DE69636577T2

DE69636577T2 - Gerät zur Bestimmung der weiblichen Fruchtbarkeitsperiode

Info

Publication number: DE69636577T2
Application number: DE69636577T
Authority: DE
Inventors: Harold J Kosasky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2016-10-12
Also published as: EP0835636B1; EP1413254A3; DE69636577D1; EP1413254B1; EP1413254A2; EP0835636A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Messung der Viskoelastizität von Speichel und insbesondere eine Vorrichtung zum Messen der Speicher-Viskoelastizität zur Bestimmung der Fruchtbarkeitsperiode einer Frau.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass der zervikale Schleim einer Frau die maximale Fließfähigkeit unmittelbar vor dem Eisprung hat, wobei der Eisprung als der Augenblick definiert wird, zu dem ein Ei aus dem Follikel freigegeben wird. Diese Erkenntnis hat zu den früheren Erkenntnissen des Anmelders bei der Entwicklung von Techniken für die Überwachung der Viskoelastizität oder des Haftvermögens und anderer Eigenschaften von zervikalem Schleim als Mittel zur Vorhersage des Zeitpunktes des Eisprunges und zu Verbesserungen bei Rheometern oder Viskometer-Einrichtungen für das Messen solcher viskoelastischer Eigenschaften geführt. Hierzu wird beispielsweise auf L.E. Kopito und H.J. Kosasky „The Tackiness Rheometer Determination of the Viscoelasticity of Cervical Mucus" in Human Ovulation, herausgegeben von E.S.E. Hafez, Elsevier, North-Holland Biomedical Press, 1979, Seiten 351 ff. und US Patente Nr. 4,002,056 und 4,167,1 10 hingewiesen. Obgleich die Viskoelastizität des zervikalen Schleims verschiedene kleine Senken in der Charakteristik-Kurve der Viskosität gegenüber der Zeit vor, während und nach dem Eisprung (eine vier Tage währende Periode) aufzeigt, ist eine ausgeprägte identifizierbare minimale Viskoelastizität gegeben. Instrumente, die so ausgelegt sind, dass sie diesen Effekt messen, sind beispielsweise in den US Patenten Nr. 4,002,056 und 4,072,045 beschrieben.
Man weiß, dass Schleim physiochemische Änderungen während des menstrualen Zyklus, einschließlich einer Änderung seiner Viskoelastizität, erfährt. Insbesondere ausgeprägt ist die Änderung der Viskoelastizität von sublingualem Schleim, der unter der Zunge festgestellt wird. Hierzu wird beispielsweise auf S.S. Davis „Saliva is Viscoelastic", Experientia, 26:1298 (1970) und R.H. Davis et al „Saliva Viscosity Reflects the Time of Ovulation", Experientia, 30:911 (1974) verwiesen. Wie in US Patent Nr. 4,779,627, das dem Anmelder am 25. Oktober 1988 erteilt worden ist und das den Titel „PROCESS AND APPARATUS FOR DETERMINING FEMALE OVULATION TIME BY MEASUREMENT OF SALIVA VISCOELASTICITY" hat, beschrieben, hat der Anmelder vorher herausgefunden, dass sublingualer Schleim ein eindeutiges und zuverlässig messbares Minimum an Viskoelastizität hat, das mit dem Eisprungzyklus und dem Ansteigen von Estradiol zusammenfällt.
Es sind Vorrichtungen auf dem Markt, die die Viskoelastizität messen, um die Eisprungzeit zu bestimmen; diese Vorrichtungen sind jedoch so ausgelegt, dass sie zervikalen Schleim als Probenmedium anstatt Speichel verwenden. Die Viskoelastizität von zervikalem Schleim ist um eine Größenordnung höher als die von Speichel. Deshalb sind Vorrichtungen, die zur Verwendung für zervikalen Schleim als Probenmedium ausgelegt sind, typischerweise nicht empfindlich genug, um Speichel als Probenmaterial zu verwenden.
Zusätzlich dazu, dass das vorerwähnte US Patent Nr. 4,779,627 ein Verfahren zur Bestimmung des weiblichen Eisprungzeitpunktes durch Messen der Speichel-Viskoelastizität bestimmt, wird dort auch eine Vorrichtung zum Messen der Viskoelastizität des sublingualen Speichels beschrieben. Die Vorrichtung hat eine Form ähnlich einer Spritze, mit einem äußeren Becher, einem zum äußeren Becher konzentrischen inneren Becher und einem Stößel. Eine aufgeraute Oberfläche am Ende des Stößels nimmt die Speichelprobe auf. Der Stößel wird in den inneren Becher eingesetzt, bis die Probe gegen den Boden des inneren Bechers komprimiert wird. Ein vorbestimmter Wert des Gewichtes zieht den inneren Becher nach unten und streckt die Probe. Wenn die Viskoelastizität des Speichels niedrig ist, reißt die Probe, was zur Folge hat, dass der innere Becher auf den Boden des äußeren Bechers fällt. Eine Anzeigevorrichtung am Boden des äußeren Bechers gibt an, dass der innere Becher auf den Boden aufgetroffen ist, was wiederum anzeigt, dass der Eisprung bald stattfindet. Wenn jedoch die Viskoelastizität des Speichels hoch ist, hält die Probe den Stößel und den inneren Becher zusammen, so dass der innere Becher nicht auf den Boden fällt, wodurch angezeigt wird, dass der Eisprung nicht in nächster Zeit stattfindet.
Eine derartige Vorrichtung hat verschiedene Nachteile. Der erste Nachteil besteht darin, dass die Vorrichtung zweckmäßigerweise nur für eine Person verwendet werden kann. Die Höhe des Gewichtes, die den inneren Becher nach abwärts zieht, wird für eine bestimmte Person ausgelegt. Es muss eine sublinguale Speichelprobe von der gleichen Person zu einem Zeitpunkt genommen werden, zu dem bekannt ist, dass der sublinguale Speichel die minimale Viskoelastizität hat, um die Höhe des Gewichtes auszuwählen, damit die Vorrichtung geeicht werden kann.
Der zweite Nachteil ist darin zu sehen, dass die Vorrichtung zerlegt werden muss, um eine Probe zu nehmen. Der Stößel muss aus dem inneren Becher entfernt werden, bevor er in den Mund eingesetzt wird, um eine Speichelprobe zu nehmen. Dies bringt die Gefahr für die Person mit sich, dass die Probe leicht verunreinigt werden kann, wenn der Stößel nach der Probenahme erneut eingeführt wird, was die Messung unbrauchbar macht.
Die Adhäsionskraft der Probe, die auf die Oberflächen wirkt, zwischen denen die Probe komprimiert wird, muss größer sein als die Kohäsionskraft der Probe (die Höhe der Kraft, die zum Abreißen der Probe erforderlich ist), da andernfalls die Probe von der Oberfläche wegbricht, bevor sie reißt und damit die Messung verfälscht. Weil die Adhäsion eine Funktion des Oberflächeninhaltes ist, die Kohäsion jedoch nicht, wird bei den Vorrichtungen nach dem Stande der Technik die Adhäsion größer gewählt als die Kohäsion, indem der Bereich der gegenüberliegenden Oberfläche vergrößert wird, bis die Adhäsion größer ist. Das Problem dabei besteht darin, dass die Oberfläche so groß gemacht werden muss, dass sie in einem tragbaren Gerät nicht eingesetzt werden kann.
Es besteht somit ein Bedarf an einer Vorrichtung zum Messen der Viskoelastizität von Speichel, um die Einsprungzeit einer Frau zu bestimmen, die einfach zu benutzen ist, nicht für eine bestimmte Person geeicht werden muss, und eine geringe Wahrscheinlichkeit besitzt, dass die Probe verunreinigt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Vorrichtung zum Messen des Eisprungs nach vorliegender Erfindung ist, die Nachteile der Vorrichtungen bekannter Art zu vermeiden und auszuschalten.
