DE2712158C2 - Vorrichtung zur photometrischen Messung des Sauerstoffgehaltes gasförmiger oder fluessiger Proben - Google Patents
Vorrichtung zur photometrischen Messung des Sauerstoffgehaltes gasförmiger oder fluessiger ProbenInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur photometrischen Messung des Sauerstoffgehaltes gasförmiger oder flüssiger Proben, bestehend aus einem Photometer und einer Testküvette, die durch eine durchstechbare Membran verschlossen und mit einem durch Sauerstoff verfärbbaren Reagens gefüllt ist.
- Aus der DE-OS 24 22 260 ist es bekannt, durchstechbare Küvetten zu verwenden, um eine zu prüfende Substanz mit einem vorbereiteten Reagens zusammenzuführen und die dadurch verursachte Veränderung der Lichtdurchlässigkeit der Küvette optisch zu vermessen.
- Die in diesem Stand der Technik verwendeten Membranen weisen jedoch eine erhebliche Diffusionsrate auf, so daß Reagentien mit einer sehr hohen Ansprechempfindlichkeit nicht verwendet werden können, wenn Gase wie beispielsweise Sauerstoff gemessen werden sollen.
- Weiterhin ist es aus dem DB-GM 69 26 529 bekannt, das Reagens mit einer Atmosphäre aus einem Inertgas zu überschichten.
- Auch diese Anordnung kann nicht verhindern, daß der eindiffundierte Sauerstoff des Reagens in kurzer Zeit unbrauchbar macht.
- Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe, eine über längere Zeit lagerfähige Anordnung zu schaffen, mit der nach Zugabe einer Probe zu einem vorbereiteten Reagens eine optische Messung von Sauerstoff ermöglicht ist.
- Darüber hinaus soll die Diffusionsdichtigkeit und damit der Abschluß gegen den Sauerstoff der Außenatmosphäre auch nach dem Durchstich mit der Injektionsnadel erhalten bleiben.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Membran (4) aus mehreren übereinander geklebten Schichten (6, 7, 8, 9, 10) von elastischem Trägermaterial wie Gummi (8), synthetischen Hochpolymeren 6, 10) sowie gasdichten Metallfolien (7, 9) in der Anordnung:
Synthetische Hochpolymere (6) - Metallfolie (7) - Gummi (8) - Metallfolie (9) - synthetische Hochpolymere (10)
besteht und daß in bekannter Weise über dem Reagens (2) eine Inertgasatmosphäre (3) angeordnet ist. - Dadurch entstehen nunmehr diffusionsdichte Küvetten, die über einige Wochen und auch nach dem Einstich mit einer Injektionsnadel wenigstens einige Stunden dicht bleiben, also keinen Sauerstoff aufnehmen. Sie besteht aus gasundurchlässigem Material, vorzugsweise aus Glas und hat eine für die photometrische Messung geeignete, z. B. eine zylindrische Form (Rundküvette). Empfehlenswerte Maße für diese Rundküvette sind: 10 mm Innendurchmesser (entsprechend etwa 10 mm Schichtdicke), 12 mm Außendurchmesser, 3-5 ml Inhalt.
- Die auf ihren Sauerstoffgehalt hin zu untersuchende Probe wird mit Hilfe einer Injektionsspritze, speziell einer Präzisionsspritze, unter Durchstechen der Membran in die Küvette injiziert. Nach Entfernen der Injektionspritze gewährleisten die elastischen Folien der Membran für einige Stunden die Dichtigkeit der Membran gegenüber Sauerstoff. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die Messung (siehe unten) einige Stunden nach Injektion der Probe vorzunehmen.
- Die beschriebene Sauerstoffkonzentrationsmessung ist extrem einfach durchführbar. Da lediglich eine Probe von 10-100 µl mit einer Präzisionsspritze in die Küvette einzuspritzen und die Absorptionsänderung in einem Photometer abzulesen ist, kann diese Bestimmung auch durch ungeschultes Personal durchgeführt werden. Weiterhin erfolgt die Messung der Sauerstoffkonzentration sehr schnell, denn vom Einbringen des Bluts bis zum Erhalt des Meßergebnisses wird maximal eine Minute benötigt.
