DE2848552C2

DE2848552C2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Koagulationszeit von Blutplasma

Info

Publication number: DE2848552C2
Application number: DE2848552A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Uji Kyoto Kishimoto; Masahiro Kyoto Yoshioka
Original assignee: Kyoto Daiichi Kagaku KK
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 1977-11-12
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1982-03-25
Also published as: FR2408839A1; US4252536A; FR2408839B1; JPS5469497A; DE2848552A1; JPS6110777B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Koagulationszeit von Blutplasma, mit einer Lichtquelle zum Bestrahlen der Plasmaprobe, einem lichtelektrischen Fühler, auf den das von der 4(1 Blutplasmaprobe ausgehende Streulicht fällt und der ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, das zur Ermittlung des Anstiegs der Streulichtmenge auf eine Auswertevorrichtung gegeben wird.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (US-PS 34 50 501). Sie sieht eine kontinuierliche Messung der Streulichtmenge vor mit einer entsprechenden graphischen Aufzeichnung, aus welcher der Anstieg der Koagulationskurve ermittelt werden kann. Wegen des hohen Störpegels ist jedoch eine derartige Messung ίο nicht besonders genau, vielmehr kann i;s zu erheblichen Abweichungen kommen, so daß der tatsächlich aufgezeichnete Kurvenverlauf keineswegs identisch sein muß mit dem tatsächlichen Verlauf der Koagulation in der Blutplasmaprobe. ■-,-,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Koagulationszeit von Blutplasma zu schaffen, welche mit apparativ einfachen Mitteln eine genaue Zeitbestimmung zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, t>o daß die Auswertevorrichtung eine Steigungsmeßvorrichtung, die aus dem Ausgangssignal des lichtelektrischen Fühlers in zeitlichen Abständen den Differenzquotienten bildet, einen Speicher zur zeitbezogenen Speicherung der einzelnen Differenzenquotienten, eine b? Höchstwertstufe zur Ermittlung der maximalen Steigerung sowie eine an den Speicher angeschlossene Rechenstufe zur Ermittlung des Zeitpunktes, bei dem die Steigerung Mn — für η zwischen 2 und 5 — betragen hat, enthält

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Steigungsmeßvorrichtung, welche in zeitlichen Abständen den Differenzenquotienten bildet Bei der Erfindung wurde indessen erkannt, daß eine reine Steigungsmessung zur genauen Bestimmung der Koagulationszeit nicht ausreicht Vielmehr wird noch eine Höchstwertstufe zur Ermittlung der maximalen Steigung vorgesehen, welche bei der bekannten Koagulationskurve im Wendepunkt dieser Kurve liegt Dieser Punkt läßt sich bezüglich des Zeitmeßstabes relativ genau bestimmen. Mit Hilfe der Rechenstufe kann dann der Zeitpunkt ermittelt werden, bei dem die Steigung nur einen Bruchteil der maximalen Steigung beträgt Zu diesem Zweck sieht die Auswertevorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Speicher vor, in dem zeitbezogen alle gemessenen Differenzenquotienten gespeichert werden.

Die Auswertung des Ausgangssignals des lichtelektrischen Fühlers ist besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem lichtelektrischen Fühler und der Auswertevorrichtung ein Analogdigitalwandler geschaltet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Zeit-Lichtslreuungs-Diagramm einer Mischung aus einer Blutplasmaprobe und einem Reagenz,

F i g. 2 die Arbeitsweise einer Vorrichtung nach der Erfindung anhand des Diagramms nach F i g. 1 und

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung.

F i g. 1 zeigt das Lichtstreuvermögen eines Blutplasmas mit der Zeit im Falle einer Prothrombinzeit(PT)-Bestimmung. Das Reagenz wird bei Null (Sekunden) auf der Zeitachse zugefügt Die Kurve B der F i g. 1 zeigt, wenn auch in etwas idealisierter Darstellung, daß die Gerinnungszeit sehr vorteilhaft durch Ermitteln der Änderungen in der Intensität des gestreuten Lichtes bestimmt werden kann.

Die Kurve B' der F i g. 2 zeigt, wie Kurve B in F i g. 1, die Änderungen in der Intensität des durch eine Blutplasma-Testprobe gestreuten Lichtes, gemessen mit dem Ablauf der Zeit, z. B. zur Bestimmung von PT. Die Kurve B' hat einen Punkt C_max, an welchem die Änderung der Intensität des gestreuten Lichts auf ihren höchsten Grad ansteigt. Der Punkt C_m,„ kann als der Punkt angesehen werden, an welchen Fibrin mit größter Geschwindigkeit gebildet wird.

