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PATENTANSPROCHE
1. Einrichtung zum Prüfen von biologischen und anderen Flüssigkeiten, insbesondere von Schleim aus einer Körperhöhlung, gekennzeichnet durch einen inneren Schmierlagerteil (24) und einen äusseren Schmierlagerteil (22), die relativ zueinander drehbeweglich sind, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Drehmomentes an einem der Schmierlagerteile (22, 24) und eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Drehung des anderen Schmierlagerteils bei einer Drehung des ersten Teiles entsprechend dem genannten Drehmoment, wobei die Schmierlagerteile eine innere bzw. äussere waagrechte zylindrische Lagerfläche haben, welche exzentrisch zueinander liegen.
2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Lagerflächen eine Oberflächengüte hat, bei der der von Berg zu Tal gemessene Höhenunterschied der Rauhigkeit 0,2 bis 3,2 Mikrometer beträgt.
3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stützvorrichtung für den inneren Schmierlagerteil, der drehbeweglich an der Stützvorrichtung gelagert ist, und durch eine Vorrichtung, um mindestens einen der Lagerteile entgegen dem genannten Drehmoment lösbar zu halten.
4. Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (54) zwischen den Lagerflächen (22,24) ausgebildet ist, dessen Breite an der engsten Stelle 0,25 bis 254, vorzugsweise 25 bis 125 Mikrometer, beträgt.
5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schmierlagerteile von der Stützvorrichtung entfernbar sind.
6. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung Markierungsmittel an einem der beiden Schmierlagerteile und zweite Markierungsmittel hat, die inbezug auf die Stützvorrichtung ortsfest sind.
7. Einrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen inneren Schmierlagerteil (24) und einen äusseren Schmierlagerteil (22) aus Glas.
8. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung einen Griff und eine Spannvorrichtung aufweist, in der der innere Schmierlagerteil (24) lösbar gehalten ist.
9. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Schmierlagerteil (24) an einem langgestreckten, in die Stützvorrichtung einsetzbaren Stab mindestens angenähert koaxial vorspringend ausgebildet ist, wobei am Stab eine Schulter als Anschlag für die axiale Bewegung des äusseren Schmierlagerteils (22) vorhanden ist.
10. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte aufweist: - Aufbringen der Flüssigkeit auf einen der beiden Schmierlagerteile (22, 24), - Zusammensetzen der beiden Schmierlagerteile (22, 24), - Drehen eines der beiden Schmierlagerteile mittels des genannten Drehmomentes um einen bestimmten Winkel, und - Anzeigen der Drehung des anderen der beiden Schmierlagerteile.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (54) zwischen den Lagerflächen (22, 24) eingestellt wird, dessen Breite an der engsten Stelle 0,25 bis 254, vorzugsweise 25 bis 125 Mikrometer, beträgt.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb der Einrichtung.
Derartige Einrichtungen werden z. B. zum Bestimmen der rheologischen und viskoelastischen Eigenschaften von Flüssigkeiten, insbesondere von Cervicalschleim und Oralschleim benutzt, um das Vorhandensein von Ovulation und deren Beginn zum Zwecke der Empfängnisbestimmung und -verhütung anzuzeigen.
Es ist gefunden worden, dass Schleimproben aus der Vagina und dem Mund während des Menstruationszyklus unterschiedliche rheologische Änderungen erleiden. Obwohl die Änderungen im Cervicalschleim viel deutlicher sind als die Änderungen im Oralschleim. sind beide Änderungen leicht bestimmbar. Während der unmittelbaren Vorovulationsphase ist der Schleim für einen Zeitraum von einem Tag bis drei Tagen unter Östrogendomination ergiebig und wässrig. Während der Nachovulationsphase unter Progesterondomination wird der Schleim weniger ergiebig und zähflüssiger.
Bei gesunden Frauen mit normalen Menstruationszyklen tritt, wie dies in der medizinischen Literatur dokumentiert ist, die Ovulation gewöhnlich zwischen dem 12. und 14. Tag vor der nächsten Menstruationsperiode auf. Insbesondere ist Cervicalschleim zur Ovulationszeit wasserreich und enthält 97 bis 98 % Wasser, während er zu anderen Zeiten wasserärmer ist und nur 80 bis 90% Wasser enthält. Der Festkörpergehalt kann also in dem Bereich von 2 % während der Ovulation bis 20 % zu anderen Zeiten, d.h. dem zehnfachen Werte, liegen. Die Voraussage der Ovulation auf der Basis der vorhergehenden Menstruationsperiode, z.
B. durch Zählen der Anzahl von Tagen, die zwischen dem Ende der vorhergehenden Periode und der angenommenen Mittelzyklus-Ovulationsphase (Rhytmusmethode) verstrichen sind, ist unzuverlässig und zwar wegen der grossen Schwankungen der Fruchtbarkeitsperiode, d. h. des Zeitraums zwischen dem Ende der Menstruation und der Ovulation. Es ist zwar möglich, die Ovulation auf der Basis hormoneller Änderungen im Blut oder chemischer Änderungen im Schleim zu datieren, jedoch sind die dafür infrage kommenden Arbeitsweisen langwierig und kostspielig und liefern nicht sofort das Ergebnis. Sie sind daher auf besondere Fälle beschränkt.
Zur Zeit gibt es keine verlässliche Einrichtung, die die Voraussage oder Bestätigung der Ovulation an Ort und Stelle, d.h. während oder unmittelbar nach der Untersuchung einer Patientin, erlaubt.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung und eines Verfahrens der eingangs genannten Art, die die Nachteile bekannter Ausführungen nicht aufweisen. Diese Aufgabe wird a) bei der Einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und b) beim Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 10 definierten Massnahmen gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 und eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist im Patentanspruch 11 umschrieben.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Einrichtung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:
Fig. 1 und 2 Darstellungen zur Erläuterung des Messprinzips;
Fig. 3 eine Einrichtung in schaubildlicher Darstellung;
Fig. 4 einen Schnitt 4-4 durch die Einrichtung der Fig. 3;
Fig. 5 und 6 Darstellungen zur Erläuterung des Aufbringens der Probe; und
Fig. 7 und 8 schaubildliche Ansichten einer zweiten Einrichtung.