- Der Sauerstoffgehalt der injizierten Probe wird photometrisch unter Verwendung von Reaktionslösungsgemischen gemessen, die mit Sauerstoff eine intensive Färbung ergeben, z. B. unter Verwendung von Hydroxy- oder Aminoderivaten aromatischer Verbindungen wie Benzol oder Naphthalin oder von Derivaten mehrkerniger Aromaten mit Heteroatomen. Ein empfindliches Reaktionslösungsgemisch besteht z. B. aus 25 mM Brenzcatechin in 1 N NaOH oder KOH.
- Gegebenenfalls erfolgt zum Reaktionslösungsgemisch ein Zusatz von farbverstärkenden Substanzen wie Metallsalzen, z. B. von 5 mM Fe2+ (in Form von Fe(NH4)2(SO4)2).
- Die photometrische Messung der Reaktionsprodukte erfolgt im System Brenzcatechin + Fe2+ bei 490 nm. Unter den hier angegebenen Bedingungen wird durch die Injektion von 1 µl Sauerstoff eine Extinktionsdifferenz von 0,25 Einheiten erhalten. Andere Gase, z. B. CO2 und CO, werden durch das genannte Reaktionslösungsgemisch nicht erfaßt.
- Für die Sauerstoffkonzentrationsmessung werden wegen der ausgesprochen großen Empfindlichkeit der beschriebenen Reaktionslösungen gegenüber Sauerstoff nur kleinste Probenvolumina in der Größenordnung von 10-100 µl benötigt. Für den Bereich der medizinischen Diagnostik bedeutet dies, daß zur Gewinnung einer Blutprobe auf eine Venenpunktion verzichtet werden kann (ärztliches Hilfspersonal kann das erforderliche Blut aus dem Ohrläppchen entnehmen), oder daß auch dann eine Sauerstoffmessung vorgenommen werden kann, wenn nur geringe Mengen zur Verfügung stehen (Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Kopfschwartenblut des Säuglings).
- Durch die Anwendung eines alkalischen Milieus im Reaktionslösungsgemisch werden gleichzeitig die bei der Untersuchung von biologischem Material möglicherweise in der Probe enthaltenen Zellen (z. B. Erythrocyten bei Sauerstoffmessungen im Vollblut) lysiert und die Zellmembran in Lösung gebracht. Weiterhin werden andere organische korpuskuläre Bestandteile, z. B. solche des Flußwassers (Algen o. ä.) gelöst. Gegebenenfalls kann der Lösungsprozeß durch Zusatz von Detergentien, wie z. B. von 1-3% Natriumdodecylsulfat, erleichtert werden. Auf diese Weise wird eine Störung der photometrischen Messung durch korpuskuläre Begleitstoffe in den zu untersuchenden Proben weitgehend vermindert oder gänzlich unterdrückt.
- Bedingt durch die Schnelligkeit der Messung und durch die Tatsache, daß in dem für die Farbreaktion verwendeten Reaktionslösungsgemisch keinerlei biologische Reaktionen wie Atmung und dgl. ablaufen können, ist die Möglichkeit gegegeben, Sauerstoffkonzentrationsmessungen auch in solchen biologischen Systemen durchzuführen, in denen durch biologische Vorgänge die Sauerstoffkonzentration während einer längerdauernden Messung so stark verändert wird, daß kein aussagefähiges Ergebnis zu erhalten ist.
- Die Verdünnung der Probe (10-100 µl) auf das Volumen des Reaktionslösungsgemischs von ca. 2,5 ml ermöglicht auch die Messung intensiv gefärbter Proben (z. B. Blut), da durch die starke Verdünnung die Eigenextintion der Proben gegenüber dem Sauerstoffmeßwert relativ gering ist.
