DE1930270C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen des Zeitpunkts einer Viskositätsänderung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen des Zeitpunkts einer Viskositätsänderung innerhalb einer in einem Behälter enthaltenen Flüssigkeitsmenge, in die ein magnetischer bzw. magnetisierbarer Körper eintaucht, der einem eine Relativbewegung gegenüber der Flüssigkeitsmenge ausführenden Magnetfeld ausgesetzt und dadurch diesem gegenüber in einer bestimmten Lage gehalten, aber relativ zu der Flüssigkeitsmenge bewegt wird, worauf bei einer Viskositätsänderung infolge entsprechender Änderung der Bremswirkung der Flüssigkeit auf die Bewegung des Körpers dessen Lage relativ zum Magnetfeld geändert und der Zeitpunkt dieser Änderung durch Abtasten der relativen Lage des Körpers zum Magnetfeld festgestellt wird.

Weiter betrifft die Erfindung eine zur Durchfüh-

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des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete merksamkeit des Beobachters ab, und außerdem ist

Vorrichtung. keinesfalls gewährleistet, daß im Gesamtbereich der

Die Bedeutung der Blutgerinnung _{lst ;e}it langem Flüssigkeit die gleichen Bedingungen herrschen. Es

anerkannt Wahrend der letzten Jahre wurden um- besteht durchaus die Möglichkeit, daß, bevor dos

[angreiche Forschungen zur Klarung der komplexen 5 Stäbchen zur Ruhe kommt, bereits oberhalb von die-

Vorgänge bei der Blutkoagulation vorgenommen. sem ein Viskositätsanstieg aufgetreten ist.

Wesentliches Interesse fur den Vorgang der Koagu- Weiter ist es bei Vorrichtungen zum Messen und

lation bzw. Blutgerinnung konzentrierte sich dabei Regem der Viskosität generell bekannt, die Bewe-

auf die Bluteikrankheit, die sogenannte Hämophilie, gung einer Kugel relativ zu der betreffenden Flüssig-

und andere erhebliche Unregelmäßigkeiten der Blut- io keit als Meßgröße zu verwenden. So zeigt die USA.-

gerinnung. Patentschrift 25 63 567 ein relativ kompliziertes Ge-

Bevor bei emem Pauenten eine Therapie gegen ge- rät, das in einer äußeren offenen Rinne, die einen Ma-

störte Blutungsvorgange eingeleitet werden kann, muß gneten umgibt, eine ferromagnetische Kugel (9) ent-

die Ursache einer solchen Blutung geklärt werden. hält, wobei der gesamte untere Teil des Geräts mit

Diese Ursachen können durch verschiedene Untersu- 15 der die Kugel enthaltenden Rinne in die zu messende

chuagen festgestellt werden, darunter die Untersu- Flüssigkeit eingetaucht wird. Die Kugel wird von

chung der Gerinnung seines Blutes. Zu d-sen Unter- dem Drehfeld des Magneten mitgenommen, und das

suchungen gehört beispielsweise die Zeit, die das Blut auf diesen rückwirkende Drehmoment, das sich bei

des Patienten braucht, um zu gerinnen bzw. Klum- Viskositätsanstieg durch entsprechende Bremsung der

pen zu bilden. ao Kugel vergrößert, wird überwacht. Bei einem anderen

Es sind bereits eine ganze Anzahl von Verfahren nach der deutschen Patentschrift 11 97 253 bekannten und Vorrichtungen bekanntgeworden, um das Ein- Viskositätsmesser wird die Flüssigkeit laufend durch treten einer Viskositätsänderung innerhalb einer Flüs- ein Meßrohr gepumpt, in welchem sich eine Kugel sigkeitsmenge festzustellen. Die Ergebnisse sind je- befindet, deren Falldauer im Meßrohr durch Vergleich doch meistens nicht so einheitlich oder genau, wie »5 mit einem Zeitintervallgeber überwacht und zum Rees für empfindliche Reaktionen erforderlich ist, bei- geln der Viskosität auf einen konstanten Wert verspielsweise Polymerisations-Reaktionen, die Ausfäl- wendet wird. Ähnlich arbeitet ein aus der französilung viskoser Komponenten aus Lösungen, oder sehen Patentschrift 14 65 153 bekanntes Gerät, bei diagnostische Tests, wo ein plötzlicher oder auffäl- welchem die Flüssigkeit ständig von einer Pumpe liger Anstieg der Viskosität auftritt. So ist nach der 30 durch eine Leitung hochgeführt wird, in der eine Ku-USA.-Patentschrift 32 16 240 eine Vorrichtung für gel einem Detektor gegenüber in der Schwebe gehaldas eingangs beschriebene Verfahren bekanntgewor- ten wird, was natürlich nur bei konstanter Strömungsden, die eine mit einer ferromagnetischen Einlage ver- geschwindigkeit und Viskosität der Flüssigkeit mcgsehene, im übrigen durchsichtige rotierende Scheibe Hch ist. Eine Änderung der Lage der Kugel ist daher verwendet, die mit ihrem unteren Teil in die zu un- 35 nicht ein eindeutiger Hinweis auf eine Viskositätsäntersuchende Flüssigkeit eintaucht. Die Scheibe wird derung, sondern kann auch eine Folge von Schwanvon einem Lichtstrahl durchsetzt, der nach dem kungen in der Pumpenabgabe sein. Dieses bekannte Durchgang in bestimmter Weise moduliert ist und Gerät ist nur für stark viskose Flüssigkeiten geeignet von einer Photozelle aufgefangen wird. Diese Modu- und setzt, wie alle mit Pumpen arbeitenden Vorrichlation hört auf, wenn die Scheibe infolge des Anstiegs 40 tungen, große Mengen der zu untersuchenden Flüssigder Viskosität zum Stillstand kommt. Dieser Zeit- keit voraus. Zum Messen der Zähigkeit von Substanpunkt wird im Falle der Untersuchung von Blut als zen mit hoher Viskosität ist auch ein Plastometer geZeitpunkt des Eintritts der Blutgerinnung angesehen, maß der deutschen Patentschrift 10 34 396 bereits Hinsichtlich der Genauigkeit dieser Messung ist je- bekannt, bei dem ein unten offenes Meßrohr in die doch zu bedenken, daß zum Anhalten der Scheibe 45 Meßsubstanz gesenkt und ein Meßkörper unter Geschon ein erheblicher Widerstand erforderlich ist, wichtsbelastung durch die vom Rohr umgrenzte Probe weshalb geringe Abweichungen von der Anfangsvis- gedrückt wird. Der Meßkörper weist zur Achse parkosität auf diese Weise kaum feststellbar sind und allele Bohrungen auf, durch welche die Meßsubstanz außerdem keine Gewähr dafür gegeben ist, daß sich in Strängen nach oben dringt, während der Meßkörim ganzen Flüssigkeitsbereich, der nur an einer Stelle 50 per in die Substanz eindringt, wobei mit einer Stoppvon der Scheibe durchtrennt wird, die gleichen Be- uhr die Eindringzeit für eine bestimmte Wegstrecke, dingungen vorfinden. Auch kann die Rotation der also die Geschwindigkeit des Eindringens, gemessen Scheibe bewirken, daß Luftblasen von dem ausge- wird. Abgesehen davon, daß auch hier wieder nur ein tauchten Teil der Scheibe in die Flüssigkeit hinein- örtlich begrenzter Bereich der Meßsubstanz erfaßt gerissen werden, wodurch sich zwangläufig eine wei- 55 wird, ist ein solches Plastometer für dünnflüssige Subtere Inhomogenität der Flüssigkeit ergibt, welche das stanzen und deren Viskositätsänderung offensichtlich Meßergebnis für genaue Messungen, wie sie die mo- vollkommen ungeeignet, derne Medizin erfordert, unbrauchbar macht. Dem Anmeldungsgegenstand liegt die Aufgabe

