FI75934C - Anordning foer bestaemning av viskositeten hos vaetskor, i synnerhet blodplasma. - Google Patents

Description

5 75934

Laite nesteiden, varsinkin veriplasman viskositeetin määrittämiseksi

Keksintö koskee laitetta nesteiden, erityisesti veriplasman viskositeetin määrittämiseksi, Jossa laitteessa on kapillaariputki nesteen läpivirtaamiseksi painovoiman vaikutuksen alaisena Ja laite läpivirtausajan määrittämiseksi. 10 Verta voidaan pitää itsepysyvänä, liikutettavana eli menä, Joka on erilaisten solujen liete plasmassa Jatkuvana faasina. Pääasiassa verisolut Ja plasma on kuljetettava suonirungon kaikkien osien läpi. Tässä plasmassa sijaitsevat rasvat, elektrolyytit ja erityisesti valkuaisaineet. 15 Tällöin palvelee veri massa- ja lämpökuljetuksen avulla niin kutsutun virtaustasapainon ylläpitämistä, mikä tasapaino on sovitettu kulloisiinkin elimiin tai niiden soluihin. Niinpä energian lisätarve peitetään esimerkiksi ve-rivirtauksen kohottamisella ja siten hapen, glukoosin ja 20 rasvahappojen tarjonnan lisäyksellä, kun samanaikaisesti huolehditaan aineenvaihdunta-välituotteiden ja -lopputuotteiden poiskuljetuksesta. Ellei jostakin syystä sellaista virtaustasapainoa voida säilyttää pitkähköä aikaa, niin elimistö ei ole elinvoimainen.

25 Tämän elämiselle välttämättömän virtaustasapainon yl läpitämiseksi täytyy taata kulloisiinkin vaatimuksiin sovitettu tilavuusvirtaus ν’veri· Jokaista yksittäistä suonta varten voidaan tämä virtaus johtaa suunnilleen Hagen-Poiseuille-lain mukaan: 30 ^veri = (*Ρ·7Γ· r*) / ( 8* I'^veri ^ Tätä varten määritellään käyttävä paine *4 p lopuksi sydämen pumppaustehon avulla, kun taas täysveriviskositeet-35 ti 7Teri ja suonigeometria (l=pituus, r=suonensäde) määräävät virtauskanavan hydrodynaamisen vasteksen.

Viime vuosina tapahtunut intensiivinen tutkimus täys-veriviskositeetin vaikutuksesta veren virtauskäyttäytyrni- 2 75934 seen on yksiselitteisesti esittänyt, että patologisilla ehdoilla juuri tämä suure voi olla rajoittava tekijä per-fuusiolle.

Ei-newtonilaista nestettä olevan veren viskositeetti 5 määräytyy pääasiassa seuraavista tekijöistä, nimittäin plasmaviskositeetista, hematokriittiarvosta (verisolujen tilavuusosuus kokoveressä), erytrosyyttien kasaumasta ja erytrosyyttien muovattavuudesta. Jokainen näistä tekijöistä, siis myös plasmaviskositeetti esittää tärkeää osaa sai-10 rauksien toteamisessa verestä ja sen johdosta se on voitava määrittää mahdollisimman yksinkertaisesti ja tarkasti lääketieteellisessä rutiinitoiminnassa.

Plasmaviskositeetin määrittämiseksi on tunnettu pääasiassa seuraavan tyyppisiä viskosimetrejä, nimittäin kuu-15 laviskosimetri, rotaatioviskosimetri ja kapillaariviskosi-metri, jolloin niissä käytetyt mittauslaitteet seuraavassa selitettävistä syistä ovat lääketieteelliseen rutiinitoi-mintaan vain huonosti sopivia.

Kuulaviskosimetrin rakenne perustuu stokin teoreetti-20 seen arviointiin, jonka mukaan ympärivirratun kuulan vastusvoimalle pätee seuraava: FW β 6·^’,'7ργ τχ· νχ (2) 25 Kuula laskeutuu tällöin lyhyen käynnistysalueen jäl^ keen vakionopeudella nesteessä. Tällöin pidetään tihey- . den f K omaavan kuulan painovoima tasapainossa nostevoiman ja kitkavoiman Ew avulla. Yhtälöstä 50 4/3·77"·( fit- ?pi)TK3-g = 6-77*^pi-rK-vK (3) ja ajasta t, jonka kuula tarvitsee määrätyn matkan 1 kulkemiseen, jolloin keskimääräinen nopeus on v^ = l/t, saadaan viskositeetti: 35 °?P1 * 2/9-r|[2/l*g-( f k - fp]_)’t (4)

Tavallisesti lauseke 2/9*rK^/l*g lasketaan mukaan kokeel- 3 75934 lisesti määrättyyn laitevakioon K, niin että viskositeetti voidaan määrittää kokeellisesti.

Mittausepätarkkuudet ovat kyllä tässä menetelmässä nä-köajanoton johdosta suhteellisen suuria ja voidaan välttää 5 optoelektronisilla toimenpiteillä.

Lisäksi on huomioitava se, että tämän menetelmän perus-tanä oleva teoria vaatii ryömivän virtauksen noudattamista ja edellyttää siksi suhteellisen suurien kuulien käyttöä. Siihen liittyy ainakin 50 ml plasmaa sisältävä täyttötila-10 vuus, mikä vastaa ainakin 100 ml:n vaadittavaa veritilavuutta. Sellainen verenotto merkitsee tavallisesti potilaalle odottamatonta kuormitusta, erityisesti silloin, kun useiden mittausten (useampien parametrien mittaus; terapiahoito) usein tarpeellinen suoritus on välttämätöntä.

15 Toinen menetelmä plasmaviskositeetin määrittämiseksi on rotaatioviskosimetria. Tällöin saadaan plasmaviskosi-teetti seuraavan kaavan mukaan %1 = K’MD/n. , (5) 20 jolloin K = laitevakio, = vääntömomentti ja jtl = kulmanopeus.