Bei der Einrichtung und dem Verfahren wirken gleichzeitig zwei Faktoren zusammen: a) Die Scherung der Flüssigkeit zwischen zwei koaxialen rotierenden Flächen.
b) Die Verschiebung von Flüssigkeit infolge der exzentrischen Anordnung von zwei Schmierlagern, die mit Widerstandsströmungsmessungen in der Kapillarviskosimetrie verwandt ist.
In Fig. 1 bedeuten: R = Radius des inneren Zylinders, R+h = Radius des äusseren Zylinders, c = Spiel, Q = Winkelgeschwindigkeit oder Verschiebung, e = Winkel zwischen einem Radiusvektor und der Z
Achse, e = Exzentrizität, h = Filmdicke.
Die Filmdicke h hängt sowohl vom Spiel c ab als auch von der Exzentrizität e. Für den Fall c/R < < l 1 gilt Gleichung 1 h=c(l+ecosO) (1), wobei F das Exzentrizitätsverhältnis e/c ist.
Im vorliegenden Fall sind die Durchmesser, die Winkelverschiebung (maximal 90") und die Spiele bekannt, und es werden die Viskosität und das Exzentrizitätsverhältnis gesucht. Die experimentellen Daten zeigen, dass das Exzentrizitätsverhältnis aus dem Gewicht je Einheitsfläche des äusseren Zylinders und der Viskosität der zu messenden Flüssigkeit ermittelt werden kann. Es besteht keine Relativbewegung zwischen den Zylindern und der Flüssigkeit bei unmittelbarer Berührung mit den Zylindern. Das Exzentrizitätsverhältnis ist eine Konstante, welche durch die spezielle Ausbildung der Einrichtung gegeben ist, und wird veränderlich, wenn eine Flüssigkeit zwischen die Zylinder eingeführt wird. Beim Betrieb nimmt die Exzentrizität für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität ab und wächst für Flüssigkeiten mit hoher Viskosität.
Die experimentellen Daten zeigen, dass das Exzentrizitätsverhältnis für Saliva grösser ist als für Cervicalschleim, wenn man einen Zylinder mit demselben Gewicht verwendet. Wenn man die Aussenzylinder mit einer vorgewählten Masse auswählt, können Messungen innerhalb bestimmter Viskositätsbereiche unter nahezu optimalen Bedingungen für das Exzentrizitätsverhältnis e durchgeführt werden, und zwar mit einem Drehmoment, das die grössten numerischen Werte liefert.
Bei einem koaxialen Viskosimeter ist der Viskositätskoeffizient Q = M/Q (2), wobei > 3 die Viskosität,
M das Drehmoment,
Q die Winkelverschiebung (Radiant) oder die Winkelgeschwindigkeit ist.
Bei einem Kapillarviskosimeter ist das je Sekunde verschobene Volumen V=AP/ > 3 (3), wobei V das verschobene Volumen je Sekunde und
AP die Druckdifferenz ist.
Im vorliegenden Fall ist A P wirkungsmässig analog M und P/V (3a).
Bei der exzentrischen Viskosimetrie werden die Gleichungen, welche den Viskositätskoeffizienten für ein Koaxialviskosimeter bzw. das je Sekunde verschobene Volumen für ein Kapillarviskosimeter angeben, vereinigt und liefern =M'/Q (4), wobei M' gleich (f) V ist und das koaxiale Moment darstellt.
Wie die Fig. 2 zeigt, erhält man die Viskosität g einer Flüssigkeit zwischen dem exzentrischen Zylinder als Funktion der Winkelverschiebung, wenn das Moment M konstant ist. Wenn keine Winkelverschiebung stattfindet, bedeutet die in Fig. 2 mit ausgezogenen Strichen dargestellte Stellung A, dass das Moment ungenügend ist, um die Viskosität der Flüssigkeit zu überwinden. Auf diese Weise wird angezeigt, dass die Viskosität der Flüssigkeit hoch ist. Bei maximaler Winkelverschiebung, auf Stellung D (in Fig. 2) wird angezeigt, dass das Moment ausreicht, um die Viskosität der Flüssigkeit zu überwinden. Das bedeutet, dass die Viskosität der Flüssigkeit niedrig ist. Die Zwischenstellungen B, C zeigen Zwischenwerte zwischen den beiden Extremen und dienen zur Anzeige der Annäherungszeit der minimalen Viskosität.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein exzentrisches Viskosimeter in Form eines Drehmomentmessers mit einem inneren Schmierlagerteil 22, einem äusseren Schmierlagerteil 24, einem Vorspannteil 26, einer Stützvorrichtung 28 und einer Anzeigevorrichtung 30. Die Stützvorrichtung 28 hat einen Griff 32, eine Spannvorrichtung 34 und eine Entriegelungsvorrichtung 36.
Die Stützvorrichtung 28 wird aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt, z. B. Methylmethacrylat oder Polycarbonat. Die Spannvorrichtung 34 weist einen zylindrischen Kopf 37 und eine sich nach hinten erstreckenden Welle 39 auf. Der Kopf 37 ist mit einer sich horizontal erstreckenden, mittigen Öffnung 38 versehen und hat einen Halter 40, beispielsweise einen 0-Ring.
Der innere Schmierlagerteil 22 hat die Form eines kurzen zylindrischen Stabes, welcher längs seiner Achse eine rückwärtige Verlängerung 42 und eine vordere, zylindrische, äussere Schmierlagerfläche 44 hat. Die Verlängerung 42 passt lösbar in die Öffnung 38 und wird darin mit geringem Spiel mittels eines Halters 40 gehalten. Die Verlängerung 42 hält die horizontale Orientierung der Achse des inneren Schmierlagerteils aufrecht, wenn letztere und die Stützvorrichtung 28 zusammengebaut sind. Der äussere Schmierlagerteil 24 hat die Form eines Ringes; längs der Achse desselben sind vordere und hintere parallele Flächen 46, 48, eine äussere zylindrische Umfangsfläche 50 und eine innere zylindrische Schmierlagerfläche 52 angeordnet.
