Verfahren und Messvorrichtung zum Bestimmen einer extrazellulären Hä- moglobinkonzentration
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines extrazellulären Hämoglobingehaltes im Blut einer Blutkonserve, bei dem eine Messung derart erfolgt, dass ein Messsignal in Form elektromagnetischer Strahlung durch das Blut einer Blutkonserve transmittiert wird. Dann wird das durch das Blut der Blutkonserve transmittierte Messsignal erfasst und das er- fasste Messsignal ausgewertet und anhand des Auswertungsergebnisses unter Nutzung von Kalibrierinformation der extrazelluläre Hämoglobingehalt bestimmt.
Blutkonserven, d.h. hier im speziellen Erythrozytenkonzentrate, werden heute in großem Umfang in der chirurgischen Klinik verbraucht. Die Gewinnung der Konzentrate von humanen Blutspendern zur Transfusion ist ein sehr aufwendiges und teures Verfahren, die Verfügbarkeit ist begrenzt, die Spendenbereitschaft sinkt und Versorgungsengpässe sind häufig. Unter idealen Lagerbedingungen bei einer Temperatur von 4°C beträgt die Haltbarkeit der Konserven je nach Lagerungsmedium 42 bzw.
49 Tage. Nicht genutzte, gekühlt gelagerte Blutpräparate werden nach Ablauf des Verfallsdatums ohne weitere Prüfung verworfen. Von der Blutbank ausgegebene, aber nicht verwendete Konserven, die von anderen Stationen oder Krankenhäusern zurück in die Blutbank kommen, dürfen zur Prüfung ihrer Verwendbarkeit nicht geöffnet werden, da sie sonst kontaminiert werden könnten. Die Qualitätsprüfung der Blutkonserve erfolgt allein durch Sichtkontrolle eines Facharztes nach 24 h Lagerung im Kühlraum. Die Einhaltung der Kühlkette muss durch den Arzt, der die Konserve ausgeliehen hat, durch Unterschrift bescheinigt werden. Eine weitere Kontrolle wird in der Regel nicht durchgeführt. Da aber eine Unterbrechung der Kühlkette in vielen Fällen nicht ausgeschlossen werden kann, und nur eine Stunde Lagerung bei Raumtemperatur die Haltbarkeitsdauer um ca. eine Woche verkürzt, werden diese Konserven möglicherweise weit vor Erreichung des Verfallsdatums aus Sicherheitsgründen ebenfalls verworfen. Derzeit ist keine Methode bekannt, die eine Überprüfung einer geschlossenen Blutkonserve auf deren Eignung zur Transfusion durchführt.
Stand der Technik ist die Ermittlung der Hämolyse um die Eignung zur Transfusion der Erythrozytenkonzentrate zu bestimmen, d.h. der relative Anteil zugrundegegangener Erythrozyten wird ermittelt. Gemäß den Richtlinien zur Gewinnung von Blut und Blutbestandteilen und zur Anwendung von Blutprodukten, beispielsweise Hämotherapie, aufgestellt vom wissenschaftlichen Beirat der Bundesärztekammer und vom Paul-Ehrlich-Institut im Jahr 2000 ist als Grenzwert in einer verwendbaren Blutkonserve ein Hämolysewert von 0,8 % festgelegt.
Als Maß für die Hämolyse kann der Gehalt des durch sie freigesetzten extrazellulären Hämoglobins im Blutbeutel bestimmt werden, da dieses nur aus den zerstörten Erythrozyten stammen kann. Die Angabe des Hämoglobingehaltes erfolgt typischerweise in g/dl.
Bei den bekannten Methoden zur Hämoglobinbestimmung handelt es sich ausschließlich um Methoden, die Aliquote aus der zu bestimmenden Blutprobe entnehmen müssen.
EP 0 800 074 A1 beschreibt beispielsweise eine Methode, die den Gesamthämoglobingehalt einer Vollblutprobe ermittelt. Diese ist für die Anwendung am Blutbeutel nicht relevant, da hierbei das Hämoglobin aus den intakten Erythrozyten bestimmt wird und somit kein Rückschluss auf die Eignung zur Transfusion der Proben möglich ist. Nach diesem oder einem abgewandelten Verfahren wird die Gesamthämoglobinkonzentration einer Vollblutprobe von zahlreichen Laborblutbildbestimmungsgeräten bestimmt. Hierbei werden in der Regel die Erythrozyten vollständig hämo- lysiert (auch durch Zusatz von Reagenzien) und der Gesamthämoglo- bingehalt durch Transmissionsmessungen ermittelt.
US 5,288,646 beschreibt In-vitro-Messungen mittels der konzentrationsabhängigen Veränderung der Transmissionseigenschaften eines durchsichtigen Absorbers nach Eintauchen in eine Vollblutprobe. Aus Blutanalyselaboratorien ist eine Methode bekannt, die extrazelluläres Hä- moglobin in Blutserum- oder Plasmaproben durch optische Messungen bestimmt, aber ebenfalls einen direkten Kontakt mit dem zu untersuchenden Blutprodukten benötigt. Die Bestimmung des extrazellulären Hämoglobins in Blutbeuteln wird nach Öffnen des Beutels und Entnahme eines Aliquots mit anschließender Zentrifugation durchgeführt. Der Überstand wird hierbei mit einer Transformationslösung versetzt und die Extinktion bei den Wellenlängen 680 nm und 540 nm bestimmt. Diese Methode ist ebenfalls für die Überprüfung von noch verwendbaren Blutbeuteln ungeeignet, da geöffnete Konserven für die Transfusion nicht mehr verwendet werden dürfen. Sie wird nur zu Forschungszwecken angewen- det, oder bei Stichproben an schon aussortierten Blutkonserven aus der Blutbank.
In der üblichen Ausführungsform sind Blutkonserven mit Schläuchen oder Behältern versehen, die beim Befüllen der Konserven mit dem Blut gefüllt werden und zur Bestimmung der Blutgruppe herangezogen werden können. Diese Behälter sind bei der Lagerung der Konserve vom Beutelinhalt durch Schweißnähte getrennt und können somit für Messverfahren im direkten Kontakt geöffnet werden. Nachteil einer solchen Methode ist jedoch, dass es sich bei der Probenahme um eine gesonderte und
kleinere Blutmenge handelt, die andere Zerfallseigenschaften zeigt und weiterhin die Entnahme einer Probe mit anschließender Laborkontrolle zu zeit- und kostenintensiv ist und daher nicht angewendet wird.
Humane Blutkonserven sind teure und nur begrenzt haltbare Produkte, deren objektive Qualitätsprüfung - im Sinne einer Eignung zur Transfusion - nur durch Öffnen der Konserven zu erreichen ist. Dies ist jedoch wegen der Kontaminationsgefahr für klinische Zwecke nicht statthaft.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist daher, die Verschwendung potentiell noch intakter Blutkonserven wesentlich zu minimieren.
Die erfindungsgemäße Lösung ist ein routinemäßiges, objektives Kontrollverfahren zur Anwendung an einem geschlossenen Blutbehälter einer Blutkonserve, mit dessen Hilfe eine Aussage über die Verwendbarkeit der Blutkonserve zuverlässig abgeleitet werden kann.
Das lösungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte, bei denen:
die Blutkonserve in Form von Blut in einem geschlossenen Blutbehälter mit einer Behälterwand bereitgestellt wird;
vor der Messung das Blut in dem geschlossenen Blutbehälter in sedimen- tierbare und nicht sedimentierbare Blutbestandteile getrennt oder sich trennen gelassen wird;
die Messung an dem geschlossenen Blutbehalter oder an Teilen des Blutbehälters nach der Sedimentation der sedimentierbaren Blutbestandteile in dem Bereich der nichtsedimentierbaren Blutbestandteile erfolgt;
das Messsignal mindestens einmal durch die Behälterwand transmittiert wird.
Das hier dargelegte optische Messverfahren dient somit der Qualitätssicherung von Erythrozytenkonzentraten am ungeöffneten, nicht modifizierten Standard-Blutbeutel.
Die hier vorgestellte Methodik und das verwendete Gerät dienen der Messung extrazellulären Hämoglobinkonzentration am Blutbeutel mit einer objektiven Messung des Hämoglobingehaltes ohne Notwendigkeit zur Öffnung des Blutbeutels. Hiermit wird eine routinemäßige zuverlässige Quali- tätssicherung der Blutkonserven möglich und die Verwerfung intakter Blutkonserven weitgehend vermieden.
Das Verfahren beruht auf der Lagerung der zu überprüfenden Blutkonserven auf geeignete Art und der optischen Messung des freien Hämoglobingehaltes im erythrozytenfreien Lagerungsmedium am ungeöffneten Blut- beutelsystem sowie der Nutzung von noch mit dem Blutbeutel in Verbindung stehenden Behältnisse, bzw. Schläuchen zur Durchführung der Messungen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Überstand eines in einem Schlauchsegment sedimentierten Erythrozytenkonzentrates die Hämoglobinkonzentration des im Beutel vorhandenen Volumens wider- spiegelt und reproduzierbar mit geringem Fehler auch mit einfachen Methoden sicher zu bestimmen ist.