Weiter ist aus der französischen Patentschrift einer exakten Feststellung des Zeitpunkts, an dem in

1240 524 eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei 60 tiner Flüssigkeit gegebenenfalls nur örtlich begrenzte

der in ein Reagenzglas mit einer Blutprobe ein klei- oder zunächst nur örtlich begrenzte Viskositätsände-

nes Eisenstäbchen versenkt ist, das durch ein rotie- rungen auftreten, zugrunde, wobei der Lösung dieser

rendes Magnetfeld ständig bewegt wird. Diese Mit- Aufgabe insbesondere für Blutuntersuchungen we-

nahme durch das Magnetfeld hört auf, wenn die Vis- sentliche Bedeutung zukommt,

kositäf. der Flüssigkeit so weit ansteigt, daß die Kraft 65 Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem

des Feldes nicht ausreicht, um eine Weiterbewegung Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch

zu erzwingen. Das Aufhören der Bewegung wird Ie- gelöst, daß die Flüssigkeit kontinuierlich durch einen

dißlich visuell festgestellt, hängt also von der Auf- begrenzten Spalt zwischen der Behälterwand und dem

Körper in vertikaler Richtung hin und her bewegt wird, während alle anderen Teile unverändert beibewird. Hierbei wird eine ständige Mischung der ge- haltenwerden können. Behälterund Kugel sind einersamten Flüssigkeitsprobe durch deren zwangläufigen seits leicht zu sterilisieren und können andererseits Durchtritt durch den begrenzten Spalt erreicht, und auch für lediglich einmaligen Gebrauch preisgünstig zugleich bietet sich dadurch die Möglichkeit, auch s hergestellt werden.

lokale Viskositätsänderungen, also etwa sich örtlich Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsge-

bildende Fasern oder Klumpen, unverzüglich festzu- mäßen Vorrichtung beziehen sich auf die Ausbildung stellen, weil diese dank der ständigen Mischung in als geschlossene Einheit, die zugleich eine regelbare Berührung mit dem eingetauchten Körper gelangen Heizeinrichtung enthält und vorzugsweise eine An- und dadurch seine bis dahin freie Bewegung in der 10 zahl von Bohrungen zur gleichzeitigen Aufnahme Flüssigkeit in exakt meßbarer Weise beeinflussen. Die mehrerer Behälter aufweist, sowie auf die Betätigungsbesonderen Vorteile der Erfindung gegenüber dem einrichtung für die Vertikalbewegung eines die zu unStande der Technik liegen somit in der Erfassung tersuchende Flüssigkeit enthaltenden Behälters sowie auch örtlicher oder zunächst nur örtlich auftretender Einrichtungen zum Erzeugen des Magnetfeldes und Viskositätsanderungen, der kontinuierlichen Durch- 15 Meßeinrichtungen für den Zeitpunkt des Eintretens mischung der zu prüfenden Substanz in ihrer Gesamt- einer Viskositätsänderung.

heit und in der einfachen Durchführung des Verfah- Weiter betrifft die Erfindung auch einen für die

rens unter Ausschaltung subjektiver Fehlerquellen. Vorrichtung geeigneten Behälter, der sich dadurch

