DE2740932B2 - Gerät zur Bestimmung der Parameter der Blutelastizität - Google Patents

Gerät zur Bestimmung der Parameter der Blutelastizität

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Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung der Parameter der Blutelastizität, mit einem um eine senkrechte Achse drehbar gelagerten Zylinder, der in einen regelmäßigen Schwingungen ausgesetzten Blutbehälter eintaucht, sowie mit einem Wandler zur Aufnahme von Thrombelastogrammen in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude des Zylinders.
Solche als Thrombelastographen bezeichnete Geräte TO messen eine charakteristische Kurve der Blutkoagulation. Mit bekannten Thrombelastographen mißt man die periodische Winkelabweichung eines Zylinders, der in einen Blutbehälter eintaucht, welcher regelmäßigen Schwingungen ausgesetzt ist. Dieser Zylinder ist mit y> seinem oberen Ende an einem Draht befestigt, an dem er hängt, so daß einer Zylinderdrehung ein Widerstandsmoment entgegenwirkt. Bei fortschreitender Koagulation des Blutes im Behälter trägt der Zylinder immer mehr zur Schwingung des Behälters selbst bei, bis bn ein Gleichgewicht zwischen dem von dem koagulierenden Blut auf den Zylinder ausgeübten Drehmoment und dem von der Drehung des Aufhängungs-Drahtes herrührenden Widerstandsmoment erreicht ist. Ein optischer Wandler, z. B. ein von einem Lichtstrahl M getroffener Spiegel, oder ein magnetischer Wandler, etwa ein Kern mit hoher magnetischer Durchlässigkeit, der sich in bezue auf die Wickluneen eines Differentialtransformators bewegt, ist unmittelbar oder mittelbar mit dem Zylinder verbunden, um seine in einem geeigneten Registriergerät erfaßten Schwingungen in Signale umzuwandeln. Aus der registrierten Schwingungsamplitude des Zylinders, d. h. dem Thrombelastogramm, ist der Verlauf der Blutkoagulation ersichtlich.
In Z. f. d. gesamte experimentelle Medizin 117 (1951), 189... 203 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben, bei der vor allem die Aufhängung an einem Metalldraht mit mechanischem Widerstandsmoment für die häufige, absolut unerläßliche Reinigung des Gerätes von Nachteil ist. Nach Beendigung der Messung muß nicht nur der Blutbehälter, sondern auch der Zylinder gereinigt werden. Beim Säubern des an dem Torsionsdraht befestigten Zylinders der bekannten Geräte muß man infolge der unausweichlichen Beanspruchungen des Drahtes äußerst behutsam vorgehen; jede zurückbleibende Veränderung des Torsionsdrahtes verändert den Wen des Widerstandsmomentes, so daß Nachkalibrierungen unausbleiblich sind. Nicht selten muß sogar der recht teure Draht jedesmal ersetzt werden, was einen komplizierten und mechanisch empfindlichen Vorgang erfordert, der nur von Spezialisten, nicht aber von dem mit der Analyse beauftragten Laboranten durchgeführt werden kann. Werden diese Arbeiten aber unterlassen oder nur unzureichend ausgeführt, so muß man eine fortschreitende Verschlechterung der Eigenschaften des den Zylinder haltenden Torsionsdrahtes hinnehmen, mit der Folge zunehmender Fehlervergröberiing. Verschiedene Analysen führen dann zu einer Fehlerspanne, die im Hinblick auf die Vergleichbarkeit und Zuverlässigkeit der Untersuchungen in modernen klinischen Laboratorien unerträglich groß wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, ein Gerät der genannten Art mit möglichst einfachen, wirtschaftlichen Mitteln so zu verbessern, daß die erwähnten Nachteile durch ein neues System der Halterung und Widerstandsmoment-Bildung für den in den Blutbehälter eintauchenden Zylinder beseitigt und reproduzierbare Ergebnisse bei bequemer, sicherer Bedienung erhalten werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Zylinder steif an einem in der Zylinderachse frei drehschwingenden Rahmen aufgehängt und dieser mechanisch mit einem drehbaren Eisenkern verbunden ist, der innerhalb eines homogenen Magnetfeldes Bestandteil eines einstellbaren Magnetkreises ist.