Erfindungswesentlich ist, dass die Messung an dem erythrozytenfreien Lagerungsmedium (Überstand) in einem mit dem Blutbeutel verbundenen Schlauch oder anderen externen Behältnis erfolgt. Der Schlauch bzw. das Behältnis besteht aus einem für die Messung geeigneten Material. Für die Durchführung der Messung sind keine speziellen optischen Komponenten am Blutbeutel notwendig. Dies ist wesentlich, da eine Änderung am bestehenden Blutbeutelsystem, wie z.B. die Einfügung von optischen Fenstern o.a., eine sehr tiefgreifende Umstellung des Produktionsverfahrens und zusätzlich eine komplette Neu-Validierung der Systeme in Bezug auf Biokompatibilität etc. in den Instituten, die Blutkonserven herstellen, notwendig machen würde. Dieser Schlauch wird erfindungsgemäß in senkrechter Position so gelagert, dass eine Sedimentation der Erythrozyten erfolgt. Diese Lagerung erfolgt in einem möglichen Ausführungsbeispiel durch Fixierung des Schlauchendes oberhalb des Beutels an einer Leiste, an die der Beutel selbst ebenfalls mit dem schlauchabgewandten Ende befestigt ist. Ebenfalls erfindungsgemäß ist jede andere Art der Lagerung, die einen Überstand in einem mit dem Beutelinhalt in Verbindung stehenden Behältnis
erzeugt oder eine andere Vorgehensweise, die zur Sedimentation der E- rythrozyten führt. Die optische Messung selbst erfolgt in Transmission oder Reflexion. Typischerweise werden mindestens zwei Lichtquellen in für die Messung geeigneten Wellenlängen-Bereichen und ein oder mehrere in diesen Bereichen empfindliche(r) Detektor(en) verwendet. Eine Lichtquelle dient hierbei der Bestimmung der Hämoglobinkonzentration, die Signale bei Beleuchtung mit der zweiten Lichtquelle werden zur Korrektur der optischen Störeinflüsse durch die optische Unregelmäßigkeit des Schlauches/Behälters benötigt. Wahlweise können zwei oder mehr Wellenlängen- bereiche oder auch das gesamte Spektrum verwendet werden. Erste Messungen haben überraschenderweise gezeigt, dass es möglich ist, auf diese Weise eine Hämoglobinkonzentration auf ± 0,002 g/dl genau zu bestimmen. Der Messkopf muss so geartet sein, dass der verwendete Schlauch sicher in eine fixierte Position gelangt, so dass eine Quetschung des Schlauches und damit eine Variation der durchstrahlten Schichtdicke verhindert werden kann.
Die Messung kann nach Sedimentation der Erythrozyten im Lagerungsmedium an einem mit dem Blutbehälter verbundenen Schlauch durch Transmissionsmessungen bei zwei Wellenlängen erfolgen. Da diese Schläuche bei den gängigen Blutbehältersystemen vorhanden sind, ist keine Änderung in der Produktion der Blutbehälter erforderlich. Das Verfahren kann zur Bestimmung des extrazellulären Hämoglobingehaltes den Verfahrensschritt beinhalten, dass der Blutbehälterinhalt mit dem Schlauchinhalt vermischt wird. Weiter kann eine anschließende Aufhängung des Blutbehäl- ters mit dem Blut erfolgen. Danach können die Erythrozyten in einem Zeitraum von ca. 24 h sedimentieren. Es entsteht ein erythrozytenfreier Bereich von 0,5-1 ,0 cm im Schlauch, der für die Messung mit dem Hämoglobinsensor ausreicht.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann die vorgenannte Lösung mit einem zusätzlichen Barcode-Scanner ausgestattet werden. Dieser ermöglicht die Verknüpfung von blutrelevanten Daten mit Messwerten. Dies ist ebenfalls in Verknüpfung mit einem Temperatursensor möglich. In zusätzlicher Weiterführung des Erfindungsgedankens kann der Messwert vor
Ausgabe der Blutkonserven mit dem Messwert nach Rücknahme der unverbrauchten Blutkonserven verglichen werden und somit eine sensitive Methode liefern, um durch starke Änderungen der Werte auf eine Unterbrechung der Kühlkette zurückschließen zu können.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens erfolgt die Datenübermittlung vom Messkopf zur Auswerte- und Verarbeitungsstation schnurlos. Auch die kabelgebundene Übermittlung und die Zwischenspeicherung der Daten im Messkopf sind erfindungsgemäße Lösungen.
Ebenfalls in Weiterführung des Erfindungsgedankens kann der Sensor mit einer Messeinheit zur Bestimmung des Hämatokrits versehen werden, so dass die Berechnung der Hämolyserate möglich ist. Die Bestimmung des Hämatokrits kann je nach Methode an jedem beliebigen Teil des Blutbeutels erfolgen.
i) Es kann sich um eine Bestimmung des Hämatokrits durch ortsaufgelöste Messung des eingestrahlten Lichtes einer oder mehrerer Wellenlängen handeln.
ii) Die Bestimmung des Hämatokrits kann außerdem durch Remission und/oder Transmissionsmessungen am Blutbeutelsystem erfolgen. In einem speziellen Ausführungsbeispiel erfolgt die Erfassung der Remission im Bereich von 300 bis 1500nm mit Hilfe einer Ulbrichtkugel, die Verarbeitung der Daten erfolgt mit Hilfe statistischer Methoden.
iii) Die Resonanzraman-Streuspektroskopie ist ebenfalls eine Möglichkeit, die dazu genutzt werden kann um den Hämatokrit zu bestimmen.
iv) Die Bestimmung des Hämatokrits kann ebenfalls mit Hilfe der dynami- sehen Lichtstreuung erfolgen, da der globale Anisotropiefaktor stark von der Teilchenzahldichte und damit vom Hämatokrit abhängt.
v) Die Laserdopplerflussmessung an schallinduziert bewegten Erythrozyten erlaubt ebenfalls die Bestimmung der Teilchenzahldichte und damit die des Hämatokrits.
ln Weiterführung des Erfindungsgedankens können die oben genannten Verfahren i) bis iii) dazu eingesetzt werden die Sauerstoffsättigung zu bestimmen.
Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines extrazellulären Hämoglobingehaltes im Blut einer Blutkonserve, umfassend eine Sendeeinheit für einen ersten elektromagnetischen Messstrahl, einen Empfänger für elektromagnetische Strahlung und eine Aufnahmevorrichtung mit einem Messraum, welcher ausgebildet ist, einen Blutbehälter oder Teile eines Blutbehälters aufzunehmen. Der Messraum für den Blutbehälter oder Teile des Blutbehälters ist derart im Strahlengang zwischen der Sendeeinheit und dem Empfänger angeordnet, dass die Sendeeinheit einen Messstrahl durch den Messraum in Richtung Empfänger transmittieren und der Empfänger ein zur Bestrahlungsstärke proportionales Ausgangssignal erzeugen kann. Die Messvorrichtung umfasst weiter eine Auswerteeinheit, die wenigstens mit dem Empfänger wirkverbunden und ausgebildet ist, aus dem Ausgangssignal ein Messsignal so zu bilden, dass dieses im Anwendungsfall einer extrazellulären Hämoglobinkonzentration von Blut entspricht.
Aus der WO 01/17420 A1 ist eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Bestim- mung von Blutcharakteristika, einschließlich Hämoglobin aus einer Mischung von Flüssigkeit und Blutzellen in einem lichtdurchlässigen Gefäß bekannt. Die Vorrichtung umfasst zwei Lichtquellen und zwei Lichtempfänger zur Messung von Blutcharakteristika.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, alternativ zum Stand der Technik ein Messgerät anzugeben, welches eine schnelle Aussage über die Verwendbarkeit von Blutkonserven ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Lösung ist eine mit einer Hand zu bedienende Messvorrichtung, welche ausgebildet ist, die extrazelluläre Hämoglobinkonzentration von Blut in einem geschlossenen Blutbehälter zu bestimmen.
Dazu ist die erfindungsgemäße Messvorrichtung als Handgerät gestaltet und umfasst ein mit einer Hand zu haltendes Gehäuse, wobei die Aufnah-
mevorrichtung für einen Blutbehälter oder Teile eines Blutbehälters einen beweglichen Messraumverschluss umfasst, der mit einer die Messvorrichtung haltenden Hand zu öffnen und zu schließen ist. Bevorzugt weist dazu die Messvorrichtung einen Kontaktschalter zur Kontrolle des Messraumver- Schlusses auf. Aufgrund des Messergebnisses ist eine sichere Aussage über die weitere Verwendbarkeit der Blutkonserve möglich.