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Ver- kennzeichnet, daß der Behälter eine Teströhre ist, die fahrens nach der Erfindung kennzeichnet sich da- ao durch einen lösbaren Stopfen verschlossen ist. Solche durch, daß ein vor Eintritt einer Viskositätsänderung Behälter können zur Beschleunigung der Untersuvon dem eingetauchten Körper unterbrochener Licht- chungen steril und verschlossen bereitgestellt werden strahl durch die Flüssigkeit geschickt und bei Bewe- und bereits je einen magnetisierbaren Körper, beigung dieses Körpers aus seiner anfänglichen Lage re- spielsweise eine Kugel, sowie gegebenenfalls eine an lativ zum Magnetfeld aufgefangen und als Signal für 35 der Untersuchung beteiligte Flüssigkeit enthalten,
den Eintritt einerViskositätsändenmgverwendetwird. Bei dem an Hand des Ausführungsbeispiels be-

Die an sich bekannte Verwendung einer Kugel ergibt schriebenen Versuch wird die Protrombinzeit einei im vorliegenden Fall den besonderen Vorteil, daß der Kombination von Blutserum, Kalziumionen und Spalt sehr eng gehalten werden kann, ohne daß es Tromboplastin gemessen. Die Anwesenheit von Kaieiner Führung für die Kugel bedarf, weil die relativ 30 ziumionen, entweder als Kalziumchlorid oder ionisierzur Kugel strömende Flüssigkeit zwangläufig deren bares und lösbares Kalziumsalz, ist wesentlich für der Zentrierung dadurch bewirkt, daß bei Verengung des Beginn der Koagulation. Beim speziellen Fall des Spaltes auf einer Seite ein Flüssigkeitsstau entsteht, Ausführungsbeispiels befindet sich das Tromboplader wiederum im Sinne einer Erweiterung der ver- stin abgepackt in einer Teströhre mit Magnetkugel engten Stelle sich auswirkt. Es wird auf diese Weise 35 Für die Untersuchung wird zunächst die Blutprobe also dafür gesorgt, daß die Weite des Spaltes unab- mit dem Tromboplastin in der Röhre gemischt, wäh· hängig von den Relativbewegungen der Kugel gegen- rend Kalziumchlorid erst bei Beginn des Versuchs über der Flüssigkeit konstant gehalten wird. hinzugefügt wird.

Die Relativbewegung zwischen der Flüssigkeit und Obwohl das Ausführungsbeispiel der Erfinduni

dem eingetauchten Körper wird nach der Erfindung 40 sich auf die Bestimmung der Protrombinzeit bezieht vorzugsweise dadurch bewirkt, daß der Behälter mit kann sie vorteilhaft auch für andere Tests verwende der Flüssigkeit in vertikaler Richtung hin und her be- werden, bei denen es auf die genaue Messung für da; wegt und das Magnetfeld, welches den Körper hält, Eintreten einer bestimmten Reaktion ankommt, die ortsfest gehalten wird. Dieses Verfahren ist zwar un- sich durch einen Anstieg der Vikosität kennzeichnet gewöhnlich, und bei den bekannten mit einer Kugel 45 Zum Beispiel wird bei Zeitmessungen für das Gelie· arbeitenden Vorrichtungen wird im allgemeinen diese ren und bei Polymerisations-Reaktionen das gleich< durch die ortsfest gehaltene Flüssigkeit bewegt Im Grundprinzip verwendet, und es kann jede Kombina vorliegenden Fall ergibt sich jedoch der besondere tion von Regenzien oder Bedingungen verwende Vorteil, daß dadurch, daß das Magnetfeld und damit werden, die bei dem betreffenden Versuch üblicl der eingetauchte Körper ortsfest gehalten wird, der 50 ist, wobei lediglich der Abstand zwischen den Einfluß der Schwerkraft auf den Körper konstant ist, Magnetkörper bzw. der Kugel und dem die Probi während er bei einer Vertikalbewegung der Kugel die enthaltenden Gefäß in bezug auf die Intensität zt Aufwärtsbewegung bremsen und die Abwärtsbewe- berücksichtigen ist, mit der der Viskositätsanstieg u gung beschleunigen würde. der betreffenden Flüssigkeit stattfindet. Dieser kam

Nach der Erfindung kennzeichnet sich eine Vor- 55 bei einigen Reaktionen, beispielsweise der Additions richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 polymerisation, derart rasch erfolgen, daß ein große zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens Zwischenraum zwischen dem Magnetkörper und de durch einen Antrieb für eine hin- und hergehende Behälterwand vorhanden sein kann, weil der Magnet vertikale Relativbewegung zwischen dem Behälter körper praktisch von der Probe eingeschlossen wird und dem Magnetfeld und durch eine die Lage der 60 so daß der Abstand unwesentlich ist Bei anderei Kugel relativ zu dem Magnetfeld überwachende Tast- Reaktionen dagegen kann ein geringer Abstani einrichtung. Eine solche Vorrichtung ist außerordent- zweckmäßig sein, so daß eine bestimmte Viskositäts lieh einfach im Aufbau und ermöglicht alle Vorteile größe erforderlich ist, um den Magnetkörper au des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die für Blutunter- seiner vorbestimmten Lage im Magnetfeld zu be suchungen erforderliche Sterilität kann gleichfalls in 65 wegen. Es kann daher jede Art von Untersuchuni einfacher Weise dadurch gewährleistet werden, daß einen besonderen Abstand erfordern oder wenigsten für die einzelne Untersuchung lediglich jeweils der eine Berücksichtigung des normalen- Viskositäts zylindrische Behälter mit der Kugel ausgewechselt anstiege bei der betreffenden Untersuchung.

