DE2914213A1

DE2914213A1 - Osmometer fuer die bestimmung des osmotischen druckes in kolloidalen loesungen

Info

Publication number: DE2914213A1
Application number: DE19792914213
Authority: DE
Inventors: Wayne K Barlow; Howard G Schimmelpfennig
Original assignee: Wescor Inc
Current assignee: Wescor Inc
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1979-10-31
Also published as: CA1122033A; US4150564A; GB2018430A; GB2018430B; JPS54143295A

Description

Osmometer für die Bestimmung des osmotischen Druckes in kolloidalen Lösungen

Die Erfindung betrifft ein Osmometer für die Bestimmung des osmotischen Druckes in einer kolloidalen Lösung. Derartige Kolloid-Osmometer können eingesetzt werden zur Messung der osmotischen Drucke, insbesondere in medizinischen Labors bei der Blutuntersuchung zur Bestimmung eines pulmonalen Ödems, das zu einem Herzfehler führen kann.

Die Messung des osmotischen Druckes in kolloidalen Lösungen von Substanzen mit hohem Molekulargewicht, beispielsweise von Blutproteinen in kolloidalen Lösungen, wie beispielsweise Blutplasma oder-serum sowie hierfür geeignete Instrumente sind bekannt,beispielsweise aus den Literaturstellen Theodore R. Reiff and Marvin J. Yiengst, "A Rapid Automatic Semimicro Colloid Osmometer", veröffentlich im Journal of Laboratory and Clinical Medicine, "Vol. 53, No. 2, Seiten 291 - 298, February 1959, Max Harry Weil et al, "Routine Plasma Colloid Osmotic Pressure Measurements", veröffentlicht im Critical Care Medicine, Vol. 2, No. 5, Seiten 229 - 234, September-October 1974. Außerdem ist in der US-PS 4028 ein Meßkopf für ein derartiges Meßinstrument beschrieben. Die Meßinstrumente enthalten eine Probenkammer und eine entsprechende Bezugskammer, die einander gegenüberliegen, wobei dazwischen eine osmotische Membran angeordnet ist. Die Strömungsrichtung der auf die Membran auftreffenden Probenlösung erfolgt in einem Winkel derart, daß Rückstände von der Membranoberfläche weggespült werden.

Außerdem sind Meßinstrumente auf dem Markt, deren Probenkamme r und Bezugskammer schmal und länglich ausgebildet sind und sich in Zickzack-Form mit zahlreichen scharfen und insbesondere rechtwinkligen Knicken erstrecken. Die Lösung wird am einen Ende dieser Strecke in jede Kammer eingebracht und am anderen Ende entnommen.

9222 909844/0699

-/- 29U213

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Osmometer der eingangs genannten Art eine beträchtliche Berührungsfläche für die Probe und die Bezugslösungen mit der osmotischen Membran zu schaffen, wobei die Druckansprechzeit auf ein Minimum gebracht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auf den beiliegenden Anspruch 1 verwiesen, wobei in den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbildungen angegeben sind.

Vorteile werden bei der Erfindung noch darin gesehen, daß eine gute Spülwirkung in der Probenkammer bei der Reinigung derselben, die nach jedem Gebrauch des Meßinstruments durchgeführt wird, erzielt wird. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Meßergebnisse erhöht und ausserdem wird ein leichtes Auswechseln der Membran, falls dies notwendig ist, ermöglicht.

Die Proben- und Bezugskammer des Meßkopfes des Meßinstruments sind länglich und schmal ausgebildet. Der Fließweg, den die Lösung nimmt, verläuft bogenförmig bzw. ist gekrümmt mit leichten Kurven, beispielsweise in Spiralform. Es werden genaue Meßergebnisse erzielt, wobei das Sammeln von Ablagerungen gesichert ist und das Sammelsystem für das verbrauchte Gut eine Abflußröhre aufweisen kann, die sich vom Abflußende der Probenkammer in einen Sammelbehälter erstreckt. In diesem Sammelbehälter kann ein konstanter Pegel der Abflußlösung des abgeschlossenen Probengutes aufrechterhalten werden, wobei das Abflußende der Abflußröhre für diesen konstanten Pegel sorgen kann. Das leichte Auswechseln der osmotischen Membran ist im Bedarfsfalle möglich, wobei eine vormontierte Membran in einem festen Haltering vorgesehen sein kann, die in eine entsprechende Aufnahmeausnehmung im Meßkopf eingesteckt werden kann.

