DE2802134C2

DE2802134C2 - Vorrichtung zur Analyse einer Vielzahl von Bestandteilen einer Blutprobe

Info

Publication number: DE2802134C2
Application number: DE2802134A
Authority: DE
Inventors: Leslie J. Chestnut Hill Mass. Brown; Bruno Billerica Mass. DeGironimo; Charles F. Cambridge Mass. Mountain; Richard B. Somerville Mass. Stevens; Fernando M. Lowell Mass. Vasconcelos
Original assignee: Instrumentation Laboratory Co
Current assignee: Instrumentation Laboratory SpA
Priority date: 1977-03-16
Filing date: 1978-01-19
Publication date: 1982-05-27
Also published as: FR2384260A1; JPS53116193A; DE2802134A1; AU3024577A; AR220698A1; US4134678A; CA1087417A; GB1589450A; ES465051A1; AU506498B2; JPH02659B2; BR7801613A; MX144456A; FR2384135A1

Description

Stabilisierung der Strahlungsquelle, wobei nach der Durchführung der Absorptionsmessung der Strom der Strahlungsquelle wieder verringert wird und man die Strahlungsquelle im Leerlaufbetrieb weiter arbeiten läßt Damit gewährleistet die Vorrichtang einerseits eine hohe Präzision und Reproduzierbarkeit der Werte, andererseits eine beträchtliche Schonung der Strahlungsquelle selbst, die nicht ständig bei voller Last betrieben wird und deren Lebensdauer sich auf diese Weise vergrößern läßt

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der optischen Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus der Vorrichtung nach F i g. 1;

Fig.3 ein Diagramm zur Erläuterung der Extinktionskoeffizienten von vier Parametern menschlichen Blutes, nämlich von reduziertem Hämoglobin, Oxyhämoglobin, Karboxyhämoglcbin und Methämoglobin in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wobei die vier verwendeten Wellenlängen der Hohlkathodenlampe ebenfalls eingetragen sind;

Fig.4 ein Blockschaltbild zur weiteren Erläuterung der Vorrichtung, und

Fig. 5 ein Schaltbild zur Erläuterung der Steuerung für die Strahlungsquelle der Vorrichtung.

Die Vorrichtung zur Analyse einer Vielzahl von Bestandteilen einer Blutprobe wird zunächst anhanü der F i g, 1 und 2 erläutert, bei der die Strahlungsquelle zur Erzeugung von Spektrallinien mit vier bestimmten Wellenlängen einen wesentlichen Teil bildet. Die von der Strahlungsquelle erzeugten Spektrallinien haben Wellenlängen, die über eine lange Benutzungsdauer der Vorrichtung stabil und driftfrei sind. Damit kann die Vorrichtung eine verläßliche und genaue Anzeige bei hoher Reproduzierbarkeit liefern. Die Strahlungsquelle wird von einer Hohlkathodenlampe 60 mit einer in einer Neongas-Atmosphäre arbeitenden Thallium-Kathoae gebildet, die im sichtbaren Spektrum vier Spektrallinien hoher Auflösung erzeugt, nämlich mit den Wellenlängen 535,0 nm für Thallium und 585,2 nm, 594,5 nni und 626,6 nm für Neon, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. Diese Spektrallinien sind in F i g. 3 mit 64 bzw. 65 bis 67 bezeichnet.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, werden die aus der Hohlkathodenlampe 60 emittierten Spektrallinien mittels einer Linse 61 fokussiert und dann von einem Spiegel 62 reflektiert und durch schmalbandige Filter 72 hindurchgeführt. Diese Filter 72 sind auf einem Filterrad 70 angeordnet, das von einem Elektromotor >n Richtung des dargestellten Pfeiles 70a drehbar ist. Die Funktion dieser schmalbandigen Filter 72 besteht lediglich darin, die Transmission von anderen Spektrallinien außer den bereits genannten vier definierten Spektrailinleii zu verhindern, und werden nicht verwendet, um aus einem kontinuierlichen Spektrum erst definierte Wellenlängen herauszufiltern. Zwar neigen auch diese Filler wie aiie anderen Filter dazu, sich mit der Zeit zu ändern, jedoch tritt bei der hier beschriebenen Vorriohuiny mn der verwendeten Strahlungsquelle duren eine Ar^enn·. u,.·, Charakteristik dieser Filter 72 keine ' ■ :Χ"^Π'!,; uv, Drift der hindurchgeiassenenen Sp..: ιι-;·;ϋ'.ι;·.·ιΐ nr^iiuiich ihrer Wellenlängen auf. AiVnfülL kani, die Intensität des durchgelasEinene;; Lieh;···¹ beeinflußt werden. Dadurch bleiben auch über längere Benutzungszeiten der Vorrichtung hinweg die Ablesungen genau und zuverlässig, da bei den Absorptionsmessungen, die momalerweise von der Wellenlänge abhängen, keine Unterschiede auftreten. Dies liegt darin, daß sich die Wellenlängen der von der Strahlungsquelle emittier ten Spektrallinien nicht ändern.

