DK163194B - Fremgangsmaade ved fotometrisk in vitro bestemmelse af en blodgasparameter i en blodproeve - Google Patents

Description

DK 163194 B

i

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde ved fotometrisk in vitro bestemmelse af en blodgasparameter i en blodprøve. Fotometrisk analyse af blodgasparametre-ne pH, oxygen (02) og carbondioxid (C02), er i sig 5 selv kendt teknik, som er beskrevet indgående i en lang række publikationer. Et repræsentativt udvalg af disse publikationer er anført nedenfor.

Fotometrisk bestemmelse af oxygenindholdet i blod eller 10 andre medier ved den såkaldte luminescensquenching er således bl.a. kendt fra:

Bacon, J.R. og Demas, J.N., "Determination of oxygen concentrations by luminescence quenching of a polymer immobilized transition-metal complex", Anal. Chem., 59, 15 - 1987, 2780-2785,

Longmuir, I.S. og Knopp, J.A., "Measurement of tissue oxygen with a fluorescent probe", Journal of applied physiology, 41, 1976, 598-602,

Waughan W. M. og Weber, G., "Oxygen quenching of pyrene-20 butyric acid fluorescence in water. A dynamic probe of the microenvironment", Biochemistry, 9(3), 1970, 464-473, Bergman, I., Nature 218, 1958, 376,

Stevens i beskrivelsen til USA patent US 3612866,

Stanley i beskrivelsen til USA patent US 3725658, 25 Bacon, J.R. og Demas, J.N. i beskrivelsen til engelsk patentansøgning GB 2132348,

Peterson et al. i beskrivelsen til USA patent US 4476870, Buckles, R.G. i beskrivelsen til USA patent US 4399099, Hirschfeld, T. i beskrivelsen til USA patent US 4542987, 30 Dukes et al., i beskrivelsen til USA patent US 4716363,

Lubbers et al. i beskrivelsen til USA reissue patent US Re. 31879,

Kahil et al. i beskrivelsen til international patentansøgning WO 87/0023, 35 Murray, R.C., Jr. og Lefkowitz, S.M. i beskrivelsen til europæisk patentansøgning EP 190829, 2

DK 163194B

Murray, R.C., Jr. og Lefkowitz, S.M. i beskrivelsen til europæsk patentansøgning EP 190830, og

Hesse, H. C. i beskrivelsen til østtysk patent DD 106086.

5 Bestemmelse af carbondioxid indholdet i blod ved belysning med 4,26 μια stråling er kendt fra:

Manuccia et al. i beskrivelsen til USA patent US 4509522,

Mosse, C.A. og Hillson, P.J. i beskrivelsen til engelsk 10 patentansøgning GB 2160646, og

Nestor, J.R. i beskrivelsen til europæisk patentansøgning EP 253559.

Bestemmelse af pH i blod ved kontakt med en pH indikator 15 er blandt andet kendt fra følgende publikationer:

Seitz, W.R. og Zhujun, Z. i beskrivelsen til USA patent US 4548907,

Wolfbeis, O.S. et al., "Fluorimetric analysis. 1. A study of fluorescent indicators for measuring near neutral 20 ("physiological") pH-values", Fresenius Z. Anal. Chem.

1983, 314, 119-124,

Peterson, J.I. et al., "Fiber optic pH probe for physiological use", Anal. Chem. 1980, 52, 864-869,

Kirkbright, G.F. et al., "Fiber optic pH probe based on 25 the use of an immobilized colorimetric indicator", Analyst 109, 1984, 1025-1026, og

Gerich I.L. et al., "Optical fluorescence and its application to an intravascular blood gas monitoring system", IEEE Transactions on Biomedical Engineering 2, 1986, 30 117-132.

Bestemmelse af de intraarterielle værdier af alle tre blodgasparametre ved hjælp af et fluorescensbaseret målesystem er kendt fra Miller et al., "Performance of an 35 in-vivo, continuous blood-gas monitor with disposable probe", Clin. Chem. 33(9), 1987, 1538-1542. Endelig er

DK 163194B

3 extracorporeal bestemmelse af alle tre parametre ved hjælp af et ligeledes fluorescensbaseret målesystem,

TM

Gas-STAT , som produceres af Cardiovascular Devices,

Inc., USA, bl.a. beskrevet i brochurer omhandlende dette 5 system og i artiklen Clark, C. L., "Early clinical experience with Gas-STAT", J. Extracorporeal Technol., 18(3), 1986, 185-189. Bestemmelsen af blodgasparametrere

e . . . TM

foregar kontinuerligt i Gas-STAT systemet. I en ku- vette, som er indskudt i det ekstrakorporeale kredsløb, 10 som etableres ved en hjerteoperation, er anbragt fluorescensbaserede sensorer. Via optiske fibre tilføres exci-tationsstråling hhv. fraføres emitteret fluorescensstråling, hvis intensitet afhænger af koncentrationen af det stof, der måles med den pågældende sensor.

15

Ingen af disse litteratursteder omhandlende fotometrisk analyse af blodgasparametrene beskriver en in vitro metode til bestemmelse af en eller flere blodgasparametre i diskrete prøver og baseret på enkle prøvehåndterings-20 principper.

In vitro bestemmelse af blodgasparametrene pH, oxygen og carbondioxid i en blodprøve har man imidlertid indtil nu i langt overvejende grad udført ved hjælp af blodgasana-25 lysatorer som f.eks. de blodgasanalysatorer, der fremstilles og sælges af Radiometer A/S, København, under betegnelsen ABL Acid-Base Laboratory.

Disse analysatorer er mekanisk komplekse, idet blodprø-30 ven bl.a. skal passere gennem analysatorens meget fine væskekanaler med deri indbyggede elektrokemiske sensorer. Tilstopning af kanalerne eller belægninger på sensorernes aktive overflader kan let forekomme og forstyrre eller Ødelægge en måling.

35

DK 163194 B

4 På grund af disse forhold kræver det eksisterende udstyr hyppig vedligeholdelse udført af specialuddannet personale, og udstyret vil normalt være placeret i et laboratoriemiljø lokaliseret i en vis afstand fra patienten.

5 En svartid på mere end 10 min. og typisk op til 1/2 time fra prøvetagningstidspunktet til det tidspunkt, hvor analyseresultatet foreligger, er derfor ikke ualmindelig. Ud over at ventetiden kan være uheldig i forbindelse med den lægelige behandling af patienten, har den re-10 lativt lange ventetid også den konsekvens, at prøven skal holdes nedkølet til ca. 0°C. Dette skyldes, at blodets stofskifteprocesser ved højere temperaturer vil medføre ændringer i blodgasparametrene i løbet af de relevante tidsrum.

En anden ulempe ved det eksisterende udstyr er, at der er en vis risiko for, at operatøren kommer i berøring med prøverester, med de sundhedsmæssige risici dette måtte indebære i form af smitteoverførsel o.l.

20

Opfindelsens formål er at tilvejebringe en in vitro metode til bestemmelse af en blodgasparameter, hvilken metode er mere hensigtsmæssig for brugeren derved, at der opnås såvel en enklere og mindre risikabel prøvehåndte-25 ring som en enklere vedligeholdelse af analysatoren.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at blodprøven fra en in vivo lokalitet overføres direkte til prøvebeholderen, som er i det mindste delvis trans-30 parent, og at den prøveholdige prøvebeholders forbindelse med kredsløbet efterfølgende afbrydes.

I en foretrukket udførelsesform er fremgangsmåden ejendommelig ved, at den optiske kommunikation tilvejebrin-35 ges ved anbringelse af prøvebeholderen i en prøvebehol-derstation i et analyseapparat.

DK 163194 B

5

Alternativt kan den optiske kommunikation etableres med et eller flere kabler, som via kontaktelementer til prøvebeholderen og optiske fibre etablerer optisk kommunikation mellem det optiske system og prøvebeholderen.

