DE2201149A1

DE2201149A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Viskositaet von nativem Saeugetierblut

Info

Publication number: DE2201149A1
Application number: DE19722201149
Authority: DE
Inventors: Kron Reuben Eliahu
Original assignee: KRON REUBEN ELIAHU
Current assignee: KRON REUBEN ELIAHU
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1972-01-11
Publication date: 1972-08-17
Also published as: US3720097A; FR2122990A5; CA955423A; DE2201149C2; GB1373172A

Description

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Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D-757Baden-Baden Balg D I ρ I..-I Π g. R a I f M. K β Γ Π

■i£Sm£m Dr. rer. nat. Lothar Feiler

TiItQf- Adr.: Cllptold Jüdin DüdtM Ll^-O ΜϋΠ&ΙΘΠ #0 Eduard-SchmkJ-Str. 2

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Talegr.-Adf. ι Elllpaold MOndtM

Reuben Eliahu Krön . w«:...

Narbeth, Pa., V.St.A.

11. JAN 1972 i_ J

UM«rZ«lditn:

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Viskosität von nativefti Säugetierblut ■

.Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung de# Viskosität von frischem Säugetierblut.

Bisher ist kein Verfahren und keine Vorrichtung bekannt, welche die Viskositätseigenschaften von natlvem Säugetierblut genau darzustellen vermögen. Natives Blut ist das in den Blutgefässen zirkulierende oder frisch daraus entnommene Blut, bevor Gerinnung oder andere bedeutsame Änderungen seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften einsetzen. Man kann zwar die Blutfluiditat mittels einer in Ultraschallschwingung versetzten Sonde und eines Rechners messen, muss dann aber das Blut zuvor mittels Antikoagulantlen denaturieren, wobei die -roten Blutkörperchen'während der Messung einer Sedimentierung unterworfen sind und die durch die schwingende Sonde aufgedrückte Energie möglicherweise auch die physikalischen Eigenschaften des Bluts verändert, ähnliche technische Schwierigkeiten haften allen bekannten Verfahren an, einschliesslich denjenigen vom sogenannten "drag"-Typ oder mit Kapillarviskometern.

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Die meisten derzeitigen viskometrisohen Verfahren beruhen auf der Messung der Schergrösse eines Fluidums an nur einigen Scherbeanspruchungspunkten und der Ermittlung von Zwischenwerten duroh Extrapolation. Da Jedoch Blut, ebenso wie andere biologische Flüssigkeiten, sehr komplexe physikalische Eigenschaften besitzt und je nach der Grosse der Scherbeanspruchung beträchtlich variierende rheologische Eigenschaften zeigen kann, ist es gefährlich, eine Verallgemeinerung anhand nur einiger Messwerte zu treffen, Ausserdem liefern diese Verfahren nicht notwendigerweise Scherwerte, wie sie für ,in lebenden Systemen bestehende Bedingungen repräsentativ sind.

Zur Überwindung der den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen anhaftenden Einschränkungen stehen die Vorrichtung und das Verfahren gemäss Erfindung vor folgenden Aufgaben:

1. Gewährleistung von Strömungsbedingungen für Frischblut, welche den im Gefäßsystem herrschenden Bedingungen analog sind.

2. Messung der Viskositätseigenschaften von Frischblut über den gesamten Bereich von für in vivo-Bedingungen repräsentativen Drucken und Strömungsgeschwindigkeiten vor dem Auftreten nennenswerter physikochemischer Veränderungen.

3. Genaue, zuverlässige, unschädliche Anwendung des Verfahrens als einfache, am Krankenbett durchführbare Massnahme,

4. Gewährleistung einer Aufzeichnung einer unbegrenzten Anzahl von Einzel-Viskositätsbestiramungen für eine Blutprobe über einen vorbestimmten Bereich von .Strömungsbedingungen hinweg.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung und