Der Lichtstrahl mit der jeweils gewählten Wellenlänge, der durch das entsprechende schrralbandige Filter 72 hindurchtritt, wird dann mit einer weiteren Linse 63 erneut fokussiert Der Lichtstrahl gelangt dann durch einen Strahlteiler 80, dessen Rückseite mit einer geeigneten Maske 81 bedeckt ist Mit diesem Strahlteiler 80 werden ungefähr 10% des Lichtes abgezweigt und der Lichtabtasteinrichtung eines Referenzsensors 86 zugeführt. Der übrige Teil des Lichtes, also etwa 90%, wird durch den Strahlteiler 80 hindurchgelassen und gelangt zur Cuvette 34 für eine zu untersuchende Probe. Diese Cuvette 34 kann entweder eine Null-Lösung oder eine hämolysierte Blutprobe enthalten. Dieser Lichtstrahl trifft dann auf die Lichtabtasteinrichtung eines Probensensors 84. Die Cuvette 34 ist unter einem geringfügigen Winkel gegenüber der Achse des Lichtstrahles angeordnet, der durch die Linse 63 hir.durchgeführt wird, also nicht senkrecht zum Lichtstrahl. Dadurch werden etwaige Reflexionen an der Oberfläche der Cuvette 34 auf die Maske 81 gerichtet und gelangen nicht zurück durch den Strahlteiler 60 zum Referenzsensor 66, so daß dessen Anzeige nicht beeinflußt wird.

Die Cuvette 34, die daran befestigten Teile von flexiblen Zuführungsschläuchen, der Strahlteiler 80 mit seiner Maske 81, die Linse 63 sowie zumindest Teile des Referenzsensors 86, und des Probensensors 84 befinden sich innerhalb einer temperaturregulierten Zone 34a. Auf diese Weise wird die hämolysierte Probe innerhalb der Cuvette 34 immer auf konstanter Temperatur gehalten, z. B. auf einem Wert von 37,O°C. Ein logarithmischer Verstärker 90 befindet sich ebenfalls vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der temperaturregulierten Zone 34a, damit seine Stabilität weiter verbessert ist.

Der Ausgang des Referenzsensors 86 ist zunächst an einen Gegenwirkwiderstandsverstärker 88 angeschlossen, dessen Ausgang wiederum sowohl mit dem einen Eingang des logarithmischen Verstärkers 90 als auch mit einer servo-gesteuerten Stromversorgung 92 für die Hohlkathodenlampe 60 verbunden ist. Der andere Eingang des logarithmischen Verstärkers 90 ist an den Ausgang des Probensensors 84 angeschlossen und erhält von dort ein weiteres Eingangssignal. Die genaue Wirkungsweise des logarithmischen Verstärkers 90 und der servo-gesteuerten Stromversorgung 92 zur Einstellung der Ausgangs-Lichtintensität der Hohlkathodenlampe 60 werden anhand der Fig. 5 ausführlich erläutert

Wie insbesondere in Fig. 1 dargesteiK in das Filterrad 70 mit einer Reihe von radiale¹¹ Schlitzen 76 und 78 und mindestens einem Loch " ·■ am Umfang versehen. Diese Schlitze 76 und 78 sino in der Nähe der vier scnmalbandigen Filter 72 auf dem Filterrad 70 .inpe.'iriinc'. Das Loch 74 stellt eine Synchronisiuions-•:i.i:l--':ninf dar. die den Eingabezyklus eier Vorrichtung .!'^. ι)"-. , ist nachstehend näher eriaiitert. jewi;.