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Ein Ausführunigsbeispiel einer Vorrichtung nach rechtwinklig zu diesen angeordnet werden, wie in der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeich- F i g. 1 gezeigt ist. Solange die Kugel 18 in dem von nung näher beschrieben, und zwar zeigt den Magneten 14 und 16 erzeugten Magnetfeld ge-

Fig. 1 perspektivisch eine schematische Dar- halten wird, versperrt sie den Durchgang des Lichtstellung der grundlegenden Arbeitselemente, auf 5 Strahls zu der Fotozelle. Überschreitet die Viskosität denen das nachstehend beschriebene Ausführungs- der Flüssigkeit in der Röhre 10 jedoch den vorbebeispiel beruht, - stimmten Schwellwert, so bewegt sich die Kugel 18

Fig. 2 perspektivisch und etwas schematisch eine aus der gezeigten Stellung, so daß Licht von der Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Er- Quelle 20 auf die Fotozelle 22 auftreffen und die findung, "> Abgabe eines Signals von dieser veranlassen kann.

F i g. 3 eine vorverpackte Teslröhre, welche die zu Das in F i g. 1 gezeigte Prinzip gestattet eine beuntersuchende Probe enthält, queme Feststellung der Protrombinzeiten von Blut-

F i g. 4 vergrößert einen Schnitt durch einen Teil oder Plasmaproben. Beispielsweise kann die Testder Fig. 2, der das dort verwendete fotoelektrische röhre 10 mit der Kugel 18 zum Wegwerfen nach Testsystem zeigt, *5 einmaligem Gebrauch bestimmt sein. Anfänglich

Fig. 5 eine Ansicht eines zur Verwendung bei wird Tromboplastin in die Röhre gefüllt, in einer einer Vorrichtung nach F i g. 2 geeigneten Impuls- Menge von beispielsweise Vu ml. Dann wird die generators, Röhre mit einem Stopfen versehen. Vor dem Test

Fig. 6 ein Schaltschema der elektrischen Steue- wird der Stopfen entfernt, und die Blut- oder rung für die Vorrichtung nach F ig. 2 und *° Plasmaprobe mit der Pipette in die Teströhre

Fi g. 7 und 8 ein für die Vorrichtung geeignetes gegeben. Dann kann in den Augenblick, wo das Zeit-Gehäuse, das in Fig. 7 geschlossen und in Fig. 8 Intervall beginnt, eine gleiche Menge Kalziumchlorid offen gezeigt ist. ^m die Teströhre gegeben werden, um die Koagulation

Fig. 1 zeigt eine, die zu untersuchende Flüssigkeit in Gang zu setzen. Während des Tests bewegt sich enthaltende, Teströhre 10, die auf einem Kolben oder «5 die Kugel 18 relativ zu der Flüssigkeit in der Testeiner Welle 12 in der Vorrichtung gelagert ist. Der rohre, beispielsweise vom Boden der Flüssigkeit zu Kolben 12 ist in Fig. 1 vertikal auf und ab beweg- dem Meniskus, wenn die Röhre bewegt wird, so daß bar, so da3 die Teströhre 10 sich mit dem Kolben die Kugel gleichzeitig als Rührwerk für die Flüssigbewegt. Ein die Teströhre 10 durchsetzendes Magnet- keit wirkt Die Teströhre nut Kugel und Stopfen ist feld wird beispielsweise durch zwei stationäre Stab- 3< > gesondert in F i g. 3 gezeigt

magnete 14 und 16 gebildet. Ein magnetischer Kör- Die Bewegung der Kugel 18 aus dem magne-

per 18 ist innerhalb der Röhre 10 in der Flüssigkeit tischen Feld heraus bei Bildung eines Vibrinsuspendiert. Dieser Körper kann z. B. die Form einer klumpens veranlaßt die Fotozelle zur Abgabe eines Kugel aus Stahl oder anderem magnetischem bzw. Impulses, der zum Beenden des Zeitintervalls vermagnetisierbaren Material haben. Die Kugel kann 35 wendet werden kann, so daß die Protrombinzeit bebeispielsweise ein chromplattiertes Element sein, stimmt werden kann. Wie bereits oben erwähnt, kann dessen Inneres aus einem magnetisierbaren Material als Alternative die Bewegung der Kugel 18 gegebebesteht. Bei einer praktischen Ausführung der Erfin- nenfalls durch Messen der Widerstandsänderung im dung hat der magnetische Körper 18 die Form einer Magnetkreis, statt mit Hufe der Fotozelle 22 beKugel aus rostfreiem Stahl und einen Durchmesser 40 stimmt werden.

von 4,76mm. Die Teströhre 10 andererseits besitzt Eine zur Ausführung des an Hand der Fig. 1

eine Präzisionsbohrung mit einem Durchmesser von erläuterten Prinzips geeignete Vorrichtung ist in 5,06 ±0,1 mm. Die Bewegungsfrequenz der Test- Fig. 2 gezeigt Eine solche Vorrichtung kann beiröhre infolge der Bewegung des Kolbens 12, ist bei spielsweise einen Metallblock 3® aufweisen. In der Ausführung 120 pro Minute, und die Amplitude 45 diesem Block ist eine Einheit 32 aus elektrischem wird so gesteuert, daß die maximale Bewegung der Heizer und Thermostat eingesetzt, deren Einschal-Kugel relativ zu der Flüssigkeit deren Oberfläche tung den Block auf einer vorbestimmten Temperatur nicht erreicht. Würde die Kugel nämlich den Meids- hält Diese Temperatur beträgt für Plasma und Blutkus an der Oberfläche der Flüssigkeit durchbrechen, Untersuchungen vorzugsweise 37° C, entsprechend so würde Luft in die Flüssigkeit eindringen und eine 50 der normalen Körpertemperatur. Die Temperatur-Blasenbildung entstehen, regelung kann mit hinreichender Genauigkeit er-Es ist einzusehen, daß, solange die Viskosität der folgen, um den Block 30 innerhalb von 0,5° C auf Flüssigkeit in der Röhre 10 unterhalb einer vorbe- dieser Temperatur zu halten.