Tällöin aiheuttaa laitevakio, joka on riippuvainen 25 käytetyn mittauskammion tyypistä, useita virhelähteitä, jotka johtuvat mittauskammion tyypistä ja käsittelystä.

Niinpä muodostuu ensimmäinen ryhmä viskosimetrejä ko-aksiaalisten sylinterien muodostamasta järjestelystä, esimerkiksi GDM-viskosimetri (Gilinson-Dauwalter-Merril), kun 30 taas toisessa ryhmässä on levy-kartio-järjestely, esimerkiksi Wells-Brookfield-viskosimetri.

Nykyään käytetty rotaatioviskosimetri käyttää molempia mainittuja kammiojärjestelyjä, nimittäin niin kutsuttu Mooney-järjestely. Tällöin on kysymys koaksiaalisista 35 sylintereistä, jotka on ylä- ja alasivulta tehty levy-kartio-systeemiksi. Kammiogeometrian muut suoritusmuodot ovat mahdollisesti Dintenfass 'in rombo-sferoidi-viskosimet-ri tai Weissenberg'in reogoniometri.

4 75934

Useimmissa rotaatioviskosimetreissa annetaan ennakolta kierrosluku kytkinelimien avulla ja mitataan poisjohdettu vääntömomentti, mikä säätyy plasmaviskositeetista riippuen. Päinvastoin kuin nämä, Deer'in rotaatioviskosimetri (Moo-5 ney-järjestely) toimii ennaltamäärätyllä vääntömomentilla, jolloin mitataan todellinen kierrosluku.

Koska rotaatioviskosimetrin teoria edellyttää kiinteää leikkausvirtausta rengasraossa, täytyy sisä- ja ulkosy-linterien olla valmistettu hyvin tarkasti, jotta taataan 10 mittausten hyvä toisinnettavuus. Sen lisäksi täytyy kammio jokaisen mittauksen jälkeen puhdistaa huolellisesti, ilman että puhdistusaineen jäännökset jäisivät kammioon. Mitta-usliuoksen ja puhdistusaineen sellaiset jäännökset muuttavat mittauskammion pintojen kostutettavuutta, mikä kuuluu 15 suoraan mittaukseen. Muuten tarvitaan kuhunkin mittaukseen noin 15 ml plasmaa, mikä vastaa suunnilleen 30 ml kokoverta. Koska tavallisesti keskiarvomittaukseen tarvitsee suorittaa useita mittauksia, merkitsee tämä, että potilaalta täytyy ottaa suurehkoja verimääriä, mikä merkitsee hänelle kohon-20 nutta rasitusta ja on sikäli ei-toivottavaa.

Tunnetuin menetelmä plasman viskositeetin mittaamiseksi muodostuu ulosvirtausajan tai tilavuusvirtauksen V määrittämisestä, mikä mitataan kapillaariviskosimetrissa. Keskinopeudelle kapillaarissa pätee Hagen-Poiseuille 'n mu-25 kaan: VP1 = Up-ri2) / (87Ρ1·1), (6) jolloin 4p = painehäviö tarkastellussa kapillaarissa, r^ = kapillaarin sisäsäde ja 30 1 = tarkastellun kapillaarin pituus.

Tämän lain mukaan määrittävät kaiken tyyppiset kapil-laariviskosimetrit plaamaviskositeetin. Tällöin määritetään keskinopeus v » l/t mittaamalla se aika, jonka plasma tarvitsee kulkeakseen määrätyn matkan 1. Koska kapil-35 laarin geometria (r-^,1) on kiinteä, voidaan tunnetulla ,Λρ-arvolla viskositeetti laskea.

Niinpä antaa harkness'in kapillaariviskosimetri vakion paine-eron Λ p tyhjiöpumpun avulla vaakasuoraan järjes- 5 75934 tetyssä kapillaarissa.

Lisäksi on tunnettu Ubbelohde'n viskosimetri, jossa plasmapylvään painoa käytetään käyttävänä paineena.

Erään toisen viskosimetrin, jossa on jatkuvasti muu-5 tettava paine, kehitti Martin et ai.

Tekniikassa nykyään käytetty Ostvald'in kapillaarivis-kosimetri muodostuu U-putkikapillaarista, jossa on pystysuoraan järjestetyt haarat ja sille on ominaista tarkasti toisinnettava mittaustilavuus samoin tarkasti säädettävil-10 lä paineilla.

Kaikille näille kapillaariviskosimetreille on yhteistä, että ne tarvitsevat kalliin kojerakenteen, mikä johtaa usein vain hyvin lyhyeen mittausaikaan ja siten laajaan il-maisinlaitteeseen. Muuten käytetyt kapillaarit ovat vai-15 keitä valmistaa, niin että valmistustoleranssien johdosta syntyy mittausvirheitä, ja koska kapillaarit ovat tavallisesti lasia, niitä täytyy pitkähkön ajanjakson säätää lämpötilaltaan, niin että ne vain rajoitetusti ovat käytettävissä. Sen lisäksi muodostaa sellaisten mittauskapillaari-20 en puhdistus, kuten jo edellä on esitetty, lisähaitan, koska tämä täytyy suorittaa hyvin tarkasti ja vain täysin jään-nösvapaat kapillaarit voivat tulla käyttöön. Sen lisäksi muodostuu pystysuoraan järjestetyillä kapillaareilla se haitta, että poistopäässä voi syntyä pisaramuodostus, mikä 25 väärentää kapillaarin läpi kulkevan nestepylvään mittaus-ajan pisaran vastustavan pintajännityksen johdosta, niin että sellaisessa kapillaarissa täytyy olla erikoinen, vaikeasti valmistettava liitoskappale.

