DE3110183C2

DE3110183C2 - Membranosmometer

Info

Publication number: DE3110183C2
Application number: DE3110183A
Authority: DE
Inventors: Franz Dr.-Ing. 1000 Berlin Wallner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1983-12-01
Also published as: EP0060446A1; ATE9843T1; JPH0129253B2; DE3110183A1; JPS57161637A; DE3260925D1; BR8201438A; US4455864A; CA1171693A; EP0060446B1

Abstract

Es wird ein Membranosmometer mit einer Druckmeßkammer zur Aufnahme des reinen Lösungsmittels, einer zur Atmosphäre offenen Probenkammer zur Aufnahme der zu untersuchenden Lösung und einer auf einer Stützplatte aufliegenden semipermeablen Membran beschrieben. Durch die Erfindung sollen mit nur einem Dichtring beim Zusammenfügen von Proben- und Druckmeßkammer des Osmometers vier Funktionen ausgeführt werden: a) Spannen der Membran in Richtung der Membranfläche nach außen, b) Dichten an der der Probenkammer zugewandten Oberfläche der Membran, c) Dichten an der Druckmeßkammer, d) Dichten des Probenraumes gegen Auslaufen der Probe. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Probenkammer an ihrer der Membran zugewandten Seite eine kegelige Ringfläche besitzt, welche beim Zusammenfügen von Proben- und Druckmeßkammer einen Dichtring sowohl an die der Probenkammer zugewandte Oberfläche der Membran, als auch an eine zylindrische Innenfläche der Druckmeßkammer anpreßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Membranosmometer zur direkten Messung osmotischer Drucke mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Membranosmometer dienen zur Messung des osmotischen Druckes, den eine Lösung (Probenflüssigkeit) auf ihr Lösungsmittel ausübt.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet für Membranosmometer ist die Messung des kolloidosmotischen Druckes von Blut, Serum, Plasma oder anderen Körperflüssigkeiten gegenüber isotonischer Kochsalzlösung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung soll die Anwendung solcher Geräte insbesondere in der klinischen Praxis gefördert werden, indem die Wartung und Bedienung vereinfacht, die Messung beschleunigt wird und Fehlerquellen ausgeschaltet werden.

Es ist bekannt, die Probenkammer bzw. den zur Aufnahme der Probenflüssigkeit von der Probenkammer gebildeten Hohlraum zur Atmosphäre hin offen zu lassen. Es ist weiter bekannt, die semipermeable Membran, die die Druckmeßkammer von der Probenkammer bzw. die von diesen Kammern gebildeten Hohlräume voneinander trennt, auf der Seite der Druckmeßkammer durch eine grob flüssigkeitsdurchlässige Stütz- oder Siebplatte zu unterstützen, um die L a. ίο weiche, dünne Membran steif zu fixieren. Es ist auch bekannt, zur Abdichtung der Druckmeßkammer und der sie zur Probenkammer bzw. zur Atmosphäre abschließenden Membran einen oder mehrere Dichtringe, z. B. O-Ringe, zu verwenden. Weiter ist bekannt, die Stützplatte zur Probenkammer hin konvex zu wölben, um das Anliegen der Membran an der Stützplatte auch ohne Vorhandensein eines osmotischen Differenzdrukkes zu fördern.

Zum Zusammenhalten von Proben- und Druckmeßkammer ist es auch bekannt, einen Schraubring zu verwenden, der als Überwurfmutter über eine der Kammern gestülpt wird und in ein Außengewinde auf der anderen Kammer eingreift.

Die semipermeablen Membranen sind i. a. sowohl senkrecht zur Membranfläche, als auch parallel zu dieser mehr oder weniger stark wasserdurchlässig. Bei den sogenannten asymmetrischen Membranen befindet sich die halbdurchlässige Schicht (von etwa 0,1 bis 10 μΐη Dicke) auf einer Seite der Membran; der Rest (von etwa 30 bis ΙΟΟμηι Dicke) dient als Stützstruktur und ist in allen Richtungen absichtlich stark wasserdurchlässig.

Die halbdurchlässige Schicht wird in aller Regel zur Probenkammer hin angeordnet, um das Spülen und Reinigen von der Probenflüssigkeit zu erleichtern und um z. B. den Einschluß von Eiweißen in das Stützgewebe der Membran zu vermeiden.

Aus der US-PS 40 28 931 ist bekannt, zur Abdichtung der semipermeablen Membran einen gummielastischen O-Ring durch eine an der Unterseite der Probenkammer angeordnete kegelähnliche, nach innen gewandte Ringfläche (Innenfläche) gegen die Oberseite der Membran zu drücken. Diese Anordnung führt aus den o. g. Gründen nicht zu einer befriedigenden Abdichtung der Druckmeßkammer, weil sie über das poröse Stützgewebe der Membran weiterhin mit der Atmosphäre verbunden bleibt.

