DE2112055C3 - Vorrichtung zum Bestimmen der Umwandlungszeit eines Stoffes von einem flüssigen in einen gelatinösen oder festen Zustand - Google Patents
Vorrichtung zum Bestimmen der Umwandlungszeit eines Stoffes von einem flüssigen in einen gelatinösen oder festen ZustandInfo
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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
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
738]
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.
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
609 636Λ58
3
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.
magnetischen Materialien als Glas hergestellt werfen
die den Gerinnungsprozeß nicht in unerwünschte
styrol, oder man kann die Innenflächen 10 a, 1OJ
3
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)
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.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1900370A | 1970-03-12 | 1970-03-12 | |
US1900370 | 1970-03-12 | ||
US00293396A US3836333A (en) | 1970-03-12 | 1972-09-29 | System for timing the coagulation of blood |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2112055A1 DE2112055A1 (de) | 1971-09-30 |
DE2112055B2 DE2112055B2 (de) | 1976-01-15 |
DE2112055C3 true DE2112055C3 (de) | 1976-09-02 |
Family
ID=
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