Fig. 2 eine Wiedergabe einer Aufzeichnung der unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielten Blutviskositätsmessungen.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Blutviskositäts-Messgerät, das am Platz des Blutgebers verwendbar ist. Eine herkömmliche Subkutannadel 10 wird zum Anstechen eines Blutgefässes benutzt, wobei das austretende Blut über ein mit der Subkutannadel verbundenes Rohr 11 fliesst, das seinerseits'zu einem auf einer Temperatur von 37°C gehaltenen Wasserbad 14 führt. Ein Strömungswandler 12 dient zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Bluts, während es in ein Kapillarrohr IJ fliesst· Aus letzterem gelangt das Blut in einen mittels Stopfens verschlossenen Behälter 15, der durch eine programmierte Vakuumpumpe 16 auf Unterdruck gehalten wird. Eine Leitung I7 verbindet die Vakuumpumpe 16 mit dem Behälter I5 und einem Druckwandler -18, der seinerseits ein Druckanzeige- und -Übertragungs-Instrument I9 betätigt, während der Strömungswandler 12 ein Strömungsanzeige- und -Übertragungs-Instrument 20 ansteuert. Die beiden Instrumente 19 und 20 übertragen ihre Jeweiligen Messwerte an einen Koordinaten-Schreiber 21, welcher gleichzeitig den Druck als Ordinate und die Strömungsgeschwindigkeit als Abszisse der resultierenden Kurve aufzeichnet. Das Kapillarrohr I3 besitzt einen Innendurchmesser von 838 /U, welcher für diejenigen Abschnitte des Gefässystems repräsentativ ist, in denen sich das Blut als homogenes Newtonsches Fluidum verhält und genau dem Poiseuilleschen Gesetz gehorcht. Der Strömungswandler 12 misst auf elektromagnetischem Weg die Blut-Strömungsgeschwindigkeit im Kapillarrohr 1J5 und übermittelt ein induziertes elektrisches Signal an das Strömungs-Instrument 20. Geeignete Strömungswandler und -Instrumente sind von den Firmen Carolina Medical

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Electronics, Inc., P.O. Box JÖJ, King, North Carolina, USA 27021-, und Statham Instruments, Inc., 2250 Statham Boulevard, Oxnard, Kalifornien, USA, 92o]50, erhältlich. Bei der beschriebenen Vorrichtung wurde ein herkömmlicher Blutdruckwandler angewandt (Stattiam Laboratories, Inc., Tres Monjitas Industrial Subdivision, P.O. Box ΙΓ78, Hato Rey, Puerto Rico, OO9I9). Ein herkömmlicher Koordinaten-Schreiber wird von der Firma Houston Instrument Corp., Houston, Texas, USA, hergestellt.

Beispiel 1

Ein gesunder Freiwilliger spendete eine Blutprobe, die unter Anwendung der Vorrichtung und des Verfahrens gemäss Erfindung untersucht wurde und die Viskositätsdaten gemäss Fig. 2 lieferte, in welcher die untere Kurve (A) die von einer normalen Salzlösung gelieferte Vergleichskurve darstellt. Die oberen Kurven (B, C und D) wurden von drei getrennten, der Vene des Freiwilligen entnommenen Blutproben erhalten. Das Gerät war so geeicht, dass es in einer Minute 20 ml Salzlösung bei -50 mm Hg-Druck und j57°C durchliess. Die relative Blutviskosität wurde durch Vergleich der Höhe der Kurven für Salzlösung und Blut bei korrespondierenden Strömungsgeschwindigkeiten berechnet. So liegt z.B. bei der Strömungsgeschwindigkeit von 20 ml/min der Kurvenwert für die Salzlösung bei 50 mm Hg und der von den Blutproben bei etwa I75 mm Hg, und somit beträgt die Viskosität dieser Blutprobe im Vergleich zu der der Salzlösung 175/50 bzw. 3,5. Dieses Verhältnis liegt innerhalb des Normalbereichs von Blutviskositäten (von J> - 4), wie er durch Vergleich der von zehn jungen Freiwilligen gespendeten Blutproben festgestellt wurde.

Unter Anwendung des erflndungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung wurden bereits zahlreiche Untersuchungen durchgeführt. Beispielsweise wurden dreiundzwanzig

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Junge Frauen untersucht, die eine Familienplanungsklinik besuchten«, Die meisten von ihnen zeigten normale Blutviskositäts-Messwerte. Eine von drei Frauen, die orale Empfängnisverhütungs· mittel einnahmen, zeigte erhöhte Blutviskosität«, Nur eine weitere Patientin,mit erheblichem Übergewicht.· hatte noch erhöhte Blutviskosität β Unter fünf untersuchten₅ chirurgischen Patienten waren beträchtliche Abweichungen des Blutviskositäts-Ansprechens festzustellen. Die Bestimmungen wurden vor und nach dem chirurgischen Eingriff vorgenommen. Zwei Patienten hatten vor dem Eingriff erhöhte Blutviskosität, die aber zwei Tage nach der Operation bereits normal war_e Ein Patient hatte vor der Operation normale Blutviskosität _a zeigte aber bis zehn Tage nach dem Eingriff erhöhte Blutviskosität» Ein anderer Patient wurde in Vorbereitung auf eine Kolonresektion einer Darmsterilisation unterzogen und zeigte vor der Operation merkliche Zunahmen der Blutviskosität und der Blutzentrifugenwerte« Sein Blutbild kehrte erst dann auf Normalwerte zurück^ als er sich genügend erholt hatte, um wieder mit fester Nahrung beginnen zu können. Sieben Thrombophlebitis-Patienten besassen sämtlich anomal hohe relative Blutviskositäten im Bereich von 4,3 - 8,O₀ Die höchsten B^tviskositäten wurden bei drei Patienten mit chronischer Phlebitis festgestellt, die obendrein erhöhte Blutzentrifugenwerte von 50 » 59 besassen«. Vier Patienten mit akuter Thrombophlebitis besassen erhöhte Blutviskosität bei normalen Blutzentrifugenwerten von 45 - 45. Für die verminderte Blutfluidität dieser Patienten können andere Faktoren als die Konzentration an rpten Blutkörperchen verantwortlich sein. Wenn z.B. die Patienten zweimal täglich intravenös mit Heparin behandelt wurden, dann war eine Verminderung der Blutviskosität in Verbindung mit verminderten Symptomen und Anzeichen für akute Phlebitis festzustellen Ein Patient mit akuter Phlebitis wurde täglich mittels Viskositätsmessung untersuchte Während eines Nachlassens der Symptome wurde die intravenöse Hep'arinverabreiohung unterbrochene Einer Verschlimmerung der Phlebitis