Unabhängig vom hier beschriebenen Zusammenhang mit Blutkonserven- Untersuchungen ist ein Messgerät vielseitig und vorteilhaft einsetzbar, welches eine Sendeeinheit für einen ersten elektromagnetischen Messstrahl aufweist, sowie einen Empfänger für elektromagnetische Strahlung und eine Aufnahmevorrichtung mit einem Messraum, welcher ausgebildet ist, eine Messprobe aufzunehmen. Der Messraum für die Messprobe ist derart im Strahlengang zwischen der Sendeeinheit und dem Empfänger angeordnet, dass die Sendeeinheit einen Messstrahl durch den Messraum in Richtung Empfänger transmittieren und der Empfänger ein zur Bestrahlungsstärke proportionales Ausgangssignal erzeugen kann. Weiter ist das Messgerät als Handgerät gestaltet und besitzt ein mit einer Hand zu haltendes Gehäuse, wobei die Aufnahmevorrichtung für eine Messprobe einen beweglichen Messraumverschluss aufweist, der mit einer das Messgerät haltenden Hand zu öffnen und zu schließen ist.
Der Messraumverschluss ist bevorzugt ausgebildet, den Blutbehälter oder Teile des Blutbehälters zu fixieren. Der Messraumverschluss kann dazu offen gestaltet sein. Im Gegensatz dazu kann der Messraumverschluss auch lichtabschirmend ausgebildet sein. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Messung durch Fremdlicht nicht beeinflussbar ist. Im Falle der offenen Ausbildung des Messraumverschlusses kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, eine Differenzmessung zur Eliminierung des Fremdlichteinflusses auszuführen.
In einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung eine Steuereinheit auf, die mit dem Messraumverschluss sowie der Auswerteeinheit und der
Sendeeinheit verbunden und ausgebildet ist, eine Messung automatisch auszulösen, nachdem der Messraumverschluss geschlossen wurde. Das
ermöglicht ein effizientes Messen einer Serie von Blutkonserven dadurch, dass zusätzliche Bedienschritte entfallen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Sendeeinheit ausgebildet, einen zweiten Messstrahl durch den Messraum in Richtung Empfänger zu transmittieren. Dazu kann die Sendeeinheit zwei Sender umfassen. Der zweite Messstrahl dient hierbei zur Erfassung von Störgrössen oder optischen Transmissionseigenschaften des Blutbehälters.
Bevorzugt umfasst die Aufnahmevorrichtung mindestens einen optischen Strahlumlenker im Strahlengang des ersten und/oder des zweiten Mess- Strahls. Der optische Strahlumlenker ist bevorzugt ein Strahlteiler, der ausgebildet ist, den ersten Messstrahl und/oder den zweiten Messstrahl in einen Transmissionsstrahl und einen Referenzstrahl mit jeweils verschiedener Ausbreitungsrichtung zu teilen. Weiter umfasst die Aufnahmevorrichtung einen Referenzempfänger für elektromagnetische Strahlung, welcher angeordnet ist, den Referenzstrahi zu empfangen und ausgebildet ist, ein zur Bestrahlungsstärke proportionales Ausgangssignal zu erzeugen. Durch eine solche Referenzmessung lassen sich vorteilhaft Schwankungen der Strahlstärke der Sender kompensieren. Bevorzugt ist der Strahlteiler ein halbdurchlässiger Spiegel.
In einer bevorzugten Variante ist das Emissionsspektrum des Senders für den ersten Messstrahl derart, dass der erste Messstrahl durch Hämoglobin eine starke Absorption erfährt und das Emissionsspektrum des Senders für den zweiten Messstrahl ist derart, dass der zweite Messstrahl durch Hämoglobin eine vergleichsweise geringe Absorption erfährt. Da- durch lassen sich vorteilhaft zur optische Störeinflüsse durch die optische Unregelmäßigkeit des Schlauches und/oder des Blutbehälters korrigieren.
Die Sendeeinheit kann den ersten Messstrahl und den zweiten Messstrahl mit jeweils schmalbandigem aber unterschiedlichem Emissionsspektrum erzeugen. Die Sendeeinheit kann wenigstens eine Lumineszenzdiode oder wenigstens eine Laserdiode umfassen. Bevorzugt umfasst die Sen-
deeinheit zwei Sender, welche als Lumineszenzdiode oder als Laserdiode ausgebildet sind.
Bevorzugt besitzt der erste Messstrahl ein Spektrum im wesentlichen in einem Wellenlängenbereich von 300 Nanometer bis 630 Nanometer und der zweite Messstrahl ein Spektrum im wesentlichen im Wellenlängenbereich von 630 Nanometer bis 1300 Nanometer. Dazu kann der erste Sender eine Lumineszenz- oder Laserdiode sein, welche ausgebildet ist, einen blauen oder grünen Messstrahl zu emittieren und der zweite Sender eine Lumineszenz- oder Laserdiode sein, welche ausgebildet ist, einen roten oder infraroten Messstrahl zu emittieren. Der emittierte Messstrahl des ersten Senders hat bevorzugt ein Leistungsmaximum im Wellenlängenbereich zwischen 550 und 570 Nanometer. Der emittierte Messstrahl des zweiten Senders hat bevorzugt ein Leistungsmaximum im Wellenlängenbereich zwischen 630 und 720 Nanometer, oder zwischen 700 und 950 Nanometer, besonders bevorzugt zwischen 690 und 700 Nanometer. Bekannte und als zweite Sender geeignete Leuchtdioden haben ein E- missionsspektrum im wesentlichen zwischen 630 und 700 Nanometer.
Alternativ zu den Laserdioden kann mindestens einer der Sender als diodengepumpter Festkörperlaser ausgebildet sein. Der Vorteil des Lasers besteht darin, dass weitere Kollimierungsmittel zur Strahlbündelung entfallen können. Weiter vorteilhaft ist, dass die Strahlung des Lasers eine hohe Strahldichte aufweist. Dadurch kann der Messstrahl auch längere Messstrecken in größeren Messräumen durchstrahlen. Damit kann eine Messung beispielsweise auch an größeren Blutbehältern erfolgen.
Die von den Sendern emittierte Strahlung kann amplitudenmoduliert, mehr oder weniger kohärent, polarisiert oder gepulst sein.
Der Sender kann auch eine breitbandige Strahlungsquelle, beispielsweise eine Glühlampe, weiter bevorzugt eine Halogenlampe sein. Auch Gasentladungslampen sind als Sender denkbar, bevorzugt Metalldampfhalogen- lampen. Im Falle einer breitbandigen Strahlungsquelle kann der Sender ein Filter zur Erzeugung einer schmalbandigen, beispielsweise einer
blauen, einer grünen oder einer roten Strahlung umfassen. Als Alternative kann dazu die Messvorrichtung genau einen Sender umfassen.
Der Sender kann in diesem Fall eine breitbandig emittierende Strahlungsquelle sein und der Empfänger spektralauflösend ausgebildet sein. Dazu kann der Empfänger ein optisches Gitter oder ein Prisma umfassen, welche ausgebildet sind, Messstrahlanteile verschiedener Wellenlänge auf jeweils verschiedene Erfassungsorte abzubilden. An den jeweiligen Erfassungsorten kann der Empfänger mindestens einen oder mehrere jeweils einem Wellenlängenbereich zugeordnete strahlungsempfindliche Emp- fängerelemente, beispielsweise eine Empfängerzeile umfassen. Der Empfänger kann auch ein CCD-Chip sein. Beispielsweise kann der Sender eine Gasentladungslampe enthaltend Quecksilber sein. Der Messstrahl kann dann eine Quecksilber-Linie bei 289 Nanometer enthalten. Zur Bestimmung der Hämoglobinkonzentration ist die Auswerteeinheit ausgebil- det, das Ausgangssignal desjenigen Empfängerelementes an dem der Quecksilber-Linie entsprechenden Erfassungsort auszuwerten.
Die Sendeeinheit ist bevorzugt ausgebildet, die Messstrahlen gepulst zu senden. Weiter bevorzugt ist die Sendeeinheit ausgebildet, den ersten und den zweiten Messstrahl alternierend zu senden. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, das im Empfänger erzeugte Ausgangsignal taktsynchron zu den jeweiligen gepulsten Messstrahlen auszuwerten.
Der Empfänger für einen elektromagnetischen Messstrahl ist ausgebildet, bei Auftreffen eines elektromagnetischen Messstrahls auf den Empfänger freie Ladungsträger zu generieren. Der Empfänger ist bevorzugt in den Spektralbereichen der von den Sendern emittierten Messstrahlen besonders empfindlich ausgebildet. Der Empfänger kann eine Photodiode, beispielsweise eine Siliziumdiode, einen Phototransistor, einen Sekundärelektronen-Vervielfacher umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Empfänger ein grossflächiger Empfänger mit einer im Ver- gleich zu Photodioden grossen strahlungsempfindlichen Empfängerfläche. Der Vorteil der grossflächigen Empfängers ist, dass weitere Kollimie-
rungsmittel für einen transmittierten Messstrahl zwischen dem Messraum und dem Empfänger entfallen können.