5

Den ovenfor nævnte, mindre risikable prøvehåndtering er bl.a. en følge af muligheden for at bortskaffe den stort set lukkede prøvebeholder med sit indhold af blodprøve efter analyseprocedurens afslutning. Denne bortskaffelse 10 er en i hygiejnisk henseende hensigtsmæssig foranstaltning, som - i forhold til de fremgangsmåder, hvorved en prøve overføres fra prøvetagningsbeholderen til et analyseapparat og derfra til en spildbeholder - reducerer brugerens risiko for berøring med eventuelle 15 smittebærende prøverester.

Selve den overførsel af blodprøven fra prøvetagningsan-ordning til måleapparat, som den hidtil kendte teknik involverer, er en ikke uvæsentlig fejlkilde inden for 20 blodgasanalyse. Denne fejlkilde er elimineret med fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse.

Udover den enklere og mindre risikable prøvehåndtering og det reducerede vedligeholdelsesarbejde for analysa-25 toren, som opnås ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, opnås også på andre måder en forenklet analyseprocedure i forhold til den gængse blodgasana-lysemetodik.

30 Den gængse metodik, hvorved der anvendes udstyr baseret på elektrokemiske sensorer, involverer normalt en relativt hyppig kalibrering af sensorerne. Ved traditionelle blodgasanalysatorer foreskrives kalibreringsrutiner, hvorved sensorerne med 1 til 2 timers mellemrum kontak-35 tes med et væske- eller gasformigt kalibreringsmedium

DK 163194 B

6 med specificeret indhold af de relevante parametre. Kalibreringsmediet kasseres efter brugen, og operatøren må derfor sikre tilstedeværelsen af det nødvendige kalibreringsmedium. Ved realiseringen af fremgangsmåden ifølge 5 opfindelsen kan denne kalibreringsmediumforbrugende kalibreringsprocedure undgås.

Prøvebeholderen skal lokalt kommunikere optisk med strålingskilden og strålingsdetektoren, som begge fortrins-10 vis befinder sig udenfor prøvebeholderen, og skal derfor være udformet i et materiale, som i det mindste i de områder, der kommunikerer med strålingskilden og strålingsdetektoren, er transparent for den pågældende stråling. Materialet skal ligeledes bibringe prøvebeholderen 15 en tilstrækkelig diffusionstæthed for oxygen og carbondioxid, hvilket vil sige, at indholdet af oxygen og/el-ler carbondioxid ikke må ændres væsentligt i den tid, der normalt vil forløbe fra prøvetagningen til analysetidspunktet. Et polymert grundmateriale med en belægning 20 af et polymert eller metallisk gasbarrierelag formodes at være egnet, og grundmaterialet vil fortrinsvis være et sprøjtestøbeligt materiale.

Med hensyn til håndtering af prøver til klinisk kemisk 25 analyse kendes fra beskrivelsen til international patentansøgning WO 86/00138 (Shanks et al.) et udstyr med en kavitet, som har en tilstrækkelig lille størrelse til, at en given prøve kan trækkes ind i kaviteten ved kapillarvirkning.

30 I dette udstyr er der i kaviteten tilvejebragt en elektrodestruktur og eventuelt en belægning af et materiale, der er afpasset efter den analyse, som skal udføres med r 35

DK 163194 B

7 udstyret. Den i kaviteten tilvejebragte elektrodestruktur kan bl.a. være en potentiometrisk ionfølsom elektrodestruktur eller en amperometrisk elektrodestruktur. Sidstnævnte elektrodestruktur er beskrevet i forbindelse 5 med bestemmelse af hydrogenperoxid og oxygen i prøven. Supplerende anvendelse af udstyret til optisk analyse af produkterne af en specifik bindingsreaktion er ligeledes beskrevet.

10 Fra beskrivelsen til dansk fremlæggelsesskrift nr.

150804 (Lilja, J.E. og Nilsson, S.E.L.) kendes en prøveskål til prøvetagning, blanding af en prøve med mindst et reagensmiddel og direkte udførelse af en særskilt optisk analyse af den med reagensmidlet blandede prøve.

15 Prøveskålen har et kapillarhulrum, som er belagt med reagensmiddel, og indløbet til prøveskålen fungerer ved kapillarvirkning. Prøveskålen angives som værende anvendelig til analyser af højst forskellig art og som værende særlig fordelagtig til hæmoglobinbestemmelse.

20

Fra beskrivelsen til engelsk patentansøgning GB 2025065 (Meiattini, F. et al.) kendes en stempelsprøjte til udtagning af en blodprøve. Blodprøven analyseres ved hjælp af sensorer, der er inkorporeret i stempelsprøjtens 25 stempel. Derved undgås det at overføre prøven til en prøvestation.

Sensorerne er via ledere indrettet til at forbindes til en analysator til registrering, behandling og udlæsning 30 af analysedata. De specifikke sensorer, der er beskrevet i beskrivelsen til GB 2025065 er elektrokemiske sensorer for blodgasser og blodelektrolytter.

Eftersom fremgangsmåden ifølge opfindelsen baserer sig 35 på fotometriske principper undgås den tilslutning af elektriske ledere til prøvebeholderens sensorer, som er 8

DK 163194B

nødvendig, når sensorerne er elektrokemiske sensorer som i de ovenfor beskrevne prøvebeholdere. En mere enkel udformning af prøvebeholderen og af grænsefladen mellem prøvebeholder og det tilhørende analyseapparat er derved 5 mulig.

Det skal endelig nævnes, at den teknologiske baggrund også omfatter andre klinisk kemiske analysatorer, som består af en kombination af engangskomponenter, som kun 10 anvendes til en enkelt analyseoperation og kun kommer i berøring med en enkelt prøve, og en analysatorsektion, som er indrettet til at tage imod den prøveholdige en-gangsanordning, og som indeholder de til gennemførelse af en klinisk kemisk analyse nødvendige yderligere kom-15 ponenter. Heriblandt kendes imidlertid ikke specielle blodgasanalysatorer.

"Fotometrisk bestemmelse" betegner i den foreliggende sammenhæng enhver bestemmelse baseret på måling af æn-20 dringer i elektromagnetisk stråling, som under kontrollerede betingelser er emitteret, transmitteret, absorberet eller reflekteret.

"In vivo lokalitet" betegner i den foreliggende sammen-25 hæng en lokalitet, som står i umiddelbar forbindelse med blodkredsløbet, eller som er en lokalitet i selve blodkredsløbet. Prøvetagning ved såvel arteriepunktur, hvor blodprøven overføres fra arterien til prøvebeholderen ved hjælp af en tynd kanyle, som via et arteriekateter 30 eller via kapillarpunktur er prøvetagningsmetodikker, hvor blodprøven overføres direkte fra en in vivo lokalitet til en prøvebeholder.

I det tilfælde, hvor blodprøven tilvejebringes ved ka-35 pillarpunktur, anvendes fortrinsvis en prøvebeholder.

DK 163194 B

9 med en tilstrækkelig lille dimension til, at prøvebeholderen kan fyldes ved kapillarvirkning.

I det tilfælde, hvor der ønskes en prøve af arterieblod, 5 anvendes fortrinsvis en prøvebeholder med en tilgang, som er beliggende i et koblingsorgan, fortrinsvis en Luer konus, for tilkobling af prøvebeholderen til en kanyle eller et kateter.

10 I det tilfælde, hvor udtagningen af blodprøven sker ved hjælp af en til prøvebeholderen tilkoblet kanyle, er det særlig fordelagtigt at udforme prøvebeholderen med en med prøvebeholderen integreret kanylebeskyttelsesanordning, fortrinsvis en kappe, der er forskydelig i prøve-15 beholderens aksiale retning, mellem en første stilling, hvor kappen blotlægger kanylespidsen, og en anden stilling, hvor kappen omslutter kanylespidsen.

Med denne foretrukne udforming af prøvebeholderen kan 20 man - blot ved at forskyde kappen til den anden stilling efter prøvetagningen - opnå tilstrækkelig sikkerhed for, at brugeren ikke bliver beskadiget af kanylen. Brugeren risikerer således ikke at komme i kontakt med selve den kanylebærende del eller området umiddelbart omkring den-25 ne under fjernelse eller påsættelse af en beskyttelsesanordning.

