DE2112055C3 - Vorrichtung zum Bestimmen der Umwandlungszeit eines Stoffes von einem flüssigen in einen gelatinösen oder festen Zustand - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Umwandlungszeit eines Stoffes von einem flüssigen in einen gelatinösen oder festen Zustand mit einem Behälter zur Aufnahme des Stoffes, in dem sich ein magnetischer Körper befindet, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Behälter und einer Halteanordnung außerhalb des Behälters, die den Körper im flüssigen Zustand des Stoffes bezüglich der Halteanordnung selbst magnetisch in einer bestimmten Lage hält, und einem mit einer Zeitmeßeinrichtung verbundenen Fühler zum Erfassen einer Auslenkung des Körpers gegenüber der Halteanordnung.

Bekanntlich kann sich eine Flüssigkeit unter bestimmten Bedingungen durch eine chemische Reaktion od. dgl. in eine gelatinöse oder feste Masse umwandeln. Ein Beispiel einer solchen Reaktion ist die Verfestigung einer Epoxharzmischung durch Polymerisation oder Härtung. Ein anderes Beispiel einer solchen chemischen Reaktion ist die Gerinnung von Blut, die auf einer Reihe von enzymalen Prozessen beruht und eine gelatinöse Masse zum Ergebnis hat, die als Thrombus oder Gerinnsel bezeichnet wird. Die Entstehung eines Blutgerinnsels im Kreislauf kann bekanntlich enr'e. ja sogar tödliche Folgen haben, insbesondere wenn sich das Gerinnsel im Herz oder Gehirn festsetzt. Patienten, die eine kardiovasculäre Krise oder bestimmte Operationen durchgemacht haben, werden daher häufig mit gerinnungshcmmenden Mitteln (Antikoagulantien) behandelt. Die Bestimmung der im Kreislauf des Patienten befindlichen Menge an gerinnungshemmendem Mittel stellt eine übliche Laboruntersuchung dar und kann durch die Zeitspanne ausgedrückt werden, die das in ein normales Reagenzglas gebrachte Blut zur Gerinnung benötigt.

Die im klinischen Labor praktisch verwendeten Blutgerinnungstests lassen sich im wesentlichen in zwei Gruppen einteilen: Bei der einen Gruppe wird die Gerinnungs- oder »Prothrombin«-Zeit einer Mischung von antikoaguliertem Blut und genormten Reagenzien gemessen, die dem Blut zugesetzt werden, nachdem es dem Patienten entnommen wurde. Bei der anderen Gruppe wird die Gerinnungszeit von ganzem oder venösem Blut einschließlich der erwähnten HemmungsmittPl, die dem Patienten vorher verabreicht worden waren, bestimmt. Bei beiden Gruppen ist es zur Messung der Gerinnungszeit bekannt, die Bildung eines Gerinnsels dadurch festzustellen, daß man die Probe umrührt und das Auftreten einer geleeartigen Masse durch Erhöhen des mechanischen Widerstandes beim Umrühren festzustellen.

Bei der Bestimmung der Gerinnungszeit von ganzem oder venösem Blut gemäß der zweiten Testgruppe wird insbesondere die Gerinnungszeit als die Zeitspanne zwischen der Entnahme der Blutprobe vom Patienten und de; vollständigen Gelierung der Blutprobe definiert. Die Bestimmung dieser Zeit-

spanne erfolgt meist von Hand durch eine Lahorkraft mit Blutproben in einem oder mehreren Reagenzgläsern gemäß dem von Lee und W h i t e in der Veröffentlichung »A Clinical Study of the Coagulation Time of Blood«, American Juurnal of Medical Science, Bd. 145, S. 4'o bis 503, 1913, erläuterten Verfahren. Dieser Verfahren ist außerdem auch z. B. in folgenden Veröffentlichungen beschrieben: T ο d d und Stanford »Clinical Diagnosis by Laboratory' Methods«, 14. Auflage, Verlag \v. B. ίο Säunders C, Philadelphia, Pa," 1969, 's. 416; Wi (i t r ο b e »Clinical Hematology«, Verlas Lea and Fsbiger, Philadelphia, Pa, 1967, S'. 326 bis~329. Die bei der Bestimmung der Gerinnungszeit erhaltenen Werte hängen bei diesen Verfahren jedoch erheblich von der Übung und Zuverlässigkeit der Laborkraft ab.

Es sind auch bereits Geräte bekannt, mit denen bestimmte Verfahrensschritte automatisch durchgeführt werden können, um Arbeitszeit zu sparen und zuverlässigere Ergebnisse zu erz^:elen. Die bekannten Geräte lassen jedoch hinsichtlich der für eine klinische Anwendung unabdingbaren Zuverlässigkeit zu wünschen übrig oder bewirken eine derartige Änderung der Untersuchungsbedingungen, daß die bei der Gerinnung ablaufenden Vorgänge durch die Untersuchuns selbst erheblich beeinflußt werden.