Eine solche Vorrichtung unterscheidet sich grundsätzlich von Geräten, wie sie z. B. aus der DE-OS 22 27 943 bekannt sind. Bei diesen ist unter anderem eine Halteeinrichtung für einen in das Plasma eintauchenden Hilfskörper vorgesehen, der aus seiner gehaltenen Lage ablenkbar ist, wobei die Ablenkung gemessen wird. Als Halteeinrichtung kann ein Magnet dienen, der mit einem magnetisierbaren Teil des Hilfskörpers zusammenwirkt. Demgegenüber ist nach der Erfindung der Zylinder (welcher dem Hilfskörper entspricht) an einem Rahmen befestigt, der sich praktisch reibungsfrei um die Längsachse des Zylinders schwingend drehen kann. Die erfindungsgemäß vorgesehene elektromagnetische Vorrichtung dient nicht zur Halterung des Zylinders, sondern zur Erzeugung des Widerstandsmomentes vermittels des Eisenkerns, der im homogenen Magnetfeld Bestandteil des einstellbaren Magnetkreises ist. Daher kann man das jeweilige Widerstandsmoment auf elektromagnetischem Wege
nach Bedarf einstellen und sowohl bei der Herstellung als auch bei der Verwendung des Gerätes wahlweise absolut konstant halten oder gesteuert verändern. Was immer mit dem Zylinder während der Messung oder bei der Reinigung geschieht, beeinflußt die Magnetfeldstärke nicht, die das Widerstandsmoment bewirkt. Die durchgeführten Prüfungen sind daher überaus zuverlässig. Auch ist es möglich, mit typengleichen Geräten nach der Erfindung schlüssige Vergleiche bereits vorhandener Thromboelastogramme vorzunehmen. Die Mangel des Standes der Technik sind also mit dem erfindungsgemäßen Gerät völlig ausgeschlossen. Insbesondere ist auch die Reinigung stark vereinfacht, da die robuste Befestigung des Zylinders eine weit weniger empfindliche Handhabung gestattet, wobei übrigens die Erreger- >■> spule des Magnetkreises normalerweise abgeschaltet und mithin kein (magnetisches) Widerstandsmoment vorhanden ist
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind der Zylinder, der Rahmen und wenigstens der Eisenkern des 2a Magnetkreises von einer höhenverstellbaren Halterung getragen, wodurch die Einstellung auf günstigste Meßbedingungen stark erleichtert wird.
Der Rahmen kann mit einem seine Drehung hemmenden Stoßdämpfer verbunden sein, um zufällige 2> Einwirkungen von Stoßen, Erschütterungen u. dgl. auszuschließen.
Nach einer anderen Weiterbildung ist der Eisenkern oben am Rahmen rechtwinklig zur Drehachse des Zylinders befestigt, so daß die Drehwinkel des Kerns in Jo ausgleichender Weise den kleinen Drehwinkeln des Zylinders zur Richtung des Magnetfeldes entsprechen. Man erhält daher ein proportionales Widerstandsmoment, welches dem auf den Zylinder von dem gerinnenden Blut ausgeübten Drehmoment entgegen- ir> wirkt. Die Proportionalitätskonstante hängt von der Intensität des Magnetfeldes und von der Form des Eisenkernes ab.
Vorteilhaft weist der einstellbare Magnelkreis ein mit Polschuhen versehenes Joch mit einer Erregerspule auf, wobei der Eisenkern zwischen den Polschuhen gelagert ist. Infolgedessen wird das Magnetfeld nicht nennenswert durch die Anwesenheit des Eisenkerns gestört, und man kann die Magnetfeldstärke bequem durch Regelung des elektrischen Stromes einstellen. <n
Noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß mit dem Rahmen ein elektromagnetischer LinearwanJler verbunden ist. Seine Signale lassen sich beispielsweise elektronisch verarbeiten, um — unmittelbar in Realzeit — von einem Thromboelasto- r>o gramm abgeleitete Kennwerte zu erhalten, ohne dessen vollständige Aufzeichnung abwarten zu müssen, wie das bei optischen oder fotografischen Registriereinrichtungen unvermeidlich ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungs- γ>·ί gemäßen Gerätes wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Deren einzige Figur ist eine schematisierte Schrägansicht.
