DE19511610A1 - Method and device for determining the circulating blood volume of a living organism - Google Patents

Method and device for determining the circulating blood volume of a living organism

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02042—Determining blood loss or bleeding, e.g. during a surgical procedure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/66—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving blood sugars, e.g. galactose

Abstract

The present invention relates to a process and a device for determining the volume of blood circulating in a living organism, using a marker substance to be applied to the organism on the dilution principle, with the steps below: taking an initial blood sample (reference sample) from the organism to determine a reference value for the concentration of a marker substance to be subsequently introduced into the organism's blood circulation; intravasal introduction of a given quantity of saccharose polymers into the organism as a marker substance; taking a further blood sample (measuring sample) from the organism after a mixing time determined by the circulation; hydrolysing the saccharose polymers in the reference and measuring samples to monomers; calculating the volume of blood from the difference between the monomer concentrations in the plasma before and after the introduction of the saccharose polymers into the organism.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des zirkulierenden Blutvolumens eines lebenden Organismus mit den weiteren Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ein der­ artiges Verfahren sieht als Ausgangsbasis die Verwendung einer dem Organismus zuzu­ führenden Markersubstanz nach dem Verdünnungsprinzip vor, wobei zunächst die Ab­ nahme einer ersten Blutprobe, nämlich einer Leerprobe aus dem Organismus und sodann die Bestimmung eines Leerwertes anhand der Leerprobe betreffend die Konzentration der anschließend zuzuführenden Markersubstanz im Blutkreislauf des Organismus vorge­ sehen ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines sol­ chen Verfahrens.The invention relates to a method for determining the circulating blood volume a living organism with the further features of claim 1. One of the This type of process sees the use of the organism as the starting point leading marker substance according to the dilution principle, starting with Ab take a first blood sample, namely a blank sample from the organism and then the determination of a blank value based on the blank sample regarding the concentration the marker substance to be subsequently supplied is pre-selected in the bloodstream of the organism see is. The invention also relates to a device for carrying out a sol Chen procedure.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß das zirkulierende Blutvolumen intra- und perioperativ durch akute Blut- und Flüssigkeitsverluste des der Operation unterworfenen Organismus sowie durch die durchgeführte Infusions- und Transfusionstherapie am Or­ ganismus starken Schwankungen unterworfen ist. Die genaue Kenntnis und die Kontrolle des intravasalen Blutvolumens ist bekanntermaßen gerade bei solchen operativen Situa­ tionen sowie nach äußeren Verletzungen und bei kardio-chirurgischen und septischen Intensivpatienten für eine erfolgreiche Durchführung der operativen und postoperativen sowie therapeutischen Behandlung von sehr großer Bedeutung.The invention is based on the fact that the circulating blood volume intra- and perioperatively due to acute blood and fluid loss from the patient undergoing the operation Organism as well as through the infusion and transfusion therapy performed on the Or ganism is subject to strong fluctuations. Exact knowledge and control the intravascular blood volume is known to be especially in such surgical situations tion, as well as after external injuries and cardio-surgical and septic Intensive care patients for a successful implementation of the operative and postoperative as well as therapeutic treatment of great importance.

Stand der TechnikState of the art

Als Stand der Technik ist es lediglich bekannt, das Blutvolumen am lebenden Organis­ mus nur auf indirekte Weise zu bestimmen. Die Mehrzahl der Bestimmungsmethoden be­ ruht dabei auf dem sogenannten Verdünnungsprinzip, wobei eine bekannte Menge einer Test- oder Markersubstanz intravenös dem Organismus injiziert und nachfolgend die Konzentration nach einer gewissen Durchmischungszeit im Blut gemessen wird. Da die injizierte Menge der Testsubstanz konstant bleibt, verhält sich die Konzentration der Testsubstanz umgekehrt proportional zum Verteilungsvolumen.It is only known as the prior art, the blood volume on the living organ must only be determined indirectly. The majority of determination methods rests on the so-called dilution principle, with a known amount of one  Test or marker substance intravenously injected into the organism and then the Concentration is measured in the blood after a certain mixing time. Since the injected amount of the test substance remains constant, the concentration of the Test substance inversely proportional to the volume of distribution.

Unter der Voraussetzung, daß die Testsubstanz sich dabei strikt intravasal verteilt, kann dadurch je nach verwendetem Marker entweder das Erythrozyten- oder das Plasmavo­ lumen des Blutes, bzw. durch Addition beider Volumina, das Gesamtblutvolumen be­ rechnet werden.Provided that the test substance is distributed strictly intravascularly depending on the marker used, either erythrocyte or plasma lumen of the blood, or by adding both volumes, the total blood volume be be counted.