ν-, auiüie Schlitze 76 und 78 sind den jeweiliger, u: f-üteni 72 zugeordnet. Der äußere Schlitz 76 ist etwas länge ais der innere Schütz 78 und ciient a;.s Servo-Schlitz. Er läßt einen Servo-lmpuls hindurch, ti ti

eine etwas größere Dauer besitzt als der Probenimpuls durch den Schlitz 78, der als Probenschlitz dient.

Das Filterrad 70 mit seinen Schlitzen 76, 78 und der Synchronisationsmarkierung 74, die in demselben radialen Abstand wie die inneren Schlitze 78 angeordnet ^r> ist, wird durch einen stationären Detektorkreis 71 für die Filterstellung gedreht. Dieser Detektorkreis Vi besteht aus zwei identischen Schaltkreisen, die auf beiden Seiten des sich drehenden Filterrades 70 angeordnet sind. Jeder dieser beiden Schaltkreise weist ι ο eine Infrarotlicht emittierende Diode LED auf, die einem Fototransistor gegenüberliegend angeordnet ist, wobei sich das Filterrad 70 zwischen der LED und dem dazugehörigen Fototransistor dreht. Diese Schaltkreise erfassen das Synchronisationssignal, wenn die Synchro- ι ■> nisationsmarkierung 74 sich an der LED worbei bewegt. Sie erfassen und erzeugen außerdem Servo-Impuise und etwas kürzere Probenimpulse mit einer Zeitdauer, die durch die entsprechenden Schlitze 76 und 78 bestimmt sind, wenn diese als Probenschlitze bzw. Servo-Schlitze an den jeweiligen LEDs im Detektorkreis 71 vorbeilaufen. Die erzeugten Servo-Impulse werden von einer Servo-Impulsleitung 73 der servo-gesteuerten Stromversorgung 92 zugeführt. Sie werden in der nachstehend näher beschriebenen Weise für den Betrieb der 2> Hohlkathodenlampe 60 verwendet. Die Synchronisationsimpulse und die Probenimpulse werden über Synchronisations- und Probenimpulsleitungen 75a und 75b an einen Analog/Digital-Wandler 120 angelegt, wie es nachstehend näher erläutert ist. w

Der genaue Schaltungsaufbau des logarithmischen Verstärkers 90 für Vergleichsmessungen sowie der servo-gesteuerten Stromversorgung 92 für die Hohlkathodeniampe 60 ist in F i g. 5 dargestellt. Die Aufgabe des logarithmischen Verstärkers 90 besteht darin, an seinem Ausgang 91 eine Ausgangsspannung V_OUt zu erzeugen, die proportional zum Logarithmus des Verhältnisses zweier Ströme ist. Bei diesen Strömen handelt es sich um einen Referenzstrom Ir und einen Probenstrom Is- Der Referenzstrom und der Probenstrom werden in Abhängigkeit vom Lichtstrahl erzeugt, der von der Hohlkathodenlampe 60 erzeugt und definiert sowie durch die oben beschriebene optische Anordnung hindurchgeführt wird. Die Strahlaufteilung ist dabei so gewählt, daß ungefähr 10% auf die Referenz-Fotodiode 94 des Referenzsensors 86 und die übrigen 90% des Lichtstrahles nach dem Durchgang durch die Cuvette 34 auf die Proben-Fotodiode % des Proben-Sensors 84 fallen. Koaxialkabel 95 bzw. 97 verbinden die Fotodioden 94 bzw. 96 mit ihren zugehörigen Schaltungen.