- Die Sauerstoffbestimmung kann sowohl in Gasen als auch in Flüssigkeiten vorgenommen werden. Bei der Untersuchung des Sauerstoffgehalts flüssiger Proben kann auf eine sonst notwendige Extraktion oder Elution des Gases aus der flüssigen Phase verzichtet werden. Das Vorhandensein von 1-2 ml Inertgas in der Küvette, entsprechend etwa 30-40 % des Gesamtvolumens ermöglicht einen Druckausgleich, der bei der Injektion flüssiger Proben nötig ist.
- Die Messung der Sauerstoffkonzentration kann im mobilen Einsatz vorgenommen werden, wenn ein tragbares, batteriebetriebenes Photometer für die Absorptionsmessung benutzt wird. Auf diese Weise kann die Diagnostik der Sauerstoffkonzentration des menschlichen Körpers zum Beispiel in der Notfall- und Katastrophenmedizin (Notarztwagen), in der Tauch-, Luft- und Raumfahrtmedizin (U-Boot, Flugzeug) sowie in der Sport- und Arbeitsmedizin direkt an Ort und Stelle durchgeführt werden.
- Im Gegensatz zu anderen Verfahren wird nicht der Sauerstoffpartialdruck, sondern die Sauerstoffkonzentration gemessen. Dies hat in einer Reihe von Fällen, z. B. bei Vergiftungen, bei denen Methämoglobin gebildet wird, oder bei CO-Vergiftungen eine erhebliche diagnostische Bedeutung.
- Gegenüber den herkömmlichen Verfahren ist die beschriebene Sauerstoffkonzentrationsmessung erheblich billiger, und zwar sowohl hinsichtlich der Kosten für die Meßgeräte als auch hinsichtlich der Kosten der Messung selbst.
- Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung dargestellt und näher erläutert.
- Es handelt sich dabei um eine Rundküvette 1 aus Glas mit einer Lichtweglänge von 10 mm, die mit 2,5 ml Reaktionsflüssigkeit 2 gefüllt ist. Der verbleibende Küvettenraum ist mit Inertgas 3 gefüllt. Die Küvette 1 ist mit einer aus mehreren Schichten zusammengesetzten Membran 4 verschlossen, die mit einem Schraubverschluß 5 gegen die Auflagefläche der Küvette gedrückt wird. Die Injektion der Probe erfolgt mit Hilfe einer Injektionspritze durch die Membran 4 hindurch. Die Membran (Fig. 1a) ist aus den folgenden Schichten aufgebaut: Polyäthylen 6, Aluminium 7, Paragummi 8, Aluminium 9, Polyäthylen 10.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur photometrischen Messung des Sauerstoffgehaltes gasförmiger oder flüssiger Proben, bestehend aus einem Photometer in einer Testküvette, die durch eine durchstechbare Membran verschlossen und mit einem durch Sauerstoff verfärbbaren Reagens gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) aus mehreren übereinander geklebten Schichten (6, 7, 8, 9, 10) von elastischem Trägermaterial wie Gummi (8), synthetischen Hochpolymeren (6, 10) sowie gasdichten Metallfolien (9) in der Anordnung:
Synthetische Hochpolymere (6) - Metallfolie (7) - Gummi (8) - Metallfolie (9) - synthetische Hochpolymere (10)
besteht und daß in bekannter Weise über dem Reagens (2) eine Inertgasatmosphäre (3) angeordnet ist.
Synthetische Hochpolymere (6) - Metallfolie (7) - Gummi (8) - Metallfolie (9) - synthetische Hochpolymere (10)
besteht und daß in bekannter Weise über dem Reagens (2) eine Inertgasatmosphäre (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Inertgasatmosphäre (3) enthaltende Raum ca. 30-40% des Gesamtvolumens der Küvette (1) beträgt.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZANDER, ROLF, PROF. DR.MED. WOLF, HANS UWE, DR. RE |
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| 8141 | Disposal/no request for examination | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8170 | Reinstatement of the former position | ||
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: ZANDER, ROLF, PROF. DR. LANG, WERNER, DR.RER.NAT. WOLF, HANS UWE, PROF. DR.RER.NAT., 6500 MAINZ, DE |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition |