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Osmometer
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Osmometer zur Bestimmung des osmotischen
Druckes in kolloidalen Lösungen.
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Ein Osmometer der gattungsgemässen Art ist aus der DE 29 14 213 vorbekannt.
Das Füllen der Probekammer erfolgt mit Hilfe -entsprechender Injektionsspritzen,
deren Inhalt durch den Eingangskanal in der oberen Zellenhälfte eingebracht wird.
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Dazu wird das Ausgabeende der Injektionsspritze in den Eingangskanal
eingesteckt. Die eingebrachte Flüssigkeit
fliesst durch die Probenkammer
und läuft am anderen Ende durch einen Ausgangskanal wieder ab, bis alle Luftblasen
aus der Probenkammer beseitigt sind.
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Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass die Injektionsspritze
während der gesamten Messung des osmotischen Druckes der eingebrachten Lösung mit
ihrem Ausgabeende in dem Eingangskanal verbleiben muss, um die Entstehung von Luftblasen
während der Messung zu vermeiden. Zum Spülen der Probekammer nach einer Messung
wird eine weitere Injektionsspritze mit einer Spüllösung mit ihrem Ausgabeende in
den Eingangskanal zur Probenkammer eingesteckt. Dies erfordert einen relativ hohen
Zeitaufwand zwischen zwei Messungen und ermöglicht den Eintritt von Luft in den
Eingangskanal zur Probenkammer jeweils beim Wechsel der Injektionsspritzen.
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Es ist darüber hinaus aus der DE 28 40 942 ein yattungsiremdes Osmometer
bekannt, bei welchem im kontinuierlichen Durchlaufverfahren gemessen wird. Für eine
kontinuierliche Messung sind grosse Mengen an Probelösungen notwendig, die bei den
meisten Anwendungsfällen des gattungsgemässen Osmometers nicht vorhanden sind.
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Der Erfindungliegt ausgehend vom gattungsgemässen Stand der Technik
die Aufgabe zugrunde, ein Osmometer der gattungsgemässen Art zu schaffen, bei welchem
die Injektionsspritze
zur Einbringung der Probelösung in die Probenkammer
unverzugleich nach Einbringung der Probelösung wieder aus dem Eingangskanal entfernt
werden kann und bei welcher ferner ein Spülen der Probekammer nach einer Messung
möglich ist, ohne dass während der Messung oder während eines Spülvorganges Luft
in die Probekammer und in deren Ein- bzw. Ausgangskanäle eindringen kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1. Der Septuminjektor verschliesst den Eingangskanal zur Probenkammer
hermetisch und insbesondere luftdicht. Die Injektionsspritzen zur Eingabe der Probelösung
können mit ihren jeweiligen Ausgabeenden durch das gummielastische Material des
Septuminjektors bis in den Eingangskanal zur Probekammer eingeführt werden.
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Die Probelösung bzw. die Spüllösung kann in den Eingangskanal eingebracht
werden, ohne dass Lufteinschlüsse in diesem erfolgen. Sowohl die Injektionsspritze
zur Einbringung der Probelösung als auch die Injektionsspritze zur Einbringung der
Spüllösung können unmittelbar nach dem Einbringen der jeweiligen Lösungen mit ihren
Ausgabeenden wieder aus dem Eingangskanal herausgezogen werden, woraufhin das gummielastische
Material des Septuminjektors den Eingangskanal wieder hermetisch verschliesst, so
dass keine Lufteinschlüsse im Eingangskanal zur Probekammer und in dieser .^-elbst
auftreten können.
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In besonders bevorzugter Weise ist der Septuminjektor unmittelbar
in den Körper der oberen Zellenhälfte eingesetzt und bildet damit ein in die obere
Zellenhälfte integriertes Bauteil.