Es wird eine Gerade Cgezogen, die die Kurve B'am Punkt Cm_3x berührt, und eine Gerade D mit einer Neigung (tan ß), die ein Viertel der Neigung (tan <x) der Geraden C beträgt. Danach wird eine die Kurve B' tangierende Gerade D'parallel zur Geraden D gezogen, um den Punkt P zu bestimmen, in welchem die Gerade D' die Kurve B' berührt. Die Lage Tp des Tangentenpunktes P auf der Zeitachse liegt sehr nahe an dem Punkt, an welchem die Kurve B' in irgendeinem tatsächlichen Fall zu steigen beginnt und kann deshalb als der Endpunkt angesehen werden. Obwohl tan β als ¹At von tan α in diesem Beispiel gewählt worden ist, kann lan β allgemein Mn sein, wobei η zwischen 2 und 5 liegen kann, ohne daß das Ergebnis dadurch irgendeine wesentliche Änderung erfährt. Wenn jedoch η nahe an 1 liegt, nähert sich die Gerade D' der Geraden C, während, wenn η zu groß gewählt ist, sich die Gerade D' der Zeitachse parallel zu ihr nähert, so daß der Punkt P nicht mehr bestimmbar ist.

Der so bestimmte Endpunkt nähert sich viel genauer dem Punkt des tatsächlichen Beginns der Fibrinbildung als der Endpunkt, der nach irgendeinem der bekannten Verfahren ermittelt worden ist, und schließt keine Irrtümer ein, selbst wenn die Kurve B' ini'olge eines abnormen Gerinnungsfaktors sehr fließend verläuft

Das Prinzip, nach dem der gewünschte Punkt bestimmt wird, ist vorstehend mit Bezug auf ein Diagramm beschrieben worden, das Änderungen in der Intensität oder Menge des gestreuten Lichtes, gemessen über der Zeit, zeigt Die Kurve B' wird erhalten durch Messen der durch die zu testende Blutplasma-Reagenz-Mischung gestreute Lichtmenge mittels eines Fühlers und Aufzeichnen und Speichern der Ergebnisse. Die Signale werden weiter durch einen Analog-Digital-Wandler in digitale Werte umgewandelt, die von einem Rechner, einem Mikrocomputer oder dergleichen zur Bestimmung des Endpunktes verarbeitet werden.

Die Meßbeginninstruktion wird erst dann an den Rechner gegeben, wenn durch einen Schalter die Zeit auf T₀, d.h. Null (in Fig.2) eingestellt ist. Die dem gestreuten Licht entsprechenden Signale werden in Digitalform (F i g. 3, F) in gleichen vorbestimmten Zeitabständen in den Rechner eingespeist. Gute Ergebnisse werden mit einem Zyklus von Eingangssignalen in z. B. etwa 10 ms erhalten. Der Rechner errechnet die Differenz zweier Werte von mit Bezug auf die Zeit nebeneinanderliegenden Eingangsdaten und speichert dann die Ergebnisse im Speicher. Der Rechner beobachtet den fortschreitenden Anstieg der errechneten Differenzen bis zu einem Maximum und den anschließenden Abfall, und wenn der Maximalwert (bei der Zeit Tm in F i g. 2) abgefühlt ist, wird die Einspeisung von Ausgangssignalen in den Rechner unterbrochen. Danach wird die Adresse des Speichers mit dem Wert, der '/4 des Maximalwertes speichert, ausfindig gemacht. Der Wert '/4 kann auch '/2 oder V3 sein, wie schon dargelegt. Da der Wert im Speicher im gleichen Zeitintervall gespeichert ist, kann die Adresse des Speichers auch die Zeit angeben. Die durch die Speicheradresse angegebene Zeit hat die gleiche Bedeutung wie die Zeit Tp, den Endpunkt anzeigend.

Ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Bestimmung der Blutkoagulationszeit wird nun unter Bezugnahme auf F i g. 3 näher beschrieben. Eine Pipette 4, welche ein Reagenz 3 enthält, ist über einer Zelle 2, weiche eine Mischung 1 aus dem zu testenden Blutplasma und einem Reagenz enthält, angeordnet. Unter der Zelle 2 sind eine Lichtquelle 5 und eine Sammellinse 6 vorgesehen, mit welcher eine bestimmte Menge Licht auf die Mischung 1 in der Zelle 2 projiziert wird. An einer Seite der Zelle 2 ist ein Lichtfühler 7 zum Messen der durch die Mischung 1 gestreuten Menge Lichtes und Erzeugung eines entsprechenden elektrischen Ausgangssignals vorgesehen. Das dem gestreuten Licht entsprechende Ausgangssignal wird durch einen Signalverstärker 8 verstärkt und danach in einen Analog-Digital-Wandler 9 eingespeist, durch welchen das verstärkte Signal in digitale Signale umgewandelt wird. Das aus dem Wandler 9 abgehende Signal wird in einen Rechner 10| eingespeist, und das Ergebnis wird durch einen Drucker Hi ausgedruckt.

