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Obwohl die wissenschaftliche Basis für die Erfindung nicht mit Sicherheit festlegbar ist, wird angenommen, dass diese spezielle Flächenrauhigkeit das Gleiten des Schleimes mit Bezug auf die
Stützflächen steuert und das Auftreten einer vorbestimmten Scherung im Inneren des Schleimes gewährleistet.
Jede Zylinderfläche bildet eine Lagerfläche von vorgegebener Struktur. Das Auftreten oder das
Ausbleiben einer Bewegung des vorbelasteten Lagerteiles relativ zum feststehenden Lagerteil weist auf eine Phase des Menstruationszyklus hin und ergibt eine Anzeige bezüglich der Ovulation.
Der innere und der äussere Lagerteil sind gemäss einer erfindungsgemässen Weiterbildung voneinander sowie von einem Halter lösbar, damit sie sterilisiert oder ausgewechselt werden können. Schliesslich weist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Anzeigevorrichtung Marken auf, welche einerseits mit dem inneren Lagerteil und anderseits mit dem Halter verbunden sind. Die geringe Oberflächenrauhigkeit gemäss der Erfindung kann in verschiedener Weise erzeugt werden, z. B. durch Präzisionsschleifen, durch
Erzeugung von statistisch verteilten Tälern und Spitzen mittels spanabhebender Bearbeitung oder mittels Ätzverfahren, oder durch Erzeugung regelmässig verteilter prismatischer Facetten, ebenfalls durch spanabhebende Bearbeitung oder auch Ätzen.
Es kann angenommen werden, dass eine solche Oberflächen- rauhigkeit das Gleiten des Schleimes an den Oberflächen genau definiert und sicherstellt, dass bestimmte
Scherbeanspruchungen innerhalb des Schleimes auftreten und eine definierte Verschiebung des Schleimes zwischen den exzentrischen Flächen erfolgt.
Einzelheiten der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen erläutert.
In den Zeichnungen stellen dar : Fig. l und 2 die technischen Grundlagen der Erfindung, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 4 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäss Fig. 3, Fig. 5 ein Hilfsinstrument, das bei der Durchführung gewisser Schritte mit der erfindung- gemässen Vorrichtung mit Vorteil verwendbar ist, Fig. 6 ein anderes Hilfsinstrument, Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer andern erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei deren Teile zur Durchfüh- rung gewisser Anwendungsschritte mit dieser Vorrichtung auseinandergenommen sind, und Fig. 8 die
Vorrichtung gemäss Fig. 7 in zusammengesetztem Zustand zur Durchführung anderer Schritte der
Verwendung.
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur Prüfung rheologischer Eigenschaften von biologischen und andern Flüssigkeiten zum Gegenstand. Dabei werden in einer horizontalen Lage angeordnete Lagerflächen, die zueinander exzentrisch liegen, angewendet. Dabei treten zwei grundsätzliche Erscheinungen auf : (1)
Scherbeanspruchung der Flüssigkeit zwischen zwei koaxial rotierenden Flächen und (2) Verlagerung der
Flüssigkeit infolge der exzentrischen Anordnung der beiden Lagerflächen, welche mit der Messung des
Strömungswiderstandes bei der Kapillar-Viskosimetrie verwandt ist. Die Scherbeanspruchung und die
Verlagerung der Flüssigkeit erfolgen gleichzeitig.
Die Fig. l zeigt die geometrischen Verhältnisse der vorerwähnten Lagerflächen. Die Darstellung ist wegen der besseren Übersichtlichkeit stark schematisiert und entspricht daher nicht den wirklichen
Abmessungen der Anordnung. Die innere zylindrische Lagerfläche, die hier in Übereinstimmung mit einer später noch beschriebenen Ausführungsform der Erfindung mit --44-- bezeichnet ist, besitzt einen Radius R1 und bildet den Mantel eines Zylinders. Diese innere Lagerfläche --44-- ist von einer äusseren Lagerfläche --52-- umgeben, die, entsprechend der erwähnten Ausführungsform, den Innenmantel eines Kreisringes bildet, und den Radius R2 aufweist. Der Radius R2 ist etwa grösser als der Radius R1.
