DE938937C

DE938937C - Apparatur zur Messung und Registrierung der sich aendernden Schichtungsgrenze von Mischfluessigkeiten

Info

Publication number: DE938937C
Application number: DEW14360A
Authority: DE
Inventors: Felix Dr Med Wyss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-07-09
Filing date: 1954-07-04
Publication date: 1956-02-09
Also published as: GB756625A; NL92884C; FR1110766A; US2982170A

Description

Die Erfindung betrifft ein Meß- und Registriergerät für die zeitlich sich ändernde Schichtungsgrenze von zwei verschiedenen Komponenten einer Mischflüssigkeit, insbesondere zur automatischen Durchführung und Registrierung von sogenannten Blutsenkungen für medizinische Zwecke.

Eine große Zahl von Mischflüssigkeiten aus mindestens zwei verschiedenen Komponenten entmischen sich bei längerem Stehenlassen und lassen die Schichtungsgrenze zwischen einer sich absetzenden Komponente und den sich nicht absetzenden Komponenten deutlich erkennen. Aus dem zeitlichen Verlauf der Absetzbewegung, also der relativen* Lage der Schichtungsgrenze innerhalb der untersuchten Flüssigkeitssäule, lassen sich meist Rückschlüsse auf die Mischflüssigkeit und ihre Komponenten ziehen. Solche Untersuchungen werden auf verschiedenen Gebieten der Technik, der Naturwissenschaften und der Medizin vorgenommen. Falls die Absetzbewegung relativ rasch erfolgt, kann deren Verlauf durch Beobachtung und Protokollierung des Standes der Sehichtungsgrenze verfolgt werden. Dagegen ist bei Untersuchungen, die sich über viele Stunden und Tage erstrecken, dies nur schwer zuverlässig durchführbar, weshalb man sich häufig nur auf die Feststellung weniger

Punkte des Verlaufes beschränkt, also den genauen zeitlichen Verlauf und dessen Feinstruktur nicht erfaßt.

Es besteht aber bei gewissen derartigen Untersuchungen, beispielsweise der Kontrolle von Blutsenkungen für medizinische Zwecke, das Bedürfnis für eine vollautomatische Apparatur zur Aufzeichnung des zeitlichen Ablaufes derartiger Messungen. Die Erfindung befaßt sich mit einer Apparatur ίο zur Messung und Registrierung der sich mit der Zeit ändernden Schichtungsgrenze von verschiedenen Komponenten einer Mischflüssigkeit. Kennzeichnend hierfür ist eine Vielzahl von vertikal nebeneinander angeordneten, durchsichtigen Behältern zur Aufnahme der Mischflüssigkeit, von denen jedem eine Registriereinrichtung, die zeitproportional bewegt wird, zugeordnet ist. Die Behälter werden einer nach dem anderen'automatisch durch eine Lichtquelle vor dem Behälter" beleuchtet und durch eine lichtempfindliche Zelle hinter dem Behälter abgetastet, indem Lichtquelle und Zelle längs der Behälterachse verschoben werden. Diese Längsbewegung wird auf eine senkrecht zur Zeitabszisse der zugeordneten Registriereinrichtung bewegliche Schreibvorrichtung übertragen, die von der lichtempfindlichen Zelle so gesteuert wird, daß eine bei der Längsabtastung des betreffenden Behälters plötzlich auftretende starke Änderung in der Lichtabsorption auf der Registriereinrichtung beim entsprechenden Ordinatenwert eine Markierung bewirkt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung zeigt.

Die zu untersuchende Mischflüssigkeit befindet sich in den durchsichtigen Behältern 1, die in beliebiger Anzahl vertikal nebeneinander in einem gewissen Abstand angeordnet sind. Die Mischflüssigkeit bestehe hier aus den zwei optisch verschiedenartigen Komponenten 2 und 3, die sich im Laufe der Zeit zunehmend entmischen, wobei sich die wenig durchsichtige Komponente 3 unten absetzt und die klare Komponente 2 durch die Schichtungsgrenze4 deutlich von der Komponente 2 unterschieden ist. Die vorliegende Erfindung ist aber keineswegs auf die Verwendung bei Mischflüssigkeiten aus trüben und weniger trüben Komponenten beschränkt, vielmehr können auch verschieden gefärbte, sich trennende Komponenten vorhanden sein.