stimmten Schwelle liegt, die Kugel 18 durch das von Der Block 30 weist eine Anzahl Bohrungen 34

den Magneten 14 und 16 erzeugte Feld stationär an 55 auf, die zur Aufnahme von Teströhren mit den zn ihrem Ort gehalten wird, wenn die Flüssigkeit sich untersuchenden Proben dienen können, und außermit der Röhre auf und ab bewegt Überschreitet die dem für eine Röhre mit Kalzhimchlorid, das bei den Viskosität der Flüssigkeit jedoch die bestimmte Test verwendet wird, weil auch dieses auf der Ver· Schwelle, beispielsweise infolge der Bildung eines suchstemperatur gehalten werden sollte. Zum Bei Vibrinklumpens, so zieht die Flüssigkeit den Magnet- 60 spiel kann vor dem Einleiten des Tests eine Anzah körper 18 mit sich aus dem Magnetfeld und gegen der in Fig. 3 gezeigten, vorgepackten Teströhre 10 die Magnetkraft des Feldes. Die Änderung der Lage von denen jede eine Kugel 18, beispielsweise V10 m des Körpers 18 kann mittels eines von einer Licht- Tromboplastin und einen Stopfen enthält, einen quelle 20 durch die Röhre 10 gesandten Lichtstrahles Kühlschrank entnommen und in die Bohrungen 3< getastest werden, der von einer Fotozelle 22 fest- 65 eingesetzt werden.

gestellt wird, wenn die Kugel 18 ihre Lage ändert Die verschiedenen zu untersuchenden Blutproben

Die Lichtquelle 20 und die Fotozelle 22 können in je Vu ml, können dann mittels einer Pipette in di

der gleichen Ebene wie die Magnete 14 und 16 und verschiedenen Teströhren in den Bohrungen 34 ein

zu bringen. Für eine typische Untersuchung kann beispielsweise wie oben erwähnt, jede Teströhre V» ml Plasma und V» ml TrombopSn enthaUen und anschließend wird V,.ml Kaliumchlorid zum Einleiten des Tests zugegeben ^umcmo™ «m

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rung 40 eingesetzt. Der bereits erwähnt Kolben12 ragt in die Bohrung 40 und stützt sich auf der Peripherie eines exzentrisch gelagerten Nocken 42 ab Der Nocken 42 wird beispielsweise von Sm El_ek tromotor44 angetrieben. Es wird daher beim Anlassen des Motors 44 über den Nocken 4™ der Kolben 12 auf und ab bewegt. Wenn eine Teströhre 10 in die Bohrung 40 eingesetzt w?rd ™ht st _be! spielsweise in der in Fig. 1 gezeigten Weise auf dem ,„

Kolben 12 und bewegt !ich⁸mitffesem_ra df BoT-rung 40 auf und ab.

Die Magnete 14 und 16 sind ebenso wie die Lichtquelle 20 und die Fotozelle 22 in entsprechenden Kanälen des Blocks 30 angebracht. DiSTSi « können hinsichtlich der Fotozelle und der elektri sehen Lampe, welche die Lichtquelle 20 darstelh beispielsweise die in Fig. 4 gezeigte Form haben' Der Durchmesser der Kugel 18 ist vorzugsweise etwas größer als der Querschnitt der KanSe von der Fotozelle zur Lichtquelle, so daß kleine Bewegungen der Kugel die Fotozelle noch nicht aktivieren Be" spielsweise würde bei einem Ausführungsbeispiel ein Tunnelquerschnitt von 3,175 mm und⁸ ein Durch" messer der Kugel 18 von 4,762 mm verwendet ₃,

Das elektrische Steuersystem der Vorrichtung kann zweckmäßig so eingerichtet sein, daß unmittel bar beim Einsetzen einer Teströhre mit einer zu" untersuchenden Probe und der Kugel 18 in die Boh rung 40, die durch die Kugel bewirkte Unterbrechung des Lichtstrahls zur Fotozelle 22 den elektrischen Motor 44 in Gang setzt, so daß die Teströhre sich in der Bohrung 40 auf und ab bewegt. Der Koagula tionsprozeß beginnt jedoch erst, wenn der Flüssigkeit in der Teströhre Kalziumchlorid zugesetzt wird Dieser Zusatz von Kalziumchlorid kann beispiels weise mittels eines flexiblen Pipettenrohrs 50 er folgen, das riit einer Betätigungseinrichtung 52 ver sehen ist. ⁵

Als Betätigungseinrichtung 52 kann beispielsweise so die in der USA.-Patentschrift 3236423 beschrie bene verwendet werden. Sie weist in der Hauptsache einen äußeren Zylinder 54 und eine innere Kolben stange56 auf. Die Kolbenstange 56 ist auf einer Grundplatte 60, und der Zylinder 54 koaxial zu der « Kolbenstange gelagert. Eine Feder 62 drückt den Zv linder nach oben. Das Rohr 50 ist mit dem Inneren des Zylinders 54 über eine an dessen oberen Ende vorgesehene Kupplung verbunden