Alternativt kan kanylebeskyttelsesanordningen være et langstrakt rendeformet element drejeligt monteret om-30 kring en akse beliggende nær ved prøvebeholderens tilgang. Under prøvetagningen omslutter kanylebeskyttelsesanordningen prøvebeholderen, medens kanylen er fri.

Ved drejning 180* om aksen bringes kanylebeskyttelsesan-35 ordningen til at omslutte kanylen, medens prøvebeholderen lægges fri.

DK 163194B

10

Opfindelsen angår også et system til fotometrisk in vitro bestemmelse af en blodgasparameter i en blodprøve, hvilket system omfatter en i det mindste delvis transparent prøvebeholder, og hvilket system yderligere omfat-5 ter et analyseapparat med et efter en blodgasparameter afpasset optisk system omfattende en strålingskilde og en dermed samvirkende strålingsdetektor, samt med midler til at registrere den med strålingsdetektoren detekterede stråling.

10 I en foretrukket udførelsesform omfatter analyseappara-tet databehandlingsmidler til at behandle de registrede strålingsdata for heraf at aflede den pågældende blodgasparameter. Alternativt er analyseapparatet indrettet 15 til at forbindes til en separat databehandlingsenhed.

I en yderligere foretrukket udførelsesform for systemet ifølge opfindelsen omfatter analyseapparatet midler til at vise den pågældende blodgasparameter eller eventuelle 20 heraf afledede parametre. Alternativt er analyseapparatet indrettet til at forbindes med sådanne midler, som for eksempel kan være en dataskærm, et display, en printer eller en plotter.

25 Opfindelsen vil nu blive forklaret nærmere i det følgende under henvisning til tegningen og de efterfølgende eksempler. På tegningen viser

Fig. 1 et perspektivbillede af en foretrukket udførel-30 sesform for et analyseapparat og en prøvebeholder, som tilsammen udgør systemet ifølge opfindelsen til fotometrisk in vitro bestemmelse af en blodgasparameter i en blodprøve, 35

DK 163194 B

11

Fig. 2 et forstørret skematisk billede set fra oven af analyseapparatets prøvebeholderstation med prøvebeholderen, 5 Fig. 3, Fig. 4 og Fig. 5 afbildninger af en foretrukket udførelsesform for en prøvebeholder til systemet ifølge opfindelsen,

Fig. 6 et elektrisk blokdiagram af det på Fig. 1 viste 10 analyseapparat,

Fig. 7 det fotometriske grundlag for bestemmelse af blodgasparameteren pH, 15 Fig. 8 det fotometriske grundlag for bestemmelsen af blodgasparameteren CO2»

Fig. 9 det fotometriske grundlag for bestemmelsen af blodgasparameteren 02, 20

Fig. 10 det fotometriske grundlag for bestemmelsen af hæmoglobinindholdet,

Fig. 11 et perspektivbillede af en prøvebeholder til 25 brug ved bestemmelse af pH,

Fig. 12 et perspektivbillede af en prøvebeholder til brug ved bestemmelse af CO^ eller hæmoglobin, 30 Fig. 13 et perspektivbillede af en prøvebeholder til brug ved bestemmelse af 02#

Fig. 14 et perspektivbillede af en holder til den på Fig. 12 viste prøvebeholder, 35

DK 163194B

12

Fig. 15 et deltværsnit gennem et optikmodul i et system ifølge opfindelsen til fotometrisk bestemmelse af pH, og med en skematisk angivelse af de i optikmodulet indgående delkomponenter, 5

Fig. 16 et deltværsnit gennem et optikmodul i et system ifølge opfindelsen til fotometrisk bestemmelse af CC^, og med en skematisk angivelse af de i optikmodulet indgående delkomponenter, 10

Fig. 17 et deltværsnit gennem et optikmodul i et system ifølge opfindelsen til fotometrisk bestemmelse af og med en skematisk angivelse af de i optikmodulet indgående delkomponenter, 15

Fig. 18 et deltværsnit gennem et optikmodul i et system til fotometrisk bestemmelse af hæmoglobin, og med en skematisk angivelse af de i optikmodulet indgående delkomponenter, og 20

Fig. 19 et blokdiagram af det elektroniske kredsløb, som er tilkoblet optikmodulet til fotometrisk bestemmelse af °2* 25 På de forskellige figurer er samme referencenumre anvendt som betegnelse for samme dele.

Det på Fig. 1 viste analysesystem, som generelt er betegnet 10, er et kompakt, bærbart, "stand-alone" system, 30 som er egnet til decentral anvendelse, d.v.s. anvendelse udenfor et egentligt laboratoriemiljø, f.eks. i en operationsstue eller på en intensivafdeling. Analysesystemet 10 omfatter en blodprøvebeholder 2 til éngangsbrug, som anvendes i forbindelse med et analyseapparat 11.

35

DK 163194 B

13

Prøvebeholderen 2 omtales nærmere i forbindelse med nedenstående omtale af Fig. 3-5. Prøvebeholderen 2 og ana-lyseapparatet 11 er indrettet til at samvirke på den måde, at analyseapparatet 11 har en prøvebeholderstation 1 5 med en optikdel 3, som er indrettet til at modtage prøvebeholderen 2, således at der opnås den for fotcmetrisk analyse nødvendige optiske kommunikation mellem prøvebeholderen 2 og optikdelen 3's optiske komponenter.

10 Prøvebeholderstationen 1 kan lukkes ved hjælp af et låg 8, som lukkes efter at prøvebeholderen 2 er anbragt i stationen. Ved lukningen af låget 8 aktiveres forskellige mekanismer, f.eks. en ikke vist klemmekanisme, som fastholder prøvebeholderen 2 i optikdelen 3 og samtidig 15 termostaterer prøvebeholderen til en ønsket temperatur, fortrinsvis ca. 37*C.

Lukning af låget 8 bevirker endvidere, at der til ana-lyseapparatets kontrolenhed afgives et signal, scm indi-20 cerer starttidspunktet for en analyseprocedure. En operatør kan styre analyseapparatets drift ved hjælp af et tastatur 5 og et display 6. Analyseapparatet 11 omfatter fortrinsvis også en printer, som kan levere en udskrift 7 af bl.a. de analyseresultater, der opnås med analyse-25 åpparatet.

Efter anbringelse af prøvebeholderen 2 i prøvebeholderstationen 1 og lukning af dennes låg 8, aktiveres de optiske komponenter bestående af strålingskilder og strå-30 lingsdetektorer, hvorefter analyseapparatet 11 på basis af signalerne fra strålingsdetektorerne beregner en eller flere blodgasparametre. Resultatet af beregningerne udlæses på display'et 6 og udskrives af printeren på papirudskriften 7. Nar beregningerne er afsluttet og re-35 sultaterne udlæst og/eller udprintet, åbnes låget 8, og 14

DK 163194B

prøvebeholderen 2 fjernes fra prøvebeholderstationen 1 og bortskaffes.

Fig. 2 viser i større målestoksforhold et delvis skema-5 tisk udsnit af prøvebeholderstationen 1 set ovenfra. Som vist omfatter optikdelen 3 fire optikmoduler 30, 40, 50 og 60 indrettet til at bestemme hver sin relevante blodparameter. Prøvetagningsbeholderen 2 er anbragt i en spalte 4 i optikdelen 3.

10

Optikmodulet 30 indeholder dé for fotometrisk bestemmelse af pH nødvendige optiske komponenter. Optikmodulet 40 indeholder de for fotometrisk bestemmelse af CO^ nødvendige optiske komponenter. Optikmodulet 50 indeholder 15 de for fotometrisk bestemmelse af C>2 nødvendige optiske komponenter, og endelig indeholder optikmodulet 60 de for fotometrisk bestemmelse af hæmoglobin nødvendige optiske komponenter. Selv om analyseapparatet 11 er vist indeholdende fire optiske moduler, kan det principielt 20 indeholde et vilkårligt antal og/eller en vilkårlig kombination af moduler, herunder også moduler indrettet til bestemmelse af andre parametre end de her nævnte.