Bei einem von Dr. Joseph Bee man in der Veröffentlichung »A Solid State Whole Blood Caoculation Time Device«, American Journal of Clinical Pathology. Bd. 46, Nr. 4 beschriebenen Gerät wird andererseits die Gerinnungszeit durch die Unterbrechung eines auf einen photoelektrischen Aufnehmer fallenden Lichtbündels optisch bestimmt. Auch solche optischen Messungen sind nicht in allen Fällen zuverlässig, insbesondere wenn sich dem Strahlungsaufnehmer infolge einer schwachen Pigmentierung oder Absetzung von pigmentierten Bestandteilen "des Bluts eine nahezu farblose Flüssigkeit darbietet.

Aus der DT-PS 7 02 089 ist ein Rotationsviskometer bekannt, bei dem in einem umlaufenden Gefäß ein relativ zum Gefäß drehbarer Körper angeordnet ist. Durch das umlaufende Gefäß wird nach Maßgabe der Zähigkeit der eingefüllten Flüssigkeit ein Drehmoment auf den Körper ausgeübt, der andererseits durch äußere magnetische Kräfte gebremst wird. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um ein Verfahren zum Bestimmen der Zeitspanne, die eine Flüssigkeit, zur Verfestigung benötigt, sondern um ein Verfahren zum Messen der Größe der Zähigkeit an sich.

Aus der DT-OS 18 04 292 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird" die Relativgeschwindigkeit zwischen dem magnetischen Körper und dem Fühler erfaßt, wobei bei Änderung der Drehung des magnetischen Körpers durch die damit verbundene Änderung des Magnetfeldes ein elektrischer Impuls erzeugt wird, der zur Ausschaltung eines Zeitgebermechanismus verwendet wird. Auf Grund der Tatsache, daß die Zeitmessung bzw. die Zeitnehmung auf der Änderung einer Relativgeschwindigkeit beruht, ist das Auftieten des Zeitimpulses relativ ungenau. Darüber hinaus zeigt die bekannte Vorrichtung einem Verschleiß unterliegende Schleifringe, über die eine sich drehende Spule zur Ausbildung des zusätzlichen Magnetfeldes erregt wird.

Aus der DT-OS 19 30 270 ist eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bekannt, bei dem die Lage- bzw. Abstandsänderung zwischen einem Körper und einem Fühler festgestellt wird Der Fühler kann auf photoelektrischem oder magnetischem Prinzip beruhen. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch zusätzlich zu der Fühlereinrichtung eine Einrichtung notwendig, die den Körper in einer Ruhe- oder Ausgangslage hält, aus der er sich dann herausbewegt. Diese Halterungseinrichtung besteht aus einem Magneten, der ein Magnetfeld aufbaut, das eine magnetische Kugel hält. Diese Anordnung ist auf Grund der zusätzlichen Halteeinrichtung und der Komplizierten Fühler sowohl im Aulbau selbst, als auch bei der Auswertung der Fühlersignale relativ aufwendig und nur bedingt wartungsfrei.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestimmen der Umwandlungszeit eines Stoffes von einem flüssigen in einen gelatinösen oder festen Zustand zu schaffen, die sehr einfach aufgebaut und daher wartungsfrei ist. «owie kostengünstig hergestellt werden kann. Dennoch soll diese Vorrichtung zuverlässige Ergebnisse liefern und von wenig oder nicht qualifizierten Laborkräften bedient werden können.

Ausgehend von der eingangs genannten Anordnung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Körper permanentmagnetisch ist und als Fühler und Halteanordnung ein Reedschalter dient.

Auf Grund der Tatsache, daß cer Fühler gleichzeitig als Halteanordnung dient, ist eine zusätzliche Einrichtung zum Halten des Körpers in der Ruhelage entbehrlich. Darüber hinaus ist der als Fühler und Halteorgan gleichzeitig dienende Reedschalter ein sehr kostengünstiges und zuverlässiges Schaltelement, das sehr langlebig ist und zuverlässig arbeitet. Bei Schalten des Reedschalters kann die dadurch auftretende Strom- bzw. Spannungsänderung direkt zum Ein- oder Ausschalten eines Zeitgebermechanismus verwendet werden, ohne daß zusätzliche mehr oder weniger aufwendige Schaltungsanordnungen benötigt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sehr betriebssicher und wartungsfrei.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines typischen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 2 A und 2 B Ansichten von speziell ausgestalteten Teilen von Ausführungsbeispielen der Erfindung,

F i g. 3 bis 5 vereinfachte Darstellungen \on Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei denen das Probengefäß senkrecht angeordnet ist,

F i g. 6 bis 8 perspektivische Teilansichten von Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei denen unterschiedliche Vorrichtungen zur Mitnahme der verfestigten Masse vorgesehen sind und

F i g. 9 eine perspektivische Darstellung eines speziellen Probengefäßes für eine Einrichtung gemäß dei Erfindung.