Beispielsweise ist ein solcher grossflächiger Empfänger ein Fotowider- stand. Bevorzugt ist ein solcher grossflächiger Empfänger eine Solarzelle. Dazu kann die Messvorrichtung eine Empfänger-Ansteuereinheit umfassen, welche ausgebildet ist, einen Strom durch die Solarzelle fließen zu lassen, welcher von dem durch Einstrahlung generierten Ladungsträgerstrom in der Solarzelle verschieden ist und diesem überlagert ist. Die vor- teilhafte Wirkung besteht darin, die Spannungs-Strom-Kennlinie der Solarzelle derart zu verschieben, dass die Solarzelle sich elektrisch mit oder ohne Bestrahlung wie eine Fotodiode verhält. Der Vorteil dieser passiven Betriebsart der Solarzelle besteht darin, dass die Solarzelle bei dieser Betriebsart im Vergleich zum bloßen Generatorbetrieb ein lineares Verhal- ten im Verhältnis zu einer auf die Solarzelle auftreffenden Strahlungsleistung aufweist. Die Solarzelle kann eine Siliziumsolarzelle, bevorzugt eine Dünnschicht-Solarzelle umfassend amorphes Silizium oder Kupferindium- diselenid oder Kupferindiumdisulfid sein.
Der Empfänger kann auch ein Spektrometer sein.
Die Messvorrichtung kann auch ausgebildet sein, eine Resonanz-Raman- Spektroskopie zur Bestimmung des Hämatokrits auszuführen. Dazu umfasst die Aufnahmevorrichtung einen zweiten Empfänger für elektromagnetische Strahlung, welcher derart angeordnet ist, dass eine vom Blut reflektierte Strahlung durch die Behälterwand auf den Empfänger trifft. Der Sender ist dazu beispielweise ausgebildet, eine Strahlung mit streng monochromatischem Spektrum zu emittieren. In diesem Fall ist der Empfänger schmalbandig ausgebildet, bevorzugt ist der Empfänger ausgebildet, selektiv einzelne Frequenzlinien der reflektierten Strahlung zu bewerten. Das im Empfänger erzeugte Ausgangssignal kann in diesem Fall spektral gewichtet sein. Die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, das spektral gewichtete Ausgangssignal bezüglich des Hämatokritgehaltes des Blutes im Blutbehälter auszuwerten.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit ausgebildet, anhand des Ausgangssignals des ersten Empfängers und des Ausgangssignals des Referenzemp- fängers unter Nutzung von Kalibrierinformation ein Messsignal zu erzeugen, das im Anwendungsfall einer extrazellulären Hämoglobinkonzentration entspricht. Dazu kann die Messvorrichtung AnSteuereinheiten für die Sender und/oder einen Messverstärker für den Empfänger umfassen, welche mit der Auswerteeinheit wirkverbunden sind. Zur Weitervera rbei- tung des die Hämoglobinkonzentration repräsentierenden Messsignals umfasst die Auswerteeinheit bevorzugt einen Mikroprozessor, besonders bevorzugt ist der Mikroprozessor programmierbar ausgebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Aufnahmevorrichtung eine Pressvorrichtung auf, welche ausgebildet ist, einen Schlauchabschnitt mit einer Schlauchabschnittsoberfläche formschlüssig aufzunehmen und unter Pressung die Schlauchabschnittsoberfläche vollflächig an eine vorgegebene Geometrie des Messraumes anzuschmiegen. Die Pressvorrichtung kann ein Teil des Messraumverschlusses sein, oder in diesem durch spezielle Ausformung des Messraumverschlusses integriert sein. Diese Merkmale gewährleisten eine konstante Schlauchgeometrie bei der Messung. Dadurch wird vorteilhaft eine gute Reproduzierbarkeit der Messung und eine kleine Streuung der Messergebnisse erreicht.
Alternativ zur Ausbildung als Handgerät kann die Messvorrichtung einen Handsensor aufweisen, welcher als eine an einem Schlauch befestigbare Klammer ausgebildet ist und der Handsensor die Aufnahmevorrichtung, die Sendeeinheit und den Empfänger umfasst. Der Handsensor kann mit der Messvorrichtung schnurverbunden oder schnurlos verbunden sein. Zur schnurlosen Verbindung kann die Messvorrichtung beispielsweise eine Infrarot-Schnittstelle, bevorzugt gemäß der IRDA-Norm, oder eine Bluetooth-Schnittstelle umfassen.
Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung einen Barcodescanner. Der Barcodescanner umfasst eine Lesevorrichtung und ein Lesefenster. Das Lesefenster ist bevorzugt derart in einem Gehäuse des Handgerätes angebracht, dass das Handgerät zum Messen der Hämoglobinkonzentration und zum Lesen eines Barcodes mit einer Hand in genau einer Greifposition festhaltbar ist. Das Lesefenster kann derart angebracht sein, dass wahlweise zum Barcodelesen oder Messen maximal eine Schwenkbewegung der Hand um das Handgelenk notwendig ist. Alternativ dazu kann der Barcodescanner auch in einem Gehäuse des Handsensors ange- bracht sein.
Experimentelle Untersuchung
Dieses Verfahren setzt voraus, dass die Hämoglobinwerte im Schlauch mit denen im Beutel vergleichbar sind und das die Messung trotz Variation der Schläuche zu einer ausreichenden Genauigkeit führt. Dazu wurden im Vorfeld Untersuchungen durchgeführt.
Für den Vergleich der Hämolysewerte im Schlauch und im Beutel wurden an beiden Stellen Proben genommen und der Hämoglobingehalt nach Zentri- fugation mit der Labormethode (Transmissionsmessung am UV/VIS- Spektrometer) bestimmt. Hierbei ist die notwendige Menge von ca.l,5 ml Vollblut' für eine solche Messung maßgeblich für die Länge des Schlauches. Die Schlauchlänge musste demnach 20 cm (minimal 16 cm) betragen. Bei der Realisierung des Verfahrens ist eine Reduzierung der Länge möglich.
Es wurden Vergleichsmessungen bei vorherigen unterschiedlichen Ho- mogenisierungsverfahren durchgeführt. Die reine Lagerung von ca. 24 h unter Kühlung hat keinen Einfluss auf die Hämolysebildung. Bei diesen Versuchen wurde die Durchmischung mittels Schwenken des Beutels und Ablassen des Blutes durch den Versuchsschlauch erzielt. Nach 24 h wurde kein signifikanter Unterschied zwischen den Proben Schlauch/Beutel ge- messen. Die Hämolysewerte im Schlauchinneren liegen sowohl über als auch unter den Werten im Beutel. Die Differenz liegt im Mittel bei + 0,006 g/dL.
Damit der Beutel nicht geöffnet werden muss, wurde eine Schlauchausrollzange, die bei der Herstellung von Erythrozytenkonzentraten stan- dardmäßig verwendet wird, zur Durchmischung des Schlauchinhaltes mit dem Beutelinhalt verwendet. Ein einmaliges Durchmischen hat die geringsten Unterschiede zwischen den Hämoglobin-Werten aus Schlauch und Beutel ergeben. Als Ergebnis der Vergleichsmessungen zur Hämoglobinbestimmung nach Homogenisierung durch einmaliges Ausrollen des Schlauches ist festzustellen, dass die Hämoglobinwerte im Schlauch immer leicht höher liegen. Die Differenz ist unabhängig vom Hämoglo-
binabsolutbetrag und beträgt im Mittel plus 0,007 g/dL. Dies ist wahrscheinlich auf die Induzierung einer leichten Hämolyse durch das Ausrollen zurückzuführen. Abschließend zeigt sich, dass eine Messung des Hämoglobins mit Hilfe des vorgestellten Verfahrens sinnvoll ist.
Um den Einfluss der Schläuche auf eine Kalibrierung zu überprüfen wurde ein einfaches Messsystem aus Komponenten eines Optik-Bausatzes aufgebaut. Figur 6, welche im Folgenden näher erläutert wird, zeigt ein Schema eines solchen einfachen Messsystems. Als Lichtquelle dienen zwei Lumineszenzdioden welche ausgebildet sind, Strahlung verschiede- ner Wellenlänge zu emittieren. Die Transmission der Messtrahlen durch die Blutproben werden nacheinander bestimmt. Diese Werte können mit Hilfe von Referenzmessungen normiert werden. Die Empfänger sind Siliziumdioden.