Fig. 3 viser et længdesnit gennem prøvebeholderen 2 samt 25 fire udsnit heraf i større målestokforhold. Prøvebeholderen omfatter et legeme·23, som i hvert fald i nærmere bestemte områder er af et materiale, som er transparent for den relevante stråling. Legemet 23 har en gennemgående kanal 22, som lokalt er udvidet under dannelse af 30 målekamre 300, 400, 500, 600. Under et måleforløb fylder den aktuelle blodprøve kanalen 22 fra dennes tilgangsåbning 21 til et efter målekamrene anbragt hydrofobt filter 24. Den del af legemet 23, som omgiver tilgangsåbr ningen, er udformet med en Luer konus og dermed egnet 35 til at påmonteres en kanyle 20 af den type, som normalt » .

DK 163194 B

15 anvendes til blodprøvetagning. Den fra tilgangsåbningen bortvendende del 25 af legemet 23 er indrettet til at sammenkobles med en traditionel stempelsprøjte. En sådan stempelsprøjte anvendes som hjælpemiddel ved prøvetag-5 ningen i særlige situationer/ f.eks. når den patient, hvis blodgasparametre skal bestemmes, har et meget lavt blodtryk.

Nar prøvebeholderen 2 er korrekt anbragt i prøvebehol-10 derstationen 1, kommunikerer målekamrene 300, 400, 500 og 600 optisk med optikmodulerne 30, 40, 50 og 60. Male-kanmeret 300, der kommunikerer optisk med optikmodulet 30 er indrettet til at bestemme pH i blodprøven og indeholder en cellophanmembran 316, hvortil er immobiliseret 15 en pH absorbansindikator. Når indikatoren er i kemisk ligevægt med blodprøven afspejler forholdet mellem indikatorens sure form og indikatorens basiske form blodprøvens pH-værdi. Den kemiske og fotometriske baggrund for pH bestemmelsen fremgår af Fig. 7, 11 og 15 og af 20 omtalen heraf. En udførelsesform for optikmodulet 30 fremgår af Fig. 15 og af omtalen heraf.

Målekammeret 400 kommunikerer optisk med optikmodulet 40, som er indrettet til at bestemme carbondioxidind-25 holdet i blodprøven. Som det fremgår af Fig. 8, 12 og 16 og omtalen heraf, sker denne bestemmelse på basis af prøvens transmissionsegenskaber for stråling med bølgelængden 4260 nm. En udførelsesform for optikmodulet 40 fremgår af Fig. 16 og af omtalen heraf.

30

Målekammeret 500 er det målekammer, hvori bestemmelse af prøvens oxygenindhold finder sted, og dette målekammer kommunikerer optisk med optikmodulet 50. På sin ene overflade har målekammeret 500 en PVC membran 517 ind-35 farvet med den phosphorescerende forbindelse PdTFPP

(palladium(II)tetra-(pentafluorphenyl)-porphyrin). Den 16

DK 163194 B

phosphorescerende forbindelse exciteres med stråling af en bølgelængde omkring 556 ni, og oxygenindholdet be-

i I

stemmes ved bestemmelse af karakteristika ved fra den exciterede phosphorescerende forbindelse emitteret strå-5 ling af bølgelængden 673 nm. Den kemiske og fotometriske baggrund for oxygenbestemmelsen fremgår af Fig. 9, 13 og 17 og af omtalen heraf. En udførelsesform for optikmodulet 50 fremgår af Fig. 17 og af omtalen heraf.

10 Målekammeret 600 er det målekammer, hvori blodprøvens hæmoglobinindhold og oxygensaturationen bestemmes. Målekammeret er indrettet til at kommunikere optisk med optikmodulet 60 og har. på sin indre overflade en belægning 610 af et kemisk hæmolyseringsmiddel. Hæmoglobinindhol-15 det i blodprøven bestemmes ved at bestemme karakteristika for gennem blodprøven transmitteret stråling af bølgelængderne 506 nm og 600 nm. Den kemiske og fotometriske baggrund for hæmoglobinbestemmelsen fremgår af Fig.

10 og 18 og af omtalen heraf. En udførelsesform for op-20 tikmodulet 60 fremgår af Fig. 18 og af omtalen heraf.

Endelig fremgår det af Fig. 3, at prøvebeholderen 2 har en integreret kanylebeskyttelsesanordning 26. Kanylebeskyttelsesanordningen 26 er i den viste udformning en 25 rørformet kappe, der er forskydelig i prøvebeholderens aksiale retning, mellem en første stilling, hvor kappen blotlægger kanylespidsen, og en anden stilling, hvor kappen omslutter kanylespidsen.

30 Fig. 3 viser beskyttelseskappen 26 i den første stilling, hvori den befinder sig på prøvetagningstidspunktet.

Fig. 4 viser et længdesnit gennem prøvebeholderen 2.

Snittet er lagt vinkelret på snittet i Fig. 3.

35

DK 163194 B

17

Prøvebeholderlegemet 23 består af 2 halvparter/ hvoraf kun den ene ses på Fig. 4.

Endelig viser Fig. 5 samme snit som Fig. 3, men beskyt-5 telseskappen 26 er i Fig. 5 forskudt til den anden stilling, hvori den omslutter kanylespidsen. Kappen 26 forskydes til denne anden stilling umiddelbart efter prøve-tagningen.

10 Fig. 6 viser det elektriske blokdiagram for analyseappa-ratet 11 og taler for sig selv.

Fig. 7 viser absorptionsspektret for en pH absorptionsindikator N-9, som er omtalt nærmere nedenfor i forbind-15 else med Fig. 11. Indikatoren er immobiliseret på en cellophanmembran ved den metode, som ligeledes er omtalt detaljeret i forbindelse med Fig. 11. Spektret er optaget på et spektrofotometer af typen Shimadzu Spectrophotometer UV 250. Absorbansmålingerne udførtes på en 20 cellophanmembran (6x 12x 0,028 mm) med immobiliseret indikator. Cellophanen anbragtes i spektrofotometerets kuvette i en dertil indrettet holder med dimensioner, som passede til kuvettens dimensioner.

25 Med henblik på at bestemme absorptionsforholdene ved forskellige pH-værdier fremstilledes en række pH puffere med pH-værdier beliggende i pH området fra pH 6,14-11,74. Hver puffer bestod af 500 ml 0,1 M K^PO^, hvortil var tilsat 0,1 M NaOH i den nødven-30 dige mængde. pH-værdien for hver puffer blev målt poten-tiometrisk (Radiometer PHM80) ved hjælp af en glaselektrode (Radiometer GK2402C).

Af spektret ifølge Fig. 7 fremgår det, at indikatorens 35 sure form har en absorptionstop ved 458 nm, og at indikatorens basiske form har en absorptionstop ved 595 nm,

DK 163194 B

18 og at indikatoren ikke i væsentlig grad absorberer stråling med en bølgelængde på over 750 nm.

Fig. 8 viser et absorptionsspektrum for helblod (hæmo-5 globinindhold 9 mmol/1, pCC^ 419 mm Hg) optaget på et IR spektrofotometer af typen Beckman IR9. Af absorptionsspektret fremgår, at et indhold af CC>2 i prøven giver anledning til en absorption omkring 4260 nm.

10 Fig. 9 viser for hvert af tre forskellige oxygenniveauer i gasformige prøver et signal, der repræsenterer den tidsafhængige emissionsstråling fra en luminophor exci-teret med en moduleret excitationskilde. Af figuren fremgår, at frekvensen for signalet afhænger af oxygen-15 niveauet. Figuren er tilvejebragt ved brug af prøvebeholderen ifølge Fig. 13 og optikmodulet ifølge Fig. 17 med tilkoblet elektronik som vist i Fig. 19 og med tilkoblet oscilloskop.

