennem rørsektionen 17 og overføres videre gennem det første affaldsrør 15 eller gennem indgangsrøret 11, gennem den gennemgående ledning 30 og gennem det andet affaldsrør 16 ved intermitterende at åbne og lukke ventilerne 25 og 26. Efter skylning af rørene ved hjælp af 30 liift/væske-dråbekæden lukker den centrale mikrocomputer 38 ventilen 27 og åbner trevejs venti len 20 til overførsel af en kontinuerlig skylle-væsketilførsel gennem apparatets rør for at fjerne eventuelle dråber, der er til stede i apparatets rør eller ledninger. Endelig trækkes en kontinuerlig luftstrøm gennem apparatets rør for at fjerne rester af 35 skyllevæske.

DK 155764B

21 I fig. 2 vises den ovenfor beskrevne for tiden foretrukne udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen. Bortset fra de ovenfor beskrevne komponenter omfatter apparatet et hus 45, på hvis højre side er anbragt en holder 46 til skyllevæskebeholderen 23 og affaldsbeholde-5 ren 24. Den forreste overflade af huset 45 er opdelt i en øvre hældende del, i hvilket displayet 41 er anbragt i en niche i forhold til husets ydervægge, og en nedre del, i hvilken indgangsklappen 29, indikatorlamperne 42 og 43 og aspirationstrykkontakten 44 er monteret.

10 I fig. 3 vises det optiske system i ovennævnte monochromator-element 36. Det optiske system omfatter en inputdel 47, der har til formål at transmittere lys fra lysudsendelsesanordningen eller fotolampen 35 til den blodprøve, der er indeholdt i kuvetten 67 i haemolyse- og måleblokken .13, og en outputdel 48, der har til formål at lede eller trans-15 mittere lys, der transmitteres gennem den i kuvetten 67 på blokken 13 indeholdte blodprøve, til en række lysdetektorer. Inputdelen 47, som er et integreret element, omfatter en plankonveks linse 49, et infrarødt absorptionsfilter 50 og en lysleder 51, der har en konveks endedel 52. Outputdelen 48 omfatter en bikonveks linse 53, en optisk 20 screeningsanordning 54 med en åbning, der er rettet ind i forhold til den bikonvekse linses lystransmissionsbane, blokken 13 og inputdelen 47, og endvidere et konkavt spejl 57 og en optisk gitteranordning 58.

Fra en åbning 55 i den optiske screeningsanordning 54 transmitteres lyset til det konkave spejl 57 som vist med pile 56 og videre til den 25 optiske gitteranordning 58, der har til formål at adskille det lys, der transmitteres til gitteranordningen, i monochromatiske komponenter.

Det lys, der transmitteres fra det konkave spejl 57 til den optiske gitteranordning 58, er vist med pile 59. En del af det lys, der transmitteres til den optiske gitteranordning 58, retransmitteres til det 30 konkave spejl 57 som vist med pile 60 og endvidere fra det konkave spejl 57 til screeningsanordningen 54.

Screeningsanordningen 54 er en plan og hul anordning, i hvilken der er anbragt en række lysdetektorer eller fotodioder 62. I den på tegningen viste, for tiden foretrukne udførelsesform for apparatet ifølge 35 opfindelsen er der i alt anbragt seks fotodioder 62 i den optiske

DK 155764B

22 screeningsanordning 54. De enkelte lysdetektorer eller fotodioder 62 udsættes for monochromatisk eller i det væsentlige monochromatisk lys, der adskilles i gitteranordnihgen 58 og reflekteres fra det konkave spejl 57. Det monochromatiske eller i det væsentlige monochroma-5 tiske lys transmitteres til de enkelte lysdetektorer eller fotodioder 62 gennem sprækker eller åbninger 63 i den forreste overflade af screeningsanordningen 54 over for det konkave spejl 57. Det optiske system i apparatet ifølge opfindelsen er i realiteten en modifikation af det såkaldte Littrow-system. Det bør nævnes, at det lys, der retransmit-10 teres fra den optiske gitteranordning 58 til det konkave spejl 57, er reflektioner af første grad.