Wie später auch noch beschrieben, kann der innere Zylinder mit der inneren Lagerfläche --44-- auch in einem hier nicht gezeichneten Halter drehbar gelagert sein, während der äussere Ring mit der äusseren Lagerfläche --52-- in der Benutzungslage der Vorrichtung, in der die Achsen der Lagerfläche horizontal liegen, auf der inneren Lagerfläche --44-- lose aufliegt. In diesem Falle liegt die äussere Lagerfläche - gegenüber der inneren Lagerfläche exzentrisch, u. zw. um das Mass"e", welches dem Zweifachen des Unterschiedes der Radien R2 - R, entspricht.
Zwischen beiden Lagerflächen-44 und 52-- ist demnach in der Benutzungslage der Vorrichtung ein sichelförmiger Spalt ausgebildet, der mit c bezeichnet ist und in dem sich dann die zu prüfende Flüssigkeit befindet.
In Fig. 2 ist die gleiche Stellung der beiden Lagerflächen-44 und 52-- dargestellt. Ausserdem ist noch eine mit der äusseren Lagerfläche --52-- (also mit dem äusseren Lagerring) verbundene Stange --56-mit einem auf ihr sitzenden Belastungsgewicht --58-- dargestellt. In der Ruhelage der Vorrichtung wird
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wird das Gewicht --58-- naturgemäss trachten, eine Verdrehung der äusseren Lagerfläche --52-- gegenüber der inneren Lagerfläche --44-- zu bewirken, bis es senkrecht unterhalb der Achse der äusseren
Lagerfläche --52-- in der Stellung E zu liegen kommt. Diese Bewegungstendenz ist in Fig. 2 durch den
Pfeil Q angedeutet.
Liegen die beiden Lagerflächen --44 und 52-- in trockenem Zustand oder unter Zwischenlage eines sehr wässerigen Schleimes aufeinander, so wird die Bewegungstendenz des Gewichtes --58-- voll wirksam sein, d. h. es wird bei Wegnahme des Anschlages --70-- die Lagerfläche --52-- relativ zur Lagerfläche - aus der Stellung A in die Stellung E verdrehen.
Auch wenn der die Lagerfläche --44-- ausbildende
Lagerkörper (z. B. in Fig. 3, 4 der mit --22-- bezeichnete) drehbar gelagert ist, wird die geringe
Viskosität des wässerigen Schleimes nicht ausreichen, die Verdrehung der Lagerfläche --52-- durch das
Gewicht --58-- auch auf die Lagerfläche --44-- zu übertragen, bzw. die Lagerfläche --52-- daran hindern, die in Fig. 2 gezeichnete Stellung E zu erreichen.
Befindet sich jedoch zwischen den Lagerflächen --44 und 52--, also in dem sichelförmigen
Zwischenraum c, ein Schleim höherer oder hoher Viskosität, so wird das vom freigegebenen Gewicht - ausgeübte Drehmoment nicht ausreichen, den dem Schleim innewohnenden Scherwiderstand zu überwinden und den Schleim im sichelförmigen Zwischenraum zu verdrängen.
Als Folge davon wird das
Gewicht --58-- und mit ihm die Lagerfläche --52-- nicht die Lage E erreichen und je nach der Viskosität des Schleimes bereits in einer Zwischenlage zwischen den Lagen A und E abgebremst und zur Ruhe kommen, bzw. wird dann der Schleim eine mechanische Kopplung zwischen den Lagerflächen --44 und 52-- herbeiführen und eine zumindest teilweise Übertragung des Drehmomentes des Gewichtes --58-- auf die innere Lagerfläche --44-- bzw. auf den sie ausbildenden Lagerkörper bewirken und diesen zu verdrehen trachten.
Diese auf rein mechanischen Gesetzen beruhende Erscheinung wird nun erfindungsgemäss dazu ausgenützt, die rheologischen Eigenschaften einer zwischen die beiden Lagerflächen in den sichelförmigen
Spalt c eingebrachten Flüssigkeit zu prüfen. Diese Flüssigkeit wird nämlich, je nach ihrer Zähigkeit, die nach Lösen des Anschlages --70-- beginnende Drehbewegung der äusseren Lagerfläche --52-- und damit
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Zeigers festgestellt werden kann.