Die Messwerte wurden mit einem Lock-In Verstärker aufgenommen und angezeigt. Zur Überprüfung der Abhängigkeit der Messwerte von den Schlaucheinflüssen wurde eine Kalibration mit einer Hämolysekonzentrati- onsreihe an fünf verschiedenen Schläuchen durchgeführt. Die Schläuche wurden von den Blutbeuteln abgeschnitten und mit jeweils der gleichen Lösung gefüllt.
Die Vorhersage der gemessenen Werte mit einer Kalibrationsfunktion aus der Kalibration ist mit einem relativen Fehler von 1 % möglich.
Kalibrierung
Erste Messung an Standardproben mit unterschiedlichen Hämoglobinkonzentrationen im Bereich von 0,006 g/dL bis 0,60 g/dL in Blutbeutel- Schläuchen mit dem beschriebenen Empfänger zeigten eine charakteristische Abhängigkeit. Das Verhältnis von auf die Schlauchoberfläche eingestrahlter Leistung und durch den Schlauch transmittierter Leistung wird bei beiden Messstrahlen zu einer Transmission umgerechnet, wobei eine Transmission ohne Schlauch in der Aufnahmevorrichtung auf „1" normiert wird. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass durch das Bilden
eines Quotienten von Grün-Transmission und Rot-Transmission (Tgrün/Trot) die Varianz des Messergebnisses, verursacht durch die Verwendung unterschiedlicher Schläuche, stark reduziert werden kann, wobei eine empfindliche Abhängigkeit des Messergebnisses von der Hä- moglobinkonzentration aber erhalten bleibt.
Mit den Quotienten aus 5 Messungen an jeweils unterschiedlichen Schläuchen wurde das Gerät kalibriert, so dass eine Vorhersage der herstellten Standardlösungen erfolgen kann. Die Abhängigkeit kann mit einem Polynom vierten Grades beschrieben werden. Die Vorhersage mit Hilfe dieses Polynoms ist mit einem mittleren absoluten Fehler von 0,0047 g/dL möglich. Die Auswertung beinhaltet bereits die Varianz durch die Messung an 5 unterschiedlichen Schläuchen, wobei die Varianz die Messgenauigkeit im Wesentlichen beeinflusst.
Ein versehentliches Aufschütteln oder eine Messung, bei der die Erythro- zyten noch nicht vollständig sedimentiert sind, kann zu einer Verfälschung der Messwerte führen. Daher wurde als weitere Störgröße der Einfluss von nicht-sedimentierten Erythrozyten untersucht. Dazu wurde einigen der Standard-Hämoglobinlösungen eine vordefinierte Anzahl von Erythrozyten (3000-65000 pro Kubikmillimeter) zugegeben, anschließend die Trans- missionsmessung durchgeführt und eine Vorhersage für die Hämoglobin- Konzentration bestimmt. Aufgrund der Streuverluste durch die Erythrozyten, die als Absorptionsverluste durch die Kalibrierung interpretiert werden, wird ein teilweise wesentlich zu hoher Hämoglobinwert vorhergesagt. Da die Streuverluste sich jedoch nicht nur bei der grünen Messstrahlung, sondern auch bei der roten Messstrahlung, bei der Hämoglobin kaum absorbiert, bemerkbar machen, lässt sich die Streuung an Erythrozyten von der Absorption an Hämoglobin unterscheiden. Setzt man nun einen Schwellwert in Abhängigkeit von der Grün-Transmission für die Rot- Transmission, die zwischen den Proben mit und ohne Streuer unterschei- den soll, so lassen sich viele verunreinigte Proben diskriminieren. Der Schwellwert ist in Figur 7 dargestellt.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Sendeeinheit, der Sen-
der, der Empfänger, des Strahlteilers, der Auswerteeinheit und der Auf- nahmevorrichtung sind an der Messvorrichtung, der Messvorrichtung mit Handsensor oder dem Handgerät nicht nur im Zusammenhang mit den anderen Merkmalen, sondern auch für sich genommen verwirklichbar.
Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.
In Figur 1 ist das Messprinzip mit einer möglichen technischen Ausführung der Erfindung dargestellt. Der Blutbeutel mit dem Erythrozytenkonzentrat wird so befestigt, dass der Schlauch 2 mit der Blutprobe in Kontakt steht. Der Schlauch 2 wird senkrecht befestigt, so dass die Erythrozyten 3 von dem Lagerungsmedium 4 durch Sedimentation getrennt werden. Die Messung erfolgt an der erythrozytenfreien Zone am Schlauch mit dem Messkopf 5, welcher die Lichtquellen, den Detektor und die Messoptik enthält. Der Messkopf ist mit der Steuereinheit und Auswertestation 6 verbunden.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer möglichen technischen Ausführungs- formen des Messkopfes. Die Lichtquelle 7 beleuchtet den Schlauch 8, wobei ein Teil der Strahlung durch einen teildurchlässigen Spiegel 9 ausgeblendet wird und zur Kontrolle der Lichtintensität vom Detektor 10 aufgenommen wird. Das transmittierte Licht wird am Detektor 11 registriert und der Auswerteelektronik zugeführt. Der Schlauch wird so vom Gehäuse 12 umfasst, dass er reproduzierbar in einer vorgegebenen Geometrie stabilisiert wird.
Figur 3 zeigt einen Geräteschnitt eines Ausführungsbeispiels für ein Handgerät zur Bestimmung einer extrazellulären Hämoglobinkonzentration. Dargestellt sind wesentliche Gerätekomponenten, die in der Ausformung eines Gerätegehäuses berücksichtigt sind.
Das Handgerät 20 umfasst ein Gehäuse 22, eine erste Sendediode 30, welche ausgebildet ist grünes Licht auszusenden, eine zweite Sendediode 32, welche ausgebildet ist, rotes Licht auszusenden, einen Transmissionsempfänger 34 und einen Referenzempfänger 36, welche ausgebildet sind, das grüne und das rote Licht zu empfangen. Das Gehäuse 22 umfasst Hohlräume zur Strahlführung des roten und des grünen Messstrahls vom
Sender zum Transmissionsempfänger 34 und dem Referenzempfänger 36. Weiter umfasst das Handgerät 20 einen Hohlraum 44 zur Aufnahme eines Temperatursensors sowie einen Hohlraum 46 zur Aufnahme eines Startschalters und einen Messraum 49 zur Aufnahme eines Schlauches 60. Das Handgerät 20 umfasst weiter einen Strahlteiler 38, ein Prisma 40 sowie einen Schnittstellenanschluss 50 und einen Reset-Schalter 52. Der Schnittstellenanschluss ist bevorzugt ein Sub-D Anschluss. Das Handgerät 20 umfasst auch einen Verschluss 48 zum Verschließen des Messraumes.
Ausgehend von den beiden Lichtquellen der ersten und zweiten Sendedi- ode wird das Licht durch die Hohlräume zur Strahlführung über eine relativ lange Wegstrecke, in diesem Beispiel 65 mm, bis zu einer zum Handgerät gehörenden Blende 42 mit beispielweise 1 mm bis 2 mm, bevorzugt
1 ,5 mm Durchmesser geführt. Die Blende begrenzt den nutzbaren Anteil der Emission für die Beleuchtung eines Lumens eines Schlauches 60 mit einem Durchmesser von 3 mm. Hinter der Blende ist der Strahlteiler 42 angebracht, der das ankommende Licht je zu 50% auf den Referenz- und
Messsensor aufteilt. Die Weglängen von den beiden Sendedioden 30, 32 bis zum Strahlteiler 38, als auch die Strahlaufteilung des Strahlteilers 38 auf den Transmissionsempfänger 34 und Referenzempfänger 36 sind gleich.
Um die Abmessungen des Handgerätes 20 klein zu halten, wird das Licht der zweiten Sendediode 32 durch das Prisma 40 in kurzer Entfernung vor dem Strahlteiler 38 noch einmal umgelenkt. Der Schlauch 60 wird zum Messen in den Messraum 49 eingelegt. Nach Betätigung des Verschlus- ses 48 ist der Schlauch durch einen Formschluss gegen längsaxiales Verrutschen gesichert und somit während der Messung fixiert. Durch die Ausformung des Aufnahmeraumes und des Verschlusses 48 weist der Schlauch 60 während der Messung der Hämoglobinkonzentration eine konstante Form auf. Das Handgerät 20 ist ausgebildet, mit dem Schließen des Verschlusses 48 gleichzeitig einen in dem Hohlraum 46 angebrachten Startschalter zu betätigen. Der Reset-Taster 52 dient dem Verwerfen von Messdaten und dem Neustart der Messung. Ein Temperatursensor ist im
Messkopf in dem dafür vorgesehenen Hohlraum 44 angebracht und ausgebildet, eine Gerätetemperatur zu überwachen, die zu einer Messwertvariation führen könnte.