20 Fig. 10 viser absorptionsspektrene for henholdsvis oxy-hsmoglobin og deoxyhæmoglobin. De to absorptionsspektre skærer hinanden i et isobestisk punkt, som er beliggende ved bølgelængden 506 nm. På basis af prøvens transmissionsegenskaber for stråling af bølgelængden 506 nm kan 25 en blodprøves totale hæmoglobinindhold bestem mes, idet Hbtot er summen af indholdet af oxyhæmoglo-bin og indholdet af deoxyhæmoglobin. På basis af prøvens transmissionsegenskaber for stråling af en yderligere bølgelængde kan f.eks. indholdet af oxyhæmoglobin be-30 stemmes, og dermed også oxygensåturationen (oxyhæmoglo-bin/Hbtot). Det her viste absorptionsspektrum er en gengivelse fra Zijlstra, W.G. et al., "Problems in the spectrophotornetric determination of HbC^ and HbCO in fetal blood", Physiology and Methodology of Blood Gas 35 and pH, volume 4, 1984, 45-55.

DK 163194 B

19

Fig. 11 viser en udførelsesform for en prøvebeholder til brug ved bestemmelse af pH i en blodprøve. Prøvebeholderen, som generelt er betegnet 3000, er beregnet til at samvirke med et analyseapparat med et optikmodul som 5 nærmere beskrevet nedenfor i forbindelse med Fig. 15. Prøvebeholderen 3000 består af to halvparter 3001 og 3002. Disse halvparter er fremstillet af et transparent

plastmateriale, f.eks. blødgjort polymethylmethacrylat TM

af typen DEGALAN SZ70 (Superfos, København, Dan-10 mark). De to halvparter samles ved, at tappe 3005 og 3006 i halvparten 3001 går i indgreb med tilsvarende ikke viste recesser i halvparten 3002, medens ikke viste tappe på denne går i indgreb med recesser 3007 og 3008 i halvparten 3001. Herefter svejses de to halvparter sam-15 men ved ultralydssvejsning. Den på den i figuren viste nedre halvpart 3001 skitserede materialebane 3009 danner en svejsesøm efter svejsningen. Denne materialebane ligger langs randen af en langsgående åben kanal 3004, som centralt udvider sig i tværretningen og danner et måle-20 kammer 3011. Et vægparti 3010 på den i figuren viste øvre halvpart 3002 skal vare elastisk deformerbart og har af den årsag en stærkt reduceret tykkelse i forhold til resten af halvparten. Som omtalt i forbindelse med Fig.

7 er der i målekammeret 3011 anbragt en cellophanmembran 25 3003, hvortil der er immobiliseret en pH indikator.

Præparation af cellophanmembran med immobiliseret pH indikator 30 pH indikatoren er leveret fra fa. Merck, Darmstadt, Vesttyskland under betegnelsen N-9 og vides at indeholde den reaktive gruppe

35 -SO2-CH2-CH2-O-SO3H

DK 163194B

20

Immobiliseringen af indikatoren til membranen sker ved en proces, hvorved ovennævnte reaktive gruppe med natri-umhydroxyd omdannes til en vinylsulfongruppe, som kan kobles til cellophan, der forudgående er aktiveret ved 5 konditionering af cellophanen i 0,1 M NaOH i 15 minutter.

Reaktionsskemaet, som beskriver koblingsreaktionen mellem indikatoren og cellophanmembranen er:

10 R-SO2-CH2-CH2-O-SO3H + 2 NaOH

(1) R-S02-CH=CH2 + Na2S04 + 2 H20 R-S02-CH=CH2 + HO-cellophan (2) Η-302*ΌΗ2-0Η2“0-σβ11ορΗηη 15 R betegner her en arylgruppe.

Den kvantitative immobiliseringsprocedure er følgende: 20 100 mg cellophan (af typen 113650-36/32 fra fa. Struers, København, Danmark) behandles efter ovennævnte konditionering med NaOH med en indikatoropløsning bestående af 6 mg N-9, 1000 mg NaCl, 500 mg NajCOg, 200 pi 8 M NaOH 25 i 40 ml H2O. Cellophanen henstår i indikatoropløsningen i 30 minutter. Herefter udtages cellophanen fra indikatoropløsningen og vaskes flere gange med deioniseret vand, hvorefter den henstår i deioniseret vand i det mindste natten over inden brugen. Den præparerede mem-30 bran opbevares herefter i deioniseret vand indtil brugen.

Fig. 12 viser en udførelsesform for en prøvebeholder til brug ved bestemmelse af indholdet af carbondioxid i en blodprøve. Prøvebeholderen, som generelt er betegnet 35 4000, er beregnet til at samvirke med et analyseapparat med et optikmodul som beskrevet nedenfor i forbindelse

DK 163194 B

21 med fig. 16. Prøvebeholderen 4000 består af to halvparter, som henholdsvis er betegnet 4001 og 4002. De to halvparter samles på samme måde som prøvebeholderen 3000 ifølge fig. 11. Efter samlingen har prøvebeholderen ana-5 logt hermed en indre prøvekanal 4006, som centralt udvider sig i tværretningen til dannelse af et målekammer 4007. De to halvparter 4001 og 4002 er fremstillet af et plastmateriale, men selve målekammeret begrænses i en retning vinkelret på kanalen 4006 af to glasplader 4003 10 og 4004, som fastholdes mellem de to halvparter. En eller flere ganske tynde materialebaner 4005 sikrer en veldefineret afstand, for eksempel 35 yarn, mellem de to glasplader 4003 og 4004. Det er hensigtsmæssigt at anvende glasplader som vægge i målekammeret, dels på grund 15 af, at væggene skal være transparente for stråling med en bølgelængde omkring 4260 nm, og der ikke kendes egnede plastmaterialer, der opfylder dette krav, og dels på grund af, at glas sikrer en tilstrækkelig diffusionstæt-hed for carbondioxid.

20

Fig. 13 viser en prøvebeholder til brug ved bestemmelse af indholdet af oxygen i en blodprøve. Prøvebeholderen, som generelt er betegnet 5000, er beregnet til at samvirke med et analyseapparat med et optikmodul som be-25 skrevet nedenfor i forbindelse med fig. 17. Prøvebeholderen 5000 består af to halvparter, som henholdsvis er betegnet 5001 og 5002. De to halvparter samles på samme måde som prøvebeholderen 3000 ifølge fig. 11. Efter samlingen har prøvebeholderen således en prøvekanal 5006, 30 som centralt udvider sig i et målekammer 5007. De to halvparter 5001 og 5002 er fremstillet af et plastmateriale. Den ene væg i målekammeret 5007 udgøres af en glasplade 5003 i form af et mikroskopdækglas, hvorpå der er udstøbt et 2 ^im tykt lag 5004 af PVC indeholdende 35 PdTFPP. Præparationen af det element, der udgøres af

DK 163194 B

22 glaspladen 5003 og PVC-laget 5004 er beskrevet nærmere nedenfor. En dobbeltklæbende ring 5005 fastholder glaspladen 5003 til prøvebeholderdelen 5002.

5

Præparation af vægelement med luminophor

En opløsning bestående af 15 mg PdTFPP (syntetiseret for ansøgeren til formålet), 199,5 mg PVC (BREON S 110/10;

10 BP Kemi, København, Danmark) og 1,5 ml tetrahydrofuran TM

(LiChrosolv ; Merck, Darmstadt, Vesttyskland) udstø-bes på et flussyre-ætset, roterende mikro'skopdækglas (ø 12 mm) i tør atmosfære ved· pådrypning af 10 ^il opløsning. Rotationshastigheden er 110-120 omdrejninger/sek.

15

Mindre end to timer efter udstøbningen anbringes vægelementet ved 90°C i et varmeskab i 40 minutter, hvorved PVC-laget indeholdende PdTFPP hærdes.

20 Membrantykkelsen er reproducerbar og ligger omkring 2 ^am.

Fig. 14 viser en holder 7000 for prøvebeholderen 4000. Holderen har en efter prøvebeholderen 4000 afpasset udskæring 7001 beregnet til at optage denne. Holderen 7000 25 er beregnet til anbringelse i et optikmodul, f.eks. optikmodulet 40 ifølge den nedenfor beskrevne Fig. 16 eller optikmodulet 60 ifølge den nedenfor beskrevne Fig.