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In ganz besonders bevorzugter Weise ist an den Eingangskanal zur Probenkammer
in Strömungsrich£ung unmittelbar hinter dem Septuminjektor ein weiterer, mit einer
Pumpe zum Spülen der Probenkammer und der Ein- und Ausgangskanäle verbundener Eingangskanal
angeschlossen. Durch diesen Anschluss kann unverzüglich nach Beendigung einer Messung
Spülflüssiqkeit bzw. Spüllösung durch die Eingangskanäle und die Probenkammer zum
Ausgangskanal hindurchgepumpt werden, wobei der Spülvorgang unmittelbar nach Beendigung
der Messung einsetzen kann, ohne dass wertvolle Zeit durch erneutes Einbringen einer
Injektionsspritze mit Spülflüssigkeit bzw. Spüllösung verloren geht. Die Probenkammer
mit, ihren Ein-und Ausgangskanälen ist ständig durch den Septuminjektor hermetisch
verschlossen, so dass ein Eindringen von Luft ständig vermieden ist.
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Als Pumpe ist eine peristaltische Pumpe in Form einer Schlauchpumpe
vorgesehen. Dies hAlt ständig Spülflüssigkeit bzw. Spüllösung im Eingangskanal zur
Probenkammer vorrätig, so dass ein Spülen ohne Lufteinschlüsse mdglich ist. Hierdurch
wird ferner eine weitgehend automatische Betätigung des
erfindungsgemäßen
Osmometers ermöglicht.
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Beim erfindungsgemäßen Osmometer wird das Volumen der Probenkammer
auf der Seite des Einqanqskanales durch den Septuminjektor begrenzt. Um auch geringste
Mengen von Probelosungen messen zu können, ist die Probekammer neuerungsgemäss aus
einem den Eingangskanal mit dem Ausgangskanal unmittelbar verbindenden, zur Membran
hin offenen, geraden Kanal gebildet. Dieser besitzt das kleinstmögliche Volumen,
so dass eine genügend genaue Bestimmung des osmotischen Druckes auch kleinster Mengen
kolloidaler Lösungen möglich ist.
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Schliesslich sieht die Erfindung noch vor, dass eine kreisacheibenzörmige
Membran von einem kreisringförmigen Dichtungsring umgeben ist, der die Probenkammer
und die Druckmesskammer seitlich und die oberen und unteren Zellenhälften gegeneinander
abdichtet. Hierdurch wird eine indirekte Abdichtung der Probenkammer qegenüber der
Druckmesskammer und der oberen und unteren Zellenhälften gegeneinander ermöglicht,
wobei die Probenkammer und die Druckmesskammer lediglich über die semipermeable
Membran in Verbindung stehen.
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Das Hauptanwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Osmometers liegt insbesondere
im Bereich der Intensiv- Medizin, wenn Plasma- Ersatzmittel in Folge hohen Blutverlustes
Patienten
mittels Infusion eingegeben werden. Hierzu muss der kolloid-
osmotische Druck (Eiweißkonzentration) überwacht und notfalls konzentriert werden.
Das Arbeitsverfahren ist in den eingangs genannten Druckschriften ausführlich beschrieben.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Osmometers,
Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 durch die obere Zellenenhälfte
der Messzelle des Osmometers und Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III in
Fig. 1 durch die obere und die untere Zellenhälfte der Messzelle.
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Das Osmometer zur Bestimmung des osmotischen Druckes in kolloidalen
Lösungen umfasst eine Messzelle 1, eine als Schlauchpumpe 2 ausgebildete peristaltische
Pumpe sowie zwei Lösungsmittelgefässe 3,4. Die genannten Bauteile sind auf eine
Gehäuseplatte 5 montiert bzw. teilweise in diese eingesetzt.
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Die Messzelle 1 besteht aus einer oberen Zellenhälfte 6 und einer
unteren Zellenhälfte 7, die insbesondere aus Plexiglas geb.ildet sind, einer Grundplatte
8, einem Spannbügel 9 mit Spannschraube 10 sowie einem Druckmeßsystem 11, insbesondere
einem piezorestiven Druckmeßsystem.