Der" durchsichtige- Behälter 1 wird von einem Lichtstrahlenbündel 5 abgetastet, das in angenähert horizontaler Richtung von einer beliebigen Lichtquelle 6, durch die Blende 7 hindurch, ausgeht. Diese Lichtquelle 6 befindet sich vor dem Behälter ι und ist auf eine mit optischen Mitteln 8 versehene lichtempfindliche Zelle 9 so ausgerichtet, daß das Lichtstrahlenbündel 5 diese lichtempfindliche Zelle 9 zum Ansprechen bringt, falls es nicht durch die Absorption in der Flüssigkeitskomponente 3 auf einen Intensitätswert reduziert wird, der unterhalb der Empfindlichkeitsschwelle der Zelle 9 gelegen ist. Seitens der lichtempfindlichen Zelle 9 wird eine Schreibvorrichtung betätigt, die hier beispielsweise 6g aus dem Schreibstift 10 auf einer Eisenschiene 11 besteht, die um eine Achse 12 geschwenkt werden kann und in Ruhestellung unter der Wirkung der Zugfeder 13 steht. Ein aus dem Kern 14 und der Spule 15 bestehender Elektromagnet bewirkt bei Erregung seitens der lichtempfindlichen Zelle 9 — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung verstärkender Mittel bekannter Ausführung — ein Anziehen der Schiene 11 mit dem Schreibstift 1.0 gegen die Federkraft der Feder 13.

Die Lichtquelle 6, die optischen Mittel 8, die lichtempfindliche Zelle 9 und die Schreibvorrich-' tung befinden sich hier beispielsweise zusammen auf einem gemeinsamen Halterahmen (nicht gezeichnet) und bilden eine Baugruppe, was durch die Klammer 16 angedeutet sei. Diese Baugruppe wird zwecks optischer Abtastung des Behälters 1 durch das Lichtstrahlenbündel 5 in vertikaler Richtung längs der Behälterachse gehoben und gesenkt, wie dies der Pfeil 17 andeutet. Diese vertikale Abtastbewegung bewirkt dabei in der beispielsweisen Ausführung nach der Figur gleichzeitig die Registrierung, indem sich der Schreibstift 10 längs einer Mantellinie der dem gerade abgetasteten Behälter 1 zugeordneten Registrierwalze 18 bewegt. Die jedem Behälter 1 zugeordnete Registrierwalze 18 wird um ihre Achse 19 durch bekannte Mittel (nicht dargestellt) zeitproportional bewegt, beispielsweise in Pfeilrichtung 20, so daß der auf der Walze befestigte Registrierstreifen 21 eine Zeitabszisse t und Strichmarkierungen 22 als Ordinaten aufweist. Bei jeder vertikalen Abtastbewegung längs des Behälters 1 wird vom Schreibstift ein Ordinatenstrich gezeichnet, solange die lichtempfindliche Zelle 9 und damit die Magnetspule 15 nicht erregt wird. Erst beim Passieren der Schichtungsgrenze 4 im Behälter 1 tritt diese Erregung der Zelle 9 ein, so daß der Schreibstift 10 durch die Magnetspule 15 abgehoben wird. Somit gibt die Länge der Ördinatenstriche auf dem Registrierstreifen 21 die Höhe der sich absetzenden Komponente 3 im Behälter 1 an. Natürlich kann auch umgekehrt ein Ordinatenstrich erst dann gezeichnet werden, wenn die lichtempfindliche Zelle 9 und die Magnetspule 15 erregt sind. no

Je nach Art der zu untersuchenden Mischflüssigkeit wird durch Wahl einer geeigneten Lichtquelle 6 oder durch Einbau von Farbfiltern hinter der Blende 7 gewährleistet, daß die Lichtabsorption in der sich absetzenden Flüssigkeitskomponente 3 möglichst groß und in der Komponente 2 möglichst klein ist, damit beim Passieren der Schichtungsgrenze 4 eine möglichst große Änderung der Lichtintensität in der Zelle 9 auftritt. Durch bekannte Mittel zur Regelung des Schwellwertes der lichtempfindlichen Zelle 9 läßt sich der Intensitätssprung des Lichtstrahlenbündels 5 bei Passieren der Schichtüngsgrenze 4 während der vertikalen Abtastbewegung stets so einjustieren, daß der Schreibstift 10 an dieser Stelle vom Registrierstreifen 21 abgehoben wird.

Außer der vertikalen Abtastbewegung führt aber die durch die Klammer 16 angedeutete Baugruppe auch eine Bewegung längs der nebeneinander angeordneten verschiedenen Behälter ι und Registrierwalzen i8 in Richtung des Pfeiles 23 aus. Dabei sind mechanisch oder elektrisch wirkende Rastmittel bekannter Bauweise vorgesehen, die gewährleisten, daß die Verschiebbewegung in Pfeilrichtung 23 aufhört, wenn die Abtastbaugruppe 16 die richtige Lage zur Abtastung des nächstfolgenden Behälters 1 bzw. der diesem zugeordneten Registrierwalze 18 erreicht hat. Zweckmäßigerweise erfolgt der Antrieb des Verschiebungsmechanismus für die Bewegung in Pfeilrichtung 23 durch elekirische Mittel, und die Einrastung zur Abtastung der einzelnen Behälter 1 wird durch Stromkreisunterbrechung der elektrischen Antriebsmittel bewirkt. Nach Abtastung des letzten der nebeneinander angeordneten Behälter 1 wird der Antrieb derart umgeschaltet, daß die Baugruppe 16 selbsttätig in ihre Ausgangsstellung vor dem ersten Behälter ι zurückkehrt. Vorzugsweise sind der Antriebsmechanismus für die vertikale Abtastbewegung und die Verschiebbewegung der Baugruppe 16 zwangsweise miteinander gekuppelt, so daß der Abtastvorgang nur dann stattfinden kann, wenn die Verschiebbewegung der Baugruppe 16 durch Einrastung vor einem Behälter 1 beendet ist.

