FI60315C - Kapillaerviskosimeter - Google Patents

Description

RSr^l rBl KUULUTUSJULKAISU n -, -

Mj (1' UTLÄGGN I NGSSKRI FT 6Uo15 • C ,ι~ Fat?nttl -y'5nr;'.>tty 10 12 1901 ' ' Patent meddelat ^ (51) Kv.ik.3/int.ci.3 G 01 N 11/04 SUOMI-FINLAND (21) P«t*nttlh»k«mus — P»t*nt*n*öknlng 752 565 (22) H»k*»*il*pilvi — Anteknlngtdtg 15.09· 75 * ' (23) Alkupilvi — Glltlghetadag 15.09.75 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offuntllg 17.03.76

Patentti- ja rekisterihallitut .... . ..... ....... , _ . . . . (44) Nlhtivikslpanen |a kuuLlulkaltun pvm. — Λθ

Patent- ocH registerstyrelsen Ansöksn utiagd och uti.skrift«n pubikermd 31-08.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prloHtet 16.09-7^

Saks an Li it tot as avalt a-Fö rbun ds republ iken Tyskland(DE) P 2444lU8.3 (71) Dr. Karl Thomae Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Biberach an der Riss, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Hans-Dietrich Renovanz, Biberach, Karl Heissler, Nurnberg, Eberhard Weller, Biberach, Saksan Liittotasavalta-ForbuncLsrepubliken Tyskland(DE) (7*0 Leitzinger Oy (54) Kapillaariviskosimetri - Kapillärviskosimeter

Keksinnön kohteena on kapillaari-viskosimetri, joka käsittää männällä varustetun sylinterin syöttölaitteineen, mittakapillarin ja painemittarin.

Limakalvon eritteet ovat pitkäketjuisten makdromolekyylien epähomogeenisia liuoksia. Limakalvon eritteiden, jotka usein voivat olla sekoittuneita osaksi erittäin sitkeiden kokkareiden kanssa, epähomogeenisuuden vuoksi ei voida thedä mitään mittaksia tavanomaisilla kapillaari-viskosimetreillä. Vapaa virtaus, joka tapahtuu oman painon ja pystysuorien kapillaarien korkeuseron vuoksi, pysähtyy heti, kun sitkeät limakokkareet tulevat putkiin; läpivirtausajan mittaaminen on siten mahdotonta.

M.W. Arveson on suunnitellut kapillaari-viskosimetrin, jossa suuri-viskoosisia rasvoja painetaan männän avulla kapilaarin läpi, jolloin mitataan tähän tarvittava paine. Tämä laite ei kuitenkaan sovellu sellaisten vähäisten, epähomogeenisten yskösmäärien mittaamiseen, jotka tulevat kyseeseen kliinisissä tutkimuksissa. Laite on sitä paitsi rakenteeltaan erittäin kallis ja erittäin vaikeasti käsiteltävissä. S.R. Hirsch ja R.O. Kory (J. Allergy 3_9, 265 (1967) ovat 2 60315 sen vuoksi myöhemmin kehittäneet yskös-viskosimetrin, jolla yskös painetaan läpirei'itetyn ruiskutusmännän läpi ja mitataan tällöin syntynyt paine. Tällä laitteella saadaan kuitenkin epätarkkoja arvoja, koska ei saada aikaan todellista kapillaarivaikutusta eikä siten voida olla varmoja siitä, ettei tapahdu laminaarista virtausta» lisäksi ei ole mahdollista tai on mahdollista vain rajoitetusti määrittää eri mittaussuureita, jotka ovat tärkeitä ysköksen tai tähän vaikuttavan terapeutikan arvostelun kannalta. Yskösnäytteen arvostelemiseksi on välttämätöntä, että ensiksikin voidaan mitata tämän yskösnäytteen kokonaisviskositeetti; toiseksikin että voidaan määrittää tämän yskösnäytteen suurin ja pienin viskositeetti. On osoittautunut, että näiden arvojen määrittämistä tilavuudeltaan rajoitetuilla, epähomogeenisilla yskösnäytteillä, jotka sinänsä ovat ei-newtonialisia liuoksia, ei voida thhdä tyydyttävällä tavalla tavanomaisilla viskositeettimittareilla, esimerkiksi kapillaari-viskosimetrillä, putoava kuula-viskosimetrillä, rotaatioviskosimetrillä.