Die für die Funktion des Osmometers besonders wichtige Abdichtung der Druckmeßkiimmer muß daher zwischen der Oberseite der Membran — in der Nähe ihres äußeren Randes — und der Druckmeßkammer erfolgen. Andere Anordnungen der Dichtung sind unbefriedigend oder unbrauchbar.

Zur Erzielung größtmöglicher Volumensteifigkeit des Druckmeßraumes, von der sowohl die Meßdauer, als auch die Genauigkeit der der Messung — insbesondere bei kleinen Probenmengen — abhängen, ist es wichtig, daß bei Beginn der Messung die Membran bereits möglichst eng auf ihrer Stützplatte aufliegt. Es genügt daher nicht, die Membran beim Zusammenfügen von Proben- und Druckmeßkammer durch Andrücken ungefähr senkrecht zur Membranfläche über die mehr oder weniger schwach gewölbte Stützplatte zu verformen; es muß vielmehr nach Möglichkeit eine Spannung parallel zur Membranfläche zu ihrem Rand hin erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit nur einem einzigen Dichtring beim Zusammenfügen von Proben- und Druckmeßkammer des Osmometers vier

Funktionen auszuführen:

a) Spannen der Membran in Richtung der Membranfläche nach außen,

b) Dichten an der der Probenkammer zugewandten Oberfläche der Membran,

c) Dichten an der Druckmeßkammer und

d) Dichten des Probenraumes gegen Auslaufen der Probenflüssigkeit.

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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stützplatte, auf welcher die semipermeable Membran aufliegt und über deren Oberfläche sie beim Festziehen '5 des Schraubringes gespannt wird, in bekannter Weise aus Blech hergestellt, das durch Tiefätzen perforiert ist, und iti erfindungsgemäß durch Kaltverformen gewölbt. Die Herstellung der Wölbung durch Kaltverformen (Ziehen) ist nicht nur wesentlich einfacher und billiger, als die Herstellung eines massiven Teils z. B. durch Drehen und Fräsen bzw. Bohren. Der für die Funktion des Osmometers entscheidende Vorteil der zwar gewölbten, aber dennoch sehr dünnen Stützplatte ist es, daß beim Zusammenbau des Gerätes die Gefahr des Einschlusses von Luftbläschen in den Druckmeßraum wesentlich geringer ist, als bei den bekannten massiven gewölbten Stützplatten, weil die Länge der Kanäle in denen Bläschen aus dem Druckraum nach oben austreten können, bei der perforierten und gewölbten Stützplatte minima! ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des Osmometers ist die genannte Stützplatte aus einer Stahlsorte hergestellt, die nicht nur rostfrei, sondern auch gleichzeitig ferromagnetisch ist. Dadurch ergibt sich die Möglich- ^J5 keit, die Stützplatte zusammen mit der semipermeablen Membran und dem Dichtring mit Hilfe eines kleinen Magneten aus der Druckmeßkammer herauszuheben; die Anordnung der erfindungsgemäßen zylindrischen Ringfläche der Druckmeßkammer, auf welcher der Dichtring aufliegt, macht ein solches Herausheben erforderlich. Da die Membran relativ häufig ausgewechselt werden muß, stellt diese Möglichkeit eine deutliche Bedienungserleichterung dar.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Osmometers -¹' sind, daß allein durch den Arbeitsgang des Festziehens des Schraubringes bzw. durch das Zusammenfügen von Proben- und Drui'kmeßkammer die vier in der Aufgabenstellung genannten Funktionen a) bis d) (siehe oben) ausgeführt werden, ohne daß an die Fertigungs- "^>0 toleranzen der beteiligten Teile besonders hohe Ansprüche gestellt werden müssen. Bemerkenswert ist besonders die dabei erzielte hohe Dichtigkeit der Abdichtung zwischen Membranoberfläche und Oruckmeßkammer, welche für die Messung von entscheidender Bedeutung ist. Weiterhin ist es vorteilhalt, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Einschluß kleiner Luftbläschen unter der Stützplatte und unter dem Dichtring leicht zu vermeiden ist, wodurch die Meßsicherheit ebenfalls erhöht wird und das richtige Zusammenbauen des Osmometers nach dem Austauschen der semipermeablen Membran auch für wenig geübte Benutzer erleichtert wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt Die Druckmeßkammer 2, in welche der Druckaufnehmer 4 dicht eingesetzt ist, wird von dem Schraubring 3 mit der Probenkammer 1 zusammengehalten. Ein oder mehrere Paßstifte 8 verhindern beim Festziehen des Schraubringes das Verdrehen der Probenkammer gegenüber der Druckmeßkammer. Der Druckmeßraum innerhalb der Druckmeßkammer 2, der gasblasenfrei mit Lösungsmittel gefüllt sein muß, wird von dem nach außen offenen Raum in der Probenkammer 1, in den die Probenflüssigkeit eingefüllt wird, durch die semipermeable Membran 6 getrennt Die Stützplatte 5 sorgt dafür, daß die weiche Membran sich unter dem osmotischen Differenzdruck nicht durchbiegt.