Man erkennt, daß das Gerät eine Halteplatte oder einen Ständer 1 aufweist. Auf einer hiervon definierten bo Ebene befindet sich ein Teller 2, der um eine senkrechte Achse schwenkbar ist. Periodisch veränderliche Winkeldrehungen bis zu 4,15° bewirkt beispielsweise ein Antriebsnocken 3, der von einem Elektromotor gesteuert und mit einem Riemenantrieb 4 verbunden ist, welcher zu einer mit dem Teller 2 drehfesten Welle 5 führt.
Auf dem Schwenkteller 2 befindet sich ein Blutbehälter 6, in den ein Zylinder 7 eingetaucht bzw. aus dem er herausgezogen wird.
Der Zylinder 7 ist an einem Rahmen 8 steif aufgehängt. Dieser kann sich reibungsarm an einem Lagerstift 9 drehen und schwingen, der an einem waagrechten Träger 10 befestigt ist, welcher an senkrechten Führungen 11 entlanglauft Durch Betätigung eines Stellrädchens 12, das den Lauf einer mit dem Träger 10 fest verbundenen Zahnstange 13 bestimmt, kann der Rahmen 8 in seiner Stellung festgelegt werden. Die Teile 10 bis 13 bilden also eine Arretierung für den Lagerstift 9.
Um die Wälzreibung zwischen dem Rahmen 8 und dem Lagerstift 9 auf ein Minimum herabzusetzen, weist letzterer konische Enden auf, gegen die sich die Zapfen des Rahmens 8 abstützen. Diese bestehen aus getemperten Schrauben, deren Kopf mit einem Lagerstein beispielsweise aus synthetischem Rubin o. dgl. versehen ist. Daher ist der Wälzreibungskoeffizient praktisch vernachlässigbar.
Weiterhin ist am Rahmen 8 ein Eisenkern 14 mit zur Drehachse des Zylinders 7 rechtwinklig stehender Achse befestigt. Der Kern 14 dreht sich in einem homogenen Magnetfeld, das zwischen den Polschuhen eines mit einer stromdurchflossenen Spule 16 verketteten Jochs 15 erzeugt wird. Die Erregerspule 16 des Jochs
15 ist vorzugsweise so an dem Träger 10 gehaltert, daß ■Je sich senkrecht mit dem Träger bewegt; das Joch 15 und die Spule 16 könnten jedoch auch an den Führungen 11 oder einem zugeordneten Teil fest angebracht werden.
Der in dem Feld des Magnetkreises 15, 16 liegende Eisenkern 14 liefert ein Widerstandsmoment, das proportional zum Drehwinkel des Zylinders 7 ist. Da die Magnetfeldstärke leicht durch Einstellung des die Spule
16 durchfließenden Stromes geändert werden kann, läßt sich die Proportionalitätskonstante zwischen dem Drehwinkel des Zylinders 7 und dem von der elektromagnetischen Einrichtung 14, 15, 16 ausgeübten Widerstandsmoment kalibrieren. Daher ist es dank der Bauweise des Gerätes möglich, innerhalb genau bestimmbarer Grenzen identische Thrombenelastogramme zu erhalten.
Am Rahmen 8 des Zylinders 7 ist außerdem ein dynamischer Stoßdämpfer angeordnet. Er besteht aus einem Behälter 17 mit einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise Öl, worin sich am Rahmen 8 fest angebrachte Flügel 18 drehen.
Bei der Messung werden die Drehungen des Zylinders 7 in Signale umgewandelt, beispielsweise durch einen am Rahmen 8 angeordneten Spiegel, auf dem ein Lichtstrahl fällt, oder — wie dargestellt — durch einen elektromagnetischen Linearwandler 19, in dem der bewegliche Eisenkern über eine Stange 20 mit einer Seite des Rahmens 8 verbunden ist. Der Wandler 19 ist elektrisch an ein (nicht gezeichnetes) herkömmliches Gerät zur Verarbeitung und Registrierung angeschlossen, welches das Thrombenelastogramm liefert. Die Verwendung des auf Veränderungen der magnetischen Reluktanz eines Differentialtransformators beruhenden Linearwandlers 19 gestattet die unmittelbare Erzeugung elektrischer Signale, die zu den Winkelabweichungen des Zylinders proportional sind, sowie die Verarbeitung mittels elektronischer Analogoder Digital-Verarbeiter. Daher lassen sich unmittelbar in Realzeit die die thrombelastographische Analyse kennzeichnenden Parameter gewinnen, ohne daß man die graphische Registrierung des Thrombelastogram-
mes und die Studie seiner kennzeichnenden Parameter abwarten müßte.
