DE3228767C2

DE3228767C2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Grenzfläche zwischen Blutplasma und einer Blutkörperchen-Suspension

Info

Publication number: DE3228767C2
Application number: DE3228767A
Authority: DE
Inventors: Tokio Akishima Tokio/Tokyo Kano; Akitoshi Kawasaki Takayanagi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-08-03
Filing date: 1982-08-02
Publication date: 1985-12-12
Also published as: US4487836A; JPH039418B2; JPS5822946A; DE3228767A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis einer Grenzfläche zwischen einem Blutplasma und einer Blutkörperchen-Suspension, die durch Zentrifugieren erhalten worden sind. Der Wechselstromwiderstand eines Elektrodenpaars wird gemessen durch Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden mit einer solchen Frequenz, daß die Wechselstromwiderstände des Blutplasmas und der Blutkörperchen-Suspension sich stark voneinander unterscheiden. Eine plötzliche Änderung des Wechselstromwiderstandes zeigt den Durchgang der Elektroden durch die Grenzfläche an.

Description

a) eine erste Elektrode (11) und eine zweite Elektrode, die von der Saugdüse (12) gebildet ist, vorgesehen sind, und das Ende der Elektroden-Düse (12) tiefer oder bis auf die gleiche Höhe reicht wie die Elektrode (U); und daß

b) eine auf- und abbewegbare Halterung (10) für die Elektroden und Düsen (U, 12,13) vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Düse (13) tiefer reicht als das Ende der Düse (12).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Düse (12) tiefer reicht als das Ende der Düse (13).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Frequenzbereich von ungefähr 30 Hz bis zu 400 kHz, vorzugsweise von ungefähr 10 kHz bis zu 50 kHz (im ^-Bereich) arbeite L

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Grenzfläche zwischen Blutplasma und einer Blutkörperchensuspension nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Bestimmung der Grenzfläche zwischen einem Blutplasma und einer Blutkörperchensuspension taucht ein Elektrodenpaar 4, das in einem elektrischen isolierenden Schlauch oder einem Röhrchen vorgesehen ist, sowie eine Saugdüse 6 zum Extrahieren bzw. Gewinnen des Blutserums 2 in eine Probe ein, die das Blutserum 2 und ein Blutkörperchenkoagulum 3 enthält Das Röhrchen 5 und die Saugdüse 6 sind an einem Halter 7 befestigt, der auf- und abbewegbar an einem Reagenzröhrchen 1 vorgesehen ist. Während die Elektroden 4 und die Saugdüse 6 langsam nach unten bewegt werden, wird der Widerstand zwischen den Elektroden 4 kontinuierlich durch Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden 4 gemessen. Die Grenzflächen zwischen dem Blutserum 2 und dem Koaguium 3 wird durch eine plötzliche Änderung des Gleichstrom Widerstands nachgewiesen. Da das Blutserum 2 eine Flüssigkeit mit geringer Viskosität und das Koagulum 3 ein gelartiges Material mit hoher Viskosität ist, wird das Verhältnis des Widerstands des Blutserums zum Widerstand des Koagulums 3 um einige Zehner größer, so daß die Grenzfläche zwischen beiden Phasen nachweisbar ist

Diese bekannte, mit Gleichspannung betriebene Vorrichtung, weist jedoch den Nachteil auf, daß durch eine Polarisation der Elektroden bzw. durch auftretende elektrolytische Effekte bei ionenhaltigen Substanzen in der Probe die Meßwerte verfälscht, und somit die Grenzfläche zwischen beiden Phasen nicht immer sicher nachweisbar ist Wird zudem der Blutprobe ein Antikoagulans zugesetzt, ist der Widerstand der Blutkörperchensuspension klein und dadurch das Verhältnis des Widerstands des Blutplasmas zum Widerstand der Biutkörperchensuspension ungefähr 1:1,1 und damit ist es nicht möglich, die Grenzfläche zwischen dem Blutplasma und der Blutkörperchensuspension mit Hilfe der bekannten Vorrichtung leicht und genau nachzuweisen.

Auch kann mit der bekannten Vorrichtung entweder nur das Blutplasma oder nur die Blutkörperchensuspension abgezogen werden, ohne daß eine gleichzeitige Entnahme beider Bestandteile aus dem Reagenzröhrchen möglich ist

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Erfindung zu schaffen, mit der die Grenzfläche zwischen einem Blutplasma und einer Blutkörperchensuspension leicht und zuverlässig bestimmt werden kann und die es ermöglicht, sowohl Blutplasma als auch Blutkörperchensuspension nacheinander oder aber auch gleichzeitig aus dem Reagenzgläschen abzusaugen.
Eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt
F i g. 1 eine schematische Ansicht einer bekannten

Vorrichtung zum Nachweis einer Grenzfläche;

F i g. 2 ein Diagramm der Abhängigkeit der Impedanz von der Frequenz für Blutplasma und Blutkörperchensuspension;
Fi g. 3 ein Diagramm der Abhängigkeit der Impedanz einer Blutkörperchensuspension von der Zeit;