Zur vollständigen Ausführung von Reihenuntersuchungen mit der Apparatur ist dieselbe erfindungsgemäß mit einem zeitproportional arbeitenden Gerät ausgestattet, das eine elektrische Steuerschaltung zur Durchführung aller Apparatefunktionen betätigt. Nach der Inbetriebsetzung des Apparates wird in periodischer Reihenfolge jeweils ein Abtastzyklus an sämtlichen Behältern 1 nach dem anderen automatisch durchgeführt. Hierbei wird die Baugruppe 16 nach erfolgter Abtastung des ersten Behälters 1 automatisch zum nächstfolgenden Behälter 1 verschoben und an diesem die Abtastung durchgeführt, nach deren Vollendung die Verschiebung zum dritten Behälter 1 erfolgt usw., bis der Abtastzyklus nach Abtastung des letzten Behälters 1 vollendet und die Baugruppe 16 selbsttätig in die Ausgangsstellung vor dem ersten Behälter 1 zurückgekehrt ist. Der nächste Abtastzyklus erfolgt nach einem einstellbaren Zeitintervall automatisch und läuft in gleicher Weise ab. Das zeitproportional arbeitende Steuergerät bewirkt ferner nach Durchführung einer vorgegebenen Anzahl von Abtastzyklen oder nach Ablauf einer vorbestimmten Gesamtzeit die Stillsetzung und Ausschaltung der Apparatur. Um die Apparatur auch mit einer geringeren Zahl als der maximal vorgesehenen Anzahl von Behältern 1 betreiben zu können, sind Mittel vorgesehen, um einzelne Behälter ι aus dem automatischen Abtastzyklus auszunehmen, beispielsweise indem die Einrastvorrichtung bei der Verschiebebewegung der Baugruppe 16 an den betreffenden Behältern unwirksam gemacht wird.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die in der Figur angedeutete beispielsweise Ausführung der Registriereinrichtung beschränkt, und es können auch andere geeignete Registriereinrichtungen benützt werden, beispielsweise flache Kassetten, die je einem der abzutastenden Behälter zugeordnet sind und die zeitproportional verschoben werden.

Die in der Figur dargestellte Baugruppeneinteilung stellt ebenfalls nur ein Beispiel dar. Es ist auch möglich, die durch die Klammern 16 zusammengefaßten Teile anders als auf einem gemeinsamen Rahmen anzuordnen. Beispielsweise kann jedem einzelnen der Behälter 1 eine eigene, fadenförmig längs demselben sich erstreckende Lichtquelle zugeordnet werden, die jeweils dann eingeschaltet wird, wenn die lichtempfindliche Zelle 9 den betreffenden Behälter abtastet. Ferner kann auch jeder Behälter 1 mit einer eigenen längsbeweglichen lichtempfindlichen Zelle versehen werden und die Bewegungsübertragung von der die Abtastung durchzuführenden Zelle auf die Registriereinrichtung nicht, wie in der Figur, mechanisch, sondern elektrisch erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Apparatur zur Messung und Registrierung der sich mit der Zeit ändernden Schachtungsgrenze von verschiedenen Komponenten einer Mischflüssigkeit, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten durchsichtigen Behältern zur Aufnahme der Mischflüssigkeit, von denen jedem eine Registriereinrichtung, die zeitproportional bewegbar ist, zugeordnet ist, und die einer nach dem anderen automatisch durch eine Lichtquelle beleuchtbar und von einer lichtempfindlichen Zelle abtastbar sind, indem Lichtquelle und Zelle längs der Behälterachse verschoben werden und diese Längsbewegung auf eine, senkrecht zur Zeitabszisse der zugeordneten Registriereinrichtung bewegliche Schreibvorrichtung übertragbar ist, die von der lichtempfindlichen Zelle so gesteuert wird, daß eine bei der Längsabtastung des betreffenden Behälters plötzlich auftretende Änderung in der Lichtabsorption auf der Registriereinrichtung beim entsprechenden Ordinatenwert eine Markierung bewirkt.
2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischflüssigkeit in mindestens einem der Behälter Blut vorhanden ist und die auf der zugeordneten Registriereinrichtung bei der optischen Abtastung des Behälters markierte starke Änderung der Lichtabsorption den Stand der Blutsenkung wiedergibt.
3. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegung der lichtempfindlichen Zelle durch elektrische Mittel auf die Registriervorrichtung übertragbar ist.
4. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur optischen Abtastung dienenden Teile, welche auch die lichtempfindliche Zelle umfassen, und die Schreibvorrichtung auf einem gemeinsamen Halterahmen befestigt sind und sich zusammen längs der