18. Når holderen 7000 er anbragt i et af de nævnte optikmoduler, sikrer et hul 7002 den optiske kommunikation 30 mellem prøvebeholder og strålingskilde. Holderen 7000 udføres fortrinsvis af et godt varmeledende materiale, f.eks. aluminium.

Fig. 15 viser en prototype af et optikmodul 30 til brug 35 ved bestemmelse af pH i en blodprøve. Blodprøven befinder sig i målekammeret 3011 i prøvebeholderen 3000,

DK 163194B

23 som fastholdes mellem en stationær del 305 og en bevægelig del 306. I målekammeret 3011 ligger den tidligere omtalte membran med immobiliseret pH-indikator. Inden målingen udføres, presses blodet væk fra målekammeret 5 ved, at den bevægelige del 306 presses imod den hosliggende væg af målekammeret 3011. Udpresningen af blodprøve fra målekammeret betyder, at transmissionsforholdene i målekammeret ikke påvirkes af selve blodprøven.

10 Optikmodulet 30 fungerer på den måde, at en strålingskilde 301 i form af en halogenlampe med indbygget linse af typen LNS-SE6-560 fra Hamai Electric Lamp Co. TTD.,

Tokyo, Japan udsender et parallelbundt af bredspektret stråling. Denne stråling transmitteres til et varmefil-15 ter 302 af typen KG 5 fra fa. Schott, Mainz, Vesttyskland. Dette filter fjerner stråling fra det infrarøde område. Strålingen transmitteres fra filteret til en de-polarisator 303 og derfra gennem målekammeret 3011. En silicium fotodiode 304 af typen SFH 212 fra fa. Siemens, 20 Munchen, Vesttyskland modtager stråling reflekteret fra forskellige overflader i optikmodulet og er koblet til strålingskilden 301 og sikrer konstant strålingsintensitet fra denne.

i 25 Efter passage af målekammeret 3011 fokuseres strålingen af en linse 307 (ø 12 mm; f 12 mm; Thermooptik Arnold GmbH & Co., Weilburg, Vesttyskland) på tre silicium fotodioder 310, 313 og 315, som alle er af typen SFH 212, og alle ligger i billedplanet for linsen 307. Fra linsen 30 307 transmitteres strålingen til et dikroisk spejl 308, som reflekterer stråling med en bølgelængde mindre end 560 nm og transmitterer stråling med længere bølgelængder. Det dikroiske spejl er leveret af Optisk Laboratorium, Danmarks tekniske Højskole, Lyngby, Danmark. Den 35 kortbølgede del af strålingen passerer gennem et bånd-pasfilter '309 (centerværdi 458 nm; halvværdi 5,1 nm;

DK 163194 B

24

Ferroperm, Vedbæk, Danmark) og transmitteres fra bånd-pasfilteret 309 til en silicium fotodiode 310 af typen SFH 212. Den del af strålingen fra linsen 307, der transmitteres gennem det dikroiske spejl 308, transmit-5 teres til et andet dikroisk spejl 311, som reflekterer stråling af en bølgelængde, som er kortere end 690 nm og transmitterer den mere langbølgede stråling. Det dikroiske spejl er igen leveret af Optisk Laboratorium, Danmark tekniske Højskole, Lyngby, Danmark. Den reflektere-10 de stråling transmitteres fra det dikroiske spejl 311 gennem et båndpasfilter 312 (centerværdi 589 nm; halvværdi 14,8 nm; Ferroperm, Vedbæk, Danmark) og derfra til en silicium fotodiode 313 af typen SFH 212. Den stråling, der transmitteres gennem det dikroiske spejl 311, 15 transmitteres herfra til et båndpasfilter 314 (centerværdi 750 nm; halvværdi 10 nm; Ferroperm, Vedbæk, Danmark) og derfra til en silicium fotodiode 315 af typen SFH 212. Silicium fotodioderne 310, 313 og 315 afgiver et strømsignal, der repræsenterer intensiteten af hen-20 holdsvis 458 nm, 589 nm og 760 nm stråling. På grundlag af disse strålingsintensiteter beregnes prøvens pH-værdi.

Nærmere bestemt beregnes prøvens pH-værdi på følgende måde: 25 Med forskellige prøver i form af såvel blodprøve som de nedenfor nævnte to pH puffere i prøvebeholderen bestemmes for hver bølgelængde λλ2» strømmen, I. _ . - målt på den tilsvarende fotodiode for en baggrund,! prøvebeholder indeholdende en cellophanmembran uden im-30 mobiliseret indikator (d.v.s. en klar cellophanmembran) og prøve. Denne strøm svarer til Ig (jfv. Lambert-Beer's lov). Ud fra kendskab til dynamikområdet for forstærkeren for den enkelte fotodiode kan strømmen baggrund,! relateres til absorbansen, Abaggrund/x, idet 35 DK 163194 Β 25

Abaggrund,X = * * 1ε>9 baggrund,λ hvor .k er en konstant.

5 I målesituationen, hvor prøvebeholderen indeholder en cellophanmembran præpareret med pH indikator# bestemmes strømmen Im|iing,X» der ligeledes relateres til Amåling,!» hvorefter den "sande" absorbans ved bølge-længden λ bestemmes som 10 Αλ = Amåling,! ” Abaggrund,X » jf. A = log I - log Ig.

15 For yderligere at korrigere for drift i det optiske system, uklare prøvebeholdere eller anden variation, der ikke direkte er relateret til pH bestemmelsen, korrigeres absorbanserne A^ og A^ med Αλ3' °9 de ”nYe" absorbans værdi er benævnes A* ^ og A1^· 20 ,

Relationen til Lambert-Beer1 s lov ser herefter således ud : Α’λ1 = Au - Αλ3 = ελ1 HIn-cHIn*l + εχχ, In-*cin-·! , % 25 (3) Α'λ2 = Αχ2 - Αχ3 = ελ2,HIn*cHIn*1 + ε!2,In-’Cln-*1 hvor Hin angiver den sure form af pH indikatoren, In” angiver den basiske form af indikatoren, cHjn og cjn-30 hhv. koncentrationen af den sure og den basiske form af indikatoren, ε extinktionskoefficienten for den med suffix' et nærmere angivne bølgelængde og forbindelse og 1 vejlængden for strålingen gennem prøven, 35 hvilket kan inverteres til: i

DK 163194 B

26 cHIn = kll Α'λ1 + *12 A'x2 , x (4) cIn~ = k21 A'xi + k22 A'X2

Konstanterne k1;L, *l2· k2i og k22 bestemmes ved 5 at måle A^, A^2 og A^3 med to pH puffere med kendt pH-værdi som prøve. For hver af disse pH puffere beregnes forholdet cjn-/cjjin iflg· Henderson Hassel-balch ligningen: 10 pH = pka + log[cIn-/cHin] (5)

Antages det yderligere, at cIn_ + cHIn = 1* kan to sæt sammenhørende værdier af cIn_ og cHIn beregnes.

Indsættes de korrigerede absorbansværdier i ligningssæt-15 tet (4), fås 4 ligninger med de 4 ubekendte k.^, ^12' k2i og ^22' og ^isse 4 ubekendte kan herefter beregnes.

Ved måling på ukendte prøver kan man herefter bestemme 20 cmn og CIn~ U<^ ^ra ^-^9n^n9ssæt (4), og herefter pH ud fra ligning (5).

Fig. 16 viser en prototype af et optikmodul 40 til brug ved bestemmelse af carbondioxid i en blodprøve. Blod-25 prøven befinder sig i målekammeret 4007 i prøvebeholderen 4000, som er anbragt i en holder 7000, som igen er placeret i en enhed, som generelt er betegnet 3. Optikmodulet 40 indeholder en strålingskilde 401 i form af en termisk stråleenhed, nærmere bestemt en CrNi glødetråd, 30 som er opvarmet til ca. 1000eC. Strålingskilden er fremstillet til formålet af ansøgeren. Stråling fra strålingskilden 401 transmitteres til et hulspejl 402 af typen 4001021 (ø 10 mm; f 5 mm; Thermooptik Arnold GmbH &

Co., Weilburg, Vesttyskland).