I fig. 4 og 5 vises det i fig. 1 viste monochromator-element, som er beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 3, mere detaljeret i plane ortogonale afbildninger. I de nederste dele af fig. 4 og 5 vises den 15 ovenfor beskrevne del 47, og i de øverste dele af fig. 4 og 5 vises den ovenfor beskrevne outputdel 48. Lysudsendelsesanordningen eller fotolampen 35 er monteret i en lampeholder eller fatning 103, som på sin side er monteret på en lampestøttekonsol 64. Lampestøttekonsolen er fastgjort til et hus 65, som omfatter ovennævnte outputdel 48, og 20 hvorpå ovennævnte hæmolyse- og måleblok 13 endvidere er monteret.

Det fremgår af fig. 4, at den plane konvekse linse 49 er monteret i en linseholder 66, som også er vist i fig. 5, og de komponenter, som definerer lystransmissionsbanen fra den plane konvekse linse 49, er vist med stiplede linjer. Det lys, der udsendes fra den konvekse 25 endedel 52 af lyslederen 51, går til kuvetten 67, der også er vist i fig. 1, og som definerer en del af den blodprøveholdige ledning af blokken 13. Som beskrevet ovenfor vil det lys, der transmitteres gennem ledningen i blokken 13, dvs. gennem kuvetten 67 og gennem materialet, dvs. den deri indeholdte blodprøve, som vist med stiplede 30 linjer i fig. 4 blive transmitteret til den bikonvekse linse 53, der også er vist med stiplede linjer i fig. 4.

Den ovenfor beskrevne væskedetektor 28 i væskedetektor- og væskeopdelingsblokken 14 samt blokken 14 er vist i fig. 4. Ovennævnte varmeelement 33, der har til formål at opvarme blokken 13 til en for-35 udbestemt temperatur, fortrinsvis 37°C, er også vist i fig. 4. Varme- 23

... DK 1S5764B

elementet 33, som udgøres af en krafttransistor, er monteret i varme-ledende kontakt med blokken 13 ved hjælp af en fastgørelsesskrue 68. Fastgørelsesskruen 68 er også vist i fig. 5, der endvidere viser monteringen af krafttransistoren 33 på en printplade 69. Det fremgår af 5 fig. 5, at et flerlederkabel 70 også er monteret på printpladen 69 for at etablere forbindelse mellem printpladen 69 og de derpå anbragte komponenter og krafttilførselssektionen 40 gennem et multistik eller en stikdåse 71 og for at etablere forbindelse mellem den ultrasoniske generator 32 og kontrolgrænsefladen via et multistik eller en stikdåse 10 72. På printpladen 69 er den i fig. 1 viste temperaturføler 34 også monteret og forbundet til flerlederkablet 70 via printede kredsløbsspor 73 og 74 på printpladen 69. En yderligere temperaturføler, der ikke er vist i fig. 1, er også monteret på printpladen 69 og forbundet til flerlederkablet 70 via printede kredsløbsspor 75 og 76.

15 Som nævnt ovenfor leverer krafttilførselssektionen 40 også kraft til lampen 35 og via et kontrolorgan 39 til den ultrasoniske generator 32 i blokken 13, der reguleres af den centrale mikrocomputer 38. Den kraft, der tilføres fra krafttilførselssektionen 40 til lampen 35, transmitteres gennem et andet flerlederkabel 77, der er forsynet med et 20 multistik eller en stikdåse 100, og som også transmitterer det lysintensitetssignal, der frembringes af fotodioden 101, til det ovenfor nævnte konstante højintensitetskontrolkredsløb i krafttilførselssektionen 40.

Den ultrasoniske energi, der frembringes af den ultrasoniske genera-25 tor 32 i blokken 13, har en frekvens på 40 kHz. Hæmolysering af blod ved anvendelse af ultrasonisk lydenergi er beskrevet i US 3.972.614.