Gemäß der Erfindung wird eine Komponente für ein Instrument zur Bestimmung der weiblichen Fruchtbarkeitsperiode durch Messen der Viskoelastizität von Speichel vorgeschlagen, die eine aus einem steifen Material bestehende Schicht aufweist, wobei eine Oberfläche dieser Schicht eine willkürliche Verteilung von Erhebungen bzw. Spitzen und Vertiefungen bzw. Tälern hat, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die mittlere Tiefe der Vertiefungen, gemessen von der Ebene aus, die durch die obere Begrenzung der Erhebungen definiert ist, im Bereich von 10 Picometern bis 100 Micrometern beträgt, und dass die gesamte Fläche der Wände der Vertiefungen unterhalb der Hälfte der mittleren Tiefe zwischen 35% und 65% der Gesamtfläche der Schichtfläche beträgt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Zum besseren Verständnis des Wesens und der Ziele vorliegender Erfindung wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
1 zeigt eine Vorderansicht zweier Platten gemäß der Erfindung,
2 zeigt eine Vorderansicht der Platten nach 1 mit einer Speichelprobe,
3 zeigt eine Vorderansicht der Platten nach 1 in zusammengedrücktem Zustand,
4 zeigt eine Vorderansicht der Platten nach 1 bei Trennung, nachdem der Druck freigegeben ist,
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes mit einem Doppel-Zinken,
6 zeigt eine Aufsicht auf die Hülle nach 5,
7 zeigt eine Seitenschnittansicht der Hülle nach 6 längs der Schnittlinie 7-7,
8 zeigt eine obere Schnittansicht verschiedener Komponenten der Hülle nach 1,
9 ist eine Endansicht der Gabel nach 8,
10 ist eine schematische elektrische Schaltanordnung einer Zeitsteuerung,
11 ist eine Schnittansicht des Gestells nach 5,
12 ist eine Seitenansicht der Auslösevorrichtung nach 5,
13 ist eine Schnittansicht der ersten Stufe der Betriebsweise der Ausführungsform nach 5,
14 ist eine Schnittansicht der zweiten Stufe der Betriebsweise der Ausführungsform nach 5,
15 ist eine Schnittansicht der dritten Stufe der Betriebsweise der Ausführungsform nach 5,
16 ist eine Schnittansicht der vierten Stufe der Betriebsweise der Ausführungsform nach 5,
17 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung mit einem Zinken,
18 ist eine Vorderansicht der Ausführungsform der 17 im Schnitt,
19 ist eine Seitenansicht der Ausführungsform nach 17,
20 ist eine Schnittansicht eines Teils der Ausführungsform nach 17,
21 ist ein elektrisches Schaltbild der Zeitgeber-Schaltanordnung der Ausführungsform nach 17,
22 ist eine Schnittansicht der zweiten Betriebsweise der Ausführungsform nach 17,
23 ist eine Schnittansicht der dritten Stufe der Betriebsweise der Ausführungsform nach 17,
24 ist eine Schnittansicht der vierten Stufe der Betriebsweise der Ausführungsform nach 17,
25 ist eine Schnittansicht der fünften Stufe der Betriebsweise der Ausführungsform nach 17,
26 ist eine Mikrofotografie einer Plattenoberfläche geringer Leistung,
27 ist eine Mikrofotografie einer Plattenoberfläche hoher Leistung, und
28 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles einer Platte.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Vorliegende Erfindung umfasst mehrere Ausführungsformen eines Gerätes zum Messen der Viskoelastizität von Schleim und der Bestandteile des Gerätes, die zur Durchführung der Messungen eine Schleimprobe aufnehmen.
Messen der Viskoelastizität
Die 1–4 zeigen den Vorgang, durch den die Viskoelastizität von Speichel gemessen wird. In 1 sind zwei Platten 1 und 2 mit den Probenoberflächen 3 und 4 im Abstand zueinander angeordnet dargestellt. In 2 ist eine Speichelprobe 5 zwischen die Probenflächen 3, 4 eingebracht. Typischerweise wird die Speichelprobe aus der den Speichel aufnehmenden Mulde unterhalb der Zunge entnommen, wobei der größere Teil des Speichels sublingualer Speicher, gemischt mit einem geringeren Anteil an submandibularem Speichel ist. In 3 ist gezeigt, dass die Platten 1, 2 mit einer vorgegebenen Kraft 6 zusammengedrückt werden, bis die Probenoberflächen 2, 3 einen vorbestimmten Abstand 7 voneinander haben. Der vorbestimmte Abstand 7 muss klein genug sein, dass die Speichelprobe 5 den gesamten Bereich der Probenoberflächen 3, 4 bedeckt, jedoch so groß sein, dass die Speichelprobe 5 nicht zwischen den Probenoberflächen 2, 3 nach außen gedrückt wird. In 4 werden die Platten 1 und 2 durch eine Trennkraft 8 auseinander gezogen, bis die Speichelprobe abreißt, wie mit 9 gezeigt. Das Abreißen tritt auf, wenn die Kohäsionswirkung der Speichelprobe 5 überwunden wird, wobei die Kohäsion als Tendenz zum Zusammenhalten von Teilen eines Körpers gleicher Zusammensetzung definiert wird. Die Wirkung, die durch 4 dargestellt wird, umfasst zwei Wege des Messens: (1) Verwendung einer vorgegebenen Trennkraft 8 und Messen der Zeitdauer, die vergeht, bis die Speichelprobe 5 reißt, oder (2) Verwendung einer vorbestimmten Zeitdauer und Messen der Höhe der Trennkraft 8, die erforderlich ist, um die Speichelprobe 5 zu trennen.
Die Viskosität einer Speichelprobe 5 ist eine Funktion der Trennkraft 8, des Flächeninhalts einer der Probenoberflächen 3, 4 und der Zeitdauer, die erforderlich ist, um die Probenoberflächen 3, 4 zu trennen. Diese Werte sind in folgender Gleichung in Beziehung zueinander gesetzt:
wobei die Viskosität in Poise (P), die Trennkraft in Dynes (dy), der Oberflächeninhalt in Quadratzentimetern (cm²) und die Trennzeit in Sekunden (s) gemessen wird. Der Ausdruck Trennkraft/Oberflächeninhalt wird als Scherbeanspruchung bezeichnet, und der inverse Wert der Trennzeit wird auch die Schergeschwindigkeit genannt.
Gleichung (1) ist eine Gleichung für Viskosität und nicht für Viskoelastizität. Wenn eine Newton'sche Flüssigkeit, z.B. Wasser, verwendet wird, berechnet die Gleichung (1) reine Viskosität. Speichel ist jedoch keine Newton'sche Flüssigkeit. In einer solchen Nicht-Newton'schen Flüssigkeit ist ein Element von elastischer Rückstellung oder Elastizität zusammen mit der Viskosität enthalten. Die Elastizität beeinflusst die Trennzeit und die Trennkraft 8 der Platten 1, 2. Somit werden die Messwerte, die in Gleichung (1) verwendet werden, durch die Elastizität der Speichelprobe 5 beeinflusst. Weil es keine spezielle Gleichung für Viskoelastizität gibt, wird die Gleichung für Viskosität verwendet, und die Viskoelastizität wird in mit der Viskosität äquivalenten Einheiten gemessen, wodurch sich eine Newton'sche Äquivalenz der Kombination von Viskosität und Elastizität ergibt, die in der Nicht-Newton'schen Speichelprobe 5 festgestellt wird.
Die Teile der berechneten Viskoelastizität, die zu der Viskosität und zu der Elastizität beitragen, hängen von der Dicke des Speichels (Dichte, nicht Breite) ab. Wenn die Dicke zunimmt, erhöht sich der Teil, der der Viskosität zugeordnet wird, als prozentualer Anteil der Viskoelastizität. Beispielsweise kann in einer sehr dicken Flüssigkeit der Anteil von Viskosität zu Elastizität 80 bis 20% betragen, während in einer sehr dünnen Flüssigkeit der Anteil 20% bis 80% betragen kann.
Ein weiterer Faktor, der zu berücksichtigen ist, ist darin zu sehen, dass nicht nur die Proportionen von Viskosität und Elastizität sich ändern, wenn eine Flüssigkeit dicker wird; auch die absoluten Werte der Viskosität und Elastizität ändern sich. Beispielsweise kann bei einer dicken Flüssigkeit 80% ihrer Viskoelastizität der Viskosität und 20% der Elastizität zugeschrieben werden, sodass in absoluten Zahlen 64 Poise der Viskosität und 16 Poise der Elastizität zugeschrieben werden, und bei einer dünnen Flüssigkeit können 20% der Viskoelastizität der Viskosität und 80% der Elastizität zugeschrieben werden, sodass in absoluten Zahlen 5 Poise der Viskosität und 20 Poise der Elastizität zugeschrieben werden.