Der R-sferenzstron« /~ wird vom Koaxialkabel 95 dem Verstärker 88 zugeführt, der den Referenzstrom in eine Ausgangsspannung umwandelt Diese Ausgangsspannung wird dann invertiert und vom Pufferverstärker 98 so verstärkt, daß ein Spannungsabfall am Referenzstrom-Widerstand 110 erzeugt wird, der am Knotenpunkt 99 an den Ausgang des Verstärkers 98 angeschlossen ist Die Spannung am Knotenpunkt 99 liegt außerdem am invertierenden Eingang des Verstärkers 111 und wird von diesem mit einer Referenzspannung verglichen, die am Knotenpunkt 89 anliegt Dieser stellt den Verbindungspunkt eines Widerstandsnetzwerkes dar, das aus den beiden Widerständen R1 und R 2 besteht Der eine Widerstand R1 ist geerdet, der andere Widerstand R 2 ist an eine positive Gleichspannung von 15 Volt angeschlossen.

Wenn die Spannung am Knotenpunkt 99 mit dieser, vom Widerstands-Netzwerk Al, R2 erzeugten Referenzspannung am Punkt 89 nicht übereinstimmt, liefert der Verstärker Ul eine Spannung geeigneter Polarität für den Eingang des analog arbeitenden Servo-Rückkopplungsverstärker 116, und zwar über den Feldeffekttransistor 114. der normalerweise leitend ist Damit wird der Transistor 115 gezwungen, in der erforderlichen Weise mehr oder weniger Strom zum Transistor 117 hindurchzulassen. Damit wird der Kollektorstrom, der vom Transistor 117 zur Kathode der Hohlkathodenlampe 60 fließt, vergrößert oder verringert. Auf diese Weise wird die Ausgangs-Lichtintensität der Hohlkathodenlampe 60 ebenfalls vergrößert oder verkleinert. Dementsprechend erzeugt der Referenzstrom Ir, der an der Referenz-Fotodiode 94 entsteht, eine Spannung am Knotenpunkt 99, die gleich der Referenzspannung am Knotenpunkt 89 ist. Auf diese Weise kommt die Schaltung ins Gleichgewicht.

Der Referenzstrom Ig, der durch das Koaxialkabel 95 fließt, soll über die Zeit hinweg konstant bleiben, in der der als Servo-Schlitz arbeitende Schlitz 76 im Detektorkreis 71 Licht hindurchläßt. Dies wird vom Dekoderkreis 79 abgetastet, der vorher von einem Signal auf einer Leitung 77 eingeschaltet worden ist. Auch der Strom, der vom Knotenpunkt 99 durch den Widerstand 110 fließt, bleibt konstant Ist daher kein Absorptionsmedium in der Cuvette 34 enthalten, ist somit der Probenstrom Is, der von der Referenz-Fotodiode 96 erzeugt wird, im wesentlichen gleich dem Strom, der durch den Referenzstrom-Widerstand HO fließt.

In diesem Gleichgewichtszustand sind die Emitterströme der Transistoren 106 und 108, deren Emitter zusammengeschaltet sind, ungefähr gleich. Die normierte Ausgangsspannung V_out am Ausgang des logarithmischen Verstärkers 90 hat dann den Wert:

V„„, = ( ΙΟΕ,η -τ-

h '

wobei Ki den Verstärkungsfaktor des logarithmischen Verstärkers darstellt der — 3.5 Volt pro Dekade beträgt

Wenn ein absorbierendes Medium, z. B. hämolysiertes, ganzes Blut in die Cuvette 34 eingeleitet ist, verändert sich das Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers am Ausgang 91 mit —3,5 Volt pro Dekade der Stromänderung an der Proben-Fotodiode 96. Der bevorzugte dynamische Bereich des logarithmischen Verstärkers 90 für den Probenstrom Is liegt zwischen 25 Nanoampere und 150 Picoampere, für den Referenzstrom Ir liegt er zwischen 2,5 und 1,5 Nanoampere.