Die Abmaße des Handgerätes 20 lassen eine einhändige Bedienung zu, so dass die zweite Hand zum Einlegen des Schlauchs 60 genutzt werden kann. Dazu hat die Außenabmessung des Handgerätes 20 in diesem Beispiel ein Längenmaß 54 von 165 mm und ein Breitenmaß 56 von 58 mm.
Das Grundprinzip des Hämolysesensors basiert auf der Hämoglobinbestimmung durch Messung der Extinktion eines Messtrahls im Wellenlän- genbereich mit starker Hämoglobinabsorption, bevorzugt grünes Licht. Die Schwierigkeiten bestehen zum einen in der optischen Beeinflussung der Messung durch die Schlauchgeometrie und zum anderen in der Variation der optischen Eigenschaften durch Schläuche unterschiedlicher Hersteller und nicht gänzlich sedimentierter Erythrozyten. Der Schlauch 60 wirkt bei Durchstrahlung wie eine kurzbrennweitige Zylinderlinse. Um diesem Rechnung zu tragen, umfasst das Handgerät 20 wenigstens ein Kollimierungsmittel 42, welches im Strahlengang des ersten und/oder zweiten Messstrahls angeordnet und ausgebildet sind, den ersten und/oder den zweiten Messstrahl auf 0,5 bis 3 mm, bevorzugt 2 mm Durchmesser in der Ebene zu kollimieren, wo sich im Anwendungsfall eine Messprobe, bevorzugt deren Oberfläche befindet. Die Messprobe ist beispielsweise ein Schlauch 60. Das Kollimierungsmittel 42 kann eine Blende 42 sein, alternativ wenigstens eine Linse, bevorzugt wenigstens eine Konvexlinse, weiter bevorzugt wenigstens eine Bikonvexlinse sein. In einer vorteilhaften Weiterführung kann das Kollimierungmittel auch ein optische Vorrichtung mit zwei Linsen sein, welche bevorzugt derart angeordnet sind, dass die im Strahlengang näher zum Sender beabstandete Linse die Strahlungsquelle des Senders in der Hauptebene der im Strahlengang vom Sender weiter beabstandeten Linse abbildet. Diese Meissner- Anordnung bewirkt vorteilhaft, dass der Messstrahl nach dem Durchlaufen des Kollimierungsmittels im Querschnitt eine homogene Lichtstärkeverteilung aufweist. Das in einer Richtung nach Durchstrahlen
des Schlauchs 60 stark divergente Licht wird durch den Transmissionsempfänger 34 in kleinem Abstand hinter dem Schlauch 60 gemessen. Dazu ist der Transmissionsempfänger 34 großflächig ausgebildet. Für das Erfassen von Störgrößen wie Schlauchvariation und nicht voll- ständig sedimentiertes Blut wird eine zweite Transmissionsmessung ausgeführt, bei der die Hämoglobinabsorption klein ist, bevorzugt ist rotes Licht. Insgesamt wird eine Zweistrahl-Transmissionsmessung bei zwei verschiedenen Wellenlängen durchgeführt. Da eine Schmalbandigkeit der Messstrahlen aufgrund der breitbandigen Hä- moglobinabsorption nicht zwingend notwendig ist, umfasst das Handgerät bevorzugt kleine und kostengünstige Leuchtdioden.
Figur 4 zeigt einen seitlichen Geräteschnitt des Handgerätes 20. Das Handgerät 20 umfasst das Gehäuse 22, den Schnittstellenanschluss 50, den Transmissionsempfänger 34, den Startschalter 47 und den Strahltei- ler 38. Weiter umfasst das Handgerät 20 einen Hohlraum 70 zur Aufnahme einer Prozessoreinheit, einen Hohlraum 72 zur Aufnahme einer Steuereinheit, einen Hohlraum 74 zur Aufnahme eines Anzeigemoduls, einen Hohlraum 76 zur Aufnahme eines Akkumulators, einen Hohlraum 78 zur Aufnahme eines Barcodescanners. Das Gehäuse 22 umfasst einen Durchbruch 80 in den Hohlraum 78 zur Aufnahme eines Austrittfensters.
Das Handgerät umfasst einen im Hohlraum 78 angebrachten Barcodescanner. Der Scanner umfasst in Richtung des Messkopfes ein Austrittfenster, durch welches ein Scannerstrahl ausgesendet und die Reflexion des Scannerstrahls empfangen werden kann. Durch die Anbringung des Fensters im Bereich der Aufnahmevorrichtung 84 für einen Schlauch eines Blutbehälters ist das Handgerät ausgebildet, dass nach der Messung und dem Entfernen des Schlauchs ein an einem Blutbehälter angebrachter Barcode mit dem Barcodescanner aus der gleichen Handstellung eingelesen werden kann. Wenn der Anwender das Handge- rät mit einer Hand von unten gegriffen hat, hat der Anwender freie Sicht auf das Anzeigemodul, welches sich auf der Oberseite des Gehäuses befindet und den Anwender durch das Menü leitet. Das Anzeigemodul ist bevorzugt ein 2x16 zeiliges Anzeigemodul. Das Anzeigemodul kann ein
LED- oder ein LCD-Anzeigemodul sein. Das Handgerät umfasst eine Steuereinheit und ein Prozessoreinheit, welche sich jeweils auf einer eigenen Platine oder auf einer gemeinsamen Platine befinden. Die Platinen sind bevorzugt an die Geometrie der Aufnahmeräume 70,72 angepasst. Ein Akkumulator ist fest im Handgerät im Hohlraum 76 eingebaut und bezieht seinen Ladestrom über den Schnittstellenanschluss 50, über welchen die Prozessoreinheit mit einem PC kommunizieren kann.
Das Gerät ist bevorzugt mit einem Barcodescanner und einem Akku ausgestattet, so dass die Hämoglobinwerte den Blutkonserven eindeutig zugeordnet werden können und der Sensor einfach zu handhaben ist. Das Handgerät 20 umfasst bevorzugt zur Datenübertragung an einen PC eine Schnittstelle, welche einen Schnittstellenanschluss 50 aufweisen kann, und ausgebildet ist, die gemessenen Daten über den Schnittstellenanschluss 50 zur weiteren Verwendung auf einen PC zu übertragen. Die Schnittstelle ist bevorzugt eine RS-232 Schnittstelle, weiter bevorzugt eine schnurlose Schnittstelle, beispielsweise eine Infrarot- Schnittstelle, bevorzugt eine Infrarot-Schnittstelle gemäß der IRDA- Norm, weiter kann die schnurlose Schnittstelle eine Bluetooth- Schnittstelle sein oder bevorzugt eine Wireless-LAN Schnittstelle sein.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung 84 für einen Schlauch eines Blutbehälters. Die Aufnahmevorrichtung 84 umfasst Führungsschienen 92, einen über Führungsschienen 92 hin- und her- verschieblichen Verschluss 48, Klemmbacken 86, sowie eine Federme- chanik, welche ausgebildet ist, den Verschlusses 48 im unbetätigten Zustand offen zu halten. Bevorzugt sind die Klemmbacken 86, beispielsweise gegen anders geformte Klemmbacken austauschbar, an der Aufnahmevorrichtung angebracht.
Die Positionierung des Schlauches 60 erfolgt in diesem Beispiel über eine am Schlauch 60 befindliche Schweißnaht 88. Der Schlauch 60 ist beim
Schließen des Verschlusses 48 zwischen zwei Klemmbacken 86 in seiner
Position festgehalten. Um die Messung mit diesem Beispiel aufgezeigten
Handgerät erfolgreich durchführen zu können, müssen sich die sedimen- tierbaren Blutbestandteile vor der Messung mindestens um 5 mm von der Unterkante der Schweißnaht abgesetzt haben. Die Klemmbacken 86 verhindern auch den Einfall von Fremdlicht während der Mes- sung, da sie den Schlauch 60 von oben her lichtdicht verschließen. Im unbetätigten Zustand wird der Verschluss durch den Druck der Federmechanik 90 offen gehalten. Die Klemmbacken 86 sind zur Anpassung an andere Schweißnahtgeometrien austauschbar, bevorzugt mit Schrauben an der Aufnahmevorrichtung angebracht. Das vollständige Schließen der Klemmbacken 86 wird bevorzugt durch einen Kontaktschalter überwacht, welchen das Handgerät 20 umfassen kann.