Die äussere Schmierlagerfläche 44 und die innere Schmierlagerfläche 52 passen eng und drehbeweglich zusammen, wenn die Schmierlagerteile 22, 24 zusammengesetzt werden. Die Schmierlagerflächen sind praktisch horizontal orientiert und sind exzentrisch in bezug aufeinander angeordnet. Auf diese Weise wird zwischen der äusseren Schmierlagerfläche 44 und der inneren Schmierlagerfläche 52 ein mondsichelartiger Spalt 54 gebildet, wenn die Schmierlagerteile 22, 24 zusammengesetzt werden. In den Zeichnungen ist der Spalt aus Darstellungsgründen übertrieben gross dargestellt worden.
Das Gewicht des äusseren Schmierlagerteils 24 ist so ausgewählt, dass die oberen Bereiche der horizontal angeordneten äusseren Schmierlagerfläche 44 des inneren Schmierlagerteils 22 gegen die oberen Bereiche der waagrecht angeordneten Schmierlagerfläche Schmierlagerflächen 52 des äusseren Schmierlagerteils 24 gedrängt wird. Der Spalt 54 ist zwischen den unteren Bereichen der Schmierlagerfläche ausgebildet. Die exzentrisch angeordneten Schmierlagerteile 22, 24 bilden ein horizontal angeordnetes, exzentrisches Viskosimeter. Dessen Betrieb hängt von dem Gewicht des äusseren Schmierlagerteils 24 und den nicht-gleich-förmigen und veränderlichen Abmessungen des Spalts 54 ab.
Jede der Lagerflächen 44, 52 soll eine Oberflächengüte haben, bei der der von Berg zu Tal gemessene Höhenunterschied 0,2 bis 3,2 Mikrometer beträgt. Es ist ferner von Vorteil, wenn ein Spalt 54 zwischen den Lagerflächen 22, 24 ausgebildet ist, dessen Breite an der engsten Stelle 0,25 bis 254, vorzugsweise 25 bis 125 Mikrometer, beträgt. Vorzugsweise ist die axiale Dicke des äusseren Schmierlagerteils 6,35 bis 50,8 mm.
Das Gewicht des äusseren Schmierlagerteils beträgt 5 bis 500 g, vorzugsweise 10 bis 50 g. Bei einem Ausführungsbeispiel für Oralschleim beträgt das Gewicht des äusseren Schmierlagerteils 10 g. Bei einer anderen Ausführungsform für Cervicalschleim beträgt das Gewicht des äusseren Schmierlagerteils 48 g.
Vorzugsweise ist jeder Schmierlagerteil aus einem dimensionsstabilen, sterilisierbaren Material hergestellt, beispielsweise aus einem Glas, einem metallischen Material wie rostfreiem Stahl oder einem Kunststoff wie Methylmethacrylat.
Die Drehmomentvorrichtung 26 hat einen aussen mit Gewinde versehenen Stab 56 und einen mit Innengewinde versehenen Unwuchtring 58. Der Stab 56 ist beispielsweise aus Kunststoff- oder metallischem Material gefertigt und ist reibungsmässig innerhalb einer Bohrung 60 gesichert, die sich durch den Umfang 50 des äusseren Schmierlagerteils 24 erstreckt. Der Unwuchtring 58 besteht aus Kunststoff oder Metall und wird auf den Stab 56 aufgeschraubt. Die Stellung des Unwuchtrings 58 inbezug auf die Achse des äusseren Schmierlagerteils 24 kann sehr genau dadurch eingestellt werden, dass man den Ring auf den Stab 56 vor- oder zurückschraubt.
Der Griff 32 weist einen Kopf und einen Handgriff 64 auf.
Die Welle 39 der Spannvorrichtung 34 ist innerhalb eines Lagers 66 frei drehbeweglich, welches an dem Kopf 62 befestigt ist. Die Entriegelungsvorrichtung 36 hat einen Trigger 68 und einen sich nach aussen erstreckenden Arm 70 und ist schwenkbeweglich an dem Handgriff 64 befestigt. Die Spitze des Arms 70 stellt eine Bremsvorrichtung dar und wird innerhalb einer Aussparung 72 im äusseren Schmierlagerteil 24 aufgenommen.
Wenn der Arm 70 und die Aussparung 72 in Eingriff sind, befindet sich die Entriegelungsvorrichtung 36 in der verriegelten Stellung. Wenn der Arm 70 und die Aussparung 72 ausser Eingriff sind, befindet sich die Entriegelungsvorrichtung 36 in der entriegelten Stellung. Die Entriegelungsvorrichtung 36 ist in die Verriegelungsstellung mittels einer Feder 74 vorgespannt, welche am Trigger 68 befestigt ist. Fig. 3 zeigt die Verriegelungsstellung. Wenn der Trigger 68 gegen die Kraft der Feder 74 nach innen gedrückt wird, kommt der Arm 70 ausser Eingriff von der Aussparung 72, und der äussere Schmierlagerteil 24 ist dann inbezug auf den inneren Schmierlagerteil 22 drehbeweglich. Die Verriegelungsvorrichtung befindet sich dann in der entriegelten Stellung.
Die Anzeigevorrichtung 30 weist einen nach aussen gerichteten Zeiger 76 am freien Ende der Welle 39 und eine Skala 78 an einer hinteren Fläche des Kopfes 62 auf. Die Skala 78 ist in gcm geeicht. Wenn sich eine Flüssigkeit zwischen den beiden Schmierlagerteilen befindet und die Entriegelungsvorrichtung in der verriegelten Stellung ist, so befindet sich der Unwuchtring 58 in einer Stellung, die eine Drehbewegung des äusseren Schmierlagerteils inbezug auf den inneren Schmierlagerteil bedingt. Wenn die Flüssigkeit zwischen den Schmierlagerflächen sehr stark wässrig ist, dreht sich der Unwuchtring 58 am äusseren Schmierlagerteil 24 im Uhrzeigersinn, wobei der Zeiger 76 nach oben gerichtet bleibt.