Der ProbenEtrom h wird über das Koaxialkabel 97 zum Verstärker 100 geleitet Die Widerstände 102 und 102a ermöglichen eine Niedrigstromeinstellung für den logarithmischen Verstärker 90. An die Basis des Transistors 108 sind ein einstellbarer Widerstand 105, an dem die Einstellung für die Spannung pro Dekade vorgenommen wird, ein Potentimeter 107 zur Nullpunkteinstellung sowie ein Widerstand 104 angeschlossen. Die Basis des anderen Transistors 106 ist in der dargestellten Weise geerdet Die Verstärkung wird unter Verwendung des einstellbaren Widerstandes 105 auf +0,7 Volt pro Dekade am Ausgang des Verstärkers 100 eingestellt Der Ausgang des Verstärkers 100 ist mit dem Eingang des Verstärkers 103 verbunden, während das Ausgangssignal an seinem Ausgang 91 das negative Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers darstellt das — 3,5 Volt pro Dekade beträgt

Die Schaltung zur Einstellung des hohen Stromes für den logarithmischen Verstärker 90 besteht aus dem einstellbaren Widerstand 112, sowie dem Widerstand 112a. Sie ermöglicht eine Spannungseinstellung, wie sie der Gegenwirkwiderstandsverstärker 88, der Pufferver- > stärker 98 und der Verstärker 101 benötigen. Dabei werden außerdem Dunkelströme und Leckströme der Referenz-Fotodiode 94 und der Vorspannungs-Eingangsstrom des Verstärkers 88 berücksichtigt.

Wenn der jeweilige als Servo-Schlitz dienende Schlitz 76 den Lichtstrahl passiert hat, der von der LED im Detektorkreis 71 erzeugt wird, so wird, wenn dies vom Dekoderkreis 79 abgetastet wird, der von der Referenz-Fotodiode 94 erzeugte Referenzstrom wiederum verringert, da der Transistor 113 und die beiden r> Dioden D 3 und D 4 wieder eingeschaltet werden. Dies beruht darauf, daß das negative Signal auf der Servo-Impulsleitung 73 verschwindet, die zur Basis des NPN-Transistors 113 führt. Dementsprechend werden der Verstärker 111 und der Feldeffekttransistor 114 wieder abgeschaltet. In diesem Zustand wird der Strom, mit dem die Hohlkathodenlampe 60 betrieben wird, auf den Leerlaufstrom reduziert, wie er mit dem Widerstandsnetzwerk eingestellt wird, das aus den Widerständen 118a, 1186 und 118c besteht. Dies ist insofern von Bedeutung, als damit die Lebensdauer der Hohlkathodenlampe 60 in der Vorrichtung erheblich verlängert wird.

Der maximale Strom, der beim Servo-Betrieb zur Verfügung steht und der Hohlkathodenlampe 60 jo zugeführt werden kann, ist durch den Widerstand 121 bestimmt. Dieser sorgt dafür, daß der Transistor 119 immer dann einen Kurzschluß zur Erde herstellt, wenn der Grenzwert überschritten wird. Auf diese Weise wird die Hohlkathodenlampe 60 abgeschaltet. Der Transistor s^r> 119 ist zwischen den Ausgang des Servo-Rückkopplungsverstärkers 116 und den Emitter des Transistors 117 über den Widerstand 123 geschaltet.

Die Vorrichtung ist dabei so aufgebaut daß sie an jede übliche Netzspannung von z.B. 100, 115 und 230 Volt Wechselspannung bei 50 oder 60 Hz angeschlossen werden kann, und zwar über einen umschaltbaren Konstantspannungstransformator. Das gesamte elektrische System der Vorrichtung ist in Form eines Blockschaltbildes in Fig.4 dargestellt. Darin erkennt man, daß der Transformator 130 seinerseits eine Niederspannungsversorgung 132, eine Spannungsversorgung 134 für die Hohlkathodenlampe 60 sowie die Kontrolltafel und Anzeige 12 versorgt

Die Funktion der Niederspannungsversorgung 132 besteht darin, die Vorrichtung mit fünf genau geregelten Gleichspannungen, nämlich +15 Volt —15 Volt +5 Volt bei 1 Ampere und +5 Volt bei 3 Ampere sowie —10 Volt zu versorgen. Die Spannungsversorgung 134 für die Hohlkathodenlampe 60 mit der zugeordneten Schaltung 60a liefert die richtige Leistung, bei der die Intensität der Hohlkathodenlampe bei der Abtastung kontrolliert wird. Ferner liefert sie die Leistung für die temperaturregulierte Zone 34a, dient zur Abtastung des Signals vom logarithmischen Verstärker 90 um den Betrieb des Filterrades 70 zn steuern und versorgt ferner die Antriebseinrichtungen für die Blutbehandlungseinrichtung.

