DE4117583A1 - Geraet zur messung der blutsenkung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Blutsenkung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Meßgerät ist in der DE-OS 36 40 164 beschrie
ben. Durch die optoelektronische Ausmessung wird eine ge
nauere Ablesung erhalten als dies früher durch visuelle
Beurteilung der Lage der Phasentrennfläche zwischen Serum
und sedimentierten Blutkörperchen unter Verwendung einer
Ableseskala der Fall war. Im einzelnen hat die DE-OS
36 40 164 ein solches Meßgerät zum Gegenstand, bei welchem
die das Blut enthaltenden Meßküvetten ohne Beschädigung
des Meßkopfes eingesetzt und entnommen werden können.
Wie die Auswertung der vom Meßkopf des bekannten Meßgerätes
abgegebenen Signale erfolgt, ist in der DE-OS 37 40 164
nicht im einzelnen beschrieben.
Der Sedimentationsprozeß der roten Blutkörperchen in der
Meßküvette nimmt sehr viel Zeit in Anspruch. Durch die
vorliegende Erfindung soll daher ein Meßgerät gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden,
daß eine rasche zuverlässige Aussage über den voraussicht
lichen Endwert der Höhe der Phasengrenze zwischen Blutserum
und Blutkuchen erhalten wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Meßgerät
gemäß Anspruch 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät wird die Dynamik des
Sedimentationsprozesses zur Extrapolation des Lageendwertes
für die Trennfläche zwischen Blutserum und Blutkuchen
verwendet, indem man den bisher gewonnenen Teil der Sedi
mentationskurve laufend an mindestens eine Musterkurve
anpaßt, deren Trennflächen-Lageendwert bekannt ist.
Die laufende Feinauswertung des Sedimentationsprozesses
liefert darüber hinaus zusätzliche Informationen, die
bei den bisherigen Grob-Auswerteverfahren übersehen wurden.
So ist gerade der allererste Teil der Sedimentation, in
welchem sich noch keine deutliche Trennfläche zwischen
Blutserum und Blutkuchen ausgebildet hat, ein Fingerabdruck
der zu untersuchenden Blutprobe. Gerade in diesem ersten
Bereich der Sedimentationskurve finden sich auch nicht
nur zahlenmäßige sondern auch qualitative Unterschiede
bei genauer Auswertung des Sedimentationsvorganges.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter
ansprüchen angegeben.
Ein Meßgerät gemäß Anspruch 2 liefert über den Typ derjeni
gen Musterkurve, die am besten zum momentan vermessenen
Sedimentationsvorgang paßt, eine wertvolle Zusatzinforma
tion über den Gesundheitszustand des Patienten. Darüber
hinaus gestattet die Verwendung qualitativ unterschied
licher Musterkurven eine zuverlässigere Extrapolation
des Lageendwertes der Phasengrenzfläche.
Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 3 werden die zusätzli
chen Informationen auf einige wenige, auch dem nicht mit
Details des Sedimentationsprozesses vertrauten Arzt nütz
liche Daten reduziert.
Wie schon dargelegt, enthält das über die Höhe der Meß
küvette gemessene Profil der optischen Dichte der Blutprobe
wertvolle Zusatzinformation, die über die durch die reine
Lage der Phasen-Trennfläche gegebene Information hinausgeht.
Nun ändert sich die optische Dichte im Laufe des Sedimen
tationsprozesses erheblich. Bei einem Meßgerät gemäß An
spruch 4 kann man Veränderungen der optischen Dichte im
Bereich kleiner, mittlerer und großer optischen Dichten
gleichermaßen quantitativ auswerten, indem man jeweils
das Ausgangssignal einer Lichtschrankenanordnung verwendet,
deren Licht stark, mittel oder nur schwach absorbiert
wird.
Ein Meßgerät gemäß Anspruch 5 gestattet einen einfachen
Vergleich der gemessenen Dichteprofile mit typischen Dichte
profil-Referenzkurven, was sowohl im Hinblick auf die
Gewinnung zusätzlicher Information als auch im Hinblick
auf eine sichere Extrapolation des Lageendwertes der Phasen-
Trennfläche von Bedeutung ist, da für die letztere nicht
nur der einzige Meßwert "Lage der Trennfläche" verwendet
wird sondern das gesamte Dichteprofil.
Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 6 werden die Beiträge der
der Küvettenwand benachbarten Bereiche der Blutsäule, die
durch Störeffekte wie Adhäsion verfälscht sind, automatisch
ausgeblendet, da die Küvette zugleich als Zylinderlinse
wirkt, die die Küvetten-Randbereiche durchquerende Strahlen
so stark ablenkt, daß diese den kleine Abmessung aufweisen
den Lichtdetektor der Lichtschrankenanordnung nicht mehr
treffen.
Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 7 wird die sowieso zur
Bestimmung der Blutsenkung durchgeführte Relativbewegung
zwischen Meßkopf und Meßküvette auch noch dazu verwendet,
einen auf der Meßküvette angebrachten Barcode auszulesen,
der den jeweiligen Patienten identifiziert. Damit erkennt
das Meßgerät automatisch ohne irgendwelche Eingaben des
Bedienungspersonales eine neu eingesetzte Meßküvette und
startet für diese das Meßprogramm. Auch sind auf diese
Weise falsche Zuordnungen zwischen Blutprobe und Patient
ausgeschlossen.
Diese Sicherung gegen Probenverwechslung ermöglicht es
auch, das Meßgerät gemäß Anspruch 8 so auszubilden, daß
es eine Vielzahl von Aufnahmen für Meßküvetten aufweist,
die taktweise in eine mit der Bahn des Meßkopfes fluchtende
Arbeitsstellung bewegt werden. Dies kann z. B. durch einen
Drehtisch oder einen Endlosförderer geschehen, der die
Küvettenaufnahmen bewegt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er
läutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch ein Gerät
zur Messung der Blutsenkung längs der Schnitt
linie I-I von Fig. 2;
Fig. 2 eine Aufsicht auf das Meßgerät nach Fig. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Auswerteelektronik des
Meßgerätes;
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Profiles der
optischen Dichte zu Beginn, kurz nach Beginn
und zu Ende der Senkung; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung zweier unterschied
licher Typen von Senkungskurven.
In Fig. 1 ist mit 10 schematisch der Unterbau eines Blut
senkungs-Meßgerätes bezeichnet. Dieser lagert eine vertikale
Welle 12, deren unteres Ende über einen Schneckentrieb
14 von einem Elektromotor 16 angetrieben wird. Das untere
Ende der Welle 12 trägt einen Drehtisch 18, der in Umfangs
richtung gleich verteilt acht Aufnahmen 20 aufweist, in
welche das untere Ende einer schlanken zylindrischen Blut
proben-Meßküvette 22 einsetzbar ist. Deren oberes Ende
wird jeweils durch einen geschlitzten federnden Haltearm
24 gehalten, der an einer am oberen Ende der Welle 12
befestigten Haltescheibe 26 befestigt ist.
In einem insgesamt mit 28 bezeichneten Meßkopfgehäuse
ist eine untere Umlenkrolle 30 sowie eine obere Umlenkrolle
32 für einen Zahnriemen 34 gelagert. Das in Fig. 1 links
gelegene Arbeitstrum des Zahnriemens 34 ist fest mit einem
Meßkopf 36 verbunden, der auf zwei seitlichen Führungs
stangen 38 läuft. Die untere Umlenkrolle 30 ist durch
einen Elektromotor 40 angetrieben, dessen Welle zugleich
mit einem inkrementalen Winkelgeber 42 verbunden ist (z. B.
Schlitzscheibe oder dergleichen).
Der Meßkopf 36 hat zwei symmetrisch zur Gerätemittel
ebene liegende Schenkel 44, 46, die seitlich an einer
vor dem Meßkopfgehäuse 28 stehenden Meßküvette vorbei
bewegbar sind. In der in Fig. 1 wiedergegebenen oberen
Endlage des Meßkopfes 36 können sich die Haltescheibe
26 und die oberen Enden der Meßküvetten frei unter dem
Meßkopf 36 hindurch bewegen.
Im Schenkel 46 des Meßkopfes 36 befindet sich eine Licht
emittierende Diode (LED) 48, die im Roten arbeitet, sowie
unterhalb derselben eine im Grünen emittierende LED 50.
Diesen gegenüberliegend enthält der Schenkel 44 einen
Fototransistor 52 bzw. 54 (nur in Fig. 3 dargestellt). Die
beiden LED/Fototransistor-Paare bilden jeweils eine Licht
schranke, wobei die LED 48 und die LED 50 von einer im
Unterbau 10 vorgesehenen Versorgungseinheit 56 mit Wechsel
spannung vorgegebener Frequenz erregt werden.
Unterhalb der LED 50 ist im Schenkel 46 eine weitere LED
58 vorgesehen, die zusammen mit einem benachbarten Foto
transistor 60 eine in Reflexion arbeitende Lichtschranke
bildet. Die Arbeitswellenlänge der LED 58 unterscheidet
sich vorzugsweise von den Wellenlängen der LEDs 48 und
50.