Wenn jedoch die Flüssigkeit hochviskos ist, kann der Unwuchtring 58 den äusseren Schmierlagerteil 24 nicht in Drehbewegung versetzen, wobei sich der Zeiger 76 im Uhrzeigersinn um 90" aufgrund des Drehwiderstands bewegt. Die Winkelverschiebung des Zeigers 76 ist eine Funktion der relativen Viskosität der betreffenden Probeflüssigkeit.
Im Gegensatz zu den Eigenschaften eines konzentrischen Viskosimeters tritt beim exzentrischen Viskosimeter folgendes auf:
1. Die Flüssigkeit wird bei der Drehbewegung des äusseren Schmierlagerteils 24 verschoben und bietet einen Drehwiderstand zusätzlich zu der bekannten Scherung, und zwar aufgrund der exzentrisch angeordneten Schmierlagerflächen.
2. Das Gewicht des äusseren Schmierlagerteils 24 widersteht dem Drehmoment.
3. Die Abmessungen des Spalts 54 ändern sich während der Drehbewegung.
Bei Benutzung steriler Schmierlagerteile 22, 24 geht man folgendermassen vor. Zuerst wird der innere Schmierlagerteil 22 mit der Spannvorrichtung 34 verbunden, indem man die Verlängerung 42 in die Öffnung 38 einsetzt. Darauf wird die Spannvorrichtung 34 gedreht, bis sie auf Pfeil 76 auf die Null Marke auf der Skala 78 zeigt. Darauf wird eine Probe 80 vom Cervicalschleim dadurch erhalten, dass man eine Wegwerfsonde 82 mit einem elastomeren Löffel 84 an ihrem äusseren Ende durch die Vagina in Berührung mit der Cervix bringt, so dass eine Probe von Cervicalschleim zurückbleibt. Darauf wird der Cervicalschleim auf eine der beiden Schmierlagerflächen 44, 52 übertragen und die beiden Schmierlagerteile werden dadurch zusammengesetzt, dass man den äusseren Schmierlagerteil 24 auf den inneren Schmierlagerteil 22 aufsetzt.
Bei dieser Arbeitsweise wird der Cervicalschleim zwischen den Schmierlagerflächen verteilt. Der äussere Schmierlagerteil 24 ist so angeordnet, dass der Arm 70 mit der Aussparung 72 in Eingriff kommt, wobei die Längsachse des Stabes 56 inbezug auf die Längsachse des Handgriffs 64 senkrecht steht. Dann wird der Trigger 68 nach innen gedrückt, und der Entriegelungsmechanismus 68 wird in die entriegelte Stellung gebracht.
Während der Ovulationsdauer ist der Cervicalschleim wässrig, so dass der Drehwiderstand den kleinstmöglichen Wert erreicht. Wenn also die Entriegelungsvorrichtung 36 in die Entriegelungsstellung gebracht wird, dreht sich der Stab 56 im Uhrzeigersinn und der Pfeil 76 bleibt an Ort und Stelle. Zu anderen Zeiten ist der Cervicalschleim hochviskos, so dass also der Drehwiderstand ein Höchstmass erreicht. Wenn also die Entriegelungsvorrichtung in der entriegelten Stellung ist, bleibt der Stab 56 an seinem Ort, wogegen der Pfeil 76 im Uhrzeigersinn sich dreht. Somit wird die Stellung des Pfeils 76 zu einer Anzeige der Viskosität und gibt an, ob eine Ovulation vorliegt oder nicht. Bei diesem Verfahren beträgt das Gewicht des äusseren Schmierlagerteils 2448 g.
Die Probe aus Cervicalschleim wird verschoben, wenn der Ring 58 einen sich über 90" erstreckenden gekrümmten Weg beschreibt und liegt im Bereich von 3 bis 5 mg. Der Schleim wird wirksam verschoben, und zwar ohne Homogenisierung des Schleims oder der Beeinträchtigung seiner viskoelastischen Eigenschaften während der Messung.
Es kann aber auch Oralschleim, nämlich Saliva, aus dem Mund mittels eines Tropfenzählers 86 (Fig. 6) entnommen werden, der ein Rohr 88 mit einem verjüngten Ende 90 und einen Gummiball 92 aufweist. Hier wird die Saliva auf eine der Schmierlagerflächen 44, 52 einfach dadurch aufgebracht, dass der Gummiball 92 von Hand zusammengedrückt und Saliva durch die Öffnung des verengten Endes 90 ausgestossen wird.
Die Untersuchung erfolgt wie oben erläutert, wobei das Gewicht des äusseren Schmierlagerteils 24 zehn Gramm beträgt.
Die Einrichtung der Fig. 7 und 8 weist eine längliche zylindri- sche Sonde 100 auf, an deren vorderem Ende sich eine zylindrische Verlängerung 102 von kleinerem Durchmesser befindet, die von dem übrigen Teil der Sonde 100 durch eine Schulter 104 getrennt ist. Die vordere Kante der Verlängerung 102 ist bei 106 gebrochen. Der Sonde 100 ist ein Ring 108 zugeordnet, der eine innere Bohrung 110, eine Rückwand 112 und eine zu dieser parallele Vorderwand 114 aufweist. Die äussere Schmierlagerfläche der Verlängerung 102 und die innere Schmierlagerfläche der Bohrung 110 passen eng zusammen, wenn der Ring 108 und die Sonde 100 zusammengefügt sind, wobei sich ein mondsichelartiger Spalt 115 zwischen den Schmierlagerflächen bildet.
