DE7431107U - Vorrichtung zur kapillarviskosimetrischen Bestimmung von inhomogenen biologischen Flüssigkelten - Google Patents

Description

Case 7/108
Dr.Bu./Kp.

DR. KARL· THOMAE GMBH., BIBERACH AN DER RISS

Vorrichtung zur kapillarviskosimetrischen Bestimmung von inhomogenen biologischen Flüssigkeiten

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur kapillar-viskusirnetrischen Bestimmung von inhomogenen biologischen Flüssigkeiten, insbesondere von Sputum-Proben.

Schlexuihautsekrete sind inhomogene Lösungen vor Makromolekülen iait großer Kettenlänge. Der inhomogene Charakter der Schleimhaut-· sekrete- die oftmals mit zum Teil sehr zähen KJumpen vermischt aein können, lS&t kein>2 Messung mit den üblichen Kapillar-Viskosimetern ¹ZU. Der freie Durchfluß auf Grund des eigenen Gewichtes !und der Höhendifferenz der senkrechten Kapillaren wii-d verstopft, sobald zähe Sch.leimklumpen in die Röhren gelangen: die Messung 'der Durchflußzeit wird daher unmöglich.

M. W. Arveeon hat ein Xapillar-Viskosimeter konstruiert, bei dem hochvisköse Fette mit einem Kolben durch eine Kapillare gedrückt !werden, wobei der dazu benötigte Druck gemessen v/ird. Dieses Gelrät eignet sich jedoch nicht für die Messung geringer, inhomogener jSputummengen, wie sie bei klinischen Untersuchungen anfallen. Das ,Gerät ist zudem sehr aufwendig konstruiert und äußerst unhandlich. Später wurde deshalb von S. R. Hirsch und R. 0. Kory (J. Allergy |, 265 (1967)) ein Sputum-Viskosimeter entwickelt, bei welchem

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das Sputum durch einen durchlöcherten Spritzenkolben unter Messung des dabei entstehenden Druckes gedrückt wird. Dieses Gerät liefert aber zu ungenaue Werte, da eine echte Kapillarwirkung nicht er- \ zielt wird und damit eine laminare Strömung nicht gesichert ist; zudem ist die Bestimmung verschiedener Meßgrößen nicht oder nur beschränkt möglich, die für die Beurteilung des Sputurns oder eines auf dieses einwirkenden Therapeutikums wichtig sind. Zur Beurteilung einer Sputumprobe ist es notwendig, daß erstens die Gesamtviskosität dieser Sputumprobe gemessen werden kann; zweitens, daß für diese Sputumprobe die maximale und minimale Viskosität bestimmbar ist. Es hat sich gezeigt, daß die herkömmlichen Viskosimeter, z.B. Kapillar-Viskosimeter, Kugelfallviskosimeter, Rotationsviskosimeter, eine Bestimmung dieser Werte bei volumeninfißig beschränkten, inhomogenen Sputumproben, die an sich eine nichtnewton'sche Lösung darstellen, nur in ungenügender Weise gestatten.

Es wurde nun gefunden, daß sich das oben angegebene Ziel dadurch erreichen läßt, daß man einen mit einem Kolben versehenen Zylinder direkt, zur Vermeidung eines großen Zwischenvolumens, mit einem T-Stück mit kleinem Totraum verbindet, wobei am anderen Ende des Längskanals des T-Stückes eine Kapillare aufgesteckt und der vorzugsweise in einem Winkel von 90 auf den Längskanal stellende Jeitenast des T-3tückeö an einen Druckaufnehmer druckdicht anceschlossen ist. Voraussetzung ist, daß der Durchmesser des Kanals des T-Stückes größer ist als der innere Durchmesser der Kapillare.

Als Zylinder mit Kolben wird vorzugsweise eine handelsübliche mediziniscne Spritze verwendet, die nach Aufziehen der Sputuinprobe mit ihrem Konus in das T-Stück gesteckt wird. Als Kapillare dient eine rostfreie Stahlkapillare mit Innenkonus, die auf das mit einem Außenkonus versehene freie Ende des T-Stücks aufgesetzt wird; der Druckaufnehmer, z.B. eine Vorrichtung mit einem Dehnungsmeßstreifen oder ein piezoelektrischer oder induktiver Druckaufnehmer, wird vorzugsweiäe im rechten V/inkel zur Injektionsspritze ebenfalls in den Konus des T-Stückes gesteckt. Der Druckaufnehmer ist mit einem Streifenschreiber verbunden.

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Der Spritzenkolben wird mittels einer, vorzugsweise kontinuierlich regelbaren Vorschubvorrichtung gleichmäßig bewegt, damit eine konstante Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird. Als Vorschubvorrichtung eignet sich z. B. eine Infusionspumpe, wie sie in jeder kKlinik verwendet wird.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Nachdem die zu messende Flüssigkeit in die Injektionsspritze aufgezogen ist, wird letztere in das T-Stück eingeführt. Nach dem Einschalten der Vorschubvorrichtung, z.B. einer Infusionspumpe, wird die in der Kanüle (der Spritze) vorhandene Luft zunächst verdrängt. Der Druckaufnehmer mißt den unmittelbar vor der Kapillare vorhandenen Druck. Die Pumpe wird nunmehr kurz abgeschaltet und der nach Druckaustausch jetzt vorhandene "Null"-Druck am Schreiber auf die gewünschte Grundlinie eingestellt Die Pump«
beginnt.