Der Zylinder 54 wird zunächst in eine durch einen (nicht gezeigten) Anschlagstift festgelegte, vorbestimmte Stellung nach unten gedrückt, und das freie Ende des biegsamen Rohrs 50 kann in dieieniee Teströhre eingesetzt werden, welche das Kalziumchlorid enthält und in einer der Bohrungen 34 unter 6·; gebracht ist Der Zylinder 54 wird dann frei_Ee»Aben wobei er eine genau bemessene Menge an KaSum' cMorid an^g,. D* We E_nde d. R=h_tes 15 «Μ Πί/νή T ^oe8^innt·

^D'^e Vorrichtung weist - wie nachstehend näher

tä?" *?* Τί!^"' *" ^Sich **"* Sf % ^auf\^{welcher die} Protrombinzeit

dS? ^Vers»^chs. ^aufzeichnet· Die Impulse a ■ ^eckmaßig durch einen Impuls-

LfJ V* ⁵ ""***? ^A" ^erZeUgt ^ Impulsgenerator weist einen einfachen

S'^SS?¹⁰⁸'^{1β0 3uf}' ^def *" einer Grundplatte 102

streckt ArI I ΐ ί¹"* ^{die Grund}P^{Iatte 102 er}" ^f ¹^m oberen Ende der Welle ist unterhalb des

dem Sch«!? Γ ^D^^{tisch 1U 8elagert}' ^welcher St ' ^{benachbart eine}" Stabmagneten 114

Da* FoU a ™
KnSwJ ^d!^s Moneten 114 verläuft so, daß die

£ wenn 1 ^" ¹⁰° ^jewdls g^{eschlossen wer}" d?«3 ^Stabpagnet parallel zur Längsachse

rend ,Vh η ^a"^s8^{enchtet ist}· ^Dies ist zweimal wäh-TW ,u, ί ^h"^{ng des Drehti}sches 112 der Fall.

SSSSf °° ^ ^ah° ^{Während jeder Umdre}- ^f geschlossen.

™^{ch 112 kann übe}r den Motor 108, ίτΜ?^swei* ^{mit einer} Drehzahl von 300/min angeWle V -T'" ^{Damit würde der} Schalter 100 in Trn™,i^{:>ekunde ze}hnmal geschlossen, so daß der KIfT⁰/ ^Impulse je Sekunde abgibt. Diese ^entstehen durch Schließen des Stromkreises

Γι, ^^{gen 10}° ^{a und} '^{00 ft}' ^{des magne}' ak · /"τ⁸"⁰¹⁵· ^Eln solcher Impulsgenerator ist ««» ."J* ™° preisgünstig herzustellen, aber sehr

n_P ^ J ^A^^eitsweise.

m t ^M.^otor 108 kann beispielsweise ein Synchron^{motOr se}™, so daß die Wiederholungsfrequenz der ^eije^ul^ten Impulse mit der Wechselstromrequenz des ^eitungsstroms synchronisiert ist, die genau konstant f!^^1St" ^^{Uch kann der} Magnetschalter 100 so Tf$^ea' ^{daß der} pulsgenerator, wie oben hT7 ¹^P¹¹¹Se je Sekunde abgibt, so daß die- £^u ^,stimmenden Zeitintervalle mit einer Genauig-^Ke™.?„^e™^{nter m Vl}» Sekunde feststellbar sind. _Wf£t α c. f^ek.^trischen Schaltschema der F i g. 6, λΓ ^{Γ M} _A ^romkrais zwei Eingangsklemmen 200 auf, ut Tt ^Anschluß an 115 V Wechselstrom der 20«m· ^Itungen vorgesehen sind. An den Klemmen ·? ^ ^{eine Ne}onanzeigelampe und ein Reihen-

SeSSSn?⁴' ?°1* ^{di& Lampe202 anzeigt}' ^WeDD

A_n ί ^ "^{Strom steht}-™ w fJemmen200 ist außerdem die Primär-

Ttil ^- ^{eUies Transf}°nnators 206 angeschlossea MVwif ι²™ ^Herabsetzen der Spannung auf in r ^{wechselstroin}· Die obenerwähnte Lichtquelle TJ^ ³U ΐ* ^Sekundärwicklung des Transforma-V ^rdem ^iX an der Sekundärwicklung

eine Vollweggleichrichtung des Wechselstroms bewirkt, so daß 30 V zwischen der Leitung 208 und der geerdeten Leitung 210 liegen. Zwischen diese beiden Leitungen ist ein Filterkondensator C1 von 500 Mikrofarad geschaltet.

Die Heizeinrichtung 32 der Vorrichtung ist über einen üblichen thermostatischen Schalter 212 an die H 5 V führenden Leitungen von den Eingangsklemmen 200 gelegt. Ein Kondensator C 2 von beispielsweise 0,01 Mikrofarad liegt zwischen einer dieser Leitungen und der Verbindung des Schalters 212 mit der Heizeinrichtung 32 zum Schutz der Kontakte des thermostatischen Schalters 212. Parallel zur Heizeinrichtung 32 liegt eine Neonanzeigelampe 214 mit einem Reihenwiderstand 216, wobei die Lampe 214 jeweils aufleuchtet, wenn Strom durch die Heizeinrichtung fließt. Die Anzeigelampe 214 zeigt an, wenn der Block 30 der F i g. 2 die gewünschte Versuchstemperatur erhalten hat, indem die Lampe 214 dann erlischt.