Zur Bestimmung des Plasmavolumens stehen z. B. Farbstoffe wie Indocyanin oder radio­ aktiv-markiertes Albumin zur Verfügung. Zur Messung des Erythrozytenvolumens wer­ den ein definiertes Volumen autologen Blutes radioaktiv bzw. mit Fluoreszenzfarbstoff in vitro bzw. die Erythrozyten durch Inhalation einer definierten Menge Kohlenmonoxid in vivo markiert. Die radioaktiven Verfahren sind aufgrund ihrer Strahlenbelastung und der Gefahren für Patienten und Personal für den routinemäßigen Einsatz im Operations­ saal und auf der Intensivstation nicht geeignet. Die Anwendung von Kohlenmonoxid als Erythrozytenmarker setzt das funktionell als Sauerstoffträger nutzbare Hämoglobin her­ ab und verbietet sich daher bei kritisch Kranken. Die perioperative Anwendung anderer Methoden (z. B. Fluoreszenzmarkierung von Erythrozyten) ist durch ihren hohen perso­ nellen apparativen und insbesondere zeitlichen Aufwand stark eingeschränkt.To determine the plasma volume, e.g. B. dyes such as indocyanine or radio actively labeled albumin available. To measure the erythrocyte volume who a defined volume of autologous blood radioactive or with fluorescent dye in vitro or the erythrocytes by inhalation of a defined amount of carbon monoxide marked in vivo. The radioactive processes are due to their radiation exposure and the dangers for patients and staff for routine use in operations Hall and not suitable in the intensive care unit. The use of carbon monoxide as Erythrocyte markers produce the hemoglobin that can be used functionally as an oxygen carrier and is therefore prohibited in critically ill people. The perioperative use of others Methods (e.g. fluorescent labeling of erythrocytes) is characterized by their high perso nelle apparatus and especially time expenditure severely limited.

Es ist mithin keine Bestimmungsmethode bekannt, die routinemäßig und unproblematisch zur Messung des Blutvolumens perioperativ bzw. bei posttraumatischen oder septischen Intensivpatienten einsetzbar ist. Der Blutverlust kann nur relativ ungenau geschätzt und ein Volumenmangel bzw. eine Übertransfusion nur anhand klinischer Zeichen vermutet werden. Ein schnell und einfach durchzuführendes (automatisches) Verfahren, das pati­ entennah zur perioperativen Blutvolumenbestimmung sowie bei Intensivpatienten einge­ setzt werden könnte, wäre daher zur Durchführung einer adäquaten Transfusions- und Infusionstherapie von großer Bedeutung. There is therefore no known method of determination that is routine and unproblematic for measuring blood volume perioperatively or for post-traumatic or septic Intensive care patients can be used. Blood loss can only be estimated relatively inaccurately and a lack of volume or an over-transfusion is only suspected on the basis of clinical signs will. A quick and easy (automatic) procedure, the pati close to the perioperative blood volume and intensive care patients could be set, would therefore be to carry out an adequate transfusion and Infusion therapy of great importance.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, bei dem an einem Organismus eine Markersubstanz eingesetzt wird und das nach dem Verdünnungsprinzip arbeitet, derart weiterzubilden, daß es schnell durchführbar und hinlänglich genau ist und damit intraoperativ zur Bestimmung des aktuellen Blutverlustes bzw. zur Erfassung des prä- und postoperativen Volumenstatus eingesetzt werden kann. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der solch ein Verfahren weitge­ hend automatisch durchführbar ist.The invention has for its object a method in which an organism a marker substance is used and works on the dilution principle, to develop in such a way that it can be carried out quickly and is sufficiently precise, and thus intraoperatively to determine the current blood loss or to record the pre- and postoperative volume status can be used. The invention also lies the task of specifying a device with which such a method is automatically feasible.