F i g. 4A und 4B Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig.5 und 6 zwei weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

F i g. 2 zeigt die frequenz-abhängigen Impedanz-Kurven für Blutplasma und Blutkörperchensuspension. Sowohl das Blutplasma als auch die Blutkörperchensuspension sind Flüssigkeiten, die jeweils, organische Substanzen enthalten. Eine Flüssigkeit, die organische Substanzen, wie Blutkörperchen und Proteine enthält besitzt im allgemeinen einen hohen dielektrischen Verlustwinkel (tan ό) in Vergleich zu reinem Wasser und die Kapazität pro Flächeneinheit wird folglich groß. Die Impedanz eines Materials mit einer Kapazität wird bei Erhöhung der Frequenz geringer und somit wird die Impedanz sowohl des Blutplasmas als auch der Blutkörperchensuspension mit steigender Frequenz geringer. Kurve A zeigt die gleichmäßige Abnahme der Impedanz des Blutplasmas, während die Kurve der Impedanz B der Blutkörperchensuspension dabei einen flachen Bereich aufweist. Dieses Merkmal wird als Dispersion bezeichnet wobei sich die elektrischen Eigenschaften wie die Abhängigkeit Frequenz/Impedanz sich plötzlich ändern.

Auf dem Gebiet der Biochemie werden die in F i g. 2 gezeigten /x- und /^-Bereiche als Bereiche von «-Streuung und /^-Streuung bezeichnet. Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform dient der flache

3 4

Kurventeil im Bereich der ^Streuung zur Bestimmung Diese Impedanz-Änderung dient ab Meßwert für einen

der Grenzfläche zwischen Blutplasma und Blutkorper- Detektor 17 der die Abwärtsbewegung der Halterung

chensuspension, d. h. die Impedanz von Blutplasma und mit den Elektroden stoppt In dieser Stellung wird nun

Blutkörperchensuspension wird bestimmt indem man eine gegebene Menge der Blutkörperchensuspension 15

an die Elektroden eine Wechselspannung mit einer Fre- 5 mit der Saugdüse 12 abgesaugt

quenz im Frequenzbereich Fi insbesondere im Fre- Wh oben dargelegt reicht die Saugdüse 12 weiter quenzbereich F₂, anlegt Um die Grenzfläche genau und nach unten als die Elektrode 11 und zwar um eine begleichmäßig nachzuweisen, reicht es aus, daß das Ver- stimmte Länge, die sich aus der Zeitkonstanten T und hältnis der Impedanzen von Blutplasma und Blutkörper- der Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung ergibt Hat chensuspension 1 :2 ist Dann kann der Frequenzbe- io die Saugdüse 12 die Grenzfläche zwischen dem Plasma reich F, aut 30 Hz bis 400 kHz festgesetzt werden. Im 14 und der Blutkörperchensuspension 15 passiert muß Frequenzbereich F₂ von 10 kHz bis 50 kHz kann für das die Bewegung gestoppt werden, damit eine gegebene Verhältnis der Impedanzen einen Maximalwert von 1 :7 Menge der Blutkörperchensuspension 15 korrekt abgeerreichen. Es ändert sich das Verhältnis der Impedanzen saugt werden kann (F i g. 4B).

etwas entsprechend Unterschieden in den jeweiligen 15 F i g. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer anderen

Probemengen, aber ein solcher Unterschied ist für eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrich-

biochemische Analyse vernachlässigbar, tung. Hier sind die Elektrode 11 und die Saugdüsen 12

F i g. 3 ist ein Diagramm mit einer Kurve, die für die und 13 so angeordnet daß sie gleichzeitig das Blutpias-Empfindlichkeit der Impedanz einer Blutkörperchensu- ma 14 und die Blutkörperchensuspension 15 absaugen spension charakteristisch ist Es dauert verhältnismäßig 20 können. Zu diesem Zweck ist das End« der Saugdüse 13 lange Zeit T, bis nach Eintauchen der Elektroden in die in einem bestimmten Abstand oberhalb des Endes der Blutkörperchensuspension, die gemessene Impedanz Saugdüse 12 angeordnet Bei dieser Ausführungsform der Blutkörperchensuspension einen konstanten Wert wird die Abwärtsbewegung der Halterung 10 gestoppt erreicht Im Gegensatz dazu ist diese Zeit beim Blut- wenn eine plötzliche Änderung der Impedanz das Einplasma außerordentlich gering und damit vernachlässig- 25 tauchen der Elektrode 11 in die Blutkörperchensuspenbar. Die Verzögerung T bei der Impedanzbestimmung sion 15 anzeigt In dieser Stellung wird die Blutkörperdcr Blutkörperchensuspension ist jedoch lang genug, chensuspension 15 durch die Saugdüse 12 und gleichzeium den Nachweis der Grenzfläche zu beeinflussen. tig das Blutplasma 14 durch die Saugdüse 13 abgesaugt. Beim Absaugen der Blutkörperchensuspension durch Die Endstellung der Halterung 10 richtet sich nach der Abwärtsbewegen der Saugdüse bis zum Eintauchen in 30 Zeitkonstanten T und des Höhenunterschiedes zwidie Blutkörperchensuspension ist es notwendig, tine sehen der Elektrode 11 und der Düse 12.
Absenkgeschwindigkeit und einen Meßzeitpunkt fest- Fig.6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungszulegen, wobei der Meßzeitpunkt T und die Absenk- form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die sirecke aufeinander abgestimmt sein müssen. Zeitkonstante T ausgenutzt wird, um die Halterung 10