Der Mikroprozessor ist bevorzugt programmierbar ausgebildet und kann das im Folgenden beschriebene Steuerprogramm umfassen:
Nach dem Anschalten des Gerätes erscheint zunächst das Datum, die Uhrzeit, die Ladekapazität des Akkus und die Temperatur auf dem Display und nach wenigen Sekunden wechselt die Anzeige automatisch auf .Messen'. Nach dem Einlegen eines Schlauches muss der Schieber so geschlossen werden, dass ein Signalton ertönt und solange gehalten werden bis ein weiterer Signalton die erfolgreiche Messung bestätigt. Ge- messen wird das Referenzsignal und das Transmissionssignal durch die Blutprobe. Diese Messung erfolgt mit rotem Licht, mit grünem Licht und ohne Licht. Diese drei Messungen werden in einer Schleife 64 mal wiederholt und in getrennten Speichern aufsummiert. Bei der Messung ohne Leuchtdioden-Licht werden alle Störgrößen erfasst, welche die Messung mit Leuchtdioden-Licht negativ beeinflussen beispielsweise Tageslicht, Lampenlicht (50Hz), Rauschspannung und Offsetspannung eines Operationsverstärkers. Da diese Störgrößen auch in der Messung mit Leuchtdioden-Licht enthalten sind, werden sie vom Prozessor herausgerechnet.
Es werden anschließend vom Prozessor die Transmissionsquotienten
Normierte_Grüntransmission = GRÜNJxansmission / GRÜN referenz
und
Normierte_Rottransmission = ROT_transmission / ROT referenz
errechnet. Das Ergebnis ist somit auch unabhängig von Strahlstärke- Schwankungen der Sender. Als weiterer Schritt wird eine normierte
Transmission aus den Transmissionsquotienten folgendermaßen gebildet:
Normierte_Transmission = Normierte_Grüntransmission / Nomnier- te_Rottransmission.
Nach der Messung erscheint der Hämoglobingehalt in g/dl auf dem Dis- play. Der Anzeigebereich erstreckt sich von 0,000 bis 1 ,300 g/dl mit einem Anzeigefehler von absolut 0,001 ±1 Anzeigestelle. Nach weiterem Drücken eines Schiebers erscheint die Aufforderung, den Barcode einzu- lesen und anschließend die Daten abzuspeichern. Abgespeichert werden jeweils ein Quotient Transmissionsmesswert / Referenzmesswert von Rot und Grün (Qrot, Qgrün), eine normierte Transmission Qgrün / Qrot, der Barcode, die Temperatur, das Datum und die Stunde der Messung. Anschließend springt die Anzeige wieder zum Punkt .Messen' zurück. Wahlweise kann nach jedem Schritt durch Drücken eines Reset- Tasters 52 die Prozedur abgebrochen werden. Im Programmpunkt Mes- sen kann der Sensor zum Laden der Akkus auf das Ladegerät gestellt werden. In dieser Position können die abgespeicherten Daten auf den Computer übertragen werden.
Vor der ersten Messung können mit leerem Aufnahmeraum nach Drücken des Reset-Tasters 52 mit Hilfe von zwei Potentiometern der Transmissi- ons- und Referenzempfänger 34, 36 für beide Messstrahlen unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung abgeglichen werden.
Figur 6 zeigt eine schematisch dargestellte Anordnung von optischen Bauteilen in
einer Aufnahmevorrichtung für einen Schlauch 60 eines Blutbehälters.
Die Messvorrichtung umfasst einen ersten Sender 30 für einen ersten Messstrahl 100, einen zweiten Sender 32 für einen zweiten Messstrahl 102, einen Empfänger 34 für einen transmittierten ersten Messstrahl 106 und/oder einen transmittierten zweiten Messstrahl 104. Die Messvorrichtung umfasst weiter einen Referenzempfänger 36 für einen ersten Referenzstrahl 108 und einen zweiten Referenzstrahl 112. Die Messvorrichtung umfasst weiter einen Strahlteiler 38 zum Teilen des ersten Messstrahls 100 in einen ersten Referenzstrahl 108 und einen ersten Transmissions-Messstrahl 110 und/oder zum Teilen des zweiten Messstrahls 102 in einen zweiten Referenzstrahl 112 und einen zweiten Transmissions-Messstrahl 114. Die Transmissionsmesstrahlen 104,106 treffen auf die Oberfläche einer Behälterwand eines Blutbehälters, durchtreten die Behälterwand und das Blut und verlieren dabei Strahlungsleistung durch Absorption und/oder Streuung in dem Blut und der Behälterwand und oder durch Reflexion an der Behälterwand. Nach Austritt aus dem Blutbehälter trifft der erste und/oder der zweite transmittierte Messstrahl 106,104 auf den Empfänger 34. Der Strahlteiler 38 ist bevorzugt als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet und bevorzugt derart angeordnet, dass die Spiegelebene zu mindestens einem Messstrahl einen Bogenwinkel von 45 grad bildet.
Figur 7 zeigt ein Diagramm, bei welchem auf der Koordinate eine normierte Rot- Transmission und auf der Abszisse eine Normierte_Transmission = Normierte- Transmission grün / Normierte_Transmission_rot aufgetragen ist.
In das Diagramm sind Messwerte von verschiedenen Blutkonserven eingetragen, wobei jeder Messwert durch einen individuellen Wert Normierte_Transmission = Nomπierte-Transmission grün / Normierte_Transmission_rot und einen individuellen Rot-Transmissionswert repräsentiert wird. Dargestellt ist auch ein Schwellwert in Form einer Schwellwertgerade 117 sowie eine Diagrammlegende 118. In der Diagrammlegende 118 sind Messwerte an Blutkonserven mit signifikanter Beeinflussung des Messergebnisses durch Streuung des Messtrahls an Erythrozyten als Sterne 115 dargestellt, Messwerte ohne signifikante Beeinflussung des Mess-
ergebnisses durch Streuung des Messstrahls an Erythrozyten sind durch nichtgefüllte Rauten 116 dargestellt.
Deutlich ist in dieser Darstellung der Einfluss der unterschiedlichen Schläuche zu sehen, der zu einer typischen Verteilung der Messwerte führt. Die Streuung der Messwerte ist deutlich verkleinert, wenn eine Normierung Nomnierte_Transmission = Normierte_Transmission_jgrün / Normierte_Transmission_rot durchgeführt wird.
Werden die Proben mit starker Streuung nach einem Schwellwertkriterium unterhalb der Schwellwertgerade in Figur 7 aus der Kalibrierung entfernt, so verbessert sich, trotz verunreinigter Proben, die Genauigkeit einer Vorhersage auf Basis der Kalibrierung erheblich. Bei sehr niedrigen Hämoglobinkonzentrationen können fehlerhafte Messungen aber dennoch die Messgenauigkeit deutlich verschlechtern. Der Messfehler aufgrund fehlerhafter Messungen wirkt sich im Fall der Berechnung der Normierten Transmission nur auf die Streuung der Messwerte in eine Richtung aus, so dass eine Vorhersage im Falle einer Verunreinigung immer zu höheren Messwerten für die extrazelluläre Hämoglobinkonzentration ausfällt. Dadurch liegt man medizinisch beurteilt immer auf der sicheren Seite. Im Bereich eines Grenzwertes für das Verwerfen der Blutkonzentrate ist der relative Fehler gering. Im unteren Konzentrations- bereich würde eine noch sehr gute, brauchbare Blutkonserve als nicht mehr so gut aber noch brauchbar eingestuft werden.
Zur Unterscheidung von eine extrazelluläre Hämoglobinkonzentration von Blutkonserven repräsentierenden normierten Transmissions- Messwerten mit Hilfe der Schwellwertgerade umfasst die Messvorrich- tung bevorzugt einen Schwellwert-Diskriminator. Der Schwellwertdiskri- minator kann Teil des Steuerprogrammes sein.
Figur 8 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel der Verschaltung von Komponenten eines Handgerätes zur Bestimmung einer extrazelluä- ren Hämoglobinkonzentration, wie in Figur 3 und Figur 4 bereits ausge- führt.
Das Handgerät umfasst eine Sendeeinheit 33, mit einem ersten Sender 30, einem zweiten Sender 32 und einer Sender-Handsteuereinheit 31. Das Handgerät umfasst weiter einen Empfänger 34, einen Referenzempfänger 36 und einen Startschalter 47, welcher derart angeordnet ist, dass er beim Schließen eines in Figur 5 gezeigten Messraumverschlusses 48 betätigt wird.
Das Handgerät umfasst auch einen Messraum 49 und einen Strahlteiler 38, welche in diesem Beispiel schematisch dargestellt sind. Das Handgerät umfasst weiter eine Steuereinheit 120 mit einer Signalverarbeitungs- einheit 122 und einer Empfänger-Ansteuereinheit 35. Weiter umfasst das Handgerät eine Auswerteeinheit 124, ein Display 130, eine Schnittstelleneinheit 132, einen Barcodescanner 128 und einen Reset-Taster 52.
Die Auswerteeinheit 124 ist bevorzugt eine Prozessoreinheit, weiter bevorzugt eine Mikroprozessor-Einheit, besonders bevorzugt eine pro- grammierbare Mikroprozessor-Einheit.