Was das Verfahren anbelangt, wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung, mit der das Verfahren aufgabengemäß auto­ matisch durchgeführt werden kann, ergibt sich aus den Ansprüchen 20-25.As for the procedure, the task is characterized by the characteristics of claim 1 solved. A device with which the method auto can be carried out mathematically follows from claims 20-25.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, zunächst ein Verfahren anzugeben, das als Markersubstanz Zuckerpolymere vorsieht. Eine derartige Markersubstanz ist - eine ent­ sprechende Dosierung vorausgesetzt - für Patienten unschädlich, kann in Operationsbe­ reichen ohne Wechselwirkung mit anderen während der Operation verwendeten Mitteln eingesetzt werden und liefert hinreichend genaue Blutvolumenwerte, wenn sie entspre­ chend analysiert wird, wie dies verfahrensmäßig vorgesehen ist. Das Verfahren ist im Operationssaal oder auf Intensivstationen durch Krankenschwestern oder durch Hilfs­ kräfte schnell und einfach durchzuführen, insbesondere in Verbindung mit einem Meßge­ rät, das automatisiert und prozeßgesteuert arbeitet, läßt sich das Verfahren sehr gut re­ produzierbar durchführen.It is considered to be the essence of the invention to initially specify a method which is used as Marker substance provides sugar polymers. Such a marker substance is - an ent speaking dosage presupposed - harmless for patients, can be in operation area are sufficient without any interaction with other means used during the operation be used and provides sufficiently accurate blood volume values if they correspond It is analyzed accordingly how this is provided for in terms of procedure. The procedure is in Operating room or in intensive care units by nurses or by assistants forces can be carried out quickly and easily, especially in connection with a measuring ge advises that works in an automated and process-controlled manner, the method can be used very well perform producible.

Ist die Markersubstanz nach den Ansprüchen 2-10 beschaffen, werden besonders gute und genaue Meßergebnisse erzielt, die in wenigen Minuten vorliegen und die Einschal­ tung von externen Labors unnötig machen. Die Erfindung bietet somit dem für die Infu­ sion und Bluttransfusion zuständigen Arzt innerhalb des Operationsbereichs erstmals die Möglichkeit, durch einen Vergleich mit einem präpoperativ gemessenen Ausgangs- bzw. Sollwert die Indikationen für eine Infusion bzw. Transfusion oder für die Gabe Diuretika bzw. Herz-Kreislauf-stimulierenden Medikamenten zu überprüfen und nachzuweisen. If the marker substance is in accordance with claims 2-10, particularly good ones are obtained and achieved accurate measurement results that are available in a few minutes and the formwork make external laboratories unnecessary. The invention thus provides that for the Infu sion and blood transfusion for the first time within the operating area Possibility of comparing with a pre-operatively measured starting or Target value is the indication for an infusion or transfusion or for the administration of diuretics or cardiovascular stimulating drugs to check and prove.  

Für die Analyse des in seine Bestandteile aufgespaltenen Zuckers läßt sich mit Vorteil ein Fotometer oder ein Biosensor verwenden. Für die Genauigkeit des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn das Blutplasma entsprechend den Verfahrensschritten 13-16 behandelt wird.For the analysis of the sugar broken down into its constituents it can be used with advantage Use a photometer or a biosensor. It is for the accuracy of the procedure advantageous if the blood plasma is treated in accordance with process steps 13-16 becomes.

Weitere Aufschlüsse über den Zustand des Organismus werden erhalten, wenn parallel zur dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 19 durchgeführt werden.Further information about the state of the organism can be obtained if parallel for the method according to the invention, the method steps according to claim 19 be performed.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Blutvolumen-Bestimmungsverfahrens nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche besteht im wesentlichen aus einem Probenaufneh­ mer, der über ein Leitungssystems mit einer Reaktionskammer und nachfolgend einer Meßvorrichtung in Verbindung steht. Transport und Portionierung der Blutprobe erfolgen durch Dosiervorrichtungen in Form von Kolbenhubpumpen, die über Ventilsysteme im Leitungssystem der Gesamtvorrichtung angeordnet sind. Dosierung und Transport der Blutproben erfolgen ferner prozeßgesteuert, wozu ein Rechner/Prozessor vorgesehen ist, der zum einen die Steuerung der Einzelelemente der Vorrichtung übernimmt, zum anderen aber auch die Auswertung der Ausgangsdaten der Meßvorrichtung besorgt. Ein Datenausgang des Prozessors ist mit einem Display verbunden, auf dem die ermittelten Werte anzeigbar sind.A device for performing the blood volume determination method according to ei nem of the preceding claims consists essentially of a sample holder mer, which via a line system with a reaction chamber and subsequently one Measuring device is connected. The blood sample is transported and portioned through metering devices in the form of piston stroke pumps, via valve systems are arranged in the line system of the overall device. Dosage and transportation the blood samples are also process-controlled, for which purpose a computer / processor is provided is that takes over the control of the individual elements of the device on the one hand others are also concerned with the evaluation of the output data of the measuring device. On Data output of the processor is connected to a display on which the determined Values can be displayed.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnungsfigur näher erläu­ tert. Diese zeigt
einen schematischen Aufbau eines mikroprozessorgesteuerten automatischen Blutvolumenmeßgerätes.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment in the drawing figure. This shows
a schematic structure of a microprocessor-controlled automatic blood volume measuring device.