909844/0699

29U213

In vorteilhafter Weise ist bei der Erfindung ein Meßkopf vorgesehen, dessen Probenkammer bogenförmig, insbesondere spiralförmig, verläuft und welche länglich ausgebildet ist. An der einen Seite grenzt diese Probenkammer an der osmotischen Membran an. Die andere Seite der osmotischen Membran grenzt an die Bezugskammer an, welche insbesondere eine Salzlösung aufnimmt. Die Membran kann bevorzugt in einem Ringhalter vormontiert sein, der lediglich in eine Aufnahmeöffnung des Meßkopfes eingebracht werden muß. Ein Sammelsystem für die verbrauchte Probenlösung ist vorgesehen und dient zur Aufnahme der Flüssigkeit, welche zwischen den einzelnen Meßvorgängen aus der Probenkammer herausgespült worden ist. Das Sammelsystem für die verbrauchte Lösung kann dabei einen Abflußbehälter aufweisen, in dem eine konstante Tiefe der Abflußflüssigkeit über dem Abflußende der Abflußröhre, welche von der Probenkammer herangeführt ist, eingehalten wird. Auf diese Weise läßt sich eine konstante Endwirkung der Abflußröhre erzielen.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Zeichnung soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht von oben des Kolloid-Osmometers, das

ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt entlaig der Linie 2-2 in der Fig. 1;

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie 3-3 in der

Fig. 1;

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie 4-4 in der

Fig. 1;

9222 909844/0699

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie 5-5 in der

Fig. 3;

Fig. 6 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 4

und

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines durch die Linie 7 begrenz

ten Bereiches in der Fig. 3.

Das dargestellte Kolloid-Osmometer besitzt einen Meßkopf 10 mit einem oberen Meßkopf abschnitt 10a und einem unteren Meßkopf abschnitt 10b. Der Meßkopf ist an einem Gehäuse 11 befestigt und befindet sich an einer horizontalen Wand 11a des Gehäuses. Der Meßkopf kann aus korrosionsfestem Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl oder Messing, dessen kritische Oberfläche mit einem korrosionsfestem Metall, beispielsweise Gold oder Chrom, beschichtet ist, oder aus einem festen Kunststoffmaterial bestehen. Der Meßkopf weist einen Druckwandler 12 auf, der beispielsweise in eine Aufnahmeöffnung 13, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, eingeschraubt sein kann. Eine Öffnung 14 ist hierzu auch in der horizontalen Wand 11a vorgesehen.

Eine Probenkammer, welche beispielsweise ein Plasma oder Serum einer Blutprobe eines Patienten, bei dem Verdacht auf ein pulmonales Ödem besteht, aufnehmen kann, ist an der Unterseite des oberen Meßkopfabschnittes 10a vorgesehen. Eine Bezugskammer zur Aufnahme einer geeigneten Bezugsflüssigkeit, beispielsweise einer Salzlösung, ist an der Oberseite des unteren Meßkopfabschnittes 10b vorgesehen. Die Probenkammer und die Bezugskammer sind durch eine osmotische Membran voneinander getrennt.