Keksinnön tehtävänä on siksi aikaansaada edellä maini-50 tun tyyppinen laite, jolla myös nopeastivirtaavat nesteet voidaan tarkasti ja toisinnettavasti määrittää viskositeetiltaan suhteellisen lyhyillä aikaväleillä, jolloin tarvitaan vain hyvin pieniä nestemääriä, ja hankalat puhdistus-työt jäävät pois.

35 Tämä tehtävä ratkaistaan siten, että kapillaariputki on asetettu ainakin yhdeksi lenkiksi, jossa on kulloinkin kaksi pääasiassa vaakasuoraa haaraa, ja se on järjestetty vaihdettavasti laitteen etulevyn vastaavasti muodostettuun uraan.

6 75934

Keksinnön mukaisella laitteella on ensinnäkin se etu, että käytetään vain niin kutsuttuja kertakäyttökapillaare-ja, eli että kapillaarit tehdään halpa-artikkeliksi ja heitetään käytön jälkeen pois. Tähän tarkoitukseen soveltuu 5 edullisesti joustava muoviletku, joka voidaan valmistaa vaadituilla toleransseilla. Sellaiset muovimateriaalit eivät edullisesti tule olennaisesti mihinkään vuorovaikutukseen tutkittavien nesteiden kanssa mittausaikana, eivätkä siis luovuta mitään pehmitintä tai vastaavaa nesteeseen. 10 Sellainen letkukapillaari asetetaan haluttua kapillaa- rikulkua vastaavasti muotoiltuun levyn uraan, joka kiinnittää kapillaarisen letkun varmasti. Tällöin muodostuu edullinen kapillaarikulku siitä, että letku on asetettu ainakin kahdeksi lenkiksi, jolloin kaikki lenkkihaarat on järjes-15 tetty pääasiassa yhdensuuntaisesti ja vaakasuoraan. Tällöin on letkusäde mitoitettu siten, että letkukapillaarien litistyminen tai taittuminen on varmasti estetty.

Kapillaarien läpimitta on valittu siten, että tutkittavan nesteen pylväs kapillaarin läpi virratessaan ei kat-20 kea eikä pintajännityksen johdosta tuki kapillaaria eikä virtaa sen läpi. Viimeksimainittua tarkoitusta varten on edullisesti kapillaarin tulopää muodostettu niin kutsutuksi kiinhdytysmatkaksi ja muodostettu siten, että ylemmästä vaakasuorasta haarasta johtaa pääasiassa pystysuora haara 25 tuloaukkoon. Tämän kiihdytysmatkan läpikulun jälkeen, jossa nesteen tartuntakitka mittauksen aluksi letkussa varmasti voitetaan, tulee neste vaakasuoraan haaraan, jonka ensimmäinen osa on muodostettu edullisesti tasoitus- tai rauhoi-tusmatkaksi. Rauhoitusmatkan läpikulun jälkeen on varmis-30 tettu, että letkukapillaarissa on tasavirtaus, jolle voidaan suorittaa varsinainen mittaus.

Letkuihin järjestetyn mittausmatkan johdosta, joka on järjestetty pääasiassa vaakasuoraan tasoon, on mittauksen aikana vakio käyttöpaine-ero ^hp, joka tuo esiin yksittäis-35 ten vaakasuoraan järjestettyjen haarojen korkeuseron. Kun tekniikan tasossa käytetään pääasiassa pystysuoria kapillaareja, joiden läpi virtaus tapahtuu hyvin lyhyessä ajassa, on sitävastoin keksinnön mukaisesti kapillaarijärjestely, 7 75934 joka muodostuu sekä pystysuoraan järjestetystä osasta että vaakasuoraan järjestetystä osasta, jolloin molemmat osat on sijoitettu pienehkölle pinnalle. Tämä aikaansaadaan siten, että letkukapillaarit on järjestetty meanderimuotoisesti 5 tai vastasuuntaisesti järjestetyiksi lenkeiksi. Siten kerrostuvat nesteen virtaus pääasiassa vaakasuorassa putkessa ja nesteen virtaus pääasiassa pystysuoraan järjestetyssä putkessa. Tästä on seurauksena, että mittausajat sellaisessa järjestelyssä ovat huomattavasti suurempia kuin mit-10 tausajat pelkästään pystysuoraan järjestetyssä mittausmat-kassa. Täten tietenkin pienennetään mittausvirheitä huomattavasti ja mittausajat tulevat olennaisesti paremmin ja tarkemmin mitattaviksi kuin pystysuorassa järjestelyssä.

Eräässä muussa edullisessa suoritusmuodossa on letku-15 kapillaarissa sen päässä nousumatka, mikä estää tutkittavaa nestettä virtaamasta ulos ja/tai ulosvirtaavaa nestettä muodostamasta tippoja, jotka vääristävät mittausaikoja, kuten edellä on selitetty.

Mittauksen jälkeen otetaan letku pois levyn urasta ja 20 joko säilytetään nesteen muita määrityksiä varten tai heitetään pois. Siten ei esiinny mitään lähtövaikeuksia. Lisäksi ei tarvita mitään letkukapillaarien puhdistusta, niin että edellä mainitut negatiiviset vaikutukset voidaan täysin välttää.

25 Keksintöä selitetään lisää seuraavassa kolmen suoritus- esimerkin kuvauksella viittaamalla piirustukseen.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen laitteen ensimmäisen suoritusmuodon etusivua.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen 30 laitteen toisen suoritusmuodon etusivua.

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti erään muun suoritusmuodon etusivua, joka muistuttaa olennaisesti kuviossa 1 esitettyä laitetta.

Kuviossa 1 esitetty ensimmäinen suoritusmuoto muodos-35 tuu pääasiassa kotelosta 10, jossa on vino tai edullisesti pystysuora etulevy 12. Koteloon 10 on järjestetty sähköinen säätölaite tai vastaava.

Etulevyn etusivussa H on siihen muodostettu ura 16, 8 75934 joka kulkee tulopäästä 18 poistopäähän 20.

Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa kulkee ura tulopäästä 18 olennaisesti pystysuoraan järjestetyssä haarassa 22, joka palvelee kiihdytysmatkana.

5 Tähän haaraan 22 liittyy ensimmäinen vaakasuora haara 24, joka on jaettu kirjaimella A merkittyyn rauhoitusinatkaan ja kirjaimella B merkittyyn mittausmatkaan.

Tämä haara 24 asetetaan lenkiksi 26, joka johtaa edelleen toiseen haaraan 28, joka puolestaan on edullisesti jär-10 jestetty vaakasuoraan.

Kuviossa 1 esitetyssä erittäin edullisessa suoritusmuodossa liittyy haaraan 28 toinen lenkki 30, joka puolestaan johtaa edelleen olennaisesti vaakasuoraan järjestettyyn haaraan 32. Tämä haara 32 on huomattavasti pitempi 15 kuin haarat 24 ja 28 ja edullisesti mitoitettu siten, että sen pituus vastaa suunnilleen haarojen 22, 24 ja 28 sekä lenkin 26 pituutta.

Edullisen suoritusmuodon mukaan haaraan 32 liittyy pääasiassa nousumatkaksi järjestetty haara 34, joka on joh-20 dettu takaisin poistopäähän 20.

Tähän on lisättävä, että tietenkin haarat 22 ja 34 ovat vain eräässä edullisessa suoritusmuodossa, eli että haarat 24 ja 32 voivat liittyä olennaisesti vaakasuoraan tulo- ja poistopäihin, 25 Lisäksi ei kuviossa 1 esitetty suoritusmuoto ole tie tenkään rajoitettu kahden lenkin 26 ja 30 muodostamaan järjestelyyn. Päinvastoin voi siinä olla myös vain yksi lenkki 26, niin että haara 28 esittää jo poistohaaraa. Tämä suoritusmuoto on kuitenkin vähemmän edullinen, koska uran 30 pituus laitteen miniatyrisoinnin johdosta tuskin riittää viskositeetin tehokkaaseen mittaamiseen.

Ura 16 on siten tehty, että letku 36 voidaan asettaa sen sisään sovitustiukasti, kuten voidaan nähdä suurennetusta, kuviossa 1 esitetystä perspektiivisestä leikkaus-35 kuvasta.

Tällöin kulkee letku 36 tulopäästä 18 poistopäähän 20 urassa 16 siten sovitustiukasti, ettei siinä esiinny nur-jahtamisia tai supistumisia, että siis letkun poikkileikka- 9 75934 us pysyy muuttumattomana sen koko pituuden yli.

Siten uran 36 syvyys ja leveys vastaavat olennaisesti letkuläpimittaa. On osoittautunut edulliseksi, että letkulla on olennaisesti pyöreä poikkileikkaus, jolloin sisä-5 läpimitta on noin 0,5-2 mm, edullisesti noin 0,7-1,0 mm.

Jotta saadaan mahdollisimman hyvä lämpötilatasaus edullisesti lämpötilasäädetyn etulevyn 12 kanssa, mikä seuraa-vassa selitetään, on letkun seinämävahvuus noin 0,2-0,5 mm, edullisesti 0,3-0,4 mm, 10 Letkumateriaalia käytetään edullisesti läpinäkyvää muovimateriaalia, mikä on valoaläpäisevää, niin että letkussa oleva nesterintama voidaan havaita optisten tunnis-tinlaitteiden avulla. Edullisina muovimateriaaleina käytetään polyuretaania ja polyeteeniä, jotka ovat olennaisesti 15 vapaita pehmittimistä. Erittäin edullinen on polyuretaani, jota voidaan toimittaa halutuissa toleransseissa, ja joka antaa suuressa määrin toisinnettavat mittaustulokset.

Letkun tarkaksi asettamiseksi uraan 16 voi sen alussa olla paksunnos, joka voidaan asettaa etulevyn 12 syvennyk-20 seen 38, joka on järjestetty tulopään 18 alueelle. Täten sekä mahdollistetaan letkun tarkka asennus että helpotetaan mittausnesteen täyttöä letkuun.

Etulevyssä 12 on uran 16 haaran 24 alueella kaksi ilmaisinta 40 ja 42, jotka on edullisesti muodostettu valo-25 tunnistinlaitteiksi. Edullisesti on nämä valotunnistinlait-teet kulloinkin järjestetty haarassa 24 olevaan aukkoon, eivätkä ne estä letkun 36 sisäänpistämistä tähän haaraan 24. Nämä tunnistinläitteet 40 ja 42 ovat siten herkkiä, että ne reagoivat nestemeniskin esiintymiseen ja täten aiheutettuun 30 valonmuutokseen.

Alavirtaan tunnistinlaitteesta 42 on haarassa 28 täyt-tömerkki 44, jonka välittömässä läheisyydessä alavirtaan on vielä muu tunnistinlaite 46. Tämä tunnistinlaite 46 vastaa tyypiltään ja rakenteeltaan sekä järjestelyltään tunnistin-35 laitteita 40 ja 42. Tämä tunnistinlaite 46 ohjaa esittämättömän johdon kautta sulkumagneettia 48, joka on järjestetty poistopään 20 läheisyyteen.

Signaalin esiintyessä tunnistinlaitteessa 46 sulkumag- 10 75934 neetti 48 käynnistyy ja sulkee uraan 16 asetetun letkun 36 määrätyksi ajaksi, edullisesti noin 0,5-4 minuutiksi, erityisesti 1-2 minuutiksi. Tämä aika palvelee sitä, että letkussa 36 oleva neste säädetään lämpötilaltaan etulevys-5 sä 12 ja vastaavasti letkussa 36 vallitsevaan lämpötilaan, mikä vastaa kuivaa lämpötilasäätöä.