I huset 65 er den ovenfor beskrevne optiske screeningsanordning 54 anbragt grænsende op til den nedre væg af huset 65. Screeningsan-30 ordningen 54 og lysfølerne eller fotodioderne 62, der er monteret deri, er anbragt på en printplade 80, hvortil der er forbundet et tredje flerlederkabel 81. Det tredje flerlederkabel 81 har til formål at transmittere signaler frembragt af lysdetektorerne eller fotodioderne 62 til den i fig. 1 viste signalprocessor 37. Det fremgår af fig. 5, at

DK 155764B

24 printpladen 80 er monteret på en støtteanordning 82, som er boltet til huset 65 ved hjælp af en skrue 83 og definerer en vinkel på 1,4° i planet for fig. 5 i forhold til en retning vinkelret på lystransmissionsbanen fra den plankonvekse linse 49 gennem åbningen 55 i scree-5 ningsanordningen 54.

Det konkave spejl 57 er monteret på en understøtningsdel 84, som er fastgjort i forhold til huset 65 ved hjælp af en skrue 85. Den optiske gitteranordning 58 er monteret på en støtteskinne eller en understøtningsdel 86. Vinkelindstillingen af det konkave spejl 57 i forhold til 10 den optiske gitteranordning 58 bestemmes af en stilleskrue 87, som strækker sig gennem ydervæggen på huset 65, hvilket også fremgår af fig. 1. Ved at dreje stilleskruen 87 roteres den optiske gitteranordning 58.

I fig. 6 vises et blokdiagram over det elektroniske kredsløb i den for 15 tiden foretrukne udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen. Ovennævnte signalprocessor 37 er vist i en blok med stiplede linjer, hvis enkelte komponenter eller blokke beskrives nærmere nedenfor. Signalprocessoren 37, den centrale mikrocomputer 38 og kontrolorganet 39 står i forbindelse med hinanden via en bus 88. Gennem kon-20 trolorganet 39 står den centrale mikrocomputer 38 endvidere i forbindelse med eller regulerer krafttilførselssektionen 40, der tilfører kraft til lysudsendelsesanordningen eller fotolampen 35 og endvidere til varmelegemet 33, der er vist i fig. 1, og temperaturføleren 34, også vist i fig. 1. Sammen med kontrolorganet 39 er den ovenfor beskrevne 25 pumpe 18, lamperne 42 og 43, den ultrasoniske generator 32, ventilerne 20, 25, 26 og 27, trykkontakten 44, mi kroafbryderen 31 og væskedetektoren 28 vist i fig. 6,

Som beskrevet ovenfor står den centrale mikrocomputer 38 i forbindelse med displayet 41 og endvidere med en grænsefladeblok 90 til 30 transmission af de dér frembragte og på displayet 41 viste måleresultater til eksternt udstyr, fx en printer eller datajournaliseringsudstyr, en ekstern computer eller lignende.

DK 155764B

25

Som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 5 er signalprocessoren 37 forbundet til lysdetektorerne eller fotodioderne 62 i den optiske screeningsanordning 54 via flerlederkablet 81. For at reducere antallet af måleforstærkere i signalprocessoren er fotodioderne 62 for-5 bundet til inputtene til en første tidsopdelings-multiplexerblok 91. Outputtet fra tidsopdelings-multiplexerblokken 91 er forbundet til inputtet til en logaritmisk forstærker 92. Lysdetektorerne eller fotodioderne 62 udgøres af fotodioder, der er følsomme over for lys med en bølgelængde på ca. 400-1000 nm. Fotodioderne i den ovenfor be-10 skrevne, for tiden foretrukne udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen frembringer fotodiode-strømme i størrelsesordenen 1-400 nA.