Die Sender-Ansteuereinheit 31 ist über eine Steuerleitung 152 mit dem ersten Sender 30 verbunden und über eine Steuerleitung 154 mit dem zweiten Sender 32 verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit 122 ist über eine Steuerleitung 156 mit der Sender-Ansteuereinheit 31 verbun- den, über eine Verbindungsleitung 155 mit der Empfänger- Ansteuereinheit 35 und über einen bidirektionalen Datenbus 140 mit der Auswerteeinheit 124 verbunden. Die Auswerteeinheit 124 ist über einen Datenbus 142 mit dem Barcodescanner 128, über eine Verbindungsleitung 144 mit dem Display 130, über einen bidirektionalen Datenbus 146 mit der Schnittstelleneinheit 132 und über eine Verbindungsleitung 160 mit der Reset-Taste 52 verbunden.
Das Handgerät umfasst weiter ein Eingabetastenfeld 162, welches über eine Verbindungsleitung 164 mit der Auswerteeinheit 124 verbunden ist.
Um die Abmessungen des Handgerätes klein zu halten, kann als Alterna- tive dazu das Eingabetastenfeld vorteilhaft mit dem Handgerät steckverbunden, beispielsweise über die in Figur 3 dargestellte Schnittstelle 50,
oder schnurlos mit dem Handgerät verbunden sein.
Der Startschalter 47 ist über eine Verbindungsleitung 158 mit der Signalverarbeitungseinheit verbunden. Die Empfänger-Ansteuereinheit 35 ist über eine Verbindungsleitung 150 mit dem Empfänger 34 und über eine Verbindungsleitung 148 mit dem Referenz-Empfänger 36 verbunden.
Alle in diesem Beispiel aufgeführten Verbindungsleitungen, Steuerleitungen und Datenbusse sind elektrisch leitend ausgebildet.
Die Funktion des in diesem Beispiel beschriebenen Handgerätes soll im folgenden erläutert werden:
Die Steuereinheit 120 ist ausgebildet, über die Verbindungsleitung 158 eine Betätigung des Startschalters 47 zu erfassen und ein Startsignal über den Datenbus 140 an die Auswerteeinheit 124 zu senden. In der Auswerteeinheit 124 wird daraufhin ein Steuerprogramm gestartet, welches beispielsweise über das Eingabetastenfeld 162 vorher angewählt wurde. Die Auswerteinheit 124 ist ausgebildet, ein Steuersignal zum Messen eines Transmissionswertes zu erzeugen und das Steuersignal wird über den Datenbus 140 zur Signalverarbeitungseinheit 122 zu senden.
Die Auswerteeinheit 124 kann beispielsweise ein solches Steuersignal erzeugen, wenn das Steuerprogramm beispielsweise das Messen einer extrazellulären Hämoglobinkonzentration einer im Messraum 49 befindlichen Blutkonserve vorgibt.
Die Signalverarbeitungseinheit ist ausgebildet, aufgrund eines solchen Steuersignals zum Messen eines Transmissionswertes ein Sendesignal über die Steuerleitung 156 an die Sender-Ansteuereinheit 31 zur Aktivierung wahlweise des ersten Senders 30 oder des zweiten Senders 32 zu senden. Die Sender-Ansteuereinheit 31 ist ausgebildet, aufgrund des von der Auswerteeinheit 124 vorgegebenen Steuersignals zum Messen eines Transmissionswertes ein erstes Steuersignal zu erzeugen und über die Steuerleitung 152 den ersten Sender 30 zum Aussenden eines ersten
Messstrahls anzusteuern. Die Sender-Ansteuereinheit 31 ist ausgebildet, bei Empfang eines in der Auswerteeinheit 124 erzeugten Signals zur Bestimmung eines Transmissionswertes ein zweites Steuersignal zu erzeugen und über die Steuerleitung 154 den zweiten Sender 32 zum Aus- senden eines Messstrahls anzusteuern. Die Sender 30, 32 sind ausgebildet, bei Empfang eines Steuersignales einen Messtrahl auszusenden. Der Strahlteiler 38 ist ausgebildet, einen Messstrahl in einen Transmissionsmessstrahl und einen Referenzmessstrahl jeweils gleicher Strahlungsleistung zu zerteilen und den Referenzmessstrahl auf den Refe- renzempfänger 36 zu lenken und den Transmissionsmessstrahl durch den Messraum 49 auf den Empfänger 34 zu lenken. Der Empfänger 34 und der Referenzempfänger 36 sind ausgebildet, ein zur Bestrahlungsstärke proportionales Ausgangssignal zu erzeugen. Die Empfänger- Ansteuereinheit 35 ist ausgebildet, die Ausgangssignale des Empfängers 34 und des Referenzempfängers 36 aufzubereiten, beispielsweise zu verstärken.
Der Referenzempfänger 36 und der Empfänger 34 sind bevorzugt als großflächige Empfänger beispielsweise eine Solarzelle ausgebildet. In diesem Fall ist die Empfänger-Ansteuereinheit 35 bevorzugt ausgebildet, jeweils einen elektrischen Strom durch den Referenzempfänger 36 und den Empfänger 34 fließen zu lassen.
Die Empfänger-Ansteuereinheit 35 ist ausgebildet, ein aufbereitetes Signal über die Verbindungsleitung 155 an die Signalverarbeitungseinheit zu senden, welches das Ausgangssignal des Referenzempfängers 36 und das Ausgangssignal des Empfängers 34 repräsentiert. Die Verbindungsleitung 155 kann dazu zweikanalig ausgebildet sein.
Die Signalverarbeitungseinheit 122 umfasst bevorzugt einen A D- Wandler, welcher ausgebildet ist, das Ausgangssignal der Empfängeransteuereinheit 35 in ein digitalkodiertes Signal zu wandeln. Die Signalver- arbeitungseinheit 122 ist ausgebildet, dieses gewandelte Digitalsignal über den Datenbus 140 an die Auswerteeinheit zu senden. Die Auswerteeinheit ist beispielsweise ausgebildet, auf die zuvor beschriebene Wei-
se abwechselnd den ersten Sender 30 und den zweiten Sender 32 anzusteuern, und die von der Signalverarbeitungseinheit 122 empfangenen Ausgangssignale der Empfänger 36, 34 auszuwerten.
Die Auswerteeinheit 124 ist bevorzugt ausgebildet, gesteuert durch ein Steuerprogramm, aus den empfangenen Ausgangssignalen die normierte Grün-Transmission, die normierte Rot-Transmission und die normierte Transmission zu errechnen. Die Auswerteeinheit 124 ist bevorzugt ausgebildet, über die Verbindungsleitung 144 ein Messergebnis und/oder errechnete Messwerte für eine extrazelluläre Hämoglobinkonzentration auf dem Display 130 anzuzeigen. Die Auswerteeinheit 124 ist bevorzugt weiter ausgebildet, über die Verbindungsleitung 160 ein Schließen des Reset-Tasters 52 zu erkennen, und abhängig vom Schließen des Reset- Tasters 52 das Steuerprogramm zu beeinflussen und/oder den Messablauf neu zu starten. Die Auswerteeinheit 124 ist bevorzugt weiter ausge- bildet, über die Verbindungsleitung 166 ein Signal an den Barcodescanner 128 zu senden, und ein vom Barcodescanner eingelesenes, einen Barcode repräsentierendes Signal über den Datenbus 142 zu empfangen. Die Auswerteeinheit 124 ist bevorzugt ausgebildet, ein einen Barcode repräsentierendes Signal als Barcode-Wert abzuspeichern. Die Aus- Werteeinheit ist ausgebildet, gesteuert durch ein Steuerprogramm, einen eine Hämoglobinkonzentration repräsentierenden Messwert einem Barcode-Wert zuzuordnen. Die Auswerteeinheit 124 umfasst bevorzugt einen Speicher für viele Barcode-Werte und Hämoglobinmesswerte. Die Auswerteeinheit 124 ist bevorzugt ausgebildet, über einen bidirektionalen Datenbus 146 die Hämoglobinmesswerte und Barcode-Werte an eine Schnittstelleneinheit 132 zu übertragen und/oder von der Schnittstelleneinheit 132 Daten zu empfangen. Solche Daten können beispielsweise ein Steuerprogramm sein. Die Schnittstelleneinheit 132 ist beispielsweise eine RS232-Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, oder eine lnfrarot- Schnittstelle, bevorzugt gemäß der IRDA-Norm. Der erste Sender 30 und der zweite Sender 32 sind bevorzugt als Lumineszenzdioden oder als Laserdioden ausgebildet.
Die in der Figurenbeschreibung aufgeführten Merkmale für ein Handgerät
können auch für sich genommen unabhängig von den anderen Merkmalen an einem Handgerät, einer Messvorrichtung, bevorzugt mit einem Handsensor verwirklicht sein.
In Verallgemeinerung des Erfindungsgedankens ist das Handgerät ausgebildet, die Extinktion auch anderer Proben oder Messobjekte zu bestimmen.