Etulevy 12 on lämpötilasäätöä varten varustettu kahdella liitännällä 50 ja 52, jotka on muodostettu sähköliitän-nöiksi tai putkiliitännöiksi sopivasti lämmitetyn, esittä-10 mättömästä säiliöstä peräisin olevan nesteen johtamista varten. Edullinen on sähkölämmitys esittämättömän, etulevyssä 12 olevan lämmityskierukan avulla, joka on yhteydessä liitäntöihin 50 ja 52. Nämä liitännät 50 ja 52 voi tietenkin olla järjestetty myös kotelon 10 sisäpuolelle. Mikäli 15 veriplasma on mitattava viskositeettinsa puolesta, lämmitetään etulevy 12 ja siten letku 36 kehonlämpötilaan, eli noin 37°C. Muita nesteitä käytettäessä voidaan etulevyyn, joka muodostuu alumiinista, tietenkin asettaa sopivat lämpötilat.

20 Lisäksi on etulevyssä 12 sen alareunassa edulliseati kääntyvä kansi 54, joka on edullisesti valmistettu läpinäkyvästä muovista. Kantta suljettaessa voidaan näyttö pyyhkiä pois, niin että uusi arvo voidaan mitata.

Viskositeettimittaus suoritetaan keksinnön mukaisella 25 laitteella seuraavien sääntöjen mukaan ja seuraavalla tavalla:

Mitataan aika t, jonka neste, erityisesti veriplasma tarvitsee kulkeakseen letkussa 36 määrätyn mittausmatkan B.

Olettamalla Hagen-Poiseuille-tyyppisen virtauksen val-30 litsevan kapillaarissa saadaan tilavuusvirtaus seuraavan yhtälön mukaan: Τρ^ιγ-γ/.δρ) / ( β-τη-ι), (7) » 35 jolloin Vpp = plasmatilavuusvirtaus, rs = kapillaariputken säde, 1 = plasmapylvään pituus ja = plasman dynaaminen viskositeetti.

Kun ^=V/t ja V=iTt2·. 1M, saadaan dynaaminen viskosi- 11 75934 teetti yhtälöstä: yF1 = Up-rs2-t ) / ( 8·1·1μ), (8) 5 jolloin 1M = mittausmatkan (B) pituus ja t = mitattu läpimenoaika.

Käyttävä paineon tällöin plasmapylvään hydrostaattinen paine, joka voidaan määrätä puhtaasti geometrisesti mittausmatkan korotuksesta haaran 32 suhteen. Siitä seuraa 10 määritysyhtälönä dynaamiselle viskositeetille °7·ρ^: ^P1 - ( / ( 8-1-1¾) f (9) jolloin g = maan kiihtyvyys,^h = rakenteesta johtuva kor-15 keusero ja = plasman tiheys.

Kaikki vakiot kerätään laitevakioksi K. Siitä saadaan: K-ftrt Oo) 20 Tästä kaavasta nähdään, että kinemaattinen viskosi teetti Vpi = ^Pl/^Pl voidaan määrätä ja esittää suoraan ulosvirtausajan mittauksella. Koska plasman tiheys heilahtelee vain ahtaissa rajoissa (maksimi ± 3 90, voidaan yksinkertaisessa suoritusmuodossa keskimääräisen plas-25 matiheyden 5*P1 olettamisella myös dynaaminen viskositeetti laskea seuraavan kaavan (11) mukaan ja ilmoittaa arvona: *ZP1 = K. Jprt (11) 30 Tämän yksinkertaistavan olettamuksen johdosta mahdol linen mittavirhe on varmasti pienempi kuin i 3 %.

Mittaus suoritetaan siten, että letku 36 asetetaan ensiksi etulevyn 12 uraan 16. Sitten tutkittavaa nestettä, erityisesti plasmaa, joka on saatu potilaalta otetusta an-35 tikoaguloidusta verestä, johdetaan letkuun määrä, joka on noin 200-400 enintään 500 μΐ. Edullisesti tähän käytetään 2 ml-ruiskua, jonka kanyyli viedään letkun 36 kapillaarin sisään. Tämä kanyyli sulkee kapillaarin tiiviisti, 12 75934 niin että neste liikkuu eteenpäin kapillaarissa ainoastaan ruiskun mäntään aiheutetun paineen johdosta. Kapillaarin täyttö lopetetaan, kun nesterintama on saavuttanut täyttö-merkin 44.

5 Sitten joko jätetään ruiskun kanyyli kapillaariin niin pitkäksi aikaa, kunnes täytetty neste on lämminnyt etulevyn 12 lämpötilaan, tai vedetään edullisesti täytön jälkeen kanyyli ulos niin, että nesterintama liikkuu tunnistinlait-teeseen 46 asti. Täten laitetaan ilmaisinlaite 46 toimin-10 taan, mikä puolestaan laukaisee sulkumagneetin 48, joka puristaa letkua 36 siten, että nestepatsas ei voi enää liikkua eteenpäin letkussa 36.

Lämpötilatasausta suoritetaan määrätty aika noin 0,4-4 minuuttia, erityisesti 1-2 minuuttia, ja täten saadaan 15 edullisesti käytetyn plasman kuiva lämpötilasäätö noin 37°C olevaan lämpötilaan. Tämän jälkeen sulkumagneetti 48 avautuu automaattisesti ja varsinainen mittaustapahtuma alkaa.

Tällöin palvelee haara 22 ensiksi kiihdytysmatkana, jossa nesteen tartuntakitka letkussa 36 voitetaan. Sitten 20 tulee neste haaran 40 rauhoitusmatkalle A, jossa saavutetaan olennaisesti muuttumaton virtaus. Ensimmäisen ilmai-sinlaitteen 40 ohituksessa, siis tultaessa mittausmatkalle B, käynnistetään mittaustapahturaa, mikä lopetetaan sitten, kun nesterintama on saavuttanut toisen ilmaisinlaitteen 42. 25 Mitattu aika ilmoitetaan sitten näyttöruudussa 58 ja se vastaa viskositeettiarvoa, joka voidaan lukea tarkistuskäy-rältä.