Den logaritmiske forstærker omdanner fotodiode-strømmen til 4 V/dec; 0 V = 1 yA. Temperaturen i hæmolyse- og måleblokken 13 detekteres yderligere ved hjælp af en temperaturføler 94, som er forbundet til 15 inputtet til en temperatursignalforstærker 95. Outputtene fra den logaritmiske forstærker 92 og fra temperatursignalforstærkeren 95 er forbundet til en anden tidsopdelings-multiplexerblok 96. Fra outputtet fra den anden tidsopdelings-multiplexerblok føres normaliserede målesignaler repræsenterende den temperatur, der er detekteret ved hjælp 20 af temperaturføleren 94, og de lysintensiteter, der er detekteret af fotodioderne 62, til en analog/digitalomdanner 97. Outputtet fra ana-log/digitalomdanneren 97 er forbundet til en grænseflade-input/out-put-blok 98, hvis output er forbundet til bussen 88.

Den rutinemæssige kalibrering af instrumentet udføres hensigtsmæssigt 25 ved at indføre skyllevæske i kuvetten 67 i stedet for blodprøven, måle intensiteten af det lys, der transmitteres gennem skyllevæsken ved måle-bølgelængderne for at opnå kalibreringsværdier, og trække kalibreringsværdierne fra de værdier, dér måles for blodprøverne ved hver bølgelængde.

30 I fig. 7 vises absorptionsspektra for hæmoglobinderivaterne deoxy-hæmoglobin (d), oxyhæmoglobin (o), carboxyhæmoglobin (c), methæ-moglobin (m) og sulfhæmoglobin (s) i området 450-660 nm. Den molære absorptivitet eller ekstinktionskoefficient for hvert derivat er afsat i forhold til bølgelængde.

DK 155764B

26 I fig. 8 vises absorptionsspektre for hæmolyseret blodprøve (A), hæmolyseret blodprøve tilsat Intralipid® (Bl), plasma tilsat Intralipid® (B2) og differencekurven C (B1-B2) i området 450-700 nm. Den molære absorptivitet, lysmodifikationen eller ekstinktionskoefficient for 5 hver prøve er afsat i forhold til bølgelængde.

Opfindelsen belyses nærmere ved nedenstående eksempler.

EKSEMPEL 1

Under anvendelse af et instrument som beskrevet i forbindelse med tegningen blev der udført bestemmelse af totalt hæmoglobin, oxyhæ-10 moglobin, carboxyhæmoglobin og methæmoglobin på udtagne blodprøver samt på blodprøver blandet med Intralipid®.

Prøverne blev fremstillet på følgende måde:

Tre blodprøver (fra en frivillig donor, sund, ikke-ryger) blev ækvi-libreret i 0,5 time med en gasblanding indeholdende 4% C02 og 96% O2 15 i et filmtonometer. Det er kendt, at denne behandling medfører, at i det væsentlige alt hæmoglobin i prøverne er til stede som oxyhæmo-globin.

Én prøve (i det følgende betegnet prøve A, Hb02) blev anvendt til målingerne uden yderligere behandling. En anden prøve (prøve B, 20 Hb02) blev blandet med Intralipid® i et forhold på 95 volumenprocent af prøven til 5 volumenprocent Intralipid®. En yderligere prøve (prøve C, Hb02) blev blandet med Intralipid® i et forhold på 90 volumenprocent af prøven og 10 volumenprocent Intralipid®. Den ovenfor beskrevne ækvilibrering af blodet for prøve A, B og C's vedkommende 25 sigter mod, at alt hæmoglobin i prøven er til stede som HbC>2, med andre ord svarende til:

Hb02SAT 100%

HbCO 0%

MetHb 0%

DK 155764B

27

To blodprøver (D og E) (taget fra blod fra ikke-rygere) blev centrifugeret, og 3 ml koncentrat stammende fra 5 ml af prøven blev i en glassprøjte blandet med 2 ml af en reduktionsvæske med følgende sammensætning: 5 44 mg Tris 62 mg ^2620^ 5 ml ioniseret vand På denne måde omdannes i det væsentlige hele hæmoglobinindholdet i prøverne til deoxyhæmoglobin. Prøverne blev hæmolyseret som be-10 skrevet ovenfor.