Das Messen der Viskoelastizität einer Speichelprobe 5 beruht auf der Adhäsion der Speichelprobe 5 an den Probenoberflächen 3, 4, wobei die Adhäsion als die Tendenz zum Aneinanderhaften von Stoffen mit anderen Stoffen auf Grund intermolekularer Kräfte definiert wird. Um eine brauchbare Messung zu erzielen, muss die Adhäsionskraft der Speichelprobe 5 an den Speicheloberflächen 3, 4 größer sein als die Kohäsionskraft der Speichelprobe 5, so dass die Speichelprobe 5 abreißt, bevor sie sich von einer der Probenoberflächen 3, 4 löst. Deshalb müssen Probenoberflächen 3, 4, die eine Adhäsionskraft für die Speichelprobe 5 haben, die größer ist als die Kohäsionskraft der gleichen Speichelprobe 5, verwendet werden.
Die Adhäsion der Speichelprobe 5 an einer Probenoberfläche 3, 4 auf der gesamten Fläche auf, an der die Speichelprobe 5 und die Probenoberfläche 3, 4 miteinander in Kontakt stehen. Je größer deshalb die Kontaktfläche ist, umso proportional größer wird die Adhäsion der Speichelprobe 5 an den Probenoberflächen 3, 4.
Der Anteil der Viskosität an der Viskoelastizitäts-Messung erhöht sich auch proportional der Größe der Kontaktoberfläche, da jedoch die Viskosität nur einen Teil der Viskoelastizitäts-Messung darstellt, nimmt die Viskoelastizität nur um einen Betrag zu, der gleich dem prozentualen Anteil ist, den die Viskosität an der Viskoelastizität hat. Es gibt somit einen Wert bei der Vergrößerung des Oberflächeninhalts, bei dem die Adhäsions- und Kohäsionskräfte gleich sind, und jede weitere Vergrößerung des Oberflächenbereiches führt dazu, dass die Adhäsion größer ist als die Kohäsion.
Eine Möglichkeit, um den Flächeninhalt der Probenoberfläche 3, 4 zu vergrößern, besteht darin, die äußeren Dimensionen der Probenoberfläche 3, 4 zu vergrößern. Ein anderer Weg besteht darin, die Oberfläche aufzurauen, so dass eine Vielzahl von Tälern entstehen, die in die Platten 1, 2 hinein gerichtet sind. Der Kontaktflächeninhalt schließt die Fläche ein, die von den Wandungen der Täler bedeckt ist, welche sich in die Probenoberfläche 3, 4 erstrecken, mit denen die Speichelprobe in Kontakt kommen kann. Das Aufrauen der Speicheloberflächen 3, 4 ergibt einen größeren Kontakt-Flächeninhalt, ohne dass das äußere Profil der Platten 1, 2 verändert wird. Dies ist eine kritische Charakteristik. Die Größe des Gerätes ist damit nicht mehr abhängig von der Größe der Platten 1, 2, und das Gerät kann so klein gemacht werden, dass es beispielsweise in eine Brusttasche passt.
Ausführungsform des Doppel-Zinken-Gerätes
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Doppel-Zinken-Gerätes 10 nach der Erfindung. Dieses Gerät besteht aus vier getrennten Komponenten, nämlich der Hülle 12, dem Becher 14, dem Ständer 18 und der Auslösevorrichtung 20.
Die 6 und 7 zeigen eine Aufsicht und eine Schnittansicht der Hülle 12 von der Seite. Vorzugsweise besteht die Hülle aus steifem Kunststoff und ist in Form eines zylindrischen Bechers ausgebildet, der einen Durchmesser von etwa 22 bis 30 mm und eine Länge von etwa 80 bis 120 mm hat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Hülle 12 in der Nähe des offenen Endes 72 über eine Strecke von etwa 5 mm auf der äußeren Oberfläche ein Schraubgewinde 68. Der übrige Teil der Außenfläche ist im wesentlichen glatt. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein ringförmiger Vorsprung in der Nähe des offenen Endes 72, jedoch nicht in dessen unmittelbarer Nähe, vorgesehen.
Der zentrische Hohlraum 70 ist vom offenen Ende der Hülle 72 aus gesehen, wie in 6 dargestellt, in rechteckiger Form ausgebildet, und das Rechteck ist um die Achse der Hülle 12 zentriert. Die schmale Dimension des Hohlraumes 70 beträgt zwischen 7 und 8 mm, und die breite Dimension etwa 18 mm am offenen Ende 72 über einen Abstand von etwa 5 mm in die Hülle 12 hinein, wie mit 74 bezeichnet. Die breite Dimension des Hohlraumes 70, die sich weiter in die Hülle hinein erstreckt, nimmt mit einem Winkel von etwa 45° bis auf etwa 12 mm ab, wie mit 76 bezeichnet, und bleibt über einen Abstand von etwa 3 bis 5 mm, wie mit 78 bezeichnet, im wesentlichen konstant. Die breite Dimension nimmt in einem Winkel von etwa 70 bis 90° über einen Weg von 18 mm zu, wie mit 80 bezeichnet. Die Verengung und die Erweiterung des Hohlraumes 70 definieren eine Engstelle 82. Die breite Dimension des Hohlraumes 70 setzt sich bis auf etwa 40 mm vom offenen Ende 72, wie mit 84 gezeigt, fort, wobei der Hohlraum 80 sich in eine zylindrische Form 88 erweitert. Die Dicke der Wandung 86 beträgt etwa 2 mm.
In der Wandung 86 ist ein Schlitz 90 mit einer Länge von 30 bis 40 mm und einer Breite von etwa 5 mm ausgebildet. Wie in 8 dargestellt, haben die Kanten des Schlitzes 92 V-Form, und ein hin- und hergehender Schieber 94 mit Randbegrenzungen 96, die den Schlitzbegrenzungen 92 entsprechend ausgebildet sind, ist passend in den Schlitz 90 eingesetzt. Durch den hin- und hergehenden Schieber 94 und radial zur Achse der Hülle 12 verläuft eine im wesentlichen rechteckförmige Bohrung 98. In dieser Rechteck-Bohrung 98 ist eine Gabel 100 angeordnet. Der mittlere Teil 102 der Gabel hat einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt von etwa der gleichen Größe wie die rechteckförmige Bohrung 98. Der mittlere Teil 102, der mit der Form der Bohrung 98 übereinstimmt, ermöglicht es der Gabel 100, in radialer Richtung innerhalb der Bohrung 98 eine Hin- und Herbewegung auszuführen, hindert sich jedoch daran, innerhalb der Bohrung 98 eine Drehbewegung durchzuführen. Am Ende des mittleren Teils 102 außerhalb der Hülle 12 ist ein Knopf 104 vorgesehen, der groß genug ist, damit mit Hilfe der Finger einer Hand die Gabel 100 und der hin- und hergehende Schieber 94 miteinander in Längsrichtung im Schlitz 90 betätigt werden können, und die Gabel 100 in die Bohrung 98 hineingedrückt und aus ihr herausgezogen werden kann. Wie 9 zeigt, ist am Ende des mittleren Teils 102 innerhalb der Hülle 12 eine rechteckfömige Zinkenplatte 114 rechtwinklig zum mittleren Teil 102 vorgesehen. Von den oberen und unteren Kanten der Zinkenplatte 114 verlaufen zwei Zinken 106, 110 parallel und vom mittleren Teil 102 weg. Die Länge der Zinken 106, 110 ist so dimensioniert, dass dann, wenn die Gabel 100 aus der Bohrung 98 herausgezogen wird, die Enden der Zinken 106, 110 nicht sichtbar sind, wenn man vom offenen Ende 72 in den Hohlraum 70 blickt. Der mittlere Teil 102 ist von einer Wendelfeder 116 umgeben. Die Wendelfeder 116 spannt die Gabel 100 in die Hülle 12 vor.
