DE3216303C2 - Osmometer - Google Patents

Abstract

Ein Osmometer zur Bestimmung des osmotischen Druckes in kolloidalen Lösungen umfaßt eine Meßzelle aus einer oberen und einer unteren Zellenhälfte, die eine Probenkammer und eine Druckmeßkammer einschließen, die voneinander durch eine semipermeable Membran getrennt sind. Erfindungsgemäß ist im Eingangskanal zur Probenkammer ein Septuminjektor aus gummielastischem Material angeordnet und ferner mündet in den Eingangskanal zwischen dem Septuminjektor und der Probenkammer ein weiterer, mit einer Pumpe zum Spülen der Probenkammer verbundener weiterer Eingangskanal. Ferner besteht die Probenkammer nur aus einem kurzen Kanalabschnitt, der an die Membran offen angrenzt. Hierdurch kann einerseits Probe- und Spüllösung in den Eingangskanal zur Probenkammer eingebracht werden, ohne daß Lufteinschlüsse erfolgen. Ferner kann mittels der Pumpe unmittelbar nach einem Meßvorgang die Probenkammer gespült werden, so daß eine automatische Betriebsweise des Osmometers ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Osmometer zur Bestimmung aes osmotischen Druckes in kolloidalen Lösungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Osmometer der gauungsgemäßen Art ist aus der DE 29 14 213 vorbekannt Das FiFen der Probekammer erfolgt mit Hilfe entsprechender Injektionsspritzen, deren Inhalt durch den Eingangskanal in der oberen Zellenhälfte eingebracht wird. 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.

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 Spulen 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 Wechsei der Injektionsspritzen.

Es ist darüber hinaus aus der DE 28 40 942 ein gattungsfremdes 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.

Der Erfindung liegt 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 unverzüglich 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.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Der Septuminjektor verschließt den Eingangskaml 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. Die

is 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 des Eingangskanal wieder hermetisch verschließt, so daß keine Lufteinschlüsse im Eingangskanal zur Probekammer und in dieser selbst auftreten können.

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.

In ganz besonders bevorzugter Weise ist an den Eingangskanal zur Probenkammer in Strömungsrichtung 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 einet Messung Spülflüssigkeit bzw. Spüllösung durch die Eingangskanäle und die Probenkammer zum Ausgangskap.·)] 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.

Als Pumpe ist eine peristaltische Pumpe in Form einer Schlauchpumpe vorgesehen. Diese hält ständig

so Spülflüssigkeit bzw. Spüllösung im Eingangskanal zur Probenkammer vorrätig, so daß ein Spülen ohne Lufteinschlüsse möglich ist. Hierdurch wird ferner eine weitgehend automatische Betätigung des erfindungsgemäßen Osmometers ermöglicht.

Beim Osmometer wird das Volumen der Probenkammer auf der Seite des Eingangskanales durch den Septuminjektor begrenzt. Um auch geringste Mengen von Probelösungen messen zu können, ist die Probekammer 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 osmoischen Druckes aus kleinster Menge kolloidaler Lösungen möglich ist

Schließlich ist noch vorgesehen, daß eine kreisscheibenförmige Membran von einem kreisringförmigen Dichtungsring umgeben ist, der die Probenkammer und die Druckmeßkammer seitlich und die oberen und unte-

ren Zellenhälften gegeneinander abdichtet. Hierdurch wird eine indirekte Abdichtung der Probenkammer gegenüber der Druckmeßkammer und der oberen und unteren Zellenhälften gegeneinander ermöglicht, wobei die Probenkammer und die Druckmeßkammer lediglich über die semipermeable Membran in Verbindung stehen.

Das Hauptanwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Osmometers liegt insbesondere im Bereich der Intensiv-Med?sin, 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.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines beispielhaften Osmometers,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II in F i g. 1 durch die obere Zeilenhä'fte der MeSzeile des Osmorneters, und

F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie IH-III in F i g. 1 durch die obere und die untere Zellenhälfte der Meßzelle.

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

Die Meßzelle 1 besteht aus einer oberen Zellenhälfte 6 und einer unteren Zellenhälfte 7, die insbesondere aus Plexiglas gebildet sind, einer Grundplatte 8, einem Spannbügel 9 mit Spannschraube 10 sowie einem Druckmeßsystem 11, insbesondere einem piezorestiven Druckmeßsystem.

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 geht 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 Bohrung 19 ist eine Schlauchtülle

21 eingesetzt.

Im Eingangsbereich der horizontalen Bohrung 14 des Eingangskanals 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 Preßschraube

23 mit sich konisch erweiterndem Einsetztrichter für die Injektionsnadeln von Injektionsspritzen wird der Septuminjektor 22 vor der horizontalen Bohrung 14 des Eingangskanales 12 festgehalten.