Der Analog/Digital-Wandler und die zugeordnete Schaltung 120 empfangen analoge Information vom logarithmischen Verstärkers 90 sowie Synchronisations- und Probenimpulse von der Hohlkathodenlampe 60 und der zugeordneten Schaltung 60a über die Leitung

75. Er wandelt im wesentlichen die Information des logarithmischen Verstärkers 90 in ein binäres Ausgangssignal um, damit es sowohl digital gespeichert als auch von einem geeigneten Mikrocomputer 140 verarbeitet werden kann, der mit einem Speicher 142 ausgerüstet ist. Dieser kann entweder PROMs oder ROMs enthalten. Zur richtigen gegenseitigen Verbindung der einzelnen Baugruppen ist eine Systemzwischenverbindung 124 vorgesehen, die den Analog/Digital-Wandler und die zugeordnete Schaltung 120 mit dem Mikrocomputer 140 verbindet, ferner sind Anschlüsse für die Kontrolltafel und die Anzeige 12, die Anzeige 14 und entsprechende Kontrollampen 16 für die jeweiligen Funktionen vorgesehen.

Die Vorrichtung ist außerdem mit einem Drucker-Interface 126 versehen, dessen Funktion darin besteht, einen Drucker 128 als Zusatzgerät sowie ein Blutgasinstrument 138 anzuschließen. Damit können die jeweiligen Geräte unabhängig mit dem Drucker betrieben werden.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird diese zunächst einmal geeicht, auf die zu untersuchende Probe eingestellt und die Vorrichtung in entsprechender Weise aufgewärmt. Beim Starten der Messungen wird ein Aktualisierungszyklus durchgeführt, bei dem eine Spülung der Cuvette erfolgt, und zwar wird die Absorption einer Blutprobe in bestimmten größeren Zeitabständen ermittelt, und zwar durch Differenzbildung zwischen der tatsächlichen Absorption einer Blutprobe bei einer bestimmten Wellenlänge und der gemessenen Absorption bei einer leeren Cuvette. Indem man diese Werte periodisch in der Vorrichtung bestimmt und den weiteren Messungen zugrundelegt, läßt sich die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessern. Diese Aktualisierung kann z. B. alle 30 Minuten durchgeführt werden.

Bei der Messung einer Blutprobe wird diese mit. entsprechenden Zusätzen aufbereitet und in die Cuvette 34 eingeführt. Anschließend wird das thermische Gleichgewicht der Cuvette 34 und der darin befindlichen, z. B. hämolysierten Blutprobe auf ungefähr 37⁰C eingesetellt. Zu diesem Zweck wird eine herkömmliche Heizeinrichtung verwendet, mit der die temperaturregulierte Zone 34a ausgerüstet ist. Nach etwa 20 Sekunden, die zur Herstellung des thermischen Gleichgewichtes benötigt werden, mißt die Vorrichtung automatisch die Absorptionen der Blutprobe und errechnet die Werte im Laufe der nächsten 5 Sekunden.

Dieses Intervall von 5 Sekunden wird eingeleitet wenn die Synchrorisationsmarkierung 74 am Filterrad 70 den Detektorkreis 71 einschaltet und eine fünfmalige Drehung des Filterrades 70 auslöst Jede Drehung des Filterrades 70 dauer eine Sekunde und stellt einen Zyklus dar. Jeder Zyklus von einer Sekunde der Drehung des Fflterrades 70 besteht zunächst aus 125 ms. Dies ist die Zeitspanne, die die Vorderkante des als Servo-Schlitz dienenden Schlitzes 76 benötigt um ihre Stellung innerhalb des Detektorkreises 71 zu erreichen, die einen Servo-Impuls auslöst. Der Servo-Impuls dauert 50 ms bei 60Hz, was ein Fenster für das entsprechende schmalbandige Filter 72 darstellt so daß ein von der Hohlkathodenlampe 60 erzeugter Probenimpulse von 30 ms bei 60 Hz hindurchgelassen wird, der durch den etwas kürzeren Schlitz 78 als Probenschlitz eingestellt ist Es dauert ungefähr 200 ms, bis der nächste Servo-Impuls fürt den nächsten schmalbandigen Filter 72 ausgelöst wird. Somit gibt es vier Servo-Impulse und vier Probenimpulse für die jeweiligen schmalbandigen

Filter 72 während eines Umdrehungszyklus des Filterrades 70 von einer Sekunde.

Es werden fünf derartige Zyklen von einer Sekunde beim Abtasten der Probendaten in der Vorrichtung verwendet. Beim ersten Zyklus wird die höchste Ausgangsspannung am Ausgang 9t gemessen. Diese tritt dann auf, wenn der vierte Servo-Impuls den

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Detektorkreis 71 passiert. Diese Spannung wird dazu verwendet, die Verstärkung für einen Verstärker im Analog/Digital-Wandler und der zugeordneten Schaltung 120 (vgl. F i g. 4) zu bestimmen. Die Aufnahme der ") Probendaten in der Vorrichtung erfolgt dann bei den zweiten, dritten, vierten und fünften Umdrehungen des Filterrades 70.

Hier/u 5 Blatt Zcicliniinizen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Analyse einer Vielzahl von Bestandteilen einer Blutprobe, mit einer licht mit verschiedenen Wellenlängen aussendenden Strahlungsquelle, mit einer Strahlungsquellensteuerung, die jeweils eine der emittierten Wellenlängen durch die zu analysierende Probe hindurchführt, mit einer Abtasteinrichtung zur Verarbeitung der durch die Anwesenheit der in der Probe enthaltenen, Strahlung absorbierenden Bestandteile modifizierten Strahlung bei den unterschiedlichen Wellenlängen und mit einer an die Abtasteinrichtung angeschlossenen Ausgabeeinrichtung zur Anzeige der jeweiligen Bestandteile in der Probe, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Hohlkathodenlampe (60) mit einer in einer Neongas-Atmosphäre arbeitenden Thallium-rCathode ist, und daß die Sirahhingsquellensteuerung (70—72, 92) eine Zeitsteuerung (71, 74, 76, 78) aufweist, die die Ausgangsintensität der Strahlungsquelle (60) periodisch einstellt und eine erste Intervallsteuerung (76) zur Stabilisierung der Ausgangsintensität der Strahlungsquelle (60) in einem ersten Zeitintervall und eine zweite Intervallsteuerung (78) zur Erzeugung eines Meßintervalls innerhalb des ersten Zeitintervalls umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Steuerung der Ausgangsintensi- 31) tat der Strahlungsquelle (60) einen Strahlungsdetektor (94) zum Abtasten der Strahlung des einzelnen Lichtstrahls, einen Komparator (111) zum Vergleich des Ausgangssignals (99) vom Strahlungsdetektor (94) mit einem Referenzsignal (89) sowie eine auf das Ausgangssignal vom Komparator (111) ansprechende Steuerung (114—117), die den Strom der Strahlungsquelle (60) steuert, aufweist.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Analyse einer Vielzahl von Bestandteilen einer Blutprobe, mit einer Licht mit verschiedenen Wellenlängen aussendenden Strahlungsquelle, mit einer Strahlungsquellensteuerung, die jeweils eine der emittierten Wellenlängen durch die zu analysierende Probe hindurchführt, mit einer Abtasteinrichtung zur Verarbeitung der durch die Anwesenheit der in der Probe enthaltenen, Strahlung absorbierenden Bestandteile modifizierten Strahlung bei den unterschiedlichen Wellenlängen und mit einer an die Abtasteinrichtung angeschlossenen Ausgabeeinrichtung zur Anzeige der jeweiligen Bestandteile in der Probe.