Beidseits des Schlitzes 90 sind zwei Öffnungen 120, 122 in der Wand 86 vorgesehen. In diesen Öffnungen 120, 122 sind Licht emittierende Dioden (LEDs) 144, 146 angeordnet, die das Resultat des durch die Vorrichtung ausgeführten Tests anzeigen. Die Strahlungsfläche der LEDs ist von der Hülle nach außen gerichtet.
In der Hülle 12 ist eine Zeitschaltsteueranordnung 130 eingeschaltet, die schematisch in 10 dargestellt ist. Die Zeitschaltsteueranordnung 130 besteht aus einem Zeitgeber 132, einem Paar von Startfeldern 134, 136, einem Paar von Anschlagfeldern 138, 140, einer Batterie 142 und den beiden LEDs 144, 146. Wenn die Startfelder 134, 136 elektrisch miteinander verbunden sind, wie nachstehend beschrieben, beginnt der Zeitgeber 132 zu laufen. Wenn die Anschlagfelder 138, 140 elektrisch miteinander verbunden sind, wie nachstehend beschrieben, stellt der Zeitgeber 132 die Zeitzählung ein. Der Zeitgeber 132 vergleicht dann die verstrichene Zeitdauer mit einem vorbestimmten Wert und wenn die verstrichene Zeitdauer größer ist, wird eine der LEDs 144 augenblicklich angeschaltet, während andernfalls die andere LED 146 umgehend angeschaltet wird. Die Batterie 142 speist elektrische Energie in die Zeitsteuerschaltanordnung 130 ein.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind der Zeitgeber 132, die Batterie 142 und die LEDs 144, 146 auf der Außenseite der Hülle 12 befestigt, damit sie einfacher zugänglich sind.
Der Becher 14 ist im wesentlichen entsprechend einem auf den Kopf gestellten Becher ausgebildet und hat eine Länge von etwa 60–80 mm und besteht aus steifem Kunststoff. Bei der bevorzugten Ausführung ist die Innenfläche des offenen Endes 16 mit Gewinde versehen, wobei die Gewindegänge mit den äußeren Gewindegängen 68 der Hülle 12 in Eingriff kommen. Bei einer anderen Ausführungsform ist eine ringförmige Vertiefung um die Innenfläche des offenen Endes des Bechers ausgebildet, die mit dem ringförmigen Vorsprung der Hülle in Eingriff kommt. Der Becher wird dadurch aufgesetzt, dass er in die Hülle eingedrückt wird, bis der Vorsprung in die Vertiefungen schnappt.
Der Ständer 18, der im Schnitt in 11 gezeigt ist, hält die Hülle 12 in einer aufrechten Position. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Sockel des Ständers 54 im wesentlichen kreisförmig und hat einen Durchmesser von etwa 100 mm. Die Seitenwand ist nach oben und innen zu einer im wesentlichen flachen Oberseite 56 geneigt. Die Oberseite 56 ist im wesentlichen kreisförmig. Die Höhe des Ständers beträgt etwa 50 mm. Eine zylindrische Öffnung 58 erstreckt sich etwa 40 mm in die Oberseite 56 hinein. Der Durchmesser der Öffnung 58 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Hülle 12. Der Ständer 18 besteht aus elastomerem Material, wie z.B. Polyurethan.
Wie in 12 gezeigt, ist die Auslösevorrichtung 20 ein länglicher, U-förmiger Streifen aus Kunststoff oder einem Komposit- Material 22, das mit einem elektrisch leitenden Material überzogen ist. Nach einer anderen Ausführung ist der Streifen 22 ein elektrisch leitender Kunststoff oder ein Komposit. Der Streifen 22 hat eine Breite zwischen etwa 7 und 8 mm und eine Dicke von etwa 2 mm. Die Breitenabmessung verhindert, dass die Arme 24, 26 der Auslösevorrichtung 20 sich im normalen Betrieb in Längsrichtung verdrillen. Im Abstand von etwa 35 mm vom äußeren Ende eines jeden Armes 24, 26 ist ein Ansatz 36, 38 vorgesehen. Der Ansatz 36, 38 wird durch drei Biegungen im Streifen 22 gebildet. Die obere Biegung 40, 42 und die untere Biegung 48, 50 schließen einen Winkel von etwa 45° nach außen in Bezug auf die Ebene des Armes 24, 26 ein und stellen die mittlere Biegung von etwa 90° dar.
Die Kreuzungsstelle der Auslösevorrichtung 24 befindet sich an den inneren Enden der Arme 22, 24. Die Kurve des Kreuzungsteils bildet eine Feder 52, die die Arme 24, 26 von einer vertikalen Position nach außen in eine horizontale Position drückt, wie mit 60, 62 dargestellt. Die Höhe der Kraftwirkung, die durch die Feder 52 ausgeübt wird, ist abhängig von dem Material, aus dem der Streifen 22 besteht, und von der Dicke des Streifens 22. Die bevorzugte Kraftwirkung wird weiter unten beschrieben.
Bei einer Ausführungsform der Auslösevorrichtung 20 ist am äußeren Ende eines jeden Armes 24, 26 ein Rahmen 28, 30 vorgesehen, in dem Platten 32, 34 dauerhaft befestigt sind, z.B. durch wasserdichten Klebstoff. Bei einer zweiten Ausführungsform sind die Platten 32, 34 lösbar so befestigt, dass die Platten 32, 34 entnommen und ersetzt werden können. Bei einer dritten Ausführungsform sind die Platten einstückig mit den Armen 24, 26 ausgebildet. Die Platten 32, 34 haben aufeinander abgestimmte Flächen 64, 66, wie weiter unten erläutert wird.
Die 13–16 zeigen im einzelnen in Querschnittsansicht den internen Betrieb der Doppel-Zinken-Ausführung 10. Zu Beginn wird die Gabel 100 bis zum Ende des Schlitzes 90 unmittelbar in Nähe des offenen Endes der Hülle 72 gedrückt und dann radial aus der Hülle 12 mit Hilfe des Knopfes 104 nach außen gezogen, bis die Gabel 100 durch die Zinkenplatte 114 angehalten wird. Wegen der Wendelfeder 116 muss die Gabel außerhalb der Hülle 12 gehalten werden. Wenn, wie in 13 gezeigt, die Auslösevorrichtung 20 in das offene Ende 72 soweit eingesetzt wird, dass die Erhebungen 36, 38 auf der oberen Verengungsfläche 76 aufliegen. Der Knopf 104 wird freigegeben, so dass die Wendelfeder 116 die Gabel 100 in die Hülle 12 zurückdrücken kann; im Anschluss daran wird der obere Zinkenl 60 unmittelbar über der Feder 52 angeordnet und der untere Zinken 110 liegt unmittelbar unterhalb der Feder 52. In diese Position steuert die Gabel 100 die Bewegung der Auslösevorrichtung 20.
Nach 14 hat die Bedienungsperson den Knopf 104 weiter vom offenen Ende 72 weg um einen kurzen Abstand gedrückt. Die Fläche 78 der Verengung wirkt auf die Ansätze 36, 38 in Form eines Nockenmechanismus, mit der Folge, dass die aufeinander abgestimmten Oberflächen 64, 66 einen bündigen Kontakt geben. Dies wirkt, dass die oberen Teile der Schenkel 22, 24 der Auslösevorrichtung sich nach außen an den Ansätzen 36, 38 deformieren. Die Höhe der Kraft, mit der die aufeinander abgestimmten Oberflächen 64, 66 gehalten werden und der zufolge die Speichelprobe komprimiert wird, ist ein Maß für die Deformation der Ansätze. Vorzugsweise beträgt die Kraft zwischen den aufeinander abgestimmten Oberflächen 64, 66 etwa 15 g.