Auf diese Weise ergibt ein erfindungsgemässes Gerät zwar keine Absolutwerte für die Eigenschaften der eingebrachten Flüssigkeit, jedoch empirisch bestimmbare Relativwerte, welche für die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe durchaus brauchbar sind.
In den Fig. 3 und 4 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung --20-- in Form eines DrehmomentMessgerätes dargestellt. Es besitzt einen inneren Lagerteil --22-- und einen äusseren Lagerteil-24-, sowie ein Belastungsglied --26--, einen Halter --28-- und eine Anzeigeeinrichtung --30--. Der Halter - besitzt einen Griff --32--, ein Spannfutter --34-- und einen Auslösemechanismus --36--. Er besteht aus Kunststoff, z. B. aus Methylmethacrylat oder Polycarbonat. Das Spannfutter --34-- hat einen zylindrischen Kopf --37-- und einen nach hinten gerichteten Zapfen-39-. Der Kopf --37-- besitzt eine Bohrung --38-- mit einem Klemmring-40--, z. B. einem O-Ring.
Der innere Lagerteil --22-- hat die Form eines kurzen zylindrischen Zapfens mit einem Ansatz --42-an seinem hinteren Ende und mit der nach aussen gerichteten zylindrischen Lagerfläche --44-- an seinem vorderen Ende. Der Ansatz --42-- passt genau in den Halter --40-- und sichert die Orientierung der Achse des Lagerteiles --22--, wenn dieser in den Halter --28-- eingesetzt ist.
Der äussere Lagerteil --24-besitzt die Form eines Ringes, der von parallelen ebenen Flächen --46 und 48-- begrenzt ist, sowie von einer äusseren Zylinderfläche --50-- und einer inneren zylindrischen Lagerfläche --52--. Die äussere Lagerfläche --44-- und die innere Lagerfläche --52-- liegen dicht aufeinander und sind relativ zueinander verdrehbar, wenn die Teile zusammengesetzt sind. Die Lagerflächen liegen bei Gebrauch des Gerätes im wesentlichen horizontal und zueinander exzentrisch, wodurch ein sichelförmiger Spalt --54-- zwischen den Lagerflächen --44 und 52-- vorhanden ist. Der Spalt ist in den Zeichnungen mit übertriebener Grösse zwecks besserer Verdeutlichung dargestellt.
Das Gewicht des äusseren Lagerteiles --24-- ist so bemessen,
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dass die oberen Bereiche der äusseren Lagerfläche --44-- des inneren Lagerteiles --22-- gegen die oberen Bereiche der inneren Lagerfläche --52-- des äusseren Lagerteiles --24-- gedrückt werden und sich der Spalt zwischen den unteren Bereichen der beiden Lagerflächen ausbildet. Die exzentrisch liegenden
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Bei der erfindungsgemässen Ausbildung müssen die Lagerflächen-44 und 52-- eine Oberflächengüte besitzen, bei welcher die durchschnittliche Rauhigkeit, d. h. der Höhen-Unterschied zwischen den Spitzen und den Tälern zwischen 0, 2 und 3, 2 pm liegt. Die Differenz zwischen den diametralen Profilen der Lagerflächen soll zwischen 0, 254 bis 254 pm vorzugsweise zwischen 25, 4 bis 127 pm liegen. Vorzugsweise soll die Dicke des äusseren Lagerteiles in axialer Richtung 1, 25 bis 5 cm betragen. Das Gewicht des äusseren Lagerteiles liegt zwischen 5 und 500 Gramm, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Gramm. Bei einer
Ausführungsform der Vorrichtung, welche für Cervikalschleim bestimmt ist, beträgt das Gewicht des äusseren Lagerteiles 22 bis 48 Gramm.
Vorzugsweise ist jeder Lagerteil aus einem dimensionsstabilen sterilisierbaren Material hergestellt. Unter anderem kommen in Betracht : Glas, Metall, z. B. rostfreier
Stahl oder Kunststoff, z. B. Methylmethacrylat.
Das Belastungsglied --26-- weist eine Stange-56-- mit Aussengewinde auf, welche ein Gewicht - mit Innengewinde trägt. Die Stange --56--, welche z. B. aus Kunststoff besteht, ist durch Reibung in einer Bohrung --65-- gehalten, welche den Umfang des äusseren Lagerteiles --24-- durchsetzt. Das z. B. aus Kunststoff bestehende Gewicht --58-- ist auf die Stange aufgeschraubt, so dass die Stellung des
Ringes --58-- relativ zur Achse des äusseren Lagerteiles --24-- genau eingestellt werden kann.