Der Einsatz der Vorrichtung setzt zunächst voraus, daß einem Patienten (Mensch oder Tier) eine Blutprobe zur Bestimmung eines Leerwertes entnommen wird. Anschließend werden dem Patienten 100 ml einer Zuckerpolymerlösung, z. B. 10%ige Hydroxyäthylstärkelösung innerhalb eines Zeitraumes von ca. zwei Minuten injiziert. Nach einer ausreichenden Durchmischungszeit im Blut (ca. fünf Minuten) wird eine weitere Blutprobe, nämlich die Meßprobe entnommen. Aus den beiden Blutproben und dem Hämatokrit des Patienten werden Plasmavolumen, Erythrozytenvolumen und Ge­ samtblutvolumen folgendermaßen bestimmt.The use of the device initially requires that a patient (human or Animal) a blood sample is taken to determine a blank value. Subsequently 100 ml of a sugar polymer solution, e.g. B. 10%  Hydroxyethyl starch solution injected within a period of about two minutes. After a sufficient mixing time in the blood (approx. Five minutes), a further blood sample, namely the measurement sample taken. From the two blood samples and the patient's hematocrit is determined by plasma volume, erythrocyte volume and Ge total blood volume determined as follows.

Die Blutproben werden zunächst von einem Probenaufnehmer 1 des Meßgerätes ange­ saugt. Das Blutplasma (Verteilungsraum der Hydroxyäthylstärke) wird darin von den Blutzellen durch ein Filter 2 mittels Unterdruck 3 getrennt und in einem Plasmareservoir 4 aufgefangen. Durch eine mikroprozessorgesteuerte Kolbenhubpumpe 5 wird dann aus dem Plasmareservoir 4 ein definiertes Volumen (z. B. 0,6 ml) Plasma angesaugt und über ein elektronisch gesteuertes Dreiwegeventil 6 in eine druckdichte Thermokammer 7 ge­ pumpt. Nach Zugabe eines bestimmten, pumpengesteuerten Volumens einer Säure (z. B. 0,15 ml 2N Hcl) aus einem Säurereservoir 8 wird die Plasmaprobe durch elektrisches Aufheizen der Thermokammer 7, gegebenenfalls mit Überdruck, gekocht, bis die Zuk­ kerpolymere (z. B. Hydroxyäthylstärke) quantitativ (d. h. vollständig) zu Monomeren (Glucose) hydrolysiert sind. Anschließend werden zur Neutralisation des Plasmas auf ein physiologisches pH (ca. 7,4) und unter Abkühlung der Thermokammer 7, über eine mi­ kroprozessorgesteuerte Pumpe Lauge (z. B. 0,55 ml 3,33 M Trispuffer) aus einem ge­ kühlten Laugenreservoir 9 in die Thermokammer 7 gepumpt. Über eine Filterpatrone 10, welche die ausgefällten Eiweiße zurückhält und die z. B. über eine mikroprozessorge­ steuerte Rotation einer automatisch bestückten Filterpatronentrommel zwischen Ther­ mokammer und einer mikroprozessorgesteuerte Kolbenhubpumpe 11 geschaltet werden kann, wird dann ein bestimmtes Volumen des Reaktionsgemisches mit den Zuckermo­ nomeren der quantitativen Analyse zugeführt. Dabei wird die Konzentration der Zuk­ kermonomere (z. B. Glucose) im Reaktionsgemisch gegebenenfalls nach einer weiteren chemisch/enzymatischen Umsetzung der Monomere in einer Reaktionskammer 12, mit einem enzymatisch/fotometrischen Verfahren bzw. mit einem Biosensor 13 gemessen. The blood samples are first sucked in by a sampler 1 of the measuring device. The blood plasma (distribution space of the hydroxyethyl starch) is separated from the blood cells by a filter 2 by means of negative pressure 3 and collected in a plasma reservoir 4 . By a microprocessor-controlled piston pump 5 , a defined volume (e.g. 0.6 ml) of plasma is then sucked out of the plasma reservoir 4 and pumped via an electronically controlled three-way valve 6 into a pressure-tight thermal chamber 7 . After adding a certain, pump-controlled volume of an acid (e.g. 0.15 ml 2N Hcl) from an acid reservoir 8 , the plasma sample is boiled by electrical heating of the thermal chamber 7 , if necessary with excess pressure, until the sugar polymers (e.g. Hydroxyethyl starch) are hydrolyzed quantitatively (ie completely) to monomers (glucose). Subsequently, to neutralize the plasma to a physiological pH (approx. 7.4) and while cooling the thermal chamber 7 , lye (e.g. 0.55 ml 3.33 M Tris buffer) from a ge-cooled lye reservoir via a microprocessor-controlled pump 9 pumped into the thermal chamber 7 . About a filter cartridge 10 , which holds back the precipitated proteins and the z. B. can be switched via a microprocessor controlled rotation of an automatically equipped filter cartridge drum between Ther mokammer and a microprocessor-controlled piston pump 11 , then a certain volume of the reaction mixture with the sugar monomers is fed to the quantitative analysis. The concentration of the sugar monomers (e.g. glucose) in the reaction mixture is measured, if appropriate after a further chemical / enzymatic conversion of the monomers in a reaction chamber 12 , using an enzymatic / photometric method or using a biosensor 13 .

