SE518255C2 - Förfarande och anordning för mätning av egenskaper hos ett blodprov - Google Patents

Description

l0 l5 20 25 30 518 255 .1- a» 2 Blod är en suspension av huvudsakligen elastiska partiklar, dvs celler, i en newtonsk vätska, dvs plasma, vilket resulterar i icke-newtonska egenskaper genom att hel- blodsviskositet och -viskoelasticitet är beroende av den skjuvningshastighet som blodet utsätts för.

US 4,643,02l beskriver en metod och en anordning för mätning av viskositeten hos biologiska vätskor, exempelvis blod, medelst en roterande cylinder som är nedsänkt i vätskan i ett rör samt på basis av ett vridmoment som påläggs cylindern och cylindems rotationshastighet. Cylindem som innefattar ett cylindriskt rörformat hölje av omagnetiskt och elektriskt isolerande material med slutna ändar och som har en cylindrisk stav av ett material med magnetiska egenskaper roteras medelst ett roterande elektromagnetiskt fält som åstadkommes av en induktionslindning som koaxiellt omger röret och cylindem och som matas med ström med justerbar intensitet.

Den i ovannämnda US 4,643,02l beskrivna metoden som utnyttjar en roterande cylinder är inte tillräckligt känslig för att mäta röda blodcellers deformation och följaktligen är det inte möjligt att mäta viskoelasticitet hos exempelvis blod medelst denna metod.

K. Häusler et al.: “A NEW DESIGNED OSCILLATING VISCOMETER FOR BLOOD VISCOSITY MEASUREMENTS”, Biorheology, Vol. 33, Nos. 4, 5, pp. 397-404, 1996 beskriver en oscillerande viskometer som består av ett rör eller en stav som oscillerar vid en resonansfrekvens med arnplituder inom mikro- och nanometerområdet. Blod som flyter genom röret eller omger staven dämpar torsionsoscillationema. Dämpningsökningen beror på blodets viskositet och används för viskositetsbestämning.

Viskometem med en oscillerande stav möjliggör viskositetsmätningar endast nära resonans hos en av stavens torsionsmoder. 10 15 20 25 30 518 2 55 3 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfmningen består i att åstadkomma ett enkelt och billigt förfa- rande och anordning som möjliggör mätning av viskositet och viskoelasticitet hos blod över ett skjuvningshastighetsintervall.