Diese beiden Kammern sind länglich ausgebildet und verlaufen bogenförmig und sind frei von scharfen Abbiegungen und Knicken. Bevorzugt be-

9222 9098-44/0699

-r- 29U213

sitzt, wie dargestellt, die Probenkammer 15 eine Spiralform und die Bezugskammer 16 ist ebenfalls in entsprechender Weise spiralförmig ausgebildet. Es können auch andere Formen der länglichen und schmal ausgebildeten Kammern vorgesehen sein, die bogenförmig oder wellenförmig verlaufen, jedoch frei von scharfen Kurven und Knicken sind. Das dargestellte Ausführungsbeispiel kommt jedoch bevorzugt zur Anwendung, da die wesentlichen Kammerbereiche in weitgeschwungenen Kurvenformen verlaufen, so daß die Flüssigkeitsströmung durch diese Kammern unbeeinflußt ist und ungestört erfolgen kann. Es treten daher keine Verwirbelungen oder dergleichen auf. Die Strömung erfolgt im wesentlichen laminar, wie das erwünscht ist.

Die Kammern besitzen auf den einander zugekehrten Seiten eine gemeinsame Öffnung, die sich in der Längsausdehnung der Kammern erstreckt und in der eine osmotische Membran 17 angeordnet ist.

Die Membran 17 kann in einem festen Ringhalter 18 vormontiert sein. Dieser Ringhalter kann rasch und leicht in eine entsprechende Aufnahmeöffnung im unteren Meßkopf abschnitt 10b eingebracht werden. Der Ringhalter 18 enthält einen Membranfesthaltering 18a, wie in Fig. 7 dargestellt. Der Ringhalter wird auch noch von einer entsprechenden Aufnahmeausnehmung 20 im oberen Meßkopf abschnitt 10a aufgenommen. Wenn die Membran und der Ringhalter an der Oberseite des unteren Meßkopfabschnittes 10b angeordnet sind, wird darauf der obere Meßkopfabschnitt 10a angeordnet, so daß die beiden Meßkopf abschnitte aufeinander zu liegen kommen, wie das in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die beiden Meßkopf abschnitte werden daraufhin mit länglichen Schrauben 21 aneinander befestigt.

Eine Salzlösung wird in die Bezugskammer 16 eingebracht, wozu eine herkömmliche Injektionsspritze verwendet werden kann. Die Zugabe

9222 909844/0699

29H213

kann durch ein handbetätigbares Absperrventil 22, das mit einem röhrenförmigen Kanal 23 in Verbindung steht, erfolgen. Dieser Kanal mündet in einen oberen Bereich 13a der Öffnung 13. Ein röhrenförmiger Kanal 24 verbindet die Öffnung 13 mit einem Ende 16a der Bezu^skammer 16 in der Mitte der spiralförmigen Kammer.

Ein zweites Absperrventil 25 ist über röhrenförmige Kanäle 26 und 27 mit dem äußeren Ende 16b der Bezugskammer 16 verbunden. Hierdurch wird ein Abfluß beim Anfüllen der Bezugskammer gewährleistet,und zwar so lange, bis alle Luftblasen beseitigt sind. Sobald dies erreicht ist, werden beide Absperrventile 22 und 25 geschlossen.

Das Füllen der Probenkammer 15, die zunächst mit einer Salzlösung zu Eichzwecken und anschließend mit einer Blutprobe angefüllt wird, erfolgt mit Hilfe entsprechender Injektionsspritzen, deren Inhalt durch einen röhrenförmigen Kanal 28 im oberen Meßkopf abschnitt 10a eingebracht wird. Der Kanal 28 ist mit dem inneren Ende 15a der Probenkammer 15, die spiralförmig verläuft, verbunden. Das Ausgabeende der Injektionsspritze wird in eine Ausnehmung 28a eingesteckt, so daß der Inhalt der Injektionsspritze in den Kanal 28 eingebracht werden kann. Die eingebrachte Flüssigkeit fließt durch die Probenkammer 15 und läuft am äußeren Ende 15b über einen röhrenförmigen Kanal 29 ab, bis alle Luftblasen aus der Probenkammer 15 beseitigt sind.