Nach Abzug der Leerwert-Konzentration vom Verdünnungswert und unter Berücksich­ tigung des parallel dazu im Meßgerät, bzw. extern gemessenen Hämatokrits der Blutpro­ be, wird dann vom Mikroprozessor 14 das aktuell zirkulierende Volumen von Plasma, Erythrozyten, und Gesamtblut berechnet und über ein Display 15 ausgegeben.After deducting the blank concentration from the dilution value and taking into account the hematocrit of the blood sample measured in parallel in the measuring device or externally, the current circulating volume of plasma, erythrocytes, and whole blood is then calculated by the microprocessor 14 and output on a display 15 .

Optional kann nach einer geräteinternen Messung bzw. Berechnung oder Eingabe einer extern erfolgten Messung der Konzentration von Hämoglobin oder eines anderen Blutpa­ rameters (z. B. Albumin) in der Blutprobe auch die aktuelle Gesamtmenge des zirkulie­ renden Hämoglobins bzw. anderer Blutparameter berechnet werden und einem gemesse­ nen Ausgangswert bzw. einem Sollwert gegenübergestellt werden.Optionally, after a device-internal measurement or calculation or entry of a external measurement of the concentration of hemoglobin or another blood pa rameters (e.g. albumin) in the blood sample also the current total amount of the circulie hemoglobin or other blood parameters are calculated and measured a starting value or a setpoint.

Das zu berechnende Blutvolumen BV ist der Konzentrationsdifferenz (Meßwert minus Leerwert) der im Blutplasma gemessenen Zuckermonomere (MoS.Konzdifl) umgekehrt proportional.The blood volume BV to be calculated is the concentration difference (measured value minus Blank value) of the sugar monomers measured in the blood plasma (MoS.Konzdifl) reversed proportional.

BV = k* (1/MoS.Konzdiff)BV = k * (1 / MoS.concdiff)

Die Konstante k ist dabei abhängig vom injizierten Volumen des Zuckerpolymers (PoS.V) und einer Funktion des Hämatokrits (f(Hkt)):The constant k depends on the injected volume of the sugar polymer (PoS.V) and a function of the hematocrit (f (Hkt)):

k = PoS.V*f(Hkt)k = PoS.V * f (Hkt)

Die Funktion des Hämatokrits wird aus einer in vitro bestimmten Standardkurve ermit­ telt, die aus der Abhängigkeit der MoS.Konzdiff vom Verdünnungsverhältnis des Zuk­ kerpolymers im Blut bei unterschiedlichen Hämatokritwerten per Regressionsanalyse be­ rechnet wird.The function of the hematocrit is determined from a standard curve determined in vitro that arises from the dependence of the MoS.conc diff on the dilution ratio of the future kerpolymers in the blood with different hematocrit values by regression analysis is calculated.

In der Regel wird diese Funktion linear sein, d. h. f(Hkt) = a + b*Hkt. Typically, this function will be linear, i.e. H. f (hct) = a + b * hct.  

Für das Zuckerpolymer Hydroxyäthylstärke in 10%iger-Lösung als Blutvolumenmarker berechnet sich das Blutvolumen eines Patienten nach Injektion von 100 ml Hämofusin und nach Bestimmung der Konzentrationsdifferenz der Glucose im Plasma (vor und nach Injektion) [in mg%] und dem Hämatokrit [in %] folgendermaßen;For the sugar polymer hydroxyethyl starch in 10% solution as a blood volume marker the blood volume of a patient is calculated after injection of 100 ml hemofusin and after determining the concentration difference of the glucose in the plasma (before and after Injection) [in mg%] and the hematocrit [in%] as follows;

BV [in ml] = (2578 + 64,63*Hkt) * (100/Gluc.Konzdiff).BV [in ml] = (2578 + 64.63 * Hkt) * (100 / Gluc.Konzdiff).

BezugszeichenlisteReference list

 1 Probenaufnehmer
 2 Filter
 3 Unterdruck
 4 Plasmareservoir
 5 Kolbenhubpumpe
 6 Dreiwegeventil
 7 Thermokammer
 8 Säurereservoir
 9 Laugenreservoir
10 Filterpatrone (Eiweißfilter)
11 weitere Kolbenhubpumpe
12 Reaktionskammer
13 Biosensor
14 Mikroprozessor
15 Display 1 sampler
2 filters
3 negative pressure
4 plasma reservoir
5 piston pump
6 three-way valve
7 thermal chamber
8 acid reservoir
9 lye reservoir
10 filter cartridges (protein filters)
11 additional piston stroke pumps
12 reaction chamber
13 biosensor
14 microprocessor
15 display

Claims (25)