Die kegelige oder kegelähnliche Fläche 9 der Probenkammer 1 zusammen mit dem Dichtring 7 bewirkt beim Festziehen des Schraubringes die in der Aufgabenstellung (siehe oben) unter a) bis d) genannten Funktionen. Dabei sind für die richtige osmotische Druckmessung entscheidend die Funktionen a) bis c), nämlich das Spannen der Membran nach außen zur Verringerung der Volumenelastizität des Druckmeßraums, und das Dichten zwischen der Oberfläche der Membran und der zylindrischen Ringfläche iO der Wand der Druckmeßkammer 2. An diese Dichtfunktion müssen besonders hohe Ansprüche bezüglich ihrer Dichtigkeit gestellt werden. Die Dichtfunktion d) (siehe oben) zwischen der Oberseite der Membran und der kegeligen Ringfläche 9 der Probenkammer 1 verhindert lediglich das Auslaufen der Probenflüssigkeit.

Die durch Tiefätzen hergestellten Durchbrüche 11 in der Stützplatte 5, die nach dem Ätzen durch Kaltverformen gewölbt wurde, sind nur so lang, wie die Stützplatte dick ist. Dadurch ist die Gefahr, daß beim Zusammenbau Luftbiäschen in einem der Durchbrüche hängen bleiben, gering; eventuell doch hängengebliebene Bläschen sind von oben leicht sichtbar, sogar noch dann, wenn die (mehr oder weniger transparente) Membran bereits auf der Stützplatte aufliegt.

Die über die Auflage der Stützplatte hochgezogene Fläche 10 der Druckmeßkammer 2 bewirkt, daß vor und beim Zusammenbau des Osmometers die Stützplatte 5, die Membran 6 und der Dichtring 7 voll vom Lösungsmittel bedeckt werden. Dadurch wird der Einschluß von Luftbläschen unterhalb der genannten Teile sicher verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I Patentansprüche:

1. Membranosmometer zur direkten Messung osmotischer Drucke, mit einer Druckmeßkammer zur Aufnahme des reinen Lösungsmittels, einer von dieser getrennten, vorzugsweise zur Atmosphäre offenen Probenkammer zur Aufnahme der zu untersuchenden Lösung, und einer auf einer grob flüssigkeitsdurchlässigen Stützplatte auf der Seite der Probenkammer hin aufliegenden semipermeablen Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkammer (1) an ihrer der Membran (6) zugewandten Seite eine kegelige oder kegelähnliche nach außen gewandte Ringfläche (Außenfläche) (9) besitzt, welche beim Zusammenfügen von Probenkammer (1) und Druckmeßkammer (2) einen gummielastischen oder elastisch-plastischen Dichtring (7) mit vorzugsweise Kreisquerschnitt sowohl an die der Probenkammer zugewandte Oberfläche der Membran (6), als auch an eine vorzugsweise zylindrische Innenfläche (10) der Druckmeßkammer (2) anpreßt

2. Membranosmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (5) zur Probenkammer(l) hin gewölbt ist.

3. Membranosmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (5) aus Metallblech vorzugsweise aus einer nichtrostenden, jedoch ferromagnetischen Stahllegierung hergestellt ist.

4. Membranosmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (5) durch Tiefätzen perforiert und die Wölbung durch Kaltverformung hergestellt ist.

5. Membranosmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des unverformten Dichtringes (7) kleiner ist, als der Durchmesser der Innenfläche (10) der Druckmeßkammer (2).

6. Membranosmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Probenkammer (J) und Druckmeßkammer (2) durch einen vorzugsweise konzentrisch mit den genannten zylindrischen (10) und kegeligen (9) Flächen angeordneten Schraubring (3) zusammengehalten werden.

7. Membranosmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Probenkammer (1) und Druckmeßkammer (2) durch Paßstifte (8) o.a. und entsprechende Bohrungen o. ä. miteinander verbunden sind.