Mittausmatkan B läpikulun jälkeen jatkuu nesteen virtaus alemmassa haarassa 32 niin kauan, kunnes se haarassa 34 30 olevalla nousulla jarrutetaan ja se pysähtyy.

Sitten avataan kansi 54, joka virtauksen aikana sulki etulevyn 12, ja letku 36 otetaan pois urasta 16. Tällöin voidaan letkussa oleva plasma joko käyttää edelleen tai heittää pois yhdessä letkun 36 kanssa. Veriplasman mittaa-35 mistä varten on osoittautunut erittäin edulliseksi, että mittausmatka B on noin 30-200 mm, erityisesti 80-120 mm pitkä ja geometrisesti ennaltamäärätty käyttävä korkeus, siis haaran 24 ja haaran 32 välinen pystysuora etäisyys 13 75934 noin 40-160 mm, erityisesti 90-120 mm pitkä.

Laitteessa voi tietenkin olla myös sisään ohjelmoitu tarkistuskäyrä, niin että näyttöruutu 58 ilmoittaa automaattisesti lasketun viskositeettiarvon. Tämä näyttö säi-5 lyy edullisesti seuraavaan mittaukseen asti.

Jokaisessa seuraavassa mittauksessa käytetään uutta kapillaariletkua. Tämä säästää kaikki muuten tarvittavat puhdistusvälineet ja takaa joka tapauksessa tasaisen kos-tutettavuuden johdosta hyvin toisinnettavan mittauksen vir-10 tiealueella enintään i 2 %,

Koska laite on hyvin kätevä, kestää sen panostus, letkun sisäänlaitto ja täyttö, enintään noin 1 minuutin. Edullisesti tapahtuvat kaikki siihen liittyvät mittausvaiheet, mukaanluettuna plasman esilämpötilansäätö, automaattisesti, 15 eivätkä ne vaadi minkäänlaista hoitoa tai läsnäoloa. Siten käytetään laitetta suunnilleen 2-3 minuuttia mittaukseen; se on sen pienen mitoituksen, sen kuivan lämpötila-säädön ja sen yksinkertaisen ja aikaasäästävän käsittelyn johdosta siirrettävä ja sitä voidaan siten käyttää esimer-20 kiksi suoraan vuoteen vierellä tapahtuvaan diagnostiikkaan. Sitä voi lyhyen opastuksen jälkeen jokainen apulainen käyttää virheettömästi eikä se vaadi minkäänlaisia puhdistus-töitä, niin että lyhyessä ajassa voidaan suorittaa haluttu määrä mittauksia. Koska tarvitaan vain erittäin pieni mit-25 taustilavuus (enintään 200 }il), voidaan laitetta käyttää päivittäiseen terapiatarkkailuun ilman suurta potilasrasi-tusta.

Eräs toinen suoritusmuoto on esitetty kuviossa 2, jossa samat viitenumerot esittävät samoja osia. Tässä kuvios-30 sa 2 esitetty laite sallii dynaamisen ja kinemaattisen viskositeetin määrityksen, koska tämä laite on lisäksi varustettu tiheydenmittauslaitteella.

Kuten kuviosta 2 nähdään, on laitteessa sen oikeanpuoleisella alueella edellä selitetty laite viskositeetin mää-35 rittämiseksi, niin ettei tätä enää yksityiskohtaisesti selitetä. Päinvastoin kuin kuviossa 1 kuvatussa suoritusmuodossa, haarautuu haara 34 kohdassa 60 uudelleen alempaan, pääasiassa vaakasuoraan haaraan 62, joka puolestaan on va- 1* 75934 rustettu taivutuksella 64» johon liittyy pystysuora haara 66. Taivutuksen 68 kautta on tämä haara vielä muun, pääasiassa vaakasuoran haaran 70 välityksellä yhteydessä kol-mitiesulkuelimeen, joka on järjestetty etulevyn 12 sivulle, 5 Tämä kolmitiesulkuelin 72 voi kuitenkin olla järjestetty myös koteloon 10, jolloin letku 36 on vastaavasti liitetty siihen.

Siten ulottuvat ura 16 ja letku 36 tätä toista suoritusmuotoa vastaavasti kolmitiesulkuelimeen 72 asti, joka 10 joko vapauttaa letkun 36 ilmastusta varten tai aikaansaa johdon 74 kautta nesteyhteyden imupumpun 76 kanssa. Tämä kolmitieventtiili 72 on edellä kuvatun viskositeettimitta-uksen aikana asetettu ''ilmastukseen".

Jos kuitenkin on mitattava nesteen tiheys, vaihtokyt-15 ketään kolmitiesulkuelin 72 automaattisesti, sen jälkeen kun viskositeettiarvo on määritetty, jolloin aikaansaadaan yhteys imupumpun 76 kanssa.

Tiheysmittaus tapahtuu seuraavasti:

Letkussa 36 olevaan plasmapylvääseen aiheutetaan ali-20 paine, joka vetää tämän ylös mittauslaitteen vasempaan osaan, siis haaroihin 34,62,66 ja 70. Tätä varten on tarpeen korkeuden kasvaessa kohoava alipaine, jonka imupumppu 76 aiheuttaa. Jotta taataan varma mittaus, valitaan käyttävä korkeus, jonka määrää haarojen 62 ja 70 välinen pysty-25 suora etäisyys, huomattavasti suuremmaksi kuin se käyttävä korkeus, jota käytetään viskositeettimittaukseen. Se on esimerkiksi noin 60-120 mm, erityisesti 80-100 mm.