Vom Umfang des Ringes 108 erstreckt sich ein mit Gewinde versehener Hebelarm 116, auf den eine einstellbare Mutter 118 aufgeschraubt ist, wobei der Hebelarm 116 und die Mutter 118 als verstellbare Unwucht dienen. Die Sonde 100 und der Ring 108 sind aus den gleichen Materialien hergestellt wie die entsprechenden Teile der Ausführungsform gemäss Fig. 3 und 4. Auch die Abmessungen und die Rauhigkeitseigenschaften der Schmierlagerfläche der Verlängerung 102 und der Bohrung 110 sind die gleichen wie bei den entsprechenden Teilen der Ausführungsform gemäss Fig. 3 und 4.
Im Betrieb der Einrichtung gemäss Fig. 7 und 8 wird zunächst die Sonde 100 in die Vagina so eingeführt, dass die Verlängerung 102 die Cervix berührt, wodurch Cervicalschleim auf die Schmierlagerfläche der Verlängerung 102 gelangt.
Danach wird die Sonde 100 aus der Vagina zurückgezogen und mit dem Ring 108 vereinigt, indem die Verlängerung 102 in die Bohrung 110 eingeführt wird, wobei die Rückwärtsbewegung des Ringes 108 durch die Schulter 104 begrenzt wird. An diesem Punkt wird Cervicalschleim zwischen den Schmierlagerflächen der Bohrung 110 und der Verlängerung 102 ausgestossen. Dann bewegt ein Benutzer, während er die Sonde 100 waagrecht mit der einen Hand festhält, den Hebelarm 116 mit der anderen Hand in die waagrechte Lage. Wenn darauf der Hebelarm 116 losgelassen wird, tritt unter dem Drehmoment der Teile 116, 118 eine mehr oder weniger starke Drehung des Ringes 108 relativ zur Sonde 100 auf. Dadurch wird die Phase des Menstruationszyklus angezeigt.
Es ist ein Vorteil der Einrichtung und des Verfahrens, dass zur Bestimmung der Phase des Menstruationszyklus der Schleim zwischen die waagrecht angeordnete, exzentrisch inbezug aufeinander angeordnete, zylindrische Fläche eines inneren und eines äusseren Schmierlagerteils eingeführt wird, von denen der eine feststeht und der andere vorgespannt ist, wobei beide Flächen Schmierlagerflächen bestimmter Rauhigkeit aufweisen. Das Vorhandensein oder Fehlen von mechanischer Bewegung gibt das die Phase des Menstruationszyklus an und ist ein Indiz für die Ovulation. Der innere und der äussere Schmierlagerteil sind voneinander und von einem Halter einzeln trennbar, so dass sie sterilisiert oder ausgewechselt werden können. Die Bewegungen zwischen den Schmierlagerteilen sind Drehbewegungen, um exzentrische waagrecht angeordnete Lagerflächenachsen.
Gewöhnlich wird der Schleim einer der Lagerflächen zugeführt, während die Schmierlagerteile voneinander getrennt sind, und der Schleim wird zwischen den Lagerflächen ausgestossen, wenn die Schmierlagerteile miteinander vereinigt werden.
Bei einer Ausführungsform ist einer der Schmierlagerteile an einem geeigneten Halter befestigt, und der andere Schmierlagerteil ist mit einem Vorspannteil, z. B. einem Gewicht oder einer Feder versehen, welcher genügende Kraft ausübt, um eine Relativbewegung hervorzurufen, wenn der hoch fliessfähige Schleim als Probe während der Ovulationsphase genommen worden ist, welcher aber eine ungenügende Kraft ausübt, um eine Relativbewegung hervorzurufen, wenn der zähflüssige Schleim zu anderen Zeiten während der Menstruationsperiode als Probe genommen worden ist. Bei einer anderen Ausführungsform bildet einer der Schmierlagerteile die Verlängerung einer länglichen Sonde, die in die Vagina zur Entnahme einer Cervicalschleimprobe eingeführt und gegen die äussere Öffnung gehalten wird.
Dieser Vorgang erfordert es, dass die Schmierlagerteile innere und äussere Lagerflächen mit einer Oberflächenrauhigkeit haben, die von Berg zu Tal gemessen einen Höhenunterschied von 0,2 bis 3,2 Mikrometer aufweist. Eine solche Oberflächengüte lässt sich durch Feinschleifen, maschinelles, chemisches oder elektrochemisches Anbringen von zufällig oder gleichförmig verteilten und/oder ausgebildeten Bergen und Tälern, prismatischen Facetten oder dergleichen erzielen.
Obwohl die wissenschaftlichen Grundlagen für das vorstehende Erfordernis nicht mit Sicherheit feststehen, wird angenommen, dass diese spezifische Flächenrauhigkeit das Gleiten des Schleimes mit Bezug auf die Lagerflächen steuert und das Auftreten einer bestimmten Scherung im Inneren des Schleimes gewährleistet.
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PATENT CLAIM
1. Device for testing biological and other fluids, in particular mucus from a body cavity, characterized by an inner lubricating bearing part (24) and an outer lubricating bearing part (22) which are rotatable relative to one another, a device for generating a torque on one of the lubricating bearing parts (22, 24) and a device for displaying a rotation of the other lubricating bearing part upon rotation of the first part in accordance with said torque, the lubricating bearing parts having an inner or outer horizontal cylindrical bearing surface which are eccentric to one another.
2. Device according to claim 1, characterized in that each of the bearing surfaces has a surface quality in which the difference in height of the roughness measured from mountain to valley is 0.2 to 3.2 micrometers.
3. Device according to claim 1, characterized by a support device for the inner lubricating bearing part, which is rotatably mounted on the support device, and by a device to releasably hold at least one of the bearing parts against said torque.
4. Device according to claim 1 or 3, characterized in that a gap (54) is formed between the bearing surfaces (22, 24), the width of which at the narrowest point is 0.25 to 254, preferably 25 to 125 micrometers.
5. Device according to claim 4, characterized in that the two lubricating bearing parts can be removed from the support device.