Die Abgabe der Fotozelle 22 wird einem Fotozellenverstärker 217 zugeführt, der aus einem Paar von NPN-Transistoren 218 und 220 besteht. Die Fotozelle liegt zwischen der Leitung 208 und der Basis des Transistors 218. Ein Potentiometer 222 von 5 Kiloohm verbindet die Basis des Transistors 218 mit der geerdeten Leitung 210. Dieses Potentiometer dient zur Empfindlichkeitseinstellung der Abgabe der Fotozelle. Der Kollektor des Transistors 218 ist an die Verbindungsstelle eines 15 Kiloohm Widerstandes 224 und eines 820 Ohm Widerstandes 226 angeschlossen. Der Widerstand 224 liegt an der Basis des Transistors 220, während der Widerstand 226 an die Leitung 208 angeschlossen ist.

Die Basis des Transistors 220 ist an einem 6,8 Kiloohm Widerstand 228 angeschlossen, während der Emitter des Transistors 220, zusammen mit dem Emitter des Transistors 218 an einen 180 Ohm Widerstand 230 angeschlossen ist. Beide Transistoren 228 und 230 sind mit der geerdeten Leitung 210 verbunden. Der Kollektor des Transistors 220 ist über die Arbeitswickliing des Relais Kl an die positive Leitung 208 angeschlossen. Parallel zu der Arbeitswicklung liegt eine Diode CA 5 zum Unterdrücken induktiver Wirkungen der Relaiswicklung und zum Schutz des Transistors 220.

Das Relais Kl weist ein Paar unter normalerweise offener Kontakte, und ein Paar oberer normalerweise offener Kontakte auf. Die unteren Kontakte führen einerseits zu der Leitung 208 und der Wicklung Kl, und andererseits zn unteren beweglichen Kontakten eines Relais K 2 und zu dem Startschalter 66. Der Startschalter 66 ist der in Fig. 2 gezeigte Mikroschalter, der in dem Augenblick geschlossen wird, wo das Kalziumchlorid der Flüssigkeit zum Einleiten des Tests zugegeben wird. Eine Seite der Wicklung des Relais K2 ist an die unteren Kontakte und den Schalter 66 angeschlossen, und die andere Seite des Relais K2 ist geerdet.

Die oberen Kontakte des Relais K 2 liegen zwischen einer der Wechselstromleitungen von den Eingangsklemmen 200 und je einer Klemme der Motoren 44 und 108. Die andere Klemme jedes der beiden Motoren liegt an der anderen Wechselstromleitung. Daher stehen beide Motoren 44 und 108 unter Strom, wenn die oberen Kontakte des Relais Kl geschlossen sind.

Die oberen Kontakte des Relais K 2 stellen in geschlossenem Zustand eine Verbindung zu einem Impulszähler 250 her, in Reihe mit dem Magnetschalter 100, während die andere Seite des Impulszählers an der positiven Leitung 208 liegt. Der Impulszähler 250 kann beispielsweise ein beliebiger von der bekannten Bauart elektromechanischer Zähler mit bezifferter Skala sein, die eine Dezimalablesung der aufgenommenen Impulse ergibt. Auch ist der Zähler vorzugsweise mit einem geeigneten

ίο Rückstellhebel versehen. Eine Diode CR 6 liegt parallel zu dem Impulszähler 250 zum Schutz des Magnetschalters 100 gegen induktive Einwirkungen. Wird eine der Teströhren 10 mit einer Kugel 188 in die Bohrung 40 des Blocks 30 der F i g. 2 eingesetzt, so wird die Kugel zunächst durch die Magnete 14 und 16 zwischen der Lichtquelle 20 und der Fotozelle 22 gehalten. Hierdurch steigt der Widerstand der Fotozelle 22, wodurch wiederum der Verstärker 217 das Relais Kl betätigt. Beim Ansprechen des Relais Kl bewirkt die Schließung seiner oberen Kontakte die Einschaltung der beiden Motoren 44 und 108. Es beginnt daher in dem Augenblick, wo die Teströhre in die Bohrung 40 eingesetzt wird, über den Motor 44 die Auf- und Abbewegung der Röhre. Außerdem bewirkt der Motor 108, daß der Magnetschalter 100 intermittierend geöffnet und geschlossen wird, mit beispielsweise 10 Kontakten je Sekunde. Da das Relais K 2 jedoch stromlos ist, werden die von dem Schalter 100 ausgehenden Impulse noch nicht von den Impulszähler 250 gezählt.

In dem Augenblick, wo Kalziumchlorid der Probe zugegeben und damit der Test eingeleitet wird, schließt sich der Schalter 66. Hierdurch wird das Relais K2 betätigt, dessen obere Kante die Weitergabe der Impulse zu dem Impulszähler 250 bewirkt, bis infolge auftretender Koagulation die Kugel 18 aus dem Magnetfeld herausgezogen wird und damit einen Durchgang des Lichtstrahls von der Quelle 20 zu der Fotozelle 22 freigibt. Hierdurch wird das Relais Kl stromlos und der Haltestrom für das Relais K2 unterbrochen, so daß der Impulszähler angehalten wird.

Die Vorrichtung kann in einem Gehäuse untergebracht werden, wie es in Fi g. 7 und 8 gezeigt ist. Hier ist der Block 30 mit den Bohrungen 34 und der Bohrung 40 für die jeweils zu untersuchende Probe gezeigt. Der Impulszähler 250 befindet sich auf der Oberseite des Gehäuses, so daß die Skala unmittelbar von oben ablesbar ist. Ein Hebel 250 a zum Rückstellen des Impulszählers auf Null kann vorgesehen werden.

Am Impulszähler 250 können Dezimalablesunger von Vo Sekunde erhalten werden. Die Neonanzeigelampe 214 ist benachbart zum Impulszähler angebracht und erlischt, wenn der Block 30 die Versuchstemperatur erreicht hat. Die Anzeigelampe 202 ist ar der rechten Seite des Gehäuses vorgesehen, um anzuzeigen, wenn die Anlage unter Strom steht, und daneben befindet sich ein Kippschalter zum Ein- unc Ausschalten.