In 15 hat die Bedienungsperson den Knopf 104 weiter vom offenen Ende 72 weg gedrückt. Wenn die Ansätze 36, 38 den Boden der Verengungsstelle 78 passieren, lösen sie die Zeitschaltsteuerschaltanordnung 130 durch elektrisches Verbinden der Startfelder 134, 136 aus. Wenn die Auslösevorrichtung 20 weiter von dem offenen Ende 72 weg bewegt wird, bleiben die zueinander passenden Oberflächen 64, 66 durch die Viskoelastizität der Speichelprobe auf den Oberflächen 64, 66 miteinander zusammengehalten. In 16 hat die Auslösevorrichtung 20 das Ende der Bewegung erreicht. Schließlich überwindet die Kraft der Feder 52 die Viskoelastizität der Speichelprobe und die zueinander passenden Oberflächen 64, 66 trennen sich. Wenn die Oberflächen 64, 66 sich trennen, verbinden die Ansätze 36, 38 die Anschlagfelder 138, 140 elektrisch miteinander, wodurch der Zeitsteuerschaltanordnung 130 signalisiert wird, dass die Zeitsteuerung nicht fortgesetzt und das Ergebnis der Messung angezeigt wird.
Die Auslösevorrichtung 20 ist lösbar angeordnet, damit sie ausgewechselt werden kann. Um die Auslösevorrichtung 20 zu entfernen, wird der Knopf 104 bis zum Ende des Schlitzes 90 in unmittelbarer Nähe des offenen Endes 62 zurückgedrückt. Dann wird die Gabel radial aus der Hülle 12 mit Hilfe des Knopfes 104 herausgezogen und die Auslösevorrichtung 20 kann von Hand entfernt und beseitigt werden.
Ausführungsform eines Instruments mit Einfach-Zinken
17 zeigt eine Ausführungsform des Gerätes 200 nach der Erfindung mit Einfach-Zinken. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nach den 5–16 handelt es sich hierbei um eine im wesentlichen integrale Konstruktion.
Die 18 und 19 zeigen eine Schnittansicht von vorne und eine Schnittansicht von der Seite. Diese Ausführungsform 200 besitzt drei Basis-Komponenten, die Hülle 202, das obere Auslöseteil 204 und das untere Auslöseteil 206.
Die Hülle 202 besteht aus steifem Kunststoff und ist in seiner Form etwa rechteckförmig und hohl ausgebildet. Sie hat eine Höhe von etwa 25 mm, eine Breite von etwa 30 mm, eine Länge von etwa 130 mm und eine Wandstärke von etwa 2 mm. Ein Ende der Hülle besitzt eine Öffnung 212, durch die das obere Auslöseteil 204 greift und wieder zurückgezogen wird, wie weiter unten beschrieben. Die obere Wandung 214 besitzt einen länglichen Schlitz 216, der etwa 90 mm lang und 5 mm breit ist und weiter unten beschrieben wird. Von der Bodenwand 218 verläuft ein Keil 220 nach oben. Die auflaufende Fläche des Keiles 222 ist in einem Winkel von etwa 45° zur Bodenwand 218 geneigt und die ablaufende Oberfläche 224 erstreckt sich bis zur Bodenwand 218 von der Öffnung 212 weg in einem Winkel von etwa 45°. Der Keil 220 hat eine Höhe von etwa 10 mm.
Von den beiden langen Seitenwänden 226, 228 in der Nähe und parallel zur oberen Wand 214 geht ein Paar von oberen Schienen 230, 232 aus. Unter den oberen Schienen 230, 232 ist ein Paar von unteren Schienen 234, 236 angeordnet. Im Querschnitt haben alle Schienen 230, 232, 234, 236 eine Form ähnlich einem von der Seite betrachteten „V". Der Zweck der Schienen 230, 232, 234, 236 wird weiter unten beschrieben.
Der obere Auslöseteil 204 ist ein lang gestreckter, dünner, rechteckförmig ausgebildeter massiver Bauteil, der aus einem leicht flexiblen Kunststoff oder Komposit besteht. Er hat eine Länge von etwa 75 mm, eine Breite von etwa 25 mm und eine Dicke von etwa 2 mm. Mit der Unterseite der äußeren Extremität des oberen Auslöseteils 240 ist eine obere Platte 242 verbunden. Bei einer Ausführungsform ist die obere Platte mit dem oberen Auslöseteil 240 durch einen wasserfesten Kleber verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform, der nach 20, ist die obere Platte 242 durch einen Schnappmechanismus 20 dargestellt. Die Rückseite der oberen Platte 400 hat einen zylindrischen Ansatz 402, an dem das Ende etwas größer im Durchmesser ausgeführt ist als das innere Ende. In der unteren Fläche des Endes des oberen Auslöseteils 240 ist eine angepasste Ausnehmung 404 ausgebildet. Die obere Platte ist mit dem oberen Auslöseteil 204 dadurch verbindbar, dass der Ansatz 402 in die Ausnehmung 404 gedrückt wird, bis sie dort einschnappt. Bei einer dritten Ausführungsform ist die obere Platte 242 integral mit dem oberen Auslöseteil 204 geformt. Die obere Platte 242 hat eine angepasste Oberfläche 262, die nachstehend noch näher erläutert wird.
Die langen Ränder des oberen Auslöseteils 204 werden von V-förmigen Vertiefungen 254, 256 aufgenommen, die an die oberen Schienen 230, 232 der Hülle angepasst sind. Die oberen Schienen 230, 232 und die Vertiefungen 254, 256 ermöglichen, dass das obere Auslöseteil 204 in Längsrichtung innerhalb der Hülse 202 hin- und herbewegt wird. Von der oberen Fläche des oberen Auslöseteils 258 geht ein Knopf 260 aus. Der Knopf 260 ist so ausgebildet, dass er sich durch den Schlitz 216 erstrecken kann und eine Hin- und Herbewegung des oberen Auslöseteils 204 innerhalb der Hülle 202 von Hand ermöglicht. Von der Nähe der Mitte des oberen Auslöseteils 204 erstreckt sich ein Druckzapfen 244 und von der inneren Extremität des oberen Auslöseteils 246 erstreckt sich ein Rückführzapfen 248 nach abwärts. Die Zapfen 244, 248 verlaufen mindestens unterhalb der unteren Schienen 234, 236, wenn das obere Auslöseteil 204 an den oberen Schienen 230, 232 installiert ist.
Das untere Auslöseteil 206 weist einen Greifer 270 und einen Arm 272 auf. Der Greifer 270 ist ein rechteckförmiges Bauteil, das aus einem steifen Kunststoff besteht. Es hast eine Länge von etwa 25 mm, eine Breite von etwa 25 mm und eine Dicke von etwa 2 mm. Die langen Kanten des Greifers 270 werden von V-förmigen Vertiefungen 278, 280 aufgenommen, die den unteren Schienen 234, 236 der Hülle angepasst sind. Die unteren Schienen 234, 235 und die Vertiefungen 278, 280 ermöglichen, dass der Greifer 270 in Längsrichtung innerhalb der Hülle 202 bewegt wird. Wenn der Greifer 270 in der Hülle 202 installiert ist, ist er zwischen dem Druckzapfen 244 und dem Rückführzapfen 246 des oberen Auslöseteils 204 angeordnet. Vom rückwärtigen Ende des Greifers 282 und in der Nähe der langen Kanten 274, 276 erstrecken sich zwei Ösen 284, 286 nach abwärts, mit denen der Arm 272 verbunden ist, wie nachstehend beschrieben wird.
Der Arm 272 ist ein längliches, dünnes, rechteckförmiges, massives Bauteil, das aus leicht flexiblem Material besteht. Es hat eine Länge von etwa 50 mm, eine Breite von etwa 20 mm und eine Dicke von etwa 2 mm. Mit der äußeren Extremität des Armes 288 ist eine untere Platte 290 verbunden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die untere Platte 290 mit dem Arm 272 über einen im wesentlichen wasserfesten Kleber verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform ist die untere Platte 290 mit dem Arm 272 über einen Schnappmechanismus verbunden, ähnlich wie die weiter oben beschriebene obere Platte 242 in Verbindung mit 20. Bei einer dritten Ausführungsform ist die untere Platte 290 einteilig mit dem Arm 272 ausgebildet. Die untere Platte 290 besitzt eine zugehörige Oberfläche 264, die nachstehend beschrieben wird. Der Arm 272 ist schwenkbar mit dem hin- und hergehenden Bauteil 270 über eine Achse 292 befestigt, die sich durch Öffnungen in den Ösen 284, 286 und eine von Kante zu Kante führende Öffnung durch den Arm 272 in der Nähe des inneren Endes 294 erstreckt.