1. Verfahren zur Bestimmung des zirkulierenden Blutvolumens eines lebenden Organis­ mus unter Verwendung einer dem Organismus zuzuführenden Markersubstanz nach dem Verdünnungsprinzip, mit folgenden Verfahrensschritten:
  • - die Abnahme einer ersten Blutprobe (Leerprobe) aus dem Organismus zur Bestim­ mung eines Leerwertes betreffend die Konzentration einer anschließend zuzuführen­ den Markersubstanz im Blutkreislauf des Organismus,
  • - intravasale Einleitung von Zuckerpolymeren als Markersubstanz in definierter Men­ ge in den Organismus,
  • - Abnahme einer weiteren Blutprobe (Meßprobe) nach einer kreislaufbedingten Durchmischungszeit aus dem Organismus,
  • - Hydrolysierung der Zuckerpolymere in der Leer- und Meßprobe zu Monomeren;
  • - Berechnung des Blutvolumens aus der Differenz der Monomerkonzentrationen im Plasma vor und nach der Einleitung der Zuckerpolymere in den Organismus.
1. Method for determining the circulating blood volume of a living organism using a marker substance to be supplied to the organism according to the dilution principle, with the following method steps:
  • the taking of a first blood sample (blank sample) from the organism to determine a blank value regarding the concentration of a marker substance to be subsequently supplied in the bloodstream of the organism,
  • - intravascular introduction of sugar polymers as marker substance in a defined amount into the organism,
  • - Taking a further blood sample (measurement sample) from the organism after a circulatory mixing time,
  • - Hydrolyzing the sugar polymers in the empty and measurement sample to form monomers;
  • - Calculation of the blood volume from the difference in the monomer concentrations in the plasma before and after the introduction of the sugar polymers into the organism.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Zuckerpolymeren als Marker, die nach folgender Formel linear oder verzweigtkettig aus glykosidisch gebundenen Monosacchariden (MoS) aufge­ baut sind: (MoS1-MoS2 . . . -MoSm)-(MoS1-MoS2- . . . MoSm)-(MoS1-MoS2- . . . MoSm)nmit m = 1-10 verschiedenen MoS und n=1-x beliebig vielen Wiederholungen der Ket­ tenglieder.2. The method according to claim 1, marked by the use of sugar polymers as markers, linear according to the following formula or branched-chain from glycosidically bound monosaccharides (MoS) builds are: (MoS1-MoS2.. -MoSm) - (MoS1-MoS2-.. MoSm) - (MoS1-MoS2-.. MoSm) nwith m = 1-10 different MoS and n = 1-x any number of repetitions of the Ket links. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Monosaccharide Aldosen und Ketosen verwendet werden.3. The method according to claim 2, characterized, that aldoses and ketoses are used as monosaccharides. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Monosaccharide Glucose, Galaktose, Mannose, Fruktose, Xylose und/oder Arabinose bzw. Kombinationen aus genannten Monomeren verwendet werden. 4. The method according to claim 2, characterized, that as monosaccharides glucose, galactose, mannose, fructose, xylose and / or Arabinose or combinations of said monomers can be used.   5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Monosaccharide des als Marker verwendeten Polymers derivatisiert sind.5. The method according to claim 2, characterized, that the monosaccharides of the polymer used as a marker are derivatized. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Marker Hydroxyäthylstärke verwendet wird.6. The method according to claim 1, characterized, that hydroxyethyl starch is used as a marker. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Markermonoiner Hydroxymonosaccharid verwendet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that hydroxymonosaccharide is used as the marker monoiner. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß als Markermonoiner Desoxymonosaccharid verwendet wird. 8. The method according to any one of the preceding claims 1-7, characterized, that deoxymonosaccharide is used as the marker monoiner.   9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß als Markermonomer ein Aminomonosaccharid verwendet wird.9. The method according to any one of the preceding claims 1-7, characterized, that an aminomonosaccharide is used as the marker monomer. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Marker eine 10%ige Hydroxyäthylstärkelösung verwendet wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that a 10% hydroxyethyl starch solution is used as a marker. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Leerprobe als auch die Meßprobe dem Probenaufnehmer eines Meß­ gerätes zugeführt werden, in dem das Blut prozeßgesteuert in korpuskuläre Elemen­ te und Blutplasma aufgetrennt wird, das Blutplasma nachfolgend portioniert einer Thermokaminer zugeleitet wird, in der der Zucker durch Zugabe von Säure unter Einwirkung von Wärme in seine Bestandteile aufgespalten und einer nachfolgenden Analysevorrichtung zugeführt wird.11. The method according to any one of the preceding claims characterized, that both the blank sample and the measurement sample are given to the sampler of a measurement device supplied in which the blood is process-controlled in corpuscular elements te and blood plasma is separated, the blood plasma subsequently portioned one Thermokaminer is fed in, in which the sugar is added by adding acid Exposure to heat split into its components and a subsequent one Analysis device is supplied. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse des in seine Bestandteile aufgespaltenen Zuckers durch ein Fotome­ ter oder einen Biosensor erfolgt.12. The method according to claim 11, characterized,  that the analysis of the sugar broken down into its components by a photome ter or a biosensor. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blutplasma nach der Hydrolysierung der Zuckerpolymere in Monomere un­ ter Zufügung von Lauge neutralisiert wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the blood plasma after hydrolyzing the sugar polymers into monomers un the addition of lye is neutralized. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation des Blutplasmas auf einen physiologischen Ph-Wert von etwa 7,4 erfolgt.14. The method according to claim 13, characterized, that the neutralization of the blood plasma to a physiological pH of about 7.4 takes place. 15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauge aus einem gekühlten Laugenreservoir in die Thermokammer gepumpt wird.15. The method according to claims 13 or 14, characterized, that the lye is pumped from a cooled lye reservoir into the thermal chamber becomes. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Thermokammer während der Zugabe von Lauge abgesenkt wird.16. The method according to any one of claims 13-15, characterized,  that the temperature of the thermal chamber decreased during the addition of lye becomes. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blutplasma über eine Filterpatrone geleitet wird, durch welche die aus dem Plasma ausgefällten Eiweiße abgesondert werden.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the blood plasma is passed through a filter cartridge through which the from the Plasma precipitated proteins are secreted. 18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gefilterte Plasma zusammen mit den Zuckermonomeren einer weiteren Re­ aktionskammer zugeführt wird, in welcher die Zuckermonomere che­ misch/enzymatisch umgesetzt und einem enzymatisch/fotometrischen und/oder ei­ nem biosensitiven Auswerteverfahren zugeführt werden.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the filtered plasma together with the sugar monomers of another Re Action chamber is fed in which the sugar monomers che mixed / enzymatically implemented and an enzymatic / photometric and / or egg be fed to a biosensitive evaluation method. 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Organisinus aktuell zirkulierende Volumen von Plasma, Erythrozyten und Gesamtblut unter Berücksichtigung des parallel dazu im Meßgerät und/oder extern bestimmten Hämatokrits (prozentualer Volumenanteil der korpuskulären Elemente am Gesamtblutvolumen) der Blutprobe berechnet wird. 19. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the volume of plasma, erythrocytes currently circulating in the organism and whole blood, taking into account the parallel in the measuring device and / or externally determined hematocrits (percentage volume of the corpuscular Elements of the total blood volume) of the blood sample is calculated.   20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
Die Vorrichtung weist einen Probenaufnehmer (1) zur Aufnahme einer aus einem Organismus abgezogenen Blutprobe auf, der mit einer Thermokammer (7), in wel­ cher die Blutprobe einer physikalisch-chemischen Behandlung unterzogen wird, in Verbindung steht, wobei eine Filterung der Blutprobe erfolgt und das gefilterte Blutplasma über eine Dosiervorrichtung (Kolbenhubpumpe 5) abgezogen und auto­ matisch der Thermokammer (7) zugeführt wird, welche mit mindestens einem Säure­ reservoir (8) in Verbindung steht, aus welchem automatisch steuerbar eine dosierba­ re Menge Säure in die Thermokammer (7) einführbar ist und der Thermokammer (7) eine Filtervorrichtung (Eiweißfilter 10) nachgeschaltet ist, über die eine automatisch dosierbare Probe des gefilterten Reaktionsgemisches aus der Thermokammer (7) ei­ ner Meßvorrichtung (13) zur Bestimmung der Monomerkonzentration im Reakti­ onsgemisch zugeführt wird.20. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized by the combination of the following features:
The device has a sampler ( 1 ) for receiving a blood sample drawn from an organism, which is connected to a thermal chamber ( 7 ) in which the blood sample is subjected to a physico-chemical treatment, filtering the blood sample and the filtered blood plasma is drawn off via a metering device (piston stroke pump 5 ) and automatically fed to the thermal chamber ( 7 ), which is connected to at least one acid reservoir ( 8 ) from which a controllable amount of acid can be automatically controlled into the thermal chamber ( 7 ) is insertable and the thermal chamber ( 7 ) is followed by a filter device (protein filter 10 ) via which an automatically metered sample of the filtered reaction mixture from the thermal chamber ( 7 ) is supplied to a measuring device ( 13 ) for determining the monomer concentration in the reaction mixture. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Thermokammer (7) ein Laugenreservoir (9) verbunden ist, aus welchem eine autoinatisch dosierbare Laugenmenge in die Thermokammer (7) einführbar ist. 21. The apparatus of claim 20, characterized in that with the thermal chamber (7) a liquor reservoir is connected (9), from which a autoinatisch metered quantity of lye in the thermal chamber (7) is insertable. 22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung der in die Thermokammer (7) automatisch einführbaren Plasma­ probe, Säureprobe und Laugenprobe sowie die Dosierung und Weiterleitung der aus der Thermokammer (7) abgezogenen Reaktionsgemischproben in nachfolgende Baugruppen der Vorrichtung (gegebenenfalls eine weitere Reaktionskammer) und Meßvorrichtung über einen Prozessor gesteuerte Kolbenhubpumpen erfolgt.22. Device according to one of the preceding claims 20 and 21, characterized in that the metering of the plasma sample, acid sample and alkali sample which can be automatically introduced into the thermal chamber ( 7 ) and the metering and forwarding of the reaction mixture samples withdrawn from the thermal chamber ( 7 ) into subsequent assemblies the device (possibly a further reaction chamber) and measuring device via a processor-controlled piston stroke pumps. 23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20-22, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangsbereich des Probenaufnehmers (1) ein Vakuumanschluß (3) vorge­ sehen ist, mit welchem die Abflußseite eines im Probenaufnehmer (1) angeordneten Filters (2) mit Unterdruck beaufschlagbar ist.23. Device according to one of the preceding claims 20-22, characterized in that in the output region of the sample holder ( 1 ) a vacuum connection ( 3 ) is provided with which the outflow side of a filter ( 2 ) arranged in the sample holder ( 1 ) can be subjected to negative pressure is. 24. Vorrichtung nach einem der vorliegenden Ansprüche 20-23, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung ein Biosensor (13) ist.24. Device according to one of the present claims 20-23, characterized in that the measuring device is a biosensor ( 13 ). 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Biosensors (13) einem Mikroprozessor (14) zugeführt wird, der mindestens einen Steuerausgang (16) zur Steuerung der Kolbenhubpum­ pen und einen Datenausgang (17) zur Ausgabe von Daten an eine Anzeigevorrich­ tung (Display 15) aufweist.25. The device according to claim 24, characterized in that the output signal of the biosensor ( 13 ) is supplied to a microprocessor ( 14 ) having at least one control output ( 16 ) for controlling the piston stroke pumps and a data output ( 17 ) for outputting data to a Display device (display 15 ).
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