Der Griff --32-- umfasst einen Kopf --62-- und ein Handstück --64--. Der Zapfen --39-- des
Spannfutters --34-- ist in einem am Kopf --62-- angebrachten Lager --66-- frei drehbar. Der Auslösemechanismus --36-- weist einen Abzug --68-- und einen Arm --70-- auf und ist schwenkbar am 'Handstück --64-- angebracht. Die Spitze des Armes --70-- liegt in einer Nut --72-- des äusseren
Lagerteiles und hält dadurch diesen fest. Wenn der Arm --70-- aus der Nut --72-- ausrastet, erfolgt die
Freigabe. Der Auslösemechanismus wird von der Feder --74-- in der verriegelten Stellung gehalten, welche in Fig. 3 gezeigt ist.
Wird auf den Abzug --68-- gedrückt, rastet der Arm --70-- aus der Nut - aus und der äussere Lagerteil --24-- kann sich gegen den inneren Lagerteil --22-- relativ verdrehen.
Die Anzeigeeinrichtung --30-- wird von einem nach aussen weisenden Zeiger --76-- am freien Ende des Zapfens --39-- und von einer Skala --78-- an der Hinterfläche des Kopfes --62-- gebildet. Wenn innerer und äusserer Lagerteil zusammengesetzt sind und sich Schleim zwischen den Lagerflächen befindet, ist der äussere Lagerteil mittels der Auslösevorrichtung in einer Stellung festgehalten, in welcher das
Gewicht --58-- bei Lösung der Auslösevorrichtung eine Bewegung des äusseren Lagerteiles relativ zum inneren Lagerteil hervorrufen kann. Anfänglich zeigt der Zeiger dabei auf die Nullmarke --79-- der Skala - -78--. Bei sehr wässerigem Schleim verdreht das Gewicht --58-- den äusseren Lagerteil --24-- bezüglich des inneren Lagerteiles --2-- und der Zeiger --76-- zeigt daher weiterhin nach oben.
Wenn anderseits der
Schleim hoch viskos ist, kann das Gewicht --58-- den äusseren Lagerteil nicht relativ zum inneren
Lagerteil verdrehen, dieser wird vielmehr mitgenommen und der Zeiger bewegt sich im Uhrzeigersinn um 900. Die Änderung der Winkelstellung des Zeigers --76-- ist eine Funktion der relativen Viskosität des
Schleimes.
Bei Benutzung der Erfindung werden sterile innere und äussere Lagerteile in der folgenden Weise benutzt : Zuerst wird der innere Lagerteil --22-- in das Spannfutter --34-- eingesetzt, indem sein Ansatz - -42-- in die Öffnung --38-- geschoben wird. Dann wird das Spannfutter --34-- gedreht, bis der Zeiger - auf die Nullmarke der Skala --78-- zeigt. Sodann wird eine Probe von Cervikalschleim dadurch gewonnen, dass man einen Probennehmer --82-- mit einer Spachtel --84-- an seiner Spitze durch die Vaginalhöhle hindurch mit der Cervix in Berührung bringt.
Hierauf wird dieser Cervikalschleim auf eine der Lagerflächen --44 und 52-- aufgetragen, die Lagerteile werden miteinander vereinigt, indem man den äusseren Lagerteil --24-- auf den inneren Lagerteil --22-- aufschiebt und dabei dafür sorgt, dass der Cervikalschleim zwischen den Lagerflächen ausgebreitet wird. Der äussere Lagerteil wird in jene Stellung gebracht, in welcher der Arm --70-- in die Nut --72-- einrastet und die Längsachse der Stange --56-mit der Längsachse des Handstückes --64-- einen rechten Winkel einschliesst. Sodann wird der Abzug
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- nach einwärts gedrückt und dabei der Auslösemechanismus in die Freigabestellung gebracht.
Während der Zeit der Ovulation ist der Cervikalschleim wässerig und sein Widerstand gegen Vedrehung der Lagerteile ist minimal.