Behälterachse bzw. der Ordinate der Registriereinrichtung bewegen.
5. Apparatur nach Anspruch ι und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Halterahmen samt den auf ihm befestigten Teilen senkrecht zur Abtastrichtung zu den einzelnen, nebeneinander angeordneten Behältern bzw. Registriereinrichtungen verschiebbar ist und jeweils nach Erreichen der erwünschten Stellung relativ zu den Behältern bzw. den zugeordneten Registriereinrichtungen einrastet.
6. Apparatur nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebungsmechanismus für den gemeinsamen Halterah- men durch einen elektrischen Antrieb betätigt wird und die Einrastung diesen Antrieb ausschaltet.
7. Apparatur nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus

ao zur Bewegung der optischen Abtastmittel samt der Schreibvorrichtung, sowie der Mechanismus zur Verschiebung dieser Mittel von Behälter zu Behälter awangläufig miteinander gekuppelt sind und der Abtastvorgang nur nach dem Aufhören der Verschiebung zum folgenden Behälter erfolgt.
8. Apparatur nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwangläufige Kupplung durch eine elektrische Steuerschaltang erfolgt, die eine gegenseitige Verriegelung der elektrischen Antriebe für die beiden verschiedenen Bewegungsvorgänge bewirkt.
9. Apparatur nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Behälter mit einer eigenen Lichtquelle versehen ist und von einer eigenen lichtempfindlichen Zelle abgetastet wird, ' deren Längsbewegung auf das zugeordnete Registriergerät übertragbar ist.
10. Apparatur nach Anspruch 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuerschaltung automatisch durch ein zeitproportional arbeitendes Gerät betätigt wird und die optischen Abtastmittel samt der Schreibvorrichtung der Reihe nach zu den einzelnen, nebeneinander angeordneten Behältern bzw. den diesen zugeordneten Registriereinrichtungen verschiebbar sind, an jedem Behälter die Abtastung und Registrierung durchführbar ist und nach Abtastung des letzten Behälters die Abtastmittel samt der Schreibvorrichtung in ihre Ruhelage vor der Behälterreihe zurückführbar sind.
11. Apparatur nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitproportional arbeitende Gerät in periodischer Aufeinanderfolge die Abtastung der ganzen Behälterreihe veranlaßt, und zwischen jedem Abtastzyklus ein 'Zeitintervall von einstellbarer Länge vorgesehen ist.
12. Apparatur.nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, um einzelne der Behälter aus den Abtastzyklen auszuschließen.
13. Apparatur nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch das zeitproportional arbeitende Gerät nach einer vorgegebenen, einstellbaren Gesamtzeit die Apparatur stillsetz- und ausschaltbar ist.
14. Apparatur nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schreibvorrichtung der Registriereinrichtung bei der Abtastbewegung längs eines Behälters die jeweilige Ordinate als Strich markierbar ist, solange auf die lichtempfindliche Zelle infolge zu großer Absorption in der Flüssigkeit eine unterhalb deren Schwellwert liegende Lichtintensität gelangt.
15. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schreibvorrichtung der Registriereinrichtung bei der Abtastbewegung längs eines Behälters die jeweilige Ordinate als Strich markierbar ist, sobald auf die lichtempfindliche Zelle infolge nicht mehr ausreichender Absorption in der Flüssigkeit eine deren Schwellwert übersteigende Lichtintensität gelangt.
16. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Registriereinrichtung jedem Behälter eine mit ihrer Drehachse parallel zur Behälterlängsachse angeordnete Registriertrommel zugeordnet ist und alle diese Trommein um ihre jeweilige Achse zeitproportional drehbar sind.
17. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Registriereinrichtung jedem Behälter eine zeitproportional sich verschiebende Kassette zugeordnet ist, die einen Registrierstreifen enthält, auf dem die Markierung erfolgt.
18. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Registriervorrichtung jedem Behälter ein zeitproportional sich verschiebender Registrierstreifen zugeordnet ist, der in einer feststehenden Kassette abläuft und auf dem die Markierung vorgenommen wird.
19. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektralbereich des zur optischen Abtastung verwendeten Lichtstrahls auf die zu untersuchende Mischflüssigkeit abgestimmt ist, um beim Passieren der Schichtungsgrenze während des Abtastvorgangs eine merkliche Änderung der Lichtabsorption zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 509 642 2.56