In die horizontale Bohrung 14 des Eingangskanals 12 mündet unmittelbar hinter dem Septuminjektor 22 und vor der Probenkammer 13 ein weiterer Eingangskaiial 24, der zu einer weiteren Schlauchtülle 25 führt, die in die horizontale Bohrung des weiteren Eingangskanales 24 eingesetzt ist.

Die untere Zellcnhälfte 7 umfaßt eine abgestufte A ufnahmeöffnung 26 für den ebenfalls abgestuften unteren Bereicn der oberen Zellenhälfte 6, der in Anpassung an die kreisrunde Aufnahmeöffnung 26 im Querschnitt ebenfalls kreisrund ausgebildet 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

is semipermeable Membran 30 und die ebenfalls kreisscheibenförmige Filterpapierscheibe 29 sind von einem kreisringförmigen Dichtungsring 31 umgeben, der sowohl die Membran 30 seitlich ab auch die oberen und unteren Zellenhälften 6 bzw. 7 gegeneinander abdichtet.

Die 7ur Abdichtung notwendige Preßkraft wird mittels der Spannschraube 10 aufgebraucht die im Spannbüge! 9 schraubbar ist, welcher ir.:t der Grundplatte S mittels Schrauben 32 fest verbunden ist Dabei wird der Dichtungsring 31 zwischen der oberen und unteren Ze!- lenhälfte 6 bzw. 7 zusammengedrückt, 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

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 ZeI-lenhälfte 7 eingeschraubt ist. Das Druckmeßsystem 11 steht über Verbindungsleitungen 34 mit einem nicht dargestellten elektronischen Auswertesystem in Verbindung.
Die in F i g. 1 dargestellte Schlauchpumpe 2 umfaßt einen von einem Elektromotor 35 angetriebenen Rotor 36, um weichen ein Schlauch 37 herumgeführt ist, der in Schlauchspannstegen 40 gehalten ist und der vom Lösungsmittelvorratsgefäß 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 Lösungsmittelvorratsgefäß 3 befindlichen Lösungsmittels versetzt.

so An die Schlauchtülle 21 am Ende des Ausgangskanals 17 ist ein weiterer Schlauch 38 angesetzt, der in das Lösungsmittelabfallgefäß 4 führt

Mittels des beschriebenen Osmometers wird der kol-Ic!d-osmotische Druck (auch mit COP bezeichnet) mittels der osmotischen Meßzelle 1 gemessen. Die Meßkammer 39 des nach außen hin hermetisrh 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 Meßkammer 39 bilden, Durch den Septuminjektor 22 hindurch wird mittels der Injektionsnadel einer Injektionsspritze eine zu bestimmende unbekannte kolloidhaltige Probelösung in die Probenkammer 13 eingefüllt welche von der Meßkammer 39 durch die semipermeable Membran 30 getrennt ist, die definierte Poren besitzt, durch die nur die Wasser· und Elektrolyth-Moleküle 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 eingstellt hat. Das elektronische, piezoresistive Druckmeßsystem 11, das an die Meßkammer 39 über die Bohrung 33 angeschlossen ist, wandelt den Unterdruck in ein elektronisches Signal um, welches nach einer Digitalisierung an einer nicht näher dargestellten elektronischen Digitalanzeige des elektronischen Auswertesytems angezeigt wird.

Das beschriebene Kolloid-Osmometer zeichnet sich durch eine hohe Meßgeschwindigkeit bei kleinem Probevolumen innerhalb der Probenkammer 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 Hpr Probenkammer !3 nach einem Meßvorgang automatisch ermöglicht und folglich eine ständige Meßbereitschaft des Osmometers gewährleistet. Das automatische Spülen der Probenkammer 13 kann nach jeder Messung und in Intervallen während größerer Meßpausen erfolgen, um ein Austrocknen der semipermeablen Membran 30 zu verhindern. Zur Eichung des Osmometers wird eine automatische Einstelleinrichtung des Nullpunktes vorgesehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

55

60

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Osmometer zur Bestimmung des osmotischen Druckes in kolloidalen Lösungen, mit einer Meßzelle aus zwei Zellenhälften, in deren oberer eine Probekammer und in deren unterer eine Druckmeßkammer durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt angeordnet sind, und mit einem Eingangskanal zur Probenkammer, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskanal (12) zur Probenkammer (13) ein Septuminjektor (22) aus gummielastischem Material angeordnet ist

2. Osmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Septuminjektor (22) in den Körper der oberen Zellenhälfte (6) eingesetzt ist

3. Osmometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingangskanal (12) zur Probenkammer (13) unmittelbar hinter dem Septuminjektor (22) und vor der Probenkammer (13) ein weiterer, ait einer Pumpe (2) zum Spülen der Probenkammer (13) versehener Eingangskanal (24) angeschlossen ist

4. Osmometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpe (2) eine peristaltische Pumpe (Schlauchpumpe) vorgesehen ist