6. Device according to claim 3, characterized in that the display device has marking means on one of the two lubricating bearing parts and second marking means which are stationary with respect to the support device.
7. Device according to claim 1, characterized by an inner lubricating bearing part (24) and an outer lubricating bearing part (22) made of glass.
8. Device according to claim 3, characterized in that the support device has a handle and a clamping device in which the inner lubricating bearing part (24) is releasably held.
9. Device according to claim 3, characterized in that the inner lubrication bearing part (24) is formed protruding at least approximately coaxially on an elongated rod which can be inserted into the support device, a shoulder on the rod as a stop for the axial movement of the outer lubrication bearing part (22) is available.
10. The method for operating the device according to claim 1, characterized in that it comprises the following steps: - applying the liquid to one of the two lubricating bearing parts (22, 24), - assembling the two lubricating bearing parts (22, 24), - rotating one of the two lubrication bearing parts by means of said torque by a certain angle, and - display of the rotation of the other of the two lubrication bearing parts.
11. The method according to claim 10, characterized in that a gap (54) is set between the bearing surfaces (22, 24), the width of which at the narrowest point is 0.25 to 254, preferably 25 to 125 micrometers.
The invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and a method for operating the device.
Such facilities are z. B. used to determine the rheological and viscoelastic properties of fluids, in particular cervical mucus and oral mucus, to indicate the presence of ovulation and its onset for the purpose of determining and preventing conception.
It has been found that samples of mucus from the vagina and mouth undergo different rheological changes during the menstrual cycle. Although the changes in cervical mucus are much more noticeable than the changes in oral mucus. both changes are easy to determine. During the immediate pre-ovulation phase, the mucus is rich and watery for a period of one to three days under estrogen dominance. During the postovulation phase with progesterondomination, the mucus becomes less abundant and more viscous.
In healthy women with normal menstrual cycles, as documented in the medical literature, ovulation usually occurs between the 12th and 14th day before the next menstrual period. In particular, cervical mucus is rich in water at ovulation time and contains 97 to 98% water, while at other times it is less watery and only contains 80 to 90% water. The solids content can thus range from 2% during ovulation to 20% at other times i.e. ten times the values. The prediction of ovulation based on the previous menstrual period, e.g.
By counting the number of days that have elapsed between the end of the previous period and the assumed mid-cycle ovulation phase (rhythm method) is unreliable because of the large fluctuations in the fertility period, i.e. H. the time between the end of menstruation and ovulation. While it is possible to date ovulation based on hormonal changes in the blood or chemical changes in mucus, the procedures that can be used to do this are lengthy, costly, and do not provide immediate results. They are therefore limited to special cases.
There is currently no reliable means of predicting or confirming ovulation in situ, i.e. during or immediately after the examination of a patient.
The object of the invention is to create a device and a method of the type mentioned at the beginning which do not have the disadvantages of known designs. This object is achieved a) in the device by the measures defined in the characterizing part of claim 1 and b) in the method by the measures defined in the characterizing part of claim 10.
Particularly advantageous configurations of the device are set out in claims 2 to 9 and a particularly advantageous configuration of the method is described in claim 11.
Preferred embodiments of the device according to the invention are described in more detail below with reference to the drawings, which show:
1 and 2 representations to explain the measuring principle;
3 shows a device in a diagrammatic representation;
FIG. 4 shows a section 4-4 through the device of FIG. 3;
FIGS. 5 and 6 are illustrations for explaining the application of the sample; and
7 and 8 are perspective views of a second device.
Two factors are simultaneously involved in the setup and process: a) The shear of the liquid between two coaxial rotating surfaces.
b) The displacement of liquid as a result of the eccentric arrangement of two lubricating bearings, which is related to drag flow measurements in capillary viscometry.
In Fig. 1: R = radius of the inner cylinder, R + h = radius of the outer cylinder, c = clearance, Q = angular velocity or displacement, e = angle between a radius vector and the Z.
Axis, e = eccentricity, h = film thickness.
The film thickness h depends both on the clearance c and on the eccentricity e. For the case c / R <<l 1 equation 1 applies h = c (l + ecosO) (1), where F is the eccentricity ratio e / c.
In the present case, the diameter, the angular displacement (maximum 90 ") and the clearances are known, and the viscosity and the eccentricity ratio are searched for. The experimental data show that the eccentricity ratio is derived from the weight per unit area of the outer cylinder and the viscosity of the to There is no relative movement between the cylinders and the liquid in direct contact with the cylinders. The eccentricity ratio is a constant which is given by the special design of the device and is variable when a liquid is introduced between the cylinders In operation, the eccentricity decreases for low viscosity liquids and increases for high viscosity liquids.
The experimental data show that the eccentricity ratio for saliva is greater than for cervical mucus using a cylinder of the same weight. If one selects the outer cylinder with a preselected mass, measurements can be carried out within certain viscosity ranges under almost optimal conditions for the eccentricity ratio e, with a torque that delivers the greatest numerical values.
For a coaxial viscometer the viscosity coefficient Q = M / Q (2), where> 3 is the viscosity,
M is the torque,
Q is the angular displacement (radians) or the angular velocity.
With a capillary viscometer, the volume shifted per second is V = AP /> 3 (3), where V is the volume shifted per second and
AP is the pressure difference.
In the present case, A P is analogous to M and P / V (3a) in terms of action.
In eccentric viscometry, the equations that indicate the viscosity coefficient for a coaxial viscometer or the volume shifted per second for a capillary viscometer are combined and yield = M '/ Q (4), where M' is equal to (f) V and the coaxial Moment represents.
As FIG. 2 shows, the viscosity g of a liquid between the eccentric cylinder is obtained as a function of the angular displacement when the moment M is constant. If there is no angular displacement, the position A shown in Fig. 2 with solid lines means that the moment is insufficient to overcome the viscosity of the liquid. This indicates that the viscosity of the liquid is high. At the maximum angular displacement, to position D (in Fig. 2), it is indicated that the torque is sufficient to overcome the viscosity of the liquid. This means that the viscosity of the liquid is low. The intermediate positions B, C show intermediate values between the two extremes and are used to display the approach time of the minimum viscosity.