En portion af prøve D blev blandet med Intralipid® i et forhold på 95 volumenprocent af prøven til 5 volumenprocent Intralipid®, og en portion af prøve E blev blandet med Intralipid® i et forhold på 90 volumenprocent prøve E til 10 volumenprocent Intralipid®. Den ovenfor 15 beskrevne reduktion af prøve D og E sigter mod følgende værdier:

Hb02SAT 0%

HbCO 0%

MetHb 0%

De spektrale absorptioner for prøverne ved bølgelængderne 535, 560, 20 577, 622, 636 og 670 nm blev bestemt i en prototype af det instru ment, der er beskrevet i forbindelse med tegningen. På basis af absorptionerne blev der udført beregninger af de procentvise koncentrationer af oxyhæmoglobin, carboxyhæmoglobin og methæmoglobin på tre forskellige måder: 25 1) Med en laboratorieligningsmatrix med de værdier, der er anført ovenfor.

2) Med en matrix omfattende 5 målinger og 5 ligninger baseret på følgende ikke-normaliserede koefficienter:

DK 155764B

28

Derivat λ Koefficient RHb 535,0 0,8510 560.0 1,2080 577.0 0,8945 5 622,0 .0,1203 636.0 0,0956

Hb02 535,0 1,1427 560.0 0,7867 577.0 1,3424 10 622,0 0,0234 636.0 0,0156

HbCO 535,0 1,2562 560.0 1,1220 577.0 0,9498 15 622,0 0,0303 636.0 0,0170 SHb 535,0 0,7549 560.0 0,7890 570.0 0,8138 20 622,0 2,3780 636.0 0,9596

MetHb 535,0 0,6573 560.0 0,4302 577.0 0,4187 25 622,0 0,3393 636.0 0,3259 3) Med en matrix på 6 målinger og 6 ligninger, hvor de ikke-norma-liserede koefficienter for turbiditet imidlertid antages at være lige store:

.. DK 155764B

29

Derivat X Koefficient RHb 535,0 0,8510 560.0 1,2080 577.0 0,8945 5 622,0 0,1203 636.0 0,0956 670.0 0,0679

Hb02 535,0 1,1427 560.0 0,7867 10 577,0 1,3424 622.0 0,0234 636.0 0,0156 670.0 0,0097

HbCO 535,0 1,2562 15 560,0 1,1220 577.0 0,9498 622.0 0,0303 636.0 0,0170 670.0 0,0053 20 SHb 535,0 0,7549 560.0 0,7890 570.0 0,8138 622.0 2,3780 636.0 0,9596 25 670,0 0,1457

MetHb 535,0 0,6573 560.0 0,4302 577.0 0,4187 622.0 0,3393 30 636,0 0,3259 670.0 0,0395

DK 155764B

30

Turb 535,0 0,2420 560.0 0,2420 577.0 0,2420 622.0 0,2420 5 636,0 0,2420 670.0 .0,2420

Resultaterne af målingerne fremgår af nedenstående tabel:

DK 155764B

31

TABEL I

Prøve Måleresultat tHb Hb02SAT HbCO MetHb 5 mmol/l % % %

Beregningsmatrix på 6 x 6 ifølge opfindelsen: A, Hb02 7,16 99,9 0,5 0,0 B, Hb02 95%: 5% 10 Intralipid® 7,69 100,6 1,7 0,3 C, HbC>2 90%: 10%

Intralipid® 7,21 101,6 3,1 0,7 D, RHb 8,36(7,9) -0,3 0,9 -0,3 15 D, RHb 95%:5%

Intralipid® 7,86 -0,6 1,4 0,0 E, RHb 7,93(7,1) -0,2 0,7 -0,2 E, RHB 90%: 10% 20 Intralipid® 6,80 -0,5 -1,2 -1,5

Beregningsmatrix på 5 x 5: A, Hb02 7,19 99,8 0,3 0,4 B, Hb02 95%:5% 25 Intralipid® 9,78 91,2 -7,2 20,9 C, Hb02 90%: 10%

Intralipid® 12,91 78,3 -16,1 43,3 D, RHb 8,47(8,1) -0,2 0,4 1,0 30 D, RHb 95%:5%

Intralipid® 10,03 0,9 -7,7 21,1 E, RHb 8,04(7,2) -0,1 0,1 1,1 E, RHb 90%: 10% 35 Intralipid® 15,60 4,2 -23,4 54,2