Ensiksi imetään haarassa 34 oleva nestepylväs alipaineen avulla haaraan 62, johon on järjestetty tunnistinlai-30 te 78, joka on edullisesti muodostettu optoelektroniseksi tunnistinlaitteeksi. Tämä tunnistinlaite 78 palvelee ensimmäisen painearvon pj toteamista, joka arvo joko esitetään ilmaisinlaitteessa 58 tai syötetään sopivaan elektroniseen pitopiiriin. Sitten imetään neste kohotetulla imupaineel-35 la ylempään haaraan, johon taas on järjestetty tunnistin-laite 82, joka on muodoltaan samanlainen kuin edellä mainittu tunnistinlaite 78. Edullisesti vastaavat nämä tunnis-tinlaitteet 78, 82 tunnistinlaitteita 40-42 ja 46.

15 75934

Tunnistinlaitteessa 82 mitattu toinen mittausarvo p2 todetaan samoin, jolloin näiden mittausarvojen ero johtaa seuraavan yhtälön- P1 - p2 = g •(h1 - h2) (12) 5 mukaisesti haluttuun tiheyteen ^ .

Suuremman käyttävän korkeuden etuna on letkun 36 kos-tutettavuuden huomattavasti pienempi vaikutus, joka muuten kyseessäolevalla eromuodostuksella eliminoituu. Tällöin 10 esittää korkeus h-|-h2 kulloinkin haaran 62 tai 70 etäisyyttä haarassa 34 olevan nesteen meniskista. Tämä meniski-korkeus on annettu letkun kokonaisjärjestelyllä ja nesteen sisäänsyötöllä täyttömerkkiin asti.

Eräässä muussa suoritusmuodossa, joka perustuu olen-15 naisesti kuvioon 1, on poistopää 20 yhteydessä kolmitie-sulkuelimeen 72, joka on liitetty esittämättömään ylipaine-pumppuun. Tässä tiheysmittauksessa ajetaan nestepylväs haaraan 28 ja 24 ylipaineella, jolloin tunnistinlaitteita 46 tai 42 ja 40 käytetään painearvojen p-| tai p2 määrittä-20 miseen. Tämä suoritusmuoto ei ole kuitenkaan edullinen edellä kuvattuun suoritusmuotoon verrattuna.

Tiheyden ja edellä mainitun dynaamisen viskosi teetin määrittämisellä voidaan siten laskea yhtälöstä 25 ''»ia = '’Zn / Spi · niin että täten voidaan määrittää nesteen tärkeimmät Teologiset parametrit yksinkertaisessa ja yksinkertaisesti käsiteltävässä laitteessa.

30 Siten on mahdollista viskositeetin määrityksen avulla vain plasmatiheyden mittauksella tehdä suora ilmaisu kokonais valkuaisainepitoisuudesta plasmassa.

Tarkistuskäyrän avulla määritetyn plasmaviskositeetin vertailu osoittaa, että täten määritetyt arvot täsmäävät 35 oikein hyvin arvoihin, jotka on vastaanotettu Coulter-

Harkness-viskosimetrilla, Mittausarvojen erot ovat tällöin noin ± 0,5 %.

Kuviossa 3 on esitetty viitenumerolla 80 keksinnön 16 7 5 9 3 4 mukaisen viskosimetrin vielä eräs muu erittäin edullinen suoritusmuoto, jolloin tämä suoritusmuoto muistuttaa olennaisesti kuviossa 1 esitettyä suoritusmuotoa. Sikäli viitataan kuvion 1 edelläolevaan esitykseen.

5 Kuvion 3 mukainen viskosimetri muodostuu pääasiassa kotelosta 82, jossa on edullisesti vinoon asetettu etulevy 84.

Tämä etulevy vastaa olennaisesti kuvion 1 etulevyä 12. Samoin on tämä etulevy 84 puolestaan varustettu uralla 86, 10 joka ulottuu tulopäästä 88 poistopäähän 90.

Tähän uraan 86 kuuluvat ensimmäinen vaakasuora haara 92, siihen liittyvä, olennaisesti suoraan kulmaan taivutettu haara 94, haaraan 94 liittyvä, puolestaan olennaisesti suoraan kulmaan taivutettu haara 96, haaraan 96 liittyvä, 13 suoraan kulmaan taivutettu haara 98, haaraan 98 liittyvä, olennaisesti suoraan kulmaan taivutettu haara 100 ja haaraan 100 liittyvä, olennaisesti suoraan kulmaan taivutettu haara 102. Tällöin muodostavat haarat 92-100 S-muodon, kun taas haara 102 kohoaa ainakin haaran 92 korkeudelle.

20 Haarat 92, 96 ja 100 sekä haarat 94, 98 ja 102 on jär jestetty olennaisesti yhdensuuntaisesti keskenään. Kuitenkin voi haaroille 94 ja 98 olla myös olennaisesti puoliym-pyrämäinen muoto, siis lenkkimuoto. Merkitystä on tällöin vain sillä, että uran 86 olennaisesti suorakulmaiset yli-25 menot eivät taita tähän uraan asetettavaa kapillaariputkea 104, joka vastaa kapillaariputkea 36.

Virtauksen alkupäähän on tähän uraan 86 järjestetty hieman suurennettu ura 106, johon ruisku 10 voidaan asettaa sisään.

30 Tämä ruisku 108 on edullisesti liitetty kapillaari- putkeen 104 ja asetetaan plasmalla täytettynä näihin uriin 86 ja 106.

Myös tässä suoritusmuodossa on taas kirjaimella A merkitty rauhoitusmatkaa, joka ulottuu pääasiassa haaraan 94 35 ja 96.

Haarassa 100 on mitoitusmatka B, joka vastaa pituudeltaan kuvion 1 mukaisen haaran 32 pituutta.

Haarojen 92-102 järjestelyn suhteen viitataan yleensä 17 75934 selityksessä kuvioon 1. Niinpä on haarassa 102 puolestaan nousumatka ja se vastaa siten kuvion 1 mukaista haaraa 34.