Detta ernås medelst förfarandet enligt uppfinningen för mätning av viskoelasticitet hos ett blodprov i en behållare genom att en oscillerande rotationsrörelse bibringas en omagnetisk, elektriskt ledande rotor i provet i behållaren för att simulera ett pulserande blodflöde genom att en stator som omger behållaren tillförs en första sinusström som är amplitudmodulerad med en andra sinusström, att den andra sinusströmmens frekvens varieras över ett intervall för att variera vinkelhastigheten hos rotoms oscillationer och att fasskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotoms oscillationer mäts för att bestämma skj uvningshastigheter inom nämnda intervall, varvid fasskillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskoelasticitet. Ändamålet ernås också medelst anordningen enligt uppfinningen för mätning av viskoelasticitet hos ett blodprov i en behållare, vilken anordning innefattar en stator som är anordnad att upptaga behållaren med provet, en rotor som är anordnad i provet i behållaren, en växelströmskälla som är ansluten till statom för att mata växelströmmar till denna i och för att bringa rotorn i rörelse i provet i behållaren och en skjuvningshastighetsbestärnmande anordning för bestämning av skjuvningshas- tigheter i provet, genom att rotom är en omagnetisk, elektriskt ledande rotor, att växelströmskällan är anordnad att mata statorn med en första sinusström som är amplitudmodulerad med en andra sinusström för att bibringa rotom en oscillerande rotationsrörelse i och för att simulera ett pulserande blodflöde, att växelströmskällan är anordnad att variera den andra sinusströmmens frekvens över ett intervall för att variera vinkelhastigheten hos rotoms oscillationer och att den skjuvningshastig- hetsbestänirnande anordningen är anordnad att mäta fasskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotorns oscillationer för att bestämma skjuvningshastighetema inom nänmda intervall, varvid fasskillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskoelasticitet. 10 15 20 25 30 o n a v n I o o n o n c u I 518 255 Ändamålet emås dessutom medelst förfarandet enligt uppfinningen för mätning av viskositet hos ett blodprov i en behållare genom att en oscillerande rotationsrörelse bibringas en omagnetisk, elektriskt ledande rotor i provet i behållaren för att simu- lera ett pulserande blodflöde genom att en stator som omger behållaren tillförs en första sinusström som är arnplitudmodulerad med en andra sinusström, att den andra sinusströmmens amplitud varieras över ett intervall för att variera amplituden hos rotoms oscillationer och att amplitudskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotoms oscillationer mäts för att bestämma skjuvningshastigheter inom nämnda intervall, varvid amplitudskillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskositet. Ändamålet emås vidare medelst anordningen enligt uppfinningen för mätning av viskositet hos ett blodprov i en behållare, vilken anordning innefattar en stator som är anordnad att upptaga behållaren med provet, en rotor som är anordnad i provet i behållaren, en växelströmskälla som är ansluten till statom för att mata växelström- mar till denna i och för att bringa rotom i rörelse i provet i behållaren och en skjuv- ningshastighetsbestämmande anordning för bestämning av skjuvningshastigheter i provet, genom att rotorn är en omagnetisk, elektriskt ledande rotor, att växelströms- källan är anordnad att mata statorn med en första sinusström som är amplitudmodu- lerad med en andra sinusström för att bibringa rotorn en oscillerande rotationsrörelse i och för att simulera ett pulserande blodflöde, att växelströmskällan är anordnad att variera den andra sinusströmmens amplitud över ett intervall för att variera amplitu-den hos rotoms oscillationer och att den skjuvningshastighetsbestärnmande anord-ningen är anordnad att mäta arnplitudskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotorns oscillationer för att bestämma skjuvningshastighetema inom närrmda intervall, varvid arnplitudskillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskositet. 10 15 20 25 30 ÜÜÜ III O I OI o nu n' q q ~ u o nu a n | q :ro o u n r n n o nu 0 no u g .,g ' g z I O O I I I O I Q 5 9 I IIO II il lll II 5 Medelst förfarandena och anordningama enligt uppfinningen blir exempelvis kliniska mätningar av blodviskoelasticitet och blodviskositet möjliga under användande av ett enda blodprov.

FIGURBESKRIVNING Uppfmningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning på vilken fig. l visar en uttöringsform av en anordning enligt uppfinningen för mätning av blods viskoelasticitet och viskositet och fig. 2 är ett diagram som visar förhållan- det mellan såväl blodviskositet och skjuvningshastighet som blodviskoelasticitet och skjuvningshastighet.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en utíöringsforrn av en anordning enligt uppfinningen för mätning av egenskaper hos blod, särskilt viskositet och viskoelasticitet.

Den i fig. 1 visade anordningen innefattar en behållare 1 av omagnetiskt material, exempelvis glas eller plast, vilken är fylld med ett litet blodprov 2. Behållaren 1 är företrädesvis transparent.

Behållaren l kan utgöras av ett provrör såsom visar i utröringsformen i fig. l.

I enlighet med uppfinningen kan behållaren l även vara en evakuerad spruta (icke visad) som blodprovet 2 sugs in i direkt fi-ån en patient.

När egenskaper hos blod mäts är det nödvändigt att temperaturstabilisera behållaren 1 vid en temperatur av 37°C. En i och lör sig känd temperaturstabiliseringsanord- ning 3 är anordnad att åstadkomma detta.

En omagnetisk, elektriskt ledande rotor 4, som i fig. 1 visas i form av en cylinder med slutna ändar, är anordnad i behållaren l. Rotom 4 kan vara vridbart lagrad (icke visat) i behållaren 1 eller vara anordnad att flyta fritt i blodprover 2. 10 15 20 25 30 518 255 6 Rotom 4 kan utgöras av en plastcylinder som är försedd med ett skikt av elektriskt ledande material, exempelvis aluminium, eller en cylinder av elektriskt ledande material, exempelvis aluminium.

En till en växelströmskälla 6 ansluten stator 5 är anordnad runt behållaren 1 med rotorn 4. 1 enlighet med uppfinningen är strömkällan 6 anordnad att mata statom 5 med en första sinusström som är amplitudrnodulerad med en andra sinusström.