DK 155764B

32 TABEL I fortsat

Prøve Måleresultat

Beregningsmatrix på 6x6, men turbiditet forudsat at være den sam-5 me ved alle bølgelængder: A, Hb02 7,17 99,9 0,5 0,1 B, Hb02 95%:5%

Intralipid® 8,09 101,9 5,8 2,9 C, Hb02 90%: 10% 10 Intralipid® 8,31 105,6 13,8 7,7 tHb Hb02SAT HbCO MetHb mmol/l % % % 15 D, RHb 8,38(8,0) -0,3 1,2 -0,1 D, RHb 95%: 5%

Intralipid® 8,28 -1,3 5,6 2,7 E, RHb 7,95(7,2) -0,2 0,9 -0,1 20 E, RHb 90%: 10%

Intralipid® 8,50 -4,1 15,7 9,4 (De korrigerede resultater for de ufortyndede prøver er angivet i parentes for RHb-typen.) 25 De resultater, der opnås med den delvise turbiditetskompensation eller uden turbiditetskorrektion, er fuldstændigt uacceptable. Fx ville man på basis af resultaterne for HbCO beregnet med den delvise tu rbiditets kor rektion forvente, at patienten var carbonmonoxid-forgiftet.

EKSEMPEL 2 30 En blodprøve fra en frivillig donor (sund, ikke-ryger) blev opdelt i tre portioner, som blev behandlet som følger: Én portion (A) blev ækvilibreret i 0,5 time med en gasblanding indeholdende 4% C02 og 96% 02 i et filmtonometer. Derefter blev portionen hæmolyseret ved tilsætning af STEROX SE til en slutkoncentration på 35 1%, og der blev tilsat plasmafase, der udgjorde 10% af det samlede volumen.

Claims (11)

1. Fremgangsmåde til spektrofotometrisk bestemmelse af koncentrationen af et antal hæmoglobinderivater omfattende i det mindste deoxy-hæmoglobin og oxyhæmoglobin eller parametre afledt af koncentratio-30 nen af individuelle hæmoglobinderivater, især oxygenmætriingsfraktio- DK 155764B nen, i hæmolyseret fuldblod, idet der transmitteres lys til det blod, der skal testes, den modifikation, der forårsages af blodet, på det lys, der transmitteres til blodet, bestemmes ved et antal individuelle bølgelængder, og koncentrationerne (eller de afledte parametre) 5 bestemmes på basis af lysmodifikationen ved de individuelle bølgelængder, kendetegnet ved, at koncentrationerne (eller de afledte parametre) korrigeres på basis af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer lysmodifikationskarakteristika for hvert af hæmoglobin-10 derivaterne ved hver af de individuelle bølgelængder, idet eventuelle af turbiditet forårsagede fejl i de værdier, der bestemmes, i det væsentlige kompenseres ved anvendelse af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer en modifikation af lys, der er karakteristisk for turbiditet ved hver af bølgelængderne.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at én af de bølgelængder, ved hvilken modifikationen af lys transmitteret til blodet bestemmes, er en bølgelængde, ved hvilken forholdet mellem modifikationen af lys på grund af turbiditet og modifikationen af lys på grund af hæmoglobinderivater 20 er relativt højt.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at bølgelængden er over 650 nm.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at målingen foretages ved et antal bølge- 25 længder, som i det mindste er lig med antallet af de hæmoglobinderivater, der skal bestemmes, plus én.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at der udføres kompensation for eventuelle yderligere komponenter, der udviser modifikation af lys ved én 30 eller flere af de bølgelængder, ved hvilke målingen foretages, ved anvendelse af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer en modifikation af lys, der er karakteristisk for komponenten ved hver af de bølgelængder, ved hvilke målingen foretages. DK 155764B

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der udføres kompensation for ét eller flere diagnostiske farvestoffer såsom Evan's Blue, Methylene Blue eller Cardio Green og/eller ét eller flere plasmapigmenter såsom bili-5 rubin eller caroten.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at de bestemte hæmoglobinderivater er deoxyhæmoglobin, oxyhæmoglobin og ét eller flere hæmoglobinderivater valgt blandt carboxyhæmoglobin, methæmoglobin og sulf hæmoglobin.