Es kann auch eine andere Pipetteneinrichtunf statt der oben beschriebenen vorgesehen werden Eine solche Einrichtung 300 kann beispielsweise zi einer Stellung über der Bohrung 40 gedreht werden um eine angemessene Menge von Kalziumchlorid ii die in der Bohrung 40 befindliche Röhre abzugeben und gleichzeitig wird der Zeitmeßkreis durch einei

Schalter, wie der Schalter66 in Fig. 2 und 6, geschlossen.

Zubehör wie Pipetten, auswechselbare Spitzen hierfür u. dgl., können in einem auf der Rückseite des Gehäuses ausgebildeten Fach, wie es in F i g. 8 gezeigt ist, untergebracht werden. Als Pipetteneinrichtung kann z. B. auch die in der USA.-Anmcldung 775 252 beschriebene verwendet werden, um KaI-

ziumchlorid der Teströhre in der Bohrung 40 zuzugeben.

Die beschriebene Vorrichtung stellt eine relativ preisgünstige Einheit dar, die leicht und auch durch weniger geschultes Personal zu bedienen, jedoch in der Lage ist, rasche und genaue Messungen der Gerinnungszeit oder sonstiger auf Viskositätsänderungen beruhender Reaktionszeiten zu ergeben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Feststellen des Zeitpunkts einer Viskositätsänderung innerhalb einer in einem Behälter enthaltenen Flüssigkeitsmenge, in die ein magnetischer bzw. magnetisierbarer Körper eintaucht, der einem eine Relativbewegung gegenüber der Flüssigkeitsmenge ausführenden Magnetfeld ausgesetzt und dadurch diesem ge- ίο genüber in einer bestimmten Lage gehalten, aber relativ zu der Flüssigkeitsmenge bewegt wird, worauf bei einer Viskositätsänderung infolge entsprechender Änderung der Bremswirkung der Flüssigkeit auf die Bewegung des Körpers dessen Lage relativ zum Magnetfeld geändert und der Zeitpunkt dieser Änderung durch Abtasten der relativen Lage des Körpers zum Magnetfeld festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit kontinuierlich durct einen be- ao grenzten Spalt zwischen der Behälterwand und dem Körper in vertikaler Richtung hin und her bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vor Eintritt einer Viskositätsänderung von dem eingetauchten Körper unterbrochener Lichtstrahl durch die Flüssigkeit geschickt und bei Bewegung dieses Körpers aus seiner anfänglichen Lage relativ zum Magnetfeld aufgefangen und als Signal für den Eintritt einer Viskositätsänderung verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit der Flüssigkeit hin und her bewegt und das Magnetfeld ortsfest gehalten wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem zylindrischen Behälter von unwesentlichen konstanten Innendurchmesser für die Aufnahme der zu prüfenden Flüssigkeit, in dem eine magnetische bzw. magnetisierbare Kugel frei bewegbar aufgenommen ist, deren Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Behälters ist; und mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes innerhalb des Behälters, gekennzeichnet durch einen Antrieb für eine hin- und hergehende vertikale Relativbewegung zwischen dem Behälter und dem Magnetfeld und durch eine die Lage der Kugel (18) relativ zu dem Magnetfeld überwachende Tasteinrichtung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen lichten Durchmesser von etwa 5,06 mm und die Kugel (18) einen Durchmesser von etwa 4,76 mm hat.

<j. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung eine Lichtquelle (20) von der ein Lichtstrahl gegen die Kugel (18) aussendbar ist, wenn letztere sich in vorbestimmter Lage zu dem Magnetfeld befindet und eine fotoelektrische, den Lichtstrahl bei einer Bewegung der Kugel (18) aus der vorbestimmten Lage aufnehmende Einrichtung (22) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Block (30) als Gehäuse für die Einrichtung (14, 16) zum Erzeugen eines Magnetfeldes und für die Tasteinrichtung vorgesehen ist und mit einer regelbaren elektrischen Heizeinrichtung (32) versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (30) eine Anzahl Bohrungen (34) aufweist, in denen die Behälter aufnehmbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (30) im Bereich des Magnetfeldes und der Tasteinrichtung eine Bohrung (40) aufweist, in welcher der die zu untersuchende Flüssigkeit enthaltende Behälter aufnehmbar ist und in die ein Betätigungselement für eine vertikale Hin- und Herbewegung des Behälters hineinragt.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitmesser (250) vorgesehen ist, mit welchem die Zeit feststellbar ist, die bis zu einer Viskositätsänderung der Flüssigkeit vergeht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmesser einen Impulsgenerator (100 bis 114), einen Impulszähler (250) und einen Steuerkreis aufweist, über den der Impulsgenerator (100 bis 114) wahlweise an den Impulszähler anschließbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator einen magnetisch betätigbaren Schalter (100), einen Erzeuger (114) für ein Magnetfeld und eine das Magnetfeld zyklisch zur Einwirkung auf den Schalter (100) bringende Einrichtung (108 bis 112) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß der Erzeuger des magnetischen Feldes ein Stabmagnet (114) ist, der auf einem Drehtisch (112) in der Nähe des Schalters (100) gelagert ist, und daß der Drehtisch (112) über einen Elektromotor (108) drehbar und somit der Stabmagnet (114) magnetisch und zyklisch mit dem Schalter (100) koppelbar und entkoppelbar ist.

14. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Teströhre (10) ist, die durch einen lösbaren Stopfen (36) verschlossen ist.