Zwischen dem hin und her beweglichen Bauteil 270 und dem Arm 272 ist eine Feder 296 angeordnet. Die Feder 296 kann eine U-Feder sein, wie in 18 dargestellt oder eine Wendelfeder. Die Feder 296 drückt den Arm 272 von dem beweglichen Bauteil 270 über den Schwenkpunkt, der durch die Achse 292 geschaffen wird, weg.
Im rückseitigen Ende der Hülle 300 sind zwei Öffnungen 302, 304 ausgebildet. Innerhalb dieser Öffnungen 302, 304 sind zwei LEDs 320, 322 angeordnet, die das Ergebnis des mit der Vorrichtung ausgeführten Tests anzeigen. Die Strahlungsflächen der LEDs sind von der Hülle 202 nach außen gerichtet.
Im Inneren der Hülle 202 ist eine Zeitschalteinrichtung 310 angeordnet, von der eine schematische Schaltung in 21 gezeigt ist. Die Zeitsteuerschaltanordnung 310 besteht aus einem Zeitgeber 312, einem Start-Schalter 314, einem Stop-Schalter 316, einer Batterie 318 und den beiden LEDs 320, 322. Wenn der Start-Schalter 314 in der nachstehend beschriebenen Weise aktiviert wird, beginnt der Zeitgeber 312 zu zählen. Wird der Stop-Schalter 316 aktiviert, stellt der Zeitgeber 312 seinen Betrieb ein. Der Zeitgeber 312 vergleicht dann die verstrichene Zeitdauer mit einem vorbestimmten Wert und wenn die verstrichene Zeitdauer größer ist, aktiviert er eine der LEDs 320 augenblicklich. Andernfalls aktiviert er die andere LED 322 umgehend. Die Batterie 318 speist elektrische Energie in die Zeitsteuerschaltanordnung 310 ein.
Bei einer anderen Ausführungsform sind der Zeitgeber 312 und die Batterie 318 auf der Außenseite der Hülle 202 befestigt, damit sie leichter zugänglich sind.
Die 19 und 20–25 zeigen im einzelnen den inneren Betrieb der Ausführungsform 200 mit einer einzelnen Gabel. Zu Beginn wird, wie 19 zeigt, der Schaltknopf 260 bis zum Ende des Schlitzes 216 in unmittelbarer Nähe der Hüllenöffnung 212 geschoben, so dass die obere Platte 242 von der Öffnung 212 nach außen steht. Aufgrund der Kraft der Feder 296 kommt das äußere Ende des Armes 288 in Kontakt mit der Bodenwand 218.
Wie in 22 gezeigt, hat der Bedienende den Schaltknopf 260 ein kurzes Stück von der Öffnung 212 weg bewegt. Diese Bewegung des Schaltknopfes bewirkt, dass die obere Platte 242 in die Hülle 202 durch die Öffnung 212 bewegt wird. Im gleichen Augenblick, in dem die obere Platte 242 vollständig in die Hülle 202 zurückgezogen wird, trifft der Druckzapfen 244 auf das äußere Ende des hin- und herbeweglichen Bauteiles 298 und das obere Ende des Keiles 220 trifft auf den Arm 272.
In der Darstellung nach 23 hat der Bedienende den Steuerknopf 260 weiter von der Öffnung 212 weg gedrückt. Der Druckkontakt 244 beaufschlagt das hin- und hergehende Bauteil 270 entlang der oberen Auslösevorrichtung 204. Der Einfluss des Keiles 220 auf den Arm 272 wirkt wie ein Nockenmechanismus, der die Kraft der Feder 296 überwindet und den Arm 272 nach oben schwenkt, bis die zugehörigen Oberflächen 262, 2b4 in Kontakt miteinander kommen. Dies führt dazu, dass der obere Auslöseteil 204 und der Arm 272 sich voneinander weg bewegen. Die Höhe der Kraft, mit der die zusammenpassenden Oberflächen 262, 264 gehalten werden und infolgedessen die Speichelprobe komprimiert wird, hängt von dem Ausmaß der Deformation ab und beträgt vorzugsweise etwa 15 Gramm.
Bei der Darstellung nach 24 hat der Bedienende den Steuerknopf 260 weiter von der Öffnung 212 weg bewegt. Wenn das äußere Ende des Armes 288 die obere Kante des Keiles 220 passiert hat, aktiviert der Rückführanschlag 248 den Start-Schalter 314, der von der Bodenwand der Hülle 218 ausgeht. Der Start-Schalter 314 löst den Zeitgeber 312 aus. Wenn das obere Auslöseteil 204 sich weiter nach hinten bewegt, werden die zusammenpassenden Oberflächen 262, 264 nicht mehr durch den Keil 220 miteinander beaufschlagt, sondern bleiben durch die Viskoelastizität der Speichelprobe auf den zusammenpassenden Oberflächen 262, 264 zusammengehalten. In 25 hat das obere Auslöseteil 204 das Ende seiner Bewegung erreicht. Schließlich überwindet die Kraft der Feder 296 die Viskoelastizität der Speichelprobe und die zusammenpassenden Oberflächen 262, 264 trennen sich. Wenn dies der Fall ist, hält das äußere Ende des Armes 288 den Zeitgeber 312 an, indem der Anschlagschalter 316, der an der Bodenwand 218 angeordnet ist, aktiviert wird.
Die Platten 242, 290 sind lösbar, damit sie ausgewechselt werden können. Um die Platten 242, 290 zu entfernen, wird der Steuerknopf 260 zum Ende des Schlitzes 216 in unmittelbarer Nähe der Öffnung 212 zurückgedrückt, wobei das äußere Ende des oberen Auslöseteiles 240 von der Öffnung 212 abgehoben wird. Dies ermöglicht den Zugang zur oberen Platte 242 zum Entnehmen. Die obere Platte 242 wird dadurch entfernt, dass sie aus der Schnappöffnung 404 herausgedrückt wird. Die untere Platte 290 ist durch die Öffnung 212 zugänglich und wird in gleicher Weise wie die obere Platte 242 entfernt.
Die Platten
Die Platten der beiden Doppel-Zinken-Anordnung 10 und Einfach-Zinken-Anordnung 200 sind im wesentlichen die gleichen. Jede weist eine zusammenpassende Oberfläche auf. Wenn die zusammenpassenden Oberflächen in Kontakt miteinander stehen, wie vorstehend beschrieben, ist die Kontaktfläche im wesentlichen die gesamte Stirnfläche der Platten. Vorzugsweise sind die Platten angenähert rund mit einem Stirndurchmesser von zwischen 0,5 und 0,7 cm, was einer Stirnfläche von angenähert 0,2 bis 0,4 cm² entspricht. Die Platten haben eine Dicke zwischen etwa 0,2 und 0,5 cm.
26 zeigt eine Mikrofotografie geringer Leistung (10X), 27 eine Mikrofotografie höherer Leistung (40X) und 28 einen stark vergrößerten Querschnitt einer bevorzugten, aufgerauten Plattenoberfläche 350. Es zeigt sich, dass die Plattenoberfläche 350 durch eine willkürliche Verteilung von unregelmäßig geformten Spitzen 352 und Tälern 354 gekennzeichnet ist. Für die Charakterisierung der Plattenoberfläche 350 zur Benutzung in einem Gerät zum Messen der Speichel-Viskoelastizität sind zwei Basis-Parameter von Bedeutung. Der erste dieser Parameter ist die mittlere Tiefe der Täler, gemessen ab der Ebene, die durch die obersten Stellen der Spitzen 352 definiert sind. Der bevorzugte Bereich dieses Mittelwertes reicht von 10 Pikometer (pm) bis 100 Mikrometer (µm), und der bevorzugte Bereich von 50 µm bis 80 µm.
Der zweite Parameter ist der Flächeninhalt der Täler 356, nämlich die Summe des Oberflächeninhalte der Talwände unterhalb einer Hälfte der mittleren Tiefe 358 der Täler relativ zu dem gesamten Oberflächeninhalt. Der bevorzugte Bereich der Tälerfläche 356 beträgt zwischen 35% und 65% des gesamten Oberflächenbereiches, und der optimale Bereich liegt zwischen 45% und 55%.