3 and 4 show an eccentric viscometer in the form of a torque meter with an inner lubrication bearing part 22, an outer lubrication bearing part 24, a biasing part 26, a support device 28 and a display device 30. The support device 28 has a handle 32, a clamping device 34 and a Unlocking device 36.
The support device 28 is made of a suitable plastic, e.g. B. methyl methacrylate or polycarbonate. The clamping device 34 has a cylindrical head 37 and a rearwardly extending shaft 39. The head 37 is provided with a horizontally extending, central opening 38 and has a holder 40, for example an O-ring.
The inner lubricating bearing part 22 is in the form of a short cylindrical rod which, along its axis, has a rear extension 42 and a front, cylindrical, outer lubricating bearing surface 44. The extension 42 fits releasably into the opening 38 and is held therein with little play by means of a holder 40. The extension 42 maintains the horizontal orientation of the axis of the inner lubricating bearing part when the latter and the support device 28 are assembled. The outer lubricating bearing part 24 has the shape of a ring; along its axis are front and rear parallel surfaces 46, 48, an outer cylindrical circumferential surface 50 and an inner cylindrical lubricating bearing surface 52.
The outer lubrication bearing surface 44 and the inner lubrication bearing surface 52 fit closely and rotatably together when the lubrication bearing parts 22, 24 are assembled. The lubricating bearing surfaces are oriented practically horizontally and are arranged eccentrically with respect to one another. In this way, a crescent-shaped gap 54 is formed between the outer lubricating bearing surface 44 and the inner lubricating bearing surface 52 when the lubricating bearing parts 22, 24 are put together. In the drawings, the gap has been shown exaggerated for reasons of illustration.
The weight of the outer lubrication bearing part 24 is selected so that the upper areas of the horizontally arranged outer lubrication bearing surface 44 of the inner lubrication bearing part 22 are pressed against the upper areas of the horizontally arranged lubrication bearing surface 52 of the outer lubrication bearing part 24. The gap 54 is formed between the lower regions of the lubricating bearing surface. The eccentrically arranged lubricating bearing parts 22, 24 form a horizontally arranged, eccentric viscometer. Its operation depends on the weight of the outer lubricating bearing part 24 and the non-uniform and variable dimensions of the gap 54.
Each of the bearing surfaces 44, 52 should have a surface quality in which the height difference measured from mountain to valley is 0.2 to 3.2 micrometers. It is also advantageous if a gap 54 is formed between the bearing surfaces 22, 24, the width of which at the narrowest point is 0.25 to 254, preferably 25 to 125 micrometers. The axial thickness of the outer lubricating bearing part is preferably 6.35 to 50.8 mm.
The weight of the outer lubricating bearing part is 5 to 500 g, preferably 10 to 50 g. In one embodiment for oral mucus, the weight of the outer lubricating bearing part is 10 g. In another embodiment for cervical mucus, the weight of the outer lubricating bearing part is 48 g.
Each lubricating bearing part is preferably made from a dimensionally stable, sterilizable material, for example from a glass, a metallic material such as stainless steel or a plastic such as methyl methacrylate.
The torque device 26 has an externally threaded rod 56 and an internally threaded unbalance ring 58. The rod 56 is made, for example, of plastic or metallic material and is secured in terms of friction within a bore 60 which extends through the circumference 50 of the outer lubricating bearing part 24 extends. The unbalance ring 58 is made of plastic or metal and is screwed onto the rod 56. The position of the unbalance ring 58 in relation to the axis of the outer lubricating bearing part 24 can be set very precisely by screwing the ring forward or backward onto the rod 56.
The handle 32 has a head and a handle 64.
The shaft 39 of the clamping device 34 is freely rotatable within a bearing 66 which is fastened to the head 62. The unlocking device 36 has a trigger 68 and an outwardly extending arm 70 and is pivotally attached to the handle 64. The tip of the arm 70 represents a braking device and is received within a recess 72 in the outer lubricating bearing part 24.
When the arm 70 and the recess 72 are engaged, the release device 36 is in the locked position. When the arm 70 and the recess 72 are disengaged, the unlocking device 36 is in the unlocked position. The unlocking device 36 is preloaded into the locking position by means of a spring 74 which is attached to the trigger 68. Fig. 3 shows the locking position. When the trigger 68 is pressed inward against the force of the spring 74, the arm 70 disengages from the recess 72, and the outer lubricating bearing part 24 is then rotatable with respect to the inner lubricating bearing part 22. The locking device is then in the unlocked position.
The indicator 30 has an outwardly directed pointer 76 on the free end of the shaft 39 and a scale 78 on a rear surface of the head 62. The scale 78 is calibrated in gcm. If there is a liquid between the two lubrication bearing parts and the unlocking device is in the locked position, the unbalance ring 58 is in a position which causes a rotational movement of the outer lubrication bearing part with respect to the inner lubrication bearing part. If the liquid between the lubricating bearing surfaces is very watery, the unbalance ring 58 rotates on the outer lubricating bearing part 24 in a clockwise direction, with the pointer 76 remaining directed upwards.
However, if the fluid is highly viscous, the unbalance ring 58 cannot rotate the outer lubrication bearing part 24, the pointer 76 moving clockwise 90 "due to the rotational resistance. The angular displacement of the pointer 76 is a function of the relative viscosity of the sample liquid concerned.
In contrast to the properties of a concentric viscometer, the following occurs with the eccentric viscometer:
1. The liquid is displaced during the rotational movement of the outer lubricating bearing part 24 and offers rotational resistance in addition to the known shear, due to the eccentrically arranged lubricating bearing surfaces.