Verrattaessa kuvion 1 ja kuvion 3 mukaisia suoritusmuotoja on nähtävissä, että kuviossa 3 jää haara 22 pois 5 ja että mittausraatka on siirretty haarasta 24 alempaan haaraan 100. Tämä siirto aiheutuu ruiskun 106 järjestämisestä, joka ruisku edullisen suoritusmuodon mukaan voidaan sopivasti tyhjentää ruiskukäytöllä 110. Tämä ruiskukäyttö 110 on järjestetty etulevyyn ja se sijaitsee haaran 92 pituus-10 akselilla.

Uran 86 muodon ja rakenteen suhteen sekä letkun mitoituksen ja materiaalin suhteen viitataan kuvion 1 selitykseen.

Etulevyssä 84 on puolestaan 3 ilmaisinta 112, 114 ja 15 116, jolloin ilmaisin 112 on järjestetty haaraan 98 edul lisesti sen alapäähän, ja ilmaisimet 114 ja 116 haaraan 100. Edullisesti on ilmaisimet 114-116 puolestaan muodostettu valotunnistinlaitteiksi ja ne on järjestetty sopivasti haaroihin 98 ja 100 tehtyihin aukkoihin, eivätkä ne siten es-20 tä letkumaisen kapillaariputken 104 sisäänlaittoa. Muuten vastaavat nämä ilmaisimet toteutukseltaan ja järjestelyltään ilmaisimia 40, 42 ja 46, niin että taas viitataan kuvion 1 selitykseen.

Edullisesti on ilmaisin 112 kytketty sähköisesti ruis-25 kukäyttöön ja se pysäyttää tämän ruiskukäytön heti, kun ka-pillaariputkeen 104 pumpattu plasma on saavuttanut ilmaisimen 112. Sen mukaan siis kannen 54 kiinnittämisellä kuvion 1 mukaisesti käynnistetty täyttövaihe keskeytetään määrätyksi ajaksi, jonka aikana plasma on haaroissa 94* 96 ja 30 98. Keskeytysaikojen suhteen viitataan kuvion 1 kuvauk seen.

Kun rauhoitusmatkalla A oleva plasma on tämän ajan jälkeen lämminnyt haluttuun lämpötilaan, käytetään letkun-leikkaustyökalua 118, joka on järjestetty haaraan 92, ja 35 urassa 86 oleva kapillaariputki 104 katkeaa. Suljetusta ruiskusta 108 irroittamisen johdosta kykenee rauhoitus-matkalla A oleva plasma painovoiman johdosta virtaamaan edelleen ja se saapuu siten mittausmatkalle B.

18 75934 Tämä mittausmatka B muodostetaan edellä esitetyllä tavalla ilmaisimien 114 ja 116 väliin ja se vastaa siten kuvion 1 mittausmatkaa B, joka muodostetaan ilmaisimien 40 ja 42 väliin. Muuten vastaavat lämpötilasäätö sekä 5 viskositeetin mittaus samoin kuvion 1 mukaista suoritusmuotoa, joten tässä viitataan siihen.

Claims (15)

19 75934

1. Laite nesteiden, erityisesti veriplasman viskosi-5 teetin määrittämiseksi, jossa laitteessa on kapillaariput- ki nesteen läpivirtaamiseksi painovoiman vaikutuksen alaisena ja laite läpivirtausajan määrittämiseksi, tunnettu siitä, että kapillaariputki on asetettu ainakin yhdeksi lenkiksi (26,98), jossa on kulloinkin kaksi pää- 10 asiassa vaakasuoraa haaraa (24»28;96,100), ja se on järjestetty vaihdettavasti laitteen etulevyyn (12,84) vastaavasti muodostettuun uraan (16,86),

2, Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kapillaariputkessa on ainakin kaksi 15 lenkkiä tai haaraa (26,50;94,98).

5, Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että ylempään haaraan (24) on järjestetty kaksi ilmaisinta (40,42) mittausmatkan (B) muodostavalle etäisyydelle toisistaan, 20 4, Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että alemmassa haarassa (100) on kaksi ilmaisinta (114,116) mittausmatkan (B) muodostavalla etäisyydellä toisistaan,

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, 25 tunnettu siitä, että etäisyys on noin 30-200 mm,

6, Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että pystysuora etäisyys ylemmän haaran (24;96) ja alemman haaran (28,32;100) välillä on 40-160 mm, 50 7, Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että alempaan haaraan (32;100) liittyy ylösnouseva haara (34;102).

8, Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että ylempään haaraan (24) liittyy 35 olennaisesti pystysuoraan nouseva haara (22).

9, Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että alempaan haaraan (28) on järjestetty lisäilmaisin (46) alavirtaan järjestetyn sulku- 20 7 5 9 3 4 magneetin ajastariippuvaksi ohjaamiseksi.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2, 4-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että ylävirtaan ilmaisimista (114,116) on uraan (86) järjestetty lisäilmaisin 5 (112), jonka signaalin avulla käytetään etulevyyn järjes tettyä ruiskukäyttöä (110) ja/tai leikkaustyökalua (118).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että kapillaariputki on valmistettu polyeteaniä tai polyuretaania olevasta joustavasta letkus- 10 ta (36,104), jonka sisäläpimitta on noin 0,5-2 mm ja sei-nämäpaksuus noin 0,2-0,5 mm.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että etulevy (12,84) voidaan säätää lämpötilaan noin 37°C.

13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tun nettu siitä, että ylösnousevassa haarassa (34;102) on ainakin yksi lenkki, jossa on olennaisesti vaakasuorat yhdensuuntaiset haarat (62,70) ja letkun (36,104) haara (70) on liitetty kolmitiesulkuelimeen (72), joka on johdolla 20 (74) liitetty imupumppuun (76).

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että ylempiin haaroihin (62,70) on järjestetty ilmaisimet (78,82), joiden avulla imupumpulla (76) aikaansaatu painearvo voidaan todeta.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että haarojen (62,70) välinen pystysuora etäisyys on 60-140 mm.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 3-15 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmaisimet (40,42,46,78,82, 30 112,114,116) ovat optoelektronisia tunnistinlaitteita. 2' 75934