Der bevorzugte Bereich der Aufrauung beträgt etwa das Doppelte der glatten Fläche des Oberflächeninhalts. Dies wird dadurch erreicht, dass eine mittlere Tiefe von etwa 65 µm und eine Tälerfläche von etwa 50% zugrunde gewählt wird.
Wenn die mittlere Tiefe der Täler 354 zu gering ist, z.B. weniger als 10 pm, wird die Plattenoberfläche 350 zu glatt und arbeitet aus zwei Gründen nicht einwandfrei. Der erste Grund ist, dass der Flächeninhalt der Plattenoberflächen 350 so klein ist, dass die Speichelprobe nicht mit einer Kraft anhaftet, die größer ist als die Kohäsion der Speichelprobe. Wie oben erwähnt, trennt die Speichelprobe sich von den Plattenoberflächen 350, bevor sie bricht, wenn die Adhäsionskraft kleiner ist als die Kohäsionskraft der Speichelprobe.
Der zweite Grund ist darin zu sehen, dass sehr glatte Oberflächen des gleichen Materials bewirken, dass sie aneinander auf einem molekularen Pegel anhaften, der eine sehr hohe Trennkraft erforderlich macht, um die Oberflächen auseinander zu ziehen. Die Trennkraft würde zu hoch werden, als dass sie im praktischen Einsatz praktikabel wäre, weil der sublinguale Speichel eine sehr geringe Viskoelastizität hat, die eine fein geeichte Trennkraft für eine exakte Messung erforderlich macht und weil es schwieriger ist, eine hohe Kraft im Vergleich zu einer geringen Kraft mit der gleichen absoluten Genauigkeit zu eichen, wäre die höhere, zur Trennung von glatten Oberflächen erforderliche Kraft schwieriger auf einem bestimmten Wert zu eichen als die niedrige Kraft, die erforderlich ist, um aufgeraute Oberflächen zu trennen, was zu einer Viskositäts-Messung geringerer Genauigkeit führen würde.
Wenn die mittlere Tiefe der Täler 254 zu groß ist, z.B. größer als 100 µm oder das Verhältnis von Tälerfläche 356 zur gesamten Fläche zu groß ist, z.B. größer als 65%, funktioniert die Oberfläche auch nicht in geeigneter Weise, weil die Speichelprobe sich in die tiefen oder großen Täler ausbreiten und dazu führen würde, dass die Speichelprobe außerhalb der Täler 354 für eine exakte Messung zu gering wäre. Wenn die Speichelprobe zu gering ist, deckt sie nicht die gesamte Fläche der Plattenoberflächen 350 ab, was zu einem ungenauen Wert für das Reißen des Oberflächenbereichs führen und die berechnete Viskoelastizität ungenau machen würde.
Wenn das Verhältnis von Tälerfläche 356 zu Gesamtfläche zu gering wird, z.B. kleiner als 35%, funktioniert die Plattenoberfläche 350 ebenfalls nicht einwandfrei, weil der Bereich der Plattenoberflächen 350 so klein würde, dass die Speichelprobe nicht mit einer Kraft anhaftet, die größer ist als die Kohäsion der Speichelprobe. Wie weiter oben ausgeführt, trennt sich die Speichelprobe von den Plabenoberflächen 350 vor dem Reissen, wenn die Adhäsionskraft kleiner ist als die Kohäsionskraft der Speichelprobe.
Die Platten bestehen aus Glas oder Kunststoff. Im Falle von Glas wird die Stirnfläche auf die beschriebene aufgeraute Oberfläche geschliffen. Im Falle von Kunststoff wird die Oberfläche in eine Form geätzt, aus der die Platte hergestellt wird, so dass ein zusätzlicher Schleifschritt nicht erforderlich ist. Bei der Doppel-Zinken-Aanordnung 10 sind die Platten vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, weil dann die Auslösevorrichtung 20 mit den Platten als integrale Komponenten gegossen werden kann. Bei der Einfach-Zinken-Ausführungsform 200 bestehen die Platten vorzugsweise entweder aus Glas oder aus Kunststoff. Da sie vorzugsweise von dem oberen Auslöseteil 204 und dem Arm 272 trennbar sind und nicht einteilig mit diesen Komponenten hergestellt sind, brauchen sie nicht aus dem gleichen Material zu bestehen wie das obere Auslöseteil 204 und der Arm 272.
Die Platten sind für den Einmalgebrauch ausgelegt. Die Stirnseiten können nur für eine Messung verwendet werden, weil die auf die Fläche aufgebrachte Speichelprobe in den Ritzen der Stirnfläche austrocknet und eine anschließende Messung ungültig wäre, nachdem die neue Speichelprobe nicht einwandfrei an der Stirnfläche anhaften kann.
Bestimmung der Fruchtbarkeitsperiode
Die verstrichene Zeitdauer, die durch die Zeitsteuerschaltanordnung 130, 310 gemessen wird, ist die Zeit, die erforderlich ist, damit die Kraft der Feder 52, 296 die Tendenz der Speichelprobe, intakt zu bleiben, überwindet, also die Kohäsionskraft. Die Viskoelastizität der Speichelprobe ist direkt auf diese Zeitmessung durch die Gleichung (1) oben bezogen.
Bei der Doppel-Zinken-Ausführungsform ist die bevorzugte Größe der Platten-Stirnflächen 64, 66 zwischen etwa 0,2 cm² und 0,4 cm². Damit jedoch die Speichelprobe reißt, bevor sie sich von den Platten-Flächen 64, 66 trennt, werden die Plattenflächen 64, 66 auf etwa das Doppelte des nominellen Flächeninhalts aufgeraut, nämlich von etwa 0,4 cm² bis etwa 0,8 cm². Ein vorbestimmter konstanter Druck wird zwischen die Plattenflächen 64, 66 über eine sehr kurze Zeitperiode von etwa 2–4 Sekunden aufgebracht, wenn die Erhebungen 36, 38 innerhalb der Verengung 82 liegen. Dieser Druck komprimiert und extrudiert die Speichelprobe zwischen den Platten 64, 66. Nachdem die Erhebungen 36, 38 über der Verengung 82 liegen, bewirkt die Druckkraft der Feder 52, dass die Speichelprobe abreißt. Die Federkraft wird auf etwa 0,001 dy eingestellt, was eine Scherbeanspruchung von zwischen etwa 0,0013 dy/cm² und 0,0025 dy/cm² ergibt. Die Scherbeanspruchung wird durch den inversen Wert der Zeitdauer geteilt, die von dem Zeitgeber 130 gemessen wird, damit die Viskoelastizität der Speichelprobe erreicht wird. Wenn beispielsweise die Scherbeanspruchung 0,0017 dy/cm² beträgt und die Trenndauer mit 30 Sekunden gemessen wird, wird die Viskoelastizität mit 0,051 P oder 5,1 cP berechnet.
Bei der Einfach-Zinken-Ausführungsform ist die bevorzugte Größe der Plattenflächen 262, 264 zwischen etwa 0,2 cm² und 0,4 cm². Damit jedoch die Speichelprobe abreißt, bevor sie sich von den Plattenflächen 262, 264 trennt, werden die Plattenflächen 262, 264 auf etwa den doppelten Wert des nominalen Oberflächeninhalts, nämlich von etwa 0,4 cm² bis etwa 0,8 cm² aufgeraut. Ein vorbestimmter konstanter Druck wird zwischen die Plattenflächen 262, 264 über eine sehr kurze Zeitperiode von etwa 2–4 Sekunden aufgebracht, wenn der Arm 272 von dem Keil 220 hochgeschoben wird. Dieser Druck komprimiert und extrudiert die Speichelprobe zwischen den Plattenflächen 262, 264. Nachdem das vordere Ende des Armes 288 sich über dem Keil 220 befindet, wirkt der Druck der Feder 296 in der Weise, dass die Speichelprobe gebrochen wird. Die Federkraft wird auf etwa 0,001 dy eingestellt, was eine Scherbeanspruchung von zwischen etwa 0,0013 dy/cm² und 0,0025 dy/cm² ergibt. Die Scherbeanspruchung wird durch den inversen Wert der Zeitdauer gemessen durch den Zeitgeber 310 geteilt, damit die Viskoelastizität der Speichelprobe erreicht wird. Wenn beispielsweise die Scherbeanspruchung 0,0017 dy/cm² beträgt und die Trenndauer mit 30 Sekunden gemessen wird, wird die Viskoelastizität mit 0,051 P oder 5,1 cP berechnet.