Die Achsen der drei Lichtschranken stehen senkrecht auf der
Zeichenebene von Fig. 1 und schneiden jeweils die Achse der
Meßküvette, die jeweils in Arbeitsstellung vor dem Meßkopfge
häuse 28 steht.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Fototransistoren
52, 54 und 60 über auf die Frequenz ihrer Betriebsspannung
eingestellte schmalbandige Wechselstromverstärker 62 bis
66, die ausgangsseitig noch eine Gleichrichterstufe ent
halten, mit den Eingängen von zugeordneten Analog/Digital
wandlern 68, 70, 72 verbunden, die als Einschubkarten
eines Auswerterechners 74 gezeigt sind.
Der Winkelgeber 42 ist über einen Auf/Abzähler 76 mit
einer Eingabe/Ausgabekarte 78 des Auswerterechners 74
verbunden. Über weitere E/A-Karten 80, 82 steuert der
Auswerterechner 74 den Elektromotor 16 und den Elektro
motor 40.
Der Auswerterechner 74 arbeitet mit einem Massenspeicher
84 zusammen, z. B. einer Festplatte. Im Massenspeicher
84 werden zum einen die in Abständen anfallenden Ausgangs
signale der A/D-Wandler 68 bis 72 abgelegt, so daß man
im Massenspeicher 84 für die verschiedenen vom Drehtisch
18 getragenen Meßküvetten 22 den gesamten zeitlichen Ver
lauf des Sedimentationsprozesses der Blutkörperchen abge
speichert vorliegen hat. Dabei wird für jede der Meßküvetten
22 das gesamte Profil der optischen Dichte über die gesamte
Höhe hinweg für die drei verwendeten Arbeitswellenlängen
und die verschiedenen Meßzeitpunkte abgespeichert. Aus
diesen Werten kann man z. B. durch Differenzieren dann
die jeweilige Lage der Trennfläche zwischen Blutserum
und Blutkuchen ableiten und zusätzlich abspeichern.
Der Massenspeicher 84 enthält ferner eine Mehrzahl von
verschiedenen Musterkurven, die Profile der optischen
Dichte wiedergeben, wie sie für verschiedene Vergleichs
proben erhalten wurden, z. B. an gesunden Patienten und
Patienten, die ausgeprägt an bestimmten Krankheiten litten.
Ferner können sich unter den Musterkurven solche befinden,
die typischen theoretisch beherrschbaren Sedimentations
vorgängen entsprechen. So lassen sich bestimmte Typen
von Sedimentationsvorgängen und auch bestimmte Blutsenkungs
typen durch eine Wachstumskurve oder eine Volterra-Kurve
wiedergeben.
In Fig. 5 ist bei 86 eine Wachstumskurve schematisch
wiedergegeben, die durch ihren asymptotischen Grenzwert
hE und die Steigung ihrer Tangenten 88 im Ursprung charak
terisiert ist. Bei 90 ist eine Volterra-Kurve wiedergegeben,
die sich charakterisieren läßt durch ihren asymptotischen
Endwert he, sowie die Steigung ihrer Wendetangente 92
und beispielsweise deren Schnittpunkte mit der Zeitachse
und mit der Asymptote h = hE.
Fig. 4 zeigt idealisiert die zeitliche Entwicklung des
Profiles der optischen Dichte gemessen über die Höhe der
Meßküvette. Zu Beginn der Messung ist die optische Dichte
über die Meßküvette konstant, wie durch die ausgezogene
Kurve 94 dargestellt. In einer allerersten Phase des Sedi
mentationsprozesses können sich die Blutkörperchen zunächst
noch unbehindert durch andere Blutkörperchen nach unten
bewegen. Die optische Dichte im obersten Abschnitt der
Küvette nimmt entsprechend ab. Im untersten Abschnitt nimmt
sie entsprechend zu, da die Blutkörperchen durch die Boden
wand der Meßküvette gestaut werden. Beides ist durch die
gestrichelte Kurve 96 angedeutet.
Mit zunehmender Verdichtung der Blutkörperchen behindern
aber die jeweils darunter liegenden Blutkörperchen die
Abwärtsbewegung der darüber liegenden Blutkörperchen,
so daß sich die schon oben angesprochene Trennfläche zwi
schen Serum und Blutkuchen ausbildet, wie an der strich
punktierten Kurve 98 erkennbar. Nunmehr sinkt der optisch
gegen überstehendes Serum abgegrenzte Blutkuchen in sich
zusammen, bis nach langer Zeit dann die durch die gestri
chelte Kurve 100 wiedergegebene dicht gepackte Endanordnung
der Blutkörperchen erhalten wird.