Härigenom bibringas rotorn 4 en oscillerande rotationsrörelse i behållaren 1 i och för att simulera ett pulserande blodflöde.

Genom att variera den modulerande andra sinusströmmens frekvens över ett intervall varieras vinkelhastigheten hos rotorns 4 oscillationer över ett intervall och genom variera den modulerande andra sinusströmmens amplitud över ett intervall varieras amplituden hos rotorns 4 oscillationer över ett intervall.

I enlighet med uppfinningen matas den första sinusströmmen med låg, konstant frekvens, företrädesvis lägre än 10 Hz, exempelvis 2 Hz.

I enlighet med uppfinningen bestäms skjuvningshastigheter i blodprovet 2 med hjälp av en skjuvningshastighetsbestämrnande anordning 7.

Den skjuvningshastighetsbestämmande anordningen 7 är ansluten med en ingång till en mätanordning 8 och med en arman ingång till växelströmskällan 6.

Mätanordningen 8 är anordnad att mäta den varierande amplituden och den varie- rande vinkelhastigheten hos rotoms 4 oscillationer i blodprovet 2 i behållaren 1.

På basis av de från mätanordníngen 8 erhållna mätningarna är den skjuvningshastig- hetsbestämmande anordningen 7 anordnad att bestärmna såväl skillnader mellan 10 15. 20 25 30 518 255 7 amplituden hos rotoms 4 oscillationer och amplituden hos den andra sinusströmmen som modulerar den av växelströmkällan 6 till statom 5 matade första sinusströmmen som skillnader mellan fasen hos rotoms 4 oscillationer och fasen hos den andra sinusströmmen som modulerar den första sinusströmmen.

Amplitudskillnaden är ett mått på blodprovets viskositet och fasskillnaden är ett mått på blodprovets viskoelasticitet.

Mätanordningen 8 är företrädesvis en kontaktlös anordning, exempelvis en optisk anordning. För att mätanordningen 8 ska kunna bestämma amplituden och vinkel- hastigheten hos rotorns 4 oscillationer är rotom 4 försedd med organ (icke visade) som är optiskt läsbara eller detekterbara.

Genom att variera amplituden och frekvensen hos den andra sinusströmmen som modulerar den till statorn 5 matade första sinusströmmen bestäms blodprovets 2 viskositet och viskoelasticitet i behållaren 1 medelst den skjuvningshastighets- bestämmande anordningen 7 vid olika skjuvningshastigheter.

På basis härav kan kurvor över viskositet och viskoelasticitet som fimktion av skjuvningshastighet plottas på i fig. 2 visat sätt.

I fig. 2 representerar V viskositeten vid olika skjuvningshastigheter S, medan E representerar viskoelasticiteten vid olika skjuvningshastigheter S.

En avsökning med ökande skjuvningshastigheter S enligt fig. 2 visar inverkan av aggregation av röda blodceller (område Ii fig. 2), desaggregation av röda blodceller (område II i fig. 2) och deformation av röda blodceller (område III i fig. 2).

Såsom torde framgå av det ovan anförda erhålls enligt uppfinningen en enkel anord- ning som lämpar sig för klinisk mätning av blodviskositet och/eller -viskoelasticitet. 51 s 255 8 Även om ovanstående beskrivning är särskilt inriktad på mätning av viskositet och viskoelasticitet hos blod är det underförstått att beskrivningen lika väl gäller för godtycklig icke-newtonsk vätska såsom exempelvis saliv och tixotropiska vätskor i allmänhet.

Claims (8)

10 15' 20 25 30 518 255 PATENTKRAV

1. Förfarande för mätning av egenskaper hos ett blodprov (2) i en behållare (1), kännetecknat av att - för att simulera ett pulserande blodflöde bibringas en omagnetisk, elektriskt ledande rotor (4) i provet (2) i behållaren (1) en oscillerande rotationsrörelse genom att en stator (5) som omger behållaren (1) tillförs en första sinusström som är amplitudmodulerad med en andra sinusström, - den andra sinusströmmens frekvens varieras över ett intervall för att variera vinkelhastigheten hos rotoms (4) oscillatzioner och - fasskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotoms (4) oscillationer mäts för att bestämma skjuvningshastigheter inom nämnda intervall, varvid fasskillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskoelasticitet.