Damit der sich drehende Eisenkern 14 das Magnetfeld nicht im geringsten verändert, ist vorgesehen, daß er einen kleinen Querschnitt gegenüber dem der Polschuhe hat. Mit quadratischen Polschuhen von 13 χ 13 mm2 und einem gegenseitigen Abstand von 18 mm wurden bei 2,5 mm Durchmesser und einer Höchstlänge von 15 mm des Kerns 14 vorzügliche Ergebnisse erhalten.Gebrauch und Funktionsweise des Gerätes sind einfach. In der Ruhestellung, d. h. wenn die Spule 16 stromlos ist, kann das Meßwerk sich frei drehen. Wenn es durch eine Verschiebung des Trägers 10 angehoben ist, kann die Analyse beginnen. Sobald das Magnetfeld aufgebaut ist, nimmt das gesamte Meßwerk infolge des auf den Eisenkern 14 ausgeübten Einflusses eine Mittelstellung ein. Diese Stellung kann während der Prüfung beispielsweise durch einfaches Drehen des Elektromagneten geändert werden.
Sobald das von dem im Behälter 6 gerinnenden Blutes ausgeübte Drehmoment eine noch so geringe Winkelabweichung des Zylinders 7 bewirkt, dreht sich der Eisenkern 14 zusammen mit dem gesamten Meßwerk, wobei ein Winkel zu der im Raum festgelegten Richtung des Magnetfeldes gebildet wird. Auf diese Weise wird ein zu der genannten Winkelabweichung im wesentlichen proportionales Widerstandsmoment aufgebaut; Wälzreibungen, die auf das Meßwerk der elektromagnetischen Reaktionseinrichtung ausgeübt werden, sind dabei belanglos. Der Zylinder 7 dreht sich weiter, beispielsweise im Uhrzeigersinn, bis das Drehmoment und das Widerstandsmoment ausgeglichen sind. Wenn der Blutbehälter 6 wieder zurückschwingt, nimmt er den Zylinder 7 und das gesamte Meßwerk der elektromagnetischen Einrichtung in entsprechender Weise symmetrisch mit. Der dem Zylinder 7 zugeordnete Wandler 19 ermöglicht die Abnahme der Winkelabweichungcn des Zylinders 7, die außerdem im Thrombelastogramm registriert und verarbeitet werden, das dann von der Bedienungsperson analysiert werden kann.
Man erkennt aus der vorstehenden Erläuterung, daß der besondere Aufbau des Meßwerkes der elektromagnetischen Reaktionseinrichtung alle erforderlichen Vorgänge für die eigentliche Analyse wesentlich vereinfacht. Insbesondere die mechanischen Arbeitsgänge wie das Aufheben des Meßwerkes und des Zylinders 7 sowie das Herausnehmen und die Reinigung des Blutbehälters 6 gehen äußerst leicht ohne Beschädigung oder Veränderung der Kennwerte des Gerätes vorsieh.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Gerät zur Bestimmung der Parameter der Blutelastizität, mit einem um eine senkrechte Achse drehbar gelagerten Zylinder, der in einen regelmäßigen Schwingungen ausgesetzten Blutbehälter eintaucht, sowie mit einem Wandler zur Aufnahme von Thrombelastogrammen in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude des Zylinders, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (7) steif an einem in der Zylinderachse frei drehschwingenden Rahmen (8) aufgehängt und dieser mechanisch mit einem drehbaren Eisenkern (14) verbunden ist, der innerhalb eines homogenen Magnetfeldes Bestandteil eines einstellbaren Magnetkreises(15,16) ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (7), der Rahmen (8) und wenigstens der Eisenkern (14) des Magnetkreises (15, 16) von einer höhenverstellbaren Halterung (9, 10) getragen sind.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (8) mit einem seine Drehung hemmenden Stoßdämpfer (17,18) verbunden ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (14) oben am Rahmen (8) rechtwinklig zur Drehachse des Zylinders(7) befestigt ist.
5. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare JCI Magnetkreis ein mit Polschuhen versehenes Joch (15) mit einer Erregerspule (16) aufweist und der Eisenkern (14) zwischen den Polschuhen gelagert ist.
6. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Rahmen (8) ein elektromagnetischer Linearwandler (19) verbunden ist.
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