F i g. 1 zeigt ein typisches Ausführungsbeispie einer Einrichtung zum Untersuchen einer Flüssigkeit die sich in eine gelatinöse oder feste Masse umwan delt. Die Einrichtung enthält ein Reaktionsgefäß 11 aus Glas, in das die zu untersuchende Flüssigkeit z. B. Blut, das zu einer gelatinösen Masse koaguliert eingebracht wird. Das Reaktionsgefäß 10 ist ein min destcns am einen Ende geschlossener Behälter au

einem nichtferromagnetischen Material. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Reaktionsgefaß zylindrisch, und es hat eine innere Seitenwand 10«, eine innere Bodenfläche 10 6, eine äußere Seitenwand 10 c und eine äußere Bodenfläche 1Oi/. Die Wand 10 a und die Fläche 10 b sollen als Innenfläche 10 a- 10 b der Röhre 10 und die Wand 10 c sowie die Fläche 10 a" sollen als Außenfläche 1 Oc-I Od des Reaktionsgefäßes bezeichnet werden. Das dargestellte Reaktionsgefäß 10 ist ein übliches Probierglas mit halbkugelförmiger innerer und äußerer Bodenfläche 1Oi bzw. 1Od. Die Bodenflächen können auch anders geformt, z. B. eben sein.

Im Blut 12 befindet sich ein Körper 15 aus einem ferromaenetischen Material, der an der Innenfläche 10 a-10 6 des Gefäßes 10 anliegt. Wenn das Gefäß 10 so geneigt wird, daß seine Symmetrieachse einen Winkel, vorzugsweise 60°, mit der Vertikalen bildet, berührt der Körper 15 sowohl die innere Seitenwand 10 a als auch die innere Bodenfläche 10 b. Unterhalb des Reaktionsgefäßes 10 ist ein Magnetfeldaufnehmer angeordnet, der auf die Nähe des ferromagnetischen Körpers 15 anspricht. Der Magnetfeldaufnehmer ist bei dem dargestellten Beispiel ein Schutzgaskontakt mit zwei Kontaktlamellen, die in ein mit einem Schutzgas gefülltes Glasröhrchen eingeschmolzen sind, dessen Kontaktlamellen 17 a und 17 Z) vorzugsweise parallel zum Körper 15 verlaufen, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines länglichen Zylinders hat.

Durch die beschriebene Anordnung wird ein Magnetkreis gebildet, in dem die Flußlinien sich vom Körper 15 zu den Kontaktlamellen 17 a und 17 6 durch die Innen- und Außenflächen des Reaktiunsgefäßes 10 schließen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Körper 15 ein massiver, zylindrischer Permanentmagnet, der die einzige Quelle für den magnetischen Fluß darstellt und die Kontaktlamellen 17 a und Π b bei der dargestellten Lage des Körpers 15 im geschlossenen Zustand hält.

Im Betrieb ruht der Reed-Kontaktschalter 17 während das Reaktionsgefaß z. B. in Uhrzeigersinn langsam um seine Achse gedreht wird. Die Drehzahl kann z. B. 0,25 U/min betragen. Beim Drehen des rohrförmieen Reaktionsgefäßes 10 rollt der Körper 15 auf der Innenfläche frei ab und bleibt durch die Wirkung der Schwerkraft und die zwischen ihm und den Kontaktlamellen 17 a, 17 b wirkenden magnetischen Kraft in der vorgegebenen, tiefsten Anfangslage. Durch das Drehen des Reaktionsgefäßes 10 tritt also eine Relativbewegung zwischen der Innenfläche 1 Oa-I Ob und dem Körper 15 auf, die ein Umrühren des Bluts 12 zur Folge hat. Das Blut wird ja, wenn es sich mit dem Reaktionsgefaß dreht, beim Anströmen des Körpers 15 gebremst und muß um den Körper herum fließen, wobei es umgerührt wird. Mit dem Fortschreiten der Zeit und des Koagulationsvorganges wird das Blut 12 allmählich dicker. Die vom Blut auf den Körper 15 ausgeübte Kraft nimmt dementsprechend zu, bis der Körper 15 schließlich durch das koagulierte Blut vollständig an der Innenfläche 10 a-10 b haften bleibt.

Die gelatinöse Masse aus dem koagulierten Blut übt sowohl Haftkräfte als auch mechanische Kräfte auf den Körper 15 und die Innenfläche 10 a-10 b aus. Durch die Drehung des Reaktionsgefäßes 10 wird der Körper 15 dann aus seiner Anfangslage entfernt. Wenn also die Haftkräfte und mechanischen Kräfte so groß werden, daß sie die Schwerkraft und die magnetische Anziehungskraft, die den Körper 15 in seiner Ausgangslage lullten, überwinden können, verläßt der Körper 15 seine Ausgangslage.
Wenn sich der Körper 15 aus seiner Ausgangslage entfernt, nimmt der Magnetfluß ab, der die Kontaktlamellen 17 a und 17 6 geschlossen hält. Bei genügender Entfernung und Verringerung des magnetischen Flusses trennen sich die Kontaktlamellen 17 a

ίο und Π b. Das Öffnen des Reed-Schalters wird durch ein Meßsystem 20 wahrgenommen. Das Meßsystem enthält eine nichtdargestellte Stoppuhr, die zu Beginn des Koagulationstestes in Gang gesetzt worden war. Diese Stoppuhr wird beim öffnen des Schalters 17 angehalten und zeigt dann direkt die für die Gerinnung erforderliche Zeitspanne an.