Nyttemmmin on havaittu, että edellä mainittu tavoite voidaan saavuttaa keksinnön mukaisella laitteella, jolle on tunnusomaista se, että siihen kuuluu T-kappale, jossa on pieni kuollut tila, jonka pituuskanava toisaalta on suoraan liitetty mittakapillaariin ja toisaalta sylinteriin, ja jonka sivukanava on liitetty painemitta-riin, että T-kappaleen pituuskanavan halkaisija on suurempi kuin kapillaariaukon halkaisija ja että syöttölaite vakiosyötön aikaansaamiseksi on säädettävissä.

Männällä varustettuna sylinterinä käytetään parhaiten kaupasta saatavaa lääkeruiskua, jonka neulakartio työnnetään T-kappaleeseen yskösnäytteen sisälle vetämisen jälkeen. Kapillaarina käytetään ruostumattomasta teräksestä olevaa teräskapillaaria, jonka sisäpuolinen kartio asetetaan T-kappaleen ulkokartiolla varustetun vapaan pään päälle; painemittari, esimerkiksi laite, jossa on venymäliuska, tai piatsosähköinen tai induktiivinen painemittari, työnnetään parhaiten suorassa kulmassa injektioruiskuun nähden, myös T-kappaleen kartioon.- Painemittari on yhdistetty piirturiin.

Ruiskun mäntää liikutetaan tasaisesti parhaiten jatkuvatoimisesti säädettävissä olevan syöttölaitteen avulla siten, että virtausnopeus saadaan vakioksi. Syöttölaitteeksi sopii esimerkisksi infuusio- 3 6 0 31 5 pumppu, jollaista käytetään jokaisessa sairaalassa.

Laite toimii seuraavasti: Sen jälkeen, kun mitattava neste on imetty injektioruiskuun, ruisku työnnetään T-kappaleeseen. Syöttölaitteen, esimerkiksi infuusiopumpun, päällekytkemisen jälkeen tunkeutuu pois ensiksi kanyylissä (ruiskussa) oleva ilma. Painemittari mittaa välittömästi ennen kapillaaria vallitsevan paineen. Pumppu pysäytetään nyt lyhyeksi aikaa ja paineen tasaantumisen jälkeen vallitseva "nollapaine" asetetaan piirturissa halutulle perusviivalle. Pumppu kytketään uudelleen päälle, jolloin varsinainen mittaus alkaa.

Kun myöhemmin mitataan toista nestettä, ei kanyyliä tarvitse huuhdella, koska hyvin pieni kuollut tila (esimerkiksi 0,05 ml) mahdollistaa mitattavan nesteen nopean vaihtumisen.

Rekisteröidyn käyrän pituus (abskissa) toimii mitatun nesteen määrän mittana, kun virtausnopeus on tunnettu ja vakio. Sivuttaispoikkeamien korkeus (ordinaatta) toimii viskositeetin mittana. "Keskimääräinen viskositeetti" voidaan saada integroimalla ja sen jälkeen jakamalla käyrän pituudella. Viskositeetin suurin ja pienin arvo voidaan lukea suoraan.

Kulloinkin valitut parametrit (kanyyli, virtausnopeus) voidaan kalibroida nesteellä, jonka viskositeetti tunnetaan.

Syöttölaitteen tarkkuus määrää mittauksen tarkkuuden, joten on varmistettava vakiona pysyvä virranvoimakkuus (virtausnopeus).

Lisäksi on tärkeää, ettei yskösten mittausta suoriteta liian pienillä virtausnopeuksilla ihmisen ysköksen diksotrooppisten ominaisuuksien vuoksi, ellei tätä juuri erityisesti haluta kokeilla.