Arbeitsweise
Jede der beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise. Es gibt jedoch einige Unterschiede, so dass die Arbeitsweise einer jeden Ausführungsform getrennt beschrieben wird.
Doppel-Zinken-Ausführungsform
Die Doppel-Zinken-Ausführungsform ist so ausgelegt, dass die Auslösevorrichtung 20 entfallen kann. Vor einer Inbenutzungsnahme wird eine neue Auslösevorrichtung 20 bereit gestellt und in die Hülle 12 nach folgender Methode eingesetzt: (1) Der Steuerknopf 104 wird bis zum Ende des Schlitzes 90 in der Nähe des oberen Endes der Hülle 72 verschoben, (2) der Steuerknopf 104 wird aus der Hülle 12 entgegen der Kraftwirkung der Feder 116 herausgezogen, bis er anschlägt, und der Knopf 104 wird außen festgehalten, (3) die Auslösevorrichtung 20 wird in das obere Ende 72 eingesetzt, bis die Erhebungen 36, 38 auf der oberen Verengungsfläche 76 aufliegen, und (4) der Knopf 104 wird freigegeben, wodurch die Wendelfeder 116 die Gabel 111 zurück in die Hülle 12 ziehen kann. Während dieses Einsetzvorganges muss darauf geachtet werden, dass eine Verschmutzung der Platten 32, 34 mit Fremdsubstanzen vermieden wird, da eine solche Verschmutzung das Messergebnis unbrauchbar machen würde.
Wenn die Auslösevorrichtung 20 innerhalb der Hülle 12 an Ort und Stelle angeordnet ist, werden die Platten 32, 34 in den Mund eingetaucht, um eine Probe von sublingualem Speichel aus dem Speichelpool unterhalb der Zunge zu entnehmen. Der Speichel muss im wesentlichen die gesamte Fläche der Platten 64, 66 bedecken. Nachdem die Speichelprobe genommen worden ist, wird das Bodenende der Hülle 12 in die Öffnung im Ständer 18 eingesetzt. Dann wird der Steuerknopf 104 um den vollen Abstand des Schlitzes 90 in gleichmäßiger Bewegung verschoben. Wenn die gleichmäßige Bewegung nicht aufrecht erhalten wird oder wenn der Steuerknopf 104 nicht um die volle Strecke des Schlitzes 90 weiter geschoben wird, wird eine ungültige Messung erzielt. Nach einer Zeitperiode leuchtet eine der LEDs 144, 146 kurzzeitig auf. Wird eine LED 144 zum Leuchten gebracht, sind es noch etwa zwischen 48 Stunden und 5 Stunden vor dem Eisprung. Wenn die andere LED 146 aufleuchtet, liegt der Vorgang nicht innerhalb dieser Zeitperiode vor dem Eisprung.
Nachdem eine Messung durchgeführt worden ist, muss die Auslösevorrichtung 20 ersetzt werden, da sie nur für eine Messung verwendet werden kann. Um die Auslösevorrichtung 20 zu entfernen, wird der Steuerknopf 104 um den vollen Abstand des Schlitzes 90 weiter geschoben, der Steuerknopf 104 aus der Hülle 20 entnommen und die Auslösevorrichtung 20 aus der Hülle 12 gezogen.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das gesamte Gerät 10 auswechselbar. Bei dieser Ausführungsform ist das Gerät 10 bereits mit der Auslösevorrichtung 20 versehen. Nachdem das Gerät für eine einzelne Messung verwendet worden ist, wird es in geeigneter Weise entsorgt.
Einfach-Zinken-Ausführungsform
Die Einfach-Zinken-Ausführungsform 200 ist so ausgelegt, dass die Platten 242, 290 ausgewechselt werden können. Vor der Benutzung wird ein neues Paar von Platten 242, 290 bereit gestellt und am äußeren Ende des oberen Auslöseteils 240 installiert sowie der Arm 288 durch Einschnappen der oberen Platte 242 in die Öffnung 404 im oberen Auslöseteil 204 und durch Einschnappen der unteren Platte 290 in die Öffnung im Arm 272 installiert. Während dieses Installiervorganges muss darauf geachtet werden, dass eine Verschmutzung der Platten 242, 290 mit fremden Substanzen sicher vermieden wird, da eine solche Verschmutzung die Messung unbrauchbar machen würde.
Nachdem die Platten 242, 290 installiert worden sind, wird die obere Platte 242 in den Mund unterhalb der Zunge eingetaucht, um eine Probe sublingualen Speichels zu entnehmen. Der Speichel muss im wesentlichen die gesamte Fläche der Platte 262 bedecken. Nach der Entnahme der Speichelprobe wird der Steuerknopf 260 um den vollen Abstand des Schlitzes 216 in einer weitgehend gleichförmigen Bewegung verschoben. Wenn die gleichförmige Bewegung nicht aufrecht erhalten wird oder der Steuerknopf 260 nicht über die volle Strecke des Schlitzes 216 verschoben wird, wird eine unbrauchbare Messung erzielt. Nach einer Zeitperiode leuchtet eine der LEDs 320, 322 auf. Wenn eine LED 320 aufleuchtet, sind es noch zwischen etwa 48 Stunden und 5 Stunden bis zum Eisprung. Leuchtet die andere LED 322 auf, erfolgt der Eisprung nicht innerhalb dieser Zeitperiode.
Nachdem eine Messung vorgenommen worden ist, müssen die Platten 242, 290 ersetzt werden, da sie nur für eine Messung verwendet werden können. Um die Platten 242, 290 zu entfernen, wird der Steuerknopf über die volle Strecke des Schlitzes 260 zurückgezogen und die obere Platte 242 aus der Öffnung 404 gehoben. Das Entfernen der unteren Platte 290 erfolgt dadurch, dass sie aus der Armöffnung entnommen wird.
Bei einer anderen Ausführungsform wird das gesamte Gerät 200 ausgewechselt. Bei dieser Ausführungsform ist das Gerät mit den bereits installierten Platten 242, 290 ausgerüstet. Nach der Verwendung für eine einzelne Messung wird das Gerät 200 in geeigneter Weise entsorgt.

Claims

Komponente für ein Gerät zur Bestimmung der weiblichen Fruchtbarkeitsperiode durch Messen der Viskoelastizität von Speichel, wobei die Komponente eine aus steifem Material bestehende Schicht aufweist, und eine Oberfläche (350) dieser Schicht eine willkürliche Verteilung von Erhebungen (352) und Vertiefungen (354) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Tiefe der Vertiefungen (354), gemessen von der Ebene aus, die durch die obere Begrenzung der Erhebungen (352) definiert ist, im Bereich von 10 Pikometern bis 100 Mikrometern beträgt und dass die gesamte Fläche der Wände der Vertiefungen (354) unterhalb der Hälfte der mittleren Tiefe zwischen 35% und 65% der Gesamtfläche der Schichtfläche (350) beträgt.
Komponente nach Anspruch 1, bei der die mittlere Tiefe im Bereich von 50 Mikrometern bis 80 Mikrometern beträgt.
Komponente nach Anspruch 1 oder 2, bei der die gesamte Fläche der Wandungen der Vertiefungen unterhalb der Hälfte der mittleren Tiefe zwischen 45% und 55% der Gesamtfläche der Schichtoberfläche (350) beträgt.
Komponente nach Anspruch 3, bei der die Schicht (350) aus Glas besteht.
Komponente nach Anspruch 4, bei der die Schichtfläche (350) geschliffen ist.
Komponente nach Anspruch 3, bei der die Schicht aus einem Polymer besteht.
Komponente nach Anspruch 6, bei der die Schichtoberfläche (350) eine Spritzteil-Fläche ist.