DE2256859A1

DE2256859A1 - Vorrichtung zum messen des weg- und kraftverhaltens eines organs

Info

Publication number: DE2256859A1
Application number: DE19722256859
Authority: DE
Inventors: Heinz Dehnert
Original assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Current assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Priority date: 1972-11-20
Filing date: 1972-11-20
Publication date: 1974-05-22

Description

Vorrichtung zum Messen des Weg- und Kraftverhaltens eines Organs Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Weg- und Kraftverhaltens eines Organs in einem Organbad, wobei das in einem Gefäß befindliche Organ zwischen zwei Halteklammern gehalten wird und die obere Klammer mit einer Wegmeßvorrichtung verbunden ist, um den vom Organ ausgeführten Weg unter einer über die Wegmeßvorrichtung eingeleiteten Last zu messen, während die untere Klammer ortsfest ist.
Bei bei physiologischen Untetsuchungen von Organen ist deren Weg- und Kraftverhalten von besonderem Interesse. Hierbei ist es bekannt, das isolierte Organ in eine Nährlösung zu bringen, die auf eine bestimmte Temperatur gehalten wird. Es ist dabei auch bekannt, in die Nährlösung aurstff einzuleiten, der an dem Organ vorbèiströmt. Das isolierte Organ wird hierbei zwischen zwei Klammern gehalten, wobei die eine Klammer ortsfest mit dem das Organbad bzw. die Nährlösung enthaltenden Gefäß verbunden ist. Die andere Klammer ist über einen Faden mit einer Meßvorrichtung verbunden. Handelt es sich bei dieser Meßvorrichtung um eine wegarme Kraftmeßvorrichtung, ist es möglich, die vom Organ entwickelte Kraft zu messen. Es handelt sich hierbei um eine isometrische Kontraktion des Organs, bei welcher das Organ an seinen beiden Enden fixiert ist und eine Kraft entwickelt, sich aber hierbei nicht verkurzt. handelt es sich bei der Meßvorrichtung um eine Wegmeßvorrichtung, wird über diese beispielsweise durch Gewichte eine bestimmte konstante Vorlast auf das Organ eingeleitet. ei einer Kontraktion des Organs ist dann der Weg meßbar, um welchen sich das Organ unter einer gleichbleibenden Last verkürzt. Es handelt sich hierbei um eine isotonische Kontraktion des Organs.
Diese beiden Kontraktionsformen sind Grenzfälle, die mr bei bestimmten Muskeln auftreten. Normalerweise liegen Kontraktionbedingungen vor, welche Kombinationen von isometrischen und isotonischen Kontraktionen sind. Es ist hierbei lediglich möglich, auxotonische Kontraktionen von Organen einigermaßen einwandfrei zu messen, indem die WegmeBvorrichtung verbunden ist mit einer Feder. Bei der Kontraktion des Organs ist es möglich, die Verkürzung des Organs zu messen unter gleichzeitiger Messung der Dehnung einer Feder. Die Dehnung der Feder stellt ein Maß für die vom Organ bei seiner Verkürzung entwickelte Kraft dar. Es war jedoch bislang nicht möglich, Unterstützungszuckungen oder Anschlagszuckungen des Organs ZU messen, da dies eine Wegmessung bei gleichzeitiger lregfreier Kraftmessung bedingt. Die Aufgabe besteht also darin, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher isometrische und isotonische Untersuchungen gleichzeitig am gleichen Präparat ausführbar sind. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die untere Klammer starr mit einer Kraftmeßvorrichtung verbunden ist, welche außerhalb des Gefäßes angeordnet ist und das Verbindungsteil zwischen der unteren Klammer und der Kraftmeßvorrichtung durch eine flüssigkeitsdichte Öffnung am Boden des Gefäßes geführt ist.
Die Öffnung ist vorzugsweise in ihrem oberen Teil trichterförmig ausgeführt und in diesem Trichter sitzt ein Quecksilbertropfen. Der untere Teil der Öffnung ist als Kappilaröffnung ausgebildet, so daß in diesem Teil. der Öffnung das Quecksilber nicht einzudringen vermag. Vorzugsweise ist das Verbindungsteil zwischen der unteren Klammer und der Kraftmeßvorrichtung starr ausgebildet. In bekannter Weise kann die Kraftmeßvorrichtung aus einem relativ starren Federblech bestehen, dessen Biegung über eine lIF-Spule abgegriffen wird. Die in bekannter Weise als Hebel ausgebildete Wegmeßvorrichtung weist einen die Sontråktion des Organs begrenzenden Anschlag auf. Auf diese Weise können Anschlagskontraktioren einwandfrei gemessen werden. Um Unterstützungskontraktionen meßbar zu machen, ist bei der als Hebel ausgebildeten Wegmeßvorrichtung ein die Dehnung des Organs begrenzender Anschlag vorgesehen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auf diese Weise möglich, durch Differenzieren der gemessenen Kräfte die Kraftänderungen zu ermitteln.
Durch Differenzieren der gemessenen Wege ist auf leichte Weise die Ermittlung des Geschwindigkeitsverlaufs der Kontraktion möglich. Durch Multiplizieren der Kraft- mit den Wegwerten erhält man die Arbeit, die das Organ bei seinen Kontraktionen ausführt.
Die Figur zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei der Üersichtlichkeit halber die Dirstellung schematisch gehalten ist.
Das Gefäß 1 ist als doppelwandiges Gefäß ausgeführt. Im Innern befindet sich die temperierte Nährlösung, die über den Stutzen 2 zugeführt und über den Stutzen 3 abgeführt wird. Zwischen den Wänden des doppelwandigen Gefäßes 1 strömt erwärmtes Wasser, welches über den Stutzen 4 zugeführt und über den Stutzen 5 abgeführt wird. Im Boden befindet sich eine Öffnung o, die später noch näher beschrieben wird. Um die Öffnung 8 herum ist eine Glasfritte 7 vorgesehen, über welche Sauerstoff ausströmt, der über den Stutzen 6 zugeführt wird.
Die Öffnung 8 ist in ihrem oberen Teil 9 trichterförmig ausgeführt, während der sich anschließende untere Teil der Öffnung 8 als dünne Kappillare ausgebildet ist. Im trichterförmigen Teil 9 sitzt ein Quecksilbertropfen 10, der den Austritt von Nährlösung sicher verhindert.
In der Nährlösung befindet sich das zu untersuchende Organ,im vorliegenden Fall ein Muskel 11.
Er ist an seinen beiden Enden mit Klammern 12 und 13 gehalten. Die Klammer 13 ist verbunden mit einem starren Verbindungsteil 14, beispielsweise einem Stahldraht. Dieser Stahldraht ist mit seinem anderen Ende an einem relativ starren Federblech 15 befestigt, dessen Durchbiegungen über eine IF-Spule 16 abgegriffen werden. Die über die Leitungen 17 abgegriffenen Signale sind somit proportional der Kraft, die der Muskel 11 ausübt. Es handelt sich hierbei um eineawegarmen Kraftmesser, bei welchem beispielsweise eine Kraft von 1 g einen vernachlässigbar geringen Weg von 100 P bewirkt.
Der Muskel 11 befindet sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Elektro#denplatten 18, die mit einem elektrischen Stimulator verbunden sind. Der Stimulator liefert den Elektrodenplatten 18 elektrische Impulse, wodurch der Muskel 11 zu Kontraktionen angeregt wird. Selbstverständlich ist es möglich, den Muskel 11 mittels anderer bekannter Mittel zu reizen.
Die obere Klammer 12 ist verbunden mit einem Faden oder einer feinen Kette 19. Dieser Faden 19 greift an einem Hebel 20 an, der möglichst reibungsfrei bei 26 gelagert ist. Bevorzugt wird hier eine Schneidenlagerung. An der dem Faden 19 gegenüberliegenden Ende des Hebels 20 ist ein Gewicht 23 angehängt. Die Bewegungen, d.h. der Weg des Hebels 20 infolge einer Kontraktion des Muskels 11 wird abgegriffen über eine HF-Spule 21, so daß über die Leitungen 22 Wegsignale abgreifbar sind.
Bei der Messung von Unterstützungszuckungen des Muskels 11 ist ein Anschlag 24 vorgesehen, welcher gegenüber dçm Hebel 20. einstellbar ist.
An diesen Anschlag24 legt sich der Hebel 20 an, wenn in der Ruhephase der Zuckungen der Muskel 11 infolge des Gewic,hts 23 gedehnt wird. Wird der Muskel zur Kontraktion angeregt, dann muß er zuerst durch isometrische Spannungsentwicklung das Gewicht selbst tragen, um dann unter Mitführung des Gewichts sich isotonisch zu verkürzen.
Zur Messung von Anschlagszuckungen ist der einstellbare Anschlag 25 vorgesehen. In diesem Fall muß der Muskel in einer isotonischen Phase zuerst das frei am Muskel 11 hängende Gewicht bei seiner Kontraktion anheben, bis der Hebel 20 in Kontakt tritt mit dem Anschlag 25. Anschließend ist eine Längenänderung des Muskels nicht mehr möglich, so daß nunmehr eine Messung der isometrischen Phase der Muskelkontraktion möglich ist.
Ansprüche