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In die obere Zellenhälfte 6 ist ein Eingangskanal 12 zur Probenkammer
13 eingelassen, der aus einer horizontalen Bohrung 14 und einer vertikalen Bohrung
15 gebildet ist, die im Punkt 16 miteinander in Verbindung stehen. Die Probenkammer
13 besteht aus einem kurzen, offenen geraden Kanal. Dieser qeht in einen Ausgangskanal
17 über. der eine vertikale Bohrung 18 und eine horizontale Bohrung 19 umfasst,
die im Knickpunkt 20 miteinander in Verbindung stehen. In eine Erweiterung der horizontalen
Bohrunq 19 ist eine Schlauchtülle 21 eingesetzt.
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Im Eingangsbereich der horizontalen Bohrung 14 des Eingangskanales
12 ist innerhalb einer Durchmessererweiterung ein Septuminjektor 22 eingesetzt,
der aus einem, gummielastischen Material, wie beispielsweise Kautschuk- oder Silikongummi
besteht, das mittels einer Injektionsnadel durchstochen werden kann und sich nach
dem Herausziehen der Injektionsnadel wieder hermetisch und luftdicht verschliesst.
Der Septuminjektor 22 hat eine Scheibenform. Mittels einer in die erweiterte horizontale
Bohrung 14 eingeschraubten Preß-
schraube 23 mitsichkonisch erweiterndem
Einsetztrichter für die Injektionsnadeln von Injektionsspritzen wird der Septuminjektor
22 vor der horizontalen Bohrung 14 des Eingangskanales 12 festgehalten.
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In die horizontale Bohrung 14 des Eingangskanals 12 mündet unmittelbar
hinter dem Septuminjektor 22 und vor der Probenkammer 13 ein weiterer Eingangskanal
24 , der zu einer weiteren Schlauchtülle 25 führt , die in die horizontale Bohrung
des weiteren Eingangskanales 24 eingesetzt ist.
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Die untere Zellenhälfte 7 umfasst eine abgestufte Aufnahme-.
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öffnung 26 für den ebenfalls abgestuften unteren Bereich der oberen
Zellenhälfte 6, der in Anpassung an die kreisrunde Aufnahmeöffnung 26 im Querschnitt
ebenfalls kreisrund ausge-.
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bildet ist. Zwischen der Bodenfläche 27 der unteren Zellenhälfte 7
und der Bodenfläche 28 der oberen Zellenhälfte 6, in welcher die kanalartige Probenkammer
13 angeordnet ist, sind auf der Bodenfläche 27 zunächst eine Filterpapierscheibe
29 und darauf eine semipermeable Membran 30 angeordnet, deren aktive feine Filterschicht
der Probenkammer 13 zugewandt ist und deren grobe Filterschicht auf der Filterpapierscheibe
29 liegt . Die kreisscheibenförmige semipermeable Membran 30 und die ebenfalls kreisscheibenförmige
Filterpapierscheibe 29 sind von einem kreisring-
förmigen Dichtungsring
31 umgeben, der sowohl die Membran 30 seitlich als auch die oberen und unteren Zellenhälften
6 bzw. 7 gegeneinander abdichtet.
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Die zur Abdichtung notwendige Presskraft wird mittels der Spannschraube
10 aufgebracht, die im Spannbügel 9 schraubbar ist, welcher mit der Grundplatte
8 mittels Schrauben 32 festverbunden ist. Dabei wird der Dichtungsring 31 zwischen
der oberen und unteren Zellenhälfte 6 bzw.7zusammengedrückt, die sich zwischen der
Grundplatte 8 und dem unteren Ende der Spannschraube 10 befindet, welche in eine
Sicke 32 in der Oberfläche der oberen Zellenhälfte 6 eingreift.