2. Förfarande för mätning av egenskaper hos ett blodprov (2) i en behållare (1), kännetecknat av att - för att simulera ett pulserande blodflöde bibringas en omagnetisk, elektriskt ledande rotor (4) i provet (2) i behållaren (1) en oscillerande rotationsrörelse genom att en stator (5) som omger behållaren (1) tillförs en första sinusström som är amplitudrnodulerad med en andra sinusström, - den andra sinusströmmens amplitud varieras över ett intervall för att variera arnplituden hos rotoms (4) oscillationer och - arnplitudskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotoms (4) oscillationer mäts för att bestämma skjuvningshastigheter inom nämnda intervall, varvid amplitudskillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskositet.

3. Anordning för mätning av egenskaper hos ett blodprov (2) i en behållare (1) och irmefattande - en stator (5) som är anordnad att upptaga behållaren (1) med provet (2), - en rotor (4) som är anordnad i provet (2) i behållaren (1), 10 ß' 20 25 30 518 255 10 - en växelströmskälla (6) som är ansluten till statom (5) för att mata växelströmmar till denna i och för att bringa rotorn (4) i rörelse i provet (2) i behållaren (1) och - en skjuvningshastighetsbestärnrnande anordning (7) för bestämning av skjuvningshastigheter i provet (2), kännetecknad av - att rotom (4) är en omagnetisk, elektriskt ledande rotor, - att växelströmskällan (6) är anordnad att mata statom (5) med en första sinusström som är amplitudmodulerad med en andra sinusström för att bibringa rotom (4) en oscillerande rotationsrörelse i och för att simulera ett pulserande blodflöde, - att växelströmskällan (6) är anordnad att variera den andra sinusströmmens frekvens över ett intervall för att variera vinkelhastigheten hos rotoms (4) oscillationer och - att den skjuvningshastighetsbestämmande anordningen (7) är anordnad att mäta fasskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotoms (4) oscillationer för att bestämma skjuvningshastighetema inom nämnda intervall, varvid fasskillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskoelasticitet.

4. Anordning för mätning av egenskaper hos ett blodprov (2) i en behållare (1) och irmefattande - en stator (5) som är anordnad att upptaga behållaren (1) med provet (2), - en rotor (4) som är anordnad i provet (2) i behållaren (1), - en växelströmskälla (6) som är ansluten till statom (5) för att mata växelströmmar till denna i och för att bringa rotom (4) i rörelse i provet (2) i behållaren (1) och - en skjuvningshastighetsbestämmande anordning (7) för bestämning av skjuvnings- hastigheter i provet (2), kännetecknad av - att rotom (4) är en omagnetisk, elektriskt ledande rotor, - att växelströmskäl1an(6) är anordnad att mata statom (5) med en första sinusström som är amplitudmodulerad med en andra sinusström för att bibringa rotom (4) en oscillerande rotationsrörelse i och för att simulera ett pulserande blodflöde, - att växelströmskällan (6) är anordnad att variera den andra sinusströmmens amplitud över ett intervall för att variera amplituden hos rotoms (4) oscillationer och 10 518 255 ll - att den skjuvningshastighetsbestärnrnande anordningen (7) är anordnad att mäta amplitudskillnader mellan den andra sinusströmmen och rotoms (4) oscillationer för att bestännna skjuvningshastighetema inom nämnda intervall, varvid amplitud- skillnaden vid en specifik skjuvningshastighet utgör ett mått på blodprovets viskositet.

5. Behållare för användning i en anordning enligt krav 3 eller 4 för mätning av egenskaper hos ett blodprov, kännetecknad av att behållaren är en evakuerad, transparent spruta, i vilken blodprovet sugs in och att en omagnetisk, elektriskt ledande rotor är anordnad roterbar i sprutan.

6. Behållaren enligt kravet 5, kännetecknad av att rotom innefattar en plastcylinder som är försedd med ett skikt av ett elektriskt ledande material.

7. Behållaren enligt kravet 5, kännetecknad av att rotom innefattar en cylinder av ett elektriskt ledande material.

8. Behållaren enligt kravet 6 eller 7, kännetecknad av att materialet är aluminium.