Claims

Ansprüche orrichtung zum Messen des Weg- und Kraftverhaltens eines Organs in einem Organbad, wobei das in einem Gefäß befindliche Organ zwischen zwei Halteklammern gehalten wird und die obere Klammer mit einer Wegmeßvorrichtung verbunden ist, um den vom Organ ausgeführten Weg unter einer über die Wegmeßvorrichtung eingeleiteten Last zu messen, während die untere Klammer ortsfest ist, dadurch g e k e n n z e i c n e t, daß die untere Klammer starr mit einer Kraftmeßvorrichtung verbunden ist, welche außerhalb des Gefäßes angeordnet ist und das Verbindungsteil zwischen der unteren Klammer und der Kraftmeßvorrichtung durch eine flüssigkeitsdichte Öffnung am Boden des Gefäßes geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Öffnung in ihrem oberen Teil trichterförmig ist und in ihr ein Quecksilbertropfen sitzt, während der untere Teil der Öffnung als Kappilaröffnung ausgebildet ist.
3. Vorrichtung näch Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -ke nn z e i c h n e t, daß das Verbindungsteil zwischen der unteren Klammer und der Kraftmeßvorrichtung starr ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Kraftmeßvorrichtung aus einem relativ starren Federblech besteht, dessen Biegung über eine IlF-Spule abgegriffen wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die als Hebel ausgebildete Wegmeßvorrichtung einen die Kontraktion des Organs begrenzenden Anschlag aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die als tiegel ausgebildete Wegmeßvorrichtung einen die Dehnung des Organs begrenzenden Anschlag aufweist.