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In der Bodenfläche 27 der Aufnahmeöffnung 26 der unteren Zellenhälfte
6 mündet unmittelbar unterhalb der Probenkammer 13 eine vertikale Bohrung 33, die
eine Verbindung zum piezoresistiven Druckmeßsystem 11 herstellt, das innerhalb einer
sich an die Bohrung 33 anschliessenden erweiterten Bohrung in die untere Zellenhälfte
7 eingeschraubt ist. Das Druckmeßsystem 11 steht über Verbindungsleitungen 34 mit
einem nicht dargestelltem elektronischen Auswertesystem in Verbindung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schlauchpumpe 2 umfasst einen von einem
Elektromotor 35 angetriebenen Rotor 36, um welchen ein Schlauch 37 herumgeführt
ist, der in Schlauchspannstegen 40 gehalten ist und der vom Lösungsmittel-
vorratsgefäss
3 ausgeht und zur Schlauchtülle 25 am Eingangskanal 24 führt. Durch am Rotor 36
sternförmig angeordnete Nasen wird der Schlauch 37 gegenüber einer Führungsfläche
in peristaltische Bewegungen zum luftblasenfreien Transport des im T5sungsmittelvorratsgefäss
3 befindlichen Lösungsmittels versetzt.
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An die Schlauchtülle 21 am Ende des Ausgangskanales 17 ist ein weiterer
Schlauch 38 angesetzt, der in das Lösungsmittelabfallgefäss 4 führt.
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Mittels des beschriebenen Osmometers wird der kolloidosmotische Druck
( auch mit COP bezeichnet) mittels der osmotischen Messzeile 1 gemessen.. Die Messkammer
39 der nach aussen hin hermetisch abgeschlossenen unteren Zellenhälfte 7 der osmotischen
Meßzelle 1 ist mit einer bekannten elektrolythhaltigen Lösung gefüllt, die sich
in der Bohrung 33 und in den Poren der semipermeablen Membran 30 befindet, deren
Volumen insgesamt die Messkarnxner, 39 bilden. Durch den Septuminjektor 22 hindurch
wird mittels der Injektionsnadel einerlnjektionsspritze eine zu bestimmende unbekannte,
kolloidhaltige Probelösung in die Probenkammer 13 eingefüllt, welche von der Messkammer
39 durch die semipermeable Membran 30 getrennt ist ,die defi -nierte Poren besitzt,
durch die nur die Wasser- und Elektrolyth-MolekUle permeieren können. Aufgrund des
osmotischen
Differenzdruckes beider Lösungen permeiert nun Lösungsmittel
aus der unteren Messkammer 39 in die obere Probenkammer 13. bis sich ein Gleichgewicht
zwischen dem in der Messkammer 39 entstandenen Unterdruck und der osmolaren Konzentration
der Kolloide eingestellt hat. Das elektronische, piezoresistive Druckmeßsystem 11,
das an die Messkammer 39 über die Bohrung 33 angeschlossen .ist, wandelt den Unterdurck
in ein elektronisches Signal um, welches nach einer Digitalisierung an einer nicht
näher dargestellten elektronischen Digitalanzeige des elektronischen Auswertesystems
angezeigt wird Das beschriebene Kolloid-Osmometer zeichnet sich durch eine hohe
Messgeschwindigkeit bei kleinem Probevolumen innerhalb der Probekammer 13 aus. Durch
die Kombination des Septuminjektors 23 im Eingangskanal 12 zur Probenkammer 13 mit
der Schlauchpumpe 2 wird ein schnell wirkendes Spülsystem geschaffen, das ein schnelles
Spülen der Probenkammer 13 nach einem Messvorgang automatisch ermöglicht und folglich
eine ständige.Messbereitschaft des Osmometers gewährleistet.
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Das automatische Spülen der Probenkammer 13 kann nach jeder Messung
und in mSrvallen während grösserer Messpausen erfolgen, um ein Austrocknen der semipermeablen
Membran 30 zu verhindern. Zur Eichung des Osmometers wird eine automatische Einstelleinrichtung
des Nullpunktes vorgesehen.
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