8. Apparat til til spektrofotometrisk bestemmelse af koncentrationen af et antal hæmoglobinderivater omfattende i det mindste deoxyhæmoglobin og oxyhæmoglobin eller parametre afledt af koncentrationen af individuelle hæmoglobinderivater, især oxygenmætningsfraktionen, i hæmolyseret fuldblod, idet apparatet omfatter lyskildeanordninger til 15 transmission af lys til det blod, der skal testes, lysdetektoranordninger til modtagelse af lys, som blodet har modificeret, og målean-' ordninger til bestemmelse af lysmodifikationen ved et antal individuelle bølgelængder og til bestemmelse af koncentrationerne (eller de afledte parametre) på basis af den lysmodifikation, der måles ved de indivi-20 duelle bølgelængder, kendetegnet ved, at koncentrationerne (eller de afledte parametre) korrigeres på basis af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer lysmodifikationskarakteristika for hvert af hæmoglobinderivaterne ved hver af de individuelle bølgelængder, idet eventuelle 25 af turbiditet forårsagede fejl i bestemmelserne i det væsentlige kompenseres under anvendelse af forudbestemte koefficienter, der repræsenterer en modifikation af lys, som er karakteristisk for turbiditet ved hver af de individuelle bølgelængder.

9. Apparat ifølge krav 8, 30 kendetegnet ved, at det endvidere omfatter prøveindtagelsesanordninger, et rør til at føre prøven fra prøveindtagelsesanordningerne gennem apparatet, idet røret har transparente vægdele, der definerer en lystransmissionsbane gennem en prøve, der er anbragt i røret, idet lyskildeanordningen udsender lys til lystransmissionsba DK 155764B nen, og lysdetektoranordningen modtager lys, der transmitteres gennem blodprøven.

10. Apparat ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at måieanordningen omfatter en compu-5 teranordning, der endvidere omfatter: lageranordninger til lagring af data, der repræsenterer de forudbestemte koefficienter for et antal hæmoglobinderivater ved hver af de individuelle bølgelængder, og til lagring af data, der repræsenterer de koefficienter, der repræsenterer den modifikation af lys, der er karakteristisk for turbiditet ved 10 hver af de individuelle bølgelængder, og desuden en beregningsanordning til på basis af prøvens modifikation af lys målt ved de individuelle bølgelængder og de nævnte data at beregne oxygenmætningsfraktionen, hæmoglobinderivatkoncentrationen eller de afledte parametre.

10 Til en anden portion af den hæmolyserede blodprøve sattes Intralipid® [200 mg/ml infusionsvæske tilgængelig fra Kabi Vitrum A/S, København (indeholder bl.a. sojalecithin og glycerol)] op til en slutkoncen-tration på 10% (v/v). Fortyndingen blev udført i en Hamilton-glas-sprøjte. En portion af denne blanding blev injiceret ind i spektrofoto-15 meteret, og absprptionskurven blev fremstillet som beskrevet ovenfor (kurve Bl). Endelig blev spektret for en prøve bestående af plasmafasen fra samme blodportion og 10% Intralipid® (slutkoncentration 10% v/v) bestemt (kurve B2). • .. Λ «Λ

20 På grundlag af de til kurve T og 2 svarende absorptionsdata, lagret på bånd i HP85'eren, blev differencekurven C (B1-B2) beregnet og plottet. Kurverne er vist i fig. 8. Det bemærkes, at differencekurven (kurve C) og kurven for den turbiditetsfri prøve (kurve A) er næsten iden-25 tiske.

11. Apparat ifølge krav 9 eller 10, kendetegnet ved, at det endvidere omfatter hæmoly seanordninger til hæmolysering af den blodprøve, der er til stede i røret, herunder ultrasoniske lydgeneratoranordninger.