2. The weight of the outer lubricating bearing part 24 withstands the torque.
3. The dimensions of the gap 54 change during the rotary movement.
When using sterile lubricating bearing parts 22, 24, the following procedure is used. First, the inner lubricating bearing part 22 is connected to the tensioning device 34 by inserting the extension 42 into the opening 38. The clamping device 34 is then rotated until it points to the zero mark on the scale 78 at arrow 76. A sample 80 of cervical mucus is then obtained by placing a disposable probe 82 with an elastomeric spoon 84 at its outer end into contact with the cervix through the vagina, leaving a sample of cervical mucus. The cervical mucus is then transferred to one of the two lubricating bearing surfaces 44, 52 and the two lubricating bearing parts are put together by placing the outer lubricating bearing part 24 on the inner lubricating bearing part 22.
With this working method, the cervical mucus is distributed between the lubricating bearing surfaces. The outer lubricating bearing part 24 is arranged in such a way that the arm 70 comes into engagement with the recess 72, the longitudinal axis of the rod 56 being perpendicular to the longitudinal axis of the handle 64. Then the trigger 68 is pushed inward and the release mechanism 68 is brought into the unlocked position.
During the ovulation period, the cervical mucus is watery, so that the rotational resistance is as low as possible. Thus, when the unlocking device 36 is brought into the unlocking position, the rod 56 rotates clockwise and the arrow 76 remains in place. At other times, the cervical mucus is highly viscous, so that the rotational resistance is extremely high. Thus, when the unlocking device is in the unlocked position, the rod 56 remains in place, whereas the arrow 76 rotates clockwise. Thus, the position of arrow 76 becomes an indication of viscosity and indicates whether or not ovulation is present. With this method, the weight of the outer lubricating bearing part is 2448 g.
The sample of cervical mucus is displaced when ring 58 describes a 90 "curved path and is in the range of 3 to 5 mg. The mucus is effectively displaced without homogenizing the mucus or impairing its viscoelastic properties during the process Measurement.
Oral mucus, namely saliva, can also be removed from the mouth by means of a drop counter 86 (FIG. 6), which has a tube 88 with a tapered end 90 and a rubber ball 92. Here, the saliva is applied to one of the lubricating bearing surfaces 44, 52 simply by compressing the rubber ball 92 by hand and ejecting the saliva through the opening of the narrowed end 90.
The investigation is carried out as explained above, the weight of the outer lubricating bearing part 24 being ten grams.
The device of FIGS. 7 and 8 has an elongated cylindrical probe 100, at the front end of which there is a cylindrical extension 102 of smaller diameter, which is separated from the rest of the probe 100 by a shoulder 104. The leading edge of extension 102 is broken at 106. A ring 108 is assigned to the probe 100 and has an inner bore 110, a rear wall 112 and a front wall 114 parallel thereto. The outer grease bearing surface of the extension 102 and the inner grease bearing surface of the bore 110 fit closely together when the ring 108 and the probe 100 are joined together, with a crescent moon-like gap 115 being formed between the grease bearing surfaces.
Extending from the circumference of the ring 108 is a threaded lever arm 116 onto which an adjustable nut 118 is screwed, the lever arm 116 and the nut 118 serving as an adjustable unbalance. The probe 100 and the ring 108 are made of the same materials as the corresponding parts of the embodiment according to FIGS. 3 and 4. The dimensions and the roughness properties of the lubricating bearing surface of the extension 102 and the bore 110 are also the same as for the corresponding parts of FIG Embodiment according to FIGS. 3 and 4.
During operation of the device according to FIGS. 7 and 8, the probe 100 is first inserted into the vagina in such a way that the extension 102 touches the cervix, whereby cervical mucus arrives at the lubricating bearing surface of the extension 102.
The probe 100 is then withdrawn from the vagina and merged with the ring 108 by inserting the extension 102 into the bore 110, the rearward movement of the ring 108 being limited by the shoulder 104. At this point, cervical mucus is expelled between the lubrication bearing surfaces of bore 110 and extension 102. Then a user, while holding the probe 100 horizontally with one hand, moves the lever arm 116 with the other hand into the horizontal position. When the lever arm 116 is then released, a more or less strong rotation of the ring 108 relative to the probe 100 occurs under the torque of the parts 116, 118. This will show the phase of the menstrual cycle.
It is an advantage of the device and the method that, in order to determine the phase of the menstrual cycle, the mucus is introduced between the horizontally arranged, eccentrically arranged, cylindrical surface of an inner and an outer lubricating bearing part, one of which is fixed and the other is pretensioned Both surfaces have lubricating bearing surfaces of a certain roughness. The presence or absence of mechanical movement indicates the phase of the menstrual cycle and is an indication of ovulation. The inner and outer lubrication bearing parts can be separated from each other and from a holder so that they can be sterilized or replaced. The movements between the lubrication bearing parts are rotary movements around eccentric, horizontally arranged bearing surface axes.
Usually, the slime is supplied to one of the bearing surfaces while the grease bearing parts are separated from each other, and the slime is expelled between the bearing surfaces when the grease bearing parts are mated together.
In one embodiment, one of the lubricating bearing parts is attached to a suitable holder, and the other lubricating bearing part is provided with a biasing part, e.g. B. provided a weight or a spring which exerts sufficient force to cause a relative movement when the highly flowable mucus has been taken as a sample during the ovulation phase, but which exerts insufficient force to cause a relative movement when the viscous mucus to has been sampled at other times during the menstrual period. In another embodiment, one of the lubrication bearing parts forms the extension of an elongated probe which is inserted into the vagina for taking a cervical mucus sample and held against the outer opening.
This process requires that the lubricating bearing parts have inner and outer bearing surfaces with a surface roughness that, measured from mountain to valley, has a height difference of 0.2 to 3.2 micrometers. Such a surface quality can be achieved by fine grinding, mechanical, chemical or electrochemical application of randomly or uniformly distributed and / or formed mountains and valleys, prismatic facets or the like.
Although the scientific basis for the above requirement has not been established with certainty, it is believed that this specific surface roughness controls the sliding of the slime with respect to the bearing surfaces and ensures the occurrence of a certain shear inside the slime.