Ein Aufnahmegefäß 30 für verbrauchte Lösungen ist im Gehäuse 11 angeordnet. Dieses Gefäß ist so nahe wie möglich am Meßkopf 10 vorgesehen, so daß der Abflußweg für die Flüssigkeit aus dem röhrenförmigen Kanal so kurz wie möglich ist. Ein zweites Aufnahmegefäß 31 ist im erstgenannten Aufnahmegefäß 30 an einem entfernbaren Deckel 32, der für das Aufnahmegefäß 30 vorgesehen ist, befestigt. Das zweite Aufnahmegefäß 31 besitzt eine Überlauföffnung 33 in einer bestimmten Höhe. Hierdurch wird

9222 9098U/Q699

•40-

eine konstante Tiefe der verbrauchten Flüssigkeit 34 gewährleistet· Eine Abflußröhre 35 verbindet den Kanal 29 mit dem zweiten Aufnahmegefäß 31. Das Abflußende 35a ist in einer bestimmten Höhe in das Becken 34, welches die verbrauchte Flüssigkeit mit konstanter Tiefe aufnimmt, eingetaucht. Auf diese Weise wird eine konstante Wirkung der Abflußrohre erzielt, und hierdurch wird auch die Meßgenauigkeit bei der Druckmessung an der osmotischen Membran 17 erhöht.

Die Flüssigkeitshöhe im zweiten Aufnahmegefäß 31 und die Tiefe, mit der die Abflußröhre 35 in dieses Gefäß eingetaucht wird, ist nicht an einen bestimmten Wert gebunden. Geringe Änderungen dieser Werte beeinflussen die Druckmessungen nicht. Das Flüssigkeitsbad, in das das Abflußrohr eingetaucht ist, beseitigt alle nennenswerten Änderungen, welche auftreten können zwischen Ablesungen, bei denen ein Flüssigkeitstropfen im Röhrenende in Luft hängen bleibt und Ablesungen, bei denen derartige Tropfen in der Röhre nicht zurückbleiben. Auch können Änderungen und Unterschiede auftreten bei unterschiedlichen Größen der im Röhrenende verbleibenden Tropfen. Diese Änderungen können Unterschiede der Oberflächenspannung am Röhrenende hervorrufen, woraus Kräfte resultieren, die in die Probenkammer übertragen werden könnten. Dieses wird jedoch vermieden.

Das Aufnahmegefäß 30 wird durch eine Plattform 36 am Gehäuse 11 abgestützt. Das Aufnahmegefäß erstreckt sich durch eine Aufnahmeöffnung 37 in der Wand 11a (Fig. 1) nach oben. Das Aufnahmegefäß kann daher für die Entleerung und zum Auswechseln leicht entfernt werden.

Das Osmometer zur Messung des osmotischen Druckes kann mit einem herkömmlichen Druckwandler 12 ausgestattet sein. Dieser ist an eine elektrische Schaltung bekannter Art angeschlossen. Die Drücke, welche vom Druckwandler 12 vermittelt werden, werden als Meßsignale über ein elektrisches Kabel 12a an eine elektrische Schaltung weitergeleitet.

9222- N/Li 9Q9844/0699

/ι- 29Η213

Die Signale werden aufbereitet, so daß sie als Ablesinformation verwertet v/erden können.

Es können eine Reihe von Proben nacheinander in die Probenkammer eingebracht werden und die entsprechenden Messungen durchgeführt werden. Beim Einbringen einer Probe in die Kammer wird die Kammer von der vorhergehenden Probe gesäubert. Aufgrund der gebogenen Ausbildung der Kammer und wegen des Fehlens von scharfen Knicken und dgl. ergibt sich praktisch keine Vermischung der unterschiedlichen Proben,und es lassen sich für jede Probe genaue Ablesungen und Messungen durchführen. Man benötigt zum Säubern bzw. Ausspülen der Probenkammer nur ein geringes Spülvolumen, und für die Messung reichen geringe Probenvolumina aus.