Eine Vorrichtung dieser Art ist z. B. aus der DE-AS 13 247 bekannt, wobei dort als Strahlungsquelle eine Licht mit drei verschiedenen Wellenlängen aussendende Diode verwendet wird, die über entsprechende monostabile Multivib^ratoren und Diodentreiber angesteuert wird. Problematisch ist bei einer derartigen Vorrichtung, daß die optische Justierung aufwendig ist, da man entsprechende Kristalle in einem Kopf unterbringen muß, der ein sich verjüngendes Lichuohr aufweist, um die optische Ankopplung zu ermöglichen. Ferner muß dieses sich verjüngende Lichtrohr denselben Durchmesser haben wie ein anschließendes fiberoptisches Bündel, wobei die vordere Fläche des Lichtrohres geschliffen

50 und poliert werden muß, damit die optische Ankopplung gewährleistet ist und kein Licht verlorengeht Es kommt hinzu, daß eine derartige Vorrichtung wegen der Verwendung der lichtemittierenden Dioden nur eine geringe Ausgangsintensität besitzt, was die Einsatzfähigkeit der Vorrichtung naturgemäß beeinträchtigt

Ferner ist aus der DE-AS 20 49 716 eine Vorrichtung zur Analyse von Blutproben bekannt, bei der entweder drei einzelne Lichtquellen mit entsprechenden, lichtempfindlichen Detektoren, oder aber eine einzelne Lichtquelle, die ein kontinuierliches Spektrum erzeugt, sowie drei Detektoren mit dazugehörigen Filtern vorgesehen sind. Somit ist in dem einen Falle ein großer apparativer Aufwand wegen der Mehrzahl von Lichtquellen erforderlich, im anderen Falle besteht der Nachteil, daß die zu verwendenden Filter im Laufe der Zeit driften und damit die Wellenlänge beeinflussen, die während des Betriebs der Vorrichtung durch die zu untersuchende Probe hindurchgeführt wird, so daß die Ablesungen im Laufe der Zeit weniger werden. Die Reproduzierbarkeit der Werte kann somit nicht mit der erforderlichen Präzision gewährleistet werden, wie sie auf dem klinischen Sektor erforderlich ist

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß diese eine gute Reproduzierbarkeit der Werte bei hoher Genauigkeit und großer Strahlungsintensität während der eigentlichen Meßintervalle gewährleistet, ohne daß komplizierte optische Anordnungen erforderlich sind und der Güteabfall von Filtern das Meßergebnis durch die Verschiebung von hindurchgelassenenen Wellenlängen beeinträchtigt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß die Strahlungsquelle eine Kohlkathodenlampe mit einer in einer Neongas-Atmosphäre arbeitenden Thallium-Kathode ist, und daß die Strahlungsquellensteuerung eine Zeitsteuerung aufweist, die die Ausgangsintensität der Strahlungsquelle periodisch einstellt und eine erste Intervallsteuerung zur Stabilisierung der Ausgangsintensität der Strahlungsquelle in einem ersten Zeitintervall und eine zweite Intervallsteuerung zur Erzeugung eines Meßintervalls innerhalb des ersten Zeitintervalls umfaßt.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist sie zur Steuerung der Ausgangsintensität der Strahlungsquelle einen Strahlungsdetektor zum Abtasten der Strahlung des einzelnen Lichtstrahls, einen Komparator zum Vergleich des Ausgangssignals vom Strahlungsdetektor mit einem Referenzsignal sowie eine auf das Ausgangssignal vom Komparator ansprechende Steuerung auf, die den Strom der Strahlungsquelle steuert.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Hohlkathodenlampe eine Vielzahl von hochauflösenden Spektrallinien genau definierter Wellenlängen und mit der erforderlichen Intensität liefert, wobei der jeweilige Lichtstrahl definierter Wellenlänge durch die zu analysierende Probe hindurchgeführt wird. Die Strahlungsquelle arbeitet bei eier er.ndungsgemäßen Vorrichtung mit impL.!sbetrieb, wobei die Strahlungsquelle weitgehend ^;m Leerlauf arbeitet und lediglich zu Meßzwecken für jin kurzes Zeitintervall mit höhet Stromstärke beaufschlagt wird, damit sie die erforderliche intensive Ausgangssirahlung erzeugt, die von der Steuerung stabilisiert und konstant gehalten wird.

Die Absorptionsmessung erfolgt erst nach der