35

DK 163194B

27

Hulspejlet 402 afbilder glødetråden 401 i en spalte 403, og strålingen transmitteres herfra til et hulspejl 404.

Den indbyrdes orientering af spalten 403 og hulspejlet 404 er således, at spalten 403 ligger i hulspejlets fo-5 kuspunkt. Fra hulspejlet 404, som er fremstillet af ansøgeren til formålet, transmitteres stråling til et gitter 405 af typen OEM 300-40000-2525 fra fa. Optometries,

Leeds, England. Gitteret 405 er et 300-linjers gitter optimeret til ca. ^4 ^pm.

10 , Gitteret 405 er drejeligt monteret og drejes uafbrudt mellem to yderstillinger. En optisk positionsdetektor 406 aftaster stillingen af gitteret 405. Stillingen af gitteret 405 bestemmer bølgelængden for den stråling, 15 som til et givet tidspunkt passerer gennem prøvebeholderen. Den aktuelle bølgelængde ligger i området fra 4220 til 4310 nm. Fra gitteret 405 transmitteres strålingen tilbage til hulspejlet 404, hvorfra strålingen reflekteres, og den for målingen relevante stråling, d.v.s. den 20 stråling som efterfølgende passerer prøvebeholderen, transmitteres gennem et LV7P filter 407 (long wave pass filter) af typen LP 3500-F fra fa. Spektrogon, Tåby,

Sverige. Dette filter transmitterer stråling med en bølgelængde større end 3500 nm. Fra filteret 407 transmit-25 teres strålingen gennem målekammeret 4007 og derfra til en pyroelektrisk detektor 408 af typen KRX11 fra fa.

Philips, Eindhoven, Holland.

Den pyroelektriske detektor afgiver et spændingssignal, 30 som er proportionalt med intensiteten af den på detektoren indfaldende stråling. Detektorsignaler repræsenterende intensiteten af 4210 nm stråling, 4260 nm stråling og 4310 nm stråling registreres, idet det ved hjælp af positionsdetektoren 406 konstateres, hvornår gitteret 35

DK 163194B

28 befinder sig i henholdsvis den ene yderposition (svarende til at 4210 nm stråling transmitteres gennem prøven), midterpositionen (svarende til at 4260 nm stråling transmitteres gennem prøven) og den anden yderposition 5 (svarende til at 4310 nm stråling transmitteres gennem prøven), og at registrering af detektorsignalerne dermed skal finde sted.

Det her beskrevne optikmodul 40 er beregnet til bestem-10 melse af CC^» ved den såkaldte basislinje analysemetode. Ved denne metode finder man beregningsmæssigt en ab-sorbans for en prøve, som ikke indeholder CC>2» ved den bølgelængde, hvor CO 2 absorptionstoppen er beliggende.

Basislinjeanalysemetoden forstås ved betragtning af Fig.

15 8. Ud fra kurven for helblod med PCO2 419 mm Hg og de med prikker markerede hjælpelinjer, ses det, at trans-mittansen I'/Iq for C02 fri prøve kan estimeres ved interpolation mellem strålingsintensiteterne ved to tæt udenfor absorptionstoppen beliggende bølgelængder, i 20 dette tilfælde 4210 nm og 4310 nm. Idet den aktuelle transmittans betegnes l/lQ, beregnes carbondioxidkoncentrationen, [C02] · u<^ ^ra Lambert-Beer' s lov på følgende måde: 25 log . Iq/I - log Iq/V = £c02, 4260* [C02] *1 hvor ε<χ>2»4260 er extinktionskoefficienten for CO2 ved 4260 nm, og 1 er vejlængden for strålingen gennem prøven.

30 Fig. 17 viser en prototype af et optikmodul 50 til brug ved bestemmelse af oxygen i en blodprøve. Blodprøven befinder sig i målekammeret 5007 i prøvebeholderen 5000.

Prøvebeholderen er anbragt i en del, som generelt er be-35 tegnet 3.

*

DK 163194 B

29

Fra en strålingskilde 501 i form af en moduleret grøn lysdiode af typen HBG 5566X fra fa. Stanley Electric Co.

Ltd., Tokyo, Japan transmitteres stråling gennem et SWP filter 502 (short wave pass filter), som er specialfrem-5 stillet for ansøgeren til formålet, og som fjerner stråling med bølgelængder større end 580 nm. Fra filteret 502 transmitteres strålingen til et dikroisk spejl 503 af typen BSP600 fra Optisk Laboratorium, Danmarks tekniske Højskole, Lyngby, Danmark. Det dikroiske spejl 503 10 reflekterer stråling med bølgelængder mindre end 600 nm, og reflekterer dermed strålingen fra den grønne lysdiode. Strålingen reflekteres fra det dikroiske spejl til en samlelinse 504 (ø 9,9 mm; f 7,3 mm? Thermooptik Arnold GmbH & Co., Weilburg, Vesttyskland).

15

Den indbyrdes orientering mellem linsen 504 og prøvebeholderen 5000 er således, at prøvebeholderen 5000 ligger i linsens billedplan. Af linsen 504 fokuseres strålingen på prøvebeholderen, hvor den exciterer en i målekammeret 20 5007 tilvejebragt luminophor. Den exciterede luminophor, som vekselvirker med blodprøvens oxygen, emitterer mere langbølget stråling 505, som fra prøvebeholderen transmitteres gennem linsen 504 og det dikroiske spejl 503 til et kantfilter 506 af typen RG665 fra fa. Schott, 25 Mainz, Vesttyskland. Filteret transmitterer stråling med en bølgelængde større end 665 nm. Den gennem filteret 506 transmitterede stråling falder ind på en silicium fotodiode 507 af typen SFH 216 fra fa. Siemens, Miinchen, Vesttyskland, og fotodioden afgiver et tidsafhængigt 30 elektrisk signal, der repræsenterer den aktuelle strålingsintensitet. På fig. 17 er endelig vist en silicium fotodiode 508 af samme type som fotodioden 507. Denne fotodiode har til formål at fastlægge, hvor i sin modu-lationscyclus strålingskilden 501 til et givet tidspunkt 35 befinder sig.

DK 163194B

30

Ved'excitation af en luminophor med en sinusmoduleret excitationsstråling gælder for en luminophor, som undergår monoexponentielt henfald: 5 ω·τ = tan Φ hvor ω er vinkelfrekvensen af excitationsstrålingen, τ er levetiden af emissionsstrålingen, og Φ er faseforskydningen af emissionsstrålingen. Såfremt faseforskyd-10 ningen mellem emissionsstrålingen og excitationsstrålingen ad elektronisk vej fastholdes på 45° (ΐ3ηφ= 1) gælder: ω = 1/τ 15 og dermed i henhold til den velkendte Stern-Volmer ligning :

ω/ωο = 1 t KgV*|o2j 20 J

hvor g)q er vinkelfrekvensen af excitationsstrålingen ved en oxygenkoncentration på 0, Kgv er den såkaldte Stern-Volmer konstant, og J^C^J er oxY9enfc°ncentra" 25 t ionen.

For kendte værdier af (i)q og Kgv kan oxygenindholdet j^O^J således bestemmes på basis af detektering af vinkelfrekvensen ω eller frekvensen f = ω/2π af excita-30 tionsstrålingen. I praksis er henfaldet ikke monoexponentielt, og der ses derfor ikke en lineær sammenhæng mellem ω (eller f) og . En reproducerbar sammenhæng har imidlertid vist sig opnåelig ikke alene for sinusmoduleret excitationsstråling, men også for på anden 35 , måde moduleret excitationsstråling, for eksempel fir kantmoduleret excitationsstråling.

DK 163194 B

31

Et simpelt elektronisk kredsløb, hvormed ω eller f kan bestemmes, er vist på Fig. 19.

Fig. 18 viser en prototype for et optikmodul 60 til brug 5 ved bestemmelse af hæmoglobinindholdet i en blodprøve. Blodprøven befinder sig i målekammeret 4007 i prøvebeholderen 4000.

Prøvebeholderen 4000 er anbragt i en holder 7000, som 10 igen er beliggende i en del, som generelt er betegnet 3.