Die F i g. 4A und 4B stellen schematisch Ausführungs- 35 in einer besonders günstigen Position zum Absaugen formen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Eine der Blutkörpersuspension 15 anzuhalten. Auch bei die-Elektrode 11 steckt mit Ausnahme ihres Endes in einer ser Ausführungsform werden Blutplasma 14 und Blutisolierenden Hülse 18. Eine Absaugdüse 12 zum Absau- körperchensuspension 15 gleichzeitig abgesaugt, d. h. gen der Blutkörperchensuspension aus Metall steckt mit die Elektrode 11 und die Saugdüse 12 sind in der glei-Ausnahme ihres Endes in einer Isolierhülse 19 und eine 40 chen Höhe angeordnet und die Halterung 10 wird ange-Saugdüse 13 dient zum Absaugen des Blutplasmas. halten, wenn die plötzliche Impedanzänderung durch

Die Elektrode 11, die als Elektrode ausgebildete Ab- den Detektor 17 nach einer Zeit Γ angezeigt wird, die

saugdüse 12 und die Absaugdüse 13 sind an einer Halte- mit Passieren der Elektrode 11 durch die Grenzfläche

rung 10 befestigt. Das Ende der Saugdüse 13 befindet beginnt Während dieser Zeit T wird die Halterung 10

sich etwas unterhalb des Endes der Saugdüse 12 und das 45 und damit die Saugdüse 12 um eine Strecke V T-V

freie Ende der Elektrode 11 befindet sich wesentlich Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung — abgesenkt,

höher als das Ende der Saugdüse 12. In einem Reagenz- Durch Wahl der Geschwindigkeit der Abwärtsbewe-

röhrchen sind Blutplasma 14 und Blutkörperchensu- gung ist es möglich, die Saugdüse 12 in einer Stellung zu

spension 15 enthalten die durch Zentrifugieren getrennt halten, die besonders geeignet ist zum Absaugen der

worden sind. 50 Blutkörperchensuspension 15. Der Abstand zwischen

Die Halterung 10 wird zunächst nach unten bewegt, den Saugdüsen 12 und 13 wird so vorgegeben, daß in der

wobei die Saugdüsen 13 und 12 nacheinander in das Endstellung die Saugdüse 13 sich in einer besonders

Blutplasma 14 eintauchen. Die Halterung 10 wird ange- günstigen Stellung zum Absaugen des Blutplasmas 14

halten, wenn die Elektrode 11 das Blutplasma t4 er- befindet

reicht hat, was sich in einer Änderung der Impedanz 55

zwischen der Elektrode 11 und der als Elektrode ausge- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

bildeten Saugdüse 12 mit Hilfe eines Detektor 17 zeigt

wozu eine Wechselspannung mit einer Frequenz F₂

(Fig.2) an die Elektroden angelegt wird. Zu diesem

Zeitpunkt taucht die Saugdüse 13 in das Blutplasma 14 60

mit einer vorgegebenen Länge ein und es kann eine

gegebene Menge Blutplasma durch diese abgesaugt

werden. Danach wird die Halterung weiter nach unten

bewegt und erneut angehalten, wenn die Elektrode 11 in

die Blutkörperchensuspension 15 eintaucht, d. h. die Im- 65

pedanz zwischen den Elektroden ändert sich deutlich,

wenn die Elektrode 11 durch die Grenzfläche zwischen

Blutplasma 14 und Blutkörperchensuspension 15 geht.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Grenzfläche zwischen einem Blutplasma und einer Blutkörperchen-Suspension, mit einer Wechselspannungsquelle, die mit solch einer Frequenz arbeitet, bei der die Impedanz des Blutplasmas unterschiedlich ist von der der Blutkörperchen-Suspension, einem zwischen die Elektroden (11,12) geschalteten Detektor (17) zur Anzeige der plötzlichen Impedanz-Änderung zwischen den Elektroden und damit der Grenzfläche zwischen Blutplasma und Blutkörperchen-Suspension, mit einem Probenbehälter (16), einer Absaugdüse (12) für die Blutkörperchen-Suspension und gegebenenfalls einer Absaugdüse (13) für das Blutplasma, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale, daß