Das Meßsystem 20 nimmt also eine Änderung der magnetischen Flußlinien wahr, wenn sich der Körper 15 aus seiner anfänglichen untersten Lage entfernt, weil das gerinnende Blut 12 auf den Körper Haftkräfte und mechanische Kräfte genügender Größe ausübt, um die Schwerkraft und magnetische Anziehungskraft überwinden zu können, die den Körper in seiner anfänglichen Lage zu halten streben.

Der Schalter 17 nimmt also eine Änderung der Lage des Körpers 15 wahr und kann daher als elektromagnetischer Lage- oder Abstandsdetektor bezeichnet werden, der auf eine vorgegebene Verlagerung des Körpers 15 anspricht.

Selbstverständlich eignet sich die beschriebene Einrichtung auch zur Untersuchung anderer Flüssigkeiten, z. B. von Harzvorpolymerisaten, die sich durch Polymerisation in ein festes Plastikmaterial umwandeln. Ein spezielles Beispiel eines solchen Harzvorpolymerisats ist eine Epoxyharzmischung. In diesem Falle liefert die Untersuchung dann die Zeit, die das Epoxyharz braucht um Haftkräfte sowie mechanische Kräfte zwischen dem Körper 15 und der Innenfläche 10 a-10 b zu entwickeln, die ausreichen, um die Kräfte zu überwinden, die den Körper in seiner ursprünglichen Lage zu halten streben.

Blut mit gewissen Gcrinnungsmängcln erzeugt nicht immer genügend Kräfte zwischen dem Körper 15 und der glatten Innenfläche 10 a-10 b um die Magnet- und Gravitationskraft überwinden zu können. Ein Beispiel für diesen Fall ist Blut, das mit therapeutischen Dosen des Antikoagulans Heparin, behandelt worden ist. Gerinnsel aus heparinisiertem Blut scheinen aus faser- und netzartigen Strukturen zu bestehen, die zwar gut aneinander haften, aber sich mit der Oberfläche von Fremdkörpern nur mit ihren Enden verbinden. Bei der Bildung solcher Gerinnsel können die Kräfte, die den Körper 15 in seiner anfänglichen Lage an der inneren Seitenwand 10 a zu halten streben unter Umständen ein Zerreißen dieser schwachen Bindungen verursachen. Beim Drehen des Reaktionsgefäßes 10 gleitet dann das ganze Gerinnsel auf der Innenfläche 10 a-10 b. Um ein solches Gleiten zu verhindern, kann man in das Reaktionsgefaß

eine symmetrische Vorrichtung 14 aus Kunststoff einklemmen, wie es in F i g. 2 A dargestellt ist. Die Vorrichtung 14 enthält vier rechteckige Flügel 16, die von einer Nabe radial nach außen vorspringen, und einen Zapfen 18, der vom einen Ende der Nabe zui Bodenfläche 106 reicht Am anderen Ende der Nabe ist eine Sperrscheibe 19 gebildet, die ein Herausfallen des Körpers 15 aus dem Untersuchengsraum verhindert. Die Vorrichtung 14 ist mit dem unterer

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Rand der Flügel 16 so weit oberhalb des Körpers 15 angeordnet, daß dieser frei rollen kann, wenn das Reaktionsgefäß 10 gedreht wird.

Das Gerinnsel haftet an den Flügeln 16 und/oder wird von diesen mechanisch mitgenommen, so daß es sich mit der Innenfläche 10 «-10 ft des Gefäßes 10 dreht. Wenn sich das Gerinnsel genügend verfestigt hat, wird der Körper IS ebenfalls mechanisch mitgenommen oder von dem sich drehenden Gerinnsel umschlossen, und es wird daher beim Drehen des Gefäßes 10 aus seiner ursprünglichen Stellung nach oben verlagert. Diese Verlagerung zu einer Linie oberhalb der Mittellinie oder Achse der Röhre wird zur elektronischen Feststellung des Endpunktes der Gerinnsel- oder Thrombusbildung verwendet. Bei dem erwähnten Fall von Blut mit gestörter Gerinnungsfähigkeit kann die Thrombusbildung im Blut 12 unter Umständen nicht gleichförmig verteilt sondern an diskreten Stellen erfolgen. In diesem Falle zeigt dann die Verlagerung des Körpers IS nicht eine vollständige Gelierung des Bluts 12 sondern einen anderen Endzustand an.