Die Strahlen, die vor der Lichtquelle 5 ausgesendet werden, werden durch die Sammellinse 6 in einen Strahl vorbestimmter Lichtmenge gebündelt Der Strahl tritt durch den Boden der Zelle 2 hindurch und bestrahlt die Mischung 1 in der Zelle 2 mit dem Ergebnis, daß ein Teil des Lichtes durch die Mischung 1 gestreut wird und auf den Lichtfühler 7 auftrifft Eine Wolframlampe oder dergleichen ist als Lichtquelle 5 geeignet Wenn eine Lichtquelle, die einen stabilisierten Strahl bestimmter

in Lichtmenge abgibt, eingesetzt wird, kann die Sammellinse 6 wegfallen. Der Lichtfühler 7 kann eine Fotozelle oder irgendeine andere lichtelektrische Vorrichtung sein, die Licht in elektrische Signale umwandeln kann. Als Zelle geeignet ist ein Reagenzglas oder ein anderes mit einem transparenten Boden versehenes zylindrisches Rohr aus transparentem Material, das vorzugsweise von gleichförmiger Gestalt und ohne Blasen ist, was für die Streulichtmessung zweckmäßig ist. Obwohl der Lichtfühler 7 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in einem Winkel von 90° mit Bezug auf die optische Achse des von der Lichtquelle 5 ausgesandten Lichtes aufgestellt ist, ist die Position des Fühlers 7 nicht auf einen besonderen Winkel beschränkt.

Der Lichtfühler 7 sendet nacheinander elektrische Signale aus, die durch den Verstärker 8 zu dem gestreuten Licht entsprechenden Ausgangssignalen E verstärkt werden. L*ie Signale E werden in den Analog-Digital-Wandler 9 eingespeist, welcher Digitalsignale F abgibt, die in festgelegten Zeitabständen abgetastet werden. Die Signale F werden in den gleichen Zeitabständen in den Rechner 1Oi gegeben.

Der Rechner 1Oi verarbeitet die Digitalsignale F durch Errechnen der Differenz zwischen jedem

j) Eingangswert und dem zeitlich unmittelbar benachbarten Eingangswert und speichert die Ergebnisse im Speicher. Danach bestimmt der Rechner die Zeit (Tp in Fig. 2) vor der Zeit (Γμ in Fig. 2), bei der ein maximaler Differenzwert erhalten worden ist, bei welcher ein

■to errechneter Differenzwert entsprechend Mn des Maximaldifferenzwertes erhalten wird, η kann eine Zahl zwischen 2 und 5 sein; sie kann vorher festgelegt oder in Übereinstimmung mit der PT, PTT oder einer ähnlichen Testmethode ausgewählt werden. Das Ergebnis wird in den Drucker Hi eingespeist und ausgedruckt. In Fig. 3 ist bei 12 ein Startschalter eingezeichnet.

Der Rechner 1Oi kann ein Mikrocomputer sein, der die Vorrichtung kompakt macht.
Der Startschalter 12 für den Rechner 1Oi kann ein an

~.o der Pipette H angebrachter Schalter sein, der in Verbindung mit der Pipette betriebsfähig ist, wenn durch die Pipette das Reagenz 3 in die Zelle 2 eingeleitet wird, wodurch das Bestimmungsverfahren ausgelöst wird. Der Drucker 111 kann auch eine Vorrichtung zum Anzeigen des Testergebnisses in Digitalform enthalten.

Das mit der gezeigten Vorrichtung durchgeführte

Verfahren ist durch eine hohe Erfassungssensitivität gekennzeichnet. Dadurch ist eine höchst genaue Messung der Prothrombinzeit (PT) und dsr Thrombo-

}<> plastinzeit (PTT) gewährleistet, selbst dann, wenn das zu testende Blutplasma nur eine sehr geringe Menge Fibrinogen enthält.

Hierzu 2 Blatt

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Koagulationszeit von Blutplasma, mit einer Lichtquelle zum Bestrahlen der Plasmaprobe, einem lichtelektrischen Fühler, auf den das von der Blutplasmaprobe ausgehende Streulicht fällt und der ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, das zur Ermittlung des Anstiegs der Streulichtmenge auf eine Auswertevor- ι ο richtung gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (10i) eine Steigungsmeßvorrichtung, die aus dem Ausgangssignal des lichtelektrischen Fühlers (7) in zeitlichen Abständen den Differenzenquotienten bildet, einen Speicher zur zeitbezogenen Speicherung der einzelnen Differenzenquotienten, eine Höchsiwertttufe zur Ermittlung der maximalen Steigung sowie eine an den Speicher angeschlossene Rechenstufe zur Ermittlung des Zeitpunktes, bei dem die Steigung Mn — für η zwischen 2 und 5 — betragen hat, enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem lichtelektrischen Fühler (7) und der Auswertevorrichtung (1O|) ein Analogdigitalwandler (9) geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung mit einem Startschalter (12) verbunden ist, der seinerseits mit einer Abgabevorrichtung (3) zur Abgabe jo eines Reagenzes in die Blutplasmaprobe (1) verbunden ist.