Die Pumpe wird wieder eingeschaltet, wobei die eigentliche Messung

Bei der nachfolgenden Messung einer anderen Flüssigkeit ist es nicht erforderlich, die Kanüle zu spülen, da der sehr kleine Totraum (beispielsweise 0,05 nil) einen raschen Austausch der Meßflüssigkeit gestattet.

Die Länge (Abszisse) der registrierten Kurve ist bei bekannter und konstanter Strömungsgeschwindigkeit ein Maß für die Menge der gemessenen Flüssigkeit.

Die Höhe der Auslenkungen (Ordinate) ist ein Maß für die Viskosität. Die "mittlere Viskosität" kann durch Integration und anschließer ie Division durch die Kurvenlänge erhalten werden. Maximal- und Minimalwerte der Viskosität können direkt abgelesen werden.

Die jeweils gewählten Parameter (Kanüle, Strömungsgeschwindigkeit) können mit Hilfe einer Flüssigkeit bekannter Viskosität geeicht werden.

Die Genauigkeit der Messung wird durch die Präzision der Vorschubvorrichtung bestimmt, die die konstante Stromstärke (Strömungsgeschwindigkeit) gewährleisten muß. Wichtig ist noch, daß die Sputuai-

Messungen bei nicht zu kleinen Strömungsgeschwindigkeiten durchgeführt; werden, bedingt durch die thixotropen Eigenschaften des menschlichen Jputums, falls nicht speziell diese miterfaßt werden sollen.

Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß große Viskositätsunterschiede innerhalb einer Probe erfaßbar sind, daß die Probemenge nicht begrenzt ist, daß das Gerät als echtes Kapillarviskosimeter für Reihenuntersuchungen einsatzfähig ist, ohne daß es jedesmal gewartet werden muß. Ein kleiner Totraum im T-Stück läßt die Messung von Mengen ab etwa 0,2 ml zu. Die zweckmäßigsten Durchmesser der Kapillaren liegen zwischen 0,3 und 0,8 mm; es ist vorteilhaft, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ca. 0,1 bis 0,6 ml/Minute zu arbeiten. Ein großer Vorteil liegt noch darin, daß man genormte Einwegspritzen verwenden kann, die nach unseren Versuchen nur unbedeutende Toleranzen aufweisen, sodaß sich eine Reinigung von Zylinder und Kolben erübrigt. Es soll noch kurz auf die physikalische Grundlage dieser Viskositätsmessung hingewiesen werden: aus der Gleichung

-2 in d^r Π die Viskosität in dyn see · cm ,

ρ der Druck in Mikrobar

r der Radius der Kapillare in cm,

1 die Länge der Kapillare in cm und

I die Stromstärke (Strömungsgeschwindigkeit),

ausgedrückt durch die Beziehung Volumen (ml) ge-

! teilt durch die Durchlaufzeit (see), bedeuten,

: ergibt sich, daß die Viskosität durch Messung des variablen Druckes : ρ bestimmbar ist, wenn alle anderen Größen konstant gehalten werden. Dieser Druck ρ ist erforderlich, um die Flüssigkeit bei kon- ; stanter Stromstärke I durch die Kapillare su drücken.

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Das Wesen der Erfindung soll in beispielhafter Form durch die nachstehend angeführte Figur 1 verdeutlicht werden.

In dieser Zeichnung bedeutet

(1) eine kontinuierlich regelbare Vorschubvorrichtung, z.B. Infusionspumpen mit konstantem Vorschub,

(2) ein beweglicher Träger für den Spritzenstempel;

(3) ein fixiertes Gegenlager für die Injektionsspritze;

(4) eine Injektionsspritze;

(5) ein Sezial-T-3tück mit Innenkonus zur Aufnahme des Konus der Injektionsspritze, mit Außenkonus zum Aufsetzen der Kapillare und mit Innenkonus zum Einführen des Druckaufnehmers,

(6) eine auswechselbare Meßkapillare und

(7) ein elektr.jcher Druckaufnehmer, der z.B. mit einem Kurvenschrjiber in Verbindung steht.

Die Figur 2 zeigt eine typische Kurve, wie sie ein Streifenschreiber schrieb.

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Claims (5)

^ä^n sprüche

1.) Vorrichtung zur kapillar-viskosimetrischen Bestimmung von inhomogenen biologischen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem mit einem Kolben versehenen Zylinder (h), einem T-Stück (5) mit kleinem Totraum, versehen mit einem Konus an beiden .Seiten des Längskanals und einem Konus im Seitenkanal, einer Kapillare (6), einem druckdicht ansitzenden Druckmesser (7), einer Vorschubeinrichtung (1) mit fahrbarer Halterung (2) für den Kolbenkopf und fixierter Halterung (3) zum Festmachen des Zylinders (¹O, besteht, wobei der Durchmesser des Längskanals im T-Stück (5) größer sein muß als der Durchmesse*' der Kapillaröffnung.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zylinder (4) eine an sich gebräuchliche Injektionsspritze dient, die über ihren Außenkonus am Kanülenende in den Innenkonus des Längskanals des T-Stückes (5) einsteckbar ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kapillare (6) eine rostfreie Stahlkapillare dient, die über ihren Innenkonus auf den Außenkonus des Längskanals des T-Stückes (5) aufsteckbar ist.

1.) Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenast im T-Stück (5) im Winkel von 90° auf dem Längskanal steht.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 und Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (1) kontinuierlich regelbar ist.

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