Der Zapfen 18 soll verhindern, daß der Körper 15 eine Lage längs der Achse des Gefäßes 10 annimmt, da eine Verlagerung des Körpers von der ursprünglichen Lage in die Achse unter Umständen nicht ausreicht, um den Schalter 17 zu öffnen. Ohne den Zapfen 18 kann der Körper 15 durch das gerinnende Blut von seiner Ausgangslage längs eines unerwünschten spiralenförmigen Weges um und zur Gefäßachse bewegt werden anstatt sich in gewünschter Weise mit der Innenwand 10 a auf einer kreisförmigen Bahn um die Achse zu bewegen. Die kreisförmige Bahn hat den Vorteil, daß sich der Körper 15 schneller und weiter vom Schalter wegbewegt als beim Beschreiben einer spiralförmigen Bahn.

Alle Oberflächen im Reaktionsgefäß 10 sind so vorbehandelt, daß Verunreinigungen vermieden werden, die den Gerinnungsvorgang in unerwünschter Weise beeinträchtigen könnten. Insbesondere werden für die Anordnung 14 und den Körper 15 vorzugsweise Materialien oder Überzüge verwendet, die nicht benetzt werden und nicht wandern, wie Polyäthylen, Silicone oder hochschmelzende Wachse.

Bei der Vorbereitung des Reaktionsgefäßes 10 gemäß F i g. 2 A wird zuerst der Körper 15 mit der richtigen Lage der Pole bezüglich des Schalters 17 in das rohrförmige Gefäß 10 eingeführt. Anschließend wird die Anordnung 14 in das Gefäß gedrückt, in dem sie durch die Reibungskräfte zwischen der inneren Seitenwand 10 a und den Außenrändern der Flügel 16 festgehalten wird.

Nachdem der Körper 15 und die Anordnung 14 in das Reaktionsgefäß eingesetzt worden sind, kann es mit einer Salzlösung ausgespült werden. Überschüssige Feuchtigkeit wird durch Ausschleudern beseitigt, was durch einige schnelle Drehungen des Handgelenkes wie beim Herunterschleudern eines Fieberthermometers geschehen kann. Die Programmsteuerung wird eingeschaltet und dem Patienten wird mittels einer Spritze eine Blutprobe entnommen. Die Blutprobe wird dann von der Spritze in das Gefäß 10 übergeführt, das bis etwa zur Scheibe 19 gefüllt wird. Das Gefäß wird dann in eine den Schalter 17 enthaltende Halterung eingeführt, in der es und der Körper 15 bezüglich des Schalters 17 die in Fig. 1 dargestellte Lage einnehmen.

Das Ausspulen des Reaktionsgefäßes 10 mit der

Salzlösung und das Einfüllen des Blutes kann dadurch vereinfacht werden, daß man das Gefäß 10 mit einem dicht abschließenden Gummistopfen 11 verschließt, der in der Mitte eine dünne Membrane 11 α aufweist, wie es in Fig. 2 B dargestellt ist. Das röhrchenförmige Gefäß 10, der Stopfen 11, die Anordnung 14 und der Körper 15 bilden dann ein Untersuchungsgefäß, das nach einmaliger Verwendung weggeworfen werden kann. Bei diesem Untersuchungsgefäß erfolgt die Ausspülung mit der Salzlösung bei der Herstellung und anschließend wird in dem mit dem Stopfen 11 verschlossenen Gefäß ein vorgegebenes Vakuum erzeugt. Dieses Gefäß kann dann in Verbindung mit einer Hohlnadel, die zwei Spitzen hat, direkt zur Blutentnahme verwendet werden, wie es in der US-PS 24 60 641 beschrieben ist. Das eine Ende der Hohlnadel wird also in eine Vene des Patienten eingestochen und das andere Ende der Hohlnadel wird dann durch die Membrane 11a des Stopfens 11 gestoßen. Das Vakuum im Gefäß 10 zieht dann die erforderliche Blutmenge in das Gefäß, welche durch das abgeschlossene freie Volumen und den Unterdruck bestimmt wird. Auch hier soll der Spiegel des Blutes etwa auf der Höhe der Scheibe 19 stehen.

Der Schutzgas-Lamellenschalter 17 kann durch einen zusätzlichen Magneten magnetisch vorgespannt werden. Diese magnetische Vorspannung reicht ohne die vom Körper 15 herrührende Magnetkraft nicht aus, die Lamellen 17 a und 17 ft zu schließen. Sie ist auch nicht stark genug, die Lamellen 17 α, 17 ft im geschlossenen Zustand zu halten, wenn der Körper 15 in der oben beschriebenen Weise aus seiner ursprünglichen Lage entfernt wird. Die magnetische Vorspannung dient zur Einstellung der Empfindlichkeit des Schalters 1.7, so daß er bei einer vorgegebenen Verlagerung des Körpers 15 anspricht. Die Vorspannung kann also den Magnetfluß vom Körper 15 verstärken, wenn der magnetische Fluß vom Körper 15 zu klein ist und unter Umständen nicht ausreicht, um den Schalter zu schließen. Andererseits kann der Vorspannungsmagnet bei entgegengesetzter Polung dazu dienen, den Magnetfluß des Körpers 15 herabzusetzen, wenn der vom Körper 15 erzeugte magnetische Fluß zu groß ist.