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ging am Tage vor dem Wiederauftreten der akuten Symptome ein beträchtlicher Anstieg der Blutviskosität als Vorzeichen voraus ·

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein diagnostisches Verfahren und eine Vorrichtung, mit deren Hilfe sich augenblicklich Messungen erzielen lassen, welche die Viskosität von natiyem Säugetierblut wiedergeben. Eine Probe frischen Säugetierbluts wird durch Anstechen eines Blutgefässes abgenommen und in ein System eingeführt, das ein Kapillarrohr, welches auf eine Salzlösung-Durchsatzmenge von 20 ml/min bei -50 mm Hg und j57°C geeicht ist, einen die Blutströmungsgeschwindigkeit im Kapillarrohr messenden elektromagnetischen Strömungsmesser, eine programmierte Vakuumpumpe, welche die Blutprobe unter verschiedenen Drucken durch das Kapillarrohr saugt, und ein Aufzeichnungsgerät zum augenblicklichen Aufzeichnen der Resultanten des Blutdurchsatzes in Abhängigkeit von Druckänderungen aufweist.

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Claims

Reuben Eliahu Krön
Narbeth, Pa., V.St.A.

Patentansprüche

Verfahren zur Messung der Viskosität von nativera Säugetierblut, dadurch gekennzeichnet, dass 1) eine Blutprobe entnommen wird, 2) eine Laminarströmung der Blutprobe innerhalb eines verengten Raums hervorgerufen wird, 3) die Strömungsgeschwindigkeit der Blutprobe durch Änderung ihres Drucks variiert wird, 4) augenblicklich die Strömungsgeschwindigkeit gemessen und der Druck variiert wird und 5) kontinuierlich das Verhältnis zwischen der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit und dem variierenden Druck als Darstellung der Viskosität aufgezeichnet wird.

Vorrichtung zur Messung der Viskosität von nativem Säugetierblut, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 1) ein Kapillarrohre 2) eine Vorrichtung zur Zufuhr von nativem Blut zum Kapillarrohr, 5) eine Einrichtung zum Hervorrufen variierender Blut-Strömungsgeschwindigkeiten durch das Kapillarrohr durch Änderung des Strömungsdrucks, 4) eine Messeinrichtung zur augenblicklichen Messung einerseits der Strömungsgeschwindigkeit durch das Kapillarrohr und andererseits des betreffenden Strömungsdrucks und 5) eine Aufzeichnungseinrichtung zur kontinuierlichen Aufzeichnung des Verhältnisses zwischen den ermittelten Messungen von Strömungsgeschwindigkeit und Ströraungsdruck als Darstellung der Viskosität'.

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Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Zufuhr von nativera Blut zum Kapillarrohr eine mit einem Einlass des Kapillarrohrs verbündene Zuführeinrichtung, einen mit dem Auslass des Kapillarrohrs verbundene Vakuumeinrichtung und eine Temperaturregeleinrichtung aufweist, welche die Zufuhr an nativem Blut auf normaler Bluttemperatur zu halten vermag.

Vorrichtung nach Anspruch J5> dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumeinrichtung eine mit dem Kapillarrohrauslass verbundene Blutaufnahmeeinrichtung und eine an deren Auslass angeschlossene, programmierbare Vakuumpumpe aufweist, wobei die BlutaufnahmeeInrlchtung den von der Vakuumpumpe erzeugten Unterdruck auf das Kapillarrohr zu übertragen und ausserdem Blut aus ihm zu entnehmen vermag, während sie gleichzeitig die Übertragung von Blut zur Vakuumpumpe verhindert.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungseinrichtung fortlaufend die ermittelten Messwerte von Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsdruck als Abszisse bzw. Ordinate einer Kurvenlinie aufzuzeichnen vermag·

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