Infolgedessen dreht sich nach Freigabe der Ring --44-- bei stehendem inneren
Lagerteil --22-- durch das Gewicht im Uhrzeigersinn und der Zeiger --76-- bleibt in Ruhe. Zu andern
Zeiten ist der Cervikalschleim hoch viskos und sein Widerstand gegen eine relative Verdrehung der beiden
Lagerteile ist maximal. Infolgedessen nimmt nach Freigabe des Auslösemechanismus der Ring --44-- den Lagerteil --22-- mit und dieser und der Zeiger --76-- drehen sich im Uhrzeigersinn. Somit ist die
Stellung des Zeigers --76--, die eine vergleichende Anzeige der Viskosität darstellt, ein Zeichen dafür, ob Ovulation erfolgt oder nicht. Bei dem beschriebenen Prozess betrug das Gewicht des äusseren
Lagerteiles 24 bis 48 Gramm.
Die Menge des Cervikalschleimes, welche bei einer Verdrehung des Gewichtes --58-- um einen Winkel von 900 verschoben wird, beträgt etwa 3 bis 5 mg. Der Schleim wird wegge- drückt, ohne dass er homogenisiert wird oder dass seine viskoelastischen Eigenschaften während der
Messung gestört werden.
Bei einer alternativ anzuwendenden Betriebsweise kann auch Speichel verwendet werden. Dieser wird aus dem Mund mittels eines Augentropfers-86-entnommen, welcher ein Rohr --88-- mit einem verjüngten Ende --90-- und einen Ballon --92-- aufweist. Der Speichel kann auf eine der beiden
Lagerflächen einfach dadurch aufgebracht werden, dass man den Ballon händisch zusammendrückt und den
Speichel durch die Öffnung-90-auspresst. Die weitere Betriebsweise ist ansonsten mit der oben beschriebenen identisch. Das Gewicht am äusseren Lagerteil beträgt 10 Gramm.
Die Ausführungsform gemäss den Fig. 7 und 8 weist einen langgestreckten zylindrischen Probenhalter - auf, der an seinem vorderen Ende einen zylindrischen Ansatz mit verringertem Durchmesser - trägt. Dieser Ansatz ist vom Rest des Probenhalters mittels einer Schulter --104-- abgegrenzt.
Das Vorderende des Ansatzes ist bei --106-- abgerundet. Zum Probenhalter --100-- gehört ein Ring --108-- mit einer inneren Bohrung --110-- und vorderen und hinteren zu einander parallelen ebenen Endflächen --112, 114--. Die äussere Lagerfläche des Probenhalters und die innere Lagerfläche der
Bohrung --110-- liegen bei zusammengesetztem Gerät so aufeinander auf, dass ein sichelförmiger Spalt zwischen ihnen vorhanden ist.
Vom Umfang des Ringes --108-- steht ein Stift --116-- mit Gewinde weg.
Auf das Gewinde ist eine einstellbare Mutter --118-- aufgeschraubt. Stift und Mutter bilden ein Gewicht, dessen Drehmoment einstellbar ist. Der Probenhalter --100-- und der Ring --108-- bestehen aus dem gleichen Material wie die entsprechenden Teile der Fig. 3 und 4. Auch die Dimensionen und die Rauhigkeiten der Lagerflächen sind die gleichen wie beim Gerät nach Fig. 3 und 4.
Bei der Benutzung der Vorrichtung gemäss den Fig. 7 und 8 wird eine kleine Menge Cervikalschleim auf die Lagerfläche des Ansatzes --102-- aufgebracht. Sodann wird der Probenhalter mit dem Ring --108-so zusammengesetzt, dass der Ansatz --102-- in der Bohrung liegt und eine weitere Verschiebung durch die Schulter --104-- verhindert wird. Bei diesem Vorgang wird der Cervikalschleim zwischen den Lagerflächen der Bohrung und des Ansatzes --102-- auseinander gebreitet. Der Benutzer hält sodann den Probenhalter --100-- mit einer Hand in horizontaler Lage fest und bringt gleichzeitig den Stift --116-- mit der andern Hand in die horizontale Lage.
Wenn schliesslich der Stift --116-- losgelassen wird, findet eine exzentrische Bewegung des Ringes --108-- relativ zum Probenhalter --100-- statt oder unterbleibt, wie schon erwähnt, je nach den Eigenschaften des Schleimes.
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