Das Reaktionsgefäß 10 braucht nicht schräg zu stehen, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, sondern kann auch in vertikaler Lage betrieben werden. Wie F i g. 3 zeigt, ruht der Körper in diesem Falle auf dem Boden des reagenzglasartigen Reaktionsgefäßes 10. Der Schutzgasschalter 17 ist vertikal gehaltert und seine Kontaktlamellen 17 a, 17 ft sind mit länglichen Polschuhen 17 c bzw. 17 d versehen. Der Polschuh 17 d reicht von der Lamelle 17 ft bis etwa in die Mitte der Unterseite 1Od, während sich der Polschuh 17 c von der Kontaküatnelle 17 α bis zur äußeren Seitenwand 10 c erstreckt. Die Magnetkräfte zwischen dem Polschuh 17 c und dem oberen Ende des Körpers 15 halten diesen normaler weise in einer etwas schräggeneigten Lage, so daß sich der magnetische Fluß vom Körper 15 über die Polschuhe 17 c und 17 d zu den Kontaktlamellen des Schalters 17 schließt. In Fig. 3 wird die Lage des Körpers 15 also durch die Magnetkräfte bestimmt, und sie ist unabhängig von der Schwerkraft. Wenn der Körper 15 ausschließlich durch magnetische Kräfte in seiner Anfangslage gehalten wird, kann man mit höheren Drehzahlen arbeiten. Wenn die Flüssigkeit

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12 fest wird, verlagert sie den Körper 15 wieder von seiner vorgegebenen Ruhelage und der Schalter 17 öffnet.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Gefäß 110 einen ebenen Boden 110« auf dem ein stabförmiger permanentmagnetischer Körper ISi) in waagerechter Lage ruht. Die Länge des Körpers 15« ist kleiner als der Innendurchmesser des Gefäßes 110. Unter dem Boden 110« ist ein Schutzgaskontakt 17 montiert, von dessen Lamellen 17 α und 17 b Polschuhverlängerungen 17 e bzw. 17/ gleicher Länge vorspringen. Durch den Körper 15«, die Polschubverlängerungen 17 e, 17/ und die Lamellen des Schutzgas-Schalters 17 wird also ein geschlossener Magnetkreis gebildet, und es werden dementsprechend Haftkräfte und mechanische Kräfte zwischen dem Körper 15« und der angrenzenden inneren Seitenwand sowie dem Boden des Gefäßes 110 erzeugt. An Stelle des Schutzgas-Schalters 17 kann bei Fig. 4 selbstverständlich ebenfalls ein Differentialtransformator verwendet werden, um die Verlagerung des Körpers 15 a bei der Umwandlung der Flüssigkeit wahrzunehmen.

Anstatt das Reaktionsgefäß zu drehen und den Magnetfeldaufnehmer, also z. B. den Schalter 17 fest anzuordnen, kann man bei senkrechtstehendem Probengefäß auch dieses fest anordnen und den Magnetfeldaufnehmer drehen. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Einrichtung ist im Gefäß 10 ein zylindrischer Magnetkörper 15 b angeordnet, der an einer Vorrichtung 111 befestigt ist. weiche einen Drehzapfen 112 sowie einen Schwimmerkopf 114 aufweist. Die Vorrichtung 111 ist so bemessen, daß sie sich in der Flüssigkeit 12 in aufrechter Stellung frei drehen kann. Der Schalter 17 ist waagerecht unterhalb des Gefäßes 10 angeordnet und an einem Drehtisch 144 befestigt. An den Kontaktlamellen 17« und 17 b setzen L-förmige Pulschuhverlängerungen 17 g bzw. 17h an, die sich zu entgegengesetzten Punkten der Seitenwand 10 c erstrecken und sich dem sich longitudinal zwischen ihren Enden erstrekkenden Körper 15 b bis auf einen verhältnismäßig kleinen Abstand nähern. Auf diese Weise wird ein im wesentlichen geschlossener Magnetkreis zwischen dem Körper ISb, den Polschuhverlängerungen 17 g, 17 Λ und dem Schalter 17 gebildet. Der Drehtisch 144 ist mit einem Motor 145 verbunden, der ihn, den Schalter 17 und die Polschuhverlängerungen 17 g, YIh um die Symmetrieachse des Gefäßes 110 dreht. Der magnetische Körper 15 b wird durch die von den Polschuhen 17 g, YIh ausgeübten Magnetkräfte mitgenommen und dreht sich ebenfalls, während das reagenzglasartige Gefäß 10 ruht. Die Kontaktlamellen des Schalters 17 sind über eine Schleifringanordnung 146 mit dem zugehörigen Meßsystem 20 (Fig. 1) verbunden.