3222 9098U/0699

Leerseite

Claims

Patentanwälte Z 31 H £ I 8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 · Telefon 089 / 22 94 41 WESCOR INC. 459 South Main Street, Logan, Utah 84321, U. S. A. Osmometer für die Bestimmung des osmotischen Druckes in kolloidalen Lösungen Patentansprüche:

1. J Osmometer mit einem Meßkopf, der eine Proben- und Bezugskammer, die durch eine osmotische Membran voneinander getrennt sind, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkammer (15) und die Bezugskammer (16) länglich und gebogen, jedoch ohne scharfe Abbiegungen und Knicke ausgebildet sind, daß Einbringeinrichtungen (28, 22) zum Einbringen einer Probenlösung und Bezugslösung in die Probenkammer und die Bezugskammer mit den einen Enden (15a, 16a) der Probenkammer und der Bezugskammer und Entnahmeeinrichtungen (25, 29) mit den anderen Enden (15b, 16b) der Proben- und Bezugskammer verbunden sind, daß eine Sammeleinrichtung (30, 31) zur Aufnahme der aus der Probenkammer abgeflossenen Probenlösung vorgesehen ist, die einen Behälter (31) aufweist, in welchem eine konstante Höhe eines Bades (34) der aus der Probenkammer abgeflossenen Probenlösung eingehalten ist,und daß ein Abflußrohr (35), das mit dem Abflußende (15b) der Probenkammer verbunden ist, mit dem freien Ende in das Bad (34) der von der Probenkammer abgeflossenen Probenlösung eingetaucht ist.

B9222-N/LI 909844/0699

ORIGINAL INSPECTED

-/- 29K213

S-

2. Osmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkammer (15) und die Bezugskammer (16) spiralförmig ausgebildet sind.

3. Osmometer nach Anspruch 1 :^>; er 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (17) einem Ringhalter (18) vormontiert ist, der in eine entsprechende Aufnahmeausnehmung (19, 20) des Meßkopfes (10) derart einsetzbar ist, daß die Membran zwischen der Probenkammer und der Bezugskammer angeordnet ist und diese beiden Kammern voneinander trennt.

4. Osmometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung einen ersten Behälter (30) mit einer relativ hohen Aufnahmekapazität aufweist, in welchem der zweite Behälter (31) im oberen Teil mit vergleichsweise geringer Aufnahmefähigkeit angeordnet ist, wobei der zweite Behälter (31) eine Überströmöffnung (33) besitzt, durch die die Höhe des Bades (34) der aus der Probenkammer abgeflossenen Probenlösung konstant gehalten ist, so daß das eingetauchte Ende des Abflußrohres (35) in diesem Bad sich ständig in einer bestimmten Tiefe befindet.

5. Osmometer mit einem Meßkopf, der eine Proben- und Bezugskammer, die durch eine osmotische Membran voneinander getrennt sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sammeleinrichtung (30, 31) zur Aufnahme der aus der Probenkammer (15) abgeflossenen Probenlösung vorgesehen ist, die einen Behälter (31) aufweist, in welchem eine konstante Höhe eines Bades (34) der aus der Probenkammer abgeflossenen Probenlösung eingehalten ist, und daß ein Abflußrohr (35), das mit dem Abflußende (15b) der Probenkammer verbunden ist, mit dem freien Ende in das Bad (34) der abgeflossenen Probeniösung eingetaucht ist.

⁹²²² 909844/0699

BAD ORIGINAL

-y- 29H213

6. Osmometer mit einem Meßkopf, der eine Proben- und Bezugskammer, die durch eine osmotische Membran voneinander getrennt sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf aus zwei Meßkopfabschnitten (10a, 10b) besteht, daß die Membran (17) in einem Ringhalter (18) vormontiert ist, der in entsprechende Aufnahmeausnehmungen (19, 20) im Meßkopf zwischen den beiden Meßkopf abschnitten einsetzbar ist und die Proben- und Bezugskammer (15 und 16) umgibt und vom Umfang der Probenkopfabschnitte einen Abstand aufweist, so daß die Membran (17) zwischen den beiden Kammern angeordnet ist, wenn der Ringhalter in den Aufnahmeöffnungen liegt.

2222 909844/0699