Keksinnön mukaisen laitteen suurena etuna on se, että voidaan käsitellä näytettä, jossa viskositeettierot ovat suuret, että näytemäärä ei ole rajoitettu, että laitetta voidaan käyttää sarjatutkimuksissa todellisena kapillaariviskosimetrinä tarvitsematta huoltaa sitä joka kerta. T-kappaleen pienen kuolleen tilan vuoksi voidaan mitata määriä noin 0,2 ml:sta lähtien. Kapillaarin tarkoituksenmukaisin halkaisija on 0,3 - 0,8 mm; työskentely tapahtuu edullisesti käyttämällä virtausnopeutta noin 0,1 - 0,6 ml/minuutti. Eräs suuri etu on edelleen se, että voidaan käyttää normitettuja kertakäyttöruiskuja, joilla tutkimuksemme mukaan on vain merkityksettömiä eroja, 6031 5 joten sylinterin ja männän puhdistaminen jää pois.

Seuraavassa käsitellään vielä lyhyesti tämän viskositeettimittauksen fysikaalista perustaa; Yhtälöstä p . II - r4 n = *- 8*1*1 _ 2 jossa n on viskositeetti, dyn'· sek. ‘ cm , p on paine, mikrobaari, r on kapillaarin säde, cm 1 on kapillaarin pituus, cm, ja I on virranvoimakkuus (virtausnopeus^, ilmaistuna läpivirtaus-ajalla (sekuntia) jaettuna tilavuutena (ml), ilmenee, että viskositeetti voidaan määrittää mittaamalla muuttuva paine p, kun kaikki muut suureet pidetään vakiona. Tämä paine p tarvitaan painamaan neste kapillaarin läpi vakiona pysyvällä virran-voimakkuudella I.

Keksintöä selvennetään esimerkkimäisesti myöhemmin esitetyn kuvion 1 avulla.

Tässä piirustuksessa (1) on jatkuvatoimisesti säädettävissä oleva syöttölaite, esimerkiksi infuusiopumppu, jossa syöttö on vakio, (2) on ruiskun mäntää liikuttava laite; (3) on injektioruiskun paikallaan pysyvä vaste; (4) on injektioruisku; (5) on erityisesti valmistettu T-kappale, jossa on sisäkartio, joka ottaa vastaan injektioruiskun kartion, ja ulkokartio, jonka päälle kapillaari laitetaan, ja sisäkartio, johon työnnetään painemittari, (6) on vaihdettava mittauskapi1laari, ja (7) on sähköinen painemittari, esimerkiksi mittari, joka on yhteydessä piirturiin.

Kuviossa 2 on esitetty piirturin piirtämä tyypillinen käyrä.

5 6031 5

Keksintö ei ole kuitenkaan rajoitettu vain menetelmään ja laitteeseen, joilla määritetään yskösnäytteiden viskositeetti kapillaari-viskosimetrisesti, vaan samalla laitteella voidaan myös mitata samalla tavoin muita biologisia nesteitä tai epähomogeenisia öljyjä tai juoksevia epähomogeenisia muoveja tai niitä sisältäviä liuoksia tai eri kokoisten ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan erilaisten pigmenttien suspensioita.

Claims (5)

6031 5 6

1. Kapillaari-viskosimetri, joka käsittää männällä varustetun sylinterin (4) syöttölaitteineen (1, 2, 3), mittakapillaarin (6) ja painemittarin (7), tunnettu siitä, että siihen kuuluu T-kappale (5), jossa on pieni kuollut tila, jonka pituuskanava toisaalta on suoraan liitetty mittakapillaariin (6) ja toisaalta sylinteriin (4), ja jonka sivukanava on liitetty painemittariin (7), että T-kappaleen (5) pituuskanavan halkaisija on suurempi kuin kapillaariaukon halkaisija ja että syöttölaite (1, 2, 3) vakiosyötön aikaansaamiseksi on säädettävissä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttölaite (1) siirrettävän pitimen (2) avulla on yhteydessä männän päätyyn ja että kiinteä pidin (3) on järjestetty sylinterin (4) kiinnipitämiseksi siirrettävän pitimen (2) suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että sylinterinä (4) käytetään tavanomaista injektioruiskua * jonka kanyylin ulkokartio on työnnettävissä T-kappaleen pitkittäis-kanavan sisäkartioon.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä että kapillaari (6) sisäkartiolla on työnnetävissä T-kappaleen (5) pituuskanavan ulkokartion päälle.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että painemittari (7) elektronisesti säätää syöttölaitetta (1), joka muodostuu elektromoottorista ja tämän käyttämästä pitimestä (2).