Bei Verwendung des in der beschriebenen Weise gelagerten rotierenden Körpers 15 ft kann man mit wesentlich höheren Drehzahlen arbeiten als bei rotierendem Gefäß. Das Umrühren und Durchmischen der Flüssigkeit erfolgt durch die Relativbewegung zwischen dem Gefäß 10 und dem Körper 15 b. Die Flüssigkeit wirf zwischen dem ruhenden Gefäß und dem sich bewegenden Körper 15 ft, dauernd geschert und dementsprechend umgerührt. Für alle praktischen Misch- und Umrühranwendungen besteht kein grundlegender Unterschied zwischen dem Fall, daß der Körper bewegt und das Gefäß festgehalten wird und dem Fall, daß das Gefäß gedreht und der Körper festgehalten wird. Bei der Umwandlung der Flüssigkeit wird wieder die Änderung des Magnetflusses wahrgenommen, wenn der Körper 15 Λ an der Innenfläche 10 a bis 10/? haftet und aus seiner vorgegebenen Lage zwischen den Polschuhverlängerungen 17 g und 17 h verlagert wird.

Selbstverständlich kann die Drehung des Körpers auch ohne die Anordnung 111 bewirkt werden. Man ίο kann z. B. bei der Einrichtung gemäß F i g. 4 das Gefäß 110 festhalten und den Schalter 17 mit den Polschuhverlängerungen 17 e und 17/ und damit auch den Körper 15 b drehen.

Die Haftung der sich verfestigenden Flüssigkeit, z. B. eines Blutgerinnsels, kann auch auf andere Weise als durch die in F i g. 2 A dargestellte Anordnung 14 verbessert werden. Anstatt der Anordnung 14 mit vier rechteckigen Flügeln, wie sie in Fig. 2 A dargestellt ist. kann man z.B. die in F i g. 6 dargestellte Anordnung 14« mit sechs rechteckigen Flügeln 16« verwenden. Die maximale Anzahl und Breite der Flügel sind durch die Bedingung begrenzt, daß die von den Flügeln auf das Gerinnsel ausgeübte Mitnahme- oder Haftwirkung nicht dadurch beeinträchtigt werden darf, daß der Zusammenhalt des Gerinnsels leidet und dieses oberhalb des Körpers 15 abgeschert wird. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 wird der Körper 15 durch die Flügel 16 α in den Untersuchungsraum eingeschlossen, eine eigene Scheibe, wie die Scheibe 19 in F i g. 2 A ist also hier nicht erforderlich, da der Zwischenraum zwischen den Flügeln 16« zu klein ist. um ein Hindurchtreten des Körpers 15 zu ermöglichen.

Wie F i g. 7 zeigt, kann die Miinahmewirkung auch durch Vorsprung oder Eindrückungen 14 b erreicht werden, die auf derselben Höhe in der inneren und äußeren Seitenwand 10 α und 10 c gebildet sind. Die Eindrückangen 14 b können so breit sein and so weit in das Gefäß 10 hineinreichen, daß sie ein Herausfallen des Körpers 15 verhindern. Diese Funktion, also das Herausfallen des Körpers 15 zu verhindern, ist jedoch nicht wesentlich, wenn das Gefäß mit dem ferromagnetischen Körper sorgfältig gehandhabt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist auch kein Mittelzapfen vorhanden. Dieser kann nämlich, insbesondere bei großen Gefäßdurchmessern entfallen, wenn der Magnetfeldaufnehmer so empfindlich ist, daß er auch bei einer Verlagerung des Körpers 15 von der Ausgangslage in die Achse des Gefäßes anspricht.

Eine weitere Ausführungsform einer Mitnahmevorrichtung, die ebenfalls keinen die Auswanderung de: Körpers 15 begrenzenden Zapfen aufweist, ist ir F i g. 8 dargestellt. Diese Vorrichtung besteht au: einer einzigen flügelartigen Platte 14 c, die etwas ge bogen ist, um die ium Festklemmen an der Innen wand 10 α erforderliche Spannung und Reibungskraf zu erzeugen. Selbstverständlich kann die Anordnunj 14 auch noch auf andere Weise abgewandelt werfen z. B. kann man mindestens einen von der innerei Seitenwand 10 α nach Innen vorspringendes Elemen vorsehen, z.B. eine Anzahl radial verlaufender Kunst stoff-Filamente oder Borsten.

Das Gefäß 10 kann auch aus anderen, nichtferro

magnetischen Materialien als Glas hergestellt werfen

die den Gerinnungsprozeß nicht in unerwünschte

Weise beeinflussen, z. B. aus Polyäthylen oder Poly

styrol, oder man kann die Innenflächen 10 a, 1OJ

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des Gefäßes 10 durch eine chemische Behandlung oder Erhitzen reinigen und/oder mit einem inerten Material, wie einem Silicon, überziehen.

Das Gefäß 10, das die Testzone für die Flüssigkeit 12 bildet, kann auch anders geformt sein als die oben beschriebenen Gefäße. Wie F i g. 9 zeigt, kann die vorgegebene Testzone für die Flüssigkeit durch ein Gefäß 150 gebildet werden, das ungefähr die Form einer Pillenschachtel hat und aus einem einstückigen Kunststoffpreßteil besteht. Bei der dargestellten Ausführungsform springen von der inneren Seitenwand 150(7 mehrere Rippen 152 vor, die den Eindrücken 14/) in F i g. 7 entsprechen. Der Körper 15 kann sich in einer kreisförmigen Vertiefung frei drehen, die in der inneren Bodenfläche 15Oi/ des Gefäßes 150 gebildet ist. Der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung ist größer als die Länge des Körpers 15. Der Körper 15 kann bezüglich des ruhenden Gefäßes 150 durch eine Anordnung gedreht werden, die wie die Einrichtung gemäß Fig. 5 einen Motor 145 und einen Drehtisch 144 enthält, an dem ein Schutzgas-

Kontaktschalter 17 mit Polschuhverlängerungen 17 e und 17/ gemäß F i g. 4 angebracht sind.

Die Drehung der Reaktionsgefäße 10, 110, 150 oder der Schalter 17 oder des Transformators 88 kann selbstverständlich sowohl in Uhrzeigerrichtung als auch in Gegen-Uhrzeigerrichtung erfolgen. Man kann auch mit einer gleichförmig oscillierenden Drehung arbeiten, vorausgesetzt, daß der Drehwinkel zwischen den Unikehrpunkten bei Verfestigung der

ίο Flüssigkeit eine ausreichende Verlagerung des Körpers 15 gewährleistet, die durch den Magnetfeldaufnehrner wahrnehmbar ist. Der Drehwinkel kann z.B. ±90', also insgesamt 180° betragen. Eine vollständige Schwingungsperiode kann z. B. 2 Minuten dauem.

Wenn man bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 mit einer hin- und hergehenden Drehbewegung des Tisches 144 arbeitet, kann die Schleifringanordnung 146 entfallen und die Kontaktlamellen 17 a, 17/) des Schalters 17 können dann über flexible Leitungen mit dem Meßsystem 20 verbunden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Umwand lungszeit eines Stoffes von einem flüssigen in einen gelatinösen oder festen Zustand mit einem Behälter zur Aufnahme des Stoffes, in dem sich ein magnetischer Körper befindet, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Behälter und einer Halteanordnung außerhalb des Behälters, die den Körper im flüssigen Zustand des Stoffes bezüglich der Halteanordnung selbst magnetisch in einer bestimmten Lage hält, und einem mit einer Zeitmeßeinrich tung verbundenen Fühler zum Erfassen einer Aus- lenkung des Körpers gegenüber der Halteanord nung, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (15) permanentmagnetisch ist und als Fühier und Halteanordnung ein Reedschalter(17) dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reedschalter (17) mit Polverlängerungen (XTc bis 17Λ) versehen ist, die eng an Enden des Körpers (15) angenähert sind und zugleich die Halteanordnung bilden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Behälter (10) zur Aufnahme des Stoffes in geneigter Lage befindet, daß der Reedschalter (17) an der unteren Seitenwand des Behälters (10) angeord- 3« net ist. und daß eine das Gefäß (10) um die Symmetrieachse drehende Einrichtung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (14) vorgesehen ist, welche den umgewan-(ioiton Stoff ^n der Tnnenwandung (10«, 10 b) des Behälters (10) festhält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem zylinarischen Reagenzglas (10) besteht, von dessen Innenfläche mindestens ein Element (14 6) vorspringt, welches den umgewandelten Stoff mechanisch erfaßt und formschlüssig mit der Innenfläche verbindet, jedoch einen für die Bewegung des Körpers (15) bezüglich der Innenfläche ausreichenden Raum freiläßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Symmetrieachse des Reagenzglases (10) ein feststehendes Bauteil (18) angeordnet ist, weiches den Körper (15) daran hindert, eine Lage in dieser Achse einzunehmen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) ortsfest gehalten wird und daß eine Einrichtung zum Drehen des Reedschalters (17) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reedschalter (17) durch einen zusätzlichen Magneten magnetisch vorgespannt wird derart, daß der Magnetfluß vom Körper (15) erhöht wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Reedschalter (17) durch einen zusatzlichen Magneten magnetisch vorgespannt wird derart, daß der Magnetfluß vom Körper (15) geschwächt wird.

10. Anwendung der Vorrichtung nach Anspruch I bis 9 zur Bestimmung der Gerinnungszeit von Blut.

11. Anwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, zur Bestimmung der Aushärtezeit von Kunstharzen bzw. -gemischen.