Fra en strålingskilde 601 i form af en halogenlampe med indbygget linse af typen LNS-SE6-560 fra fa. Hamai Electric Lamp Co. TTD., Tokyo, Japan transmitteres bredspektret stråling til et varmefilter 602 af typen KG5 fra 15 fa. Schott. Filteret 602 fjerner stråling fra det infrarøde område. Strålingen transmitteres herfra til målekammeret 4007 og videre til en samlelinse 604, som fokuserer strålingen på to strålingsdetektorer 607 og 609.

Fra samlelinsen 604 transmitteres strålingen til et di-20 kroisk spejl 605, som er leveret af Optisk Laboratorium, Danmark tekniske Højskole, Lyngby, Danmark, og som reflekterer stråling med en bølgelængde mindre end 560 nm og transmitterer stråling med en bølgelængde større end 560 nm.

25

Den reflekterede stråling transmitteres fra det dikro-iske spejl til et båndpasfilter 606 (centerværdi 506 nm; halvværdi 6 nm? Ferroperm, Vedbæk, Danmark) og fra filteret til en strålingsdetektor 607 af typen SFH 212 fra 30 fa. Siemens. Den stråling, der passerer gennem det di-kroiske spejl, transmitteres til et båndpasfilter 608 (centerværdi 600 nm; halvværdi 6 nm; Ferroperm, Vedbæk, Danmark) og til en silicium fotodiode 609 af typen SFH 212 svarende til silicium fotodioden 607. Endelig 35 modtager en silicium fotodiode 603 af samme type som

DK 163194B

32 fotodioderne 607 og 609 stråling, der er reflekteret fra forskellige overflader.

Intensiteten af strålingskilden 601 reguleres på basis 5 af den stråling, der modtages af silicium fotodioden 603, idet en konstant strålingsintensitet fra strålingskilden 601 tilstræbes. Beregning af det totale hæmoglobinindhold Hb^^ og oxygensaturationen kan herefter , gennemføres på basis af diodesignalerne. Beregningen 10 sker på velkendt måde iflg. Lambert-Beers lov ud fra på forhånd fastlagte værdier for extinktionskoefficienterne for Hb og HbC>2 eller hermed proportionale størrelser ved de pågældende bølgelængder. Dette bestemmelsesprincip er velkendt bl.a. fra oxygensaturationsmeteret OSM2, 15 som fremstilles og sælges af fa. Radiometer A/S, København, Danmark.

Fig. 19 viser det til optikmodulet vist i Fig. 17 koblede elektroniske kredsløb, som på en simpel måde gør det 20 muligt at bestemme den modulationsfrekvens, som giver en faseforskydning på 45° mellem excitationsstråling og emissionsstråling.

En fotodiode 501 forsynes fra en spændingskontrolleret 25 oscillator 513 med et tidsmoduleret spændingssignal. Fotodioden 501 udsender følgelig tidsmoduleret stråling, som exciterer luminophoren i det luminophorholdige PVC lag 5004. Luminophoren udsender herefter tidsmoduleret emissionsstråling, som er faseforskudt i forhold til ex-30 citationsstrålingen. Emissionsstrålingen falder ind på fotodioden 507, som afgiver et tidsmoduleret strømsignal, der forstærkes med en konstant faktor i en forstærker 509. Det forstærkede signal forstærkes yderligere til en given amplitude i en amplitudekontrollerende 35 enhed 510. I en fasedetektor 511 sammenholdes fasen af

DK 163194 B

33 signalet fra enheden 510 med fasen af et referencesignal, der er faseforskudt 45° i forhold til det tidsmodulerede spændingssignal, der forsyner fotodioden 501. Referencesignalet genereres i en enhed 512. Fasedetektoren 5 511 afgiver et signal, som styrer den spændingskontrol lerede oscillator 513. Ved hjælp af styresignalet indstilles den spændingskontrollerede oscillator 513 på en sådan frekvens, at emissionsstrålingen - og dermed indgangssignalet til fasedetektoren 511 fra enheden 510 10 - og referencesignalet har samme fase. Med andre ord indstilles den spændingskontrollerede oscillator 513 på en sådan frekvens, at emissionsstrålingen er faseforskudt 45° i forhold til excitationsstrålingen.

15 Frekvensen af udgangssignalet fra den spændingskontrollerede oscillator 513 registreres og omsættes til en digital størrelse i enheden 516 og/eller omsættes i en frekvens/analog konverter' 514 til et signal, som registreres med en skriver 515.

20

Pa Fig. 19 er det fotometriske system for overskuelighedens skyld kun repræsenteret af fotodioderne 501 og 507. De Øvrige, ikke viste komponenter fremgår af Fig.

17.

25 30 35

Claims (11)

1. Fremgangsmåde ved fotometrisk in vitro bestemmelse 5 af en blodgasparameter i en blodprøve placeret i en prøvebeholder, ved hvilken fremgangsmåde prøvebeholderen med sit indhold af blodprøve bringes i optisk kommunikation med et efter den pågældende blodgasparameter afpasset optisk system omfattende en 10 strålingskilde og en dermed samvirkende strålingsde tektor, og ved hvilken blodgasparameteren bestemmes på basis af den med strålingsdetektoren detekterede stråling, kendetegnet ved, 15 at blodprøven fra en in vivo lokalitet overføres di rekte til prøvebeholderen, som er i det mindste delvis transparent, og at den prøveholdige prøvebeholders forbindelse med blod-20 kredsløbet efterfølgende afbrydes.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, 25 at den optiske kommunikation tilvejebringes ved an bringelse af prøvebeholderen i en prøvebeholdersta-tion i et analyseapparat.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der anvendes en prøvebeholder med en tilstrækkelig lille dimension til, at prøvebeholderen kan fyldes ved kapillarvirkning. 35 DK 163194B

4. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at der anvendes en prøvebeholder med en tilgang, som er beliggende i et koblingsorgan, fortrinsvis en 5 Luer konus, for tilkobling af prøvebeholderen til et til forbindelse med patientens blodkredsløb indrettet element, fortrinsvis en kanyle eller et kateter, til overføring af blodprøven fra in vivo lokaliteten til prøvebeholderen. 10

5. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at der anvendes en prøvebeholder med tilkoblet ka-15 nyle, og at prøvebeholderen har en med prøvebeholde ren integreret kanylebeskyttelsesanordning.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, 20 kendetegnet ved, at kanylebeskyttelsesanordningen er en kappe, der er forskydelig i prøvebeholderens aksiale retning, mellem en første stilling, hvor kappen blotlægger kanylespidsen, og en anden stilling, hvor kappen om-25 slutter kanylespidsen.

7. System til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, 30 at det omfatter en i det mindste delvis transparent prøvebeholder med en tilgangsåbning, og at det yderligere omfatter et analyseapparat med et efter en blodgasparameter afpasset optisk system omfatende en strålingskilde og en dermed samvirkende strålingsde-35 tektor, samt med midler til at registrere den med strålingsdetektoren detekterede stråling. DK 163194 B

8. System ifølge krav 7, kendetegnet ved, at prøvebeholderen har en tilstrækkelig lille dimension til, at prøvebeholderen kan fyldes ved kapil-5 larvirkning.

9. System ifølge krav 7-8, kendetegnet ved, 10 at prøvebeholderen har en tilgang, som er beliggende i et koblingsorgan, fortrinsvis en Luer konus, for tilkobling af prøvebeholderen til et til forbindelse med patientens blodkredsløb indrettet element, fortrinsvis en kanyle eller et kateter. 15

10. System ifølge krav 7-9, kendetegnet ved, at prøvebeholderen er forsynet med en kanyle, og at 20 prøvebeholderen er udformet med en med prøvebeholde ren integreret kanylebeskyttelsanordning.

11. System ifølge krav 10, 25 kendetegnet ved, at kanylebeskyttelsesanordningen er en kappe, der er forskydelig i prøvebeholderens aksiale retning, mel lem en første stilling, hvor kappen blotlægger kanylespidsen, og en anden stilling, hvor kappen om- 30 slutter kanylespidsen. 35