Die obige Beschreibung des Ablaufs der Blutsenkung anhand
der Fig. 4 war nur grob qualitativ und zeigt, daß es
sich insgesamt um einen sehr komplexen nichtlinearen Vorgang
handelt. Gerade derjenige Teil des Senkungsprozesses,
in welchem die einzelnen Blutkörperchen aber noch am ehe
sten ihre eigenen Eigenschaften zeigen können, wird bei
der klassischen Auswertung der Blutsenkung (nur Beobach
tung der Lage der Trennfläche) außer Acht gelassen.
Der Auswerterechner 74 ist mit einem Datensichtgerät 102
verbunden, an welchem die jeweils erhaltenen Zwischen
ergebnisse laufend angezeigt werden. Am Datensichtgerät
102 kann auch bei Bedarf in das den Ablauf des Meßprogrammes
steuernde Programm eingegriffen werden.
Zur Dokumentation der am Abschluß des Meßvorganges erhaltenen
Werte ist der Auswerterechner 74 mit einem Drucker 104
sowie einem Plotter 106 verbunden.
Claims (8)
1. Gerät zur Messung der Blutsenkung, mit einer Halteein
richtung (18, 20, 24, 26), durch welche mindestens
eine Meßküvette (22) in vorgegebener, vorzugsweise paral
leler, Orientierung zur Vertikalen gehaltert wird, mit
einem mindestens eine Lichtschrankenanordnung (48, 52) auf
weisenden Meßkopf (36), mit einem Stellantrieb (34, 40)
zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Halteinrichtung
und Meßkopf parallel zur Einspannachse der Meßküvette (22)
und mit einem Lagegeber (42, 76), der ein der Relativstellung
zwischen Meßküvette (22) und Meßkopf entsprechendes Lage
signal bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aus
werterechner (74) sowohl mit den Ausgangssignalen des
Meßkopfes (36) als auch mit dem Lagesignal beaufschlagt ist
und die Ausgangssignale des Meßkopfes (36) und die zugehö
rigen Lagesignale laufend abspeichert (84) und die abgespei
cherten Lagesignale mit mindestens einer Musterkurve (86,
90; 94 bis 100) vergleicht und aus diesem Vergleich einen
voraussichtlichen Lageendwert für die Trennfläche zwischen
Serum und Blutkuchen extrapoliert und vorzugsweise auch die
Senkungsgeschwindigkeit ermittelt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Auswerterechner (74) die gespeicherten Lagesignale
mit einer Mehrzahl verschiedener Musterkurven (86, 90;
94 bis 100) vergleicht und für die am besten passende
Musterkurve den Trennflächen-Lageendwert und die Senkungs
geschwindigkeit ermittelt.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Auswerterechner (74) zusätzlich weitere charak
teristische Daten aus den abgespeicherten Signalen berech
net, insbesondere Anfangspunkt, Endpunkt und Steigung
linearer Abschnitte der Sedimentationskurve, welche die
Abhängigkeit der Lage der Trennfläche von der Zeit wiedergibt.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Meßkopf (36) mindestens eine weitere
Lichtschrankenanordnung (50, 54) trägt, deren Arbeitswel
lenlänge von der Probe stärker oder schwächer absorbiert
wird als die Arbeitswellenlänge der ersten Lichtschranken
anordnung (48, 50), und daß der Auswerterechner (74) die
von der weiteren Lichtschrankenanordnung (50, 54) erhaltenen
Meßsignale in gleicher Weise verarbeitet wie die von der
ersten Lichtschrankenanordnung (48, 52) erhaltenen.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß jede Musterkurve aus einem Satz zu vor
gegebenen Meßzeitpunkten gemessener Muster-Profile der
optischen Dichte (94 bis 100) über die Höhe der Meßküvette
besteht.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß unter den Lichtschrankenanordnungen min
destens eine (48, 52; 50, 54) ist, die in Transmission
arbeitet und deren Achse die Küvettenachse schneidet.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Meßkopf (36) mindestens eine in
Reflexion arbeitende Lichtschrankenanordnung (58, 60)
aufweist und der Auswerterechner (74) deren Meßsignale
zusätzlich im Hinblick auf die Erkennung eines auf der
Meßküvette (22) angebrachten Barcodes auswertet.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halteeinrichtung (18, 24, 26) eine Vielzahl von
Aufnahmen (20) für Meßküvetten (22) aufweist und durch
einen Antrieb (14, 16) intermittierend jeweils um eine
Aufnahmen-Teilung weiterbewegbar ist.
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